KR20240065158A - 배터리 팩 및 전기 장치 - Google Patents

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KR20240065158A
KR20240065158A KR1020247013568A KR20247013568A KR20240065158A KR 20240065158 A KR20240065158 A KR 20240065158A KR 1020247013568 A KR1020247013568 A KR 1020247013568A KR 20247013568 A KR20247013568 A KR 20247013568A KR 20240065158 A KR20240065158 A KR 20240065158A
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battery
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쟌위 쑨
싱디 천
펑 왕
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원은 배터리 팩(100) 및 전기 장치에 관한 것이고, 배터리 셀(20) 및 박스 본체(10)를 포함하며, 박스 본체(10)가 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하고, 박스 본체(10)는 상부에 위치하여 수용 챔버(s)를 확정하는 부하 지지 부재(11a)를 포함하며, 배터리 셀(20)이 수용 챔버(s)의 내부에 수용되고, 부하 지지 부재(11a)에 현수된다.

Description

배터리 팩 및 전기 장치
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 특히 배터리 팩 및 전기 장치에 관한 것이다.
신에너지 기술이 날로 성숙해지면서, 신에너지 차량도 점차 대중의 시야에 들어오기 시작하였다. 신에너지 차량의 주요 핵심 기술은 배터리 팩에 있고, 배터리 팩의 안전성 및 안정성은 차량의 성능에 직접적으로 영향을 미친다.
기존의 배터리 팩은 외력을 견디는 능력이 약하여 배터리 팩의 적용이 제한된다.
이에 감안하여, 본 출원은 배터리 팩 및 전기 장치를 제공한다.
제1 양태에서, 본 출원은 배터리 셀 및 박스 본체를 포함하는 배터리 팩을 제공하고, 박스 본체가 둘러싸여 수용 챔버를 형성하며, 박스 본체는 자체 상부에 위치하여 수용 챔버를 확정하는 부하 지지 부재를 포함하고, 배터리 셀이 수용 챔버의 내부에 수용되며, 부하 지지 부재에 현수된다.
본 출원의 기술적 해결수단에서, 이때, 배터리 팩 유지보수 시, 하측에서 배터리 셀을 부하 지지 부재로부터 분해할 수 있고, 특히 부하 지지 부재가 차량 섀시의 적어도 일부분으로서 응력을 받을 경우, 부하 지지 부재를 해체하지 않고 부하 지지 부재의 하측에서 배터리 셀을 분해하면 되기에, 배터리 팩의 유지보수가 편리하다. 또한, 부하 지지 부재에 현수되는 배터리 셀은 부하 지지 부재의 강도를 강화시킬 수 있고 나아가 배터리 팩의 상부의 강도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 부하 지지 부재를 향하는 상기 배터리 셀의 외면은 제1 외면이고, 상기 배터리 셀은 전극 단자를 포함하며, 상기 전극 단자는 상기 배터리 셀에서 상기 제1 외면을 제외한 외면에 배치된다. 이때, 전극 단자는 배터리 셀에서 제1 외면을 제외한 외면에 위치하고, 각 전극 단자를 연결하는 다양한 부재(예컨대, 샘플링 와이어링 하니스, 고압 와이어링 하니스, 보호 구조 등)는 배터리 셀과 바닥 커버 사이의 공간 및/또는 배터리 셀과 본체 내면 사이의 공간을 통과하여 배치될 수 있어, 각 부재의 배치가 더욱 편리하다. 또한, 전극 단자가 마련되지 않은 제1 외면을 부하 지지 부재에 연결시킴으로써, 배터리 셀과 부하 지지 부재의 접합을 구현할 수 있고, 배터리 셀과 부하 지지 부재 사이의 공간을 절약하여 배터리 팩의 공간 이용률을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 셀은 상기 제1 외면과 등지면서 마련되는 제2 외면을 구비하고, 상기 전극 단자는 상기 제2 외면에 배치된다. 이때, 제2 외면과 바닥 커버 사이에 완충 공간을 구비하고, 배터리 셀의 밖으로 인출된 전극 단자의 부분이 상기 완충 공간 내에 위치함으로써, 전극 단자에 연결되는 와이어링 하니스 및 연결 시트가 완충 공간 내에 배치될 수 있다. 아울러, 완충 공간은 바닥 커버에 충격을 가하는 외력이 배터리 셀에 작용하여 배터리 셀을 손상시키는 것을 차단할 수도 있다. 따라서, 완충 공간은 외력의 영향을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 와이어링 하니스 등의 레이아웃을 수행할 수도 있어 일석이조이다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 셀은 상기 부하 지지 부재에 접착된다. 이때, 배터리 셀과 부하 지지 부재 사이는 연결이 편리할 뿐만 아니라, 배터리 팩의 구조를 간소화할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 박스 본체는 바닥 커버 및 테두리를 포함하고, 상기 테두리가 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통되는 캐비티를 형성하며, 상기 바닥 커버 및 상기 부하 지지 부재가 각각 상기 캐비티의 수직 방향에서 등지는 양단을 커버하고, 상기 바닥 커버, 상기 테두리 및 상기 부하 지지 부재가 공동으로 둘러싸여 수용 챔버를 형성한다. 이때, 테두리를 기반으로, 부하 지지 부재 및 바닥 커버를 각각 테두리의 수직 방향의 양단에 연결하여 배터리 팩의 수용 챔버를 형성할 수 있고, 박스 본체의 구조가 비교적 간단하다.
일부 실시예에서, 상기 부하 지지 부재가 상기 테두리에 고정 연결되거나 일체로 성형된다. 부하 지지 부재가 테두리와 일체로 성형되고, 본체가 일체로 성형될 경우, 본체는 바닥 커버에 연결되기만 하면 박스 본체의 조립을 구현할 수 있어, 박스 본체의 조립이 편리하다. 부하 지지 부재가 테두리에 고정 연결될 경우, 부하 지지 부재와 테두리의 성형 공정이 비교적 용이하여 박스 본체의 공정 비용을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 부하 지지 부재는 부하 지지부 및 연결부를 구비하고, 상기 연결부가 상기 부하 지지부의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 상기 부하 지지부가 수용 챔버를 확정하고, 상기 연결부가 상기 테두리에 연결되며; 상기 배터리 셀은 상기 부하 지지부의 표면에 설치된다. 이때, 부하 지지 부재는 부하 지지부에 의해 수용 챔버를 확정하고, 연결부를 통해 본체의 부하 지지 부재를 제외한 구조에 연결되어, 구조가 명확하다.
일부 실시예에서, 상기 부하 지지부는 상기 연결부에 비해 상기 수용 챔버로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출된다. 부하 지지부가 연결부에 비해 수용 챔버로부터 멀어지는 방향으로 돌출될 경우, 부하 지지부가 부하 지지 부재의 보강 구조로 사용될 수 있어 부하 지지 부재의 휨 성능을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 바닥 커버는 커버부 및 장착부를 구비하고, 상기 장착부가 상기 커버부의 가장자리를 둘러싸여 연결되며, 상기 커버부가 상기 수용 챔버를 확정하고, 상기 장착부가 상기 테두리에 장착된다. 이때, 바닥 커버는 커버부에 의해 수용 챔버를 확정하고, 장착부를 통해 본체에 연결되어, 구조가 명확하고 장착이 편리하다.
일부 실시예에서, 상기 커버부는 상기 장착부에 비해 상기 수용 챔버로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출된다. 이때, 커버부는 장착부보다 돌출되고, 바닥 커버의 커버부가 바닥 커버의 보강 구조로 사용될 수 있어 바닥 커버의 휨 성능을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 바닥 커버는 상기 배터리 셀과 이격 설치된다. 이때, 바닥 커버에 작용하는 외력이 배터리 셀에 전달되어 배터리 셀을 손상시키는 것을 방지할 수 있고, 특히 배터리 팩이 차량의 바닥부에 장착되고 바닥 커버가 배터리 팩의 가장 낮은 지점에 위치할 경우, 차량 주행 과정에서 지면의 돌 등이 배터리 팩의 바닥부에 튕겨 바닥 커버에 충격을 가하기 쉬우나, 이때, 완충 공간은 외력이 배터리 셀에 전달되어 배터리 셀에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 상기 배터리 셀의 높이(Hc)와 상기 배터리 팩의 높이(Hp)는 0.02 ≤ Hc/Hp ≤ 0.98을 만족한다. 이때, 배터리 팩은 발화 및 폭발 안전 사고가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 배터리 팩의 공간 이용률이 높고, 배터리 팩의 에너지 밀도가 높으며, 배터리 팩의 항속력이 강하다.
제2 양태에서, 본 출원은 상기 배터리 팩을 포함하는 전기 장치를 더 제공하고, 배터리 팩은 전기 장치에 전기 에너지를 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 팩은 상기 차량 차체의 바닥부에 설치된다. 이때, 배터리 팩을 차체의 바닥부에 설치하여, 차체 내부의 공간을 차지하지 않아 차체의 부피와 중량을 줄이는 데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 상기 부하 지지 부재와 상기 차체 사이의 거리(L)는 L ≥ 0을 만족한다. 이때, 부하 지지 부재와 차체 사이의 거리(L)가 0일 경우, 배터리 팩은 전기량이 크고 에너지 밀도가 높으며 차량의 항속력이 강하다. 부하 지지 부재와 차체 사이의 거리(L)가 0보다 클 경우, 부하 지지 부재의 장착이 더욱 원활하다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 팩은 상기 부하 지지 부재에 의해 상기 차체에 장착된다. 배터리 셀이 부하 지지 부재에 설치될 경우, 배터리 셀과 부하 지지 부재에 의해 형성된 구조가 차체에 연결되어, 배터리 팩의 상부의 강도를 향상시키고, 나아가 배터리 팩의 장착 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 부하 지지 부재는 상기 차체 섀시의 적어도 일부분을 형성하도록 구성된다. 이때, 기존의 섀시와 배터리 팩 사이의 갭이 차지하는 공간을 배터리 팩 내로 구획하여 배터리 팩의 공간을 향상시킬 수 있고, 이로써 배터리 팩의 에너지 밀도를 향상시키는 데 도움이 되고, 나아가 차량의 항속력을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 하나 이상의 실시예의 세부 사항은 아래의 도면 및 설명에서 제시된다. 본 출원의 기타 특징, 목적 및 이점은 명세서, 도면 및 청구범위에서 명확해질 것이다.
이하의 바람직한 실시 형태의 상세한 설명을 통해, 본 기술 분야의 당업자는 여러 다른 장점 및 유익한 점을 더욱 명백하게 이해할 수 있다. 도면은 단지 바람직한 실시 형태의 목적을 보여주기 위해 사용되는 것에 불과하고, 본 출원에 대한 한정으로 간주되지는 않는다. 또한 도면 전체에서, 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 도면에서:
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 차량의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 팩의 구조 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 배터리 팩의 구조 분해도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 바닥 커버의 구조 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 바닥 커버의 평면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 바닥 커버의 정면도이다.
도 8은 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 바닥 커버의 구조 개략도이다.
도 9는 도 4에 도시된 배터리 팩의 단면도이다.
도 10은 도 6에 도시된 바닥 커버의 수직 방향의 정사영 개략도이다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 외형 개략도이다.
도 12는 도 11에 도시된 배터리 셀의 정면도이다.
도 13은 본 출원의 일부 실시예에 따른 부하 지지 부재의 구조 개략도이다.
도 14는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 부하 지지 부재의 구조 개략도이다.
도 15는 도 14에 도시된 부하 지지 부재의 수직 방향의 정사영도이다.
도 16은 도 4에 도시된 배터리 팩의 정면도이다.
도 17은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 팩이 차체에 적용된 개략도이다.
도 18은 도 17에 도시된 구조의 제1 분해 상태도이다.
도 19는 도 17에 도시된 구조의 제2 분해 상태도이다.
도 20은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 팩과 차체의 장착 관계 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 출원의 기술적 해결수단의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 이하 실시예는 본 출원의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐, 이들로써 본 출원의 보호 범위를 제한할 수 없다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 출원의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 의미와 동일하고; 본 명세서에 사용되는 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니며; 본 출원의 명세서 및 청구범위 및 상술한 도면의 설명의 용어 “포함” 및 “구비” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포함하도록 의도된다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 기술 용어 “제1” “제2” 등은 상이한 대상을 구별하기 위한 것일 뿐, 상대적 중요성을 지시 또는 암시하거나 지시된 기술 특징의 수량, 특정 순서 또는 1차-2차 관계를 은연히 나타내는 것으로 이해되어서는 아니된다. 본 출원의 실시예의 설명에서, 달리 명시적으로 그리고 구체적으로 한정되지 않는 한, “복수”의 의미는 두 개 이상이다.
본 명세서에 언급된 “실시예”는, 실시예에 결부하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각 위치에 상기 단어가 나타날 시, 반드시 모두 동일한 실시예를 의미하는 것이 아니며, 기타 실시예와 배척되는 독립적이거나 대안적인 실시예를 의미하는 것도 아니다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 설명된 실시예는 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것을 명시적으로 그리고 은연히 이해한다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 “및/또는”은 단지 관련된 객체의 관련 관계를 설명하기 위한 것이고, 3가지 관계가 존재할 수 있음을 나타내는 바, 예를 들어 A 및/또는 B는, A가 단독으로 존재하는 것, B가 단독으로 존재하는 것, 및 A와 B가 공존하는 3가지 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 문자 “/”는, 일반적으로 전후 관련된 대상이 “또는”의 관계임을 나타낸다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 “복수 개”는 두 개 이상(두 개 포함)을 지칭하고, 마찬가지로, “다중 그룹”은 두 개의 그룹 이상(두 개의 그룹 포함)을 지칭하며, “다중 시트”는 두 개의 시트 이상(두 개의 시트를 포함)을 지칭한다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 기술 용어 “중심”, “종방향”, “횡방향”, “길이”, “폭”, “두께”, “상”, “하”, “전”, “후”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “상단”, “바닥”, “내”, “외”, “시계 방향”, “반시계 방향”, “축방향”, “종방향”, “원주 방향” 등이 가리키는 방위 또는 위치관계는 도면에서 도시하는 방위 또는 위치관계에 기초하는 것으로, 이는 단지 본 출원의 실시예를 설명 및 간단하게 설명하기 위해 편의를 제공한 것일 뿐, 가리키는 장치 또는 소자가 반드시 특정의 방위를 갖고, 특정한 방위로 구조 및 동작되는 것을 의미하거나 또는 암시하는 것은 아니므로, 이를 본 출원의 실시예에 대한 한정이라고 이해해서는 아니된다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 달리 명시적으로 규정 및 한정되지 않는 한, 기술 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “고정” 등은 넓은 의미로 이해되어야 하고, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수도 있거나, 일체로 연결되며; 기계적 연결일 수 있고, 전기적 연결일 수도 있으며; 직접적으로 연결될 수 있고, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 개의 소자 내부의 연통이거나 두 개의 소자의 상호 작용 관계일 수 있다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 근거하여 본 출원의 실시예에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
현재, 시장 형세의 발전으로 보면, 배터리 팩의 적용은 점점 더 광범위해지고 있다. 배터리 팩은 수력, 화력, 풍력, 태양광 발전소 등 에너지 저장 전원 시스템에 적용될 뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등 전기 교통 수단, 및 군사 장비, 항공 우주 등 다양한 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 배터리 팩의 응용 분야가 지속적으로 확장됨에 따라, 시장 수요도 지속적으로 확대되고 있다.
