KR20200039340A - 용접 불량을 방지할 수 있는 전지팩 프레임을 포함하는 전지팩 및 이를 제조하기 위한 가압 지그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀들로 구성되거나, 또는 상기 복수의 전지셀들로 구성되는 단위모듈로 구성되는 전지모듈; 상기 전지모듈이 탑재되는 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트와 연결되고 서로 대향 방향에 위치하는 제1사이드 플레이트와 제2사이드 플레이트를 포함하는 전지팩 프레임 본체; 상기 팩 케이스 본체의 상부와 결합하는 탑 프레임; 및 상기 전지모듈의 전극 단자와 전기적인 연결을 하며 결합하는 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트;를 포함하고, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트 중 적어도 하나에는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 전지팩에 대한 것이다.

Description

용접 불량을 방지할 수 있는 전지팩 프레임을 포함하는 전지팩 및 이를 제조하기 위한 가압 지그 {Battery Pack Comprising Battery Pack Frame Capable of Preventing Welding Defect and Pressing Jig for Preparing the Same}
본 발명은 용접 불량을 방지할 수 있는 전지팩 프레임을 포함하는 전지팩 및 이를 제조하기 위한 가압 지그에 대한 것으로서, 구체적으로, 엣지 부분의 변형이 자유로운 엔드 플레이트를 사용함으로써 탑 프레임과 U-프레임의 길이가 상이하여 엔드 플레이트와 밀착 결합이 문제되는 것을 방지할 수 있는 전지팩 프레임을 포함하는 전지팩 및 이를 제조하기 위한 가압 지그에 대한 것이다.
가솔린, 경유 등의 화석 연료를 사용하는 차량의 가장 큰 문제점 중 하나는 대기오염을 유발한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 관심을 끌고 있다. 따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 개발 및 상용화가 진행 중이다. 상기 EV, HEV 등의 동력원으로서 사용되는 이차전지는 종래에는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지가 사용되었지만, 최근 들어 리튬 이차전지의 사용으로 옮겨가고 있다.
상기 리튬 이차전지를 EV, HEV 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 및 대용량의 리튬 이차전지가 필요하기 때문에, 다수의 소형 이차전지(단위전지)들을 직렬로 연결하거나, 경우에 따라서는 직렬 및 병렬로 연결하여 전지팩을 구성하고 있다.
예를 들어, 전지팩 프레임으로서, 적층된 복수의 전지셀 또는 전지 모듈의 양측면 및 하면을 감싸는 구조의 U프레임 및 상기 U프레임의 상면을 덮는 탑 프레임을 사용하는 경우로서, 상기 U프레임의 길이와 상기 탑 프레임의 길이에 차이가 있으면, 이들의 끝단에 결합하는 엔드 프레임에 의한 밀봉이 완전히 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다.
구체적으로, U프레임의 길이가 탑 프레임의 길이보다 긴 경우, U프레임과 탑 프레임을 결합한 후 이들 결합체의 끝단에 엔드 프레임을 결합시키면, 상기 엔드 프레임은 상대적으로 돌출된 U프레임과는 밀착 결합되나, 상기 엔드 프레임의 탑 프레임 결합부가 연장되지 않는 한 엔드 프레임과 탑 프레임 간에 간격이 발생하여 밀착 결합이 이루어질 수 없다.
이와 같은 경우, 진동 등의 외력이 인가됨으로써 단위전지의 안정적인 고정이 어렵거나, 전기적인 연결이 문제될 수 있고, 또는 이물질의 침투로 인한 오염 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점들은 전기자동차 등과 같이 외력이 많이 작용하는 디바이스에 사용되는 전지팩에 특히 심각한 문제를 야기할 수 있다.
이와 관련하여, 전지팩을 구성하는 팩 프레임의 체결 구조를 향상시킴으로써 단위전지의 고정 및 전기적인 연결을 안정적으로 이루기 위한 시도가 이루어지고 있다.
특허문헌 1은 다수의 이차전지를 구비하는 셀 어셈블리의 외주면을 쿨링 플레이트, 프론트 커버, 리어 커버, 좌측 사이드 커버, 우측 사이드 커버 및 어퍼 플레이트가 둘러싸는 구조의 배터리 모듈에 대한 것으로서, 강도 및 강성이 안정적으로 확보되고, 실링성 및 조립성이 우수한 효과를 제공한다.
