KR20200086958A - 절연 튜브를 포함한 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 충격으로부터 내부 구성을 보호하고 내부 단락을 효과적으로 방지한 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지; 상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바; 적어도 하나 이상이고, 내부에 빈 공간이 형성되어 상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 구성된 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스의 외측벽을 감싸도록 구성되고, 외측면에는 일부위가 외측 방향으로 융기된 엠보싱 구조가 복수개 형성된 절연 튜브를 포함한다.

Description

절연 튜브를 포함한 배터리 팩 {Battery Pack Having Insulation Tube}
본 발명은 절연 튜브를 포함한 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 충격으로부터 내부 구성을 보호하고 내부 단락을 효과적으로 방지한 배터리 팩에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지를 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 팩은, 복수의 이차전지를 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 팩 하우징을 구비하는 것이 일반적이었다. 그러나, 외부 충격 발생시, 금속 재질의 팩 하우징이 형상이 변형되면서 일부위가 강한 힘으로 배터리 팩의 내부 구성(버스바, 이차 전지 등)에 충돌하거나 접촉될 경우, 내부 단락이 발생되기 쉬웠고, 이에 따라 이차 전지가 폭발하거나, 발화하는 등의 2차 사고가 발생되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 외부 충격으로부터 내부 구성을 보호하고 내부 단락을 효과적으로 방지한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은,
수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지;
상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바;
적어도 하나 이상이고, 내부에 빈 공간이 형성되어 상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 구성된 모듈 케이스; 및
상기 모듈 케이스의 외측벽을 감싸도록 구성되고, 외측면에는 일부위가 외측 방향으로 융기된 엠보싱 구조가 복수개 형성된 절연 튜브를 포함한다.
또한, 상기 배터리 팩은, 상기 절연 튜브가 피복된 상기 모듈 케이스를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가지고, 내측면이 상기 절연 튜브의 엠보싱 구조와 접촉하도록 구성된 팩 하우징을 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 팩 하우징의 내면에는 상기 엠보싱 구조와 대응되는 크기로 내부 방향으로 내입된 형상을 가진 음각 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연 튜브에는 내부에서 외부로 천공된 개구가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 팩은 상기 팩 하우징과 상기 모듈 케이스를 서로 구속하도록 구성된 체결 볼트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 팩 하우징에는 상기 체결 볼트가 삽입되도록 천공된 삽입홀이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스의 상기 삽입홀과 대응하는 위치에는 상기 체결 볼트가 삽입 고정되는 체결홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 절연 튜브에는 상기 체결 볼트가 관통하도록 천공된 관통 개구가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 모듈 케이스는, 내부에 빈 공간이 형성되어 복수의 캔형 이차 전지를 수용하는 제1 케이스, 및 상기 제1 케이스의 수평 방향의 일측에 결합되고, 내부에 빈 공간이 형성되어 복수의 캔형 이차 전지를 수용하는 제2 케이스를 구비할 수 있다.
또한, 상기 절연 튜브는, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 서로 밀착 고정되도록 열 수축된 열수축성 소재를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 절연 튜브는, 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스 사이 위치와 대응되는 부위에 형성되고 상기 절연 튜브의 다른 부위보다 두께가 더 두껍게 형성되며 상기 모듈 케이스의 외측을 둘러싸도록 띠 형상으로 연장된 밴드부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 절연 튜브의 내측면에는 일부위가 내측 방향으로 융기된 엠보싱 구조가 형성될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 절연 튜브는, 내부에 구비되는 버스바와 전기 전도성의 외부 부품 내지 외부 물질과의 접촉(전기 합선)이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 누전으로 인한 사고 발생을 방지할 수 있다. 또한, 절연 튜브는, 사고로 인해 배터리 팩이 분해될 경우, 내부 구성들이 서로 접촉하여 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 배터리 팩의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 절연 튜브는 복수의 엠보싱 구조를 형성시킴으로써, 외부 충격을 효과적으로 흡수하고, 내부에 수용된 내부 구성들에 미치는 충격을 최소화할 수 있어, 배터리 팩의 안전성과 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 팩 하우징은, 내측면에 절연 튜브의 엠보싱 구조와 접촉하도록 구성함으로써, 내부 구성인 복수의 이차 전지의 충방전으로 인해 발생된 열을 효과적으로 이차 전지, 모듈 케이스, 절연 튜브 및 팩 하우징까지 전도할 수 있어, 배터리 팩의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 팩 하우징과 모듈 케이스를 서로 고정시킬 수 있도록, 체결 볼트, 삽입홀, 체결홈, 및 관통 개구를 구비함으로써, 팩 하우징의 내부에 내장된 구성들이 외부 충격에 쉽게 유동되지 않아, 잦은 유동으로 인해 내부 부품의 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 절연 튜브는, 제1 케이스와 제2 케이스가 서로 밀착 고정되도록 열 수축된 열수축성 소재를 구비함으로써, 모듈 케이스의 외면을 내부 방향으로 밀착 고정시킬 수 있어, 제1 케이스와 제2 케이스가 서로 결합 고정시킬 수 있다. 즉, 모듈 케이스의 제1 케이스 및 제2 케이스의 별도의 결합 부재 없이도, 절연 튜브를 열 수축시키는 것만으로 제1 케이스와 제2 케이스를 서로 결합 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 제조 비용을 절감하고, 경량화가 가능하다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 절연 튜브는, 제1 케이스 및 제2 케이스 사이 위치와 대응되는 부위에 상대적으로 두껍게 형성된 밴드부를 형성시킴으로써, 상대적으로 취약한 제1 케이스 및 제2 케이스 사이 위치와 대응되는 절연 튜브의 부위가 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 제1 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 제2 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 팩 하우징의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 7의 A-A' 선을 따라 절단된 일 부위의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 따라 배터리 팩의 절단된 일 부위의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절단된 일 부위의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