본 발명인은 기존 배터리 팩에서 배터리 셀이 일반적으로 박스 본체 내부의 하나의 지지 부재에 설치되는데, 박스 본체의 외력을 견디는 능력이 약하여, 배터리 팩의 적용이 제한되는 점을 주목하였다.
배터리 팩의 응용 가능성을 향상시키기 위해, 출원인은 연구를 통해 박스 본체의 강도를 향상시켜 배터리 팩이 응력을 받는 능력을 증가시킬 수 있는 점을 발견하였다.
상기와 같은 고려를 기반으로, 배터리 팩의 응용 가능성을 향상시키기 위해, 본 발명인은 심도있는 연구를 거쳐 박스 본체 및 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 설계하였고, 박스 본체는 둘려싸여 수용 챔버를 형성하며, 박스 본체는 상부에 위치하여 수용 챔버를 확정하는 부하 지지 부재를 포함하고, 배터리 셀은 수용 챔버의 내부에 수용된다. 여기서, 부하 지지 부재는 수용 챔버를 향하는 부하 지지면을 구비하고, 부하 지지면은 평면으로 구성되며, 배터리 셀이 부하 지지면에 설치된다. 이때, 배터리 팩 조립 시, 부하 지지 부재를 먼저 장착한 후, 배터리 셀을 아래에서 위로 리프팅하여 장착할 수 있고, 특히 부하 지지 부재를 차량 섀시의 적어도 일부분으로 사용할 때, 부하 지지 부재를 힘을 받는 구조로서 브라켓에 먼저 장착될 수 있으며, 그 후, 배터리 셀을 아래에서 위로 리프팅하여 장착하기에, 배터리 팩의 조립이 더욱 편리하다. 부하 지지 부재에 현수되는 배터리 셀은 부하 지지 부재의 강도를 강화시킬 수 있고 나아가 배터리 팩의 상부의 강도를 향상시킬 수 있으며, 이로써 배터리 팩의 적용은 차량 섀시의 일부분으로 사용되는 것과 같이 상부가 힘을 받는 적용까지 확대될 수 있다.
본 출원의 실시예에 개시된 배터리 팩은 차량, 선박 또는 항공기와 같은 전기 장치에 사용될수 있지만 이에 한정되지 않는다. 본 출원에 개시된 배터리 팩을 사용하여 상기 전기 장치의 전원 시스템을 형성할 수 있다. 본 출원에서 언급된 브라켓은 전기 장치에서 배터리 팩을 장착하기 위한 구조이다.
본 출원의 실시예는 배터리 팩을 전원으로 사용하는 전기 장치를 제공하며, 전기 장치는 휴대폰, 태블릿, 노트북 컴퓨터, 전동 완구, 전동 공구, 배터리 자동차, 전기 자동차, 선박, 우주선 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전기 장난감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 자동차 선박 장난감 및 전기 자동차 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감을 포함할 수 있고, 우주선은 비행기, 로켓, 우주왕복선 및 우주선 등을 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 아래의 실시예에서는 본 출원의 일 실시예의 전기 장치가 차량(1000)인 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 차량(1000)의 구조 개략도이다. 차량(1000)은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1000)의 내부에 배터리 팩(100)이 설치되어 있고, 배터리 팩(100)은 차량(1000)의 바닥부 또는 헤드부 또는 리어부에 설치될 수 있다. 배터리 팩(100)은 차량(1000)에 전원을 공급할 수 있고, 예를 들어, 배터리 팩(100)은 차량(1000)의 동작 전원으로 사용될 수 있다. 차량(1000)은 컨트롤러 및 모터를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러는 모터에 전원을 공급하도록 배터리 팩(100)을 제어하며, 예를 들어, 차량(1000)의 시동, 네비게이션 및 주행 시의 작동의 전기 사용 수요에 사용될 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 배터리 팩(100)은 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동 전원으로 사용되어, 연료 또는 천연 가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동력을 제공할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 차량(1000)의 구조 개략도이다. 배터리 셀(20)은 배터리 팩(100)을 구성하는 최소 단위를 의미한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(20)은 엔드 커버(21), 하우징(22), 전극 어셈블리(23)및 다른 기능성 부재를 포함한다.
엔드 커버(21)는 하우징(22)의 개구 위치를 커버하여 배터리 셀(20)의 내부 환경을 외부 환경과 격리시키는 부재를 의미한다. 제한 없이, 엔드 커버(21)의 형상은 하우징(22)에 결합되도록 하우징(22)의 형상에 적합할 수 있다. 선택적으로, 엔드 커버(21)는 소정의 경도와 강도를 갖는 재료(예컨대, 알루미늄 합금)로 제작될 수 있고, 이로써 엔드 커버(21)가 압착 및 충돌 시 쉽게 변형되지 않아 배터리 셀(20)이 더 높은 구조적 강도를 가질 수 있도록 하며, 안전성도 향상될 수 있다. 엔드 커버(21)에는 전극 단자(21a)와 같은 기능성 부재가 마련될 수 있다. 전극 단자(21a)는 배터리 셀(20)의 전기 에너지를 출력하거나 입력하도록, 전극 어셈블리(23)에 전기적으로 연결되는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 엔드 커버(21)에는 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 내부 압력을 방출하기 위한 압력 방출 기구가 더 마련될 수 있다. 엔드 커버(21)의 재료는 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같이 다양한 재료일 수도 있고, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 제한하지 않는다. 일부 실시예에서, 엔드 커버(21)의 내측에는 절연 부재가 마련될 수도 있고, 절연 부재는 하우징(22) 내의 전기연결부(11a2)재를 엔드 커버(21)와 격리시켜 단락 위험을 줄일 수 있다. 예시적으로, 절연 부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.
하우징(22)은 엔드 커버(21)에 결합되어 배터리 셀(20)의 내부 환경을 형성하기 위한 어셈블리로서, 여기서, 형성된 내부 환경은 전극 어셈블리(23), 전해액 및 다른 부재의 수용에 사용될 수 있다. 하우징(22) 및 엔드 커버(21)는 독립적인 부재일 수 있고, 하우징(22)에 개구를 형성할 수 있으며, 개구 위치에서 엔드 커버(21)가 개구를 커버하도록 하여 배터리 셀(20)의 내부 환경을 형성한다. 제한 없이, 엔드 커버(21)와 하우징(22)을 일체로 형성할수도 있고, 구체적으로, 엔드 커버(21) 및 하우징(22)은 다른 부재가 하우징에 장입되기 전에 먼저 하나의 공통된 연결면을 형성할 수 있으며, 하우징(22)의 내부를 패키징해야 할 때, 엔드 커버(21)가 하우징(22)을 커버하도록 한다. 하우징(22)은 직육면체 형상, 원기둥 형상, 육각 프리즘 형상 등과 같은 다양한 형상 및 다양한 사이즈일 수 있다. 구체적으로, 하우징(22)의 형상은 전극 어셈블리(23)의 구체적인 형상 및 사이즈 크기에 따라 결정될 수 있다. 하우징(22)의 재료는 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같이 다양한 재료일 수 있고, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별하게 제한하지 않는다.
전극 어셈블리(23)는 배터리 셀(20)에서 전기 화학 반응이 발생되는 부재이다. 하우징(22) 내에 하나 또는 복수의 전극 어셈블리(23)를 포함할 수 있다. 전극 어셈블리(23)는 주로 양극편과 음극편을 권취 또는 적층 배치하여 형성되고, 일반적으로, 양극편과 음극편 사이에 분리막이 마련되어 있다. 양극편과 음극편의 활물질이 구비하는 부분은 전극 어셈블리(23)의 본체(11)부를 구성하고, 양극편과 음극편의 활물질을 구비하지 않는 부분은 각자 구성된다. 양극 탭과 음극 탭은 공동으로 본체(11)부의 일단에 위치하거나 또는 각각 본체(11)부의 양단에 위치할 수 있다. 배터리의 충방전 과정에서, 양극 활물질과 음극 활물질은 전해액과 반응을 일으키고, 전류 회로를 형성하기 위하여 탭은 전극 단자(21a)에 연결된다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 팩(100)의 구조 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 배터리 팩(100)의 구조 분해도이다. 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 출원의 실시예는 배터리 셀(20) 및 박스 본체(10)를 포함하는 배터리 팩(100)을 제공하고, 박스 본체(10)에 수용 챔버(s)가 형성되어 있으며, 배터리 셀(20)은 수용 챔버(s) 내에 수용된다.
배터리 팩(100)에서, 배터리 셀(20)은 복수개일 수 있고, 복수의 배터리 셀(20) 사이는 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 복수의 배터리 셀(20)에서 직렬 연결과 병렬 연결이 동시에 존재함을 의미한다. 복수의 배터리 셀(20)은 직접 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 직병렬 연결된 후, 복수의 배터리 셀(20)로 구성된 완전체를 케이스(10) 내에 수용시킬 수 있으며; 물론, 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀(20)을 먼저 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 배터리 모듈 형태를 구성한 후, 복수의 배터리 모듈을 다시 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 하나의 완전체를 형성하여, 박스 본체(10) 내부에 수용할 수 있다. 배터리 팩(100)은 다른 구조를 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀(20) 사이의 전기적 연결을 구현하기 위한 버스 부재를 더 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 배터리 셀(20)은 2차 배터리 또는 1차 배터리일 수 있고, 리튬-황 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리일 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다. 배터리 셀(20)은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 다른 형상 등일 수 있다.
박스 본체(10)는 원기둥체, 직육면체 등과 같은 다양한 형상일 수 있고, 박스 본체(10)의 구체적인 구조는 다양한 구조 방식을 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 계속하여 도 3 및 도 4를 참조하면, 박스 본체(10)는 본체(11) 및 본체(11)의 바닥부에 설치되는 바닥 커버(12)를 포함하고, 바닥 커버(12)와 본체(11)는 함께 둘러싸여 배터리 셀(20)을 수용하는 수용 챔버(s)를 형성한다.
본체(11)는 일체로 성형된 구조일 수 있고, 복수의 부품으로 조립되어 형성될 수도 있다. 본체(11)는 중공의 하우징(22) 구조일 수 있고, 그 자체가 제1 공간이 확정되며, 제1 공간의 바닥부가 오픈되고, 바닥 커버(12)가 제1 공간의 오픈 위치를 커버한다. 바닥 커버(12)는 일측이 개구된 중공 구조를 이루어질 수 있고, 자체적으로 제2 공간을 구비할 수 있으며, 바닥 커버(12)에 구비된 제2 공간과 본체(11)에 구비된 제1 공간 전체에 의해 수용 챔버(s)가 형성된다. 바닥 커버(12)는 자체적으로 수용 챔버(s)를 형성하는 공간을 구비하지 않고, 바닥 커버(12)가 본체(11)에 구비된 제1 공간의 오픈 위치를 커버할 때, 바닥 커버(12)가 본체(11)에 구비된 제1 공간을 실링하고 양자가 둘러싸여 제1 공간과 동등한 수용 챔버(s)를 형성하며, 이때, 바닥 커버(12)는 평판 형상 구조일 수 있다. 물론, 박스 본체(10)의 수용 챔버(s)는 본체(11)에 구비된 제1 공간의 일부분에 의해 형성될 수도 있고, 이때, 바닥 커버(12)는 제1 공간의 오픈 위치를 커버하며 제1 공간을 향해 함몰되어 제1 공간의 일부 공간을 점유할 수 있으며, 제1 공간에서 바닥 커버(12)에 의해 점유된 일부 공간을 제외하고 박스 본체(10)의 수용 챔버(s)를 형성한다.
이해 가능하게, 이때, 바닥 커버(12)가 박스 본체(10)의 바닥부에 위치하고 본체(11)와 함께 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용된다. 구체적으로, 바닥 커버(12)는 판 형상 구조, 블록 형상 구조 등일 수 있으나 이에 제한되지 않고, 평판 형상, 휨판 형상 등일 수 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다.
배터리 셀(20)이 수용 챔버(s)에 위치할 경우, 배터리 셀(20)은 바닥 커버(12) 및/또는 본체(11)에 설치될 수 있다.
본체(11)가 복수의 부품으로 조립되어 형성될 때, 배터리 셀(20)은 그 중 하나의 부품에 설치될 수 있고, 전체 부품에 설치될 수도 있다. 일 실시예에서, 본체(11)는 상부 커버(미도시), 둘레판(미도시) 및 지지판(미도시)을 포함할 수 있고, 둘레판이 둘려싸여 수직 방향의 양단이 개구된 제3 공간을 형성하며, 상부 커버 및 바닥 커버(12)가 각각 제3 공간의 수직 방향의 양단을 각각 실링 및 커버하고, 상부 커버, 둘레판 및 바닥 커버(12)이 공동으로 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하며, 지지판이 제3 공간 내부에 위치하고, 배터리 셀(20)은 지지판에 지지된다. 다른 실시예에서, 본체(11)는 아래에서 설명되는 부하 지지 부재(11a) 및 테두리(11b)를 포함할 수 있고, 상세한 내용은 아래의 내용을 참조한다.
바닥 커버(12)와 본체(11) 사이는 용접, 핫멜트 연결, 접착, 체결, 걸림 연결 등 방식을 통해 양자의 고정을 구현할 수 있다. 여기서, 체결은 체결 부재(13)에 의한 연결을 의미하고, 체결 부재(13)는 스크류 볼트, 볼트, 리벳, 핀, 스크류 등 구성 요소를 포함한다. 여기서, 걸림 연결은 걸림 결합 구조에 의한 고정을 의미하고, 예를 들어, 바닥 커버(12)에 후크를 구비하고, 본체(11)에 베이어닛을 구비하며, 걸림 후크가 베이어닛에 걸림 결합될 때, 바닥 커버(12)와 본체(11)의 걸림 결합 고정이 구현될 수 있다. 물론, 바닥 커버(12)와 본체(11)의 연결 방식은 이에 제한되지 않고, 본 출원에서는 나열하지 않는다.
