KR20170039948A - 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 하나 또는 둘 이상의 배터리 모듈들이 전기적으로 연결되어 구성된 배터리 모듈 조립체 상기 배터리 모듈 조립체의 외측을 지지하는 앤드 플레이트 내벽면과 상기 앤드 플레이트 사이에 빈 공간을 남기고 상기 배터리 모듈 조립체를 수용하는 팩 케이스 및 상기 팩 케이스의 내벽면 및 상기 앤드 플레이트 중 적어도 어느 하나에 결합되어 상기 빈 공간에 배치되며, 외부 하중에 의해 압축 가능하게 마련되는 댐핑유닛을 포함한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 외부 충격 및 진동으로부터 배터리 모듈을 안전하게 보호할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.

최근에 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.

특히, 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 배터리 모듈을 직렬 및/또는 병렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 여기서 상기 단위 셀(cell)은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.

한편, 배터리 팩이 구동원으로써 자동차에 탑재될 경우, 배터리 팩은 충격 및 진동 환경에 지속적으로 노출될 수 있다. 특히 자동차 충돌,전복 등의 사고시 차량 내부의 배터리 팩에 충격이 가해질 수 있는데, 이때 배터리 모듈이 심하게 손상되거나, 발화하여 사고가 2차로 확산될 수 있다.

이에 대한 대처 방안으로 종래의 배터리 팩은 강성 재질의 앤드 플레이트와 팩 케이스로 배터리 모듈을 외부 충격으로부터 보호한다. 앤드 플레이트는 금속 재질로 제작되며 배터리 모듈의 외측면에 장착되어 배터리 모듈에 대한 기계적 지지력을 제공할 수 있다. 그리고 배터리 모듈은 강성 재질의 팩 케이스 내부에 수납될 수 있다.

그러나 기존의 팩 케이스와 앤드 플레이트만에 의한 외부 충격 및 진동 흡수는 한계가 있다. 예컨대, 차량 충돌 사고 시에는 배터리 팩 케이스와 앤드 플레이트가 외부 하중을 견디지 못하고 변형될 수 있고, 이로 인해 배터리 모듈들이 직접적으로 손상을 입을 수 있다. 따라서 차량 충돌과 같은 강한 충격에도 배터리 모듈을 보호할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 차량 충돌 등에 의한 배터리 팩 압축 시 내부의 배터리 모듈을 보호할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하나 또는 둘 이상의 배터리 모듈들이 전기적으로 연결되어 구성된 배터리 모듈 조립체; 상기 배터리 모듈 조립체의 외측을 지지하는 앤드 플레이트; 내벽면과 상기 앤드 플레이트 사이에 빈 공간을 남기고 상기 배터리 모듈 조립체를 수용하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 내벽면 및 상기 앤드 플레이트 중 적어도 어느 하나에 결합되어 상기 빈 공간에 배치되며, 외부 하중에 의해 압축 가능하게 마련되는 댐핑유닛을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.

상기 댐핑유닛은, 상기 팩 케이스의 내벽면과 상기 앤드 플레이트 사이에 양단이 결합된 중공 구조물을 포함하며, 상기 중공 구조물은 적어도 일 구간이 벨로우즈(bellows) 형태로 형성된 주름관부를 구비할 수 있다.

상기 중공 구조물은, 상기 팩 케이스의 내벽면을 기준으로 소정의 구간까지 상기 주름관부를 구비하고 상기 주름관부에 연속해서 잘록하게 들어간 형태로 형성된 오목관부와 매끄러운 기둥 형태로 형성된 지지관부를 더 구비할 수 있다.

상기 댐핑유닛은, 상기 중공 구조물의 내부에 마련되는 탄성체를 더 포함할 수 있다.

상기 중공 구조물은, 상기 배터리 팩 케이스 및 상기 앤드 플레이트보다 강성이 낮고, 외부 충격에 부러지지 않는 연성이 우수한 재질로 마련될 수 있다.

상기 중공 구조물은, 폴리 프로필렌 수지, 폴리 스틸렌 수지 및 폴리 에틸렌 수지 중 적어도 어느 하나로 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 댐핑유닛은, 탄성체가 장착된 자유단이 상기 팩 케이스의 내벽면을 향하도록 상기 앤드 플레이트에 외팔보 형태로 결합된 댐퍼부재를 포함할 수 있다.