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 안 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 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 복수의 캔형 이차 전지(100), 버스바(220), 모듈 케이스(210), 및 절연 튜브(230)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 캔형 이차 전지(100)는, 전극 조립체(110), 전지 캔(112) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(112)의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔(112)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(110)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(112)은, 원통형 또는 각형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(112)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(112)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(112)의 하부는 물론이고, 전지 캔(112) 자체가 음극 단자(111b)로서 기능할 수 있다.
상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(112)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 안전 벤트(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 캔형 이차 전지(100)에서 양극 단자(111a)로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면 버스바(220) 등을 통해 다른 이차 전지(100)나 부하, 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(C2)는, 이차 전지(100)의 내압, 즉, 전지 캔(112)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 형태가 변형되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 안전 벤트(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(112)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 캡 조립체(113)는, 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 안전 벤트(C2)의 형상이 역전되면, 안전 벤트(C2)와 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 안전 벤트(C2)와 전극 조립체(110) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
이러한 캔형 이차 전지(100)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 4에 캔형 이차 전지(100)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)은 특정 캔형 이차 전지(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지(100)가 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에 채용될 수 있다.
더욱이, 도 4의 캔형 이차 전지(100)는, 원통형 이차 전지(100)를 기준으로 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에는 각형 이차 전지(100)가 적용될 수도 있다.
다시, 도 3을 참조하면, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)는 전후 방향(y 방향) 및 상하 방향(z 방향)으로 배열된 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 전후 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 상하 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 원통형 전지 캔(도 4의 112)에서 곡면으로 형성된 부분이 서로 대면하는 형태로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에 있어서, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)는 수평 방향으로 눕혀진 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 지면과 평행한 방향을 의미한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 캔형 이차 전지(100)는, 좌우 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전체 캔형 이차 전지(100) 중 일부는 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 좌측 방향 및 우측 방향 각각에 위치할 수 있다. 또한, 나머지는, 각 캔형 이차 전지(100)의 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 우측 방향 및 좌측 방향 각각에 위치할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(200)의 높이를 낮게 구성할 수 있다. 즉, 캔형 이차 전지(100)를 눕히게 되면, 캔형 이차 전지(100)의 길이보다 짧은 높이를 갖는 배터리 팩(200)을 구성할 수 있다. 따라서, 높이가 낮은 배터리 팩(200)의 설계가 용이하다.
더욱이, 상기 버스바(220)는, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100) 사이, 이를테면 모든 이차 전지(100) 사이, 또는 그 중 일부 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바(220)는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스바(220)는, 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 버스바(220)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체부(222) 및 연결부(224)를 구비할 수 있다.
