KR20220027160A

KR20220027160A - 배터리 팩 및 차량

Info

Publication number: KR20220027160A
Application number: KR1020227001779A
Authority: KR
Inventors: 카이지에 유; 용구앙 왕; 유 탕; 웨이롱 린; 준 마
Original assignee: 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-03-07
Also published as: WO2020259434A1

Abstract

배터리 팩과 차량이 제공된다. 배터리 팩은 박스 바디 조립체(1), 배터리 셀(2), 구속 부품(3) 및 외부 커버(4)를 포함하고, 박스 바디 조립체(1)는 박스 바디(11) 및 고정 빔(12)을 포함하고, 고정 빔(12)은 박스 바디(11)에 고정되고; 배터리 셀(2)은 박스 바디(11)에 배열되고; 구속 부품(3)은 배터리 셀(2)을 덮고 고정 빔(12)으로 고정된다.

Description

배터리 팩 및 차량

본 발명은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 배터리 팩 및 차량에 관한 것이다.

최근, 이차전지는 전기 자동차 등과 같은 고전력 장치에 전원을 공급하기 위해 널리 사용되고 있다. 재충전 가능한 배터리는 복수의 배터리 셀을 직렬, 병렬 또는 직렬 병렬로 연결하여 더 큰 용량 또는 전력을 달성한다.

실제 사용과정에서, 배터리 팩의 외부 커버는 면적이 크고 강성이 상대적으로 열악하며, 충방전 시 배터리 셀이 팽창하여 배터리 팩의 외부 커버가 크게 변형되는 현상이 발견되었다. 배터리 팩의 외부 커버가 변형되는 경우, 외부 커버와 박스 바디의 밀봉 성능이 저하되어 외부 습기가 배터리 팩에 들어가 단락 문제가 발생한다. 그리고 배터리 팩의 외부 커버는 변형 후 차량의 다른 구성 요소들을 잭(jack)으로 들어올릴 수 있기 때문에 유지 보수를 위해 차량에서 배터리 팩을 제거해야 하는 경우 차량에서 제거하고 다시 설치하는 것이 어렵다.

본 발명의 실시예는 배터리 팩의 밀봉성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 차량을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩은, 박스 바디 및 상기 박스 바디에 고정되는 고정 빔을 포함하는 박스 바디 조립체, 상기 박스 바디에 배열된 배터리 셀, 및 상기 배터리 셀을 덮고 상기 고정 빔으로 고정된 구속 요소를 부품을 포함한다.

일부 실시예에서, 배터리 팩은 박스 바디의 개방 단부를 밀봉하기 위해 박스 바디로부터 멀리 떨어진 구속 부품의 일측에 배열된 외부 커버를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 박스 바디는 상기 고정 빔에 의해 복수의 수용 공간으로 분할되고, 상기 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀은 상기 배터리 팩의 높이 방향에 수직인 평면에서 여러 그룹의 배터리 셀로 분할되고, 상기 배터리 셀의 여러 그룹은 각각 적어도 2개의 배터리 셀을 갖고 서로 다른 수용 공간에 배열된다.

일부 실시예에서, 상기 배터리 팩은 상기 배터리 셀이 여러 그룹으로 분할되는 그룹화 방향을 따라 상기 배러티 셀의 각 그룹의 양측에 배열된 복수의 고정 빔을 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 복수의 배터리 셀은 상기 배터리 팩의 길이 방향으로 따라 여러 그룹으로 나뉘며, 상기 고정 빔은 상기 배터리 팩의 폭 방향을 따라 연장되고; 및/또는 상기 복수의 배터리 셀은 상기 배터리 팩의 폭 방향을 따라 여러 그룹으로 나뉘며, 상기 고정 빔은 상기 배터리 팩의 길이 방향을 따라 연장된다.

일부 실시예에서, 상기 배터리 팩은 복수의 구속 부품을 포함하고, 상기 복수의 구속 부품은 각각 다른 그룹의 배터리 셀을 덮는다.

일부 실시예에서, 상기 구속 부품은 해당 그룹의 배터리 셀을 덮는 제한 영역; 및 상기 배터리 셀의 그룹화 방향을 따라 상기 제한 영역의 양측에 연결되는 2개의 장착 영역으로서, 상기 2개의 장착 영역은 대응하는 배터리 셀 그룹의 양측에서 상기 고정 빔으로 각각 고정된다.

일부 실시예에서, 전체 제한 영역은 상기 장착 영역에 대해 상기 배터리 셀로부터 멀어지는 방향으로 돌출된다.

일부 실시예에서, 구속 부품은 분할 구조이고, 해당 배터리 셀의 표면의 적어도 일부를 덮는다.

일부 실시예에서, 상기 외부 커버의 내부면과 상기 구속 부품의 외부면 사이에 미리 결정된 갭이 있고, 일부 실시예에서, 상기 미리 결정된 갭은 2 내지 100mm의 범위이다.

일부 실시예에서, 배터리 팩은, 최하층의 배터리 셀과 상기 박스 바디의 내측 하부면 사이에 배치되는 제1 접착층; 배터리 셀의 각 그룹에서 인접한 2개의 배터리 셀 사이에 배치된 제2 접착층; 또는, 상기 구속 부품과 최상층의 배터리 셀 사이에 배치된 제3 접착층을 포함한다.

일부 실시예에서, 배터리 셀은, 쉘; 상기 쉘에 배치되는 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체는 제1 자극편, 제2 자극편 및 상기 제1 자극편과 상기 제2 자극편 사이에 배치된 다이어프램을 포함하고; 상기 전극 조립체는 권취 구조로 평평하며, 상기 전극 조립체의 외부면은 2개의 평평한 표면을 포함하고, 상기 2개의 평평한 표면은 배터리 팩의 높이 방향을 따라 대양 배치되거나; 또는 상기 전극 조립체는 적층 구조로 이루어지며, 상기 제1 자극편과 상기 제2 자극편은 배터리 팩의 높이 방향을 따라 적층된다.

일부 실시예에서, 배터리 팩은, 스페이서 바 및 패스너를 더 포함하고, 상기 장착 영역은 상기 스페이서 바와 상기 고정 빔 사이에 배치되고, 상기 패스너는 상기 스페이서 바와 상기 장착 영역을 관통하여 상기 고정 빔으로 고정되어 상기 장착 영역을 상기 고정 빔에 고정한다.

일부 실시예에서, 배터리 팩은, 실링 부재를 더 포함하고, 상기 실링 부재는 상기 외부 커버와 상기 박스 바디 사이에 배열되서 상기 박스 바디의 개방 단부를 밀봉한다.

일부 실시예에서, 상기 배터리 셀의 인접한 두 그룹 사이에 배열된 고정 빔(12)이 하나만 있고, 상기 고정 빔으로 고정된 인접한 2개의 장착 영역 각각은 복수의 장착 블록을 포함하고, 상기 복수의 장착 블록은 상기 고정 빔의 연장 방향을 따라 간격을 두고 배치되고, 상기 복수의 장착 블록 중 인접하는 2개의 장착 블록은 교대로 배치된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩은 박스 바디 및 상기 박스 바디에 고정되고 상기 박스 바디를 여러 개의 수용 공간으로 분할하는 복수의 고정 빔을 포함하는 박스 바디 조립체;

각각이 복수의 배터리 셀을 포함하고 각각의 수용 공간에 대응하여 배열되는 복수의 배터리 모듈; 및

각각이 제한 영역, 제1 장착 영역 및 제2 장착 영역을 포함하는 복수의 구속 부품;을 포함하고, 상기 제한 영역은 각각 상기 배터리 모듈을 대응하여 덮고, 상기 제1 장착 영역 및 상기 제2 장착 영역은 상기 복수의 고정 빔이 배열되는 방향으로 상기 제한 영역의 양측에 각각 연결되며, 해당 배터리 모듈의 양측에서 상기 고정 빔으로 각각 고정되며;

여기서, 2개의 인접한 구속 부품에 대해, 어느 하나의 구속 부품의 제1 장착 영역 및 다른 구속 부품의 제2 장착 영역은 동일한 고정 빔 상에 고정되고 높이 방향으로 중첩된다.

일부 실시예에서, 상기 제한 영역은 상기 배터리 모듈러부터 멀어지는 방향으로 제1 장착 영역 및 상기 제2 장착 영역으로부터 돌출된다.

상기 제1 장착 영역의 하부면과 상기 제한 영역의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있고, 상기 제2 장착 영역의 하부면과 상기 제한 영역의 상부면 사이에 제2 거리(L2)가 있고; 및

여기서, 상기 제1 거리(L1)는 상기 제2 거리(L2)보다 더 크다.

일부 실시예에서, 제1 구속 부품, 제2 구속 부품 및 제3 구속 부품은 3개의 인접한 구속 부품을 구성하고 복수의 고정 비이 배열되는 방향을 따라 순서대로 배열되고;

상기 제1 구속 부품의 제1 장착 영역은 상기 제2 구속 부품의 제2 장착 영역 하부에 있고, 상기 제2 구속 부품의 제1 장착 영역은 상기 제3 구속 부품의 제2 장착 영역 하부에 있다.

일부 실시예에서, 상기 제한 영역은 상기 배터리 모듈로부터 멀어지는 방향으로 상기 제1 장착 영역 및 상기 제2 장착 영역으로부터 돌출하고, 2개의 인접한 구속 부품은 제4 구속 부품 및 제5 구속 부품이고;

제4 구속 부품에서, 제1 장착 영역의 하부면과 제한 영역의 상부면 사이 및 제2 장착 영역의 하부면과 상기 제한 영역의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있고;

제5 구속 부품에서, 제1 장착 영역의 하부면과 제한 영역의 상부면 사이 및 제2 장착 영역의 하부면과 제한 영역의 하부면 사이에 제2 거리(L2)가 있고; 및

제4 구속 부품과 제5 구속 부품은 상기 복수의 고정 빔이 배치되는 방향을 따라 교대로 배치되고, 상기 제1 거리(L1)는 상기 제2 거리(L2)보다 크다.

일부 실시예에서, 제1 장착 영역의 두께는 t이고, L1-L2≥t이다.

일부 실시예에서, 배터리 팩은 복수의 패스너를 포함하고;

상기 제1 장착 영역에는 상기 고정 빔의 길이 방향을 따라 이격된 복수의 제1 장착 홀가 제공되고, 높이 방향으로 상기 제1 장착 영역에 중첩되는 제2 장착 영역에 고정 빔의 길이 방향을 따라 복수의 제2 장착 홀이 제공되고; 및

각각의 패스너는 대응하는 제2 장작 홀과 대응하는 제2 장착 홀을 차례로 통과하며 대응하는 고정 빔으로 고정된다.

일부 실시예에서, 상기 제1 장착 영역은 상기 제1 장착 영역의 높이 방향으로 제1 장착 영역에 중첩되는 제2 장착 영역 하부에 위치되고, 상기 제2 장착 홀의 직경은 상기 제1 장착 홀의 직경보다 작다.

일부 실시예에서, 보강재는 상기 제한 영역에 제공된다.

일부 실시예에서, 상기 구속 부품은 분할 구조이고 해당 배터리 모듈의 표면의 적어도 일부를 덮는다.

일부 실시예에서, 배터리 팩은 상기 배터리 모듈로부터 멀어지는 구속 부품의 일측에 배치되고 상기 박스 바디의 개방 단부를 밀봉하는 외부 커버를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 외부 커버의 내부면과 상기 구속 부품의 외부면 사이에는 미리 설정된 갭이 있고, 일부 실시예에서, 상기 미리 설정된 갭은 2 내지 100mm의 범위이다.

일부 실시예에서, 배터리 팩은, 상기 각 배터리 모듈의 하부면과 상기 박스 바디 내측 하부면 사이에 배치되는 제1 접착층;

상기 배터리 모듈에서 인접한 2개의 배터리 셀 사이에 배치되는 제2 접착층; 또는

각 배터리 모듈의 상부와 상기 구속 부품 사이에 배치된 제3 접착층; 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩은,

박스 바디 및 복수의 고정 빔을 포함하고, 상기 복수의 고정 빔이 상기 박스 바디에 고정되고 상기 박스 바디를 복수의 수용 공간으로 분할하는 박스 바디 조립체;

각각이 복수의 배터리 유닛을 포함하고, 복수의 배터리 모듈이 복수의 수용 공간에 각각 배치되는 복수의 배터리 모듈;

각각이 제한 영역, 제1 장착 영역 및 제2 장착 영역을 포함하고, 상기 제한 영역은 복수의 배터리 모듈 중 하나를 덮고, 상기 제1 장착 영역 및 상기 제2 장착 영역은 상기 복수의 고정 빔 배열 방향을 따라 상기 제한 영역의 양측에 각각 연결되고 복수의 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈의 양측에서 복수의 고정 빔 중 2개에 각각 고정되고; 상기 제1 장착 영역에는 상기 복수의 고정 빔 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제1 장착 홀이 형성되고, 상기 제2 장착 영역에는 상기 복수의 고정 빔의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제2 장착 홀이 형성되는; 복수의 구속 부품;

상기 제1 장착 홀을 각각 관통하여 상기 제1 장착 영역에 대응하는 고정 빔에 고정되는 복수의 제1 패스너;

상기 제2 장착 홀을 각각 관통하여 상기 제2 장착 영역에 대응하는 고정 빔에 고정되는 복수의 제2 패스너, 및

상기 복수의 제1 장착 홀 각각과 상기 복수의 제2 장착 홀 각각은 복수의 고정 빔의 배열 방향에서 서로 다른 조정 정도를 갖는다.

일부 실시예에서, 복수의 제1 장착 홀 각각은 원형 홀이고, 복수의 제2 장착 홀 각각에는 상기 제한 영역으로부터 떨어진 개구부가 제공되고, 상기 개구부는 상기 제2 장착 영역의 두께 방향으로 관통되며, 상기 복수의 고정 빔의 길이 방향의 상기 개구부의 크기는 상기 복수의 제2 패스너 각각의 제1 연결 영역의 직경 이상이다.

