KR102508167B1

KR102508167B1 - 배터리 팩

Info

Publication number: KR102508167B1
Application number: KR1020180022233A
Authority: KR
Inventors: 김준섭; 강일오; 문대연; 우민욱; 이원일
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2023-03-09
Also published as: HUE065259T2; CN110190215A; PL3531466T3; EP3531466A1; US20190267580A1; EP3531466B1; CN110190215B; KR20190101820A

Abstract

본 발명의 배터리 팩은, 배터리 셀을 수용하기 위한 셀 수용부가 마련된 케이스와, 케이스 상부의 제1 측에서 상방으로 돌출된 출력 단자를 포함하되, 출력 단자는, 케이스의 제1 측 중에서 최상부면을 형성하는 제1 면으로부터 하방으로 단차진 제1 단차면에서 돌출 형성된다.
본 발명에 의하면, 외부로 돌출되게 형성된 단자 구조가 외부 충격으로부터 효과적으로 보호되며, 실질적으로 같은 형상을 갖는 다른 배터리 팩과 함께 결합되어 고출력 고용량의 수요에 유연하게 대처할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 외부로 돌출되게 형성된 단자 구조가 외부 충격으로부터 효과적으로 보호되도록 구조가 개선된 배터리 팩을 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태는, 실질적으로 같은 형상을 갖는 다른 배터리 팩과 함께 결합되어 고출력 고용량의 수요에 유연하게 대처할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩을 포함한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 배터리 팩은,

배터리 셀을 수용하기 위한 셀 수용부가 마련된 케이스; 및

상기 케이스 상부의 제1 측에서 상방으로 돌출된 출력 단자;를 포함하되,

상기 출력 단자는, 상기 케이스의 제1 측 중에서 최상부면을 형성하는 제1 면으로부터 하방으로 단차진 제1 단차면에서 돌출 형성된다.

예를 들어, 상기 출력 단자는, 제1, 제2 출력 단자를 포함하고,

상기 제1 단차면은 상기 제1, 제2 출력 단자를 연결하는 배터리 팩의 좌우 방향으로 상기 제1 측을 따라 양 편의 최외곽에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 면은, 상기 제1 면으로부터 하방으로 단차진 제2 단차면을 사이에 두고 양편에서 쌍을 이루어 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 단차면은 배터리 팩의 좌우 방향을 따라 제1 측의 중앙 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 단차면에는, 제2 단차면으로부터 돌출되도록 통신 단자 및 압력조절밸브 중에서 적어도 어느 하나가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 단차면에는, 상기 통신 단자 및 압력조절밸브 중에서 적어도 어느 하나를 사이에 두고 양 편으로 쌍을 이루어 격리 리브가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 단차면은 상기 제1 면으로부터 하방으로 단차지게 형성되되, 상기 제1 단차면은 제2 단차면 보다 낮은 레벨에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 단차면은, 상기 쌍을 이루는 제1 면의 양편 외곽에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 케이스는, 전후 방향을 따라 서로 마주하게 결합되는 전방 케이스 및 후방 케이스를 포함하되,

전후 방향을 따르는 후방 케이스의 두께는 전방 케이스의 두께 보다 두껍게 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 출력 단자는, 상기 후방 케이스 중 전방 케이스를 향하여 편향된 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 출력 단자는, 전후 방향을 따르는 배터리 팩의 두께 방향을 따라 중앙 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 팩의 제1 측과 반대되는 하부의 제2 측에는, 제1 면에 대해 경사지게 형성된 제2 면이 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 팩의 제2 측에는, 상기 제2 면으로부터 돌출되어 바닥면에 대한 배터리 팩의 지지 기반을 제공하도록, 바닥면과 나란하게 편평한 저면을 형성하는 지지 리브가 형성될 수 있다.

상기 전방 케이스 및 후방 케이스의 전면 및 배면에는, 각각의 전면 및 배면을 기준으로 양각 및 음각된 전방 조립부 및 후방 조립부가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 전방 조립부 및 후방 조립부는, 서로 대응되는 위치에서 상보적인 형태로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 전방 조립부 및 후방 조립부는, 각각 전방 케이스 전면 및 후방 케이스 배면의 4 모서리 위치에 형성될 수 있다.

상기 전방 케이스의 전면 및 후방 케이스의 배면에는, 각각의 전면 및 배면으로부터 돌출되도록 형성된 전방 리브 및 후방 리브가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 전방 리브는,

상기 전방 케이스의 전면에서, 상부의 제1 측 및 하부의 제2 측으로부터 서로 마주하는 방향으로 연장되는 제1 전방 리브의 쌍과, 제2 전방 리브의 쌍을 포함하되,

상기 제1, 제2 전방 리브는, 배터리 팩의 좌우 방향을 따라, 서로 다른 제1, 제2 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 후방 리브는,

상기 후방 케이스의 배면에서, 상부의 제1 측 및 하부의 제2 측으로부터 서로 마주하는 방향으로 연장되는 제1 후방 리브의 쌍과, 제2 후방 리브의 쌍을 포함하되,

상기 제1, 제2 후방 리브는, 배터리 팩의 좌우 방향을 따라, 서로 다른 제1, 제2 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 위치는, 제1, 제2 출력 단자를 연결하는 배터리 팩의 좌우 방향을 따라 제1 출력 단자에 가까운 위치이고,

상기 제2 위치는, 제1, 제2 출력 단자를 연결하는 배터리 팩의 좌우 방향을 따라 제2 출력 단자에 가까운 위치일 수 있다.

본 발명의 배터리 팩에 의하면, 외부로 돌출되게 형성된 구조, 예를 들어, 전기적인 출력을 제공하기 위한 출력 단자, 통신 라인과의 연결을 위한 통신 단자 또는 압력조절밸브와 같이, 외부로 돌출되게 형성된 구조가 외부 충격으로부터 효과적으로 보호되도록 구조가 개선된 배터리 팩을 포함한다.

또한, 본 발명의 배터리 팩에 의하면, 서로 다른 배터리 팩 간의 오 조립을 방지하기 위한 구조 또는 서로 다른 배터리 팩을 서로 조립하거나 구조적으로 결속하기 위한 구조를 제공함으로써, 실질적으로 같은 형상을 갖는 배터리 팩을 하나의 단위로 하여 다수의 배터리 팩을 결합시킴으로써 높은 전기적 출력을 제공할 수 있는 배터리 팩 어레이가 용이하게 제공될 수 있다.

도 1에는, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는, 도 1의 배터리 팩을 III 방향에서 바라본 전면이 도시되어 있다.
도 4에는, 도 1의 배터리 팩을 IV 방향에서 바라본 배면으로, 이해의 편의를 위하여, 좌우를 뒤집어 도시한 배면이 도시되어 있다.
도 5에는, 도 1의 배터리 팩을 V 방향에서 바라본 상면이 도시되어 있다.
도 6에는, 도 1의 배터리 팩을 VI 방향에서 바라본 측면이 도시되어 있다.
도 7에는, 도 1의 배터리 팩을 VII 방향에서 바라본 사시도가 도시되어 있다.
도 8에는, 도 1의 배터리 팩을 단위로, 다수의 배터리 팩을 포함하여 고출력으로 확장된 배터리 어레이가 도시되어 있다.
도 9에는, 도 8에 도시된 마스터 팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 10에는, 도 9에 도시된 마스터 팩을 X 방향에서 도시한 전면이 도시되어 있다.
도 11에는, 도 9에 도시된 마스터 팩을 XI 방향에서 도시한 상면이 도시되어 있다.
도 12에는, 도 9에 도시된 마스터 팩을 XII 방향에서 도시한 측면이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.

