KR102249494B1 - 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈들 및 각각의 배터리 모듈을 개별적으로 수납하는 수납 공간들이 형성되며, 수납 공간들 사이에 외부 충격을 완충시키기 위한 적어도 하나의 크러쉬부가 통합적으로 구비되는 팩 케이스를 포함하며, 적어도 하나의 크러쉬부는, 팩 케이스의 양측면 방향에서의 외부 충격을 순차적으로 완충시킬 수 있는 제1 완충 공간 및 제2 완충 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 또는 골프 카트(Golf Cart) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한, 종래 배터리 팩은 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈들 및 복수 개의 배터리 모듈들을 패키징하는 팩 케이스를 포함하여 구성된다. 여기서, 복수 개의 배터리 모듈들은 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 복수 개의 셀 카트리지들을 포함한다. 여기서, 복수 개의 셀 카트리지들에는 상호 안정적인 고정을 위해 숄더 볼트 등의 롱 볼트가 관통 체결된다.
아울러, 종래 배터리 팩은, 일반적으로, 외부 충격 시 충격을 완충시킬 수 있는 크러쉬부가 추가적으로 구비된다. 이러한 종래 크러쉬부는, 별도 부재로서 구비되어 복수 개의 배터리 모듈들 또는 팩 케이스의 볼팅 결합되어 고정 장착된다.
그러나, 종래 배터리 팩에서는, 이러한 복수 개의 배터리 모듈들의 셀 카트리지들 사이를 연결하는 롱 볼트 및 별도 부재인 크러쉬부 연결을 위한 볼팅 구조 등으로 인해 배터리 팩의 조립 공정이 복잡해져 조립 불량율이 커지는 문제가 있다. 이러한 조립 불량이 발생할 경우, 크러쉬부의 강성 저하가 발생할 위험도 증대되는 문제가 있다. 아울러, 종래 배터리 팩에서는 전술한 볼팅 관련 부품 등에 따라 제조 비용 측면에서도 불리해지는 문제가 있다.
그러므로, 조립 공정을 단순화함과 아울러 크러쉬부의 강성을 유지하면서 조립 불량율을 감소시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 조립 공정을 단순화할 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 충격을 완충시키는 크러쉬부의 강성을 유지할 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 조립 불량율을 감소시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈들; 및 상기 복수 개의 배터리 모듈들의 전후 방향을 따라 각각의 배터리 모듈을 개별적으로 수납하는 수납 공간들이 형성되며, 상기 수납 공간들 사이에 외부 충격을 완충시키기 위한 적어도 하나의 크러쉬부가 통합적으로 구비되는 팩 케이스;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 크러쉬부는, 상기 팩 케이스 내에서 상기 팩 케이스의 양측면 방향에서의 외부 충격을 순차적으로 완충시킬 수 있는 제1 완충 공간 및 제2 완충 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 팩 케이스는, 상기 팩 케이스의 저부를 형성하는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 결합되며, 상기 수납 공간들 및 적어도 하나의 크러쉬부를 구비하는 메인 프레임; 및 상기 베이스 플레이트 및 상기 메인 프레임을 둘러싸는 커버 프레임;을 포함할 수 있다.
상기 제1 완충 공간은, 상기 팩 케이스의 양측면 방향에서 상기 메인 프레임과 상기 커버 프레임 사이 공간에 형성되며, 상기 제2 완충 공간은, 상기 팩 케이스의 양측면 방향에서 상기 수납 공간 내의 상기 배터리 모듈들과 상기 메인 프레임 사이 공간에 형성될 수 있다.
상기 크러쉬부는, 복수 개로 구비되며, 각각의 크러쉬부는, 상기 수납 공간들 사이마다 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 크러쉬부는, 각각, 상기 메인 프레임의 양측면에 형성되며, 상기 커버 프레임을 마주 하는 한 쌍의 충격 완충부; 및 상기 한 쌍의 충격 완충부를 연결하며, 상기 수납 공간들을 구획하는 충격 전달부;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 충격 완충부는, 상기 메인 프레임의 측면 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 충격 완충부는, 상기 충격 전달부의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 충격 완충부에는, 상기 커버 프레임과의 결합을 위한 결합홈;이 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 크러쉬부는, 적어도 일부분에서 상기 메인 프레임으로부터 상기 커버 프레임 및 상기 수납 공간을 향해 각각 볼록하게 돌출될 수 있다.
