KR20220054123A - 배터리 팩, 및 자동차 - Google Patents

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KR20220054123A
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battery
module
battery module
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전보라
이형석
김동현
홍순창
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은, 설치 장소의 공간 효율을 높인 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 자동차를 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및 내부에 냉매가 흐르도록 구성된 냉매 유로가 형성되고, 상부에 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈을 탑재하도록 플레이트 형상을 가지며, 상기 배터리 모듈이 탑재되지 않은 일부분이 상부 방향으로 볼록한 볼록부, 및 상기 배터리 모듈이 탑재되지 않은 다른 일부분이 하부 방향으로 오목한 오목부 중 적어도 하나 이상을 구비한 냉각 유닛을 포함한다.

Description

배터리 팩, 및 자동차 {Battery Pack, and Vehicle}
본 발명은 배터리 팩, 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 설치 장소의 공간 효율을 높인 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
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. 또한, 이러한 리튬 이차전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다. 그리고, 리튬 이차전지는 복수개가 배터리 팩에 구비될 수 있다.
최근, 전기 자동차 등에 적용되는 대용량의 배터리 팩의 수요가 증가하고 있다. 이러한 배터리 팩은 자동차의 협소한 내부 공간에 탑재될 필요가 있는 반면에, 자동차는 배터리 팩 외에도, 전동 모터, 동력 전달 장치 등, 여러 내부 구성들이 함께 탑재되어 있어, 배터리 팩을 수용할 수 있는 충분한 수납 공간을 확보하는 것이 용이하지 않았다.
더욱이, 배터리 팩이 탑재되는 설치 장소에 둥근 형상의 부품이 존재하거나, 또는 설치 바닥이 볼록한 형상을 가질 경우, 종래기술의 배터리 팩과 상기 수납 공간 사이에 사공간(빈 공간)이 많이 발생되어, 자동차의 공간 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 설치 장소의 공간 효율을 높인 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 자동차를 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,
적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및
내부에 냉매가 흐르도록 구성된 냉매 유로가 형성되고, 상부에 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈을 탑재하도록 플레이트 형상을 가지며, 상기 배터리 모듈이 탑재되지 않은 일부분이 상부 방향으로 볼록한 볼록부, 및 상기 배터리 모듈이 탑재되지 않은 다른 일부분이 하부 방향으로 오목한 오목부 중 적어도 하나 이상을 구비한 냉각 유닛을 포함한다.
또한, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하도록 구성된 전장 모듈을 더 포함하고,
상기 전장 모듈은, 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부, 및 상기 오목부 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 위치되고, 적어도 하나 이상의 곡면을 가질 수 있다.
그리고, 일측이 상기 전장 모듈과 연결되도록 구성되고, 타측이 상기 배터리 모듈과 접촉하며, 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부, 및 상기 오목부 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 적어도 하나 이상의 곡면을 가진 전열 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전열 부재는,
상기 전장 모듈과 상기 배터리 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 케이블을 수용하도록 구성된 내부 공간을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 모듈은, 일측면으로부터 외부 방향으로 연장되고 제1 볼팅홀이 형성된 결합부가 구비되고,
상기 전열 부재는,
상기 배터리 모듈의 결합부와 결합되도록 제2 볼팅홀이 형성된 지지부를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩은,
상기 냉각 유닛의 전단과 결합되는 전방 플레이트;
상기 냉각 유닛의 후단과 결합되는 후방 플레이트;
상기 냉각 유닛의 좌측단과 결합되는 좌측 플레이트; 및
상기 냉각 유닛의 우측단과 결합되는 우측 플레이트
를 포함할 수 있다.
