KR20240063835A

KR20240063835A - 배터리팩 및 이를 구비한 자동차

Info

Publication number: KR20240063835A
Application number: KR1020240056259A
Authority: KR
Inventors: 신주환; 이형석; 김영진; 이태경; 허남훈
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2024-04-26
Publication date: 2024-05-10
Also published as: KR20230114906A; KR102664969B1; WO2023146083A1

Abstract

본 발명은 이차전지를 수용하는 차량용 배터리팩 및 이를 적용한 차량에 관한 것이다. 상기 배터리팩은, 장방형의 베이스플레이트, 상기 베이스플레이트와 마주하도록 상기 베이스플레이트의 하부에 이격 배치되는 장방형의 언더커버, 상기 베이스플레이트의 가장자리와 언더커버의 가장자리에 연결되며 상기 하부케이스의 테두리를 구성하는 사이드팩 프레임, 및 상기 베이스플레이트와 언더커버 사이에 마련되고, 제1방향으로 연장된 서포트빔을 포함한다. 상기 서포트빔은 단부가 상기 사이드팩 프레임에 연결되는 중공관을 포함한다. 상기 서포트빔과 마주하는 베이스플레이트 영역에는 베이스벤트홀이 마련되고, 상기 베이스벤트홀과 마주하는 서포트빔 부위에는 빔벤트홀이 마련된다. 상기 서포트빔의 중공부는 상기 사이드팩 프레임의 프레임중공부와 통하도록 연결된다. 상기 프레임중공부는 상기 팩 벤팅장치와 연결된다.

Description

배터리팩 및 이를 구비한 자동차{BATTERY PACK AND A VEHICLE HAVING THE SAME}

본 발명은 이차전지를 수용하는 차량용 배터리팩 및 이를 적용한 차량에 관한 것이다.

구동력으로서 전기를 사용하는 전기자동차가 널리 보급되고 있다. 전기자동차에는 전기에너지를 저장하고 있는 이차전지들을 탑재한다. 이차전지는 차량을 구동하기 위한 모터의 구동에 적합한 전압과 전류를 제공할 수 있도록 병렬 및/또는 직렬로 연결되며 배터리팩 형태로 차량에 제공된다.

배터리팩은 중량이 상당하기 때문에, 차량의 주행안정성을 확보하기 위해 차량의 바닥 부위에 탑재된다. 이에 따라 상기 배터리팩은 높이가 낮은 장방형의 직육면체 형상을 가지는 것이 일반적이다.

면적이 넓고 높이가 낮은 장방형의 배터리팩의 강성을 확보하기 위해서, 통상 배터리팩에 수용된 이차전지들 사이에 크로스빔 형태의 보강부재를 설치한다.

그러나 보강부재를 이와 같은 형태로 설치하면, 보강부재가 차지하는 공간만큼 이차전지를 수용할 수 있는 공간이 줄어든다.

한편, 이차전지가 외부의 충격을 받는 등의 이유로 단락을 일으키면, 발열이 일어나고, 이로 인해 이차전지가 발화되거나 폭발할 우려가 있다. 이에 이차전지가 이상 고온으로 발열할 때 발생하는 가스를 신속히 외부로 배출하여 이차전지가 폭발하지 않도록 하는 구조가 요구된다. 이에 따라, 배터리팩에는, 이차전지에서 가스가 발생할 때 이를 벤팅하는 벤팅 구조가 별도로 마련된다.

그러나, 가스 벤팅을 위한 구조 역시 이차전지를 수용할 수 있는 공간을 차지하게 되어 이차전지를 수용할 수 있는 공간이 줄어든다.

KR

2065099

B1

KR

2021-0017273

A

KR

2018-0006150

A

KR

2021-0041950

A

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 강성을 보강하는 구조가 이차전지를 수용할 수 있는 공간을 차지하지 않는 배터리팩 구조와, 이를 적용한 자동차를 제공하고자 한다.

본 발명은, 이차전지의 이상 발열 현상으로 인해 발생하는 가스를 신속하게 배출할 수 있고, 이러한 배출 구조가 이차전지 수용 공간을 차지하지 않는 배터리팩 및 이를 적용한 자동차를 제공하고자 한다.

본 발명은, 구조가 간단하면서도 강성을 충분히 확보할 수 있고, 이차전지 수용공간을 더욱 확보할 수 있는 배터리팩 구조 및 이를 적용한 자동차를 제공하고자 한다.