도 1에는, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는, 도 1의 배터리 팩을 III 방향에서 바라본 전면이 도시되어 있다. 도 4에는, 도 1의 배터리 팩을 IV 방향에서 바라본 배면으로, 이해의 편의를 위하여, 좌우를 뒤집어 도시한 배면이 도시되어 있다. 도 5에는, 도 1의 배터리 팩을 V 방향에서 바라본 상면이 도시되어 있다. 도 6에는, 도 1의 배터리 팩을 VI 방향에서 바라본 측면이 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은, 전후 방향을 따라 서로 마주하게 결합되는 전방 케이스(110) 및 후방 케이스(120)를 포함할 수 있고, 적어도 하나 이상 다수의 배터리 셀(미도시)을 수용하기 위한 셀 수용부(G1, 도 2 참조)와, BMS(Battery Management System) 수용부(G2, 도 2 참조)를 포함할 수 있다.

도면으로 도시되어 있지는 않지만, 상기 배터리 팩(100)은, 전기적으로 연결된 다수의 배터리 셀(미도시)과, 상기 다수의 배터리 셀의 상태 정보를 취합하고, 취합된 상태 정보에 근거하여 배터리 셀의 충, 방전을 제어하기 위한 BMS(배터리 관리부, 미도시)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩(100)은, 상기 배터리 셀(미도시) 및 BMS(미도시)를 함께 수용하도록, 서로 마주하는 전후 방향으로 결합되는 전방 케이스(110) 및 후방 케이스(120)를 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩(100)은, 배터리 셀(미도시) 및 BMS(미도시)를 수용하기 위한 수용 공간을 포함할 수 있으며, 다수의 배터리 셀(미도시)이 수용되는 셀 수용부(G1, 도 2 참조)와, 상기 셀 수용부(G1)의 일 측에 마련되는 BMS 수용부(G2, 도 2 참조)를 포함할 수 있다. 상기 BMS 수용부(G2)는 셀 수용부(G1)의 상부 측에 배치될 수 있으며, 보다 구체적으로, 출력 단자(E1,E2)가 형성된 배터리 팩(100)의 제1 측(U)과 가까운 케이스(100) 상부 위치에 형성될 수 있다. 상기 출력 단자(E1,E2)는, 배터리 팩(100)의 외부로 전기적인 출력을 제공하기 위한 것으로, BMS 수용부(G2)와 인접한 위치에서 BMS(미도시)와 연결되는 충, 방전 경로를 제공할 수 있다.

상기 배터리 팩(100)은, 배터리 팩(100)의 상부에 해당되는 제1 측(U)과, 상기 제1 측과 반대되는 배터리 팩(100)의 하부에 해당되는 제2 측(L)을 포함할 수 있다. 상기 제1 측(U) 및 제2 측(L)의 구별에 대해, 상기 제1 측(U)에는 출력 단자(E1,E2)가 상방으로 돌출되도록 형성될 수 있으며, 상기 제2 측(L)에는 바닥면(미도시)에 대해 전체 배터리 팩(100)의 지지 기반을 제공하기 위한 지지 리브(SL)가 형성될 수 있다.

상기 배터리 팩(100)은, 출력 단자(E1,E2)가 형성된 제1 측(U)과, 제1 측(U)과 반대 편의 제2 측(L)과, 상기 제1, 제2 측(U,L) 사이에서 제1, 제2 측(U,L)을 연결하되 상대적으로 넓은 면적을 차지하는 주된 면으로서 전면(F) 및 배면(B)을 포함할 수 있고, 상기 제1, 제2 측(U,L) 사이에서 제1, 제2 측(U,L)을 연결하되 상대적으로 좁은 면적을 차지하는 측면(SP)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩(100)의 제1, 제2 측(U,L)이나, 전면(F), 배면(B) 및 측면(SP)은, 배터리 팩(100)의 외형에 관한 것으로, 배터리 팩(100)의 외형을 형성하는 전방 케이스(110) 및 후방 케이스(120)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방 케이스(110)는, 배터리 팩(100)의 전방 위치에서 제1, 제2 측(U,L), 전면(F) 및 측면(SP)을 형성할 수 있고, 상기 후방 케이스(120)는, 배터리 팩(100)의 후방 위치에서 제1, 제2 측(U,L), 배면(B) 및 측면(SP)을 형성할 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 배터리 팩(100)의 제1 측(U)에는 출력 단자(E1,E2)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서, 배터리 팩(100)의 좌우 방향으로 양편 가장자리 위치에는 서로 다른 극성의 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)가 형성될 수 있다.

상기 배터리 팩(100)의 제1 측(U)은, 가장 넓은 면적을 점유하여 배터리 팩(100)의 기준면 또는 지지면을 제공하는 제1 면(P1)과, 상기 제1 면(P1)으로부터 하방으로 단차진 제1, 제2 단차면(S1,S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 단차면(S1)에는 배터리 팩(100)의 출력 단자(E1,E2)가 형성될 수 있으며, 상기 제2 단차면(S2)에는 압력조절밸브(V)와 통신 단자(C)가 형성될 수 있다.

상기 제1, 제2 단차면(S1,S2)은, 배터리 팩(100)의 최고 높이를 형성하는 제1 면(P1)으로부터 하방으로 단차지게 형성된다. 그리고, 상기 제1 면(P1)과 제1 단차면(S1) 사이의 높이 단차에 해당되는 공간에 출력 단자(E1,E2)를 형성함으로써, 제1 단차면(S1)으로부터 돌출되게 형성된 출력 단자(E1,E2)를 보호할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 팩(100)의 낙하와 같이 외부 충격이 가해질 때, 이러한 외부 충격은, 출력 단자(E1,E2)가 아닌 제1 면(P1)에 작용할 수 있고, 제1 면(P1)의 넓은 면적에 걸쳐서 외부 충격을 분산시킴으로써, 배터리 팩(100)의 손상을 방지할 수 있다.

상기 제1 면(P1)과 제2 단차면(S2) 사이의 높이 단차에 해당되는 공간에 압력조절밸브(V) 및 통신 단자(C)를 형성함으로써, 제2 단차면(S2)으로부터 돌출되게 형성된 압력조절밸브(V) 및 통신 단자(C)를 보호할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 팩(100)의 낙하와 같이 외부 충격이 가해질 때, 이러한 외부 충격은, 압력조절밸브(V)나 통신 단자(C)가 아닌 제1 면(P1)에 작용할 수 있고, 제1 면(P1)의 넓은 면적에 걸쳐서 외부 충격을 분산시킴으로써, 배터리 팩(100)의 손상을 방지할 수 있다.

상기 배터리 팩(100)의 제1 면(P1)이 기준면 또는 지지면을 제공한다는 것은, 배터리 팩(100)의 제1 면(P1)이 외부를 향하여 최고 높이로 돌출된 최상면을 형성함으로써, 상기 제1 면(P1)은, 상부의 다른 구성에 대한 지지면을 제공할 수 있고, 배터리 팩(100)의 조립시에, 상기 제1 면(P1)은 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 가장 넓은 편평한 면을 제공하므로, 배터리 팩(100)의 조립 위치를 정의할 수 있는 기준면을 제공할 수 있다.

상기 제1 면(P1)은, 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 외부를 향하여 돌출된 최고 높이를 형성함으로써, 배터리 팩(100)의 낙하와 같이 배터리 팩(100)에 외부 충격이 가해질 경우, 외부 충격이 직접적으로 가해지는 개소에 해당될 수 있고, 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 가장 넓은 면적으로 편평하게 형성됨으로써, 외부 충격을 넓은 면적에 걸쳐서 균일하게 분산시킬 수 있다. 여기서, 배터리 팩(100)의 제1 면(P1)이 넓은 면적으로 편평하게 형성된다는 것은, 상기 제1 면(P1)에는 돌출된 구조, 예를 들어, 리브와 같은 돌출된 구조가 형성되지 않는다는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 면(P1)은, 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 상대적으로 중앙 위치에 형성될 수 있으며, 중앙 위치에서 서로 이격된 한 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 배터리 팩(100)의 제1 면(P1)은, 배터리 팩(100)의 좌우 방향을 따라 서로로부터 이격된 한 쌍으로 형성될 수 있고, 서로로부터 이격된 한 쌍의 제1 면(P1) 사이에는, 제2 단차면(S2)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(P1)은 상기 제2 단차면(S2)을 사이에 두고 서로로부터 이격된 한 쌍으로 형성될 수 있으며, 쌍을 이루는 제1 면(P1)의 외측으로는 제1 단차면(S1)이 형성될 수 있다.