상기 버스바(220)의 본체부(222)는 판상으로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바(220)는 강성 및 전기적 전도성을 확보하기 위해, 금속판 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 본체부(222)는, 복수의 캔형 이차 전지(100)의 전극 단자(111)를 따라 상하 방향(도면의 z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에서 복수의 캔형 이차 전지(100)가 좌우 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 눕혀진 형태로 전후 방향(도면의 y축 방향) 및/또는 상하 방향(도면의 z축 방향)으로 배열되는 경우, 여러 이차 전지(100)의 전극 단자(111)는 전후 방향 및 상하 방향으로 평행하게 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 본체부(222)는, 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)의 배열 방향에 따라, 판상으로서 전후 방향 또는 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바(220)의 본체부(222)는, 상단부가 내측 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(220)의 본체부(222)의 상단부는 센싱 부재(도시하지 않음)에 의해 전압을 센싱하기 위한 부분일 수 있다. 나아가, 그리고, 상기 버스바(220)의 절곡된 부위에는 상기 센싱 부재의 연결 내지 접촉을 위한 접촉구(H4)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체부(222)의 상단부는, 내부 방향 측으로, 대략 90도 정도 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결부(224)는, 복수의 캔형 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있도록 복수의 캔형 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉(접합)하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 연결부(224)는, 상기 본체부(222)로부터 전후 방향(Y 방향)으로 연장된 형태로 복수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(224)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여, 복수의 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
더욱이, 상기 연결부(224)는, 복수의 캔형 이차 전지(100)의 동일 극성에 접촉하여 이들 사이를 병렬 연결할 수 있다. 또는, 상기 연결부(224)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 연결할 수도 있다.
그리고, 상기 배터리 팩(200)은, 연결 버스바(225)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바(225)는, 상기 둘 이상의 버스바(220) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(200)에는 3개의 연결 버스바(225)가 구비될 수 있다. 상기 연결 버스바(225)는 일측이 하나의 버스바(220)와 연결되고 타측이 다른 하나의 버스바(220)와 연결되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 팩(200)은, 외부 버스바(227)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 버스바(227)는, 배터리 팩(200)의 최종 외부 입출력 전기 단자 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(200)은 외부 입출력 양극 단자 및 외부 입출력 음극 단자 역할 각각을 수행하는 2개의 외부 버스바(227)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(200)은, 내부 플레이트(280) 및 절연 시트(290)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 플레이트(280)는, 상기 제1 케이스(212) 및 제2 케이스(214) 사이에 개재되도록 위치될 수 있다. 더욱이, 상기 내부 플레이트(280)는, 상기 제1 케이스(212)에 수용된 복수의 캔형 이차 전지(100)가 발화되거나 폭발할 경우, 상기 제2 케이스(214)에 수용된 복수의 캔형 이차 전지(100)에 화염 내지 가스가 영향 받지 않도록 차단할 수 있다.
그리고, 상기 절연 시트(290)는, 상기 버스바와 상기 내부 플레이트(280) 간의 전기적 절연을 이루도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 절연 시트(290)는 전기 절연성의 소재를 일부 가질 수 있다. 또한, 상기 절연성의 소재는, 예를 들면, 실리콘계 고분자일 수 있다.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 적어도 하나 이상의 모듈 케이스(210)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 모듈 케이스(210)는, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)를 수용하도록 내부에 빈 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 케이스(210)는 외측벽(210c)을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 모듈 케이스(210)는 상하 방향 또는 수평 방향으로 평평하게 연장된 외측벽(210c)을 구비할 수 있다. 