KR20220078359A - 배터리 팩, 전력 저장 장치, 및 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 충격에 대한 안전성을 높인 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치 및 자동차를 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 전지셀을 구비한 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈을 상부에 탑재하도록 플레이트 형상을 가진 트레이; 플레이트 형상을 가지고, 상기 트레이 상에 탑재되며, 적어도 일부분이 상기 트레이와 결합되며, 타부분은 상기 배터리 모듈을 상부 방향으로 지지하며, 상기 배터리 모듈의 지지하고 있는 타부분의 하부에는 상기 트레이와 이격된 공간을 형성하도록 구성된 강화 부재; 및 상기 이격된 공간에 탄성 변형된 상태로 구속되고 상기 강화 부재의 하면을 상부 방향으로 가압하도록 구성된 탄성 부재를 포함한다.

Description

배터리 팩, 전력 저장 장치, 및 자동차 {Battery Pack, Electric Storage System, and Vehicle}
본 발명은 배터리 팩, 전력 저장 장치, 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 충격에 대한 안전성을 높인 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치 및 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 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
특히, 최근 전기 자동차 등에 적용되는 대용량의 배터리 팩의 수요가 증가하고 있다. 이렇게 자동차에 탑재된 대용량의 배터리 팩은 자동차가 외부 물체와 충돌할 경우, 충격이 차체 내부의 배터리 팩까지 전달될 수 있다. 이렇게 배터리 팩에 큰 충격이 발생할 경우, 복수의 배터리 모듈이 손상되어 외부 부품과 합선되거나, 서로 단락이 발생될 수 있어, 배터리 모듈이 폭발하거나, 화재가 발생될 위험이 크다.
따라서, 최근 외부 충격으로부터 배터리 팩에 탑재된 배터리 모듈을 안전하게 보호할 수 있는 기술이 중요한 요소로 떠오르고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 외부 충격에 대한 안전성을 높인 배터리 팩, 그것을 포함하는 전력 저장 장치, 및 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 전지셀을 구비한 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈을 상부에 탑재하도록 플레이트 형상을 가진 트레이;
플레이트 형상을 가지고, 상기 트레이 상에 탑재되며, 적어도 일부분이 상기 트레이와 결합되며, 타부분은 상기 배터리 모듈을 상부 방향으로 지지하며, 상기 배터리 모듈의 지지하고 있는 타부분의 하부에는 상기 트레이와 이격된 공간을 형성하도록 구성된 강화 부재; 및
상기 이격된 공간에 탄성 변형된 상태로 구속되고 상기 강화 부재의 하면을 상부 방향으로 가압하도록 구성된 탄성 부재를 포함한다.
또한, 상기 트레이는,
상기 배터리 모듈의 하면을 상부 방향으로 지지하도록 구성되고 수평 방향으로 연장된 플레이트 형태를 가진 지지부; 및
상기 강화 부재를 수용할 수 있는 공간이 형성되도록 일부분이 상기 지지부보다 하부 방향으로 오목하게 내입된 댐퍼부를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 댐퍼부는,
오목하게 내입된 공간에 상기 탄성 부재를 수용하도록 구성되고,
내측 전면과 내측 후면 각각이 상기 탄성 부재의 전단 및 후단과 대면하고 있을 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재는, 양쪽으로 길게 연장된 바 형태를 가지고, 연장 방향의 양단부가 상부 방향 또는 하부 방향으로 휘어진 형태를 가지며, 상기 이격된 공간의 내면에 의해 양 단부가 양쪽으로 벌어지도록 압축될 수 있다.
