KR102271384B1 - 이차 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 단위 전지의 팽창력에 의한 변형이 억제될 수 있는 엔드 플레이트를 포함하는 이차 전지 팩을 제공할 수 있는 것으로서, 본 발명에 따르면, 이차 전지 또는 이차 전지 모듈로 구성되는 적어도 하나의 단위 전지; 상기 단위 전지의 서로 대향하는 양 측면 측에 배치되는 엔드 플레이트; 적어도 하나의 상기 엔드 플레이트와 상기 단위 전지의 하나의 상기 측면 사이에, 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면에 접촉하도록 배치되는 가동벽; 상기 가동벽과 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트 사이에 배치되어 상기 가동벽을 통해서 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면에 압축력을 가하기 위한 탄성 부재; 및 상기 단위 전지의 상기 양 측면 측에 배치되는 상기 엔드 플레이트를 서로 연결하는 연결바를 포함하며, 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트는, 상기 단위 전지가 팽창하여 상기 가동벽이 상기 탄성 부재를 압축하면서 상기 엔드 플레이트 쪽으로 이동될 때, 상기 가동벽이 수용될 수 있도록, 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면의 반대 방향으로 돌출되도록 형성되는 볼록부; 및 상기 볼록부 둘레에 배치되는 베이스부를 구비하는, 이차 전지 팩이 제공된다.

Description

이차 전지 팩{SECONDARY BATTERY PACK}
본 발명의 실시예들은 이차 전지 팩에 관한 것이다.
재충전이 가능한 이차 전지 중 차세대 동력원으로 주목받는 리튬 이차 전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 작고, 매우 가벼워 노트북, 카메라, 핸드폰 등과 같은 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 자동차, 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이며, 특히 전기 자동차 및 하이브리드 자동차의 모터 구동원으로 널리 상용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 일반적으로는, 전해액(electrolytic solution)의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와, 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있다. 또한, 이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 크게 원통형, 각형(prismatic), 파우치형으로 분류될 수 있다.
또한, 통상적으로 리튬 이차 전지는 집전체에 양극 활물질이 코팅된 양극판, 집전체에 음극 활물질이 코팅된 음극판, 및 이 양극판과 음극판 사이에 배치되어 리튬 이온의 이동만을 가능하게 하면서 쇼트는 방지하는 분리막으로 구성되는 전극 조립체; 이 전극 조립체를 수용하는 케이스; 이 케이스 내측에 수용되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 구성된다.
특히, 파우치형 리튬 이차 전지는 알루미늄 케이스보다 현저히 가볍고 가요성인 파우치 포장재로 케이스가 구성되어, 각형 리튬 이차 전지에 비하여 높은 에너지 밀도(energy density)를 가질 수 있다.
이러한 이차 전지는, 단일 전지의 경우 출력과 용량이 작아, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동되며, 고전력이 필요한 경우에, 복수 개의 이차 전지를 케이스 내에 적층시켜, 전기적으로 연결하고, 전압 및 온도 등을 센싱하는 라인 등을 포함시킨 이차 전지 모듈 내지 전지 팩의 형태로 사용되고 있다.
그런데, 이차 전지는 충방전이 반복되어도 성능의 저하가 적은 반면, 과충전, 단락, 역접속, 열노출 등 비정상적인 사용 환경에 노출될 경우 전지 내부에 전기화학적인 작용으로 인한 가스가 발생되어 전지 내부 압력이 상승되고, 이로 인해 전지가 팽창될 수 있다. 또한, 과충전 등과 같은 비정상적인 작동이 장시간 지속되면, 전지의 전해액 또는 활물질이 분해되고, 내부 압력과 온도가 급상승되어 전지의 폭발 내지 화재로 이어질 수 있다.
따라서, 이차 전지 또는 전지 모듈로 구성될 수 있는 단위 전지를 적어도 하나 이상 결속시킨 이차 전지 팩은, 전지의 팽창에 의해 발생되는 압력에 의해서 파손이 발생되지 않으면서 단위 전지를 결속시키기 위한 엔드 플레이트; 이 엔드 플레이트를 서로 연결시키기 위한 연결바; 및 전지에서 발생되는 팽창이 미리 결정된 값에 도달되면 전지의 충전 등과 같은 전지 팩의 작동을 중지시킬 수 있는 안전 장치를 필요로 한다. 또한, 이차 전지 팩은 제한된 공간에서 사용되는 경우가 많기 때문에, 상기와 같은 요건을 충족하면서도 크기나 길이의 증가는 최소화하여야 한다.