나아가, 도 2의 F 방향으로 바라볼 경우, 상기 모듈 케이스(210)의 외측벽(210c)은, 내부 공간을 형성하도록 이루어지고 전, 후, 상, 하, 좌, 우 방향으로 형성된 제1 외측벽(210c1), 제2 외측벽(210c2), 제3 외측벽(210c3), 제4 외측벽(210c4), 제5 외측벽(210c5), 및 제6 외측벽(210c6)을 구비할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 외측벽(210c1), 제2 외측벽(210c2), 제3 외측벽(210c3), 제4 외측벽(210c4), 제5 외측벽(210c5), 및 제6 외측벽(210c6)은 평면상으로 모듈 케이스(210)의 전면, 후면, 상면, 하면, 좌면, 및 우면을 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)는 외측벽(210c)을 구비함으로써, 내부에 수용된 복수의 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 효과적으로 방어할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 절연 튜브(230)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외측벽(210c)의 일부위를 감싸도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연 튜브(230)는, 상부 및 하부가 개방된 관 형태를 가질 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 절연 튜브(230)는, 적어도 일부가 상기 모듈 케이스(210)의 외형과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(210)가 전체적인 형상이 직육면체임으로, 상기 절연 튜브(230)는, 상하 방향으로 개구(O1)가 형성된 사각관 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 절연 튜브(230)는, 상기 제1 외측벽(210c1), 제2 외측벽(210c2), 제5 외측벽(210c5), 및 제6 외측벽(210c6)을 전체적으로, 감싸도록 구성되고, 나머지 제3 외측벽(210c3), 제4 외측벽(210c4)은 일부위를 감싸도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 절연 튜브(230)는, 전기 절연성의 소재를 적어도 일부 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성 소재는 고분자 플라스틱일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 절연 튜브(230)는, 내부에 구비되는 버스바(220)와 전기 전도성의 외부 구성 내지 외부 물질과의 접촉(전기 합선)이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 누전으로 인한 사고 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 절연 튜브(230)는, 사고로 인해 상기 배터리 팩(200)이 분해될 경우, 내부 구성들이 서로 접촉하여 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 배터리 팩(200)의 안전성을 높일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 절연 튜브(230)의 외측면에는 일부위가 외측 방향으로 융기된 엠보싱 구조(E1)가 복수개 형성될 수 있다. 구체적으로, F 방향에서 바라볼 경우, 상기 절연 튜브(230)의 전방 측벽, 후방 측벽, 좌측벽, 및 우측벽 중 어느 하나 이상의 외측면에는 일부위가 외측 방향으로 융기된 엠보싱 구조(E1)가 복수개 형성될 수 있다.
그리고, 상기 엠보싱 구조(E1)는, 상기 절연 튜브(230)의 엠보싱 구조(E1)가 형성되지 않은 나머지 부위 보다 두께가 상대적으로 두껍게 형성된 부위일 수 있다. 나아가, 상기 엠보싱 구조(E1)는, 상기 절연 튜브(230)의 외면으로부터 반구 형태로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
다른 실시예로, 상기 엠보싱 구조(E1)는, 내부에 공기가 내장될 수 있고, 전체적으로 높은 탄성력을 가지도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 엠보싱 구조(E1)는 내부에 고무 등과 같이 탄성력이 높은 소재가 내장될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 절연 튜브(230)의 외벽에는 상대적으로 나머지 부위보다 외측 방향의 두께가 두꺼운 엠보싱 구조(E1)가 복수개 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 절연 튜브(230)는 복수의 엠보싱 구조(E1)를 형성시킴으로써, 외부 충격을 효과적으로 흡수하고, 내부에 수용된 내부 구성들에 미치는 충격을 최소화할 수 있어, 배터리 팩(200)의 안전성과 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 일부 구성인 제1 케이스(212)의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)의 일부 구성인 제2 케이스(214)의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)는, 제1 케이스(212) 및 제2 케이스(214)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 케이스(212)는, 내부에 빈 공간이 형성되어 모든 이차 전지(100) 중, 일부를 수용하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 케이스(214)는, 내부에 빈 공간이 형성되어 모든 이차 전지(100) 중, 나머지 일부를 수용하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 도 2에서와 같이, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214)는, 각 이차 전지(100)를 수용하기 위한 공간이 중공(H1)에 의해 서로 분리된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 중공(H1)은, 도 6에서와 같이, 각 이차 전지(100)를 수용하기 위한 공간을 가지도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 케이스(214)는, 도 2에서와 같이, 상기 제1 케이스(212)의 수평 방향(x 방향)의 일측에 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214)는 서로 암수 결합 구조(도시하지 않음)에 의해 결합되거나, 또는 볼트 체결(도시하지 않음)될 수 있다. 반대로, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214)는 서로를 고정하기 위한 별도의 부재 없이 서로 연결된 형태일 수 있다.
또한, 상기 제1 케이스(212) 및 제2 케이스(214) 각각에는 상기 버스바(220)가 탑재되기 위한 탑재부(217)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 탑재부(217)는, 상기 제1 케이스(212) 및 제2 케이스(214) 각각의 좌측 외측벽 및 우측 외측벽에 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 케이스(212) 및 제2 케이스(214) 각각의 좌우측 외측벽에는 탑재부(217)가 구비될 수 있고, 각각의 탑재부(217)에는 4개의 버스바(220)가 탑재될 수 있는 탑재 공간이 형성될 수 있다. 또한, 상기 모듈 케이스(210)는 전기 절연성의 고분자 소재를 적어도 일부 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 고분자 소재는 폴리염화비닐일수 있다.