일부 실시예에서, 상기 제한 영역에 가까운 복수의 제2 장착 홀 각각의 부분과 상기 제한 영역에서 멀어지는 제2 장착 영역의 측면 사이의 거리는 상기 복수의 제2 패스너 각각의 상기 제1 연결 영역의 직경보다 더 크다.

일부 실시예에서, 상기 복수의 제1 장착 홀 각각의 직경은 상기 복수의 제2 장착 홀 각각의 아치형 부분의 직경과 동일하다.

일부 실시예에서, 복수의 제1 장착 홀 각각은 원형 홀이고, 복수의 제2 장착 홀 각각은 상기 복수의 고정 빔의 배열 방향을 따라 연장되는 장방형 홀이다.

일부 실시예에서, 상기 복수의 고정 빔 각각에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 빔 장착 홀이 제공되고, 상기 복수의 빔 장착 홀을 나사 홀이고; 및

상기 복수의 제1 패스너 각각은 상기 복수의 제1 장착 홀 중 하나 및 상기 복수의 빔 장착 홀 중 하나를 순차적으로 통과하고 상기 제1 장착 영역에 대응하는 상기 복수의 고정 빔 중 하나에 고정되고; 또는 상기 복수의 제2 패스너 각각은 복수의 제2 장착 홀 중 하나 및 상기 복수의 빔 장착 홀 중 하나를 순차적으로 통과하고 상기 복수의 고정 빔 중 대응하는 하나에 고정된다. 일부 실시예에서, 복수의 고정 빔 각각에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 빔 장착 홀이 제공되며, 복수의 빔 장착 홀 각각은 나사산이 없는 홀이다.

배터리 팩은 제2 연결 영역 및 제2 제한 영역을 포함하는 복수의 블라인드 리벳 너트를 포함하고, 상기 복수의 블라인드 리벳 너트 각각의 제2 연결 영역은 복수의 빔 장착 홀에 대응하여 매립되고, 상기 제2 제한 영역은 상기 고정 빔의 상부와 접촉하고; 및

복수의 제1 패스너 각각은 상기 복수의 제1 장착 홀 중 하나와 상기 복수의 블라인드 리벳 너트 중 하나의 내부 구멍을 순차적으로 관통하고, 상기 제1 장착 영역에 대응하는 복수의 고정 빔 중 하나에 고정되고; 또는 복수의 제2 패스너 각각은 상기 복수의 제2 장착 홀 중 하나와 상기 복수의 블라인드 리벳 너트 중 하나의 내부 구멍을 차례로 관통하고, 상기 제2 장착 영역에 대응하는 복수의 고정 빔 중 하나에 고정된다.

일부 실시예에서, 복수의 제1 장착 홀 각각의 직경 및 복수의 제2 장착 홀 각각의 아치형 부분의 직경은 상기 제2 제한 영역의 윤곽 크기보다 크다.

일부 실시예에서, 2개의 인접한 구속 부품에 대해, 하나의 구속 부품의 제1 장착 영역과 다른 구속 부품의 제2 장착 영역은 동일한 그룹의 제1 패스너 또는 제2 패스터를 통해 동일한 고정 빔에 고정되고, 높이 방향으로 적층된다.

일부 실시예에서, 상기 제1 장착 영역은 높이 방향으로 상기 제1 장착 영역과 적층된 상기 제2 장착 영역 상부에 위치된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차체; 및 상기 실시예의 배터리 팩을 포함하고, 상기 배터리 팩은 상기 차체에 제공된다.

상기와 같은 기술적 해결방안에 기초하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 구속 부품을 배치하고 이를 고정 빔으로 고정함으로써, 배터리 셀이 팽창하는 경우 안정적이고 효과적인 가랍력이 배터리 셀에 제공되어 배터리 셀의 팽창 변형 정도를 감소시키고; 또한, 구속 부품이 제공되기 때문에 외부 커버의 변형이 감소될 수 있고, 배터리 팩의 밀봉성이 향상될 수 있다.

본 명세서에서 예시된 도면은 본 개시내용의 추가적인 이해를 제공하기 위해 사용되고, 본 출원의 일부를 구성하며, 본 개시내용의 예시적인 실시예 및 그에 대한 설명은 본 출원을 설명하기 위해 사용되며 본 개시 내용에 대한 과도한 제한을 구성하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 개략도이다.
도 2는 외부 커버가 개방된 후의 도 1에 도시된 배터리 팩의 구조 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리 팩의 X-Z 평면을 따른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리 팩의 내부 구조의 부분 단면도이다.
도 5는 스페이스 바와 실링 부재가 제공된 배터리 팩의 구조 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 개략도이다.
도 7은 외부 커버가 개방된 후의 도 6에 도시된 배터리 팩의 구조 개략도이다.
도 8은 일 실시예에 다른 배터리 팩의 배터리 셀의 분해 개략도이다.
도 9는 도 8의 X-Z 평면을 따른 배터리 팩의 권취형 전극 조립체의 단면도이다.
도 10은 도 8의 X-Z 평면을 따른 배터리 팩의 적측형 전극 조립체의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 배터리 팩의 일 실시예의 X-Z 평면을 따른 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 배터리 팩의 분해도이다.
도 13은 도 11에 도시된 배터리 팩의 구속 부품의 정면도이다.
도 14는 도 11에 도시된 배터리 팩의 구속 부품의 사시도이다.
도 15는 도 11에 도시된 외부 커버가 제거된 후의 배터리 팩의 조립도이다.
도 16은 도 11에 도시된 배터리 팩의 M 영역의 부분 확대도이다.
도 17은 도 16에 도시된 N 영역의 부분 확대도이다.
도 18은 본 발명의 배터리 팩의 일 실시예에 따른 구속 부품의 제한 영역 상에 있고 배터리 모듈로부터 멀어지는 방향을 향하는 볼록 리브의 구조도이다.
도 19는 도 18의 정면도이다.
도 20은 본 발명의 배터리 팩의 일 실시예에 따른 구속 부품의 제한 영역 상에 있고 배터리 모듈로부터 가까운 방향을 향하는 볼록 리브의 구조도이다.
도 21은 도 20의 정면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 사용되는 분할형 구속 부품의 개략도이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 개략도이다.
도 24는 본 발명의 일부 실시예에 따른 X-Z 평면을 따라 절단된 배터리 팩의 전체 구조의 개략도이다.
도 25는 본 발명의 일부 실시예에 따른 구속 부품이 고정 빔에 장착된 배터리 팩의 개략적인 구조도이다.
도 26은 본 발명의 일부 실시예에 따른 구속 부품이 고정 빔에 장착된 배터리 팩의 분해도이다.
도 27은 일부 실시예에 다른 도 26의 구속 부품의 개략적인 구조도이다.
도 28은 본 발명의 일부 실시예에 따른 구속 부품이 고정 빔에 장착된 배터리 팩의 평면도이다.
도 29는 도 28의 A 영역 확대도이다.
도 30은 본 발명의 일부 실시예에 따른 구속 부품이 고정 빔에 장착된 배터리 팩의 측면도이다.
도 31은 도 30의 B 영역 확대도이다.
도 32는 도 31의 C 영역 확대도이다.
도 33은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구속 부품이 고정 빔에 장착된 배터리 팩의 평면도이다.
도 34는 본 발명의 일부 실시예에 따른 인접한 구속 부품의 제1 장착 영역 및 제2 장착 영역이 Z 방향으로 적층되어 배열되는 배터리 팩의 분해도이다.
도 35는 일부 실시예에 따른 도 34의 구속 부품의 정면도이다.
도 36은 도 34의 D 영역 확대도이다.
도 37은 도 36의 E 영역 확대도이다.
도 38은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인접한 구속 부품의 제1 장착 영역 및 제2 장착 영역이 높이 방향으로 적층된 배터리 팩의 분해도이다.

본 발명은 이하에서 상세히 설명된다. 이하의 단락에서, 실시예의 상세하 측면이 더 상세하게 정의된다. 그렇게 정의된 측면은 결합할 수 없다고 명확하게 표시되지 않는 한 다른 하나 이상의 측면과 결합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리한 것으로 간주되는 임의의 특징은 바람직하거나 유리한 것으로 간주되는 다른 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.

본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 설명의 편의를 위해 동일한 명칭을 갖는 서로 다른 구성요소를 구분하기 위한 것일 뿐, 순차적 또는 1차적, 2차적 관계를 의미하지 않는다.

또한, 어느 요소가 다른 요소 "상에" 있는 것으로 언급되는 경우, 그 요소는 다른 요소 위에 직접 있을 수 있거나 다른 요소 위에 간접적으로 있을 수 있고, 하나 이상의 중간 요소가 그 사이에 삽입될 수 있다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된다"라고 하는 경우, 그 구성 요소는 다른 구성 요소와 직접 연결되거나 간접적으로 연결될 수 있으며, 그 사이에 하나 이상의 중간 요소가 삽입될 수 있다. 동일한 참조 부호는 아래에서 동일한 요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "복수"는 2개 이상(2개 포함)을 의미하고, 유사하게 "다수의 그룹"은 2개 이상(2개의 그룹을 포함)을 의미하고, "다수"는 2개 이상(2개 포함)을 의미한다.

이하의 실시예에서 다양한 방향을 명화하게 설명하기 위해, 예를 들어, 배터리 팩의 다양한 방향은 도 1, 도 11, 도 24 및 도 34의 좌표계에서 정의되며, x 방향으 배터리 팩의 길이 방향(이하, 길이 방향이라 함)을 나타내고; y 방향은 수평면에서 x 방향에 수직이며, 배터리 팩의 폭 방향(이하, 폭 방향이라고 함)을 나타내고; z 방향은 x, y 방향이 이루는 평면에 수직이며, 배터리 팩의 높이 방향(이하, 높이 방향이라 함)을 나타내며, 배터리 팩이 차량에 장착되는 경우, 배터리 팩의 높이 방향은 수직 방향과 평행하고, 여기서 언급된 수직 방향은 이론적인 수직 방향에 대해 어느 정도 각도 편차를 허용한다. 이 방향 정의에 따라 "위", "아래", "상부" 및 "하부"는 높이 방향을 기준으로 한다.

일부 실시예에서, 보 발명은 차체 및 배터리 팩을 포함하는 차량을 제공하고, 배터리 팩은 차체에 배치된다. 차량은 순수 전기자동차일 수 있고 하이브리드 자동차 또는 인스텐디드 레인지 자동차(extended-range vehicle)일 수도 있는 신에너지 자동차이며, 구동 모터가 차체에 배치되고, 구동 모터가 배터리 팩과 전기적으로 연결되고, 배터리 팩에 의해 구동되며, 구동 모터는 전달 메커니즘을 통해 차량의 바퀴와 연결되어 차량을 구동한다. 일부 실시예에서, 배터리 팩은 차체의 바닥에 수평으로 배열될 수 있고 상부 후킹(top hooking) 및/또는 하부 지지(bottom supporting) 방식으로 장착될 수 있다.

도 1 내지 도 5는 본 바령의 배터리 팩의 일 실시 형태의 구조 개략도이다. 배터리 팩(100)은 박스 바디 조립체(1), 배터리 셀(2), 구속 부품(3) 및 외부 커버(4)를 포함한다.

박스 바디 조립체(1)는 박스 바디(11)와 고정 빔(12)을 포함하고, 박스 바디(11)는 개방 단부를 구비하고, 고정 빔(12)은 박스 바디(11)에 고정되며, 예를 들어 고정 빔(12)은 박스 바디(11)의 내측 하부면 또는 측벽에 고정될 수 있다. 배터리 셀(2)은 박스 바디(11)에 배치되고, 구속 부품(3)은 배터리 셀(2)을 덮고 배터리 셀(2)의 최상층과 접촉하거나 미리 결정된 간격을 유지하고, 구속 부품(3)은 고정 빔(12)으로 고정되고 배터리 셀(2)의 팽창을 제한하도록 구성된다.

외부 커버(4)는 박스 바디(11)로부터 멀리 떨어진 구속 부품(3)의 일측에 배치되고, 박스 바디(11)의 개방 단부를 밀봉하기 위해 배터리 팩의 높이 방향을 따라 박스 바디(11)의 개방 단부에 버클링된다. 여기서, 밀봉은 외부 커버(4)와 박스 바디(11) 사이의 밀봉 연결을 의미하며, 외부 액체 및 수증기가 배터리 팩으로 유입되는 것을 방지하여 배터리 팩의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 구속 부품(3)을 배치하고 고정 빔(12)으로 고정함으로써, 베터리 셀(2)이 팽창하는 경우 배터리 셀(2)의 팽창 변형 정도를 감소시키기 위해 배터리 셀(2)에 안정적이고 효과적인 가압력이 제공될 수 있다; 또한, 구속 부품(3)이 제공되기 때문에, 외부 커버(4)의 변형이 감소될 수 있고, 배터리 팩의 밀봉성이 개선될 수 있다. 또한, 배터리 팩에는 구속 부품(3)이 제공되기 때문에, 외부 커버(4)의 변형이 감소될 수 있고, 배터리 팩을 차량에 적용하는 경우 장기간 사용 후에도 배터리 팩을 부드럽게 제거하거나 원래 장착 위치에 설치할 수 있으므로, 배터리 팩의 유지 보수의 어려움을 줄일 수 있으며, 외부 배터리 팩의 변형으로 인해 차량의 장착 구조 부재에 가해지는 힘도 방지할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 박스 바디(11)는 고정 빔(12)에 의해 복수의 수용 공간(13)으로 분할되고, 배터리 팩은 복수의 배터리 셀(2)을 포함하고, 복수의 배터리 셀(2)은 높이 방향에 수직인 평면에서 여러 그룹의 배터리 셀로 분할되고, 배터리 셀(2)의 여러 그룹은 각각 적어도 2개의 배터리 셀(2)을 포함하며 서로 다른 수용 공간(13)에 각각 배열된다. 실시예에서, 수용 공간(13)의 크기는 동일한 그룹의 배터리 셀(2)의 전체 외형 크기에 적응된다.