더욱이, 상기 강화 부재는,
상기 댐퍼부와 결합되도록 구성된 결합부, 및
상기 결합부로부터 상부 방향으로 돌출 연장된 볼록부를 구비하고,
상기 볼록부에는,
나머지 부분 보다 상부 방향으로 돌출되고 전후 방향으로 연장된 적어도 둘 이상의 레일부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈의 하부에는 상기 적어도 둘 이상의 레일부 사이에 삽입되도록 하부 방향으로 돌출된 장착 돌출부가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 탄성 부재는 상부 방향으로 휘어진 양 단부가 상기 강화 부재의 상기 적어도 둘 이상의 레일부 각각의 하부에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 트레이와 결합되고, 적어도 일부분이 상부 방향으로 돌출되어 볼록한 형상을 가진 보조 강화 부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전력 저장 장치는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 트레이와 강화 부재 사이의 이격된 공간에 탄성 변형된 상태로 구속되고 강화 부재의 하면을 상부 방향으로 가압하도록 구성된 탄성 부재를 포함하므로써, 강화 부재의 외부 충격에 대한 방어력을 높이고, 강화 부재의 내구성을 높일 수 있다. 즉, 강화 부재의 상부에 탑재된 배터리 모듈의 하중을 강화 부재 단독으로 지지하는 것과 비교할 경우, 본 발명은, 탄성 변형된 탄성 부재를 사용하여 강화 부재를 상부 방향으로 가압하는 가압힘이 배터리 모듈의 하중을 상쇄시켜, 강화 부재가 영구 변형될 정도의 과도한 힘으로 하부 방향으로 눌리는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 탄성 부재를 구비하지 않은 경우, 자동차와 같은 잦은 진동이나 상하 방향의 충격이 잦은 환경에서는, 배터리 모듈이 하부 방향으로 강화 부재를 가압하는 힘의 크기가 크고 강화 부재를 빈번하게 가압하게 되므로, 트레이에 탑재된 강화 부재의 변형이 단기간에 발생될 수 있다. 그러나, 본 발명은, 탄성 변형된 탄성 부재가 강화 부재를 상부 방향으로 가압하고 있어, 배터리 모듈이 하중을 상쇄시킬 수 있다. 게다가, 탄성 부재는 강화 부재를 탄력적으로 가압하고 있어, 배터리 모듈이 순간적으로 강화 부재를 하부 방향으로 가압할 경우에도, 이러한 가압 힘을 탄성 부재가 효과적으로 완충시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 강화 부재가 영구 변형되거나 손상되는 것을 방지할 수 있어, 강화 부재의 내구성을 높일 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 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 탄성 부재의 압축된 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
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 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다. 참고로, 본 발명에서는 도 1에 나타낸 X축 방향을 좌우 방향으로하고, Y 축 방향을 전후 방향으로하며, Z축 방향으로 상하 방향으로 설정한다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 배터리 모듈(110), 트레이(120), 강화 부재(130), 및 탄성 부재(150)를 포함한다.
구체적으로, 상기 배터리 모듈(110)은, 적어도 하나 이상의 전지셀을 구비한다. 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 내부에 상기 복수의 전지셀을 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(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.
그리고, 상기 배터리 모듈(110)에는 외부 단자들이 구비될 수 있다. 상기 외부 단자들(114)은, 전기 극성에 따라 외부 양극 단자, 및 외부 음극 단자일 수 있다.
더욱이, 상기 트레이(120)는, 상기 배터리 모듈(110)을 상부에 탑재하도록 구성될 수 있다. 상기 트레이(120)는, 대략적으로 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 트레이(120)는, 상기 배터리 모듈(110)의 하면 보다 더 넓은 상면을 가질 수 있다. 상기 트레이(120)는, 예를 들면, 기계적 강성이 우수한 강철 소재를 구비하거나, 또는 스테인리스 강철 소재를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 강화 부재(130)는, 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 강화 부재(130)는, 상기 트레이(120) 상에 탑재될 수 있다. 상기 강화 부재(130)는 적어도 일부분이 상기 트레이(120)와 볼트 결합될 수 있다. 상기 강화 부재(130)는, 결합되지 않은 타부분이 상기 배터리 모듈(110)을 상부 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다. 상기 강화 부재(130)의 상기 배터리 모듈(110)을 지지하고 있는 타부분의 하부에는, 상기 트레이(120)와 이격된 공간(S)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 강화 부재(130)의 타부분은 상기 트레이(120)의 상면과 소정 거리로 이격되도록 형성될 수 있다. 상기 강화 부재(130)는, 상기 트레이(120)와 결합되는 것으로 상기 트레이(120)의 기계적 강성을 높일 수 있다.
