KR20230162843A

KR20230162843A - 차량용 배터리팩

Info

Publication number: KR20230162843A
Application number: KR1020220061525A
Authority: KR
Inventors: 김경모
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2023-11-29
Also published as: US20230378585A1; DE102022130134A1

Abstract

본 발명은 상측면이 개방된 팩트레이; 상기 팩트레이에 상하방향으로 적층되는 다수의 배터리셀; 상기 배터리셀의 전극이 연결되는 셀버스바를 구비하고, 상기 팩트레이에 구비되는 다수의 센싱블록; 상기 적층된 배터리셀들의 상측면을 하측으로 가압하도록 구비된 가압플레이트를 포함하여 구성된다.

Description

차량용 배터리팩{BATTERY PACK}

본 발명은 차량용 배터리팩의 구조에 관한 기술이다.

차량에 탑재되는 배터리팩에는 다수의 배터리모듈이 구비되고, 상기 배터리모듈은 다수의 배터리셀들로 이루어진다.

즉, 다수의 배터리셀들을 모아서 배터리모듈을 만들고, 이러한 배터리모듈을 다수개 구비하는 배터리팩을 구성하여, 차량에 장착되도록 함으로써, 차량에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 하고 있다.

그런데, 상기와 같이 배터리모듈을 구성한 후 배터리팩에 탑재하는 방식은 각 배터리모듈의 구성 및 강성 확보에 필요한 부품 등에 의해, 배터리팩 내에 실질적으로 탑재되는 배터리셀의 양을 축소시키게 되어, 차량의 주행거리 확보에 부정적인 영향을 주게 된다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

1020190066874

A

본 발명은 배터리셀을 직접 배터리팩에 탑재하도록 하여 실질적인 배터리셀 탑재량을 증가시킴으로써, 궁극적으로 차량의 주행거리 증가를 도모할 수 있도록 한 차량용 배터리팩을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 배터리셀을 배터리팩에 직접 탑재하도록 함에 있어서, 용이한 조립성을 확보하면서도, 배터리셀들의 견고하고 안정된 장착상태를 구현할 수 있도록 한 차량용 배터리팩을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 배터리팩은,

상측면이 개방된 팩트레이;

상기 팩트레이에 상하방향으로 적층되는 다수의 배터리셀;

상기 배터리셀의 전극이 연결되는 셀버스바를 구비하고, 상기 팩트레이에 구비되는 다수의 센싱블록;

상기 적층된 배터리셀들의 상측면을 하측으로 가압하도록 구비된 가압플레이트;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 센싱블록의 셀버스바는,

상하 방향으로 다수개가 배치되고;

적층되는 배터리셀과의 간섭을 회피하도록 상측으로 밴딩된 상태로부터 수평방향으로 변형된 후, 배터리셀의 전극과 결합되도록 구성될 수 있다.

상기 센싱블록의 셀버스바들 중, 가장 하측의 셀버스바는 상측으로 밴딩되지 않고 수평방향으로 돌출된 상태로 상기 팩트레이에 조립될 수 있다.

상기 수평방향으로 변형되어 배터리셀과 결합된 셀버스바들 사이에는 상하 방향으로 지지력을 제공하는 스페이서가 삽입될 수 있다.

상기 센싱블록은,

서로 인접하여 적층되는 두 그룹의 배터리셀들의 양쪽 단부에 쌍을 이루어 배치되고;

상기 쌍을 이루는 두 센싱블록은 상기 두 그룹의 배터리셀들을 전기적으로 한 쌍의 터미널단자에 연결시키도록 구성될 수 있다.

상기 한 쌍의 터미널단자는 모두 상기 쌍을 이루는 두 센싱블록 중 어느 하나에 구비될 수 있다.

상기 쌍을 이루는 두 센싱블록 중 적어도 하나에는 배터리셀의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 구비될 수 있다.

상기 쌍을 이루는 두 센싱블록 사이에는 전기적 신호의 전달이 가능한 배선기구가 연결될 수 있다.

상기 쌍을 이루는 두 센싱블록을 연결하는 배선기구는 FPCB이고;

상기 쌍을 이루는 두 센싱블록에는 각각 상기 FPCB에 연결되는 PCB가 구비될 수 있다.

