KR20210069906A

KR20210069906A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20210069906A
Application number: KR1020190159720A
Authority: KR
Inventors: 박상훈
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-06-14
Also published as: US20210175481A1; CN112909394B; US12009537B2; CN112909394A

Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 복수의 배터리 셀을 지지하며, 복수의 후크 홀을 구비하는 메인 프레임; 및 상기 메인 프레임에 결합되며, 상기 후크 홀에 삽입되어 걸림 유지되는 복수의 후크를 구비한 메인 커버를 포함하고, 상기 메인 프레임은 상기 후크 홀과 인접하여 형성되되 상기 후크를 사이에 두고 상기 후크 홀에 마주보도록 배치되어 상기 후크를 지지하는 보강부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 후크와 후크 홀이 결합되는 결합 부위에 인접하여 보강 리브를 형성해 후크가 외부 충격에 의해 이탈되는 방향으로 밀리지 않도록 지지한다. 따라서 외력에 의해 후크가 후크 홀로부터 분리되지 않고 결합 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}

본 발명의 다양한 실시예는 배터리 팩에 관한 것이다.

일반적으로 노트북, 미니 노트북, 넷북, 모바일 컴퓨터, UMPC(Ultra Mobile Personal Computer) 및 PMP(Portable Multimedia Player)와 같은 전자 장치는 이동형 전원으로서 다수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 이루어진 배터리 팩을 이용한다. 이러한 배터리 팩은 과충전, 과방전 및/또는 과전류로부터 배터리 셀을 보호하기 위한 보호회로모듈(PCM: protective circuit module)을 포함하며, 상기 배터리 셀 및 보호회로모듈은 케이스에 함께 내장될 수 있다.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.

본 발명은 외부 충격에 의해 결합 부위의 결합이 해제되어 케이스가 분리되지 않도록 결합 부위를 지지할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 지지하며, 복수의 후크 홀을 구비하는 메인 프레임; 및 상기 메인 프레임에 결합되며, 상기 후크 홀에 삽입되어 걸림 유지되는 복수의 후크를 구비한 메인 커버를 포함하고, 상기 메인 프레임은 상기 후크 홀과 인접하여 형성되되 상기 후크를 사이에 두고 상기 후크 홀에 마주보도록 배치되어 상기 후크를 지지하는 보강부를 더 포함할 수 있다.

상기 메인 프레임은 상기 배터리 셀의 일측 면을 지지하는 안착면과, 상기 안착면의 가장자리를 따라 연장되는 측벽부를 포함하고, 상기 보강부는

상기 측벽부와 평행하게 배치되되 상기 안착면으로부터 상기 배터리 셀을 향해 연장 형성되는 복수의 제1 리브와, 상기 제1 리브의 양단에 일체로 형성되어 상기 제1 리브의 양단을 상기 측벽부에 연결하는 연결 리브를 더 포함할 수 있다.

상기 메인 프레임은 상기 제1 리브에 인접하여 배치되되 상기 측벽부와 평행하게 배치되고 상기 안착면으로부터 상기 배터리 셀을 향해 연장 형성되며, 상기 배터리 셀의 일측에 접촉되는 복수의 서브 프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 보강부는 상기 연결 리브와 일체로 형성되되 상기 서브 프레임을 향해 연장되어 상기 서브 프레임에 연결되는 보강 리브를 더 포함할 수 있다.

상기 안착면이 상기 배터리 셀의 하부에 위치할 때, 상기 보강 리브가 상기 서브 프레임의 단부에 연결되는 접촉점은 상기 안착면으로부터 상기 후크 홀 높이의 1/2 지점보다 상측에 배치되는 것이 특징이다.

상기 보강 리브는 상기 안착면에 연결되는 일단에서 타단까지의 길이가 상기 안착면으로부터 상기 후크 홀 길이의 1/2 지점까지의 길이 보다 긴 길이를 갖도록 형성되는 것이 특징이다.

상기 제1 리브의 길이는 상기 서브 프레임의 길이보다 짧은 것을 특징으로 한다.

상기 보강 리브는 상기 후크 홀에 인접하도록 배치되는 것이 특징이다.

