KR20240058941A - 전지 팩 및 전기 장치 - Google Patents

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KR20240058941A
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싱디 천
펑 왕
잔위 쑨
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 발명은 박스체(10) 및 전지 셀(20)을 포함하는 전지 팩(100) 및 전기 장치에 관한 것으로, 박스체(10)는 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하고, 박스체(10)는 자체 최상부에 위치하며 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 베어링 부재(11a)를 포함하며, 전지 셀(20)은 수용 챔버 내에 수용된다. 여기서, 수용 챔버(s)를 향하는 베어링 부재(11a)의 베어링면(f)은 평면으로 구성되고, 전지 셀(20)은 베어링면(f)에 설치된다.

Description

전지 팩 및 전기 장치
본 발명은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 전지 팩 및 전기 장치에 관한 것이다.
신에너지 기술이 성숙해짐에 따라 신에너지 자동차가 점차 대중의 눈에 들어왔다. 신에너지 자동차의 주요 핵심 기술은 전지 팩에 있으며, 전지 팩의 안전성과 안정성은 자동차의 성능을 직접적으로 결정한다.
전지 팩의 내구성은 항상 신에너지 자동차 분야에서 관심의 초점이 되어 왔으며, 현재 전지 팩의 내구성은 일반적으로 높지 않아 전지 팩의 내구성을 향상시키는 것은 시급히 해결해야 할 문제이다.
이에, 본 발명은 전지 팩 및 전기 장치를 제공한다.
제1 양태에서, 본 발명은 박스체 및 전지 셀을 포함하는 전지 팩을 제공하며, 박스체는 둘러싸여 수용 챔버를 형성하고, 박스체는 최상부에 위치하며 수용 챔버를 정의하기 위한 베어링 부재를 포함하며, 전지 셀은 수용 챔버 내에 수용된다. 여기서, 베어링 부재는 수용 챔버를 향하는 베어링면을 구비하고, 베어링면은 평면으로 구성된다.
본 발명의 해결수단에서, 베어링면이 평면인 경우, 베어링면은 수용 챔버 내 수용된 각 전지 셀과 비교적 균등한 거리(이 거리는 0일 수 있음)를 유지할 수 있다. 베어링면과 전지 셀 사이의 거리가 비교적 균등하게 유지되는 경우, 수용 챔버는 더 많은 전지 셀을 수용할 수 있는데, 즉 수용 챔버의 공간 이용률이 더 높고, 전지 팩은 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있으며, 전지 팩의 내구성이 더 높다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 상기 베어링면의 정투영의 면적(N1)과 상기 베어링 부재의 정투영의 면적(N2)은 N1/N2≥0.2를 만족한다. 이때, 전지 팩의 에너지 밀도가 높고 내구 마일리지가 길다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 상기 베어링면의 정투영은 직사각형이다. 이때, 수용 챔버 내에 더 많은 전지 셀을 배치하는데 도움이 되고, 전지 팩의 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 베어링 부재는 베어링부 및 연결부를 구비하고, 상기 연결부는 상기 베어링부의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 상기 베어링부는 상기 수용 챔버를 정의하기 위한 것이고, 상기 연결부는 상기 박스체에서 상기 베어링 부재를 제외한 부분에 연결되며; 여기서, 상기 수용 챔버를 향하는 상기 베어링부의 내부 표면은 상기 베어링면을 형성하도록 구성된다. 이때, 베어링 부재는 베어링부를 통해 수용 챔버를 정의하고, 연결부를 통해 본체에서 베어링 부재를 제외한 구조에 연결되므로, 구조가 명확하다.
일부 실시예에서, 상기 베어링부는 상기 장착부에 비해 상기 수용 챔버로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 설치된다. 베어링부가 연결부에 비해 수용 챔버를 등지고 돌출되는 경우, 베어링부는 베어링 부재의 보강 구조로 사용될 수 있어 베어링 부재의 내굴곡성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 수용 챔버로부터 멀어지는 상기 베어링부의 외부 표면은 상기 베어링면에 평행한다. 전지 팩이 차량에 장착되는 경우, 외부 표면이 평면인 베어링부는 차량의 주행 저항을 감소시키고, 차량 주행 시 에너지 소비를 감소시키며, 전지 팩의 내구성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전지 셀은 상기 베어링면에 오버행된다. 이때, 베어링면이 평면이기 때문에 베어링면은 자체에 설치된 전지 셀과 큰 접촉 면적을 가질 수 있고, 전지 셀의 장착이 보다 견고하다. 동시에, 베어링면이 평면인 경우, 곡면과 같은 평평하지 않는 면에 비해 베어링면은 더 많은 전지 셀에 연결될 수 있어 전지 팩 내 전지 셀의 장착 개수를 증가시킬 수 있음으로써, 전지 팩의 공간 이용률 및 에너지 밀도를 향상시킨다. 동시에, 전지 팩 보수 시, 하측에서 전지 셀을 베어링 부재로부터 해체하거나 이에 장착할 수 있고, 특히 베어링 부재가 차량 섀시의 적어도 일부로 사용되어 힘을 받을 때, 베어링 부재를 해체할 필요 없이 베어링 부재 하측에서 전지 셀을 찰탁하기만 하면 되므로 전지 팩의 보수가 편리하다.
일부 실시예에서, 베어링 부재를 향하는 전지 셀의 외부 표면은 제1 외부 표면이고, 전지 셀은 전극 단자를 포함하며, 전극 단자는 전지 셀에서 제1 외부 표면을 제외한 외부 표면에 배치된다. 이때, 전극 단자는 전지 셀에서 제1 외부 표면을 제외한 외부 표면에 위치하고, 각 전극 단자를 연결하는 각종 부재(예를 들어, 샘플링 와이어 하니스, 고압 와이어 하니스, 보호 구조 등)는 전지 셀과 바닥부 커버 사이의 공간 및/또는 전지 셀과 본체 내측면 사이의 공간을 통해 배치될 수 있어 각 부재의 배치가 보다 편리하다. 또한, 이때 전극 단자가 설치되지 않은 제1 외부 표면을 통해 베어링 부재에 연결되어 전지 셀과 베어링 부재를 합착시킬 수 있으므로, 전지 셀과 베어링 부재 사이의 공간을 절약하여 전지 팩의 공간 이용률을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 전지 셀은 제1 외부 표면과 배향하여 설치된 제2 외부 표면을 구비하고, 전극 단자는 제2 외부 표면에 배치된다. 이때, 제2 외부 표면과 바닥부 커버 사이에는 완충 공간이 구비되고, 전지 셀 밖으로 연장된 전극 단자 부분은 상기 완충 공간 내에 위치함으로써, 전극 단자에 연결된 와이어 하니스 및 연결편은 완충 공간 내에 배치될 수 있다. 동시에, 완충 공간은 또한 바닥부 커버에 충격을 주는 외력이 전지 셀에 작용하여 전지 셀을 손상시키는 것을 저지할 수 있다. 따라서, 완충 공간은 외력의 영향을 저지할 수 있을 뿐만 아니라 와이어 하니스 등을 배치할 수 있으므로 일석이조이다.
일부 실시예에서, 전지 셀과 베어링 부재는 접착된다. 이때, 전지 셀과 베어링 부재 사이의 연결이 편리할 뿐만 아니라 전지 팩의 구조를 간소화할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 박스체는 자체 바닥부에 위치한 바닥부 커버를 더 포함하고, 상기 바닥부 커버는 상기 수용 챔버를 정의하기 위한 것이며, 상기 바닥부 커버와 상기 전지 셀은 이격되어 설치된다. 이때, 바닥부 커버에 작용하는 외력이 전지 셀에 전달되어 전지 셀을 손상시키는 것을 방지할 수 있으며, 특히 전지 팩이 차량 바닥부에 장착되고 바닥부 커버가 전지 팩의 최저 위치에 있을 때, 차량의 주행 과정에서 지상의 돌 등이 전지 팩의 바닥부로 쉽게 날아가 바닥부 커버에 충격을 주는데, 이때 완충 공간은 외력이 전지 셀에 전달되어 전지 셀에 영향을 주는 것을 저지할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 박스체는 바닥부 커버 및 프레임을 더 포함하고, 상기 프레임은 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통 설치된 캐비티를 형성하며, 상기 바닥부 커버 및 상기 베어링 부재는 각각 상기 캐비티의 수직 방향의 배향되는 양단에 커버되고, 상기 바닥부 커버, 상기 프레임 및 상기 베어링 부재는 함께 둘러싸여 상기 수용 챔버를 형성한다. 이때, 프레임을 기준으로 베어링 부재 및 바닥부 커버를 각각 프레임의 수직 방향의 양단에 연결하여 전지 팩의 수용 챔버를 형성할 수 있으므로, 박스체 구조가 비교적 간단하다.
일부 실시예에서, 베어링 부재는 프레임과 고정 연결되거나 일체로 성형된다. 베어링 부재가 프레임과 일체로 성형되는 경우, 본체는 일체로 성형되므로, 본체는 바닥부 커버에 연결되기만 하면 박스체의 조립을 구현할 수 있어 박스체 조립이 편리하다. 베어링 부재가 프레임과 고정 연결되는 경우, 베어링 부재와 프레임의 성형 공정이 비교적 쉬어 박스체의 공정 비용을 절감할 수 있다.
제2 양태에서, 본 발명은 전기 장치에 전기 에너지를 제공하기 위한 상기 전지 팩을 포함하는 전기 장치를 더 제공한다.
일부 실시예에서, 전기 장치는 차량을 포함하고, 전지 팩은 차량 차체의 바닥부에 설치된다. 이때, 전지 팩은 차체의 바닥부에 설치되므로 차체 내부 공간을 차지하지 않아 차체 부피 및 중량을 감소시키는데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 상기 베어링 부재와 상기 차체의 거리(L)는 L≥0을 만족한다. 이때, 베어링 부재와 차체 사이의 거리(L)가 0인 경우, 전지 팩은 큰 전력 및 높은 에너지 밀도를 가질 수 있고, 차량의 내구성이 강하다. 베어링 부재와 차체 사이의 거리(L)가 0보다 큰 경우, 베어링 부재의 장착이 비교적 유연하다.
일부 실시예에서, 전지 팩은 베어링 부재를 통해 차체에 장착된다. 전지 셀이 베어링 부재에 설치되는 경우, 전지 셀과 베어링 부재에 의해 형성된 구조는 차체에 연결되므로, 전지 팩의 최상부 강도를 향상시켜 전지 팩의 장착 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 베어링 부재는 차체 섀시의 적어도 일부를 형성하도록 구성된다. 이때, 기존 섀시와 전지 팩 사이의 간극이 차지하는 공간을 전지 팩 내로 분할하여 전지 팩의 공간을 향상시킬 수 있음으로써, 전지 팩의 에너지를 향상시키는데 도움이 되어 차량의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 세부 사항은 아래의 도면 및 설명에서 제공된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 명세서, 도면, 청구범위에 의해 명확해질 것이다.
아래의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명을 열독함으로써 다양한 다른 장점 및 이점은 당업자에게 있어서 명확해질 것이다. 도면은 바람직한 실시형태를 나타내기 위한 목적으로 사용될 뿐 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 아니된다. 또한, 전체 도면에서 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 차량의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 전지 셀의 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 전지 팩의 구조 모식도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전지 팩의 구조 분해도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 바닥부 커버의 구조 모식도이다.
도 6은 도 5에 도시된 바닥부 커버의 평면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 바닥부 커버의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일부 실시예에서 제공된 바닥부 커버의 구조 모식도이다.
도 9는 도 4에 도시된 전지 팩의 단면도이다.
도 10은 수직 방향에서 도 6에 도시된 바닥부 커버의 정투영 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 외관 모식도이다.
도 12는 도 11에 도시된 전지 셀의 정면도이다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예에 따른 베어링 부재의 구조 모식도이다.
도 14는 본 발명의 다른 일부 실시예에 따른 베어링 부재의 구조 모식도이다.
도 15는 수직 방향에서 도 14에 도시된 베어링 부재의 정투영도이다.
도 16은 도 4에 도시된 전지 팩의 정면도이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 팩이 차체에 적용된 모식도이다.
도 18은 도 17에 도시된 구조의 제1 분해 상태도이다.
도 19는 도 17에 도시된 구조의 제2 분해 상태도이다.
도 20은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 팩과 차체의 장착 관계 모식도이다.
아래 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 해결수단의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 아래의 실시예는 본 발명의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것이 아니라 예시일 뿐이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 용어 및 과학 용어는 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가지며, 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 목적으로 사용될 뿐 본 발명을 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 명세서와 청구범위 및 상기 도면의 설명에서 용어 "포함” 및 "구비” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명의 실시예의 설명에서, 기술 용어 "제1", "제2" 등은 상이한 대상을 구분하기 위한 것일 뿐 상대적인 중요성을 지시 또는 암시하거나 지시된 기술적 특징의 수, 특정 순서 또는 주종 관계를 은연중 나타내는 것으로 이해해서는 아니된다. 본 발명의 실시예의 설명에서, “복수 개”는 달리 명확하게 구체적으로 한정되지 않는 한 2개 이상을 의미한다.
본 명세서에서 "실시예”에 대한 언급은 실시예를 참조하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각 곳에서 나타난 이러한 문구는 반드시 모두 동일한 실시예를 나타내는 것은 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 개별 또는 대체 실시예도 아니다. 당업자는 본 명세서에서 설명된 실시예가 다른 실시예와 서로 결합될 수 있음을 명시적 및 묵시적으로 이해할 수 있다.
본 발명의 실시예의 설명에서, 용어 "및/또는”은 연관 대상을 설명하는 연관 관계일 뿐이며 3가지 관계가 존재할 수 있음을 나타낼 수 있으며, 예를 들어, A 및/또는 B는 A만 존재, A 및 B가 동시에 존재, B만 존재 이 3가지 관계가 존재할 수 있음을 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 부호 "/"는 일반적으로 전후 연관 대상이 "또는”의 관계임을 나타낸다.
본 발명의 실시예의 설명에서, 용어 “복수 개”는 2개 이상(2개 포함)을 의미하고, 마찬가지로, "복수 그룹"은 두 그룹 이상(두 그룹 포함)을 의미하며, "복수 시트"는 두 시트 이상(두 시트 포함)을 의미한다.
본 발명의 실시예의 설명에서, 기술 용어 “중심”, “세로 방향”, “가로 방향”, “길이”, “폭”, “두께”, “상”, “하”, “전”, “후”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “최상”, “바닥”, “내”, “외”, “시계 바향”, “시계 반대 방향”, “축 방향”, “반경 방향”, “원주 방향” 등이 가리키는 방위 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방위 또는 위치 관계를 기반으로 한 것으로, 본 발명의 실시예를 편리하게 설명하고 설명을 간소화하기 위한 것일 뿐 언급된 장치 또는 구성요소가 반드시 특정 방위를 가지거나 특정된 방위로 구성 및 작동하는 것으로 지시 또는 암시하지 않으므로, 본 발명의 실시예를 제한하는 것으로 이해해서는 아니된다.
