KR20150121987A - 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단위부재의 배터리 팩을 또 다른 단위부재의 배터리 팩과 간단하고 견고하게 조립할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명의 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀; 상기 배터리 셀이 각각 끼워지는 홀더; 상기 홀더의 양단부가 각각 삽입되어 고정 지지되는 두 개의 브래킷을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단위부재의 배터리 팩을 또 다른 단위부재의 배터리 팩과 간단하고 견고하게 조립할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.

일반적으로 무정전전원장치(UPS), 전기자동차, 골프카트, 전동공구 등에는 충전 및 방전이 가능한 충전용 배터리 셀을 다수개로 묶어 조립한 이른바 배터리 팩(Battery pack)이 제공되어 전원공급을 할 수 있도록 구성된다.

이러한 배터리 팩은 배터리 셀(Battery cell)이 갖는 용량의 한계로 인하여 다수개의 배터리 셀을 나란히 정렬하고 금속재질의 연결탭 등을 이용하여 배터리 전극을 직렬이나 병렬 또는 직렬과 병렬을 혼합한 형태 등으로 연결하여 묶음 형태로 제조한다.

즉, 배터리 팩은 복수 개의 배터리 셀을 직렬이나 병렬 또는 직병렬을 혼합한 형태 등으로 연결하여 사용처에서 필요한 용량의 전원을 공급할 수 있도록 제조한다.

이러한 배터리 팩을 제조하기 위하여 다수개의 배터리 셀을 묶음 형태로 제작하여 하나의 단위부재로 이루어진 배터리 팩을 제작한다.

이렇게 단위부재로 이루어진 배터리 팩을 사용처에서 요구하는 용량에 따라서 하나 또는 두 개 이상의 단위부재들을 조립하고, 각 배터리 셀의 전극을 전기적으로 연결하고 이를 케이스 등에 수납하면 하나의 완성된 배터리 팩을 제작할 수 있다.

그러나 종래의 배터리 팩은 묶음 형태로 제조된 각 단위부재를 다른 단위부재와 연결할 수 없거나 또는 연결 작업에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

또한 전극을 연결하는 연결탭의 고정을 용접 등의 방법으로 연결하므로 작업시간이 많이 소요되고, 용접된 부분이 떨어지는 등의 이유로 변형될 수 있어 전기적 연결 상태가 불안정하다.

한국공개특허공보 10-2011-0066636호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 조립된 단위부재의 배터리 팩을 또 다른 단위부재의 배터리 팩과 간단하고 견고하게 연결할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배터리 전극을 튼튼하고 안정적으로 연결할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.

본 발명이 제안하는 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀; 상기 배터리 셀이 각각 끼워지는 홀더; 상기 홀더의 양단부가 각각 삽입되어 고정 지지되는 두 개의 브래킷을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.

상기 홀더는 배터리 셀의 길이보다 짧게 이루어지고, 상기 브래킷에는 홀더가 억지끼움 방식으로 삽입 고정되는 고정지지부가 형성된다.

상기 브래킷에는 배터리 셀에 연결되는 연결탭을 고정하기 위하여 인서트너트가 제공되고, 이 인서트너트는 팸 너트로 이루어진다.

상기 브래킷의 일측면에는 또 다른 브래킷을 맞댄 상태로 조립하거나 이격시킬 수 있도록 돌기와 홈이 형성되고, 브래킷의 둘레면 에는 또 다른 브래킷을 상하방향 및 좌우방향으로 조립할 수 있도록 조립부가 형성된다. 상기 조립부는 연속되는 사다리꼴 형태로 이루어진 홈과 돌기로 이루어진다.

또한 본 발명은 복수개의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 양단부로 각각 끼워질 수 있도록 서로 대응되는 방향으로 위치하는 복수의 홀더 및 이들 홀더의 각 끝단부에 일체로 형성되는 두 개의 브래킷을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.

상기 각 홀더의 마주하는 끝단부는 서로 대응되는 형상의 조립면으로 이루어지고, 이들 조립면을 맞대면 홀더가 배터리 셀을 완전히 감싸도록 구성된다.

상기 브래킷에는 배터리 셀에 연결되는 연결탭을 고정하기 위하여 인서트너트가 제공되고, 이 인서트너트는 팸 너트로 형성된다.