나아가, 양 단부가 상기 좌측 플레이트과 상기 우측 플레이트 각각을 지지하도록 상기 전장 모듈의 좌측에서 우측으로 길게 연장되고, 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부, 및 상기 오목부 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 적어도 하나 이상의 곡면을 가진 기둥 부재를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 기둥 부재는,
상기 냉각 유닛의 상기 볼록부 상에 위치하고 상기 볼록부가 삽입되도록 상부 방향으로 내입된 수용부; 및
상기 냉각 유닛의 상기 오목부 상에 위치하고, 상기 오목부의 내입된 공간에 삽입되도록 하부 방향으로 돌출된 돌출부를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
그리고, 상기 배터리 팩을 탑재하도록 구성된 차체를 더 포함하고,
상기 차체의 일부분은 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부에 의해 형성된 내입된 공간에 삽입되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 적어도 하나 이상의 볼록부, 및 오목부를 구비한 냉각 유닛을 포함함으로써, 배터리 팩이 탑재되는 설치 장소에 둥근 형상의 부품이 존재하거나, 또는 설치 바닥이 볼록한 형상을 가질 경우에도 냉각 유닛의 볼록부의 내입된 공간에 둥근 형상의 부품이나 설치 바닥의 볼록한 형상을 적어도 일부분 수용할 수 있어, 설치 장소의 공간 효율을 효과적으로 높일 수 있다. 특히, 자동차와 같이 배터리 팩의 수용 공간이 협소한 경우, 배터리 팩에 의해 발생될 수 있는 사공간(빈 공간)이 발생되는 것을 최소화할 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 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 냉각 유닛의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 냉각 유닛의 모습을 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
도 6은, 도 5의 배터리 팩의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 기둥 부재의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
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 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 냉각 유닛의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 냉각 유닛의 모습을 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(110), 및 냉각 유닛(120)을 포함한다.
구체적으로, 상기 배터리 모듈(110)은, 복수의 전지셀(보이지 않음), 및 상기 복수의 전지셀을 내부에 수용하는 모듈 하우징(111)을 구비할 수 있다. 상기 전지셀은, 리튬 이차전지일 수 있다. 상기 전지셀은 전극조립체(보이지 않음), 전해액(보이지 않음), 및 이들을 내부에 수용한 파우치를 구비한 파우치형 전지셀일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)에는, 앞서 설명한 파우치형 전지셀로만 한정되는 것은 아니고 예를 들면, 상기 전지셀은, 원통형 전지셀일 수 있다. 즉, 상기 전지셀은, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀이 채용될 수 있다.
상기 배터리 모듈(110)은 상기 복수의 전지셀을 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(도시하지 않음) 또는 전원 케이블(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바는 전도성 금속을 구비할 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 구비할 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(111)은, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈 하우징(111)은, 폴리염화비닐 소재로 제조될 수 있다. 상기 모듈 하우징(111)은, 상기 복수의 전지셀을 내부에 수용할 수 있는 공간을 구비할 수 있다. 상기 모듈 하우징(111)은, 전체적으로 직육면체의 박스 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 상기 복수의 배터리 모듈(110)과 전장 모듈(160) 간의 전기적 연결된 센싱 케이블(도 6, 162)을 구비할 수 있다. 상기 센싱 케이블은, 상기 배터리 모듈(110)의 전류 또는 온도를 측정하기 위해 전기 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 이러한 배터리 모듈(110)의 세부 구성들은 일반적으로 공지된 구성들이 적용될 수 있다. 이에 따라, 여기에서는 구체적으로 설명하지 않도록 한다. 나아가, 상기 배터리 팩(100)은, 상기 복수의 배터리 모듈을 전기적으로 연결하는 전원 케이블(도시하지 않음)을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 냉각 유닛(120)은, 압출 성형을 통해 일체로 제조될 수 있다. 본 발명은, 상기 냉각 유닛(120)을 압출 성형하여 일체로 제조함으로써, 종래기술의 냉각 유닛(120)이 2개의 부재를 접합하는 것으로 제조된 것과 비교할 때, 밀폐성을 높일 수 있어, 냉매가 외부로 새어 나가는 것을 방지할 수 있고, 냉각 유닛(120)의 형상을 평평한 플레이트 형상으로 국한되지 않고 자유로운 형상 변형이 가능하다. 상기 냉각 유닛(120)은, 냉매가 주입되는 주입 포트(122), 및 냉매가 배출되는 배출 포트(123)를 구비할 수 있다. 상기 주입 포트(122) 및 상기 배출 포트(123)는 상기 냉각 유닛(120)의 내부에 형성된 냉매 유로(121)와 연통되도록 구성될 수 있다.
