KR20230085851A - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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KR20230085851A
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신용식
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윤승현
정병윤
최성만
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 배터리 모듈을 지지하는 케이스 트레이, 케이스 트레이와 결합되어 배터리 모듈을 커버하는 케이스 커버, 배터리 모듈 측으로의 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있게 케이스 트레이와 케이스 커버 사이에 배치되는 실링 개스킷 및 실링 개스킷 가까이에 배치되게 케이스 커버에 구비되며, 케이스 트레이와 케이스 커버 결합 시 케이스 커버의 비틀림을 방지하도록 구성되는 보강 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차{BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 실링 개스킷의 실링 성능이 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 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 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 팩은, 일반적으로, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 적어도 하나의 배터리 모듈 및 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 케이스 트레이와 케이스 커버를 포함하여 구성된다. 아울러, 종래 배터리 팩에는, 배터리 팩의 실링을 위해 케이스 커버와 케이스 트레이 사이에 실링 개스킷이 장착된다.
배터리 팩에서, 실링 성능을 확보하기 위해서는 실링 개스킷에서 큰 면압이 도출되어야 하는데, 이러한 큰 면압을 얻기 위해서는 실링 개스킷의 장착 시 비틀림 없이 단단하게 케이스 커버와 케이스 트레이가 고정되는 것이 필요하다.
그러나, 종래 배터리 팩의 경우, 케이스 커버와 케이스 트레이의 결합을 위한 볼팅 결합 시, 실링 개스킷의 배치 위치 부근에서 케이스 커버의 비틀림 현상이 빈번하게 나타나, 실링 개스킷에서 면압을 확보하기 어려워 실링 성능이 저하되는 문제가 있다.
그러므로, 케이스 커버와 케이스 트레이의 결합 시 실링 개스킷의 장착 위치 부근에서 케이스 커버의 비틀림을 방지하여 실링 개스킷의 실링 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 케이스 커버의 비틀림을 방지하여 실링 개스킷의 실링 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 케이스 커버 내측으로의 수분이나 이물질, 직사광선 등의 직접적인 침투를 방지하여 케이스 커버 내의 배터리 모듈을 효과적으로 보호할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 적어도 하나의 배터리 모듈; 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 지지하는 케이스 트레이; 상기 케이스 트레이와 결합되어 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 커버하는 케이스 커버; 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 측으로의 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있게 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버 사이에 배치되는 실링 개스킷; 및 상기 실링 개스킷 가까이에 배치되게 상기 케이스 커버에 구비되며, 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버 결합 시 상기 케이스 커버의 비틀림을 방지하도록 구성되는 보강 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
또한, 바람직하게, 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버는, 체결 유닛을 통해 상호 결합되며, 상기 체결 유닛은, 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버의 결합 시 상기 실링 개스킷을 관통하며, 상기 보강 유닛은, 상기 체결 유닛을 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 보강 유닛은, 상기 실링 개스킷을 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 보강 유닛은, 상기 실링 개스킷의 두께에 대응되는 두께를 가질 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 보강 유닛은, 상기 케이스 커버의 내면에 구비되는 제1 보강 플레이트; 및 상기 제1 보강 플레이트와 소정 거리 이격되게 상기 케이스 커버의 내면에 구비되는 제2 보강 플레이트를 포함하며, 상기 제1 보강 플레이트와 상기 제2 보강 플레이트 사이에는 상기 실링 개스킷이 배치될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 실링 개스킷은, 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버 결합 시, 상기 제1 보강 플레이트와 상기 제2 보강 플레이트 사이에 배치되는 개스킷 밴드; 및 상기 개스킷 밴드에 형성되며, 상기 케이스 트레이 및 상기 케이스 커버의 결합을 위한 체결 유닛이 관통되는 복수 개의 체결부들을 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 복수 개의 체결부들은, 상기 개스킷 밴드의 폭 방향에서, 상기 개스킷 밴드보다 돌출되게 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 제2 보강 플레이트에는, 상기 복수 개의 체결부들과의 간섭을 방지하기 위한 복수 개의 오목부들이 구비될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 복수 개의 오목부들은, 상기 복수 개의 체결부들의 하측에 배치되며, 상기 복수 개의 체결부들과 소정 거리 이격되게 대향 배치될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 제2 보강 플레이트의 일단부에는, 소정 각도로 만곡되게 연장되는 보강 패치가 구비될 수 있다.