상기 제1 단차면(S1)은, 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 좌우 방향을 따라 좌우 양편으로 형성될 수 있으며, 제1 면(P1)으로부터 하방으로 단차지게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 배터리 팩(100)의 좌우 방향이란, 배터리 팩(100)의 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)를 연결하는 방향에 해당될 수 있다.

상기 제1 단차면(S1)은, 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 배터리 팩(100)의 좌우 방향으로 최외측에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 단차면(S1)에 형성되는 출력 단자(E1,E2)는 배터리 팩(100)의 좌우 방향으로 최외측에 형성될 수 있으며, 출력 단자(E1,E2)의 전기적인 단락이 방지될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(100)의 출력 단자(E1,E2)를 배터리 팩(100)의 최외측에 배치시킴으로써, 출력 단자(E1,E2)와의 단락에 따른 사고 위험을 줄일 수 있다.

상기 배터리 팩(100)의 중앙 위치에는, 이웃한 다른 배터리 팩(100)과의 통신 라인(미도시)이 형성되거나 또는 이웃한 다른 배터리 팩(100)으로 연장되는 배기 덕트(미도시)가 형성될 수 있으며, 이러한 통신 라인이나 배기 덕트는 배터리 팩(100)의 통신 단자(C) 및 압력조절밸브(V)에 연결되며, 배터리 팩(100)의 중앙 위치를 가로질러 이웃한 다른 배터리 팩(100)을 향하여 연장될 수 있다. 따라서, 배터리 팩(100)의 중앙 위치를 벗어난 배터리 팩(100)의 양편 최외곽, 그러니까, 최외곽에 배치된 제1 단차면(S1)에 출력 단자(E1,E2)를 형성함으로써, 출력 단자(E1,E2)와 주변 구성 간의 전기적인 단락을 방지할 수 있고, 배터리 팩(100)의 안정성을 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 팩(100)의 좌우 방향을 따라 중앙 위치에는 상대적으로 낮은 전류가 소통되는 통신 라인(미도시)이 배치될 수 있고, 상기 배터리 팩(100)의 좌우 방향을 따라 최외측에는 충, 방전 전류와 같은 대전류의 패스를 형성하는 출력 단자(E1,E2)가 형성될 수 있다. 사고 위험성이 상대적으로 큰 대전류 패스의 출력 단자(E1,E2)는 배터리 팩(100)의 최외측에 배치하고, 사고 위험성이 상대적으로 작은 소전류 패스의 통신 단자(C)는 배터리 팩(100)의 중앙 위치에 배치할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 출력 단자(E1,E2)의 위치에 대해, 상기 출력 단자(E1,E2)는, 배터리 팩(100)의 두께 방향으로 중앙 위치에 형성될 수 있고, 이에 따라, 대전류 패스의 출력 단자(E1,E2)가 전기적인 단락을 일으킬 위험을 줄일 수 있다. 여기서, 배터리 팩(100)의 두께 방향이란 배터리 팩(100)의 전후 방향에 해당될 수 있고, 전방 케이스(110)와 후방 케이스(120)의 배열 방향에 해당될 수 있다.

상기 배터리 팩(100)의 전방 케이스(110) 및 후방 케이스(120)는 서로 다른 두께로 형성될 수 있고, 상기 출력 단자(E1,E2)는 상대적으로 두껍게 형성된 후방 케이스(120) 측에 형성될 수 있다. 상기 출력 단자(E1,E2)는 배터리 팩(100)의 두께 방향을 따라 후방 케이스(120) 중 전방 케이스(110)로 편향된 위치에 형성되어, 전체 배터리 팩(100)의 두께 방향으로 중앙 위치에 형성될 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 최상부면을 형성하는 제1 면(P1)을 기준으로, 제1 면(P1)의 서로 반대 편에서 하방으로 단차진 제1, 제2 단차면(S1,S2)을 형성하며, 대전류 패스의 출력 단자(E1,E2)는 제1 단차면(S1)에 배치하고, 소전류 패스의 통신 단자(C)는 제2 단차면(S2)에 배치함으로써, 제1, 제2 단차면(S1,S2)으로부터 돌출되게 형성된 출력 단자(E1,E2) 및 통신 단자(C)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 제1, 제2 단차면(S1,S2) 사이에 형성된 제1 면(P1)을 기준으로, 대전류 패스의 출력 단자(E1,E2)와 소전류 패스의 통신 단자(C)가 서로 이격되어 배치되므로, 대전류 패스와 소전류 패스 간의 단락이 방지될 수 있다.

상기 출력 단자(E1,E2), 통신 단자(C) 및 압력조절밸브(V)는, 제1, 제2 단차면(S1,S2)으로부터 돌출되어 형성됨으로써, 출력 단자(E1,E2), 통신 단자(C) 및 압력조절밸브(V)에 대한 접속이 편리하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 출력 단자(E1,E2)에는 버스 바(미도시)가 연결되어 충, 방전 전류의 패스를 형성할 수 있고, 상기 통신 단자(C)에는 통신 라인(미도시)이 연결될 수 있으며, 상기 압력조절밸브(V)에는 배기 덕트(미도시)와 같은 관체가 연결될 수 있다. 그리고, 제1, 제2 단차면(S1,S2)으로부터 각각 돌출된 출력 단자(E1,E2)와 통신 단자(C) 사이, 그리고, 출력 단자(E1,E2)와 압력조절밸브(V) 사이에, 최고 높이로 돌출된 제1 면(P1)을 형성함으로써, 출력 단자(E1,E2), 통신 단자(C), 그리고 압력조절밸브(V) 사이에서 전기적인 단락이 발생될 위험, 예를 들어, 외부 부재에 의해 이들이 서로 전기적으로 단락될 위험을 줄일 수 있다.

상기 배터리 팩(100)의 출력 단자(E1,E2)는, 제1 단차면(S1)으로부터 돌출되도록 형성됨으로써 출력 단자(E1,E2)에 대한 접속이 용이하게 이루어질 수 있으면서도, 제1 단차면(S1)과 제1 면(P1) 사이의 높이 단차에 해당되는 공간을 통하여 돌출됨으로써, 낙하와 같은 외부 충격에 대해 제1 면(P1)에 의해 보호될 수 있다.

상기 배터리 팩(100)의 통신 단자(C) 및 압력조절밸브(V)는, 제2 단차면(S2)으로부터 돌출되도록 형성됨으로써 배터리 팩(100)의 통신 단자(C) 및 압력조절밸브(V)에 대한 접속이 용이하게 이루어질 수 있으면서도, 제2 단차면(S2)과 제1 면(P1) 사이의 높이 단차에 해당되는 공간을 통하여 돌출됨으로써, 낙하와 같은 외부 충격에 대해 제1 면(P1)에 의해 보호될 수 있다. 상기 압력조절밸브(V)는 배터리 팩(100)의 전방 케이스(110) 측에 형성될 수 있고, 상기 통신 단자(C)는 배터리 팩(100)의 후방 케이스(120) 측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 압력조절밸브(V)와 통신 단자(C)는 쌍을 이루는 제1 면(P1) 사이의 제2 단차면(S2)에 형성되되, 서로 다른 전후방 위치에 형성되도록 각각 전방 케이스(110)와 후방 케이스(120) 측에 형성될 수 있다. 이때, 상기 압력조절밸브(V)와 통신 단자(C)는 동일한 레벨의 제2 단차면(S2)에 형성될 수 있다.