상기 댐핑유닛은, 상기 탄성체가 삽입 가능하도록 형성된 수용홈을 구비하고, 상기 수용홈이 상기 탄성체를 향하도록 상기 팩 케이스 내벽면에 결합된 탄성체 커버부재를 더 포함할 수 있다.

상기 댐핑유닛은, 상기 빈 공간에 복수 개가 상호간 소정 간격 이격 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 댐핑유닛은, 고탄성 스폰지, 폴리우레탄 폼, 라텍스 폼 및 공기 중 적어도 어느 하나를 내포하는 쿠션 패드일 수 있다.

상기 쿠션 패드는, 타원형 또는 구형으로 형성될 수 있다.

상기 쿠션 패드는, 서로 접하여 밀집 배치됨으로써 상기 앤드 플레이트 일면 전체를 커버하는 복수 개의 단위 쿠션 패드를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 차량 충돌 등에 의해 배터리 팩 케이스가 압축되더라도 댐핑유닛이 충격을 흡수함으로써 내부의 배터리 모듈들이 보호될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 댐핑유닛의 완충 작용을 나타내는 구조도이다.
도 3은, 도 2의 댐핑유닛의 변형예를 나타내는 구조도이다.
도 4는, 도 2의 댐핑유닛의 다른 변형예를 나타내는 구조도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 댐핑유닛의 완충 작용을 나타내는 구조도이다.
도 6는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 댐핑유닛의 완충 작용을 나타내는 구조도이다.
도 7은, 도 6의 댐핑유닛의 변형예를 나타내는 구조도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 배터리 모듈 조립체(10), 앤드 플레이트(20), 팩 케이스(30) 및 댐핑유닛(40)을 포함한다.

배터리 팩(1)은 사용 용도에 따라 복수 개의 배터리 모듈(11)이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되도록 구성될 수 있다. 도면의 편의상 자세히 도시하지 않았으나, 배터리 모듈(11) 각각은 다수의 배터리 셀이 적층된 셀 집합체로 구성될 수 있다.

여기서 배터리 셀은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 바람직하게는 파우치형 배터리 셀일 수 있으나 각형, 원통형 배터리 셀이라도 무방하다.

파우치형 배터리 셀은 양극판, 분리막 및 음극판으로 구성된 전극조립체를 포함하며, 각 배터리 셀의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극 탭 및 음극 탭에 각각 양극 리드 및 음극 리드가 전기적으로 접속된 것일 수 있다. 그리고 파우치형 배터리 셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 외장 케이스에 전극조립체를 내장한 상태에서 외장 케이스의 테두리 부위를 열융착하여 밀봉한 구조를 가질 수 있다.

또한, 배터리 모듈(11)은 상기 파우치형 배터리 셀들을 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성된 카트리지를 더 포함할 수 있다. 여기서 카트리지는 셀 커버 또는 적층용 프레임 등 다른 용어로 지칭될 수도 있다.

복수 개의 배터리 모듈(11)들은 인터 버스바(12)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 인터 버스바(12)는 양단이 2개의 배터리 모듈(11)의 외부 단자에 각각 결합됨으로써 2개의 배터리 모듈(11)을 전기적으로 연결한다. 이러한 방식으로 복수 개의 배터리 모듈(11)이 연결됨으로써 고출력/고용량의 배터리 모듈 조립체(10)가 구성될 수 있다.

앤드 플레이트(20)는 판형 구조물로 배터리 모듈 조립체(10)의 외측면에 배치될 수 있다. 앤드 플레이트(20)는 대략 넓은 면적을 가진 플레이트 형태로 구성될 수 있으며, 배터리 모듈 조립체(10)의 외측부를 커버할 수 있다.

예시적으로, 도 1의 앤드 플레이트(20)는 배터리 모듈 조립체(10)의 좌,우측부에 하나씩 배치되어 있으나, 앤드 플레이트(20)는 배터리 모듈 조립체(10)의 상부 및 하부에 더 배치되거나, 배터리 모듈 조립체(10)의 전체를 감싸도록 배치될 수도 있다. 또한, 앤드 플레이트(20)는 배터리 모듈(11)에 각각 설치되도록 구성될 수도 있다.

이러한 앤드 플레이트(20)는 배터리 모듈(11) 내지 배터리 모듈 조립체(10)에 대한 기계적 지지력을 제공하고, 배터리 모듈(11)들을 외부의 충격 등으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 따라서 앤드 플레이트(20)는 강성이 확보될 수 있도록 스틸 등의 금속 재질로 제작될 수 있다.