상기 팩트레이에는 상기 센싱블록을 고정할 다수의 지지부재가 구비되고;

상기 가압플레이트는 상기 센싱블록의 상측에서 상기 센싱블록과 함께 상기 지지부재에 고정될 수 있다.

상기 가압플레이트는 금속판재로 구성되고;

상기 가압플레이트의 하측면에는 상기 배터리셀과 접촉할 절연플레이트가 구비될 수 있다.

상기 팩트레이에는 상기 지지부재에 수직한 방향으로 상기 적층된 배터리셀들을 구획하도록 다수의 격판과 냉각채널이 교번하여 설치될 수 있다.

상기 팩트레이의 격판에는 절연시트가 부착되고;

상기 냉각채널과 배터리셀 사이에는 갭필러가 채워질 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 배터리팩 제조방법은,

배터리셀의 전극이 상기 센싱블록의 최하측 셀버스바 상측에 중첩되도록 배터리셀을 안착시키는 단계;

상기 안착된 배터리셀의 전극을 상기 최하측 셀버스바에 용접하는 단계;

상기 용접된 전극의 상측에 스페이서를 삽입하는 단계;

상기 용접된 셀버스바의 바로 상측 셀버스바를 수평상태로 변형시키는 단계;

상기 수평상태로 변형된 셀버스바의 상측에 전극이 중첩되도록 또다른 배터리셀을 적층시키는 단계;

상기 새로 안착된 배터리셀의 전극을 하측의 셀버스바에 용접하는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 스페이서를 삽입하는 단계로부터, 상기 새로 안착된 배터리셀의 전극을 하측의 셀버스바에 용접하는 단계까지는, 추가로 적층되는 배터리셀의 수량에 따라 반복적으로 수행될 수 있다.

상기 배터리셀의 전극을 하측의 셀버스바에 용접한 후, 새로운 배터리셀을 적층하기 전에, 상기 전극이 용접된 배터리셀과 냉각채널 사이에 갭필러를 채우는 단계를 더 수행할 수 있다.

본 발명은 상기 추가로 적층되는 모든 배터리셀들의 전극이 셀버스바에 용접 완료되면, 적층된 배터리셀들과 센싱블록의 어셈블리를 팩트레이에 안착시키는 단계;

상기 센싱블록을 상기 팩트레이에 고정시키는 단계;

를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 센싱블록을 팩트레이에 고정시키는 단계에서는, 상기 적층된 배터리셀들을 하측으로 가압할 수 있도록 형성된 가압플레이트를 상기 배터리셀들의 상측에 위치시킨 후, 상기 가압플레이트와 센싱블록을 차례로 관통하는 고정볼트를 상기 팩트레이의 지지부재에 체결하여 고정시킬 수 있다.

상기 배터리셀의 전극이 상기 센싱블록의 최하측 셀버스바 상측에 중첩되도록 배터리셀을 안착시키는 단계 이전에는, 상기 센싱블록을 팩트레이에 안착시키는 단계를 먼저 수행할 수 있다.

상기 추가로 적층되는 모든 배터리셀들의 전극이 셀버스바에 용접 완료되면, 상기 적층된 배터리셀들을 하측으로 가압할 수 있도록 형성된 가압플레이트를 상기 배터리셀들의 상측에 위치시킨 후, 상기 가압플레이트와 센싱블록을 차례로 관통하는 고정볼트를 상기 팩트레이의 지지부재에 체결하여 고정시킬 수 있다.