상기 보강 리브가 상기 서브 프레임에 연결되는 접촉점은 상기 후크 홀에서 멀어지는 방향으로 배치되며, 상기 후크 홀에 걸리는 상기 후크의 접촉 단부가 상기 후크 홀에 접촉되는 부분과 이격되도록 배치되는 것이 특징이다.

상기 안착면이 상기 배터리 셀의 하부에 위치할 때, 상기 보강 리브가 상기 서브 프레임의 단부에 연결되는 접촉점은 상기 접촉 단부의 위치보다 상측에 배치되는 것이 특징이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 후크와 후크 홀이 결합되는 결합 부위에 인접하여 보강 리브를 형성해 후크가 외부 충격에 의해 이탈되는 방향으로 밀리지 않도록 지지한다. 따라서 외력에 의해 후크가 후크 홀로부터 분리되지 않고 결합 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예는 외부 충격에 의해 결합 부위의 결합이 해제되어 케이스가 분리되지 않도록 결합 부위를 지지할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 배터리 팩의 메인 프레임을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 메인 프레임의 주요 부분을 확대한 확대 사시도이다.
도 5는 도 4에 따른 메인 프레임의 주요 부분을 다른 방향에서 도시한 확대 사시도이다.
도 6은 도 1 및 도 2에 따른 배터리 팩의 메인 커버를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 메인 프레임과 메인 커버의 결합 부위를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.

본 발명의 주요 구성을 설명함에 있어 편의상 도 1을 기준으로 위쪽을 상측 방향, 아래쪽을 하측 방향으로 정의하기로 한다. 또한, 도 1을 기준으로 메인 프레임의 장변 방향을 길이 방향, 메인 프레임의 단변 방향을 폭 방향으로, 배터리 팩의 외부를 향하는 방향을 외측 방향으로, 그에 대향되는 방향을 내측 방향으로 정의한다. 따라서 각 구성품들의 결합 관계는 이러한 배치 방향이 변경되는 경우 그에 대응하여 달라지는 개념을 모두 포함한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(100), 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결된 보호회로 모듈(300), 배터리 셀(100)과 보호회로 모듈(300)을 수용하는 메인 프레임(500), 메인 프레임(500)에 결합되는 메인 커버(700)를 포함할 수 있다(배터리 셀의 보호를 위한 각종 플레이트나 테이프 등은 본 발명의 주요 구성이 아니므로 상세한 구조에 대한 도시 및 설명을 생략한다).

도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(100)은 양극판 및 음극판, 이들 사이에 배치되는 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체와, 전극조립체 및 전해액을 수용하는 케이스, 양극판 및 음극판으로부터 외부로 각각 인출된 양극탭 및 음극탭을 포함하는 통상적인 구조를 가질 수 있다. 배터리 셀이 각형 또는 파우치형인 경우 본 발명의 배터리 셀(100)에 적용할 수 있다. 본 발명에서 배터리 셀의 구체적인 구성은 공지 기술을 차용할 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 보호회로 모듈(PCM: protective circuit module, 300)은 배터리 셀(100)의 양극탭 및 음극탭에 전기적으로 접속되는 회로 기판(310)과, 외부와 전기적으로 연결되기 위한 커넥터(330)를 포함할 수 있다.

회로 기판(310)에는 배선 패턴을 통해 전기적으로 접속된 다수의 보호 소자가 구비될 수 있으며, 탭 접속부에 의해 패선 패턴과 양극탭 및 음극탭이 전기적으로 접속된다. 회로 기판(310)에 형성된 배선 패턴에 의해 복수의 배터리 셀(100)이 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 회로 기판(310)의 배선 패턴은 커넥터(330)를 통해 외부와 전기적으로 연결되어 배터리 셀(100)의 충방전이 제어된다.

보호회로 모듈의 구체적인 구성은 공지 기술을 차용할 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

전술한 배터리 셀(100) 및 보호회로 모듈(300)이 메인 프레임(500)에 탑재된 상태에서 메인 프레임(500)에 메인 커버(700)가 결합된다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(500)은 대략 상하측이 개방된 사각의 링 형상을 가질 수 있다. 메인 프레임(500)의 개방된 상측에 메인 커버(700)가 결합된다.