또한, 바람직하게, 상기 보강 패치는, 상기 제2 보강 플레이트의 하단부에 형성되며, 적어도 일부가 상기 케이스 커버 외부로 노출될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 케이스 커버의 비틀림을 방지하여 실링 개스킷의 실링 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 케이스 커버 내측으로의 수분이나 이물질, 직사광선 등의 직접적인 침투를 방지하여 케이스 커버 내의 배터리 모듈을 효과적으로 보호할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
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 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 케이스 커버의 사시도이다.
도 4는 도 3의 케이스 커버의 내면에 장착된 보강 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 보강 유닛의 사시도이다.
도 6은 도 2의 배터리 팩의 실링 개스킷을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 실링 개스킷의 주요부의 확대도이다.
도 8은 도 3의 케이스 커버에 실링 개스킷의 장착 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 주요부의 확대도이다.
도 10은 도 2의 배터리 팩의 케이스 트레이와 케이스 커버의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 4의 보강 유닛의 제2 보강 플레이트의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 보강 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 11의 제2 보강 플레이트의 보강 패치를 통한 수분이나 이물질의 직접 침투 방지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
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.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈(100), 케이스 트레이(200), 케이스 커버(300), 실링 개스킷(400) 및 보강 유닛(500)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(150)을 포함할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈(100)이 복수 개의 배터리 셀들(150)을 포함하는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(150)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)이 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 케이스 트레이(200)는, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(100)을 지지할 수 있다. 이러한 상기 케이스 트레이(200)는, 상기 배터리 팩(10)을 에너지원으로 하는 기계나 기구물 등에 장착될 수 있다.
예로써, 상기 케이스 트레이(200)는 전기 자동차와 같은 자동차(1, 도 14 참조)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 케이스 트레이(200)의 테두리에는, 후술하는 케이스 커버(300)와의 결합을 위한 복수 개의 트레이 체결홀(205)이 구비될 수 있다.
상기 케이스 커버(300)는, 상기 케이스 트레이(200)와 결합되어 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(100)을 커버할 수 있다. 이러한 상기 케이스 커버(300)의 테두리에는, 상기 케이스 트레이(200)와의 결합을 위한 복수 개의 커버 체결홀(305)이 구비될 수 있다.
상기 실링 개스킷(400)은, 상기 배터리 팩(10)의 실링을 위한 것으로서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(100) 측으로의 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있게 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300) 사이에 배치될 수 있다.
상기 보강 유닛(500)은, 상기 실링 개스킷(400) 가까이에 배치되게 상기 케이스 커버(300)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 보강 유닛(500)은, 상기 케이스 커버(300)의 내면 테두리 부근에 구비되며, 상기 케이스 커버(300)의 내면에서 상기 실링 개스킷(400) 가까이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 보강 유닛(500)은, 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300) 결합 시 상기 케이스 커버(300)의 비틀림을 방지하도록 구성될 수 있다. 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)의 결합 시 상기 실링 개스킷(400)이 배치되는 케이스 커버(300) 부근에서는 상기 실링 개스킷(400)으로 인해 상기 케이스 커버(300)의 비틀림이 발생할 수 있다.
본 실시예에서는, 이러한 상기 실링 개스킷(400) 가까이에 배치되는 상기 보강 유닛(500)을 통해, 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)의 결합 시, 상기 실링 개스킷(400)으로 인한 상기 케이스 커버(300)의 비틀림 등의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)는, 체결 유닛(600, 도 10 참조)을 통해 상호 결합될 수 있다. 이러한 상기 체결 유닛(600)은, 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)의 결합 시 상기 실링 개스킷(400)을 관통할 수 있다. 여기서, 상기 보강 유닛(500)은, 상기 체결 유닛(600)을 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 보강 유닛(500)이 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300) 결합 시 상기 실링 개스킷(400)을 관통하는 체결 유닛(600, 도 10 참조)을 사이에 두고 대향 배치되므로, 상기 체결 유닛(600, 도 10 참조)의 볼팅 체결 등에 따른 가압 시 상기 실링 개스킷(400)의 배치 부근에서의 케이스 커버(300)의 비틀림을 효과적으로 방지할 수 있다.
이러한 상기 보강 유닛(500)은, 상기 케이스 커버(300)의 내측에서 상기 실링 개스킷(400)을 사이에 대향 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 체결 유닛(600, 도 10 참조)의 체결 등에 따른 가압 시, 상기 실링 개스킷(400)의 위치 어긋남 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 보강 유닛(500)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 케이스 커버의 사시도이며, 도 4는 도 3의 케이스 커버의 내면에 장착된 보강 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4의 보강 유닛의 사시도이다.
