KR20240101319A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

배터리 팩이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 구비하는 제1 배터리 어셈블리; 제1 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 구비되는 제1 사이드 브래킷; 상기 제1 배터리 모듈의 위에 적층되고, 복수의 배터리 셀을 구비하는 제2 배터리 어셈블리; 제2 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 구비되는 제2 사이드 브래킷; 그리고, 상기 제1 사이드 브래킷과 상기 제2 사이드 브래킷에 체결되는 마운팅 브래킷을 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 로봇, 전기 자동차 등의 상용화가 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 이차 전지는 다수가 전기적으로 연결된 상태에서 모듈 케이스 내부에 함께 수납되는 형태로, 하나의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈이 다수 연결되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
이러한 배터리 팩은 설치 공간 크기에 제약이 있는 경우가 많을 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩이 자동차에 설치되는 경우, 상대적으로 상하 방향으로의 공간 제약이 클 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 좌우 방향 또는 전후 방향을 활용하여 체결구조를 배치하여 상하 방향으로의 에너지 밀도를 높이는 시도가 필요하다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상하 방향으로의 에너지 밀도를 높일 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리 모듈의 적층을 좌우 방향 또는 전후 방향에서 고정시킬 수 있는 구조를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 구비하는 제1 배터리 어셈블리; 제1 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 구비되는 제1 사이드 브래킷; 상기 제1 배터리 모듈의 위에 적층되고, 복수의 배터리 셀을 구비하는 제2 배터리 어셈블리; 제2 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 구비되는 제2 사이드 브래킷; 그리고, 상기 제1 사이드 브래킷과 상기 제2 사이드 브래킷에 체결되는 마운팅 브래킷을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈은, 각각 상하 방향으로 연장되는 복수의 원통형 배터리 셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 사이드 브래킷은 상기 제1 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 부착될 수 있다.
또한, 상기 제1 사이드 브래킷은 내측 면에 고정되는 너트를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 배터리 모듈의 사이드 플레이트는 상기 너트를 수용하는 수용부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은 상기 마운팅 브래킷을 관통하고, 상기 너트에 체결되는 제1 체결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은 상기 제1 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈의 사이에 배치되고, 상기 제2 사이드 브래킷을 커버하는 미들 브래킷; 그리고, 상기 미들 브래킷과 상기 마운팅 브래킷을 관통하는 제2 체결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은 상기 제1 배터리 모듈의 하면과 상기 제1 사이드 브래킷을 커버하는 바텀 브래킷; 그리고, 상기 바텀 브래킷과 상기 마운팅 브래킷을 관통하는 제3 체결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은 상기 제2 배터리 모듈의 상면을 커버하는 탑 브래킷을 더 포함하고, 상기 마운팅 브래킷은, 상기 탑 브래킷과 체결될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은 상기 제1 배터리 모듈의 전면과 상기 제2 배터리 모듈의 전면을 커버하는 프런트 브래킷을 더 포함하고, 상기 마운팅 브래킷은, 상기 프런트 브래킷과 체결될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 상하 방향으로의 에너지 밀도를 높일 수 있는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 모듈의 적층을 좌우 방향 또는 전후 방향에서 고정시킬 수 있는 구조를 포함하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈의 적층을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈, 탑 브래킷 및 바텀 브래킷을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈, 마운팅 브래킷 및 보강 브래킷을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈, 마운팅 브래킷 및 보강 브래킷을 체결시키는 체결부재를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈, 프런트 브래킷 및 리어 브래킷을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 F부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 11은 도 1의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 G부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 H부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 14는 도 1의 C부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 15는 도 1의 D부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 16은 도 1의 E부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 제1 배터리 모듈(100), 제1 사이드 브래킷(120), 제2 배터리 모듈(200), 제2 사이드 브래킷(220) 그리고 마운팅 브래킷(300)을 포함할 수 있다.
제1 배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀(10)을 구비할 수 있다. 이 때, 배터리 셀(10)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 또한, 배터리 셀(10)은 원통형 배터리 셀(10)을 의미할 수 있다. 제1 배터리 모듈(100)은 모듈 케이스를 구비할 수 있다. 모듈 케이스는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 모듈 케이스는 복수의 플레이트로 구성될 수 있다. 모듈 케이스는 내부에 공간을 형성할 수 있다. 복수의 배터리 셀(10)은 모듈 케이스의 내부에 위치할 수 있다.
