KR20220102303A - 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20220102303A
KR20220102303A KR1020210004508A KR20210004508A KR20220102303A KR 20220102303 A KR20220102303 A KR 20220102303A KR 1020210004508 A KR1020210004508 A KR 1020210004508A KR 20210004508 A KR20210004508 A KR 20210004508A KR 20220102303 A KR20220102303 A KR 20220102303A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery module
battery
pack
reinforcing member
hold
Prior art date
Application number
KR1020210004508A
Other languages
English (en)
Inventor
오재헌
신진환
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020210004508A priority Critical patent/KR20220102303A/ko
Priority to JP2023504857A priority patent/JP2023535948A/ja
Priority to CN202180056454.9A priority patent/CN116057762A/zh
Priority to EP21919938.7A priority patent/EP4181296A1/en
Priority to PCT/KR2021/019914 priority patent/WO2022154315A1/ko
Priority to US18/019,214 priority patent/US20230275306A1/en
Publication of KR20220102303A publication Critical patent/KR20220102303A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/202—Casings or frames around the primary casing of a single cell or a single battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 복수의 전지셀을 포함하는 전지 모듈; 상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임; 상기 전지 모듈을 상기 팩 프레임에 고정하는 홀드다운 브라켓(Hold Down Bracket)을 포함한다. 상기 홀드다운 브라켓은, 상기 전지 모듈에 체결되는 제1 체결부; 상기 팩 프레임에 체결되는 제2 체결부; 상기 제1 체결부과 상기 제2 체결부 연결하는 연결부; 및 상기 연결부와 결합되는 보강 부재를 포함한다. 결합된 상기 연결부와 상기 보강 부재는, 닫힌 구조를 갖는다.

Description

전지팩 및 이를 포함하는 디바이스{BATTERY PACK AND DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구조적 안전성이 향상된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.
전지팩의 내부가 집적화 되고 다양한 내부 구성부품이 위치함에 따라, 전지팩 내부에 공간적인 제약이 발생하여, 전지팩 내부에 수납된 전지 모듈을 체결하는 구조물의 강성 확보가 어려워지는 경우가 발생한다. 전지팩의 제약된 공간 내에서, 전지팩의 구조적 안전성을 향상시킬 수 있는 기술 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지팩의 제약된 공간 내에서 활용이 가능하고, 동시에 내구성을 갖춘 전지 모듈 체결 구조를 구비한 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 복수의 전지셀을 포함하는 전지 모듈; 상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임; 상기 전지 모듈을 상기 팩 프레임에 고정하는 홀드다운 브라켓(Hold Down Bracket)을 포함한다. 상기 홀드다운 브라켓은, 상기 전지 모듈에 체결되는 제1 체결부; 상기 팩 프레임에 체결되는 제2 체결부; 상기 제1 체결부과 상기 제2 체결부 연결하는 연결부; 및 상기 연결부와 결합되는 보강 부재를 포함한다. 결합된 상기 연결부와 상기 보강 부재는 닫힌 구조를 갖는다.
상기 연결부는 하향 만입되어 상부가 개방된 구조일 수 있고, 상기 보강 부재가 상기 연결부 상에 결합되어 닫힌 형태의 2중 판 구조를 형성할 수 있다.
상기 보강 부재는, 상향 만입되어 하부가 개방된 구조일 수 있다.
상기 연결부의 측면 부분과 상기 보강 부재의 측면 부분이 겹쳐진 채 용접 접합될 수 있다.
상기 전지 모듈은, 상부 전지 모듈 및 하부 전지 모듈을 포함할 수 있고, 상기 상부 전지 모듈이 상기 하부 전지 모듈 위에 적층될 수 있다.
상기 홀드다운 브라켓의 상기 제1 체결부가 상기 상부 전지 모듈과 체결될 수 있다.
상기 연결부는, 상부 방향으로 휘어지는 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부의 폭이 상기 제2 체결부의 폭보다 넓을 수 있다.
상기 연결부는, 상기 제1 체결부에서 상기 제2 체결부 방향으로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전지 모듈 체결 구조를 닫힌 구조로 만들어, 전지팩 내부의 제약된 공간 내에서도 상기 전지 모듈 체결 구조의 강성을 확보할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지팩에 포함된 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 전지 모듈에 포함된 전지셀을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 전지팩에 포함된 홀드다운 브라켓을 나타낸 사시도이다.