더욱이, 상기 캔형 이차 전지(100)가 원통형 이차 전지(100)인 경우, 제1 케이스(212) 및 제2 케이스(214)는, 내부 공간에 형성된 중공(H1)은 이차 전지(100)의 수용 공간이 캔형 이차 전지(100)의 형태에 대응하여 원통형으로 구성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제1 케이스(212) 및 제2 케이스(214)의 각각의 중공(H1)은, 이차 전지(100)의 길이 방향(도면의 x축 방향)으로 모듈 케이스(210)를 관통하는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(210)에서 이차 전지(100)를 수용하기 위한 중공(H1)은 좌우 방향으로 관통되는 형태로 형성되어, 모듈 케이스(210)의 내측에 위치한 이차 전지(100)의 전극 단자(111)가 상기 모듈 케이스(210)의 좌우 방향의 외측으로 노출되도록 구성될 수 있다. 따라서, 이 경우, 외측에 위치한 버스바(220)가 외측으로 노출된 이차 전지(100)의 전극 단자(111)와 직접 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 제1 케이스(212)는, 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)은, 좌우 방향(X 방향)의 일측과 타측에서 서로 만나 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 상기 제1 프레임(212a)은, 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은, 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
특히, 상기 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)은, 각각 복수의 이차 전지(100)의 일측과 타측을 커버하여, 캔형 이차 전지(100)의 외측면을 전체적으로 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 캔형 이차 전지(100)가 원통형 이차 전지(100)인 경우, 제1 프레임(212a)과 제2 프레임(212b)은, 원통형 전지의 외측면을 전체적으로 커버함으로써, 이차 전지(100)의 상하 방향의 측면이 배터리 팩(200)의 외부로 노출되지 않도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 5의 구성에서, 상기 제1 프레임(212a)은, 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 모듈 케이스(210)에 의해, 이차 전지(100)의 측면 노출이 차단되므로, 이차 전지(100)의 절연성이 향상되고, 외부의 물리적, 화학적 요소로부터 이차 전지(100)를 보호할 수 있다.
그리고, 상기 제2 프레임(212b)은, 도 5에서와 같이, 상기 제1 프레임(212a)의 수평 방향의 일측에 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)은, 암수 결합 구조로 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서와 같이, 제1 프레임(212a)에는 결합홈(212a1)이 형성되고, 제2 프레임(212b)에는 결합 돌기(212b1)가 형성되어, 서로 상호 결합될 수 있다.
나아가, 상기 제2 케이스(214)는, 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)은 앞서 설명한 제1 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 비교할 경우, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)의 좌우 위치가 반대로 배치된 것을 제외하고, 동일한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 케이스(214)의 전방의 위치와 후방의 위치를 180도 회전한 경우, 상기 제1 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 배치를 가지고 있다.
이에 따라, 상기 제2 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)은 제1 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 형상을 가지므로, 상기 제2 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)에 대한 구체적 설명은 생략하겠다.
또한, 상기 버스바(220)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외측 및 내측 각각에 위치될 수 있다. 구체적으로, 전체 버스바(220) 중, 일부는 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214)의 외측(좌우 외측)에 탑재되도록 구성될 수 있다. 나머지는, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이 내측에 탑재되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 전체 16개 중, 8개의 버스바(220)가 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 각각의 외측에 탑재될 수 있다. 그리고, 나머지 8개의 버스바(220)가 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이에 탑재될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200B)의 일부 구성인 팩 하우징(240)의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200B)의 일부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200B)은, 팩 하우징(240)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 팩 하우징(240)은, 상기 절연 튜브(230B)가 피복된 상기 모듈 케이스(210)를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 팩 하우징(240)은 외벽(242)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 팩 하우징(240)의 외벽(242)은, 내부 공간을 형성하도록 이루어지고 전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향으로 형성된 6개의 외면(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f)을 가질 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 팩 하우징(240)은 전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향으로 형성된 6개의 외면(240a, 240b, 240c, 240d, 240e, 240f)을 가진 외벽(242)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 하우징(240)은, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향으로 형성된 6개의 외면을 가진 외벽을 구비함으로써, 내부에 수용된 구성들을 외부 충격으로부터 효과적으로 방어할 수 있다.