상기 냉각 유닛(120)은, 내부에 냉매가 흐르도록 구성된 냉매 유로(121)가 형성될 수 있다. 상기 냉매 유로(121)는, 전후 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 냉각 유닛(120)은, 상기 냉매 유로(121)를 구획하는 격벽(W)이 구비될 수 있다. 상기 냉각 유닛(120)은, 상부에 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(110)을 탑재하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 냉각 유닛(120)은, 상면 및 하면이 측면 보다 넓게 형성된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 냉각 유닛(120)은, 상기 배터리 모듈(110)이 탑재하는 일부분이 수평 방향으로 연장된 평면을 가질 수 있다.
그리고, 상기 냉각 유닛(120)은, 볼록부(124), 및 오목부(125) 중 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 상기 볼록부(124)는, 상기 냉각 유닛(120) 중 상기 배터리 모듈(110)이 탑재되지 않은 일부분일 수 있다. 상기 볼록부(124)는, 상부 방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 오목부(125)는, 상기 냉각 유닛(120) 중 상기 배터리 모듈(110)이 탑재되지 않은 다른 일부분일 수 있다. 상기 오목부(125)는, 하부 방향으로 오목한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 유닛(120)의 좌우 방향(X축 방향)의 중심에는 2개의 볼록부(124)와, 상기 2개의 볼록부(124) 사이에 위치한 오목부(125)가 구비될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 냉각 유닛(120)의 볼록부(124)는 상부 방향으로 돌출된 형상으로 인해, 상기 볼록부(124)의 하부에 내입된 공간(124b)이 형성될 수 있다. 반대로, 상기 오목부(125)는 하부 방향으로 오목한 형상으로 인해, 상기 오목부(125)의 하부는 하부 방향으로 돌출될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 적어도 하나 이상의 볼록부(124), 및 오목부(125)를 구비한 냉각 유닛(120)을 포함하므로써, 배터리 팩(100)이 탑재되는 설치 장소에 둥근 형상의 부품이 존재하거나, 또는 설치 바닥이 볼록한 형상을 가질 경우에도 상기 냉각 유닛(120)의 볼록부(124)의 내입된 공간(124b)에 둥근 형상의 부품이나 설치 바닥의 볼록한 형상을 적어도 일부분 수용할 수 있어, 설치 장소의 공간 효율을 효과적으로 높일 수 있다. 특히, 자동차와 같이 배터리 팩(100)의 수용 공간이 협소한 경우, 배터리 팩(100)에 의해 발생될 수 있는 사공간(빈 공간)이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
다시, 도 2 및 도 3와 함께 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 전장 모듈(160)을 더 포함할 수 있다. 상기 전장 모듈(160)은, 상기 배터리 모듈(110)의 충방전을 제어하도록 제어 소자(보이지 않음)를 구비할 수 있다. 상기 전장 모듈(160)은, 제어 소자로서, BMS 보드, 릴레이, 퓨즈, 및 센싱 케이블 등을 구비할 수 있다. 이러한 전장 모듈(160)의 제어 소자는, 일반적으로 공지된 구성이 적용될 수 있다. 이에 따라, 이러한 제어 소자들의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 전장 모듈(160)은, 상기 제어 소자들을 내부에 수용하도록 구성된 전기 절연성의 전장 하우징(161)을 구비할 수 있다. 상기 전장 하우징(161)은, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124), 및 상기 오목부(125) 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 위치될 수 있다. 