KR20220101474A - 배터리 팩, 이러한 배터리 팩의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

배터리 팩, 이러한 배터리 팩의 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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양진오
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최해원
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 배터리 셀 및 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 팩 케이스를 포함하며, 팩 케이스는, 복수 개의 배터리 셀들의 측면을 통합적으로 둘러싸며, 복수 개의 배터리 셀들 사이에 소정 높이로 채워지는 포팅 레진으로 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩, 이러한 배터리 팩의 제조 장치 및 제조 방법{BATTERY PACK, APPATATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩, 이러한 배터리 팩의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 팩의 경우, 복수 개의 배터리 셀들을 지지 및 고정하기 위한 팩 케이스가 구비된다. 이러한 종래 팩 케이스는, 일반적으로, 전방 프레임부재, 후방 프레임부재, 사이드 프레임부재, 상부 프레임부재, 하부 프레임부재 등의 복수 개의 프레임부재들의 결합체로 구성된다.
이에 따라, 종래 배터리 팩에서는, 이러한 복수 개의 프레임부재들로 결합체로 구비되는 팩 케이스 구조로 인해, 제조 원가가 상승하며, 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 팩의 팩 케이스 구성 시, 원가 경쟁력을 확보하면서 제조 공정 비용을 줄일 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 원가 경쟁력을 확보하면서 제조 공정 비용을 줄일 수 있는 배터리 팩, 이러한 배터리 팩의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 복수 개의 배터리 셀; 및 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 팩 케이스;를 포함하며, 상기 팩 케이스는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 측면을 통합적으로 둘러싸며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 소정 높이로 채워지는 포팅 레진으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 복수 개의 배터리 셀은, 상기 포팅 레진에 삽입된 형태로 배치되며, 상단부 및 하단부가 적어도 부분적으로 노출될 수 있다.
상기 포팅 레진의 상면은, 상기 복수 개의 배터리 셀의 높이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 셀의 상단부보다 소정 높이 낮게 배치되며, 상기 포팅 레진의 하면은, 상기 복수 개의 배터리 셀의 높이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 셀의 하단부보다 소정 높이 높게 배치될 수 있다.
상기 포팅 레진은, 실리콘 레진으로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩의 제조 장치로서, 복수 개의 배터리 셀을 커버하기 위한 레진을 주입할 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 수용 공간을 구비하는 레진 주입 틀; 상기 레진 주입 틀의 일측에 구비되며, 상기 수용 공간 내부로 상기 레진을 주입하기 위한 레진 주입구; 및 상기 레진 주입구로부터 이격 배치되며, 상기 레진 주입 시 상기 수용 공간 내부의 공기를 배출하기 위한 공기 배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 장치를 제공한다.
상기 레진 주입 틀은, 상기 수용 공간 내에 주입된 레진의 경화가 완료되면, 상기 복수 개의 배터리 셀 및 상기 경화가 완료된 레진으로부터 분리 가능하게 구비될 수 있다.
상기 레진 주입 틀은, 상기 복수 개의 배터리 셀의 저부를 커버하는 로어 틀; 상기 로어 틀에 대향 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 상부를 커버하는 어퍼 틀; 및 상기 로어 틀과 상기 어퍼 틀과 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 측면을 둘러싸는 사이드 틀;을 포함할 수 있다.
상기 레진 주입구 및 상기 공기 배출구는, 상기 사이드 틀에 구비될 수 있다.
상기 레진은, 상온의 묽은 레진 상태로 주입될 수 있다.
상기 레진은, 실리콘 레진으로 구비될 수 있다.
아울러, 본 발명은, 배터리 팩의 제조 방법으로서, 레진 주입 틀의 수용 공간 내부에 복수 개의 배터리 셀을 배치시키는 단계; 상기 레진 주입 틀의 수용 공간 내부에 복수 개의 배터리 셀을 커버하기 위한 레진을 주입하는 단계; 및 상기 수용 공간 내에 주입된 레진의 경화가 완료되면, 상기 레진 주입 틀을 상기 복수 개의 배터리 셀 및 상기 경화가 완료된 레진으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법을 제공한다.
상기 레진은, 상기 레진 주입 틀에 구비되는 레진 주입구를 통해 상기 수용 공간 내로 주입될 수 있다.
상기 레진은, 상온의 묽은 레진 상태로 주입될 수 있다.
