KR20150010226A

KR20150010226A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20150010226A
Application number: KR20130084923A
Authority: KR
Inventors: 노경환
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-01-28
Also published as: US20150024253A1; US9660230B2; KR101794265B1

Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트들과, 엔드 플레이트들 사이에서 전후방향을 따라 배열된 다수의 전지 셀들과, 전지 셀들의 양 측면을 따라 연장되며 상기 엔드 플레이트에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트들을 포함하고, 엔드 플레이트는, 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 가장자리로부터 상기 전지 셀의 반대 방향으로 벤딩되며 보강 비드부가 형성된 벤딩부와, 벤딩부를 통하여 베이스 플레이트와 연결된 플랜지부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 변형을 효과적으로 억제할 수 있고 전지 셀의 충, 방전 동작에 따른 부피 팽창을 저지하여 전지 셀의 성능 저하를 방지할 수 있는 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 자건거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지 셀의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 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 배터리 팩이 선호되며, 배터리 팩은 내장된 전지 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 변형을 효과적으로 억제할 수 있고 전지 셀의 충, 방전 동작에 따른 부피 팽창을 저지하여 전지 셀의 성능 저하를 방지할 수 있는 배터리 팩을 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태는, 다수의 전지 셀들을 조립하여 모듈화시키는 과정에서 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있도록 조립 가이드가 제공되는 배터리 팩을 포함한다.

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

서로 마주하게 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트들;

상기 엔드 플레이트들 사이에서 전후방향을 따라 배열된 다수의 전지 셀들; 및

상기 전지 셀들의 양 측면을 따라 연장되며 상기 엔드 플레이트에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트들을 포함하고,

상기 엔드 플레이트는,

베이스 플레이트;

상기 베이스 플레이트의 가장자리로부터 상기 전지 셀의 반대 방향으로 벤딩되며 보강 비드부가 형성된 벤딩부; 및

상기 벤딩부를 통하여 베이스 플레이트와 연결된 플랜지부;를 포함한다.

예를 들어, 상기 보강 비드부는 각인된 형태를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 보강 비드부는 일 측에서는 음각된 형태를 갖고,

상기 일 측과 반대되는 타 측에서는 양각된 형태를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 보강 비드부는,

상기 전지 셀과 마주하는 내측에서 음각된 형태를 갖고,

상기 전지 셀과 반대되는 외측에서 양각된 형태를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 플랜지부는,

상기 베이스 플레이트의 상방에 형성된 상부 플랜지부;

상기 베이스 플레이트의 하방에 형성된 하부 플랜지부; 및

상기 베이스 플레이트의 양 측면에 형성된 제1, 제2 측면 플랜지부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 보강 비드부는,

상기 상부 플랜지부와 연결된 벤딩부에 형성된 제1 보강 비드부;

상기 하부 플랜지부와 연결된 벤딩부에 형성된 제2 보강 비드부; 및

상기 제1, 제2 측면 플랜지부와 연결된 벤딩부에 형성된 제3, 제4 보강 비드부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 서로에 대해 체결되는 엔드 플레이트와 사이드 플레이트에는 상호 조립 위치를 정렬하기 위한 조립 가이드가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 가이드는,

상기 엔드 플레이트에 형성된 것으로, 돌출된 형상의 조립 핀; 및

상기 사이드 플레이트에 형성된 것으로, 상기 조립 핀이 끼워지고 조립 핀의 슬라이딩 운동을 안내하기 위한 조립 레일;을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 플랜지부는 상기 베이스 플레이트의 양 측면에 형성된 제1, 제2 측면 플랜지부를 포함하고,

상기 조립 핀은 상기 제1, 제2 측면 플랜지부에 각각 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 측면 플랜지부는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트들의 단부와 각각 결합될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 측면 플랜지부는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트들의 단부와 각각 겹쳐지게 배치되며,

상기 제1, 제2 측면 플랜지부와 한 쌍의 사이드 플레이트들의 체결 공이 일치되는 체결위치에서 상기 체결 공을 관통하여 체결 부재가 끼워 조립될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 측면 플랜지부의 조립 핀은, 상기 사이드 플레이트의 단부에 형성된 조립 레일을 따라 사이드 플레이트의 외부로부터 조립 레일로 진입하여 조립 레일을 따라 상기 체결위치까지 슬라이딩 이동할 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 레일은 상기 조립 핀의 슬라이딩 방향을 따라 길게 연장 형성되어 있는 오프닝을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 레일은 상기 전지 셀의 배열방향을 따라 길게 연장 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 레일은 상기 사이드 플레이트의 외부와 연결되어 있는 개방된 오프닝을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 레일은 각 사이드 플레이트의 일단부와 타단부에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 레일은 각 사이드 플레이트의 일단부와 타단부에 각각 하나 씩 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 사이드 플레이트의 일단부와 타단부는 상기 한 쌍의 엔드 플레이트와 각각 체결될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은,

서로 마주하게 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트들;

상기 엔드 플레이트들 사이에서 전후방향을 따라 배열된 다수의 전지 셀들;

서로에 대해 체결되는 엔드 플레이트와 사이드 플레이트에는 상호 조립 위치를 정렬하기 위한 조립 가이드가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 가이드는,

본 발명에 의하면, 다수의 전지 셀들을 구조적으로 결속시키는 엔드 플레이트에 보강 구조를 마련함으로써, 엔드 플레이트의 기계적인 강성을 보강하고, 이에 따라, 전체 배터리 팩의 변형을 효과적으로 억제할 수 있으며, 형상 변형이 제한되는 엔드 플레이트의 구속에 의해 전지 셀의 충, 방전 동작에 따른 스웰링과 같은 부피 팽창을 저지할 수 있고, 이에 따라 전지 셀의 전기적인 출력 성능 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 전지 셀의 배열을 수용하여 서로에 대해 조립되는 엔드 플레이트 및 사이드 플레이트 간의 체결위치를 정렬시키기 위한 조립 가이드를 제공함으로써, 엔드 플레이트와 사이드 플레이트 간의 체결 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전지 셀의 배열을 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 엔드 플레이트를 서로 다른 측면에서 도시한 사시도들이다.
도 5, 도 6a 및 도 6b는 배터리 팩의 조립 공정을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 7은 도 1에 도시된 사이드 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 탑 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 9는 배터리 팩의 상부 구조를 보여주는 도면이다.

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

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 배터리 팩은 일 방향(Z1 방향)을 따라 열을 이루어 배열된 다수의 전지 셀(10)들과, 상기 전지 셀(10)의 열을 둘러싸는 플레이트(120,140,150)들을 포함한다.