본 발명은 배터리셀을 직접 배터리팩에 탑재하도록 하여 실질적인 배터리셀 탑재량을 증가시킴으로써, 궁극적으로 차량의 주행거리 증가를 도모할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 배터리셀을 배터리팩에 직접 탑재하도록 함에 있어서, 용이한 조립성을 확보하면서도, 배터리셀들의 견고하고 안정된 장착상태를 구현할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에서 팩트레이에 냉각채널이 장착되는 상태를 설명한 도면,
도 2는 도 1의 과정 이후 격판에 절연시트를 부착하는 것을 설명한 도면,
도 3은 도 2의 과정 및 다수의 전장부품 조립 후 센싱블록을 조립하는 것을 설명한 도면,
도 4는 도 1 내지 도 3의 과정이 완료된 팩트레이어셈블리를 도시한 도면,
도 5는 센싱블록의 상세도,
도 6은 도 5의 센싱블록하우징을 제거한 상태를 도시한 도면,
도 7은 적층된 배터리셀들과 셀버스바들이 결합된 상태를 도시한 도면,
도 8은 도 7과 같은 상태에서 적층된 배터리셀들의 전기적 연결관계를 설명한 도면,
도 9는 한 쌍의 센싱블록에 10개씩 적층된 2그룹의 배터리셀들이 조립된 상태를 도시한 도면,
도 10은 센싱블록의 온도센서가 배터리셀의 온도를 측정하도록 배치된 것을 설명한 도면,
도 11은 도 4와 같은 팩트레이어셈블리에 배터리셀들의 적층이 완료된 상태를 도시한 도면,
도 12는 배터리셀의 전극을 센싱블록의 셀버스바에 결합하면서, 배터리셀들을 적층하는 과정을 차례로 설명한 도면,
도 13은 도 12의 ①부터 ⑤까지의 과정을 측면도로 설명한 도면,
도 14는 가압플레이트를 도시한 도면,
도 15는 도 14의 가압플레이트 하측의 절연플레이트를 도시한 도면,
도 16은 도 11과 같이 배터리셀들의 적층이 완료된 상측에 가압플레이트를 조립하여, 적층된 배터리셀들에 압력을 가하는 상태를 도시한 도면,
도 17은 본 발명에 따른 차량용 배터리팩 제조방법의 제1실시예를 도시한 순서도,
도 18은 본 발명에 따른 차량용 배터리팩 제조방법의 제2실시예를 도시한 순서도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 내지 도 16을 참조하면, 본 발명 차량용 배터리팩의 실시예는, 상측면이 개방된 팩트레이(1); 상기 팩트레이(1)에 상하방향으로 적층되는 다수의 배터리셀(3); 상기 배터리셀(3)의 전극이 연결되는 셀버스바(5)를 구비하고, 상기 팩트레이(1)에 구비되는 다수의 센싱블록(7); 상기 적층된 배터리셀(3)들의 상측면을 하측으로 가압하도록 구비된 가압플레이트(9)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 팩트레이(1)의 내부에 배터리셀(3)들을 상측으로 적층하되, 적층된 배터리셀(3)들의 전극은 센싱블록(7)의 셀버스바(5)에 결합되도록 하고, 상기 적층된 배터리셀(3)들의 면압은 상기 가압플레이트(9)에 의해 형성되도록 한 것이다.

따라서, 종래와 같이 배터리셀들로 별도의 배터리모듈을 구성하지 않고, 배터리셀(3)들을 직접 팩트레이(1) 내에 적층하여 내장하도록 함으로써, 팩트레이(1) 내에 실질적으로 수용되는 배터리셀(3)의 양을 상대적으로 증대시킬 수 있게 됨에 따라, 궁극적으로 차량의 주행 거리 증가를 도모할 수 있는 것이다.

도 1 내지 도 3은 상기 팩트레이(1)에, 냉각채널(11), 절연시트(13) 및 센싱블록(7)을 조립하여, 도 4와 같은 팩트레이어셈블리(15)를 구성하는 과정을 도시한 것이며, 참고로, 상기 팩트레이어셈블리(15)에는 상기 부품들 이외에 퓨즈, CMU(Cell Monitoring Unit), PRA(Power Relay Assembly) 등과 같은 전장부품들도 미리 장착될 수 있다.

본 발명의 차량용 배터리팩은, 도 4와 같은 팩트레이어셈블리(15)에 배터리셀(3)들을 적층하여, 도 11과 같은 상태로 만들고, 이어 가압플레이트(9)를 조립하여 도 16과 같은 상태를 형성한 후, 상기 가압플레이트(9) 상측에 상기 팩트레이(1)의 상측면을 덮는 어퍼케이스(미도시)를 결합하여 완성된다.

상기 센싱블록(7)의 셀버스바(5)는, 상하 방향으로 다수개가 배치되고; 적층되는 배터리셀(3)과의 간섭을 회피하도록 상측으로 밴딩된 상태로부터 수평방향으로 변형된 후, 배터리셀(3)의 전극과 결합되도록 구성된다.

그런데, 상기 센싱블록(7)의 셀버스바(5)들 중, 가장 하측의 셀버스바(5)는, 본 발명의 실시예와 같이, 상측으로 밴딩되지 않고 수평방향으로 돌출된 상태로 상기 팩트레이(1)에 조립되도록 할 수 있다.