상기 레진 주입 틀은, 상기 복수 개의 배터리 셀의 저부를 커버하는 로어 틀; 상기 로어 틀에 대향 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 상부를 커버하는 어퍼 틀; 및 상기 로어 틀과 상기 어퍼 틀과 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 측면을 둘러싸는 사이드 틀;을 포함할 수 있다.
상기 레진 주입 틀에는, 상기 레진 주입구로부터 이격 배치되며, 상기 레진 주입 시 상기 수용 공간 내부의 공기를 배출하기 위한 공기 배출구;가 마련될 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 원가 경쟁력을 확보하면서 제조 공정 비용을 줄일 수 있는 배터리 팩, 이러한 배터리 팩의 제조 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 제조 장치의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 9는 도 2의 배터리 팩의 제조 장치를 통한 배터리 팩의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1의 배터리 팩의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(50)은, 복수 개의 배터리 셀(52) 및 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 팩 케이스(56)를 포함하며, 상기 팩 케이스(56)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(52)의 측면을 통합적으로 둘러싸며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(52) 사이에 소정 높이로 채워지는 포팅 레진(R)으로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀(52)은, 이차 전지로서, 원통형 이차 전지, 파우치형 이차 전지 또는 각형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)이 원통형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀(52)은, 상기 포팅 레진(R)에 삽입된 형태로 배치되며, 상단부 및 하단부가 적어도 부분적으로 노출될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀(52)은, 이러한 부분적으로 노출되는 상단부 및 하단부에서 상호 간의 전기적 연결을 위한 버스바 부재 등의 장착이나 기타 다른 구성 부품 등과의 접속 구조를 구현할 수 있다.
이를 위해, 상기 팩 케이스(56)에서, 상기 포팅 레진(R)의 상면은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 높이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 상단부보다 소정 높이 낮게 배치되며, 상기 포팅 레진(R)의 하면은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 높이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 하단부보다 소정 높이 높게 배치될 수 있다.
상기 포팅 레진(R)은, 높은 내열성, 전기 절연성, 내후성 및 발수성 등을 갖는 재질로 마련될 수 있다. 예로써, 상기 포팅 레진(R)은, 실리콘 레진으로 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 상기 팩 케이스(56)가 상기 배터리 셀들(52) 사이 사이에 채워지면서 전체 배터리 셀들(52)을 둘러싸는 포팅 레진(R)으로 마련되어, 종래 복수 개의 프레임부재들로 결합체로 구비되는 팩 케이스 구조와 대비하여 보다 더 슬림하며 간단한 구조를 가짐과 아울러 원가 경쟁력 측면에서도 유리한 배터리 팩(50)을 구현할 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀들(52) 사이 사이에 채워지면서 전체 배터리 셀들(52)을 둘러싸는 포팅 레진(R)으로 마련되는 상기 팩 케이스(56)를 통해, 상기 배터리 셀들(52)에서 발생되는 열을 골고루 분산시킬 수 있는 바, 상기 배터리 셀들(52)의 열분산 효율을 현저히 높일 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 포팅 레진(R)으로 마련되는 상기 팩 케이스(56)를 통해, 상기 배터리 셀들(52)의 냉각 성능, 또한, 현저히 높일 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(50)의 상기 팩 케이스(56) 제조를 위한 상기 배터리 팩의 제조 장치 및 제조 방법에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 배터리 팩의 제조 장치의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 팩의 제조 장치(10)는, 상기 배터리 팩(50, 도 1 참조)의 복수 개의 배터리 셀(52, 도 1 참조)을 지지 및 고정하기 위한 팩 케이스(56, 도 1 참조)를 제조할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩의 제조 장치(10)는, 레진 주입 틀(100), 레진 주입구(200) 및 공기 배출구(300)를 포함할 수 있다.
상기 레진 주입 틀(100)은, 복수 개의 배터리 셀(52)을 커버하기 위한 레진(R, 도 1 참조)을 주입할 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀(52)을 수용하는 수용 공간(S)을 구비할 수 있다.
이러한 상기 레진 주입 틀(100)은, 상기 수용 공간(S) 내에 주입된 레진(R, 도 1 참조)의 경화가 완료되면, 상기 복수 개의 배터리 셀(52) 및 상기 경화가 완료된 레진(R, 도 1 참조)으로부터 분리 가능하게 구비될 수 있다.
상기 레진 주입 틀(100)은, 로어 틀(110), 어퍼 틀(130) 및 사이드 틀(150)을 포함할 수 있다.
상기 로어 틀(110)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 저부를 커버하기 위한 것으로서, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)를 지지할 수 있다. 이를 위해, 상기 로어 틀(110)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 저부를 커버할 수 있는 크기를 가질 수 있다.