예를 들면, 상기 배터리 팩(100)의 전방, 후방, 또는 측면에 외부 물체가 충돌될 경우, 상기 트레이(120)와 함께 상기 강화 부재(130)는 충격힘을 흡수하거나, 충격을 방어할 수 있다. 이에 따라, 상기 트레이(120) 및 상기 강화 부재(130)에 탑재된 배터리 모듈(110)의 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 상기 강화 부재(130)는, 예를 들면, 기계적 강성이 우수한 강철 소재를 구비하거나, 또는 스테인리스 강철 소재를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 보조 강화 부재(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 보조 강화 부재(140)는, 상기 트레이(120)와 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 보조 강화 부재(140)와 상기 트레이(120) 각각에 볼트(B)가 삽입되도록 구성된 볼트홀(H)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 보조 강화 부재(140)는 상기 트레이(120)와 볼팅 결합될 수 있다. 상기 보조 강화 부재(140)는, 적어도 일부분이 상부 방향으로 돌출되어 볼록한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 2개의 보조 강화 부재(140)를 구비할 수 있다. 2개의 보조 강화 부재(140) 각각은, 트레이(120)의 전단부, 및 후단부 각각에 결합될 수 있다. 상기 보조 강화 부재(140)는, 상기 상부 방향으로 돌출된 2개의 볼록한 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 보조 강화 부재(140)를 더 포함함으로써, 트레이(120)의 기계적 강성을 효과적으로 높일 수 있다. 즉, 자동차의 충돌 사고시, 외부 물체가 배터리 팩(100)에 충격을 가할 경우, 트레이(120), 강화 부재(130), 및 보조 강화 부재(140)가 외부 충격을 견디어, 트레이(120)의 변형을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 충돌 사고로부터 상기 트레이(120)에 탑재된 배터리 모듈을 보호할 수 있어, 안전성을 크게 높일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 탄성 부재의 압축된 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
다시 도 1 내지 도 5와 함께 도 6을 참조하면, 상기 탄성 부재(150)는, 상기 이격된 공간(S)에 탄성 변형된 상태로 구속될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 탄성 부재(150)가 구비될 수 있다. 상기 탄성 부재(150)는 예를 들면, 판 스프링일 수 있다. 상기 탄성 부재(150)는, 상기 강화 부재(130)의 하면을 상부 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성 부재(150)는, 상기 이격된 공간(S)에 수용된 상태에서 상기 탄성 부재(150)의 양 단부는 상기 상화 부재의 타부분의 하면을 상부 방향으로 가압할 수 있다. 예를 들면 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 탄성 부재(150)는, 상기 트레이(120)와 상기 강화 부재(130) 사이에서 소정의 힘으로 압축된 상태로, 상기 이격된 공간(S)에 수용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 이격된 공간(S)에 탄성 변형된 상태로 구속되고 상기 강화 부재(130)의 하면을 상부 방향으로 가압하도록 구성된 탄성 부재(150)를 포함하므로써, 상기 강화 부재(130)의 외부 충격에 대한 방어력을 높이고, 상기 강화 부재(130)의 내구성을 높일 수 있다. 즉, 상기 강화 부재(130)의 상부에 탑재된 배터리 모듈(110)의 하중을 상기 강화 부재(130) 단독으로 지지하는 것과 비교할 경우, 본 발명은, 탄성 변형된 상기 탄성 부재(150)를 사용하여 상기 강화 부재(130)를 상부 방향으로 가압하는 가압힘이 상기 배터리 모듈(110)의 하중을 상쇄시켜, 상기 강화 부재(130)가 영구 변형될 정도의 과도한 힘으로 하부 방향으로 눌리는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 탄성 부재(150)를 구비하지 않을 경우, 자동차와 같은 잦은 진동이나 상하 방향의 충격이 잦은 환경에서는, 배터리 모듈(110)이 하부 방향으로 상기 강화 부재(130)를 가압하는 힘의 크기가 크고 상기 강화 부재(130)를 빈번하게 가압하게 되므로, 상기 트레이(120)에 탑재된 강화 부재(130)의 변형이 단기간에 발생될 수 있다. 그러나, 본 발명은, 탄성 변형된 상기 탄성 부재(150)가 상기 강화 부재(130)를 상부 방향으로 가압하고 있어, 상기 배터리 모듈(110)이 하중을 상쇄시킬 수 있다. 게다가, 상기 탄성 부재(150)는 상기 강화 부재(130)를 탄력적으로 가압하고 있어, 상기 배터리 모듈(110)이 순간적으로 상기 강화 부재(130)를 하부 방향으로 가압할 경우에도, 이러한 가압 힘을 효과적으로 완충시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 강화 부재(130)가 영구 변형되거나 손상되는 것을 방지할 수 있어, 강화 부재(130)의 내구성을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 3을 참고하면, 상기 트레이(120)는, 지지부(121), 및 댐퍼부(122)가 구비될 수 있다. 상기 지지부(121)는, 상기 배터리 모듈(110)의 하면을 상부 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 지지부(121)는, 상기 배터리 모듈(110)의 하면과 대면하도록 구성될 수 있다. 상기 지지부(121)는 수평 방향으로 연장된 플레이트 형태를 가질 수 있다. 상기 지지부(121)는, 상부 방향으로 비딩 가공을 통해 줄모양의 돌기가 형성될 수 있다. 이러한 줄모양의 돌기는 상기 지지부(121)의 기계적 강성을 높일 수 있다.