이는 배터리셀(3)들의 적층 조립 시, 상기 가장 하측의 셀버스바(5)를 통과하여 더 하측으로 이동하게 되는 배터리셀(3)은 없고, 가장 처음 적층되는 배터리셀(3)의 전극이 상기 가장 하측의 셀버스바(5) 상측에 중첩된 상태로 용접되므로, 상기 가장 하측의 셀버스바(5)를 미리 수평방향으로 돌출된 상태를 유지하여, 불필요하게 상측으로 밴딩하였다가 다시 수평방향으로 변형시키는 과정을 생략하여, 배터리셀(3)의 조립성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

상기 수평방향으로 변형되어 배터리셀(3)과 결합된 셀버스바(5)들 사이에는 상하 방향으로 지지력을 제공하는 스페이서(17)가 삽입되어, 상측의 셀버스바(5)를 수평방향으로 변형시키기 용이하게 함과 아울러, 적층된 배터리셀(3)들의 전극들 사이를 견고하게 지지하는 역할을 수행하도록 한다.

도 12와 도 13은 상기와 같이 센싱블록(7)의 셀버스바(5)에 배터리셀(3)의 전극을 용접하면서 배터리셀(3)들을 적층하는 과정을 설명하고 있다.

즉, ①과 같은 초기 상태에서, 가장 하측의 셀버스바(5)는 수평상태를 유지하고 있고, ②와 같이 여기에 가장 처음으로 위치하는 배터리셀(3)의 전극을 중첩시킨 후 레이저 용접 등으로 전극을 셀버스바(5)에 결합시키며, ③과 같이 결합이 완료된 배터리셀(3)의 전극 상측에 스페이서(17)를 삽입하고, ④와 같이 셀버스바(5)를 수평방향으로 변형시킨 후, ⑤와 같이 새로운 배터리셀(3)을 적층하고 전극을 셀버스바(5)에 용접하며, ⑥과 같이 스페이서(17)를 삽입하고, ⑦과 같이 셀버스바(5)를 수평방향으로 변형시키는 것이다.

여기서, ⑧은 적층할 배터리셀(3)이 모두 적층된 상태에서 가장 상측의 배터리셀(3)의 전극도 용접이 완료된 상태를 나타내는 것이다.

상기 센싱블록(7)은, 서로 인접하여 적층되는 두 그룹의 배터리셀(3)들의 양쪽 단부에 쌍을 이루어 배치되고; 상기 쌍을 이루는 두 센싱블록(7)은 상기 두 그룹의 배터리셀(3)들을 전기적으로 한 쌍의 터미널단자(19)에 연결시키도록 구성된다.

상기 한 쌍의 터미널단자(19)는 모두 상기 쌍을 이루는 두 센싱블록(7) 중 어느 하나에 구비된다.

예컨대, 도 9와 같이 두 센싱블록(7) 사이에 각각 10매씩 적층된 배터리셀(3) 두 그룹이 연결되고, 우측의 센싱블록(7)에 상기 한 쌍의 터미널단자(19)가 모두 구비된 구성인 것이다.

참고로, 상기 2 그룹의 10매씩 적층된 배터리셀(3)들의 전기적 연결관계는 도 8과 같이 구성될 수 있으며, 상기 셀버스바(5)들 사이에는 도 8과 같은 전기적 연결관계를 형성하기 위해, 도 6 및 7과 같이 셀간연결버스바(21)가 구비될 수 있다.

참고로, 도 5에서 상기 셀버스바(5) 및 셀간연결버스바(21)는 센싱블록하우징(22)에 감싸인 상태이며, 후술하는 PCB는 기판커버(24)에 감싸인 상태이다.

또한, 도 8에서 상대적으로 짙게 표시된 부분은 배터리셀(3)의 음극을 의미한다.

한편, 상기 쌍을 이루는 두 센싱블록(7) 중 적어도 하나에는 배터리셀(3)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(23)가 구비될 수 있다. 도 5, 6, 및 10 참조.

상기 쌍을 이루는 두 센싱블록(7) 사이에는 전기적 신호의 전달이 가능한 배선기구가 연결된다.