본 발명의 실시예의 설명에서, 달리 명확하게 규정되고 한정되지 않는 한 기술 용어 "장착”, "서로 연결”, "연결”, "고정”등은 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예를 들어, 고정 연결, 탈착 가능한 연결 또는 일체형 연결일 수 있고, 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수 있으며, 직접 연결 또는 중간 매체를 통해 간접 연결일 수 있고, 두 구성요소 내부의 연통 또는 두 구성요소의 상호 작용 관계일 수 있다. 당업자에게 있어서, 본 발명의 실시예에서 상기 용어의 구체적인 의미는 구체적인 경우에 따라 이해될 수 있다.
현재, 시장 상황의 발전으로 볼 때 전지 팩의 적용은 점점 더 광범위해지고 있다. 전지 팩은 수력, 화력, 풍력, 태양광 발전소와 같은 에너지 저장 전력 시스템에 적용될 뿐만 아니라 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차와 같은 전기 교통 수단, 및 군사 장비, 항공 우주 등 다양한 분야에 널리 적용된다. 전지 팩 적용 분야가 지속적으로 확장됨에 따라 시장 수요도 지속적으로 확대되고 있다.
본 발명자들은 기존의 전지 팩 박스체의 탑 커버 내부에 일반적으로 보강 리브와 같은 구조가 설치되는데, 보강 리브가 박스체 내부 공간을 차지하여 박스체 내에 배치되는 전지 셀의 개수가 제한되므로 전지 팩의 내구성의 향상에 불리함에 주의를 기울였다.
전지 팩의 내구성을 향상시키기 위해, 출원인은 연구를 통해 박스체의 탑 커버를 평판 형상으로 설계하면 탑 커버 자체가 수용 챔버에서 차지하는 공간을 줄이고 전지 셀을 장착하는데 가능한 많은 공간을 사용하여 전지 팩의 에너지 밀도 및 내구성을 향상시킬 수 있음을 발견하였다.
위의 고려 사항을 바탕으로, 전지 팩의 안전성 및 사용 수명 문제를 향상시키기 위해, 본 발명자들은 심도 있는 연구 끝에 전지 팩을 설계하였고, 전지 팩은 박스체 및 전지 셀을 포함하며, 박스체는 둘러싸여 수용 챔버를 형성하고, 박스체는 최상부에 위치하며 수용 챔버를 정의하기 위한 베어링 부재를 포함하며, 전지 셀은 수용 챔버 내에 수용된다. 여기서, 베어링 부재는 수용 챔버를 향하는 베어링면을 구비하고, 베어링면은 평면으로 구성된다. 이때, 베어링면이 평면인 경우, 베어링면은 수용 챔버 내 수용된 각 전지 셀과 비교적 균등한 거리(이 거리는 0일 수 있음)를 유지할 수 있다. 베어링면과 전지 셀 사이의 거리가 비교적 균등하게 유지되는 경우, 수용 챔버 내에서 전지 셀이 차지하는 공간 비율이 더 높은데, 즉 수용 챔버의 공간 이용률이 더 높고, 전지 팩은 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있으며, 전지 팩의 내구성이 더 높다.
본 발명의 실시예에서 개시된 전지 팩은 차량, 선박 또는 항공기와 같은 전기 장치에 사용될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 개시된 전지 팩을 사용하여 상기 전기 장치의 전원 시스템을 구성할 수 있다. 본 발명에서 언급된 장착체는 전기 장치에서 전지 팩을 장착하기 위한 구조이다.
본 발명의 실시예는 전지 팩을 전원으로 사용하는 전기 장치를 제공하며, 전기 장치는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 전기 장난감, 전기 공구, 전지 자동차(battery car), 전기 자동차, 선박, 우주선 등일 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전기 장난감은 게임 콘솔, 전기 자동차 장난감, 전기 보트 장난감 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감을 포함할 수 있고, 우주선은 비행기, 로켓, 우주비행체, 우주 비행선 등을 포함할 수 있다.
아래 실시예는 설명의 편의를 위한 것이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치가 차량(1000)인 것을 예로 들어 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 차량(1000)의 구조 모식도이다. 차량(1000)은 휘발유 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 항속거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1000)의 내부에는 전지 팩(100)이 설치되고, 전지 팩(100)은 차량(1000)의 바닥부 또는 전방 또는 후방에 설치될 수 있다. 전지 팩(100)은 차량(1000)의 전원을 제공할 수 있으며, 예를 들어, 전지 팩(100)은 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있다. 차량(1000)은 컨트롤러 및 모터를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러는 모터에 전원을 공급하도록 전지 팩(100)을 제어하기 위한 것이며, 예를 들어, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시 작동 전력 요구를 위한 것이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 전지 팩(100)은 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동 전원으로도 사용될 수 있어, 연료나 천연가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동력을 제공할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 차량(1000)의 구조 모식도이다. 전지 셀(20)은 전지 팩(100)을 구성하는 최소 단위를 의미한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전지 셀(20)은 엔드 커버(21), 케이스(22), 전극 조립체(23) 및 다른 기능성 부재를 포함한다.
엔드 커버(21)는 케이스(22)의 개구에 커버되어 전지 셀(20)의 내부 환경을 외부 환경과 절연시키기 위한 부재이다. 비제한적으로, 엔드 커버(21)의 형상은 케이스(22)와 매칭되도록 케이스(22)의 형상과 일치할 수 있다. 선택적으로, 엔드 커버(21)는 일정한 경도 및 강도를 갖는 재질(예를 들어, 알루미늄 합금)로 제조될 수 있음으로써, 엔드 커버(21)가 압착 및 충돌 시 쉽게 변형되지 않아 전지 셀(20)이 보다 높은 구조 강도를 가질 수 있도록 하므로, 안전성도 향상될 수 있다. 엔드 커버(21)에는 전극 단자(21a)와 같은 기능성 부재가 설치될 수 있다. 전극 단자(21a)는 전극 조립체(23)에 전기적으로 연결되어 전지 셀(20)의 전기 에너지를 출력 또는 입력할 수 있다. 일부 실시예에서, 엔드 커버(21)에는 전지 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달했을 때 내부 압력을 완화시키기 위한 압력 완화 기구가 더 설치될 수 있다. 엔드 커버(21)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시예는 특별히 제한하지 않는다. 일부 실시예에서, 엔드 커버(21)의 내측에는 절연 부재가 더 설치될 수 있고, 절연 부재는 케이스(22) 내 전기 연결부재와 엔드 커버(21)를 격리하여 단락의 위험을 줄일 수 있다. 예시적으로, 절연 부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.
케이스(22)는 엔드 커버(21)와 매칭되어 전지 셀(20)의 내부 환경을 형성하기 위한 어셈블리이고, 여기서,형성된 내부 환경은 전극 조립체(23), 전해액 및 다른 부재를 수용할 수 있다. 케이스(22) 및 엔드 커버(21)는 독립적인 부재일 수 있고, 케이스(22)에 개구가 설치될 수 있으며, 개구 측에서 엔드 커버(21)가 개구에 커버되어 전지 셀(20)의 내부 환경을 형성하도록 한다. 비제한적으로, 엔드 커버(21)와 케이스(22)를 일체화할 수도 있으며, 구체적으로, 엔드 커버(21)와 케이스(22)는 다른 부재가 장착되기 전에 먼저 하나의 공통의 연결면을 형성할 수 있고, 케이스(22)의 내부를 패키징해야 하는 경우, 엔드 커버(21)가 케이스(22)에 커버되도록 한다. 케이스(22)는 직육면체, 원통형, 육각형 등과 같은 다양한 형상 및 다양한 크기일 수 있다. 구체적으로, 케이스(22)의 형상은 전극 조립체(23)의 구체적인 형상 및 크기에 따라 결정될 수 있다. 케이스(22)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시예는 특별히 제한하지 않는다.
전극 조립체(23)는 전지 셀(20)에서 전기화학 반응이 일어나는 부재이다. 케이스(22) 내에 하나 이상의 전극 조립체(23)가 포함될 수 있다. 전극 조립체(23)는 주로 양극 시트 및 음극 시트를 권취 또는 적층하여 형성되고, 일반적으로 양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막이 설치된다. 양극 시트 및 음극 시트에서 활물질이 있는 있는 부분은 전극 조립체(23)의 본체(11)부를 구성하고, 양극 시트 및 음극 시트에서 활물질이 없는 부분은 각자 구성된다. 양극 탭과 음극 탭은 함께 본체(11)부의 일단에 위치하거나 각각 본체(11)부의 양단에 위치할 수 있다. 전지의 충방전 과정에서, 양극 활물질 및 음극 활물질은 전해액과 반응하고, 탭은 전극 단자(21a)에 연결되어 전류 회로를 형성한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 전지 팩(100)의 구조 모식도이고, 도 4는 도 3에 도시된 전지 팩(100)의 구조 분해도이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예는 전지 셀(20) 및 박스체(10)를 포함하는 전지 팩(100)을 제공하며, 박스체(10)에는 수용 챔버(s)가 형성되고, 전지 셀(20)은 수용 챔버(s) 내에 수용된다.
전지 팩(100)에서, 전지 셀(20)은 복수 개일 수 있고, 복수 개의 전지 셀(20) 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 복수 개의 전지 셀(20)이 직렬 및 병렬로 모두 연결된 것을 의미한다. 복수 개의 전지 셀(20) 사이는 직접 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있고, 복수 개의 전지 셀(20)로 구성된 전체가 박스체(10) 내에 수용된다. 물론, 전지 팩(100)은 또한 복수 개의 전지 셀(20)이 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 전지 모듈 형태로 형성한 다음 복수 개의 전지 모듈이 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 일체로 형성하여 박스체(10) 내에 수용될 수 있다. 전지 팩(100)은 다른 구조를 더 포함할 수 있는데, 예를 들어, 상기 전지 팩(100)은 복수 개의 전지 셀(20) 사이의 전기적 연결을 구현하기 위한 버스 부재를 더 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 전지 셀(20)은 이차 전지 또는 일차 전지일 수 있고; 리튬-황 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지일 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 전지 셀(20)은 원통형, 편평형, 직육면체 또는 다른 형태 등일 수 있다.
박스체(10)는 원통형, 직육면체 등과 같은 다양한 형태일 수 있고, 박스체(10)의 구체적인 구조는 다양한 구조 방식을 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 계속해서 도 3 및 도 4를 참조하면, 박스체(10)는 본체(11) 및 본체(11) 바닥부에 설치된 바닥부 커버(12)를 포함하고, 바닥부 커버(12)와 본체(11)는 함께 둘러싸여 전지 셀(20)을 수용하는 수용 챔버(s)를 형성한다.
본체(11)는 일체로 성형된 구조일 수 있고, 복수 개의 부품으로 조립되어 형성될 수도 있다. 본체(11)는 그 자체가 제1 공간이 정의되어 있는 중공 형태의 케이스(22) 구조일 수 있고, 제1 공간의 바닥부는 개방되어 있으며, 바닥부 커버(12)는 제1 공간의 개방된 부분에 커버된다. 바닥부 커버(12)는 일측에 개구가 구비된 중공 구조일 수 있고 자체가 제2 공간을 구비할 수 있으며, 바닥부 커버(12)에 구비된 제2 공간과 본체(11)에 구비된 제1 공간은 전체적으로 수용 챔버(s)를 형성한다. 바닥부 커버(12) 자체는 수용 챔버(s)를 형성하는 공간을 구비하지 않을 수 있고, 바닥부 커버(12)가 본체(11)에 구비된 제1 공간의 개방된 부분에 커버되는 경우, 바닥부 커버(12)는 본체(11)에 구비된 제1 공간을 밀봉하고 양자는 둘러싸여 제1 공간과 동일한 수용 챔버(s)를 형성하는데, 이때 바닥부 커버(12)는 평판 형태의 구조일 수 있다. 물론, 박스체(10)의 수용 챔버(s)는 본체(11)에 구비된 제1 공간의 일부에 의해 형성될 수도 있는데, 이때 바닥부 커버(12)는 제1 공간의 개방된 부분에 커버되고 제1 공간으로 함몰되어 제1 공간의 일부 공간을 차지할 수 있고, 제1 공간에서 바닥부 커버(12)가 차지하는 일부 공간을 제거하여 박스체(10)의 수용 챔버(s)를 형성한다.
이때 바닥부 커버(12)는 박스체(10)의 바닥부에 위치하고 본체(11)와 함께 수용 챔버(s)를 정의함을 이해할 수 있다. 구체적으로, 바닥부 커버(12)는 판상 구조, 블록형 구조 등일 수 있고, 평판 형상, 절곡판 형상 등일 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다.
전지 셀(20)이 수용 챔버(s)에 위치하는 경우, 전지 셀(20)은 바닥부 커버(12) 및/또는 본체(11)에 설치될 수 있다.
본체(11)가 복수 개의 부품으로 조립되어 형성되는 경우, 전지 셀(20)은 그 중 하나의 부품에 설치될 수 있고, 모든 부품에 설치될 수도 있다. 일 실시예에서, 본체(11)는 탑 커버(미도시), 슈라우드(미도시) 및 지지판(미도시)을 포함할 수 있고, 슈라우드는 둘러싸여 수직 방향의 양단이 개구된 제3 공간을 형성하며, 탑 커버 및 바닥부 커버(12)는 각각 제3 공간의 수직 방향의 양단에 밀봉 커버되고, 탑 커버, 슈라우드 및 바닥부 커버(12)는 함께 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하며, 지지판은 제3 공간 내에 위치하고, 전지 셀(20)은 지지판에 지지된다. 다른 실시예에서, 본체(11)는 아래에 설명된 베어링 부재(11a) 및 프레임(11b)을 포함할 수 있으며, 구체적으로 아래에 후술된다.
바닥부 커버(12)와 본체(11) 사이는 용접, 핫멜트 연결, 접착, 체결 연결, 걸림 연결 등 방식을 통해 고정될 수 있다. 여기서, 체결 연결은 체결 부재(13)에 의한 연결을 의미하고, 체결 부재(13)는 볼트, 래치, 리벳, 핀 및 나사 등 부재를 포함한다. 여기서, 걸림 연결은 걸림 구조에 의한 고정을 의미하며, 예를 들어 바닥부 커버(12)에 후크가 구비되고, 본체(11)에 바요넷이 구비되면, 후크가 바요넷에 걸려 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 걸림 고정을 구현할 수 있다. 물론, 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 연결 방식은 이에 한정되지 않으며, 본 발명에서 일일이 열거하지 않는다.