또한, 상기 댐퍼부(122)는, 상기 트레이(120) 중, 상기 강화 부재(130)를 수용할 수 있는 공간이 형성되도록 일부분이 상기 지지부(121)보다 하부 방향으로 오목하게 내입된 부분일 수 있다. 즉, 상기 댐퍼부(122)는 상기 지지부(121) 보다 하부 방향으로 볼록하게 돌출된 부분일 수 있다. 상기 배터리 팩(100)이 자동차의 섀시에 탑재될 경우, 상기 댐퍼부(122)는 차량의 섀시의 일부분에 의해 지지될 수 있다. 예를 들면, 상기 트레이(120)는 중앙에 댐퍼부(122)가 구비될 수 있다. 상기 트레이(120)는 상기 댐퍼부(122)의 전방 및 후방 각각에 지지부(121)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 트레이(120)가 지지부(121), 및 댐퍼부(122)를 구비함으로써, 상기 지지부(121)가 상기 배터리 모듈(110)을 안정적으로 지지한 상태에서, 하부 방향으로 돌출된 댐퍼부(122)가 배터리 모듈(110)의 하중을 효과적으로 완충할 수 있다.
또한, 상기 댐퍼부(122)는, 오목하게 내입된 공간에 상기 탄성 부재(150)를 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 댐퍼부(122)의 오목하게 내입된 공간의 내부 전면, 내부 후면, 내부 좌측면, 및 내부 우측면은 상기 탄성 부재(150)가 외부로 탈리되지 않도록 상기 탄성 부재(150)를 구속할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 댐퍼부(122)에 상기 탄성 부재(150)가 수용하도록 구성된 오목하게 내입된 공간이 형성되어, 안정적으로 상기 탄성 부재(150)를 수용할 수 있다. 더욱이, 상기 탄성 부재(150)가 외부 충격에 의해 작은 크기로 분해되더라도 상기 댐퍼부(122)의 내입된 공간에 의해 외부로 탄성 부재(150)가 유출되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 트레이(120) 밖으로 유출된 탄성 부재(150)의 파편들이 자동차 내부의 부품들을 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 자동차의 충돌 사고에 대한 안전성을 높일 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재(150)는 양쪽으로 길게 연장된 바 형태를 가질 수 있다. 상기 탄성 부재(150)는 연장 방향의 양단부가 상부 방향 또는 하부 방향으로 휘어진 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄성 부재(150)는 전후 방향(Y축 방향)으로 길게 연장된 바 형태를 가질 수 있다. 상기 탄성 부재(150)는 양단부가 상부 방향으로 휘어진 형태를 가질 수 있다. 상기 탄성 부재(150)의 양단부는 상기 가압 부재의 하면을 상부 방향(Z축 방향)으로 가압할 수 있다. 또한, 상기 탄성 부재(150)는 상기 이격된 공간(S)의 내면에 의해 양 단부가 양쪽으로 벌어지도록 압축될 수 있다. 다시 말해, 상기 강화 부재(130)의 하면이 상기 탄성 부재(150)의 상부를 하부 방향으로 가압하고, 상기 트레이(120)의 상기 댐퍼부(122)의 상면이 상기 탄성 부재(150)의 하부를 상부 방향으로 가압할 수 있다. 이에 따라, 상기 탄성 부재(150)는 양 단부가 전후 방향으로 벌어진 상태로 상기 트레이(120)와 상기 강화 부재(130) 사이의 이격된 공간(S)에 수용될 수 있다.