유럽 등록특허공보 제0613201호 (1998. 08. 12.) 미국 등록특허공보 제6,218,039호 (2001. 04. 17.) 미국 등록특허공보 제7,125,628호 (2006. 10. 24.) 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0101025 (2007. 10. 16.) 미국 특허출원공개 제2008/0118824호 (2008. 05. 22.) 미국 특허출원공개 제2009/0220848호 (2009. 09. 03.) 미국 등록특허공보 제7,602,146호 (2009. 10. 13.) 미국 등록특허공보 제7,803,482호 (2010. 09. 28.) 미국 특허출원공개 제2011/0027630호 (2011. 02. 03.) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0075369호 (2011. 07. 06.) 미국 특허출원공개 제2011/0177377호 (2011. 07. 21.) 미국 특허공개공보 제2011/0200862호 (2011. 08. 18.) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0117586호 (2011. 10. 27.) 미국 특허출원공개 제2011/0262785호 (2011. 10. 27.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0048280호 (2012. 05. 15.) 미국 특허출원공개 제2012/0189879호 (2012. 07. 26.) 대한민국 등록특허공보 제10-1255250호 (2013. 04. 10.) 미국 특허출원공개 제2014/0239904호 (2014. 08. 28.) 미국 등록특허공보 제8,846,238호 (2014. 09. 30.)
본 발명의 실시예들은, 단위 전지의 팽창력에 의한 변형이 억제될 수 있는 엔드 플레이트를 포함하는 이차 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 단위 전지의 팽창력에 의한 변형을 억제하면서 동시에, 단위 전지의 팽창 공간을 제공하고, 전지 팩의 길이 증가는 최소화할 수 있는 이차 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 단위 전지의 팽창 및 탄성 부재에 의해서 발생되는 힘에 의해서 휘거나 변형되는 것이 억제되는 가동벽을 포함하는 이차 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 단위 전지의 팽창 및 탄성 부재에 의해서 이동될 때 자세가 변경되지 않는 가동벽을 포함하는, 이차 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 단위 전지의 팽창이 미리 결정된 위험 팽창 수준에 도달되면, 이차 전지 팩의 작동을 중단시키기 위한 스위치를 최소한의 오차로 작동시켜 이차 전지 팩의 단위 전지를 보호할 수 있는 이차 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 이차 전지 팩으로 결속되는 단위 전지의 위험 팽창 수준이 달라진다 하더라도, 이 변경에 용이하게 대응할 수 있는 이차 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차 전지 또는 이차 전지 모듈로 구성되는 적어도 하나의 단위 전지; 상기 단위 전지의 서로 대향하는 양 측면 측에 배치되는 엔드 플레이트; 적어도 하나의 상기 엔드 플레이트와 상기 단위 전지의 하나의 상기 측면 사이에 배치되는 가동벽; 상기 가동벽과 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트 사이에 배치되어 상기 가동벽을 통해서 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면에 압축력을 가하기 위한 탄성 부재; 및 상기 단위 전지의 상기 양 측면 측에 배치되는 상기 엔드 플레이트를 서로 연결하는 연결바를 포함하며, 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트는, 상기 단위 전지가 팽창하여 상기 가동벽이 상기 탄성 부재를 압축하면서 상기 엔드 플레이트 쪽으로 이동될 때, 상기 가동벽이 수용될 수 있도록, 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면의 반대 방향으로 돌출되도록 형성되는 볼록부; 및 상기 볼록부 둘레에 배치되는 베이스부를 구비하는, 이차 전지 팩이 제공된다.