메인 프레임(500)은 SUS 재질로 만들어질 수 있다. SUS 재질의 경우 다른 재질에 비해 기계적 강도가 우수하고 배터리 팩(10)의 두께를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 메인 프레임(500)이 SUS 재질로 만들어지고 후술할 메인 커버(700)가 플라스틱 등의 재질로 만들어지는 경우, 재질 특성 차이와 강도의 차이에 의해 결합 부위의 결합력이 동일 재질의 결합에 비해 약해지는 문제가 있다.

메인 프레임(500)은 수용 공간을 형성하기 위한 측벽부(510) 및 측벽부(510)에 일체로 형성되어 배터리 셀(100)이 안착되는 안착면(520)과, 보호회로 모듈(300)이 장착되는 회로 장착부(530)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(10)이 설치되는 제품의 장착 위치 형상에 따라 메인 프레임(500)은 측벽부(510) 내측에 폭 방향으로 수용 공간을 구획하는 보조 측벽(540) 및 연결면(550)을 추가로 구비할 수 있다.

또한, 메인 프레임(500)은 메인 커버(700)와의 결합을 위한 커버 결합 프레임(560)과, 배터리 셀(100)의 가장자리 일측을 지지하는 복수의 서브 프레임(570)과, 메인 커버(700)와의 결합 시 결합 부위를 보강하기 위한 보강부(580)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 전술한 결합 부위의 결합력 약화 문제를 해결할 수 있는 해결 방안으로 보강부(580)를 제시한다.

측벽부(510)는 메인 프레임(500)의 사각 링 형상의 테두리를 구성하는 부분이다. 측벽부(510)의 높이는 배터리 셀(100)의 높이 보다 높게 형성될 수 있다. 편의상 측벽부(510)를 제1 측벽(511) 내지 제4 측벽(517)으로 구분할 수 있다. 제1 측벽(511) 내지 제4 측벽(517)이 대략 사각 링 형상의 메인 프레임(500)의 테두리를 구성할 수 있다.

제1 측벽(511) 및 제3 측벽(515)은 메인 프레임(500)의 단변으로, 서로 마주보도록 배치된다. 제2 측벽(513) 및 제4 측벽(517)은 메인 프레임(500)의 장변으로, 서로 마주보도록 배치된다. 본 발명에서 제4 측벽(517)은 회로 장착부(530)의 형성을 위해 제2 측벽(513)보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.

제1 측벽(511) 내지 제4 측벽(517) 상에는 복수의 후크 홀(519)이 관통 형성된다. 후크 홀(519)은 후술할 메인 커버(700)의 후크(732a) 위치에 대응하는 위치에 형성된다.

측벽부(510)의 하단에는 안착면(520)이 일체로 형성된다. 제2 측벽(513)과 제4 측벽(517)의 사이에 폭 방향으로 보조 측벽(540) 및 연결면(550)이 형성될 수 있다.

안착면(520)은 측벽부(510)의 하단으로부터 수직으로 연장 형성되어 배터리 셀(100)의 일면을 지지한다. 안착면(520)은 메인 프레임(500)의 하면을 형성하는 부분으로, 하측 전체를 점유하는 것이 아닌 배터리 셀(100)이 이탈되지 않을 정도의 폭으로 형성된다. 또한, 안착면(520)은 배터리 셀(100)의 개수에 대응하여 각 배터리 셀(100)의 하면 가장자리를 지지할 수 있는 형상을 갖는다.

좀더 상세히 설명하면, 배터리 셀(100)이 3개라고 가정할 때 안착면(520)은 3개의 배터리 셀(100) 각각의 하면 가장자리에 대응하는 판면을 형성한다. 배터리 셀(100)의 하면 가장자리 이외의 부분은 개방된 홀을 형성한다. 다르게 설명하면, 안착면(520)은 대략 사각형의 판 상에 배터리 셀(100)보다 작은 크기의 홀을 형성한 형태인 것이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회로 장착부(530)는 배터리 셀(100)의 보호회로 모듈이 안착되는 부분이다. 회로 장착부(530)는 제4 측벽부(517)보다 외측 방향으로 돌출될 수 있다. 따라서 회로 장착부(530)는 도 2에 도시된 보호 커버(534)에 의해 커버될 수 있다. 또한, 회로 장착부(530)에는 전술한 커넥터(330)가 노출되는 커넥터 인출부(532a)가 형성될 수 있다.