본 발명은, 이차전지의 이상 발열로 인한 화재의 발생과 화재의 전파를 억제할 수 있는 간단한 구조를 가지면서도, 이차전지의 수용공간을 더욱 확보할 수 있는 배터리팩 구조 및 이를 적용한 자동차를 제공하고자 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 제1방향 및 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 장방형의 하부케이스를 포함하는 배터리팩에 적용될 수 있다.

상기 제1방향은 장방형의 폭방향일 수 있고, 상기 제2방향은 장방향의 길이방향일 수 있다.

상기 제1방향은 장방형의 단변이 연장되는 방향일 수 있고, 상기 제2방향은 장방형의 장변이 연장되는 방향일 수 있다.

상기 제1방향은 차량의 폭 방향과 대응하는 방향일 수 있고, 상기 제2방향은 차량의 전후 방향과 대응하는 방향일 수 있다.

상기 배터리팩은 상하방향의 높이가 작은 납작한 직육면체 형상일 수 있다.

상기 하부케이스는, 장방형의 베이스플레이트와, 장방향의 언더커버와, 상기 베이스플레이트와 언더커버의 가장자리에 연결되는 사이드팩 프레임을 포함할 수 있다.

상기 베이스플레이트와 언더커버는 상하방향으로 서로 마주하며 이격 배치될 수 있다.

상기 베이스플레이트는 상기 언더커버보다 상부에 배치될 수 있다.

상기 사이드팩 프레임은 제1방향으로 연장되는 한 쌍의 부재와, 제2방향으로 연장되는 한 쌍의 부재를 포함할 수 있다.

제1방향으로 연장되는 한 쌍의 부재는 단변 부재일 수 있다.

제2방향으로 연장되는 한 쌍의 부재는 장변 부재일 수 있다.

상기 베이스플레이트와 언더커버 사이에는 제1방향으로 연장되는 서포트빔이 마련된다.

상기 서포트빔의 연장 방향의 양단부는 상기 사이드팩 프레임에 연결될 수 있다.

상기 서포트빔은 상기 사이드팩 프레임에서 제2방향으로 연장되는 상기 한 쌍의 부재에 연결될 수 있다.

상기 사이드팩 프레임은 상기 베이스플레이트보다 더 상부로 연장된 월프레임을 구비할 수 있다.

상기 베이스플레이트가 바닥을 이루며 월프레임에 의해 둘러싸이는 공간에는 복수 개의 파우치유닛이 수용될 수 있다.

상기 서포트빔은 상기 파우치유닛을 지지하고 상기 하부케이스의 강성을 보강할 수 있다.

상기 하부케이스에 복수 개의 파우치유닛이 수용된 상태에서, 제1방향 또는 제2방향으로 이웃하는 파우치유닛 사이에는 하부케이스의 보강을 위한 구조가 개재되지 않을 수 있다. 이에 따라 더 많은 파우치유닛을 배터리팩에 수용하는 것이 가능하다.

복수 개의 모든 상기 파우치유닛은 제2방향으로 서로 접하도록 배열될 수 있다.

상기 서포트빔은 복수 개 마련될 수 있다.

복수 개의 상기 서포트빔은 제2방향으로 상호 이격 배치될 수 있다.

복수 개의 상기 서포트빔은 서로 나란하게 정렬된 형태로 배치될 수 있다.

상기 서포트빔의 연장 방향의 양 단부는 상기 사이드팩 프레임에 연결되어 그 강성을 더욱 보강할 수 있다.

상기 서포트빔과 마주하는 베이스플레이트 영역에는 베이스벤트홀이 마련될 수 있다.

상기 베이스벤트홀과 매주하는 서포트빔의 상부면에는 빔벤트홀이 마련될 수 있다.

상기 베이스벤트홀과 상기 빔벤트홀은 서로 통할 수 있다.

상기 서포트빔은 그 연장방향을 따라 속이 빈 형태의 빔중공부를 구비할 수 있다.

상기 서포트빔의 단면은 직사각형일 수 있다. 상기 서포트빔은 상부가 개방된 '└┘' 형상일 수 있다.

상기 빔벤트홀과 상기 빔중공부는 서로 통할 수 있다.

상기 서포트빔의 연장 방향의 적어도 어느 일 측 단부에는 단부벤트홀이 마련될 수 있다.

상기 단부벤트홀은 상기 서포트빔의 양 단부에 모두 마련될 수 있다.

상기 빔중공부와 상기 단부벤트홀은 서로 통할 수 있다.

상기 사이드팩 프레임이 상기 서포트빔과 연결되는 부위에는, 상기 단부벤트홀과 통하는 빔 연결홀이 마련될 수 있다.