상기 전장 하우징(161)은, 상기 볼록부(124), 및 상기 오목부(125) 중 적어도 하나 이상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 전장 하우징(161)은, 적어도 하나 이상의 제1 곡면(160a)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5를 참조하면, 상기 전장 모듈(160)은, 2개의 볼록부(124) 각각과 대면하도록 구성되고 몸체의 내부 방향으로 내입되어 형성 제1 곡면(160a)과 상기 오목부(125)와 대면하도록 구성되고 몸체로부터 외부 방향으로 볼록하게 형성된 제1 곡면(160a)을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124), 및 상기 오목부(125) 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 위치되고, 적어도 하나 이상의 제1 곡면(160a)을 가진 전장 모듈(160)을 더 포함함으로써, 배터리 팩(100)의 내부 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 더욱이, 본 발명은, 전장 모듈(160)에서 발생되는 열을 상기 제1 곡면(160a)의 넓은 전도 면적을 통해 상기 냉각 유닛(120)으로 전달할 수 있어, 전장 모듈(160)의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 다시, 도 2 및 도 3와 함께 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 전열 부재(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 전열 부재(170)는, 상기 배터리 모듈(110)로부터 발생된 열을 전도 받아 상기 냉각 유닛(120)으로 전달할 수 있도록 열전도성이 우수한 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전열 부재(170)는, 알루미늄 합금 또는 스테인리스 강철을 구비할 수 있다. 상기 절열 부재(170)는, 외면에 전기 절연성 코팅층이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 코팅층은, 고분자 수지일 수 있다.
상기 전열 부재(170)는, 일측이 상기 전장 모듈(160)과 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전열 부재(170)의 일면은, 상기 전장 모듈(160)과 접합된 형태일 수 있다. 또는, 상기 전열 부재(170)는 상기 전장 모듈(160)과 연결된 형태일 수 있다. 상기 전열 부재(170)는 상기 전장 모듈(160)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전열 부재(170)의 좌측면 또는 우측면이 상기 전장 모듈(160)의 측면과 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전열 부재(170)는, 타측이 상기 배터리 모듈(110)과 접촉하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전열 부재(170)의 좌측면 또는 우측면이 상기 배터리 모듈(110)의 측면과 접촉하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 전열 부재(170)는, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124), 및 상기 오목부(125) 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 구성될 수 있다. 상기 냉각 유닛(120)은, 적어도 하나 이상의 제2 곡면(170a)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전열 부재(170)는, 상기 볼록부(124)의 상면과 대면하도록 구성된 제2 곡면(170a)을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 적어도 하나 이상의 제2 곡면(170a)을 가진 전열 부재(170)를 더 포함함으로써, 상기 배터리 모듈(110)로부터 발생된 열을 상기 냉각 유닛(120)으로 효과적으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩(100)은 냉각 효율을 크게 높일 수 있다.