본 실시예에서, 배터리 셀(2)은 여러 그룹으로 분할되고, 구속 부품(3)은 배터리 셀(2)을 그룹화하기 위한 고정 빔(12)으로 고정되고, 구속 부품(3)과 박스 바디(11) 사이의 고정 지점은 증가되며, 이에 따라 고정 지점 사이의 스팬(span)이 감소되고, 구속 부품(3)의 변형 저항이 개선될 수 있다.

더욱이, 배터리 셀(2)은 여러 그룹으로 분할되는데, 배터리 셀(2)의 일부가 열 폭주로 이어지는 많은 양의 열을 발생시키는 경우, 다른 그룹의 배터리 셀(2)로의 열 확산이 완화될 수 있으므로, 배터리 팩의 작업 안전성을 향상시켜 배터리 셀(2)의 일부를 정상적으로 사용할 수 없는 경우에도, 배터리 팩을 감소된 전력으로 사용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 복수의 고정 빔(12)을 포함하고, 고정 빔(12)은 배터리 셀(2)이 여러 그룹으로 분할되는 그룹화 방향을 따라 배터리 셀(2)의 각 그룹의 양측에 배열된다. 고정 빔(12)은 인접한 배터리 셀(2) 그룹에 의해 형성되는 통로뿐만 아니라, 박스 바디(11)의 내벽에 가까운 최외각 그룹의 배터리 셀(2)의 일 측에도 배치된다. 고정 빔(12)은 그 자체의 연장 방향으로 연속적인 구조로 설계될 수 있으며, 분할된 구조로도 설계될 수 있다.

배터리 셀(2)의 그룹은 배터리 셀(2)에 보다 안정적인 구속력을 적용하기 위해 구조에서 그룹화 방향을 따라 양측에 고정될 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀(2) 그룹에 대한 구속 효과를 개선하고 배터리 셀의 팽창을 더욱 제한하여 배터리 팩의 서비스 수명을 연장할 수 있다.

예를 들어, 배터리 셀(2)의 하나의 층 또는 다중 충이 높이 방향을 따라 적층되며, 예를 들어, 도 1에서 2개의 층이 제공된다. 배터리 셀(2)은 복수의 열로 분할되며, 배터리 셀(2)의 각 열에 있는 배터리 셀(2)은 버스 바(bus bar)를 통해 병렬 또는 직렬로 연결되므로 배터리 셀(2)의 인접한 두 열 사이에 갭(gap)이 배치된다.

바람직하게는, 인접한 고정 빔(12) 사이의 거리는 최대 2열의 배터리 셀(2)을 수용하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 이접한 고정 빔(12) 사이의 스팬은 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 구속 부품(3)과 고정 빔(12) 사이에 더 많은 고정 지점이 이용 가능하며, 구속 부품(3)의 변형 저항이 개선될 수 있고, 배터리 셀(2)의 각 그룹에 대한 제약 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩의 폭 방향을 따라 연장되는 3개의 고정 빔(12)은 박스 바디(11)에 배치되고, 박스 바디(11)의 내측 하부면에 고정될 수 있고, 중간의 고정 빔(12)은 두 그룹의 배터리 셀(2) 사이에 위치하며, 양측의 고정 빔(12)은 박스 바디(11)의 내측벽 부근에 배치되고, 박스 바디(11) 내부의 공간은 2개의 수용 공간(13)으로 분할되며, 여기서 제1 그룹의 배터리 셀(20A)은 하나의 수용 공간(13)(도 1의 왼쪽에 위치)에 배치되고, 제1 그룹의 배터리 셀(20A)은 단 하나의 배터리 셀(2) 열을 포함하고; 제2 그룹의 배터리 셀(20B)은 다른 수용 공간(13)(도 1의 오른쪽에 위치)에 배치되고, 제2 그룹의 배터리 셀(20B)은 간격을 두고 길이 방향을 따라 나란히 배열된 2개의 배터리 셀(2) 열을 포함한다. 배터리 셀(2)의 각 열은 폭 방향을 따라 순차적으로 배열된 복수의 배터리 셀(2)을 포함하고, 인접한 2개의 배터리 셀(2)의 측면은 서로 접촉하고, 두 층의 배터리 셀(2)이 높이 방향으로 적층된다.

고정 빔(12)의 연장 방향은 배터리 셀(2)의 그룹화 방향에 수직이므로, 배터리 팩의 내부가 보다 콤팩트하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀(2)은 배터리 팩의 길이 방향을 따라 그룹화되고, 고정 빔(12)은 배터리 팩의 폭 방향을 따라 연장되며, 이와 같은 배열 모드는 배터리 셀(2)을 더 많은 그룹으로 분할하여 구속 부품(3)과 박스 바디(11) 사이의 고정 지점을 증가시키는 데 유리하며, 배터리 셀(2)의 각 그룹의 전체 길이-폭 비율이 감소될 수 있으므로 길이 및 폭 방향에 대한 배터리 셀(2)의 각 그룹에 대한 구속 부품(3)의 구속 강성이 균형을 이루고 구속 신뢰성이 개선된다.

선택적으로, 복수의 배터리 셀(2)은 배터리 팩의 폭 방향을 따라 여러 그룹으로 분할되고, 고정 빔(12)으 배터리 팩의 길이 방향을 따라 연장된다. 또는, 복수의 배터리 셀(2)을 배터리 팩의 길이 방향 및 폭 방향을 따라 동시에 여러 그룹으로 나눌 수도 있고, 고정 빔(12)은 격자 구조를 형성한다.

고정 빔(12)의 구체적이 구조에 대하여, 속이 찬 고정 빔 또는 속이 빈 고정 빔을 사용할 수 있으며, 단면이 직사각형, 사다리꼴 또는 'C' 형상 등일 수 있으며, 상면은 구속 부품을 고정하기 위한 편면으로 설정될 수 있고, 선택적으로 구속 부품(3)은 또한 고정 빔(12)의 측면에 고정될 수 있다.

도 8에 도시된 분해 개략도에서, 각 배터리 셀(2)은 쉘(21) 및 쉘(21)에 배열된 전극 조립체(22)를 포함하고, 쉘(21)은 육면체 형상 또는 기타 형상을 가질 수 있고 개구(opening)를 가질 수 있다. 전극 조립체(22)는 쉘(21)에 수용된다. 커버판 조립체(24)는 쉘(21)의 개구를 덮는다. 커버판 조립체(24)는 커버판(241)과 커버판 상에 배치된 2개의 전극단자를 포함하고, 2개의 전극단자는 각각 제1 전극 단자(242) 및 제2 전극 단자(243)이다. 제1 전극 단자(242)는 양극 단자이고, 제2 전극 단자(243)는 음극 단자일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 전극 단자(242)는 또한 음극 단자일 수 있고, 제2 전극 단자(243)는 양극 단자일 수 있다. 커버판 조립체(24)와 전극 조립체(22) 사이에는 어댑터 피스(23)가 배치되고, 전극 조립체(22)의 러그(lug)는 어댑터 피스(23)를 통해 커버판(241) 상의 전극 단자와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 2개의 어댑터 피스(23), 즉 양극 어댑터 피스 및 음극 어댑터 피스가 각각 배치된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 전극 조립체(22)는 쉘(21)에 배열되고, 2개의 전극 조립체(22)는 배터리 셀(2)의 높이 방향(z 방향)을 따라 적층되며, 여기서 배터리 셀(2)의 높이 방향은 배터리 팩의 높이 방향과 일치한다. 물론, 다른 실시예에서, 하나의 전극 조립체(22) 만이 쉘(21)에 배열되거나 3개 이상의 전극 조립체(22)가 쉘(21)에 배열된다. 복수의 전극 조립체(22)는 배터리 셀(2)의 높이 방향(z 방향)을 따라 적층된다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)는 제1 자극편(221), 제2 자극편(222), 및 제1 자극편(221)과 제2 자극편(222) 사이에 배치된 다이어프램(223)을 포함한다. 제1 자극편(221)은 양극이고, 제2 자극편(222)은 음극일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 자극편(221)은 또한 음극편일 수 있고, 제2 자극편(222)은 양근편이다. 다이어프램(223)은 제1 자극편(221)과 제2 자극편(222) 사이에 위치하는 절연체이다. 양극편의 활성물질은 양극편의 코팅 영역에 코팅될 수 있고, 음극편의 활성물질은 음극편의 코팅 영역에 코팅될 수 있다. 양극편의 코팅 영역으로부터 연장된 부분은 양극 러그의 역할을 하고, 음극편의 코팅 영역으로부터 연장된 부분은 음극 러그의 역할을 한다. 양극 러그는 양극 어댑터 피스를 통해 커버판 조립체(24)의 양극 단자에 연결되고, 마찬가지로 음극 러그는 음극 어댑터 피스를 통해 커버판 조립체(24)의 음극 단자에 연결된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)는 권취 구조이다. 제1 자극편(221), 다이어프램(223) 및 제2 자극편(222)은 모두 스트립 형태의 구조이며, 제1 자극편(221), 다이어프램(223) 및 제2 자극편(222)이 순차적으로 적층하여 둘 이상의 원으로 권취하여 전극 조립체(22)를 형성하고, 전극 조립체(22)는 평평하다. 전극 조립체(22)를 제작하는 경우, 전극 조립체(22)는 평평한 형태로 직접 권취될 수 있거나, 먼저 속이 빈 원통형 구조로 권취되고, 권취된 후 평평해질 수 있다. 도 9는 전극 조립체(22)의 외형을 나타내는 개략도로서, 전극 조립체(22)의 외부면은 2개의 평평한 표면(224)을 포함하고, 2개의 평평한 표면(224)은 배터리 셀(2)의 높이 방향(z 방향)을 따라 대향 배치된다. 전극 조립체(22)는 대략 육면체 구조이고, 평평한 표면(224)은 권취 축과 대략 평행하며 가장 큰 외부 표면이다. 평평한 표면(224)은 비교적 평평한 표면일 수 있고 엄격한 평면일 필요는 없다.

도 10에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)는 적층 구조, 즉 전극 조립체(22)는 복수의 제1 자극편(221)과 복수의 제2 자극편(222)을 포함하고, 제1 자극편(221)과 제2 자극편(222) 사이에 다이어프램(223)이 배치된다. 제1 자극편(221) 및 제2 자극편(222)은 배터리 셀(2)의 높이 방향(z 방향)을 따라 적층된다.

전극 조립체(22)는 충방전 시 전극편의 두께 방향을 따라 필연적으로 팽창하며, 각 전극편의 팽창량이 중첩되고, 높이 방향으로 축적된 팽창량이 다른 방향의 창량보다 크며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 구속 부품(3)과 박스 바디(11) 사이의 고정 지점을 증가시킴으로써, 배터리 셀(2)의 팽창량이 최대가 되는 방향을 구속하여 배터리 팩의 변형을 방지하고, 이에 따라 배터리 팩의 수명을 연장할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외부 커버(4)의 내부 표면과 구속 부품(3)의 외부 표면 사이에는 미리 결정된 갭(L)이 존재한다. 배터리 셀(2)을 위한 팽창 공간을 확보함으로써, 구속 부품(3)의 변형 후에 생성된 힘이 외부 커버(4)에 전달되어 외부 커버(4)도 변형을 발생시키는 것을 방지할 수 있고; 또한, 배터리 셀(2)이 팽창하여 구속 부품(3)이 상부 커버(4)와 접촉하도록 변형되더라도, 외부 커버(4)는 구속 부품(3)의 변형 및 배터리 셀(2)의 팽창을 추가로 구속할 수 있다. 일부 실시예에서, 다양한 크기의 배터리 팩에 대해, 상기 미리 결정된 갭은 2 내지 100mm 범위이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 복수의 구속 부품(3)을 포함할 수 있고, 구속 부품(3)은 각각 다른 그룹의 배터리 셀(2)을 덮는다. 본 실시예에서, 배터리 셀(2)의 서로 다른 그룹을 각각 구속하기 위해 복수의 구속 부품(3)을 사용함으로써, 고정 구속이 배터리 셀(2)의 각 그룹에 독립적으로 적용될 수 있고, 이에 의해 구속 부품(3)의 덮는 표면을 감소시키고 자체 강성을 개선하고 용이한 변형을 방지하여, 안정적이고 신뢰할 수 있는 구속력을 제공한다. 또한, 특정 그룹의 배터리 셀(2)의 팽창이 더 커서 해당 구속 부품(3)의 변형을 초래하는 경우, 배터리 셀(2)의 다른 그룹에 대한 영향을 피할 수 있으며, 배터리 셀(2)의 작동 신뢰성 및 서비스 수명을 향상시킬 수 있다.

각각의 구속 부품(3)은 제한 영역(31) 및 2개의 장착 영역(32)을 포함한다. 여기서 제한 영역(31)은 배터리 셀(2)의 대응하는 그룹을 덮는다. 2개의 장착 영역(32)은 배터리 셀(2)의 그룹화 방향을 따라 제한 영역(31)의 양측에 각각 연결되고, 상기 그룹화 방향을 따라 대응하는 그룹의 배터리 셀(2)의 양측에 고정 빔(12)으로 각각 고정된다. 구속 부품(3)은 평평한 판을 구부림으로써 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제한 영역(31)은 배터리 셀(2)의 대응하는 그룹의 상부면을 완전히 덮으므로, 배터리 셀(2)에 대한 구속력이 개선될 수 있고, 구속 부품(3)의 변형 저항이 향상될 수 있다.