그러나, 특허문헌 1의 전지모듈은 셀 어셈블리를 둘러싸는 각각의 외면에 독립적으로 분리가능한 커버 부재들을 적용하고 있는 바, 이들의 연결을 위한 용접 과정 수행시 위치의 정밀한 조절이 필요하는 등 공정의 편의성 및 정밀성이 낮은 단점이 있다.
특허문헌 2는 복수의 단위셀이 적층된 적층체를 상자형 케이싱 내에 수용하는 연료 전지 스택에 대한 것으로서, 상기 케이싱은 상기 적층체의 양단부에 배치되는 한 쌍의 단판, 상기 적층체의 측부에 배치되는 측판, 상기 측판의 양단부에 스폿 용접되는 복수의 힌지판, 상기 단판과 힌지판을 연결하는 연결 핀을 구비한다.
이와 같이, 특허문헌 2의 케이싱은 상기 적층체의 외면 각각에 대응되는 평면의 판상 구조들로 구성되고, 이들을 연결하기 위하여 스폿 용접 또는 연결 핀을 사용하고 있는 바, 상기 특허문헌 1과 같은 문제를 해결하지 못하고 있다.
특허문헌 3은 전지셀 적층체를 상자형 케이싱에 수용한 연료전지 스택 구조에 대한 것으로서, 상기 케이싱은 제1 및 제2 엔드 플레이트 및 4개의 사이드 패널로 구성되고, 상기 제1 및 제2 엔드 플레이트 및 사이드 패널 각각의 외주변에는 서로 간의 체결을 위한 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈에 핀을 삽입하여 케이싱 구조를 고정한다.
상기 특허문헌 3과 같이 각각의 엔드 플레이트 및 사이드 패널의 외주변에 홈을 형성하여 체결하는 경우에는 상기 특허문헌 1 및 2에 비해 안정적인 체결이 가능하나, 상기 핀을 삽입하기 위한 관통구가 형성된 케이싱은 상대적으로 두께가 증가하게 되어 전지팩의 무게 및 부피가 늘어나는 단점이 있다.
특허문헌 4는 복수의 연료전지 적층체가, 제1엔드 플레이트, 제2엔드 플레이트, 제1 사이드 플레이트, 제2 사이드 플레이트, 어퍼 플레이트 및 로워 플레이트 내에 수용되는 구조의 연료전지 스택에 대한 것이다.
상기 특허문헌 4는 상기 플레이트들을 결합하기 위하여 상기 플레이트를 관통하는 홈이 외주변을 따라 형성되어 있으며, 이들 홈에 나사를 삽입하여 체결되는 구조이다.
따라서, 전지팩을 케이싱 하는 구조를 간소화하여 전지셀 또는 전지모듈들의 적층 구조를 안정적으로 유지하고, 외력이 전지모듈들에 인가되더라도 진동에 대한 구조 강도를 향상시킬 수 있는 구조의 전지팩에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
한국 공개특허공보 제2017-0036639호 (2017.04.03) 일본 공개특허공보 제2007-103337호 (2007.04.19) 일본 공개특허공보 제2006-331805호 (2006.12.07) 일본 공개특허공보 제2014-239014호 (2014.12.18)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지팩 프레임 조립 공정시 프레임의 길이 차이로 인하여 결합력이 낮아지는 것을 방지할 수 있는 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 복수의 전지셀들로 구성되거나, 또는 상기 복수의 전지셀들로 구성되는 단위모듈을 포함하는 전지모듈; 상기 전지모듈이 탑재되는 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트와 연결되고 서로 대향 방향에 위치하는 제1사이드 플레이트와 제2사이드 플레이트를 포함하는 전지팩 프레임 본체; 상기 팩 케이스 본체의 상부와 결합하는 탑 프레임; 및 상기 전지모듈의 전극 단자와 전기적인 연결을 하며 결합하는 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트;를 포함하고, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트 중 적어도 하나에는 슬릿이 형성된 구조일 수 있다.