도 5은 도 4의 홀드다운 브라켓에 대한 분해 사시도이다.
도 6는 도 4의 절단선 A-A를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7는 도 1의 전지팩을 xz 평면을 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 비교예에 따른 홀드다운 브라켓을 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8의 홀드다운 브라켓이 장착된 전지팩을 xz 평면을 따라 자른 다면을 나타난 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 부분 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지팩에 포함된 홀드다운 브라켓을 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 2의 홀드다운 브라켓에 대한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 복수의 전지셀(110)을 포함하는 전지 모듈(100); 전지 모듈(100)을 수납하는 팩 프레임(200); 및 전지 모듈(100)을 팩 프레임(200)에 고정하는 홀드다운 브라켓(Hold Down Bracket, 300)을 포함한다.
전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(110)이 모듈 프레임(120) 내부에 수납되어 형성될 수 있다. 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 두 개의 전극리드(111, 112)가 서로 대향하여 셀 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 보다 상세하게는 전극리드(111, 112)는 전극 조립체(미도시)와 연결되고, 전극 조립체(미도시)로부터 전지셀(110)의 외부로 돌출된다.
한편, 전지셀(110)은, 셀 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 총 3군데의 실링부(114sa, 114sb, 114sc)를 갖고, 실링부(114sa, 114sb, 114sc)는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 벤딩부(115)로 이루어질 수 있다. 셀 케이스(114)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
또한, 벤딩부(115)는 전지셀(110)의 일 테두리를 따라 길게 뻗을 수 있고, 벤딩부(115)의 단부에는 배트 이어(bat-ear)라 불리우는 전지셀(110)의 돌출부(110p)가 형성될 수 있다. 전지셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(110)이 적층되면서 상호 전기적으로 연결된다.
한편, 본 실시예에 따른 전지팩에서 전지 모듈(100)은 복수로 구성되어 팩 프레임(200)에 수납될 수 있다. 또한 복수의 전지 모듈(100)이 팩 프레임(200)에 수납될 때, 2층 구조를 형성할 수 있다. 다시 말해, 전지 모듈(100)은 상부 전지 모듈(100a) 및 하부 전지 모듈(100b)을 포함할 수 있고, 상부 전지 모듈(100a)이 하부 전지 모듈(100b) 위에 적층될 수 있다. 하부 전지 모듈(100b)은 팩 프레임(200) 상에 적층될 수 있다.
한편, 전지 모듈(100)은 마운팅부(100Ma, 100Mb)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상부 전지 모듈(100a)이 마운팅부(100Ma)를 포함할 수 있고, 하부 전지 모듈(100b)도 마운팅부(100Mb)를 포함할 수 있다. 하부 전지 모듈(100b)의 마운팅부(100Mb)에 볼트 등이 삽입되어 팩 프레임(200)에 체결될 수 있다. 상부 전지 모듈(100a)은 하부 전지 모듈(100b) 위에 위치하기 때문에 바로 팩 프레임(200)에 체결되는 것이 아니라, 별도의 체결 부재인 홀드다운 브라켓(300)에 의해 체결될 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 홀드다운 브라켓(300)에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 도 1의 전지팩에 포함된 홀드다운 브라켓을 나타낸 사시도이다. 도 5은 도 4의 홀드다운 브라켓에 대한 분해 사시도이다. 도 6는 도 4의 절단선 A-A를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다. 도 7는 도 1의 전지팩을 xz 평면을 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 4 내지 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 홀드다운 브라켓(300)은, 전지 모듈(100)에 체결되는 제1 체결부(310); 팩 프레임(200)에 체결되는 제2 체결부(320); 제1 체결부(310)과 제2 체결부(320) 연결하는 연결부(330); 및 연결부(330)와 결합되는 보강 부재(400)를 포함한다. 이때, 결합된 연결부(330)와 보강 부재(400)는 닫힌 구조를 갖는다.