실시예에서, 복수의 독립적인 구속 부품(3)을 제공함으로써, 배터리 셀(2)의 그룹이 각각 구속될 수 있고, 배터리 셀(2)의 각 그룹에 대한 구속은 완전히 독립적이며, 각 구속 부품(3)의 분해 및 조립은 서로 영향을 미치지 않는다. 배터리 셀(2)의 그룹이 다른 높이를 갖는 경우, 구속 부품(3)의 장착은 영향을 받지 않는다. 배터리 셀(2)의 개별 그룹의 팽창량이 상대적으로 큰 경우, 해당 구속 부품(3)만 변형되고, 다른 구속 부품(3)에는 변형력이 전달되지 않는다. 또한, 배터리 셀(2)의 개별 그룹에 결함이 있고 커버를 열어 유지 및 교체해야 하는 경우, 다른 구속 부품(3)을 분해하지 않고 해당 구속 부품(3)만 조작하면 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제한 영역(31) 전체는 장착 영역(32)에 대해 배터리 셀(2)로부터 멀어지는 방향으로 돌출된다. 이러한 구조는 고정 빔(12)의 배치 높이를 감소시킬 뿐만 아니라 고정 빔(12)의 강도를 고려하여 장착 영역(32)과 고정 빔(12)을 패스너(fastener)(5)로 고정하면, 패스너(5)가 제한 영역(31)의 상면으로부터 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 배터리 팩의 높이를 낮출 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(2)의 2개의 인접한 그룹 사이에 배열된 고정 빔(12)이 하나만 존재하며, 고정 빔(12)으로 고정된 2개의 인접한 장착 영역(32) 각각은 복수의 장착 블록(320)을 포함한다. 복수의 장착 블록(320)은 고정 빔(12)의 연장 방향을 따라 간격을 두고 배치되고, 인접하는 2개의 장착 영역(32)의 복수의 장착 블록(320)은 교대로 배치된다. 예를 들어, 장착 블록(320)은 직사각형, 사다리꼴 또는 삼각형 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 구조는 인접한 배터리 셀(2)의 두 인접 그룹에 해당하는 구속 부품(3)을 하나의 고정 빔(12)으로 고정할 수 있게 함으로써, 공간을 절약하고 배터리 팩의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 선택적으로, 2개의 고정 빔(12)은 배터리 셀(2)의 두 인접 그룹 사이에 배열되고, 각각의 구속 부품(3)은 고정 빔(12)에 고정된다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 커버(4)를 박스 바디(11)에 고정하기 위해, 박스 바디(11)의 개방 단부 주위에 제1 플랜지(111)가 배치되고, 외부 커버(4) 주위에 제2 플랜지(41)가 배치되며, 제1 플랜지(111)와 제2 플랜지(41)는 접합 또는 패스너(fastener) 연결에 의해 고정될 수 있다. 구속 부품(3)을 고정 빔(12)에 고정하기 위해, 장착 영역(32)에는 고정 빔(12)의 연장 방향을 따라 이격된 복수의 제2 장착 홀(321B)이 마련되며, 고정 빔(12)의 상부에는 자체 연장방향을 따라 이격된 복수의 빔 장착 홀(121)이 형성되고, 패스너(5)는 제2 장착 홀(321B) 및 빔 장착 홀(121)을 통과하여 구속 부품(3)을 고정 빔(12)으로 고정한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 장착 영역(32)과 고정 빔(12) 사이에 배열된 스페이서 바(6)를 더 포함할 수 있고, 스페이서 바(6)는 긴 스트립형상 구조를 채택할 수 있고, 스페이서 바(6)에는 패스너(5)가 통과하도록 보장하기 위한 홀이 제공된다. 적절한 두께를 갖는 스페이서 바(6)는 조립 차이를 조정하기 위해 조립 중에 선택될 수 있으며, 구속 부품(3)과 고정 빔(12)이 패스너(5)에 의해 고정된 후 구속 부품(3)이 배터리 셀(2)에 더 큰 가압력을 발생시키는 것을 방지하기 위해 구속 부품(3)과 배터리 셀(2) 사이에 적절한 조립 간격이 유지되며, 그에 따라 배터리 팩의 서비스 수명을 연장시킨다.

선택적으로, 스페이서 바(6)는 또한 패스너(5)와 장착 영역(32)의 상부면 사이에 배열될 수 있다. 예를 들어, 패스너(5)가 나사인 경우, 스페이서 바(6)는 나사 헤드와 장착 영역(32)의 상면 사이에 배치되어 패스너(5)의 고정 신뢰성을 향상시킨다.

계속해서 도 5를 참조하면, 배터리 팩의 내부 공간의 밀봉 특성을 보장하고 외부 액체 또는 수증기가 배터리 팩으로 유입되어 배터리 셀(2)의 작동 성능에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 본 발명의 배터리 팩은 외부 커버(4)와 박스 바디(11) 사이에 배치되는 실링 부재(7)를 더 포함할 수 있으며, 실링 부재(7)는 긴 띠형 구조 또는 직사각형 고리 모양의 구조를 가질 수 있다. 실링 부재(7)에는 패스너가 통과하도록 보장하기 위한 구멍이 제공된다. 실링 부재는 실리콘 고무 또는 기타 재료를 포함할 수 있다. 배터리 팩이 차량에 사용되는 경우, 실링 부재는 차량의 구동 중에 배터리 팩에 전달되는 진동을 흡수할 수 있다.

또한, 배터리 셀(2)의 고정 신뢰성을 개선하고 배터리 셀(2)이 흔들리는 것을 방지하기 위해, 배터리 팩은 제1 접착층, 제1 접착층, 또는 제1 접착층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 접착층은 최하층의 배터리 셀(2)과 박스 바디(11)의 내측 하부면 사이에 배치된다. 제2 접착층은 배터리 셀(2)의 각 그룹에서 두 개의 인접한 배터리 셀(2) 사이에 배치된다. 제3 접착층은 구속 부품(3)과 최상층의 배터리 셀(2) 사이에 배치된다. 배터리 셀(2)이 단층으로 제공된 배터리 팩의 경우, 최하층의 배터리 셀(2)과 최상층의 배터리 셀(2)은 배터리 셀(2)의 동일한 층이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구조 개략도이다. 배터리 팩(200)과 도 1 내지 도 4에 도시된 배터리 팩(100)의 차이점은 구속 부품(3)이 분할 구조를 채택하고 배터리 셀(2)의 표면의 일부를 덮을 수 있다는 점에 있다.

구속 부품(3)은 분할 구조이고 길이 방향 또는 폭 방향 중 적어도 하나를 따라 배열되며, 구속 부품(3)은 분할 구조를 채택하고 해당 배터리 셀(2)의 표면의 적어도 일부를 덮는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 그룹의 배터리 셀(20A)을 덮기 위한 구속 부품(3)은 제1 구속 부품(3A) 및 제2 구속 부품(3B)을 포함하고, 제1 구속 부품(3A) 및 제2 구속 부품(3B)의 제한 영역(31)은 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열될 수 있고 배터리 셀(2) 그룹의 표면의 일부만을 덮을 수 있다. 제1 구속 부품(3A)의 장착 영역(32)은 폭 방향을 따라 연속적으로 연장되고, 제2 구속 부품(3B)의 장착 영역(32)은 폭 방향을 따라 간격을 두고 배열된 복수의 장착 블록(320)을 포함한다. 제2 그룹의 배터리 셀(20B)을 덮기 위한 구속 부품(3)은 일체형 구조를 채택한다. 도 7은 제1 구속 부품(3A) 및 제2 구속 부품(3B)을 패스너(5)에 의해 고정 빔(12)에 고정하는 개략도를 보여준다.

실시예는 배터리 셀(2)의 치수 허용 오차 및 적층 배열의 정확도의 영향으로 인해 동일한 그룹에 있는 배터리 셀(2)의 상단이 높이 차이를 가질 수 있으며, 분할 구속 부품(3)은 제한 영역의 측판 높이에 대한 처리 요구 사항을 줄이는 데 사용되며 조립도 용이하다는 장점이 있다. 또한, 분할 구속 부품(3)은 재료를 절약할 수 있으며, 배터리 셀(2)의 표면을 부분적으로 덮음으로써 배터리 셀(2)의 열 방출이 용이하다.

이에 기초하여, 배터리 팩의 작업 요구사항에 따라 온도 조절이 수행될 수 있고, 박스 바디 조립체(1)는 온도 조절 부품을 더 포함할 수 있고, 온도 조절 부품은 박스 바디(11)의 하부 영역에 배열된다. 온도 조절 부품은 하부에서 배터리 셀(2)에 대한 온도 조절을 수행하는 데 사용된며, 예를 들어, 배터리 셀(2)의 동작 과정에서 발생하는 열을 제거하기 위해 배터리 셀(2)을 냉각할 수 있다; 또는 배터리 팩을 저온 지역에서 사용하는 경우 배터리 셀이 가열될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 열 전도 고정 빔(12) 및 구속 부품(3)을 배치하고, 배터리 셀(2) 그룹의 상부 및 측면을 덮음으로써, 온도 조절 부품이 박스 바디(11)의 하부에서 온도 조절을 수행하는 경우, 온도는 고정 빔(12)과 구속 부품(3)에 순차적으로 전달될 수 있으므로, 배터리 셀(2)의 온도를 조절하기 위한 온도 제어 부품의 전도 경로가 변경되고, 높이 방향에 따른 수용 공간의 온도 분포가 균형을 이룰 수 있고, 상부 및 하부 영역의 배터리 셀(2) 사이의 온도 차이가 감소될 수 있고, 배터리 셀(2)의 온도 균일성이 개선되어 방전 깊이(Discharging depths)의 일관성을 향상시킬 수 있다.

도 11 내지 도 22는 본 발명의 배터리 팩의 일 실시예의 개략도이다. 배터리 팩(300)은 박스 바디 조립체(1), 복수의 배터리 모듈(20) 및 복수의 구속 부품(3)을 포함한다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 박스 바디 조립체(1)는 박스 바디(11) 및 복수의 고정 빔(12)을 포함하고; 박스 바디(11)는 끝이 개방되어 있고, 고정 빔(12) 각각은 박스 바디(11)에 고정되고 박스 바디(11)를 복수의 수용 공간(13)으로 분할한다. 예를 들어, 고정 빔(12)은 박스 바디(11)의 내측 하부면 또는 측벽에 고정될 수 있다. 구체적인 구조로서, 고정 빔(12)은 속이 차거나 또는 속이 빈 구조일 수 있다. 예를 들어, 각각의 고정 빔(12) 내부에 중량 감소 슬롯(122)이 제공될 수 있다. 각각의 고정 빔(12)에 대해 단면은 직사각형, 사다리꼴 또는 'C' 형상일 수 있고, 고정 빔(12)의 상부 표면에 구속 부품을 고정하기 위해 상부 표면은 평면으로 배열될 수 있다. 선택적으로, 구속 부품(3)은 고정 빔(12)의 측면에 고정될 수도 있다.

각각의 배터리 모듈(20)은 복수의 배터리 셀(2)을 포함한다. 예를 들어, 각각의 배터리 모듈(20)은 높이 방향을 따라 배터리 셀(2)의 하나의 층 또는 복수의 중첩된 층을 가질 수 있다. 선택적으로, 적어도 2개 이상의 배터리 셀(2)은 배터리 모듈(20)에서 길이 방향 및/또는 폭 방향을 따라 배열될 수 있다. 각각의 배터리 모듈(20)은 각각의 수용 공간(13)에 대응하여 배열되고, 각각의 수용 공간(13)에는 하나의 배터리 모듈(20)이 배치된다. 일부 실시예에서, 수용 공간(13)의 크기는 대응하는 배터리 모듈(20)의 전체 크기에 적합하다.

도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 구속 부품(3)은 제한 영역(31), 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)을 포함하고, 각각의 제한 영역(31)은 각각의 배터리 모듈(20)에 대응하여 덮고 상부 배터리 셀(2)과 접촉하거나 간격을 유지할 수 있다. 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)은 복수의 고정 빔(12)이 배열되는 방향으로 제한 영역(31)의 양측에 각각 연결되고, 해당 배터리 모듈(20)의 양측에서 고정 빔(12)에 각각 고정된다. 구속 부품(3)은 배터리 셀(2)을 덮는다.

도 12에 도시된 바와 같이, 2개의 인접한 구속 부품에 대해, 하나의 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A) 및 다른 구속 부품(3)의 제2 장착 영역(32B)은 동일한 고정 빔(12)에 고정되고 높이 방향으로 중첩된다.

구속 부품(3)을 제공하고 구속 부품(3)을 고정 빔(12)으로 고정함으로써, 본 발명의 실시예는 각 배터리 모듈(20)에 대해 안정적이고 효과적인 압력을 제공하고, 배터리 모듈의 팽창 시 배터리 모듈의 팽창 및 변형 정도를 감소시킨다. 동일한 고정 빔(12)에 인접한 2개의 구속 부품(3)을 고정함으로써 고정 빔(12)의 수를 줄일 수 있고; 박스 바디 조립체(1)의 구조는 단순화될 수 있고 수평면에서 고정 빔이 차지하는 폭은 감소될 수 있다. 또한, 동일한 고정 빔(12)에 고정된 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)을 높이 방향으로 중첩함으로써, 수평면에서 고정 빔(12)이 차이하는 폭음 감소시킬 수 있고, 단일 배터리 모듈(20)에만 필요한 패스너(fasteners)를 잠가 인접한 배터리 모듈(20)을 잠글 수 있어 배터리 팩의 에너지 밀도 및 공간 활용도가 향상되고 구속 부품(3)과 고정 빔(12)의 조립 효율이 향상된다.

또한, 고정 빔(12)에 의한 2개의 인접한 배터리 모듈의 분리는 배터리 모듈(20) 중 일부가 열 폭주가 발생할 정도로 많은 양의 열을 발생시키는 경우 다른 배터리 모듈(20)로의 열 확산을 지연시킬 수 있다. 따라서 배터리 팩의 작업 안정성이 향상된다.

일부 실시예에서, 제한 영역(31)으로부터 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)의 연장 폭은 동일하므로, 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)이 거의 중첩되도록 함으로써 수평면에서 고정 빔(12)이 차지는 폭을 더욱 감소시킬 수 있어 배터리 팩의 에너지 밀도 및 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 각 구속 부품(3)의 제한 영역(31)은 배터리 모듈(20)로부터 멀어지는 방향으로 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)으로부터 돌출되고, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있고, 제2 장착 영역(32B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제2 거리(L2)가 있다. 제1 거리(L1)는 제2 거리(L2)보다 크다. 2개의 인접한 구속 부품(3)이 동일한 고정 빔(12)에 고정되는 경우, 제1 장착 영역(32A)은 제2 장착 영역(32B)의 하부에 위치한다.