도 3 내지 도 5, 앞선 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 보강 유닛(500)은, 상기 실링 개스킷(400)의 두께(Y축 방향)에 대응되는 두께(Y축 방향)를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 보강 유닛(500)은, 상기 보강 유닛(500)의 두께(Y축 방향)에 따른 상기 배터리 팩(10) 내부의 빈 공간의 발생을 최소화할 수 있게 상기 실링 개스킷(400)의 두께(Y축 방향)보다 두껍지 않게 않게 마련될 수 있다.
상기 보강 유닛(500)은, 한 쌍으로 마련되어 상기 케이스 커버(300)의 내면 양측(Y축 방향)에 각각 구비될 수 있다. 각각의 보강 유닛(500)은, 제1 보강 플레이트(510) 및 제2 보강 플레이트(530)를 포함할 수 있다.
상기 제1 보강 플레이트(510)는, 상기 케이스 커버(300)의 내면에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 보강 플레이트(510)는, 소정 길이의 길다란 플레이트 형상으로 마련될 수 있다.
이러한 상기 제1 보강 플레이트(510)는, 상기 케이스 커버(300)의 내면 저부에서 상기 케이스 커버(300)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 상기 케이스 커버(300)의 내면에 장착될 수 있다.
상기 제1 보강 플레이트(510)에는, 길이 방향(X축 방향)의 양측 단부 측에 상기 케이스 커버(300)와의 결합을 위한 고정부(517)가 형성될 수 있다. 상기 고정부(517)에는, 상기 제1 보강 플레이트(510)와 상기 케이스 커버(300)와의 결합을 위한 볼팅 부재 등이 관통되거나 또는 관통 체결될 수 있다.
상기 제2 보강 플레이트(530)는, 상기 제1 보강 플레이트(510)와 소정 거리 이격되게 상기 케이스 커버(300)의 내면에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 보강 플레이트(530)는, 상기 제1 보강 플레이트(510)와 같이, 소정 길이의 길다란 플레이트 형상으로 마련될 수 있으며, 상기 제1 보강 플레이트(510)보다 더 긴 길이를 갖게 구비될 수 있다.
이러한 상기 제2 보강 플레이트(530)는, 상기 케이스 커버(300)의 내면 저부에서 상기 케이스 커버(300)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 상기 케이스 커버(300)의 내면에 장착될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 보강 플레이트(530)는, 상기 케이스 커버(300)의 상하 방향(Z축 방향)에서 상기 제1 보강 플레이트(510)와 소정 거리 이격되게 상기 케이스 커버(300)의 하측(-Z축 방향)에 배치될 수 있다.
이러한 상기 제1 보강 플레이트(510)와 상기 제2 보강 플레이트(530) 사이에는, 상기 실링 개스킷(400)이 배치될 수 있다. 아울러, 상기 제1 보강 플레이트(510)와 상기 제2 보강 플레이트(530) 사이에는 상기 케이스 커버(300)의 상기 복수 개의 체결홀들(305)이 배치될 수 있다.
이상과 같이, 상기 제1 보강 플레이트(510)와 상기 제2 보강 플레이트(530)는, 상기 케이스 커버(300)의 내면 저부 테두리에서 상기 복수 개의 체결홀들(305) 및 상기 복수 개의 체결홀들(305)을 커버하는 실링 개스킷(400) 사이에 배치되어 상기 케이스 커버(300)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 상기 케이스 커버(300)의 내면 저부 테두리 부근의 강성을 보강할 수 있다.
이하에서는, 상기 제1 보강 플레이트(510)와 상기 제2 보강 플레이트(530) 사이에 배치되는 상기 실링 개스킷(400)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 6은 도 2의 배터리 팩의 실링 개스킷을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 실링 개스킷의 주요부의 확대도이며, 도 8은 도 3의 케이스 커버에 실링 개스킷의 장착 모습을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 도 8의 주요부의 확대도이다.
도 6 내지 도 9 및 앞선 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 실링 개스킷(400)은, 개스킷 밴드(410) 및 복수 개의 체결부들(430)를 포함할 수 있다.