팩 케이스(30)는 박스 형태로 상술한 배터리 모듈 조립체(10)와 앤드 플레이트(20)를 수용한다. 도 1에 도시하지는 않았으나, 팩 케이스(30) 내부에는 배터리 모듈(11) 이외에도, 배터리 모듈(11)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류/전압 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.

본 실시예의 팩 케이스(30)는 대략 직육면체 형상으로 구성되어 있으나, 사용 장소에 따라 적합하도록 팩 케이스(30)의 형상은 얼마든지 설계 변경될 수 있음은 자명하다. 팩 케이스(30)는 강성 유지를 위해 스틸 내지는 강화 플라스틱 재질로 마련될 수 있고 거의 밀폐된 구조를 가질 수 있다. 그리고 팩 케이스(30)는 배터리 셀의 과열, 과충전으로 인한 이벤트 발생시 외부 가스를 특정 경로를 통해 차량 외부로 배출시키기 위한 벤팅포트(13)를 더 구비할 수 있다.

한편, 본 발명의 배터리 모듈 조립체(10)는 팩 케이스(30)의 내벽면(30a)과 앤드 플레이트(20) 사이에 소정의 빈 공간(S)을 두고 팩 케이스(30) 내부에 안착된다. 그리고 상기 빈 공간(S)에는 댐핑유닛(40)이 배치될 수 있다.

상기 댐핑유닛(40)은 차량 충돌 등의 사고 발생시 외부 하중에 반응하여 팩 케이스(30)가 앤드 플레이트(20)를 향해 밀리더라도 최소 수축 두께를 이용하여 앤드 플레이트(20)에 물리적인 손상을 가하지 않게 하는 역할을 한다.

본 실시예의 댐핑유닛(40)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈 조립체(10)를 기준으로 좌측과 우측에 각각 복수 개가 배치되어 있다. 상기 댐핑유닛(40)의 위치는 차량에 배터리 팩(1)이 탑재되었을 때, 차량의 전,후 방향에 대응될 수 있다. 물론, 도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 것이므로, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 댐핑유닛(40)은 배터리 모듈 조립체(10)를 기준으로 방사상으로 배치되도록 구성될 수도 있다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 댐핑유닛의 완충 작용을 나타내는 구조도이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 본 실시예의 댐핑유닛(40)은 벨로우즈(bellows) 형태로 형성된 주름관부(41)를 구비하는 중공 구조물일 수 있다. 그리고 상기 중공 구조물은 팩 케이스(30)와 앤드 플레이트(20)보다 강성이 낮고, 외부 충격에 부러지지 않는 연성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 이를테면, 중공 구조물은 폴리 프로필렌 수지, 폴리 스틸렌 수지 및 폴리 에틸렌 수지 중 어느 하나, 또는 이들의 제 성질을 개량하기 위한 첨가제를 배합하여 제작될 수 있다.

이들 수지들은 기본적으로 전기 절연성, 내충격성, 화학적 안정성 및 가공 용이성이 우수한 이점이 있으며, 특히 연성이 좋아 외부 하중에 대해 쉽게 부러지지 않고 압축될 수 있다. 물론, 본 발명의 권리범위가 상술한 수지들에 한정되는 것은 아니므로, 연성이 좋아 부러지지 않는 물성을 갖는 다른 합성수지 또는 압축 및 팽창 가능한 재질이 사용되어도 무방할 수 있다.

또한, 본 실시예의 댐핑유닛(40)은 속을 비워둔 중공 구조를 가짐으로써 강성을 낮추고 외부 하중에 대한 압축성이 높아지도록 설계되어 있다. 그리고 중공 구조물은 길이 방향으로 벨로우즈 형태의 주름관부(41)를 구비하여 유연성을 가짐으로써 외부 하중에 대해 부러지지 않으면서 압축이 유도될 수 있으며, 또한 압축될 수 있는 총 단면적이 늘어남에 따라 더 많은 충격량을을 흡수할 수 있다.

이러한 중공 구조물은, 도 2의 (b)와 같이, 외부 하중에 의해 압축되면서 상당한 충격량을 흡수함으로써 팩 케이스(30)가 앤드 플레이트(20)를 향해 밀려 들어오는 것을 저지할 수 있다. 그러므로 차량 충돌 사고 시와 같이, 강한 외부 하중이 배터리 팩(1)에 가해지더라도 최소한 중공 구조물이 팩 케이스(30)가 밀려들어와 앤드 플레이트(20)를 변형시키는 것을 억제해 줌으로써 배터리 모듈(11)들이 손상되지 않을 수 있다.

