KR20210151469A - 이차 전지 팩 - Google Patents

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KR20210151469A
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unit battery
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battery cell
secondary battery
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이혁
김범주
김재호
이길석
전두성
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

이차 전지 팩이 개시된다. 이차 전지 팩은, 내부 공간이 형성된 전지 하우징과, 내부 공간에 배치되는 복수개의 단위 전지셀과, 복수개의 단위 전지셀을 전기적으로 연결하는 버스바와, 복수개의 단위 전지셀을 전지 하우징의 내부에서 고정하는 하부 홀더부와, 하부 홀더부의 하부에서 상기 전지 하우징의 바닥판 내부에 형성되며 복수개의 단위 전지셀을 냉각하는 냉각부를 포함한다.

Description

이차 전지 팩{RECHARGEABLE BATTERY PACK}
본 발명은 냉각 효과가 증대되는 이차 전지 팩에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 전기 자전거, 스쿠터, 전기자동차(Electric Vehicle) 및 지게차(fork lift) 등의 모터 구동용 전원으로 사용된다.
이차 전지는 하나의 단위 전지셀로 사용될 수도 있으나, 대용량 구현을 위하여 복수의 단위 전지셀들을 병렬 또는 직렬로 연결한 이차 전지 팩 상태로 사용될 수도 있다. 예를 들면, 이차 전지 팩은 복수의 단위 전지셀들을 직렬 또는 병렬로 연결하는 탭을 사용하며, 일측의 탭에서 전류를 인출하는 구조로 이루어질 수 있다.
단위 전지셀을 복수로 사용하는 경우, 이차 전지 팩은 고출력 대응을 위하여 충전 및 방전시 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 구조, 및 충격 및 진동에 대응하기 위하여 단위 전지셀을 효과적으로 고정시킬 수 있는 구조를 가져야 한다.
한편, 이차 전지는 충전과 방전이 반복되는 경우 열이 발생되는 바, 열에 의해 이차 전지의 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 충전 및 방전 과정에서 발생된 열을 효과적으로 냉각하는 이차 전지 팩을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 내부 공간이 형성된 전지 하우징과, 내부 공간에 배치되는 복수개의 단위 전지셀과, 복수개의 단위 전지셀을 전기적으로 연결하는 버스바와, 복수개의 단위 전지셀을 전지 하우징의 내부에서 고정하는 하부 홀더부와, 하부 홀더부의 하부에서 상기 전지 하우징의 바닥판 내부에 형성되며 복수개의 단위 전지셀을 냉각하는 냉각부를 포함한다.
하부 홀더부는, 전지 하우징의 내부에서 단위 전지셀의 하면과 측면의 일부를 수용한 상태로 고정할 수 있다.
하부 홀더부는, 전지 하우징의 바닥판과 일체로 형성되어 상부로 돌출되며, 단위 전지셀의 하면과 측면의 일부를 수용하는 복수개의 홈부가 형성될 수 있다.
홈부의 내벽면과 단위 전지셀의 사이에는 충진재가 도포될 수 있다.
충진재는 전기 절연성을 가지는 서멀 글루(thermal glue)일 수 있다.
하부 홀더부는 알루미늄 재질일 수 있다.
하부 홀더부는, 내부 공간에 안착되며 단위 전지셀의 일부분이 삽입되는 복수개의 고정홀이 형성되는 홀더 블록을 포함할 수 있다.
고정홀은, 홀더 블록에 복수개의 열과 행으로 형성되어 단위 전지셀의 하면과 측면의 일부분이 삽입될 수 있다.
홀더 블록은 플라스틱 재질일 수 있다.
하부 홀더부는, 전지 하우징의 바닥판에 복수개가 이격된 상태로 설치되어 복수개의 구획 공간을 형성되는 구획 격부를 포함할 수 있다.
구획 공간에는 복수개의 단위 전지셀이 상기 구획 격부에 측면의 일부분이 접한 상태로 수용될 수 있다.
구획 격부의 측면에는 단위 전지셀에 면접촉되는 오목부가 형성될 수 있다.
하부 홀더부는, 내부 공간의 저면에 안착되며 단위 전지셀의 일부분이 삽입되는 복수개의 고정부가 형성된 홀더 바디와, 홀더 바디의 저면에 복수개가 이격된 상태로 설치되어 복수개의 구획 공간을 형성되는 구획 리브를 포함할 수 있다.
구획 공간에는 복수개의 단위 전지셀이 구획 리브의 측면의 일부분이 접한 상태로 수용될 수 있다.
홀더 바디의 하부에는 고정부에 삽입된 단위 전지셀의 하면을 지지하는 지지 리브가 형성될 수 있다.
하부 홀더부는 플라스틱 재질일 수 있다.