보호 커버(534)는 도 1을 기준으로 장착면(532)을 상부에서 감싸는 형태의 커버이다. 보호 커버(534)는 전술한 다양한 구조 중 어느 하나를 차용하여 장착면(532)에 장착되는 보호회로 모듈(300)을 커버한다. 보호 커버(534)는 보호회로 모듈(300)이 외부로 노출되지 않도록 차단할 수 있다면 그 형상에 제한되지 않는다. 보호 커버(534)는 별도로 구비되어 결합될 수도 있고, 메인 커버(700)에 일체로 형성되어 메인 커버(700)와 함께 결합될 수도 있다.

한편, 전술한 측벽부(510)와 안착면(520)에 의해 배터리 셀(100)이 수용되는 수용 공간이 형성되나, 필요에 따라 이 수용 공간은 복수 개로 분할될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 보조 측벽(540)은 전술한 제2 측벽(513)과 제4 측벽(517)을 연결하는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 보조 측벽(540)은 메인 프레임(500)의 길이 방향을 따라 수용 공간을 구획하도록 배치될 수 있다. 보조 측벽(540)은 양단이 제2 측벽(513)과 제4 측벽(517)에 각각 연결되어 일체로 형성되거나, 적어도 일단이 제2 측벽(513) 또는 제4 측벽(517)과 일체로 형성될 수 있다.

배터리 팩(10)이 설치되는 부위의 형상에 따라 보조 측벽(540)이 한 쌍으로 구비되고 그 사이를 연결하는 연결면(550)이 형성될 수도 있다. 배터리 팩이 설치되는 제품의 설치 위치에 따라 주변 구성품과의 간섭 등이 발생하는 경우가 있다. 따라서 주변 구성품을 피해 배터리 팩(10)을 설치하기 위해 배터리 셀(100)을 일렬로 배치하기 어려운 경우 보조 측벽(540)과 연결면(550)을 구비할 수 있다(연결면에 형성된 관통홀은 금형으로부터 분리를 위한 홀이므로 상세한 설명은 생략함).

예를 들어, 도 3의 연결면(550) 하측에 배터리 팩(10)의 전기적 연결을 위한 와이어(미도시)가 배치될 수 있다. 이때, 보조 측벽(540)과 연결면(550)은 와이어와의 간섭을 피해 배터리 셀(100)을 수납하기 위해 메인 프레임(500)을 구획하는 용도로 형성된다. 그러나 도 8에 도시된 바와 같이, 수용 공간이 분할되지 않은 일반적인 배터리 셀 수납 구조의 경우에도 본 발명의 메인 프레임(500) 및 메인 커버(700)의 결합 구조를 적용할 수 있다.

다음으로 메인 커버(700)와의 결합을 위한 결합 구조에 대해 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 커버 결합 프레임(560)은 배터리 셀(100)을 향하는 방향인 측벽부(510)의 내측에 배치되되, 측벽부(510)와 마주보도록 안착면(520)으로부터 상향 연장된다. 메인 커버(700)의 결합 시 측벽부(510)와 커버 결합 프레임(560)의 사이에 메인 커버(700)가 삽입된다. 도 4를 기준으로 하면, 제2 측벽(513)과 커버 결합 프레임(560) 사이의 틈에 메인 커버(700)가 결합되는 것이다. 이러한 구조는 측벽부(510)를 구성하는 제1 측벽(511) 내지 제4 측벽(517)에 모두 동일하게 적용될 수 있다. 커버 결합 프레임(560)과 측벽부(510) 사이의 간격은 메인 커버(700)의 결합 시 삽입되는 부분의 두께에 대응하되, 후술할 후크(732a)가 삽입될 수 있을 정도의 간격으로 형성될 수 있다.