상기 가동벽은, 편평한 형상의 몸체; 및 상기 몸체의 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트를 대향하는 면에 형성되는 중공 기둥 형상의 탄성 부재 삽입 돌기를 구비하며, 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트는, 상기 단위 전지가 팽창하여 상기 가동벽이 상기 탄성 부재를 압축하면서 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트 쪽으로 이동될 때, 상기 탄성 부재 삽입 돌기가 삽입될 수 있도록, 상기 탄성 부재 삽입 돌기에 대응하는 상기 볼록부의 일 부분에 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면의 반대쪽으로 돌출되도록 형성되는 부가 돌출부를 더 구비하며, 상기 탄성 부재의 일단부는 상기 탄성 부재 삽입 돌기의 내부에 삽입되고, 상기 탄성 부재의 타단부는 상기 부가 돌출부 내에 위치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 엔드 플레이트는, 상기 볼록부에서, 상기 가동벽으로 돌출되는 가이드 부재를 더 구비하며, 상기 가동벽은, 편평한 형상의 몸체; 및 상기 몸체의 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트를 대향하는 면에 형성되는 중공 기둥 형상의 가이드 부재 삽입 돌기를 구비하며, 상기 가이드 부재는 상기 가이드 부재 삽입 돌기 내에서 슬라이딩 운동 가능하게 삽입될 수 있다.
상기 이차 전지 팩은, 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트의 외측면에 부착되는 스위치를 더 포함하며, 상기 가동벽은, 상기 몸체의 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트를 대향하는 면에 형성되는 가압 부재를 구비하고, 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트에는, 상기 단위 전지가 팽창하여 상기 가동벽이 상기 탄성 부재를 압축하면서 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트 쪽으로 이동되는 경우, 상기 가압 부재가 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트의 외측으로 돌출되도록 하는 쓰루홀이 형성되며, 상기 스위치는, 상기 가압 부재가 상기 쓰루홀을 통해서 돌출되어 상기 스위치를 작동시키도록 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트에 위치될 수 있다.
상기 스위치는 비복귀 타입일 수 있다.
상기 가압 부재는 상기 가동벽의 중앙부에 배치되고, 상기 탄성 부재 삽입 돌기 또는 상기 가이드 부재 삽입 돌기는 복수 개이고, 상기 가압 부재를 중심으로 점대칭되도록 배치될 수 있다.
상기 가압 부재의 자유 단부에는 연결부가 형성될 수 있다.
상기 가압 부재는 분리가능하게 상기 몸체에 연결될 수 있다.
상기 가동벽은 알루미늄 다이케스팅으로 제조될 수 있다.
상기 가동벽의 몸체에는, 다른 부분보다 두께가 더 두꺼운 격자 형상의 프레임부가 형성되며, 상기 탄성 부재 삽입 돌기 또는 상기 가이드 부재 삽입 돌기는 상기 프레임부 상에 배치될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩의 엔드 플레이트, 가동 벽 및 탄성 부재의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 선 III-III'에 따른 엔드 플레이트, 가동 벽 및 탄성 부재의 조립된 상태의 개략적인 단면도,
도 4는 도 2의 선 IV-IV에 따른 엔드 플레이트 및 가동 벽의 일부 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩(10)의 사시도가 도시되고, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩(10)의 엔드 플레이트(30), 가동벽(60), 및 탄성 부재(70)의 분해 사시도가 도시된다. 도 3을 참조하면, 도 2의 선 III-III'에 따른 개략적인 단면도가 도시되고, 도 4를 참조하면, 도 2의 선 IV-IV에 따른 개략적인 일부 단면도가 도시된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩(10)은 적어도 하나의 단위 전지(20), 이 단위 전지(20)의 대향하는 양 측면 측에 배치되는 엔드 플레이트(30), 적어도 하나의 엔드 플레이트(30)와 단위 전지(20)의 일 측면 사이에, 단위 전지(20)의 일 측면에 접촉하도록 배치되는 가동벽(60), 이 가동벽(60)과 엔드 플레이트(30) 사이에 배치되는 탄성부재(70), 및 적어도 하나의 단위 전지(20)의 대향하는 양 측면에 배치되는 엔드 플레이트(30)를 서로 연결하기 위한 연결바(50)를 포함한다.