그리고, 상기 팩 하우징(240)은, 상단 캡(241), 중간 케이스(245), 및 하단 받침부(243)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 상단 캡(241)의 하부에는, 상기 중간 케이스(245)가 결합되고, 상기 중간 케이스(245)의 하부에는 상기 하단 받침부(243)가 결합될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 상단 캡(241)은, 상기 팩 하우징(240) 내부에 수용된 모듈 케이스(210)의 상부를 커버하도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 중간 케이스(245)는 상하 방향으로 개방된 사각 관형을 가질 수 있다. 나아가, 상기 하단 받침부(243)는, 상부가 개방된 박스형태로서, 측벽 및 하벽을 구비할 수 있다.
도 9는, 도 7의 A-A' 선을 따라 절단된 일 부위의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
다시 도 8과 함께, 도 9를 참조하면, 상기 팩 하우징(240)의 내측면(245a)은 상기 절연 튜브(230)의 엠보싱 구조(E1)의 외면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연 튜브(230)의 외측면에는 복수의 엠보싱 구조(E1)가 형성된 경우, 상기 복수의 엠보싱 구조(E1)의 외측면은, 상기 팩 하우징(240)의 내측면(245a)과 접촉된 상태일 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(200B)의 제2 케이스(214)의 우측에 위치한 절연 튜브(230B)의 일부위에는, 복수의 엠보싱 구조(E1)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 엠보싱 구조(E1)의 우측 외면은 상기 팩 하우징(240)의 내부 공간의 우측 내면(245a)과 접촉되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 하우징(240)은, 내측면에 상기 절연 튜브(230B)의 엠보싱 구조(E1)와 접촉하도록 구성함으로써, 내부 구성인 복수의 이차 전지(100)의 충방전으로 인해 발생된 열을 효과적으로 모듈 케이스(210), 절연 튜브(230B) 및 팩 하우징(240)까지 전도할 수 있어, 배터리 팩(200B)의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 따라 배터리 팩의 절단된 일 부위의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
다시 도 8과 함께 도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 팩 하우징(240B)의 내측면(245a)에는, 내면에 내부 방향으로 내입된 형상을 가진 음각 구조(246)가 복수개 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 음각 구조(246)는, 상기 엠보싱 구조(E1)와 대응되는 크기로 내입된 형태일 수 있다. 즉, 상기 음각 구조(246)는 상기 팩 하우징(240B)의 내면에서 절연 튜브(230B)의 엠보싱 구조(E1)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 음각 구조(246)의 내면은 상기 절연 튜브(230B)의 엠보싱 구조(E1)의 일부가 삽입되어 접촉될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 팩 하우징(240B)의 내면에 상기 엠보싱 구조(E1)와 대응되는 크기로 내부 방향으로 내입된 형상을 가진 음각 구조(246)를 형성시킴으로써, 상기 엠보싱 구조(E1)와 상기 팩 하우징(240B)의 내면의 접촉 면적을 효과적으로 늘릴 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 충방전 시, 내부에 발생된 열을 팩 하우징(240B)까지 전도하는 효율을 크게 늘리 수 있다. 더욱이, 상기 팩 하우징(240B)에 외부 충격시, 외력을 상기 절연 튜브(230B)의 엠보싱 구조(E1)가 보다 넓은 면적으로 흡수 분산시킬 수 있어, 외부 충격에 대한 내부 구성을 보호하는 것을 보다 향상시킬 수 있다.