상기 브래킷의 일측면에는 또 다른 브래킷을 맞댄 상태로 조립하거나 이격시킬 수 있도록 돌기와 홈이 형성되고, 상기 브래킷의 둘레면 에는 또 다른 브래킷을 상하방향 및 좌우방향으로 조립할 수 있도록 조립부가 형성된다.

본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리 셀의 양단부가 양쪽 브래킷의 고정지지부에 각각 삽입되어 배터리 셀의 정렬 및 고정을 간단하고 견고하게 할 수 있고, 홀더 양쪽단부가 브래킷에 면접촉하면서 고정 지지되어 배터리의 전극에서 불꽃 등이 발생하여도 불꽃이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한 브래킷의 일측면에는 돌기와 홈이 형성되어 또 다른 단위부재의 배터리 팩을 맞대어 일렬로 조립하거나 혹은 이 배터리 팩이 내장되는 케이스 내부에 일정거리를 이격시킬 수 있다.

그리고 브래킷의 둘레면 에는 조립부가 형성되어 다른 배터리 팩을 좌우방향 및 상하방향으로 간단하고 견고하게 연결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩에 제공된 브래킷을 확대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 조립 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩을 구성하는 홀더의 조립면을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 결합 사시도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 정면도 및 A-A선 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩에 제공된 브래킷을 확대한 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(Battery pack)은 복수개의 배터리 셀(2)과, 상기 배터리 셀(2)이 각각 끼워지는 홀더(4)와, 상기 홀더(4)의 양단부가 각각 삽입되어 고정 지지되는 두 개의 브래킷(6)을 포함한다.

상기 배터리 셀(2)은 이차전지로 이루어지며, 그 형상도 본 실시예에서와 같이 원통형으로 이루어지거나 또는 각형이나 판형으로 이루어질 수도 있다.

또 배터리 셀(2)은 양쪽단부가 양극단자 및 음극단자로 형성되고, 이러한 배터리 셀을 홀더(4) 및 각 브래킷(6)을 통하여 정렬 및 고정한 후, 각 배터리 셀(2)의 단자를 직렬이나 병렬 또는 직렬과 병렬을 혼합한 형태로 전기적으로 연결하여 하나의 단위부재로 이루어진 배터리 팩을 형성할 수 있다.

배터리 셀(2)에 형성된 양극단자 및 음극단자는 배터리 셀의 양쪽단부에 각각 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 배터리 셀의 어느 일측단에 양극단자 및 음극단자를 모두 형성될 수도 있다.

그리고 하나의 배터리 팩 단위부재(파트)를 구성하는 배터리 셀(2)의 수량도 본 실시예에서는 3열2행의 배열로 형성된 6개의 배터리로 이루어진 것으로 나타내고 있지만 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 6개를 초과할 수도 있고 혹은 6개미만으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 단위부재로 이루어진 배터리 팩을 사용처에서 요구하는 용량에 따라서 하나 또는 두 개 이상으로 조립하고 배터리 셀(2)의 전극을 전기적으로 연결하여 하나의 배터리 팩을 완성할 수 있다.

상기 홀더(4)는 배터리 셀(2)의 형상과 동일한 원통형으로 이루어지고, 내경은 배터리 셀(2)의 외경보다 약간 크게 형성되어 배터리 셀(2)이 내부로 끼워질 수 있도록 되어있다.

또 홀더(4)는 배터리 셀(2)의 길이보다 짧게 이루어져 배터리 셀(2)을 끼우면 홀더(4) 양쪽으로 배터리 셀(2)의 양쪽단부 일부분이 노출될 수 있도록 구성된다.

이러한 홀더(4)의 양단부는 각 브래킷(6)에 각각 끼워져 고정되는데, 이를 위하여 브래킷(6)에는 배터리 셀(2)의 각 단부가 위치할 수 있도록 관통홀(8)이 각각 형성된다.

본 실시예에 제공된 한 쌍의 브래킷(6)은 동일한 형상으로 이루어지며, 각각의 브래킷(6) 내측 마주하는 면의 관통홀(8) 주변으로 홀더(4)가 끼워져 고정 지지될 수 있도록 고정지지부(10)가 형성되어 있다.

고정지지부(10)는 원호형상으로 이루어지면서 홀더(4)가 억지끼움으로 결합될 수 있도록 형성된다.

이러한 고정지지부(10)에 홀더(4)의 양단부를 억지끼움 방식으로 삽입하여 홀더(4)를 브래킷(6) 양측에 각각 고정 지지시킬 수 있다. 이때 각 홀더(4)에 끼워진 배터리 셀(2)의 양단부는 관통홀(8) 내측으로 위치하게 된다.