도 2는 도 1에 도시된 전지 셀의 배열을 도시한 사시도이다. 도면을 참조하면, 상기 전지 셀(10)로는 리튬 이온 전지와 같은 이차 전지가 적용될 수 있으며, 원통형 이차 전지나 각형 이차 전지, 또는 폴리머 이차 전지 등 다양한 형태의 이차 전지가 적용될 수 있고, 어느 하나의 형태에 한정될 필요는 없다.

예를 들어, 각 전지 셀(10)은, 케이스(10b)와, 상기 케이스(10b) 내에 수용된 전극 조립체(미도시)와 전극 조립체와 전기적으로 연결되어 케이스(10b) 외부로 인출되는 전극 단자(10a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(10a)는 전지 셀(10)의 상부를 형성할 수 있으며, 케이스(10b) 상으로 노출될 수 있다. 도시되어 있지 않지만, 상기 전극 조립체는 양극, 세퍼레이터, 음극을 포함하며, 권취형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 상기 케이스(10b)는 그 내부에 전극 조립체를 수용하며, 전극 조립체와 외부회로 간의 전기 접속을 위해 케이스(10b) 외부로는 전극 단자(10a)가 형성된다.

예를 들어, 이웃한 전지 셀(10)들은 전극 단자(10b)의 접속을 통하여 서로 전기적으로 연결되며, 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있는데, 버스 바(15)를 통하여 이웃한 전극 단자(10a)들이 서로 연결될 수 있다.

상기 케이스(10b)에는 안전 벤트(10`)가 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(10`)는 상대적으로 약한 강도로 설계되며, 케이스(10b) 내에 사전에 설정해둔 임계 포인트 이상의 내압이 걸리면 파단되면서 내부 가스를 분출시키는 기능을 한다.

이웃한 전지 셀(10)들 사이에는 스페이서(50)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(50)는 이웃한 전지 셀(10)들을 전기적으로 절연시켜준다. 예를 들어, 상기 케이스(10b)는 전기적으로 극성을 띨 수 있는 데, 절연성 소재로 형성된 스페이서(50)를 개재하여 이웃한 전지 셀(10)들 간의 전기적인 간섭을 차단할 수 있다.

또한, 상기 스페이서(50)는 전지 셀(10)들 사이에 방열 통로를 제공할 수 있으며, 이를 위해, 상기 스페이서(50)에는 방열 공(50`)이 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 스페이서(50)의 측면을 덮도록 조립되는 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140`)이 형성될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 방열 공(140`)과 마주하는 위치에 형성된 스페이서(50)의 방열 공(50`)이 상호 연결되어, 전지 셀(10)들 사이의 방열 통로를 제공할 수 있다.

상기 스페이서(50)는 전지 셀(10)들 사이에 개재되어 전지 셀(10)의 열적 팽창, 즉, 스웰링(swelling)을 억제할 수 있다. 상기 전지 셀(10)의 케이스(10b)는 변형이 가능한 금속 소재로 형성될 수 있는데, 고분자 소재와 같이 변형이 적은 소재를 이용하여 스페이서(50)를 형성함으로써, 전지 셀(10)의 스웰링을 억제할 수 있다.

한편, 상기 스페이서(50)는 이웃한 전지 셀(10)들 사이뿐 아니라, 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 최외곽 전지 셀(10)의 외면에 밀착되게 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 양편에는 엔드 플레이트(150)가 배치되는데, 엔드 플레이트(150)와 전지 셀(10) 간의 전기적인 절연을 위해, 이들 사이에 스페이서(50)가 배치될 수 있다.

전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 양편으로는 한 쌍의 엔드 플레이트(150)가 배치될 수 있다. 상기 엔드 플레이트(150)의 일면은 전지 셀(10)의 외면과 마주하도록 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 엔드 플레이트(150)의 일면은 전지 셀(10)의 외측에 배치된 스페이서(50)와 맞닿게 조립될 수 있다.

상기 엔드 플레이트(150)는 일군의 전지 셀(10)들을 하나의 단위로 묶어 결속시키는 한편으로, 충방전 동작에 따른 전지 셀(10)의 부피 팽창을 억제하고 저항 특성을 유지함으로써, 전지 셀(10)의 전기적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 엔드 플레이트(150)는, 베이스 플레이트(151)와, 상기 베이스 플레이트(151)의 가장자리로부터 전지 셀(10)과 반대되는 방향으로 절곡된 플랜지부(152,153,154,155)를 포함할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(151)는 전지 셀(10)의 외면을 커버할 수 있을 정도의 충분한 면적으로 형성될 수 있다.

상기 플랜지부(152,153,154,155)는, 베이스 플레이트(151)의 가장자리로부터 전지 셀(10)의 반대방향으로 절곡되어 있다. 상기 플랜지부(152,153,154,155)는 베이스 플레이트(151)의 양 측면에 형성된 한 쌍의 측면 플랜지부(154,155)와, 베이스 플레이트(151)의 상부 및 하부에 각각 형성된 상부 및 하부 플랜지부(152,153)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플랜지부(152,153,154,155)는 엔드 플레이트(150)와 인접한 구성요소 간의 결합을 위한 결합위치를 제공할 수 있고, 예를 들어, 엔드 플레이트(150)의 모서리를 따라 서로 맞닿게 조립된 사이드 플레이트(140) 및 탑 플레이트(120)와의 결합을 매개할 수 있다. 또한, 상기 플랜지부(152,153,154,155)는 엔드 플레이트(150)의 기계적인 강성을 보강해주는 역할을 겸할 수 있다.