본 실시예에서, 상기 쌍을 이루는 두 센싱블록(7)을 연결하는 배선기구는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)이고; 상기 쌍을 이루는 두 센싱블록(7)에는 각각 상기 FPCB에 연결되는 PCB(Printed Circuit Board)가 구비된다.

물론, 상기 배선기구는 상기 FPCB 이외에 단순한 다수의 케이블 등으로도 구성될 수 있을 것이다.

상기 팩트레이(1)에는 상기 센싱블록(7)을 고정할 다수의 지지부재(25)가 구비되고; 상기 가압플레이트(9)는 상기 센싱블록(7)의 상측에서 상기 센싱블록(7)과 함께 상기 지지부재(25)에 고정된다.

즉, 상기 가압플레이트(9)와 센싱블록(7)을 한꺼번에 상기 지지부재(25)에 고정하도록 하여 조립 작업성이 향상되게 된다.

상기 가압플레이트(9)는 금속판재로 구성되고; 상기 가압플레이트(9)의 하측면에는 상기 배터리셀(3)과 접촉할 절연플레이트(27)가 구비된다.

상기 절연플레이트(27)는 플라스틱 사출물 등으로 구성될 수 있다.

따라서, 상기 가압플레이트(9)가 적층된 배터리셀(3)들에 충분한 면압을 가할 수 있도록 하면서도, 상기 절연플레이트(27)와 배터리셀(3)의 접촉에 의한 전기적 문제의 발생을 방지할 수 있도록 한다.

상기 팩트레이(1)에는 상기 지지부재(25)에 수직한 방향으로 상기 적층된 배터리셀(3)들을 구획하도록 다수의 격판(29)과 냉각채널(11)이 교번하여 설치된다.

상기 팩트레이(1)의 격판(29)에는 절연시트(13)가 부착되고; 상기 냉각채널(11)과 배터리셀(3) 사이에는 갭필러(31)가 채워진다.

따라서, 상기 팩트레이(1)에 적층된 상태로 수용되는 배터리셀(3)들은 상기 격판(29)과 냉각채널(11) 및 센싱블록(7)이 형성하는 공간 내에서 서로 격리된 상태로 기계적으로나 전기적으로 안정된 상태를 유지하게 되며, 상기 냉각채널(11)을 통하여 원활한 냉각이 지속적으로 이루어질 수 있게 된다.

참고로, 도 12에는 상기와 같이 배터리셀(3)과 냉각채널(11) 사이에 갭필러(31)를 채우는 상태를 ②, ⑤에서 함께 묘사하고 있다.

따라서, 상기 적층된 배터리셀(3)들은 상기 냉각채널(11)을 유동하는 냉매와의 열교환이 더욱 원활하게 확보될 수 있다.

도 17과 18을 참조하면, 본 발명 차량용 배터리팩 제조방법의 실시예들은, 공통적으로 배터리셀(3)의 전극이 상기 센싱블록(7)의 최하측 셀버스바(5) 상측에 중첩되도록 배터리셀(3)을 안착시키는 단계(S10); 상기 안착된 배터리셀(3)의 전극을 상기 최하측 셀버스바(5)에 용접하는 단계(S20); 상기 용접된 전극의 상측에 스페이서(17)를 삽입하는 단계(S30); 상기 용접된 셀버스바(5)의 바로 상측 셀버스바(5)를 수평상태로 변형시키는 단계(S40); 상기 수평상태로 변형된 셀버스바(5)의 상측에 전극이 중첩되도록 또다른 배터리셀(3)을 적층시키는 단계(S50); 상기 새로 안착된 배터리셀(3)의 전극을 하측의 셀버스바(5)에 용접하는 단계(S60)를 포함하여 구성된다.

상기 스페이서(17)를 삽입하는 단계(S30)로부터, 상기 새로 안착된 배터리셀(3)의 전극을 하측의 셀버스바(5)에 용접하는 단계(S60)까지는, 추가로 적층되는 배터리셀(3)의 수량에 따라 반복적으로 수행된다.

상기 배터리셀(3)의 전극을 하측의 셀버스바(5)에 용접한 후, 새로운 배터리셀(3)을 적층하기 전에, 상기 전극이 용접된 배터리셀(3)과 냉각채널(11) 사이에 갭필러(31)를 채우는 단계(S100)를 더 수행할 수 있다.