제1 사이드 브래킷(120)은 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)에 구비될 수 있다. 제1 사이드 브래킷(120)은 사각 플레이트 형상으로 구성될 수 있다. 제1 사이드 브래킷(120)은 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)를 커버할 수 있다. 제1 사이드 브래킷(120)은 한 쌍으로 구비될 수 있다. 제1 사이드 브래킷(120)은 제1 배터리 모듈(100)의 한 쌍의 사이드 플레이트(110)를 각각에 구비될 수 있다.
제2 배터리 모듈(200)은 복수의 배터리 셀(10)을 구비할 수 있다. 이 때, 배터리 셀(10)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 또한, 배터리 셀(10)은 원통형 배터리 셀(10)을 의미할 수 있다. 제2 배터리 모듈(200)은 모듈 케이스를 구비할 수 있다. 모듈 케이스는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 모듈 케이스는 복수의 플레이트로 구성될 수 있다. 모듈 케이스는 내부에 공간을 형성할 수 있다. 복수의 배터리 셀(10)은 모듈 케이스의 내부에 위치할 수 있다.
제2 배터리 모듈(200)은 제1 배터리 모듈(100)의 위에 적층될 수 있다. 예를 들어, 제2 배터리 모듈(200)의 바텀 플레이트는 제1 배터리 셀(10)의 탑 플레이트 위에 위치할 수 있다.
제2 사이드 브래킷(220)은 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)에 구비될 수 있다. 제2 사이드 브래킷(220)은 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)에 구비될 수 있다. 제2 사이드 브래킷(220)은 사각 플레이트 형상으로 구성될 수 있다. 제2 사이드 브래킷(220)은 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)를 커버할 수 있다. 제2 사이드 브래킷(220)은 한 쌍으로 구비될 수 있다. 제2 사이드 브래킷(220)은 제2 배터리 모듈(200)의 한 쌍의 사이드 플레이트(210)를 각각에 구비될 수 있다.
마운팅 브래킷(300)은 제1 사이드 브래킷(120)과 제2 사이드 브래킷(220)에 체결될 수 있다. 마운팅 브래킷(300)은 사각 플레이트 형상으로 구성될 수 있다. 마운팅 브래킷(300)은 제1 사이드 브래킷(120)과 제2 사이드 브래킷(220)을 커버할 수 있다. 마운팅 브래킷(300)은 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 마운팅 브래킷(300)은 각각 하나의 제1 사이드 브래킷(120)과 하나의 제2 사이드 브래킷(220)에 체결될 수 있다.
복수의 배터리 모듈이 상하 방향 또는 Z축 방향으로 적층되는 경우, 복수의 배터리 모듈을 고정 또는 체결하는 구조가 필요하다. 그러나 배터리 팩이 설치되는 공간의 제약으로 인해, 상하 방향 또는 Z축 방향으로 고정구조 또는 체결구조가 배치되기 어려운 경우가 발생할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)이 체결 또는 고정되는 구조는 측면방향 또는 Y축 방향에 위치할 수 있다. 이로 인해, 상하 방향 또는 Z축 방향으로 고정되는 구조가 생략 또는 단순화될 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 상하 방향 또는 Z축 방향으로의 에너지 밀도가 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제1 사이드 브래킷(120)은, 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)에 부착될 수 있다. 제1 사이드 브래킷(120)과 사이드 플레이트(110) 사이에 접착부재(130)가 배치될 수 있다. 접착부재(130)는 제1 사이드 브래킷(120) 또는 사이드 플레이트(110)를 전체적으로 커버하도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제2 사이드 브래킷(220)은, 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)에 부착될 수 있다. 제2 사이드 브래킷(220)과 사이드 플레이트(210) 사이에 접착부재(230)가 배치될 수 있다. 접착부재(230)는 제2 사이드 브래킷(220) 또는 사이드 플레이트(210)를 전체적으로 커버하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 사이드 브래킷(120)은 사이드 플레이트(110)에 결합될 수 있다. 접착부재(130)가 넓은 면적에 걸쳐 배치됨으로써, 제1 사이드 브래킷(120)과 사이드 플레이트(110)의 결합 강도가 높아질 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제1 사이드 브래킷(120)은 내측 면에 고정되는 너트(121)를 구비할 수 있다. 너트(121)는 용접을 통해 제1 사이드 브래킷(120)에 결합 또는 고정될 수 있다. 이 때, 너트(121)는 웰드 너트(121)(weld nut)라고 칭할 수도 있다. 너트(121)는 복수로 구비될 수 있다. 너트(121)는 전후방향 또는 X축 방향을 따라 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제2 사이드 브래킷(220)은 내측 면에 고정되는 너트(221)를 구비할 수 있다. 너트(221)는 용접을 통해 제2 사이드 브래킷(220)에 결합 또는 고정될 수 있다. 이 때, 너트(221)는 웰드 너트(221)(weld nut)라고 칭할 수도 있다. 