상기 사이드팩 프레임은 제2방향으로 연장되는 프레임중공부를 구비할 수 있다.

상기 사이드팩 프레임은, 상기 베이스플레이트와 언더커버보다 더 측방향 외측으로 연장되는 엣지프레임을 더 구비할 수 있다.

상기 엣지프레임의 측방향 내측 단부는 상기 월프레임의 하부에 연결될 수 있다.

상기 프레임중공부는 상기 엣지프레임에 마련될 수 있다.

상기 프레임중공부는 상기 빔연결홀과 통할 수 있다.

상기 하부케이스는 상기 파우치유닛에서 누설된 가스를 배출하는 팩 벤팅장치를 더 포함할 수 있다.

상기 팩 벤팅장치는 상기 사이드팩 프레임에서 제1방향으로 연장되는 부재, 즉 단변 부재에 마련될 수 있다.

상기 프레임중공부는 상기 팩 벤팅장치와 연결될 수 있다.

상기 베이스플레이트와 상기 파우치유닛은, 상기 베이스플레이트와 파우치유닛 사이에 개재되는 레진에 의해 상호 고정될 수 있다.

상기 베이스플레이트의 저면에는 냉각유로가 마련된 냉각플레이트가 적층될 수 있다.

상기 서포트빔은 상기 냉각플레이트보다 하부에 배치될 수 있다.

상기 베이스플레이트의 베이스벤트홀은 상기 냉각유로가 배치되지 않은 영역에 마련될 수 있다.

상기 냉각플레이트에서 상기 베이스벤트홀과 마주하는 부위에는 대응벤트홀이 마련될 수 있다.

상기 베이스벤트홀과 대응벤트홀은 서로 통할 수 있다.

상기 레진은 제2방향을 따라 배치되는 복수 개의 베이스벤트홀을 포함하는 영역으로서, 제2방향을 따라 연장되는 영역에는 개재되지 않을 수 있다.

상기 파우치유닛의 저면에서 상기 레진이 도포되지 않는 상기 영역에 대응하는 위치에는 파우치유닛 내부에서 발생한 가스가 파우치유닛 외부로 릴리즈 될 수 있는 벤트홀이 마련될 수 있다.

상기 파우치유닛에서 누설된 가스는, 유동 순서대로 상기 베이스벤트홀, 대응벤트홀, 빔벤트홀, 빔중공부, 단부벤트홀, 빔 연결홀, 및 프레임중공부를 통해 팩 벤팅장치에 의해 배출될 수 있다.

상기 파우치유닛은 스케일 조절이 가능한 파우치 유닛(SPU; Scalable Pouch Unit)일 수 있다.

본 발명은, 상술한 배터리팩을 탑재한 차량을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리팩은, 이차전지 파우치유닛의 수용 공간을 더욱 확보하여 배터리팩의 전기 용량을 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 따른 배터리팩은, 전기용량을 충분히 확보하면서도, 배터리팩의 강성을 충분히 확보할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리팩은, 하부케이스의 강성을 보강하기 위한 구조 자체를 가스 배출 경로로 사용함으로써, 배터리팩의 중량을 줄이면서도 파우치유닛의 수용 공간을 더욱 확보할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리팩은 보다 경량으로 그리고 보다 전기 용량을 크게 할 수 있으므로, 차량에 탑재하였을 때 차량이 이동 가능한 거리를 더욱 확보할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리팩에 적용된 하부케이스의 전방사시도이다.
도 2는 도 1의 하부케이스의 후방사시도이다.
도 3은 도 1의 하부케이스의 저면도이다.
도 4는 도 3에서 언더커버를 삭제한 상태의 저면도이다.
도 5는 도 4에서 서포트빔을 삭제한 상태의 저면도이다.
도 6은 도 1과 도 2의 VI 단면도이다.
도 7은 하부케이스에 수용되는 파우치유닛의 사시도이다.
도 8과 도 9는 도 7의 파우치유닛을 도 1의 하부케이스에 수용하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1의 하부케이스에 파우치유닛을 모두 수용한 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 XI 단면도이다.
도 12는 배터리팩이 적용된 차량의 사시도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

설명의 편의 상, 후술할 제1방향과 제2방향을 포함하는 평면 상에서, 장방형의 하부케이스 내부로 향하는 방향을 내측방향이라 하고, 하부케이스 외부로 향하는 방향을 외측방향이라 지칭한다.

이하 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 차량(5)에 적용되는 배터리팩(3)의 하부케이스(10)의 실시예에 대해 설명한다.