단위 전지셀의 상부에서 버스바를 지지하며 단위 전지셀의 일부가 노출되는 관통홀이 형성된 상부 홀더부를 더 포함할 수 있다.
버스바는, 상부 홀더부의 상측에서 양측 가장자리에 배치되어 단위 전지셀에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제1 버스바와, 상부 홀더부의 상측에서 한 쌍의 제1 버스바의 사이 측면에 배치되어 단위 전지셀에 전기적으로 연결되는 복수개의 제2 버스바를 포함할 수 있다.
버스바와 단위 전지셀은 상부 홀더부의 상측에서 와이어부재에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
냉각부는, 전지 하우징의 바닥판의 내부에 형성되는 냉각 유로일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단위 전지셀의 작동 과정에서 발생된 고온의 열은, 하부 홀더부를 통해 냉각부에 전달될 수 있다. 따라서, 단위 전지셀의 작동 과정에서 발생된 열이 홀더부를 통한 열전달 작용에 의해 효과적으로 냉각되는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 팩의 단위 전지셀이 전지 하우징에 하부 홀더에 의해 고정된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 4는 도 2의 A 부분에서 버스바의 연결 상태를 개략적으로 도시한 요부 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버스바의 연결 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 버스바를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 버스바를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하부 홀더를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 팩의 단위 전지셀이 전지 하우징에 하부 홀더에 의해 고정된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11의 전지 하우징에 하부 홀더가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 평면도이다.
도 13은 도 12의 A-A 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지팩의 하부 홀더부에 단위 전지셀이 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 15는 도 14의 하부 홀더부에 단위 전지셀이 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15의 하부 홀더부에 단위 전지셀이 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 저면 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 팩의 단위 전지셀이 전지 하우징에 하부 홀더에 의해 고정된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 팩(100)은, 내부 공간(11)이 형성된 전지 하우징(10)과, 내부 공간(11)에 삽입되는 복수개의 단위 전지셀(21)과, 단위 전지셀(21)을 전지 하우징(10)의 내부에서 고정하는 하부 홀더부(20)와, 하부 홀더부(20)의 하부에 형성되며 단위 전지셀(21)을 냉각하는 냉각부(30)를 포함한다.
전지 하우징(10)은 본 실시예에서 직육면체 형상으로 형성되고, 내부에는 내부 공간(11)이 형성될 수 있다. 전지 하우징(10)은 본 실시예에서 직육면체 형상인 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 원통형 등의 다양한 형상으로 변경되는 것도 가능하다. 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)에는 단위 전지셀(21)이 수용될 수 있다.
이러한 전지 하우징(10)은 내부에 단위 전지셀(21)을 수용한 상태로 커버부(미도시)로 밀폐될 수 있다.
단위 전지셀(21)은 충전과 방전 작용을 반복적으로 수행하는 통상의 원통형 이차 전지로 구성될 수 있다.
단위 전지셀(21)은 전지 하우징(10)의 내부에서 복수개의 열과 행으로 배치된 상태에서, 전지 하우징(10)에서 하부 홀더부(20)에 지지된 상태로 설치될 수 있다.
하부 홀더부(20)는, 전지 하우징(10)의 내부에서 단위 전지셀(21)을 지지하며 복수개의 단위 전지셀(21)들이 전지 하우징(10)의 내부에 안착된 상태를 지지할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 하부 홀더부(20)는 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판에 형성되어 복수개의 단위 전지셀(21)의 각각이 고정되도록 형성될 수 있다.
즉, 하부 홀더부(20)는 전지 하우징(10)과 동일 재질로 이루어지고 전지 하우징(10)과 일체로 형성되는 것으로, 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판에서 돌출되어 단위 전지셀(21)의 일부분이 삽입될 수 있다. 이를 위해 하부 홀더부(20)에는 단위 전지셀(21)의 하면과 측면의 일부분이 삽입되는 홈부(22)가 형성될 수 있다.
홈부(22)는 하부 홀더부(20)의 내부에서 단위 전지셀(21)의 길이의 절반 이하의 깊이로 형성될 수 있다.
따라서, 단위 전지셀(21)은 하부 홀더부(20)에 삽입된 상태에서 하면과 측면의 일부분이 지지된 상태로 전지 하우징(10)의 내부에 고정될 수 있다.
이와 같이, 단위 전지셀(21)이 하면과 측면의 일부분이 하부 홀더부(20)의 내부에 삽입 고정되는 것은, 단위 전지셀(21)이 움직이지 않게 고정하기 위함과 후술하는 냉각부(30)의 냉각 작용에 의해 단위 전지셀(21)을 적절하게 냉각하기 위함이다. 이에 대해서는 냉각부(30)를 설명하면서 구체적으로 설명한다.