상기 측면 플랜지부(154,155)는 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 결합을 매개하기 위한 결합위치를 제공하며, 측면 플랜지부(154,155) 상으로 포개어진 사이드 플레이트(140)의 단부는 나사 체결을 통하여 측면 플랜지부(154,155)와 결합을 이룰 수 있다. 이를 위해, 상기 측면 플랜지부(154,155)에는 다수의 결합 공이 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4에는 엔드 플레이트(150)를 서로 다른 측면에서 도시한 사시도들이 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 엔드 플레이트(150)는 보강 비드부(158)를 더 포함할 수 있다. 상기 보강 비드부(158)는 베이스 플레이트(151)와 플랜지부(152,153,154,155)가 상호 만나는 벤딩부(B)에 형성될 수 있다. 상기 벤딩부(B)는 베이스 플레이트(151)와 플랜지부(152,153,154,155)가 맞닿는 모서리부를 형성할 수 있다. 상기 보강 비드부(158)는 펀칭, 프레스, 가압 롤러와 같은 성형 수단(미도시)을 통하여 엔드 플레이트(150)의 벤딩부(B)에 소정의 압력을 부여함으로써 각인된 형상의 보강 비드부(158)를 형성할 수 있다. 상기 보강 비드부(158)의 형상에 관하여, 도 3에 도시된 바와 같이 벤딩부(B)의 일면에서는 음각 형상을 갖는 반면에, 도 4에 도시된 바와 같이 벤딩부(B)의 타면에서는 양각 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스 플레이트(151)와 플랜지부(152,153,154,155)가 서로 이루는 사잇각을 기준으로, 상대적으로 큰 사잇각을 갖는 내측에서는 음각 형상을 가질 수 있고, 상대적으로 작은 사잇각을 갖는 외측에서는 양각 형상을 가질 수 있다. 여기서 내측이란, 전지 셀(10)의 배열과 마주하는 측을 의미할 수 있고, 외측이란 전지 셀(10)의 배열과 반대되는 측을 의미할 수 있다.

상기 보강 비드부(158)는 엔드 플레이트(150)의 강도 보강을 위하여, 하나 이상 다수의 개소에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 비드부(158)는 대략 사각형 베이스 플레이트(151)의 네 모서리에 각각 형성될 수 있으며, 베이스 플레이트(151)의 각 모서리로부터 벤딩되어 형성된 상부 및 하부 플랜지부(152,153) 측과, 측면 플랜지부(154,155) 측의 벤딩부(B)에 각각 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 보강 비드부(158)는 상부 플랜지부(152) 측의 벤딩부(B)에 형성된 제1 보강 비드부(158a)와, 하부 플랜지부(153) 측의 벤딩부(B)에 형성된 제2 보강 비드부(158b)와, 양편의 제1, 제2 측면 플랜지부(154,155) 측의 벤딩부(B)에 각각 형성된 제3, 제4 보강 비드부(158c,158d)를 포함할 수 있다.

상기 보강 비드부(158)는 각인 형상을 통하여 엔드 플레이트(150)의 기계적인 강성을 보충해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 비드부(158)는 베이스 플레이트(151)와 플랜지부(152,153,154,155)를 구조적으로 연결해주는 벤딩부(B)의 강성을 보충해줄 수 있으며, 벤딩부(B)의 강성 부족으로 인한 베이스 플레이트(151)와 플랜지부(152,153,154,155) 간의 상대적인 휨 변형이나 비틀림 변형 등을 저지할 수 있다.

예를 들어, 일 열의 전지 셀(10)을 포함하는 배터리 팩은, 또 다른 배터리 팩과 수직 방향(상하 방향, Z2 방향)으로 적층되어 모듈화될 수 있다. 예를 들어, 수직 방향(Z2 방향)으로 적층된 상부 및 하부 배터리 팩은 상하 방향(Z2 방향)으로 서로 맞닿은 엔드 플레이트(150)의 플랜지부(152,153)를 기계적으로 결속시킴으로써 구조적으로 모듈화될 수 있다. 이때, 하부 배터리 팩은 상부 배터리 팩의 자중을 떠받치게 되므로, 상당한 하중을 감당하게 된다. 예를 들어, 하부 배터리 팩은 그 엔드 플레이트(150)를 통하여 상부 배터리 팩의 자중의 상당 부분을 떠받치게 되며, 하부 배터리 팩의 플랜지부(152)가 휨 변형되거나, 비틀림 변형되면, 하부 배터리 팩의 플랜지부(152)를 통하여 지지되는 상부 배터리 팩의 지지상태가 불안정하게 된다.

상기 보강 비드부(158)는 플랜지부(152,153,154,155)와 베이스 플레이트(151)를 구조적으로 연결해주는 벤딩부(B)의 기계적인 강성을 보충해줌으로써, 플랜지부(152,153,154,155)가 휨 변형되거나 비틀림 변형되는 것을 방지해줄 수 있고, 적어도 둘 이상 다수의 배터리 팩들이 적층되어 모듈화된 구조에서 배터리 팩의 지지 구조를 안정화시킬 수 있다.

상기 보강 비드부(158)는 배터리 팩의 안정적인 구동에 기여할 수 있다. 예를 들어, 충, 방전 동작에 수반되는 전지 셀(10)의 부피 팽창(스웰링)을 억제할 수 있고, 전지 셀(10)의 형상 변형에 따른 전기적 특성 저하를 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 비드부(158)는 플랜지부(152,153,154,155)와 베이스 플레이트(151)를 구조적으로 연결해주는 벤딩부(B)의 강성을 보충해줌으로써, 베이스 플레이트(151)의 형상을 편평하게 강제할 수 있고, 베이스 플레이트(151)의 가압력에 따라 전지 셀(10)의 배열방향으로 구속함으로써 전지 셀(10)이 팽창하는 것을 억제할 수 있다.

도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 엔드 플레이트(150)의 일 측에는 조립 가이드(195)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 조립 가이드(195)는 엔드 플레이트(150)의 측면 플랜지부(154,155) 상에서 돌출된 조립 핀(191)을 포함할 수 있다. 상기 조립 핀(191)은 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 조립을 안내할 수 있다. 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 조립에 관하여, 상기 엔드 플레이트(150)는 사이드 플레이트(140)의 내면을 따라 슬라이딩 방식으로 미끄러지며 사이드 플레이트(140)의 일단부와 겹쳐지게 배치되고, 상호 겹쳐지게 포개어진 엔드 플레이트(150)의 측면 플랜지부(154,155)와 사이드 플레이트(140)의 일단부에 형성된 체결 공(140``,150``)을 상호 일치시킨 후, 상호 정렬된 체결 공(140``,150``)에 체결 부재를 끼워 조립한다. 이때, 상기 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)은 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 조립 위치를 안내하게 되며, 조립 핀(191)의 안내에 따라 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140)가 정 위치에 조립되어 체결 공(140``,150``)을 일치시킬 수 있다.