일부 실시예에서, 바닥 커버(12)와 본체(11)는 실링 연결되어, 공동으로 밀폐된 수용 챔버(s)를 형성한다.
바닥 커버(12)와 본체(11)의 실링 연결 방식은 다양할 수 있고, 바닥 커버(12)와 본체(11) 사이에 실링 부재를 마련하고, 실링 부재를 통해 바닥 커버(12)와 본체(11)를 실링 연결하는 것; 바닥 커버(12)와 본체(11)가 실런트에 의해 실링 연결되는 것; 바닥 커버(12)와 본체(11) 사이가 삽입 연결면으로 구성된 저지 구조를 통해 삽입 연결되어 실링 연결되는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
이때, 배터리 팩(100)의 박스 본체(10)는 자체의 바닥 커버(12) 및 자체의 본체(11)가 둘러싸여, 실링된 수용 챔버(s)을 형성하기에, 박스 본체(10) 내부에 별도의 실링 구조를 별도로 마련할 필요가 없어, 배터리 팩(100)의 구조를 간소화하고, 배터리 팩(100)의 비용을 줄이며, 배터리 팩(100)의 안전성 및 사용 수명을 보장할 수 있다.
본 출원의 설명에서, 배터리 팩(100)의 바닥 커버(12)는 본체(11)의 바닥부에 위치하고, 즉 도 3 및 도 4의 상하 방향에서, 바닥 커버(12)는 본체(11)의 바닥부에 위치한다. 실제 사용 시, 도 3 및 도 4에 도시된 상하 방향은 수직 방향일 수 있으나 이에 제한되지 않고, 배터리 팩(100)의 실제 장착 상황에 따라 결정된다. 유의해야 할 점은, 본 출원의 설명에서, 수직 방향을 기준으로 배터리 팩(100)의 각 구조의 위치 관계, 사이즈 등을 설명하였으나 배터리 팩(100)의 사용 방식을 제한하는 것이 아니라, 기술적 해결수단을 더욱 명확하게 해석하고 설명하기 위한 것에 불과하다.
일부 실시예에서, 바닥 커버(12)는 실링 부재에 의해 본체(11)와 실링 연결된다.
실링 부재는 유체 또는 고체 미립자 등이 인접한 결합면 사이로 누설되는 것을 방지할 수 있는 부품을 의미하고, 먼지와 수분 등과 같은 외부 불순물이 배터리 팩(100) 내부로 유입하는 것을 방지할 수 있다. 실링 부재가 본체(11)와 바닥 커버(12)를 실링 연결하는 것은, 실링 부재가 본체(11)와 바닥 커버(12)의 대향하는 두 개의 표면 사이에 실링 연결되고, 상기 두 개의 표면 사이과 링 형상의 접촉 계면을 구비하는 것을 의미하며, 외부의 수분이 자체와 두 개의 표면의 접촉 단면을 거쳐 배터리 팩(100)의 내부에 진입되는 것을 방지하여 실링 효과를 발휘할 수 있는 것을 의미한다.
실링 부재는 선택적으로 실링 링, 실링 개스킷일 수 있다. 구체적으로, 실링 부재는 선택적으로 고무, 실리카겔 등 재료로 제작될 수 있다. 구체적으로, 실링 부재는 선택적으로 O형 실링 부재, 사각형 실링 부재, 이형 실링 부재 등일 수 있다. 실링 부재의 구체적인 형상은 바닥 커버(12) 및 본체(11)의 대향하는 두 개의 표면의 형상에 적합할 수 있다. 예를 들어, 바닥 커버(12) 및 본체(11)의 대향하는 두 개의 표면이 환형면일 경우, 실링 부재는 O형 실링 부재일 수 있다.
이때, 바닥 커버(12)는 실링 부재를 통해 본체(11)와 실링 연결되기에, 실링이 확실하고 비용이 낮다.
설명해야 할 것은, 바닥 커버(12)가 실링 부재를 통해 본체(11)와 실링된 후, 다른 방식을 통해 본체(11)에 고정 연결될 수도 있다. 다른 방식은 걸림 연결, 삽입 연결, 나사산 체결, 리벳팅, 용접, 접착 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 바닥 커버(12)가 실런트를 통해 본체(11)와 실링될 경우, 실런트의 접착성에 따라, 실런트의 접착 성능이 요구를 만족할 때(즉 바닥 커버(12)와 본체(11)가 고정되어 분리되지 않음), 다른 방식을 사용하여 양자를 고정 연결시키지 않을 수도 있는 것을 이해할 수 있다.
일부 실시예에서, 바닥 커버(12)는 본체(11)의 바닥부에 탈착 가능하게 연결된다.
바닥 커버(12)와 본체(11)의 탈착 가능한 연결은 바닥 커버(12)와 본체(11)가 연결될 때, 바닥 커버(12)가 본체(11)에 대해, 본체(11)에 완전히 연결되어 수용 챔버(s)를 형성하는 제1 상태 및 본체(11)에 완전히 연결되지 않거나 분리되어 배터리 셀(20)이 노출되도록 개방되는 제2 상태를 가지는 것을 의미하고, 바닥 커버(12)는 외력의 작용 하에 제1 상태에서 제2 상태로 전환될 수 있고, 제2 상태에서 제1 상태로 전환될 수 있으며, 이 과정에서 어떠한 부품도 손상되지 않는다.
바닥 커버(12)가 본체(11)에 대해, 본체(11)에 완전히 연결되지 않고 수용 챔버(s)를 개방시키는 제2 상태를 가질 때, 바닥 커버(12)와 본체(11)의 장착 방식은, 바닥 커버(12)와 본체(11)가 회동 가능하게 연결되고 체결 부재(13) 또는 걸림 결합 방식을 통해 고정 연결될 수 있다. 수용 챔버(s)가 폐쇄되도록 바닥 커버(12)가 본체(11)에 대해 회동할 때, 바닥 커버(12)와 본체(11)는 체결 부재(13) 또는 걸림 결합 방식을 통해 본체(11)에 고정 연결될 수 있고, 배터리 셀(20)은 수용 챔버(s) 내부에 수용되어 보이지 않으며, 이때 바닥 커버(12)는 제1 상태에 있다. 체결 부재(13)를 분해하거나 걸림 결합 연결을 해제할 때, 수용 챔버(s)가 개방되도록 바닥 커버(12)는 본체(11)에 대해 회동하여 배터리 셀(20)의 위치를 노출시킬 수 있으며, 이때 바닥 커버(12)는 제2 상태에 있다. 여기서, 바닥 커버(12)와 본체(11)의 회동 가능한 연결은, 바닥 커버(12)와 본체(11)가 회전축에 의해 회동 가능하게 연결되는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
바닥 커버(12)가 본체(11)에 대해, 본체(11)와 분리되어 수용 챔버(s)를 개방시키는 제2 상태를 가질 때, 바닥 커버(12)와 본체(11)의 장착 방식은, 바닥 커버(12)와 본체(11)가 체결 부재(13) 또는 걸림 결합 방식만으로 고정 연결되는 것일 수 있다. 체결 부재(13)를 바닥 커버(12)와 본체(11)에 장착하거나 바닥 커버(12)를 본체(11)의 걸림 결합 구조에 걸림 결합시킬 때, 바닥 커버(12)와 본체(11)가 완전히 고정되어 공동으로 수용 챔버(s)를 형성하고, 배터리 셀(20)은 수용 챔버(s) 내부에 수용되어 보이지 않으며, 이때 바닥 커버(12)는 제1 상태에 있다. 체결 부재(13)를 분해하거나 모든 걸림 결합 연결을 해제할 때, 바닥 커버(12)는 본체(11)로부터 분리되어 배터리 셀(20)을 노출시킬 수 있으며, 이때 바닥 커버(12)는 제2 상태에 있다.
바닥 커버(12)는 제1 상태일 때 본체(11)와 수용 챔버(s)를 형성하여 배터리 셀(20)을 보호할 수 있다. 바닥 커버(12)는 제2 상태일 때 배터리 팩(100)을 노출시키기에, 관련 기술자가 배터리 셀(20)을 편리하게 유지보수 또는 교체할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 4를 참조하면, 바닥 커버(12)와 본체(11)는 체결 부재(13)에 의해 탈착 가능하게 연결된다.
체결 부재(13)는 두 개 또는 두 개의 이상의 부품(또는 구성 요소)를 하나의 완전체로 체결할 수 있는 구성 요소를 의미하고, 스크류, 스크류 볼트, 리벳, 볼트, 핀 롤, 웰딩 스터드 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
이때, 바닥 커버(12)와 본체(11)가 체결 부재(13)에 의해 탈착 가능하게 연결되기에, 탈착이 편리할 뿐만 아니라 구조가 간단하고 경제적이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 바닥 커버(12)의 구조 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 바닥 커버(12)의 평면도이며, 도 7은 도5에 도시된 바닥 커버(12)의 정면도이다. 도 8은 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 바닥 커버(12)의 구조 개략도이다.
일부 실시예에서, 바닥 커버(12)의 최소 두께(h)는 0.2 mm < h < 20 mm을 만족한다.
바닥 커버(12)의 두께는 수직 방향의 단면에서 바닥 커버(12)의 수직 방향의 양측 표면 사이의 거리를 의미한다. 바닥 커버(12)의 최소 두께(h)는 바닥 커버(12)의 수직 방향의 양측면 사이의 최단 거리이다. 바닥 커버(12)의 각 부분의 두께가 균일할 때, 바닥 커버(12)는 평판 형상(도 8에 도시된 바와 같이)일 수 있고, 바닥 커버(12)의 최소 두께는 바닥 커버(12)의 각 부분이 갖는 동일한 두께이다. 바닥 커버(12)의 두께가 균일하지 않을 때, 바닥 커버(12)의 최소 두께는 바닥 커버(12)의 가장 얇은 부분의 두께이다.
구체적으로, 바닥 커버(12)의 최소 두께(h)는 선택적으로 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, 1 mm, 1.5 mm, 1.8 mm, 2 mm, 2.5 mm, 2.8 mm, 3 mm, 3.5 mm, 3.8 mm, 4 mm, 4.5 mm, 4.7 mm, 5 mm, 5.5 mm, 5.8 mm, 6 mm, 6.5 mm, 7 mm, 7.5 mm, 8 mm, 8.5 mm, 9 mm, 9.5 mm, 10 mm, 10.5 mm, 11 mm, 11.5 mm, 12 mm, 12.5 mm, 13 mm, 13.5 mm, 14 mm, 14.5 mm, 15 mm, 16 mm, 16.5 mm, 17 mm, 17.5 mm, 18 mm, 18.5 mm, 19 mm, 19.5 mm 등이다. 바람직하게, 0.5 mm ≤ h ≤ 3 mm이다.
이때, 증명을 거쳐, 바닥 커버(12)의 최소 두께(h)가 0.2 mm < h < 20 mm을 만족할 때, 배터리 팩(100)의 중량을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 강도 구조가 합리적이다.
설명해야 할 것은, 본 출원의 설명에서, 수직 방향을 기준으로, 특정 구조의 “두께”는 수직 방향의 단면에서 상기 구조의 수직 방향의 양측 표면 사이의 거리를 의미하고, 아래의 설명에서는 “두께”에 대해 더 이상 해석하지 않으며, 여기의 설명을 참조할 수 있다. 물론, 이해 가능하게, 수직 방향은 본 출원의 수단을 보다 편리하게 설명하기 위한 것에 불과하고, 배터리 팩(100)의 사용 방식에 대한 제한이 아니다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(20)의 중량(m)과 바닥 커버(12)의 최소 벽 두께(h)는 0.03 mm/Kg ≤ h/m ≤100 mm/Kg을 만족한다.
배터리 셀(20)의 중량(m)은 단일 배터리 셀(20)의 중량(m)을 의미한다. 배터리 팩(100)이 복수의 배터리 셀(20)을 포함할 때, 배터리 셀(20)의 중량은 독 각 배터리 셀(20)의 중량이다.
구체적으로, 바닥 커버(12)의 최소 벽 두께(h)와 배터리 셀(20)의 중량(m)의 비율은 선택적으로 0.04 mm/Kg, 0.05 mm/Kg, 0.1 mm/Kg, 0.4 mm/Kg, 0.8 mm/Kg, 1 mm/Kg, 1.5 mm/Kg, 2 mm/Kg, 2.5 mm/Kg, 3 mm/Kg, 3.5 mm/Kg, 4 mm/Kg, 5 mm/Kg, 6 mm/Kg, 8 mm/Kg, 10 mm/Kg, 12 mm/Kg, 13 mm/Kg, 15 mm/Kg, 16 mm/Kg, 18 mm/Kg, 20 mm/Kg, 30 mm/Kg, 35 mm/Kg, 40 mm/Kg, 45 mm/Kg, 50 mm/Kg, 55/Kg, 60 mm/Kg, 65 mm/Kg, 68 mm/Kg, 70 mm/Kg, 75 mm/Kg, 80 mm/Kg, 85 mm/Kg, 90 mm/Kg, 95 mm/Kg, 98 mm/Kg이다.
표 1 바닥 커버(12)의 최소 벽 두께(h)와 배터리 셀(20)의 중량(m)의 비율이 배터리 팩(100)의 안전 성능에 미치는 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 무발화, 무폭발
3 1.2 3 0.4 무발화, 무폭발
4 3 1 3 무발화, 무폭발
5 5 1.5 3.33 무발화, 무폭발
6 8 1.8 4.45 무발화, 무폭발
7 10 2 5 무발화, 무폭발
8 12 1.6 7.5 무발화, 무폭발
9 15 1.7 8.82 무발화, 무폭발
10 20 2 10 무발화, 무폭발
11 20 1 20 무발화, 무폭발
12 20 0.5 40 무발화, 무폭발
13 20 0.32 62.5 무발화, 무폭발
14 20 0.25 80 무발화, 무폭발
15 20 0.2 100 무발화, 무폭발
표 1은 GB 38031-2020의 전기 자동차용 동력 축전지 안전 요구의 표준에 따라 테스트를 수행할 때, 여러 그룹의 바닥 커버(12)의 최소 벽 두께(h)와 배터리 셀(20)의 중량(m)의 비율이 배터리 팩(100)의 안전 성능에 미치는 영향의 테스트 결과를 보여준다. 표 1로부터 알 수 있다시피, h/m이 0.02 mm/Kg일 때, 배터리 팩(100)이 쉽게 발화 및 폭발되는데, 그 원인은 배터리 팩(100)의 구조적 강도가 요구를 만족하지 못하기 때문이다. h/m이 0.02 mm/Kg을 초과할 때, 바닥 커버(12)의 구조적 강도가 비교적 양호하고, 배터리 팩(100)은 쉽게 발화 및 폭발되지 않는 반면, h/m이 너무 크면 공간이 낭비되고 에너지 밀도가 너무 낮기에, h/m은 100 mm/Kg을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
이때, 증명을 거쳐, 바닥 커버(12)의 최소 두께(h)와 배터리 셀(20)의 중량(m)이 0.03 mm/Kg ≤ h/m ≤ 100 mm/Kg을 만족할 때, 배터리 팩(100)은 비교적 양호한 구조적 강도를 가질 뿐만 아니라, 에너지 밀도가 높고 쉽게 발화 및 폭발되지 않는다.