다시, 도 8을 참조하면, 상기 절연 튜브(230B)에는 내부에서 외부로 천공된 개구(O2)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 개구(O2)는, 상기 모듈 케이스(210)의 절연이 불필요한 외측면과 대면하는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 절연 튜브(230B)는, 상기 버스바(220) 및 상기 연결 버스바(225)가 위치하지 않은 상기 모듈 케이스(210)의 전방의 외측면과 대응되는 위치에 개구(O2)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 팩(200B)은, 상기 절연 튜브(230B)에 내부에서 외부로 천공된 개구(O2)를 형성시킴으로써, 내부에 정체된 공기가 존재하지 않도록 절연 튜브(230B)의 외부와 내부의 공기가 이동이 가능하도록 구성할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(200)의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
다시 도 1과 함께 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 배터리 팩(200B)은 상기 팩 하우징(240)과 상기 모듈 케이스(210)를 서로 구속하도록 구성된 체결 볼트(250)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 팩 하우징(240)의 중간 케이스(245)에는 상기 체결 볼트(250)가 삽입되도록 천공된 삽입홀(H2)이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 모듈 케이스(210)의 상기 삽입홀(H2)과 대응하는 위치에는 상기 체결 볼트(250)가 삽입 고정되는 체결홈(도 2의 H3)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 절연 튜브(230B)에는 상기 체결 볼트(250)가 관통하도록 천공된 관통 개구(O3)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 8에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩(200B)에는 12개의 체결 볼트(250)가 상기 팩 하우징(240)과 상기 모듈 케이스(210)를 서로 구속하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 팩 하우징(240)의 외벽의 전방 외면 및 후방 외면에는 상기 12개의 체결 볼트(250)가 삽입되도록 천공된 12개의 삽입홀(H2)(일부 보이지 않음)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모듈 케이스(210)는 상기 삽입홀(H2)과 대응하는 위치에 상기 체결 볼트(250)가 삽입 고정되는 체결홈(도 2의 H3) 12개가 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연 튜브(230B)에는 상기 12개의 체결홈(H3)과 대응되는 위치에 상기 체결 볼트(250)가 관통 삽입되도록 천공된 관통 개구(O3)가 12개 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 하우징(240)과 상기 모듈 케이스(210)를 서로 고정시킬 수 있도록, 체결 볼트(250), 삽입홀(H2), 체결홈(H3), 및 관통 개구(O3)를 구비함으로써, 상기 팩 하우징(240)의 내부에 내장된 구성들이 외부 충격에 쉽게 유동되지 않아, 잦은 유동으로 인해 내부 부품의 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 2와 함께 도 8을 참조하면, 상기 절연 튜브(230B)는, 상기 제1 케이스(212)와 상기 제2 케이스(214)가 서로 밀착 고정되도록 열 수축된 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 절연 튜브(230B)는, 소정 온도의 열에 의해 수축된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연 튜브(230B)에 열을 가하는 방법은, 소정 온도의 공기를 상기 절연 튜브(230B)에 접촉하도록 드라이어(가열기)를 이용할 수 있다. 또는, 외부 기기를 통해 발생된 복사열을 상기 절연 튜브(230B)에 전달할 수 있다.
또한, 상기 절연 튜브(230B)는 적어도 일부에 열수축성 소재를 구비할 수 있다. 상기 열수축성 소재는, 특정 온도에서 부피가 감소되는 소재일 수 있다. 예를 들면, 상기 열수축성 소재는, 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지 또는 폴리페닐렌설파이드계 수지를 사용하여 제조될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 절연 튜브(230B)는, 폴리염화바이닐, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리올레핀, 나일론, 폴리염화비닐(PVC) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 절연 튜브(230B)는, 상기 제1 케이스(212)와 상기 제2 케이스(214)가 서로 밀착 고정되도록 열 수축된 열수축성 소재를 구비함으로써, 상기 모듈 케이스(210)의 외면을 내부 방향으로 밀착 고정시킬 수 있어, 상기 제1 케이스(212)와 상기 제2 케이스(214)가 서로 결합 고정시킬 수 있다. 즉, 상기 모듈 케이스(210)의 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214)의 별도의 결합 부재 없이도, 상기 절연 튜브(230B)를 열 수축시키는 것만으로 제1 케이스(212)와 상기 제2 케이스(214)를 서로 결합 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(200B)의 제조 비용을 절감하고, 경량화가 가능하다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200C)을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11을 참조하면, 상기 절연 튜브(230)는, 띠 형상으로 연장된 밴드부(233)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 밴드부(233)는, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이 위치와 대응되는 부위에 형성될 수 있다. 특히, 상기 밴드부(233)는, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이 위치와 대응되는 부위에서 상기 절연 튜브(230)의 외벽(231)의 상하 방향의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 절연 튜브(230)의 밴드부(233)는, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이 위치와 대응되는 부위를 따라 전방 외벽(231c)의 중앙에서 상하 방향으로 연장되고, 하방 외벽(231d)의 중앙에서 전후 방향으로 연장되며, 그리고 후방 외벽(213e)의 중앙에서 상하 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 밴드부(233)는 상기 절연 튜브(230)의 다른 부위보다 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 밴드부(233)의 두께는 상기 절연 튜브(230)의 엠보싱 구조(E1)가 형성되지 않은 나머지 부위보다 2배 내지 4배 두껍게 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 밴드부(233)는 상기 모듈 케이스(210)의 외측을 둘러싸도록 길게 연장된 형태일 수 있다.