너트(221)는 복수로 구비될 수 있다. 너트(221)는 전후방향 또는 X축 방향을 따라 배치될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 너트(121)는 별도의 결합구조 또는 고정구조 없이 제1 사이드 브래킷(120)에 결합됨으로써, 배터리 팩의 구조가 단순해질 수 있고, 배터리 팩의 에너지 밀도가 높아질 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)는 너트(121)를 수용하는 수용부(111)를 구비할 수 있다. 수용부(111)는 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)에 형성될 수 있다. 수용부(111)는 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)에 형성되는 홀(111)일 수 있다. 수용부(111)는 복수로 구비될 수 있다. 또한, 수용부(111)는 너트(121)의 개수와 일대일 대응하여 구비될 수 있다. 수용부(111)는 너트(121) 및 너트(121)에 체결되는 체결부재가 수용되도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)는 너트(221)를 수용하는 수용부(211)를 구비할 수 있다. 수용부(211)는 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)에 형성될 수 있다. 수용부(211)는 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)에 형성되는 홀(211)일 수 있다. 수용부(211)는 복수로 구비될 수 있다. 또한, 수용부(211)는 너트(221)의 개수와 일대일 대응하여 구비될 수 있다. 수용부(211)는 너트(221) 및 너트(221)에 체결되는 체결부재가 수용되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 사이드 플레이트(110, 210)와 사이드 브래킷(120, 220)의 결합을 위한 너트(121, 221)와 체결부재가 배터리 모듈(100, 200)의 내부로 수용됨으로써, 배터리 팩의 구조가 단순해질 수 있고, 배터리 팩의 에너지 밀도가 높아질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈(100, 200)의 적층을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 미들 브래킷(400)을 포함할 수 있다. 미들 브래킷(400)은 베이스 플레이트(410)와 사이드 플레이트(420)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(410)는 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 사이드 플레이트(420)는 베이스 플레이트(410)로부터 위로 또는 Z축 방향으로 연장될 수 있다. 사이드 플레이트(420)는 사각 플레이트 형상을 가질 수 있고, 한 쌍으로 구성될 수 있다. 베이스 플레이트(410)는 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)의 사이에 배치될 수 있다. 한 쌍의 사이드 플레이트(420)는 제2 사이드 브래킷(220)을 커버할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 미들 브래킷(400)은 배터리 모듈(100, 200)의 적층구조의 강성을 보강할 수 있다. 미들 브래킷(400)은 제2 배터리 모듈(200)의 위치를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈(100, 200), 탑 브래킷(500) 및 바텀 브래킷(600)을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈(100, 200), 마운팅 브래킷(300) 및 보강 브래킷(310)을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈(100, 200), 마운팅 브래킷(300) 및 보강 브래킷(310)을 체결시키는 체결부재를 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 모듈(100, 200), 프런트 브래킷(700) 및 리어 브래킷(800)을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 9는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다. 도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 제2 배터리 모듈(200)의 상면을 커버하는 탑 브래킷(500)을 더 포함하고, 마운팅 브래킷(300)은 탑 브래킷(500)과 체결될 수 있다. 탑 브래킷(500)은 제2 배터리 모듈(200)의 상면과 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 또는, 탑 브래킷(500)은 제2 배터리 모듈(200)의 상면과 제2 사이드 브래킷(220)의 적어도 일부를 커버할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 탑 브래킷(500)은 마운팅 브래킷(300)과 체결됨으로써, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)의 적층구조를 안정적으로 지지 및 고정시킬 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 제1 배터리 모듈(100)의 하면과 제1 사이드 브래킷(120)을 커버하는 바텀 브래킷(600) 그리고, 바텀 브래킷(600)과 마운팅 브래킷(300)을 관통하는 제3 체결부재(S3)를 더 포함할 수 있다.