일부 실시예에서, 도 5 내지 도 7을 함께 참조하면, 바닥 커버(12)는 커버부(12a) 및 장착부(12b)를 구비하고, 장착부(12b)가 커버부(12a)의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 커버부(12a)가 수용 챔버(s)를 확정하고, 장착부(12b)가 본체(11)에 연결된다.
커버부(12a)가 수용 챔버(s)를 확정하는 것은, 커버부(12a)와 본체(11)가 공동으로 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하는 것을 의미하고, 장착부(12b)는 본체(11)에 연결되며, 수용 챔버(s)의 확정에 참여하지 않는다. 커버부(12a)는 판 형상, 블록 형상 구성 요소일 수 있고, 평판 형상, 휨판 형상의 구성 요소일 수도 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다. 도 6으로부터 보아낼 수 있듯이, 장착부(12b)가 커버부(12a)의 가장자리를 둘러싸는 것은, 장착부(12b)가 커버부(12a)의 가장자리를 따라 연속적으로 설치되어 폐쇄적으로 수미상접된 구조를 이루는 것을 의미한다. 이해 가능하게, 수직 방향의 투영에서, 장착부(12b)는 일정한 폭을 가지기에, 본체(11)와 적절한 접촉 면적을 가질 수 있고, 이는 장착부(12b)와 본체(11) 사이의 위치 결정 및 장착에 편리할 뿐만 아니라, 실링 부재의 설치에도 편리하며, 장착부(12b)와 본체(11)의 실링성을 향상시키는 데도 도움이 된다.
커버부(12a)와 장착부(12b)는 일체로 성형될 수 있다. 바닥 커버(12)가 금속 재료(예컨대, 알루미늄, 철, 스테인리스 강 등)일 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 다이 캐스팅, 단조, 열간 압착, 냉간 압착 등 방식으로 일체로 성형될 수 있다. 바닥 커버(12)가 플라스틱 재료(예컨대, PP, PE, ABS 등)일 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 사출을 통해 일체로 성형될 수 있다. 커버부(12a)와 장착부(12b)는 단독으로 성형된 후 하나로 연결될 수도 있다. 커버부(12a)와 장착부(12b)가 금속 재료일 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 하나로 용접, 접착될 수 있다. 커버부(12a)와 장착부(12b)가 플라스틱 재료일 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 하나로 접착될 수 있다. 물론, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 걸림 연결, 리벳팅 등 다른 방식을 통해 하나로 고정 연결될 수도 있다.
커버부(12a)와 장착부(12b)는 동일한 평면에 위치할 수 있다. 구체적이고 선택적으로,커버부(12a) 및 장착부(12b)가 본체(11)를 향하는 두 개의 표면이 동일한 평면에 있고, 및/또는 커버부(12a) 및 장착부(12b)가 본체(11)에서 멀어지는 두 개의 표면이 동일한 평면에 있다. 커버부(12a) 및 장착부(12b)가 본체(11)를 향하는 두 개의 표면 및 본체(11)에서 멀어지는 두 개의 표면이 각각 동일한 평면에 있을 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 평판 형상의 바닥 커버(12)(도 8에 도시된 바와 같이)를 형성할 수 있다.
커버부(12a)와 장착부(12b)는 동일한 평면에 위치하지 않을 수도 있다. 구체적으로, 커버부(12a)가 장착부(12b)보다 본체(11)를 향해 함몰되거나, 커버부(12a)가 장착부(12b)보다 본체(11)를 등지며 돌출되며, 구체적으로 한정하지 않는다. 커버부(12a)와 장착부(12b)의 두께는 같을 수 있고 상이할 수도 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다.
이때, 바닥 커버(12)는 커버부(12a)에 의해 수용 챔버(s)를 확정하고, 장착부(12b)에 의해 본체(11)에 연결되어, 구조가 명확하고 장착이 편리하다.
이해 가능하게, 바닥 커버(12)와 본체(11)가 실링 연결될 때, 바닥 커버(12)는 장착부(12b)에 의해 본체(11)에 실링 연결되고, 즉 장착부(12b)가 본체(11)에 실링 연결된다. 장착부(12b)와 본체(11) 사이의 실링 연결 방식은 실링 부재에 의한 실링 연결, 실런트에 의한 실링 연결 등일 수 있으며, 구체적으로 나열하지 않는다. 실링 부재는 상기 설명에서 언급된 실링 부재일 수 있고, 실링 부재의 마련 방식은 상기 기재를 참조할 수 있으며, 차이점은 실링 부재가 장착부(12b)와 본체(11) 사이에 마련되는 것이다. 장착부(12b)와 본체(11) 사이에 실런트를 사용하여 실링 연결할 때, 실런트는 장착부(12b)와 본체(11)가 서로 접촉되는 전체 표면에 도포될 수 있다.
이해 가능하게, 바닥 커버(12)가 본체(11)에 탈착 가능하게 연결될 때, 바닥 커버(12)는 장착부(12b)에 의해 본체(11)에 탈착 가능하게 연결되고, 즉 장착부(12b)가 본체(11)에 탈착 가능하게 연결된다. 장착부(12b)와 본체(11)의 탈착 가능한 연결 방식은 상기 설명에 기재된 바닥 커버(12)와 본체(11)의 탈착 가능한 방식을 참조할 수 있고, 바닥 커버(12)에서 본체(11)에 탈착 가능하게 연결될 부위를 장착부(12b)로 설정하면 되기에, 장착부(12b)와 본체(11)의 탈착 가능한 연결 방식에 대해, 여기서 일일이 설명하지 않는다.
일부 실시예에서, 장착부(12b)는 본체(11)에 탈착 가능하게 연결된다.
구체적으로, 바닥 커버(12)는 장착부(12b)에 마련된 고정홀(12c)을 더 포함하고, 체결 부재(13)가 장착부(12b)의 고정홀(12c)을 통과한 후본체(11)에 체결된다. 고정홀(12c)은 수직 방향에서 장착부(12b)를 관통하는 스루홀이고, 구체적으로, 고정홀(12c)은 매끄러운 스루홀(예컨대, 체결 부재(13)가 리벳일 경우)일 수 있으며, 나사산을 구비한 스루홀(예컨대, 체결 부재(13)가 스크류일 경우), 또는 다른 방식의 스루홀(예컨대, 육각형 홀, 사각형 홀, 키드니 홀 등)일 수도 있다. 고정홀(12c)의 구체적인 형태는 체결 부재(13)의 구체적인 형태 및 구체적인 설정 방식에 따라 결정되고, 여기서 일일이 설명하지 않는다.
일부 실시예에서, 커버부(12a)와 장착부(12b)의 두께는 서로같다.
커버부(12a) 및 장착부(12b)가 일체로 성형될 경우, 양자는 다이 캐스팅에 의한 일체 성형, 냉간 압착에 의한 일체 성형, 열간 압착에 의한 일체 성형, 사출에 의한 일체 성형 등과 같은 상기 설명에 기재된 방식을 사용하여 일체로 성형될 수 있고, 여기서 일일이 설명하지 않는다. 커버부(12a)와 장착부(12b)는 두께가 같기에, 성형 시 동일한 금속판으로 펀칭, 절단 등 방식을 통해 신속하게 가공될 수 있다.
이때, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 두께가 같기에, 성형 시 각 부분의 응력이 균일하여, 일체 성형의 성형률을 향상시킬 수 있고, 판재 절단 등과 같은 간단한 방식을 사용하여 신속하게 가공할 수도 있으며, 바닥 커버(12)의 구조가 더욱 간단하고 가공이 더욱 편리하다.
일부 실시예에서, 도 7을 참조하면, 커버부(12a)는 장착부(12b)에 비해 수용 챔버(s)에서 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 마련된다.
전술한 내용으로부터, 커버부(12a)가 수용 챔버(s)를 확정하고, 커버부(12a)가 수용 챔버(s)를 등지면서 돌출되는 것은 커버부(12a)가 본체(11)를 등지면서 돌출되는 것을 의미한다. 다시 말해서, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 수직 방향에서 엇갈리게 배치되고, 커버부(12a)는 바닥 커버(12)의 가장 낮은 지점에 위치한다.
커버부(12a)가 장착부(12b)에 비해 수용 챔버(s)를 등지면서 돌출되는 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b) 사이에 일정한 여유 공간을 형성할 수 있고, 상기 여유 공간은 커버부(12a)와 배터리 셀(20) 사이의 거리를 증가시킬 수 있으며, 외력이 커버부(12a)에 작용할 때, 상기 여유 공간을 통해 외력을 감소시켜, 외력이 배터리 셀(20)에 작용하여 배터리 셀(20)에 미치는 손상을 줄이거나 방지할 수 있고, 특히 배터리 팩(100)을 차량(1000)의 바닥부에 장착하되 바닥 커버(12)가 배터리 팩(100)의 가장 낮은 지점에 위치할 경우, 차량(1000) 주행 과정에서 지면의 돌 등이 배터리 팩(100)의 바닥부, 즉 바닥 커버(12)에 튕겨 바닥 커버(12)에 충격을 가하기 쉬우나, 이때, 여유 공간은 외력의 충격이 배터리 셀(20)에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 아울러, 커버부(12a)는 장착부(12b)보다 돌출되고, 바닥 커버(12)의 커버부(12a)는 바닥 커버(12)의 보강 구조로 사용될 수 있어 바닥 커버(12)의 휨 성능을 향상시킨다.
이해 가능하게, 본 출원의 실시예예서, 바닥 커버(12)는 박스 본체(10)의 바닥부에 위치하여 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용된다.
도 9는 도 4에 도시된 배터리 팩(100)의 단면도이다. 일부 실시예에서, 도 9를 참조하면, 바닥 커버(12)는 배터리 셀(20)과 이격 설치된다.
바닥 커버(12)가 배터리 셀(20)과 이격 설치되는 것은, 수직 방향에서, 바닥 커버(12)와 배터리 셀(20) 사이에 설정 간격(r)을 유지하는 것을 의미한다. 상기 설정 간격(r)의 작용 하에, 바닥 커버(12)와 배터리 셀(20) 사이에는 완충 공간이 형성되어, 바닥 커버(12)에 작용하는 외력이 배터리 셀(20)에 전달되어 배터리 셀(20)을 손상시키는 것을 방지할 수 있고, 특히 배터리 팩(100)이 차량(1000)의 바닥부에 장착되고 바닥 커버(12)가 배터리 팩(100)의 가장 낮은 지점에 위치할 경우, 차량(1000) 주행 과정에서 지면의 돌 등이 배터리 팩(100)의 바닥부에 튕겨 바닥 커버(12)에 충격을 가하기 쉬우나, 이때, 완충 공간은 외력이 배터리 셀(20)에 전달되어 배터리 셀(20)에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다.
바닥 커버(12)가 배터리 셀(20)과 이격 설치되는 방식은 상기 실시예에서 돌출된 커버부(12a)와 장착부(12b) 사이에 형성된 여유 공간에 의해 형성되는 것일 수 있고,배터리 셀(20)에서 본체(11) 내에 위치하고 바닥 커버(12)를 향하는 일단과, 바닥 커버(12)를 향하는 본체(11)의 일단 사이에 설정 거리를 유지하는 것일 수도 있으며, 다시 말해서, 배터리 셀(20)은 본체(11)에 의해 확정된 수용 챔버(s)의 일부 범위 내에만 위치하고, 바닥 커버(12)에 의해 확정된 수용 챔버(s)의 범위 내에 위치하지 않음으로써, 배터리 셀(20)과 바닥 커버(12) 사이에 설정 간격(r)이 유지되도록 보장하여 완충 공간을 형성한다.
이해 가능하게, 배터리 팩(100) 내에 복수의 배터리 셀(20)이 포함될 경우, 전체 배터리 셀(20)은 모두 바닥 커버(12)와 이격 설치된다. 나아가, 배터리 셀(20)의 사이즈를 통일하기 위해, 각 배터리 셀(20)과 바닥 커버(12) 사이의 이격 거리는 같다.
일부 실시예에서, 도 5 및 도 6을 참조하면, 바닥 커버(12)는 수용 챔버(s)를 향하는 특징면(d)을 구비하고, 특징면(d)은 평면으로 구성된다.
특징면(d)이 수용 챔버(s)를 향하는 것은, 특징면(d)이 수용 챔버(s)를 확정할 수 있는 바닥 커버(12)의 내면임을 의미한다. 특징면(d)이 평면으로 구성되는 것은, 본체(11)와 바닥 커버(12)의 배치 방향에서, 특징면(d)이 상기 배치 방향에 수직되는 평면임을 의미한다. 실제 상황에서, 본체(11)와 바닥 커버(12)를 수직 방향을 따라 배치할 때, 바닥 커버(12)의 특징면(d)은 수평면에 평행되는 평면이다. 본체(11)와 바닥 커버(12)를 수평 방향을 따라 배치할 때, 바닥 커버(12)의 특징면(d)은 수직면에 평행되는 평면이다.
특징면(d)이 평면일 경우, 특징면(d)은 수용 챔버(s) 내부에 수용되는 각 배터리 셀(20)과 균등한 거리(이 거리는 0일 수 있음)를 유지할 수 있다. 특징면(d)과 배터리 셀(20) 사이의 거리가 균등하게 유지될 경우, 수용 챔버(s)는 더 많은 배터리 셀(20)을 수용할 수 있고, 즉 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높으며, 배터리 팩(100)은 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있고, 배터리 팩(100)의 항속력이 더 높다.
이해 가능하게, 바닥 커버(12)에 상기 커버부(12a) 및 상기 장착부(12b)를 구비할 때, 특징면(d)은 수용 챔버(s)를 향하는 커버부(12a)의 내면에 의해 형성될 수 있다. 나아가, 이해 가능하게, 바닥 커버(12)가 배터리 셀(20)과 이격 설치될 때, 특징면(d)과 배터리 셀(20) 사이는 이격 배치된다.