이 실시예에서, 각 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B) 사이에 높이 차이를 제공함으로써, 2개의 인접한 구속 부품(3)이 동일한 고정 빔(12)에 설치될 수 있고, 하나의 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A) 및 다른 구속 부품(3)의 제2 장착 영역(32B)은 높이 방향에서 중첩될 수 있다. 또한, 배터리 팩의 모든 구속 부품(3)은 동일한 구조를 가지며 동일한 조립 방향을 채택하여 부품 유형을 줄이고 조립의 어려움을 줄일 수 있다.

일부 실시예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 장착 영역(32A)의 두께는 t이고 L1-L2≥t이다.

L1-L2=t인 경우, 2개의 인접한 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)은 직접 접촉하고 조정 개스켓(gasket)을 사용할 필요가 없어 조립 공정이 간단하다.

L1-L2>t인 경우, 2개의 인접한 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B) 사이에 갭이 존재하므로, 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B)이 안정적으로 위치를 잡을 수 있도록 하고 각 구속 부품(3)과 대응하는 고정 빔(12) 사이의 고정 견고성을 향상시키기 위해 갭 크기에 따라 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B) 사이에 조정 개스켓이 제공된다.

도 11 및 도 15에 도시된 바와 같이, 박스 바디(11) 내부에는 길이(x 방향)를 따라 이격된 7개의 고정 빔(12)이 있고, 수용 공간(13)은 2개의 인접한 고정 빔(12) 사이마다 형성된다. 각각의 수용 공간(13)에는 하나의 배터리 모듈(20)이 제공되고 박스 바디(11)에는 총 6개의 배터리 모듈(20)이 있다. 각 배터리 모듈(20)은 높이 방향을 따라 2개의 배터리 셀(2) 층을 갖고, 배터리 셀(2)의 각 측은 폭 방향(y 방향)을 따라 배열된 복수의 배터리 셀(2)을 포함한다. 각 구속 부품(3)의 제한 영역(31)은 대응하는 배터리 모듈(20)에 있는 최상층의 배터리 셀(2)을 덮는다. 대안적으로, 고정 빔(12)은 또한 박스 바디(11)의 폭 방향을 따라 배열될 수 있다.

각 구속 부품(3)의 설치 관계를 보다 명확하게 반영하기 위해, 도 16에 도시된 바와 같이, 3개의 인접한 구속 부품(3)의 설치를 예로 들 수 있으며, 나머지 구속 부품(3)의 설치 형태는 유추에 의해 추론될 수 있다.

3개의 인접한 구속 부품(3)은 제1 구속 부품(3A), 제2 구속 부품(3B) 및 제3 구속 부품(3C)이며, 이들은 모두 복수의 고정 빔(12)이 배열되는 방향을 따라 순서대로 배열된다. 여기서, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 구속 부품(3A)의 제1 장착 영역(32A)은 제2 구속 부품(3B)의 제2 장착 영역(32B) 아래에 있고, 제2 구속 부품(3B)의 제1 장착 영역(32A)은 제3 구속 부품(3C)의 제2 장착 영역(32B) 아래에 있다.

제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)을 고정 빔(12)으로 고정하기 위해, 도 12 및 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 복수의 패스너(5)를 더 포함할 수 있다. 제1 장착 영역(32A)에는 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제1 장착 홀(321A)이 제공된다. 제1 장착 영역(32A)과 높이 방향으로 중첩되는 제2 장착 영역(32B)에는 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제2 장착 홀(321B)이 제공된다. 복수의 빔 장착 홀(121)은 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 모든 패스너(5)는 대응하는 고정 빔(12)으로 고정될 대응 위치에서 제2 장착 홀(321B), 제1 장착 홀(321A) 및 빔 장착 홀(121)을 순차적으로 통과한다. 예를 들어, 패스너(5)는 나사 또는 볼트 등이 될 수 있고, 제1 장착 홀(321A) 및 제2 장착 홀(321B)은 나사산이 없는 홀이고, 빔 장착 홀(121)은 나사산이 있는 홀이다.

제1 장착 영역(32A)이 제2 장착 영역(32B) 아래에 있는 일부 실시예의 경우, 제2 장착 영역(32B) 상의 제2 장착 홀(321B)의 직경은 제1 장착 영역(32A) 상의 제1 장착 홀(321A)의 직경보다 작다.

더 큰 직경을 갖는 제1 장착 홀(321A)은 제1 장착 영역(32A)에 배치되어 있어, 조립 시 구속 부품(3) 및 고정 빔(12)이 가공 오차의 영향을 덜 받고 패스너(5)를 용이한 설치를 허용한다. 이와 함께, 직경이 더 작은 제2 장착 홀(321B)이 제2 장착 영역(32B)에 배치되어 패스너(5)와 제2 장착 홀(321B) 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고, 패스너(5)와 제2 장착 영역(32B) 사이의 연결 강도를 개선하고, 이에 따라 2개의 인접한 구속 부품(3)과 고정 빔(12) 사이의 고정의 견고성을 개선한다.

다른 고정 구조에서, 고정 빔(12)의 중량 감소 슬롯(122)으로 인해 빔 장착 홀(121) 위치의 재료가 얇은 경우, 빔 장착 홀(121)은 나사산이 없는 홀로 제공될 수 있고, 리벳 너트(rivet nuts)가 빔 장착 홀(121)에 내장될 수 있다. 각 리벳 너트는 원통형 구조이며 일단에 림(rim)이 있고, 림은 고정 빔(12)의 상부와 접촉한다. 제1 장착 영역(32A)이 고정 빔(12)과 확실하게 접촉되도록 하기 위해, 제1 장착 홀(321A)의 개구 직경은 림을 피하기 위해 리벳 너트의 림의 외경보다 크게 형성될 수 있고, 제1 장착 영역(32A)과 고정 빔(12) 사이의 접촉 면적을 증가시켜 균일한 응력을 보장하고 국부적인 응력 집중을 방지한다.

도 18 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 보강재(33)는 구속 부품(3)의 구조적 강도를 증가시키기 위해 제한 영역(31) 상에 배치되며, 따라서 각각의 배터리 모듈(20)에 대해 보다 안정적이고 효과적인 압력이 제공되고 배터리 모듈(20)의 팽창 및 변형 정도가 감소된다.

도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 보강재(33)는 간격을 두고 배열된 복수의 볼록 리브(rib)를 포함한다. 스탬핑(stamping)으로 만들어질 수 있는 볼록 리브는 제조가 어렵지 않고 구속 부품(3)의 무게를 증가시키지 않는다. 각각의 볼록 리브는 배터리 모듈(20)로부터 멀리 돌출되어 있어, 구속 부품(3)과 배터리 모듈(20) 사이의 큰 접촉 면적을 유지하고 배터리 모듈(20)에 큰 압력을 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 볼록 리브는 고정 빔(12)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 이는 대응하는 배터리 모듈(20)의 최상층에서 각 배터리 셀(2)에 대해 균일한 압력을 형성할 수 있다. 선택적으로, 볼록 리브의 연장 방향은 또한 고정 빔(12)의 연장 방향에 수직일 수 있거나, 또는 볼록 리브가 비스듬하게 배열될 수 있다.

도 18 및 도 19와 달리, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 각각의 볼록 리브는 배터리 모듈(20)에 가까운 방향을 향해 돌출되고, 이는 보강재(33)를 통해 배터리 모듈(20)에 압력을 제공한다. 또한, 도 18 및 도 20에 도시된 볼록 리브는 결합될 수 있다.

대안적으로, 보강재(33)는 제한 영역(31)의 적어도 하나의 측면에 제공된 돌출부 및/또는 오목부를 포함할 수 있으며, 돌출부 및/또는 오목부는 기계가공에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제한 영역(31)의 측면 중 어느 하나에 돌출부 또는 오목부가 제공되는 경우, 배면은 평평하게 유지할 수 있다. 또한, 보강재(33)는 제한 영역(31)에 스탬핑하여 형성된 보스(boss) 또는 범프(bump)일 수 있다.

도 22에 도시된 바와 같이, 각각의 구속 부품(3)은 분할 구조를 갖고 대응하는 배터리 모듈(20)의 표면의 적어도 일부를 덮는다. 예를 들어, 구속 부품(3)은 길이 및/또는 폭을 따라 분할될 수 있다.

도 22는 각각의 단일 배터리 모듈(20)을 덮는 각각의 구속 부품(3)이 제1 분할 구속 부품(3F) 및 제2 분할 구속 부품(3G)로 분할된다는 점에서 도 15와 상이하고, 여기서 제1 분할 구속 부품(3F) 및 제2 분할 구속 부품(3G)의 제한 영역(31)은 배터리 모듈(20)의 표면의 일부만을 덮도록 복수의 고정 빔(12)이 배열되는 방향을 따라 이격될 수 있다. 제1 분할 구속 부품(3F) 및 제2 분할 구속 부품(3G)은 폭 방향을 따라 연속적으로 연장된다.

이와 같은 실시예의 이점은 배터리 모듈(20)에서 각 배터리 셀(2)의 치수 허용 오차 및 적층 배열의 정확도에 의해 영향을 받으므로 동일한 배터리 모듈(20)에 있는 각 배터리 셀(2)의 상단에도 높이 차이가 있을 수 있으며, 분할형 구속 부품(3)의 사용은 제한 영역(31)의 높이 치수에 대한 처리 요건을 덜 까다롭게 만들고 쉬운 조립을 허용한다. 또한, 분할형 구속 부품(3)은 재료를 절략할 수 있고; 또한, 배터리 모듈(20)의 표면을 부분적으로 덮는 것은 배터리 모듈(20)의 열 분산에 도움이 된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 배터리 모듈(20)로부터 멀어지는 구속 부품(3)의 일측에 배치되고 박스 바디(11)의 개방 단부를 밀봉하는 외부 커버(4)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 닫힘은 외부 커버(4)와 박스 바디(11) 사이의 밀착을 의미하며 외부 액체 및 수증기가 배터리 팩으로 들어가는 것을 방지하고 배터리 팩의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 외부 커버(4)와 박스 바디(11)를 고정하기 위해, 박스 바디(11)의 개방 단부 주위에 제1 플랜지(111)가 있고 외부 커버(4) 주위에 제2 플랜지(41)가 있으며, 제1 플랜지(111) 및 제2 플랜지(41)는 접착 또는 패스너 연결에 의해 고정될 수 있다.

상기 실시예의 배터리 팩의 복수의 구속 부품(3)은 서로 다른 배터리 모듈(20)을 덮고, 대응하는 고정 빔(12)으로 고정되며, 이는 구속 부품(3)과 박스 바디(11) 사이의 고정 지점을 증가시키는 것과 동일하며, 이에 따라 고정 지점 사이의 스팬(span)을 줄이고 구속 부품(3)의 변형 저항을 개선한다. 배터리 셀이 팽창하는 경우, 구속 부품(3)은 변형되기 쉽지 않고 배터리 모듈(20)에 안정적인 압력을 추가로 제공할 수 있고 배터리 팩이 높이 방향으로 증가하는 것을 방지할 수 있고; 또한, 구속 부품(3)의 변형으로 인해 외부 커버(4)가 쉽게 압출되지 않아 배터리 팩의 수명이 향상된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 외부 커버(4)의 내부 표면과 구속 부품(3)의 외부 표면 사이에 미리 설정된 갭(L)이 있다. 배터리 모듈(20)을 위한 확장 공간의 보존은 구속 부품(3)의 변형에 의해 생성된 힘이 외부 커버(4)를 변형시키기 위해 외부 커버(4)로 전달되는 것을 방지하는 것을 가능하게 하고; 더욱이, 배터리 모듈(20)의 팽창으로 인해 구속 부품(3)이 변형되어 구속 부품이 외부 커버(4)에 도달하는 경우에도, 외부 커버(4)는 구속 부품(3)의 변형 및 배터리 모듈(20)의 팽창을 추가로 제한할 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 크기의 배터리 팩에 대해, 미리 설정된 갭은 2 내지 100mm 범위이다.

배터리 셀(2)의 고정 신뢰성을 개선하고 배터리 셀(2)이 흔들리는 것을 방지하기 위해, 배터리 팩은 제1 접착층, 제1 접착층, 또는 제1 접착층 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 접착층은 각 배터리 셀(20)의 하부와 박스 바디(11)의 내측 하부면 사이에 배치된다. 제2 접착층은 배터리 모듈에서 인접한 2개의 배터리 셀(20) 사이에 배치된다. 제3 접착층은 각 배터리 모듈(20)의 상부와 구속 부품(3) 사이에 배치된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 스페이서 바(6); 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)은 스페이서 바(6)와 고정 빔(12) 사이에 위치되고; 스페이서 바(6)는 스트립 구조일 수 있고, 패스너(5)가 통과하기 위한 홀들이 제공된다.

계속해서 도 11을 참조하면, 배터리 팩의 내부 공간의 누수 방지를 보장하고 외부 액체 또는 수증기가 배터리 팩에 들어가 배터리 셀(2)의 작동 성능에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 본 발명의 배터리 팩은 외부 커버(4)와 쉘(shell)(11) 사이에 배치되고 긴 띠형 구조(또는 스트립 구조) 또는 직사각형 고리 구조를 가질 수 있는 실링 부재(7)를 더 포함할 수 있다. 실링 부재(7)에는 패스너가 통과하는 것을 보장하기 위한 홀들이 제공된다. 상기 실링 부재는 실리콘 고무 등으로 만들어질 수 있다. 배터리 팩이 차량에 사용되는 경우, 실링 부재는 차량의 구동 중에 배터리 팩에 전달되는 진동을 흡수할 수 있다.

도 23은 본 발명의 배터리 팩의 다른 실시예의 개략적인 구조도이다. 배터리 팩(400)에 있어서, 제한 영역(31)은 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)으로부터 배터리 모듈(20)로부터 멀어지는 방향으로 돌출되며, 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)은 2개의 인접한 구속 부품을 구성한다.

제4 구속 부품(3D)에서, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이 및 제2 장착 영역(32B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있다. 제5 구속 부품(3E)에서, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이 및 제2 장착 영역(32B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제2 거리(L2)가 있다.

제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)은 복수의 고정 빔(12)이 배열되는 방향을 따라 교대로 배열되고, 제1 거리(L1)는 제2 거리(L2)보다 크다.