상기 개스킷 밴드(410)는, 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300) 결합 시, 상기 제1 보강 플레이트(510)와 상기 제2 보강 플레이트(530) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 개스킷 밴드(410)는, 상기 케이스 트레이(200)의 테두리 및 상기 케이스 커버(300)의 테두리의 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 상기 개스킷 밴드(410)는 소정 길이를 가질 수 있으며, 러버 재질 등으로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 체결부들(430)은, 상기 개스킷 밴드(410)에 형성되며, 상기 케이스 트레이(200) 및 상기 케이스 커버(300)의 결합을 위한 체결 유닛(600)이 관통될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 체결부들(430)은, 상기 실링 개스킷(400)의 상기 케이스 커버(300) 장착 시 상기 체결 유닛(600)을 통한 체결을 가이드 할 수 있게 상기 케이스 커버(300)의 상기 복수 개의 케이스 체결홀들(305)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 체결부들(430)은, 상기 체결 유닛(600)의 체결 결합을 보다 더 용이하게 가이드 할 수 있게 상기 개스킷 밴드(410)의 폭 방향에서, 상기 개스킷 밴드(410)보다 돌출되게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 보강 플레이트(530)에는, 상기 복수 개의 체결부들(430)과의 간섭을 방지하기 위한 복수 개의 오목부들(535)이 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 오목부들(535)은, 상기 제2 보강 플레이트(530)의 상측(+Z축 방향)에 형성되며, 상기 제2 보강 플레이트(530)에 일체로 형성될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 오목부들(535)은, 상기 실링 개스킷(400)의 배치 시, 상기 실링 개스킷(400)의 상기 복수 개의 체결부들(430)의 하측(-Z축 방향)에 배치될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 오목부들(535)은, 상기 복수 개의 체결부들(430)과 소정 거리 이격되게 대향 배치될 수 있다.
한편, 상기 실링 개스킷(400)은, 탄성 비드(450), 포지션 가이더(470) 및 가이드 비드(490)를 포함할 수 있다.
상기 탄성 비드(450)는, 상기 실링 개스킷(400)의 실링 성능을 보다 더 향상시키기 위한 것으로서, 상기 개스킷 밴드(410)의 외주면에 형성될 수 있다. 이러한 상기 탄성 비드(450)는, 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300) 결합 시 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)에 의해 가압되면서 탄성 변형 가능할 수 있다.
상기 탄성 비드(450)는, 밴드 비드(452) 및 체결 비드(456)를 포함할 수 있다.
상기 밴드 비드(452)는, 상기 개스킷 밴드(410)의 외주면에 형성될 수 있다. 이러한 상기 밴드 비드(452)는, 상기 개스킷 밴드(410)의 길이 방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
상기 체결 비드(456)는, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 체결 비드(456)는, 상기 복수 개의 체결부들(430)의 외주면에 형성될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 체결 비드(456)는, 상기 복수 개의 체결부들(430)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 포지션 가이더(470)는, 상기 실링 개스킷(400)의 장착 시 상기 실링 개스킷(400)의 정위치 장착을 가이드 할 수 있다. 이러한 상기 포지션 가이더(470)는, 상기 복수 개의 체결부들(200) 사이에 구비되며, 상기 개스킷 밴드(100)로부터 상기 개스킷 밴드(100)의 길이 방향에 수직한 방향으로 소정 길이로 돌출될 수 있다.
상기 포지션 가이더(470)는, 상기 복수 개의 체결부들(430)의 돌출 길이와 적어도 같은 돌출 길이를 가질 수 있다. 이러한 상기 포지션 가이더(470)의 돌출 길이는, 상기 실링 개스킷(400)의 정위치 포지셔닝을 위해 기 설정된 돌출 길이일 수 있다. 상기 기 설정된 돌출 길이는, 상기 복수 개의 체결부들(430)의 돌출 길이와 적어도 같은 돌출 길이일 수 있다.
상기 포지션 가이더(470)는, 상기 밴드 비드(452)와 간섭되지 않게 상기 밴드 비드(452)로부터 이격 배치될 수 있다.
상기 포지션 가이더(470)는, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 포지션 가이더(470)는, 상기 복수 개의 체결부들(430) 사이 사이에 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 포지션 가이더(470)는, 상기 개스킷 밴드(410)의 길이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 포지션 가이더(470)를 통해, 제조자 등은, 상기 실링 개스킷(400)을 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300) 사이에 배치시킬 때, 상기 복수 개의 포지션 가이더(470)의 위치를 육안으로 손쉽게 확인하여 정위치에 배치되었는지 여부를 신속히 파악할 수 있다.
