KR102295702B1

KR102295702B1 - 배터리 팩

Info

Publication number: KR102295702B1
Application number: KR1020190171107A
Authority: KR
Inventors: 이재상; 주승돈; 홍성진
Original assignee: 재상전자주식회사; 주식회사 젠트로피
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-08-31
Also published as: KR20210079041A

Abstract

본 발명은 배터리 팩(1)에 관한 것으로, 손잡이(18)가 지지부재(14)를 통해서 보호케이스(10)와 고정되고, 배터리 모듈(M)과는 직접 연결되어 손잡이(18)에 가해지는 배터리 팩(1)의 무게가 보호케이스(10)와 배터리 모듈(M)로 분산되어 손잡이(18)의 파손이 방지된다. 또한, 배터리 모듈(M)을 구성하는 홀더플레이트(20)에 형성되는 삽입홀(21,23) 사이의 간격이 가장자리로 갈수록 좁아지게 형성되어 상대적으로 방열성능이 떨어지는 중심의 방열 성능을 도모하였다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 모듈이 복수개 구비되는 배터리팩에 관한 것이다.

내연기관을 가지는 이동수단이 점차 감소하고, 이에 따른 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 수요가 증가하고 있다. 이러한 추세에 맞추어 근거리 이동에 사용되는 이륜차량 또한 전기모터만을 구동력으로 하는 전기 오토바이 및 전기 스쿠터의 수요가 증가하고 시장도 점차 확대되고 있다.

종래에는 전기 이륜차의 배터리를 충전하기 위해서는 사용자가 전기 이륜차를 타고 충전시설로 이동한 다음, 충전코드를 배터리에 연결하여 충전하였으나 충전 시간이 오래걸리는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 배터리 교환장치가 구비된 충전스테이션이 개발되었다. 충전스테이션은 배터리 교환장치가 행과 열을 이루어 복수개 설치된 하나의 모듈이며, 각각의 교환장치에는 전기 이륜차에 사용되는 배터리가 삽입되어 충전된다.

사용자는 배터리 교환장치 내에서 충전이 완료된 배터리를 꺼내어 전기 이륜차의 배터리와 교체한 후, 전기 이륜차에서 꺼낸 배터리를 배터리 교환장치 내에 삽입하여 충전시킨다.

상기와 같은 방식의 충전스테이션은 배터리를 충전하지 않고, 배터리 교환장치 내에서 미리 충전된 배터리를 방전된 배터리와 교환하면 되는 것이므로 사용자는 전기 이륜차의 배터리를 충전하기 위한 시간을 절약할 수 있게 되었다.

한편, 배터리는 원통형 셀들이 행과 열을 이루어 배치되어 고정되면 배터리 모듈이 되고, 상기 배터리 모듈 여러개가 케이스 내부에 설치되면 하나의 배터리 팩이 된다.

그러나, 종래의 배터리 팩은 교체를 위해 형성된 손잡이가 상기 케이스하고만 고정되어 있어서 배터리 팩 자체의 무게를 견디지 못하고 상기 손잡이와 케이스 사이의 연결부위가 파손되는 문제가 있었다.

또한, 배터리 교환장치 내에 안착되는 배터리 팩의 크기는 한정되어 있으므로 더 큰 용량의 배터리 팩을 형성하기 위해서 케이스 내에 원통형 셀들의 더 효율적인 설치에 대한 요구가 있어왔다.

대한민국등록특허 제10-1919943호

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 팩의 무게를 지지하는 손잡이의 개선된 구조를 가지는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원통형 셀을 더 효율적으로 배치시킬 수 있는 홀더플레이트를 가지는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 적어도 일측이 개방되게 수용공간이 구비된 보호케이스; 상기 수용공간 내에 수용되는 복수의 배터리 모듈; 상기 수용공간 내에서 상기 배터리 모듈의 일측을 지지하는 엔드플레이트; 상기 수용공간의 입구를 차폐하고, 상기 배터리 모듈의 타측을 지지하는 지지부재; 상기 지지부재에 안착되어 상기 지지부재 및 배터리 모듈에 고정되는 손잡이를 포함한다.

상기 지지부재는 상기 보호케이스의 단면형상과 대응되는 형상으로 상기 수용공간의 입구보다 크게 형성되어 상기 수용공간의 입구 한 쪽을 차폐시키고, 상기 보호케이스의 선단에 걸어지는 플랜지; 상기 플랜지로부터 상기 수용공간의 입구를 향해 돌출되어 상기 보호케이스의 내측면에 밀착되는 밀착리브를 포함하고, 상기 플랜지에는 상기 손잡이가 안착되는 안착단이 형성되고, 상기 안착단의플레이트고정홀을 통해서 삽입되는 체결장치에 의해 상기 배터리 모듈과 손잡이가 결합된다.