일부 실시예에서, 인접한 4개의 구속 부품(3)은 각각 제4 구속 부품(3D), 제5 구속 부품(3E), 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)이며, 모두 복수의 고정 빔(12)이 배열되는 방향으로 배열된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 좌측으로부터 첫 번째 제5 구속 부품(3E)의 제1 장착 영역(32A)은 좌측에서 제4 구속 부품(3D)의 제2 장착 영역(32B) 위에 위치된다. 첫 번째 제5 구속 부품(3E)의 제2 장착 영역(32B)은 우측에서 제4 구속 부품(3D)의 제1 장착 영역(32) 위에 위치한다. 다음 제5 구속 부품(3E)의 제1 장착 영역(32A)은 우측에서 제4 구속 부품(3D)의 제2 장착 영역(32B) 위에 위치하는 식으로 계속된다.

높이 방향에서, 각각의 제5 구속 부품(3E)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)은 양측에서 인접한 제4 구속 부품(3D)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)에 중첩된다.

실시예에서 구속 부품(3)의 두 가지 크기에도 불구하고, 조립 중에 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)의 방향에 대한 요구 사항이 없으므로 조립의 어려움을 줄이고 조립 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제5 구속 부품(3E)에 의해 덮인 배터리 모듈(20)이 고장난 경우, 배터리 모듈(20)은 대응하는 제5 구속 부품(3E)을 단순히 제거함으로써 교체 또는 수리될 수 있다. 제4 구속 부품(3D)에 의해 덮인 배터리 모듈(20)이 고장난 경우, 제4 구속 부품(3D)의 양측에 인접한 제5 구속 부품(3E)을 제거함으로써 배터리 모듈(20)을 교체하거나 수리할 수 있으므로, 배터리 팩에서 배터리 모듈(20)을 수리하는 편의성과 효율성을 향상시킨다.

도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체 구조의 개략도이다. 배터리 팩(500)은 박스 바디 조립체(1), 복수의 배터리 모듈(20), 복수의 구속 부품(3), 복수의 제1 패스너(5A), 및 복수의 제2 패스너(5B)를 포함한다.

도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 박스 바디 조립체(1)는 박스 바디(11) 및 복수의 고정 빔(12)을 포함한다. 박스 바디(11)는 개방 단부를 갖는다. 고정 빔(12)은 박스 바디(11)에 고정되어 박스 바디(11)를 복수의 수용 공간(13)으로 분할한다. 예를 들어, 고정 빔(12)은 박스 바디(11)의 내측 하부면이나 측벽에 고정될 수 있다. 고정 빔(12)은 박스 바디 조립체(1)의 무게를 줄이기 위해 속이 빈 구조를 사용할 수 있다. 대안적으로, 도 25에 도시된 바와 같이, 고정 빔(12)은 판금 구조를 폴딩함으로써 형성되고; 또는, 도 34에 도시된 바와 같이, 고정 빔(12)에는 중량 감소 슬롯(122)이 내부적으로 제공된다. 고정 빔(12)의 단면은 직사각형, 사다리꼴 또는 'C' 형상 등이 될 수 있으며, 상부면은 고정 빔(12)의 상부면에 구속 부품(3)을 고정하기 위해 평평한 면으로 제공될 수 있다. 대안적으로, 구속 부품(3)은 또한 고정 빔(12)의 측면에 고정될 수 있다.

도 24에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 배터리 모듈(20)로부터 멀어지는 구속 부품(3)의 일측에 배치되고 박스 바디(11)의 개방 단부를 밀봉하는 외부 커버(4)를 더 포함할 수 있다. 여기서 박스 바디(11)의 개방 단부를 닫는다는 것은 외부 커버(4)와 박스 바디(11) 사이의 밀봉된 연결을 의미하며, 이는 외부 액체 및 수증기가 배터리 팩으로 들어가는 것을 방지하고 배터리 팩의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

도 24 및 도 34에 도시된 바와 같이, 각 배터리 모듈(20)은 복수의 배터리 유닛(2)을 포함한다. 예를 들어, 배터리 모듈(20)은 높이 방향을 따라 배터리 유닛(2)의 하나의 층 또는 복수의 적층된 층이 제공될 수 있다. 대안적으로, 배터리 모듈(20)은 길이 및/또는 폭 방향을 따라 배열된 적어도 2개 이상의 배터리 유닛(2)으로 제공될 수 있다. 배터리 모듈(20)은 수용 공간(13)에 각각 배열되고, 각각의 수용 공간(13)에는 하나의 배터리 모듈(20)만이 배열된다. 일부 실시예에서, 수용 공간(13)의 크기는 대응하는 배터리 모듈(20)의 전체 형상 크기에 적응된다.

배터리 셀(2) 고정의 신뢰성을 개선하고 배터리 팩(500)이 흔들리는 것을 방지하기 위해, 배터리 팩은 제1 접착층, 제1 접착층 또는 제1 접착층 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 접착층은 각 배터리 모듈(20)의 하부면과 박스 바디(11)의 내측 하부면 사이에 제공된다. 제2 접착층은 배터리 모듈(20)에서 인접한 2개의 배터리 유닛(2) 사이에 제공된다. 제3 접착층은 각 배터리 모듈(20)의 상부면과 구속 부품(3) 사이에 제공된다.

도 25 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 구속 부품(3) 각각은 제한 영역(31), 제1 장착 영역(32A), 및 제2 장착 영역(32B)을 포함한다. 제한 영역(31)은 대응하는 배터리 모듈(20)을 덮고, 최상층의 배터리 셀(2)과 접촉되고, 간격으로 유지될 수 있다. 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B)은 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향을 따라 제한 영역(31)의 양측에 각각 연결되며, 각각 해당 배터리 모듈(20)의 양측에서 고정 빔(12)에 고정된다. 구속 부품(3)은 배터리 셀(2)을 덮는다.

제1 장착 영역(32A)에는 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제1 장착 홀(321A)이 제공되고, 제2 장착 영역(32B)에는 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제2 장착 홀(321B)이 제공된다. 제1 패스너(5A)는 대응하는 제1 장착 홀(321A)을 각각 관통하여 제1 장착 영역(32A)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정되고, 제2 패스너(5B)는 대응하는 제2 장착 홀(321B)을 각각 관통하여 제2 장착 영역(32B)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정된다. 여기서, 제1 장착 홀(321A)과 제2 장착 홀(321B)은 가공 및 조립으로 인한 장착 오류를 허용하기 위해 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향으로 다른 조정 정도를 갖는다. 예를 들어, 제1 패스너(5A) 및 제2 패스너(5B)는 나사, 볼트, 리벳 등일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 고정 빔(12)에 고정된 구속 부품(3)을 제공함으로써, 배터리 모듈(20)에 안정적이고 효과적인 가압력을 제공할 수 있고, 배터리 모듈(20)이 팽창하는 경우 배터리 모듈(20)의 팽창 및 변형 정도를 감소시킬 수 있다.

더욱이, 구속 부품(3)의 양측 상의 제1 장착 홀(321A) 및 제2 장착 홀(321B)에는 상이한 조정 정도가 제공된다. 구속 부품(3)이 고정 빔(12)에 장착되는 경우, 구속 부품(3)과 고정 빔(12) 사이의 끼워맞춤 오차로 인해 조립이 어려운 문제를 해결할 수 있어, 배터리 팩의 조립 효율을 향상시키고 부품 가공의 정확도에 대한 요구사항이 감소하여 생산 비용이 절감된다. 또한, 패스너와 장착 홀 사이에 발생하는 연결 응력을 해소할 수 있어 조립 응력이 가해져 배터리 팩이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 일부 배터리 모듈(20)이 동작 중 많은 양의 열을 발생시켜 열폭주가 발생하는 경우, 2개의 인접한 배터리 모듈(20)은 고정 빔(12)에 의해 이격되어, 다른 배터리 모듈(20)로의 열 확산을 지연시키고 배터리 팩의 작동 안전성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 도 25 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 제1 장착 홀(321A)은 원형 홀이고, 제2 장착 홀(321B)에는 제한 영역(31)으로부터 떨어진 개구부(323)가 제공된다. 개구부(323)는 제2 장착 영역(32B)의 두께 방향으로 관통되며, 고정 빔(12)의 길이 방향으로 개구부(323)의 크기는 제2 패스너(5B)의 제1 연결 영역(51B)의 직경보다 작지 않아, 맞춤 오류가 있는 경우, 제1 연결 영역(51B)이 개구부(323) 내에서 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향(y 방향)을 따라 이동할 수 있도록 하며, 이에 따라 조립 응력을 풀어준다. 예를 들어, 제2 장착 홀(321B)은 반원 홀 및 반원 구멍의 2개의 개방 단부에 각각 접하는 직선 확장 영역을 포함하고, 2개의 직선 확장 영역은 개구부(323)를 형성한다.

이러한 구조는 조립 중 구속 부품(3)의 조정 정도를 최대화할 수 있고 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향을 따른 제2 장착 영역(32B)의 폭이 결정되는 경우, 박스 바디에서 더 큰 끼워맞춤 오차를 허용할 수 있다. 또한, 이러한 제2 장착 홀(321B)을 가공하는 것이 더 용이하다.

도 29에 도시된 바와 같이, 제한 영역(31)에 가까운 제2 장착 홀(321B)의 부분과 제한 영역(31)으로부터 멀어지는 제2 장착 영역(32B)의 측면 사이에는 거리(L3)가 있다. 일부 실시예에서, 거리(L3)는 제2 패스너(5B)의 제1 연결 영역(51B)의 직경보다 더 크다. 이와 같이, 제1 연결 영역(51B)이 끼워맞춤 오차로 인해 제2 장착 홀(321B)의 2개의 직선 확장 영역 사이로 이동되면, 제2 패스너(5B)의 제1 제한 영역(51B)과 제2 장착 영역(32B)의 상부면 사이의 최대 접촉 면적을 유지할 수 있고, 가압력을 증가시켜 구속 부품(3)과 고정 빔(12) 사이의 연결 강도를 향상시킨다.

바람직하게는, 제1 장착 홀(321A)의 직경은 제2 장착 홀(321B)의 아치형 부분의 직경과 동일하다. 따라서, 제1 패스너(5A)와 제2 패스너(5B)는 동일한 직경 크기를 사용하여 조립 효율을 향상시키고 구속 부품(3)이 고정 빔(12)에 고정되는 경우 구속 부품(3)의 양측에 균일한 응력을 허용할 수 있다. 대안적으로, 제1 장착 홀(321A)의 직경은 제2 장착 홀(321B)의 아치형 부분의 직경과 상이하다.

바람직하게는, 도 28에 도시된 바와 같이, 구속 부품(3)이 고정 빔(12)에 고정되는 경우 다양한 위치에서 균일한 응력을 허용하도록, 제1 장착 홀(321A)은 고정 빔(12)의 연장 방향을 따라 등간격으로 배치되고, 제2 장착 홀(321B)은 고정 빔(12)의 연장 방향을 따라 등간격으로 배치되어, 구속 부품(3)을 안정적으로 고정한다. 또는, 고정 빔(12)의 연장 방향을 따른 제1 장착 홀(321A) 사이의 간격은 다를 수 있고, 고정 빔(12)의 연장 방향을 따른 제2 장착 홀(321B) 사이의 간격도 다를 수 있다.

일부 고정 방식에서, 도 26을 참조하면, 고정 빔(12)에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 빔 장착 홀(121)이 제공되고, 빔 장착 홀(121)은 나사 홀이다. 복수의 제1 패스너(5A)는 제1 장착 홀(321A)과 빔 장착 홀(121)을 차례로 관통하여 제1 장착 영역(32A)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정되고, 및/또는 복수의 제2 패스너(5B)는 제2 장착 홀(321B)과 빔 장착 홀(121)을 순차적으로 관통하여 제2 장착 영역(32B)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정된다. 이러한 빔 장착 홀(121)은 가공이 용이하며, 고정 빔(12)에 나사 홀이 직접 뚫려있기 때문에, 구속 부품(3)과 고정 빔(12) 사이의 연결 강도가 개선되어 배터리 모듈(20)에 대한 보다 효과적인 구속을 제공할 수 있다.

다른 고정 방식에서, 도 26에 도시된 바와 같이, 고정 빔(12)은 판금 구조를 접음으로써 형성되거나, 또는 도 34에 도시된 바와 같이, 고정 빔(12)에는 중량 감소 슬롯(122)이 구비되어 고정 빔(12)의 상부면이 얇은 벽 구조를 형성하여 나사 홀을 직접 여는 것이 쉽지 않다.

이러한 이유로, 도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 고정 빔(12)에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 빔 장착 홀(121)이 제공되고, 빔 장착 홀(121)은 나사산이 없는 홀이다. 배터리 팩은 또한 도 31 및 도 32에 도시된 바와 같이 복수의 블라인드 리벳 너트(blind rivet nuts)(5C)를 포함하고, 블라인드 리벳 너트(5C)는 제2 연결 영역(51C) 및 제2 제한 영역(52C)을 포함한다. 각각의 블라인드 리벳 너트(5C)의 제2 연결 영역(51C)은 각각의 빔 장착 홀(121)에 대응하여 삽입되고 각각 빔 장착 홀(121)에 연결된다. 제2 제한 영역(52C)의 하부면은 고정 빔(12)의 상부면과 접하고, 제2 제한 영역(52C)의 외곽은 원형 또는 육각형 등일 수 있다.

제1 패스너(5A)는 블라인드 리벳 너트(5C)의 제1 장착 홀(321A) 및 내부 홀을 순차적으로 통과하여 제1 장착 영역(32A)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정되고, 복수의 제2 패스너(5B)는 제2 장착 홀(321B)과 블라인드 리벳 너트(5C)의 내부 홀을 순차적으로 관통하여 제2 장착 영역(32B)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정된다.

고정 빔(12)이 얇은 벽 구조인 경우, 고정 빔(12)에 블라인드 리벳 너트(5C)를 제공하여 나사 홀의 길이를 증가시킬 수 있으므로 박스 바디 어셈블리의 중량을 줄이고 고정 빔(12)에 빔 부재(3)를 안정적으로 고정한다.