일부 실시예에서, 수용 챔버(s)에서 멀어지는 커버부(12a)의 외면은 특징면(d)에 평행된다.
수용 챔버(s)에서 멀어지는 커버부(12a)의 외면은 수직 방향을 따라 특징면(d)과 등지게 배치된다. 커버부(12a)의 외면은 대기 환경과 접촉하여 외력의 충격을 견디는 데 사용된다. 커버부(12a)의 외면이 특징면(d)과 정렬되는 평면이고, 특히 바닥 커버(12)와 본체(11)가 수직 방향을 따라 차량(1000)의 바닥부에 배치되고 바닥 커버(12)가 배터리 팩(100)의 가장 낮은 지점에 위치하며, 커버부(12a)의 외면이 평면일 경우 배터리 팩(100)에서 발생하는 바람 저항을 크게 줄여 차량(1000)의 주행 저항력을 감소시키는 데 도움이 되고, 차량(1000)의 주행 에너지 소모를 줄이며, 배터리 팩(100)의 항속력을 향상시킬 수 있다.
도 10은 도 6에 도시된 바닥 커버(12)의 수직 방향의 정사영 개략도이다. 여기서, S1은 특징면(d)의 투영 면적을 나타내고, S2는 바닥 커버(12)의 투영 면적을 나타낸다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 특징면(d)의 정사영의 면적(S1)과 바닥 커버(12)의 정사영의 면적(S2)은, S1/S2 ≥ 0.2을 만족한다. 나아가, S1/S2 ≥ 0.5이다.
도 10에 도시된 실시예에서, 수직 방향의 정사영에서, 특징면(d)은 제1 특징변(d1), 제2 특징변(d2), 제3 특징변(d3), 제4 특징변(d4)을 수미상접하고 둘러싸여 형성되고, 특징면(d)의 정사영의 면적(S1)은 제1 특징변(d1), 제2 특징변(d2), 제3 특징변(d3) 및 제4 특징변(d4)에 의해 확정된 영역 면적이다. 바닥 커버(12)의 정사영의 면적(S2)은 바닥 커버(12)의 가장자리에 의해 확정된 영역 면적이다.
구체적으로, 특징면(d)의 정사영의 면적(S1)과 바닥 커버(12)의 정사영의 면적(S2)의 비율은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1일 수 있다.
표 2 면적(S1)과 면적(S2)의 비율이 배터리 팩(100)의 주행 거리에 미치는 영향
No. S1/mm2 S2/mm2 S1/S2 테스트 결과
1 0.3×106 2.6×106 0.115 좋지 않음
2 0.52×106 2.6×106 0.2 비교적 양호
3 0.94×106 2.6×106 0.362 비교적 양호
4 1.3×106 2.6×106 0.5 양호
5 1.5×106 2.6×106 0.577 양호
6 1.8×106 2.6×106 0.692 양호
7 2.2×106 2.6×106 0.846 우수
8 2.4×106 2.6×106 0.923 우수
9 2.6×106 2.6×106 1 우수
표 2는 NEDC(New European Driving Cycle) 표준에 따라 테스트를 수행한 여러 그룹의 특징면(d)의 정사영의 면적(S1)과 바닥 커버(12)의 정사영의 면적(S2)의 비율이 배터리 팩(100)의 주행 거리에 미치는 영향을 보여준다. S1/S2이 0.2 미만일 때, 배터리 팩(100)의 주행 거리가 좋지 않고, 그 원인은 특징면(d)이 작아, 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮으며, 배터리 팩(100) 내부에 수용된 배터리 셀(20)의 수량이 적고, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 비교적 낮아, 배터리 팩(100)의 주행 거리가 짧고 테스트 결과가 좋지 않다. S1/S2의 비율이 0.2 이상일 때(특히 S1/S2이 0.5 이상일 때), 비율이 클수록 배터리 팩(100)의 주행 거리가 더 좋고, 그 이유는 특징면(d)이 클수록 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 높으며, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 높기에, 따라서 배터리 팩(100)의 주행 거리가 더 길고 테스트 결과가 더 좋다.
특징면(d)이 평면이기에, 특징면(d)이 차지하는 바닥 커버(12)의 면적이 클수록, 특징면(d)에 대해 함몰 또는 돌출되는 바닥 커버(12)의 내면의 면적이 더 작다. 특징면(d)에 대해 함몰되는 내면은 수용 챔버(s) 중의 일부 공간을 불규칙하게 만들어 배터리 셀(20)이 장착될 수 없게 하기에, 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮다. 특징면(d)에 대해 돌출되는 내면에 의해 형성된 수용 챔버(s)의 일부 공간도 불규칙하여 배터리 셀(20)을 수용할 수 없어, 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮다. 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮을경우때, 배터리 팩(100) 내 단위 공간의 배터리 셀(20)이 차지하는 부피가 작고, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 낮다. 따라서, 특징면(d)이 차지하는 바닥 커버(12)의 면적이 클수록, 배터리 팩(100)의 공간 이용률이 더 높고, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 더 높으며, 배터리 팩(100)의 주행 거리가 더 좋다.
일부 실시예에서, 도 10을 참조하면, 수직 방향에서, 특징면(d)의 정사영은 직사각형을 이룬다.
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 확정된 영역이다. 배터리 팩(100)에서, 복수의 배터리 셀(20)은 대부분 직사각형 구조를 형성하고, 특징면(d)을 직사각형으로 구성하여, 배터리 팩(100) 내의 배터리 셀(20)이 형성하는 전체 구조에 적합할 수 있어, 수용 챔버(s) 내부에 더 많은 배터리 셀(20)을 배치하는 데 도움이 되고, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도를 향상시킨다.
물론, 다른 실시예에서, 수직 방향에서, 특징면(d)의 정사영은 원형, 다각형, 타원형 및 다른 이형과 같은 다른 형상일 수도 있다.
본 출원의 실시예에서, 본체(11)는 부하 지지 부재(11a)를 포함한다.
부하 지지 부재(11a)는 본체(11)에서 수용 챔버(s)를 확정하는 부재(예컨대, 부하 지지 부재(11a)는 위에서 언급한 상부 커버 또는 프레임)일 수 있고, 수용 챔버(s)를 확정하지 않지만 수용 챔버(s) 내에 위치하는 부재(예컨대, 부하 지지 부재(11a)는 위에서 언급한 지지판)일 수도 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다. 부하 지지 부재(11a)가 수용 챔버(s)를 확정하는 경우, 부하 지지 부재(11a)는 본체(11)에서 바닥 커버(12)의 직경에 연결되는 부재(예컨대, 위에서 언급한 프레임)일 수 있고, 바닥 커버(12)에 연결되지 않는 부재(예컨대, 위에서 언급한 상부 커버)일 수도 있다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 표면에 설치된다.
이때, 부하 지지 부재(11a)는 배터리 셀(20)의 중량을 견딜 수 있는 부재이고, 부하 지지 플레이트, 부하 지지 로드, 부하 지지 블록, 부하 지지 시트, 부하 지지 프레임, 부하 지지 로프 등일 수 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다. 구체적으로, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)에 지지될 수 있고, 이때 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 상측에 설치될 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)에 걸어놓을 수도 있고, 이때 배터리 셀(20)은 배터리 셀(20)의 중력 방향에 평행되는 부하 지지 부재(11a)의 벽면에 걸릴 수 있다.
배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 상측(예컨대, 부하 지지 부재(11a)가 수용 챔버(s) 내부에 위치하는 지지판으로 사용될 경우)에 설치될 수 있고, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 하측(예컨대, 부하 지지 부재(11a)가 수용 챔버(s)를 확정하는 상부 커버로 사용될 때)에 설치될 수도 있으며, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 측면(예컨대, 부하 지지 부재(11a)가 수용 챔버(s)를 확정하는 프레임으로 사용될 경우)에 설치될 수도 있다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)에 접착된다.
구체적으로, 배터리 셀(20)과 부하 지지 부재(11a) 사이는 에폭시 수지 접착제, 아크릴레이트 접착제 등과 같은 접착제로 접착될 수 있고, 구체적으로 한정하지 않는다. 이때, 배터리 셀(20)과 부하 지지 부재(11a) 사이의 접착은 연결에 편리할 뿐만 아니라, 배터리 팩(100)의 구조를 간소화할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 표면에 설치되고, 부하 지지 부재(11a)의 최소 두께(H)와 배터리 팩(100)의 중량(M)은, 0.0002 mm/Kg < H/M ≤ 0.2 mm/Kg을 만족한다.
부하 지지 부재(11a)의 두께는 배터리 셀(20)이 설치되는 부하 지지 부재(11a)의 일측 표면과 이를 등지는 타측 표면 사이의 거리를 의미한다. 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)의 수직 방향의 표면에 설치될 경우, 부하 지지 부재(11a)의 최소 두께(H)는 부하 지지 부재(11a)의 수직 방향의 양측 표면 사이의 거리가 가장 짧은 부분을 의미하고, 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)의 수평 방향의 표면에 설치될 때, 부하 지지 부재(11a)의 두께는 부하 지지 부재(11a)의 수평 방향의 양측 표면 사이의 거리가 가장 짧은 부분을 의미한다.
배터리 팩(100)의 중량은 본체(11), 바닥 커버(12), 배터리 셀(20) 및 다른 구성 요소(예컨대, 와이어링 하니스, 열관리 시스템, 전원 관리 시스템 등)의 전체 중량을 포함한다.
구체적으로, 부하 지지 부재(11a)의 최소 두께(H)와 배터리 팩(100)의 중량(M)의 비율은 0.0003 mm/Kg, 0.0005 mm/Kg, 0.0008 mm/Kg, 0.001 mm/Kg, 0.003 mm/Kg, 0.005 mm/Kg, 0.008 mm/Kg, 0.01 mm/Kg, 0.03 mm/Kg, 0.05 mm/Kg, 0.06 mm/Kg, 0.08 mm/Kg, 0.1 mm/Kg, 0.12 mm/Kg, 0.15 mm/Kg, 0.16 mm/Kg, 0.19 mm/Kg, 0.02 mm/Kg으로 설계될 수 있다.
표 3 부하 지지 부재(11a)의 최소 두께(H)와 배터리 팩(100)의 중량(M)의 비율이 배터리 팩(100)의 안전 성능에 미치는 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 무발화, 무폭발
4 1.5 500 0.003 무발화, 무폭발
5 2.5 500 0.005 무발화, 무폭발
6 4 500 0.008 무발화, 무폭발
7 3 300 0.01 무발화, 무폭발
8 9 300 0.03 무발화, 무폭발
9 10 200 0.05 무발화, 무폭발
10 12 200 0.06 무발화, 무폭발
11 16 200 0.08 무발화, 무폭발
12 20 200 0.1 무발화, 무폭발
13 30 200 0.15 무발화, 무폭발
14 40 200 0.02 무발화, 무폭발
표 3은 GB 38031-2020의 전기 자동차용 동력 축전지 안전 요구의 표준에 따라 테스트를 수행한 여러 그룹의 부하 지지 부재(11a)의 최소 두께(H)와 배터리 팩(100)의 중량(M)의 비율이 배터리 팩(100)의 안전 성능에 미치는 영향 결과를 보여준다. 표 3으로부터알 수 있다시피, H/M의 비율이 0.0002 mm/Kg을 초과하지 않을 때, 배터리 팩(100)이 발화 및 폭발될 수 있고, 그 원인은 배터리 팩(100)의 구조적 강도가 요구를 만족하지 못하기 때문이다. H/M의 비율이 0.0002 mm/Kg을 초과할 때, 배터리 팩(100)은 발화 및 폭발되지 않는다. 그러나, H/M이 너무 크면(예컨대, 0.1을 초과), 배터리 팩(100)의 중량이 작고 부하 지지 플레이트의 두께가 크기에, 배터리 팩(100)의 단위 부피 내 배터리 셀(20)의 점유율이 낮고, 공간 이용률이 낮으며, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 너무 낮아, 배터리 팩(100)의 사용 비용이 높다. 나아가, 0.0005 mm/Kg ≤ H/M ≤ 0.1 mm/Kg일 경우, 이때의 배터리 팩(100)의 구조적 강도는 요구를 만족하고 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 높으며, 배터리 팩(100)의 항속력이 더 강하고 발화 및 폭발 등 안전 사고가 발생하지 않는다.
일부 실시예에서, 부하 지지 부재(11a)의 최소 두께(H)는, 0.2 mm < H < 20 mm을 만족한다.
구체적으로, 부하 지지 부재(11a)의 최소 두께(H)는, 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, 0.9 mm, 1.0 mm, 1.2 mm, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm, 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm, 6.5 mm, 7 mm, 7.5 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 12 mm, 15 mm, 16 mm, 18 mm, 19 mm일 수 있다. 나아가, 0.5 mm ≤ H ≤10 mm일 경우, 부하 지지 부재(11a)는 구조적 강도가 양호하고, 배터리 팩(100)의 전체 강도가 양호하며, 배터리 팩(100)이 쉽게 발화 및 폭발되지 않는다. 아울러, 배터리 팩(100)의 전체 부피에서 부하 지지 부재(11a)가 차지하는 부분이 작고, 배터리 팩(100)의 공간 이용률이 높으며, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 높다.
일부 실시예에서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)에 현수된다.
배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)에 현수되는 것은, 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)의 수직 방향의 하측에 설치되고, 부하 지지 부재(11a)가 배터리 셀(20)의 중량을 지탱하는 것을 의미한다. 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)에 현수되는 방식은, 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)의 하면에 직접 접착되거나, 배터리 셀(20)이 체결 부재(13)를 통해 부하 지지 부재(11a)에 연결되되 부하 지지 부재(11a)의 하측에 위치하거나, 배터리 셀(20)이 후크 등을 통해 부하 지지 부재(11a)에 걸림 설치되되 부하 지지 부재(11a)의 하측에 위치하는 등을 포함한다.
이때, 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)의 하측에 현수되고, 바닥 커버(12)가 박스 본체(10)의 바닥부에 위치하며, 배터리 팩(100) 내부의 유지보수 시, 바닥 커버(12)를 분해하면 배터리 셀(20)을 노출시킬 수 있고 부하 지지 부재(11a)를 제거할 필요가 없어, 배터리 팩(100)의 유지보수가 더욱 편리하다. 아울러, 배터리 팩(100) 유지보수 시, 하측에서 배터리 셀(20)를 부하 지지 부재(11a)로부터 분해할 수 있고, 특히 부하 지지 부재(11a)가 차량(1000) 섀시의 적어도 일부분으로서 응력을 받을 경우, 부하 지지 부재(11a)를 해체하지 않고 부하 지지 부재(11a)의 하측에서 배터리 셀(20)을 분해하면 되기에, 배터리 팩(100)의 유지보수가 편리하다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀(20)의 외형 개략도이다. 도 12는 도 11에 도시된 배터리 셀(20)의 정면도이다.