도 5, 도 6a 및 도 6b에는 배터리 팩의 조립 공정을 개략적으로 보여주는 도면들이 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 전지 셀(10)의 배열방향(Z1 방향)을 따라 일단부과 타단부에 배치되는 제1, 제2 엔드 플레이트(150a,150b)의 쌍 중에서 먼저 제1 엔드 플레이트(150a)와 양편의 사이드 플레이트(140)를 결합시킨다. 예를 들어, 제1 엔드 플레이트(150a)의 측면 플랜지부(154,155)와 사이드 플레이트(140)의 일단을 서로 겹쳐지게 배치하고, 이들에 형성된 체결 공을 상호 일치시킨 다음에, 체결 공을 통하여 체결 부재를 끼워 양자를 결합시킨다. 그리고, 제1 엔드 플레이트(150a)와 양편의 사이드 플레이트(140)에 의해 형성된 내부 공간에 전지 셀(10)들을 차례대로 적층한다. 예를 들어, 제1 엔드 플레이트(150a)와 맞닿는 위치로부터 다수의 전지 셀(10)들과 그 사이에 개재되는 스페이서(50)들을 차례대로 적층시키게 된다. 그리고, 제1 엔드 플레이트(150a)와 사이드 플레이트(140)에 의해 구획된 내부 공간 내에 전지 셀(10)의 배열이 모두 채워지면, 사이드 플레이트(140)의 개방된 타단부에 제2 엔드 플레이트(150b)를 결합하여, 배터리 팩의 대강을 완성하게 된다. 이때, 사이드 플레이트(140)의 개방된 타단부에 끼워지는 제2 엔드 플레이트(150b)는 조립 가이드(195)를 통하여 조립 위치가 정렬된다. 상기 조립 가이드(195)는 제2 엔드 플레이트(150b)의 측면 플랜지부(154,155)에 돌출 형성된 조립 핀(191)과, 사이드 플레이트(140)에 형성된 조립 레일(192)을 포함할 수 있다.

도 6a 및 도 6b를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 엔드 플레이트(150)에는 돌출된 형상의 조립 핀(191)이 형성되어 있고, 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)이 사이드 플레이트(140)의 조립 레일(192)에 끼워져 상호 위치정렬된 상태로 엔드 플레이트(150)가 전지 셀(10) 배열을 향하여 슬라이딩 방향(Z1 방향)으로 가압된다. 예를 들어, 상기 엔드 플레이트(150)는 프레스와 같은 가압 수단(미도시)에 의해 전지 셀(10) 배열을 향해 슬라이딩 방향(Z1 방향)으로 가압될 수 있다. 이때, 상기 엔드 플레이트(150)는 사이드 플레이트(140)의 내면을 따라 슬라이딩 방식으로 미끄러지며 사이드 플레이트(140)의 단부와 겹쳐지는 위치까지 이동하게 된다. 그리고, 엔드 플레이트(150b)와 사이드 플레이트(140)의 체결 공(140``,150``)이 상호 일치된 상태에서, 상호 일치된 체결 공(140``,150``)에 체결 부재를 끼워 조립함으로써, 배터리 팩의 대강이 완성된다.

이러한 조립 방식에 의하면, 엔드 플레이트(150)에 돌출 형성된 조립 핀(191)이, 사이드 플레이트(140)에 형성된 조립 레일(192)을 따라 안내됨으로써, 전지 셀(10)의 배열방향(Z1 방향)을 따라 엔드 플레이트(150)가 슬라이딩 이동하는 과정에서 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 위치가 흩트러지지 않게 되며, 상호 위치 정렬된 상태에서, 엔드 플레이트(150)가 사이드 플레이트(140)와의 체결위치(P)로 이동하게 된다.

엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)은, 사이드 플레이트(140)에 형성된 조립 레일(192)에 끼워져, 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140)가 상호 위치 정렬을 이루게 된다. 후술하는 바와 같이, 상기 사이드 플레이트(140)에는 일 측이 개방된 형태의 조립 레일(192)이 형성되어 있다. 상기 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)은 개방된 일 측을 통하여 조립 레일(192)에 끼워지게 된다.

조립 레일(192)의 일 측이 개방되어 있다는 것은, 조립 레일(192)이 사이드 플레이트(140)의 내벽에 의해 완전히 둘러싸여 있는 폐쇄된 구조가 아니라, 개방된 일 측을 통하여 조립 레일(192)이 외부와 연결되어, 조립 핀(191)이 조립 레일(192)의 외부로부터 조립 레일(192) 내로 진입할 수 있다는 것이다. 이렇게 개방된 조립 레일(192)을 형성한 것은, 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 조립 공정을 고려한 것이다. 즉, 엔드 플레이트(150)는 사이드 플레이트(140)의 내면을 따라 슬라이딩 방식으로 이동하며 사이드 플레이트(140)의 단부(보다 구체적으로 체결 공 140``)와 겹쳐지는 체결위치(P)로 이동하여 체결되므로, 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)은 조립 레일(192)의 개방된 일 측으로부터 조립 레일(192) 내로 진입하여 조립 레일(192)을 따라 슬라이딩하며 미끄럼 이동하게 된다. 상기 조립 레일(192)은 엔드 플레이트(150)의 조립방향(Z1 방향)을 따라 길게 연장된 세장형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 조립 레일(192)은 전지 셀(10)의 배열방향(Z1 방향)을 따라 길게 연장된 형상으로 형성될 수 있다.

도 7에는 도 1에 도시된 사이드 플레이트(140)가 도시되어 있다. 도 1 및 도 7을 함께 참조하면, 상기 전지 셀(10)의 측면에는 사이드 플레이트(140)가 배치된다. 상기 사이드 플레이트(140)는 일 열로 배열된 전지 셀(10)의 측면을 덮도록 배치된다. 상기 사이드 플레이트(140)는 전지 셀(10)의 서로 반대되는 양 측면에 쌍으로 배치될 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)는 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 연장되며, 일단부와 타단부가 각각 서로 반대편에 배치된 엔드 플레이트(150)에 결합될 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)는 엔드 플레이트(150)의 측면 가장자리에 형성된 측면 플랜지부(154,155)와 나사 결합을 이룰 수 있고, 사이드 플레이트(140)와 측면 플랜지부(154,155)를 겹쳐지게 배치하고 결합 공을 일치시킨 후, 볼트-너트 등의 체결 부재를 이용하여 양자를 나사 결합시킬 수 있다. 나사 결합을 통하여 사이드 플레이트(140)와 측면 플랜지부(154,155)는 적어도 일부에 걸쳐서 서로 맞닿는 면 접촉을 형성할 수 있다.