도 29에 도시된 바와 같이, 제1 장착 홀(321A)의 직경 및 제2 장착 홀(321B)의 아치형 부분의 직경은 모두 제2 제한 영역(52C)의 윤곽 크기보다 크다. 따라서, 구속 부품(3)이 고정 빔(12)에 장착되는 경우, 제1 장착 홀(321A) 및 제2 장착 홀(321B)은 제2 제한 영역(52C)로부터 회피될 수 있고, 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B) 모두가 고정 빔(12)의 상면과 완전히 접촉하고 보다 균일한 응력이 존재하도록 한다.

다른 실시예에서, 도 33에 도시된 바와 같이, 제1 장착 홀(321A)은 원형 홀이고, 제2 장착 홀(321B)은 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향을 따라 연장되는 장방형 홀이다. 부품의 장착 치수에 영향을 받아 제2 패스너(5B)의 제1 연결 영역(51B)은 연장 방향을 따라 장방형 구멍의 임의의 위치에 위치될 수 있다.

이러한 구조는 제2 패스너(5B)가 제2 장착 홀(321B)로부터 분리되는 것을 제한할 수 있고, 구속 부품(3)과 제2 패스너(5B)의 연결 강도를 보장하고, 고정 빔(12)의 경우 조립 시 구속 부품(3)의 조정 정도를 확보하여 가공 및 조립 오차를 허용한다. 또한, 제2 장착 영역(32B)의 제한 영역(31)에서 멀어지는 측면이 전체 고정 빔(12)의 연장 방향을 따라 둘러싸이기 때문에, 구속 부품(3)의 전체적인 강도가 향상될 수 있고, 따라서 구속 부품(3)의 변형을 방지한다.

단일 구속 부품(3)과 고정 빔(12)의 연결 방식이 설명된 후, 배터리 팩에는 일반적으로 복수의 배터리 모듈(20)이 제공되기 때문에, 복수의 구속 부품(3)도 그에 따라 제공된다.

하나의 구조적 형태로서, 각 구속 부품(3)이 대응하는 고정 빔(12)에 각각 독립적으로 장착되도록, 고정 빔(12)의 폭은 2개의 제1 장착 영역(32A), 2개의 제2 장착 영역(32B)의 너비, 또는 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B)의 합보다 작지 않다.

다른 구조에서, 도 34 내지 도 38에 도시된 바와 같이, 2개의 인접한 구속 부품(3)에 대해 구속 부품(3) 중 하나의 제1 장착 영역(32A) 및 다른 구속 부품(3)의 제2 장착 영역(32B)은 동일한 그룹의 제1 패스너(5A) 또는 제2 패스너(5B)에 의해 동일한 고정 빔(12)에 고정되고, 높이 방향(z 방향)으로 적층된다.

이 구조에서, 제1 패스너(5A)는 제1 장착 홀(321A)과 제2 장착 홀(321B)을 동시에 관통하고, 제2 패스너(5B)는 또한 제1 장착 홀(321A)과 제2 장착 홀(321B)을 동시에 관통한다. 따라서, 도 34, 도 37 내지 도 38은 더 이상 제1 패스너(5A)와 제2 패스너(5B)를 구별하지 않을 것이며, 이는 집합적으로 제1 패스너(5A)로 표시될 것이다.

2개의 인접한 구속 부품(3)을 동일한 고정 빔(12)에 고정함으로써, 고정 빔(12)의 수가 감소될 수 있으며, 이는 박스 바디 조립체(1)의 구조를 단순화할 수 있고, 수평면 내에서 고정 빔(12)이 차지하는 폭을 줄인다. 또한, 동일한 고정 빔(12)에 고정된 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B)을 높이 방향으로 적층 함으로써 수평면 내에서 고정 빔(12)이 차지하는 폭을 더욱 줄일 수 있다. 또한, 단일 배터리 모듈(20)을 잠그는 데 필요한 패스너의 수는 인접한 배터리 모듈(20)의 잠금 요구사항을 충족할 수 있으며, 이는 배터리 팩의 에너지 밀도 및 공간 활용도를 향상시킬 수 있으며, 구속 부품(3)과 고정 빔(12)의 조립 효율을 개선한다.

또한, 제1 장착 홀(321A)과 제2 장착 홀(321B)은 조정 정도가 다르기 때문에, 제1 장착 홀(321A)과 제2 장착 홀(321B)을 동시에 원활하게 제1 패스너를 통과시키는 것도 가능하며, 조립 중 구속 부품(3) 및 고정 빔(12)에 대한 부품 가공 오차의 영향을 줄일 수 있으며, 인접한 두 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)이 높이 방향으로 적층되는 경우, 제1 패스너(5A)를 장착하는 것이 용이하다.

도 34에 도시된 바와 같이, 제1 장착 영역(32A)은 높이 방향으로 제1 장착 영역(32A)과 적층된 제2 장착 영역(32B) 위에 위치한다. 제1 장착 영역(32A)에는 원형의 홀이 형성되어 있으므로, 제1 장착 영역(32A)은 제2 장착 영역(32B)의 상부에 위치하여 제1 패스너(5A)의 제1 제한 영역이 원주 방향에서 제1 장착 영역(32A)의 상부면과 적절하게 접촉할 수 있도록 하고, 더 균일한 응력을 허용하고 힘이 더 균일하도록 하고, 구속 부품(3)과 고정 빔(12) 사이의 안정적인 연결을 통해 2개의 인접한 구속 부품(3)과 고정 빔(12) 사이의 견고한 연결을 개선한다. 대안적으로, 제1 장착 영역(32A)은 높이 방향으로 제1 장착 영역(32A)과 적층된 제2 장착 영역(32B) 아래에 위치할 수도 있다.

동일한 고정 빔(12)에 2개의 인접한 구속 부품(3)을 고정하기 위한 적어도 2개의 구현 구조가 있다.

하나의 구조에서, 도 35에 도시된 바와 같이, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있고, 제2 장착 영역(32B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제2 거리(L2)가 있고; 여기서 제2 거리(L2)는 제1 거리(L1)보다 크다. 2개의 인접한 구속 부품(3)이 동일한 고정 빔(12)에 고정되는 경우, 제2 장착 영역(32B)은 제1 장착 영역(32A)의 하부에 위치한다.

이 실시예에서, 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B) 사이에 높이 차이를 제공함으로써, 2개의 인접한 구속 부품(3)이 동일한 고정 빔(12)에 장착되는 경우, 구속 부품(3) 중 하나의 제1 장착 영역(32A)은 다른 구속 부품(3)의 제2 장착 영역(32B)과 높이 방향으로 적층될 수 있다. 또한, 동일한 구조를 갖고 동일한 조립 방향을 사용하는 배터리 팩의 각 구속 부품(3)은 부품의 종류를 줄이고 조립의 어려움을 줄일 수 있다.

일부 실시예에서, 도 35에 도시된 바와 같이, 제2 장착 영역(32)의 두께는 t이고, L1-L2≥t를 만족한다.

L1-L2=t인 경우, 2개의 인접한 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)은 서로 정확히 직접 접촉하고, 조정 개스켓을 사용할 필요가 없어 조립 과정이 간단하다.

L2-L1>t인 경우, 2개의 인접한 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B) 사이에 갭이 있고, 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B) 사이에 갭의 크기에 따라 조정 개스켓이 구비되어, 제1 장착 영역(32A)이 제2 장착 영역(32B)에 확실하게 접촉되도록 하고, 이에 의해 각 구속 부품(3)과 고정 빔(12)의 견고한 고정을 개선한다.

도 24에 도시된 바와 같이, 7개의 고정 빔(12)은 길이 방향(x 방향)을 따라 간격을 두고 박스 바디(11) 내에 제공되고, 수용 공간(13)은 2개의 인접한 고정 빔(12) 사이에 형성된다. 각각의 수용 공간(13)에는 배터리 모듈(20)이 제공되고, 박스 바디(11)에는 총 6개의 배터리 모듈(20)이 제공된다. 각 배터리 모듈(20)은 높이 방향을 따라 2개의 배터리 유닛(2)의 층을 구비하고, 배터리 유닛(2)의 각 층은 폭 방향(y 방향)을 따라 배열된 복수의 배터리 유닛(2)을 포함한다. 구속 부품(3)의 제한 영역(31)은 대응하는 배터리 모듈(20)에서 최상층의 배터리 셀(2)을 덮는다. 또는, 고정 빔(12)은 박스 바디(11)의 폭 방향을 따라 배치될 수 있다.

각각의 구속 부품(3) 사이의 설치 관계를 보다 명확하게 반영하기 위해, 도 36에 도시된 바와 같이, 3개의 인접한 구속 부품(3)의 설치를 예로 들어 설명하고 나머지 구속 부품(3)의 설치 형태는 이와 유사하다.

구체적으로, 배터리 팩(500)에서 인접한 3개의 구속 부품(3)은 각각 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향을 따라 순차적으로 제공되는 제1 구속 부품(3A), 제2 구속 부품(3B) 및 제3 구속 부품(3C)이다. 여기서, 도 36에 도시된 바와 같이, 제1 구속 부품(3A)의 제2 장착 영역(32B)은 제2 구속 부품(3B)의 제1 장착 영역(32A) 하부에 위치하고, 제2 구속 부품(3B)의 제2 장착 영역(32B)은 제3 구속 부품(3C)의 제1 장착 영역(32A) 하부에 위치된다. 이러한 배터리 팩(500)에서, 각각의 제1 장착 영역(32A)은 높이 방향으로 제1 장착 영역(32A)과 적층된 제2 장착 영역(32B) 상부에 위치된다.

다른 구조에서, 도 38에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(600)에서, 2개의 인접한 구속 부품(3)은 각각 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)이다. 제4 구속 부품(3D)에서, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있고, 제2 장착 영역(32B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있다. 제5 구속 부품(3E)에서, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제2 거리(L2)가 있고, 제2 장착 영역(32B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제2 거리(L2)가 있다.

여기서, 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)은 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향을 따라 교대로 배열되고, 제1 거리(L1)는 제2 거리(L2)보다 크다.

4개의 인접한 구속 부품(3)은 각각 제4 구속 부품(3D), 제5 구속 부품(3E), 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)이며, 이들은 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향을 따라 순차적으로 제공된다. 도 38에 도시된 바와 같이, 좌측에서 선행하는 제5 구속 부품(3E)의 제1 장착 영역(32A)은 좌측에서 제4 구속 부품(3D)의 제2 장착 영역(32B) 상부에 위치된다. 선행 제5 구속 부품(3E)의 제2 장착 영역(32B)은 우측에서 제4 구속 부품(3D)의 제1 장착 영역(32A) 상부에 위치되며; 다음 제5 구속 부품(3E)의 제1 장착 영역(32A)은 좌측에서 제4 구속 부품(3D)의 제2 장착 영역(32B) 상부에 위치되는 식이다.

높이 방향에서, 각각의 제5 구속 부품(3E)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)은 양측에서 인접한 제4 구속 부품(3D)의 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)에 모두 적층된다.

이 실시예는 두 가지 크기의 구속 부품(3)을 제공하지만, 조립 중 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)의 방향에 대한 요구사항이 없으므로 조립의 어려움을 줄이고 조립의 효율성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 제5 구속 부품(3E)에 의해 덮인 배터리 모듈(20)이 오작동하는 경우, 배터리 모듈(20)은 대응하는 제5 구속 부품(3E)을 단순히 제거함으로써 교체 또는 수리될 수 있고; 제4 구속 부품(3D)에 의해 덮인 배터리 모듈(20)이 오작동 하는 경우, 배터리 모듈(20)은 제4 구속 부품(3D)의 양측에 인접한 제5 구속 부품(3E)을 제거함으로써 교체 또는 수리될 수 있다. 따라서, 배터리 팩에서 배터리 모듈(20)의 편리하고 효율적인 유지보수를 개선할 수 있다.

전술한 실시예에서 배터리 셀(2)에 대해 사용될 수 있는 구조에 대해서는 배터리 셀(2)과 관련된 도 8 내지 도 10 및 이전 설명을 참조한다.

본 발명에 의해 제공되는 배터리 팩 및 차량은 위에서 상세히 설명되었다. 본 발명의 원리 및 실시예는 특정 실시예를 사용하여 본 명세서에서 설명되었으며, 위의 실시예에 대한 설명은 본 발명의 방법 및 그 핵심 아이디어를 이해하는데 도움이 될 뿐이다. 통상의 기술자는 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 본 개시에 대한 여러 개선 및 수정을 할 수 있음을 주목해야 하며, 이러한 개선 및 수정은 또한 본 개시내용의 청구범위의 보호 범위 내에 속해야 한다.