일부 실시예에서, 바닥부 커버(12)와 본체(11)는 밀봉 연결되어 함께 밀폐된 수용 챔버(s)를 형성한다.
바닥부 커버(12)와 본체(11)의 밀봉 연결 방식은 다양하며, 바닥부 커버(12)와 본체(11) 사이에 밀봉 부재를 설치하고, 밀봉 부재를 통해 바닥부 커버(12)와 본체(11)를 밀봉 연결하는 것; 바닥부 커버(12)와 본체(11)를 실란트로 밀봉 연결하는 것; 바닥부 커버(12)와 본체(11) 사이가 서로 플러깅되어 플러깅면에 의해 구성된 차단 구조를 통해 밀봉 연결하는 것일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
이때, 전지 팩(100)의 박스체(10)는 박스체(10) 내에 별도의 다른 밀봉 구조를 설치할 필요 없이 자체의 바닥부 커버(12)를 통해 자체의 본체(11)와 둘러싸여 밀봉된 수용 챔버(s)를 형성하므로, 전지 팩(100)의 구조를 간소화하여 전지 팩(100)의 비용을 절감하고, 전지 팩(100)의 안전성 및 사용 수명을 보장할 수 있다.
본 발명의 설명에서, 전지 팩(100)의 바닥부 커버(12)는 본체(11)의 바닥부에 위치하는데, 즉 도 3 및 도 4에서 가리키는 상하 방위에서 바닥부 커버(12)는 본체(11)의 바닥부에 위치한다. 실제 사용 시, 도 3 및 도 4에 도시된 상하 방위는 수직 방향일 수 있지만 이에 한정되지 않으며, 전지 팩(100)의 실제 장착 상황에 따라 결정된다. 본 발명의 하기 설명에서, 수직 방향을 기준으로 전지 팩(100)의 각 구조의 위치 관계, 크기 등을 설명하였고, 전지 팩(100)의 사용 방식을 제한하지 않으며, 해결수단을 보다 명확하고 설명하기 위한 것임을 유의해야 한다.
일부 실시예에서, 바닥부 커버(12)는 밀봉 부재를 통해 본체(11)에 밀봉 연결된다.
밀봉 부재는 유체 또는 고체 입자 등이 인접한 결합면 사이에서 누출되는 것을 방지할 수 있는 부품을 의미하며, 먼지와 수분 등 외부 불순물이 전지 팩(100) 내로 침입하는 것을 방지할 수 있다. 밀봉 부재가 본체(11)와 바닥부 커버(12)를 밀봉 연결한다는 것은 밀봉 부재가 본체(11)와 바닥부 커버(12)의 대향하는 2개의 표면 사이에 연결되고 상기 2개의 표면 사이에 링 형태의 접촉 계면이 형성되어 외부 수분이 자체와 2개의 표면의 접촉 단면을 통해 전지 팩(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있어 밀봉 효과를 일으키는 것을 의미한다.
밀봉 부재는 밀봉 링, 밀봉 개스킷에서 선택될 수 있다. 구체적으로, 밀봉 부재는 고무, 실리카겔 등에서 선택된 재료로 제조될 수 있다. 구체적으로, 밀봉 부재는 O형 밀봉 부재, 사각형 밀봉 부재, 이형 밀봉 부재 등에서 선택될 수 있다. 밀봉 부재의 구체적인 형상은 바닥부 커버(12) 및 본체(11)의 대향되는 2개의 표면의 형상과 일치할 수 있다. 예를 들어 바닥부 커버(12) 및 본체(11)의 대향되는 2개의 표면이 환형면인 경우, 밀봉 부재는 O형 밀봉 부재일 수 있다.
이때, 바닥부 커버(12)는 밀봉 부재를 통해 본체(11)에 밀봉 연결되므로, 밀봉은 신뢰할 수 있고 비용이 낮다.
바닥부 커버(12)는 밀봉 부재를 통해 본체(11)와 밀봉된 후, 다른 방식을 통해 본체(11)에 고정 연결될 수도 있다. 다른 방식은 걸림 연결, 플러깅, 나사 연결, 리벳팅, 용접, 접착 등을 포함하지만 이에 한정되지 않음을 유의해야 한다. 바닥부 커버(12)는 실란트를 통해 본체(11)와 밀봉되는 경우, 실란트의 접착성에 따라, 실란트의 접착 성능이 요구를 충족할 정도로 우수할 때(즉, 바닥부 커버(12)와 본체(11) 사이는 고정되어 분리되지 않음), 양자를 고정 연결하기 위해 다른 방식을 사용할 필요가 없음을 이해할 수 있다.
일부 실시예에서, 바닥부 커버(12)는 본체(11)의 바닥부에 탈착 가능하게 연결된다.
바닥부 커버(12)와 본체(11)의 탈착 가능한 연결은 바닥부 커버(12)와 본체(11)가 연결될 때 바닥부 커버(12)가 본체(11)에 대해 본체(11)와 완전히 연결되어 수용 챔버(s)를 형성하는 제1 상태, 및 본체(11)와 완전하게 연결되지 않거나 분리되어 전지 셀(20)을 노출시킬 수 있는 개방된 제2 상태를 갖는 것을 의미하며, 바닥부 커버(12)가 외력의 작용 하에 제1 상태에서 제2 상태로 전환될 수 있고 제2 상태에서 제1 상태로 전환될 수 있는데, 이 과정에서 어떠한 부품도 손상시키지 않는다.
바닥부 커버(12)가 본체(11)에 대해 본체(11)와 완전하게 연결되지 않아 수용 챔버(s)를 개방시키는 제2 상태를 갖는 경우, 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 장착 방식은, 바닥부 커버(12)와 본체(11)가 회전 가능하게 연결되어 체결 부재(13) 또는 걸림 방식을 통해 고정 연결을 구현할 수 있는 것일 수 있다. 바닥부 커버(12)가 본체(11)에 대해 상대적으로 회전하여 수용 챔버(s)를 폐쇄할 때, 바닥부 커버(12)와 본체(11)는 체결 부재(13) 또는 걸림 방식을 통해 본체(11)에 고정 연결될 수 있고, 전지 셀(20)은 수용 챔버(s) 내에 수용되어 보이지 않는데, 이때 바닥부 커버(12)는 제1 상태에 있다. 체결 부재(13)를 해체하거나 걸림 연결을 해제할 경우, 바닥부 커버(12)는 본체(11)에 대해 상대적으로 회전하여 수용 챔버(s)를 개방시켜 전지 셀(20)의 위치를 노출시킬 수 있는데, 이때 바닥부 커버(12)는 제2 상태에 있다. 여기서, 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 회전 가능한 연결은 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 회전축에 의한 회전 가능한 연결일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
바닥부 커버(12)가 본체(11)에 대해 본체(11)와 분리되어 수용 챔버(s)를 개방시키는 제2 상태를 갖는 경우, 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 장착 방식은, 바닥부 커버(12)와 본체(11)가 체결 부재(13) 또는 걸림 방식만 통해 고정 연결을 구현하는 것일 수 있다. 체결 부재(13)가 바닥부 커버(12)와 본체(11)에 장착되거나 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 걸림 구조로 걸림되는 경우, 바닥부 커버(12)와 본체(11)는 완전히 고정되어 함께 수용 챔버(s)를 형성하고, 전지 셀(20)은 수용 챔버(s) 내에 수용되어 보이지 않는데, 이때 바닥부 커버(12)는 제1 상태에 있다. 체결 부재(13)를 해체하거나 모든 걸림 연결을 해제할 경우, 바닥부 커버(12)는 본체(11)로부터 분리되어 전지 셀(20)을 노출시킬 수 있는데, 이때 바닥부 커버(12)는 제2 상태에 있다.
바닥부 커버(12)가 제1 상태에 있을 때 본체(11)와 함께 수용 챔버(s)를 형성하여 전지 셀(20)을 보호할 수 있다. 바닥부 커버(12)가 제2 상태에 있을 때 전지 팩(100)은 노출됨으로써, 담당자가 전지 셀(20)을 유지보수하거나 교체하는데 편리할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 4를 참조하면, 바닥부 커버(12)와 본체(11)는 체결 부재(13)를 통해 탈착 가능하게 연결된다.
체결 부재(13)는 2개 이상의 부품(또는 부재)을 하나의 전체로 체결 연결할 수 있는 부재를 의미하며, 나사, 볼트, 리벳, 래치, 핀, 용접 스터드 등일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
이때, 바닥부 커버(12)와 본체(11)는 체결 부재(13)를 통해 탈착 가능하게 연결되므로, 탈착이 편리할 뿐만 아니라 구조가 간단하고 경제적이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 바닥부 커버(12)의 구조 모식도이고, 도 6은 도 5에 도시된 바닥부 커버(12)의 평면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 바닥부 커버(12)의 정면도이다. 도 8은 본 발명의 다른 일부 실시예에서 제공된 바닥부 커버(12)의 구조 모식도이다.
일부 실시예에서, 바닥부 커버(12)의 최소 두께(h)는 0.2 mm＜h＜20mm를 만족한다.
바닥부 커버(12)의 두께는 수직 방향의 단면에서 바닥부 커버(12) 수직 방향의 양측 표면 사이의 거리를 의미한다. 바닥부 커버(12)의 최소 두께(h)는 바닥부 커버(12) 수직 방향의 양측 표면 사이의 최단 거리이다. 바닥부 커버(12)의 각 부분의 두께가 균일한 경우, 바닥부 커버(12)는 평판 형상(도 8에 도시됨)일 수 있고, 바닥부 커버(12)의 최소 두께는 바닥부 커버(12)의 각 부분이 갖는 동일한 두께이다. 바닥부 커버(12)의 두께가 균일하지 않은 경우, 바닥부 커버(12)의 최소 두께는 바닥부 커버(12)의 가장 얇은 부분의 두께이다.
구체적으로, 바닥부 커버(12)의 최소 두께(h)는 0.3mm, 0.5mm, 0.8mm, 1mm, 1.5mm, 1.8mm, 2mm, 2.5mm, 2.8mm, 3mm, 3.5mm, 3.8mm, 4mm, 4.5mm, 4.7mm, 5mm, 5.5mm, 5.8mm, 6mm, 6.5mm, 7mm, 7.5mm, 8mm, 8.5mm, 9mm, 9.5mm, 10mm, 10.5mm, 11mm, 11.5mm, 12mm, 12.5mm, 13mm, 13.5mm, 14mm, 14.5mm, 15mm, 16mm, 16.5mm, 17mm, 17.5mm, 18mm, 18.5mm, 19mm, 19.5mm 등에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 0.5mm≤h≤3mm이다.
이때, 바닥부 커버(12)의 최소 두께(h)가 0.2 mm＜h＜20mm를 만족할 때 전지 팩(100)의 중량을 효과적으로 감소시킬 수 있고 구조적 강도가 합리적임을 입증하였다.
본 발명의 설명에서, 수직 방향을 기준으로, 특정 구조의 “두께”는 수직 방향의 단면에서 상기 구조 수직 방향의 양측 표면 사이의 거리를 의미하며, 아래 설명에서 “두께”에 대해서 더 많이 해석하지 않았으므로 여기서의 설명을 참조할 수 있음을 유의해야 한다. 물론, 수직 방향은 본 발명의 해결수단을 보다 편리하게 설명하기 위한 것으로 전지 팩(100)의 사용 방식을 제한하지 않음을 이해할 수 있다.
일부 실시예에서, 전지 셀(20)의 중량(m)과 바닥부 커버(12)의 최소 벽 두께(h)는 0.03mm/Kg≤h/m≤100mm/Kg를 만족한다.
전지 셀(20)의 중량(m)은 단일 전지 셀(20)의 중량(m)을 의미한다. 전지 팩(100)이 복수 개의 전지 셀(20)을 포함하는 경우, 전지 셀(20)의 중량은 각 전지 셀(20)의 중량이다.
구체적으로, 바닥부 커버(12)의 최소 벽 두께(h)와 전지 셀(20)의 중량(m)의 비율은 0.04mm/Kg, 0.05mm/Kg, 0.1mm/Kg, 0.4mm/Kg, 0.8mm/Kg, 1mm/Kg, 1.5mm/Kg, 2mm/Kg, 2.5mm/Kg, 3mm/Kg, 3.5mm/Kg, 4mm/Kg, 5mm/Kg, 6mm/Kg, 8mm/Kg, 10mm/Kg, 12mm/Kg, 13mm/Kg, 15mm/Kg, 16mm/Kg, 18mm/Kg, 20mm/Kg, 30mm/Kg, 35mm/Kg, 40mm/Kg, 45mm/Kg, 50mm/Kg, 55/Kg, 60mm/Kg, 65mm/Kg, 68mm/Kg, 70mm/Kg, 75mm/Kg, 80mm/Kg, 85mm/Kg, 90mm/Kg, 95mm/Kg, 98mm/Kg에서 선택될 수 있다.
표 1 전지 팩(100) 안전 성능에 대한 바닥부 커버(12)의 최소 벽 두께(h)와 전지 셀(20)의 중량(m)의 비율의 영향
No. h(mm) m(Kg) h/m(mm/Kg) 테스트 결과
1 0.2 10 0.02 발화, 폭발
2 0.5 10 0.05 발화 없음, 폭발 없음
3 1.2 3 0.4 발화 없음, 폭발 없음
4 3 1 3 발화 없음, 폭발 없음
5 5 1.5 3.33 발화 없음, 폭발 없음
6 8 1.8 4.45 발화 없음, 폭발 없음
7 10 2 5 발화 없음, 폭발 없음
8 12 1.6 7.5 발화 없음, 폭발 없음
9 15 1.7 8.82 발화 없음, 폭발 없음
10 20 2 10 발화 없음, 폭발 없음
11 20 1 20 발화 없음, 폭발 없음
12 20 0.5 40 발화 없음, 폭발 없음
13 20 0.32 62.5 발화 없음, 폭발 없음
14 20 0.25 80 발화 없음, 폭발 없음
15 20 0.2 100 발화 없음, 폭발 없음
표 1은 GB 38031-2020 "전기 자동차용 동력 축전지에 안전 요구"의 표준에 따라 테스트할 때 전지 팩(100) 안전 성능에 대한 바닥부 커버(12)의 최소 벽 두께(h)와 전지 셀(20)의 중량(m)의 비율의 영향에 대한 몇 그룹의 테스트 결과를 제공한다. 표 1로부터 알 수 있는 바, h/m이 0.02mm/Kg와 같을 때, 전지 팩(100)이 발화 및 폭발을 쉽게 일으키는데, 그 이유는 전지 팩(100)의 구조 강도가 요구를 충족할 수 없기 때문이다. h/M이 0.02mm/Kg보다 클 때, 바닥부 커버(12)의 구조 강도가 우수하여 전지 팩(100)이 발화 및 폭발을 쉽게 일으키지 않지만, h/m이 너무 크면 공간을 낭비하고 에너지 밀도가 너무 낮아지게 되므로 h/m은 100mm/Kg을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
이때, 바닥부 커버(12)의 최소 두께(h)와 전지 셀(20)의 중량(m)은 0.03mm/Kg≤h/m≤100mm/Kg을 만족하는 경우, 전지 팩(100)은 우수한 구조 강도를 가질 뿐만 아니라 에너지 밀도가 높아 발화 및 폭발을 쉽게 일으키지 않음을 입증하였다.
