KR20240083195A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20240083195A
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clause
refrigerant
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KR1020220165817A
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전지훈
지태호
문수덕
안수민
류재림
곽동식
우범준
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

배터리 팩이 개시된다. 배터리 팩은, 제1 면이 복수개의 배터리 모듈에 접촉하여 배터리 모듈을 냉각하는 냉매가 순환하는 냉각유로가 구비된 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 제2 면을 덮는 하부 커버와, 베이스 플레이트의 제1 면의 상측에 설치되고 내부에 복수개의 배터리 모듈을 수용하며 복수개의 프레임이 서로간에 체결부재에 의해 결합되는 프레임부와, 프레임부의 상부를 덮는 상부 커버를 포함한다. 여기서 복수개의 프레임의 사이는 실링부재에 의해 실링될 수 있다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 구조의 단순화가 가능하고 전기적 오류 발생이 방지되는 배터리 팩에 관한 것이다.
이차전지는 모바일 기기, 보조 전력장치 등에 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 이차전지는 종래 가솔린 차량이나 디젤 차량이 갖는 대기 오염 등의 각종 문제점을 해결하기 위한 대안으로 제시된 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차 등의 주된 동력원으로서도 주목 받고 있다.
다만, 전기자동차 등에는 고출력 대용량 배터리의 필요성으로 인해 복수 개의 배터리 셀을 적층시킨 후 이를 전기적으로 직렬 및 병렬 연결한 배터리모듈이 사용된다.
배터리 모듈은 복수 개의 배터리 셀이 적층되며, 각 배터리 셀의 양단에 노출되는 단자는 전기적으로 연결되어 고전압을 제공한다.
이러한 배터리 모듈은 형상과 팩 용량에 맞는 다양한 공법과 사이즈의 팩 하우징이 제작되고 있으나 확장성, 서비스성, 재활용 등 여러 가지 면에서 현재의 팩은 그 한계가 발생하고 있다.
즉, 종래 배터리 모듈은 공급하고자 하는 에너지 용량에 따라 디자인의 변경이 용이하지 않고, 제작 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 용접 공정을 삭제하여 배터리 모듈이 구조를 단순화하고, 냉각 회로를 외부에 형성하여 전기적 오류 발생의 위험을 방지하는 배터리 팩을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 면이 복수개의 배터리 모듈에 접촉하여 배터리 모듈을 냉각하는 냉매가 순환하는 냉각유로가 구비된 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 제2 면을 덮는 하부 커버와, 베이스 플레이트의 제1 면의 상측에 설치되고 내부에 복수개의 배터리 모듈을 수용하며 복수개의 프레임이 서로간에 체결부재에 의해 결합되는 프레임부와, 프레임부의 상부를 덮는 상부 커버를 포함한다.
복수개의 프레임의 사이는 실링부재에 의해 실링될 수 있다.
냉각 회로는 베이스 플레이트의 제1 면에 대향하는 제2 면에 형성될 수 있다.
베이스 플레이트는, 적어도 2개 이상의 냉각 플레이트가 서로간의 가장자리가 용접 결합될 수 있다.
베이스 플레이트는, 제1 면에는 배터리 모듈이 접촉되며, 제2 면에는 제1 냉각 유로가 돌출되는 제1 냉각 플레이트와, 일측의 가장자리는 제1 냉각 플레이트의 일측 가장자리에 결합되며 제1 면은 배터리 모듈이 접촉되고 제2 면은 제2 냉각 유로가 돌출되는 제2 냉각 플레이트와, 일측 가장자리는 상기 제2 냉각 플레이트의 타측 가장자리에 결합되며, 제1 면은 상기 배터리 모듈이 접촉되고, 제2 면은 제3 냉각유로가 돌출되는 제3 냉각 플레이트를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 냉각 유로는 상기 제1 내지 제3 냉각 플레이트의 각각에 복수개로 형성될 수 있다.
베이스 플레이트의 제2 면의 일측에는 제1 냉각유로와 제2 냉각유로의 일부분에 냉매의 공급을 가이드하는 냉매 공급 가이드가 설치될 수 있다.
냉매 공급 가이드는, 제1 냉각 플레이트의 제1 냉각 유로와 제2 냉각 플레이트의 제2 냉각 유로의 일부에 냉매를 공급하도록 설치될 수 있다.
냉매 공급 가이드는, 제1 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어 일부분이 제2 냉각 플레이트의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장되어, 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로의 일부분에 냉매를 공급할 수 있다.
냉매 공급 가이드는, 제1 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어, 제1 냉각 플레이트와 제2 냉각 플레이트의 일부분을 함께 덮도록 연장되며 내부에는 냉매가 이동되는 공급 가이드 바디와, 공급 가이드 바디의 일측에 돌출되어 냉매가 유입되는 유입 돌부와, 공급 가이드 바디의 타측에 돌출되어 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로의 일부분에 냉매를 공급하는 복수개의 공급 돌부를 포함할 수 있다.
베이스 플레이트의 제2 면의 타측에는 냉매 공급 가이드에 의해 공급된 냉매가 순환하도록 분배하는 분배 공급 가이드가 설치될 수 있다.
분배 공급 가이드는, 베이스 플레이트의 제2 면의 타측에서 베이스 플레이트의 폭방향으로 연장되며 내부에는 냉매가 이동되는 분배 가이드 바디와, 분배 가이드 바디의 측면에 돌출되어 제1 냉각 유로와 제2 냉각유로 및 제3 냉각 유로와 연결되는 복수개의 분배 돌부를 포함할 수 있다.
베이스 플레이트의 제2 면에는 제1 냉각 플레이트의 복수개의 제1 냉각 유로의 일부와 제3 냉각 플레이트의 제3 냉각 유로에 연결되어, 냉매를 외부로 배출하는 것을 가이드하는 냉매 배출 가이드가 설치될 수 있다.
냉매 배출 가이드는, 제3 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어 일부분이 제2 냉각 플레이트의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장되어, 제3 냉각 유로와 복수개의 제2 냉각 유로의 일부분을 흐르는 냉매를 외부로 배출 가이드할 수 있다.
냉배 배출 가이드는, 제3 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어 일부분이 상기 제2 냉각 플레이트의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장되며, 내부에는 냉매가 이동되는 배출 가이드 바디와, 배출 가이드 바디의 일측 돌출되어 복수개의 제2 냉각 유로의 일부분과 제3 냉각 유로에 연결되어 냉매가 유입되는 연결 돌부와, 배출 가이드 바디의 타측에 돌출되어 냉매가 외부로 배출되는 배출 돌부를 포함할 수 있다.
실링부재는, 복수개의 프레임의 사이 위치의 어느 하나의 표면에 형성된 인입홈에 삽입되는 제1 실러와, 체결부재가 결합되도록 프레임에 형성된 체결홀 위치에 삽입되는 제2 실러를 포함할 수 있다.
제1 실러는, 일측은 인입홈의 내부에 삽입되고 타측은 인입홈의 외부로 일부분이 돌출되어 프레임의 측면에 접촉될 수 있다.
제1 실러는 상기 인입홈에 삽입되는 직선 형상일 수 있다.
제1 실러의 상단은 프레임의 상부 표면에 접하도록 굴곡된 굴곡부가 형성될 수 있다.
제1 실러의 굴곡부는, 상부 커버에 접착부재에 의해 접착될 수 있다.
제2 실러는, 체결부재가 통과되는 관통홀이 형성되어 복수개의 프레임의 사이 위치에서 체결홀 위치에 삽입될 수 있다.
제2 실러는 체결홀 위치에 삽입되는 라운드 형상일 수 있다.