Claims

박스 바디(11) 및 고정 빔(12)을 포함하고, 상기 고정 빔(12)이 상기 박스 바디(11)에 고정되는 박스 바디 조립체(1);
상기 박스 바디(11)에 배열된 배터리 셀(2); 및
상기 배터리 셀(2)을 덮고 상기 고정 빔(12)으로 고정된 구속 부품(3)을 포함하는 배터리 팩.
제1 항에 있어서,
상기 박스 바디(11)의 개방 단부를 밀봉하기 위해 상기 박스 바디(11)로부터 멀어지는 상기 구속 부품(3)의 일측에 배열된 외부 커버(4)를 더 포함하는 배터리 팩.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 박스 바디(11)는 상기 고정 빔(12)에 의해 복수의 수용 공간(13)으로 분할되고, 복수의 배터리 셀(2)은 배터리 팩의 높이 방향에 수직인 평면에서 여러 그룹의 배터리 셀(2)로 분할되고, 상기 배터리 셀(2)의 여러 그룹은 각각 적어도 2개의 배터리 셀(2)을 갖고 서로 다른 수용 공간(13)에 각각 배열되는 배터리 팩.
제3 항에 있어서,
상기 배터리 셀(2)이 여러 그룹으로 분할되는 그룹화 방향을 따라 상기 배터리 셀(2)의 각 그룹의 양측에 배열된 복수의 고정 빔(12)을 포함하는 배터리 팩.
제4 항에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀(2)은 상기 배터리 팩의 길이 방향을 따라 여러 그룹으로 분할되며, 상기 고정 빔(12)은 상기 배터리 팩의 폭 방향을 따라 연장되고; 및/또는
상기 복수의 배터리 셀(2)은 상기 배터리 팩의 폭 방향을 따라 여러 그룹으로 분할되며, 상기 고정 빔(12)은 상기 배터리 팩의 길이 방향을 따라 연장되는 배터리 팩.
제3 항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 구속 부품(3)을 포함하고, 상기 구속 부품(3)은 상기 배터리 셀(2)의 서로 다른 그룹을 각각 덮는 배터리 팩.
제3 항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구속 부품(3)은 대응하는 그룹의 배터리 셀(2)을 덮는 제한 영역(31) 및
상기 배터리 셀(2)의 그룹화 방향을 따라 상기 제한 영역(31)의 양측에 각각 연결되는 2개의 장착 영역(32)을 포함하고,
상기 2개의 장착 영역(32)은 상기 배터리 셀(2)의 대응하는 그룹의 양측에 고정 빔(12)으로 각각 고정되는 배터리 팩.
제7 항에 있어서,
상기 제한 영역(31) 전체가 상기 장착 영역(32)에 대하여 상기 배터리 셀(2)로부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 배터리 팩.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구속 부품(3)은 분할 구조이고 대응하는 배터리 셀(2)의 표면의 적어도 일부를 덮는 배터리 팩.
제2 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 커버(4)의 내부면과 상기 구속 부품(3)의 외부면 사이에 갭(L)이 존재하고, 상기 갭(L)은 2 내지 100mm 범위인 배터리 팩.
제3 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
최하층의 배터리 셀(2)과 상기 박스 바디(11)의 내측 하부면 사이에 배치되는 제1 접착층;
상기 배터리 셀(2)의 각 그룹에서 2개의 인접한 배터리 셀(2) 사이에 배치되는 제2 접착층; 또는
상기 구속 부품(3)과 최상층의 배터리 셀(2) 사이에 배치되는 제3 접착증 중 적어도 어느 하나를 포함하는 배터리 팩.
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배터리 셀(2)은,
쉘(21);
상기 쉘(21)에 배열된 전극 조립체(22)를 포함하고, 상기 전극 조립체(22)는 제1 자극편(221), 제2 자극편(222) 및 상기 제1 자극편(221)과 제2 자극편(222) 사이에 배치되는 다이어프램(223)을 포함하고;
상기 전극 조립체(22)는 권취 구조로 평평하며, 상기 전극 조립체(22)의 외부면은 2개의 평평한 표면(224)을 포함하고, 상기 2개의 평평한 표면(224)는 배터리 팩의 높이 방향을 따라 대향 배치되거나; 또는,
상기 전극 조립체(22)는 적층 구조로 이루어지며, 상기 제1 자극편(221)과 상기 제2 자극편(222)은 배터리 팩의 높이 방향을 따라 적층되는 배터리 팩.
제7 항 또는 제8 항에 있어서,
스베이서 바(6) 및 패스너(5)를 더 포함하고, 상기 장착 영역(32)은 상기 스페이서 바(6)와 상기 고정 빔(12) 사이에 배치되고, 상기 패스너(5)는 상기 스페이서 바(6)와 상기 장착 영역(32)를 관통하여 상기 고정 빔(12)으로 고정되어 상기 장착 영역(32)을 상기 고정 빔(12)에 고정하는 배터리 팩.
제2 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
실링 부재(7)를 더 포함하고, 상기 실링 부재(7)는 상기 외부 커버(4)와 상기 박스 바디(11) 사이에 배치되어 상기 박스 바디(11)의 개방 단부를 밀봉하는 배터리 팩.
제7 항 또는 제8 항에 있어서,
상기 배터리 셀(2)의 인접한 두 그룹 사이에 배열된 고정 빔(12)이 하나만 있고, 상기 고정 빔(12)으로 고정된 인접한 2개의 장착 영역(32) 각각은 복수의 장착 블록(320)을 포함하고, 상기 복수의 장착 블록(320)은 상기 고정 빔(12)의 연장 방향을 따라 간격을 두고 배치되고, 상기 복수의 장착 블록(320) 중 인접하는 2개의 장착 블록(320)은 교대로 배치되는 배터리 팩.
제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박스 바디 조립체(1)는 상기 박스 바디(11)에 고정되고 상기 박스 바디(11)를 여러 개의 수용 공간(13)으로 분할하는 복수의 고정 빔(12)을 포함하고;
상기 배터리 팩은 복수의 배터리 모듈(20)을 포함하고, 각각의 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀(2)을 포함하며 각각의 수용 공간(13)에 대응하여 배열되고; 및
상기 배터리 팩은 복수의 구속 부품(3)을 포함하고, 각각의 구속 부품(3)은 제한 영역(31), 제1 장착 영역(32A) 및 제2 장착 영역(32B)을 포함하되 각각의 제한 영역(31)은 각각의 배터리 모듈(20)을 대응하여 덮고, 상기 제1 장착 영역(32A)과 제2 장착 영역(32B)은 상기 복수의 고정 빔(12)이 배치되는 방향으로 상기 제한 영역(31)의 양측에 각각 연결되며, 해당 배터리 모듈(20)의 양측에 각각 고정 빔(12)으로 고정되는 배터리 팩.
제16 항에 있어서,
상기 2개의 인접한 구속 부품(3)에 대하여, 어느 하나의 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A)과 다른 구속 부품(3)의 제2 장착 영역(32B)은 동일한 고정 빔(12)에 고정되고 높이 방향으로 중첩되는 배터리 팩.
제17 항에 있어서,
상기 제한 영역(31)은 상기 제1 장착 영역(32A) 및 상기 제2 장착 영역(32B)으로부터 상기 배터리 모듈(20)로부터 멀어지는 방향으로 돌출되고;
상기 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 상기 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제1 거리(L1)가 있고, 상기 제2 장착 영역(32A)의 하부면과 상기 제한 영역(31)의 상부면 사이에 제2 거리(L2)가 있으며;
상기 제1 거리(L1)는 상기 제2 거리(L2)보다 큰 배터리 팩.
제18 항에 있어서,
상기 복수의 구속 부품(3)은 상기 복수의 고정 빔(12)이 배열되는 방향을 따라 순차적으로 배열되는 제1 구속 부품(3A), 제2 구속 부품(3B) 및 제3 구속 부품(3C)을 포함하고;
상기 제1 구속 부품(3A)의 제1 장착 영역(32A)은 상기 제2 구속 부품(3B)의 제2 장착 영역(32B) 하부에 위치하고, 상기 제2 구속 부품(3B)의 제1 장착 영역(32A)은 상기 제3 구속 부품(3C)의 제2 장착 영역(32B) 하부에 위치하는 배터리 팩.
제17 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제한 영역(31)은 상기 제1 장착 영역(32A) 및 상기 제2 장착 영역(32B)로부터 상기 배터리 모듈(20)로부터 멀어지는 방향으로 돌출되고, 2개의 인접한 구속 부품(3)은 제4 구속 부품(3D) 및 제5 구속 부품(3E)이고,
상기 제4 구속 부품(3D)에서, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이 및 제2 장착 영역(32B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에는 제1 거리(L1)가 있고;
상기 제5 구속 부품(3E)에서, 제1 장착 영역(32A)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이 및 제2 장착 영역(32 B)의 하부면과 제한 영역(31)의 상부면 사이에는 제2 거리(L2)가 있으며;
상기 제4 구속 부품(3D)과 상기 제5 구속 부품(3E)는 상기 복수의 고정 빔(12)이 배열되는 방향을 따라 교대로 배열되고, 상기 제1 거리(L1)는 상기 제2 거리(L2)보다 큰 배터리 팩.
제18 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 장착 영역(32A)의 두께는 t이고, L1-L2≥t인 배터리 팩.
제17 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 패스너(5)를 더 포함하고;
상기 제1 장착 영역(32A)에는 상기 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 이격된 복수의 제1 장착 홀(321A)이 구비되고, 상기 제1 장착 영역(32A)에 높이 방향으로 중첩되는 제2 장착 영역(32B)에는 상기 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 이격된 복수의 제2 장착 홀(321B)이 제공되며;
각각의 패스너(5)는 대응하는 제2 장착 홀(321B)과 대응하는 제1 장착 홀(321A)을 차례로 통과하여 대응하는 고정 빔(12)으로 고정되는 배터리 팩.
제22 항에 있어서,
상기 제1 장착 영역(32A)은 상기 제1 장착 영역(32A)과 높이 방향으로 중첩되는 상기 제2 장착 영역(32B)의 하부에 위치하며, 상기 제2 장착 홀(321B)의 직경은 상기 제1 장착 홀(321A)의 직경보다 작은 배터리 팩.
제16 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제한 영역(31)에는 보강재(33)가 제공되는 배터리 팩.
제16 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 장착 영역(32A)에는 상기 복수의 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제1 장착 홀(321A)이 형성되고, 상기 제2 장착 영역(32B)에는 상기 복수의 고정 빔(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 제2 장착 홀(321B)이 형성되고;
상기 제1 장착 홀(321A)을 각각 관통하여 상기 제1 장착 영역(32A)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정되는 복수의 제1 패스너(5A); 및
상기 제2 장착 홀(321B)을 각각 관통하여 상기 제2 장착 영역(32B)에 대응하는 고정 빔(12)에 고정되는 복수의 제2 패스너(5B);를 더 포함하고, 복수의 제1 장착 홀(321A) 각각과 복수의 제2 장착 홀(321B) 각각은 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향에서 서로 다른 조정 정도를 갖는 배터리 팩.
제25 항에 있어서,
복수의 제1 장착 홀(321A) 각각은 원형 홀이고, 복수의 제2 장착 홀(321B) 각각에는 제한 영역(31)으로부터 떨어진 개구부(323)이 제공되고, 상기 개구부(323)는 상기 제2 장착 영역(32B)의 두께 방향으로 관통되며, 상기 복수의 고정 빔(12)의 길이 방향의 상기 개구부(323)의 크기는 상기 복수의 제2 패스너(5B) 각각의 제1 연결 영역(51B) 직경보다 작지 않은 배터리 팩.
제26 항에 있어서,
상기 복수의 제2 장착 홀(321) 각각의 제한 영역(31)에 가까운 부분과 상기 제한 영역(31)으로부터 멀어지는 제2 장착 영역(32B)의 측면 사이의 거리(L3)는 복수의 제2 패스너(5B) 각각의 제1 연결 영역(51B)의 직경보다 큰 배터리 팩.
제25 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제1 장착 홀(321A)의 직경은 상기 복수의 제2 장착 홀(321B)의 아치형 부분의 직경과 동일한 배터리 팩.
제25 항 내지 제28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제1 장착 홀(321A) 각각은 원형 홀이고, 상기 복수의 제2 장착 홀(321B) 각각은 상기 복수의 고정 빔(12)의 배열 방향을 따라 연장되는 장방형 홀인 배터리 팩.
제25 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 고정 빔(12) 각각에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 빔 장착 홀(121)이 제공되고, 상기 복수의 빔 장착 홀(121) 각각은 나사 홀이며;
상기 복수의 제1 패스너(5A) 각각은 상기 복수의 제1 장착 홀(321A) 중 하나와 상기 복수의 빔 장착 홀(121) 중 하나를 순차적으로 통과하고 상기 제1 장착 영역(32A)에 대응하는 복수의 고정 빔(12) 중 하나에 고정되고, 또는
복수의 제2 패스너(5B) 각각은 복수의 제2 장착 홀(321B) 중 하나와 상기 복수의 빔 장착 홀(121) 중 하나를 순차적으로 통과하고 상기 복수의 고정 빔(12) 중 대응하는 하나에 고정되는 배터리 팩.
제25 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 고정 빔(12) 각각에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수의 빔 장착 홀(121)이 제공되고, 상기 복수의 빔 장착 홀(121) 각각은 나사산이 없는 홀이고;
제2 연결 영역(51C) 및 제2 제한 영역(52C)을 포함하는 복수의 블라인드 리벳 너트(5C)를 더 포함하고, 상기 복수의 블라인드 리벳 너트(5C) 각각의 상기 제2 연결 영역(51C)은 상기 복수의 빔 장착 홀(121) 각각에 대응하여 삽입되고, 상기 제2 제한 영역(52C)은 상기 고정 빔(12)의 상부면과 접하며;
상기 복수의 제1 패스너(5A) 각각은 상기 복수의 제1 장착 홀(321A) 중 하나와 상기 복수의 블라인드 리벳 너트(5C) 중 하나의 내부 홀을 순차적으로 통과하고, 상기 복수의 고정 빔(12) 중 대응하는 하나에 고정되거나, 또는
상기 복수의 제2 패스너(5B) 각각은 상기 복수의 제2 장착 홀(321B) 중 하나와 상기 복수의 블라인드 리벳 너트(5C) 중 하나의 내부 홀을 순차적으로 통과하고, 상기 복수의 고정 빔(12) 중 대응하는 하나에 고정되는 배터리 팩.
제31 항에 있어서,
상기 복수의 제1 장착 홀(321A) 각각의 직경 및 상기 복수의 제2 장착 홀(321B) 각각의 아치형 부분의 직경은 상기 제2 제한 영역(52C)의 윤곽 크기보다 큰 배터리 팩.
제25 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 인접한 구속 부품에 대하여, 하나의 구속 부품(3)의 제1 장착 영역(32A)과 다른 구속 부품(3)의 제2 장착 영역(32B)은 동일한 그룹의 제1 패스너(5A) 또는 제2 패스너(5B)에 의해 동일한 고정 빔(12)에 고정되고, 높이 방향으로 적층되고, 상기 제1 장착 영역(32A)은 높이 방향으로 상기 제1 장착 영역(32A)과 적층된 상기 제2 장착 영역(32B)의 상부에 위치하는 배터리 팩.
차체; 및
제1 항 내지 제33항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하고, 상기 배터리 팩은 상기 차체에 제공되는 차량.