상기 압력조절밸브(V)와 통신 단자(C)가 형성된 제2 단차면(S2)에는 격리 리브(R)가 형성될 수 있다. 상기 압력조절밸브(V)와 통신 단자(C)는 배터리 팩(100)의 중앙 위치에 형성되므로, 중앙 위치를 가로질러 연장되는 배터리 팩(100)의 부품이나 외부 부재로부터 압력조절밸브(V)와 통신 단자(C)를 격리시키기 위한 격리 리브(R)가 형성될 수 있다. 상기 격리 리브(R)는 압력조절밸브(V)와 통신 단자(C)를 사이에 두고 양편으로 나란하게 연장되는 쌍으로 형성될 수 있다.

상기 제1, 제2 단차면(S1,S2)은 제1 면(P1) 보다 낮은 레벨에 배치되며, 제1 면(P1)으로부터 하방으로 단차지게 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 단차면(S1,S2)은 서로 다른 레벨에 배치될 수 있으며, 상대적으로 돌출 높이가 높은 출력 단자(E1,E2)가 형성되는 제1 단차면(S1)은, 상대적으로 돌출 높이가 낮은 통신 단자(C)나 압력조절밸브(V)가 형성된 제2 단차면(S2) 보다는 낮은 레벨에 형성될 수 있다. 이에 따라 전체적으로, 돌출 방향을 따라 출력 단자(E1,E2), 통신 단자(C), 및 압력조절밸브(V)의 선단이 실질적으로 제1 면(P1)과 같거나 또는 제1 면(P1) 보다 낮은 레벨에 배치될 수 있다. 즉, 적어도 상기 출력 단자(E1,E2), 통신 단자(C), 및 압력조절밸브(V)의 선단은, 제1 면(P1)으로부터 상방으로 돌출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 상기 배터리 팩(100)의 제1 면(P1)은, 배터리 팩(100)의 제1 측(U) 중에서 최상부면을 형성하며, 제1 면(P1)과 맞닿는 케이스(100)의 내부에는 BMS 수용부(G2)가 마련될 수 있다. 상기 BMS 수용부(G2)는, 셀 수용부(G1)의 상부에 형성되며, 출력 단자(E1,E2) 등을 보호하기 위해 상부로 돌출된 제1 면(P1)이 제공하는 여분의 공간으로 BMS 수용부(G2)를 마련함으로써, 전체 배터리 팩(100)의 구조를 컴팩트화시킬 수 있고, 동일한 공간 대비 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있다.

도 7에는, 도 1의 배터리 팩을 VII 방향에서 바라본 사시도가 도시되어 있다.

도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은, 출력 단자(E1,E2)가 형성된 제1 측(U)과 마주하는 반대 편의 제2 측(L)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 팩(100)의 제2 측(L)에는 경사지게 형성된 제2 면(P2)과, 상기 제2 면(P2) 상에서 외부를 향하여 하방으로 돌출되게 형성된 지지 리브(SL)가 형성될 수 있다.

상기 배터리 팩(100)의 제2 면(P2)은 경사지게 형성될 수 있으며, 배터리 팩(100)의 제1 면(P1)과 달리, 편평하게 형성되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 팩(100)의 외형을 형성하는 전방 케이스(110) 및 후방 케이스(120) 중에서, 상대적으로 두껍게 형성된 후방 케이스(120)는, 경사지게 형성된 제2 면(P2)과 상기 제2 면(P2)으로부터 돌출되어 바닥면(미도시)과 나란하게 편평한 저면을 형성하는 지지 리브(SL)를 포함할 수 있다.

상기 후방 케이스(120)는, 금형(미도시) 내에 용융 수지를 주입하고, 용융 수지의 고화에 의해 형성된 후방 케이스(120)의 주물품을 탈형함으로써, 금형(미도시)과 같은 형상의 후방 케이스(120)를 형성하는 주조 방식으로 형성될 수 있다. 이때, 금형(미도시)으로부터 고화된 후방 케이스(120)의 주물품을 빼내는 탈형시에 금형(미도시)과 후방 케이스(120)의 주물품 간의 이탈이 용이하게 이루어질 수 있도록, 상기 후방 케이스(120)의 제2 면(P2)을 경사지게 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 후방 케이스(120)는 전방 케이스(110) 보다 두껍게 형성되어, 금형(미도시)으로부터 후방 케이스(120)의 주물품을 빼내는 탈형시에 주물품의 외형이 손상될 위험이 상대적으로 높을 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 상대적으로 두껍게 형성된 후방 케이스(120)의 제2 면(P2)을 경사지게 형성함으로써, 탈형시 후방 케이스(120)의 주물품이 금형(미도시)과의 물리적인 간섭에 의해 손상되지 않도록 할 수 있다. 상기 후방 케이스(120)의 제2 면(P2)과 달리, 제1 면(P1)은 편평하게 형성되며 경사지게 형성되지 않을 수 있다. 후방 케이스(120)의 제2 면(P2)이 경사지게 형성됨으로써, 제1, 제2 면(P1,P2) 사이에서 후방 케이스(120)의 탈형이 용이하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 후방 케이스(120)의 제2 면(P2)이 경사지게 형성된다는 것은, 후방 케이스(120)의 제1 면(P1)을 기준으로, 제2 면(P2)이 제1 면(P1) 측으로 경사를 갖는다는 것을 의미할 수 있고, 제2 면(P2)이 후방 케이스(120)의 배면(B)으로 가면서 점차 제1 면(P1)을 향하여 접근하는 방향으로 경사를 갖는다는 것을 의미할 수 있다.

상기 후방 케이스(120)의 제2 측(L)에는, 경사지게 형성된 제2 면(P2)으로부터 돌출되어 바닥면(미도시)과 나란하게 편평한 저면을 형성하는 지지 리브(SL)가 형성될 수 있다. 상기 지지 리브(SL)는, 바닥면(미도시)과 나란하게 편평한 저면을 형성함으로써, 전체 배터리 팩(100)을 안정적으로 지지할 수 있는 지지 기반을 제공할 수 있다. 즉, 상기 지지 리브(SL)는, 바닥면(미도시)에 대해 경사진 제2 면(P2)으로부터 돌출되어, 바닥면(미도시)과 맞닿는 편평한 저면을 제공할 수 있고, 이러한 지지 리브(SL)를 통하여 배터리 팩(100)은 바닥면(미도시)에 대해 직립한 자세로 안정적으로 지지될 수 있다.

전방 케이스(110)에 비해, 상대적으로 두꺼운 두께로 형성된 후방 케이스(120)의 제조에서는, 금형(미도시)의 탈형시에 금형과 후방 케이스(120)의 주물품 간의 물리적인 간섭으로, 후방 케이스(120)의 주물품이 손상되는 것을 방지하기 위해, 서로 마주하는 제1, 제2 면(P1,P2)에 있어, 제1 면(P1)에 대해 경사지게 형성된 제2 면(P2)이 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 도 5를 참조하면, 상기 후방 케이스(120)의 측면(SP)은, 서로 나란하게 형성되지 않고 서로에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 후방 케이스(120)의 측면(SP)은, 후방 케이스(120)의 배면(B)으로 가면서 점차 서로를 향하여 접근하는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 이와 같이, 후방 케이스(120)의 제2 면(P2)과 후방 케이스(120)의 측면(SP)이 경사지게 형성됨으로써, 후방 케이스(120)의 제조를 위한 금형(미도시)의 탈형시 금형과 후방 케이스(120)의 주물품 간의 물리적인 간섭으로 인한 후방 케이스(120)의 손상이 방지될 수 있다.