또한, 상기 슬릿은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 엣지부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 엣지부는, 상기 전지팩 프레임 본체 및 상기 탑 프레임과 밀착 결합될 수 있다.
또한, 상기 결합은 용접에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 슬릿은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 엣지에서부터 중심부를 향해 사선 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지팩 프레임 본체의 길이 및 상기 탑 프레임의 길이는 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 외주변에서 중심부 방향으로 형성된 1 이상의 슬릿을 더 포함할 수 있다
또한, 상기 전지팩 제조를 위한 가압 지그로서, 상기 가압 지그는 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트와 대면한 상태로 가압하는 평면 가압부; 및 상기 평면 가압부에 결합되면서, 각각 상이한 가압력이 인가되는 복수의 부분 가압부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 부분 가압부는 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트와 대면하는 평면 가압부 타면의 엣지 부분에 결합될 수 있다.
또한, 상기 부분 가압부는 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트에 형성된 슬릿과 대응하는 평면 가압부의 타면 상에 결합될 수 있다.
또한, 상기 평면 가압부의 면적은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 면적과 동일하거나 또는 더 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 부분 가압부는 상기 탑 프레임을 향해 가압력을 인가하는 제1부분 가압부, 및 상기 제1부분 가압부를 제외한 제2부분 가압부로 구성되고, 상기 제1부분 가압부의 가압력은 상기 제2부분 가압부의 가압력보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지팩을 에너지원으로 포함하는 디바이스로서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기자전거 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 디바이스일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지팩 프레임의 길이 차이가 있더라도 안정적인 밀봉이 이루어질 수 있는 바, 외부의 수분이나 먼지와 같은 이물질들이 전지팩 내부로 쉽게 침투하지 못하므로, 이들로 인한 전지팩의 고장 내지 파손을 방지할 수 있다.
또한, 전지팩의 안정적인 밀봉이 용이하게 수행될 수 있으므로, 공정성이 향상될 수 있다.
또한, 전지팩의 안정적인 밀봉으로 인해 전지셀 또는 전지 모듈의 안정적인 위치 고정이 가능하고, 나아가 전기적인 연결에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지팩에서 엔드 플레이트가 변형되기 전 상태의 사시도 및 측면도이다.
도 3은 도 1의 전지팩에서 엔드 플레이트가 변형된 상태의 사시도 및 측면도이다.
도 4는 하나의 실시예에 따른 엔드 플레이트의 평면도이다.
도 5는 다른 하나의 실시예에 따른 엔드 플레이트의 평면도이다.
도 6은 하나의 실시예에 따른 가압 지그의 사시도이다.
도 7은 다른 하나의 실시예에 따른 가압 지그의 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 복수의 전지셀들로 구성되거나, 또는 상기 복수의 전지셀들로 구성되는 단위모듈로 구성되는 전지모듈; 상기 전지모듈이 탑재되는 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트와 연결되고 서로 대향 방향에 위치하는 제1사이드 플레이트와 제2사이드 플레이트를 포함하는 전지팩 프레임 본체; 상기 팩 케이스 본체의 상부와 결합하는 탑 프레임; 및 상기 전지모듈의 전극 단자와 전기적인 연결을 하며 결합하는 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트;를 포함하고, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트 중 적어도 하나에는 슬릿이 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 전지셀은 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀일 수 있으며, 형태 변형이 용이하고 제조가 용이한 파우치형 전지셀을 사용할 수 있다.
상기 전지모듈은 복수의 전지셀들로 구성될 수 있고, 또는 복수의 전지셀들로 구성되는 단위모듈을 포함하는 전지모듈로 구성될 수 있으며, 상기 단위모듈은 복수의 전지셀들을 셀 커버로 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 전지팩은, 상기 대체로 직육면체 형상으로 이루어진 전지모듈의 외면 각각에 대응되는 크기의 판상형 플레이트로 구성될 수 있으며, 구체적으로 4개의 사이드 플레이트 및 상기 사이드 플레이트가 결합된 상태에서 개방된 양측 끝단에 결합되는 엔드 플레이트로 구성될 수 있다.