커버 결합 프레임(560)은 측벽부(510)와 동일한 높이로 형성되거나, 측벽부(510)보다 다소 낮은 높이로 형성될 수 있다. 본 발명에서 커버 결합 프레임(560)은 제2 측벽(513) 및 제4 측벽(517) 쪽에 각각 형성될 수 있다. 제1 측벽(511) 및 제3 측벽(515) 쪽에는 서브 프레임(570)이 형성될 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 서브 프레임(570)은 제1 측벽(511) 및 제3 측벽(515)의 내측에 각각 배치되되 안착면(520)으로부터 상향 연장된다. 서브 프레임(570)은 단부가 커버 결합 프레임(560)와 연결될 수도 있고, 별도로 형성될 수도 있다. 서브 프레임(570)은 배터리 셀(100)이 안착면(520) 상에 안착될 때 배터리 셀(100)의 일측을 지지하여 배터리 셀(100)의 유동을 방지한다. 따라서 서브 프레임(570)은 배터리 셀(100)의 안착 시 배터리 셀(100)에 밀착될 수 있는 위치에 형성된다. 서브 프레임(570)은 메인 커버(700)의 결합 시 간섭되지 않으면서 배터리 셀(100)의 유동을 방지할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다.

서브 프레임(570)과 제1 측벽(511), 서브 프레임(570)과 제3 측벽(515)의 사이에는 외부 충격으로부터 배터리 셀(100) 및 보호회로 모듈(300)을 보호하고 메인 커버(700)의 분리를 방지하기 위한 보강부(580)가 형성된다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 보강부(580)는 메인 커버(700)의 결합 시 결합 부위를 지지하는 복수의 제1 리브(582)와, 제1 리브(582)를 측벽부(510)와 연결하는 연결 리브(584)와, 연결 리브(584)와 서브 프레임(570)의 사이에 구비되는 보강 리브(586)를 포함할 수 있다.

제1 리브(582)는 복수 개가 제1 측벽(511)과 서브 프레임(570)의 사이에 배치되고 제1 측벽(511)과 평행하게 배치된다. 또한, 제1 리브(582)는 복수 개가 제3 측벽(515)과 서브 프레임(570)의 사이에 배치되고 제3 측벽(515)과 평행하게 배치된다. 제1 리브(582)는 후크 홀(519)이 형성된 부분에 배치되며, 후크 홀(519)이 형성된 부분을 충분히 커버할 수 있는 길이로 형성된다. 그러나 제1 리브(582)의 길이는 서브 프레임(570)의 길이 보다는 짧게 형성된다.

제1 리브(582)와 제1 측벽(511), 제1 리브(582)와 제3 측벽(515) 사이의 간격은 후술할 메인 커버(700)의 삽입부(732) 두께 보다는 크게 형성되나, 후크(732a)의 두께(도 7의 두께(h)) 보다는 작게 형성될 수 있다. 제1 리브(582)는 후크(732a)가 후크 홀(519)에 결합된 상태에서 이탈되지 않도록 반력을 제공하는 역할을 한다. 제1 리브(582)와 제1 측벽(511), 제1 리브(582)와 제3 측벽(515) 사이의 간격이 너무 크면 후크(732a)에 가해지는 외력에 대한 반력을 충분히 제공하기 어렵다. 따라서 제1 리브(582)와 제1 측벽(511), 제1 리브(582)와 제3 측벽(515) 사이의 간격은 후크(732a)의 폭(h) 보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다.

제1 리브(582)는 메인 커버(700)와의 결합 시 메인 커버(700)가 메인 프레임(500)에 밀착될 수 있도록 제1 측벽(511) 및 제3 측벽(515)의 높이 보다는 낮은 높이로 형성된다. 또한, 제1 리브(582)의 양단 일측은 제1 리브(582)의 높이 보다 낮은 높이를 갖는 연결 리브(584)에 의해 제1 측벽(511) 또는 제3 측벽(515)에 연결된다. 제1 리브(582)의 양단 타측은 제1 리브(582)의 높이 보다 낮은 높이를 갖는 보강 리브(586)에 의해 서브 프레임(570)에 연결되어 지지된다.

따라서 제1 리브(582)는 연결 리브(584) 및 보강 리브(586)에 의해 지지되지 않는 부분의 일시적인 변형이 가능하므로 측벽부(510)와의 간격이 후크(732a)의 폭(h)보다 작더라도 후크(732a)가 삽입될 수 있다.