이러한 상기 로어 틀(110)에는 셀 삽입구(115)가 구비될 수 있다.
상기 셀 삽입구(115)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 저부가 삽입되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 셀 삽입구(115)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다.
상기 어퍼 틀(130)은, 상기 로어 틀(110)에 대향 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 상부를 커버할 수 있다. 이를 위해, 상기 어퍼 틀(130)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 상부를 커버할 수 있는 크기를 가질 수 있다.
이러한 상기 어퍼 틀(130)에는 셀 삽입구(135)가 구비될 수 있다.
상기 셀 삽입구(135)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 상부가 삽입되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 셀 삽입구(135)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다.
상기 사이드 틀(150)은, 상기 로어 틀(110)과 상기 어퍼 틀(130)과 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 측면을 둘러쌀 수 있게 형성될 수 있다.
이러한 상기 사이드 틀(150)은, 제1 측판(151), 제2 측판(153), 제3 측판(155) 및 제4 측판(157)을 포함할 수 있다.
상기 제1 측판(151)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 적어도 일측면을 커버할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 측판(151)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 우측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제1 측판(151)에는, 후술하는 레진 주입구(200) 및 공기 배출구(300)가 구비될 수 있다.
상기 제2 측판(153)은, 상기 제1 측판(151)에 대향 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 적어도 타측면을 커버할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 측판(153)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 좌측을 커버할 수 있다.
상기 제3 측판(155)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 전방을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제3 측판(155)은, 상기 제1 측판(151) 및 상기 제2 측판(152)과 분리 가능하게 결합될 수 있다.
상기 제4 측판(157)은, 상기 제3 측판(155)과 대향 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 후방을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제4 측판(157)은, 상기 제1 측판(151) 및 상기 제2 측판(152)과 분리 가능하게 결합될 수 있다.
상기 레진 주입구(200)는, 상기 수용 공간(S) 내부로 상기 레진(R, 도 5 참조)을 주입할 수 있다. 상기 레진(R)은, 상온의 묽은 상태에서 상기 레진 주입구(200)를 통해 상기 수용 공간(S) 내로 주입될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 레진(R)이 상온 상태에서 주입되므로, 가열된 상태에서 주입되는 것보다, 상기 레진(R) 주입에 따른 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 열 손상을 방지할 수 있다.
이러한 상기 레진 주입구(200)는, 상기 레진 주입 틀(100)의 일측에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 레진 주입구(200)는, 상기 사이드 틀(150)에 구비될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 레진 주입구(200)는, 상기 사이드 틀(150)의 제1 측판(151)에 구비될 수 있다.
상기 공기 배출구(300)는, 상기 레진(R, 도 5 참조) 주입 시 상기 수용 공간 내부의 공기(A, 도 5 참조)를 배출하기 위한 것으로서, 상기 레진 주입구(200)로부터 이격 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 공기 배출구(300)를 통해, 상기 레진(R) 주입 시 상기 수용 공간(S) 내부의 공기(A)가 배출되므로, 상기 레진(R)이 상기 수용 공간(S) 내에 보다 더 균질하게 주입됨과 아울러 상기 수용 공간(S) 내에서 보다 더 균일하게 경화될 수 있다.