도 6은, 도 5의 배터리 팩의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
다시, 도 2, 도 3, 및 도 5와 함께 도 6을 참조하면, 상기 전열 부재(170)는, 케이블(162)을 수용하도록 구성된 내부 공간(S)을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 케이블(162)은, 전류를 센싱하도록 구성된 센싱 케이블(162)일 수 있다. 상기 케이블(162)은, 상기 전장 모듈(160)의 접속 단자와 상기 배터리 모듈(110)의 외부 단자와의 전기적으로 연결을 이루도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 절연 부재는, 상기 케이블(162)이 좌우 방향(X 축 방향)으로 관통할 수 있도록 좌우 방향으로 연장된 이동 통로와 일부분이 천공된 입구와 출구를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 케이블(162)을 수용할 수 있는 내부 공간(S)을 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(110)과 상기 전장 모듈(160) 간의 전기적 연결을 용이하게 한다. 이에 따라, 본 발명은 배터리 팩(100)의 내부 공간의 활용도를 높이고, 제조 효율을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 6을 참조하면, 상기 배터리 모듈(110)은, 일측면으로부터 외부 방향으로 연장되고 제1 볼팅홀(H1)이 형성된 결합부(112)가 구비될 수 있다. 상기 전열 부재(170)는, 상기 배터리 모듈(110)의 결합부(112)와 결합되도록 나사산이 형성된 제2 볼팅홀(H2)이 형성된 지지부(172)가 구비될 수 있다. 상기 결합부(112)에 형성된 제1 볼팅홀(H1) 및 상기 지지부(172)에 형성된 제2 볼팅홀(H2)은 서로 연통되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제1 볼팅홀(H1)과 상기 제2 볼팅홀(H2)은 하나의 체결 볼트(B)가 관통되어, 상기 결합부(112)와 상기 지지부(172)가 서로 체결되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 배터리 모듈(110)에 구비된 결합부(112)와 상기 전열 부재(170)에 구비된 지지부(172)를 서로 볼팅 결합시키도록 구성됨으로써, 상기 배터리 모듈(110)을 상기 냉각 유닛(120) 상에 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전열 부재(170)가 상기 배터리 모듈(110)과 밀착된 상태를 안정적으로 유지할 수 있어, 상기 배터리 모듈(110)의 냉각성을 효과적으로 증대 시킬 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 상부 커버(130), 전방 플레이트(141), 후방 플레이트(142), 좌측 플레이트(151), 및 우측 플레이트(152)를 구비할 수 있다.
상기 상부 커버(130)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 상부에 위치될 수 있다. 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 상부를 커버할 수 있도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 상부 커버(130)는, 상기 전방 플레이트(141), 상기 후방 플레이트(142), 상기 좌측 플레이트(151), 및 상기 우측 플레이트(152) 각각의 상단과 결합되도록 구성될 수 있다.
상기 전방 플레이트(141)는, 상기 냉각 유닛(120)의 전단과 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 전방 플레이트(141)는, 일부분이 상기 냉각 유닛(120)의 전단부의 상기 볼록부(124)와 상기 오목부(125)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 전방 플레이트(141)의 하면에는, 상기 볼록부(124)와 대응되도록 상부 방향으로 내입되어 형성된 곡면(141a)을 가질 수 있다. 상기 전방 플레이트(141)의 하면에는, 상기 오목부(125)와 대응되도록 하부 방향으로 돌출된 곡면(141a)을 가질 수 있다.
또한, 상기 후방 플레이트(142)는, 상기 냉각 유닛(120)의 후단부의 상기 볼록부(124)와 상기 오목부(125)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 후방 플레이트(142)의 하면에는, 상기 볼록부(124)와 대응되도록 상부 방향으로 내입되어 형성된 곡면(142a)을 가질 수 있다. 상기 후방 플레이트(142)의 하면에는, 상기 오목부(125)와 대응되도록 하부 방향으로 돌출된 곡면(142a)을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 좌측 플레이트(151)는, 상기 냉각 유닛(120)의 좌측단과 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 좌측 플레이트(151)는, 상기 배터리 모듈(110)의 결합부(112)와 볼트 결합되도록 구성된 제3 볼팅홀(H3)이 형성될 수 있다. 상기 제3 볼팅홀(H3)은 나사산이 형성될 수 있다. 상기 제3 볼팅홀(H3)은, 상기 배터리 모듈(110)의 결합부(112)에 형성된 제1 볼팅홀(H1)과 연통되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 우측 플레이트(152)는, 상기 냉각 유닛(120)의 우측단과 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 우측 플레이트(152)는, 상기 배터리 모듈(110)의 결합부(112)와 볼트 결합되도록 구성된 제3 볼팅홀(H3)이 형성될 수 있다. 상기 제3 볼팅홀(H3)은 나사산이 형성될 수 있다. 