KR20240007552A - 배터리 팩 - Google Patents

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이형석
신주환
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 본 발명의 배터리 팩은 복수의 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩으로서, 배터리 모듈의 하부를 지지하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되고, 상기 베이스 플레이트를 가로지르도록 연장 형성되는 메인 격벽, 및 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 측벽, 및 양단이 각각 상기 메인 격벽 및 측벽과 결합되는 보조 격벽을 포함하는 팩 케이스; 및 상기 보조 격벽이 상기 메인 격벽 및 측벽에 결합되도록 상기 보조 격벽을 관통하여 상기 팩 케이스와 결합하는 롱 볼트 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 배터리 팩은, 배터리 모듈을 분리시키도록 배터리 모듈 사이에 설치되는 보조 격벽을 고정 하기 위해 팩 케이스의 측면에서 상기 보조 격벽을 향해 볼트를 삽입하고, 상기 삽입된 볼트를 통해 배터리 모듈의 측면 지지력을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V 이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압 이 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 배터 리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
예컨대, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성한다.
도 1은 일반적으로 사용되는 배터리 모듈(10) 및 상기 배터리 모듈(10)을 수용하는 배터리 팩에 포함되는 팩 케이스(20)를 나타낸 것이다.
도 1(a)는 배터리 모듈(10)의 한 형태를 나타낸 것이다. 종래의 배터리 모듈(10)은 도시된 것처럼 전후방에 각각 엔드 플레이트(11)가 결합되어 있고, 모듈 프레임(12)에 의해 측면이 둘러 싸여져서 보호되는 형상을 갖는다. 근래에는 상기 모듈 프레임(12)을 배제하고 내부의 셀이 노출되는 형태의 배터리 모듈(10)도 사용되고 있다.
도 1(b)는 일반적인 배터리 팩 중 배터리 모듈(10)이 수용되는 공간을 제공하는 팩 케이스(20)를 나타낸 것이다. 각 배터리 모듈(10)은 도 1(b)에 도시된 팩 케이스(20)에서 메인 격벽(23) 및 보조 격벽(24)에 의해 구획된 공간에서 베이스 플레이트(21)에 의해 하부가 지지되어 직렬 또는 병렬 등으로 타 배터리 모듈(10)과 전기적으로 연결된다.
배터리 팩에 포함된 배터리 모듈(10)은 충방전 과정 중에 이상 현상이 발생할 수도 있는데, 그 중 하나가 스웰링(Swelling) 현상을 예로 들 수 있다. 상기 스웰링 현상은 배터리 셀 내부에서 발생하는 가스 등에 의해 배터리 셀이 팽창하는 현상이다. 상기 스웰링 현상은 배터리 모듈(10)에 수용된 각 배터리 셀 단위에서 먼저 진행될 수 있고, 결과적으로 배터리 모듈(10)에 영향을 미친다.
일반적으로 팩 케이스(20)에 수납된 각 배터리 모듈(10)은 도 1(b)에 도시된 것처럼 보조 격벽(24)에 의해 측면이 지지될 수 있는데, 상기 보조 격벽(24)은 스웰링 방지 목적으로 설치하는 것은 아니기 때문에 스웰링 현상이 발생하는 배터리 모듈(10)의 팽창력을 견디지 못하고 파손될 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩에 수용된 복수의 배터리 모듈(10)은 보조 격벽(24)에 의해 분리될 수 있는데, 상기 보조 격벽(24)은 베이스 플레이트(21)와 나사 결합되거나, 또는 보조 격벽(24)과 베이스 플레이트(21)의 경계가 되는 용접 부위(Aw)를 용접하는 방식으로 베이스 플레이트(21)와 결합될 수 있다.
다만, 상기와 같은 용접 구조의 경우 용접 열에 의해 베이스 플레이트(21) 또는 보조 격벽(24) 등이 휘거나 틀어지는 문제가 발생할 수 있고 팩 케이스(20)의 형상이 달라질 때마다 용접 설비 등을 변경해야한다는 불편함이 있었다.
따라서, 상기 팩 케이스에 수납된 각 배터리 모듈에서 스웰링 현상이 발생하더라도 배터리 모듈의 형태 변형을 최대한 억제할 수 있는 새로운 해결 방법이 요구되고 있으며, 용접 외의 방법으로 상기 보조 격벽을 팩 케이스 내부에 고정시킬 수 있는 새로운 방법이 요구되는 실정이다.