연결 리브(584)는 제1 리브(582)의 양단에 일체로 형성되고 제1 측벽(511) 또는 제3 측벽(515)에 연결된다. 연결 리브(584)는 도 7을 기준으로 후크 홀(519)의 1/2 높이 내지 후크 홀(519)의 상단 높이에 대응하는 높이로 형성될 수 있다. 여기서 높이라는 표현은 도 7을 기준으로 안착면(520)으로부터 상향 연장된 길이를 의미한다.

보강 리브(586)는 연결 리브(584)에 대향되는 방향으로 배치되며, 제1 리브(582)의 양단에 일체로 형성되고 서브 프레임(570)에 연결된다. 보강 리브(586)는 연결 리브(584)와 달리 제1 리브(582)의 상단에서부터 유선형으로 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가질 수 있다. 즉, 보강 리브(586)는 제1 리브(582)의 상단에서부터 안착면(520)과의 길이가 점차 가까워지는 형상을 가질 수 있다.

보강 리브(586)는 연결 리브(584)와 일체로 형성되어 하나의 판면을 이룰 수 있다. 따라서 제1 리브(582)는 연결 리브(584) 및 보강 리브(586)에 의해 양단이 지지되는 형태가 된다. 보강 리브(586)는 후크(732a)가 이탈되지 않도록 지지해야 하므로 후크 홀(519) 및 후크(732a)에 인접하도록 배치되어야 한다. 이를 위해, 제1 리브(582)의 길이와 위치는 보강 리브(586)의 위치를 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 도 7을 기준으로 하면, 보강 리브(586)는 후크(732a)를 사이에 두고 후크 홀(519)와 마주보는 방향에 배치된다. 후크 홀(519)과 보강 리브(586)가 일직선 상에 배치되지는 않으나 서로 마주보는 방향으로 배치되어 보강 리브(586)가 후크(732a)를 지지하게 된다.

보강 리브(586)와 제1 리브(582)의 상단이 만나는 지점을 보강 리브(586)의 최고점, 보강 리브(586)와 안착면(520)이 만나는 지점을 최저점(보강 리브와 서브 프레임의 하단이 만나는 지점이기도 함), 보강 리브(586)와 서브 프레임(570)의 상단이 만나는 지점의 상단을 접촉점(H0)이라고 정의할 수 있다.

이때 도 7에 도시된 바와 같이, 보강 리브(586)의 접촉점 높이(H1)은 H2보다 높게 형성될 수 있다. 보강 리브(586)의 접촉점 높이(H1)은 최소한 H3 보다는 높게 형성되는 것이 바람직하다.

여기서 '높이'란 메인 프레임(500)의 안착면(520)이 도 7과 같이 하향 배치했을 때를 기준으로, 안착면(520)으로부터의 거리(길이)를 의미한다. 따라서 H1은 안착면(520)으로부터 보강 리브(586)의 접촉점(H0)까지의 거리를 의미한다. H2는 안착면(520)으로부터 후크(732a)의 접촉 단부(732a')까지의 거리를 의미한다. H3은 안착면(520)으로부터 후크 홀(519)의 1/2 지점까지의 거리를 의미한다.

보강 리브(586)의 접촉점 높이(H1)는 메인 커버(700)의 결합 시 후크(732a)에 가해지는 외력에 대한 반력이 작용할 수 있는 높이이다(이에 대해서는 후술하기로 한다).

도 6에 도시된 바와 같이, 메인 커버(700)는 메인 플레이트(710)와, 메인 플레이트(710)의 가장자리에 형성된 커버 측벽(730)을 포함할 수 있다. 메인 커버(700)는 절연을 위해 플라스틱 등의 절연 소재를 사출하여 만들어질 수 있다.

메인 플레이트(710)는 메인 프레임(500)의 개구된 상측을 커버하되 배터리 셀(100)을 모두 커버하는 크기를 가질 수 있다. 메인 플레이트(710)의 가장자리를 따라 커버 측벽(730)이 하향 연장된다.