상기 보호케이스의 내측면에는 상기 수용공간을 향해 돌출되고, 상기 보호케이스의 길이방향을 따라서 연장되며, 선단에는 고정홈이 형성되는 고정리브가 형성되고, 상기 지지부재에는 상기 플랜지의 가장자리를 따라서 상기 고정리브의 위치와 대응되는 곳에 케이스고정홀이 형성되고, 상기 케이스고정홀을 관통하는 볼트가 상기 고정홈에 삽입되어 상기 지지부재와 보호케이스가 결합된다.

상기 지지부재의 밀착리브 외측에서 상기 플랜지와 보호케이스에 의해 가압되는 가스켓이 더 설치된다.

상기 배터리 모듈은 복수의 원통형 셀; 삽입홀이 형성되어 상기 삽입홀에 상기 원통형 셀이 안착되고, 상기 원통형 셀의 길이방향 양 쪽을 지지하는 한 쌍의 홀더플레이트를 포함한다.

상기 홀더플레이트는 상기 홀더플레이트의 가장자리를 따라서 최외곽에 형성되는 외측삽입홀에 의해 형성되는 제1구획벽; 상기 홀더플레이트의 중심에서부터 상기 최외곽에 형성된 외측삽입홀을 제외한 상기 홀더플레이트의 내측에 형성된 내측삽입홀에 의해 형성되는 제2구획벽을 포함하고, 상기 제1구획벽은 상기 제2구획벽에 비해 상대적으로 얇게 형성되고, 상기 외측삽입홀과 내측삽입홀 사이의 경계는 상기 제1구획벽으로 이루어진다.

상기 홀더플레이트는 소정의 두께를 가지는 플레이트 형상으로 상기 원통형 셀이 안착되는 복수의 삽입홀이 형성되는 플레이트몸체; 상기 플레이트몸체의 일면에서 상기 원통형 셀이 상기 안착되어 돌출되는 방향과 동일한 방향으로 돌출되고, 선단에는 결합돌기가 돌출되는 메일칼럼; 상기 플레이트몸체의 일면에서 상기 원통형 셀이 상기 안착되어 돌출되는 방향과 동일한 방향으로 돌출되고, 선단에는 결합홈이 형성되는 피메일칼럼; 상기 플레이트몸체의 가장자리 측면에서 상기 메일칼럼 및 피메일칼럼이 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출되고, 선단에는 장착돌기가 돌출되는 메일장착부; 상기 플레이트몸체의 가장자리 측면에서 상기 메일칼럼 및 피메일칼럼이 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출되고, 선단에는 장착홈이 형성되는 피메일장착부를 포함한다.

상기 배터리 모듈은 상기 한 쌍의 홀더플레이트에 각각 형성된 상기 메일칼럼과 피메일칼럼이 결합되고, 상기 복수의 배터리 모듈은 서로 인접한 홀더플레이트에 각각 형성된 상기 메일장착부와 피메일장착부가 결합된다.

본 발명에 의한 배터리 팩에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 보호케이스와 고정되는 지지부재의 안착단에 손잡이의 고정부가 안착되고, 손잡이의 고정부는 배터리 모듈의 홀더플레이트와 보호케이스에 동시에 고정된다. 따라서, 손잡이의 고정부에 가해지는 배터리 팩의 무게가 지지부재와 보호케이스 및 배터리 모듈에 골고루 분산되어 손잡이가 파손되는 것을 방지하고, 배터리 팩의 무게를 안정적으로 지지하는 효과가 있다.

본 발명에서는 홀더플레이트의 외측삽입홀의 사이를 구획하는 제1구획벽과 내측삽입홀 사이를 구획하는 제2구획벽의 두께가 서로 다르게 형성된다. 따라서, 홀더플레이트 내에 원통형 셀이 더 효율적으로 설치되어 더 많은 수의 원통형 셀이 설치되는 효과가 있다. 또한, 상대적으로 방열 성능이 떨어지는 홀더플레이트의 내측을 구성하는 제2구획벽의 두께가 제1구획벽보다 상대적으로 두껍게 형성되어 홀더플레이트의 내측에 위치한 원통형 셀 간의 방열 성능이 향상되는 효과가 있다.

본 발명에서는 원통형 셀의 양쪽을 지지하는 제1홀더플레이트와 제2홀더플레이트의 형상이 동일하다. 따라서, 하나의 금형으로 제작된 홀더플레이트가 사용되므로 금형비를 절약하여 생산비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 홀더플레이트가 원통형 배터리 셀의 양쪽을 지지하기 위해 서로 결합되어 하나의 모듈을 만들고, 다른 모듈에 구비된 또 다른 홀더플레이트와도 결합될 수 있으므로 추가적인 금형설비 비용을 절약할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시례를 구성하는 배터리 팩의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시례를 구성하는 배터리 팩의 분해사시도.
도 3은 본 발명 실시례를 구성하는 보호케이스와 지지부재의 분해사시도.
도 4는 본 발명 실시례를 구성하는 홀더플레이트와 지지부재의 분해사시도.
도 5는 본 발명 실시례를 구성하는 배터리 모듈의 측면도.
도 6은 본 발명 실시례를 구성하는 홀더플레이트의 사시도.
도 7은 본 발명 실시례를 구성하는 홀더플레이트를 다른 방향에서 본 사시도.
도 8은 본 발명 실시례를 구성하는 홀더플레이트의 상면도.
도 9는 본 발명 실시례를 구성하는 홀더플레이트에 원통형 셀이 설치된 모습을 보인 저면도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도면을 참조하여 본 발명 배터리 팩(1)의 바람직한 실시례에 대해 설명한다.