마운팅 브래킷(300)은 바텀 브래킷(600)과 체결될 수 있다. 바텀 브래킷(600)은 제1 배터리 모듈(100)의 하면과 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 또는, 바텀 브래킷(600)은 제1 배터리 모듈(100)의 하면과 제1 사이드 브래킷(120)의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 바텀 브래킷(600)은 베이스 플레이트(610)와 사이드 플레이트(620)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(610)는 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200) 사이에 위치할 수 있다. 사이드 플레이트(620)는 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110) 또는 제1 사이드 브래킷(120)을 커버할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 바텀 브래킷(600)은 마운팅 브래킷(300)과 체결됨으로써, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)의 적층구조를 안정적으로 지지 및 고정시킬 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 마운팅 브래킷(300)을 관통하고, 너트(121)에 체결되는 제1 체결부재(S1)를 더 포함할 수 있다. 제1 체결부재(S1)는 복수로 구비될 수 있다. 복수의 제1 체결부재(S1)는 전후 방향 또는 X축 방향으로 배열될 수 있다. 복수의 제1 체결부재(S1)는 각각 마운팅 브래킷(300)과 제2 사이드 브래킷(220)을 관통할 수 있다. 복수의 제1 체결부재(S1)는 각각 너트(121)와 결합될 수 있다. 또한, 복수의 제1 체결부재(S1)는 각각 적어도 일부가 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)에 삽입될 수 있다. 복수의 제1 체결부재(S1)는 마운팅 브래킷(300)과 제2 사이드 브래킷(220)을 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제2 배터리 모듈(200)은 좌우 방향 또는 Y축 방향으로 마운팅 브래킷(300)에 결합, 체결 또는 고정될 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 상하 방향 또는 Z축 방향으로의 에너지 밀도와 공간효율이 향상될 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 미들 브래킷(400)과 마운팅 브래킷(300)을 관통하는 제2 체결부재(S2)를 더 포함할 수 있다.
제2 체결부재(S2)는 복수로 구비될 수 있다. 복수의 제2 체결부재(S2)는 전후 방향 또는 X축 방향으로 배열될 수 있다. 복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 각각 마운팅 브래킷(300)과 제2 사이드 브래킷(220)을 관통할 수 있다. 또한, 복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 각각 마운팅 브래킷(300)과 제1 사이드 브래킷(120)을 관통할 수 있다. 복수의 제2 체결부재(S2)는 각각 너트(121, 221)와 결합될 수 있다. 또한, 복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 각각 적어도 일부가 제2 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(210)에 삽입될 수 있다. 또한, 복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 각각 적어도 일부가 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)에 삽입될 수 있다.
복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 마운팅 브래킷(300)과 제2 사이드 브래킷(220)을 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다. 또한, 복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 마운팅 브래킷(300)과 제1 사이드 브래킷(120)을 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다.
또한, 복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 미들 브래킷(400), 마운팅 브래킷(300) 및 제2 사이드 브래킷(220)을 관통할 수 있다. 복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 미들 브래킷(400), 마운팅 브래킷(300) 및 제2 사이드 브래킷(220)을 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)은 좌우 방향 또는 Y축 방향으로 마운팅 브래킷(300)에 결합, 체결 또는 고정될 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 상하 방향 또는 Z축 방향으로의 에너지 밀도와 공간효율이 향상될 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 마운팅 브래킷(300)의 외측에 구비되는 보강 브래킷(310)을 더 포함할 수 있다.
보강 브래킷(310)은 마운팅 브래킷(300)에 체결될 수 있다. 보강 브래킷(310)은 사각 플레이트 형상으로 구성될 수 있다. 보강 브래킷(310)은 마운팅 브래킷(300)을 커버할 수 있다. 보강 브래킷(310)은 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 보강 브래킷(310)은 각각 하나의 마운팅 브래킷(300)에 체결될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 보강 브래킷(310)은 마운팅 브래킷(300)을 지지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 적층구조가 안정적으로 유지될 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 마운팅 브래킷(300), 보강 브래킷(310)을 관통하는 제2 체결부재(S2)를 포함할 수 있다.