또는, 전지모듈이 탑재되는 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트의 양측면에서 수직 방향으로 연장된 구조로서 서로 평행한 대향 방향에 위치하는 제1사이드 플레이트 및 제2사이드 플레이트로 구성되어 전체적으로 U자 형태로 이루어진 전지팩 프레임 본체를 포함하는 구조일 수 있다. 이와 같은 구조의 프레임을 U 프레임이라고 한다.
전지팩 프레임으로 상기 U 프레임을 사용하는 경우, 상기 전지팩 프레임 본체의 상부와 결합하는 탑 프레임, 및 상기 전지모듈의 전극 단자가 돌출되는 양방향에 각각 위치하는 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트를 포함할 수 있다.
이와 관련하여 도 1은 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해 사시도를 모식적으로 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 전지팩(100)은 파우치형 전지셀(111)들로 구성되는 전지모듈(110), 전지모듈(110)의 측면과 하면을 감싸는 U자 형태로 이루어진 전지팩 프레임 본체(120), 전지모듈(110)의 상면에 위치하는 탑 프레임(130), 전지모듈(110)의 전극 단자(112)와 결합하는 제1엔드 플레이트(141) 및 제2엔드 플레이트(142)로 구성된다.
전지팩 프레임 본체(120)는 전지모듈(110)이 탑재되는 베이스 플레이트(121), 및 베이스 플레이트(121)와 연결되고 서로 대향 방향에 위치하는 제1사이드 플레이트(122) 및 제2사이드 플레이트(123)로 구성된다.
상기에서 설명한 바와 같이 전지모듈의 외면 각각에 대응되는 크기의 판상형 플레이트로 구성되거나, 또는, U 프레임을 포함하는 구조의 전지팩 프레임을 사용하는 경우로서, 서로 분리되는 구조의 플레이트 또는 프레임들의 길이가 일치하지 않는 경우, 결합 불량이 발생할 수 있다.
예를 들어, 4개의 사이드 플레이트로 구성되는 경우에 상기 사이드 플레이트의 길이가 서로 다른 경우, 유연성이 없는 엔드 플레이르를 사용하면 가장 길이가 긴 사이드 플레이트에는 밀착되어 결합될 수 있는 반면, 상대적으로 길이가 짧은 사이드 플레이트와 엔드 플레이트 간에는 이격 간격이 발생하기 때문에 결합이 어려워지는 문제가 생길 수 있다.
U 프레임을 사용하는 경우에도, U 프레임의 길이가 탑 프레임의 길이보다 긴 경우, 유연성이 없는 엔드 플레이트를 사용하면 길이가 긴 U 프레임과는 결합될 수 있으나, 상대적으로 길이가 짧은 탑 프레임과는 이격 간격이 발생하여 결합이 이루어질 수 없다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 엔드 플레이트는 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트로 구성될 수 있고, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 적어도 하나에 슬릿을 형성함으로써 유연하게 형태 변형이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 탑 프레임이 전지팩 프레임 본체의 일측에 결합되는 점을 고려할 때, 상기 엔드 플레이트에 형성되는 슬릿은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 엣지부에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 슬릿을 기준으로 갈라지는 양측은 서로의 형태 변형에 영향을 받지 않고 독립적인 변형이 용이하게 이루어질 수 있는 바, 탑 프레임의 길이가 전지팩 프레임 본체의 길이보다 상대적으로 짧더라도, 상기 엣지부에 형성된 슬릿에 의해 전지팩 프레임 본체와 접하는 엔드 플레이트 부분은 전지팩 프레임 본체의 외주변과 결합되고, 탑 프레임과 인접하게 위치하는 엔드 플레이트 부분은 탑 프레임 방향으로 구부러져서 탑 프레임과 결합될 수 있다.
즉, 상기 엔드 프레임의 모든 엣지부는 상기 전지팩 프레임 본체 및 상기 탑 프레임과 밀착 결합될 수 있다. 이 때, 상기 결합은 용접에 의해 수행될 수 있으며, 상기 용접은 스팟 용접, 베트 용접, 심 용접과 같은 저항 용접 또는 아크 용접을 사용할 수 있다.