상기 하부케이스(10)는 폭방향(제1방향)과 전후방향(제2방향)으로 연장되고, 낮은 높이를 가지는 배터리팩(3)에 적용된다. 즉 상기 배터리팩(3)은 납작하고 넓은 직육면체 형상일 수 있다.

상기 하부케이스(10)는 폭방향 및 상기 폭방향과 교차하는 전후방향으로 연장되는 장방형의 평면을 가지고 소정의 높이를 가진다.

상기 하부케이스(10)의 폭방향에 대응하는 변은 단변이고, 전후방향에 대응하는 변은 장변일 수 있다.

상기 단변의 연장 방향은 상기 배터리팩(3)이 설치되는 차량의 폭방향과 대응할 수 있고, 상기 장변의 연장 방향은 상기 차량의 전후방향과 대응할 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 배터리팩(3)의 설치 방향이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 하부케이스(10)는, 장방형의 베이스플레이트(20)를 포함하고, 상기 베이스플레이트(20)와 대응하는 장방형의 언더커버(70)를 포함한다.

상기 언더커버(70)는 상기 베이스플레이트(20)보다 약간 더 큰 직사각형 평판 형상일 수 있다.

상기 하부케이스(10)는 상기 베이스플레이트(20)와 언더커버(70)의 가장자리에 연결되는 사이드팩 프레임(60)을 더 포함한다.

상기 사이드팩 프레임(60)은 그 단면이 대략 "L"자 형태로 이루어진다. 상기 사이드팩 프레임(60)은, 상기 베이스플레이트(20)와 연결되고, 상방으로 연장되는 월프레임(61)과, 상기 언더커버(70)와 연결되고 측방 외측으로 연장되는 엣지프레임(63)을 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 엣지프레임(63)은 상기 월프레임(61)의 하부 외측면에 연결되고, 상기 월프레임(61)으로부터 외측방향으로 더 연장되는 형태일 수 있으며, 상기 엣지프레임(63)의 하단부는 상기 월프레임(61)의 하단부보다 더 하부로 연장된다. 이에 따라, 상기 엣지프레임(63)의 내측면은 상기 월프레임(61)의 내측면보다 더 외측에 배치되고, 상기 엣지프레임(63)의 저면은 상기 월프레임(61)의 저면보다 더 하부에 배치된다. 그리고 상기 월프레임(61)의 저면은 상기 월프레임(61)의 저면보다 더 내측에 배치된다.

상기 월프레임(61)과 엣지프레임(63)은 내부에 소정의 격벽이 마련된 중공형 압출부재일 수 있다. 이로써 상기 사이드팩 프레임(60)은 중량을 최소화하면서 그 강성을 확보할 수 있다.

상기 월프레임(61)의 저면 내측에는 단턱이 마련될 수 있고, 해당 단턱 부위에 상기 베이스플레이트(20)의 가장자리가 끼워 맞춰지며 상호 고정될 수 있다. 이에 따라 상기 베이스플레이트(20)와 상기 월프레임(61)은 상호 위치 규제되며 고정될 수 있다. 실시예에서는 상기 베이스플레이트(20)의 저면과 상기 월프레임(61)의 저면이 동일 평면을 이룸을 예시한다.

상기 엣지프레임(63)의 저면 내측에는 단턱이 마련될 수 있고, 해당 단턱 부위에 상기 언더커버(70)의 가장자리가 끼워 맞춰지며 상호 고정될 수 있다. 이에 따라 상기 언더커버(70)와 상기 엣지프레임(63)은 상호 위치 규제되며 고정될 수 있다. 실시예에서는 상기 언더커버(70)의 저면과 상기 엣지프레임(63)의 저면이 동일 평면을 이룸을 예시한다.

이에 따라 상기 베이스플레이트(20)는 상기 언더커버(70)보다 상부에 배치되고, 상하방향으로 서로 마주하며 이격 배치될 수 있다.

상기 사이드팩 프레임(60)은 상기 베이스플레이트(20)와 언더커버(70)의 네 변을 둘러싸는 형태로 이들과 결합할 수 있다. 상기 사이드팩 프레임(60)은 제1방향으로 연장되는 한 쌍의 단변 부재와, 제2방향으로 연장되는 한 쌍의 장변 부재를 포함한다.

상기 월프레임(61)은 상기 베이스플레이트(20)의 상면보다 더 상방으로 연장된다. 이에 따라 상기 월프레임(61)의 내측면과 상기 베이스플레이트(20)의 상면에 의해 규정되는 공간이 제공될 수 있고, 상기 공간에 이차전지 파우치유닛(90)이 복수 개 수용될 수 있다.