따라서 홀더(4)기 고정지지부(10)에 끼워지면서 각각의 배터리 셀(2)의 전극부분은 관통홀(8) 부분으로 위치하게 되며, 각각의 전극은 도시되지 않은 연결탭 등을 이용하여 전기적으로 연결할 수 있다.

이렇게 결합된 홀더(4)의 양쪽단부는 브래킷(6)에 각각 면접촉하면서 고정지지 되는데, 따라서 배터리 셀(2)의 전극에서 불꽃 등이 발생하여도 불꽃이 외부로 유출되는 것을 방지한다.

그리고 연결탭을 연결하면서 고정하기 위하여 브래킷(6)에는 인서트너트(12)가 제공된다.

상기 인서트너트(12)는 일반적으로 사용되는 팸 너트(Pem nut)로 이루어질 수 있는데, 팸 너트는 브래킷(6)의 일측에서 타측으로 관통되어 그 끝단부를 구부려 걸림 고정하는 방식으로 설치하여 설치된 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 되어있다.

그리고 브래킷(6)의 일측면에는 또 다른 브래킷을 맞댄 상태로 조립하거나 이격시킬 수 있도록 돌기(14)와 홈(16)이 형성된다.

이들 돌기(14)와 홈(16)을 이용하여 다른 단위부재(파트)의 배터리 팩을 일렬로 조립할 수도 있고, 아니면 돌기(14)를 이용하여 배터리 팩이 내장되는 케이스 내부와 간격을 띄우도록 할 수 있다.

또한 브래킷(6)의 둘레면 에는 또 다른 브래킷을 상하방향 및 좌우방향으로 조립할 수 있도록 조립부(18)가 형성된다.

상기 조립부(18)는 서로 대응되면서 연속되는 홈과 돌기부로 이루어지는데, 이와 같은 조립부(18)로 인하여 브래킷(6)의 조립된 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

브래킷(6)이 조립된 상태를 더욱 견고하게 유지할 수 있도록 조립부(18)의 형상은 예를 들어 연속되는 형태로 이루어지면서 서로 대응되는 사다리꼴 형태의 홈과 돌기 일 수 있다.

이와 같이 조립부(18)가 사다리꼴 형상의 홈과 돌기로 이루어지면 브래킷(6)을 인접된 다른 브래킷과 견고하게 조립할 수 있고, 이렇게 조립된 브래킷들은 쉽게 분리되지 않는다.

상기와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩은 홀더(4)에 배터리 셀(2)을 삽입하고 홀더(4)의 양쪽단부를 브래킷(6)의 고정지지부(10)에 끼우면 배터리 셀(2)이 정렬된다.

그리고 각 배터리 셀(2)의 단자에 연결탭을 위치시키고, 이 연결탭을 볼트를 이용하여 인서트너트(12)에 조립하면 하나의 단위부재(파트)로 이루어진 배터리 팩이 제작된다.

그리고 상기와 동일한 방식으로 제작된 단위부재의 배터리 팩을 브래킷(6)의 일측면에 형성된 돌기(14)와 홈(16)을 이용하여 길이 방향으로 연결하거나, 또는 브래킷(6)의 둘레 면에 형성된 조립부(18)를 이용하여 또 다른 브래킷을 상하방향 이나 좌우방향 또는 상하방향 및 좌우방향으로 필요한 수량만큼 조립하는 방법으로 하나의 배터리 팩을 조립할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 제2실시예에서는 위에서 설명한 제1실시예와 비교하여 다른 부분만 설명하고 동일한 부분은 제1실시예의 설명으로 대치한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에서는 홀더(20)가 2개의 부재로 분할되어 배터리 셀(2)의 양단부에서 홀더(20)를 끼울 수 있도록 이루어지고, 이러한 각각의 홀더(20) 외측으로 브래킷(22)이 각각 일체로 형성된다. 즉, 2개로 나뉜 각각의 홀더(20)에는 각 브래킷(22)이 일체로 형성된 구조를 갖는다.

그리고 각 홀더(20)의 마주하는 끝단부는 서로 대응되는 형상의 조립면(24)으로 이루어진다. 이들 조립면(24)을 맞대면 홀더(20)가 배터리 셀(2)을 완전히 감싸도록 구성된다.