한국공개특허 제10-2018-0113906호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩 내부의 용접을 최소화시켜 보조 격벽을 설치하는 것을 목적으로 한다.
또한 내부에 수용된 배터리 모듈의 스웰링 현상을 억제할 수 있는 구조의 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩으로서, 배터리 모듈의 하부를 지지하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되는 메인 격벽, 및 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 측벽, 및 양단이 각각 상기 메인 격벽 및 측벽과 결합되는 보조 격벽을 포함하는 팩 케이스; 및 상기 보조 격벽이 상기 메인 격벽 및 측벽에 결합되도록 상기 측벽 및 보조 격벽을 관통하여 상기 팩 케이스와 결합하는 롱 볼트 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 롱 볼트 부재의 길이는 상기 메인 격벽 및 측벽 사이의 간격 보다 길 수 있다.
상기 롱 볼트 부재는 상기 측벽 및 상기 측벽에 결합된 보조 격벽을 관통하여 상기 메인 격벽에 결합될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재는 상기 결합 홀을 관통하여 상기 보조 격벽에 나사 결합될 수 있다.
상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 높이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성된 복수의 결합 홀을 포함할 수 있다.
상기 롱 볼트 부재는 나사 머리; 및 상기 나사 머리로부터 연장 형성되고 단면이 원형인 나사 몸통; 으로 구성되고, 상기 나사 몸통은 바깥면 둘레를 회전하며 형성된 나사산을 포함하는 수나사부를 포함할 수 있다.
상기 수나사부는 상기 나사 몸통의 단부에 형성될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함할 수 있다.
상기 수나사부는 상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함할 수 있다.
상기 수나사부는, 상기 나사 몸통의 단부에 형성되는 제1 수나사부 및 상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성되는 제2 수나사부를 포함할 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 제1 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제1 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제1 암나사부 및 제2 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제2 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제2 암나사부를 포함할 수 있다.
상기 보조 격벽은 내부가 중공 구조로, 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성되는 결합관; 및 상기 결합관의 외측면과 보조 격벽의 내측면을 연결하는 리브; 를 포함하고, 상기 결합관은 내부에 결합 홀을 포함할 수 있다.
상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩 내부의 용접을 최소화시키면서 보조 격벽을 고정시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 배터리 팩 내부에 수용된 복수의 배터리 모듈을 분리시키고, 상기 배터리 모듈의 측면을 지지하는 보조 격벽의 강도를 향상시켜 상기 배터리 모듈의 스웰링 현상을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 모듈 및 배터리 팩에 포함되는 팩 케이스를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스의 사시도이다.
도 3은 롱 볼트 부재를 나타낸 것이다.
도 4는 롱 볼트 부재가 삽입된 보조 격벽의 일부를 절개한 사시도이다.
도 5는 상기 도 2의 팩 케이스에서 어느 하나의 보조 격벽을 분리하여 나타낸 것이다.
도 6은 상기 도 5에서 보조 격벽이 분리된 메인 격벽 및 측벽 일부를 나타낸 것이다.
도 7은 팩 케이스을 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽의 일부를 절개하여 나타낸 것이다.
도 9는 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스를 절단한 단면도이다.
도 10은 제4 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스를 절단한 단면도이다.
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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각 하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이 고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양 한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에 서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명은 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩에 관한 것으로, 팩 케이스(100)의 측면에 삽입되는 볼트를 통해 배터리 모듈 사이를 분리시키는 보조 격벽(140)을 고정시키고, 배터리 모듈의 측면 지지력을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 9은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 10는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이다.
이하, 상기 도면들을 참조하여 각 실시형태 별로 본 발명의 배터리 팩을 설명한다.
(제1 실시형태)
도 2은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(100)의 사시도이다.
본 발명의 배터리 팩은 도 2에 도시된 것처럼 팩 케이스(100) 및 상기 팩 케이스(100)와 결합하는 롱 볼트 부재(200)를 포함한다.
상기 팩 케이스(100)는 베이스 플레이트(110), 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)으로 구성된다.
상기 팩 케이스(100)는 배터리 모듈이 직접적으로 안착되는 복수의 모듈 영역(A)을 포함하고, 상기 모듈 영역(A)은 상기 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)에 의해 구획되어 형성된다.
상기 베이스 플레이트(110)는 팩 케이스(100)에 수용되는 배터리 모듈의 하부를 지지하는 역할로, 팩 케이스(100)의 바닥에 해당한다.