도 3은, 도 2의 댐핑유닛의 변형예를 나타내는 구조도이고, 도 4는 도 2의 댐핑유닛의 다른 변형예를 나타내는 구조도이다. 이어서 이들 도면들을 참조하여 본 실시예의 변형예들을 설명하기로 한다.

먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 변형예의 댐핑유닛(40')은 팩 케이스(30)의 내벽면(30a)으로부터 연장되어 있는 소정의 구간까지만 형성된 주름관부(41)와, 중공 구조물의 가운데 구간에 잘록하게 들어간 형태로 형성된 오목관부(42)와, 오목관부(42)에서 앤드 플레이트(20) 방향으로는 매그러운 기둥 형태로 형성된 지지관부(43)를 구비한다. 즉, 본 변형예의 중공 구조물은, 도 2의 중공 구조물에 비해, 주름관부(41)가 일정 구간에만 형성되고, 주름관부(41)와 연속해서 오목관부(42)와 지지관부(43)를 더 구비한다는 차이점이 있다.

이와 같은, 본 변형예에 따르면, 외부 하중이 가해질 때 팩 케이스(30)에 대한 댐핑유닛(40')의 충격 흡수력과 지지력이 더 높아질 수 있다.

부연 설명하면, 중공 구조물은 외부 하중에 의해 먼저 주름관부(41)가 압축되면서 충격을 흡수한다. 그런데, 일반적으로 외부 하중이 전달되는 범위와 위치는 불규칙하다. 이러한 경우 도 3의 (b)와 같이, 중공 구조물은 오목관부(42)에서 비틀어져 압축될 수 있다.

전술한 바와 같이, 오목관부(42)는 중공 구조물의 둘레 방향으로 잘록하게 들어간 형태로 형성되어 있다. 따라서 오목관부(42)는, 단위 면적당 작용하는 힘의 방향과 크기가 균일하지 않으면, 기하학적 특성상 비틀어져 불규칙적으로 압축될 수 있다. 이와 같이 오목관부(42)가 비틀어져 불규칙적으로 압축되면 외부 하중이 중공 구조물의 축방향으로 완전히 집중되지 못한다. 따라서 오목관부(42)와 연속한 지지관부(43)는 그 만큼 수직 하중을 적게 받을 수 있다.

상기 지지관부(43)는 외부 하중에 의해 밀려들어 오는 팩 케이스(30)에 대한 기계적 지지력을 제공하는 역할을 한다. 특히 본 변형예의 지지관부(43)는 부러지지 않는 연성 재질이더라도 주름관부(41) 보다는 구조상 강성을 가지므로 외부 하중에 대한 내충격성이 더 높을 수 있다. 이러한 지지관부(43)는 소정의 기계적 지지력을 가질 뿐만 아니라 오목관부(42)에 의해 분산된 수직 하중을 받게 되므로 팩 케이스(30)가 밀려들어 오는 것을 보다 효과적으로 저지할 수 있다.

이어서, 도 4에 도시된 다른 변형예의 댐핑유닛(40'')은, 도 2에 도시된 댐핑유닛(40)과 같이, 벨로우스 형태의 주름관부(41)를 구비하는 중공 구조물로 이루어져 있다. 본 변형예의 댐핑유닛(40'')이 도 2의 댐핑유닛(40)과 다른 점은, 중공 구조물 내부에 탄성체가 더 구비되어 있다는 점이다. 여기서 탄성체는 코일 스프링(44)일 수 있으나, 이에 반드시 한정될 필요는 없으며, 탄성 변형력을 갖는 것이라면 무방할 수 있다.

본 변형예의 댐핑유닛(40'')은 중공 구조물의 압축력과 탄성체의 압축력이 더해져 외부 하중에 대한 충격 흡수율이 더 높아질 수 있다는 이점이 있다. 또한, 탄성체가 중공 구조물 내부의 빈 공간(S)에 위치하게 되므로 공간 활용성이 증대될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 의한 댐핑유닛을 설명하기로 한다.

도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 댐핑유닛(50)의 완충 작용을 나타내는 구조도이다. 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 댐핑유닛(50)은 댐퍼부재(51) 및 탄성체 커버부재(53)를 포함한다.