일부 실시예에서, 도 4 및 도 11을 함께 참조하면, 부하 지지 부재(11a)를 향하는 배터리 셀(20)의 외면은 제1 외면(m1)이고, 배터리 셀(20)은 전극 단자(21a)를 포함하며, 전극 단자(21a)는 배터리 셀(20)에서 제1 외면(m1)을 제외한 외면에 배치된다.
전술한 바와 같이, 전극 단자(21a)는 배터리 셀(20) 내부의 전극 어셈블리(23)에 전기적으로 연결되어 배터리 셀(20)의 전기 에너지를 출력하거나 입력하는 부재이다. 전극 단자(21a)의 적어도 일부분은 배터리 셀(20) 밖으로 돌출되어 외부에 전기적으로 연결된다. 배터리 셀(20) 사이의 직렬 연결, 병렬 연결은 모두 각 전극 단자(21a) 사이의 직렬 연결, 병렬 연결을 통해 구현된다. 전극 단자(21a)는 도전성을 구비하여 전기적 전송을 구현하고, 알루미늄 전극, 구리 전극 등일 수 있다.
전극 단자(21a)는 배터리 셀(20)에서 제1 외면(m1)을 제외한 외면에 배치된다. 제1 외면(m1)은 부하 지지 부재(11a)를 향하고, 일반적으로 매끄러운 표면이며, 그 표면에 전극 단자(21a), 액체 주입공과 같은 구조가 돌출되거나 함몰되어 있지 않다. 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)에 현수될 경우, 제1 외면(m1)은 배터리 셀(20)의 상향 외면이다. 일 실시예에서, 구체적으로, 배터리 셀(20)은 전술한 하우징(22) 및 엔드 커버(21)를 포함하고, 하우징(22) 및 엔드 커버(21)는 배터리 셀(20)이 전극 어셈블리(23)를 수용하는 내부 환경을 형성한다. 엔드 커버(21)는 하우징(22)의 일단에 위치하고, 전극 단자(21a)는 엔드 커버(21)에 배치되며, 이때 하우징(22)의 임의의 외면은 모두 배터리 셀(20)의 제1 외면(m1)으로 사용될 수 있다.
전극 단자(21a)는 양극 단자 및 음극 단자를 포함하고, 양극 단자는 전극 어셈블리(23) 중의 양극편에 전기적으로 연결되고, 음극 단자는 전극 어셈블리(23) 중의 음극편에 전기적으로 연결된다. 설명해야 할 것은, 양극 단자 및 음극 단자는 배터리 셀(20)의 동일한 외면에 배치될 수 있고(예컨대, 사각형 배터리 셀(20)), 배터리 셀(20)의 상이한 두 개의 외면(예컨대, 원기둥형 배터리 셀(20))에 각각 배치될 수도 있다. 양극 단자 및 음극 단자가 배터리 셀(20)의 상이한 두 개의 외면에 배치될 경우, 제1 외면(m1)은 배터리 셀(20)에서 상기 두 개의 외면과 상이한 표면이다.
배터리 팩(100)은 배터리 셀(20) 외에, 일반적으로 각 배터리 셀(20)에 전기적으로 연결되는 샘플링 와이어링 하니스, 고압 와이어링 하니스 및 배터리 셀(20)을 보호하는 보호 구조 등 부재가 더 설치되고, 이때, 배터리 셀(20)의 제1 외면(m1)을 제외한 다른 표면에 전극 단자(21a)를 배치하며, 전극 단자(21a)에 샘플링 와이어링 하니스, 고압 와이어링 하니스, 보호 구조 등 부재를 연결할 때, 부하 지지 부재(11a)의 제한을 받지 않고 배터리 셀(20)과 부하 지지 부재(11a)를 제외한 본체(11)의 다른 구조 사이의 공간(예컨대, 배터리 셀과 바닥 커버 사이의 공간 및/또는 배터리 셀과 본체 내면 사이의 공간)을 통해 각 부재를 배치할 수 있어 각 부재의 설치가 더욱 편리하다. 아울러, 제1 외면(m1)은 매끄러운 표면이기에, 제1 외면(m1)과 부하 지지 부재(11a)를 접합시킬 수 있고, 이로써 배터리 셀(20)과 부하 지지 부재(11a)의 접합 장착을 구현할 수 있으며, 배터리 셀(20)과 부하 지지 부재(11a) 사이에 공간을 미리 남길 필요가 없어, 배터리 팩(100)의 공간 이용률을 향상시키는 데 도움이 된다.
일부 실시예에서, 도 11 및 도 12를 함께 참조하면, 배터리 셀(20)은 제1 외면(m1)과 등지면서 마련되는 제2 외면(m2)을 구비하고, 전극 단자(21a)는 제2 외면(m2)에 배치된다.
제2 외면(m2)은 제1 외면(m1)과 등지면서 마련되는 배터리 셀(20)의 외면이고, 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)에 현수될 때, 제2 외면(m2)과 바닥 커버(12)는 마주한다. 전술한 바와 같이 , 배터리 셀(20)은 바닥 커버(12)와 이격 설치될 수 있다. 이때 제2 외면(m2)과 바닥 커버(12) 사이에 완충 공간을 구비하고, 전극 단자(21a)의 배터리 셀(20)의 밖으로 인출된 부분이 상기 완충 공간 내에 위치함으로써, 전극 단자(21a)에 연결되는 와이어링 하니스 및 연결 시트가 완충 공간 내에 배치될 수 있다. 아울러, 전술한 바와 같이, 완충 공간은 바닥 커버(12)를 타격하는 외력이 배터리 셀(20)에 작용하여 배터리 셀(20)을 손상시키는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 완충 공간은 외력의 영향을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 와이어링 하니스 등의 레이아웃을 수행할 수도 있어 일석이조이다. 또한, 완충 공간 및 배터리 팩(100)의 공간 이용률도 향상된다.
물론, 다른 실시예에서, 도 11 및 도 12를 참조하면, 전극 단자(21a)는 배터리 셀(20)에서 제1 외면(m1)과 교차하는 제3 외면에 배치될 수도 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 도 4, 도 5 및 도 9를 참조하면, 부하 지지 부재(11a)는 박스 본체(10)의 상부에 위치하고, 수용 챔버(s)를 확정한다. 바닥 커버(12)가 박스 본체(10)의 바닥부에 위치하기에, 부하 지지 부재(11a)는 바닥 커버(12)에 마주하여 배치된다. 부하 지지 부재(11a)는 박스 본체(10) 상부의 구조로 사용되고, 박스 본체(10)는 부하 지지 부재(11a)를 통해 브라켓에 장착될 수 있다. 이때, 부하 지지 부재(11a)에 설치되는 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 강도를 강화하여 배터리 팩(100)의 상부의 강도를 향상시킬 수 있어, 배터리 팩(100)의 적용은 차량(1000) 섀시의 일부분으로 사용하는 것과 같이 상부가 힘을 받는 적용까지 확대될 수 있다.
도 13은 본 출원의 일부 실시예에 따른 부하 지지 부재(11a)의 구조 개략도이다. 도 14는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 부하 지지 부재(11a)의 구조 개략도이다. 도 15는 도 14에 도시된 부하 지지 부재(11a)의 수직 방향의 정사영도이다.
일부 실시예에서, 부하 지지 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 향하는 부하 지지면(f)을 구비하고, 부하 지지면(f)은 평면으로 구성된다.
부하 지지면(f)은 수용 챔버(s)를 향하는 부하 지지 부재(11a)의 내면이고, 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용된다. 부하 지지면(f)이 평면으로 구성되는 것은, 본체(11)와 바닥 커버(12)의 배치 방향에서, 부하 지지면(f)이 배치 방향에 수직되는 평면인 것을 의미한다. 실제 상황에서, 본체(11)와 바닥 커버(12)가 수직 방향을 따라 배치될 때, 부하 지지 부재(11a)와 바닥 커버(12)는 수직 방향을 따라 마주하여 설치되고, 부하 지지 부재(11a)의 부하 지지면(f)은 수평면에 평행되는 평면이다. 본체(11)와 바닥 커버(12)가 수평 방향을 따라 배치될 때, 부하 지지 부재(11a)와 바닥 커버(12)는 수평 방향을 따라 마주하여 설치되고, 부하 지지 부재(11a)의 부하 지지면(f)은 수직면에 평행되는 평면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 부하 지지 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 향하는 부하 지지 부재(11a)의 내면 전체일 수 있고, 이때 부하 지지 부재(11a)는 평판 형상일 수 있다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 부하 지지 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 향하는 부하 지지 부재(11a)의 내면의 일부분일 수도 있고, 이때 부하 지지면(f)은 단지 부하 지지 부재(11a)의 내면에서 수용 챔버(s)를 확정하는 부분이다.
부하 지지면(f)이 평면일 때, 부하 지지면(f)은 수용 챔버(s) 내부에 수용되는 각 배터리 셀(20)과 비교적 균등한 거리(이 거리는 0일 수 있음)를 유지할 수 있다. 부하 지지면(f)과 배터리 셀(20) 사이의 거리가 비교적 균등함을 유지할 때, 수용 챔버(s)는 더 많은 배터리 셀(20)을 수용할 수 있고, 즉 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높으며, 배터리 팩(100)은 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있고, 배터리 팩(100)의 항속력이 더 높다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 부하 지지면(f)에 설치된다. 배터리 셀(20)은 부하 지지면(f)에 의해 부하 지지 부재(11a)에 장착된다. 배터리 셀(20)은 부하 지지면(f)에 접착될 수 있고, 체결 부재(13) 등을 통해 부하 지지면(f)에 고정 연결될 수도 있으며, 부하 지지면(f)에 용접, 걸림 연결될 수도 있고, 구체적으로 한정하지 않는다.
부하 지지면(f)은 평면이기에, 부하 지지면(f)은 이에 설치되는 배터리 셀(20)과 큰 접촉 면적을 가질 수 있어, 배터리 셀(20)의 장착이 보다 안정적이다. 아울러, 부하 지지면(f)이 평면일 경우, 곡면과 같은 평평하지 않은 면에 비해, 부하 지지면(f)은 더 많은 수량의 배터리 셀(20)에 연결될 수 있고, 배터리 팩(100) 내의 배터리 셀(20)의 장착 수량을 증가시켜 배터리 팩(100)의 공간 이용률 및 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
이해 가능하게, 배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)에 현수될 경우, 이때, 배터리 셀(20)은 부하 지지면(f)에 현수된다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 부하 지지면(f)의 정사영의 면적(N1)과 부하 지지 부재(11a)의 정사영의 면적(N2)은 N1/N2 ≥ 0.2을 만족한다. 나아가, N1/N2 ≥ 0.5이다.
도 15에 도시된 실시예에서, 수직 방향의 정사영에서, 부하 지지면(f)은 제1 부하 지지변(f1), 제2 부하 지지변(f2), 제3 부하 지지변(f3) 및 제4 부하 지지변(f4)을 수미상접하고 둘러싸여 형성되고, 부하 지지면(f)의 정사영의 면적(N1)은 제1 부하 지지변(f1), 제2 부하 지지변(f2), 제3 부하 지지변(f3) 및 제4 부하 지지변(f4)에 의해 확정된 영역 면적이다. 부하 지지 부재(11a)의 정사영의 면적(N2)은 부하 지지 부재(11a)의 가장자리에 의해 확정된 영역 면적이다.
구체적으로, 부하 지지면(f)의 정사영의 면적(N1)과 부하 지지 부재(11a)의 정사영의 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 면적(N1)과 면적(N2)의 비율이 배터리 팩(100)의 주행 거리에 미치는 영향
No. N1(mm2) N2(mm2) N1/N2 테스트 결과
1 1.8×105 2.16×106 0.083 좋지 않음
2 2.16×105 2.16×106 0.1 좋지 않음
3 4.32×105 2.16×106 0.2 비교적 양호
4 8×105 2.16×106 0.37 비교적 양호
5 1.2×106 2.16×106 0.56 양호
6 1.7×106 2.16×106 0.787 우수
7 2.16×106 2.16×106 1 가장 우수
표 4는 NEDC(New European Driving Cycle) 표준에 따라 테스트를 수행할 경우, 여러 그룹의 부하 지지면(f)의 정사영의 면적(N1)과 부하 지지 부재(11a)의 정사영의 면적(N2)의 비율이 배터리 팩(100)의 주행 거리에 미치는 영향을 보여준다. N1/N2이 0.2 미만일 때, 배터리 팩(100)의 주행 거리가 좋지 않고, 그 원인은 부하 지지면(f)이 작아, 부하 지지 부재(11a)에 부하 지지되는 배터리 셀(20)의 수량이 적고, 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 낮으며, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 비교적 낮아, 배터리 팩(100)의 주행 거리가 짧고 테스트 결과가 좋지 않다. N1/N2의 비율이 0.2 이상일 때(특히 N1/N2이 0.5 이상일 때), 비율이 클수록 배터리 팩(100)의 주행 거리가 더 좋고, 그 이유는 부하 지지면(f)이 클수록 부하 지지 부재(11a)에 부하 지지되는 배터리 셀(20)의 수량이 더 많으며, 수용 챔버(s)의 공간 이용률이 더 높고, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 더 높기에 배터리 팩(100)의 주행 거리가 더 길고 테스트 구조가 더 좋다. 부하 지지 부재(11a)가 도 13에 도시된 평판 구조일 경우, 이때의 부하 지지면(f)의 정사영 면적(N1)은 부하 지지 부재(11a)의 정사영 면적(N2)과 같고, 배터리 팩(100)의 작동 효과가 가장 우수하다.
일부 실시예에서, 수직 방향에서, 부하 지지면(f)의 정사영은 직사각형을 이룬다.
도 15에 도시된 바와 같이, 직사각형의 부하 지지면(f)은 제1 부하 지지변(f1), 제2 부하 지지변(f2), 제3 부하 지지변(f3) 및 제4 부하 지지변(f4)에 의해 둘러싸여 확정된 영역이다. 배터리 팩(100)에서, 복수의 배터리 셀(20)은 대부분 직사각형 구조를 형성하고, 부하 지지면(f)을 직사각형으로 구성하여, 배터리가 형성하는 전체 구조에 적합할 수 있어, 수용 챔버(s) 내부에 더 많은 배터리 셀(20)을 배치하는 데 도움이 되고, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도를 향상시킨다.