하부 홀더부(20)는 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판에서 홈부(22)가 내부에 형성된 포켓 타입으로 형성되어, 복수개의 단위 전지셀(21)의 일부분을 수용하도록 형성될 수 있다.
즉, 하부 홀더부(20)는 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판의 전체에 돌출 형성되는 것으로, 홈부(22)가 복수개의 행과 열을 이루어 포켓 타입으로 형성될 수 있다.
따라서, 단위 전지셀(21)은 복수개의 홈부(22)의 각각의 내부에 일부분이 삽입되고 나머지 부분은 홈부(22)의 외부로 돌출된 상태로, 복수개의 행과 열을 이루어 하부 홀더부(20)에 의해 위치 고정될 수 있다.
한편, 하부 홀더부(20)의 홈부(22)의 내벽면에는 충진재(24)가 도포될 수 있다.
충진재(24)는 열전달이 용이한 서멀 글루(thermal glue) 재질로 형성되어 홈부(22)의 내벽면에 도포될 수 있다. 충진재(24)는 열전달이 용이하며 열에 의해 경화가 진행되는 접착물질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 충진재(24)는 열전달이 용이한 서멀 글루(thermal glue)로 형성되어 홈부(22)의 내벽면에 도포되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 실리콘 접착제(Silicone Adhesive) 등의 소정의 접착 물질로 변경되는 것도 가능하다.
하부 홀더부(20)는 높은 열전달 효율을 위하여 알루미늄 재질로 이루어질 수 있으므로, 단위 전지셀(21)과 전기적으로 절연될 수 있다. 따라서, 단위 전지셀(21)은 하부 홀더부(20)의 홈부(22) 내벽면에 직접 접촉되지 않은 상태로 충진재(24)에 접촉 지지된 상태로 홈부(22)에 삽입 고정될 수 있다. 아울러, 충진재(24)의 전기 절연성을 가지는 서멀 글루 재질로 인하여 하부 홀더부(20)와 단위 전지셀(21)과의 전기적인 절연을 유지하면서, 냉각부(30)에 열전달이 용이하여 단위 전지셀(21)의 효과적인 냉각이 가능하다.
이에 따라 단위 전지셀(21)은 충진재(24)에 의해 외부 충격이 전달되어도 내구성이 유지된 상태로 하부 홀더부(20)에 안정적으로 삽입 고정될 수 있다.
한편, 하부 홀더부(20)의 하부에서 전지 하우징(10)의 내부에는 냉각부(30)가 형성될 수 있다.
냉각부(30)는 하부 홀더부(20)의 하부에서 전지 하우징(10)의 바닥판의 내부에 형성될 수 있다. 여기서 전지 하우징(10)의 바닥판은 내부 공간(11)의 저면을 형성하는 부분이다. 냉각부(30)는 내부에 냉각 매체수가 흐르는 것으로, 단위 전지셀(21)의 작동 과정에서 발생된 열을 적절하게 냉각하도록 전지 하우징(10)의 하부, 보다 구체적으로는 전지 하우징(10)의 바닥판의 내부에 냉각 유로 형상으로 형성될 수 있다.
냉각부(30)는 복수개의 행과 열로 배열된 홈부(22)에 대응한 위치에서 전지 하우징(10)의 바닥판의 내부에 형성될 수 있다.
이러한 냉각부(30)는 전지 하우징(10)의 바닥판의 내부에서 서로간에 연통된 격자 형상의 냉각 유로 형상으로 형성될 수 있다. 물론 냉각부(30)는 격자 형상으로 반드시 한정되는 것은 아니고, 홈부(22)의 복수개의 열 또는 행에 대응하여 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
이와 같이 냉각부(30)가 전지 하우징(10)의 바닥판의 내부에 형성되는 바, 하부 홀더부(20)에 삽입된 단위 전지셀(21)을 적절하게 냉각할 수 있다.
즉, 하부 홀더부(20)는 전지 하우징(10)의 재질과 동일 재질인 알루미늄 재질로 형성되어, 단위 전지셀(21)의 하면 전체와 측면의 일부분을 수용할 수 있다.
따라서, 냉각부(30)의 냉각 작용은, 하부 홀더부(20)의 열전도 작용에 의해 단위 전지셀(21)의 하면과 측면에 함께 작용되는 바, 단위 전지셀(21)의 냉각이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 4는 도 2의 A 부분에서 버스바의 연결 상태를 개략적으로 도시한 요부 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버스바의 연결 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이며, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 버스바를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 버스바를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 버스바(41, 61)는 상부 홀더부(331)의 상측에서 복수개로 배치되어, 단위 전지셀(21)의 전극 단자에 연결될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 버스바(41, 61)는, 상부 홀더부(331)의 상측의 가장자리 양측 위치에서 배치되어 전극 단자에 연결되는 복수개의 제1 버스바(41)와, 상부 홀더부(331)의 상측에서 제1 버스바(41)의 측면에 배치되어 전극 단자에 연결되는 복수개의 제2 버스바(61)를 포함할 수 있다.