상기 메인 격벽(120)은 베이스 플레이트(110) 상의 공간을 크게 두 개의 공간으로 가르고, 상기 팩 케이스(100) 내부에 사용되는 도선 등을 내부에 삽입시켜 보호하는 역할을 한다.
상기 메인 격벽(120)은 도 2에 도시된 것처럼 상기 베이스 플레이트(110)의 중심부에 결합되고, 상기 베이스 플레이트(110)를 가로지르도록 연장 형성된다.
상기 측벽(130)은 베이스 플레이트(110) 상에 안착된 배터리 모듈의 외측면을 지지하고 보호하는 역할을 한다.
상기 측벽(130)은 도 2에 도시된 것처럼 상기 베이스 플레이트(110)의 테두리를 따라 결합된다.
상기 보조 격벽(140)은 베이스 플레이트(110) 상에 안착된 복수의 배터리 모듈 중 이웃하게 위치한 배터리 모듈 사이에서 상기 한 쌍의 배터리 모듈을 분리하는 역할을 한다.
상기 보조 격벽(140)은 도 2에 도시된 것처럼 양단이 각각 상기 메인 격벽(120) 및 측벽(130)과 결합된다.
상기 보조 격벽(140)은 상기 팩 케이스(100)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 상기 메인 격벽(120)과 결합된다.
본 발명의 보조 격벽(140)은 팩 케이스(100)로부터 탈부착이 비교적 간편하다는 특징이 있다. 즉, 용접 등의 방법을 이용하지 않으면서 팩 케이스(100)에 안정성 있게 고정되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로 상기 보조 격벽(140)은 롱 볼트 부재(200)에 의해 메인 격벽(120) 및 측벽(130)과 결합될 수 있다.
도 3는 상기 롱 볼트 부재(200)를 나타낸 것이다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 나사 머리(210), 및 상기 나사 머리(210)로부터 연장 형성되고 단면이 원형인 나사 몸통(220)으로 구성된다.
상기 롱 볼트는 상기 나사 몸통(220) 부분이 팩 케이스(100)의 측면으로 삽입되면서 상기 보조 격벽(140)과 결합된다. 따라서 상기 롱 볼트 부재(200)의 길이는 상기 메인 격벽(120) 및 측벽(130) 사이의 간격 보다 긴 것이 바람직하다.
상기 나사 몸통(220)은 바깥면 둘레를 회전하며 형성된 나사산(T)을 포함하는 수나사부(220P)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 롱 볼트 부재(200)는 도 3에 도시된 것처럼 상기 수나사부(220P)가 상기 나사 몸통(220)의 단부에 형성된다.
도 4은 롱 볼트 부재(200)가 삽입된 보조 격벽(140)의 일부를 절개한 사시도이다.
상기 도 4에 도시된 것처럼 상기 보조 격벽(140)은 보조 격벽(140)의 길이 방향을 따라 천공된 결합 홀(141)을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140)의 결합 홀(141)을 관통한다.
상기 보조 격벽(140)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140)을 팩 케이스(100)의 특정 위치에 고정시키는 역할을 할 뿐만 아니라 보조 격벽(140)의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 구체적으로 도 2에 도시된 모듈 영역(A)에 수용된 배터리 모듈은 충방전 과정에서 이상 현상에 의해 스웰링 현상이 발생할 수 있는데, 이때 배터리 모듈의 측면을 지지하는 보조 격벽(140)이 팽창하는 배터리 모듈로 인해 높은 스트레스를 받을 수 있다.
본 발명의 보조 격벽(140)은 내부에 삽입된 롱 볼트 부재(200)로 인해 상기 배터리 모듈로 인해 발생할 수 있는 측면 스트레스에 대한 기계적 저항력이 향상될 수 있다.
도 5는 상기 도 2의 팩 케이스(100)에서 어느 하나의 보조 격벽(140)을 분리하여 나타낸 것이다.
도 5에 따르면, 상기 보조 격벽(140)은 양단부를 관통하여 형성되는 결합 홀(141)을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 결합 홀(141)을 관통하고, 상기 보조 격벽(140)과 나사 결합 될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140)이 측벽(130) 및 메인 격벽(120)에 결합 가능하도록 측벽(130) 및 보조 격벽(140)을 관통하고, 메인 격벽(120)에 삽입될 수 있다.