상기 적어도 하나의 크러쉬부는, 상기 메인 프레임에 일체로 형성될 수 있다.
상기 베이스 플레이트의 테두리에는, 상기 메인 프레임을 지지하기 위한 프레임 지지부;가 형성될 수 있다.
상기 베이스 플레이트 및 상기 메인 프레임은, 금속 재질로 마련되며, 상기 커버 프레임은, 비금속 재질로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각, 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하며, 마주 하는 배터리 셀과 접착 테이프를 통해 접착 결합되는 지지 패드들;을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정을 단순화할 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 충격을 완충시키는 크러쉬부의 강성을 유지할 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 불량율을 감소시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 도 1의 배터리 팩의 단면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스에서 커버 프레임을 제외한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스의 베이스 플레이트 및 메인 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 베이스 플레이트의 사시도이다.
도 6은 도 4의 팩 케이스의 메인 프레임의 평면도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 메인 프레임의 크러쉬부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 7의 크러쉬부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 크러쉬부의 다양한 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2의 도 1의 배터리 팩의 단면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스에서 커버 프레임을 제외한 도면이며, 도 4는 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스의 베이스 플레이트 및 메인 프레임을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4의 베이스 플레이트의 사시도이며, 도 6은 도 4의 팩 케이스의 메인 프레임의 평면도이며, 도 7 및 도 8은 도 6의 메인 프레임의 크러쉬부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 배터리 팩(10)은, 에너지원으로서, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차 등의 자동차에 장착되거나 가정용 또는 산업용 에너지원으로 구비될 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈(100) 및 팩 케이스(200)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나, 또는 그 이상의 복수 개로 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 복수 개의 배터리 모듈들(100)이 구비된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은, 배터리 셀(110), 지지 패드(130) 및 접착 테이프(150)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다. 상기 파우치형 이차 전지에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 자세한 설명을 생략한다.
상기 지지 패드(130)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)을 지지하며, 후술하는 팩 케이스(200)의 수납 공간(235) 내에서 후술하는 메인 프레임(230)의 내벽에 장착될 수 있다.
상기 접착 테이프(150)는 양면 테이프로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110) 상호 간, 상기 지지 패드(130)의 후술하는 메인 프레임(230)의 내벽 상호 간 및 상기 상기 지지 패드(130)와 상기 지지 패드(130)를 마주 하는 배터리 셀(110) 상호 간 중 적어도 하나를 접착 결합시킬 수 있다. 예로써, 상기 지지패드(130)는, 마주 하는 배터리 셀(110)과 상기 접착 테이프(150)를 통해 접착 결합될 수 있다. 아울러, 상기 지지 패드(130)는 후술하는 메인 프레임(230)의 내벽, 구체적으로 후술하는 크러쉬부(270)의 충격 전달부(278)의 내벽에 상기 접착 테이프(150)를 통해 접착 결합될 수 있다.
이러한 상기 접착 테이프(150)를 통한 접착 결합을 통해, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈들(110)과 상기 팩 케이스(200)의 결합 및 상기 배터리 모듈들(110)의 각 구성들을 별도의 숄더 볼트 등의 롱 볼트나 볼트 등을 통한 볼팅 결합 없이 결합시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 이와 같은 별도의 볼팅 구조에 따른 결합 구조를 생략할 수 있기에, 조립 공정 효율이 증대됨과 아울러 조립 불량율이 현저히 감소될 수 있다.
상기 팩 케이스(200)는 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 전후 방향을 따라 각각의 배터리 모듈(100)을 개별적으로 수납하는 수납 공간(235)을 형성하며, 상기 수납 공간들(235) 사이에 외부 충격의 완충 등을 위한 적어도 하나의 크러쉬부(270)를 통합적으로 구비할 수 있다.