이와 관련하여, 도 2의 (a)는 도 1의 전지팩의 사시도로서 엔드 플레이트를 가압하여 탑 프레임과 결합되기 전 상태의 사시도이고 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 측면도이며, 도 3의 (a)는 도 2의 전지팩에서 엔드 플레이트를 가압하여 탑 프레임과 결합된 상태의 사시도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, U자 형태로 이루어진 전지팩 프레임 본체(120)의 상부에 탑 프레임(130)이 위치하고, 전지팩 프레임 본체(120)의 길이(d1)는 탑 프레임(130)의 길이(d2)보다 긴 구조로 이루어진다. 따라서, 제1엔드 플레이트(141)에 부분적인 압력을 인가하지 않은 경우, 제1엔드 플레이트(141)에서 전지팩 프레임 본체(120)와 대면하는 부분은 밀착 배열되는 반면, 탑 프레임(130)과 대면하는 엔드 플레이트의 엣지 부분(144)은 간격(d3)이 형성된 상태로 위치하게 된다.
그러나, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1엔드 플레이트(141)의 외면을 도 6에 도시된 복수의 부분 가압부(320)를 포함하는 가압 지그(300)를 이용하여 화살표 방향으로 가압할 수 있다.
가압 지그(300)는 제1엔드 플레이트(141)에서 탑 프레임(130)과 대면하는 엣지 부분(144')을 가압하는 제1부분 가압부(320a)에 인가되는 힘을 제1엔드 플레이트(141)에서 전지팩 프레임 본체(120)와 대면하는 부분(145')을 가압하는 제2부분 가압부(320b)에 인가되는 힘보다 더 강하게 조절할 수 있다. 따라서, 제1엔드 플레이트(141)에서 탑 프레임(130)과 대면하는 부분에 위치하는 엣지 부분(144')이 탑 프레임(130) 방향으로 구부러져서 밀착될 수 있다. 따라서, 도 2에서 탑 프레임과 엔드 플레이트의 엣지 부분이 대면하는 부분에 형성되는 간격(d3)이 사라지게 되는 바, 도 3의 d'와 같이 0이 된다.
이와 같이 제1엔드 플레이트를 변형시킨 상태에서 용접하는 경우, 결합력이 더욱 향상될 수 있다.
도 4는 하나의 실시예에 따른 엔드 플레이트의 평면도이고, 도 5는 다른 하나의 실시예에 따른 엔드 플레이트의 평면도이다.
도 4의 제1엔드 플레이트(141)는 도 1 내지 도 3의 제1엔드 플레이트(141)와 동일한 것으로서, 하기에서 설명하는 제1엔드 플레이트(141)는 도 1의 제2엔드 플레이트(142)의 구조에도 동일하게 적용될 수 있다. 제1엔드 플레이트(141)는 상기 4개의 엣지 부분(144)에만 슬릿(143)이 형성된 구조이며, 상기 슬릿은 제1엔드 플레이트의 엣지에서부터 시작해서 엔드 플레이트의 중심부를 향해 사선 방향으로 연장된 구조로 이루어진다. 상기 슬릿의 길이가 너무 짧은 경우에는 엔드 플레이트의 형태 변형의 자유도를 높이기 위한 목적을 달성하기 어렵고, 너무 긴 경우에는, 상기 슬릿을 통해 이물질 등이 전지팩 내부로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 슬릇의 길이 및 폭은 엔드 플레이트의 두께, 강성, 전지팩의 크기 등을 고려하여 적절한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
도 5의 엔드 플레이트(241)는 도 4의 제1엔드 플레이트와 같이 상부의 엣지 부분(244)에 슬릿(243)이 형성되어 있다. 추가적으로 도 5의 엔드 플레이트(241)에는 상부 외주변에서 중심부를 향해 수직 방향으로 형성된 2개의 슬릿(245)을 더 포함하는 바, 예를 들어, 탑 프레임의 엔드 플레이트 방향 외주변에 돌출부 또는 오목부가 형성된 경우, 상기 탑 프레임의 외주변에 엔드 플레이트가 밀착될 수 있도록 도 5의 엔드 플레이트와 같이 추가적인 슬릿(245)이 더 형성될 수 있다. 엔드 플레이트(241)는 도 1의 제1엔드 플레이트(141) 및 제2엔드 플레이트(142)를 대체하여 사용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩 제조를 위한 가압 지그로서, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트와 대면한 상태로 가압하는 평면 가압부; 및 상기 평면 가압부에 결합되면서, 각각 상이한 가압력이 인가되는 복수의 부분 가압부;를 포함하는 가압 지그를 제공한다.