먼저, 본 발명 실시례를 구성하는 배터리 팩(1)의 구성에 대해서 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시례의 배터리 팩(1)은 보호케이스(10)와 보호커버(10')가 그 외관을 형성한다. 상기 보호케이스(10)에는 복수의 배터리 모듈(M)이 수용되고, 상기 복수의 배터리 모듈(M)의 양쪽에는 손잡이(18)가 구비된 지지부재(14)와 엔드플레이트(31)가 각각 설치된다. 상기 엔드플레이트(31)에는 충전단자(미도시)가 구비된 엔드케이스(32)가 더 설치된다. 상기 엔드케이스(32)는 상기 보호케이스(10)와 일체로 형성될 수도 있다.

상기 보호커버(10')는 상기 손잡이(18)가 구비된 지지부재(14)의 외측을 감싼다. 상기 보호커버(10')는 심미적인 요소를 위해서 상기 보호케이스(10)와 동일한 재질 및 색으로 통일되게 형성될 수 있다. 본 발명의 배터리 팩(1)은 상기 보호커버(10')를 반드시 필요로 하는 것은 아니다.

상기 보호케이스(10)는 중공의 사각 기둥 형상이다. 상기 보호케이스(10)에는 양측이 개방된 수용공간(11)이 구비된다. 상기 수용공간(11)으로 배터리 모듈(M) 및 엔드플레이트(31)가 수용되고, 상기 보호케이스(10)의 개방된 양쪽 입구는 상기 지지부재(14)와 엔드케이스(32)에 의해 차폐된다.

도 3을 참조하면, 상기 보호케이스(10)의 내측면에는 고정리브(12)가 여러개 형성된다. 상기 고정리브(12)는 상기 수용공간(11)을 향해 돌출되며, 상기 보호케이스(10)의 길이방향을 따라서 길게 형성된다. 상기 고정리브(12)는 상기 보호케이스(10)의 강도를 보강한다. 또한, 상기 고정리브(12)의 선단에 볼트(B)가 체결되어 상기 지지부재(14)와 결합된다.

상기 고정리브(12)의 선단에는 고정홈(12')이 형성된다. 상기 고정홈(12')으로 상기 볼트(B)가 삽입되어 상기 보호케이스(10)와 지지부재(14)가 결합된다. 상기 고정홈(12')은 상기 고정홈(12')의 선단 뿐만 아니라, 상기 고정리브(12)의 전체에 걸쳐서 형성될 수도 있다.

상기 보호케이스(10)의 선단에는 가스켓(13)이 설치된다. 구체적으로는 상기 보호케이스(10)의 선단과 지지부재(14) 사이에 설치되어 상기 보호케이스(10)와 지지부재(14)에 의해 가압되고, 상기 고정홈(12')을 통해 삽입되는 볼트(B)에 의해 고정된다. 상기 가스켓(13)은 상기 보호케이스(10)의 단면 형상과 대응 되게 형성되어 상기 볼트(B)에 결합될 수 있다. 상기 가스켓(13)은 상기 지지부재(14)와 보호케이스(10) 사이로 수분 및 이물의 유입을 방지한다. 상기 가스켓(13)은 상기 보호케이스(10)의 양쪽 선단에 모두 설치될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 지지부재(14)는 플랜지(15)와, 밀착리브(17)를 포함하여 구성된다. 상기 플랜지(15)는 상기 보호케이스(10)의 단면형상과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 수용공간(11)의 입구 한 쪽을 차폐시킨다. 상기 플랜지(15)는 상기 수용공간(11)의 입구보다 크게 형성되어 상기 보호케이스(10)의 선단에 걸린다. 따라서, 상기 수용공간(11)의 입구 가장자리를 형성하는 상기 보호케이스(10)의 선단을 덮는다.

상기 플랜지(15)의 가장자리를 따라서 케이스고정홀(15')이 형성된다. 상기 케이스고정홀(15')은 상기 고정리브(12)의 위치와 대응되는 곳에 형성된다. 상기 볼트(B)가 상기 케이스고정홀(15')로 삽입되면, 상기 가스켓(13)을 관통하여 상기 고정리브(12)의 고정홈(12')으로 삽입되고, 상기 보호케이스(10), 가스켓(13) 및 지지부재(14)가 하나로 고정된다.