상기 가이드 비드(490)는, 상기 개스킷 밴드(410)에 구비되며, 상기 포지션 가이더(470)와 가까운 위치에 구비될 수 있다. 이러한 상기 가이드 비드(490)는, 대략적으로 원형 형상으로 구비될 수 있다.
상기 가이드 비드(490)는, 상기 탄성 비드(450)와 함께 상기 실링 개스킷(400)의 실링 성능을 보다 더 향상시킬 수 있다. 이러한 상기 가이드 비드(490)는, 상기 탄성 비드(450)와 함께, 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300) 결합 시 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)에 의해 가압되면서 탄성 변형 가능할 수 있다.
도 10은 도 2의 배터리 팩의 케이스 트레이와 케이스 커버의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제조자 등은, 상기 배터리 팩(10)의 제조 공정 시, 상기 배터리 모듈(10, 도 2 참조)을 상기 케이스 트레이(200)에 안착시킨 다음 체결 유닛(600)을 통해 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)를 상호 결합시킬 수 있다.
여기서, 상기 제조자 등은, 상기 배터리 팩(10)의 실링을 위해, 상기 케이스 트레이(200)의 테두리와 상기 케이스 커버(300)의 테두리 상에 상기 실링 개스킷(400)을 안착시켜, 상기 체결 유닛(600)을 통해, 상기 케이스 커버(300), 상기 실링 개스킷(400) 및 상기 케이스 트레이(200)를 통합하여 관통 체결시킬 수 있다.
이러한 상기 체결 유닛(600)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 체결 유닛(600)은, 체결 보스(610) 및 체결 너트(630)를 포함할 수 있다.
상기 체결 보스(610)는, 내부에 나사산을 갖는 실린더 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 상기 체결 보스(610)는, 상기 케이스 트레이(200) 내측에서 상기 케이스 트레이(200)의 상기 트레이 체결홀(205)에 관통되거나 또는 상기 트레이 체결홀(205)을 커버할 수 있다.
상기 체결 너트(630)는, 상기 체결 보스(610)와 스크류 결합되며, 상기 케이스 커버(300)의 외측에서 상기 케이스 커버(300)의 커버 체결홀(305)에 관통되거나 또는 상기 커버 체결홀(305)을 커버할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 체결 보스(610)는, 상기 케이스 트레이(200)의 상기 트레이 체결홀(205), 상기 실링 개스킷(400)의 체결부(430) 및 상기 케이스 커버(300)의 상기 커버 체결홀(305) 순으로 관통된 이후 상기 체결 너트(630)와 볼팅 결합될 수 있다.
한편, 상기 체결 유닛(600)의 상기 체결 보스(610)와 상기 체결 너트(630)의 배치 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 체결 보스(610)와 상기 체결 너트(630) 상호 결합이 가능한 위치라면, 상기 체결 보스(610)가 상기 케이스 커버(300)의 외측에서 상기 케이스 커버(300)의 커버 체결홀(305)을 커버할 수 있게 구비되고, 상기 체결 너트(630)가 상기 케이스 트레이(200) 내측에서 상기 케이스 트레이(200)의 상기 트레이 체결홀(205)에 커버할 수 있게 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
아울러, 상기 체결 유닛(600)은, 상기 체결 보스(610) 및 상기 체결 보스(610)와 결합되는 체결 너트(630) 이외에 체결 볼트 및 체결 볼트에 볼팅 결합되는 체결 너트로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
이러한 체결 볼트 및 체결 너트의 구비 위치 또한 상기 케이스 트레이(200)와 상기 케이스 커버(300)의 상호 결합을 가이드 할 수 있는 위치라면 상호 간의 구비 위치가 서로 바뀌어도 무방하다.