또한, 상기 도 5에서와 같이, 상기 강화 부재(130)는, 결합부(131), 및 볼록부(132)를 구비할 수 있다. 상기 결합부(131)는, 상기 댐퍼부(122)와 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 결합부(131)는, 상기 댐퍼부(122)와 대면하도록 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 결합부(131)는 상기 댐퍼부(122)와 볼트(B), 너트 등을 사용해, 볼팅 결합될 수 있다. 상기 결합부(131)와 상기 댐퍼부(122)는 볼트(B)가 삽입되도록 구성된 볼트홀(H)이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 볼록부(132)는, 상기 강화 부재(130)의 상기 결합부(131)로부터 상부 방향으로 돌출 연장된 부분일 수 있다. 상기 볼록부(132)는, 상기 결합부(131)로부터 상부 방형으로 절곡된 부분, 상기 상부 방향으로 절곡된 부분의 단부로부터 수평 방향으로 절곡된 부분, 및 상기 수평 방향으로 절곡된 부분의 단부로부터 하부 방향으로 절곡된 부분을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 강화 부재(130)는, 3개의 결합부(131)와 2개의 볼록부(132)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 볼록부(132)에는, 적어도 둘 이상의 레일부(133)가 구비될 수 있다. 상기 레일부(133)는, 나머지 부분 보다 상부 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 상기 레일부(133)는 전후 방향으로 연장된 형태일 수 있다. 상기 레일부(133)는 비딩 가공을 통해 전후 방향으로 연장되고 상부 방향으로 돌출된 돌기 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 결합부(131), 볼록부(132), 및 레일부(133)를 구비함으로써, 다수의 절곡된 구조를 가지게 되는 바, 상기 강화 부재(130)의 기계적 강성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 배터리 모듈(110)은, 하부 방향으로 돌출된 장착 돌출부(113)가 구비될 수 있다. 상기 장착 돌출부(113)는, 상기 적어도 둘 이상의 레일부(133) 사이에 삽입되는 것으로, 상기 배터리 모듈(110)이 상기 강화 부재(130) 상에 정 위치될 수 있도록 가이드할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(110)의 하면에는 2개의 장착 돌출부(113)가 구비될 수 있다. 상기 2개의 장착 돌출부(113) 각각은, 상기 볼록부(132)에 구비된 2개의 레일부(133) 사이에 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 배터리 모듈(110)에 적어도 둘 이상의 레일부(133)들 사이에 삽입되는 장착 돌출부(113)를 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(110)과 상기 강화 부재(130)의 접촉 면적으로 효과적으로 늘릴 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(110)의 하중이 상기 강화 부재(130)로 보다 균일하게 분산될 수 있어, 배터리 모듈(110)의 하중으로 인한 충격 완화에 도움이 될 수 있다. 또한, 상기 배터리 모듈(110)로부터 발생된 열이 상기 강화 부재(130)의 늘어난 접촉면을 통해 전도되어 외부로 배출될 수 있어, 배터리 모듈(110)의 냉각 효율 또한 높아질 수 있다.
한편, 다시 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시에에 따른 배터리 팩(100)은, 도 4의 탄성 부재(150)가 전후 방향으로 길게 연장된 형태를 가진 것과 달리, 좌우 방향으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 그외 나머지 구성들은, 도 4의 구성들과 동일할 수 있다.
또한, 도 7의 상기 탄성 부재(150)는, 상부 방향으로 휘어진 양 단부가 상기 강화 부재(130)의 상기 적어도 둘 이상의 레일부(133) 각각의 하부에 삽입될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 강화 부재(130)의 하부에는 2개의 탄성 부재(150)가 구비될 수 있다. 상기 2개의 탄성 부재(150) 각각은 좌우 방향(X축 방향)으로 길게 연장된 형태로 배치될 수 있다. 상기 2개의 탄성 부재(150) 각각의 양 단부는 상부 방향으로 휘어진 형태를 가질 수 있다. 상기 탄성 부재(150)의 양 단부 각각은 상기 적어도 둘 이상의 레일부(133) 하부에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 탄성 부재(150)의 양 단부는 상기 강화 부재(130)의 레일부(133)의 하면을 상부 방향으로 가압할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 탄성 부재(150)가 상기 배터리 모듈(110)을 상부 방향으로 지지하고 있는 레일부(133)의 하면을 상부 방향으로 직접 가압하므로써, 상기 배터리 모듈(110)의 하중을 보다 효과적으로 완충할 수 있다. 즉, 도 5의 탄성 부재(150)와 비교할 경우, 상기 도 5의 탄성 부재(150)는 상기 강화 부재(130)의 레일부(133)가 아닌 볼록부(132)의 하면을 지지하고 있어, 상기 배터리 모듈(110)의 하중이 먼저 상기 볼록부(132)로 전달되고, 상기 볼록부(132)에 전달된 하중이 2차적으로 상기 탄성 부재(150)로 전달되는 과정을 거친다. 