상기 플랜지(15)에는 안착단(16)이 형성된다. 상기 안착단(16)에는 상기 손잡이(18)가 안착되어 고정된다. 상기 안착단(16)은 물리적인 구획에 의해 육안으로 구분될 수 있다. 예를 들면, 상기 안착단(16)의 가장자리를 따라서 벽이 형성되거나, 상기 안착단(16)이 상기 플랜지(15)로부터 요입되거나 돌출되어 구획되도록 형성될 수 있다.

상기 안착단(16)에는 플레이트고정홀(16')이 형성된다. 상기 플레이트고정홀(16')을 통해 삽입된 체결장치(미도시)는 상기 배터리 모듈(M)과 결합된다. 즉, 상기 지지부재(14)는 상기 보호케이스(10)와 상기 볼트(B)에 의해 체결되는 동시에 상기 배터리 모듈(M)과도 상기 체결장치(미도시)에 의해 결합된다. 이때, 상기 플레이트고정홀(16')에 삽입되는 체결장치는 상기 손잡이(18)에도 삽입된다. 따라서, 상기 보호케이스(10), 손잡이(18) 및 배터리 모듈(M)은 상기 지지부재(14)와 결합되어 상기 배터리 팩(1)의 무게가 상기 손잡이(18)에만 치중되지 않고 골고루 분산되므로 상기 손잡이(18)의 파손이 방지되는 효과가 있다.

상기 안착단(16)에는 상기 플레이트고정홀(16')의 양쪽으로 케이스고정홀(15')이 더 형성될 수 있다. 다만, 이것에 한정되지 않고, 상기 배터리 팩(1)의 무게를 고려하였을 때, 상기 케이스고정홀(15') 대신 상기 플레이트고정홀(16')이 더 형성될 수 있다.

상기 플랜지(15)로부터 상기 수용공간(11)의 입구를 향해 밀착리브(17)가 돌출된다. 상기 밀착리브(17)는 그 단면의 형상이 상기 수용공간(11)의 입구형상과 대응되게 형성된다. 상기 밀착리브(17)는 상기 보호케이스(10)의 내측면에 밀착되어 상기 보호케이스(10)와 지지부재(14) 사이의 기밀성을 유지한다. 또한, 뒤에서 설명될 상기 배터리 모듈(M)의 홀더플레이트(20)와 형합하여 상기 배터리 모듈(M)의 유격을 방지한다.

상기 지지부재(14)의 안착단(16)에는 손잡이(18)가 설치된다. 사용자는 상기 손잡이(18)를 잡고 상기 배터리 팩(1)을 들어올릴 수 있다. 상기 손잡이(18)의 양 쪽 선단에는 고정부(19)가 형성된다. 상기 고정부(19)에는 상기 안착단(16)에 형성된 플레이트고정홀(16') 및 케이스고정홀(15')과 대응되는 형상으로 구멍이 뚫려있다. 상기 손잡이(18)는 볼트 및 체결장치에 의해 상기 지지부재(14) 및 배터리 모듈(M)과 결합된다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 보호케이스(10)의 수용공간(11)에는 복수의 배터리 모듈(M)이 수용된다. 본 실시례에서는 제1 내지 제3배터리 모듈(M1~M3)이 상기 수용공간(11) 내에 수용된다. 상기 배터리 모듈(M)은 원통형 셀(30)의 길이방향 양쪽 선단을 제1 및 제2홀더플레이트(20a,20b)가 각각 지지하도록 조립된다. 상기 배터리 모듈(M)에는 상기 원통형 배터리 셀들의 전극을 연결하는 니켈플레이트(미도시)가 더 설치되며, 서로 다른 배터리 모듈(M)을 전기적으로 연결시키는 와이어(미도시)가 더 설치된다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 홀더플레이트(20)는 플레이트몸체(20')가 외관을 형성한다. 상기 플레이트몸체(20')는 절연성을 가지는 재질이다. 상기 플레이트몸체(20')는 소정의 두께를 가지는 플레이트 형상이다. 상기 홀더플레이트(20)는 상기 원통형 셀(30)의 양쪽 선단을 지지하여 복수의 원통형 셀(30)이 간격을 두고 배열된 상태를 유지시킨다.

상기 플레이트몸체(20')에는 복수의 삽입홀(21,23)이 형성된다. 상기 삽입홀(21,23)로 상기 원통형 셀(30)이 삽입되어 셀지지단(21') 의해 지지된다. 상기 셀지지단(21')은 상기 삽입홀(21,23)의 일측 가장자리에서 상기 원통형 셀(30)을 지지할 수 있도록 상기 삽입홀(21,23)의 내측으로 돌출된다. 즉, 상기 원통형 셀(30)은 상기 삽입홀(21,23)의 상기 셀지지단(21')이 형성된 반대방향으로 삽입된다.