상기 조립면(24)은 서로 대응되는 사선(斜線) 형태로 이루어지는데, 이와 같은 구조를 갖게 되면 조립면이 일자 형태로 이루어진 것에 비하여 홀더(20)의 조립면을 긴밀하게 맞댄 상태로 조립할 수 있다.

이와 같은 조립면(24)은 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 예를 들면 도 6 및 도 7에서와 같이 홀더의 조립면(26)을 단차가 형성되는 방식으로 형성할 수도 있고, 그 이외에도 다양한 구조의 조립면을 형성하는 것도 가능하다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 제3실시예에서는 위에서 설명한 제1실시예와 비교하여 다른 부분만 설명하고 동일한 부분은 제1실시예의 설명으로 대치한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에서는 홀더(4)는 배터리 셀(2)과 동일한 길이로 이루어지고, 이러한 홀더(4)의 양쪽단부는 각 브래킷(28)에 형성된 관통홀(8)에 억지 끼움 방식으로 끼워 조립할 수 있도록 구성된다.

그리고 브래킷(28)의 각 관통홀(8)의 외측으로는 걸림턱(30)이 형성되어 배터리 셀(2) 및 홀더(4)의 끝단부가 관통홀(8) 외측으로 빠져나오지 못하고 걸려 지지될 수 있도록 구성된다.

이와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 팩은 각 홀더(4)에 배터리 셀(2)을 각각 삽입한 후, 홀더(4)의 양쪽단부를 브래킷(28)의 관통홀(8)에 끼워 간단하게 조립할 수 있고, 이렇게 조립된 홀더(4)는 관통홀(8)에 억지끼움 방식으로 삽입되어 있으므로 조립된 상태를 튼튼하게 유지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.

2: 배터리 셀 4, 20: 홀더
6, 22, 28: 브래킷 8: 관통홀
10: 고정지지부 12: 인서트너트
14: 돌기 16: 홈
18: 조립부 24, 26: 조립면
30: 걸림턱

Claims (16)

1. 복수개의 배터리 셀;
   상기 배터리 셀이 각각 끼워지는 홀더;
   상기 홀더의 양단부가 각각 삽입되어 고정 지지될 수 있도록 이루어지면서 상기 배터리 셀의 양단부에 형성된 전극부분이 노출될 수 있도록 관통홀이 형성된 두 개의 브래킷;
   을 포함하는 배터리 팩.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 홀더는 배터리 셀의 길이보다 짧거나 또는 동일하게 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 브래킷에는 홀더가 억지끼움 방식으로 삽입 고정되는 고정지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 브래킷에는 배터리 셀의 전극을 연결하는 연결탭을 고정하기 위하여 인서트너트가 제공된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 인서트너트는 팸 너트인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 브래킷의 일측면에는 또 다른 브래킷을 맞댄 상태로 조립하거나 이격시킬 수 있도록 돌기와 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 브래킷의 둘레면 에는 또 다른 브래킷을 상하방향 및 좌우방향으로 조립할 수 있도록 조립부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 조립부는 연속되는 사다리꼴 형태의 홀과 돌기로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 브래킷에는 관통홀 외측면으로 배터리 셀 및 홀더가 외측으로 빠져나오지 못하도록 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 복수개의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 양단부로 각각 끼워질 수 있도록 서로 대응되는 방향으로 위치하는 복수의 홀더 및 이들 홀더의 각 끝단부에 일체로 형성되면서 상기 배터리 셀의 양단부에 형성된 전극부분이 노출될 수 있도록 관통홀이 형성된 두 개의 브래킷;
    을 포함하는 배터리 팩.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 각 홀더의 마주하는 끝단부는 서로 대응되는 형상의 조립면으로 이루어지고, 이들 조립면을 맞대면 홀더가 배터리 셀을 완전히 감싸도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 조립면은 서로 대응되는 사선 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 브래킷에는 배터리 셀에 연결되는 연결탭을 고정하기 위하여 인서트너트가 제공된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 인서트너트는 팸 너트인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
15. 청구항 10에 있어서,
    상기 브래킷의 일측면에는 또 다른 브래킷을 맞댄 상태로 조립하거나 이격시킬 수 있도록 돌기와 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
16. 청구항 10에 있어서,
    상기 브래킷의 둘레면 에는 또 다른 브래킷을 상하방향 및 좌우방향으로 조립할 수 있도록 조립부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.

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