일부 실시예에서, 도 5 내지 도 7을 함께 참조하면, 바닥부 커버(12)는 커버부(12a) 및 장착부(12b)를 구비하고, 장착부(12b)는 커버부(12a)의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 커버부(12a)는 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이고, 장착부(12b)는 본체(11)에 연결된다.
커버부(12a)가 수용 챔버(s)를 정의한다는 것은 커버부(12a)와 본체(11)가 함께 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하는 것을 의미하며, 장착부(12b)와 본체(11)는 수용 챔버(s)의 정의에 참여하지 않고 연결된다. 커버부(12a)는 판상, 블록형 부재일 수 있고, 평판 형상, 절곡판 형상의 부재일 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다. 도 6으로부터 알 수 있는 바, 장착부(12b)가 커버부(12a)의 가장자리에 둘러싸여 있다는 것은 장착부(12b)가 커버부(12a)의 가장자리를 따라 연속적으로 설치되어 처음과 끝이 폐쇄 연결 구조를 이루는 것을 의미한다. 수직 방향의 투영에서, 장착부(12b)는 일정한 폭을 가져 본체(11)와 적절한 접촉 면적을 가질 수 있으므로, 장착부(12b)와 본체(11) 사이의 포지셔닝 및 장착이 편리할 뿐만 아니라 밀봉 부재의 설치가 편리하고, 장착부(12b)와 본체(11)의 밀봉성을 향상시키는데 도움이 됨을 이해할 수 있다.
커버부(12a)와 장착부(12b)는 일체로 성형될 수 있다. 바닥부 커버(12)가 금속 재질(예를 들어, 알루미늄, 철, 스테인레스 스틸 등)인 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 다이캐스팅, 단조, 열간 압착, 냉간 압착 등 방식에 의해 일체로 성형될 수 있다. 바닥부 커버(12)가 플라스틱 재질(예를 들어, PP, PE, ABS 등)인 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 사출 성형에 의해 일체로 성형될 수 있다. 커버부(12a)와 장착부(12b)는 또한 별도로 성형된 후 함께 연결될 수 있다. 커버부(12a)와 장착부(12b)가 금속 재질인 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 함께 용접, 접착될 수 있다. 커버부(12a)와 장착부(12b)가 플라스틱 재질인 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 함께 접착될 수 있다. 물론, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 또한 걸림 연결, 리벳팅 등 다른 방식을 통해 함께 고정 연결될 수 있다.
커버부(12a)와 장착부(12b)는 동일한 평면에 위치할 수 있다. 구체적으로 선택 가능하게, 모두 본체(11)를 향하는 커버부(12a)와 장착부(12b)의 2개의 표면은 동일한 평면에 위치하거나, 및/또는 모두 본체(11)로부터 멀어지는 커버부(12a)와 장착부(12b)의 2개의 표면은 동일한 평면에 위치한다. 모두 본체(11)를 향하는 커버부(12a)와 장착부(12b)의 2개의 표면 및 모두 본체(11)로부터 멀어지는 2개의 표면이 모두 동일한 평면에 위치하는 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 평판 형상의 바닥부 커버(12)를 형성할 수 있다(도 8에 도시됨).
커버부(12a)와 장착부(12b)는 동일한 평면에 위치하지 않을 수도 있다. 구체적으로, 커버부(12a)는 장착부(12b)에 대해 본체(11)로 향해 함몰되거나, 또는 커버부(12a)는 장착부(12b)에 대해 본체(11)와 배향하여 돌출되며, 구체적으로 한정되지 않는다. 커버부(12a)와 장착부(12b)의 두께는 동일하거나 상이할 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다.
이때, 바닥부 커버(12)는 커버부(12a)를 통해 수용 챔버(s)를 정의하고 장착부(12b)를 통해 본체(11)에 연결되므로, 구조가 명확하고 장착이 편리하다.
바닥부 커버(12)와 본체(11)가 밀봉 연결되는 경우, 바닥부 커버(12)는 장착부(12b)를 통해 본체(11)에 밀봉 연결되는데, 즉 장착부(12b)와 본체(11)는 밀봉 연결됨을 이해할 수 있다. 장착부(12b)와 본체(11) 사이의 밀봉 연결 방식은 밀봉 부재에 의한 밀봉 연결, 실란트에 의한 밀봉 연결 등일 수 있으며, 구체적으로 열거하지 않는다. 밀봉 부재는 위의 설명에서 언급된 밀봉 부재일 수 있고, 밀봉 부재의 설치 방식은 위의 기재를 참조할 수 있으며, 구별점은 밀봉 부재가 장착부(12b)와 본체(11) 사이에 설치되는 것이다. 장착부(12b)와 본체(11)가 실란트에 의해 밀봉 연결되는 경우, 실란트는 장착부(12b)와 본체(11)가 서로 접촉하는 전체 표면에 코팅될 수 있다.
바닥부 커버(12)와 본체(11)가 탈착 가능하에 연결되는 경우, 바닥부 커버(12)는 장착부(12b)를 통해 본체(11)에 탈착 가능하에 연결되는데, 즉 장착부(12b)와 본체(11)는 탈착 가능하게 연결됨을 이해할 수 있다. 장착부(12b)와 본체(11)의 탈착 가능한 연결 방식은 위의 설명에 기재된 바닥부 커버(12)와 본체(11)의 탈착 가능한 방식을 참조할 수 있으며, 바닥부 커버(12)에서 본체(11)에 탈착 가능하게 연결되는 부분을 장착부(12b)로 설치하기만 하면 되므로, 장착부(12b)와 본체(11)의 탈착 가능한 연결 방식은 여기서 반복하지 않는다.
일부 실시예에서, 장착부(12b)와 본체(11)는 탈착 가능하게 연결된다.
구체적으로, 바닥부 커버(12)는 장착부(12b)에 설치된 고정홀(12c)을 더 포함하고, 체결 부재(13)는 장착부(12b) 상의 고정홀(12c)을 관통하여 본체(11)에 체결된다. 고정홀(12c)은 수직 방향에서 장착부(12b)를 관통하는 관통홀이고, 구체적으로, 고정홀(12c)은 매끄러운 관통홀(예를 들어, 체결 부재(13)가 리벳인 경우)일 수 있으며, 나사산이 있는 관통홀(예를 들어, 체결 부재(13)가 나사인 경우)일 수도 있거나, 또는 다른 방식의 관통홀(예를 들어, 육각형 홀, 사각형 홀, 허리 모양 홀 등)일 수 있다. 고정홀(12c)의 구체적인 형태는 체결 부재(13)의 구체적인 형태 및 구체적인 설정 방식에 따라 결정되며, 여기서 반복하지 않는다.
일부 실시예에서, 커버부(12a)와 장착부(12b)의 두께는 동일하다.
커버부(12a)와 장착부(12b)가 일체로 성형되는 경우, 양자는 위의 설명에 기재된 방식을 통해 일체로 성형될 수 있는데, 예를 들어 다이캐스팅, 냉간 압착, 열간 압착, 사출 성형을 통해 일체로 성형될 수 있으며, 여기서 반복하지 않는다. 커버부(12a)와 장착부(12b)의 두께가 동일하기 때문에 성형 시 동일한 금속판을 기반으로 스탬핑, 절단 등 방식을 통해 신속하게 가공할 수 있다.
이때, 커버부(12a)와 장착부(12b)의 두께는 동일하고, 성형 시 각 부분의 응력이 균등하므로 일체 성형의 성형률을 향상시킬 수 있고, 판재 절단 등 방식과 같은 간단한 방식을 통해 신속하게 가공할 수도 있으므로, 바닥부 커버(12)의 구조는 더욱 간단하고 가공이 더욱 편리하다.
일부 실시예에서, 도 7을 참조하면, 커버부(12a)는 장착부(12b)에 비해 수용 챔버(s)로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 설치된다.
상술한 내용으로부터 알 수 있는 바, 커버부(12a)는 수용 챔버(s)를 정의하고, 커버부(12a)는 수용 챔버(s)를 등지고 돌출된다는 것은 커버부(12a)가 본체(11)를 등지고 돌출되는 것을 의미한다. 즉, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 수직 방향에서 엇갈리게 배치되고, 커버부(12a)는 바닥부 커버(12)의 최저 위치에 있다.
커버부(12a)가 장착부(12b)에 비해 수용 챔버(s)를 등지고 돌출되는 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b) 사이에는 일정한 여분의 공간이 형성될 수 있고, 상기 여분의 공간은 커버부(12a)와 전지 셀(20) 사이의 거리를 증가시킬 수 있으며, 외력이 커버부(12a)에 작용할 때 상기 여분의 공간을 통해 외력을 감소시킬 수 있고, 외력이 전지 셀(20)에 작용하여 전지 셀(20)을 손상시키는 것을 감소시키거나 방지하며, 특히 전지 팩(100)이 차량(1000) 바닥부에 장착되고 바닥부 커버(12)가 전지 팩(100)의 최저 위치에 있을 때, 차량(1000)의 주행 과정에서 지상의 돌 등이 전지 팩(100)의 바닥부, 즉 바닥부 커버(12)로 쉽게 날아가 바닥부 커버(12)에 충격을 주는데, 이때 여분의 공간 전지 셀(20)에 대한 외력 충격의 영향을 줄일 수 있다. 동시에, 커버부(12a)는 장착부(12b)에 대해 상대적으로 돌출되고, 바닥부 커버(12)의 커버부(12a)는 바닥부 커버(12)의 보강 구조로 사용될 수 있어 바닥부 커버(12)의 내굴곡성을 향상시킨다.
본 발명의 실시예에서, 바닥부 커버(12)는 박스체(10)의 바닥부에 위치하고 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것임을 이해할 수 있다.
도 9는 도 4에 도시된 전지 팩(100)의 단면도이다. 일부 실시예에서, 도 9를 참조하면, 바닥부 커버(12)와 전지 셀(20)은 이격되어 설치된다.
바닥부 커버(12)와 전지 셀(20)의 이격 설치는 수직 방향에서 바닥부 커버(12)와 전지 셀(20) 사이에 설정 간격(r)이 유지되는 것을 의미한다. 상기 설정 간격(r)의 작용 하에 바닥부 커버(12)와 전지 셀(20) 사이에 완충 공간이 형성되고, 바닥부 커버(12)에 작용하는 외력이 전지 셀(20)에 전달되어 전지 셀(20)을 손상시키는 것을 방지할 수 있으며, 특히 전지 팩(100)이 차량(1000) 바닥부에 장착되고 바닥부 커버(12)가 전지 팩(100)의 최저 위치에 있을 때, 차량(1000)의 주행 과정에서 지상의 돌 등이 전지 팩(100)의 바닥부로 쉽게 날아가 바닥부 커버(12)에 충격을 주는데, 이때 완충 공간은 외력이 전지 셀(20)에 전달되어 전지 셀(20)에 영향을 주는 것을 저지할 수 있다.
바닥부 커버(12)와 전지 셀(20)의 이격 설치 방식은, 상기 실시예에서 돌출된 커버부(12a) 및 장착부(12b) 사이에 형성된 여분의 공간에 의해 형성되는 것이고, 전지 셀(20)에서 본체(11) 내에 위치하고 바닥부 커버(12)를 향하는 일단과 바닥부 커버(12)를 향하는 본체(11)의 일단 사이에 설정 거리를 유지하는 것일 수도 있는데, 즉, 전지 셀(20)은 본체(11)에 의해 정의된 수용 챔버(s)의 일부 범위 내에만 위치하고, 바닥부 커버(12)에 의해 정의된 수용 챔버(s)의 범위 내에 위치하지 않으므로, 전지 셀(20)과 바닥부 커버(12) 사이에 설정 간격(r)을 유지하도록 보장하여 완충 공간을 형성한다.
전지 팩(100) 내에 복수 개의 전지 셀(20)이 포함되는 경우, 모든 전지 셀(20)은 모두 바닥부 커버(12)와 이격되어 설치됨을 이해할 수 있다. 또한 전지 셀(20)의 크기를 통일시키기 위해, 각 전지 셀(20)과 바닥부 커버(12) 사이의 간격 거리를 동일하게 한다.
일부 실시예에서, 도 5 및 도 6을 참조하면, 바닥부 커버(12)는 수용 챔버(s)를 향하는 특징면(d)을 구비하고, 특징면(d)은 평면으로 구성된다.
특징면(d)이 수용 챔버(s)를 향한다는 것은 특징면(d)이 바닥부 커버(12)에서 수용 챔버(s)를 정의할 수 있는 내부 표면임을 의미한다. 특징면(d)이 평면으로 구성된다는 것은 본체(11)와 바닥부 커버(12)의 배치 방향에서, 특징면(d)이 상기 배치 방향에 수직인 평면임을 의미한다. 실제 경우, 본체(11)와 바닥부 커버(12)가 수직 방향을 따라 배치되는 경우, 바닥부 커버(12)의 특징면(d)은 수평면에 평행하는 평면이다. 본체(11)와 바닥부 커버(12)가 수평 방향을 따라 배치되는 경우, 바닥부 커버(12)의 특징면(d)은 수직 방향에 평행하는 평면이다.
특징면(d)이 평면인 경우, 특징면(d)은 수용 챔버(s) 내 수용된 각 전지 셀(20)과 비교적 균등한 거리(이 거리는 0일 수 있음)를 유지할 수 있다. 특징면(d)과 전지 셀(20) 사이의 거리가 비교적 균등하게 유지되는 경우, 수용 챔버(s)는 더 많은 전지 셀(20)을 수용할 수 있는데, 즉 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높고, 전지 팩(100)은 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있으며, 전지 팩(100)의 내구성이 더 높다.
바닥부 커버(12)가 상기 커버부(12a) 및 상기 장착부(12b)를 구비하는 경우, 특징면(d)은 수용 챔버(s)를 향하는 커버부(12a)의 내부 표면에 의해 구성되어 형성될 수 있음을 이해할 수 있다. 또한, 바닥부 커버(12)와 전지 셀(20)이 이격되어 설치되는 경우, 특징면(d)과 전지 셀(20)은 이격되어 배치됨을 이해할 수 있다.