상기 보조 격벽(140)은 적어도 하나 이상의 결합 홀(141)을 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 각 결합 홀(141)에 대응하는 복수의 롱 볼트 부재(200)가 보조 격벽(140)에 결합될 수 있다.
도 6는 상기 도 5에서 보조 격벽(140)이 분리된 메인 격벽(120) 및 측벽(130) 일부를 나타낸 것이다.
상기 측벽(130)은 상기 도 6에 도시된 것처럼 상기 롱 볼트 부재(200)가 관통 가능하도록 상기 보조 격벽(140)의 결합 홀(141) 위치에 대응하여 천공된 삽입 홀(131)을 포함한다.
또한 상기 메인 격벽(120)은 상기 도 6에 도시된 것처럼 상기 롱 볼트 부재(200)가 삽입 가능하도록 상기 보조 격벽(140)의 결합 홀(141) 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈(121)을 포함한다.
따라서 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 도 5에 도시된 것처럼 측벽(130)의 삽입 홀(131)과 보조 격벽(140)의 결합 홀(141)을 관통하여 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)에 삽입된다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140) 및 메인 격벽(120)과 나사 결합될 수 있다.
상기 보조 격벽(140)에 포함된 결합 홀(141)은 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P) 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부(220P)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부(141P)를 포함한다.
또한 상기 삽입 홈(121)은 내측면 둘레를 따라 나사산이 형성되어 있다.
상기 결합 홀(141)의 나사산 및 상기 삽입 홈(121)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 측벽(130)을 관통한 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140)의 일정 깊이까지 저항 없이 삽입되다가 상기 암나사부(141P)가 시작되는 위치에서 수나사부(220P)의 나사산(T)이 암나사부(141P)의 나사산과 맞물리도록 회전하여 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)까지 나사 결합되어 들어 간다.
도 7은 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)의 삽입 홈(121), 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)이 드러나도록 팩 케이스(100)를 절단한 단면도이다.
상기 도 7에 도시된 것처럼 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)과 측벽(130)의 삽입 홀(131)은 서로 대향하는 위치에 형성되고, 상기 보조 격벽(140)은 결합 홀(141)이 상기 삽입 홈(121) 및 삽입 홀(131)과 일치하도록 상기 메인 격벽(120) 및 측벽(130)과 결합된다. 상기 보조 격벽(140)은 측벽(130)을 통해 삽입되는 롱 볼트 부재(200)의 나사 몸통(220)이 관통되어 상기 측벽(130) 및 메인 격벽(120)에 고정된다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 수나사부(220P)의 나사산(T)이 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121) 및 상기 메인 격벽(120)과 맞닿는 보조 격벽(140)의 결합 홀(141) 일측의 암나사부(141P)에 각각 형성된 나사산이 맞물려서 상기 메인 격벽(120) 및 보조 격벽(140)과 동시에 나사 결합된다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140) 및 메인 격벽(120)과 나사 결합되기 전 측벽(130) 및 보조 격벽(140)을 관통하는 과정에 저항이 없도록 상기 수나사부(220P)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름이 나사 몸통(220)의 직경(Db) 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홈(121) 및 결합 홀(141)의 암나사부(141P)에 포함된 나사산의 지름은 상기 수나사부(220P)의 나사산(T) 지름(Dt) 크기에 대응하도록 형성된다.
본 발명의 배터리 팩은 상기 팩 케이스(100)에 수용된 각 배터리 모듈의 상부를 덮도록 상기 팩 케이스(100)와 결합되는 상부 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 커버는 공지 기술에 해당하므로, 본 발명에서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
(제2 실시형태)
본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩은 상기 보조 격벽(140)이 내부에 중공 구조를 갖는 다는 점에서 상기 제1 시리형태에 따른 배터리 팩과 차이가 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(140)의 일부를 절개하여 나타낸 것이다.
상기 보조 격벽(140)은 상기 중공 내부에 보조 격벽(140)의 양단부를 관통하여 형성되는 결합관(142)을 포함하고, 상기 결합관(142) 내부는 롱 볼트 부재(200)가 관통하여 결합 가능하도록 결합 홀(141)이 형성된다.
따라서 상기 결합관(142)의 단면은 바람직하게 링 형태를 갖는다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(140)은 중공 구조로 인해 무게가 가벼워 짐과 동시에 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(140)과 근접한 강도를 갖는 것이 특징이다.