상부 홀더부(331)는 단위 전지셀(21)의 상부를 위치 고정하는 것으로, 단위 전지셀(21)의 상부의 일부분이 노출되는 복수개의 관통홀(33a)이 형성될 수 있다.
제1 버스바(41)는 상부 홀더부(331)의 상측에서 대향하는 양측 가장자리에 설치되어 전극 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 버스바(41)는 홀더부(331)의 상측에서 일측과 타측 위치에 각각 설치될 수 있다.
이러한 제1 버스바(41)는, 상부 홀더부(331)의 상측 가장자리에서 관통홀(33a)의 측면 위치에 배치되는 제1 바디부(411)와, 제1 바디부(411)의 측면에 경사지게 돌출되는 제1 리드부(413)를 포함할 수 있다.
제1 바디부(411)는 길이 방향으로 연장된 형태로 상부 홀더부(331)의 양측 가장자리 위치에서 배치되는 것으로, 상부 홀더부(331)의 가장자리 양측을 따라 열을 이루며 형성된 복수개의 관통홀(33a)들의 측면 위치에 배치될 수 있다.
이러한 제1 바디부(411)의 측면에는 제1 리드부(413)가 돌출될 수 있다.
제1 리드부(413)는 제1 바디부(411)의 측면에 제1 바디부(411)의 연장 방향에 교차하는 방향으로 복수개로 돌출되어 관통홀(33a)들의 사이 위치로 배치될 수 있다.
제1 리드부(413)는 제1 바디부(411)의 측면에 경사지게 돌출될 수 있다. 보다 구체적으로 제1 리드부(413)는 제1 바디부(411)의 연장 방향에서 55도 내지 65도 각도 범위로 경사지게 돌출되는 것으로, 보다 바람직하게는 60도 각도로 경사지게 돌출될 수 있다.
이와 같이, 제1 리드부(413)가 제1 바디부(411)의 측면에 경사지게 돌출되는 것은, 공간 효율성을 높이기 위하여 복수개의 단위 전지셀(21)이 지그재그 형태로 배치되는데, 버스바의 형태를 복수개의 단위 전지셀(21)이 배치되는 형태에 대응되도록 구성함으로써, 상부 홀더부(331)의 상측에서 버스바를 전극 단자에 연결하는 과정에서 부품간 간섭이 발생되지 않은 상태로 안정적으로 연결되도록 하기 위함이다.
제1 리드부(413)는 제1 바디부(411)의 측면에서 복수개로 돌출되는 것으로, 상부 홀더부(331)의 양측 가장자리를 따라 제1 열 위치와 마지막 열의 위치에 형성된 복수개의 관통홀(33a)들의 사이 위치로 삽입되도록 돌출될 수 있다. 여기서, 관통홀(33a)들은 상부 홀더부(331)의 상측에서 제1 리드부(413)의 경사각에 대응한 경사각으로 관통된 장공 형상으로 형성될 수 있다.
제1 리드부(413)는, 제1 열과 마지막 열로 형성된 복수개의 관통홀(33a)들 중에 2개의 관통홀(33a)들의 사이마다 삽입되도록 제1 바디부(411)의 측면에 돌출될 수 있다. 이는 제1 버스바(41)에 인접한 위치에 배치된 제2 버스바(61)의 제2 리드부(613a)가 관통홀(33a)들의 사이 위치에 교번된 상태로 삽입되도록 하기 위함이다.
이러한 제1 리드부(413)는 관통홀(33a)들의 사이에 배치된 상태에서 와이어부재(50)에 의해 단위 전지셀(21)에 연결될 수 있다.
와이어부재(50)는 상부 홀더부(331)의 상측에서 제1 리드부(413)와 단위 전지셀(21)의 사이에 복수개로 연결되는 것으로, 단위 전지셀(21)의 설치된 상태를 안정적으로 유지하면서 전극 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상부 홀더부(331)에는 제1 버스바(41)의 사이 위치에 제2 버스바(61)가 배치될 수 있다.
제2 버스바(61)는 상부 홀더부(331)의 일측과 타측 가장자리 위치에 각각 배치된 제1 버스바(41)의 사이 위치에 복수개로 배치될 수 있다.