복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 마운팅 브래킷(300) 및 보강 브래킷(310)을 관통하여 제1 사이드 브래킷(120)의 너트(121)에 체결될 수 있다.
복수의 제2 체결부재(S2)의 적어도 일부는 마운팅 브래킷(300), 보강 브래킷(310) 및 미들 브래킷(400)을 관통하여 제2 사이드 브래킷(220)의 너트(221)에 체결될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)은 좌우 방향 또는 Y축 방향으로 마운팅 브래킷(300)에 결합, 체결 또는 고정될 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 상하 방향 또는 Z축 방향으로의 에너지 밀도와 공간효율이 향상될 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 제1 사이드 브래킷(120)과 마운팅 브래킷(300)을 관통하는 제3 체결부재(S3)를 더 포함할 수 있다.
제3 체결부재(S3)는 복수로 구비될 수 있다. 복수의 제3 체결부재(S3)는 전후 방향 또는 X축 방향으로 배열될 수 있다. 복수의 제3 체결부재(S3)는 각각 마운팅 브래킷(300)과 제1 사이드 브래킷(120)을 관통할 수 있다. 복수의 제3 체결부재(S3)는 각각 너트(121)와 결합될 수 있다. 또한, 복수의 제3 체결부재(S3)는 각각 적어도 일부가 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)에 삽입될 수 있다. 또한, 복수의 제3 체결부재(S3)는 각각 적어도 일부가 제1 배터리 모듈(100)의 사이드 플레이트(110)에 삽입될 수 있다.
복수의 제3 체결부재(S3)는 마운팅 브래킷(300)과 제1 사이드 브래킷(120)을 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다. 또한, 복수의 제3 체결부재(S3)의 적어도 일부는 마운팅 브래킷(300)과 제1 사이드 브래킷(120)을 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)은 좌우 방향 또는 Y축 방향으로 마운팅 브래킷(300)에 결합, 체결 또는 고정될 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 상하 방향 또는 Z축 방향으로의 에너지 밀도와 공간효율이 향상될 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)은 각각 상하 방향으로 연장되는 복수의 원통형 배터리 셀(10)을 포함할 수 있다. 복수의 원통형 배터리 셀(10)은 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)의 적층 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)은 좌우 방향 또는 Y축 방향으로 마운팅 브래킷(300)에 결합, 체결 또는 고정될 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 상하 방향 또는 Z축 방향으로의 에너지 밀도와 공간효율이 향상될 수 있다.
도 10은 도 9의 F부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 11은 도 1의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다. 도 12는 도 11의 G부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 13은 도 11의 H부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제1 체결부재(S1) 및 제2 체결부재(S2)는 각각 적어도 일부가 제2 배터리 모듈(200)의 내부로 삽입될 수 있다. 이 때, 제1 체결부재(S1) 및 제2 체결부재(S2)는 이웃하는 배터리 셀(10)의 사이 공간에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 제2 체결부재(S2) 및 제3 체결부재(S3)는 각각 적어도 일부가 제1 배터리 모듈(100)의 내부로 삽입될 수 있다. 이 때, 제2 체결부재(S2) 및 제3 체결부재(S3)는 이웃하는 배터리 셀(10)의 사이 공간에 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)을 체결시키는 제1 체결부재(S1), 제2 체결부재(S2) 및 제3 체결부재(S3)는 이웃하는 배터리 셀(10)의 사이공간에 위치함으로써, 공간 효율성을 증가시킬 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 상하 방향 또는 Z축 방향으로의 에너지 밀도와 공간효율이 향상될 수 있다.
도 14는 도 1의 C부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 제1 배터리 모듈(100)의 전면과 제2 배터리 모듈(200)의 전면을 커버하는 프런트 브래킷(700)을 더 포함하고, 마운팅 브래킷(300)은 프런트 브래킷(700)과 체결될 수 있다. 프런트 브래킷(700)은 제1 배터리 모듈(100)의 전면과 제2 배터리 모듈(200)의 전면을 커버할 수 있다. 프런트 브래킷(700)은 제1 체결부(710)를 포함할 수 있다. 제1 체결부(710)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 각각의 제1 체결부(710)는 마운팅 브래킷(300)과 체결될 수 있다. 체결부재(S)와 너트(N)는 제1 체결부(710)와 마운팅 브래킷(300)을 결합, 체결 또는 고정시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프런트 브래킷(700)은 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)을 안정적으로 지지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 적층구조가 안정적으로 유지될 수 있다.