프레임부는, 베이스 플레이트의 일측 가장자리에 결합되는 제1 사이드 프레임과, 베이스 플레이트의 타측 가장자리에 결합되는 제2 사이드 프레임과, 제1 사이드 프레임과 제2 사이드 프레임의 각각의 일단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제1 엔드 프레임과, 제1 사이드 프레임과 제2 사이드 프레임의 각각의 타단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제2 엔드 프레임과, 일단은 제1 사이드 프레임의 측면에 체결부재에 의해 연결되고 타단은 제2 사이드 프레임의 측면에 체결부재에 의해 연결되는 복수개의 제1 리인포스 바와, 일단은 제1 엔드 프레임의 측면에 체결부재에 의해 연결되고 타단은 제2 엔드 프레임에 체결부재에 의해 연결되며 제1 리인포스 바에 교차한 상태로 설치되는 복수개의 제2 리인포스 바를 포함할 수 있다.
프레임부의 하부 표면에는 접착홈이 형성되고, 접착홈에는 베이스 플레이트를 고정하는 접착제가 도포될 수 있다.
배터리 모듈은, 복수개의 배터리 셀의 일측면을 지지하는 제1 사이드 플레이트와, 복수개의 배터리 셀의 타측면을 지지하는 제2 사이드 플레이트와, 제1 사이드 플레이트와 제2 사이드 플레이트의 각각의 일단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제1 엔드 플레이트와, 제1 사이드 플레이트와 제2 사이드 플레이트의 각각의 타단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제2 엔드 플레이트와, 일단은 제1 엔드 플레이트의 측면에 연결되고 타단은 제2 엔드 플레이트의 측면에 연결되며 양측면에는 복수개의 배터리 셀의 측면에 고정되는 접착제가 도포되는 절연 플레이트와, 배터리 셀의 상부를 덮는 상부 플레이트를 포함할 수 있다.
제1 엔드 플레이트의 측면에는 절연 플레이트의 일단이 고정되는 제1 결합홀이 형성될 수 있다.
제2 엔드 플레이트의 측면에는 절연 플레이트의 타단이 고정되는 제2 결합홀이 형성될 수 있다.
절연 플레이트는, 일단에는 제1 결합홀에 삽입 고정되는 제1 결합 돌기가 돌출되고 타단에는 제2 결합홀에 삽입 고정되는 제2 결합 돌기가 돌출될 수 있다.
제1 사이드 플레이트와 제2 사이드 플레이트의 각각에서 배터리 셀에 접촉되는 표면은 절연 코팅될 수 있다.
제1 엔드 플레이트의 가장자리에는 상부 커버에 체결부재에 의해 고정되는 제1 마운트 돌부가 돌출될 수 있다.
제2 엔드 플레이트의 가장자리에는 상부 커버에 체결부재에 의해 고정되는 제2 마운트 돌부가 돌출될 수 있다.
상부 플레이트는, 복수개의 배터리 셀의 단자에 전기적으로 연결되도록 설치되는 복수개의 버스바와, 복수개의 버스바들의 사이에서 상부 커버의 길이 방향으로 형성되는 가스 터널부를 포함할 수 있다.
배터리 모듈은, 복수개의 배터리 셀의 일측면을 지지하는 제1 사이드부와, 복수개의 배터리 셀의 타측면을 지지하는 제2 사이드부와, 제1 사이드부와 제2 사이드부의 각각의 일단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제1 엔드부와, 제1 사이드부와 제2 사이드부의 각각의 타단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제2 엔드 부와, 제1 사이드부와 제2 사이드부의 내부에 삽입되는 인서트 바를 포함할 수 있다.
배터리 셀의 단자는 제1 사이드부와 제2 사이드부 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
제1 사이드부와 제2 사이드부는 플라스틱 재질일 수 있다.
제1 사이드부는, 배터리 셀의 단자가 삽입되는 복수개의 관통홀이 형성된 제1 플레이트와, 제1 플레이트의 측면에 돌출되며 내부에는 인서트 바가 삽입되는 삽입홀이 형성된 제1 인서트부를 포함할 수 있다.
제1 인서트부는, 제1 플레이트에서 상기 관통홀을 사이에 두고 일측 가장자리 위치와 타측 가장자리 위치에 형성될 수 있다.
제1 사이드부에는 관통홀을 통과한 단자에 전기적으로 연결되는 버스바가 설치될 수 있다.
제1 플레이트와 배터리 셀의 사이에는 접착제가 도포될 수 있다.
제2 사이드부는, 복수개의 배터리 셀의 단자가 삽입되는 복수개의 관통홀이 형성된 제2 플레이트와, 제2 플레이트의 측면에 돌출되며 내부에는 인서트 바가 삽입되는 삽입홀이 형성된 제2 인서트부를 포함할 수 있다.
제2 인서트부는, 제2 플레이트에서 관통홀을 사이에 두고 일측 가장자리 위치와 타측 가장자리 위치에 형성될 수 있다.
제2 사이드부에는 관통홀을 통과한 단자에 전기적으로 연결되는 버스바가 설치될 수 있다.
제2 플레이트와 배터리 셀의 사이에는 접착제가 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조립 과정에서 용접 공정을 대체하여 체결부재의 체결에 의해 분해 결합 가능하게 조립되는 바, 배터리 모듈의 구조를 단순화하고 디자인의 용이한 변경이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각 회로를 배터리 모듈을 지지하는 베이스 플레이트의 외부에 형성하는 바, 배터리 모듈의 작동 과정에서 전기적 유로가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 5는 도 3의 베이스 플레이트에서 냉매 공급 가이드와, 분배 공급 가이드와, 냉매 배출 가이드가 분리된 상태롤 개략적으로 도시한 요부 분해 사시도이다.
도 6은 도 3의 베이스 플레이트를 제1 내지 제 3 냉각 플레이트로 분리한 상태를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 프레임부를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재가 프레임부의 내부에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 분해 사시도이다.
도 10은 도 9의 실링부재의 제1 실러의 상부에 굴곡부가 형성되어 상부 커버에 접착제에 의해 고정되는 것을 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부의 하부 표면에는 접착홈이 형성되고, 접작홈에 접착제가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 12의 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12의 배터리 모듈의 상부 플레이트를 분리한 상태를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 14는 도 12의 배터리 모듈의 상부 플레이트를 제거한 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 15는 도 14의 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예의 절연 플레이트와 제1 엔드 플레이트의 결합을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 17은 도 16의 절연 플레이트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에 가스 터널부가 형성된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 20은 도 19의 제1 사이드부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 21은 도 19의 배터리 모듈의 인서트바가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩(700)은, 제1 면이 복수개의 배터리 모듈(500)에 접촉하여 배터리 모듈을 냉각하는 냉매가 순환하는 냉각유로가 구비된 베이스 플레이트(100)와, 베이스 플레이트(100)의 제1 면의 상측에 설치되고 내부에 복수개의 배터리 모듈(500)을 수용하며 복수개의 프레임이 서로간에 체결부재에 의해 결합되는 프레임부(300)와, 프레임부(300)의 상부를 덮는 상부 커버(400)를 포함한다.
베이스 플레이트(100)는 프레임부(300)의 내부에 수용된 복수개의 배터리 모듈(500)의 하부를 지지하도록 설치될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(100)는 상부면인 제1 면이 복수개의 배터리 모듈(500)의 하부를 지지하면서 배터리 모듈의 냉각 작용이 가능하도록 프레임부(300)의 하부에 설치될 수 있다.