즉, 제2 버스바(61)는 복수개의 열과 행으로 형성된 복수개의 관통홀(33a)들에서 각각의 열들의 사이 위치에 배치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2 버스바(61)는, 상부 홀더부(331)의 관통홀(33a)들의 사이 위치에서 제1 방향으로 긴 길이로 배치되는 제2 바디부(611)와, 제2 바디부(611)의 양측에서 제1 방향에 엇갈리는 제2 방향으로 복수개로 경사지게 돌출되는 복합 리드부(613)를 포함할 수 있다.
제2 바디부(611)는 제1 바디부(411)와 동일 또는 유사 길이로 형성되는 것으로, 상부 홀더부(331)의 양측 가장자리에 배치된 한 쌍의 제1 바디부(411)의 사이 위치에서 관통홀(33a)들의 사이 위치에서 제1 방향을 따라 복수개가 등간격으로 배치될 수 있다.
이러한 제2 바디부(611)의 측면에는 복합 리드부(613)가 경사지게 돌출될 수 있다.
복합 리드부(613)는, 제2 바디부(611)의 일측에서 제1 방향에 엇갈리는 제2 방향으로 복수개로 경사지게 돌출되는 제2 리드부(613a)와, 제2 바디부(611)의 타측에서 제2 방향에 대향하는 방향으로 복수개로 경사지게 돌출되는 제3 리드부(613b)를 포함할 수 있다. 이러한 복합 리드부(613)는 상부 홀더부(331)의 상측에 복수개의 열과 행으로 형성된 관통홀(33a)중에서 복수개의 행들의 사이 위치로 삽입되도록 제2 바디부(611)의 양측에 각각 돌출될 수 있다.
제2 리드부(613a)는 제2 바디부(611)의 일측에서 제1 방향에 엇갈리는 제2 방향으로 복수개로 돌출되어 관통홀(33a)들의 사이 위치에 배치될 수 있다.
보다 구체적으로 제2 리드부(613a)는 제2 바디부(611)의 측면에 55도 내지 65도 각도(α) 범위로 경사지게 돌출되는 것으로 보다 바람직하게는 60도 각도로 경사지게 돌출될 수 있다. 즉, 제2 리드부(613a)는 제1 버스바(41)의 제1 리드부(413)의 길이와 동일 또는 유사 길이의 동일 각도로 제2 바디부(611)의 측면에 돌출될 수 있다.
이와 같이, 제2 리드부(613a)가 제2 바디부(611)의 측면에 경사지게 돌출되는 것은, 버스바의 형태를 복수개의 단위 전지셀(21)들이 배치되는 형태에 대응되도록 구성함으로써, 상부 홀더부(331)의 상측에서 버스바를 전극 단자에 연결하는 과정에서 부품간 간섭이 발생되지 않은 상태로 안정적으로 연결되도록 하기 위함이다.
제2 리드부(613a)는 제2 바디부(611)의 측면에서 복수개로 돌출되는 것으로, 상부 홀더부(331)의 상측의 양측 가장자리에 배치된 한 쌍의 제1 버스바(41)의 사이에 형성된 복수개의 관통홀(33a)들의 사이 위치로 삽입되도록 돌출될 수 있다.
제2 리드부(613a)는 복수개의 열과 행으로 형성된 복수개의 관통홀(33a)들 중에, 상하 인접한 2개의 관통홀(33a)들이 사이 위치로 삽입되도록 제2 바디부(611)의 측면에 돌출될 수 있다.
이는 제2 버스바(61)에 인접한 위치에 배치된 다른 하나의 제2 버스바(61)의 제2 리드부(613a)가 관통홀(33a)들의 사이 위치에 교번된 상태로 삽입되도록 하기 위함이다.
한편, 제2 바디부(611)의 타측에는 제3 리드부(613b)가 돌출될 수 있다.
제3 리드부(613b)는 제2 바디부(611)에서 제2 리드부(613a)가 돌출된 대향하는 측면에서 복수개로 돌출될 수 있다.
제3 리드부(613b)는 제2 리드부(613a)의 경사각과 동일한 경사각으로 제2 바디부(611)의 측면에 돌출될 수 있다. 즉, 제3 리드부(613b)는 제2 바디부(611)를 사이에 두고 제2 리드부(613a)와 일직선을 이루며 제2 바디부(611)의 측면에 돌출될 수 있다.
한편 제2 리드부(613a) 및 제3 리드부(613b)의 단부는 라운드 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 단위 전지셀(21)에 전기적으로 연결되는 과정에서 제2 리드부(613a) 및 제3 리드부(613b)의 단부에서 전자 전하의 집중 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 복합 리드부(613)는 관통홀(33a)들의 사이에 배치된 상태에서 와이어부재(50)에 의해 단위 전지셀(21)들에 연결될 수 있다.
한편, 관통홀(33a)에는 가이드 돌기(70)가 돌출되는 것도 가능하다.