단위 전지(20)는 적어도 한 개가 포함되며, 2 개 이상인 경우 일렬로 적층 또는 배열되도록 배치될 수 있다. 단위 전지(20)는 복수 개의 이차 전지(도시 안됨)로 구성되는 이차 전지 모듈이거나 또는 이차 전지 자체일 수도 있다. 이차 전지는, 예를 들어 리튬 이온 전지로서 각형일 수 있다. 이차 전지는 작동하면서 그 내부에서 가스가 발생하여 팽창될 수 있다.
엔드 플레이트(30)는 단위 전지(20)의 대향하는 양 측면(2 개 이상의 단위 전지(20)가 일렬로 배열된 경우에는 일렬의 양단에 있는 단위 전지(20) 각각의 일 측면)에 배치되며, 이 중 적어도 하나의 엔드 플레이트(30)는 중앙부에 엔드 플레이트(30)의 외측으로 돌출되도록 형성되는 볼록부(33)를 포함한다. 또한, 엔드 플레이트(30)는 볼록부(33)의 둘레에 편평하게 마련되는 베이스부(31), 및 베이스부(31)의 가장자리에서 엔드 플레이트(30)의 외측으로 절곡된 플랜지(32)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 가동벽(60)은 엔드 플레이트(30)의 볼록부(33)의 내부로 이동될 수 있다. 즉, 이차 전지 팩(10)의 작동 중 단위 전지(20) 내부에 가스가 발생하여 단위 전지(20)가 팽창되는 경우, 일면이 단위 전지(20)에 밀착되어 있는 가동벽(60)이 탄성 부재(70)를 압축하면서 엔드 플레이트(30) 쪽으로 이동되어 볼록부(33)의 내부로 이동될 수 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 엔드 플레이트(30)의 중앙부에 형성되는 볼록부(33), 및 이 볼록부(33)의 내에서 탄성 부재를 사이에 두고 배치되어 이동가능한 가동벽(60)에 의해서, 이차 전지 팩(10)의 엔드 플레이트(30)는 단위 전지(20)의 팽창 시 내측에서 작용되는 힘에 의한 굽힘력에 효과적으로 저항할 수 있어, 이차 전지 팩(10)의 기계적 강성 또는 내구성을 향상시킬 수 있고, 또한, 가동벽(60)이 볼록부(33) 내에서 이동되기 때문에, 이차 전지 팩(10)의 길이 증가를 최소화할 수 있다.
가동벽(60)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 편평한 플레이트 형상의 몸체(61)를 포함하며, 이 몸체(61)는 단위 전지(20)와 엔드 플레이트(30) 사이, 특히 엔드 플레이트(30)의 볼록부(33) 내에 수용될 수 있는 평면 형상을 갖는다. 가동벽(60)은 탄성 부재(70)에 의해서 단위 전지(20)를 미리 결정된 압력으로 가압하여, 단위 전지(20)의 성능을 유지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 가동벽(60)은, 단위 전지(20)가 팽창 시, 볼록부(33) 내에서 엔드 플레이트(30) 쪽으로 이동되어 단위 전지(20)의 팽창을 허여할 수 있다.
또한, 가동벽(60)은 알루미늄 다이케스팅에 의해서 제조될 수 있고, 이와 같은 경우 외력에 대해서 저항하는 기계적 강도가 높기 때문에, 이차 전지 팩(10)의 작동 중에 단위 전지(20)의 팽창 및 탄성 부재(70)에 의해서 작용되는 힘에 의해서 가동벽(60)이 휘거나 변형되지 않을 수 있다. 따라서, 후술되는 가이드 부재(35)에 대한 가이드 부재 삽입 돌기(63)의 슬라이딩 운동이 원활하게 이루어질 수 있고, 가동벽(60)의 엔드 플레이트(30)에 대한 자세가 일정하게 유질될 수 있다.