상기 베이스플레이트(20)의 저면에는 도 5에 도시된 바와 같이 냉각플레이트(30)가 적층된다. 상기 냉각플레이트(30)는 상기 베이스플레이트(20)의 저면과 밀착되는 부분과, 상기 베이스플레이트(20)로부터 이격되는 부분을 구비한다. 상기 베이스플레이트(20)로부터 이격되는 부분 및 이와 대응하는 상기 베이스플레이트(20)의 저면은 냉각 유체가 흐르는 냉각유로(31)를 규정한다.

이차전지를 냉각하기 위한 냉각유체는 상기 냉각유로(31)의 유입구를 통해 냉각유로(31)에 공급되고, 상기 냉각유로(31)를 흐르며 이차전지를 냉각하고 유출구를 통해 되돌아간다.

상기 냉각플레이트(30)와 상기 언더커버(70) 사이에는 서포트빔(50)이 설치된다. 상기 서포트빔(50)의 상기 서포트빔(50)의 상부면은 상기 냉각플레이트(30)와 접하며 마주하고, 하부면은 상기 언더커버(70)와 접하며 마주할 수 있다.

상기 서포트빔(50)은 제1방향으로 연장되는 대략적으로 납작한 직사각형 각관일 수 있다. 즉 상기 서포트빔(50)은 내부에 빔중공부(51)를 구비하는 관 형태의 부재가 제1방향으로 연장된 형태일 수 있다. 이에 따라, 상기 서포트빔(50)의 양단부에는 개방된 형태의 단부벤트홀(55)이 마련될 수 있다.

상기 서포트빔(50)의 제1방향 양측 단부는 상기 사이드팩 프레임(60)에 연결 고정된다. 구체적으로, 상기 서포트빔(50)의 단부는 상기 엣지프레임(63)의 저면과 내측면의 코너 부위에 고정된다.

상기 엣지프레임(63)의 저면과 내측면의 코너 부위에는 빔 연결홀(65)이 마련될 수 있다. 상기 빔 연결홀(65)은 상기 엣지프레임(63)의 저면 내측 일부 및 상기 내측면의 하단부 일부가 제거된 형태일 수 있다.

상기 서포트빔(50)의 하부는 상기 빔 연결홀(65)에 의해 드러난 상기 엣지프레임(63)의 저면부의 측면과 접할 수 있고, 상기 서포트빔(50)의 상부는 상기 빔 연결홀(65)에 의해 드러난 상기 엣지프레임(63)의 내측면부의 저면과 접할 수 있다.

이처럼 끼워 맞춰진 상기 빔 연결홀(65)과 상기 단부벤트홀(55)을 통해, 상기 사이드팩 프레임(60)의 엣지프레임(63)에 마련된 프레임중공부(67)와 상기 서포트빔(50)의 빔중공부(51)는 서로 통하도록 연결된다.

서포트빔(50)과 사이드팩 프레임(60)의 연결 방식이 반드시 실시예에서 예시한 형태로 한정되는 것은 아니다. 가령, 앞서 설명한 바와 같이 서포트빔(50)의 빔중공부(51)와 사이드팩 프레임(60)의 프레임중공부(67)가 서로 통하도록 연결될 수 있는 구조라면, 다른 형태로 연결될 수도 있음은 물론이다.

상기 서포트빔(50)은 상기 하부케이스(10)의 단변과 대응하는 방향으로 연장되고, 그 양단부가 상기 하부케이스(10)의 장변에 마련된 한 쌍의 사이드팩 프레임(60)에 연결될 수 있다. 그러나 이와 달리, 상기 서포트빔(50)이 상기 하부케이스(10)의 장변과 대응하는 방향으로 연장되고 상기 하부케이스(10)의 단변에 마련된 한 쌍의 사이드팩 프레임(60)에 연결될 수도 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면 상기 서포트빔(50)은 제2방향을 따라 복수 개가 이격 배치될 수 있다. 마찬가지로 상기 복수 개의 서포트빔(50)의 양단부들은 모두 상기 사이드팩 프레임에 연결될 수 있다.

도 1과 도 5를 참조하면, 상기 베이스플레이트(20)와 상기 냉각플레이트(30)는 상호 대응하는 위치에 각각 베이스벤트홀(23)과 대응벤트홀(33)을 구비할 수 있다. 상기 베이스벤트홀(23)과 대응벤트홀(33)은 상기 냉각유로(31)를 벗어난 부위에 마련될 수 있다.