일부 실시예에서, 수용 챔버(s)로부터 멀어지는 커버부(12a)의 외부 표면은 특징면(d)에 평행한다.
수용 챔버(s)로부터 멀어지는 커버부(12a)의 외부 표면은 수직 방향을 따라 특징면(d)과 배향하여 배치된다. 커버부(12a)의 외부 표면은 대기 환경과 접촉하고, 외력의 충격을 견딘다. 커버부(12a)의 외부 표면이 특징면(d)과 동일한 평면인 경우, 특히 바닥부 커버(12)와 본체(11)가 수직 방향을 따라 차량(1000)의 바닥부에 배치되고 바닥부 커버(12)가 전지 팩(100)의 최저 위치에 있는 경우, 커버부(12a)의 외부 표면이 평면일 때 전지 팩(100)에서 발생하는 바람의 저항을 크게 감소시킬 수 있고, 차량(1000)의 주행 저항을 감소시키고 차량(1000) 주행 시 에너지 소비를 감소시키며 전지 팩(100)의 내구성을 향상시키는데 도움이 된다.
도 10은 수직 방향에서 도 6에 도시된 바닥부 커버(12)의 정투영 모식도이다. 여기서, S1은 특징면(d)의 투영 면적을 나타내고, S2는 바닥부 커버(12)의 투영 면적을 나타낸다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 특징면(d)의 정투영의 면적(S1)과 바닥부 커버(12)의 정투영의 면적(S2)은 S1/S2≥0.2를 만족한다. 나아가, S1/S2≥0.5이다.
도 10에 도시된 실시예에서, 수직 방향의 정투영에서, 특징면(d)은 제1 특징변(d1), 제2 특징변(d2), 제3 특징변(d3), 제4 특징변(d4)의 처음과 끝이 연결되어 둘러싸여 형성되고, 특징면(d)의 정투영의 면적(S1)은 제1 특징변(d1), 제2 특징변(d2), 제3 특징변(d3) 및 제4 특징변(d4)에 의해 정의된 영역의 면적이다. 바닥부 커버(12)의 정투영의 면적(S2)은 바닥부 커버(12)의 가장자리에 의해 정의된 영역의 면적이다.
구체적으로, 특징면(d)의 정투영 면적(S1)과 바닥부 커버(12)의 정투영 면적(S2)의 비율은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1일 수 있다.
표 2 전지 팩(100) 내구 마일리지(endurance mileage)에 대한 면적(S1)과 면적(S2)의 비율의 영향
No. S1/mm2 S2/mm2 S1/S2 테스트 결과
1 0.3×106 2.6×106 0.115 나쁨
2 0.52×106 2.6×106 0.2 비교적 좋음
3 0.94×106 2.6×106 0.362 비교적 좋음
4 1.3×106 2.6×106 0.5 좋음
5 1.5×106 2.6×106 0.577 좋음
6 1.8×106 2.6×106 0.692 좋음
7 2.2×106 2.6×106 0.846 우수함
8 2.4×106 2.6×106 0.923 우수함
9 2.6×106 2.6×106 1 우수함
표 2는 NEDC(New European Driving Cycle) 표준에 따라 테스트할 때 전지 팩(100) 내구 마일리지에 대한 특징면(d)의 정투영 면적(S1)과 바닥부 커버(12)의 정투영 면적(S2)의 비율의 영향에 대한 몇 그룹의 테스트 결과를 제공한다. S1/S2가 0.2보다 작을 때, 전지 팩(100) 내구 마일리지가 짧은데, 그 이유는 특징면(d)이 작을 때 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮고, 전지 팩(100) 내에 수용된 전지 셀(20)의 개수가 적으며, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 낮아 전지 팩(100) 내구 마일리지가 짧고 테스트 결과가 나쁘기 때문이다. S1/S2의 비율이 0.2 이상에 도달할 때(특히 S1/S2가 0.5 이상에 도달할 때), 전지 팩(100) 내구 마일리지는 비율이 커짐에 따라 더 길어지는데, 그 이유는 특징면(d)이 클수록 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높고, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 더 높으므로 전지 팩(100) 내구 마일리지가 점점 길어지며 테스트 결과가 점점 좋아지기 때문이다.
특징면(d)이 평면인 경우, 특징면(d)이 바닥부 커버(12)에서 차지하는 면적이 클수록 바닥부 커버(12)에서 특징면(d)에 대해 상대적으로 함몰되거나 돌출된 내부 표면의 면적이 더 작다. 특징면(d)에 대해 상대적으로 함몰된 내부 표면은 수용 챔버(s) 내 일부 공간이 불규칙하여 전지 셀(20)을 장착할 수 없어 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮다. 특징면(d)에 대해 상대적으로 돌출된 내부 표면에 의해 형성된 수용 챔버(s)의 일부 공간도 불규칙하여 전지 셀(20)을 수용할 수 없어 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮다. 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮은 경우, 전지 팩(100) 내 단위 공간당 전지 셀(20)이 차지하는 부피가 작고, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 낮다. 따라서, 특징면(d)이 차지하는 바닥부 커버(12)의 면적이 클수록 전지 팩(100)의 공간 이용률이 더 높고, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 더 높으며, 전지 팩(100)의 내구 마일리지가 더 길다.
정투영은 직사각형이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 직사각형의 특징면(d)은 제1 특징변(d1), 제2 특징변(d2), 제3 특징변(d3) 및 제4 특징변(d4)에 의해 둘러싸여 정의된 영역이다. 전지 팩(100)에서, 복수 개의 전지 셀(20)은 대부분 조립되어 직사각형 구조를 형성하고, 특징면(d)은 전지 팩(100) 내 전지 셀(20)에 의해 형성된 전체적인 구조에 적응할 수 있도록 직사각형으로 구성되므로, 수용 챔버(s) 내에 더 많은 전지 셀(20)을 배치하는데 도움이 되고, 전지 팩(100)의 에너지 밀도를 향상시킨다.
물론, 다른 실시예에서, 수직 방향에서, 특징면(d)의 정투영은 원형, 다각형, 타원형 및 다른 이형과 같은 다른 형태를 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 본체(11)는 베어링 부재(11a)를 포함한다.
베어링 부재(11a)는 본체(11)에서 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 부재(예를 들어, 베어링 부재(11a)는 위에서 언급된 탑 커버 또는 프레임임)일 수 있고, 수용 챔버(s)를 정의하지 않지만 수용 챔버(s) 내에 위치한 부재(예를 들어, 베어링 부재(11a)는 위에서 언급된 지지판임)일 수도 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다. 베어링 부재(11a)가 수용 챔버(s)를 정의하는 경우, 베어링 부재(11a)는 본체(11)에서 바닥부 커버(12)에 직접 연결된 부재(예를 들어, 위에서 언급된 프레임) 또는 바닥부 커버(12)에 연결되지 않은 부재(예를 들어, 위에서 언급된 탑 커버)일 수 있다.
일부 실시예에서, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a) 표면에 설치된다.
이때, 베어링 부재(11a)는 전지 셀(20)의 중량을 베어링할 수 있는 부재로 베어링판, 베어링 로드, 베어링 블록, 베어링 시트, 베어링 프레임, 베어링 로프 등일 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다. 구체적으로, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)에 지지되는데, 이때 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)의 상측에 설치될 수 있다. 구체적으로, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)에 오버행될 수도 있는데, 이때 전지 셀(20)은 전지 셀(20)의 중력 방향에 평행한 베어링 부재(11a)의 벽면에 오버행될 수 있다.
전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)의 상측(예를 들어, 베어링 부재(11a)가 수용 챔버(s) 내에 위치하는 지지판으로 사용되는 경우)에 설치될 수 있고, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)의 하측(예를 들어, 베어링 부재(11a)가 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 탑 커버로 사용되는 경우)에 설치될 수도 있으며, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)의 측면(예를 들어, 베어링 부재(11a)가 수용 챔버(s)를 수용하기 위한 프레임으로 사용되는 경우)에 설치될 수도 있다.
일부 실시예에서, 전지 셀(20)과 베어링 부재(11a)는 접착된다.
구체적으로, 전지 셀(20)과 베어링 부재(11a) 사이는 에폭시 수지 접착제, 아크릴레이트 접착제 등 접착제에 의해 접착될 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다. 이때, 전지 셀(20)과 베어링 부재(11a) 사이의 접착은 이들의 연결이 편리할 뿐만 아니라 전지 팩(100)의 구조를 간소화할 수 있다.
일부 실시예에서, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a) 표면에 설치되고, 베어링 부재(11a)의 최소 두께(H)와 전지 팩(100)의 중량(M)은 0.0002mm/kg＜H/M≤0.2 mm/kg을 만족한다.
베어링 부재(11a)의 두께는 베어링 부재(11a)에서 전지 셀(20)을 설치하기 위한 일측 표면과 이와 배향되는 타측 표면 사이의 거리를 의미한다. 전지 셀(20)이 베어링 부재(11a) 수직 방향의 표면에 설치되는 경우, 베어링 부재(11a)의 최소 두께(H)는 베어링 부재(11a)의 수직 방향의 양측 표면의 최소 거리를 의미하고, 전지 셀(20)이 베어링 부재(11a) 수평 방향의 표면에 있는 경우, 베어링 부재(11a)의 두께는 베어링 부재(11a)의 수평 방향의 양측 표면의 최소 거리를 의미한다.
전지 팩(100)의 중량은 본체(11), 바닥부 커버(12), 전지 셀(20) 및 다른 구성 구조(예를 들어, 와이어 하니스, 열 관리 시스템, 전원 관리 시스템 등)의 전체 중량을 포함한다.
구체적으로, 베어링 부재(11a) 최소 두께(H)와 전지 팩(100) 중량(M)의 비율은 0.0003mm/kg, 0.0005mm/kg, 0.0008mm/kg, 0.001mm/kg, 0.003mm/kg, 0.005mm/kg, 0.008mm/kg, 0.01mm/kg, 0.03mm/kg, 0.05mm/kg, 0.06mm/kg, 0.08mm/kg, 0.1mm/kg, 0.12mm/kg, 0.15mm/kg, 0.16mm/kg, 0.19mm/kg, 0.02mm/kg으로 설계될 수 있다.
표 3 전지 팩(100) 안전 성능에 대한 베어링 부재(11a)의 최소 두께(H)와 전지 팩(100)의 중량(M)의 비율의 영향
No. H(mm) M(Kg) H/M(mm/Kg) 테스트 결과
1 0.1 1000 0.0001 발화, 폭발
2 0.2 1000 0.0002 발화, 폭발
3 0.6 600 0.001 발화 없음, 폭발 없음
4 1.5 500 0.003 발화 없음, 폭발 없음
5 2.5 500 0.005 발화 없음, 폭발 없음
6 4 500 0.008 발화 없음, 폭발 없음
7 3 300 0.01 발화 없음, 폭발 없음
8 9 300 0.03 발화 없음, 폭발 없음
9 10 200 0.05 발화 없음, 폭발 없음
10 12 200 0.06 발화 없음, 폭발 없음
11 16 200 0.08 발화 없음, 폭발 없음
12 20 200 0.1 발화 없음, 폭발 없음
13 30 200 0.15 발화 없음, 폭발 없음
14 40 200 0.02 발화 없음, 폭발 없음
표 3은 GB 38031-2020 “전기 자동차용 동력 축전지에 안전 요구”의 표준에 따라 테스트할 때 전지 팩(100) 안전 성능에 대한 베어링 부재(11a)의 최소 두께(H)와 전지 팩(100)의 중량(M)의 비율의 영향에 대한 몇 그룹의 결과를 제공한다. 표 3으로부터 알 수 있는 바, H/M의 비율이 0.0002mm/Kg 이하일 때, 전지 팩(100)이 발화 및 폭발을 일으키는데, 그 이유는 전지 팩(100)의 구조 강도가 요구를 충족할 수 없기 때문이다. H/M의 비율이 0.0002mm/Kg을 초과할 때, 전지 팩(100)은 발화 및 폭발을 일으키지 않는다. 그러나, H/M이 너무 크면(예를 들어, 0.1을 초과할 때), 전지 팩(100) 중량이 작아 베어링판 두께가 두꺼워져 전지 팩(100)의 단위 부피에서 전지 셀(20)이 차지하는 비율이 낮고, 공간 이용률이 낮으며, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 너무 낮고, 전지 팩(100)의 사용 비용이 높다. 또한, 0.0005mm/Kg≤H/M≤0.1mm/Kg일 때, 전지 팩(100)의 구조 강도는 요구를 충족하고 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 높으며, 전지 팩(100)의 내구성이 더 강하여 발화 및 폭발과 같은 안전 사고를 일으키지 않는다.
일부 실시예에서, 베어링 부재(11a)의 최소 두께(H)는 0.2mm＜H＜20mm를 만족한다.
구체적으로, 베어링 부재(11a)의 최소 두께(H)는 0.3mm, 0.5mm, 0.8mm, 0.9mm, 1.0mm, 1.2mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.5mm, 4mm, 4.5mm, 5mm, 5.5mm, 6mm, 6.5mm, 7mm, 7.5mm, 8mm, 9mm, 10mm, 12mm, 15mm, 16mm, 18mm, 19mm일 수 있다. 나아가, 0.5mm≤H≤10mm이며, 이때 베어링 부재(11a)는 우수한 구조 강도를 갖고, 전지 팩(100)의 전체 강도가 우수하며, 전지 팩(100)은 발화 및 폭발을 쉽게 일으키지 않는다. 동시에, 전지 팩(100) 전체에서 베어링 부재(11a)가 차지하는 비율이 낮아 전지 팩(100)의 공간 이용률이 높고, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 높다.
일부 실시예에서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)에 오버행된다.
전지 셀(20)이 베어링 부재(11a)에 오버행된다는 것은 전지 셀(20)이 베어링 부재(11a) 수직 방향의 하측에 설치되고 베어링 부재(11a)가 전지 셀(20)의 중량을 감당하는 것을 의미한다. 전지 셀(20)이 베어링 부재(11a)에 오버행되는 방식은, 전지 셀(20)이 베어링 부재(11a)의 하부 표면에 직접 접착되는 것, 전지 셀(20)이 체결 부재(13)를 통해 베어링 부재(11a)에 연결되고 베어링 부재(11a)의 하측에 위치하는 것, 전지 셀(20)이 후크 등을 통해 베어링 부재(11a)에 걸려지고 베어링 부재(11a)의 하측에 위치하는 것 등을 포함한다.