가이드 돌기(70)는 관통홀(33a)의 개구된 가장자리의 상측으로 돌출되는 것으로, 장공 형상의 관통홀(33a)의 형상에 대응하여 라운드 형상으로 돌출될 수 있다. 따라서, 가이드 돌기(70)는 복수개의 관통홀(33a)에 각각 돌출 형성되는 바, 관통홀(33a)들의 사이로 배치되는 버스바(41, 61)의 위치를 안정적으로 가이드하는 것이 가능하다.
한편, 상부 홀더부(331)에는 버스바(41, 61)의 위치를 고정하는 스토퍼 돌부(80)가 돌출되는 것도 가능하다. 스토퍼 돌부(80)는 상부 홀더부(331)의 상측에서 한 쌍으로 돌출될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예의 이차 전지 팩(100)은, 복수개의 단위 전지셀(21)을 전지 하우징(10)의 내부에서 하부 홀더부(20)에 의해 고정한 상태에서, 단위 전지셀(21)의 하면과 측면의 일부를 냉각부(30)의 열전도 작용에 의해 적절하게 냉각할 수 있다. 따라서, 이차 전지 팩(100)의 단위 전지셀(21)의 냉각 효율이 향상되는 바, 이자 전지팩의 구동 안정성의 향상이 가능하다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하부 홀더를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 팩의 단위 전지셀이 전지 하우징에 하부 홀더에 의해 고정된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다. 도 1 내지 도 7과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 팩(200)의 하부 홀더부(120)는, 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판에 안착되며 단위 전지셀(21)의 일부분이 삽입되는 복수개의 고정홀(121)이 형성되는 홀더 블록을 포함할 수 있다. 이하에서 하부 홀더부와 홀더 블록은 동일 참조 번호를 사용한다.
홀더 블록(120)은 전지 하우징(10)의 내부에 삽입된 상태로 위치되는 것으로, 복수개의 단위 전지셀(21)이 내부에 삽입된 상태로 고정될 수 있다.
홀더 블록(120)은 전지 하우징(10)과 상이한 재질로 형성되며, 본 실시예에서 단위 전지셀(21)이 삽입된 상태의 내구성 확보가 가능한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 홀더 블록(120)은 전지 하우징(10)의 내부에 설치되는 것으로, 전지 하우징(10)의 내부에서 볼트부재 등의 소정의 체결부재에 의해 설치 위치가 고정될 수 있다.
홀더 블록(120)의 상부에는 복수개의 단위 전지셀(21)이 삽입되는 고정홀(121)이 형성될 수 있다.
고정홀(121)은 홀더 블록(120)에 복수개의 행과 열을 이루어 형성될 수 있다. 이러한 고정홀(121)은 단위 전지셀(21)의 원통 형상에 대응한 원통형으로 홀더 블록(120)의 내부에 형성될 수 있다.
고정홀(121)은 홀더 블록(120)을 관통하는 형태로 형성될 수 있다.
홀더 블록(120)의 높이는 단위 전지셀(21)의 길이 보다 작은 높이로 형성될 수 있다.
따라서, 단위 전지셀(21)은 일부분은 고정홀(121)의 내부에 삽입되고, 나머지 일부분은 고정홀(121)의 외부로 돌출된 상태로 홀더 블록(120)에 삽입 고정될 수 있다.
이와 같이, 단위 전지셀(21)이 홀더 블록(120)의 고정홀(121) 내부에 일부분이 삽입된 상태로 전지 하우징(10)의 바닥판 상에 고정되는 바, 전지 하우징(10)의 바닥판 내부에 형성된 냉각부(30)에 의해 효과적으로 냉각이 이루어지면서 안정적으로 위치 고정될 수 있다.
한편, 고정홀(121)의 내벽면에는 충진재(24)가 도포될 수 있다.
충진재(24)는 열전달이 용이하며 열에 의해 경화가 진행되는 접착물질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 충진재(24)는 열전달이 용이한 서멀 글루(thermal glue)로 형성되어 고정홀(121)의 내벽면에 도포되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 실리콘 접착제(Silicone Adhesive) 등의 소정의 접착 물질로 변경되는 것도 가능하다.
한편, 전지 하우징(10)의 바닥판의 내부에는 냉각부(30)가 형성될 수 있다. 홀더 블록(120)은 전지 하우징(10)의 바닥판 위에 안착되며, 홀더 블록(120)에 고정된 단위 전지셀(21)과 전지 하우징(10)의 바닥판 사이의 충진재(24)를 통해 단위 전지셀(21)과 냉각부(30) 간의 열전달이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지 팩을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 12는 도 11의 전지 하우징에 하부 홀더가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 평면도이며, 도 13은 도 12의 A-A 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 도 1 내지 도 10과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지 팩(300)의 하부 홀더부(220)는, 전지 하우징(10)의 바닥판에서 내부 공간(11)을 복수개의 구획 공간으로 구획하는 복수개의 구획 격부로 형성될 수 있다. 이하에서 하부 홀더와 구획 격부는 동일 참조 번호를 사용한다.