실시예에서는 제1방향을 따라 한 쌍의 베이스벤트홀(23) 및 대응벤트홀(33)이 마련되고, 이들이 제2방향을 따라 등간격 배치된 구조가 예시된다. 도 1과 도 5를 참조하면, 복수 개의 상기 베이스벤트홀(23) 및 대응벤트홀(33)은 제2방향을 따라 2열 배치된다.

도 4를 참조하면, 하나의 서포트빔(50)은, 제1방향으로 배열된 한 쌍의 베이스벤트홀(23) 및 대응벤트홀(33) 하부를 지나는 위치에 배치된다. 이에 따라, 제2방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치된 복수 개의 서포트빔(50)들은, 제2방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치된 한 쌍의 베이스벤트홀(23)들 및 대응벤트홀(33)들 하부에 각각 배치될 수 있다.

상기 서포트빔(50)의 상부면에서 상기 베이스벤트홀(23) 및 대응벤트홀(33)과 대응하는 위치에는, 빔벤트홀(53)이 구비될 수 있다. 실시예에 따르면, 하나의 서포트빔(50) 상부에 한 쌍의 빔벤트홀(53)이 마련됨이 예시된다. 즉 실시예의 서포트빔(50)은, 내부에 빔중공부(51)를 구비하는 납작한 직사각형 각관 형태로서, 그 길이방향 양단부에 단부벤트홀(55)이 마련되고, 그 상부면에 한 쌍의 빔벤트홀(53)이 마련되는 형태이다.

상기 하부케이스(10)에서 이차전지 파우치유닛(90)이 수용되는 공간은, 순서대로 상기 베이스플레이트(20)의 베이스벤트홀(23), 상기 냉각플레이트(30)의 대응벤트홀(33), 상기 서포트빔(50)의 빔벤트홀(53)과 빔중공부(51)와 단부벤트홀(55), 및 상기 사이드팩 프레임(60)의 빔 연결홀(65)을 통해, 상기 사이드팩 프레임(60)의 프레임중공부(67)와 연통할 수 있다.

상기 프레임중공부(67)는 상기 사이드팩 프레임(60)의 길이방향을 따라 연장 형성된다. 그리고 상기 프레임중공부(67)는, 상기 사이드팩 프레임(60)에 마련된 팩 벤팅장치(80)까지 연결된다. 실시예에서는 상기 팩 벤팅장치(80)가, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하부케이스(10)의 후방 단변에 설치된 사이드팩 프레임(60)의 월프레임(61) 외측면에 설치된 구조가 예시된다.

상기 베이스플레이트(20)가 바닥을 이루며 월프레임(61)에 의해 둘러싸이는 공간에는 복수 개의 파우치유닛(90)이 수용될 수 있다.

상기 파우치유닛(90)을 상기 베이스플레이트(20) 상에 안정적으로 고정하기 위해, 상기 베이스플레이트(20)의 상부면에는 레진(40)이 부착 또는 도포될 수 있다. 상기 레진(40)은 상기 제2방향을 따라 배열된 2열의 베이스벤트홀(23)들을 제외한 위치에 마련될 수 있다. 상기 레진(40)은, 제2방향으로 상기 베이스벤트홀(23)들을 지나는 2열 부위에는 마련되지 않을 수 있다. 상기 레진(40)은 얇지만 어느 정도 두께를 가지므로, 상기 레진(40) 상에 파우치유닛(90)이 거치된 상태에서도, 상기 레진(40)이 마련되지 않은 부위를 통해, 제2방향으로 이웃하는 두 베이스벤트홀(23)이 상기 베이스플레이트(20) 상부에 마련된 약간의 공간을 통해 서로 연통할 수 있다.

상기 서포트빔(50)은 상기 파우치유닛(90)을 지지하고 상기 하부케이스(10)의 강성을 보강한다. 또한 상기 서포트빔(50)은, 상기 파우치유닛(90)에서 누설되는 가스를 배출시키는 경로까지 함께 제공한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이차전지 파우치유닛(90)은 가늘고 긴 직육면체 형태일 수 있다. 상기 파우치유닛(90)은 확장형 파우치 유닛(scalable pouch unit)일 수 있다.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 상기 파우치유닛(90)은, 제1방향으로 연장되도록 정렬된 상태에서, 상기 하부케이스(10)에 수용될 수 있다. 이때, 제2방향을 따라 복수 개의 파우치유닛(90)이 배열되도록 하며 파우치유닛(90)을 수용할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이 상기 하부케이스(10)에 파우치유닛(90)을 수용한 상태에서, 제2방향으로 이웃하는 파우치유닛(90) 사이에는 하부케이스의 보강을 위한 구조가 개재되지 않는다. 즉 복수 개의 모든 상기 파우치유닛(90)은 제2방향으로 서로 접하도록 배열될 수 있다. 이에 따라 더 많은 파우치유닛(90)을 배터리팩(3)의 하부케이스(10)에 수용하는 것이 가능하다.