상기 제3 볼팅홀(H3)은, 상기 배터리 모듈(110)의 결합부(112)에 형성된 제1 볼팅홀(H1)과 연통되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 배터리 모듈(110)의 결합부(112)를 상기 제3 볼팅홀(H3)이 형성된 좌측 플레이트(151) 또는 우측 플레이트(152)에 고정시킬 수 있는 바, 상기 배터리 모듈(110)이 상기 냉각 유닛(120) 상에 안정적으로 탑재될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 내구성을 높일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 기둥 부재의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 참고로, 도 7에서는 도면 설명의 편의를 위해 배터리 모듈(110)들, 전장 모듈(160)들, 및 전열 부재(170)들을 생략하여 도시하였으나, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 도 2의 배터리 팩과 같이, 배터리 모듈(110)들, 전장 모듈(160)들, 및 전열 부재(170)들을 구비할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 도 2의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 비교할 경우, 기둥 부재(180)를 더 구비할 수 있다. 상기 기둥 부재(180)는, 전후 방향(Y축 방향)으로 배열된 2개의 배터리 모듈(110) 사이에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 봐와 같이, 2개의 기둥 부재(180)는, 전후 방향으로 배열된 상기 배터리 모듈(110)들 사이에 위치될 수 있다.
또한, 상기 기둥 부재(180)는, 길이 방향(X축 방향)의 양 단부가 상기 좌측 플레이트(151)와 상기 우측 플레이트(152) 각각을 지지하도록 구성될 수 있다. 상기 기둥 부재(180)는, 상기 전장 모듈(160)의 좌측에서 우측으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 기둥 부재(180)의 하부는, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124), 및 상기 오목부(125) 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 기둥 부재(180)의 하면은, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124), 및 상기 오목부(125) 중 적어도 하나 이상과 대응되는 형상의 적어도 하나 이상의 제3 곡면(180a)일 수 있다. 상기 기둥 부재(180)는, 기계적 강성이 우수한 강철, 또는 스테인리스 철일 수 있다.
그리고, 상기 기둥 부재(180)는, 수용부(181), 및 돌출부(182)를 구비할 수 있다. 상기 수용부(181)는, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124) 상에 위치하도록 구성될 수 있다. 상기 수용부(181)는 상기 볼록부(124)가 삽입되도록 상부 방향으로 내입된 형상을 가질 수 있다. 상기 돌출부(182)는, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 오목부(125) 상에 위치할 수 있다. 상기 돌출부(182)는 상기 오목부(125)의 하부 방향으로 내입된 공간에 삽입되도록 하부 방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124), 및 상기 오목부(125) 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 구성된 기둥 부재(180)를 더 구비함으로써, 상기 배터리 팩(100)이 외부 충격을 받을 경우, 상기 기둥 부재(180)의 높은 기계적 강성으로 내부에 탑재된 배터리 모듈(110)을 보호할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 안전성을 높일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(200)는, 적어도 하나 이상의 상기 배터리 팩(100) 및 상기 배터리 팩(100)을 수용하는 수용 공간을 가진 차체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 자동차(200)는, 전기 자동차(200), 전기 스쿠터, 전기 휠체어, 또는 전기 바이크 등일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(200)는, 상기 배터리 팩(100)을 탑재하도록 구성된 차체(210)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 차체(210)의 일부분은 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 상기 차체(210)의 일부분은, 상부 방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 차체(210)는, 상기 냉각 유닛(120)에 구비된 볼록부(124)와 대응되는 상부 방향으로 볼록한 부분(210a)이 형성될 수 있다. 상기 차체(210)의 볼록한 부분(210a)은 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124)의 하부에 형성된 내입된 공간에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 차체(210)는, 상기 냉각 유닛(120)의 상기 오목부(125)와 대응되도록 하부 방향으로 오목한 부분(210b)이 형성될 수 있다. 상기 냉각 유닛(120)의 상기 오목부(125)는 상기 차체(210)의 오목한 부분(210b)에 탑재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 자동차(200)는, 차체(210)의 일부분이 상기 차체(210)의 일부분은 상기 냉각 유닛(120)의 상기 볼록부(124)에 의해 형성된 내입된 공간에 삽입되도록 구성됨으로써, 배터리 팩(100)의 설치 장소의 공간 효율을 효과적으로 높일 수 있다. 특히, 자동차(200)와 같이 배터리 팩(100)의 수용 공간이 협소한 경우, 배터리 팩(100)에 의해 사공간이 발생되는 것을 최소화할 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.