상기 사이드 플레이트(140)에는 조립 레일(192)이 형성될 수 있다. 상기 조립 레일(192)은 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)이 끼워 조립되기 위한 것으로, 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150) 간의 위치 정렬을 위한 조립 가이드(195)를 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 조립 레일(192)은 일 측이 개방된 오프닝 형태로 형성되며, 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)은 조립 레일(192)의 개방된 일 측을 통하여 조립 레일(192) 내로 진입하고 조립 레일(192)의 연장방향(Z1 방향)을 따라 슬라이딩 이동하게 된다. 즉, 엔드 플레이트(150)는 사이드 플레이트(140)의 내면을 따라 슬라이딩 방식으로 이동하며, 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140)의 체결 공이 상호 일치되는 체결위치까지 이동하여 여기서 상호 결합을 형성하게 된다. 이때, 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)은 사이드 플레이트(140)의 조립 레일(192)을 따라 슬라이딩 이동하고, 엔드 플레이트(150)가 규정된 위치에서 벗어나지 않도록 엔드 플레이트(150)의 슬라이딩 이동을 안내하게 된다. 이렇게 상호 조립되는 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)과 사이드 플레이트(140)의 조립 레일(192)에 의해 엔드 플레이트(150)의 슬라이딩 이동이 규제됨으로써, 엔드 플레이트(150)의 조립시에 별도의 정렬 작업이 필요하지 않으며, 규정된 슬라이딩 방향(Z1 방향)을 따라 엔드 플레이트(150)를 이동시키기만 하면, 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간 체결위치를 정렬시킬 수 있다.

상기 조립 레일(192)은, 엔드 플레이트(150)의 슬라이딩 방향(Z1 방향)으로 길게 연장된 세장형으로 형성될 수 있다. 이것은 조립 레일(192)에 의해 엔드 플레이트(150)의 슬라이딩 방향(Z1 방향)을 규제하기 위한 것이다. 예를 들어, 상기 조립 레일(192)은 전지 셀(10)의 배열방향을 따라 길게 연장될 수 있다. 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 전지 셀(10)의 양단부를 배치된 엔드 플레이트(150)의 쌍 중에서 제1 엔드 플레이트(150a)는 사이드 플레이트(140)와 결합된 상태로, 제1 엔드 플레이트(150a)와 사이드 플레이트(140)가 구획하는 내부 공간에 전지 셀(10)의 배열을 차례대로 적층한 다음에, 전지 셀(10) 배열의 타단부에 나머지 제2 엔드 플레이트(150b)를 결합시키게 된다. 이때, 제2 엔드 플레이트(150b)를 전지 셀(10)의 배열방향(Z1 방향)을 따라 슬라이딩시키면서 사이드 플레이트(140)와의 체결위치까지 이동시키는데, 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)이 사이드 플레이트(140)의 조립 레일(192)을 따라 슬라이딩 이동될 수 있도록 조립 레일(192)은 전지 셀(10)의 배열방향(Z1 방향)을 따라 길게 연장 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 조립 레일(192)은 사이드 플레이트(140)의 일단부와 타단부에 각각 형성될 수 있다. 사이드 플레이트(140)의 일단부와 타단부에 각각 조립 레일(192)이 형성됨으로써, 사이드 플레이트(140)의 일단부와 타단부에 체결되는 엔드 플레이트(150)의 쌍과 사이드 플레이트(140) 간의 위치 정렬을 이룰 수 있다. 또한, 상기 사이드 플레이트(140)의 일단부와 타단부의 형상을 대칭적으로 형성함으로써, 사이드 플레이트(140)의 일단부와 타단부 중에 조립방향을 굳이 취사 선택할 필요가 없고, 조립 공정의 작업성을 향상시킬 수 있다. 한편, 엔드 플레이트(150)의 좌우 양편으로 사이드 플레이트(140)의 쌍이 배치되므로, 엔드 플레이트(150)의 제1, 제2 측면 플랜지부(154,155)에는 좌우 양편의 사이드 플레이트(140)에 대응하여 한 쌍의 조립 핀(191)이 형성될 수 있다.

상기 사이드 플레이트(140)에 형성된 조립 레일(192)의 개수에 관하여, 상기 사이드 플레이트(140)의 일단부에 타단부에 각각 하나 씩의 조립 레일(192)을 형성할 수 있다. 즉, 각 사이드 플레이트(140)에 대해, 일단부와 타단부에 하나 씩, 모두 두 개의 조립 레일(192)이 형성될 수 있다.

이것은 조립 레일(192)의 형성에 따른 사이드 플레이트(140)의 강성 저하를 고려한 것이다. 만일 사이드 플레이트(140)의 일단부와 타단부의 각 단부에 대해, 둘 이상의 조립 레일(192)을 형성한다면, 조립 레일(192)이 일 방향(Z1 방향)을 따라 길게 연장된다는 점에서 해당 연장 방향(Z1 방향)을 따라 찢어짐과 같은 손상이 발생될 수 있다. 특히, 상기 조립 레일(192)은 엔드 플레이트(150)의 조립 핀(191)과 맞닿게 되므로, 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 조립 공차 등에 따른 미소한 요동을 통하여 찢어짐과 같은 불량이 발생될 수 있다.

또한, 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 위치 정렬을 위한 조립 레일(192)이나 조립 핀(191)이 다수로 형성될 경우, 이들의 조립작업이 복잡화된다는 점을 고려할 때, 조립 레일(192)의 개수를 제한할 수 있다.

상기 사이드 플레이트(140)는 전체적으로 판 상으로 형성될 수 있으며, 전지 셀(10)의 바닥면 일부를 떠받치도록 절곡된 걸림턱(140a)을 포함할 수 있다. 전지 셀(10)의 서로 반대되는 측면에 배치되는 양편의 사이드 플레이트(140)는, 서로 마주하는 방향으로 절곡된 걸림턱(140a)의 쌍을 이용하여 전지 셀(10)의 바닥을 지지할 수 있다.

상기 걸림턱(140a)은 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 사이드 플레이트(140)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있으며, 걸림턱(140a)의 일단부와 타단부는 엔드 플레이트(150)의 하부 플랜지부(153)와 나사 결합을 형성할 수 있다. 이를 위해, 상기 걸림턱(140a)과 하부 플랜지부(153)에는 결합 공이 형성될 수 있고, 결합 공을 일치시킨 후 걸림턱(140a)과 하부 플랜지부(153)를 관통하도록 체결되는 체결 부재를 이용하여 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)가 나사 결합될 수 있다. 상기 걸림턱(140a)과 하부 플랜지부(153)는 배터리 팩의 코너 위치에서 서로 맞닿으며 면 접촉할 수 있다. 이와 같이, 상기 사이드 플레이트(140)는 엔드 플레이트(150)의 하부 플랜지부(153) 및 측면 플랜지부(154,155)와 체결을 이루며 일 열의 전지 셀(10)들을 수용하는 수용공간을 형성할 수 있다.