제1 체결부(310)에 볼트(B1)가 삽입될 수 있는 적어도 하나의 제1 관통홀(310H)이 형성될 수 있다. 제1 관통홀(310H)을 통과한 볼트(B1)가 전지 모듈(100)과 결합되는 방식으로, 제1 체결부(310)가 전지 모듈(100)에 체결될 수 있다. 이 때, 제1 체결부(310)가 전지 모듈(100) 중에서 상부 전지 모듈(100a)에 체결될 수 있고, 제1 관통홀(310H)을 통과한 볼트(B1)가 상부 전지 모듈(100)의 마운팅부(100Ma)에 결합될 수 있다. 즉, 2층 구조를 형성하는 전지 모듈(100) 중 상부에 위치한 상부 전지 모듈(100a)은 홀드다운 브라켓(300)에 의해 팩 프레임(200)에 체결될 수 있다.
제2 체결부(320)에 볼트가 삽입될 수 있는 적어도 하나의 제2 관통홀(320H)이 형성될 수 있다. 제2 관통홀(320H)을 통과한 볼트(B2)가 팩 프레임(200)과 결합되는 방식으로, 제2 체결부(320)가 팩 프레임(200)에 체결될 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연결부(330)는, 하향 만입되어 상부가 개방된 구조일 수 있고, 한 겹으로 이루어질 수 있다. 즉, 한 겹으로 이루어져 있으므로, 상부나 하부가 개방된 형태가 된다. 한편, 보강 부재(400)는, 상향 만입되어 하부가 개방된 구조일 수 있다. 이러한 보강 부재(400)가 연결부(330) 상에 결합되어 닫힌 형태의 2중 판 구조를 형성할 수 있다.
연결부(330)와 보강 부재(400)의 결합에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 연결부(330)의 측면 부분과 보강 부재(400)의 측면 부분이 겹쳐진 채 용접 접합될 수 있다.
한편, 상술한 바 대로, 홀드다운 브라켓(300)의 제1 체결부(310)와 제2 체결부(320)가 각각 상부 전지 모듈(100a)과 팩 프레임(200)에 체결될 수 있는데, 그에 따라 제1 체결부(310)와 제2 체결부(320)를 연결하는 연결부(330)는 상부 방향으로 휘어지는 부분을 포함할 수 있다. 상기 상부 방향으로 휘어지는 부분에 보강 부재(400)가 결합될 수 있다.
한편, 제1 체결부(310)의 폭이 제2 체결부(320)의 폭보다 넓을 수 있다. 일례로 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 체결부(310)는 4개의 제1 관통홀(310H)이 형성될 수 있을 만큼 상대적으로 폭이 넓은 반면, 제2 체결부(320)는 1개의 제2 관통홀(320H)만 형성될 만큼 상대적으로 폭이 좁다. 체결부의 폭이나 관통홀의 개수에 특별한 제한은 없고, 설계에 따라 달라질 수 있는 것이지만, 상술한 바와 같이 제1 체결부(310)의 폭이 제2 체결부(320)의 폭보다 넓을 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 연결부(330)는, 제1 체결부(310)에서 제2 체결부(320) 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있다.
전지팩의 소형화나 에너지 밀도 향상 등과 같은 요구를 충족시키기 위해 전지팩 내부는 다수의 부품이 집약적으로 배치될 수 밖에 없으며, 전지팩 내부의 공간 활용은 전지팩의 성능과 직결되는 요소가 되었다. 이러한 배경에서, 팩 프레임(200)에 고정되는 제2 체결부(320)의 폭을 줄임으로써, 내부 공간 활용성을 높일 수 있다. 반면, 전지 모듈(100)과 직접적으로 체결되는 제1 체결부(310)는 전지 모듈(100)의 안정적인 장착을 위해, 전지 모듈(100)의 폭과 어느 정도 대응하는 폭을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 홀드다운 브라켓(300)은, 전지팩 내부의 공간 활용성에 대한 요구와 전지 모듈(100)의 안정적인 고정에 대한 요구 간의 균형을 위해 제1 체결부(310)의 폭이 제2 체결부(320)의 폭보다 넓은 형태를 가질 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 보강 부재(400)가 갖는 기능에 대해 본 발명의 비교예에 따른 홀드다운 브라켓(30)과 비교하여 자세히 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 비교예에 따른 홀드다운 브라켓을 나타낸 사시도이다. 도 9는 도 8의 홀드다운 브라켓이 장착된 전지팩을 xz 평면을 따라 자른 다면을 나타난 단면도이다.