상기 보조 격벽(140)은 상기 결합관(142)의 외측면과 보조 격벽(140)의 중공 내측면을 연결하는 리브(143)를 포함할 수 있다.
상기 리브(143)는 상기 결합관(142)을 보조 격벽(140)의 중공 내부에 고정시키는 역할을 하며, 또한 상기 결합관(142)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 강성을 보조 격벽(140)의 외측면에 전달하는 역할을 한다. 따라서 중공 구조의 보조 격벽(140)도 상기 리브(143) 구성을 통해 기계적 강도가 향상될 수 있다.
(제3 실시형태)
본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩은 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P)가 나사 몸통(220)과 나사 머리(210)의 경계 지점에 형성된다는 점에서 제1 실시형태에 따른 배터리 팩과 차이가 있다.
도 9은 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)의 삽입 홈(121), 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)이 드러나도록 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(100)를 절단한 단면도이다.
상기와 같은 롱 볼트 부재(200)의 구조 때문에 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)에는 단순 삽입되고, 실질적으로 상기 측벽(130) 및 보조 격벽(140)과 나사 결합된다.
상기 결합 홀(141)은 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P) 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부(220P)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부(141P)를 포함한다.
또한 상기 삽입 홀(131)은 내측면 둘레를 따라 나사산이 형성되어 있다.
상기 결합 홀(141)의 나사산 및 상기 삽입 홀(131)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 측벽(130)을 관통한 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140)의 일정 깊이까지 저항 없이 삽입되다가 상기 수나사부(220P)가 상기 측벽(130)의 삽입 홀(131)과 만나는 시점에서 수나사부(220P)의 나사산(T)이 삽입 홀(131)의 나사산과 맞물리도록 회전하여 보조 격벽(140)에 포함된 결합 홀(141)의 암나사부까지 나사 결합되어 들어 간다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 수나사부(220P)를 제외한 나사 몸통(220)이 측벽(130), 보조 격벽(140)을 통과하기 전까지 저항이 이동에 저항이 없도록 상기 나사 몸통(220)의 직경(Db)이 상기 수나사부(220P)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)의 암나사부(141P)에 포함된 나사산의 지름은 상기 수나사부(220P)의 나사산(T) 지름(Dt) 크기에 대응하도록 형성된다.
(제4 실시형태)
본 발명의 제4 실시형태에 따른 배터리 팩은 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P)가 나사 몸통(220)의 단부와 상기 나사 몸통(220)이 나사 머리(210)와 만나는 지점에 각각 형성된다는 점에서 제1 실시형태에 따른 배터리 팩과 차이가 있다.
즉, 상기 수나사부(220P)는 상기 나사 몸통(220)의 단부에 형성되는 제1 수나사부(220P1) 및 상기 나사 몸통(220)과 나사 머리(210)의 경계 지점에 형성되는 제2 수나사부(220P2)를 포함한다.
도 10는 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)의 삽입 홈(121), 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)이 드러나도록 제4 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(100)를 절단한 단면도이다.
상기와 같은 롱 볼트 부재(200)의 구조 때문에 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)과 동시에 나사 결합된다.
상기 결합 홀(141)은 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P) 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부(220P)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부(141P)를 포함한다.
즉, 상기 결합 홀(141)은 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 제1 수나사부(220P1) 및 제2 수나사부(220P2) 위치에 대응하여 제1 암나사부(141P1) 및 제2 암나사부(141P2)를 포함한다.
상기 제1 암나사부(141P1)는 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 제1 수나사부(220P1) 위치에 대응되는 위치에서 상기 제1 수나사부(220P1)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산을 포함한다.
상기 제2 암나사부(141P2)는 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 제2 수나사부(220P2) 위치에 대응되는 위치에서 상기 제2 수나사부(220P2)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 제2 암나사부(141P2)를 포함한다.
또한 상기 삽입 홀(131) 및 삽입 홈(121)은 내측면 둘레를 따라 나사산이 각각 형성되어 있다.