상기 삽입홀(21,23)은 상기 플레이트몸체(20')의 가장자리에 형성된 외측삽입홀(21)과, 상기 플레이트몸체(20')의 상대적으로 내측에 형성된 내측삽입홀(23)로 나뉜다. 상기 외측삽입홀(21)과 내측삽입홀(23)은 형상은 아무런 차이가 없으나, 상기 플레이트몸체(20')의 배치 형상에 의해 결정된다.

상기 외측삽입홀(21)은 상기 플레이트몸체(20')의 가장자리를 따라서 최외곽에 형성된다. 상기 복수의 외측삽입홀(21)들이 간격을 두고 구획되도록 상기 외측삽입홀(21)들의 사이에는 제1구획벽(22)이 형성된다. 상기 제1구획벽(22)은 상기 외측삽입홀(21)에 의해 상기 플레이트몸체(20')에 형성되는 것이다. 상기 제1구획벽(22)은 상기 복수의 외측삽입홀(21) 사이에 위치되며, 상대적으로 얇은 두께를 가진다. 즉, 상기 외측삽입홀(21)은 상대적으로 더 촘촘하게 형성되는 것이다.

이러한 구조는 상기 플레이트몸체(20')의 외측에 배치되는 원통형 셀(30)은 인접한 원통형 셀(30)의 개수가 더 적고 공기와 접촉할 수 있는 면적이 넓으므로 방열이 용이하다. 따라서, 상기 플레이트몸체(20')의 최외곽에 위치한 원통형 셀(30)들의 사이 간격을 상대적으로 좁게 설정하더라도 충분한 방열능력을 확보할 수 있다.

상기 내측삽입홀(23)은 상기 플레이트몸체(20')의 내측에 형성된다. 구체적으로는 상기 최외곽에 형성된 외측삽입홀(21)을 제외한 나머지가 모두 내측삽입홀(23)이 되는 것으로, 도 6의 플레이트몸체(20')에 표시된 점선 구역 안쪽에 형성된 것이 모두 내측삽입홀(23)이다.

상기 내측삽입홀(23) 사이에는 제2구획벽(24)이 형성된다. 상기 제2구획벽(24)은 상기 상기 내측삽입홀(23)에 의해 상기 플레이트몸체(20')에 형성되고, 상기 제1구획벽(22)에 비해 상대적으로 두껍게 형성된다. 즉, 상기 내측삽입홀(23)은 상기 외측삽입홀(21)에 비해 상대적으로 듬성하게 배치된다.

이러한 구조는 상기 플레이트몸체(20')의 최외곽보다 하나의 원통형 셀(30)이 차지하는 면적이 작고, 상기 내측삽입홀(23)에 설치된 원통형 셀(30)들은 사방이 다른 원통형 셀(30)들에 의해 둘러싸여 있어서 방열이 어렵다. 따라서, 상기 제2구획벽(24)을 상기 제1구획벽(22)보다 두껍게 형성하여 상대적으로 상기 내측삽입홀(23)에 설치된 원통형 셀(30)들의 간격을 넓힘으로써 방열 성능을 확보하기 위한 것이다.

한편, 상기 외측삽입홀(21)과 내측삽입홀(23)이 구획되는 구획벽은 상대적으로 두께가 얇은 제1구획벽(22)으로 형성된다.

상기 플레이트몸체(20')의 일면에는 메일칼럼(25)과 피메일칼럼(26)이 돌출된다. 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)은 상기 원통형 셀(30)이 상기 안착되어 돌출되는 방향과 동일한 방향으로 돌출된다. 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)은 선단으로 갈수록 단면적이 좁아지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다. 상기 하나의 플레이트몸체(20')에는 상기 메일칼럼(25)과 피메일칼럼(26)이 항상 동일한 개수로 형성된다. 본 실시례에서는 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)이 각각 2개씩 형성된다.

상기 메일칼럼(25)의 선단에는 상기 메일칼럼(25)의 선단보다 작은 단면적을 가지는 결합돌기(25')가 돌출되고, 상기 피메일칼럼(26)의 선단에는 상기 결합돌기(25')와 대응되는 형상의 결합홈(26')이 형성된다. 상기 메일칼럼(25)의 결합돌기(25')가 상기 피메일칼럼(26)의 결합홈(26')에 삽입될 수 있는 구조이다. 따라서, 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)은 한 쌍의 홀더플레이트(20)가 상기 칼럼(25,26)의 선단이 서로 마주보도록 배치된 후 결합될 수 있다. 즉, 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)은 배터리 모듈(M)을 형성하기 위한 구성이다. 이때, 상기 메일칼럼(25)은 피메일칼럼(26)과 마주보도록 배치되어야야 한다.

한편, 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)이 서로 결합되더라도 추가적인 체결장치에 의해 고정력이 강화될 수 있다. 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)은 주로 한 쌍의 홀더플레이트(20) 사이의 고정력을 강화하기 보다는 한 쌍의 홀더플레이트(20) 사이의 위치결정 역할을 주로 한다.