이러한 상기 체결 유닛(600)을 통한 상기 볼팅 결합 시, 상기 볼팅 결합에 따른 가압력으로 인해 상기 실링 개스킷(400)이 배치되는 상기 케이스 커버(300)의 테두리 부분, 특히, 상기 케이스 커버(300)의 저부 테두리 부분에서 비틀림이 발생할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 케이스 커버(300)의 저부 테두리 부분에서, 상기 실링 개스킷(400)을 사이에 두고 상기 케이스 커버(300)의 저부 테두리 상하측에 상기 보강 유닛(500)의 상기 제1 보강 플레이트(510) 및 상기 제2 보강 플레이트(530)가 구비되므로, 상기 볼팅 결합 시, 상기 케이스 커버(300)의 저부 테두리 부분에서 야기될 수 있는 비틀림 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
그러므로, 본 실시예에서는, 상기 케이스 커버(300)의 비틀림 없이 상기 실링 개스킷(400)의 배치 위치 부분에서 상기 케이스 커버(300)와 상기 케이스 트레이(200)가 결합될 수 있어, 상기 실링 개스킷(400)의 면압을 최대한 확보할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 보강 유닛(500)을 통해 상기 실링 개스킷(400)의 면압을 보다 더 높일 수 있어 상기 배터리 팩(10)의 실링 성능을 효과적으로 높일 수 있다.
도 11은 도 4의 보강 유닛의 제2 보강 플레이트의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 제2 보강 플레이트(530)의 일단부에는, 소정 각도로 만곡되게 연장되는 보강 패치(550)가 구비될 수 있다. 상기 보강 패치(550)는, 상기 제2 보강 플레이트(530)에 일체로 형성되며, 상기 볼팅 결합 시, 상기 케이스 커버(300) 전체의 관성 모멘트 값을 증대시켜, 상기 케이스 커버(300)의 저부 테두리 부분의 비틀림을 보다 더 확실히 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 보강 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 제2 보강 플레이트(531)는, 앞선 실시예의 상기 제2 보강 플레이트(530)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 12를 참조하면, 상기 제2 보강 플레이트(531)의 보강 패치(555)는, 헤밍(Hemming) 형상을 가지며, 단부가 상측(+Z축 방향)을 향하도록 접히게 마련될 수 있다. 이러한 상기 보강 패치(555)는, 상기 케이스 커버(300) 전체의 관성 모멘트 값을 보다 더 증대시킬 수 있다.
도 13은 도 11의 제2 보강 플레이트의 보강 패치를 통한 수분이나 이물질의 직접 침투 방지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 상기 보강 패치(550)는, 상기 제2 보강 플레이트(530)의 하단부에 형성되며, 적어도 일부가 상기 케이스 커버(300)의 하단부 외측으로 노출될 수 있다.
이러한 상기 보강 패치(550)는, 상기 케이스 커버(300) 외측에서 상기 케이스 커버(300)와 상기 케이스 트레이(200) 사이에 배치되어 상기 케이스 트레이(200) 내측에 배치되는 상기 배터리 모듈(100) 측으로의 수분이나, 이물질 및 직사광선 등의 직접적인 침투를 방지할 수 있다.
아울러, 상기 보강 패치(550)는, 상기 배터리 모듈(100) 이외에도 상기 실링 개스킷(400, 도 2 참조) 측으로의 상기 수분이나 이물질 및 직사광선 등의 직접적인 침투를 방지할 수 있다.
따라서, 상기 보강 패치(550)는, 상기 수분이나 이물질 및 직사광선 등으로 인한 상기 배터리 모듈(100) 및 상기 실링 개스킷(400)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
아울러, 앞선 실시예의 상기 보강 패치(555, 도 12 참조)를 통해서도, 전술한 상기 배터리 모듈(100) 및 상기 실링 개스킷(400) 측으로의 상기 수분이나 이물질 및 직사광선 등의 직접 침투를 방지할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 배터리 모듈(100)은, 도시되지는 않았지만 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 전압을 센싱하기 위한 버스바 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 상기 버스바 어셈블리는, 상기 배터리 셀들(150)과 전기적으로 연결되며, 후술하는 BMS 등의 전장 부품과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 상기 버스바 어셈블리는, 상기 배터리 셀들(150)의 전극 리드들과 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 셀들(150)의 전후 방향 양측에 구비되거나 또는 상기 배터리 셀들(150)의 상하 방향에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩(10)은, 도시되지 않았지만, 상기 배터리 모듈(100)의 제어나 관리 등을 위한 BMS, 상기 배터리 모듈(100)의 냉각을 위한 히트 싱크 및 기타 상기 배터리 팩(10)을 구성하는 각종 전장 부품 등을 더 포함할 수 있다.