상기 복수 개의 파우치유닛(90)은, 후방에 마련된 월프레임(61)과, 전방에 마련된 격벽(75) 사이에 수용될 수 있다. 상기 격벽(75)과 전방에 마련된 월프레임(61) 사이의 공간에는, 배터리팩을 구성하는 다른 부품들을 수용할 수 있다.

도 11을 참조하면, 상기 파우치유닛(90)의 하부에는 가스가 배출될 수 있는 벤트홀(91)이 마련된다. 상기 벤트홀(91)은, 평상시에는 막혀 있는 형태이며, 파우치유닛(90)의 내부 압력이 높아질 때 가장 먼저 열릴 수 있도록 파우치유닛(90)의 다른 부위보다 얇게 구성될 수 있다.

상기 벤트홀(91)은 상기 베이스플레이트(20) 상에서 상기 레진(40)이 마련되지 않은 영역 상에 배치될 수 있다. 따라서 복수 개의 파우치유닛(90) 중 일부 파우치유닛(90)의 벤트홀(91)은 상기 베이스벤트홀(23)과 대응하는 위치에 배치될 수 있지만, 일부 파우치유닛(90)의 벤트홀(91)은 이를 벗어난 위치에 배치될 수 있다.

상기 베이스벤트홀(23)과 대응하는 위치에 배치된 벤트홀(91)을 통해 파우치유닛(90)으로부터 배출되는 가스는, 해당 베이스벤트홀(23)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이, 상기 베이스벤트홀(23)을 벗어난 위치에 배치된 벤트홀(91)을 통해 배출되는 가스는, 레진(40)이 덮여 있지 않은 이웃하는 두 베이스벤트홀(23) 사이의 공간을 통해 이동하여, 가까운 베이스벤트홀(23)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

이처럼 상기 파우치유닛(90)에서 누설된 가스는, 유동 순서대로 상기 베이스벤트홀(23), 대응벤트홀(33), 빔벤트홀(53), 빔중공부(51), 단부벤트홀(55), 빔 연결홀(65), 및 프레임중공부(67)를 통해 상기 팩 벤팅장치(80)에 의해 배출될 수 있다.

도 12를 참조하면, 상기 하부케이스(10)를 포함하는 배터리팩(3)은 차량(5)의 하부에 탑재될 수 있다.

상술한 발명에 따르면, 높이가 낮은 서포트빔이 하부케이스에서 이차전지 수용공간의 하부에 배치되어 하부케이스의 강성을 보강하면서 누설 가스의 벤팅 경로를 함께 제공하므로, 강성을 보강하는 구조와 가스 배출 구조가 이차전지를 수용할 수 있는 공간을 차지하지 않는다. 이에 따라 이차전지 수용공간을 더욱 확보할 수 있고, 이에 따라 배터리팩의 전기 용량을 더욱 높일 수 있다.

따라서 상술한 배터리팩을 차량에 탑재하였을 때, 차량이 이동 가능한 거리를 더욱 늘릴 수 있다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

3: 배터리팩
5: 차량
10: 하부케이스
20: 베이스플레이트
23: 베이스벤트홀
30: 냉각플레이트
31: 냉각유로
33: 대응벤트홀
40: 레진
50: 서포트빔
51: 빔중공부
53: 빔벤트홀
55: 단부벤트홀
60: 사이드팩 프레임
61: 월프레임
63: 엣지프레임
65: 빔 연결홀
67: 프레임중공부
70: 언더커버
75: 격벽
80: 팩 벤팅장치
90: 파우치유닛(SPU; Scalable Pouch Unit)
91: 벤트홀