이하, 이러한 상기 팩 케이스(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
이러한 상기 팩 케이스(200)는, 베이스 플레이트(210), 메인 프레임(230), 커버 프레임(250) 및 크러쉬부(270)를 포함할 수 있다.
상기 베이스 플레이트(210)는 상기 팩 케이스(200)의 저부를 형성할 수 있다. 이러한 상기 베이스 플레이트(210)는 강성 확보를 위해 금속 재질로 마련될 수 있다.
상기 베이스 플레이트(210)의 테두리에는 후술하는 메인 프레임(230)을 지지하기 위한 프레임 지지부(215)가 형성될 수 있다. 상기 프레임 지지부(215)는 상기 메인 프레임(230)의 하단부를 부분적으로 둘러싸는 형태를 마련되어, 상기 메인 프레임(230)과 베이스 플레이트(210) 결합 시 상기 메인 프레임(230)을 지지함과 아울러 상기 메인 프레임(230)의 유동 등을 방지할 수 있다.
상기 메인 프레임(230)은 상기 베이스 플레이트(210)와 결합되며, 상기 베이스 플레이트(210)와 같이 금속 재질로 마련될 수 있다. 예로써, 상기 메인 프레임(230)은 알루미늄 재질로 마련될 수 있다.
이러한 상기 메인 프레임(230)은 상기 수납 공간들(235) 및 후술하는 적어도 하나의 크러쉬부(270)가 일체로 형성될 수 있다. 한편, 상기 적어도 하나의 크러쉬부(270)에 대해서는 하기 관련 설명에서 자세히 살펴본다.
상기 수납 공간들(235)은 상기 메인 프레임(230)의 전후 방향을 따라 순차적으로 배치되며, 각각의 배터리 모듈들(100)을 수납할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)이 상기 팩 케이스(200)의 상기 메인 프레임(230)의 상기 수납 공간들(235)에 각각 수납 배치되어 고정되기에, 셀 카트리지들 및 엔드 플레이트 등과 같은 별도의 고정부재들 없이도 상기 팩 케이스(200) 내에 안정적으로 고정될 수 있다.
상기 커버 프레임(250)은 상기 팩 케이스(200)의 외관을 형성하며, 상기 베이스 플레이트(210) 및 상기 메인 프레임(230)을 둘러쌀 수 있다. 이러한 상기 커버 프레임(250)은 상기 자동차 등의 장착 시 상기 배터리 팩(10)과 주변 부품 등과의 단락 등을 방지할 수 있게 비금속 재질로 마련될 수 있다.
이러한 상기 커버 프레임(250)에는, 케이스 고정홈(252) 및 크러쉬부 결합돌기(256, 도 9 참조)가 구비될 수 있다.
상기 케이스 고정홈(252)에는 상기 배터리 팩(10)의 상기 자동차 등의 장착 시 상기 자동차 등의 마련되는 고정 돌기가 끼워질 수 있다. 이러한 상기 케이스 고정홈(252)을 통해, 상기 배터리 팩(10)은 상기 자동차 등의 장착 시 보다 더 견고하게 고정될 수 있다.
상기 크러쉬부 결합돌기(256)는 후술하는 복수 개의 크러쉬부들(270)과의 결합을 위한 것으로서, 후술하는 복수 개의 크러쉬부들(270)의 결합홈들(275)에 삽입 장착될 수 있다.
상기 크러쉬부(270)는 상기 배터리 팩(10)의 외부에서 발생될 수 있는 외부 충격 등으로부터 충격을 완충 및 전달하기 위한 것으로서, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 크러쉬부(270)가 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 크러쉬부들(270)은, 상기 팩 케이스(200) 내에서 상기 팩 케이스(200)의 양측면 방향에서의 외부 충격을 순차적으로 완충시킬 수 있는 제1 완충 공간(S1, 도 9 참조) 및 제2 완충 공간(S2, 도 9 참조)을 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 크러쉬부들(270)은 이러한 완충 공간들(S1, S2) 형성을 위해 적어도 일부분에서 상기 메인 프레임(230)으로부터 상기 커버 프레임(250) 및 상기 수납 공간(235)을 향해 각각 볼록하게 돌출될 수 있다.