즉, 상기 엔드 플레이트를 상기 전지팩 프레임 본체 및 탑 프레임과 밀착된 상태로 결합시키기 위하여, 상기 전지팩 프레임 본체 및 탑 프레임의 길이에 따라 엔드 플레이트가 부분적으로 곡면을 형성하거나 구부러진 형태로 변형될 수 있어야 하는 바, 상기 가압 지그와 같이 복수의 부분 가압부 각각에 상이한 가압력을 인가함으로써 상기 엔드 플레이트의 절곡 정도가 부분적으로 달라지도록 조절할 수 있다.
하나의 구체적인 실시예에서, 상기 부분 가압부는 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트와 대면하는 평면 가압부 타면의 엣지 부분에 결합될 수 있다.
즉, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 외주변 전체가 전지팩 프레임 본체 및 탑 프레임과 완전히 밀착될 수 있도록, 상기 부분 가압부는 평면 가압부 타면의 엣지 부분에 결합될 수 있다.
도 2에 도시된 전지팩과 같이, 탑 프레임의 길이가 전지셀 프레임 본체의 길이보다 짧은 경우에는, 탑 프레임과 결합하는 엔드 플레이트의 엣지부분이 더 많이 구부러져서 탑 프레임과 밀착될 수 있도록 상대적으로 강한 가압력이 인가되어야 하는 바, 상기 부분 가압부는 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트가 상기 탑 프레임과 밀착되도록 상기 평면 가압부의 상부 엣지를 가압하는 제1부분 가압부, 및 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트가 상기 전지팩 프레임 본체와 밀착되도록 상기 평면 가압부의 하부 엣지를 가압하는 제2부분 가압부로 구성되고, 상기 제1부분 가압부의 가압력은 상기 제2부분 가압부의 가압력보다 클 수 있다.
이와 관련하여, 도 6은 하나의 실시예에 따른 가압 지그를 모식적으로 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 가압 지그(300)는 엔드 플레이트와 대면한 상태로 가압하는 평면 가압부(310) 및 평면 가압부(310)에 결합되면서, 각각 상이한 가압력이 인가되는 복수의 제1부분 가압부(320a) 및 제2부분 가압부(320b)를 포함한다. 평면 가압부(310)는 엔드 플레이트의 엣지 부분에 형성된 슬릿과 대응되는 위치에 슬릿이 형성되어 있고, 상기 슬릿을 기준으로 양측에 부분 가압부(320a, 320b)가 결합되어 있다.
제1부분 가압부(320a) 및 제2부분 가압부(320b)에 인가되는 가압력을 서로 다르게 할 수 있는 바, 엔드 플레이트의 변형이 더 필요한 부분은 더 강한 가압력을 인가하여 엔드 플레이트가 변형되면서 탑 프레임 및 전지팩 프레임 본체와 밀착되어 결합될 수 있다.
평면 가압부가 엔드 플레이트 전체에 균일한 또는 부분적으로 상이한 힘을 인가하기 위하여, 평면 가압부(310)의 면적은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 면적과 동일하거나 또는 더 크게 형성될 수 있다.
도 7은 다른 하나의 실시예에 따른 가압 지그의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 가압 지그(400)는 엔드 플레이트와 대면한 상태로 가압하는 평면 가압부(410) 및 평면 가압부와 결합되면서 상이한 가압력이 인가되는 부분 가압부(420)를 포함한다. 도 7의 가압 지그(400)의 평면 가압부(410)에 슬릿이 형성되지 않은 평판형 구조이기 때문에, 평면 가압부(410)의 엣지 부분에 부분 가압부(420)가 1개씩 부착되어 있고, 중심에 1개의 부분 가압부가 부착되어 있다.