상기 플레이트몸체(20')의 측면은 일부가 요입되게 공기통로(27)가 형성된다. 상기 공기통로(27)를 통해서 상기 원통형 셀(30)의 방열성능을 높일 수 있다. 상기 공기통로(27)에는 와이어걸이(27')가 형성될 수 있다. 상기 와이어걸이(27')는 상기 복수의 배터리 모듈(M) 사이의 원통형 셀(30)을 연결시키는 와이어(미도시)의 배선작업용으로 사용될 수 있다. 상기 와이어걸이(27')는 상기 와이어(미도시)에 의한 진동 및 소음을 방지한다.

도 7을 참조하면, 상기 플레이트몸체(20')의 가장자리 외면에는 상기 공기통로(27)를 향해서 메일장착부(28)와 피메일장착부(29)가 형성된다. 상기 메일장착부(28) 및 피메일장착부(29)는 상기 공기통로(27)를 향해서 돌출되고, 상기 메일칼럼(25) 및 피메일칼럼(26)이 돌출된 방향과 반대방향으로 절곡되어 "ㄱ"자로 형성된다. 상기 하나의 플레이트몸체(20')에는 상기 메일장착부(28) 및 피메일장착부(29)가 항상 동일한 개수로 형성된다. 본 실시례에서는 상기 메일장착부(28) 및 피메일장착부(29)가 각각 1개씩 형성된다.

상기 메일장착부(28)의 선단에는 장착돌기(28')가 돌출되고, 상기 피메일장착부(29)의 선단에는 상기 장착돌기(28')와 대응되는 형상의 장착홈(29')이 형성된다. 상기 메일장착부(28)의 장착돌기(28')가 상기 피메일장착부(29)의 장착홈(29')에 삽입될 수 있는 구조이다. 따라서, 상기 메일장착부(28) 및 피메일장착부(29)는 서로 다른 배터리 모듈(M)을 구성하는 홀더플레이트(20)와 결합될 때 사용된다. 즉, 상기 메일장착부(28) 및 피메일장착부(29)는 복수의 배터리 모듈(M)을 연결시킨다.

한편, 상기 메일장착부(28) 및 피메일장착부(29)가 서로 결합되더라도 추가적인 체결장치(도면부호 표시 않음)에 의해 고정력이 강화될 수 있다.

상기 복수의 배터리 모듈(M)은 일측이 상기 지지부재(14)에 의해 지지되고, 타측은 상기 엔드플레이트(31)에 의해 지지된다. 상기 엔드플레이트(31)는 상기 홀더플레이트(20)와 대응되는 형상을 가진다. 상기 엔드플레이트(31)에는 상기 배터리 모듈(M)의 이상을 감지하는 온도센서, 전류센서 등이 설치될 수 있다.

상기 엔드케이스(32)는 상기 엔드플레이트(31)와 기계적, 전기적으로 연결된다. 상기 엔드케이스(32)에는 충전단자 및 보호회로가 형성되어 상기 배터리 모듈(M)이 과전류 등에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 엔드케이스(32)는 상기 보호케이스(10)에도 결합되어 배터리 팩(1)의 외관을 형성한다. 상기 엔드케이스(32)는 상기 지지부재(14)가 상기 보호케이스(10)와 결합되는 것과 동일한 방식으로 결합될 수 있다.

다음으로, 본 발명 실시례를 구성하는 배터리 팩(1)의 조립 과정에 대해서 설명한다.

상기 복수의 원통형 셀(30)을 상기 제1홀더플레이트(20a)의 삽입홀(21,23)에 안착시킨다. 상기 원통형 셀(30)은 길이방향으로 일측이 상기 삽입홀(21,23)에 삽입되고, 상기 셀지지단(21')에 걸려서 지지된다. 상기 제1홀더플레이트(20a)에 상기 복수의 원통형 셀(30)이 모두 배치되면, 상기 제2홀더플레이트(20b)가 결합된다.

상기 제2홀더플레이트(20b)의 삽입홀(21,23)에는 상기 원통형 셀(30)의 다른쪽이 삽입되고, 상기 제2홀더플레이트(20b)의 셀지지단(21')에 의해 걸려서 지지된다. 상기 제1홀더플레이트(20a)와 제2홀더플레이트(20b)가 상기 원통형 셀(30)의 양쪽을 감싸면, 상기 제1홀더플레이트(20a)와 제2홀더플레이트(20b)에 각각 형성된 메일칼럼(25)과 피메일칼럼(26)이 서로 형합된다. 상기 제1 및 제2홀더플레이트(20a,20b)의 사이에 상기 복수의 원통형 셀(30)이 임시로 고정된다.

상기 제1 및 제2홀더플레이트(20a,20b)와 원통형 셀(30)이 결합되면, 니켈플레이트(미도시) 및 와이어(미도시)가 더 설치되어 제1배터리 모듈(M1)이 만들어진다.

