KR20240126169A - 내충격성이 우수한 배터리 팩 - Google Patents

내충격성이 우수한 배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20240126169A
KR20240126169A KR1020230018619A KR20230018619A KR20240126169A KR 20240126169 A KR20240126169 A KR 20240126169A KR 1020230018619 A KR1020230018619 A KR 1020230018619A KR 20230018619 A KR20230018619 A KR 20230018619A KR 20240126169 A KR20240126169 A KR 20240126169A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery pack
bmu
plate
receiving
support frame
Prior art date
Application number
KR1020230018619A
Other languages
English (en)
Inventor
장재영
손혁준
이진현
정대호
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020230018619A priority Critical patent/KR20240126169A/ko
Priority to PCT/KR2024/001173 priority patent/WO2024172331A1/ko
Publication of KR20240126169A publication Critical patent/KR20240126169A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 내충격성이 우수한 배터리 팩에 관한 것으로, 구체적으로 수납공간을 형성시키는 사각형 모양의 외곽 프레임, 및 상기 외곽 프레임 일측 가장 자리 내측에 위치하는 지지 프레임을 포함하는 프레임부; 상기 수납공간에 수납되는 전지셀; 일면이 상기 지지 프레임의 상면을 향하면서 상기 전지셀과 전기적으로 연결되는 BMU; 및 상기 BMU 타면에 위치하는 커버 플레이트가 구비된 BMU 커버;를 포함하되, 상기 지지 프레임은 제1 안착부, 및 상기 제1 안착부 보다 두꺼운 제2 안착부로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

내충격성이 우수한 배터리 팩{A Battery Pack Having Excellent Impact Resistance}
본 발명은 내충격성이 우수한 배터리 모듈에 관한 것으로, 구체적으로 외력에 의해 배터리 팩이 휘는 것을 방지함으로써 BMU가 손상 받는 것을 최소화할 수 있는 내충격성이 우수한 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다.
현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.
한편, 디바이스가 태블릿 PC, 이동이 가능한 슬림형 TV, 또는 휴대용으로 사용되는 노트북 등일 경우에는 경량화도 중요하지만 충격에 강해야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 배터리 팩의 분해사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 팩은 배터리 셀(20), 배터리 셀로부터 연장되는 전극 탭과 전기적으로 연결되는 보호회로모듈(30), 보호회로모듈 커버(50), 배터리 셀을 수용하기 위한 셀 수용부가 형성된 프레임(10)으로부터 셀 수용부의 반대 방향으로 돌출되어 전극 탭과 보호회로모듈을 서로 마주하는 방향으로 가압하기 위한 제1 가압 리브(40)를 포함하고 있다.
하지만 종래기술에 따른 배터리 팩의 경우, 복수개의 배터리 셀이 옆으로 나란하게 배치되어 있는 장방향 구조이므로 길이 방향으로의 외력에 의해 휘기 쉬운 구조이다.
한국공개특허공보 제2019-0048069호(2019.05.09.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에서는 외부 충격 등 외력에 의해 배터리 팩이 휨으로써 발생할 수 있는 배터리 매니지먼트 유닛의 손상을 방지할 수 있는 내충격성이 우수한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 배터리 팩 조립이 편리하면서 용접 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배터리 팩은 수납공간(S)을 형성시키는 사각형 모양의 외곽 프레임(110), 및 상기 외곽 프레임(110) 일측 가장 자리 내측에 길이 방향을 따라 위치하는 지지 프레임(120)을 포함하는 프레임부(100); 상기 수납공간(S)에 수납되는 전지셀(200); 일면이 상기 지지 프레임(120)의 상면을 향하면서 상기 전지셀(200)과 전기적으로 연결되는 BMU(300); 및 상기 BMU(300) 타면에 위치하는 커버 플레이트(410)가 구비된 BMU 커버(400);를 포함하되, 상기 프레임부(100)에는 일측이 상기 외곽 프레임(110)과 연결된 채 폭 방향을 따라 연장된 하나 이상의 제1 리브(140)와, 상기 지지 프레임(120)의 길이 방향 가장자리를 따라 위치하며 상기 제1 리브(140)의 타측과 연결되는 이중 리브 구조의 제2 리브(150)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 지지 프레임(120)은 제1 안착부(121), 및 상기 제1 안착부(121) 보다 두꺼운 제2 안착부(122)로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제1 안착부(121)에는 제1 개방구(121a)가 형성되고 상기 전지셀(200)의 단자가 안착되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제2 안착부(122)에는 상기 BMU(300)의 인쇄회로기판(310)이 안착되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 지지 프레임(120) 상면에는 길이 방향 및/또는 폭 방향을 따라 