상기 복수 개의 크러쉬부들(270)이 형성하는 상기 제1 완충 공간(S1)은 상기 팩 케이스(200)의 양측면 방향에서 상기 메인 프레임(230)과 상기 커버 프레임(250) 사이 공간에 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 크러쉬부들(270)이 형성하는 상기 제2 완충 공간(S2)은 상기 팩 케이스(200)의 양측면 방향에서 상기 수납 공간(235) 내의 상기 배터리 모듈들(100)과 상기 메인 프레임(230) 사이 공간에 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 크러쉬부들(270)은 상기 팩 케이스(200)의 상기 메인 프레임(230)에 일체로 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 크러쉬부들(270)이 별도의 부재로서 구비되는 것이 아니라 상기 메인 프레임(230) 내에 일체로 형성되어 마련될 수 있다. 구체적으로, 각각의 크러쉬부(270)는 상기 메인 프레임(230)에 형성되는 각각의 수납 공간들(235) 사이마다 구비될 수 있다.
이하, 이러한 상기 복수 개의 크러쉬부들(270)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
상기 복수 개의 크러쉬부들(270)은, 각각, 한 쌍의 충격 완충부(272) 및 충격 전달부(278)를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 충격 완충부(272)는 상기 메인 프레임(230)의 양측면에 각각 형성되며, 상기 커버 프레임(250)을 마주 하며 배치될 수 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 충격 완충부(272)에는 상기 커버 프레임(250)과의 결합을 위해 상기 커버 프레임(250)의 상기 크러쉬부 결합돌기(256)가 삽입되는 결합홈(275)이 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 충격 완충부(272)의 측면 방향 두께(t1)는 상기 메인 프레임(230)의 측면 두께(w)보다 두껍게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 프레임(230)의 양측면은 각 측면 방향에서 각각의 크러쉬부(270)의 상기 충격 완충부(270)를 사이에 두고 상기 커버 프레임(250)과 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
그리고, 상기 한 쌍의 충격 완충부(272)의 전후 방향 두께(t2)는 후술하는 충격 전달부(278)의 두께(d)보다 두껍게 형성될 수 있다. 이러한 상기 한 쌍의 충격 완충부(272)의 두께(t1, t2)는 상기 크러쉬부(270)의 강성을 증대시키는 요소로 작용할 수 있다.
상기 충격 전달부(278)는 상기 한 쌍의 충격 완충부(272)를 연결하며, 상기 수납 공간들(235)을 구획할 수 있다. 이러한 상기 충격 전달부(278)는 상기 한 쌍의 충격 완충부(272) 중 어느 하나의 충격 완충부(272)에서 전달 받은 충격을 다른 하나의 충격 완충부(272)로 전달하여 상기 외부 충격 발생 시 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)로의 충격 전달을 줄일 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 크러쉬부(270)의 구체적인 기능에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
도 9 및 도 10은 도 7의 크러쉬부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)의 외부에서 구조물(C)에 의한 외부 충격 발생 시, 특히, 측면 방향에서의 외부 충격이 있을 수 있다. 상기 자동차 등에 장착되는 상기 배터리 팩(10)의 특성 상 상기 배터리 팩(10)의 양측면에서 이러한 외부 충격이 발생할 가능성이 높다.
이러한 상기 외부 충격 발생 시, 상기 외부 충격은, 상기 팩 케이스(200)의 상기 커버 프레임(250)으로 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 커버 프레임(250)은 상기 충격에 따른 변형 등이 발생할 수 있으며, 이후, 상기 메인 프레임(230)으로 충격이 전달될 수 있다.
여기서, 상기 메인 프레임(230)에 형성되는 크러쉬부(270)의 상기 충격 완충부(272)는 앞서 살펴 본 바와 같이 측면 방향에서 상기 메인 프레임(230)의 양측면보다 돌출됨에 따라 상기 제1 완충 공간(S1) 및 제2 완충 공간(S2)을 형성케 한다.