100: 배터리 팩 110: 배터리 모듈
120: 냉각 유닛 112: 결합부
121, 122, 123: 냉매 유로, 주입 포트, 배출 포트
124, 125: 볼록부, 오목부
130, 141, 142: 상부 커버, 전방 플레이트, 후방 플레이트
151, 152: 좌측 플레이트, 우측 플레이트
160: 전장 모듈 162: 센싱 케이블
160a, 170a, 180a: 제1 곡면, 제2 곡면, 제3 곡면
170: 전열 부재 S: 내부 공간
H1, H2, H3: 제1 볼팅홀, 제2 볼팅홀, 제3 볼팅홀
172: 지지부
180: 기둥 부재
181, 182: 수용부, 돌출부
200: 자동차 210: 차체

Claims (10)

  1. 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및
    내부에 냉매가 흐르도록 구성된 냉매 유로가 형성되고, 상부에 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈을 탑재하도록 플레이트 형상을 가지며, 상기 배터리 모듈이 탑재되지 않은 일부분이 상부 방향으로 볼록한 볼록부, 및 상기 배터리 모듈이 탑재되지 않은 다른 일부분이 하부 방향으로 오목한 오목부 중 적어도 하나 이상을 구비한 냉각 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하도록 구성된 전장 모듈을 더 포함하고,
    상기 전장 모듈은, 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부, 및 상기 오목부 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 위치되고, 적어도 하나 이상의 곡면을 가진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    일측이 상기 전장 모듈과 연결되도록 구성되고, 타측이 상기 배터리 모듈과 접촉하며, 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부, 및 상기 오목부 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 적어도 하나 이상의 곡면을 가진 전열 부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전열 부재는,
    상기 전장 모듈과 상기 배터리 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 케이블을 수용하도록 구성된 내부 공간을 가진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 일측면으로부터 외부 방향으로 연장되고 제1 볼팅홀이 형성된 결합부가 구비되고,
    상기 전열 부재는,
    상기 배터리 모듈의 결합부와 결합되도록 제2 볼팅홀이 형성된 지지부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    상기 냉각 유닛의 전단과 결합되는 전방 플레이트;
    상기 냉각 유닛의 후단과 결합되는 후방 플레이트;
    상기 냉각 유닛의 좌측단과 결합되는 좌측 플레이트; 및
    상기 냉각 유닛의 우측단과 결합되는 우측 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    양 단부가 상기 좌측 플레이트과 상기 우측 플레이트 각각을 지지하도록 상기 전장 모듈의 좌측에서 우측으로 길게 연장되고, 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부, 및 상기 오목부 중 적어도 하나 이상과 대면하도록 적어도 하나 이상의 곡면을 가진 기둥 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기둥 부재는,
    상기 냉각 유닛의 상기 볼록부 상에 위치하고 상기 볼록부가 삽입되도록 상부 방향으로 내입된 수용부; 및
    상기 냉각 유닛의 상기 오목부 상에 위치하고, 상기 오목부의 내입된 공간에 삽입되도록 하부 방향으로 돌출된 돌출부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 하나 이상의 배터리 팩을 포함한 것을 특징으로 하는 자동차.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 팩을 탑재하도록 구성된 차체를 더 포함하고,
    상기 차체의 일부분은 상기 냉각 유닛의 상기 볼록부에 의해 형성된 내입된 공간에 삽입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차.
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