상기 후방 케이스(120)의 측면(SP)과 유사하게, 상기 전방 케이스(110)의 측면(SP)도, 서로 나란하게 형성되지 않고 서로에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방 케이스(110)의 측면(SP)은, 전방 케이스(110)의 전면(F)으로 가면서 점차 서로를 향하여 접근하는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

도 8에는, 도 1의 배터리 팩을 단위로, 다수의 배터리 팩을 포함하여 고출력으로 확장된 배터리 어레이가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은, 전후 방향을 따라 배열된 동일한 형상의 다른 배터리 팩(100)과 연결되어 고출력 고용량의 출력 요구에 유연하게 대응할 수 있고, 실질적으로 동일한 형상의 배터리 팩(100)을 하나의 단위로 하여 배터리 팩(100)의 개수를 증가시킴으로써 다양한 출력 요구에 대해 능동적으로 대처할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 팩(100)을 하나의 단위로 하여 배터리 팩(100)의 개수를 증가시킴으로써 다수의 배터리 팩(100)을 연결하여 배터리 팩 어레이를 확장시킬 수 있고, 예를 들어, 상대적으로 낮은 출력이 요구되는 소요처에 대해서는 상대적으로 적은 개수의 배터리 팩(100)을 서로 연결시킴으로써 낮은 출력의 배터리 팩 어레이를 공급할 수 있고, 상대적으로 높은 출력이 요구되는 소요처에 대해서는 상대적으로 많은 개수의 배터리 팩(100)을 서로 연결시킴으로써 높은 출력의 배터리 팩 어레이를 공급할 수 있다. 이렇게 다양한 출력의 수요에 능동적으로 대처하면서도 실질적으로 동일한 구조의 배터리 팩(100)을 통하여 생산 효율을 높일 수 있고, 각각의 출력 수요에 따른 서로 다른 구조의 배터리 팩(100)의 생산을 위한 설계와 생산 설비 등의 중복적인 투자를 막을 수 있다.

도 8에 도시된 배터리 팩 어레이에서는, 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 같은 극성끼리 서로 마주하도록, 서로 이웃한 배터리 팩(100)이 좌우 방향을 따라 동일한 배향으로 배열되고, 배터리 팩(100)의 배열 방향을 따라 연장되는 버스 바(미도시)에 의해 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 같은 극성끼리 연결되어 병렬 연결을 형성할 수 있다.

도면으로 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 다른 극성끼리 서로 마주하도록, 서로 이웃한 배터리 팩(100)이 좌우 방향을 따라 서로 반전되는 배향으로 배열되고, 배터리 팩(100)의 배열 방향을 따라 연장되는 버스 바(미도시)에 의해 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 다른 극성끼리 연결되어 직렬 연결을 형성할 수도 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 배터리 팩(100)에는 다수의 배터리 팩(100)이 연결되는 확장이 용이하게 이루어질 수 있도록 이웃한 다른 배터리 팩(100)과의 조립 구조가 마련될 수 있다. 즉, 상기 배터리 팩(100)에는 전후 방향을 따라 서로 다른 배터리 팩(100)과의 조립을 형성하기 위한 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)가 마련될 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 이하와 같다.

상기 배터리 팩(100)은, 서로 마주하는 전후 방향으로 결합되는 전방 케이스(110) 및 후방 케이스(120)를 포함할 수 있으며, 상기 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 상기 후방 케이스(120)의 배면(B)은 각각 전후 방향으로 이웃하게 배치되는 서로 다른 배터리 팩(100)과 마주하게 된다. 이때, 상기 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 후방 케이스(120)의 배면(B)에는 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)가 형성될 수 있다. 상기 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)는, 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 후방 케이스(120)의 배면(B)의 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)는, 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 후방 케이스(120)의 배면(B) 중에서 모서리 위치에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)는, 전방 케이스(110)의 전면(F)과 후방 케이스(120)의 배면(B)의 4 모서리 위치에 형성될 수 있다. 여기서, 모서리 위치란 전방 케이스(110)의 전면(F)과 후방 케이스(120)의 배면(B)의 중앙 위치 보다는 모서리에 가깝게 모서리 측으로 편향된 위치를 포함하는 포괄적인 의미로 사용될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 전방 조립부(115)와 후방 조립부(125)는 서로에 대해 끼워 맞춤으로 결합될 수 있도록 서로 상보적인 형상으로 형성될 수 있고, 각각 양각 및 음각으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방 케이스(110)와 후방 케이스(120) 중에서 어느 일 케이스에는 양각의 조립부(115,125)가 형성되며, 나머지 다른 일 케이스에는 음각의 조립부(115,125)가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전방 케이스(110)의 전면(F)에는, 양각의 전방 조립부(115)가 형성될 수 있고, 상기 후방 케이스(120)의 배면(B)에는 음각의 후방 조립부(125)가 형성될 수 있다.

전후 방향을 따라 배열된 배터리 팩 어레이에서, 전방 케이스(110)의 전방 조립부(115)는, 전방으로 이웃한 다른 배터리 팩(100)의 후방 조립부(125)과 조립될 수 있고, 후방 케이스(120)의 후방 조립부(125)는, 후방으로 이웃한 다른 배터리 팩(100)의 전방 조립부(115)와 조립될 수 있다. 이와 같이, 배터리 팩 어레이에서, 서로 이웃한 배터리 팩(100)이 전방 조립부(115)와 후방 조립부(125)를 통하여 서로 끼워 맞춤으로 조립됨으로써, 전체 배터리 팩 어레이의 구조적인 강성이 향상될 수 있으며, 배터리 팩 어레이를 형성하는 다수의 배터리 팩(100)들 간의 위치 정렬이 자동으로 이루어질 수 있다.

상기 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)는 각각 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 후방 케이스(120)의 배면(B) 중 4 모서리 위치에 형성될 수 있다. 이와 같이, 서로 이웃한 배터리 팩(100)끼리의 상호 결합을 형성하는 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)를, 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 후방 케이스(120)의 배면(B) 중 상대적으로 멀리 이격되어 있는 4 모서리 위치에 형성함으로써, 서로 이웃한 배터리 팩(100) 간의 상대적인 위치 이동을 효과적으로 억제할 수 있다. 예를 들어, 서로 이웃한 배터리 팩(100) 간의 상대적인 회전에 대해, 상보적으로 결합되어 있는 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)의 쌍은, 이웃한 배터리 팩(100) 간의 회전에 저항할 수 있으며, 4 모서리의 위치에서 서로로부터 이격되어 있는 4 쌍의 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)는, 상대적으로 먼 이격 거리를 통하여 긴 회전 암을 형성할 수 있으며, 이웃한 배터리 팩(100) 간의 상대적인 회전을 효과적으로 저지할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전방 케이스(110)에는 양각의 전방 조립부(115)가 형성되고, 상기 후방 케이스(120)에는 음각의 후방 조립부(125)가 형성되어 있으나, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 전방 케이스(110)에는 음각의 전방 조립부(115)가 형성되고, 상기 후방 케이스(120)에는 양각의 후방 조립부(125)가 형성될 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 전방 케이스(110)에는 양각 및 음각의 전방 조립부(115)가 함께 형성되고, 상기 후방 케이스(120)에는 전방 케이스(110)와 상보적인 형태로 양각 및 음각의 후방 조립부(125)가 함께 형성될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 팩(100)은, 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)를 연결하는 좌우 방향을 따라 서로 이웃하는 배터리 팩(100)이 좌우 반전되는 배향으로 배열됨으로써, 배터리 팩(100)의 배열 방향을 따라 서로 이웃하게 배치된 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)가 버스 바(미도시)에 의해 전기적으로 결속되어, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)이 직렬 연결을 형성할 수 있다. 이때, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 전방 케이스(110)끼리 그리고, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 후방 케이스(120)끼리 서로 마주하게 되며, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 전방 케이스(110)끼리 서로에 대해 180도로 회전된 상태, 그러니까, 좌우 방향이 뒤집어진 상태로 마주하게 된다. 유사하게, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 후방 케이스(120)끼리도 서로에 대해 180도로 회전된 상태, 그러니까, 좌우 방향이 뒤집어진 상태로 마주하게 된다.