물론, 다른 실시예에서, 수직 방향에서, 부하 지지면(f)의 정사영은 원형, 다각형, 타원형 및 다른 이형과 같은 다른 형상일 수도 있다.
일부 실시예에서, 도 14를 참조하면, 부하 지지 부재(11a)는 부하 지지부(11a1) 및 연결부(11a2)를 구비하고, 연결부(11a2)는 부하 지지부(11a1)의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 부하 지지부(11a1)는 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용되고, 연결부(11a2)는 박스 본체(10)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 부분에 연결된다.
부하 지지부(11a1)는 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용되고, 연결부(11a2)는 박스 본체(10)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 부분에 연결되나, 수용 챔버(s)의 확정에 참여하지 않는다. 부하 지지부(11a1)는 판 형상, 블록 형상 구성 요소일 수 있고, 평판 형상, 휨판 형상의 구성 요소일 수 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다. 도 14로부터 보아낼 수 있듯이, 연결부(11a2)가 부하 지지부(11a1)의 가장자리에 둘러싸이는 것은, 연결부(11a2)가 부하 지지부(11a1)의 가장자리를 따라 연속적으로 수미상접된 구조를 이루는 것을 의미한다. 이해 가능하게, 수직 방향의 투영에서, 연결부(11a2)는 일정한 폭을 가지기에, 박스 본체(10)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 다른 구조와 적절한 접촉 면적을 가질 수 있고, 이는 연결부(11a2)와 박스 본체(10)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 다른 구조의 장착 연결에 더욱 편리하다.
부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 일체로 성형될 수 있다. 부하 지지 부재(11a)가 금속 재료(예컨대, 알루미늄, 철, 스테인리스 강 등)일 경우, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 다이 캐스팅, 단조, 열간 압착, 냉간 압착 등 방식으로 일체로 성형될 수 있다. 부하 지지 부재(11a)가 플라스틱 재료(예컨대, PP, PE, ABS 등)일 경우, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 사출을 통해 일체로 성형될 수 있다. 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 단독으로 성형된 후 하나로 연결될 수도 있다. 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)가 금속 재료일 경우, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 하나로 용접, 접착될 수 있다. 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)가 플라스틱 재료일 경우, 커버부(12a)와 장착부(12b)는 하나로 접착될 수 있다. 물론, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 걸림 연결, 리벳팅 등 다른 방식을 통해 함께 고정 연결될 수도 있다.
구체적으로, 연결부(11a2)는 본체(11)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 부분에 연결되고, 연결 방식은 일체 성형일 수 있고, 고정 연결일 수도 있다. 연결부(11a2)가 본체(11)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 부분과 일체로 성형될 경우, 다시 말해서, 본체(11)가 일체 성형 제조품일 경우, 다이 캐스팅, 단조, 열간 압착, 냉간 압착, 사출 등 방식을 통해 일체로 성형될 수 있다. 연결부(11a2)가 본체(11)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 부분에 고정 연결될 경우, 체결 부재(13)에 의한 체결, 걸림 결합 구조에 의한 걸림 연결 등 방식을 통해 고정 연결될 수 있고, 구체적으로 한정하지 않는다.
부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 동일한 평면에 위치할 수 있다. 구체적이고 선택적으로, 부하 지지부(11a1) 및 연결부(11a2)가 바닥 커버(12)를 향하는 두 개의 표면은 동일한 평면에 있고, 및/또는 부하 지지부(11a1) 및 연결부(11a2)가 바닥 커버(12)에서 멀어지는 두 개의 표면은 동일한 평면에 있다. 부하 지지부(11a1) 및 연결부(11a2)가 바닥 커버(12)를 향하는 두 개의 표면 및 바닥 커버(12)에서 멀어지는 두 개의 표면이 각각 동일한 평면에 있을 경우, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 평판 형상의 부하 지지 부재(11a)(도 13에 도시된 바와 같이)를 형성할 수 있다.
부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 동일한 평면에 위치하지 않을 수도 있다. 구체적으로, 부하 지지부(11a1)가 연결부(11a2)에 대해 수용 챔버(s)에서 멀어지면서 돌출되거나, 부하 지지부(11a1)가 연결부(11a2)에 대해 수용 챔버(s)를 향해 함몰되고, 구체적으로 한정하지 않는다. 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께는 같을 수 있고 상이할 수도 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다.
이때, 부하 지지 부재(11a)는 부하 지지부(11a1)에 의해 수용 챔버(s)를 확정하고, 연결부(11a2)를 통해 본체(11)의 부하 지지 부재(11a)를 제외한 구조에 연결되어, 구조가 명확하다.
이해 가능하게, 부하 지지 부재(11a)가 상기 부하 지지부(11a1) 및 상기 연결부(11a2)를 포함할 경우, 배터리 셀(20)은 부하 지지부(11a1)에 설치된다.
이해 가능하게, 부하 지지 부재(11a)가 상기 부하 지지부(11a1) 및 상기 연결부(11a2)를 포함할 경우,부하 지지부(11a1)의 수용 챔버(s)를 향하는 내면은 부하 지지면(f)을 형성한다.
일부 실시예에서, 부하 지지부(11a1)는 연결부(11a2)에 비해 수용 챔버(s)에서 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 마련된다.
전술한 내용으로부터 알 수 있다시피, 부하 지지부(11a1)가 수용 챔버(s)를 확정하고, 부하 지지부(11a1)가 수용 챔버(s)에서 멀이지면서 돌출되는 것은 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)가 수직 방향에서 엇갈리게 배치되는 것을 의미한다. 부하 지지부(11a1)는 부하 지지 부재(11a)의 가장 높은 지점에 위치한다. 이때, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2) 사이에는 수용 챔버(s)로 사용되는 일부 공간이 형성될 수 있고, 상기 공간은 배터리 셀(20)을 수용할 수 있다.
부하 지지부(11a1)가 연결부(11a2)에 비해 수용 챔버(s)에서 멀어지면서 돌출될 경우, 부하 지지부(11a1)는 부하 지지 부재(11a)의 보강 구조로 사용되어 부하 지지 부재(11a)의 휨 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께는 같다.
부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께가 같을 경우, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)는 동일한 판재로 다이 캐스팅, 냉간 압착, 열간 압착을 통해 일체로 성형될 수 있고, 부하 지지 부재(11a)의 성형이 보다 편리하다. 아울러, 부하 지지부(11a1)와 연결부(11a2)의 두께가 같기에, 성형 시 각 부분의 응력이 균일하여, 부하 지지 부재(11a)의 성형률을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 수용 챔버(s)에서 멀어지는 부하 지지부(11a1)의 외면은 부하 지지면(f)에 평행된다.
수용 챔버(s)에서 멀어지는 부하 지지부(11a1)의 외면과 부하 지지면(f)은 수직 방향을 따라 등지면서 마련된다. 부하 지지부(11a1)의 외면은 대기 환경과 접촉할 수 있다. 배터리 팩(100)이 차량(1000)에 장착될 때, 외면이 평평한 부하 지지부(11a1)는 차량(1000)의 주행 저항력을 감소시키고, 차량(1000)의 주행 에너지 소모를 줄이며, 배터리 팩(100)의 항속력을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 도 3, 도 4 및 도 9를 참조하면, 본체(11)는 테두리(11b) 및 부하 지지 부재(11a)를 포함하고, 테두리(11b)가 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통되는 캐비티(q)를 형성하며, 바닥 커버(12) 및 부하 지지 부재(11a)는 각각 캐비티(q)의 수직 방향에서 등지는 양단을 커버하고, 바닥 커버(12), 테두리(11b) 및 부하 지지 부재(11a)가 공동으로 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성한다.
테두리(11b) 자체가 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통되는 캐비티(q)를 형성하고, 부하 지지 부재(11a)가 캐비티(q)의 상부를 커버하며, 바닥 커버(12)가 캐비티(q)의 바닥부를 커버하고, 즉, 부하 지지 부재(11a)가 박스 본체(10)의 상부에 위치하여 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용되고, 바닥 커버(12)가 박스 본체(10)의 바닥부에 위치하여 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용된다. 테두리(11b), 부하 지지 부재(11a) 및 바닥 커버(12) 3자가 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성한다. 테두리(11b), 부하 지지 부재(11a) 및 바닥 커버(12)은 알루미늄 합금, 구리 합금, 강재, 플라스틱 등의 동일한 재료 제조품일 수 있다. 물론, 테두리(11b), 부하 지지 부재(11a) 및 바닥 커버(12)는 상이한 재료로 제조될 수도 있고, 구체적으로 한정하지 않는다. 수직 방향의 정사영에서, 테두리(11b)는 직사각형, 원형, 다각형 등을 이룰 수 있고, 구체적으로 한정하지 않는다.
부하 지지 부재(11a)가 상기 부하 지지부(11a1) 및 연결부(11a2)를 포함할 경우, 부하 지지 부재(11a)는 연결부(11a2)를 통해 테두리(11b)에 연결된다. 바닥 커버(12)가 상기 커버부(12a) 및 상기 장착부(12b)를 포함할 경우, 바닥 커버(12)는 장착부(12b)를 통해 테두리(11b)에 연결된다.
이때, 테두리(11b)를 기반으로, 부하 지지 부재(11a) 및 바닥 커버(12)를 각각 테두리(11b)의 수직 방향의 양단에 연결하여 배터리 팩(100)의 수용 챔버(s)를 형성할 수 있고, 박스 본체(10)의 구조가 비교적 간단하다.
일부 실시예에서, 부하 지지 부재(11a)는 테두리(11b)에 고정 연결되거나 일체로 성형된다. 부하 지지 부재(11a) 및 테두리(11b)는 사출, 다이 캐스팅, 단조, 냉간 압착, 열간 압착 등 방식을 통해 일체로 성형될 수 있다. 부하 지지 부재(11a) 및 테두리(11b)는 체결 부재(13)에 의한 체결, 걸림 결합 구조에 의한 걸림 연결, 용접, 접착, 핫멜트 연결 등을 통해 고정 연결을 구현할 수 있다.
부하 지지 부재(11a)가 테두리(11b)와 일체로 성형되고, 본체(11)가 일체로 성형될 경우, 본체(11)는 바닥 커버(12)에 연결되기만 하면 박스 본체(10)의 조립을 구현할 수 있어, 박스 본체(10)의 조립이 편리하다. 부하 지지 부재(11a)가 테두리(11b)에 고정 연결될 경우, 부하 지지 부재(11a)와 테두리(11b)의 성형 공정이 비교적 용이하여 박스 본체(10)의 공정 비용을 줄일 수 있다.
이해 가능하게, 부하 지지 부재(11a)에 부하 지지부(11a1) 및 연결부(11a2)를 구비할 경우, 연결부(11a2)를 통해 테두리(11b)에 연결된다. 바닥 커버(12)에 커버부(12a) 및 장착부(12b)를 구비할 경우, 장착부(12b)를 통해 테두리(11b)에 연결된다.
도 16은 도 4에 도시된 배터리 팩(100)의 정면도이다. 도 16 및 도 12를 참조하면, 일부 실시예에서, 수직 방향에서, 배터리 셀(20)의 높이(Hc)와 배터리 팩(100)의 높이(Hp)는, 0.02 ≤ Hc/Hp ≤ 0.98을 만족한다.
배터리 셀(20)의 높이(Hc)는 본체(11)와 바닥 커버(12)이 수직 방향을 따라 배치될 때, 수직 방향에서 배터리 셀(20)의 최대 길이를 의미한다. 도 12에 따른 배터리 셀(20)을 예로 들면, 배터리 셀(20)의 제1 외면(m1)이 전극 단자(21a)가 위치한 외면과 등지면서 마련될 경우, 배터리 셀(20)의 최대 길이는 전극 단자(21a)와 제1 외면(m1) 사이의 거리를 의미한다. 물론, 배터리 셀(20)의 제1 외면(m1)이 전극 단자(21a)가 위치한 외면에 인접될 경우, 배터리 셀(20)의 높이(Hc)는 배터리 셀(20)의 제1 외면(m1)과 이에 등지면서 마련되는 외면 사이의 거리를 의미한다.
배터리 팩(100)의 높이(Hp)는 본체(11)와 바닥 커버(12)가 수직 방향을 따라 배치될 때, 수직 방향에서 배터리 팩(100)의 최대 길이를 의미한다.
구체적으로, 배터리 셀(20)의 높이(Hc)와 배터리 팩(100)의 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 배터리 셀(20)의 높이(Hc)와 배터리 팩(100)의 높이(Hp)의 비율이 배터리 팩(100)의 안전성에 미치는 영향
No. Hc/mm Hp/mm Hc/Hp 테스트 결과
1 248 252 0.984 발화, 폭발
2 138 150 0.92 무발화, 무폭발
3 115 135 0.85 무발화, 무폭발
4 90 120 0.75 무발화, 무폭발
5 78 120 0.65 무발화, 무폭발
6 110 200 0.55 무발화, 무폭발
7 60 200 0.3 무발화, 무폭발
8 60 600 0.1 무발화, 무폭발
9 50 1000 0.05 무발화, 무폭발
표 5는 GB 38031-2020의 전기 자동차용 동력 축전지 안전 요구의 표준에 따라 테스트를 수행한 여러 그룹의 배터리 셀(20)의 높이(Hc)와 배터리 팩(100)의 높이(Hp)의 비율이 배터리 팩(100)의 안전성에 미치는 영향을 보여준다. 표 5로부터 알 수 있다시피, Hc/Hp이 0.98을 초과할 때, 박스 본체(10)의 구조가 배터리 팩(100)에서 차지하는 높이가 매우 작고, 박스 본체(10)의 강도가 요구를 만족하지 못하며, 발화 및 폭발의 안전 사고가 발생할 수 있다. 0.02 ≤ Hc/Hp일 때, 박스 본체(10)의 구조적 강도는 요구를 만족할 수 있고, 발화 및 폭발하는 상황이 발생하지 않는다. Hc/Hp이 0.2 미만일 때, 박스 본체(10)의 구조적 강도는 요구를 만족할 수 있으나, 배터리 팩(100)의 공간 이용률이 낮고, 에너지 밀도가 너무 낮다.