상기 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140`)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 공(140`)은 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 일정한 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다. 상기 방열 공(140`)은 전지 셀(10)과 외기 간의 접촉을 허용함으로써 전지 셀(10)로부터 생성된 구동 열을 신속하게 배출시키는데 기여할 수 있다.

전지 셀(10)의 하부는 사이드 플레이트(140)의 걸림턱(140a)에 의해 떠받쳐지는 부분을 제외하고는, 사이드 플레이트(140)로부터 노출될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)로부터 노출된 전지 셀(10)의 하부를 통하여 전지 셀(10)들 사이로 외기의 흐름을 허용할 수 있고, 전지 셀(10)의 방열을 촉진할 수 있다.

사이드 플레이트(140)에는 회로기판(미도시)을 장착하기 위한 보스 부재(145)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판은, BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템) 등을 형성할 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)의 일면은 전지 셀(10)의 측면과 대면할 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 타면에는 회로기판이 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판은 전지 셀(10)의 충, 방전 상태를 모니터링하고 배터리 팩의 전반적인 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 보스 부재(145)는 대략 장방형 또는 정방형의 회로기판에 대응하여 격자 상으로 4군데에 배열될 수 있으며, 다수의 회로기판에 대응하여 격자 상으로 4의 배수에 해당되는 개소에 배열될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 회로기판에는 결합 공이 형성될 수 있으며, 결합 공을 통과한 나사 부재가 사이드 플레이트(140) 상의 보스 부재(145)에 대해 체결됨으로써 회로기판이 사이드 플레이트(140) 상에 고정될 수 있다.

도 8에는 탑 플레이트(120)의 사시도가 도시되어 있다. 도 1 및 도 8을 함께 참조하면, 전지 셀(10)의 상부에는 탑 플레이트(120)가 배치된다. 상기 탑 플레이트(120)는 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 전지 셀(10)의 상부 중앙을 가로질러 연장되는 기저 프레임(121)과, 기저 프레임(121)으로부터 사이드 플레이트(140) 측으로 연장되는 지지 프레임(125)을 포함한다.

상기 기저 프레임(121)의 길이방향(Z1 방향)을 따라 전지 셀(10)의 안전 벤트(10`)와 대응되는 위치에는 개구부(121`)가 형성될 수 있다. 상기 기저 프레임(121)의 일단부와 타단부는 전지 셀(10)의 서로 반대 편에 형성된 엔드 플레이트(150)에 체결될 수 있다. 상기 기저 프레임(121)은 엔드 플레이트(150)의 상부 가장자리에 형성된 상부 플랜지부(152)와 나사 결합을 이룰 수 있고, 기저 프레임(121)과 상부 플랜지부(152)를 겹쳐지게 배치하고 결합 공을 일치시킨 후, 볼트-너트 등의 체결 부재를 이용하여 양자(121,152)를 나사 결합시킬 수 있다. 나사 결합을 통하여 기저 프레임(121)과 상부 플랜지부(152)는 적어도 일부에 걸쳐서 서로 맞닿는 면 접촉을 형성할 수 있다.

상기 기저 프레임(121)은 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 양단에 배치된 엔드 플레이트(150)를 서로에 대해 지지해주며, 엔드 플레이트(150) 사이에 일정한 간격을 유지시켜 줌으로써, 열 방향(Z1 방향)으로 전지 셀(10)의 팽창을 억제하고, 전지 셀(10)의 변형에 따른 충, 방전 특성의 열화를 방지할 수 있다.

상기 지지 프레임(125)은 기저 프레임(121)과 교차하는 방향, 예를 들어, 기저 프레임(121)의 수직 방향(Z3 방향)을 따라 전지 셀(10)의 상부를 가로질러 사이드 플레이트(140)에 대해 결합된다. 상기 지지 프레임(125)은 기저 프레임(121)과 일체적으로 성형될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 지지 프레임(125)은 기저 프레임(121)으로부터 연장되는 일단과, 상기 일단으로부터 연장되어 사이드 플레이트(140)에 체결되는 타단을 포함한다. 예를 들어, 지지 프레임(125)의 일단은 기저 프레임(121)으로부터 일체로 연장될 수 있으며, 지지 프레임(125)의 타단은 사이드 플레이트(140)에 나사 체결될 수 있다. 이를 위해, 상기 지지 프레임(125)의 타단은 사이드 플레이트(140)와 마주하도록 절곡되고, 사이드 플레이트(140) 상에 포개지는 벤딩부(125a)를 포함할 수 있다.

상기 사이드 플레이트(140)와 벤딩부(125a)는 서로에 대해 겹쳐진 상태로 결합될 수 있으며, 벤딩부(125a)에는 결합 체결 부재(125b)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 사이드 플레이트(140)의 결합 공과 벤딩부(125a)의 결합 체결 부재(125b)를 서로 위치 정렬시킨 후, 사이드 플레이트(140)를 통과한 관통 체결 부재(171)를 결합 체결 부재(125b)에 대해 결합시킴으로써, 사이드 플레이트(140)와 지지 프레임(125) 간의 체결을 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 관통 체결 부재(171)와 결합 체결 부재(125b)는 각각 볼트와 너트를 포함할 수 있다. 상기 관통 체결 부재(171)는 서로에 대해 겹쳐진 사이드 플레이트(140)와 지지 프레임(125)을 관통하고, 지지 프레임(125)에 고정된 결합 체결 부재(125b)에 결합될 수 있다. 한편, 나사 결합에 의하지 않고, 지지 프레임(125)의 벤딩부(125b)는 사이드 플레이트(140)에 대해 용접 결합될 수도 있다.

상기 지지 프레임(125)은 전지 셀(10)의 양측에 배치된 사이드 플레이트(140)를 서로에 대해 지지해주며, 사이드 플레이트(140) 사이에 일정한 간격을 유지시켜 줌으로써, 측면방향으로 전지 셀(10)의 팽창을 억제하고, 전지 셀(10)의 변형에 따른 충, 방전 특성의 열화를 방지할 수 있다.

예를 들어, 상기 전지 셀(10)은, 기저 프레임(121)이나 엔드 플레이트(150)에 의해 열 방향(Z1 방향)으로 압착된 상태로 조립되며, 압착 압력에 따라 전지 셀(10)이 측면방향으로 팽창하게 되고, 그 결과 사이드 플레이트(140)가 볼록하게 휘어지는 변형이 발생될 수 있다.