이와 같이 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 좌우 배향이 반전되는 배터리 팩 어레이에서, 상기 전방 케이스(110)에는 좌우 방향에 따라 서로 다른 양각 및 음각의 전방 조립부(115)가 형성될 수 있고, 후방 케이스(120)에도 좌우 방향에 따라 서로 다른 양각 및 음극의 후방 조립부(125)가 형성될 수 있다. 이에 따라 좌우 배향이 서로 반전되는 배터리 팩 어레이에서, 양각의 전방 조립부(115)와 음각의 전방 조립부(115)가 서로 상보적인 형상으로 서로에 대해 끼워질 수 있고, 유사하게, 양각의 후방 조립부(125)와 음각의 후방 조립부(125)가 서로 상보적인 형상으로 서로에 대해 끼워질 수 있다.

상기 배터리 팩(100)은, 서로 마주하는 전후 방향으로 결합되는 전방 케이스(110) 및 후방 케이스(120)를 포함할 수 있으며, 상기 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 상기 후방 케이스(120)의 배면(B)은 각각 전후 방향으로 이웃하게 배치되는 서로 다른 배터리 팩(100)과 마주하게 된다. 상기 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 후방 케이스(120)의 배면(B)에는 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)가 각각 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방 케이스(110)의 전면(F) 및 후방 케이스(120)의 배면(B)에는, 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)과 함께, 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방 조립부(115) 및 후방 조립부(125)은 서로에 대해 끼워 조립될 수 있도록 서로 상보적인 양각 및 음각 형상으로 형성될 수 있는데 반하여, 상기 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는 모두 외부를 향하여 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 상기 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는 서로에 대해 조립되는 구조가 아니며, 배터리 팩(100)의 오 조립을 방지하기 위한 구조로서, 전후 방향으로 서로 이웃하는 배터리 팩(100) 간에 좌우 배향에 오류가 없는 올바른 정렬 상태에서는 전방 리브(111,112)와 후방 리브(121,122) 간에 물리적인 간섭이 발생되지 않으나, 전후 방향으로 서로 이웃하는 배터리 팩(100) 간에 좌우 배향에 오류가 있는 오 정렬 상태에서는 전방 리브(111,112)와 후방 리브(121,122) 간에 물리적인 간섭이 발생됨으로써, 서로 이웃하는 배터리 팩(100) 사이가 들뜨게 되고, 서로에 대해 밀착되지 못하게 된다.

본 명세서를 통하여, 좌우 방향이란, 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)를 연결하는 방향을 의미할 수 있고, 서로 이웃하는 배터리 팩(100) 사이에서 좌우 방향의 배향에 오류가 생기면, 서로 이웃하는 배터리 팩(100) 사이에서 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)가 서로 정렬되지 못하고, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)을 전기적으로 연결하는 버스 바(미도시)에 의한 결속에서 오류적인 연결이 형성된다.

예를 들어, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)은, 서로에 대해 좌우 반전되는 패턴으로 배열될 수 있으며, 이에 따라, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)끼리 서로 인접하게 배치될 수 있고, 전후 방향으로 연장되는 버스 바(미도시)에 의해 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)끼리 전기적으로 연결되어 직렬 연결을 형성할 수 있다. 이때, 상기 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는 좌우 방향을 따라 비대칭적인 위치에 형성됨으로써, 서로 이웃한 배터리 팩(100)이 서로 좌우 반전되도록 180도로 회전된 상태에서 맞닿으면, 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 전방 리브(111,112)끼리, 그리고 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 후방 리브(121,122)끼리는 서로 물리적인 간섭을 일으키지 않는다. 예를 들어, 상기 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는 좌우 방향을 따라 어느 일 측을 향하여 편향된 위치, 그러니까, 제1, 제2 출력 단자(E1,E2) 중에서 어느 일 출력 단자 측을 향하여 편향된 위치에 형성될 수 있다. 이와 같이, 좌우 어느 일 측으로 편향된 위치에 형성된 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는 좌우 반전되도록 180도 회전된 이웃한 배터리 팩 사이에서 물리적인 간섭을 일으키지 않을 수 있다. 만일 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)가 좌우 방향을 따라 대칭적인 위치에 형성되면, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 좌우 배향이 반전되더라도 대칭적인 위치에 형성된 전방 리브(111,112)끼리, 그리고, 후방 리브(121,122)끼리는 서로 물리적인 간섭을 일으키게 된다. 즉, 상기 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)가 좌우 방향을 따라 대칭적인 위치에 형성되면, 서로 이웃한 배터리 팩(100) 간의 좌우 배향에 오류가 있는지 여부에 따라 차이를 일으키지 않는다. 상기 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는 서로 상보적인 형태로 형성되지 않고, 모두 돌출된 형태로 형성되므로, 좌우 방향을 따라 대칭적인 위치에 형성된 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는, 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 좌우 배향에 관계 없이 항상 물리적인 간섭을 일으키게 된다. 대칭적인 위치의 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는, 좌우 반전되도록 180도로 회전되더라도 좌우 방향을 따라 같은 위치에 놓이게 되어, 같은 위치의 전방 리브(111,112)끼리 그리고, 후방 리브(121,122)끼리 물리적인 간섭을 일으키게 된다.

상기 전방 리브(111,112)는, 전방 케이스(110)의 전면(F)에 형성되며, 배터리 팩(100)의 제1, 제2 측(U,L)으로부터 각각 서로 마주하는 방향으로 연장되는 한 쌍의 제1 전방 리브(111)와, 배터리 팩(100)의 제1, 제2 측(U,L)으로부터 각각 서로 마주하는 방향으로 연장되는 한 쌍의 제2 전방 리브(112)를 포함하여, 총 4개의 전방 리브(111,112)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 전방 리브(111)와 제2 전방 리브(112)는, 좌우 방향을 따라 배터리 팩(100)의 일단 및 타단으로부터 서로 다른 거리(d1,d2)의 비대칭적인 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(100)의 일단은, 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)를 연결하는 좌우 방향을 따라 제1 출력 단자(E1)와 인접한 배터리 팩(100)의 단부를 의미할 수 있고, 배터리 팩(100)의 타단은, 상기 좌우 방향을 따라 제2 출력 단자(E2)와 인접한 배터리 팩(100)의 단부를 의미할 수 있다.

상기 제1, 제2 전방 리브(111,112)가 배터리 팩(100)의 일단 및 타단으로부터 서로 다른 거리(d1,d2)의 비대칭적인 위치에 형성됨으로써, 서로 좌우 방향으로 배향이 반전된 이웃한 배터리 팩(100) 사이에서 제1, 제2 전방 리브(111,112)는 서로 엇갈린 위치에 배치되므로, 서로에 대한 물리적인 간섭을 일으키지 않는다. 즉, 좌우 방향으로 배향이 반전된 이웃한 배터리 팩(100)은, 제1, 제2 전방 리브(111,112)의 간섭이 없이 서로로부터 들뜨지 않고 밀착될 수 있다.