먼저 도 8을 참고하면 본 발명의 비교예에 따른 홀드다운 브라켓(30)은 제1 체결부(31), 제2 체결부(32) 및 연결부(33)를 포함한다. 연결부(33)에 보강 부재가 결합되지 않는 것을 제외하고, 본 실시예에 따른 홀드다운 브라켓(300)과 유사한 구조를 갖는다.
도 8 및 도 9를 함께 참고하면, 본 비교예 따른 홀드다운 브라켓(300)을 이용하여 전지 모듈(100)을 팩 프레임(200)에 고정할 수 있다. 특히, 전지 모듈(100)은 2층 구조의 상부 전지 모듈(100a)과 하부 전지 모듈(100b)을 포함할 수 있고, 홀드다운 브라켓(30)의 제1 체결부(31)가, 볼트(B1)에 의해 상부 전지 모듈(100a)의 마운팅부(100Ma)와 결합될 수 있다. 홀드다운 브라켓(30)의 제2 체결부(32)는 볼트(B2)에 의해 팩 프레임(200)에 결합될 수 있다.
외부 충격이나 진동 등으로 인해 전지팩 내부에 배치된 전지 모듈(100)이 상하 방향의 거동을 보일 수 있으며, 이러한 거동에 따라 제1 체결부(31)와 제2 체결부(32)를 이어주는 연결부(33)에 하중이 집중될 수 있다. 이때, 하향 만입되어 상부가 개방된 연결부(33)는 특히 강성이 취약하기 때문에 하중의 집중에 따라 이러한 연결부(33)가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.
반면, 도 1 및 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 홀드다운 브라켓(300)은, 연결부(330)에 결합되는 보강 부재(400)를 포함한다. 상술한 바 대로, 하향 만입되고 상부가 개방되어 강성이 취약한 연결부(330)에 전지 모듈(100)의 거동에 의한 하중이 집중될 수 있다. 강성 보완을 위해 단순히 연결부의 두께를 늘리는 방향을 고려해볼 수 있으나, 두께 증가만으로는 한계가 있다. 이에 따라, 상향 만입되어 하부가 개방된 보강 부재(400)를 연결부(330)와 결합 시켜, 닫힌 형태의 2중 판 구조를 형성함으로써, 연결부(330)의 강성을 확보할 수 있다.
특히, 본 실시예예 따른 연결부(330)는, 상술한 바 대로, 상부 방향으로 휘어지는 부분을 포함하고, 제1 체결부(310)에서 제2 체결부(320) 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있다. 이는 연결부(330)의 강성을 저해하는 요인이 될 수 있으나, 본 실시예에서는, 보강 부재(400)를 결합함으로써, 연결부(330)의 강성을 보완하였다. 이때, 보강 부재(400)는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상부 방향으로 휘어지는 부분을 포함할 수 있고, 제1 체결부(310)에서 제2 체결부(320) 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있다. 즉, 보강 부재(400)의 형태는 연결부(330)의 형태와 대응하도록 구성될 수 있다.
한편, 앞에서 설명한 본 실시예에 따른 전지팩은, 전지 모듈 이외에, BDU(Battery Disconnect Unit), BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템을 포함할 수 있다.
본 실시예에 다른 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
200: 팩 프레임
300: 홀드다운 브라켓
400: 보강 부재

Claims (10)

  1. 복수의 전지셀을 포함하는 전지 모듈;
    상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임;
    상기 전지 모듈을 상기 팩 프레임에 고정하는 홀드다운 브라켓(Hold Down Bracket)을 포함하고,
    상기 홀드다운 브라켓은, 상기 전지 모듈에 체결되는 제1 체결부; 상기 팩 프레임에 체결되는 제2 체결부; 상기 제1 체결부과 상기 제2 체결부 연결하는 연결부; 및 상기 연결부와 결합되는 보강 부재를 포함하며,
    결합된 상기 연결부와 상기 보강 부재는, 닫힌 구조를 갖는 전지팩.