도 15는 도 1의 D부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 프런트 브래킷(700)은 탑 브래킷(500)과 체결될 수 있다. 프런트 브래킷(700)은 제2 체결부(720)를 포함할 수 있다. 탑 브래킷(500)은 체결부(510)를 포함할 수 있다. 제2 체결부(720)는 탑 브래킷(500)의 체결부(510)와 체결될 수 있다. 체결부재(S)와 너트(N)는 제2 체결부(720)와 탑 브래킷(500)을 결합, 체결 또는 고정시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프런트 브래킷(700)은 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)을 안정적으로 지지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 적층구조가 안정적으로 유지될 수 있다.
도 16은 도 1의 E부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 프런트 브래킷(700)은 바텀 브래킷(600)과 체결될 수 있다. 프런트 브래킷(700)은 제3 체결부(730)를 포함할 수 있다. 바텀 브래킷(600)은 체결부(611)를 포함할 수 있다. 제3 체결부(730)는 바텀 브래킷(600)의 체결부(611)와 체결될 수 있다. 체결부재(S)와 너트(N)는 제3 체결부(730)와 바텀 브래킷(600)을 결합, 체결 또는 고정시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프런트 브래킷(700)은 제1 배터리 모듈(100)과 제2 배터리 모듈(200)을 안정적으로 지지할 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 적층구조가 안정적으로 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 팩 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 배터리 셀
100: 제1 배터리 모듈
110: 사이드 플레이트
111: 수용부
120: 제1 사이드 브래킷
121: 너트
130: 접착부재
200: 제2 배터리 모듈
210: 사이드 플레이트
211: 수용부
220: 제2 사이드 브래킷
221: 너트
230: 접착부재
300: 마운팅 브래킷
310: 보강 브래킷
400: 미들 브래킷
410: 베이스 플레이트
420: 사이드 플레이트
500: 탑 브래킷
510: 결합부
600: 바텀 브래킷
610: 베이스 플레이트
611: 결합부
620: 사이드 플레이트
700: 프런트 브래킷
710: 제1 체결부
720: 제2 체결부
730: 제3 체결부
800: 리어 브래킷
S1: 제1 체결부재
S2: 제2 체결부재
S3: 제3 체결부재

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 셀을 구비하는 제1 배터리 어셈블리;
    제1 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 구비되는 제1 사이드 브래킷;
    상기 제1 배터리 모듈의 위에 적층되고, 복수의 배터리 셀을 구비하는 제2 배터리 어셈블리;
    제2 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 구비되는 제2 사이드 브래킷; 그리고,
    상기 제1 사이드 브래킷과 상기 제2 사이드 브래킷에 체결되는 마운팅 브래킷
    을 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈은,
    각각 상하 방향으로 연장되는 복수의 원통형 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 사이드 브래킷은,
    상기 제1 배터리 모듈의 사이드 플레이트에 부착되는 배터리 팩.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 사이드 브래킷은,
    내측 면에 고정되는 너트를 구비하는 배터리 팩.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈의 사이드 플레이트는,
    상기 너트를 수용하는 수용부를 구비하는 배터리 팩.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 마운팅 브래킷을 관통하고, 상기 너트에 체결되는 제1 체결부재를 더 포함하는 배터리 팩.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈의 사이에 배치되고, 상기 제2 사이드 브래킷을 커버하는 미들 브래킷; 그리고,
    상기 미들 브래킷과 상기 마운팅 브래킷을 관통하는 제2 체결부재를 더 포함하는 배터리 팩.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈의 하면과 상기 제1 사이드 브래킷을 커버하는 바텀 브래킷; 그리고,
    상기 바텀 브래킷과 상기 마운팅 브래킷을 관통하는 제3 체결부재를 더 포함하는 배터리 팩.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배터리 모듈의 상면을 커버하는 탑 브래킷을 더 포함하고,
    상기 마운팅 브래킷은,
    상기 탑 브래킷과 체결되는 배터리 팩.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈의 전면과 상기 제2 배터리 모듈의 전면을 커버하는 프런트 브래킷을 더 포함하고,
    상기 마운팅 브래킷은,
    상기 프런트 브래킷과 체결되는 배터리 팩.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 배터리 팩을 포함하는 자동차.

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