상기와 같은 방법으로 제2배터리 모듈(M2) 및 제3배터리 모듈(M3)을 반복하여 제작한다. 상기 제1배터리 모듈(M1)과 제2배터리 모듈(M2)이 결합되고, 상기 제2배터리 모듈(M2)과 제3배터리 모듈(M3)이 결합된다. 상기 제1 내지 제3배터리 모듈(M1~M3)은 소정간격으로 이격되어 결합된다. 구체적으로는, 상기 제1배터리 모듈(M1)의 제2홀더플레이트(20b)에 형성된 메일장착부(28)와 상기 제2배터리 모듈(M2)의 제1홀더플레이트(20a)에 형성된 피메일장착부(29)가 결합되고, 추가적으로 체결장치(도면부호 표시 않음)가 삽입되어 고정된다. 상기와 같은 방식으로 상기 제2배터리 모듈(M2)과 제3배터리 모듈(M3)이 결합된다.

상기 제3배터리 모듈(M3)의 제2홀더플레이트(20b)에 형성된 장착부(28,29)에는 상기 엔드플레이트(31)가 조립된다.

상기 복수의 배터리 모듈(M)이 모두 결합되면, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 상기 제1배터리 모듈(M1)의 제1홀더플레이트(20a)와 지지부재(14) 및 손잡이(18)를 순서대로 결합시킨다. 구체적으로, 상기 제1홀더플레이트(20a)가 상기 지지부재(14)의 밀착리브(17)의 내측으로 끼워지고, 상기 지지부재(14)의 안착단(16)에 상기 손잡이(18)의 고정부(19)가 안착되면, 상기 체결장치(미도시)가 상기 고정부(19)에서부터 제1홀더플레이트(20a)의 장착부(28,29)까지 관통하여 고정된다. 상기 과정에 의해 상기 손잡이(18)는 상기 지지부재(14)를 사이에 두고 상기 제1배터리모듈(M1)과 결합되고, 상기 지지부재(14)는 상기 보호케이스(10)과 결합된다. 따라서, 상기 지지부재(14), 손잡이(18) 및 복수의 배터리 모듈(M)은 모두 결합된 상태로 하나의 구성품이 된다.

상기 복수의 배터리 모듈(M)은 상기 보호케이스(10)의 수용공간(11) 내측으로 수용된다. 또한, 상기 보호케이스(10)의 선단에는 상기 지지부재(14)의 플랜지(15)가 안착되고, 상기 밀착리브(17)는 상기 보호케이스(10)의 내측면에 밀착된다. 이때, 상기 지지부재(14)의 플랜지(15)와 보호케이스(10)의 선단에는 상기 가스켓(13)이 끼워져 가압된다.

상기 플랜지(15)가 상기 보호케이스(10)의 선단에 안착되면 상기 케이스고정홀(15')을 통해서 볼트가 삽입되어 상기 지지부재(14)와 보호케이스(10)를 결합시킨다. 상기 지지부재(14)와 보호케이스(10)가 완전히 결합되면, 상기 복수의 배터리 모듈(M)은 상기 보호케이스(10)의 수용공간(11)에서 상기 지지부재(14)와 엔드플레이트(31)에 의해 지지된다.

이후에 상기 엔드플레이트(31) 쪽으로 상기 엔드케이스(32)가 결합되어 상기 원통형 셀(30)과 충전단자(미도시)가 전기적으로 연결된다.

상기 손잡이(18) 및 지지부재(14)의 외측면에는 보호커버(10')가 더 결합되어 상기 볼트(B)가 삽입된 외관을 가릴 수 있다.

상기 손잡이(18)가 상기 지지부재(14)와 함께 제1배터리 모듈(M1)과 결합되고, 상기 지지부재(14)는 상기 제1배터리 모듈(M1) 및 보호케이스(10)와 동시에 결합되는 구조에 의해서 사용자가 손잡이(18)를 잡고 배터리 팩(1)을 들어올리더라도 상기 배터리 팩(1)의 무게가 지지부재(14), 배터리 모듈(M) 및 보호케이스(10)로 분산되고, 상기 손잡이(18)의 고정부(19)에 집중되지 않으므로 상기 손잡이(18)가 파손되는 것이 방지된다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 배터리 팩 10 : 보호케이스
10' : 보호커버 11 : 수용공간
12 : 고정리브 12' : 고정홈
13 : 가스켓 14 : 지지부재
15 : 플랜지 15' : 케이스고정홀
16 : 안착단 16' : 플레이트고정홀
17 : 밀착리브 18 : 손잡이
19 : 고정부 20 : 홀더플레이트
20a : 제1홀더플레이트 20b : 제2홀더플레이트
20' : 플레이트몸체 21 : 외측삽입홀
21' : 셀지지단 22 : 제1구획벽
23 : 내측삽입홀 24 : 제2구획벽
25 : 메일칼럼 25' : 결합돌기
26 : 피메일칼럼 26' : 결합홈
27 : 공기통로 27' : 와이어걸이
28 : 메일장착부 28' : 장착돌기
29 : 피메일장착부 29' : 장착홈
30 : 원통형 셀 31 : 엔드플레이트
32 : 엔드케이스 B : 볼트
M : 배터리 모듈 M1 : 제1배터리 모듈
M2 : 제2배터리 모듈 M3 : 제3배터리 모듈