반면에, 도 7의 탄성 부재(150)는 배터리 모듈(110)을 직접 지지하고 있는 레일부(133)의 하면을 상부 방향으로 가압하고 있어, 상기 배터리 모듈(110)의 하중이 상기 레일부(133)를 하부 방향으로 가압하는 동시에 상기 탄성 부재(150)가 상기 배터리 모듈(110)의 하중을 바로 흡수할 수 있어, 배터리 팩(100)의 진동 및 외부 충격에 대한 완충 능력을 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은, BMS(Battery Management System, 170)을 더 포함할 수 있다. 상기 BMS는 상기 트레이(120)의 상에 탑재될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(100)은, 상기 배터리 모듈(110)의 상부와 측부를 커버하도록 구성된 상부 커버(160)를 구비할 수 있다. 상기 상부 커버(160)의 하부 방향으로 연장된 단부는 상기 트레이(120)(120)의 외주부와 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 커버(160)의 하단부는 상기 트레이(120)의 외주부와 용접될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(별도 도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩(100)을 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 전력 저장 장치는, 외부의 발전소로부터 전력을 공급받아 상기 배터리 팩(100)을 충전할 수 있다. 외부에 전력이 필요한 경우, 상기 전력 저장 장치는, 상기 배터리 팩(100)에 저장된 전원을 외부로 공급하도록 상기 배터리 팩(100)을 방전 시킬 수 있다. 상기 전력 저장 장치는, 상기 배터리 팩(100)의 충방전을 제어하도록 구성된 중앙 제어부를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(별도 도시하지 않음)은, 적어도 하나 이상의 상기 배터리 모듈(110) 및 상기 배터리 모듈(110)을 수용하는 수용 공간을 가진 차체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 자동차는, 전기 자동차, 전기 스쿠터, 전기 휠체어, 또는 전기 바이크 등일 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
111: 모듈 하우징
120: 트레이 121, 122: 지지부, 댐퍼부
130: 강화 부재 140: 보조 강화 부재
131, 132, 133: 결합부, 볼록부, 레일부
150: 탄성 부재 H: 볼트홀
113: 장착 돌출부 S: 이격된 공간
160: 상부 커버 170: BMS

Claims (10)

  1. 적어도 하나 이상의 전지셀을 구비한 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈을 상부에 탑재하도록 플레이트 형상을 가진 트레이;
    플레이트 형상을 가지고, 상기 트레이 상에 탑재되며, 적어도 일부분이 상기 트레이와 결합되며, 타부분은 상기 배터리 모듈을 상부 방향으로 지지하며, 상기 배터리 모듈의 지지하고 있는 타부분의 하부에는 상기 트레이와 이격된 공간을 형성하도록 구성된 강화 부재; 및
    상기 이격된 공간에 탄성 변형된 상태로 구속되고 상기 강화 부재의 하면을 상부 방향으로 가압하도록 구성된 탄성 부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트레이는,
    상기 배터리 모듈의 하면을 상부 방향으로 지지하도록 구성되고 수평 방향으로 연장된 플레이트 형태를 가진 지지부; 및
    상기 강화 부재를 수용할 수 있는 공간이 형성되도록 일부분이 상기 지지부보다 하부 방향으로 오목하게 내입된 댐퍼부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 댐퍼부는,
    오목하게 내입된 공간에 상기 탄성 부재를 수용하도록 구성되고,
    내측 전면과 내측 후면 각각이 상기 탄성 부재의 전단 및 후단과 대면하고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성 부재는, 양쪽으로 길게 연장된 바 형태를 가지고, 연장 방향의 양단부가 상부 방향 또는 하부 방향으로 휘어진 형태를 가지며, 상기 이격된 공간의 내면에 의해 양 단부가 양쪽으로 벌어지도록 압축된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강화 부재는,
    상기 댐퍼부와 결합되도록 구성된 결합부, 및
    상기 결합부로부터 상부 방향으로 돌출 연장된 볼록부를 구비하고,
    상기 볼록부에는,
    나머지 부분 보다 상부 방향으로 돌출되고 전후 방향으로 연장된 적어도 둘 이상의 레일부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 하부에는 상기 적어도 둘 이상의 레일부 사이에 삽입되도록 하부 방향으로 돌출된 장착 돌출부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 상부 방향으로 휘어진 양 단부가 상기 강화 부재의 상기 적어도 둘 이상의 레일부 각각의 하부에 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트레이와 결합되고, 적어도 일부분이 상부 방향으로 돌출되어 볼록한 형상을 가진 보조 강화 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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