댐퍼부재(51)는 앤드 플레이트(20)에 외팔보 형태로 결합될 수 있다. 댐퍼부재(51)의 자유단에는 탄성체(52)가 장착되고 팩 케이스(30)의 내벽면(30a)을 향한다. 탄성체 커버부재(53)는 댐퍼부재(51)에 대향하도록 팩 케이스(30)의 내벽면(30a)에 결합될 수 있다. 그리고 탄성체 커버부재(53)는 축 방향으로 수용홈을 구비하고, 상기 수용홈에 상기 댐퍼부재(51)가 삽입될 수 있도록 마련된다. 이러한 댐핑유닛(40'')은 팩 케이스(30)의 빈 공간(S)에 복수 개가 상호간 소정 간격 이격배치될 수 있다.

이를테면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 댐퍼부재(51) 각각은 앤드 플레이트(20)에 외팔보 형태로 결합되고, 이에 상보적인 복수 개의 탄성체 커버부재(53) 각각은 상기 수용홈이 탄성체(52)를 향하도록 팩 케이스(30) 내벽면(30a)에 결합된다. 그리고 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 외부 하중에 의해 팩 케이스(30)가 밀리더라도 댐퍼부재(51)의 탄성체(52)가 압축되면서 충격을 흡수함으로 배터리 모듈(11)들이 보호될 수 있다

본 실시예의 댐핑유닛(50)은, 이와 같이 충격 흡수 기능을 하는 탄성체(52), 예컨대, 코일 스프링이 탄성체 커버부재(53)에 의해 보호될 수 있으며, 압축 가이드될 수 있는 이점이 있다. 특히, 댐퍼부재(51) 및 커버부재(53)가 팩 케이스(30)에 대한 기계적 지지력을 제공함으로서 팩 케이스(30)가 앤드 플레이트(20)를 향해 일정 거리 이상 밀려들어 오지 않도록 할 수 있다. 여기서 댐퍼부재(51)와 커버부재(53)는 강한 기계적 지지력을 제공할 수 있도록 바람직하게는 스틸과 같은 금속 재질로 제작될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 댐핑유닛의 완충 작용을 나타내는 구조도이고, 도 7은, 도 6의 댐핑유닛의 변형예를 나타내는 구조도이다.

이어서, 도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 댐핑유닛(60)은, 고탄성 스폰지, 폴리우레탄 폼, 라텍스 폼 및 공기 중 적어도 어느 하나로 제작되거나 내포하는 쿠션 패드(60)일 수 있다.

다만, 위에서 언급한 소재들은 본 실시예에 따른 쿠션 패드(60)의 바람직한 내부 구성물을 예시한 것으로, 본 발명의 권리범위가 위에 언급한 소재들로 반드시 한정되어 하는 것은 아니다. 즉, 탄성 변형물로서 팩 케이스(30) 및 앤드 플레이트(20)보다 강도가 낮고 연성이 좋은 기타의 물질로 대체될 수도 있을 것이다.

도 6에 도시된 쿠션 패드(60)는 일측이 앤드 플레이트(20) 벽면에 부착되고 팩 케이스(30) 내벽면(30a)으로부터 떨어져 있으나, 이와 달리, 앤드 플레이트(20)와 팩 케이스(30) 내벽면(30a) 사이 빈 공간(S)을 완전히 메우도록 구성될 수도 있다.

예컨대, 쿠션 패드(60)는 타원형 또는 구형으로 마련될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 도 6의 (b)와 같이, 쿠션 패드는, 외부 하중에 의해 팩 케이스(30)가 내측으로 밀리지는 경우, 압력이 가해지는 X 축 방향으로 압축됨과 동시에 Y축 방향으로 더 효과적으로 신장될 수 있다. 즉, 타원형 또는 구형의 쿠션 패드는 외부 하중에 의한 충격을 흡수하면서, 넓은 면의 앤드 플레이트(20) 전체를 커버할 수 있어 보다 넓은 범위에서 효과적으로 배터리 모듈(11)을 보호할 수 있다.

이어서, 도 7을 참조하여 도 6의 댐핑 유닛의 변형예를 설명한다.

도 6의 쿠션 패드(60)는 앤드 플레이트(20) 일면 당 하나인 것에 비해, 도 7의 큐션 패드(60')는 서로 접하여 밀집 배치됨으로서 앤드 플레이트(20) 일면 전체를 커버하는 복수 개의 단위 쿠션 패드(60'a)를 포함한다.