커버 측벽(730)은 메인 플레이트(710)의 가장자리로부터 하향 연장되며, 측벽부(510)와 커버 결합 프레임(560)의 사이에 삽입된다. 커버 측벽(730)은 삽입부(732)의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 복수의 삽입부(732)가 하향 연장된다. 여기서 '폭'이란 메인 플레이트(710)의 가장자리로부터 연장된 길이를 의미한다. 커버 측벽(730)이 삽입부(732)의 폭보다 작게 형성되는 것은 메인 커버(700)가 메인 프레임(500)에 결합될 때 커버 측벽(730)이 전술한 연결 리브(584) 등 주변의 구조물과 간섭되지 않기 위한 것이다.

삽입부(732)는 커버 측벽(730)의 하단으로부터 하향 연장된다. 삽입부(732) 상에는 적어도 하나의 후크(732a)가 형성된다. 삽입부(732)를 포함한 커버 측벽(730) 전체의 폭은 측벽부(510)의 폭에 대응하거나 그보다 다소 작은 폭으로 형성될 수 있다. 단, 후크(732a)는 측벽부(510)의 후크 홀(519) 위치에 대응하는 위치에 형성된다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 후크(732a)는 삽입부(732)의 판면으로부터 외측으로 경사지게 돌출되며, 돌출된 상단은 후크 홀(519)의 상단에 접촉되는 접촉 단부(732a')를 형성한다. 후크(732a)는 하측에서 접촉 단부(732a') 쪽인 상측으로 갈수록 삽입부(732)로부터 점차 멀어지는 형상이다. 후크(732a)의 상단에 형성되는 접촉 단부(732a')는 소정의 폭(h)을 가지며, 접촉 단부(732a')가 후크 홀(519)에 걸림으로써 메인 커버(700)가 메인 프레임(500)에 결합된 상태를 유지할 수 있다.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)에 있어서, SUS 재질의 메인 프레임(500)과 플라스틱 재질의 메인 커버(700)를 결합하면, 외력에 의해 후크(732a)가 후크 홀(519)로부터 이탈될 가능성이 있다.

도 7을 참조하면, 후크(732a)는 하단에 외력이 가해질 때보다 상단인 접촉 단부(732a')에 외력이 가해질 때 후크 홀(519)로부터 분리될 가능성이 높아진다. 따라서 후크(732a)에 가해지는 외력(도 7의 왼쪽 화살표 방향)에 대해 반력을 제공해 후크(732a)의 이탈을 방지하기 위해서는 후크(732a)에 가해지는 외력의 방향에 반대 방향(도 7의 오른쪽 화살표 방향)에서 후크(732a)를 지지할 수 있어야 한다. 이를 위해 보강 리브(586)가 구비된다. 따라서 보강 리브(586)는 후크 홀(519)에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.

따라서 전술한 바와 같이, 보강 리브(586)의 접촉점 높이(H1)가 후크(732a)의 접촉 단부(732a') 높이(H2) 보다 높게 형성되는 것이 바람직하다. 또는, 보강 리브(586)의 접촉점 높이(H1)가 최소한 후크 홀(519) 길이의 1/2 지점의 높이(H3) 보다 높게 형성되어야 충분한 반력을 제공할 수 있다.

다르게 설명하면, 보강 리브(586)의 접촉점은 후크 홀(519)에서 멀어지는 방향으로 배치되며, 후크(732a)의 접촉 단부(732a')와 후크 홀(519)이 접촉되는 부분과 이격되도록 배치되어야 한다. 또는, 보강 리브(586)는 최소한 안착면(520)에 연결되는 일단에서 연장된 타단까지의 길이가 안착면(520)으로부터 후크 홀(519)의 중앙 까지의 길이보다 긴 길이를 갖도록 형성되어야 한다.

전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(100)이 일렬로 배치되되 배터리 셀(100)의 수용 공간이 일부 구획되어 일부 배터리 셀(100)이 분리된 형태였다. 그러나 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 팩(10)은 수용 공간이 분리되지 않아 복수의 배터리 셀(100)이 인접하여 안착되는 형태로 구성될 수도 있다. 도 8에 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 팩(10)을 도시하였다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 팩(10')은 복수의 배터리 셀(100'), 배터리 셀(100')과 전기적으로 연결되고 커넥터(330')에 의해 외부와 전기적으로 연결된 보호회로 모듈(300'), 배터리 셀(100')과 보호회로 모듈(300')을 수용하는 메인 프레임(500'), 메인 프레임(500')에 결합되는 상부 커버(700a') 및 하부 커버(700b')를 포함할 수 있다.