유사하게, 상기 후방 리브(121,122)는, 후방 케이스(120)의 배면(B)에 형성되며, 배터리 팩(100)의 제1, 제2 측(U,L)으로부터 각각 서로 마주하는 방향으로 연장되는 한 쌍의 제1 후방 리브(121)와, 배터리 팩(100)의 제1, 제2 측(U,L)으로부터 각각 서로 마주하는 방향으로 연장되는 한 쌍의 제2 후방 리브(122)를 포함하여, 총 4개의 후방 리브(121,122)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 후방 리브(121)와 제2 후방 리브(122)는, 좌우 방향을 따라 배터리 팩(100)의 일단 및 타단으로부터 서로 다른 거리(d1,d2)의 비대칭적인 위치에 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1, 제2 후방 리브(121,122)가 배터리 팩(100)의 일단 및 타단으로부터 서로 다른 거리(d1,d2)의 비대칭적인 위치에 형성됨으로써, 서로 좌우 방향으로 배향이 반전된 이웃한 배터리 팩(100) 사이에서 제1, 제2 후방 리브(121,122)는 서로 엇갈린 위치에 배치되므로, 서로에 대한 물리적인 간섭을 일으키지 않는다. 즉, 좌우 방향으로 배향이 반전된 이웃한 배터리 팩(100)은, 제1, 제2 후방 리브(121,122)의 간섭이 없이 서로로부터 들뜨지 않고 밀착될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는, 좌우 배향을 따라 서로 반전되지 않고 동일한 배향으로 서로 이웃하게 배치되는 배터리 팩(100) 사이에서 물리적인 간섭을 일으킴으로써, 서로로부터 들뜨게 된다. 예를 들어, 서로 이웃하는 배터리 팩(100) 사이에서 좌우 방향으로 배향이 반전되지 않고 동일한 배향으로 배치되면, 서로 이웃하는 배터리 팩 사이에서 전방 케이스(110)와 후방 케이스(120)끼리 서로 마주하게 되며, 이때, 서로 다른 배터리 팩(100)의 제1, 제2 전방 리브(111,112)와, 제1, 제2 후방 리브(121,122) 사이에서 물리적인 간섭이 일어나게 된다. 예를 들어, 서로 다른 배터리 팩(100)의 제1 전방 리브(111)와 제1 후방 리브(121) 사이에서 물리적인 간섭이 일어나고, 서로 다른 배터리 팩(100)의 제2 전방 리브(112)와 제2 후방 리브(122) 사이에서 물리적인 간섭이 일어나게 된다. 이와 같이, 서로 이웃하는 배터리 팩(100) 사이의 오류적인 배향에서 서로로부터 들뜨게 됨으로써, 작업자로서는 오류적인 배향을 포착할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 전방 리브(111)와 제1 후방 리브(121)는, 좌우 방향을 따라 배터리 팩(100)의 일단으로부터 같은 거리(d1)에 위치될 수 있고, 상기 제2 전방 리브(112)와 제2 후방 리브(122)는, 좌우 방향을 따라 배터리 팩(100)의 타단으로부터 같은 거리(d2)에 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 팩(100)의 일단은, 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)를 연결하는 좌우 방향을 따라 제1 출력 단자(E1)와 가까운 배터리 팩(100)의 단부를 의미할 수 있고, 상기 배터리 팩(100)의 타단은, 제1, 제2 출력 단자(E1,E2)를 연결하는 좌우 방향을 따라 제2 출력 단자(E2)와 가까운 배터리 팩(100)의 단부를 의미할 수 있다.

상기 제1, 제2 전방 리브(111,112)는, 배터리 팩(100)의 일단 및 타단으로부터 서로 다른 거리(d1,d2)의 비대칭적인 위치에 형성되어, 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 좌우 반전되는 배향에서는 물리적인 간섭을 일으키지 않고, 유사하게, 상기 제1, 제2 후방 리브(121,122)는, 배터리 팩(100)의 일단 및 타단으로부터 서로 다른 거리(d1,d2)의 비대칭적인 위치에 형성되어, 서로 이웃한 배터리 팩(100)의 좌우 반전되는 배향에서는 물리적인 간섭을 일으키지 않게 된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 좌우 반전되는 배향에서는 같은 전방 케이스(110)끼리 그리고 같은 후방 케이스(120)끼리 마주하며, 비대칭적인 위치의 전방 리브(111,112) 및 후방 리브(121,122)는 180도로 회전된 상태에서 서로 마주하므로, 서로 엇갈린 위치에서 간섭을 일으키지 않는다.

상기 제1 전방 리브(111)와 제1 후방 리브(121)는, 배터리 팩(100)의 일단으로부터 같은 거리(d1)에 위치되고, 상기 제2 전방 리브(112)와 제2 후방 리브(122)는 배터리 팩(100)의 타단으로부터 같은 거리(d2)에 위치됨으로써, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 좌우 동일한 배향에서는 제1 전방 리브(111)와 제1 후방 리브(121)끼리, 그리고, 제2 전방 리브(112)와 제2 후방 리브(122)끼리 물리적인 간섭을 일으키게 된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)의 좌우 동일한 배향에서는 전방 케이스(110)와 후방 케이스(120)끼리 마주하며, 같은 위치의 제1 전방 리브(111)와 제1 후방 리브(121)끼리 그리고, 같은 위치의 제2 전방 리브(112)와 제2 후방 리브(122)끼리 간섭을 일으키게 된다.

작업자로서는, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)이 들뜨게 되는 것으로부터 오류적인 배향을 포착할 수 있고, 서로 이웃하는 배터리 팩(100)이 밀착되는 것으로부터 배향이 올바르게 조립되었음을 확인할 수 있다.

상기 배터리 팩(100)은, 서로 다른 배터리 팩(100)과 함께 배열되어, 배터리 팩 어레이(도 8 참조)를 형성할 수 있으며, 요구되는 출력 성능에 따라 가감되는 개수의 배터리 팩(100)을 연결함으로써 동일한 구조의 배터리 팩(100)으로 다양한 요구 성능을 만족시킬 수 있다. 상기 배터리 팩(100)에는, 다른 배터리 팩(100)과 함께, 전체 배터리 팩 어레이를 구조적으로 결속하기 위한 구조가 마련될 수 있다. 즉, 상기 배터리 팩(100)에는 결속 공(100`)이 마련될 수 있으며, 배터리 팩(100)의 4 모서리에 형성된 결속 공(100`)을 관통하도록 끼워지는 세장형 결속 부재(미도시)를 통하여 전체 배터리 팩 어레이가 구조적으로 결속되어 모듈화될 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은, 동일한 형상의 다른 배터리 팩(100)과 연결되어 배터리 팩 어레이를 형성할 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 배터리 팩(100)은, 서로 다른 배터리 팩(100)의 출력 단자(E1,E2)끼리를 전기적으로 연결하는 버스 바(미도시)에 의해, 다른 배터리 팩(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버스 바(미도시)는, 서로 다른 배터리 팩(100)의 같은 극성의 출력 단자(E1,E2)끼리를 연결하여 병렬 연결을 형성하거나 또는 서로 다른 배터리 팩(100)의 다른 극성의 출력 단자(E1,E2)끼리를 연결하여 직렬 연결을 형성할 수 있다.

상기 배터리 팩 어레이는, 배터리 팩(100)과 연결되어 배터리 팩(100)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 마스터 팩(200)을 더 포함할 수 있다. 상기 마스터 팩(200)은, 다수의 배터리 팩(100)과 전기적으로 연결되어 충, 방전 경로 상에 배치될 수 있으며, 다수의 배터리 팩(100)의 충, 방전 동작을 제어할 수 있다. 상기 마스터 팩(200)은, 각 배터리 팩(100)의 BMS(미도시)와 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 각 배터리 팩(100)의 BMS(미도시)와 통신 라인(미도시)으로 연결되어 제어 신호를 출력할 수 있다.

도 9에는, 도 8에 도시된 마스터 팩의 사시도가 도시되어 있다. 도 10에는, 도 9에 도시된 마스터 팩을 X 방향에서 도시한 전면이 도시되어 있다. 도 11에는, 도 9에 도시된 마스터 팩을 XI 방향에서 도시한 상면이 도시되어 있다. 도 12에는, 도 9에 도시된 마스터 팩을 XII 방향에서 도시한 측면이 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 마스터 팩(200)의 제1 측에는 4개의 출력 단자(T)가 형성될 수 있으며, 배터리 팩(100)과의 전기적인 연결을 위한 2개의 출력 단자(T)와, 전체 배터리 팩 어레이의 전기적인 출력이 제공되는 2개의 출력 단자(T)를 포함할 수 있다. 상기 출력 단자(T)는 이웃한 다른 출력 단자(T)와의 사이를 가로지르는 절연 리브(I)에 의해 서로로부터 절연되며 외부 충격으로부터 보호될 수 있다. 상기 마스터 팩(200)의 제1 측에는 출력 단자(T)와 함께, 2개의 통신 단자(W)가 형성될 수 있으며, 각각 배터리 팩(100)과의 연결을 위한 통신 단자(W)와, 외부 회로와의 연결을 위한 통신 단자(W)를 포함할 수 있다.