이러한 베이스 플레이트(100)는 적어도 2개 이상의 플레이트로 구성되어, 서로간의 가장자리가 결합된 상태로 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 선을 따라 잘라서 본 단면도이며, 도 5는 도 3의 베이스 플레이트에서 냉매 공급 가이드와, 분배 공급 가이드와, 냉매 배출 가이드가 분리된 상태롤 개략적으로 도시한 요부 분해 사시도이고, 도 6은 도 3의 베이스 플레이트를 제1 내지 제 3 냉각 플레이트로 분리한 상태를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 베이스 플레이트(100)는, 제1 냉각 유로(11)가 돌출된 제1 냉각 플레이트(10)와, 제2 냉각 유로(21)가 돌출된 제2 냉각 플레이트(20)와, 제3 냉각 유로(31)가 돌출된 제3 냉각 플레이트(30)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 내지 제3 냉각 플레이트(30)는 동일 평면 위치에 서로간의 가장자리가 접한 상태로 용접 결합될 수 있다.
제1 냉각 플레이트(10)는 베이스 플레이트(100)의 일부분을 구성하는 것으로, 플레이트 형상으로 형성되어 상부면인 제1 면에는 배터리 모듈(500)의 하부를 접촉 지지하도록 형성될 수 있다.
이러한 제1 냉각 플레이트(10)의 후면인 제2 면에는 배터리 모듈(500)의 냉각을 위한 제1 냉각 유로(11)가 형성될 수 있다.
제1 냉각 유로(11)는 제1 냉각 플레이트(10)의 제2 면에 돌출되는 것으로, 후술하는 냉매 공급 가이드(40)에 의해 공급되는 냉매가 순환 가능하도록 형성될 수 있다.
제1 냉각 유로(11)는 제1 냉각 플레이트(10)의 길이 방향으로 따라 제2 면에 복수개로 형성되는 것으로, 본 실시예에서 4개로 형성되어 냉매가 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
제1 냉각 유로(11)는 4개의 유로로 형성되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 제1 냉각 플레이트(10)의 길이와 폭에 대응하여 배터리 모듈(500)의 냉각을 위한 충분한 냉매가 이동되도록 제2 면에 적절한 개수로 돌출 형성될 수 있다.
이러한 제1 냉각 플레이트(10)의 측면에는 제2 냉각 플레이트(20)가 결합될 수 있다.
제2 냉각 플레이트(20)는 제1 냉각 플레이트(10)의 길이와 유사한 길이와 폭으로 형성되는 것으로, 일측 가장자리가 제1 냉각 플레이트(10)의 일측 가장자리에 접한 상태로 결합될 수 있다.
여기서, 제1 냉각 플레이트(10)와 제2 냉각 플레이트(20)의 결합은, 서로간의 가장자리가 접한 상태에서 용접 결합될 수 있다. 따라서, 제1 냉각 플레이트(10)와 제2 냉각 플레이트(20)는 일체화된 바닥판을 형성하도록 연결될 수 있다.
이러한 제2 냉각 플레이트(20)의 후면인 제2 면에는 배터리 모듈(500)의 냉각을 위한 제2 냉각 유로(21)가 형성될 수 있다.
제2 냉각 유로(21)는 제1 냉각 플레이트(10)의 제2 면에 복수개로 돌출되는 것으로, 일부분은 냉매 공급 가이드(40)에 연결되고, 나머지 일부분은 냉매 배출 가이드(60)에 연결될 수 있다.
즉, 제2 냉각 유로(21)는 냉매 공급 가이드(40)를 통해 냉매가 유입되어 순환하고, 순환이 완료된 냉매는 냉매 배출 가이드(60)를 통해 외부로 배출되도록 형성될 수 있다.
제2 냉각 유로(21)는 제2 냉각 플레이트(20)의 길이 방향으로 따라 제2 면에 복수개로 형성되는 것으로, 본 실시예에서 4개로 형성되어 냉매가 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
제2 냉각 유로(21)는 4개의 유로로 형성되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 제2 냉각 플레이트(20)의 길이와 폭에 대응하여 배터리 모듈(500)의 냉각을 위한 충분한 냉매가 이동되도록 제2 면에 적절한 개수로 돌출 형성될 수 있다.
이러한 제2 냉각 플레이트(20)의 측면에는 제3 냉각 플레이트(30)가 결합될 수 있다.
제3 냉각 플레이트(30)는 제2 냉각 플레이트(20)의 길이와 유사한 길이와 폭으로 형성되는 것으로, 일측 가장자리가 제2 냉각 플레이트(20)의 일측 가장자리에 접한 상태로 결합될 수 있다.
여기서, 제2 냉각 플레이트(20)와 제3 냉각 플레이트(30)의 결합은, 서로간의 가장자리가 접한 상태에서 용접 결합될 수 있다. 따라서, 제2 냉각 플레이트(20)와 제3 냉각 플레이트(30)는 일체화된 바닥판을 형성하도록 연결될 수 있다.
즉, 제1 냉각 플레이트(10)와 제2 냉각 플레이트(20) 및 제3 냉각 플레이트(30)는 서로간의 가장자리가 접한 상태로 용접 결합되어, 일체화된 바닥판을 형성하는 베이스 플레이트(100)를 형성할 수 있다.
한편, 베이스 플레이트(100)에는 전술한 바와 같이, 냉매 공급 가이드(40)와, 분배 공급 가이드(50) 및 냉매 배출 가이드(60)가 설치되어, 냉매가 제1 내지 제3 냉각 유로(31)를 순환하도록 설치될 수 있다.
냉매 공급 가이드(40)는 제1 냉각 플레이트(10)와 제2 냉각 플레이트(20)의 일부를 덮는 공급 가이드 바디(41)와, 공급 가이드 바디(41)에 돌출되는 유입 돌부(42) 및 공급 돌부(43)를 포함할 수 있다.
공급 가이드 바디(41)는, 제1 냉각 플레이트(10)의 폭방향으로 연장되어, 제1 냉각 플레이트(10)와 제2 냉각 플레이트(20)의 일부분을 덮고 내부에는 냉매가 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
유입 돌부(42)는, 공급 가이드 바디(41)의 일측에 돌출되어 냉매가 공급 가이드 바디(41)의 내부로 유입되도록 돌출될 수 있다.
즉, 유입 돌부(42)는 소정의 냉매 공급원에 연결되어 냉매를 공급받도록 공급 가이드 바디(41)의 측면에 돌출될 수 있다.
공급 돌부(43)는, 공급 가이드 바디(41)의 타측에 돌출되어 제1 냉각 유로(11)와 제2 냉각 유로(21)의 일부분에 냉매를 공급하도록 돌출될 수 있다. 이러한 공급 돌부(43)는 공급 가이드 바디(41)의 측면에 복수개로 돌출되어, 제1 냉각 유로(11)와 제2 냉각 유로(21)에 연결될 수 있다.
전술한 구성의 냉매 공급 가이드(40)에 의해 공급된 냉매는 제1 냉각 유로(11)와 제2 냉각 유로(21)의 일부분에 공급되어, 분배 공급 가이드(50) 방향으로 이동될 수 있다.
분배 공급 가이드(50)는 냉매 공급 가이드(40)를 통해 공급된 냉매가 제1 내지 제3 냉각 유로(31)에서 순환하도록 베이스 플레이트(100)에 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 분배 공급 가이드(50)는, 베이스 플레이트(100)의 폭방향으로 연장되며 내부에는 냉매가 이동되는 분배 가이드 바디(51)와, 분배 가이드 바디(51)의 측면에 돌출되어 제1 냉각 유로(11)와 제2 냉각 유로(21) 및 제3 냉각 유로(31)와 연결되는 복수개의 분배 돌부(52)를 포함할 수 있다.