구획 격부(220)는 전지 하우징(10)의 바닥판에서 복수개가 서로간에 이격된 상태로 일방향으로 긴 길이로 형성된 상태로 돌출될 수 있다.
이러한 복수개의 구획 격부(220)의 사이에는 복수개의 단위 전지셀(21)이 삽입된 상태로 고정될 수 있다.
즉, 구획 격부(220)는 복수개가 일방향으로 긴 길이로 형성된 상태로 등간격으로 이격된 상태로 전지 하우징(10)의 바닥판에 돌출 형성될 수 있다.
따라서, 단위 전지셀(21)은 복수개의 구획 격부(220)의 사이에서 복수개가 삽입된 상태로 고정될 수 있다.
이러한 구획 격부(220)의 측면에는 원통형의 단위 전지셀(21)의 측면에 접하는 오목부가 형성될 수 있다.
따라서 단위 전지셀(21)은 구획 격부(220)들 사이에 복수개가 위치된 상태에서 구획 격부(220)의 오목부에 밀접한 상태로 위치되는 바, 전지 하우징(10)의 내부에서 보다 안정적으로 고정될 수 있다.
구획 격부(220)는 단위 전지셀(21)의 높이의 절반 이하의 높이로 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판에 일체로 돌출될 수 있다.
따라서, 단위 전지셀(21)은 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판과 구획 격부(220)의 측면에 접촉된 상태로 전지 하우징(10)의 내부에 삽입될 수 있다.
구획 격부(220)는 전지 하우징(10)의 재질과 동일 재질로 형성되는 것으로, 본 실시예에서 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
한편, 전지 하우징(10)의 바닥판의 내부에는 냉각부(30)가 형성될 수 있다.
즉, 구획 격부(220)는 전지 하우징(10)의 재질과 동일 재질인 알루미늄 재질로 형성되어, 단위 전지셀(21)의 측면의 일부분에 접촉된 상태로 설치될 수 있다.
따라서, 단위 전지셀(21)은 하면은 전지 하우징(10)의 바닥판에 접촉되고 단위 전지셀(21)의 측면의 일부분은 구획 격부(220)의 측면에 접촉되는 바, 냉각부(30)의 냉각 작용이 단위 전지셀(21)의 하면과 측면의 일부분에 작용되어 단위 전지셀(21)의 효과적인 냉각이 가능하다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지팩의 하부 홀더부에 단위 전지셀이 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 15는 도 14의 하부 홀더부에 단위 전지셀이 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 16은 도 15의 하부 홀더부에 단위 전지셀이 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 저면 사시도이다. 도 1 내지 도 13과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지 팩(400)의 하부 홀더부(320)는, 전지 하우징(10)의 내부 공간(11)의 바닥판에 안착되며 단위 전지셀(21)의 일부분이 삽입되는 복수개의 고정부(322)가 형성되는 홀더 바디(321)와, 홀더 바디(321)의 저면에 복수개가 이격된 상태로 설치되어 복수개의 구획 공간을 형성되는 구획 리브(323)를 포함할 수 있다.
홀더 바디(321)에는 복수개의 단위 전지셀(21)이 삽입되는 복수개의 고정부(322)가 형성될 수 있다. 홀더 바디(321)는 본 실시예에서 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
고정부(322)는 포켓 형상으로 형성되는 것으로, 단위 전지셀(21)의 일부분을 수용하도록 홀더 바디(321)의 저면에 돌출 형성될 수 있다.
홀더 바디(321)의 하부에는 고정부(322)에 삽입된 단위 전지셀(21)의 하면을 지지하는 지지 리브(324)가 형성될 수 있다.
지지 리브(324)는 고정부(322)의 하부에 라운드 형상으로 복수개로 형성되어, 단위 전지셀(21)의 하면을 지지할 수 있다. 지지 리브(324)는 본 실시예에서 라운드 형상으로 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고, 삼각형 또는 사각형 등의 다양한 형상으로 변경 적용될 수 있다.
따라서, 지지 리브(324)는 단위 전지셀(21)이 고정부(322)의 하부로 이탈되거나 전지 하우징(10)의 바닥판에 직접 접촉에 따른 절연 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 구획 리브(323)는 홀더 바디(321)의 저면에 복수개가 서로간에 이격된 상태로 일방향으로 긴 길이로 형성된 상태로 돌출될 수 있다.
구획 리브(323)의 측면에는 원통형의 단위 전지셀(21)의 측면에 접하도록 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.