상기 마스터 팩(200)에는 배터리 셀이 수용되지 않으며, 이에 따라, 배터리 팩(100) 보다는 작은 사이즈로 형성될 수 있고, 마스터 팩(200)과 배터리 팩(100) 간의 사이즈 차이에 따라 확보된 여분의 공간은, 배터리 팩 어레이가 장착되는 기기, 예를 들어, 전기 자동차와 같은 기기 내부에서 다른 구성의 배치를 위해 활용될 수 있으며, 또는 마스터 팩(200)과 배터리 팩(100) 간의 사이즈 차이에 따라 확보되는 여분의 공간을 활용하여 추가적으로 배터리 팩(100)을 배치함으로써, 전체 배터리 팩(100)의 개수를 증가시키고, 전기적인 출력 성능을 높일 수 있다.

상기 마스터 팩(200)은, 대체로 배터리 팩(100)과 유사한 형상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 마스터 팩(200)은 배터리 팩(100)이 배열되는 전후 방향을 따라, 서로 마주하게 결합되는 전방 케이스(210)와 후방 케이스(220)를 포함할 수 있고, 전방 케이스(210)의 전면과 후방 케이스(220)의 배면에는 전방 조립부 또는 후방 조립부를 포함하는 조립부(250, 도 10 참조)가 형성될 수 있다. 그리고, 마스터 팩(200)의 4 모서리 위치에는 결속 공(200`, 도 10 참조)이 형성될 수 있다. 또한, 마스터 팩(200)의 출력 단자(T)가 형성된 제1 측과 반대되는 제2 측에는 제2 면(P22)이 경사지게 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 후방 케이스(220)의 제2 측에는 경사지게 형성된 제2 면(P22)이 마련될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 배터리 팩 100`: 결속 공
110: 배터리 팩의 전방 케이스 111,112: 제1, 제2 전방 리브
115: 전방 조립부 120: 배터리 팩의 후방 케이스
121,122: 제1, 제2 후방 리브 125: 후방 조립부
200: 마스터 팩 210: 마스터 팩의 전방 케이스
220: 마스터 팩의 후방 케이스
U: 배터리 팩의 제1 측 L: 배터리 팩의 제2 측
SP: 배터리 팩의 측면 F: 배터리 팩의 전면
B: 배터리 팩의 배면 P1: 배터리 팩의 제1 면
S1: 배터리 팩의 제1 단차면 S2: 배터리 팩의 제2 단차면
P2: 배터리 팩의 제2 면 SL: 지지 리브
E1,E2: 제1, 제2 출력 단자 C: 통신 단자
V: 압력조절밸브 R: 격리 리브
G1: 셀 수용부 G2: BMS 수용부

Claims

배터리 셀을 수용하기 위한 셀 수용부가 마련된 케이스; 및
상기 케이스 상부의 제1 측에서 상방으로 돌출된 출력 단자;를 포함하되,
상기 출력 단자는, 상기 케이스의 제1 측 중에서 최상부면을 형성하고, 제1 측 중에서 가장 넓은 평면을 형성하는 제1 면으로부터 하방으로 단차진 제1 단차면에서 돌출 형성되고,
상기 제1 면으로부터 하방으로 단차진 제2 단차면으로부터 돌출된 통신 단자를 포함하며,
제1 단차면과 제2 단차면은 제1 면의 서로 반대편에 배치되어, 제1 단차면 상에 형성된 출력 단자와, 제2 단차면 상에 형성된 통신 단자는 서로로부터 이격되고,
BMS 수용부는 셀 수용부 상이며, 제1 면과 인접한 케이스의 내부 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 출력 단자는, 제1, 제2 출력 단자를 포함하고,
상기 제1 단차면은 상기 제1, 제2 출력 단자를 연결하는 배터리 팩의 좌우 방향으로 상기 제1 측을 따라 양 편의 최외곽에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 면은, 상기 제1 면으로부터 하방으로 단차진 제2 단차면을 사이에 두고 양편에서 쌍을 이루어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,
상기 제2 단차면은 배터리 팩의 좌우 방향을 따라 제1 측의 중앙 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,
상기 제2 단차면에는, 제2 단차면으로부터 돌출되도록 통신 단자와 함께, 압력조절밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제5항에 있어서,
상기 제2 단차면에는, 상기 통신 단자 및 압력조절밸브 중에서 적어도 어느 하나를 사이에 두고 양 편으로 쌍을 이루어 격리 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,
상기 제1, 제2 단차면은 상기 제1 면으로부터 하방으로 단차지게 형성되되, 상기 제1 단차면은 제2 단차면 보다 낮은 레벨에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,
상기 제1 단차면은, 상기 쌍을 이루는 제1 면의 양편 외곽에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 케이스는, 전후 방향을 따라 서로 마주하게 결합되는 전방 케이스 및 후방 케이스를 포함하되,
전후 방향을 따르는 후방 케이스의 두께는 전방 케이스의 두께 보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제9항에 있어서,
상기 출력 단자는, 상기 후방 케이스 중 전방 케이스를 향하여 편향된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제10항에 있어서,
상기 출력 단자는, 전후 방향을 따르는 배터리 팩의 두께 방향을 따라 중앙 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 배터리 팩의 제1 측과 반대되는 하부의 제2 측에는, 제1 면에 대해 경사지게 형성된 제2 면이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제12항에 있어서,
상기 배터리 팩의 제2 측에는, 상기 제2 면으로부터 돌출되어 바닥면에 대한 배터리 팩의 지지 기반을 제공하도록, 바닥면과 나란하게 편평한 저면을 형성하는 지지 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 케이스는, 전후 방향을 따라 서로 마주하게 결합되는 전방 케이스 및 후방 케이스를 포함하되,
상기 전방 케이스 및 후방 케이스의 전면 및 배면에는, 각각의 전면 및 배면을 기준으로 양각 및 음각된 전방 조립부 및 후방 조립부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제14항에 있어서,
상기 전방 조립부 및 후방 조립부는, 서로 대응되는 위치에서 상보적인 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제14항에 있어서,
상기 전방 조립부 및 후방 조립부는, 각각 전방 케이스 전면 및 후방 케이스 배면의 4 모서리 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 케이스는, 전후 방향을 따라 서로 마주하게 결합되는 전방 케이스 및 후방 케이스를 포함하되,
상기 전방 케이스의 전면 및 후방 케이스의 배면에는, 각각의 전면 및 배면으로부터 돌출되도록 형성된 전방 리브 및 후방 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제17항에 있어서,
상기 전방 리브는,
상기 전방 케이스의 전면에서, 상부의 제1 측 및 하부의 제2 측으로부터 서로 마주하는 방향으로 연장되는 제1 전방 리브의 쌍과, 제2 전방 리브의 쌍을 포함하되,
상기 제1, 제2 전방 리브는, 배터리 팩의 좌우 방향을 따라, 서로 다른 제1, 제2 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제18항에 있어서,
상기 후방 리브는,
상기 후방 케이스의 배면에서, 상부의 제1 측 및 하부의 제2 측으로부터 서로 마주하는 방향으로 연장되는 제1 후방 리브의 쌍과, 제2 후방 리브의 쌍을 포함하되,
상기 제1, 제2 후방 리브는, 배터리 팩의 좌우 방향을 따라, 서로 다른 제1, 제2 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제19항에 있어서,
상기 제1 위치는, 제1, 제2 출력 단자를 연결하는 배터리 팩의 좌우 방향을 따라 제1 출력 단자에 가까운 위치이고,
상기 제2 위치는, 제1, 제2 출력 단자를 연결하는 배터리 팩의 좌우 방향을 따라 제2 출력 단자에 가까운 위치인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.