또한, 가동벽(60)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔드 플레이트(30)에 대향하는 몸체(61)의 일면에 엔드 플레이트(30) 쪽으로 돌출되는 중공의 기둥 형상을 갖는 탄성 부재 삽입 돌기(62), 및 이 탄성 부재 삽입 돌기(62)의 내부에 엔드 플레이트(30) 쪽으로 돌출되도록 배치되는 중공의 기둥 형상을 갖는 가이드 부재 삽입 돌기(63)를 더 구비할 수 있다. 탄성 부재 삽입 돌기(62)와 가이드 부재 삽입 돌기(63) 사이에는 삽입 간극(64)이 형성되며, 이 삽입 간극(64) 또는 탄성 부재 삽입 돌기(62)의 내측에 탄성 부재(70)의 일단부가 삽입될 수 있다. 가이드 부재 삽입 돌기(63)의 내부에는 가이드 부재(35)가 슬라이딩 가능하게 삽입될 수 있다.
또한, 가동벽(60)은, 몸체(61)에 격자 모양으로 형성되고, 두께가 다른 부분보다 더 두꺼운 프레임부(66)를 구비할 수 있다. 프레임부(66) 상에는 탄성 부재 삽입 돌기(62) 및 가이드 부재 삽입 돌기(63)가 배치될 수 있어, 탄성 부재(70)에 의해 몸체(61)에 작용되는 힘이 프레임부(66)에 의해서 몸체(61) 전체로 분산될 수 있다.
또한, 가동벽(60)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(61)의 둘레를 따라서 가장 자리에 마련되는 플랜지(65)를 더 구비할 수 있어, 단위 전지(20)의 팽창 및 탄성 부재(70)가 작용하는 힘에 의해 발생될 수 있는 굽힘력에 대해 변형없이 견딜 수 있다. 플랜지(65)는 엔드 플레이트(30)를 대향하는 몸체(61)의 일면 및 이 일면의 반대쪽 타면 중 적어도 어느 하나의 면에 형성될 수 있다.
또한, 가동벽(60)은 엔드 플레이트(30)를 대향하는 몸체(61)의 일면에 배치되는 가압 부재(68)를 포함할 수 있다. 가압 부재(68)는 몸체(61)의 평면상에서 중심에 배치될 수 있으며, 가압 부재(68)에 대응하는 엔드 플레이트(30)의 볼록부(33)의 일 부분에는 쓰루홀(37)이 형성되어, 가동벽(60)이 단위 전지(20)의 팽창에 의해서 엔드 플레이트(30) 쪽으로 이동될 때, 가압 부재(68)의 자유 단부 측이 엔드 플레이트(30) 외측으로 돌출될 수 있고, 이렇게 돌출된 가압 부재(68)는 후술되는 스위치(40)의 감지부(43)를 가압함으로써 스위치(40)를 작동시킬 수 있다.
또한, 가압 부재(68)는 자유단부 측에 상호 제거가능한 연결을 위한 연결부, 예를 들어 나사선이 마련될 수 있어, 이차 전지 팩(10)의 조립 시, 가동벽(60)과 엔드 플레이트(30) 사이에 탄성 부재(70)를 개재시킨 상태에서 가압 부재(68)의 자유단부를 쓰루홀(37)을 통해서 엔드 플레이트(30)의 외측으로 노출되도록 한 다음, 이 연결부에 나사를 체결함으로써 3 개의 부재를 일체 상태로 유지할 수 있다. 또한, 이 연결부, 예를 들어 나사선에는 길이 연장부(도시 안됨)가 연결될 수 있다. 길이 연장부는, 예를 들어 가압 부재(68)와 유사한 형상을 갖고, 일단부에 홈이 형성되며, 홈 내측면에 나사선이 형성되어 가압 부재(68)의 자유단부에 형성된 나사선에 체결될 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 길이 연장부는 다양한 길이의 것이 마련될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 가압 부재(68)에 적절한 길이의 길이 연장부를 부착하여 스위치(40)의 작동 시기를 조절하거나, 또는 이차 전지 팩(10)을 구성하는 단위 전지(20)의 사양 등이 변경되더라도 이에 용이하게 대응할 수 있다.
또한, 가압 부재(68)는 가동벽(60)의 몸체(61)와 일체로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 몸체(61)에 홈을 형성하고, 분리가능하게 가압 부재(68)가 연결될 수도 있다. 이와 같은 경우, 다양한 길이의 가압 부재(68)를 몸체(61)에 연결하는 것이 가능하므로, 이차 전지 팩(10)의 사양 등의 변경에 따라 요구되는 길이의 가압 부재(68)를 몸체(61)에 연결하는 것이 가능하다.