이때, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)의 하측에 오버행되고, 바닥부 커버(12)는 박스체(10)의 바닥부에 위치하며, 전지 팩(100)의 내부 보수 시, 바닥부 커버(12)를 해체하면 전지 셀(20)을 노출시킬 수 있으므로 베어링 부재(11a)를 해체할 필요가 없어 전지 팩(100)의 보수가 보다 편리하고; 동시에, 전지 팩(100) 보수 시, 하측에서 전지 셀(20)을 베어링 부재(11a)로부터 해체하거나 이에 장착할 수 있고, 특히 베어링 부재(11a)가 차량(1000) 섀시의 적어도 일부로 사용되어 힘을 받을 때, 베어링 부재(11a)를 해체할 필요 없이 베어링 부재(11a) 하측에서 전지 셀(20)을 찰탁하기만 하면 되므로 전지 팩(100)의 보수가 편리하다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 셀(20)의 외관 모식도이다. 도 12는 도 11에 도시된 전지 셀(20)의 정면도이다.
일부 실시예에서, 도 4 및 도 11을 함께 참조하면, 베어링 부재(11a)를 향하는 전지 셀(20)의 외부 표면은 제1 외부 표면(m1)이고, 전지 셀(20)은 전극 단자(21a)를 포함하며, 전극 단자(21a)는 전지 셀(20)에서 제1 외부 표면(m1)을 제외한 외부 표면에 배치된다.
상술한 바와 같이, 전극 단자(21a)는 전지 셀(20) 내부의 전극 조립체(23)에 전기적으로 연결되어 전지 셀(20)의 전기 에너지를 출력 또는 입력하기 위한 부재이다. 전극 단자(21a)의 적어도 일부는 전지 셀(20) 밖으로 연장되어 외부에 전기적으로 연결된다. 전지 셀(20) 사이의 직렬, 병렬은 모두 각자의 전극 단자(21a) 사이의 직렬, 병렬에 의해 구현된다. 전극 단자(21a)는 전기적 전송을 구현하기 위해 도전성을 가지며, 알루미늄 전극, 구리 전극 등일 수 있다.
전극 단자(21a)는 전지 셀(20)에서 제1 외부 표면(m1)을 제외한 외부 표면에 배치된다. 제1 외부 표면(m1)은 베어링 부재(11a)를 향하고, 일반적으로 매끄러운 표면이며, 이에는 전극 단자(21a), 액체 주입구와 같은 구조가 돌출되거나 함몰되어 있지 않는다. 전지 셀(20)이 베어링 부재(11a)에 오버행되는 경우, 제1 외부 표면(m1)은 전지 셀(20)의 위로 향한 외부 표면이다. 구체적인 실시예에서, 전지 셀(20)은 전술한 케이스(22) 및 엔드 커버(21)를 포함하고, 케이스(22) 및 엔드 커버(21)는 전극 조립체(23)를 수용하기 위한 전지 셀(20)의 내부 환경을 형성한다. 엔드 커버(21)는 케이스(22)의 일단에 위치하고, 전극 단자(21a)는 엔드 커버(21)에 배치되는데, 이때 케이스(22)의 임의의 외부 표면은 모두 전지 셀(20)의 제1 외부 표면(m1)으로 사용될 수 있다.
전극 단자(21a)는 양극 단자 및 음극 단자를 포함하고, 양극 단자는 전극 조립체(23)의 양극 시트에 전기적으로 연결되며, 음극 단자는 전극 조립체(23)의 음극 시트에 전기적으로 연결된다. 양극 단자 및 음극 단자는 전지 셀(20)의 동일한 외부 표면(예를 들어, 사각형 전지 셀(20))에 배치될 수 있고, 전지 셀(20)의 상이한 2개의 외부 표면(예를 들어, 원통형 전지 셀(20))에 배치될 수도 있음을 유의해야 한다. 양극 단자 및 음극 단자가 전지 셀(20)의 상이한 2개의 외부 표면에 배치되는 경우, 제1 외부 표면(m1)은 전지 셀(20)에서 상기 2개의 외부 표면과 상이한 표면이다.
전지 팩(100)은 전지 셀(20) 이외에 일반적으로 각 전지 셀(20)을 전기적으로 연결하는 샘플링 와이어 하니스, 고압 와이어 하니스, 및 전지 셀(20)을 보호하는 보호 구조와 같은 부재가 더 설치되는데, 이때, 전극 단자(21a)는 전지 셀(20)에서 제1 외부 표면(m1)을 제외한 다른 표면에 배치되고, 전극 단자(21a)에 샘플링 와이어 하니스, 고압 와이어 하니스, 보호 구조와 같은 부재를 설치하는 경우, 베어링 부재(11a)에 의해 제한되지 않고 전지 셀(20)과 본체(11)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 다른 구조 사이의 공간(예를 들어, 전지 셀과 바닥부 커버 사이의 공간 및/또는 전지 셀과 본체 내측면 사이의 공간)에 각 부재를 배치할 수 있어 각 부재의 설치가 더욱 편리하다. 동시에, 제1 외부 표면(m1)은 매끄러운 표면이기 때문에 제1 외부 표면(m1)과 베어링 부재(11a)를 합착하여 전지 셀(20)과 베어링 부재(11a)의 합착 장착을 구현할 수 있으므로, 전지 셀(20)과 베어링 부재(11a) 사이에 공간을 남겨둘 필요가 없어 전지 팩(100)의 공간 이용률을 향상시키는데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 도 11 및 도 12를 함께 참조하면, 전지 셀(20)은 제1 외부 표면(m1)과 배향하여 설치된 제2 외부 표면(m2)을 구비하고, 전극 단자(21a)는 제2 외부 표면(m2)에 배치된다.
제2 외부 표면(m2)은 전지 셀(20)의 제1 외부 표면(m1)과 배향하여 설치된 외부 표면이고, 전지 셀(20)이 베어링 부재(11a)에 오버행되는 경우, 제2 외부 표면(m2)과 바닥부 커버(12)는 대향된다. 상술한 바와 같이, 전지 셀(20)과 바닥부 커버(12)는 이격되어 설치될 수 있다. 이때, 제2 외부 표면(m2)과 바닥부 커버(12) 사이에는 완충 공간이 구비되고, 전지 셀(20) 밖으로 연장된 전극 단자(21a) 부분은 상기 완충 공간 내에 위치함으로써, 전극 단자(21a)에 연결된 와이어 하니스 및 연결편은 완충 공간 내에 배치될 수 있다. 동시에, 완충 공간은 또한 상술한 바와 같이 바닥부 커버(12)에 충격을 주는 외력이 전지 셀(20)에 작용하여 전지 셀(20)을 손상시키는 것을 저지할 수 있다. 따라서, 완충 공간은 외력의 영향을 저지할 수 있을 뿐만 아니라 와이어 하니스 등을 배치할 수 있으므로 일석이조이다. 또한, 완충 공간 및 전지 팩(100)의 공간 이용률도 향상된다.
물론, 다른 실시예에서, 도 11 및 도 12를 참조하면, 전극 단자(21a)는 전지 셀(20)에서 제1 외부 표면(m1)과 교차되는 제3 외부 표면에 배치될 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 도 4, 도 5 및 도 9를 참조하면, 베어링 부재(11a)는 박스체(10)의 최상부에 위치하고 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이다. 바닥부 커버(12)가 박스체(10)의 바닥부에 위치하므로, 베어링 부재(11a)와 바닥부 커버(12)는 대향하여 배치된다. 베어링 부재(11a)는 박스체(10) 최상부의 구조로 사용되고, 박스체(10)는 베어링 부재(11a)를 통해 장착체에 장착될 수 있다. 이때, 베어링 부재(11a)에 설치된 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)의 강도를 강화시켜 전지 팩(100) 최상부의 강성을 향상시킬 수 있음으로써, 전지 팩(100)의 적용 장면을 차량(1000) 섀시의 일부로 사용되는 것과 같이 최상부가 힘을 받는 장면으로 확장시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예에 따른 베어링 부재(11a)의 구조 모식도이다. 도 14는 본 발명의 다른 일부 실시예에 따른 베어링 부재(11a)의 구조 모식도이다. 도 15는 수직 방향에서 도 14에 도시된 베어링 부재(11a)의 정투영도이다.
일부 실시예에서, 베어링 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 향하는 베어링면(f)을 구비하고, 베어링면(f)은 평면으로 구성된다.
베어링면(f)은 수용 챔버(s)를 향하는 베어링 부재(11a)의 내부 표면이고 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이다. 베어링면(f)이 평면으로 구성된다는 것은 본체(11)와 바닥부 커버(12)의 배치 방향에서, 베어링면(f)이 배치 방향에 수직인 평면임을 의미한다. 실제 경우, 본체(11)와 바닥부 커버(12)가 수직 방향을 따라 배치되는 경우, 베어링 부재(11a)와 바닥부 커버(12)는 수직 방향을 따라 대향하여 설치되고, 베어링 부재(11a)의 베어링면(f)은 수평면에 평행하는 평면이다. 본체(11)와 바닥부 커버(12)가 수평 방향을 따라 배치되는 경우, 베어링 부재(11a)와 바닥부 커버(12)는 수평 방향을 따라 대향하여 설치되고, 베어링 부재(11a)의 베어링면(f)은 수직 방향에 평행하는 평면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 베어링 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 향하는 베어링 부재(11a)의 내부 표면 전체일 수 있는데, 이때 베어링 부재(11a)는 평판 형상일 수 있다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 베어링 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 향하는 베어링 부재(11a)의 내부 표면의 일부일 수도 있는데, 이때 베어링면(f)은 베어링 부재(11a)의 내부 표면에서 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 부분일 뿐이다.
베어링면(f)이 평면인 경우, 베어링면(f)은 수용 챔버(s) 내 수용된 각 전지 셀(20)과 비교적 균등한 거리(이 거리는 0일 수 있음)를 유지할 수 있다. 베어링면(f)과 전지 셀(20) 사이의 거리가 비교적 균등하게 유지되는 경우, 수용 챔버(s)는 더 많은 전지 셀(20)을 수용할 수 있는데, 즉 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높고, 전지 팩(100)은 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있으며, 전지 팩(100)의 내구성이 더 높다.
일부 실시예에서, 전지 셀(20)은 베어링면(f)에 설치된다. 전지 셀(20)은 베어링면(f)을 통해 베어링 부재(11a)에 장착된다. 전지 셀(20)은 베어링면(f)에 접착될 수 있고, 체결 부재(13) 등을 통해 베어링면(f)에 고정 연결될 수도 있으며, 베어링면(f)에 용접, 걸림 연결될 수도 있다, 구체적으로 한정되지 않는다.
베어링면(f)이 평면이기 때문에 베어링면(f)은 자체에 설치된 전지 셀(20)과 큰 접촉 면적을 가질 수 있고, 전지 셀(20)의 장착이 보다 견고하다. 동시에, 베어링면(f)이 평면인 경우, 곡면과 같은 평평하지 않는 면에 비해 베어링면(f)은 더 많은 전지 셀(20)에 연결될 수 있어 전지 팩(100) 내 전지 셀(20)의 장착 개수를 증가시킬 수 있음으로써, 전지 팩(100)의 공간 이용률 및 에너지 밀도를 향상시킨다.
전지 셀(20)이 베어링 부재(11a)에 오버행되는 경우, 전지 셀(20)은 베어링면(f)에 오버행됨을 이해할 수 있다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 베어링면(f)의 정투영의 면적(N1)과 베어링 부재(11a)의 정투영의 면적(N2)은 N1/N2≥0.2를 만족한다. 나아가, N1/N2≥0.5이다.
도 15에 도시된 실시예에서, 수직 방향의 정투영에서, 베어링면(f)은 제1 베어링 가장자리(f1), 제2 베어링 가장자리(f2), 제3 베어링 가장자리(f3) 및 제4 베어링 가장자리(f4)의 처음과 끝이 연결되어 둘러싸여 형성되고, 베어링면(f)의 정투영의 면적(N1)은 제1 베어링 가장자리(f1), 제2 베어링 가장자리(f2), 제3 베어링 가장자리(f3) 및 제4 베어링 가장자리(f4)에 의해 정의된 영역의 면적이다. 베어링 부재(11a)의 정투영의 면적(N2)은 베어링 부재(11a)의 가장자리에 의해 정의된 영역의 면적이다.
구체적으로, 베어링면(f)의 정투영 면적(N1)과 베어링 부재(11a)의 정투영 면적(N2)의 비율은 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1일 수 있다.
표 4 전지 팩(100) 내구 마일리지에 대한 면적(N1)과 면적(N2)의 비율의 영향
No. N1(mm2) N2(mm2) N1/N2 테스트 결과
1 1.8×105 2.16×106 0.083 나쁨
2 2.16×105 2.16×106 0.1 나쁨
3 4.32×105 2.16×106 0.2 비교적 좋음
4 8×105 2.16×106 0.37 비교적 좋음
5 1.2×106 2.16×106 0.56 좋음
6 1.7×106 2.16×106 0.787 우수함
7 2.16×106 2.16×106 1 가장 우수함
표 4는 NEDC(New European Driving Cycle) 표준에 따라 테스트할 때 전지 팩(100) 내구 마일리지에 대한 베어링면(f)의 정투영 면적(N1)과 베어링 부재(11a)의 정투영 면적(N2)의 비율의 영향에 대한 몇 그룹의 테스트 결과를 제공한다. N1/N2가 0.2보다 작을 때, 전지 팩(100) 내구 마일리지가 짧은데, 그 이유는 베어링면(f)이 작을 때 베어링 부재(11a)에 베어링된 전지 셀(20)의 개수가 적고, 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮으며, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 비교적 높아 전지 팩(100) 내구 마일리지가 짧고 테스트 결과가 나쁘기 때문이다. N1/N2의 비율이 0.2 이상에 도달할 때(특히 N1/N2가 0.5 이상에 도달할 때), 전지 팩(100) 내구 마일리지는 비율이 커짐에 따라 더 길어지는데, 그 이유는 베어링면(f)이 클수록 베어링 부재(11a)에 베어링된 전지 셀(20)의 개수가 더 많고, 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높으며, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 더 높으므로 전지 팩(100) 내구 마일리지가 점점 길어지고 테스트 결과가 점점 좋아지기 때문이다. 베어링 부재(11a)가 도 13에 도시된 평판 구조인 경우, 이때의 베어링면(f)의 정투영 면적(N1)과 베어링 부재(11a)의 정투영 면적(N2)은 동일하고, 전지 팩(100)의 내구성이 가장 우수하다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 베어링면(f)의 정투영은 직사각형이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 직사각형의 베어링면(f)은 제1 베어링 가장자리(f1), 제2 베어링 가장자리(f2), 제3 베어링 가장자리(f3) 및 제4 베어링 가장자리(f4)에 의해 둘러싸여 정의된 영역이다. 전지 팩(100)에서, 복수 개의 전지 셀(20)은 대부분 조립되어 직사각형 구조를 형성하고, 베어링면(f)은 전지에 의해 형성된 전체적인 구조에 적응할 수 있도록 직사각형으로 구성되므로, 수용 챔버(s) 내에 더 많은 전지 셀(20)을 배치하는데 도움이 되고, 전지 팩(100)의 에너지 밀도를 향상시킨다.