이러한 상기 제1 완충 공간(S1)은 우선적으로 상기 커버 프레임(250)에서 상기 메인 프레임(230)으로 전달되는 충격 강도를 적어도 일부분 상쇄시킬 수 있다. 아울러, 상기 제1 완충 공간(S1)은 상기 커버 프레임(250)의 변형에 따른 가압에 의해 발생하는 상기 메인 프레임(230)의 측면 방향에서의 변형도 최소화시킬 수 있다.
상기 제2 완충 공간(S2)은 추가적으로 상기 메인 프레임(230)에 전달된 충격 강도를 일부분 상쇄시킬 수 있다. 아울러, 상기 제2 완충 공간(S2)은 상기 제1 완충 공간(S1)과 함께 상기 메인 프레임(230)의 측면 방향에서의 변형을 최소화시킬 수 있다.
여기서, 상기 충격 완충부(272)는 상기 메인 프레임(230) 내에서 상기 전후 방향에서도 상기 충격 전달부(278)보다 두껍게 형성됨에 따라, 상기 배터리 모듈(100)이 수납되는 수납 공간(235) 내에서 일부분을 차지할 수 있기에, 상기 수납 공간(235) 측으로 전달되는 충격을 상당 부분 흡수할 수 있다.
또한, 이러한 상기 충격 흡수에 따라, 상기 충격 완충부(272)는 부분적으로 변형되면서 전후 방향에서 상기 충격 완충부들(272) 사이에 배치되는 상기 메인 프레임(230)의 측면 테두리의 변형 폭을 줄일 수 있다. 여기서, 상기 메인 프레임(230)의 측면 테두리의 변형 폭은 상기 커버 프레임(250)의 가압에 따른 상기 메인 프레임(230)의 측면 테두리의 상기 배터리 모듈(100) 측을 향한 변형 폭을 의미할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 충격 완충부들(272)를 통해 상기 팩 케이스(200)의 상기 수납 공간들(235) 사이의 상기 메인 프레임(230)의 측면 테두리 변형 폭을 줄일 수 있어, 상기 외부 충격 시 상기 배터리 모듈들(100)로의 직접적인 충격 전달을 최소화시킬 수 있다.
아울러, 상기 배터리 팩(10)의 일측에서 상기 충격 완충부들(272)로 전달된 상기 외부 충격은 상기 충격 전달부들(278)를 통해 상기 배터리 팩(10)의 타측에 구비되는 충격 완충부들(272)로 전달되면서 보다 더 상쇄될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 크러쉬부 구조에 대해 살펴 본다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 크러쉬부의 다양한 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 복수 개의 크러쉬부들(280)은 복수 개의 메인 프레임 조각들(236)의 결합을 통해 형성될 수 있다. 메인 프레임은 앞선 실시예의 단일 프레임 구조가 아닌 본 실시예와 같이 복수 개의 메인 프레임 조각들(236)의 결합을 통해 형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 크러쉬부들(280)은 이러한 메인 프레임 조각들(236)의 결합을 통해 형성될 수 있다.
이를 위해, 상기 복수 개의 크러쉬부들(280)의 충격 완충부(282) 및 충격 전달부(288)에는 상호 끼움 결합되는 후크 구조가 마련될 수 있다. 이러한 후크 구조는 도 12에 도시된 바와 같이 다른 형태로 형성되는 것도 가능할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 메인 프레임 조각들(238)은 상기 커버 프레임(250)을 마주 하는 조각들과 수납 공간(239)을 구획하는 조각들로 이루어질 수 있다. 복수 개의 크러쉬부들(290)은 이러한 상기 메인 프레임 조각들(238)의 결합을 통해 형성될 수 있으며, 마찬가지로, 상기 복수 개의 크러쉬부들(290)의 충격 완충부(292) 및 충격 전달부(298)에는 상호 끼움 결합되는 후크 구조가 마련될 수 있다.