나아가, 0.5 ≤ Hc/Hp < 0.94일 때, 배터리 팩(100)의 강도가 요구를 만족할 뿐만 아니라, 발화 및 폭발의 안전 사고가 발생하지 않고, 배터리 팩(100)의 공간 이용률이 높으며, 배터리 팩(100)의 에너지 밀도가 높다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 배터리 팩(100)은 배터리 셀(20) 및 박스 본체(10)를 포함하고, 박스 본체(10)는 둘러싸여 수용 챔버(s)를 형성하며, 박스 본체(10)는 상부에 위치하여 수용 챔버(s)를 확정하는 부하 지지 부재(11a)를 포함하고, 배터리 셀(20)은 수용 챔버(s)의 내부에 수용되며, 부하 지지 부재(11a)에 현수된다. 이때, 배터리 팩(100) 유지보수 시, 하측에서 배터리 셀(20)을 부하 지지 부재(11a)로부터 분해할 수 있고, 특히 부하 지지 부재(11a)가 차량(1000) 섀시의 적어도 일부분으로서 응력을 받을 경우, 부하 지지 부재(11a)를 해체하지 않고 부하 지지 부재(11a)의 하측에서 배터리 셀(20)을 분해하기만 하면 되기에, 배터리 팩(100)의 유지보수가 편리하다. 또한, 부하 지지 부재(11a)에 현수되는 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)의 강도를 강화하여 배터리 팩(100)의 상부의 강도를 향상시킬 수 있다.
다른 한편으로, 본 출원은 전기 장치를 더 제공한다. 상기 전기 장치는 상기 어느 하나의 실시예에서 제공되는 배터리 팩(100)을 포함하고, 배터리 팩(100)은 전기 장치에 전기 에너지를 제공한다. 전기 장치에 관한 설명은 상기 설명의 기재를 참조하고, 여기서 일일이 설명하지 않는다.
상기 전기 장치는 상기 배터리 팩(100)을 포함하기에, 상기 실시예의 모든 유익한 효과를 가지고, 여기서 일일이 설명하지 않는다.
도 17은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 팩(100)이 차체(200)에 적용된 개략도이다. 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, 배터리 팩(100)은 차량(1000) 차체(200)의 바닥부에 설치된다. 차량(1000)에 관한 설명은 상기 설명의 기재를 참조하고, 여기서 일일이 설명하지 않는다.
차량(1000)의 차체(200)는 사람이 탑승되거나 물건을 탑재하는 차량(1000)의 부분을 의미하고, 운전석, 승객석, 엔진실, 화물실 등을 포함한다. 차체(200)는 일반적으로 차체(200) 하우징(22) 및 차체(200) 하우징(22)에 설치되는 차량 도어, 차창, 장식품, 시트, 공기 조화 장치 등을 포함한다. 차체(200) 하우징(22)은 일반적으로 차량(1000)의 종방향 빔, 횡방향 빔, 섀시 및 필러 등 주요한 하중 지지 소자 및 이들에 연결되는 판금 부재로 공동으로 구성된 구조이다. 본 출원의 실시예에서, 배터리 팩(100)이 차체(200)의 바닥부에 설치되는 것은, 주요하게 배터리 팩(100)이 차체(200) 하우징(22)의 바닥부에 설치되는 것을 의미한다.
이때, 배터리 팩(100)을 차체(200)의 바닥부에 설치하여, 차체(200) 내부의 공간을 차지하지 않아 차체(200)의 부피와 중량을 줄이는 데 도움이 된다.
도 20은 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 차체(200)의 장착 관계 개략도이다. 일부 실시예에서, 도 20을 참조하면, 본체(11)는 박스 본체(10)의 상부에 위치하는 부하 지지 부재(11a)를 포함하고, 부하 지지 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용되며, 수직 방향에서, 부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)는 L ≥ 0을 만족한다.
배터리 팩(100)이 차체(200)의 바닥부에 위치하고, 부하 지지 부재(11a)가 박스 본체(10)의 상부에 위치하기에, 배터리 팩(100)에서 부하 지지 부재(11a)가 차체(200)에 가장 가깝다. 부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)는 수직 방향에서, 부하 지지 부재(11a)의 가장 높은 지점과 그 상측에 위치하는 차체(200) 사이의 거리를 의미한다. 부하 지지 부재(11a)가 상기 부하 지지부(11a1) 및 상기 연결부(11a2)를 포함할 경우, 부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)는 수용 챔버(s)에서 멀어지는 부하 지지부(11a1)의 외면과 상측에 위치하는 차체(200) 사이의 거리를 의미한다.
부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0일 때, 부하 지지 부재(11a)는 차체(200)에 접합되고, 부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0보다 클 때, 부하 지지 부재(11a)와 차체(200)는 이격되고 접합되지 않는다. 이해 가능하게, 이때 바닥 커버(12)는 부하 지지 부재(11a)의 바닥부에 위치하고, 바닥 커버(12)와 차체(200) 사이의 거리(g)는 0보다 크다.
배터리 팩(100)이 차체(200)의 하측에 설치될 경우, 배터리 팩(100)의 바닥부와 차체(200) 사이의 거리 이내의 범위가 배터리 팩(100)이 차지하는 장착 공간이다. 부하 지지 부재(11a)와 차체(200)가 이격될 경우, 배터리 팩(100)과 차체(200) 사이에 일정한 낭비 공간이 존재하게 되는데, 부하 지지 부재(11a)를 차체(200)에 접합하면, 배터리 팩(100)과 차체(200) 사이에 존재하는 낭비 공간을 배터리 팩(100)의 공간 범위 내로 구획할 수 있어, 차체(200)의 하측에서 동일한 공간을 차지하는 상황에서, 배터리 팩(100)이 차체(200)에 접합되어 배터리 팩(100)의 부피를 증가시킬 수 있고, 나아가 배터리 팩(100)의 전기량 및 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
이때, 부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0일 경우, 배터리 팩(100)은 전기량이 크고 에너지 밀도가 높으며 차량(1000)의 항속력이 강하다. 부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 사이의 거리(L)가 0보다 클 경우, 부하 지지 부재(11a)의 장착이 더욱 원활하다.
일부 실시예에서, 도 17 내지 도 19를 참조하면, 본체(11)는 박스 본체(10)의 상부에 위치하는 부하 지지 부재(11a)를 포함하고, 부하 지지 부재(11a)는 수용 챔버(s)를 확정하는 데 사용되며, 배터리 팩(100)은 부하 지지 부재(11a)를 통해 차체(200)에 장착된다.
배터리 팩(100)이 차체(200)의 바닥부에 위치하고, 부하 지지 부재(11a)가 박스 본체(10)의 상부에 위치하기에, 배터리 팩(100)에서 부하 지지 부재(11a)가 차체(200)에 가장 가깝고, 배터리 팩(100)은 부하 지지 부재(11a)를 통해 차체(200)에 장착되며, 구체적으로, 부하 지지 부재(11a)는 체결 부재(13)(예컨대, 스크류, 스크류 볼트, 리벳 등), 용접 등 방식을 통해 차체(200)에 고정될 수 있다.
배터리 셀(20)이 부하 지지 부재(11a)에 설치될 때, 배터리 셀(20)과 부하 지지 부재(11a)에 의해 형성된 구조는 차체(200)에 연결되어, 배터리 팩(100)의 상부 강도를 향상시키고, 나아가 배터리 팩(100)의 장착 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 부하 지지 부재(11a)는 차체(200) 섀시의 적어도 일부분을 형성하도록 구성된다.
섀시는 차체(200)의 일부로서, 동력 전달 시스템, 주행 시스템, 조향 시스템 및 제동 시스템의 4개 부분으로 구성된 조합이고, 차량(1000)의 엔진 및 각 부재, 어셈블리를 지지 및 장착하는 데 사용되며, 차량(1000)의 전반적인 형태를 형성하고, 엔진의 동력을 견디며 정상적인 주행을 보장한다.
섀시는 차체(200)의 바닥부에 위치하고, 부하 지지 부재(11a)는 직접 섀시의 적어도 일부분으로 사용된다. 즉, 부하 지지 부재(11a)는 차체(200)의 섀시의 적어도 일부분을 형성한다. 이와 같이, 부하 지지 부재(11a)와 차체(200) 섀시가 일체로 통합되어 기존의 섀시와 배터리 팩(100) 사이의 갭이 차지하는 공간을 배터리 팩(100) 내로 구획하여 배터리 팩(100)의 공간을 향상시킬 수 있고, 이로써 배터리 팩(100)의 에너지를 향상시키는 데 도움이 되고, 나아가 차량(1000)의 항속력을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 17 내지 도 19를 참조하면, 전기 장치는 차량(1000)을 포함하고, 차량(1000) 차체(200)의 바닥부에는 배터리 팩(100)이 설치되어 있다. 배터리 팩(100)은 박스 본체(10) 및 배터리 셀(20)을 포함하고, 박스 본체(10)는 상부에 위치하는 부하 지지 부재(11a)를 포함하며, 배터리 셀(20)은 박스 본체(10) 내부에 위치하여 부하 지지 부재(11a)에 현수되고, 배터리 셀(20)의 전극 단자(21a)는 부하 지지 부재(11a)에서 멀어지는 배터리 셀(20)의 외면에 위치하며, 부하 지지 부재(11a)는 차량(1000) 섀시의 적어도 일부분을 형성한다.
이때, 배터리 셀(20)은 부하 지지 부재(11a)에 현수되어 부하 지지 부재(11a)의 강도를 향상시키고 나아가 배터리 셀(20)의 상부의 강도를 향상시킬 수 있어, 부하 지지 부재(11a)가 섀시로 사용될 때 일정한 응력 요구에 도달할 수 있도록 한다. 아울러, 배터리 셀(20)의 전극 단자(21a)는 부하 지지 부재(11a)를 등지고, 배터리 셀(20)을 직접 부하 지지 부재(11a)에 장착하여, 배터리 셀(20)과 부하 지지 부재(11a) 사이의 공극을 절약할 수 있며, 절약된 공극을 배터리 셀(20)을 증가시키기 위한 장착 공간으로 사용하여, 배터리 팩(100)의 에너지를 향상시키고, 나아가 차량(1000)의 항속력을 향상시킬 수 있다.
전술한 실시예의 각 기술적 특징은 임의로 조합될 수 있고, 설명을 간략하기 위해, 상기 실시예의 각 기술적 특징의 모든 가능한 조합을 설명하지는 않았으나, 이러한 기술적 특징의 조합이 모순되지 않는 한 본 명세서에 기재된 범위로 간주되어야 한다.
전술한 실시예는 본 발명의 여러 실시 형태만을 보여주고, 이에 대해 구제적이고 상세하게 설명하였으나, 이에 따라 출원 특허의 범위에 대해 한정하는 것으로 이해해서는 아니된다. 유의해야 할 점은, 해당 분야에서 통상적인 지식을 가진 자의 경우, 본 발명의 사상을 이탈하지 않는 전제 하에서 여러 변형 및 개선을 진행할 수 있고, 이들은 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다. 따라서, 본 출원 특허의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위를 기준으로 하여야 한다.
1000: 차량; 100: 배터리 팩; 200: 차체; 10: 박스 본체; 11: 본체; 11a: 부하 지지 부재; 11a1: 부하 지지부; 11a2: 연결부; 11b: 테두리; 12: 바닥 커버; 12a: 커버부; 12b: 장착부; 12c: 고정홀; 13: 체결 부재; s: 수용 챔버; q: 캐비티; f: 부하 지지면; f1: 제1 부하 지지변; f2: 제2 부하 지지변; f3: 제3 부하 지지변; f4: 제4 부하 지지변; d: 특징면; d1: 제1 특징변; d2: 제2 특징변; d3: 제3 특징변; d4: 제4 특징변; 20: 배터리 셀; 21: 엔드 커버; 21a: 전극 단자; 22: 하우징; 23: 전극 어셈블리; m1: 제1 외면; m2: 제2 외면; m3: 제3 외면.

Claims (17)

  1. 배터리 팩으로서,
    배터리 셀; 및
    둘러싸여 수용 챔버를 형성하고, 상부에 위치하여 수용 챔버를 확정하는 부하 지지 부재를 포함하는 박스 본체를 포함하되,
    상기 배터리 셀이 상기 수용 챔버 내부에 수용되고, 상기 부하 지지 부재에 현수되는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 지지 부재를 향하는 상기 배터리 셀의 외면은 제1 외면이고, 상기 배터리 셀은 전극 단자를 포함하며, 상기 전극 단자가 상기 배터리 셀에서 상기 제1 외면을 제외한 외면에 배치되는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 상기 제1 외면과 등지면서 마련되는 제2 외면을 구비하고, 상기 전극 단자가 상기 제2 외면에 배치되는 배터리 팩.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 셀이 상기 부하 지지 부재에 접착되는 배터리 팩.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박스 본체는 바닥 커버 및 테두리를 포함하고, 상기 테두리가 둘러싸여 수직 방향의 양단이 관통되는 캐비티를 형성하며, 상기 바닥 커버 및 상기 부하 지지 부재가 각각 상기 캐비티의 수직 방향에서 등지는 양단을 커버하고, 상기 바닥 커버, 상기 테두리 및 상기 부하 지지 부재가 공동으로 둘러싸여 수용 챔버를 형성하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부하 지지 부재가 상기 테두리에 고정 연결되거나 일체로 성형되는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부하 지지 부재는 부하 지지부 및 연결부를 구비하고, 상기 연결부가 상기 부하 지지부의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 상기 부하 지지부가 수용 챔버를 확정하고, 상기 연결부가 상기 테두리에 연결되며;
    상기 배터리 셀은 상기 부하 지지부의 표면에 설치되는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부하 지지부가 상기 연결부에 비해 상기 수용 챔버로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 마련되는 배터리 팩.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥 커버는 커버부 및 장착부를 구비하고, 상기 장착부가 상기 커버부의 가장자리에 둘러싸여 연결되며, 상기 커버부가 상기 수용 챔버를 확정하고, 상기 장착부가 상기 테두리에 장착되는 배터리 팩.
  10. 재9항에 있어서,
    상기 커버부가 상기 장착부에 비해 상기 수용 챔버로부터 멀어지는 방향을 따라 돌출되게 마련되는 배터리 팩.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 바닥 커버가 상기 배터리 셀과 이격 설치되는 배터리 팩.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    수직 방향에서, 상기 배터리 셀의 높이(Hc)와 상기 배터리 팩의 높이(Hp)는 0.02 ≤ Hc/Hp ≤ 0.98을 만족하는 배터리 팩.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하고, 상기 배터리 팩이 상기 전기 장치에 전기 에너지를 제공하는 전기 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전기 장치는 차량을 포함하고, 상기 배터리 팩이 상기 차량 차체의 바닥부에 설치되는 전기 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    수직 방향에서, 상기 부하 지지 부재와 상기 차체 사이의 거리(L)는 L ≥ 0을 만족하는 전기 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 부하 지지 부재를 통해 상기 차체에 장착되는 전기 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 부하 지지 부재는 상기 차체 섀시의 적어도 일부분을 형성하도록 구성되는 전기 장치.
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