구체적으로, 상기 공기 배출구(300)는, 상기 사이드 틀(150)에 구비될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 공기 배출구(300)는, 상기 사이드 틀(150)의 제1 측판(151)에 구비될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 배터리 팩의 제조 장치(10)를 통한 배터리 팩(50)의 팩 케이스(56)의 제조 방법에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 4 내지 도 9는 도 2의 배터리 팩의 제조 장치를 통한 배터리 팩의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제조자 등은, 상기 배터리 팩의 팩 케이스 제조 시, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)을 상기 레진 주입 틀(100) 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제조자 등은, 상기 레진 주입 틀(100)의 상기 로어 틀(110), 상기 어퍼 틀(130) 및 상기 사이드 틀(150)로 상기 복수 개의 배터리 셀(52)을 둘러싼 후 상기 로어 틀(110), 상기 어퍼 틀(130) 및 상기 사이드 틀(150)를 상호 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 레진 주입 틀(100) 내에 수용 공간(S, 도 3 참조)이 형성되며, 상기 수용 공간(S) 내에 상기 복수 개의 배터리 셀(52)이 수용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제조자 등은, 상기 레진 주입구(200)를 통해, 상기 레진 주입 틀(100) 내의 상기 수용 공간(S, 도 2 참조) 내로 상기 레진(R)을 주입시킬 수 있다. 여기서, 상기 레진(R)은, 상기 복수 개의 배터리 셀(52)의 열 손상을 막기 위해 상온 상태의 묽은 레진으로 주입될 수 있다. 아울러, 상기 공기 배출구(300)에서는, 상기 레진(R) 주입 효율 등을 높일 수 있게 상기 수용 공간(S) 내의 공기가 상기 레진 주입 틀(100) 밖으로 배출될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 레진(R, 도 5 참조) 주입 시, 상기 복수 개의 배터리 셀들(52)은, 상기 로어 틀(110)의 상기 셀 삽입구(115) 및 상기 어퍼 틀(130)의 상기 셀 삽입구(135)에 삽입되어 고정될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(52)의 고정 구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 기타 다른 방식도 가능할 수 있다. 예로써, 도 7을 참조하면, 상기 복수 개의 배터리 셀들(52)은, 로어 틀(111)에 소정 깊이의 홈 구조로 마련되는 셀 삽입홈(117) 및 어퍼 틀(131)에 소정 깊이의 홈 구조로 마련되는 셀 삽입홈(137)을 통해서도 삽입 고정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 레진(R) 주입 완료 이후 상기 레진(R)이 경화되면, 상기 제조자 등은, 상기 레진 주입 틀(100)을 분리시켜 상기 레진(R) 및 상기 복수 개의 배터리 셀(52)로부터 이탈시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 제조자 등은, 상기 레진 주입 틀(100)의 상기 로어 틀(110), 상기 어퍼 틀(130) 및 상기 사이드 틀(150)의 연결을 해제하여, 이들 상기 로어 틀(110), 상기 어퍼 틀(130) 및 상기 사이드 틀(150)을 상기 레진(R) 및 상기 복수 개의 배터리 셀(52)로부터 이탈시킬 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 배터리 팩(50)은, 상기 제조 장치(10, 도 5 참조)를 통해, 상기 레진(R)으로 구성된 팩 케이스(56)를 구비할 수 있다. 상기 팩 케이스(56)는, 포팅 레진으로서, 이른바, 셀 포팅 레진(cell-potting resin)의 구조물일 수 있다. 본 실시예의 경우, 이러한 상기 레진(R)으로 구성된 팩 케이스(56)를 통해, 절연성 및 기계적 강성을 모두 다 확보할 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 셀 포팅 레진(cell-potting resin)의 구조물로 마련되는 팩 케이스(56)를 통해, 종래 복수 개의 프레임부재들로 마련되는 팩 케이스 구조물보다 보다 더 간편하게 효율적으로 상기 배터리 팩(50)의 팩 케이스(56)를 구성할 수 있다.
결국, 본 실시예의 경우, 이러한 상기 배터리 팩의 제조 장치(10)를 통해, 상기 배터리 팩(50)의 상기 팩 케이스(56)의 제조 원가를 현저히 낮출 수 있으며, 제조 공정 또한 보다 더 간편하고 효율적으로 단순화시킬 수 있다.
도 10은 도 1의 배터리 팩의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 상기 배터리 팩의 팩 케이스 제조 시, 상기 제조자 등은, 레진 주입 틀의 수용 공간 내부에 복수 개의 배터리 셀을 배치시킬 수 있다(S10). 상기 복수 개의 배터리 셀의 배치가 완료되면, 상기 제조자 등은, 상기 레진 주입 틀의 수용 공간 내부에 복수 개의 배터리 셀을 커버하기 위한 레진을 주입할 수 있다(S20).
여기서, 상기 레진은, 상기 레진 주입 틀에 구비되는 레진 주입구를 통해 상기 수용 공간 내로 주입될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 열 손상을 막기 위해 상온 상태에서 주입될 수 있다. 상기 레진 주입과 함께 상기 수용 공간 내부의 공기는 상기 공기 배출구를 통해 상기 레진 주입 틀 밖으로 배출될 수 있다.