분배 가이드 바디(51)는, 베이스 플레이트(100)의 폭방향으로 연장되는 것으로, 제1 내지 제3 냉각 유로(31)의 각각에 연결 가능하도록 베이스 플레이트(100)의 제2 면의 가장자리 위치에 설치될 수 있다.
분배 돌부(52)는 분배 가이드 바디(51)의 측면에 복수개로 돌출되는 것으로, 제1 내지 제3 냉각 유로의 개수와 동일한 개수로 분배 가이드 바디(51)의 측면에 돌출되어, 제1 내지 제3 냉각 유로(11, 21, 31)의 각각에 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이, 분배 공급 가이드(50)는 제1 냉각 유로(11)와 제2 냉각 유로(21)의 일부에 의해 냉매 공급 가이드(40)에 의해 연결되는 바, 냉매를 공급받아 냉매 배출 가이드(60) 방향으로 분배 공급하도록 설치될 수 있다.
즉, 분배 공급 가이드(50)는 제1 냉각 유로(11)와 제2 냉각 유로(21)의 일부분에 의해 냉매 공급 가이드(40)에 연결되어 냉매를 공급받고, 공급 받은 냉매는 제2 냉각 유로(21)의 나머지 일부와 제3 냉각 유로(31)에 의해 연결된 냉매 배출 가이드(60)로 분배하도록 설치될 수 있다.
이에 따라, 냉매는, 베이스 플레이트(100)의 하부면인 제2 면에서 냉매 공급 가이드(40)와 분배 공급 가이드(50)와 냉매 배출 가이드(60)의 사이에서 제1 내지 제3 냉각 유로(31)의 사이를 순환하는 바, 배터리 모듈(500)의 효과적인 냉각이 가능하다.
한편, 냉매 배출 가이드(60)는, 제3 냉각 플레이트(30)의 폭방향으로 연장되어 일부분이 제2 냉각 플레이트(20)의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장될 수 있다.
따라서, 냉매 배출 가이드(60)는 제3 냉각 유로(31)와 제2 냉각 유로(21)의 일부분을 흐르는 냉매를 외부로 배출 가이드할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 냉매 배출 가이드(60)는, 제3 냉각 플레이트(30)의 폭방향으로 연장되어 일부분이 제2 냉각 플레이트(20)의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장되며 내부에는 냉매가 이동되는 배출 가이드 바디(61)와, 배출 가이드 바디(61)의 일측 돌출되어 제2 냉각 유로(21)의 일부분과 제3 냉각 유로(31)에 연결되어 냉매가 유입되는 연결 돌부(63)와, 배출 가이드 바디(61)의 타측에 돌출되어 냉매가 외부로 배출되는 배출 돌부(65)를 포함할 수 있다.
배출 가이드 바디(61)는, 제3 냉각 플레이트(30)의 폭방향으로 연장되는 것으로, 제2 냉각 플레이트(20)의 일부분을 함께 덮도록 설치될 수 있다. 즉, 배출 가이드 바디(61)는 제3 냉각 플레이트(30)의 폭방향을 덮으면서, 일부분은 더욱 연장되어 제2 냉각 플레이트(20)의 일부분을 함께 덮도록 설치될 수 있다.
연결 돌부(63)는 배출 가이드 바디(61)의 일측 돌출되어 제2 냉각 유로(21)의 일부분과 제3 냉각 유로(31)에 연결되어 냉매가 유입되도록 돌출 형성되는 것으로, 분배 공급 가이드(50)에서 배출되는 냉매가 외부로 배출되도록 연결될 수 있다.
배출 돌부(65)는, 배출 가이드 바디의 타측에 돌출되어 냉매가 외부로 배출되도록 돌출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 프레임부를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 프레임부(300)는, 제1 사이드 프레임(210)과 제2 사이드 프레임(220)과, 제1 사이드 프레임(210)과 제2 사이드 프레임(220)을 서로간에 연결하는 제1 엔드 프레임(230)과 제2 엔드 프레임(240)과, 제1 리인포스 바(250) 및 제2 리인포스 바(260)를 포함할 수 있다.
제1 사이드 프레임(210)은, 베이스 플레이트(100)의 일측 가장자리에 결합되는 것으로, 복수개의 배터리 모듈(500)의 일측을 지지하도록 설치될 수 있다.
제2 사이드 프레임(220)은 베이스 플레이트(100)의 타측 가장자리에 결합되는 것으로, 복수개의 배터리 모듈(500)의 타측을 지지하도록 설치될 수 있다.
제1 엔드 프레임(230)은 제1 사이드 프레임(210)과 제2 사이드 프레임(220)의 각각의 일단의 사이를 연결하도록 설치될 수 있다.
즉, 제1 엔드 프레임(230)의 일단은 제1 사이드 프레임(210)의 일단에 체결부재(211)에 의해 연결되고, 타단은 제2 사이드 프레임(220)의 일단에 체결부재(211)에 의해 연결될 수 있다.
제2 엔드 프레임(240)은 제1 사이드 프레임(210)과 제2 사이드 프레임(220)의 각각의 타단의 사이를 연결하도록 설치될 수 있다.
즉, 제2 엔드 프레임(240)의 일단은 제1 사이드 프레임(210)의 타단에 체결부재(211)에 의해 연결되고, 타단은 제2 사이드 프레임(220)의 타단에 체결부재(211)에 의해 연결될 수 있다.
이러한 제1/제2 사이드 프레임(210, 220)과 제1/제2 엔드 프레임(230, 240)이 서로간에 체결부재(211)에 의해 연결된 내부에는, 제1/제2 리인포스 바(250, 260)가 연결될 수 있다.
제1/제2 리인포스 바(250, 260)는 서로 교차한 상태로 설치되는 것으로, 프레임부(300)의 내부를 복수의 공간으로 구획하여, 복수개의 배터리 모듈이 적절하게 배치된 상태로 수용될 수 있다.
제1 리인포스 바(250)는, 일단은 제1 사이드 프레임(210)의 측면에 체결부재에 의해 연결되고 타단은 제2 사이드 프레임(220)의 측면에 체결부재에 의해 연결될 수 있다.
제1 리인포스 바(250)는 제1 사이드 프레임(210)과 제2 사이드 프레임(220)의 사이에 서로간에 등간격으로 이격된 복수개로 설치될 수 있다.
제2 리인포스 바(260)는 일단은 제1 엔드 프레임(230)의 측면에 체결부재(211)에 의해 연결되고 타단은 제2 엔드 프레임(240)에 체결부재(211)에 의해 연결될 수 있다.
이러한 제2 리인포스 바(260)는 제1 리인포스 바(250)에 교차한 상태로 설치될 수 있다. 이를 위해 제1 리인포스 바(250)에는 제1 리인포스 바(250)에 교차되는 위치에 결합홈(251)이 형성될 수 있다.
따라서, 제1 리인포스 바(250)와 제2 리인포스 바(260)는 서로간에 교차한 상태로 설치되어, 프레임부(300)의 내부에 복수개의 배터리 모듈(500)이 삽입되도록 복수의 구획 공간을 형성할 수 있다.
이러한 제2 리인포스 바(260)에는 셀 감시회로 기판(CSC, Cell Supervising Circuit)의 삽입을 위한 삽입홈(261)이 형성될 수 있다. 삽입홈(261)은 제2 리인포스 바(260)에 복수개로 형성되어, 복수개의 셀 감시회로 기판의 삽입 고정이 가능하다.
한편, 프레임부(300)를 구성하는 복수개의 프레임들의 사이는 실링부재(270)에 의해 실링될 수 있다.