Claims

적어도 일측이 개방되게 수용공간이 구비된 보호케이스;
상기 수용공간 내에 수용되는 복수의 배터리 모듈;
상기 수용공간 내에서 상기 배터리 모듈의 일측을 지지하는 엔드플레이트;
상기 수용공간의 입구를 차폐하고, 상기 배터리 모듈의 타측을 지지하는 지지부재;
상기 지지부재에 안착되어 상기 지지부재 및 배터리 모듈에 고정되는 손잡이;를 포함하고,
상기 배터리 모듈은
복수의 원통형 셀;
삽입홀이 형성되어 상기 삽입홀에 상기 원통형 셀이 안착되고, 상기 원통형 셀의 길이방향 양 쪽을 지지하는 한 쌍의 홀더플레이트;를 포함하며,
상기 홀더플레이트의 가장자리를 따라서 최외곽에 형성되는 외측삽입홀을 둘러싸는 제1구획벽은 상기 외측삽입홀 보다 상기 홀더플레이트의 내측에 형성된 내측삽입홀을 둘러싸는 제2구획벽 보다 얇게 형성되고,
상기 외측삽입홀과 상기 내측삽입홀 사이는 상기 제1구획벽으로 서로 구획되는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서, 상기 지지부재는
상기 보호케이스의 단면형상과 대응되는 형상으로 상기 수용공간의 입구보다 크게 형성되어 상기 수용공간의 입구 한 쪽을 차폐시키고, 상기 보호케이스의 선단에 걸어지는 플랜지;
상기 플랜지로부터 상기 수용공간의 입구를 향해 돌출되어 상기 보호케이스의 내측면에 밀착되는 밀착리브를 포함하고,
상기 플랜지에는 상기 손잡이가 안착되는 안착단이 형성되고, 상기 안착단을 관통하여 형성된 플레이트고정홀을 통해서 삽입되는 체결장치에 의해 상기 배터리 모듈과 손잡이가 결합되는 배터리 팩.
제 2 항에 있어서, 상기 보호케이스의 내측면에는 상기 수용공간을 향해 돌출되고, 상기 보호케이스의 길이방향을 따라서 연장되며, 선단에는 고정홈이 형성되는 고정리브가 형성되고,
상기 지지부재에는 상기 플랜지의 가장자리를 따라서 상기 고정리브의 위치와 대응되는 곳에 케이스고정홀이 형성되고,
상기 케이스고정홀을 관통하는 볼트가 상기 고정홈에 삽입되어 상기 지지부재와 보호케이스가 결합되는 배터리 팩.
제 3 항에 있어서, 상기 지지부재의 밀착리브 외측에서 상기 플랜지와 보호케이스에 의해 가압되는 가스켓이 더 설치되는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서, 상기 홀더플레이트는
상기 홀더플레이트의 가장자리를 따라서 최외곽에 형성되는 상기 외측삽입홀에 의해 형성되는 상기 제1구획벽;과
상기 홀더플레이트의 중심에서부터 상기 최외곽에 형성된 상기 외측삽입홀을 제외한 상기 홀더플레이트의 내측에 형성된 내측삽입홀에 의해 형성되는 제2구획벽을 포함하여 구성되는 배터리 팩.
제 5 항에 있어서, 상기 홀더플레이트는
소정의 두께를 가지는 플레이트 형상으로 상기 원통형 셀이 안착되는 복수의 삽입홀이 형성되는 플레이트몸체;
상기 플레이트몸체의 일면에서 상기 원통형 셀이 상기 안착되어 돌출되는 방향과 동일한 방향으로 돌출되고, 선단에는 결합돌기가 돌출되는 메일칼럼;
상기 플레이트몸체의 일면에서 상기 원통형 셀이 상기 안착되어 돌출되는 방향과 동일한 방향으로 돌출되고, 선단에는 결합홈이 형성되는 피메일칼럼;
상기 플레이트몸체의 가장자리 측면에서 상기 메일칼럼 및 피메일칼럼이 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출되고, 선단에는 장착돌기가 돌출되는 메일장착부;
상기 플레이트몸체의 가장자리 측면에서 상기 메일칼럼 및 피메일칼럼이 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출되고, 선단에는 장착홈이 형성되는 피메일장착부를 포함하는 배터리 팩.
제 6 항에 있어서, 상기 배터리 모듈은 상기 한 쌍의 홀더플레이트에 각각 형성된 상기 메일칼럼과 피메일칼럼이 결합되고,
상기 복수의 배터리 모듈은 서로 인접한 홀더플레이트에 각각 형성된 상기 메일장착부와 피메일장착부가 결합되는 배터리 팩.
삭제