단위 쿠션 패드(60'a)는, 도 6의 쿠션 패드(60)와 같이, 코탄성 스폰지, 폴리우레탄 폼, 라텍스 폼 및 공기 중 어느 하나로 제작되거나 내포할 수 있다. 그리고 본 변형예는 단위 쿠션 패드(60'a)의 직경을 전술한 제3 실시예의 쿠션 패드(60)에 비해 작게 형성하고, 또한 팩 케이스(30)의 내벽면(30a)과 앤드 플레이트(20) 사이 빈 공간(S)의 폭도 작게 구성할 수 있다.

이러한 구성으로 외부 하중에 대한 충격 흡수 단면적을 넓힐 수 있으며, 앤드 플레이트(20)의 변형을 억제함으로써 앤드 플레이트(20) 안쪽의 배터리 모듈(11)들의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 본 변형예는 댐핑유닛(40)이 점유하는 상기 빈 공간(S)의 부피를 줄일 수 있으므로, 그 만큼 배터리 모듈(11)의 용량을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따른 댐핑유닛을 구비한 배터리 팩(1)은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 상술한 배터리 팩(1)을 포함할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

10: 배터리 모듈 조립체 20: 앤드 플레이트
30: 팩 케이스 40,50,60: 댐핑유닛
41: 주름관부 42: 오목관부
43: 지지관부 44: 스프링
51: 댐퍼부재 52: 탄성체
53: 커버부재 S: 빈 공간

Claims (13)

1. 하나 또는 둘 이상의 배터리 모듈들이 전기적으로 연결되어 구성된 배터리 모듈 조립체;
   상기 배터리 모듈 조립체의 외측을 지지하는 앤드 플레이트;
   내벽면과 상기 앤드 플레이트 사이에 빈 공간을 남기고 상기 배터리 모듈 조립체를 수용하는 팩 케이스; 및
   상기 팩 케이스의 내벽면 및 상기 앤드 플레이트 중 적어도 어느 하나에 결합되어 상기 빈 공간에 배치되며, 외부 하중에 의해 압축 가능하게 마련되는 댐핑유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 댐핑유닛은,
   상기 팩 케이스의 내벽면과 상기 앤드 플레이트 사이에 양단이 결합된 중공 구조물을 포함하며, 상기 중공 구조물은 적어도 일 구간이 벨로우즈(bellows) 형태로 형성된 주름관부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제2항에 있어서,
   상기 중공 구조물은, 상기 팩 케이스의 내벽면을 기준으로 소정의 구간까지 상기 주름관부를 구비하고 상기 주름관부에 연속해서 잘록하게 들어간 형태로 형성된 오목관부와 매끄러운 기둥 형태로 형성된 지지관부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 댐핑유닛은,
   상기 중공 구조물의 내부에 마련되는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 중공 구조물은, 상기 배터리 팩 케이스 및 상기 앤드 플레이트보다 강성이 낮고, 외부 충격에 부러지지 않는 연성이 우수한 재질로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 중공 구조물은, 폴리 프로필렌 수지, 폴리 스틸렌 수지 및 폴리 에틸렌 수지 중 적어도 어느 하나로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제1항에 있어서,
   상기 댐핑유닛은,
   탄성체가 장착된 자유단이 상기 팩 케이스의 내벽면을 향하도록 상기 앤드 플레이트에 외팔보 형태로 결합된 댐퍼부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제7항에 있어서,
   상기 댐핑유닛은,
   상기 탄성체가 삽입 가능하도록 형성된 수용홈을 구비하고, 상기 수용홈이 상기 탄성체를 향하도록 상기 팩 케이스 내벽면에 결합된 탄성체 커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 댐핑유닛은, 상기 빈 공간에 복수 개가 상호간 소정 간격 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑유닛은,
    고탄성 스폰지, 폴리우레탄 폼, 라텍스 폼 및 공기 중 적어도 어느 하나를 내포하는 쿠션 패드인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
11. 제10항에 있어서,
    상기 쿠션 패드는, 타원형 또는 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 제10항에 있어서,
    상기 쿠션 패드는, 서로 접하여 밀집 배치됨으로써 상기 앤드 플레이트 일면 전체를 커버하는 복수 개의 단위 쿠션 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.

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