도 17의 제1실시예에서는, 상기 배터리셀(3)의 전극이 상기 센싱블록(7)의 최하측 셀버스바(5) 상측에 중첩되도록 배터리셀(3)을 안착시키는 단계 이전에, 상기 센싱블록(7)을 팩트레이(1)에 안착시키는 단계(S5)를 먼저 수행한다.

즉, 도 3에 도시된 것과 같이 센싱블록(7)을 팩트레이(1)에 안착시키는 작업을 먼저 수행하여, 도 4와 같은 팩트레이어셈블리(15) 상태에서, 배터리셀(3)들을 상기 센싱블록(7)들 사이에 차례로 적층하면서 결합하도록 하는 것이다.

상기 추가로 적층되는 모든 배터리셀(3)들의 전극이 셀버스바(5)에 용접 완료되면, 상기 적층된 배터리셀(3)들을 하측으로 가압할 수 있도록 형성된 가압플레이트(9)를 상기 배터리셀(3)들의 상측에 위치시킨 후, 상기 가압플레이트(9)와 센싱블록(7)을 차례로 관통하는 고정볼트(33)를 상기 팩트레이(1)의 지지부재(25)에 체결하여 고정시켜서(S200), 도 16과 같은 상태가 되도록 한 후, 어퍼케이스를 결합하여, 본 발명의 차량용 배터리팩의 조립을 완료한다.

한편, 도 18의 제2실시예는, 상기 추가로 적층되는 모든 배터리셀(3)들의 전극이 셀버스바(5)에 용접 완료되면, 적층된 배터리셀(3)들과 센싱블록(7)의 어셈블리를 팩트레이(1)에 안착시키는 단계(S110); 상기 센싱블록(7)을 상기 팩트레이(1)에 고정시키는 단계(S120)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 제2실시예는 상기 팩트레이(1)의 외부에서 센싱블록(7)과 적층되는 배터리셀(3)들의 결합을 완료하여, 도 9와 같은 상태로 한 후, 상기 팩트레이(1)에 안착시키고(S110), 고정시키도록 하는 것이다(S120).

상기 센싱블록(7)을 팩트레이(1)에 고정시키는 단계(S120)에서는, 상기 적층된 배터리셀(3)들을 하측으로 가압할 수 있도록 형성된 가압플레이트(9)를 상기 배터리셀(3)들의 상측에 위치시킨 후, 상기 가압플레이트(9)와 센싱블록(7)을 차례로 관통하는 고정볼트(33)를 상기 팩트레이(1)의 지지부재(25)에 체결하여 고정시킬 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 팩트레이
3; 배터리셀
5; 셀버스바
7; 센싱블록
9; 가압플레이트
11; 냉각채널
13; 절연시트
15; 팩트레이어셈블리
17; 스페이서
19; 터미널단자
21; 셀간연결버스바
23; 온도센서
25; 지지부재
27; 절연플레이트
29; 격판
31; 갭필러
33; 고정볼트