Claims

제1방향 및 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 하부케이스(10)를 포함하는 배터리팩으로서, 상기 하부케이스(10)는:
상기 하부케이스(10)의 테두리를 따라 연장되는 사이드팩 프레임(60); 및
길이방향 단부가 상기 사이드팩 프레임(60)에 연결되도록 상기 제1방향으로 연장되고, 상기 제2방향으로 상호 이격 배치된 복수 개의 서포트빔(50);을 포함하고,
상기 서포트빔(50)은 그 연장 방향을 따라 속이 빈 형태의 빔중공부(51)를 구비하고,
상기 서포트빔(50)의 상부면에는 빔벤트홀(53)이 마련되고,
상기 서포트빔(50)의 길이방향 양 단부 중 적어도 어느 일 측 단부에는 단부벤트홀(55)이 마련되고,
상기 빔벤트홀(53)과 상기 빔중공부(51)와 상기 단부벤트홀(55)은 서로 통하고,
상기 사이드팩 프레임(60)이 상기 서포트빔(50)과 연결되는 부위에는, 상기 단부벤트홀(55)과 통하는 빔 연결홀(65)이 마련된, 배터리팩.
청구항 1에 있어서,
상기 사이드팩 프레임(60)은 제2방향으로 연장되는 프레임중공부(67)를 구비하고,
상기 프레임중공부(67)는 상기 빔 연결홀(65)과 통하는, 배터리팩.
청구항 2에 있어서,
상기 하부케이스(10)는 상기 배터리팩 내부에서 발생한 가스를 배출하는 팩 벤팅장치(80)를 더 포함하고,
상기 프레임중공부(67)는 상기 팩 벤팅장치(80)와 통하는, 배터리팩.
청구항 1에 있어서,
상기 하부케이스(10)는, 상기 서포트빔(50)의 상부에 배치된 베이스플레이트(20)를 더 포함하고,
상기 베이스플레이트(20)에는, 상기 빔벤트홀(53)과 마주하는 베이스벤트홀(23)이 마련되고,
상기 베이스벤트홀(23)과 빔벤트홀(53)은 서로 통하는, 배터리팩.
청구항 4에 있어서,
상기 베이스벤트홀(23)은 상기 제2방향을 따라 복수 개 이격 배치되고,
상기 베이스플레이트(20)와, 상기 베이스플레이트(20) 상부에 배치되는 파우치유닛(90)은, 상기 베이스플레이트(20)와 파우치유닛(90) 사이에 개재되는 레진(40)에 의해 상호 고정되고,
상기 베이스플레이트(20)와 파우치유닛(90) 사이에는, 상기 레진(40)이 개재되지 않고 복수 개의 상기 베이스벤트홀(23)과 통하도록 제2방향으로 연장된 미개재 공간이 마련된, 배터리팩.
청구항 5에 있어서,
상기 파우치유닛(90)의 저면에서 상기 미개재 공간과 마주하는 영역에는, 상기 파우치유닛(90) 내부에서 발생한 가스를 릴리즈 할 수 있는 벤트홀(91)이 마련된, 배터리팩.
청구항 5에 있어서,
복수 개의 상기 파우치유닛(90)은 각각 제1방향으로 연장되고, 제2방향으로 상호 접하도록 배열된, 배터리팩.
청구항 7에 있어서,
상기 제2방향으로 이웃하는 두 파우치유닛(90) 사이에는, 상기 하부케이스(10)의 강성을 보강하는 부재가 개재되지 않는, 배터리팩.
청구항 4에 있어서,
상기 하부케이스(10)는, 상기 베이스플레이트(20)와 상기 서포트빔(50) 사이에 배치된 냉각플레이트(30)를 더 포함하고,
상기 냉각플레이트(30)에서 상기 베이스벤트홀(23)과 마주하는 부위에 대응벤트홀(33)이 마련되고,
상기 베이스벤트홀(23)과 대응벤트홀(33)은 서로 통하는, 배터리팩.
청구항 9에 있어서,
상기 냉각플레이트(30)는 상기 대응벤트홀(33)을 회피하도록 배치된 냉각유로(31)를 구비하는, 배터리팩.
청구항 9에 있어서,
상기 베이스벤트홀(23)은 상기 베이스플레이트(20)에서 상기 냉각플레이트(30)에 마련된 냉각유로(31)와 마주하지 않는 영역에 배치된, 배터리팩.
청구항 4에 있어서,
상기 하부케이스(10)는, 상기 베이스플레이트(20)의 하부에 이격 배치되는 언더커버(70)를 더 포함하고,
상기 서포트빔(50)은 상기 베이스플레이트(20)와 상기 언더커버(70) 사이에 마련된, 배터리팩.
청구항 12에 있어서,
상기 사이드팩 프레임(60)은, 상기 베이스플레이트(20)의 가장자리와 언더커버(70)의 가장자리에 연결된, 배터리팩.
청구항 1에 있어서,
복수 개의 상기 서포트빔(50)은 서로 나란하게 정렬된, 배터리팩.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 배터리팩을 탑재한 차량.