  2. 제1항에서,
    상기 연결부는 하향 만입되어 상부가 개방된 구조이며,
    상기 보강 부재가 상기 연결부 상에 결합되어 닫힌 형태의 2중 판 구조를 형성하는 전지팩.
  3. 제1항에서,
    상기 보강 부재는, 상향 만입되어 하부가 개방된 구조인 전지팩.
  4. 제1항에서,
    상기 연결부의 측면 부분과 상기 보강 부재의 측면 부분이 겹쳐진 채 용접 접합되는 전지팩.
  5. 제1항에서,
    상기 전지 모듈은, 상부 전지 모듈 및 하부 전지 모듈을 포함하고,
    상기 상부 전지 모듈이 상기 하부 전지 모듈 위에 적층되는 전지팩.
  6. 제5항에서,
    상기 홀드다운 브라켓의 상기 제1 체결부가 상기 상부 전지 모듈과 체결되는 전지팩.
  7. 제6항에서,
    상기 연결부는, 상부 방향으로 휘어지는 부분을 포함하는 전지팩.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 체결부의 폭이 상기 제2 체결부의 폭보다 넓은 전지팩.
  9. 제8항에서,
    상기 연결부는, 상기 제1 체결부에서 상기 제2 체결부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 전지팩.
  10. 제1항에 따른 전지팩을 포함하는 디바이스.
KR1020210004508A 2021-01-13 2021-01-13 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 KR20220102303A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210004508A KR20220102303A (ko) 2021-01-13 2021-01-13 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
JP2023504857A JP2023535948A (ja) 2021-01-13 2021-12-27 電池パックおよびこれを含むデバイス
CN202180056454.9A CN116057762A (zh) 2021-01-13 2021-12-27 电池组和包括该电池组的装置
EP21919938.7A EP4181296A1 (en) 2021-01-13 2021-12-27 Battery pack and device including same
PCT/KR2021/019914 WO2022154315A1 (ko) 2021-01-13 2021-12-27 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
US18/019,214 US20230275306A1 (en) 2021-01-13 2021-12-27 Battery pack and device including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210004508A KR20220102303A (ko) 2021-01-13 2021-01-13 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220102303A true KR20220102303A (ko) 2022-07-20

Family

ID=82448374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210004508A KR20220102303A (ko) 2021-01-13 2021-01-13 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230275306A1 (ko)
EP (1) EP4181296A1 (ko)
JP (1) JP2023535948A (ko)
KR (1) KR20220102303A (ko)
CN (1) CN116057762A (ko)
WO (1) WO2022154315A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110012000U (ko) * 2010-06-23 2011-12-29 (주)이앤씨산업 콘크리트 파일용 보강밴드의 브라켓
US10326175B2 (en) * 2014-05-08 2019-06-18 Lg Chem, Ltd. Battery pack including noise reduction member
JP2018103765A (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトＤａｉｍｌｅｒ ＡＧ 電動車両のバッテリ保持装置
KR102353836B1 (ko) * 2017-11-27 2022-01-19 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 팩
JP7143768B2 (ja) * 2019-01-09 2022-09-29 トヨタ自動車株式会社 車両下部構造

Also Published As

Publication number Publication date
CN116057762A (zh) 2023-05-02
WO2022154315A1 (ko) 2022-07-21
US20230275306A1 (en) 2023-08-31
JP2023535948A (ja) 2023-08-22
EP4181296A1 (en) 2023-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023143936A (ja) 電池パックおよびこれを含むデバイス
KR20210125850A (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
US20230344061A1 (en) Battery module and battery pack including the same
KR102464824B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220102303A (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20210133540A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR102423608B1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
EP4170793A1 (en) Battery module and battery pack including same
US20240170790A1 (en) Battery module and battery pack including the same
JP7466977B2 (ja) 電池パックおよびこれを含むデバイス
EP4044341A1 (en) Battery module and battery pack including same
US20230327279A1 (en) Flame arrester and battery pack including the same
KR20220144715A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20210130444A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210107472A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220129324A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20240045544A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20220106534A (ko) 전지 모듈 이를 포함하는 전지 팩
KR20220144714A (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20220147516A (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20210125938A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220131782A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20240012312A (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20220146319A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230083604A (ko) 셀 단위체 및 이를 포함하는 전지 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination