KR20230052051A - 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법 - Google Patents

배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 내부공간을 가지는 케이스, 내부공간을 가지고, 일 방향으로 연장 형성되며, 일 방향의 양 끝단이 케이스 내부의 측벽에 연결된 보강부, 케이스의 내부에서 보강부의 외부에 설치된 메인 배터리 및 보강부의 내부공간에 설치되며, 메인 배터리와 크기, 형상 및 용량 중 적어도 하나가 상이한 보조 배터리를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 한정된 공간을 가지는 케이스의 내부에 설치 되는 배터리의 개수를 증가시킬 수 있다. 즉, 배터리 팩의 전체 외관 사이즈를 증가시키지 않고도, 상기 배터리 팩의 용량을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 배터리 팩에 충전되는 전기 용량 또는 배터리 팩으로부터 출력할 수 있는 전기 용량이 증가된다. 이로 인해 배터리 팩에 의해 구동되는 장치를 보다 효과적으로 구동시킬 수 있다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법{Battery pack and method for manufacturing of battery pack}
본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량을 증가시킬 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법에 관한 것이다.
전기 자동차는 전기 에너지로 전동기를 구동시키고, 전동기에 의해 발생된 구동력을 바퀴에 전달함으로써 주행하는 장치이다. 이에, 전기 자동차에는 전기 에너지를 제공할 수 있는 복수의 배터리가 구비된 배터리 팩이 설치된다.
배터리 팩은 케이스, 외부로부터 가해진 충격에 의한 케이스의 변형을 억제 하도록 상기 케이스의 내부에 설치된 복수의 보강부 및 케이스의 내부에 설치된 복수의 배터리를 포함한다.
보강부는 그 연장 방향의 양 끝단이 케이스 내부의 측벽을 지지하도록 설치된다. 이렇게 보강부가 케이스를 지지함에 따라 케이스가 찌그러지거나 뒤틀리는 변형이 억제된다. 그리고 이로 인해 케이스의 내부에 설치된 배터리의 손상을 억제 할 수 있다.
전기 자동차의 주행 가능 시간, 주행 가능 거리 등은 배터리 팩의 용량에 따 라 결정된다. 즉, 배터리 팩의 전체 용량이 증가할 수록, 전기 자동차의 주행 시간, 주행 가능 거리가 증가된다. 그리고 배터리 팩의 용량을 증가시키기 위해서는 케이스 내부에 설치되는 배터리의 개수를 증가시킬 필요가 있다.
한편, 전기 자동차에 설치되는 케이스의 크기는 한정되어 있고, 외부 충격에 의한 케이스 및 배터리의 손상을 방지하기 위해서는 많은 개수의 보강부를 설치하는 것이 유리하다.
그런데, 케이스 내부에 설치되는 보강부의 개수가 증가할 수록 배터리를 설치할 수 있는 공간이 줄어든다. 이는 배터리 팩의 전체 용량을 감소시키는 원인이 된다.
한국등록특허 10-1315741
본 발명은 한정된 공간에 설치되는 배터리의 개수를 증가시킬 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 내부공간을 가지는 케이스; 내부공간을 가지고, 일 방향으로 연장 형성되며, 상기 일 방향의 양 끝단이 상기 케이스 내부의 측벽에 연결된 보강부; 상기 케이스의 내부에서 상기 보강부의 외부에 설치된 메인 배터리; 및 상기 보강부의 내부공간에 설치되며, 상기 메인 배터리와 크기, 형상 및 용량 중 적어도 하나가 상이한 보조 배터리;를 포함할 수 있다.
상기 케이스의 내부에서 상기 메인 배터리가 설치되는 공간인 수용부의 크기에 비해, 상기 보강부 내부공간의 크기가 작을 수 있다.
상기 보조 배터리의 크기는 상기 메인 배터리의 크기에 비해 작을 수 있다.
상기 수용부는 복수개로 마련되며, 복수의 상기 수용부는 상기 일 방향과 교차하는 방향으로 나열되어 서로 이격 배치되고, 복수의 상기 수용부 중 적어도 하나에 메인 배터리가 설치될 수 있다.
상기 보강부는 복수개로 마련되고, 복수의 상기 보강부 각각은 이웃하여 배치된 상기 수용부 사이에 설치되며, 복수의 상기 보강부 중 적어도 하나의 내부공간에 복수의 보조 배터리가 설치될 수 있다.
상기 보강부는 상기 일 방향과 교차하는 방향으로 이격 배치된 한 쌍의 제1측벽부재를 구비하는 상부부재를 포함하고, 상기 보강부 내부공간은 상기 한 쌍의 제1측벽부재 사이의 이격 공간을 포함할 수 있다.
상기 상부부재는, 상기 한 쌍의 제1측벽부재의 각각의 상단에 연결되고, 상기 내부공간을 중심으로, 상기 내부공간의 외측으로 연장 형성된 탑부재를 포함하며, 상기 메인 배터리는 그 상부면 가장자리가 상기 탑부재의 하측에 위치하도록 설치될 수 있다.
상기 보강부는, 상기 상부부재의 하부에 연결된 하부부재를 포함하고, 상기 하부부재는, 각각이 상기 한 쌍의 제1측벽부재의 하측에 배치된 한 쌍의 제2측벽부재; 및 상기 한 쌍의 제2측벽부재 각각의 하단에 연결되고, 상기 내부공간을 중심으로, 상기 내부공간의 외측으로 연장 형성된 바닥부재;를 포함하며, 상기 메인 배터리는 그 하부면 가장자리가 상기 바닥부재의 상측에 위치하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법은, 케이스의 내부에 메인 배터리 및 상기 메인 배터리와 크기, 형상 및 용량 중 적어도 하나가 상이한 보조 배터리를 설치하는 과정;을 포함하고, 상기 케이스의 내부에 보조 배터리를 설치하는 과정은, 상기 케이스의 내부공간을 복수의 공간으로 분할하도록 상기 케이스의 내부에 설치된 또는 설치될 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하기 전에, 상기 보강부의 내부공간의 크기에 따라 설치할 보조 배터리를 선택하는 과정을 포함하고, 상기 케이스 내부에 보조 배터리를 설치하는 과정은, 상기 보강부를 상기 케이스의 내부에 설치하는 과정; 및 상기 케이스의 내부에 설치된 보강부의 내부공간으로 상기 선택된 보조 배터리를 장입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하기 전에 실시되며, 설치할 배터리로 미리 결정된 보조 배터리의 크기와 상기 보강부 내부공간의 크기를 비교하여, 결정된 보조 배터리가 상기 보강부 내부공간에 수용될 수 있는지 판단하는 과정을 포함하고, 결정된 보조 배터리가 상기 보강부 내부공간에 수용될 수 없는 것으로 판단된 경우, 상기 보강부 내부공간의 크기를 조정하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 케이스 내부에 보조 배터리를 설치하는 과정은, 상기 케이스의 내부에 설치될 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 장입하는 과정; 및 상기 내부공간에 보조 배터리가 장입된 보강부를 상기 케이스 내부에 설치하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하는 과정은, 상기 보강부의 상부에 마련된 개구를 통과하도록 보조 배터리를 하측으로 이동시켜, 상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 장입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하는 과정은, 상기 보강부의 측부에 마련된 개구를 통과하도록 보조 배터리를 측방향으로 밀어 넣어, 상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 장입하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 한정된 공간을 가지는 케이스의 내부에 설치 되는 배터리의 개수를 증가시킬 수 있다. 즉, 배터리 팩의 전체 외관 사이즈를 증가시키지 않고도, 상기 배터리 팩의 용량을 증가시킬 수 있다.
따라서, 배터리 팩에 충전되는 전기 용량 또는 배터리 팩으로부터 출력할 수 있는 전기 용량이 증가된다. 이로 인해 배터리 팩에 의해 구동되는 장치를 보다 효과적으로 구동시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3에서 제1보강부의 내부공간에 보조 배터리가 설치되기 전 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 제1실시예의 제1변형예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
도 7은 실시예들 및 변형예들에 따른 배터리 팩을 제조하는 제1방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 실시예들 및 변형예들에 따른 배터리 팩을 제조하는 제2방법을 나타낸 순서도이고, 도 9는 제2방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예들을 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 통일한 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 용량을 증가시킬 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 한정된 공간에 설치되는 배터리의 개수를 증가시켜 용량을 증가 시킬 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다. 여기서, 도 1은 본체 내부에 메인 배터리와 보조 배터리가 설치되어 있는 상태를 나타낸 것이고, 도 2는 메인 배터리와 보조 배터리를 본체 밖으로 분리하여 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 3에서 제1보강부의 내부공간에 보조 배터리가 설치되기 전 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩에 대해 설명한다. 이때, 실시예가 전기 자동차에 설치되는 배터리 팩인 것으로 예를 들어 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩은 본 체(1000), 본체(1000)의 내부에 설치되는 복수의 배터리(3000, 4000) 및 본 체(1000)의 상측을 커버하는 커버(2000)를 포함할 수 있다.
배터리(3000, 4000)는, 배터리 팩을 장착하는 장치에 전기 에너지를 제공하는 수단으로서, 본체(1000) 내부에 복수개가 설치될 수 있다. 그리고 배터리(3000, 4000)는 2차전지일 수 있다. 즉, 배터리(3000, 4000)는 상호 이격 배치된 양극 및 음극, 양극과 음극 사이에 배치되는 분리막을 포함하는 2차전지일 수 있다. 여기서 분리막은 전해질이 포함 또는 함유되도록 마련된 것일 수 있다.
전기 자동차에 설치되는 2차전지 즉, 배터리는 양극, 음극, 분리막 등의 구 성을 패키징하는 외관의 형태에 따라 각형(Prismatic), 원통형(Cy1indrica1), 파우치형(Pouch)으로 나누어진다. 여기서, 양극, 음극, 분리막 등과 같은 배터리의 구성을 금속 또는 합금으로 패키징하며, 다각형 예를 들어 사각형 형태로 패키징한 것이 각형 배터리(Prismatic Cell)이고, 원통으로 패키징한 것이 원통형 배터리(Cylindrical Cell)이다. 또한, 배터리의 구성을 필름으로 패키징한 것이 파우치형 배터리(Pouch Cell)이다.
본체(1000)의 내부에는 복수의 배터리가 설치되는데, 실시예에서는 각형 배터리(Prismatic Cell), 원통형 배터리(Cylindrical Cell) 및 파우치형 배터리(Pouch Cell) 중 적어도 하나를 설치한다.
본체(1000)는 내부공간을 가지는 케이스(1100) 및 외부로부터 가해지는 충격 에 의한 케이스(1100)의 변형을 방지하도록 케이스(1100)의 내부에 설치된 복수의 보강부(1210, 1220)를 포함한다.
케이스(1100)의 내부에는 복수의 배터리(3000, 4000)가 설치된다. 이때, 케이스(1100)의 내부에서 보강부(1200)의 외부 및 보강부(1200)의 내부공간 각각에 배터리가 설치된다. 따라서 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 케이스(1100)의 내부에서 보강부(1200)의 외부에 설치되는 배터리를 메인 배터리(3000)라 명명하고, 보강부(1200)의 내부공간(IS)에 설치되는 배터리를 보조 배터리(4000)라 명명한다.
케이스(1100)는 복수의 배터리(3000, 4000)를 수용할 수 있는 내부공간(1130)을 가진다(도 2 참조). 이러한 케이스(1100)는 커버(2000)와 마주보게 위치되는 베이스(1110) 및 베이스(1110)의 둘레를 따라 설치된 벽부(1120)를 포함할 수 있다. 또한, 냉매 예컨대 냉각수가 순환할 수 있도록 베이스(1110)의 내부에 마련된 냉매유로(미도시)를 포함할 수 있다.
케이스(1100)는 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 사각형의 박스(box) 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 경우 베이스(1110)는 제1방향(X축 방향) 및 상기 제1방향과 직교하는 제2방향(y축 방향)으로 연장 형성된 사각형의 판(plate) 형상일 수 있다.
또한, 벽부(1120)는 4 개의 측벽(1121 내지 1124)을 포함할 수 있다. 즉, 벽 부(1120)는 각각이 제1방향(X축 방향)으로 연장 형성되며 제2방향(y축 방향)으로 나열 배치된 제1 및 제2측벽(1121, 1122), 각각이 제2방향(y축 방향)으로 연장 형성되며 제1방향(X축 방향)으로 나열 배치된 제3 및 제4측벽(1123, 1124)을 포함할 수 있다. 이때, 제3측벽(1123)은 제1측벽(1121)의 일단과 제2측벽(1122)의 일단 사 이를 연결하고, 제4측벽(1124)은 제1측벽(1121)의 타단과 제2측벽(1122)의 타단 사이를 연결하도록 설치될 수 있다. 따라서, 케이스(1100)는 상술한 바와 같은 베이스(1110) 및 제1 내지 제4측벽(1121 내지 1124)에 의해 사각형의 박스 형상으로 마련될 수 있다.
여기서, 케이스(1100)의 제2방향(y축 방향)은 자동차의 주행 방향 또는 전후 방향일 수 있고, 케이스(1100)의 제1방향(X축 방향)은 자동차의 주행 방향과 교차 하는 자동차의 폭 방향 또는 좌우 방향일 수 있다.
케이스(1100)의 형상은 상술한 예에 한정되지 않으며, 배터리 팩을 설치하고 자 하는 장치의 종류, 장치의 형상, 설치 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
보강부(1200)는 배터리가 설치되는 케이스(1100)로 충격이 가해질 때, 케이스(1100)에 변형이 발생되는 것을 억제 또는 방지하는 역할을 한다. 보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 자동차가 외부의 다른 물체와 충돌하는 경우, 그 충격이 배터리 팩의 케이스(1100)에 전달될 수 있다. 이때, 내부에서 케이스(1100)를 지지하는 보강부(1200)는, 상기 케이스(1100)가 찌그러지거나 뒤틀리는 등의 형태 변형이 발생되는 것을 억제 또는 방지하는 역할을 한다. 다른 말로 설명하면, 배터리 팩에 충격이 가해지더라도 충격이 기해지기 전 상황과 같이 케이스(1100)의 형태가 유지 될 수 있도록, 내부에서 케이스(1100)의 벽부(1120)를 지지한다. 그리고 보강부(1200)에 의해 케이스(1100)의 변형이 억제 또는 방지됨에 따라, 상기 케이스(1100)의 내부에 설치되는 배터리 손상을 억제 또는 방지할 수 있다.
보강부(1200)는 복수개로 마련될 수 있고, 케이스(1100)의 연장 방향으로 나열되게 설치될 수 있다. 즉, 보강부(1200)는 각각이 제1방향(X축 방향)으로 연장 형성된 복수의 제1보강부(1210) 및 제1보강부(1210)의 연장 방향과 교차 또는 직교 하는 방향으로 연장 형성된 제2보강부(1220)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2보강부(1210, 1220)에 대해 자동차를 기준으로 설명하면, 보강부(1200)는 자동차의 폭 방향으로 연장 형성되며 자동차의 주행 방향으로 나열 배치된 복수의 제1보강부(1210) 및 자동차의 주행 방향으로 연장 형성된 제2보강부(1220)를 포함할 수 있다.
이하, 제1 및 제2보강부(1210, 1220)에 대해 설명한다. 이때 설명의 편의를 위하여, 제2보강부(1220)에 대해 먼저 설명한다.
제2보강부(1220)는 제2방향(y축 방향)으로 연장 형성된 바(bar) 형상일 수 있고, 케이스(1100)의 내부에 설치된다. 즉, 제2보강부(1220)는 베이스(1110)의 상 부면 상에 장착되며, 연장방향의 양 끝단이 벽부(1120)와 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2보강부(1220)의 일단은 제1측벽(1121)에 연결되고 타단은 제2측 벽(1122)에 연결될 수 있다. 이와 같이 제2보강부(1220)가 케이스(1100)의 내부에 설치되면, 케이스(1100)의 내부공간(1130)은 제2보강부(1220)를 사이에 두고 2개의 공간(1130a, 1130b)으로 나누어질 수 있다. 즉, 케이스(1100)의 내부공간(1130)은 제2보강부(1220)의 일측 공간인 제1공간(1130a)과 타측 공간인 제2공간(1130b)으로 나누어질 수 있다.
제1보강부(1210)는 제1방향(X축 방향)으로 연장된 형상일 수 있다. 그리고 제1보강부(1210)는 복수개로 마련되며, 복수의 제1보강부(1210)는 제1방향 및 제2 방향으로 나열되게 설치될 수 있다. 즉, 제2보강부(1220)에 의해 분할된 케이스(1100)의 제1 및 제2공간(1130a, 1130b) 각각에 복수의 제1보강부(1210)가 설치 된다. 이때 복수의 제1보강부(1210)는 제2보강부(1220)의 연장 방향 즉, 제2방향으로 나열되어 서로 이격되게 설치된다. 그리고 제1공간(1130a)에 설치되는 제1보강부(1210)는 일단이 제3측벽(1123)에 연결되고 타단이 제2보강부(1220)에 연결되게 설치될 수 있다. 또한 제2공간(1130b)에 설치되는 제1보강부(1210)는 일단이 제2보강부(1220)에 연결되고 타단이 제4측벽(1124)에 연결되게 설치될 수 있다. 따라서, 케이스(1100)의 제1공간(1130a) 및 제2공간(1130b) 각각은 제2방향으로 나열된 복수의 공간으로 분할된다. 이를 다른 말로 설명하면, 케이스(1100)의 제1 및 제2공간(1130a, 1130b) 각각은 제2방향으로 나열된 복수의 공간을 포함한다.
제1 및 제2공간(1130a, 1130b)에 있어서, 복수의 제1보강부(1210)에 의해 분할된 복수의 공간 각각에 메인 배터리(3000)가 수용되게 설치된다. 케이스(1100)의 내부공간을 제1보강부(1210)를 기준으로 하여 다시 설명하면, 상기 케이스(1100)의 내부공간(1130)은 제1보강부(1210)의 외부의 공간과, 제1보강부(1210)의 내부공간(IS)으로 나누어질 수 있다. 그리고 케이스(1100)의 내부에서 제1보강부(1210)의 외부 공간에 메인 배터리(3000)가 설치되고, 제1보강부(1210)의 내부공간(IS)에 보조 배터리(4000)가 설치된다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제1 및 제2공간(1130a, 1130b) 각각에 있어서, 상기 제1보강부(1210)의 외부공간 또는 제1보강부(1210)에 의해 분할된 복수의 공간을 수용부(1131)라 명명한다.
또한, 이에 따라 케이스(1100)의 내부공간(1130)은 제2보강부(1220)에 의해 제1공간(1130a)과 제2공간(1130b)으로 분할되고, 제1 및 제2공간(1130a, 1130b) 각각이 제1보강부(1210)에 의해 복수의 수용부(1131)로 나누어지는 것으로 설명될 수 있다. 또한, 케이스(1100)의 내부공간(1130)이 제1 및 제2방향으로 나열된 복수의 수용부(1131)를 포함하거나, 제1 및 제2공간(1130b) 각각이 제2방향으로 나열된 복수의 수용부(1131)를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 그리고 수용부(1131)는 이웃하여 배치된 제1보강부(1210) 사이의 공간 또는 제1보강부(1210)와 케이스(1100)의 벽부(1120) 사이의 공간인 것으로 설명될 수 있다.
제1보강부(1210)는 내부공간(IS)을 가지는 상부부재(1210a) 및 상부부재(1210a)의 하부에 장착된 하부부재(1210b)를 포함할 수 있다.
상부부재(1210a)는 제1방향(X축 방향)으로 연장된 형상일 수 있다. 즉, 상부 부재(1210a)는 제1방향(X축 방향)의 길이가 제2방향(y축 방향)의 길이(이하, 폭)에 비해 긴 형상일 수 있다. 이러한 상부부재(1210a)는 배터리 팩의 경량화를 위하여 내부가 비어있는 형태 즉, 내부공간(IS)을 가지도록 마련된다.
도 4를 참조하여 상부부재(1210a)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상부부재(1210a)는 하부부재(1210b)의 상부에 설치되는 제1바닥부재(1211a), 제1바닥부 재(1211a)의 폭 방향(y축 방향) 양 끝단으로부터 상측으로 연장되게 마련된 한 쌍의 제1측벽부재(1212a), 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 각각의 상단에 설치된 제1탑 부재(1213a)를 포함할 수 있다.
제1바닥부재(1211a)는 상부부재(1210a)가 가지는 내부공간(IS)의 바닥면을 제공하는 것으로, 제1방향(X축 방향)으로 연장된 길이를 가지고 제2방향(y축 방향)으로 연장된 폭을 가지는 판(plate) 형상일 수 있다.
한 쌍의 제1측벽부재(1212a)는 상부부재(1210a)가 가지는 내부공간(IS)의 양 측면을 제공한다. 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 각각은 제1바닥부재(1211a)의 폭 방 향과 교차하는 방향 즉, 제1방향(X축 방향)으로 연장 형성된 판(plate)일 수 있다. 또한, 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 각각은 소정의 높이를 가지도록 제1바닥부 재(1211a)의 상측으로 연장 형성된다. 이때, 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 각각은 그 상단의 높이가 메인 배터리(3000)의 상부면에 비해 높거나, 동일하도록 연장되는 것이 바람직하다.
한 쌍의 제1측벽부재(1212a)는 제1바닥부재(1211a)의 제2방향(X축 방향) 즉, 폭 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다. 즉, 제1바닥부재(1211a)의 폭 방향 일측면 및 타측면 각각에 제1측벽부재(1212a)가 설치된다. 다른 말로 설명하면 한 쌍의 제1측벽부재(1212a)는 제2방향으로 나열된 메인 배터리(3000) 사이에 위치되고, 상기 제2방향으로 이격 되도록 설치된다.
이에 따라, 상부부재(1210a)는 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 사이에 빈 공간을 가지도록 마련된다. 즉, 상부부재(1210a)는 제1바닥부재(1211a) 및 한 쌍의 제1 측벽부재(1212a)에 의해 구획된 내부공간(IS)을 가지도록 마련된다. 따라서, 상부 부재(1210a)의 내부공간(IS)은 제1방향으로의 길이를 가지고 제2방향으로의 폭을 가지며, 소정의 높이를 가지도록 마련된다. 이때 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 폭은 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 사이의 이격거리와 동일할 수 있다. 또한, 상부 부재(1210a) 내부공간(IS)의 길이 및 높이는 한 쌍의 제1측벽부재(1212a)의 길이 및 높이와 동일할 수 있다.
제1탑부재(1213a)는 메인 배터리(3000)의 상측에 위치하도록 제1측벽부 재(1212a)의 상단에 설치된다. 또한, 제1탑부재(1213a)는 제1측벽부재(1212a)의 상 단으로부터 상기 내부공간(IS)과 반대쪽으로 연장되게 마련된다. 즉, 제1탑부재(1213a)는 내부공간(IS)을 사이에 두고 서로 반대쪽으로 연장되게 마련된다. 이에, 제1탑부재(1213a)는 적어도 일부가 메인 배터리(3000)와 겹쳐질 수 있다. 다른 말로 설명하면, 메인 배터리(3000) 상부면의 폭 방향 가장자리 상측에 제1탑부재(1213a)가 배치될 수 있다. 이때, 제1탑부재(1213a)는 그 하부면이 메인 배터리(3000)의 상부면과 이격되거나 접촉될 수 있다.
이렇게 마련된 제1탑부재(1213a)는 외부로부터 가해진 충격에 의해 메인 배터리(3000)가 상측으로 유동하는 것을 저지 또는 차단하는 기능을 할 수 있다. 즉, 외부로부터 충격이 가해졌을 때, 메인 배터리(3000)는 상부부재(1210a)의 제1탑부재(1213a)에 의해 상측으로의 이동이 저지될 수 있다.
또한, 한 쌍의 제1탑부재(1213a)는 상호 이격되게 배치되므로, 상부부재(1210a)는 그 상부가 개방된 형태가 된다. 여기서 한 쌍의 제1탑부재(1213a) 사이의 이격 공간인 상부부재(1210a)의 상부 개구는 보조 배터리(4000)를 장입시킬 수 있는 출입구로서의 역할을 할 수 있다.
상술한 바와 같이 상부부재(1210a)는 이웃하여 배치된 메인 배터리(3000) 사이에 위치된다. 그리고, 상부부재(1210a)는 메인 배터리(3000) 사이에 위치된 제1바닥부재(1211a), 제1바닥부재(1211a)의 폭 방향 양 끝에 연결된 한 쌍의 제1측벽부재(1212a), 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 각각의 상단에 연결된 한 쌍의 제1탑부재(1213a)를 포함한다. 즉, 상부부재(1210a)는 제1바닥부재(1211a), 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 및 한 쌍의 제1탑부재(1213a)가 하나의 세트로 구성되며, 상기 세트가 이웃하여 배치된 메인 배터리(3000) 사이에 설치된다.
이와 같이, 제1보강부(1210)의 상부부재(1210a)는 제1바닥부재(1211a), 한 쌍의 제1측벽부재(1212a)에 의해 둘러싸인 내부공간(IS)을 가진다. 이렇게 내부공간(IS)을 가지도록 마련하는 것은 상술한 바와 같이 배터리 팩의 경량화를 위함이다.
실시예에서는 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 배터리(4000)를 추가 설치 한다. 즉, 경량화를 위해 마련된 상부부재(1210a)의 내부공간을 데드존(dead zone)으로 방치시키지 않고, 추가로 배터리를 설치하는 공간으로 활용한다. 다른 말로 설명하면, 케이스(1100)의 수용부(1131)에 메인 배터리(3000)를 설치하는 것 외에, 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 보조 배터리(4000)를 추가로 설치한다.
이에 따라, 메인 배터리(3000) 외에, 복수의 상부부재(1210a) 내부공간에 설치되는 보조 배터리(4000) 개수만큼, 전체 배터리 설치 개수가 증가한다. 즉, 본 체(1000)의 크기를 늘리지 않고도, 본체(1000) 내부에 설치되는 배터리의 개수를 증가시킬 수 있다. 다른 말로 설명하면, 한정된 크기를 가지는 본체(1000)의 내부 에 설치되는 배터리의 개수를 증가시킬 수 있다. 이를 또 다른 말로 설명하면, 케이스 내부의 배터리 집적 밀도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 수용부(1131)에만 메인 배터리(3000)를 설치할 때에 비해, 상부부재(1210a) 내부공간(IS)에 보조 배터리(4000)를 추가로 설치하는 경우, 배터리 팩의 전체 용량을 증가시킬 수 있다.
상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 크기는 상부부재(1210a) 외부의 공간 즉, 수용부(1131)에 비해 작다. 이에 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 설치되는 보조 배터리(4000)는 메인 배터리(3000)에 비해 그 크기가 작을 수 있다. 또한, 보조 배터리(4000)는 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 크기에 따라 다양한 크기 및 형태의 배터리 적용이 가능하며, 하나 또는 복수개가 설치될 수 있다.
예를 들어 도 1 내지 도 3과 같이 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 복수의 원통형 배터리(Cylindrical Cell)가 설치될 수 있다. 즉, 보조 배터리(4000)로 원통형 배터리를 사용할 수 있다. 그리고 설치하고자 하는 보조 배터리(4000)가 소형 인 경우, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 복수의 보조 배터리(4000)가 설치될 수 있다. 즉, 복수의 상부부재(1210a) 각각의 내부공간(IS)에 복수의 보조 배터리가 설치될 수 있다.
상기에서는 복수의 상부부재(1210a) 각각에 보조 배터리(4000)를 설치하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 복수의 상부부재(1210a) 중 일부에 보조 배터리(4000)를 설치할 수 있다. 즉, 복수의 상부부재(1210a) 중 적어도 하나에 보조 배터리(4000)를 설치할 수 있다.
그리고, 보조 배터리(4000)는 메인 배터리(3000)에 비해 작으면서 그 종류가 다르거나, 동일한 것일 수 있다. 예를 들어 수용부(1131)에 설치되는 메인 배터리(3000)가 각형 배터리(Prismatic Cell)이고, 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 설치되는 보조 배터리(4000)가 원통형 배터리(Cy1indrica1 Ce11 )일 수 있다. 즉, 원통형 배터리인 보조 배터리(4000)는 각형 배터리인 메인 배터리(3000)와 그 형상이 상이한 다른 종류의 배터리이다. 이러한 경우, 배터리 팩은 메인 배터리(3000) 및 상기 메인 배터리(3000)와 그 형상이 다른 보조 배터리(4000)를 포함 하도록 구성될 수 있다.
도 5는 제1실시예의 제1변형예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
상술한 제1실시예에서는 제1보강부(1210) 즉, 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 설치되는 보조 배터리(4000)로 메인 배터리(3000)와 그 형상이 다른 원통 형의 배터리를 복수개 설치하는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 메인 배터리(3000)에 비해 그 크기는 작고, 메인 배터리(3000)와 형상이 유사 또는 통일한 형태의 배터리를 보조 배터리로 사용할 수 있다.
예를 들어, 메인 배터리(3000) 및 보조 배터리(4000) 모두 각형 배터리(Prismatic Ce11)의 배터리를 사용할 수 있고, 보조 배터리(4000)가 메인 배터리(3000)에 비해 그 크기가 작을 수 있다. 이러한 경우, 배터리 팩은 메인 배터리(3000) 및 상기 메인 배터리(3000)와 그 크기가 다른 보조 배터리(4000)로 구성 되는 것으로 설명될 수 있다. 이때, 보조 배터리(4000)는 메인 배터리(3000)와 그 용량이 다를 수 있다.
물론, 도시되는 않았지만, 보조 배터리(4000)로 파우치 배터리(Pouch Ce11)를 사용할 수 있다.
다시, 도 4로 돌아가 제1보강부(1210)의 하부부재(1210b)에 대해 설명한다.
하부부재(1210b)는 메인 배터리(3000) 및 상부부재(1210a)를 지지하도록 베이스(1110) 상에 설치된다. 이러한 하부부재(1210b)는 제1방향(X축 방향)으로 연장된 형상일 수 있다. 또한, 하부부재(1210b)는 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 상부부재(1210a)와 마주보는 중심영역의 양 가장자리의 높이가 상기 중심영역에 비 해 낮은 단턱을 가지는 형상으로 마련될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 하부 부재(1210b)는 상부부재(1210a)와 마주보게 배치되는 제2탑부재(1213b), 제2탑부 재(1213b)의 폭 방향(y축 방향) 양 가장자리 끝단으로부터 하측으로 연장된 한 쌍의 제2측벽부재(1212b), 각각이 제2탑부재(1213b)와 평행하게 마련되고 한 쌍의 제2측벽부재(1212b) 각각의 하단으로부터 상기 제1탑부재(1213a)와 반대쪽으로 연장 된 한 쌍의 제2바닥부재(1211b)를 포함할 수 있다. 이때, 한 쌍의 제2바닥부 재(1211b)는 제2탑부재(1213b)에 비해 그 높이가 낮고, 제2측벽부재(1212b)가 제2 탑부재(1213b)와 제2바닥부재(1211b) 사이를 연결한다. 따라서, 하부부재(1210b)는 제2탑부재(1213b)와 제2바닥부재(1211b) 간의 높이 차이가 있는 단턱 또는 계단 구 조로 마련된다.
그리고, 제1보강부(1210)가 상술한 바와 같은 하부부재(1210b)를 포함할 때, 베이스(1110)에는 하부부재(1210b)의 한 쌍의 제2바닥부재(1211b)가 수용 또는 삽입될 수 있는 홈이 마련될 수 있다. 즉, 베이스(1110)의 상면에는 한 쌍의 제2바닥부재(1211b)와 대응하는 위치에 홈이 마련되고, 이 홈의 내부에 제2바닥부재(1211b)가 수용되게 설치될 수 있다.
또한, 상기에서는 하부부재(1210b)가 한 쌍의 제2바닥부재(1211b)를 포함하는 것으로 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고 하부부재는 한 쌍의 제2바닥부재(1211b)를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 하부부재(1210b)는 제2탑부재(1213b)와 한 쌍의 제2측벽부재(1212b) 만을 포함하도록 마련될 수도 있다. 이러한 경우, 메인 배터리(3000)는 그 하부면이 베이스(1110)의 상부면과 직접 접촉되도록 안착될 수 있다.
케이스(1100)의 수용부(1131)에 메인 배터리(3000)를 설치하는데 있어서, 도 1, 도 3 및 도 4와 같이 그 하부면의 폭 방향 가장자리가 하부부재(1210b)의 제2바닥부재(1211b) 상면에 안착되게 설치한다. 이에, 메인 배터리(3000)는 상부부재(1210a)의 제1탑부재(1213a)와 하부부재(1210b)의 제2바닥부 재(1211b) 사이에 위치될 수 있다. 따라서, 메인 배터리(3000)는 제1탑부재(1213a) 에 의해 상측으로의 이동이 저지되고, 제2측벽부재(1212b)에 의해 측 방향으로의 이동이 저지된다.
하부부재(1210b)는 상부부재(1210a)와 상호 결합되게 설치된다. 예를 들어 상부부재(1210a)의 제1바닥부재(1211a)와 하부부재(1210b)의 제2탑부재(1213b)를 관통하도록 설치되는 별도의 결합체를 통해 상기 상부부재(1210a)와 하부부재(1210b)를 결합시킬 수 있다. 이때 결합체는 예를 들어 제1바닥부재(1211a)와 제2탑부재(1213b)를 관통하도록 설치되는 볼트(bolt) 및 볼트가 통과하도록 제1바닥 부재(1211a)의 상부면에 배치된 너트(nut)를 포함하는 수단일 수 있다. 물론, 결합체는 상술한 예에 한정되지 않으며, 상부부재(1210a)와 하부부재(1210b)를 서로 결합시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.
상부부재(1210a)와 하부부재(1210b)를 마련하는데 있어서, 상부부재(1210a)의 상하방향 길이가 하부부재에 비해 길도록 마련되는 것이 효과적이다. 도 4를 참조하여 보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 제1보강부(1210)의 전체 높이(H) 중, 상부부재(1210a)의 높이(HU)가 90% 이상, 하부부재(1210b)의 높이(HL)가 10% 이하가 되도록 마련되는 것이 효과적이다. 이는 상부부재(1210a)의 높이(HU)를 하부부재(1210b)에 비해 크게 하고, 그 높이를 증가시킴으로써 보조 배터리(4000)가 설치 되는 공간을 더 확보하기 위함이다.
이러한 상부부재(1210a)와 하부부재(1210b)를 포함하는 제1보강부(1210)는 이웃하여 배치된 수용부(1131) 사이 또는 이웃하여 배치된 메인 배터리(3000) 사이에 위치하도록 설치된다.
또한, 도 2 내지 도 4와 같이 제2방향의 양 끝에 배치된 메인 배터리(3000)와 벽부(1120) 사이에 제1보강부(1210)가 추가로 설치될 수 있다. 즉, 제2방향의 일측 끝에 배치된 메인 배터리(3000)와 제1측벽(1121) 사이에 제1보강부(1210)가 설치되고, 제2방향의 타측 끝에 배치된 메인 배터리(3000)와 제2측벽(1122) 사이에 제1보강부(1210)가 설치될 수 있다. 이렇게, 일측 및 타측 끝에 설치되는 제1보강부(1210)는 이웃하여 배치된 메인 배터리(3000) 사이에 설치되는 제1보강부(1210)의 구성부의 일부만을 포함하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 일측 및 타측 끝에 설치되는 제1보강부(1210)의 상부부재(1210a)는 하나의 제1측벽부재(1212a)와 하나의 제1탑부재(1213a)를 포함하고, 하부부재(1210b)는 하나의 제2측벽부재(1212b)와 하나의 제2바닥부재(1211b)를 포함하도록 마련될 수 있다.
물론, 일측 및 타측에 설치된 메인 배터리(3000)와 벽부(1120) 사이에 제1보강부(1210)가 설치되지 않을 수도 있다.
커버(2000)는 베이스(1110)와 마주보도록 케이스(1100) 상에 설치되어 상기 케이스(1100)를 덮는 수단이다. 이때 커버(2000)는 케이스(1100)의 벽부(1120) 상 부와 결합되도록 설치될 수 있으며, 별도의 결합 수단 예를 들어 클램프, 볼트 및 너트와 같은 수단을 통해 결합될 수 있다.
커버(2000)는 베이스(1110)와 마주보는 케이스(1100)의 개구를 덮을 수 있다면 어떠한 형상으로 마련되어도 무방하며, 예를 들어 베이스(1110)와 통일한 형상 즉 사각형의 판(plate) 형상으로 마련될 수 있다.
상술한 실시예에서는 제1보강부(1210)가 상부부재(1210a)와 하부부재(1210b)로 분할되어 마련되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 제1보강부(1210)는 하나의 몸체로 마련될 수도 있다. 이러한 경우 제1보강부(1210)는 상부 부재(1210a)를 구비하고 하부부재(1210b)를 구비하지 않도록 마련될 수 있다.
또한, 상기에서는 하나의 제2보강부(1220)가 마련되는 것을 설명하였다. 그러나 제2보강부(1220)는 이에 한정되지 않고 복수개로 마련될 수 있다. 그리고 복수의 제2보강부(1220)는 제1방향으로 나열되어 서로 이격되게 설치될 수 있다.
그리고 상술한 실시예에서는 제1보강부(1210)가 내부공간(IS)을 가지도록 마련되고, 제1보강부(1210)의 내부공간(IS)에 보조 배터리(4000)가 설치되는 것을 설 명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 제2보강부(1220)가 내부공간을 가지도록 마련되고, 제1보강부(1210)는 내부공간을 가지지 않도록 마련될 수 있다. 이때 제2보강부(1220)는 제1실시예에서 설명한 제1보강부와 동일한 구성 및 형상으로 마련될 수 있고, 제2보강부(1220)의 내부공간에 보조 배터리(4000)를 설치할 수 있다.
다른 예로, 제1 및 제2보강부(1210, 1220) 각각이 내부공간을 가지도록 마련 되고, 상기 제1 및 제2보강부(1210, 1220) 중 어느 하나에 보조 배터리(4000)가 설치되거나, 제1 및 제2보강부(1210, 1220) 모두에 보조 배터리(4000)를 설치할 수도 있다.
또한, 상기에서는 본체(1000)가 제1보강부(1210)와 제2보강부(1220)를 포함하는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 본체(1000)는 복수의 제1보강부(1210)를 구비하고, 제2보강부(1220)를 구비하지 않을 수 있다. 이러한 경우 제1보강부(1210)의 내부공간에 보조 배터리(4000)를 설치한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
상술한 제1실시예에서는 제1보강부(1210) 또는 상부부재(1210a)가 그 상측이 개방된 형상인 것을 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 제2실시예와 같이 상부부재(1210a)는 그 상측이 폐쇄된 구조로 마련될 수 있다. 즉, 제1탑부재(1213a)는 도 6과 같이 한 쌍의 제1측벽부재(1212a)의 상측에서 상기 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 사이의 이격 공간을 폐쇄하도록 연장되게 마련될 수 있다.
이와 같이, 상부부재(1210a)가 그 상측이 폐쇄되게 마련된 경우, 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)으로 보조 배터리(4000)를 장입시킨 후에, 상기 상부부재(1210a)를 케이스(1100) 내부에 배치된 하부부재(1210b)와 결합시키는 것이 바람 직하다. 이때, 제1방향을 기준으로 제1측벽부재(1212a)의 전방 또는 후방에서, 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 사이의 이격 공간을 통과하도록 보조 배터리(4000)를 장입시킬 수 있다.
도 7은 실시예들 및 변형예들에 따른 배터리 팩을 제조하는 제1방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 1 내지 도 4와 도 7을 참조하여 배터리 팩의 제조 방법을 설명한 다. 이때 제1 및 제2보강부 중 상기 제1보강부의 내부에 보조 배터리를 설치하는 경우를 예를 들어 설명한다.
먼저, 본체(1000)를 마련한다(S110). 여기서 본체(1000)를 마련한다는 것은, 상기 본체(1000)를 구성하는 케이스(1100)와, 제1 및 제2보강부(1210, 1220)를 제 조 또는 준비 한다는 의미일 수 있다.
제1보강부(1210)는 케이스(1100)의 제1방향으로 연장된 길이를 가지고 제2방향으로 소정의 폭을 가지는 형상으로 마련될 수 있다. 또한 제1보강부(1210)는 제1 방향의 길이가 제2방향의 폭에 비해 길게 마련될 수 있다. 그리고, 제1보강부(1210)는 상부부재(1210a)와 하부부재(1210b)로 분리된 상태로 마련될 수 있고, 상부부재(1210a)는 내부공간(IS)을 가지도록 마련된다. 이러한 제1보강부(1210)는 복수개로 마련될 수 있다.
제2보강부(1220)는 케이스(1100)의 제2방향으로 연장된 길이를 가지고 제1방 향으로 소정의 폭을 가지는 형상일 수 있다. 이때 제2방향의 길이가 제1방향의 폭 에 비해 길게 마련될 수 있다. 또한, 제2보강부(1220)는 내부공간을 가지도록 마련 될 수 있다.
케이스(1100), 제1 및 제2보강부(1210, 1220)가 마련되면, 상기 케이스(1100)의 내부에 제1보강부(1210)의 하부부재(1210b)와 제2보강부(1220)를 설치 한다(S120). 보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 먼저 케이스(1100)의 베이스(1110) 상부에 제2보강부(1220)를 장착한다. 이때 제2보강부(1220)의 하부가 베이스(1110)의 상부와 결합되고, 제2보강부(1220)의 일단 및 타단이 케이스(1100)의 제1 및 제2측벽(1121, 1122)과 결합되도록 한다. 또한, 제2보강부(1220)는 그 위치 가 케이스(1100) 제1방향의 중심이 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 이에 따라 케이스(1100)의 내부공간(1130)은 제2보강부(1220)에 의해 제1공간(1130a)과 제2공간(1130b)으로 나누어진다. 즉, 케이스(1100)의 내부공간(1130)은 제1방향으로 제1 공간(1130a)과 제2공간(1130b)으로 분할된다.
다음으로, 케이스(1100)의 내부에 복수의 제1보강부(1210)를 설치하는데, 제1보강부(1210)의 하부부재(1210b)를 먼저 설치한다. 이때 케이스(1100)의 제1 및 제2공간(1130a, 1130b) 각각의 내부에 복수의 하부부재(1210b)를 설치하며, 복수의 하부부재(1210b)가 제2방향으로 나열되어 이격 배치되도록 설치한다. 이때, 제1공간(1130a)에 설치되는 하부부재(1210b)는 그 일단이 제3측벽(1123)에 결합되고 타단이 제2보강부(1220)에 결합되게 설치한다. 또한 제2공간(1130b)에 설치되는 하부부재(1210b)는 그 일단이 제2보강부(1220)에 결합되고 타단이 제4측벽(1124)에 결합되도록 설치한다. 이에 따라, 케이스(1100)의 내부공간(1130)은 복수의 하부부재(1210b)와 제2보강부(1220)에 의해 복수의 공간으로 분할된다. 즉, 케이스(1100)의 제1 및 제2공간(1130a, 1130b)은 복수의 하부부재(1210b)에 의해 복수의 수용부(1131)를 포함하도록 마련된다.
케이스(1100)의 내부에 상술한 바와 같이 제1보강부(1210)의 하부부재(1210b)와 제2보강부(1220)를 설치하는데 있어서, 미리 결정된 설계안에 따라 설치할 수 있다. 여기서 설계안은 케이스(1100)의 크기, 메인 배터리(3000)의 설치 개수, 메인 배터리(3000)의 종류, 제1 및 제2보강부(1210, 1220)의 크기 및 설치 위치, 복수의 제1보강부(1210) 간의 이격 거리 등의 정보를 포함하는 것일 수 있다. 설계안에 포함된 정보는 배터리 팩을 설치하고자 하는 장치의 종류, 설치 위 치, 목표 용량 등에 따라 결정된 것일 수 있다.
상기에서는 제2보강부(1220)를 설치한 후 제1보강부(1210)의 하부부재(1210b)를 설치하는 것을 설명하였다. 하지만, 제2보강부(1220)와 하부부재(1210b)의 설치 순서는 특별히 한정되지 않으며, 하부부재(1210b)를 먼저 설치하거나, 제2보강부(1220)와 하부부재(1210b)를 동시에 설치할 수도 있다.
케이스(1100) 내부에 제1보강부(1210)의 하부부재(1210b) 및 제2보강부(1220)가 설치되면, 케이스(1100) 내부에 메인 배터리(3000)를 설치한다(S130). 즉, 케이스(1100) 내부의 복수의 수용부(1131) 각각에 장입되도록 메인 배터리(3000)를 설치한다. 이때, 메인 배터리(3000) 하부면의 폭 방향 가장자리가 이웃 하여 배치된 하부부재(1210b)의 제2바닥부재(1211b) 상에 안착되도록 설치한다.
다음으로, 하부부재(1210b) 상에 상부부재(1210a)를 설치한다(S140). 즉, 상부부재(1210a)의 제1바닥부재(1211a)가 하부부재(1210b)의 제2탑부재(1213b) 상에 위치하도록 설치한다. 이때, 별도의 결합체를 이용하여 제1바닥부재(1211a)와 제2 탑부재(1213b)를 상호 결합시킬 수 있다.
이와 같이, 케이스(1100)의 내부에 하부부재(1210b) 및 제2보강부(1220)를 설치하거나(S120), 메인 배터리(3000)를 케이스(1100) 내부에 설치하거나(S130), 하부부재(1210b) 상부에 상부부재(1210a)를 설치하는 과정(S140) 중 어느 하나를 수행하는 중에, 한쪽에서는 상부부재(1210a) 내부공간(IS)에 설치할 보조 배터리를 선택한다(S150). 이때, 마련된 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 크기에 따라 상기 내부공간(IS)에 수용될 수 있는 보조 배터리(4000)를 선택한다. 즉, 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 길이, 폭 및 높이와 동일하거나, 이 보다 작은 배터리를 보조 배터리로 선택한다. 이때, 소형의 작은 배터리 예컨대 원통형의 배터리를 보 조 배터리로 선택할 수 있다. 다른 예로, 각형의 배터리 또는 파우치 배터리를 보 조 배터리를 선택할 수도 있다.
설치할 보조 배터리가 선택되면, 도 1 및 도 3과 같이 상부부재(1210a) 내부 공간(IS)에 보조 배터리(4000)를 설치한다(S160). 이때, 보조 배터리(4000)를 상부 부재(1210a)의 상측에 위치시킨 후 상부부재(1210a)의 상측 개구를 통과시키는 방 법으로, 상기 보조 배터리(4000)를 상부부재(1210a) 내부공간(IS)으로 장입시켜 설치할 수 있다.
예를 들어 보조 배터리(4000)로 소형의 작은 원통형 배터리가 선택된 경우, 도 1 및 도 3과 같이 상부부재(1210a) 내부공간(IS)에 복수의 보조 배터리(4000)가 수용되도록 설치하는 것이 바람직하다.
메인 배터리(3000) 및 보조 배터리(4000)의 설치가 종료되면, 본체(1000)를 덮도록 커버(2000)를 설치한다(S170). 이때 예를 들어 케이스(1100)의 제1 내지 제4측벽(1121 내지 1124)의 상부와 커버(2000)를 상호 결합시켜 상기 커버(2000)를 설치할 수 있다.
상기에서는 케이스(1100)의 내부에 하부부재(1210b) 및 상부부재(1210a)를 설치한 후, 상부부재(1210a) 내부에 보조 배터리(4000)를 설치하는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 케이스(1100)의 외부에서 상부부재(1210a)의 내부공간(IS)에 보조 배터리(4000)를 설치한 후, 보조 배터리(4000)가 설치된 상기 상부부재(1210a)를 케이스(1100) 내부에 설치할 수도 있다.
또한, 제1보강부(1210)가 일체형으로 마련된 경우, 즉, 상부부재(1210a)만을 구비하는 경우에는, 케이스(1100) 내부에 상부부재(1210a)와 제2보강부(1220)를 함께 설치한 후, 상기 상부부재(1210a)의 내부공간으로 보조 배터리를 설치할 수 있다. 물론, 케이스(1100)의 외부에서 상부부재(1210a)의 내부공간에 보조 배터리(4000)를 설치한 후, 보조 배터리(4000)가 설치된 상부부재(1210a)와 제2보강부(1220)를 함께 케이스(1100) 내부에 설치할 수도 있다.
도 8은 실시예들 및 변형예들에 따른 배터리 팩을 제조하는 제2방법을 나타낸 순서도이고, 도 9는 제2방법을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 제1방법에서는 마련된 제1보강부(1210)의 크기에 따라 보조 배터리(4000)를 선택하는 것을 설명하였다. 하지만 반대로, 설치하고자 하는 보조 배터리(4000)에 따라 내부공간(IS)의 크기가 조정되도록 제1보강부(1210)의 크기를 변 경할 수 있다.
이러한 경우는 예를 들어, 이미 배터리 팩의 설계안이 결정되어 마련된 상태이고, 사용할 수 있는 보조 배터리(4000)의 종류도 한정적인 상황일 수 있다. 이때, 사용할 수 있는 보조 배터리(4000)가 상부부재(1210a) 내부공간(IS)에 비해 큰 경우, 상기 보조 배터리(4000)를 상부부재(1210a) 내부공간(IS)에 설치할 수 없다. 이러한 경우, 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 크기를 증가시키는 설계 변경이 필요하다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 제2방법으로 배터리 팩을 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, 미리 결정된 보조 배터리(4000)의 크기와 설계안 상의 상부부재(1210a) 내부공간(IS) 크기를 비교한다(S11). 여기서 미리 결정된 보조 배터리 란, 예를 들어 사용할 수 있는, 수급 가능한 또는 보유하고 있는 보조 배터리일 수 있다.
그리고, 보조 배터리(4000)의 크기와 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 크기를 비교하여, 보조 배터리가 상부부재 내부공간에 수용될 수 있는지 판단한 다(S12).
이때, 보조 배터리(4000)의 길이, 폭 및 높이가 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 길이, 폭 및 높이 이하일 때, 상부부재 내부공간으로 보조 배터리를 설치 할 수 있는 것으로 판단한다(예).
그러나, 보조 배터리(4000)의 길이, 폭 및 높이 중 적어도 하나가 상부부재(1210a)에 비해 큰 경우, 상부부재(1210a) 내부공간(IS)으로 보조 배터리(4000)를 설치할 수 없는 것으로 판단한다(아니오). 보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 도 9의 (a)와 같이 보조 배터리(4000)의 폭(Wb)이 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 폭(Wis)에 비해 클 수 있다. 이러한 경우 보조 배터리(4000)를 상부부재(1210a) 내부공간(IS)에 설치할 수 없는 것으로 판단한다(아니오).
따라서, 보조 배터리(4000)가 수용될 수 있도록 상부부재(1210a)의 설계를 변경한다(S13). 즉, 배터리 폭(Wb)과 동일하거나 그 보다 크도록, 도 9의 (b)와 같이 상부부재(1210a) 내부공간(IS)의 폭(Wis)을 증가시키는 설계 변경을 실시한다.
이때, 제1바닥부재(1211a)의 폭 및 한 쌍의 제1측벽부재(1212a) 간의 이격 거리를 조절하여, 내부공간(IS)의 폭(Wis)을 넓힐 수 있다. 그리고 상부부재(1210a)의 설계를 변경할 때, 하부부재(1210b)의 설계를 함께 변경하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이 상부부재(1210a) 내부공간의 폭(Wis)이 증가되도록 설계를 변경할 때, 메인 배터리(3000) 각각의 위치와 이격 간격을 변경하는 설계 변경을 실시할 수 있다. 또한 이때 메인 배터리(3000)의 설치 개수를 감소시키는 설계 변경을 할 수도 있다.
설계 변경이 종료되면, 도 7에서 설명한 바와 통일한 방법으로 메인 배터리(3000) 및 보조 배터리(4000)를 설치한다. 즉, 도 7에서 설명한 본체 마련 과 정(S110), 케이스 내부에 하부부재 및 제2보강부 설치 과정(S120), 메인 배터리 설치 과정(S130), 상부부재 설치 과정(S140), 보조 배터리 설치 과정(S160)을 동일한 방법으로 실시한다. 이에 따라 도 9의 (c)와 같이 케이스(1100)의 복수의 수용부(1131)에 메인 배터리(3000)가 설치되고, 복수의 상부부재(1210a) 내부공간(IS) 각각에 보조 배터리(4000)가 설치된다.
그리고 메인 배터리(3000) 및 보조 배터리(4000)의 설치가 종료되면, 본체(1000)를 덮도록 커버를 설치한다(S170).
상기에서는 복수의 수용부(1131) 각각에 메인 배터리(3000)를 설치하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 복수의 수용부(1131) 중 일부에 메인 배터리(3000)가 설치될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 복수의 수용부(1131) 중 적어도 하나에 메인 배터리(3000)가 설치될 수 있다.
또한, 상기에서는 복수의 보강부(1210) 각각 즉, 복수의 상부부재(1210a) 각각의 내부공간(IS)에 보조 배터리(4000)를 설치하는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 복수의 보강부(1210) 중 일부에 보조 배터리(4000)를 설치할 수 있다. 즉, 복수의 보강부(1210) 중 적어도 하나에 보조 배터리(4000)가 설치될 수도 있다.
이와 같이 실시예들에서는, 변형 또는 손상을 방지하기 위해 케이스(1100)의 내부에 마련된 보강부(1200)의 내부공간에 보조 배터리(4000)를 설치한다. 즉, 케이스(1100)의 수용부(1131)에 메인 배터리(3000)를 설치하는 것 외에, 보강부(1200)의 내부공간(IS)에 보조 배터리(4000)를 추가로 설치한다.
이에 따라, 한정된 크기를 가지는 케이스 내부에 설치되는 배터리의 개수를 증가시킬 수 있다. 다른 말로 설명하면, 배터리 팩의 전체 외관 사이즈를 증가시키지 않고도, 상기 배터리 팩의 용량을 증가시킬 수 있다.
따라서, 배터리 팩에 충전되는 전기 용량 또는 배터리 팩으로부터 출력할 수 있는 전기 용량이 증가된다. 또한 이로 인해 배터리 팩에 의해 구동되는 장치를 보다 효과적으로 구동시킬 수 있다. 예를 들어 전기 자동차에 배터리 팩이 설치되 는 경우, 운행 시간 및 주행 거리 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있다.
1100: 케이스 1200: 보강부
1210: 제1보강부 IS: 내부공간
1220: 제2보강부 3000: 메인 배터리
4000: 보조 배터리

Claims (14)

  1. 내부공간을 가지는 케이스;
    내부공간을 가지고, 일 방향으로 연장 형성되며, 상기 일 방향의 양 끝단이 상기 케이스 내부의 측벽에 연결된 보강부;
    상기 케이스의 내부에서 상기 보강부의 외부에 설치된 메인 배터리; 및
    상기 보강부의 내부공간에 설치되며, 상기 메인 배터리와 크기, 형상 및 용량 중 적어도 하나가 상이한 보조 배터리;를 포함하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스의 내부에서 상기 메인 배터리가 설치되는 공간인 수용부의 크기에 비해, 상기 보강부 내부공간의 크기가 작은 배터리 팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 배터리의 크기는 상기 메인 배터리의 크기에 비해 작은 배터리 팩.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 수용부는 복수개로 마련되며, 복수의 상기 수용부는 상기 일 방향과 교차하는 방향으로 나열되어 서로 이격 배치되고,
    복수의 상기 수용부 중 적어도 하나에 메인 배터리가 설치된 배터리 팩.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보강부는 복수개로 마련되고, 복수의 상기 보강부 각각은 이웃하여 배치된 상기 수용부 사이에 설치되며,
    복수의 상기 보강부 중 적어도 하나의 내부공간에 복수의 보조 배터리가 설치된 배터리 팩.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 보강부는 상기 일 방향과 교차하는 방향으로 이격 배치된 한 쌍의 제1측벽부재를 구비하는 상부부재를 포함하고,
    상기 보강부 내부공간은 상기 한 쌍의 제1측벽부재 사이의 이격 공간을 포함하는 배터리 팩.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 상부부재는, 상기 한 쌍의 제1측벽부재의 각각의 상단에 연결되고, 상기 내부공간을 중심으로, 상기 내부공간의 외측으로 연장 형성된 탑부재를 포함하며,
    상기 메인 배터리는 그 상부면 가장자리가 상기 탑부재의 하측에 위치하도록 설치된 배터리 팩.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 보강부는, 상기 상부부재의 하부에 연결된 하부부재를 포함하고,
    상기 하부부재는,
    각각이 상기 한 쌍의 제1측벽부재의 하측에 배치된 한 쌍의 제2측벽부재; 및
    상기 한 쌍의 제2측벽부재 각각의 하단에 연결되고, 상기 내부공간을 중심으로, 상기 내부공간의 외측으로 연장 형성된 바닥부재;를 포함하며,
    상기 메인 배터리는 그 하부면 가장자리가 상기 바닥부재의 상측에 위치하도록 설치된 배터리 팩.
  9. 케이스의 내부에 메인 배터리 및 상기 메인 배터리와 크기, 형상 및 용량 중 적어도 하나가 상이한 보조 배터리를 설치하는 과정;을 포함하고,
    상기 케이스의 내부에 보조 배터리를 설치하는 과정은,
    상기 케이스의 내부공간을 복수의 공간으로 분할하도록 상기 케이스의 내부에 설치된 또는 설치될 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하는 과정을 포함하는 배터리 팩의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하기 전에, 상기 보강부의 내부공간의 크기에 따라 설치할 보조 배터리를 선택하는 과정을 포함하고,
    상기 케이스 내부에 보조 배터리를 설치하는 과정은,
    상기 보강부를 상기 케이스의 내부에 설치하는 과정; 및
    상기 케이스의 내부에 설치된 보강부의 내부공간으로 상기 선택된 보조 배터리를 장입하는 과정;을 포함하는 배터리 팩의 제조 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하기 전에 실시되며, 설치할 배터리로 미리 결정된 보조 배터리의 크기와 상기 보강부 내부공간의 크기를 비교하여, 결정된 보조 배터리가 상기 보강부 내부공간에 수용될 수 있는지 판단하는 과정을 포함하고,
    결정된 보조 배터리가 상기 보강부 내부공간에 수용될 수 없는 것으로 판단된 경우, 상기 보강부 내부공간의 크기를 조정하는 과정을 포함하는 배터리 팩의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 케이스 내부에 보조 배터리를 설치하는 과정은,
    상기 케이스의 내부에 설치될 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 장입하는 과정; 및
    상기 내부공간에 보조 배터리가 장입된 보강부를 상기 케이스 내부에 설치하는 과정;을 포함하는 배터리 팩의 제조 방법.
  13. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 하나에 있어서,
    상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하는 과정은,
    상기 보강부의 상부에 마련된 개구를 통과하도록 보조 배터리를 하측으로 이동시켜, 상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 장입하는 과정을 포함하는 배터리 팩의 제조 방법.
  14. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 하나에 있어서,
    상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 설치하는 과정은,
    상기 보강부의 측부에 마련된 개구를 통과하도록 보조 배터리를 측방향으로 밀어 넣어, 상기 보강부의 내부공간에 보조 배터리를 장입하는 과정을 포함하는 배터리 팩의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101315741B1 (ko) 2012-03-23 2013-10-10 현대자동차주식회사 치수안정성이 우수한 전기자동차용 배터리 팩 케이스 어셈블리와 그 제조 방법

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KR101315741B1 (ko) 2012-03-23 2013-10-10 현대자동차주식회사 치수안정성이 우수한 전기자동차용 배터리 팩 케이스 어셈블리와 그 제조 방법

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