따라서 단위 전지셀(21)은 구획 리브(323)들 사이에 복수개가 위치된 상태에서 구획 리브(323)의 측면에 밀접한 상태로 위치되는 바, 전지 하우징(10)의 내부에서 보다 안정적으로 고정될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10...전지 하우징 11...내부 공간
20, 120, 220, 320...하부 홀더부 21...단위 전지셀
22...홈부 24...충진재
30...냉각부 41...제1 버스바
411..제1 바디부 413..제1 리드부
50...와이어부재 61...제2 버스바
611..제2 바디부 613..복합 리드부
613a..제2 리드부 613b..제2 리드부
70...가이드 돌기 80...스토퍼 돌부
315b..삽입홈 335b..삽입 돌기
321..홀더 바디 322…고정부
323..구획 리브 324..지지 리브

Claims (17)

  1. 내부 공간이 형성된 전지 하우징;
    상기 내부 공간에 배치되는 복수개의 단위 전지셀;
    상기 복수개의 단위 전지셀을 전기적으로 연결하는 버스바;
    상기 복수개의 단위 전지셀을 상기 전지 하우징의 내부에서 고정하는 하부 홀더부; 및
    상기 하부 홀더부의 하부에서 상기 전지 하우징의 바닥판 내부에 형성되며 상기 복수개의 단위 전지셀을 냉각하는 냉각부;
    을 포함하는, 이차 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 홀더부는,
    상기 전지 하우징의 내부에서 상기 단위 전지셀의 하면과 측면의 일부를 수용한 상태로 고정하는, 이차 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 홀더부는,
    상기 전지 하우징의 바닥판과 일체로 형성되어 상부로 돌출되며, 상기 단위 전지셀의 하면과 측면의 일부를 수용하는 복수개의 홈부가 형성되는, 이차 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 홈부의 내벽면과 상기 단위 전지셀의 사이에는 충진재가 도포되는, 이차 전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 충진재는 전기 절연성을 가지는 서멀 글루(thermal glue)인, 이차 전지 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 하부 홀더부는 알루미늄 재질인, 이차 전지 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 하부 홀더부는,
    상기 내부 공간에 안착되며 상기 단위 전지셀의 일부분이 삽입되는 복수개의 고정홀이 형성되는 홀더 블록을 포함하는, 이차 전지 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정홀은,
    상기 홀더 블록에 복수개의 열과 행으로 형성되어 상기 단위 전지셀의 하면과 측면의 일부분이 삽입되는, 이차 전지 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 홀더 블록은 플라스틱 재질인, 이차 전지 팩.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 하부 홀더부는,
    상기 전지 하우징의 바닥판에 복수개가 이격된 상태로 설치되어 복수개의 구획 공간을 형성되는 구획 격부를 포함하고,
    상기 구획 공간에는 복수개의 상기 단위 전지셀이 상기 구획 격부에 측면의 일부분이 접한 상태로 수용되는, 이차 전지 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구획 격부의 측면에는 상기 단위 전지셀에 면접촉되는 오목부가 형성되는, 이차 전지 팩.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 하부 홀더부는,
    상기 내부 공간의 저면에 안착되며 상기 단위 전지셀의 일부분이 삽입되는 복수개의 고정부가 형성된 홀더 바디; 및
    상기 홀더 바디의 저면에 복수개가 이격된 상태로 설치되어 복수개의 구획 공간을 형성되는 구획 리브를 포함하고,
    상기 구획 공간에는 복수개의 상기 단위 전지셀이 상기 구획 리브의 측면의 일부분이 접한 상태로 수용되는, 이차 전지 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 홀더 바디의 하부에는 상기 고정부에 삽입된 상기 단위 전지셀의 하면을 지지하는 지지 리브가 형성되는, 이차 전지팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하부 홀더부는 플라스틱 재질인, 이차 전지 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 단위 전지셀의 상부에서 상기 버스바를 지지하며 상기 단위 전지셀의 일부가 노출되는 관통홀이 형성된 상부 홀더부를 더 포함하고,
    상기 버스바는,
    상기 상부 홀더부의 상측에서 양측 가장자리에 배치되어 상기 단위 전지셀에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제1 버스바; 및
    상기 상부 홀더부의 상측에서 상기 한 쌍의 제1 버스바의 사이 측면에 배치되어 상기 단위 전지셀에 전기적으로 연결되는 복수개의 제2 버스바;
    를 포함하는, 이차 전지 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 버스바와 상기 단위 전지셀은 상기 상부 홀더부의 상측에서 와이어부재에 의해 전기적으로 연결되는, 이차 전지 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 전지 하우징의 바닥판의 내부에 형성되는 냉각 유로인, 이차 전지 팩.
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