실링부재(270)는 프레임부(300)를 구성하는 복수개의 프레임들을 체결부재(211)를 이용하여 조립하는 과정에서 조립 위치에서 외부 이물질 유입이 발생되지 않도록 안정적인 실링이 가능하도록 설치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재가 프레임부의 내부에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 분해 사시도이고, 도 10은 도 9의 실링부재의 제1 실러의 상부에 굴곡부가 형성되어 상부 커버에 접착제에 의해 고정되는 것을 개략적으로 도시한 요부 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부의 하부 표면에는 접착홈이 형성되고, 접작홈에 접착제가 도포된 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 실링부재(270)는, 복수개의 프레임의 사이 위치의 표면에 형성된 인입홈(271)에 삽입되는 제1 실러(272)와, 체결부재가 결합되도록 프레임에 형성된 체결홀(273) 위치에 삽입되는 제2 실러(274)를 포함할 수 있다.
인입홈(271)은 복수개의 프레임의 서로 대면하는 어느 하나의 표면에 형성되는 것으로, 프레임 단면의 일측 가장자리 위치에 형성될 수 있다.
인입홈(271)은 프레임의 일단의 가장자리 위치에서 체결홀(273)이 형성된 인접 위치에서 상하 방향으로 긴 길이로 형성될 수 있다.
이러한 인입홈(271)에는 제1 실러(272)가 삽입될 수 있다.
제1 실러(272)는 인입홈(271)의 길이에 대응하는 직선 형상의 긴 길이로 형성되는 것으로, 프레임부(300)를 구성하는 복수개의 프레임들의 사이를 실링하도록 삽입될 수 있다.
제1 실러(272)는 고무 재질로 형성되는 것으로, 인입홈(271)에 삽입된 상태에서 일부분이 인입홈(271)의 외부로 돌출되어 프레임의 표면에 접촉되는 바, 복수개의 프레임들의 사이를 실링할 수 있다.
이러한 제1 실러(272)의 상부에는 프레임의 상부 표면에 접하도록 굴곡된 굴곡부(272a)가 형성될 수 있다.
굴곡부(272a)는 제1 실러(272)가 인입홈(271)에 삽입된 상태에서 일부분이 프레임이 상부 표면에 접하도록 굴곡되는 바, 상부 커버(400)의 내표면에 접촉 고정될 수 있다.
즉, 상부 커버(400)는 프레임부(300)의 상부를 덮도록 고정되는 과정에서 내표면이 굴곡부(272a)의 표면에 접촉된 상태로 고정될 수 있다.
상부 커버(400)의 내표면에는 굴곡부(272a)에 접촉되는 위치에 접착제(410)가 도포되는 바, 상부 커버(400)의 안정적인 고정이 가능하다.
한편, 제2 실러(274)는 체결부재(211)가 통과되는 관통홀이 형성되어 복수개의 프레임의 사이 위치에서 체결홀(273) 위치에 삽입될 수 있다.
즉, 제2 실러(274)는 관통홀이 형성된 링 형상으로 형성되어, 체결부재(211)가 관통홀을 통과하여 프레임에 체결되도록 형성될 수 있다.
이러한 제2 실러(274)는 복수개의 체결부재(211)의 개수에 대응하는 개수로 체결부재(211)가 체결되는 위치에 삽입될 수 있다.
제2 실러(274)는 제1 실러(272)의 재질과 동일한 고무 재질로 형성되어, 체결부재(211)가 체결되는 위치에서 외부 이물질이 유입되지 않도록 안정적인 실링 작용이 가능하도록 삽입될 수 있다.
한편, 프레임부(300)의 하부 표면에는 접착홈(275)이 형성될 수 있다.
접착홈(275)은 프레임부(300)를 구성하는 제1/제2 사이드 프레임(210, 220)과, 제1/제2 엔드 프레임(230, 240)과, 제1/제2 리인포스 바(250, 260)의 표면에 각각 형성될 수 있다.
이러한 접착홈(275)에는 접착제(276가 도포될 수 있다.
접착제(276는 접착홈(275)의 내부에 삽입된 상태에서 일부분이 접착홈(275)의 외부로 돌출되는 바, 베이스 플레이트(100)의 결합 과정에서 보다 안정적인 결합이 가능하도록 고정력을 더욱 제공할 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(100)는 프레임부(300)에 체결부재(211)와 접착제(276)에 의해 보다 안정적인 고정이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 배터리 팩(100)은, 볼트부재 또는 스크류부재 등의 체결부재를 이용하여 조립하고, 조립 위치에 실링부재를 삽입하는 바, 견고한 조립 및 외부 이물질이 유입되지 않은 안정적인 조립이 가능하다.
또한, 복수개의 배터리 모듈이 안착되는 베이스 플레이트에 냉각 라인이 일체화된 상태로 설치되는 바, 배터리 모듈의 안정적인 냉각이 가능하여 보다 안정성의 향상이 가능하다.
아울러, 베이스 플레이트(100)와 프레임부(300)와 상부 커버(400)의 전부를 알루미늄 재질로 형성하고 체결부재(211)를 이용하여 조립하는 바, 분해 조립이 용이하여 자유로운 설계 변경이 가능하며, 오류에 대응한 신속한 고장 조치 작업이 가능하다.
한편, 프레임부(300)는 전술한 바와 같이, 제1/제2 사이드 프레임(210, 220)과 제1/제2 엔드 프레임(230, 240) 및 제1/제2 리인포스 바(250, 260)에 의해 복수개의 구획 공간으로 구획되고, 복수개의 구획 공간의 내부에는 복수개의 배터리 모듈(500)이 삽입될 수 있다.
도 12의 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 13은 도 12의 배터리 모듈의 상부 플레이트를 분리한 상태를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 14는 도 12의 배터리 모듈의 상부 플레이트를 제거한 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 15는 도 14의 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 16은 본 발명의 제1 실시예의 절연 플레이트와 제1 엔드 플레이트의 결합을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 17은 도 16의 절연 플레이트를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈에 가스 터널부가 형성된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 12 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈(500)은, 복수개의 배터리 셀(410)의 일측면을 지지하는 제1 사이드 플레이트(420)와, 복수의 배터리 셀(410)의 타측면을 지지하는 제2 사이드 플레이트(430)와, 제1 사이드 플레이트(420)와 제2 사이드 플레이트(430)의 각각의 일단에 양단이 체결부재(211)에 의해 연결되는 제1 엔드 플레이트(440)와, 제1 사이드 플레이트(420)와 제2 사이드 플레이트(430)의 각각의 타단에 양단이 체결부재(211)에 의해 연결되는 제2 엔드 플레이트(450)와, 일단은 제1 엔드 플레이트(440)의 측면에 연결되고 타단은 제2 엔드 플레이트(450)의 측면에 연결되어 양측면에는 복수개의 배터리 셀의 측면에 고정되는 접착제(461)가 도포되는 절연 플레이트(460)와, 배터리 셀(410)의 상부를 덮는 상부 플레이트(470)를 포함할 수 있다.
제1 사이드 플레이트(420)는, 복수개의 배터리 셀(410)의 일측을 지지하도록 설치될 수 있다.
이러한 제1 사이드 플레이트(420)는 복수개의 배터리 셀(410)의 측면에 면접촉된 상태로 지지될 수 있다. 여기서, 제1 사이드 플레이트(420)에서 배터리 셀(410)에 면접촉되는 표면은 절연 코팅될 수 있다. 따라서, 배터리 셀(410)은 전기적으로 절연된 상태로 프레임부(300)의 내부에 안정적으로 수용될 수 있다.
제2 사이드 플레이트(430)는, 복수개의 배터리 셀(410)의 타측을 지지하도록 설치될 수 있다.
이러한 제2 사이드 플레이트(430)는 배터리 셀(410)의 측면에 면접촉된 상태로 지지될 수 있다. 여기서, 제2 사이드 플레이트(430)에서 배터리 셀(410)에 면접촉되는 표면은 절연 코팅될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(500)은 제1 사이드 플레이트(420)와 제2 사이드 플레이트(430)의 사이에서 전기적으로 절연된 상태로 설치될 수 있다.
한편, 제1 엔드 플레이트(440)는 제1 사이드 플레이트(420)와 제2 사이드 플레이트(430)의 각각의 일단의 사이를 연결하도록 설치될 수 있다.
즉, 제1 엔드 플레이트(440)의 일단은 제1 사이드 플레이트(420)의 일단에 체결부재(211)에 의해 연결되고, 타단은 제2 사이드 플레이트(430)의 일단에 체결부재(211)에 의해 연결될 수 있다.
제2 엔드 플레이트(450)는 제1 사이드 플레이트(420)와 제2 사이드 플레이트(430)의 각각의 타단의 사이를 연결하도록 설치될 수 있다.
즉, 제2 엔드 플레이트(450)의 일단은 제1 사이드 플레이트(420)의 타단에 체결부재(211)에 의해 연결되고, 타단은 제2 사이드 플레이트(430)의 타단에 체결부재(211)에 의해 연결될 수 있다.
한편, 제1 엔드 플레이트(440)의 상부 가장자리에는 상부 커버(400)에 체결부재에 의해 고정되는 제1 마운트 돌부(441)가 돌출될 수 있다.
제1 마운트 돌부(441)는 체결부재(211)가 결합되는 체결홀이 형성된 상태로 제1 엔드 플레이트(440)의 측면으로 돌출되는 바, 상부 커버(400)의 일측을 프레임부(300)의 상측에 안정적으로 결합할 수 있다.
제2 엔드 플레이트(450)의 상부 가장자리에는 상부 커버(400)에 체결부재에 의해 고정되는 제2 마운트 돌부(451)가 돌출될 수 있다.
제2 마운트 돌부(451)는 체결부재(211)가 결합되는 체결홀이 형성된 상태로 제2 엔드 플레이트(450)의 측면으로 돌출되는 바, 상부 커버(400)의 타측을 프레임부(300)의 상측에 안정적으로 결합할 수 있다.
한편, 제1/제2 사이드 플레이트(420, 430)와 제1/제2 엔드 플레이트(440, 450)들이 서로간에 체결부재(211)에 의해 연결된 내부에는, 절연 플레이트(460)가 연결될 수 있다.
절연 플레이트(460)는, 일단은 제1 엔드 플레이트(440)의 측면에 연결되고 타단은 제2 엔드 플레이트(450)의 측면에 연결될 수 있다.
이를 위해, 제1 엔드 플레이트(440)의 측면에는 절연 플레이트(460)의 일단이 고정되는 제1 결합홀(442)이 형성될 수 있다. 그리고, 제2 엔드 플레이트(450)의 측면에는 절연 플레이트(460)의 타단이 고정되는 제2 결합홀(452)이 형성될 수 있다.
절연 플레이트(460)는 일단에는 제1 결합홀(442)에 삽입 고정되는 제1 결합 돌기(462)가 돌출되고 타단에는 제2 결합홀(452)에 삽입 고정되는 제2 결합 돌기(464)가 돌출될 수 있다.
이러한 절연 플레이트(460)의 양측면에는 배터리 모듈(500)의 측면에 고정되는 접착제(461)가 도포될 수 있다.
접착제(461)는 절연 플레이트(460)의 대향하는 양측면에 각각 도포되는 바, 프레임부(300)의 내부에 복수개로 수용되는 배터리 모듈(500)을 절연 플레이트(460)의 측면에 안정적으로 위치되도록 고정력을 제공할 수 있다.
한편, 상부 플레이트(470)에는 복수개의 배터리 셀(410)의 단자에 전기적으로 연결되도록 설치되는 복수개의 버스바(471)가 설치될 수 있다.
버스바(471)는 프레임부(300)의 내부에서 제1 방향(z축 방향)으로 배치된 복수개의 배터리 셀(410)의 단자에 전기적으로 연결되도록 상부 커버(400)에 제1 방향으로 배치된 상태로 복수개로 설치될 수 있다.
이러한 버스바(471)의 측면에는 가스 터널부(472)가 설치될 수 있다.
가스 터널부(472)는 배터리 모듈(500)의 비정상 작동에 의한 셀 이벤트에 의해 발생된 가스가 외부로 배출되도록 상부 커버(400)에 설치될 수 있다.
가스 터널부(472)는 복수개의 버스바(471)들의 사이에서 상부 커버(400)의 길이 방향을 따라 긴 길이로 형성되는 것으로, 본 실시예에서 상부 커버(400)에 버스바(471)를 사이에 두고 한 쌍으로 설치되는 것을 예시적으로 설명한다.
이와 같이, 가스 터널부(472)가 상부 커버(400)에 설치되는 바, 배터리 모듈(500)의 비정상 작동 상태에서 가스를 외부로 원활히 배출하여 비정상 폭발 등이 발생되지 않도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 배터리 모듈(500)은, 조립 과정에서 용접 공정을 대체하여 체결부재의 체결에 의해 분해 결합 가능하게 조립되는 바, 배터리 모듈의 구조를 단순화하고 디자인의 용이한 변경이 가능하다.
또한, 냉각 회로를 배터리 모듈을 지지하는 베이스 플레이트의 외부에 형성하는 바, 배터리 모듈의 작동 과정에서 전기적 유로가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 20은 도 19의 제1 사이드부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 21은 도 19의 배터리 모듈의 인서트바가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 19 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈(600)은, 복수개의 배터리 셀(410)의 일측면을 지지하는 제1 사이드부(520)와, 복수개의 배터리 셀(410)의 타측면을 지지하는 제2 사이드부(530)와, 제1 사이드부(520)와 제2 사이드부(530)의 각각의 일단에 양단이 체결부재(211)에 의해 연결되는 제1 엔드부(540)와, 제1 사이드부(520)와 제2 사이드부(530)의 각각의 타단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제2 엔드부(550)와, 제1 사이드부(520)와 제2 사이드부(530)의 내부에 삽입되는 인서트 바(522)를 포함한다.
제1 사이드부(520)는, 베이스 플레이트(100)의 일측 가장자리에 결합되는 것으로, 복수개의 배터리 셀(410)의 일측을 지지하도록 설치될 수 있다.
이러한 제1 사이드부(520)는 배터리 셀(410)의 측면에 면접촉된 상태로 지지될 수 있다.
제1 사이드부(520)는 절연 상태로 배터리 셀(410)의 일측을 지지하도록 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 사이드부(520)는, 복수개의 배터리 셀(410)의 단자가 삽입되는 복수개의 관통홀(523)이 형성된 제1 플레이트(521)와, 제1 플레이트(521)의 측면에 돌출되며 내부에는 인서트 바(522)가 삽입되는 삽입홀이 형성된 제1 인서트부(524)를 포함할 수 있다.
제1 플레이트(521)는, 배터리 셀(410)의 측면에 면접촉된 상태로 지지되는 것으로, 배터리 셀(410)의 일측을 절연 상태로 지지하도록 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
제1 플레이트(521)는 길이 방향을 따라 복수개의 관통홀(523)이 형성되는 것으로, 배터리 셀(410)의 단자가 관통홀(523)에 삽입 가능하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 복수개의 배터리 셀(410)은 단자가 제1 플레이트(521)의 관통홀(523) 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
이러한 제1 플레이트(521)에는 보강을 위한 인서트바(522)가 삽입되는 제1 인서트부(524)가 돌출될 수 있다.
제1 인서트부(524)는 제1 플레이트(521)의 길이 방향의 측면에 돌출된 상태로 형성되는 것으로, 내부에는 인서트바(522)가 삽입되는 삽입홀이 형성될 수 있다.
인서트바(522)는 제1 플레이트(521)의 길이에 대응하는 길이로 형성되어, 제1 인서트부(524)의 내부에 삽입되는 것으로, 내구성의 확보를 위해 금속 재질로 형성될 수 있다.
제2 사이드부(530)는, 베이스 플레이트(100)의 타측 가장자리에 결합되는 것으로, 복수개의 배터리 셀(410)의 타측을 지지하도록 설치될 수 있다.
이러한 제2 사이드부(530)는 배터리 셀(410)의 측면에 면접촉된 상태로 지지될 수 있다.
제2 사이드부(530)는 절연 상태로 배터리 셀(410)의 일측을 지지하도록 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
이러한 제2 플레이트(531)에는 보강을 위한 인서트바(522)가 삽입되는 제2 인서트부(534)가 돌출될 수 있다.
제2 인서트부(534)는 제2 플레이트(531)의 길이 방향의 측면에 돌출된 상태로 형성되는 것으로, 내부에는 인서트 바(522)가 삽입되는 삽입홀이 형성될 수 있다.
인서트 바(522)는 제2 플레이트(531)의 길이에 대응하는 길이로 형성되어, 제2 인서트부(534)의 내부에 삽입되는 것으로, 내구성이 확보를 위해 금속 재질로 형성될 수 있다.
제1 플레이트(521)와 제2 플레이트(531)의 각각에는 배터리 셀(410)의 단자에 전기적으로 연결되는 버스바(526)가 설치될 수 있다.
한편, 제1 플레이트(521)와 제2 플레이트(531)의 각각은 배터리 셀(410)에 면접촉된 위치에 접착제(560)가 도포될 수 있다.
접착제(560)는, 제1 플레이트(521)와 제2 플레이트(531) 각각의 길이 방향의 표면에 도포되는 바, 제1 플레이트(521)와 제2 플레이트(531)의 각각이 배터리 셀(410)의 측면에 설치되는 고정력을 향상시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10...제1 냉각 플레이트 11...제1 냉각 유로
20...제2 냉각 플레이트 21...제2 냉각 유로
30...제3 냉각 플레이트 31...제3 냉각 유로
40...냉매 공급 가이드 41...공급 가이드 바디
42...유입 돌부 43...공급 돌부
50...분배 공급 가이드 51...분배 가이드 바디
52...분배 돌부 60...냉매 배출 가이드
61...배출 가이드 바디 63...연결 돌부
65...배출 돌부 100..베이스 플레이트
200..하부 커버 210..제1 사이드 프레임
220..제2 사이드 프레임 230..제1 엔드 프레임
240..제2 엔드 프레임 250..제1 리인포스 바
260..제2 리인포스 바 270..실링부재
271..인입홈 272..제1 실러
272a..굴곡부 273..체결홀
274..제2 실러 275...접착홈
276...접착제 300..프레임부
400..상부 커버 410..배터리 셀
420..제1 사이드 플레이트 430..제2 사이드 플레이트
440..제1 엔드 플레이트 441..제1 마운트 돌부
442..제1 결합홀 450..제2 엔드 플레이트
451..제2 마운트 돌부 452..제2 결합홀
460..절연 플레이트 471..버스바
472..가스 터널부 500..배터리 모듈
520..제1 사이드부 521..제1 플레이트
522..인서트바 523..관통홀
524..제1 인서트부 526..버스바
530...제2 사이드부 531..제2 플레이트
534..제2 인서트부 540..제1 엔드부
550...제2 엔드부

Claims (41)

  1. 제1 면이 복수개의 배터리 모듈에 접촉하여 배터리 모듈을 냉각하는 냉매가 순환하는 냉각유로가 구비된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 제2 면을 덮는 하부 커버;
    상기 베이스 플레이트의 상기 제1 면의 상측에 설치되고 내부에 상기 복수개의 배터리 모듈을 수용하며, 복수개의 프레임이 서로간에 체결부재에 의해 결합되는 프레임부; 및
    상기 프레임부의 상부를 덮는 상부 커버;
    를 포함하고,
    상기 복수개의 프레임의 사이는 실링부재에 의해 실링되는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 회로는 상기 베이스 플레이트의 제1 면에 대향하는 제2 면에 형성되는, 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는, 적어도 2개 이상의 냉각 플레이트가 서로간의 가장자리가 용접 결합되는, 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는,
    제1 면에는 상기 배터리 모듈이 접촉되며, 제2 면에는 제1 냉각 유로가 돌출되는 제1 냉각 플레이트;
    일측의 가장자리는 상기 제1 냉각 플레이트의 일측 가장자리에 결합되며, 제1 면은 상기 배터리 모듈이 접촉되고, 제2 면은 제2 냉각 유로가 돌출되는 제2 냉각 플레이트; 및
    일측 가장자리는 상기 제2 냉각 플레이트의 타측 가장자리에 결합되며, 제1 면은 상기 배터리 모듈이 접촉되고, 제2 면은 제3 냉각유로가 돌출되는 제3 냉각 플레이트;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 냉각 유로는 상기 제1 내지 제3 냉각 플레이트의 각각에 복수개로 형성되는, 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 상기 제2 면의 일측에는 상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로의 일부분에 냉매의 공급을 가이드하는 냉매 공급 가이드가 설치되는, 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉매 공급 가이드는,
    상기 제1 냉각 플레이트의 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 플레이트의 상기 제2 냉각 유로의 일부에 냉매를 공급하도록 설치되는, 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉매 공급 가이드는,
    상기 제1 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어 일부분이 상기 제2 냉각 플레이트의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장되어, 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로의 일부분에 냉매를 공급하는, 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉매 공급 가이드는,
    상기 제1 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어, 상기 제1 냉각 플레이트와 상기 제2 냉각 플레이트의 일부분을 함께 덮도록 연장되며, 내부에는 냉매가 이동되는 공급 가이드 바디;
    상기 공급 가이드 바디의 일측에 돌출되어 냉매가 유입되는 유입 돌부; 및
    상기 공급 가이드 바디의 타측에 돌출되어 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로의 일부분에 냉매를 공급하는 복수개의 공급 돌부;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 상기 제2 면의 타측에는 상기 냉매 공급 가이드에 의해 공급된 냉매가 순환하도록 분배하는 분배 공급 가이드가 설치되는, 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분배 공급 가이드는,
    상기 베이스 플레이트의 상기 제2 면의 타측에서 상기 베이스 플레이트의 폭방향으로 연장되며, 내부에는 냉매가 이동되는 분배 가이드 바디; 및
    상기 분배 가이드 바디의 측면에 돌출되어 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각유로 및 상기 제3 냉각 유로와 연결되는 복수개의 분배 돌부;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 상기 제2 면에는 상기 제1 냉각 플레이트의 상기 복수개의 제1 냉각 유로의 일부와 상기 제3 냉각 플레이트의 상기 제3 냉각 유로에 연결되어, 상기 냉매를 외부로 배출하는 것을 가이드하는 냉매 배출 가이드가 설치되는, 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉매 배출 가이드는,
    상기 제3 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어 일부분이 상기 제2 냉각 플레이트의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장되어, 상기 제3 냉각 유로와 상기 복수개의 제2 냉각 유로의 일부분을 흐르는 냉매를 외부로 배출 가이드하는, 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 냉배 배출 가이드는,
    상기 제3 냉각 플레이트의 폭방향으로 연장되어 일부분이 상기 제2 냉각 플레이트의 제2 면의 일부분을 덮도록 연장되며, 내부에는 냉매가 이동되는 배출 가이드 바디;
    상기 배출 가이드 바디의 일측 돌출되어 상기 복수개의 제2 냉각 유로의 일부분과 상기 제3 냉각 유로에 연결되어 냉매가 유입되는 연결 돌부;
    상기 배출 가이드 바디의 타측에 돌출되어 냉매가 외부로 배출되는 배출 돌부;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 복수개의 프레임의 사이 위치의 어느 하나의 표면에 형성된 인입홈에 삽입되는 제1 실러; 및
    상기 체결부재가 결합되도록 상기 프레임에 형성된 체결홀 위치에 삽입되는 제2 실러;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 실러는, 일측은 상기 인입홈의 내부에 삽입되고 타측은 상기 인입홈의 외부로 일부분이 돌출되어 상기 프레임의 측면에 접촉되는, 배터리 팩.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 실러는 상기 인입홈에 삽입되는 직선 형상인, 배터리 팩.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 실러의 상단은 상기 프레임의 상부 표면에 접하도록 굴곡된 굴곡부가 형성되는, 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 실러의 상기 굴곡부는, 상기 상부 커버에 접착부재에 의해 접착되는, 배터리 팩.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제2 실러는, 상기 체결부재가 통과되는 관통홀이 형성되어 상기 복수개의 프레임의 사이 위치에서 상기 체결홀 위치에 삽입되는, 배터리 팩.
  21. 제20에 있어서,
    상기 제2 실러는 상기 체결홀 위치에 삽입되는 라운드 형상인, 배터리 팩.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부는,
    상기 베이스 플레이트의 일측 가장자리에 결합되는 제1 사이드 프레임;
    상기 베이스 플레이트의 타측 가장자리에 결합되는 제2 사이드 프레임;
    상기 제1 사이드 프레임과 상기 제2 사이드 프레임의 각각의 일단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제1 엔드 프레임;
    상기 제1 사이드 프레임과 상기 제2 사이드 프레임의 각각의 타단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제2 엔드 프레임;
    일단은 상기 제1 사이드 프레임의 측면에 체결부재에 의해 연결되고 타단은 상기 제2 사이드 프레임의 측면에 체결부재에 의해 연결되는 복수개의 제1 리인포스 바; 및
    일단은 상기 제1 엔드 프레임의 측면에 체결부재에 의해 연결되고 타단은 상기 제2 엔드 프레임에 체결부재에 의해 연결되며 상기 제1 리인포스 바에 교차한 상태로 설치되는 복수개의 제2 리인포스 바;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프레임부의 하부 표면에는 접착홈이 형성되고, 상기 접착홈에는 상기 베이스 플레이트를 고정하는 접착제가 도포되는, 배터리 팩.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    복수개의 배터리 셀의 일측면을 지지하는 제1 사이드 플레이트;
    상기 복수개의 배터리 셀의 타측면을 지지하는 제2 사이드 플레이트;
    상기 제1 사이드 플레이트와 상기 제2 사이드 플레이트의 각각의 일단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제1 엔드 플레이트;
    상기 제1 사이드 플레이트와 상기 제2 사이드 플레이트의 각각의 타단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제2 엔드 플레이트;
    일단은 상기 제1 엔드 플레이트의 측면에 연결되고 타단은 상기 제2 엔드 플레이트의 측면에 연결되며, 양측면에는 상기 복수개의 배터리 셀의 측면에 고정되는 접착제가 도포되는 절연 플레이트; 및
    상기 배터리 셀의 상부를 덮는 상부 플레이트;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 엔드 플레이트의 측면에는 상기 절연 플레이트의 일단이 고정되는 제1 결합홀이 형성되고, 상기 제2 엔드 플레이트의 측면에는 상기 절연 플레이트의 타단이 고정되는 제2 결합홀이 형성되는, 배터리 팩.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는, 일단에는 상기 제1 결합홀에 삽입 고정되는 제1 결합 돌기가 돌출되고 타단에는 상기 제2 결합홀에 삽입 고정되는 제2 결합 돌기가 돌출되는, 배터리 팩.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 사이드 플레이트와 상기 제2 사이드 플레이트의 각각에서 상기 배터리 셀에 접촉되는 표면은 절연 코팅되는, 배터리 팩.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 엔드 플레이트의 상부 가장자리에는 상기 상부 커버에 체결부재에 의해 고정되는 제1 마운트 돌부가 돌출되는, 배터리 팩.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제2 엔드 플레이트의 상부 가장자리에는 상기 상부 커버에 체결부재에 의해 고정되는 제2 마운트 돌부가 돌출되는, 배터리 팩.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 상부 플레이트는,
    상기 복수개의 배터리 셀의 단자에 전기적으로 연결되도록 설치되는 복수개의 버스바; 및
    상기 복수개의 버스바들의 사이에서 상기 상부 커버의 길이 방향으로 형성되는 가스 터널부;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    복수개의 배터리 셀의 일측면을 지지하는 제1 사이드부;
    상기 복수개의 배터리 셀의 타측면을 지지하는 제2 사이드부;
    상기 제1 사이드부와 상기 제2 사이드부의 각각의 일단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제1 엔드부;
    상기 제1 사이드부와 상기 제2 사이드부의 각각의 타단에 양단이 체결부재에 의해 연결되는 제2 엔드 부; 및
    상기 제1 사이드부와 상기 제2 사이드부의 내부에 삽입되는 인서트 바;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 단자는 상기 제1 사이드부와 상기 제2 사이드부 방향을 향하도록 배치되는, 배터리 팩.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제1 사이드부와 상기 제2 사이드부는 플라스틱 재질인, 배터리 팩.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제1 사이드부는,
    상기 배터리 셀의 단자가 삽입되는 복수개의 관통홀이 형성된 제1 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트의 측면에 돌출되며 내부에는 상기 인서트 바가 삽입되는 삽입홀이 형성된 제1 인서트부;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 제1 인서트부는,
    상기 제1 플레이트에서 상기 관통홀을 사이에 두고 일측 가장자리 위치와 타측 가장자리 위치에 형성되는, 배터리 팩.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제1 사이드부에는 상기 관통홀을 통과한 상기 단자에 전기적으로 연결되는 버스바가 설치되는, 배터리 팩.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 배터리 셀의 사이에는 접착제가 도포되는, 배터리 팩.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제2 사이드부는,
    상기 복수개의 배터리 셀의 단자가 삽입되는 복수개의 관통홀이 형성된 제2 플레이트; 및
    상기 제2 플레이트의 측면에 돌출되며 내부에는 상기 인서트 바가 삽입되는 삽입홀이 형성된 제2 인서트부;
    를 포함하는, 배터리 팩.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 제2 인서트부는,
    상기 제2 플레이트에서 상기 관통홀을 사이에 두고 일측 가장자리 위치와 타측 가장자리 위치에 형성되는, 배터리 팩.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 제2 사이드부에는 상기 관통홀을 통과한 상기 단자에 전기적으로 연결되는 버스바가 설치되는, 배터리 팩.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 제2 플레이트와 상기 배터리 셀의 사이에는 접착제가 도포되는, 배터리 팩.
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