가동벽(60) 상의 탄성 부재 삽입 돌기(62) 및 가이드 부재 삽입 돌기(63)는 몸체(61)의 중심에 배치되는 가압 부재(68)를 중심으로 점 대칭되도록 위치될 수 있다. 본 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 4 개의 탄성 부재 삽입 돌기(62) 및 가이드 부재 삽입 돌기(63)의 쌍이 정사각형 형상의 몸체(61)의 일면에 가압 부재(68)를 중심으로 점 대칭되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상술된 바와 같이 구성된 가동벽(60)은, 가이드 부재 삽입 돌기(63)에 대응하여 엔드 플레이트(30)의 내측에서 돌출되는 가이드 부재(35)에 의해서 가이드되면서 엔드 플레이트(30)에 대해서 전후로 이동될 수 있다. 따라서, 가동벽(60)의 타면에서 작용되는 단위 전지(20)의 팽창에 의한 힘이 몸체(61)의 중심을 벋어난 부분에서 작용되더라도, 가동벽(60)은 엔드 플레이트(30)에 대해서 기울어지거나 흔들리지 않고 일정한 자세, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 엔드 플레이트(30)에 대해서 평행한 상태로 이동될 수 있고, 따라서 가동벽(60)의 가압 부재(68)가 쓰루홀(37)로 정확하게 삽입되고, 후술되는 스위치(40)의 감지부(43)를 가압할 수 있어, 단위 전지(20)의 팽창 상태에 정확하게 대응할 수 있다.
엔드 플레이트(30)는, 탄성 부재 삽입 돌기(62) 및 가이드 부재 삽입 돌기(63)에 대응하는 볼록부(33)의 일 부분에 엔드 플레이트(30)의 외측으로 돌출되도록 형성되는 부가 돌기부(34)를 더 포함할 수 있다. 부가 돌기부(34)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가동벽(60)이 단위 전지(20)의 팽창에 의해서 엔드 플레이트(30) 쪽으로 이동 시, 탄성 부재 삽입 돌기(62)를 가이드 또는 수용할 수 있다.
또한, 엔드 플레이트(30)는 부가 돌출부(34)의 내측에서 가동벽(60) 쪽으로 연장되는 가이드 부재(35)를 포함할 수 있다. 가이드 부재(35)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드 부재 삽입 돌기(63)의 내부에 미끄럼 가능하게 삽입되어, 가동벽(60)의 전후 운동이 엔드 플레이트(30)에 대해서 기울어지거나 경사짐 없이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 가동벽(60)의 가압 부재(68)가, 엔드 플레이트(30)의 쓰루 홀(37)의 크기가 작더라도, 쓰루홀(37)에 정확하게 삽입될 수 있고, 후술되는 스위치(40)를 원하는 시점에서, 또는 미리 결정된 단위 전지(20)의 작동 상태에서 작동시키는 것이 가능하다.
엔드 플레이트(30)는, 엔드 플레이트(30)의 외측면에 부착되는 스위치(40)를 더 포함할 수 있다. 스위치(40)는 비복귀 타입일 수 있어, 단위 전지(20)가 팽창된 후 수축하여도 이차 전지 팩(10)의 재작동이 방지될 수 있다. 스위치(40)는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 RAD(runaway arresting device) 스위치로 구성될 수 있으며, RAD 스위치(40)는 감지부(43)가 가압 부재(68)에 의해서 눌리는 경우, 내부 접촉 저항이 증가하여 이차 전지 팩(10)의 릴레이 코일이 떨어짐으로써 이차 전지 팩(10)의 전기적인 연결이 끊어지게 할 수 있다.
또한, 엔드 플레이트(30)는 스위치(40)를 엔드 플레이트(30)의 외측면에 부착시키기 위한 브라켓(41)을 더 포함할 수 있다. 브라켓(41)은, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 엔드 플레이트(30)의 내측에서 외측으로 돌출되는 볼트(47) 및 이에 체결되는 너트(48)에 의해서 엔드 플레이트(30)에 부착될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위치(40)는 스위치(40)의 감지부(43)가 쓰루홀(37)에 대응되도록 나사(46) 및 볼트(49)에 의해서 브라켓(41)에 고정될 수 있다.
또한, 엔드 플레이트(30)는, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스부(31)의 가장자리에 형성되어, 연결바(50)가 연결될 수 있는 연결부(38)를 포함할 수 있다. 엔드 플레이트(30)는, 예를 들어 연결부(38)에 형성된 관통홀(36)에 체결되는 볼트에 의해서 연결바(50)와 고정적으로 연결될 수 있다.
이차 전지 팩(10)의 적어도 하나의 엔드 플레이트(30)와 가동벽(60) 사이에 배치되는 탄성 부재(70)는, 예를 들어 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 코일형 압축 스프링일 수 있다. 탄성 부재(70)의 일 단부는 가동벽(60)의 탄성 부재 삽입 돌기(62)의 내측, 또는 탄성 부재 삽입 돌기(62)와 가이드 부재 삽입 돌기(63) 사이의 삽입 간극(64)에 삽입되고, 타 단부는 엔드 플레이트(30)의 내측면, 예를 들어 부가 돌출부(34)의 내측에 밀착될 수 있다.
연결바(50)는, 예를 들어 단면이 사각형이고, 양 단부에는 볼트가 고정될 수 있는 나사선이 파인 홈이 마련될 수 있다. 연결바(50)는, 예를 들어 이차 전지 팩(10)의 상부에 2 개, 하부에 2 개가 배치되어, 엔드 플레이트(30)의 연결부(38)에 연결되어, 엔드 플레이트(30) 사이에 배치된 단위 전지(20)가 결속될 수 있도록 한다. 또한, 연결바(50)의 단부와 연결부(38) 사이에는 브라켓(52)이 배치될 수 있다.
단위 전지(20)의 상부에는, 단위 전지(20)에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 냉각핀(80)이 마련될 수 있다. 단위 전지(20)의 내부에는 단위 전지(20)에서 발생되는 열을 흡수하여 냉가핀(80)으로 전달하기 위한 매체가 유동할 수 있는 유로(도시 안됨)가 마련될 수 있다.
상술된 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 팩(10)에 있어서, 예를 들어 과충전 등에 의해서, 단위 전지(20)가 미리 결정된 수준 이상으로 팽창되면, 가동벽(60)이 탄성 부재(70)을 압축하면서 엔드 플레이트(30)의 볼록부(33) 내로 이동되며, 이때 가동벽(60)의 가압 부재(68)는 쓰루홀(37)을 통해서 돌출되어 스위치(40)의 감지부(43)를 가압하여 스위치(40)를 작동시킴으로써, 이차 전지 팩(10)의 충전 등과 같은 작동을 중단시킬 수 있어, 이차 전지 팩(10)의 단위 전지(20)를 보호할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 실시예를 중심으로 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서, 상술된 변형 이외의 또 다른 여러 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
또한, 본 발명에서 보이는 구성요소들을 공지의 유사한 기능을 수행하는 기술요소로 치환하거나 변형하는 것도 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 명백하거나, 기술 상식에 속할 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위 내지 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 아래의 청구범위에서 보이는 사상 및 그 균등범위까지 미친다.
10 : 이차 전지 팩
20 : 단위 전지
30 : 엔드 플레이트
31 : 베이스부
32 : 플랜지
33 : 볼록부
34 : 부가 돌출부
35 : 가이드 부재
36 : 관통홀
37 : 쓰루홀
38 : 연결부
40 : 스위치
41 : 브라켓
43 : 감지부
50 : 연결바
52 : 브라켓
60 : 가동벽
61 : 몸체
62 : 탄성 부재 삽입 돌기
63 : 제 2 돌기
64 : 삽입 간극
65 : 플랜지
66 : 프레임부
68 : 가압 부재
70 : 탄성 부재
80 : 냉각핀

Claims (12)

  1. 이차 전지 또는 이차 전지 모듈로 구성되는 적어도 하나의 단위 전지;
    상기 단위 전지의 서로 대향하는 양 측면 측에 배치되는 엔드 플레이트;
    적어도 하나의 상기 엔드 플레이트와 상기 단위 전지의 하나의 상기 측면 사이에서 이동가능하게 마련되는 가동벽;
    상기 가동벽과 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트 사이에 배치되어 상기 가동벽을 통해서 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면에 압축력을 가하기 위한 탄성 부재;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 엔드 플레이트는,
    베이스부;
    상기 가동벽이 단위전지측으로 가압되도록 상기 탄성부재를 지지하는 볼록부로서, 상기 가동벽이 이동가능한 공간을 형성하도록 상기 베이스로부터 돌출되게 형성되는 볼록부;를 포함하는 이차 전지 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가동벽은,
    편평한 형상의 몸체; 및
    상기 몸체의 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트를 대향하는 면에 형성되는 중공 기둥 형상의 탄성 부재 삽입 돌기를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 엔드 플레이트는,
    상기 단위 전지가 팽창하여 상기 가동벽이 상기 탄성 부재를 압축하면서 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트 쪽으로 이동될 때, 상기 탄성 부재 삽입 돌기가 삽입될 수 있도록, 상기 탄성 부재 삽입 돌기에 대응하는 상기 볼록부의 일 부분에 상기 단위 전지의 상기 하나의 측면의 반대쪽으로 돌출되도록 형성되는 부가 돌출부를 더 구비하며,
    상기 탄성 부재의 일단부는 상기 탄성 부재 삽입 돌기의 내부에 삽입되고, 상기 탄성 부재의 타단부는 상기 부가 돌출부 내에 위치되는, 이차 전지 팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 엔드 플레이트는,
    상기 볼록부에 배치되며, 상기 가동벽으로 돌출되게 형성되는 가이드부재로서, 상기 가동벽이 상기 볼록부의 상기 공간을 설정된 경로로 이동하도록 가이드하는 가이드부재;를 더 포함하는 이차 전지 팩.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가동벽은,
    편평한 형상의 몸체; 및
    상기 몸체의 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트를 대향하는 면에 형성되는 중공 기둥 형상의 가이드 부재 삽입 돌기;를 포함하고,
    상기 가이드 부재는 상기 가이드 부재 삽입 돌기 내에서 슬라이딩 운동 가능하게 삽입되는, 이차 전지 팩.
  5. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 이차 전지 팩은,
    상기 적어도 하나의 엔드 플레이트의 외측면에 부착되는 스위치를 더 포함하며,
    상기 가동벽은,
    상기 몸체의 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트를 대향하는 면에 형성되는 가압 부재를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 엔드 플레이트에는,
    상기 단위 전지가 팽창하여 상기 가동벽이 상기 탄성 부재를 압축하면서 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트 쪽으로 이동되는 경우, 상기 가압 부재가 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트의 외측으로 돌출되도록 하는 쓰루홀이 형성되며,
    상기 스위치는, 상기 가압 부재가 상기 쓰루홀을 통해서 돌출되어 상기 스위치를 작동시키도록 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트에 위치되는, 이차 전지 팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스위치는 비복귀 타입인, 이차 전지 팩.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압 부재는 상기 가동벽의 중앙부에 배치되고,
    상기 탄성 부재 삽입 돌기 또는 상기 가이드 부재 삽입 돌기는 복수 개이고, 상기 가압 부재를 중심으로 점대칭되도록 배치되는, 이차 전지 팩.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압 부재의 자유 단부에는 연결부가 형성되는, 이차 전지 팩.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압 부재는 분리가능하게 상기 몸체에 연결되는, 이차 전지 팩.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 가동벽은 알루미늄 다이케스팅으로 제조되는, 이차 전지 팩.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 가동벽의 몸체에는, 다른 부분보다 두께가 더 두꺼운 격자 형상의 프레임부가 형성되며,
    상기 탄성 부재 삽입 돌기는 상기 프레임부 상에 배치되는, 이차 전지 팩.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 가동벽의 몸체에는, 다른 부분보다 두께가 더 두꺼운 격자 형상의 프레임부가 형성되며,
    상기 가이드 부재 삽입 돌기는 상기 프레임부 상에 배치되는, 이차 전지 팩.
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