Claims

상측면이 개방된 팩트레이;
상기 팩트레이에 상하방향으로 적층되는 다수의 배터리셀;
상기 배터리셀의 전극이 연결되는 셀버스바를 구비하고, 상기 팩트레이에 구비되는 다수의 센싱블록;
상기 적층된 배터리셀들의 상측면을 하측으로 가압하도록 구비된 가압플레이트;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 1에 있어서,
상기 센싱블록의 셀버스바는,
상하 방향으로 다수개가 배치되고;
적층되는 배터리셀과의 간섭을 회피하도록 상측으로 밴딩된 상태로부터 수평 방향으로 변형된 후, 배터리셀의 전극과 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 2에 있어서,
상기 센싱블록의 셀버스바들 중, 가장 하측의 셀버스바는 상측으로 밴딩되지 않고 수평방향으로 돌출된 상태로 상기 팩트레이에 조립되는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리.
청구항 2에 있어서,
상기 수평방향으로 변형되어 배터리셀과 결합된 셀버스바들 사이에는 상하 방향으로 지지력을 제공하는 스페이서가 삽입되는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 1에 있어서,
상기 센싱블록은,
서로 인접하여 적층되는 두 그룹의 배터리셀들의 양쪽 단부에 쌍을 이루어 배치되고;
상기 쌍을 이루는 두 센싱블록은 상기 두 그룹의 배터리셀들을 전기적으로 한 쌍의 터미널단자에 연결시키도록 구성된 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 5에 있어서,
상기 한 쌍의 터미널단자는 모두 상기 쌍을 이루는 두 센싱블록 중 어느 하나에 구비되는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 5에 있어서,
상기 쌍을 이루는 두 센싱블록 중 적어도 하나에는 배터리셀의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 구비된 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 5에 있어서,
상기 쌍을 이루는 두 센싱블록 사이에는 전기적 신호의 전달이 가능한 배선기구가 연결된 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 8에 있어서,
상기 쌍을 이루는 두 센싱블록을 연결하는 배선기구는 FPCB이고;
상기 쌍을 이루는 두 센싱블록에는 각각 상기 FPCB에 연결되는 PCB가 구비된 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 1에 있어서,
상기 팩트레이에는 상기 센싱블록을 고정할 다수의 지지부재가 구비되고;
상기 가압플레이트는 상기 센싱블록의 상측에서 상기 센싱블록과 함께 상기 지지부재에 고정되는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 10에 있어서,
상기 가압플레이트는 금속판재로 구성되고;
상기 가압플레이트의 하측면에는 상기 배터리셀과 접촉할 절연플레이트가 구비된 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 10에 있어서,
상기 팩트레이에는 상기 지지부재에 수직한 방향으로 상기 적층된 배터리셀들을 구획하도록 다수의 격판과 냉각채널이 교번하여 설치된 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 10에 있어서,
상기 팩트레이의 격판에는 절연시트가 부착되고;
상기 냉각채널과 배터리셀 사이에는 갭필러가 채워지는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
배터리셀의 전극이 상기 센싱블록의 최하측 셀버스바 상측에 중첩되도록 배터리셀을 안착시키는 단계;
상기 안착된 배터리셀의 전극을 상기 최하측 셀버스바에 용접하는 단계;
상기 용접된 전극의 상측에 스페이서를 삽입하는 단계;
상기 용접된 셀버스바의 바로 상측 셀버스바를 수평상태로 변형시키는 단계;
상기 수평상태로 변형된 셀버스바의 상측에 전극이 중첩되도록 또다른 배터리셀을 적층시키는 단계;
상기 새로 안착된 배터리셀의 전극을 하측의 셀버스바에 용접하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 제조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 스페이서를 삽입하는 단계로부터, 상기 새로 안착된 배터리셀의 전극을 하측의 셀버스바에 용접하는 단계까지는, 추가로 적층되는 배터리셀의 수량에 따라 반복적으로 수행되는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 제조방법.
청구항 15에 있어서,
상기 배터리셀의 전극을 하측의 셀버스바에 용접한 후, 새로운 배터리셀을 적층하기 전에, 상기 전극이 용접된 배터리셀과 냉각채널 사이에 갭필러를 채우는 단계를 더 수행하는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 제조방법.
청구항 15에 있어서,
상기 추가로 적층되는 모든 배터리셀들의 전극이 셀버스바에 용접 완료되면, 적층된 배터리셀들과 센싱블록의 어셈블리를 팩트레이에 안착시키는 단계;
상기 센싱블록을 상기 팩트레이에 고정시키는 단계;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 제조방법.
청구항 17에 있어서,
상기 센싱블록을 팩트레이에 고정시키는 단계에서는, 상기 적층된 배터리셀들을 하측으로 가압할 수 있도록 형성된 가압플레이트를 상기 배터리셀들의 상측에 위치시킨 후, 상기 가압플레이트와 센싱블록을 차례로 관통하는 고정볼트를 상기 팩트레이의 지지부재에 체결하여 고정시키는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 15에 있어서,
상기 배터리셀의 전극이 상기 센싱블록의 최하측 셀버스바 상측에 중첩되도록 배터리셀을 안착시키는 단계 이전에는, 상기 센싱블록을 팩트레이에 안착시키는 단계를 먼저 수행하는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
청구항 19에 있어서,
상기 추가로 적층되는 모든 배터리셀들의 전극이 셀버스바에 용접 완료되면, 상기 적층된 배터리셀들을 하측으로 가압할 수 있도록 형성된 가압플레이트를 상기 배터리셀들의 상측에 위치시킨 후, 상기 가압플레이트와 센싱블록을 차례로 관통하는 고정볼트를 상기 팩트레이의 지지부재
에 체결하여 고정시키는 것
을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.