물론, 다른 실시예에서, 수직 방향에서, 베어링면(f)의 정투영은 원형, 다각형, 타원형 및 다른 이형과 같은 다른 형태를 가질 수도 있다.
일부 실시예에서, 도 14를 참조하면, 베어링 부재(11a)는 베어링부(11a1) 및 연결부(11a2)를 구비하고, 연결부(11a2)는 베어링부(11a1)의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 베어링부(11a1)는 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이고, 연결부(11a2)는 박스체(10)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 부분에 연결된다.
베어링부(11a1)는 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이고, 연결부(11a2)는 박스체(10)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 부분에 연결되며, 수용 챔버(s)의 정의에 참여하지 않는다. 베어링부(11a1)는 판상, 블록형 부재일 수 있고, 평판 형상, 절곡판 형상의 부재일 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다. 도 14로부터 알 수 있는 바, 연결부(11a2)가 베어링부(11a1)의 가장자리에 둘러싸여 있다는 것은 연결부(11a2)가 베어링부(11a1)의 가장자리를 따라 연속적으로 설치되어 처음과 끝이 폐쇄 연결 구조를 이루는 것을 의미한다. 수직 방향의 투영에서, 연결부(11a2)는 일정한 폭을 가져 박스체(10)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 다른 구조와 적절한 접촉 면적을 가질 수 있으므로, 연결부(11a2)와 박스체(10)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 다른 구조의 장착 및 연결이 더욱 편리함을 이해할 수 있다.
베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 일체로 성형될 수 있다. 베어링 부재(11a)가 금속 재질(예를 들어, 알루미늄, 철, 스테인레스 스틸 등)인 경우, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 다이캐스팅, 단조, 열간 압착, 냉간 압착 등 방식에 의해 일체로 성형될 수 있다. 베어링 부재(11a)가 플라스틱 재질(예를 들어, PP, PE, ABS 등)인 경우, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 사출 성형에 의해 일체로 성형될 수 있다. 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 또한 별도로 성형된 후 함께 연결될 수 있다. 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)가 금속 재질인 경우, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 함께 용접, 접착될 수 있다. 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)가 플라스틱 재질인 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 함께 접착될 수 있다. 물론, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 또한 걸림 연결, 리벳팅 등 다른 방식을 통해 함께 고정 연결될 수 있다.
구체적으로, 연결부(11a2)와 본체(11)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 부분은 연결되는데, 그 연결 방식은 일체로 성형 또는 고정 연결일 수 있다. 연결부(11a2)와 본체(11)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 부분이 일체로 성형되는 경우, 즉 본체(11)가 일체로 성형되는 경우, 다이캐스팅, 단조, 열간 압착, 냉간 압착, 사출 성형 등 방식에 의해 일체로 성형될 수 있다. 연결부(11a2)와 본체(11)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 부분이 고정 연결되는 경우, 체결 부재(13)에 의한 체결 연결, 걸림 구조에 의한 걸림 연결 등 방식을 통해 고정 연결될 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다.
베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 동일한 평면에 위치할 수 있다. 구체적으로 선택 가능하게, 모두 바닥부 커버(12)를 향하는 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)의 2개의 표면은 동일한 평면에 위치하거나, 및/또는 모두 바닥부 커버(12)로부터 멀어지는 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)의 2개의 표면은 동일한 평면에 위치한다. 모두 바닥부 커버(12)를 향하는 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)의 2개의 표면 및 모두 바닥부 커버(12)로부터 멀어지는 2개의 표면이 모두 동일한 평면에 위치하는 경우, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 평판 형상의 베어링 부재(11a)를 형성할 수 있다(도 13에 도시됨).
베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 동일한 평면에 위치하지 않을 수도 있다. 구체적으로, 베어링부(11a1)는 연결부(11a2)에 대해 수용 챔버(s)와 배향하여 돌출되거나, 또는 베어링부(11a1)는 연결부(11a2)에 대해 수용 챔버(s)를 향해 함몰되며, 구체적으로 한정되지 않는다. 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께는 동일하거나 상이할 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다.
이때, 베어링 부재(11a)는 베어링부(11a1)를 통해 수용 챔버(s)를 정의하고 연결부(11a2)를 통해 본체(11)에서 베어링 부재(11a)를 제외한 구조에 연결되므로, 구조가 명확하다.
베어링 부재(11a)가 상기 베어링부(11a1) 및 상기 연결부(11a2)를 포함하는 경우, 전지 셀(20)은 베어링부(11a1)에 설치됨을 이해할 수 있다.
베어링 부재(11a)가 상기 베어링부(11a1) 및 상기 연결부(11a2)를 포함하는 경우, 수용 챔버(s)를 향하는 베어링부(11a1)의 내부 표면은 베어링면(f)을 형성하도록 구성됨을 이해할 수 있다.
일부 실시예에서, 베어링부(11a1)는 연결부(11a2)에 비해 수용 챔버(s)로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 설치된다.
상술한 내용으로부터 알 수 있는 바, 베어링부(11a1)는 수용 챔버(s)를 정의하고, 베어링부(11a1)는 수용 챔버(s)를 등지고 돌출된다는 것은 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)가 수직 방향에서 엇갈리게 배치되는 것을 의미한다. 베어링부(11a1)는 베어링 부재(11a)의 최고 위치에 있다. 이때, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2) 사이에 수용 챔버(s)의 일부로 사용되는 공간이 형성될 수 있으며, 상기 공간은 전지 셀(20)을 수용할 수 있다.
베어링부(11a1)가 연결부(11a2)에 비해 수용 챔버(s)를 등지고 돌출되는 경우, 베어링부(11a1)는 베어링 부재(11a)의 보강 구조로 사용될 수 있어 베어링 부재(11a)의 내굴곡성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께는 동일하다.
베어링부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께가 동일한 경우, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)는 동일한 판재를 통해 다이캐스팅, 냉간 압착, 열간 압착에 의해 일체로 성형될 수 있으므로, 베어링 부재(11a)의 성형이 더욱 편리하다. 동시에, 베어링부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께는 동일하고, 성형 시 각 부분의 응력이 균등하므로 베어링 부재(11a)의 성형률을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 수용 챔버(s)로부터 멀어지는 베어링부(11a1)의 외부 표면은 베어링면(f)에 평행한다.
수용 챔버(s)로부터 멀어지는 베어링부(11a1)의 외부 표면은 수직 방향을 따라 베어링면(f)과 배향하여 설치된다. 베어링부(11a1)의 외부 표면은 대기 환경과 접촉할 수 있다. 전지 팩(100)이 차량(1000)에 장착되는 경우, 외부 표면이 평면인 베어링부(11a1)는 차량(1000)의 주행 저항을 감소시키고, 차량(1000) 주행 시 에너지 소비를 감소시키며, 전지 팩(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 도 3, 도 4 및 도 9를 참조하면, 본체(11)는 프레임(11b) 및 베어링 부재(11a)를 포함하고, 프레임(11b)은 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통 설치된 캐비티(q)를 형성하며, 바닥부 커버(12) 및 베어링 부재(11a)는 각각 캐비티(q)의 수직 방향의 배향되는 양단에 커버되고, 바닥부 커버(12), 프레임(11b) 및 베어링 부재(11a)는 함께 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성한다.
프레임(11b) 자체는 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통된 캐비티(q)를 형성하고, 베어링 부재(11a)는 캐비티(q)의 최상부에 커버되며, 바닥부 커버(12)는 캐비티(q)의 바닥부에 커버되는데, 즉, 베어링 부재(11a)는 박스체(10)의 최상부에 위치하고 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이며, 바닥부 커버(12)는 박스체(10)의 바닥부에 위치하고 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이다. 프레임(11b), 베어링 부재(11a) 및 바닥부 커버(12)는 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성한다. 프레임(11b), 베어링 부재(11a) 및 바닥부 커버(12)는 알루미늄 합금, 구리 합금, 강철, 플라스틱 등과 같은 동일한 재료로 제조될 수 있다. 물론, 프레임(11b), 베어링 부재(11a) 및 바닥부 커버(12)는 상이한 재료로 제조될 수도 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다. 수직 방향의 정투영, 프레임(11b)은 직사각형, 원형, 다각형 등일 수 있으며, 구체적으로 한정되지 않는다.
베어링 부재(11a)가 상기 베어링부(11a1) 및 연결부(11a2)를 포함하는 경우, 베어링 부재(11a)는 연결부(11a2)를 통해 프레임(11b)에 연결된다. 바닥부 커버(12)가 상기 커버부(12a) 및 상기 장착부(12b)를 포함하는 경우, 바닥부 커버(12)는 장착부(12b)를 통해 프레임(11b)에 연결된다.
이때, 프레임(11b)을 기준으로 베어링 부재(11a) 및 바닥부 커버(12)를 각각 프레임(11b)의 수직 방향의 양단에 연결하여 전지 팩(100)의 수용 챔버(s)를 형성할 수 있으므로, 박스체(10) 구조가 비교적 간단하다.
일부 실시예에서, 베어링 부재(11a)와 프레임(11b)은 고정 연결 또는 일체로 성형된다. 어링 부재(11a)와 프레임(11b)은 사출 성형, 다이캐스팅, 단조, 냉간 압착, 열간 압착 등 방식에 의해 일체로 성형될 수 있다. 베어링 부재(11a)와 프레임(11b)은 체결 부재(13)에 의한 체결 연결, 걸림 구조에 의한 걸림 연결, 용접, 접착, 핫멜트 연결 등에 의해 고정 연결될 수 있다.
베어링 부재(11a)가 프레임(11b)과 일체로 성형되는 경우, 본체(11)는 일체로 성형되므로, 본체(11)는 바닥부 커버(12)에 연결되기만 하면 박스체(10)의 조립을 구현할 수 있어 박스체(10) 조립이 편리하다. 베어링 부재(11a)가 프레임(11b)과 고정 연결되는 경우, 베어링 부재(11a)와 프레임(11b)의 성형 공정이 비교적 쉬어 박스체(10)의 공정 비용을 절감할 수 있다.
베어링 부재(11a)가 베어링부(11a1) 및 연결부(11a2)를 구비하는 경우, 연결부(11a2)와 프레임(11b)이 연결되고. 바닥부 커버(12)가 커버부(12a) 및 장착부(12b)를 구비하는 경우, 장착부(12b)와 프레임(11b)이 연결됨을 이해할 수 있다.
도 16은 도 4에 도시된 전지 팩(100)의 정면도이다. 도 16 및 도 12를 참조하면, 일부 실시예에서, 수직 방향에서, 전지 셀(20)의 높이(Hc)와 전지 팩(100)의 높이(Hp)는 0.02≤Hc/Hp≤0.98을 만족한다.
전지 셀(20)의 높이(Hc)는 본체(11)와 바닥부 커버(12)가 수직 방향을 따라 배치되는 경우 수직 방향에서 전지 셀(20)의 최대 길이를 의미한다. 도 12에 도시된 전지 셀(20)을 예로 들면, 전지 셀(20)의 제1 외부 표면(m1)이 전극 단자(21a)가 위치한 외부 표면과 배향하여 설치되는 경우, 전지 셀(20)의 최대 길이는 전극 단자(21a)와 제1 외부 표면(m1) 사이의 거리를 의미한다. 물론, 전지 셀(20)의 제1 외부 표면(m1)이 전극 단자(21a)가 위치한 외부 표면과 인접하는 경우, 전지 셀(20)의 높이(Hc)는 전지 셀(20)의 제1 외부 표면(m1)과 이와 배향하여 설치된 외부 표면 사이의 거리를 의미한다.
전지 팩(100)의 높이(Hp)는 본체(11)와 바닥부 커버(12)가 수직 방향을 따라 배치되는 경우 수직 방향에서 전지 팩(100)의 최대 길이를 의미한다.
구체적으로, 전지 셀(20) 높이(Hc)와 전지 팩(100) 높이(Hp)의 비율은 0.02, 0.03, 0.05, 0.08, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95, 0.98일 수 있다.
표 5 전지 팩(100)의 안전성에 대한 전지 셀(20) 높이(Hc)와 전지 팩(100) 높이(Hp)의 비율의 영향
No. Hc/mm Hp/mm Hc/Hp 테스트 결과
1 248 252 0.984 발화, 폭발
2 138 150 0.92 발화 없음, 폭발 없음
3 115 135 0.85 발화 없음, 폭발 없음
4 90 120 0.75 발화 없음, 폭발 없음
5 78 120 0.65 발화 없음, 폭발 없음
6 110 200 0.55 발화 없음, 폭발 없음
7 60 200 0.3 발화 없음, 폭발 없음
8 60 600 0.1 발화 없음, 폭발 없음
9 50 1000 0.05 발화 없음, 폭발 없음
표 5는 GB 38031-2020 “전기 자동차용 동력 축전지에 안전 요구”의 표준에 따라 테스트할 때 전지 팩(100)의 안전성에 대한 전지 셀(20) 높이(Hc)와 전지 팩(100) 높이(Hp)의 비율의 영향에 대한 몇 그룹의 테스트 결과를 제공한다. 표 5로부터 알 수 있는 바, Hc/Hp가 0.98을 초과할 때, 박스체(10)의 구조가 차지하는 전지 팩(100) 높이가 아주 작고, 박스체(10)의 강도가 요구를 충족할 수 없어 발화 및 폭발의 안전 사고를 일으킬 수 있다. 0.02≤Hc/Hp일 때, 박스체(10)의 구조 강도가 요구를 충족할 수 있어 발화 및 폭발을 일으키지 않는다. Hc/Hp가 0.2보다 작을 때, 박스체(10)의 구조 강도가 요구를 충족할 수 있지만, 전지 팩(100)의 공간 이용률이 낮고 에너지 밀도가 너무 낮다.
또한, 0.5≤Hc/Hp＜0.94이면, 전지 팩(100)의 강도가 요구를 충족할 뿐만 아니라 발화 및 폭발의 안전 사고를 일으키지 않으며, 전지 팩(100)의 공간 이용률이 높고, 전지 팩(100)의 에너지 밀도가 높다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 전지 팩(100)은 박스체(10) 및 전지 셀(20)을 포함하고, 박스체(10)는 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하며, 박스체(10)는 최상부에 위치하며 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 베어링 부재(11a)를 포함하고, 전지 셀(20)은 수용 챔버(s) 내에 수용된다. 여기서, 베어링 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 향하는 베어링면(f)을 구비하고, 베어링면(f)은 평면으로 구성된다. 이때, 베어링면(f)이 평면인 경우, 베어링면(f)은 수용 챔버(s) 내에 수용된 각 전지 셀(20)과 비교적 균등한 거리(이 거리는 0일 수 있음)를 유지할 수 있다. 베어링면(f)과 전지 셀(20) 사이의 거리가 비교적 균등하게 유지되는 경우, 수용 챔버(s)는 더 많은 전지 셀(20)을 수용할 수 있는데, 즉 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높고, 전지 팩(100)은 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있으며, 전지 팩(100)의 내구성이 더 높다.