상기 수용 공간 내에 주입된 레진의 경화가 완료되면, 상기 레진 주입 틀을 상기 복수 개의 배터리 셀 및 상기 경화가 완료된 레진으로부터 분리시킬 수 있다(S30). 상기 경화가 완료된 레진은, 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용 및 커버하는 팩 케이스로 기능할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 배터리 팩(50)은 자동차의 연료원으로써, 자동차(1)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(50)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(50)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(1)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(50)은 상기 자동차(1) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
본 실시예의 상기 배터리 팩(50)은, 상기 자동차(1)에 모듈화 형태로 장착될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(50)은, 요구되는 용량 등에 따라 복수 개로 구비되어 상기 자동차(1) 내에서 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상기 자동차(1)에 장착될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 배터리 팩(50)의 팩 케이스가 종래와 같은 복수의 플레이트 부재들로 구성되는 것이 아닌 포팅 레진으로서 일체로 형성됨에 따라, 상기 배터리 팩(50)의 슬림화를 구현하면서 에너지 밀도를 현저히 높일 수 있다. 아울러, 본 실시예에서는, 이러한 상기 배터리 팩(50)의 슬림화 구조를 통해, 복수 개의 배터리 팩(50)의 모듈화 구현 또한 보다 더 간편하게 용이할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 원가 경쟁력을 확보하면서 제조 공정 비용을 줄일 수 있는 배터리 팩(50), 이러한 배터리 팩의 제조 장치(10) 및 제조 방법을 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 자동차
10: 배터리 팩의 제조 장치
50: 배터리 팩
52: 배터리 셀
56: 팩 케이스
100: 레진 주입 틀
110: 로어 틀
115: 셀 삽입구
130: 어퍼 틀
135: 셀 삽입구
150: 사이드 틀
151: 제1 측판
153: 제2 측판
155: 제3 측판
157: 제4 측판
200: 레진 주입구
300: 공기 배출구

Claims (15)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 팩 케이스;를 포함하며,
    상기 팩 케이스는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 측면을 통합적으로 둘러싸며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 소정 높이로 채워지는 포팅 레진으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀은,
    상기 포팅 레진에 삽입된 형태로 배치되며, 상단부 및 하단부가 적어도 부분적으로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포팅 레진의 상면은,
    상기 복수 개의 배터리 셀의 높이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 셀의 상단부보다 소정 높이 낮게 배치되며,
    상기 포팅 레진의 하면은,
    상기 복수 개의 배터리 셀의 높이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 셀의 하단부보다 소정 높이 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포팅 레진은,
    실리콘 레진으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 배터리 팩의 제조 장치에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀을 커버하기 위한 레진을 주입할 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 수용 공간을 구비하는 레진 주입 틀;
    상기 레진 주입 틀의 일측에 구비되며, 상기 수용 공간 내부로 상기 레진을 주입하기 위한 레진 주입구; 및
    상기 레진 주입구로부터 이격 배치되며, 상기 레진 주입 시 상기 수용 공간 내부의 공기를 배출하기 위한 공기 배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레진 주입 틀은,
    상기 수용 공간 내에 주입된 레진의 경화가 완료되면, 상기 복수 개의 배터리 셀 및 상기 경화가 완료된 레진으로부터 분리 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 레진 주입 틀은,
    상기 복수 개의 배터리 셀의 저부를 커버하는 로어 틀;
    상기 로어 틀에 대향 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 상부를 커버하는 어퍼 틀; 및
    상기 로어 틀과 상기 어퍼 틀과 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 측면을 둘러싸는 사이드 틀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레진 주입구 및 상기 공기 배출구는,
    상기 사이드 틀에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 레진은,
    상온의 묽은 레진 상태로 주입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 레진은,
    실리콘 레진으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 장치.
  11. 배터리 팩의 제조 방법에 있어서,
    레진 주입 틀의 수용 공간 내부에 복수 개의 배터리 셀을 배치시키는 단계;
    상기 레진 주입 틀의 수용 공간 내부에 복수 개의 배터리 셀을 커버하기 위한 레진을 주입하는 단계; 및
    상기 수용 공간 내에 주입된 레진의 경화가 완료되면, 상기 레진 주입 틀을 상기 복수 개의 배터리 셀 및 상기 경화가 완료된 레진으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레진은,
    상기 레진 주입 틀에 구비되는 레진 주입구를 통해 상기 수용 공간 내로 주입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 레진은,
    상온의 묽은 레진 상태로 주입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 레진 주입 틀은,
    상기 복수 개의 배터리 셀의 저부를 커버하는 로어 틀;
    상기 로어 틀에 대향 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 상부를 커버하는 어퍼 틀; 및
    상기 로어 틀과 상기 어퍼 틀과 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 셀의 측면을 둘러싸는 사이드 틀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 레진 주입 틀에는,
    상기 레진 주입구로부터 이격 배치되며, 상기 레진 주입 시 상기 수용 공간 내부의 공기를 배출하기 위한 공기 배출구;가 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
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