이처럼, 상기 복수 개의 크러쉬부들(280, 290)은 단일의 메인 프레임 구조에 형성되는 것이 아닌 복수 개의 메인 프레임 조각들(236, 238)의 결합을 통해서도 형성될 수도 있다.
이상과 같은 본 실시예에 따라, 조립 공정을 단순화할 수 있는 배터리 팩(10) 및 이러한 배터리 팩(10)을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 본 실시예에 따라, 충격을 완충시키는 크러쉬부(270)의 강성을 유지할 수 있는 배터리 팩(10) 및 이러한 배터리 팩(10)을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 본 실시예에 따라, 조립 불량율을 감소시킬 수 있는 배터리 팩(10) 및 이러한 배터리 팩(10)을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10: 배터리 팩
100: 배터리 모듈
110: 배터리 셀
130: 지지 패드
150: 접착 테이프
200: 팩 케이스
210: 베이스 플레이트
215: 프레임 지지부
230: 메인 프레임
235: 수납 공간
236, 238: 메인 프레임 조각들
250: 커버 프레임
252: 케이스 고정홈
256: 크러쉬부 결합돌기
270, 280, 290: 크러쉬부
272, 282, 292: 충격 완충부
275: 결합홈
278, 288, 298: 충격 전달부

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈들; 및
    상기 복수 개의 배터리 모듈들의 전후 방향을 따라 각각의 배터리 모듈을 개별적으로 수납하는 수납 공간들이 형성되며, 상기 수납 공간들 사이에 외부 충격을 완충시키기 위한 적어도 하나의 크러쉬부가 통합적으로 구비되는 팩 케이스;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 크러쉬부는,
    상기 팩 케이스 내에서 상기 팩 케이스의 양측면 방향에서의 외부 충격을 순차적으로 완충시킬 수 있는 제1 완충 공간 및 제2 완충 공간을 형성하며,
    상기 팩 케이스는,
    상기 팩 케이스의 저부를 형성하는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트와 결합되며, 상기 수납 공간들 및 적어도 하나의 크러쉬부를 구비하는 메인 프레임; 및
    상기 베이스 플레이트 및 상기 메인 프레임을 둘러싸는 커버 프레임;을 포함하며,
    상기 크러쉬부는,
    복수 개로 구비되며,
    각각의 크러쉬부는,
    상기 수납 공간들 사이마다 구비되며,
    상기 복수 개의 크러쉬부는, 각각,
    상기 메인 프레임의 양측면에 형성되며, 상기 커버 프레임을 마주 하는 한 쌍의 충격 완충부; 및
    상기 한 쌍의 충격 완충부를 연결하며, 상기 수납 공간들을 구획하는 충격 전달부;를 포함하며,
    상기 한 쌍의 충격 완충부는,
    상기 메인 프레임 내에서 상기 메인 프레임의 전후 방향에서 상기 충격 전달부의 두께보다 두껍게 형성되어, 상기 수납 공간 내에서 일부분을 차지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 완충 공간은,
    상기 팩 케이스의 양측면 방향에서 상기 메인 프레임과 상기 커버 프레임 사이 공간에 형성되며,
    상기 제2 완충 공간은,
    상기 팩 케이스의 양측면 방향에서 상기 수납 공간 내의 상기 배터리 모듈들과 상기 메인 프레임 사이 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 충격 완충부는,
    상기 메인 프레임의 측면 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 충격 완충부에는,
    상기 커버 프레임과의 결합을 위한 결합홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 크러쉬부는,
    적어도 일부분에서 상기 메인 프레임으로부터 상기 커버 프레임 및 상기 수납 공간을 향해 각각 볼록하게 돌출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 크러쉬부는,
    상기 메인 프레임에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 테두리에는,
    상기 메인 프레임을 지지하기 위한 프레임 지지부;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트 및 상기 메인 프레임은,
    금속 재질로 마련되며,
    상기 커버 프레임은,
    비금속 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각,
    복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하며, 마주 하는 배터리 셀과 접착 테이프를 통해 접착 결합되는 지지 패드들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀은,
    파우치형 이차 전지로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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