다른 양태에서, 본 발명은 전기 장치를 더 제공한다. 상기 전기 장치는 상기 임의의 실시예에서 제공되는 전지 팩(100)을 포함하고, 전지 팩(100)은 전기 장치에 전기 에너지를 제공한다. 전기 장치에 관한 설명은 상기 설명에 기재된 바를 참조할 수 있으며, 여기서 반복하지 않는다.
상기 전기 장치는 상기 전지 팩(100)을 포함하므로 상기 실시예에 따른 모든 유익한 효과를 가질 수 있으며, 여기서 반복하지 않는다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 팩(100)이 차체(200)에 적용된 모식도이다. 도 18은 도 17에 도시된 구조의 제1 분해 상태도이다. 도 19는 도 17에 도시된 구조의 제2 분해 상태도이다.
일부 실시예에서, 도 17 내지 도 19를 참조하면, 전기 장치는 차량(1000)을 포함하고, 전지 팩(100)은 차량(1000) 차체(200)의 바닥부에 설치된다. 차량(1000)에 관한 설명은 상기 설명에 기재된 바를 참조할 수 있으며, 여기서 반복하지 않는다.
차량(1000)의 차체(200)는 차량(1000)에서 사람을 태우고 화물을 싣는데 사용되는 부분을 의미하며, 조종석, 승객실, 엔진룸, 러기지룸 등을 포함한다. 차체(200)는 일반적으로 차체(200) 케이스(22)와 차체(200) 케이스(22)에 설치된 문, 창문, 장식물, 시트, 공조 장치 등을 포함한다. 차체(200) 케이스(22)는 일반적으로 차량(1000)의 종방향 빔, 횡방향 빔, 섀시 및 필러 등과 같은 주요 하중 지지 구성요소 및 이들에 연결된 판금 부재로 함께 구성된 구조를 의미한다. 본 발명의 실시예에서 전지 팩(100)이 차체(200)의 바닥부에 설치된다는 것은 주로 전지 팩(100)이 차체(200) 케이스(22)의 바닥부에 설치됨을 의미한다.
이때, 전지 팩(100)은 차체(200)의 바닥부에 설치되므로 차체(200) 내부 공간을 차지하지 않아 차체(200) 부피 및 중량을 감소시키는데 도움이 된다.
도 20은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 팩(100과 차체(200)의 장착 관계 모식도이다. 일부 실시예에서, 도 20을 참조하면, 본체(11)는 박스체(10) 최상부에 위치한 베어링 부재(11a)를 포함하고, 베어링 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이며, 수직 방향에서, 베어링 부재(11a)와 차체(200)의 거리(L)는 L≥0을 만족한다.
전지 팩(100)이 차체(200)의 바닥부에 위치하고, 베어링 부재(11a)가 박스체(10)의 최상부에 위치하기 때문에 전지 팩(100)에서 베어링 부재(11a)가 차체(200)에 가장 근접하다. 베어링 부재(11a)와 차체(200)의 거리(L)는 수직 방향에서 베어링 부재(11a)의 최고 위치와 자체 상측에 위치한 차체(200) 사이의 거리를 의미한다. 베어링 부재(11a)가 상기 베어링부(11a1) 및 상기 연결부(11a2)를 포함하는 경우, 베어링 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)는 수용 챔버(s)로부터 멀어지는 베어링부(11a1)의 외부 표면과 그 상측에 위치한 차체(200) 사이의 거리이다.
베어링 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0인 경우, 베어링 부재(11a)와 차체(200)는 합착되고, 베어링 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0보다 큰 경우, 베어링 부재(11a)와 차체(200)는 이격되어 합착되지 않는다. 이때 바닥부 커버(12)는 베어링 부재(11a)의 바닥부에 위치하고, 바닥부 커버(12)와 차체(200) 사이의 거리(g)는 0보다 큼을 이해할 수 있다.
전지 팩(100)이 차체(200) 하측에 설치되는 경우, 전지 팩(100) 바닥부에서 차체(200)까지의 거리 이내의 범위는 전지 팩(100)이 차지하는 장착 공간이다. 베어링 부재(11a)와 차체(200)가 이격되는 경우, 전지 팩(100과 차체(200) 사이에 일정한 낭비되는 공간이 존재할 수 있는데, 베어링 부재(11a)와 차체(200)를 합착하면, 전지 팩(100과 차체(200) 사이에 존재하는 낭비되는 공간을 전지 팩(100)의 공간 범위 내로 분할할 수 있음으로써, 차체(200) 하측이 동일한 공간을 차지하는 경우, 전지 팩(100과 차체(200)의 합착은 전지 팩(100)의 부피를 증가시킬 수 있어 전지 팩(100)의 전력 및 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
이때, 베어링 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0인 경우, 전지 팩(100)은 큰 전력 및 높은 에너지 밀도를 가질 수 있고, 차량(1000)의 내구성이 강하다. 베어링 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0보다 큰 경우, 베어링 부재(11a)의 장착이 비교적 유연하다.
일부 실시예에서, 도 17 내지 도 19를 참조하면, 본체(11)는 박스체(10) 최상부에 위치한 베어링 부재(11a)를 포함하고, 베어링 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 정의하기 위한 것이며, 전지 팩(100)은 베어링 부재(11a)를 통해 차체(200)에 장착된다.
전지 팩(100)이 차체(200)의 바닥부에 위치하고, 베어링 부재(11a)가 박스체(10)의 최상부에 위치하기 때문에 전지 팩(100)에서 베어링 부재(11a)가 차체(200)에 가장 근접하며, 전지 팩(100)이 베어링 부재(11a)를 통해 차체(200)에 장착되는 것은 구체적으로 베어링 부재(11a)가 체결 부재(13)(예를 들어, 나사, 볼트, 리벳 등)를 통해 용접 등 방식에 의해 차체(200)에 고정되는 것일 수 있다.
전지 셀(20)이 베어링 부재(11a)에 설치되는 경우, 전지 셀(20)과 베어링 부재(11a)에 의해 형성된 구조는 차체(200)에 연결됨으로써, 전지 팩(100)의 최상부 강도를 향상시켜 전지 팩(100)의 장착 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 베어링 부재(11a)는 차체(200) 섀시의 적어도 일부를 형서하도록 구성된다.
섀시는 차체(200)의 일부로서 동력전달계, 주행계, 조향계 및 제동계의 4개의 부분으로 구성된 조합으로, 차량(1000)의 엔진 및 각 부재, 전체를 지지하고 장착하며, 차량(1000)의 전체적인 형태를 형성하고, 엔진의 동력을 감당하기 위한 것이며, 정상 주행을 보장한다.
섀시는 차체(200)의 바닥부에 위치하고, 베어링 부재(11a)는 직접 섀시의 적어도 일부로 사용된다. 즉, 베어링 부재(11a)는 차체(200)의 섀시의 적어도 일부를 형성한다. 이로써, 베어링 부재(11a)와 차체(200) 섀시를 일체로 집적함으로써, 기존 섀시와 전지 팩(100) 사이의 간극이 차지하는 공간을 전지 팩(100) 내로 분할하여 전지 팩(100)의 공간을 향상시킬 수 있음으로써, 전지 팩(100)의 에너지를 향상시키는데 도움이 되어 차량(1000)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 17 내지 도 19를 참조하면, 전기 장치는 차량(1000)을 포함하고, 차량(1000) 차체(200)의 바닥부에는 전지 팩(100)이 설치된다. 전지 팩(100)은 박스체(10) 및 전지 셀(20)을 포함하고, 박스체(10)는 그 최상부에 위치한 베어링 부재(11a)를 포함하며, 전지 셀(20)은 박스체(10) 내에 위치하고 베어링 부재(11a)에 오버행되고, 전지 셀(20)의 전극 단자(21a)는 베어링 부재(11a)로부터 멀어지는 전지 셀(20)의 외부 표면에 위치하며, 베어링 부재(11a)는 차량(1000) 섀시의 적어도 일부를 형성한다.
이때, 전지 셀(20)은 베어링 부재(11a)에 오버행되므로, 베어링 부재(11a)의 강도를 향상시켜 전지 셀(20) 최상부의 강도를 향상시킬 수 있음으로써, 베어링 부재(11a)가 섀시로 사용될 때 일정한 힘 요구에 도달할 수 있도록 한다. 동시에, 전지 셀(20)의 전극 단자(21a)는 베어링 부재(11a)를 등지므로, 전지 셀(20)을 직접 베어링 부재(11a)에 장착할 수 있어 전지 셀(20)과 베어링 부재(11a) 사이의 공극을 절약하고, 절약된 공극을 전지 셀(20)의 장착 공간을 증가시키는데 사용하여 전지 팩(100)의 에너지를 향상시켜 차량(1000)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시예의 각 기술적 특징은 임의로 조합될 수 있고, 설명의 간결함을 위해, 상기 실시예의 각 기술적 특징의 모든 가능한 조합을 설명하지 않았지만, 이러한 기술적 특징의 조합이 모순되지 않는 한 모두 본 명세서에 기재된 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.
상술한 실시예는 본 발명의 몇몇 실시형태만 나타낸 것으로, 그 설명이 비교적 구체적이고 상세하지만 특허 출원의 범위를 제한하는 것으로 이해해서는 아니된다. 당업자는 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다양한 변형 및 개선을 진행할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 보호 범위에 속함을 유의해야 한다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위를 기준으로 해야 한다.
1000: 차량; 100: 전지 팩; 200: 차체; 10: 박스체; 11: 본체; 11a: 베어링 부재; 11a1: 베어링부; 11a2: 연결부; 11b: 프레임; 12: 바닥부 커버; 12a: 커버부; 12b: 장착부; 12c: 고정홀; 13: 체결 부재; s: 수용 챔버; q: 캐비티; f: 베어링면; f1: 제1 베어링 가장자리; f2: 제2 베어링 가장자리; f3: 제3 베어링 가장자리; f4: 제4 베어링 가장자리; d: 특징면; d1: 제1 특징변; d2: 제2 특징변; d3: 제3 특징변; d4: 제4 특징변; 20: 전지 셀; 21: 엔드 커버; 21a: 전극 단자; 22: 케이스; 23: 전극 조립체; m1: 제1 외부 표면; m2: 제2 외부 표면; m3: 제3 외부 표면.

Claims (18)

  1. 전지 팩으로서,
    둘러싸여 수용 챔버를 형성하고, 자체 최상부에 위치하며 상기 수용 챔버를 정의하기 위한 베어링 부재를 포함하는 박스체; 및
    상기 수용 챔버 내에 수용된 전지 셀을 포함하되,
    상기 베어링 부재는 상기 수용 챔버를 향하는 베어링면을 구비하고, 상기 베어링면은 평면으로 구성되는 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링면의 정투영의 면적(N1)과 상기 베어링 부재의 정투영의 면적(N2)은 N1/N2≥0.2를 만족하는 전지 팩.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수직 방향에서, 상기 베어링면의 정투영은 직사각형인 전지 팩.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 부재는 베어링부 및 연결부를 구비하고, 상기 연결부는 상기 베어링부의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 상기 베어링부는 상기 수용 챔버를 정의하기 위한 것이고, 상기 연결부는 상기 박스체에서 상기 베어링 부재를 제외한 부분에 연결되며;
    상기 수용 챔버를 향하는 상기 베어링부의 내부 표면은 상기 베어링면을 형성하도록 구성되는 전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베어링부는 상기 장착부에 비해 상기 수용 챔버로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 설치되는 전지 팩.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 수용 챔버로부터 멀어지는 상기 베어링부의 외부 표면은 상기 베어링면에 평행하는 전지 팩.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지 셀은 상기 베어링면에 오버행되는 전지 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베어링 부재를 향하는 상기 전지 셀의 외부 표면은 제1 외부 표면이고, 상기 전지 셀은 전극 단자를 포함하며, 상기 전극 단자는 상기 전지 셀에서 상기 제1 외부 표면을 제외한 외부 표면에 배치되는 전지 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전지 셀은 상기 제1 외부 표면과 배향하여 설치된 제2 외부 표면을 구비하고, 상기 전극 단자는 상기 제2 외부 표면에 배치되는 전지 팩.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지 셀과 상기 베어링 부재는 접착되는 전지 팩.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박스체는 자체 바닥부에 위치한 바닥부 커버를 더 포함하고, 상기 바닥부 커버는 상기 수용 챔버를 정의하기 위한 것이며, 상기 바닥부 커버와 상기 전지 셀은 이격되어 설치되는 전지 팩.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박스체는 바닥부 커버 및 프레임을 더 포함하고, 상기 프레임은 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통 설치된 캐비티를 형성하며, 상기 바닥부 커버 및 상기 베어링 부재는 각각 상기 캐비티의 수직 방향의 배향되는 양단에 커버되고, 상기 바닥부 커버, 상기 프레임 및 상기 베어링 부재는 함께 둘러싸여 상기 수용 챔버를 형성하는 전지 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 베어링 부재는 상기 프레임과 고정 연결되거나 일체로 성형되는 전지 팩.
  14. 전기 장치로서,
    상기 전기 장치에 전기 에너지를 제공하기 위한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 전지 팩을 포함하는 전기 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전기 장치는 차량을 포함하고, 상기 전지 팩은 상기 차량의 차체 바닥부에 설치되는 전기 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    수직 방향에서, 상기 베어링 부재와 상기 차체의 거리(L)는 L≥0을 만족하는 전기 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 전지 팩은 상기 베어링 부재를 통해 상기 차체에 연결되는 전기 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 베어링 부재는 상기 차체 섀시의 적어도 일부를 형성하도록 구성되는 전기 장치.
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DE102016115647B3 (de) * 2016-08-23 2017-12-14 Benteler Automobiltechnik Gmbh Batterieträger für ein Elektrokraftfahrzeug sowie Verfahren zum Bestücken und Montieren eines Batterieträgers
CN207134404U (zh) * 2017-09-13 2018-03-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池箱体
JP2021084601A (ja) * 2019-11-29 2021-06-03 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトＤａｉｍｌｅｒ ＡＧ 車両用バッテリパック、及び車両用バッテリパック支持装置
CN215008401U (zh) * 2021-07-20 2021-12-03 远景动力技术(江苏)有限公司 一种新能源汽车

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