배터리 팩(10')은 도 1 내지 도 7에서 설명한 것과 동일한 결합 구조를 갖되, 배터리 셀(100')이 수용되는 메인 프레임(500') 상에 제1 실시 예의 보조 측벽(540)과 연결면(550)이 없는 형태이다. 또한, 배터리 팩(10')은 회로 장착부(530')가 메인 프레임(500') 외측으로 돌출되지 않는 형태이다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.

또한, 전술한 실시 예들에서 배터리 팩 결합 구조는 각형 또는 파우치형 배터리 셀이 구비된 배터리 팩에 적용된다고 하였으나, 메인 프레임(500, 500')과 메인 커버(700, 또는 상부 커버(700a') 및 하부 커버(700b'))가 후크 구조로 결합된다면 원통형 배터리 셀을 구비한 배터리 팩에도 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 배터리 팩 100: 배터리 셀
300: 보호회로 모듈 500: 메인 프레임
510: 측벽부 519: 후크 홀
520: 안착면 530: 회로 장착부
560: 커버 결합 프레임 570: 서브 프레임
580: 보강부 582: 제1 리브
584: 연결 리브 586: 보강 리브
700: 메인 커버 710: 메인 플레이트
730: 커버 측면 732: 삽입부
732a: 후크 732a': 접촉 단부

Claims

복수의 배터리 셀을 지지하며, 복수의 후크 홀을 구비하는 메인 프레임; 및
상기 메인 프레임에 결합되며, 상기 후크 홀에 삽입되어 걸림 유지되는 복수의 후크를 구비한 메인 커버를 포함하고,
상기 메인 프레임은
상기 후크 홀과 인접하여 형성되되 상기 후크를 사이에 두고 상기 후크 홀에 마주보도록 배치되어 상기 후크를 지지하는 보강부를 더 포함하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 메인 프레임은 상기 배터리 셀의 일측 면을 지지하는 안착면과, 상기 안착면의 가장자리를 따라 연장되는 측벽부를 포함하고,
상기 보강부는
상기 측벽부와 평행하게 배치되되 상기 안착면으로부터 상기 배터리 셀을 향해 연장 형성되는 복수의 제1 리브와, 상기 제1 리브의 양단에 일체로 형성되어 상기 제1 리브의 양단을 상기 측벽부에 연결하는 연결 리브를 더 포함하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 메인 프레임은
상기 제1 리브에 인접하여 배치되되 상기 측벽부와 평행하게 배치되고 상기 안착면으로부터 상기 배터리 셀을 향해 연장 형성되며, 상기 배터리 셀의 일측에 접촉되는 복수의 서브 프레임을 더 포함하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,
상기 보강부는
상기 연결 리브와 일체로 형성되되 상기 서브 프레임을 향해 연장되어 상기 서브 프레임에 연결되는 보강 리브를 더 포함하는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 안착면이 상기 배터리 셀의 하부에 위치할 때, 상기 보강 리브가 상기 서브 프레임의 단부에 연결되는 접촉점은 상기 안착면으로부터 상기 후크 홀 높이의 1/2 지점보다 상측에 배치되는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 보강 리브는 상기 안착면에 연결되는 일단에서 타단까지의 길이가 상기 안착면으로부터 상기 후크 홀 길이의 1/2 지점까지의 길이 보다 긴 길이를 갖도록 형성되는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 제1 리브의 길이는 상기 서브 프레임의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제7항에 있어서,
상기 보강 리브는 상기 후크 홀에 인접하도록 배치되는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 보강 리브가 상기 서브 프레임에 연결되는 접촉점은 상기 후크 홀에서 멀어지는 방향으로 배치되며, 상기 후크 홀에 걸리는 상기 후크의 접촉 단부가 상기 후크 홀에 접촉되는 부분과 이격되도록 배치되는 배터리 팩.
제9항에 있어서,
상기 안착면이 상기 배터리 셀의 하부에 위치할 때, 상기 보강 리브가 상기 서브 프레임의 단부에 연결되는 접촉점은 상기 접촉 단부의 위치보다 상측에 배치되는 배터리 팩.