상기 히트 싱크는, 상기 배터리 모듈(100)의 저부나 측부에 구비되고, 상기 배터리 팩(10)의 냉각을 위해 외부 냉각 장치와 연결되며, 공냉식 또는 수냉식으로 구비될 수 있다. 이러한 상기 히트 싱크에는, 내부에 냉각 유체가 유동하기 위한 냉각 유로가 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(10)에는, 상기 배터리 팩(10)의 관리를 위한 서비스 플러그 등의 구성 부품 등이 구비될 수 있으며, 상기 서비스 플러그는, 사용자 등의 용이한 추후 관리 등을 위해 적어도 일부가 상기 케이스 트레이(200)나 상기 케이스 커버(300)의 외부로 노출될 수 있게 마련될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 자동차의 연료원으로써, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로, 자동차(1)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(10)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(10)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(1)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(10)은 상기 자동차(1) 이외에도 이차 전지를 이용하는 에너지 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다. 특히, 상기 에너지 저장 장치는, 산업용에서 사용되는 에너지 저장 장치이거나 또는 주택이나 빌딩 등에서 에너지를 저장하기 위해 사용되는 주택용(건물용) 에너지 저장 장치일 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)과 상기 자동차(1)와 같은 상기 배터리 팩(10)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 팩(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 팩(10)으로 인한 장점을 모두 갖는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 케이스 커버(300)의 비틀림을 방지하여 실링 개스킷(400)의 실링 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩(10) 및 이를 포함하는 자동차(1)를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 케이스 커버(300) 내측으로의 수분이나 이물질, 직사광선 등의 직접적인 침투를 방지하여 케이스 커버(300) 내의 배터리 모듈(100)을 효과적으로 보호할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
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.
1: 자동차 10: 배터리 팩
100: 배터리 150: 배터리 셀
200: 케이스 트레이 205: 트레이 체결홀
300: 케이스 커버 305: 커버 체결홀
400: 실링 개스킷 410: 개스킷 밴드
430: 체결부 450: 탄성 비드
452: 밴드 비드 456: 체결 비드
470: 포지션 가이더 490: 가이드 비드
500: 보강 유닛 510: 제1 보강 플레이트
517: 고정부 530: 제2 보강 플레이트
535: 오목부 537: 고정부
550: 보강 패치 555: 보강 패치
600: 체결 유닛 610: 체결 보스
630: 체결 너트

Claims (12)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 적어도 하나의 배터리 모듈;
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 지지하는 케이스 트레이;
    상기 케이스 트레이와 결합되어 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 커버하는 케이스 커버;
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈 측으로의 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있게 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버 사이에 배치되는 실링 개스킷; 및
    상기 실링 개스킷 가까이에 배치되게 상기 케이스 커버에 구비되며, 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버 결합 시 상기 케이스 커버의 비틀림을 방지하도록 구성되는 보강 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버는, 체결 유닛을 통해 상호 결합되며,
    상기 체결 유닛은, 상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버의 결합 시 상기 실링 개스킷을 관통하며,
    상기 보강 유닛은, 상기 체결 유닛을 사이에 두고 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강 유닛은,
    상기 실링 개스킷을 사이에 두고 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보강 유닛은,
    상기 실링 개스킷의 두께에 대응되는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보강 유닛은,
    상기 케이스 커버의 내면에 구비되는 제1 보강 플레이트; 및
    상기 제1 보강 플레이트와 소정 거리 이격되게 상기 케이스 커버의 내면에 구비되는 제2 보강 플레이트를 포함하며,
    상기 제1 보강 플레이트와 상기 제2 보강 플레이트 사이에는 상기 실링 개스킷이 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실링 개스킷은,
    상기 케이스 트레이와 상기 케이스 커버 결합 시, 상기 제1 보강 플레이트와 상기 제2 보강 플레이트 사이에 배치되는 개스킷 밴드; 및
    상기 개스킷 밴드에 형성되며, 상기 케이스 트레이 및 상기 케이스 커버의 결합을 위한 체결 유닛이 관통되는 복수 개의 체결부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 체결부들은,
    상기 개스킷 밴드의 폭 방향에서, 상기 개스킷 밴드보다 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 보강 플레이트에는,
    상기 복수 개의 체결부들과의 간섭을 방지하기 위한 복수 개의 오목부들이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 오목부들은,
    상기 복수 개의 체결부들의 하측에 배치되며, 상기 복수 개의 체결부들과 소정 거리 이격되게 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제2 보강 플레이트의 일단부에는,
    소정 각도로 만곡되게 연장되는 보강 패치가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보강 패치는,
    상기 제2 보강 플레이트의 하단부에 형성되며, 적어도 일부가 상기 케이스 커버 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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