상기 지지 프레임(125)은 전지 셀(10)의 양측에 배치된 사이드 플레이트(140)를 여러 개소에서 서로에 대해 결속시킴으로써 측면방향으로 전지 셀(10)을 압박하고, 전지 셀(10)의 팽창에 따라 사이드 플레이트(140)가 볼록하게 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. 전지 셀(10)의 형상 변형은 충, 방전 특성을 열화시키므로, 전지 셀(10)의 변형을 방지함으로써 충, 방전 특성을 일정하게 유지할 수 있다.

상기 지지 프레임(125)은 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 회전중심으로 하는 회전 모멘트 및 축 비틀림에 대항하기 위한 기계적인 강성을 제공할 수 있다. 즉, 상기 지지 프레임(125)은 한 쌍의 사이드 플레이트(140)를 서로에 대해 일정한 간격으로 지지해줌으로써, 배터리 팩의 축 회전, 축 비틀림에 대한 충분한 강성을 제공할 수 있다.

상기 지지 프레임(125)은, 기저 프레임(121)의 일 측으로부터 제1 사이드 플레이트(141)를 향하여 연장되는 제1 지지 프레임(1251)과, 기저 프레임(121)의 타 측으로부터 제2 사이드 플레이트(142)를 향하여 연장되는 제2 지지 프레임(1252)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 지지 프레임(1251,1252)은 기저 프레임(121)의 서로 반대되는 측부로부터 연장될 수 있으며, 기저 프레임(121)의 길이방향(Z1 방향)을 따라 서로 교대로 엇갈리는 위치에 형성될 수 있다.

상기 탑 플레이트(120)에는 적어도 하나 이상의 덧댐부(128)가 형성될 수 있다. 상기 덧댐부(128)는 기저 프레임(121) 및 지지 프레임(125) 상에 덧대어진 형태로 마련될 수 있고, 탑 플레이트(120)의 기계적 강성을 보충하기 위한 목적에 기여할 수 있다.

상기 탑 플레이트(120)는 한 쌍의 사이드 플레이트(140)를 서로에 대해 일정한 간격으로 지지해줌으로써, 전지 셀(10)의 팽창을 억제하고, 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 중심으로 하는 배터리 팩의 축 회전, 축 비틀림에 대항하기 위한 기계적인 강성을 제공할 수 있다. 상기 덧댐부(128)는 탑 플레이트(120)의 강성을 보충하여 전지 셀(10)의 팽창(스웰링, swelling)이나, 배터리 팩의 축 회전, 축 비틀림에 대한 충분한 강성을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 덧댐부(128)는 기저 프레임(121) 상에 형성된 제1 덧댐부(128a)와, 기저 프레임(121)과 지지 프레임(125)의 경계에 걸쳐서 형성된 제2 덧댐부(128b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 덧댐부(128a)는 기저 프레임(121)을 따라 다수로 배열될 수 있으며, 개구부(121`)들 사이에 형성될 수 있다. 상기 제1 덧댐부(128a)는 기저 프레임(121)을 따라 연장되어 기저 프레임(121)의 길이방향(Z1 방향)으로 구조적인 강성을 제공할 수 있다.

상기 제2 덧댐부(128b)는 기저 프레임(121) 상으로부터 지지 프레임(125) 상으로 연장 형성될 수 있다. 상기 제2 덧댐부(128b)는 지지 프레임(125)의 길이방향(Z3 방향)을 따라 연장되어 지지 프레임(125)의 길이방향(Z3 방향)으로 구조적인 강성을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 덧댐부(128a,128b)는, 기저 프레임(121)의 길이방향(Z1 방향) 및 지지 프레임(125)의 길이방향(Z3 방향)으로 각각 연장되어, 각 길이방향으로 강성을 제공함으로써, 엔드 플레이트(150)의 쌍 및 사이드 플레이트(140)의 쌍을 일정한 간격으로 유지해주고 전지 셀(10)의 팽창이나 비틀림 변형을 억제할 수 있다.

도 9는 배터리 팩의 상부 구조를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 배터리 팩을 형성하는 일 군의 전지 셀(10)은 버스 바(15)를 이용하여 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 직렬 접속될 수 있다. 상기 버스 바(15) 각각은 서로 다른 쌍의 전지 셀(10)을 전기적으로 연결하며, 전지 셀(10)의 전극 단자(10a) 상으로 돌출된 부분에 끼워 조립되거나, 또는 전극 단자(10a) 상에 용접 결합될 수 있다. 이때, 전지 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 일 군의 전지 셀(10)들을 순차적으로 연결하도록 복수의 버스 바(15)들은 좌우 양편(±Z3 방향)으로 서로 엇갈리는 위치에 조립될 수 있다.

상기 전지 셀(10)의 상부에는 버스 바(15)와 함께 탑 플레이트(120)가 배치될 수 있다. 이때, 버스 바(15)와 탑 플레이트(120)는 서로에 대한 기계적/전기적 간섭을 피하기 위해, 간섭을 일으키지 않는 위치에 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 버스 바(15)는 이웃한 전지 셀(10)의 쌍을 연결하도록 일 방향(Z1 방향)으로 연장되며, 서로 다른 쌍의 전지 셀(10)을 연결하도록 복수의 버스 바(15)가 배치된다. 그리고, 버스 바(15)들 사이의 간격을 이용하여 탑 플레이트(120)의 지지 프레임(125)이 배치됨으로써, 버스 바(15)와의 간섭을 피할 수 있다. 예를 들어, 지지 프레임(125)은, 기저 프레임(121)으로부터 서로 반대방향으로 연장되는 제1, 제2 지지 프레임(1251,1252)을 포함할 수 있고, 상기 제1, 제2 지지 프레임(1251,1252)은, 기저 프레임(121)의 길이방향(Z1 방향)을 따라 서로 교대로 엇갈리는 위치에 형성될 수 있으며, 버스 바(15)의 배치에 따라 허용되는 지지 프레임(125)의 최대 개수가 결정될 수 있다.

상기 탑 플레이트(120)는, 각 전지 셀(10)의 전극 단자(10a)나 버스 바(15)로부터 인출되는 배선(미도시)을 가이드 하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 배선은 다수 개소에 분산되어 있는 전극 단자(10a) 또는 버스 바(15)로부터 인출되는 다수 가닥의 배선(미도시)들을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 다수 가닥의 배선들은 전지 셀(10)의 상태정보, 예를 들어, 전압이나 온도정보를 외부로 전달하기 위해 배터리 팩 외부로 연장될 수 있다.

예를 들어, 상기 배선의 일단은 전극 단자(10a) 또는 버스 바(15)에 접속되고, 타단은 배터리 팩의 외부에 배치된 BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템, 미도시)에 접속될 수 있다. 이때, 탑 플레이트(120)에 형성된 배선 가이드(121a)를 통하여 여러 가닥의 배선을 취합하고 배선의 연장 경로를 안내할 수 있다.

상기 배선 가이드(121)는, 탑 플레이트(120), 보다 구체적으로, 기저 프레임(121) 상에 일체로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 기저 프레임(121) 상에 형성된 고리 형태의 조각으로 형성될 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.

10 : 전지 셀 10` : 안전 벤트
10a : 전극 단자 10b : 전지 셀의 케이스
15 : 버스 바 120 : 탑 플레이트
121 : 기저 프레임 121a : 배선 가이드
125 : 지지 프레임 1251 : 제1 지지 프레임
1252 : 제2 지지 프레임 125a : 지지 프레임의 벤딩부
125b : 결합 체결 부재 128 : 덧댐부
128a : 제1 덧댐부 128b : 제2 덧댐부
140 : 사이드 플레이트 140` : 방열 공
140``,150``: 체결 공 140a : 걸림턱
141 : 제1 사이드 플레이트 142 : 제2 사이드 플레이트
145 : 보스 부재 150 : 엔드 플레이트
151 : 베이스 플레이트 152 : 상부 플랜지부
153 : 하부 플랜지부 154 : 제1 측면 플랜지부
155 : 제2 측면 플랜지부 158 : 보강 비드부
158a~158d: 제1 내지 제4 보강 비드부
191 : 조립 핀 192 : 조립 레일
195 : 조립 가이드 171 : 관통 체결 부재
B : 엔드 플레이트의 벤딩부 P : 체결위치

Claims

서로 마주하게 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트들;
상기 엔드 플레이트들 사이에서 전후방향을 따라 배열된 다수의 전지 셀들; 및
상기 전지 셀들의 양 측면을 따라 연장되며 상기 엔드 플레이트에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트들을 포함하고,
상기 엔드 플레이트는,
베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 가장자리로부터 상기 전지 셀의 반대 방향으로 벤딩되며 보강 비드부가 형성된 벤딩부; 및
상기 벤딩부를 통하여 베이스 플레이트와 연결된 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 보강 비드부는 각인된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 보강 비드부는 일 측에서는 음각된 형태를 갖고,
상기 일 측과 반대되는 타 측에서는 양각된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,
상기 보강 비드부는,
상기 전지 셀과 마주하는 내측에서 음각된 형태를 갖고,
상기 전지 셀과 반대되는 외측에서 양각된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 플랜지부는,
상기 베이스 플레이트의 상방에 형성된 상부 플랜지부;
상기 베이스 플레이트의 하방에 형성된 하부 플랜지부; 및
상기 베이스 플레이트의 양 측면에 형성된 제1, 제2 측면 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제5항에 있어서,
상기 보강 비드부는,
상기 상부 플랜지부와 연결된 벤딩부에 형성된 제1 보강 비드부;
상기 하부 플랜지부와 연결된 벤딩부에 형성된 제2 보강 비드부; 및
상기 제1, 제2 측면 플랜지부와 연결된 벤딩부에 형성된 제3, 제4 보강 비드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
서로에 대해 체결되는 엔드 플레이트와 사이드 플레이트에는 상호 조립 위치를 정렬하기 위한 조립 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제7항에 있어서,
상기 조립 가이드는,
상기 엔드 플레이트에 형성된 것으로, 돌출된 형상의 조립 핀; 및
상기 사이드 플레이트에 형성된 것으로, 상기 조립 핀이 끼워지고 조립 핀의 슬라이딩 운동을 안내하기 위한 조립 레일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 플랜지부는 상기 베이스 플레이트의 양 측면에 형성된 제1, 제2 측면 플랜지부를 포함하고,
상기 조립 핀은 상기 제1, 제2 측면 플랜지부에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제9항에 있어서,
상기 제1, 제2 측면 플랜지부는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트들의 단부와 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제10항에 있어서,
상기 제1, 제2 측면 플랜지부는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트들의 단부와 각각 겹쳐지게 배치되며,
상기 제1, 제2 측면 플랜지부와 한 쌍의 사이드 플레이트들의 체결 공이 일치되는 체결위치에서 상기 체결 공을 관통하여 체결 부재가 끼워 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제11항에 있어서,
상기 제1, 제2 측면 플랜지부의 조립 핀은, 상기 사이드 플레이트의 단부에 형성된 조립 레일을 따라 사이드 플레이트의 외부로부터 조립 레일로 진입하여 조립 레일을 따라 상기 체결위치까지 슬라이딩 이동하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 조립 레일은 상기 조립 핀의 슬라이딩 방향을 따라 길게 연장 형성되어 있는 오프닝을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제13항에 있어서,
상기 조립 레일은 상기 전지 셀의 배열방향을 따라 길게 연장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제13항에 있어서,
상기 조립 레일은 상기 사이드 플레이트의 외부와 연결되어 있는 개방된 오프닝을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 조립 레일은 각 사이드 플레이트의 일단부와 타단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제16항에 있어서,
상기 조립 레일은 각 사이드 플레이트의 일단부와 타단부에 각각 하나씩 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제17항에 있어서,
상기 사이드 플레이트의 일단부와 타단부는 상기 한 쌍의 엔드 플레이트와 각각 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
서로 마주하게 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트들;
상기 엔드 플레이트들 사이에서 전후방향을 따라 배열된 다수의 전지 셀들;
상기 전지 셀들의 양 측면을 따라 연장되며 상기 엔드 플레이트에 결합되는 한 쌍의 사이드 플레이트들을 포함하고,
서로에 대해 체결되는 엔드 플레이트와 사이드 플레이트에는 상호 조립 위치를 정렬하기 위한 조립 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제19항에 있어서,
상기 조립 가이드는,
상기 엔드 플레이트에 형성된 것으로, 돌출된 형상의 조립 핀; 및
상기 사이드 플레이트에 형성된 것으로, 상기 조립 핀이 끼워지고 조립 핀의 슬라이딩 운동을 안내하기 위한 조립 레일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.