탑 프레임 및 전지팩 프레임 본체의 외주변 구조와 엔드 플레이트 형태에 따라 부분 가압부에 인가되는 힘의 크기가 결정될 수 있는 바, 평면 가압부(410)의 엣지 부분에 부착된 부분 가압부들(420) 각각에 인가되는 가압력이 서로 상이할 수 있고, 엣지 부분에 부착된 부분 가압부와 중심에 부착된 부분 가압부(420') 각각에 인가되는 가압력이 서로 상이할 수 있음은 물론이다.
한편, 슬릿은 도 5에 도시된 엔드 플레이트와 같이, 엔드 플레이트의 엣지부가 아닌 부분에도 형성될 수 있는 바, 이와 같은 경우, 상기의 엔드 플레이트와 대응되는 형태로 이루어진 평면 가압부를 포함하는 가압 지그가 사용되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전지팩 및 가압 지그를 사용하는 경우, 전지팩 프레임의 길이가 서로 다르더라도 결합력이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100: 전지팩
110: 전지모듈
111: 파우치형 전지셀
112: 전극 단자
120: 전지팩 프레임 본체
121: 베이스 플레이트
122: 제1사이드 플레이트
123: 제2사이드 플레이트
130: 탑 프레임
141: 제1엔드 플레이트
142: 제2엔드 플레이트
143, 243, 245: 슬릿
144. 144', 244: 엣지 부분
145': 제1엔드 플레이트에서 전지팩 프레임 본체와 대면하는 부분
241: 엔드 플레이트
300, 400: 가압 지그
310, 410: 평면 가압부
320, 420, 420': 부분 가압부
320a: 제1부분 가압부
320b: 제2부분 가압부
d1: 전지팩 프레임 본체의 길이
d2: 탑 프레임의 길이
d3, d3': 탑 프레임과 엔드 플레이트의 엣지 부분의 간격

Claims (13)

  1. 복수의 전지셀들로 구성되거나, 또는 상기 복수의 전지셀들로 구성되는 단위모듈을 포함하는 전지모듈;
    상기 전지모듈이 탑재되는 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트와 연결되고 서로 대향 방향에 위치하는 제1사이드 플레이트와 제2사이드 플레이트를 포함하는 전지팩 프레임 본체;
    상기 팩 케이스 본체의 상부와 결합하는 탑 프레임; 및
    상기 전지모듈의 전극 단자와 전기적인 연결을 하며 결합하는 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트;
    를 포함하고,
    상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트 중 적어도 하나에는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 엣지부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제2항에 있어서, 상기 엣지부는, 상기 전지팩 프레임 본체 및 상기 탑 프레임과 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제4항에 있어서, 상기 결합은 용접에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제2항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 엣지에서부터 중심부를 향해 사선 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전지팩 프레임 본체의 길이 및 상기 탑 프레임의 길이는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 외주변에서 중심부 방향으로 형성된 1 이상의 슬릿을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 전지팩 제조를 위한 가압 지그로서,
    상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트와 대면한 상태로 가압하는 평면 가압부; 및
    상기 평면 가압부에 결합되면서, 각각 상이한 가압력이 인가되는 복수의 부분 가압부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 지그.
  9. 제8항에 있어서, 상기 부분 가압부는 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트와 대면하는 평면 가압부 타면의 엣지 부분에 결합되는 것을 특징으로 하는 가압 지그.
  10. 제8항에 있어서, 상기 부분 가압부는 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트에 형성된 슬릿과 대응하는 평면 가압부의 타면 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 가압 지그.
  11. 제8항에 있어서, 상기 평면 가압부의 면적은 상기 제1엔드 플레이트 및 제2엔드 플레이트의 면적과 동일하거나 또는 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 가압 지그.
  12. 제8항에 있어서, 상기 부분 가압부는 상기 탑 프레임을 향해 가압력을 인가하는 제1부분 가압부, 및 상기 제1부분 가압부를 제외한 제2부분 가압부로 구성되고,
    상기 제1부분 가압부의 가압력은 상기 제2부분 가압부의 가압력보다 큰 것을 특징으로 하는 가압 지그.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 전지팩을 에너지원으로 포함하는 디바이스로서,
    상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기자전거 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 디바이스.
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