한편, 분리된 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214)는 서로 결속된 구성이 아니므로, 외부 충격시 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214)가 이동되는 힘이 발생될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연 튜브(230)의 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이 위치와 대응되는 부위에 피로 누적이 심화되 손상 내지 크랙이 발생될 가능성이 높다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 절연 튜브(230)는, 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이 위치와 대응되는 부위에 상대적으로 두껍게 형성된 밴드부(233)를 형성시킴으로써, 상대적으로 취약한 상기 제1 케이스(212) 및 상기 제2 케이스(214) 사이 위치와 대응되는 절연 튜브(230)의 부위가 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(200)의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절단된 일 부위의 모습을 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 8 및 도 12를 참조하면, 도 12의 절연 튜브(230D)는 도 9의 절연 튜브(230)와 비교할 때, 외측면 뿐만 아니라 상기 절연 튜브(230D)의 내측면에도 일부위가 내측 방향으로 융기된 엠보싱 구조(E2)가 더 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 절연 튜브(230D)의 내측면 및 외측면 각각에는 복수의 엠보싱 구조(E1, E2)가 형성될 수 있다. 상기 절연 튜브(230D)의 내측면에 형성된 복수의 엠보싱 구조(E2)의 융기된 방향의 외면이 상기 모듈 케이스(210)의 외측면과 접촉되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 절연 튜브(230D)가 외측면과 더불어 내측면에도 복수의 엠보싱 구조(E2)를 형성시킴으로 써, 외부 충격을 흡수(완충)할 수 있는 양을 보다 증가시킬 수 있어, 배터리 팩이 외부 충격을 받을 경우 보다 안전하게 내부 구성들을 보호할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 배터리 팩(200)은, 상기 배터리 팩(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(미도시)는 상술한 배터리 팩(200)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 전자 디바이스는, 배터리 팩(200)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 디바이스 하우징(미도시) 및 사용자가 배터리 팩(200)의 충전 상태를 확인할 수 있는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)을 탑재할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
200: 배터리 팩 100: 캔형 이차 전지
111, 111a, 111b: 전극 단자, 양극 단자, 음극 단자
210: 모듈 케이스 212, 214: 제1 케이스, 제2 케이스
212a, 214a: 제1 프레임 212b, 214b: 제2 프레임
H1: 중공
220, 225, 227: 버스바, 연결 버스바, 외부 버스바
230: 절연 튜브 E1, E2: 엠보싱 구조
O2, O3: 개구, 관통 개구
240: 팩 하우징 246: 음각 구조
250: 체결 볼트 H2, H3: 삽입홀, 체결홈
233: 밴드부

Claims (10)

  1. 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지;
    상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바;
    적어도 하나 이상이고, 내부에 빈 공간이 형성되어 상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 구성된 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스의 외측벽을 감싸도록 구성되고, 외측면에는 일부위가 외측 방향으로 융기된 엠보싱 구조가 복수개 형성된 절연 튜브
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    상기 절연 튜브가 피복된 상기 모듈 케이스를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가지고, 내측면이 상기 절연 튜브의 엠보싱 구조와 접촉하도록 구성된 팩 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팩 하우징의 내면에는 상기 엠보싱 구조와 대응되는 크기로 내부 방향으로 내입된 형상을 가진 음각 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 절연 튜브에는 내부에서 외부로 천공된 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 팩 하우징과 상기 모듈 케이스를 서로 구속하도록 구성된 체결 볼트를 더 포함하고,
    상기 팩 하우징에는 상기 체결 볼트가 삽입되도록 천공된 삽입홀이 형성되며,
    상기 모듈 케이스의 상기 삽입홀과 대응하는 위치에는 상기 체결 볼트가 삽입 고정되는 체결홈이 형성되고,
    상기 절연 튜브에는 상기 체결 볼트가 관통하도록 천공된 관통 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는,
    내부에 빈 공간이 형성되어 복수의 캔형 이차 전지를 수용하는 제1 케이스, 및
    상기 제1 케이스의 수평 방향의 일측에 결합되고, 내부에 빈 공간이 형성되어 복수의 캔형 이차 전지를 수용하는 제2 케이스를 구비하고,
    상기 절연 튜브는, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 서로 밀착 고정되도록 열 수축된 열수축성 소재를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절연 튜브는, 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스 사이 위치와 대응되는 부위에 형성되고 상기 절연 튜브의 다른 부위보다 두께가 더 두껍게 형성되며 상기 모듈 케이스의 외측을 둘러싸도록 띠 형상으로 연장된 밴드부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연 튜브의 내측면에는 일부위가 내측 방향으로 융기된 엠보싱 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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