상기 제1 암나사부(141P1)에 형성된 나사산 및 상기 삽입 홈(121)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제2 암나사부(141P2)에 형성된 나사산 및 상기 삽입 홀(131)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 측벽(130)을 관통한 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140)의 일정 깊이까지 저항 없이 삽입되다가 상기 제1 수나사부(220P1)가 상기 결합 홀(141)의 제1 암나사부(141P1)와 만나고, 상기 제2 수나사부(220P2)가 상기 측벽(130)의 삽입 홀(131)과 만나는 시점에서 상기 제1 수나사부(220P1) 및 제2 수나사부(220P2)의 나사산(T)이 제1 암나사부(141P1) 및 삽입 홀(131)의 나사산과 맞물리도록 회전하여 상기 제1 수나사부(220P1)를 포함하는 나사 몸통(220)이 메인 격벽(120)에 포함된 삽입 홈(121)의 까지 나사 결합되어 들어 간다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 제2 수나사부(220P2)를 제외한 나사 몸통(220)이 측벽(130), 보조 격벽(140)을 통과하기 전까지 저항이 이동에 저항이 없도록 상기 나사 몸통(220)의 직경(Db)이 상기 제2 수나사부(220P2)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)의 제2 암나사부(141P2)에 포함된 나사산의 지름은 상기 제2 수나사부(220P2)의 나사산(T) 지름(Dt) 크기에 대응하도록 형성된다.
또한 상기 제1 수나사부(220P1)를 포함하는 나사 몸통(220)부가 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)과 결합 홀(141)의 제1 암나사부(141P1)에 삽입 및 결합 가능하도록 상기 제1 수나사부(220P1)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름이 상기 나사 몸통(220)의 직경(Db) 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홈(121) 및 결합 홀(141)의 제1 암나사부(141P1)에 포함된 나사산의 지름은 상기 제1 수나사부(220P1)에 포함된 나사산(T)의 지름 크기에 대응하도록 형성된다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: (종래 기술) 배터리 모듈
11: (종래 기술) 엔드 플레이트
12: (종래 기술) 모듈 프레임
20: (종래 기술) 팩 케이스
21: (종래 기술) 베이스 플레이트
23: (종래 기술) 메인 격벽
24: (종래 기술) 보조 격벽
Aw: (종래 기술) 용접 부위
100: 팩 케이스
110: 베이스 플레이트
120: 메인 격벽
121: 삽입 홈
130: 측벽
131: 삽입 홀
140: 보조 격벽
141: 결합 홀
141P: 암나사부
141P1: 제1 암나사부
141P2: 제2 암나사부
142: 결합관
143: 리브
200: 롱 볼트 부재
210: 나사 머리
220: 나사 몸통
220P: 수나사부
220P1: 제1 수나사부
220P2: 제2 수나사부
A: 모듈 영역
T: 나사산
Dt: 나사산 지름
Db: 몸통 직경

Claims (15)

  1. 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩으로서,
    배터리 모듈의 하부를 지지하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되는 메인 격벽, 및 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 측벽, 및 양단이 각각 상기 메인 격벽 및 측벽과 결합되는 보조 격벽을 포함하는 팩 케이스; 및
    상기 보조 격벽이 상기 메인 격벽 및 측벽에 결합되도록 상기 측벽 및 보조 격벽을 관통하여 상기 팩 케이스와 결합하는 롱 볼트 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 롱 볼트 부재의 길이는 상기 메인 격벽 및 측벽 사이의 간격 보다 긴 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 측벽 및 상기 측벽에 결합된 보조 격벽을 관통하여 상기 메인 격벽에 결합되는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 결합 홀을 관통하여 상기 보조 격벽에 나사 결합되는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합되는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 높이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성된 복수의 결합 홀을 포함하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 롱 볼트 부재는 나사 머리; 및
    상기 나사 머리로부터 연장 형성되고 단면이 원형인 나사 몸통; 으로 구성되고,
    상기 나사 몸통은 바깥면 둘레를 회전하며 형성된 나사산을 포함하는 수나사부를 포함하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수나사부는 상기 나사 몸통의 단부에 형성되는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함하는 배터리 팩.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수나사부는 상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성되는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함하는 배터리 팩.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 수나사부는,
    상기 나사 몸통의 단부에 형성되는 제1 수나사부 및
    상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성되는 제2 수나사부를 포함하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 제1 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제1 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제1 암나사부 및 제2 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제2 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제2 암나사부를 포함하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 내부가 중공 구조로, 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성되는 결합관; 및 상기 결합관의 외측면과 보조 격벽의 내측면을 연결하는 리브; 를 포함하고,
    상기 결합관은 내부에 결합 홀을 포함하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합되는 배터리 팩.
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KR20180113906A (ko) 2017-04-07 2018-10-17 주식회사 엘지화학 확장형 배터리 모듈 구조를 갖는 배터리 팩

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