복수개의 수용부(130)가 구비되고, 상기 커버 플레이트(410)에는 상기 수용부에 인입되는 복수개의 삽입부(430)가 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 수용부(130)는, 상기 지지 프레임(120)의 폭 방향 일측 가장자리에 구비되며, 일정 높이를 갖는 외곽 프레임(110) 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제1 체결홀(131a´)이 구비된 제1 수용 플레이트(131a), 및 상기 제1 수용 플레이트(131a)와 상기 외곽 프레임(110)을 연결하는 제1 연결부(131b)를 포함하는 제1 수용부(131)이고, 상기 삽입부(430)는, 상기 커버 플레이트(410)의 폭 방향 일측 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제1 삽입 플레이트(431a), 및 상기 제1 삽입 플레이트(431a) 내측면에 형성되어 상기 제1 체결홀(131a´)에 체결되는 제1 후크(431b)를 포함하는 제1 삽입부(431)인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 수용부(130)는, 상기 지지 프레임(120)의 길이 방향 일측 가장자리에 구비되며, 일정 높이를 갖는 외곽 프레임(110) 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제2 체결홀(132a´)이 구비된 제2 수용 플레이트(132a), 및 상기 제2 수용 플레이트(132a)와 상기 외곽 프레임(110)을 연결하는 한 쌍의 제2 연결부(132b)를 포함하는 제2 수용부(132)이고, 상기 삽입부(430)는, 상기 커버 플레이트(410) 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제2 삽입 플레이트(432a), 및 상기 제2 삽입 플레이트(432a) 내측면에 형성되어 상기 제2 체결홀(132a´)에 체결되는 제2 후크(432b)를 포함하는 제2 삽입부(432)인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 수용부(130)는, 상기 지지 프레임(120)의 폭 방향 타측 가장자리에 구비되며, 일정 높이를 갖는 외곽 프레임(110) 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제3 체결홀(133a´)이 구비된 제3 수용 플레이트(133a), 및 상기 제3 수용 플레이트(133a)와 상기 외곽 프레임(110)을 연결하는 제3 연결부(133b)를 포함하는 제3 수용부(133)이고, 상기 삽입부(430)는, 상기 커버 플레이트(410) 폭 방향 타측 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제3 삽입 플레이트(433a), 및 상기 제3 삽입 플레이트(433a) 내측면에 형성되어 상기 제3 체결홀(133a´)에 체결되는 제3 후크(433b)를 포함하는 제3 삽입부(433)인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제2 리브(150)는 격자 구조인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 BMU(300) 타면을 향하는 상기 커버 플레이트(410) 내면에는 폭 방향 및/또는 길이 방향을 따라 제3 리브(420)가 교차하도록 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 커버 플레이트(410)에는 하나 이상의 제2 개방구(411)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 의하면, 전극 단자, BMU 및 BMU 커버가 위치하는 지지 프레임은 두께 편차를 둠으로써 길이 방향이나 폭 방향으로 휘는 현상을 최소화하면서도 배터리 팩의 두께가 증가하는 것을 억제할 수 있다는 장점이 있다.
또 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 의하면, 지지 프레임에는 길이 방향과 폭 방향을 따라 다수개의 수용부가 구비되는 한편 BMU 커버에는 각 수용부에 인입되는 삽입부들이 구비되어 있어, 외부 충격이나 휨 현상으로부터 BMU를 보호할 수 있다는 이점이 있다.
또 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 의하면, 각 수용부와 일정 간격 이격되면서 서로 마주 보는 곳에는 격자 구조의 제2 리브가 위치하고 있어, 길이 방향으로의 휨 변형에 취약한 전지셀들의 경계면을 중심으로 휘는 현상을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
게다가 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 의하면, BMU 커버에는 다수개의 제2 개방구가 마련되어 있어, 인쇄회로기판에 실장된 소자를 간섭하지 않고 또 방열 효과를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩을 일 방향에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 배터리 팩의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 전지 셀의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 프레임부를 일 방향에서 바라본 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 프레임부를 타 방향에서 바라본 사시도이다.
도 7은 도 5의 A부분을 확대한 사시도이다.
도 8은 도 5의 B부분을 확대한 사시도이다.
도 9는 도 5의 C부분을 확대한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 BMU 커버를 위에서 바라본 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시한 BMU 커버를 뒤집어서 바라본 사시도이다.
도 12는 도 10에 도시한 BMU 커버의 정면도이다.
도 13은 도 11의 A부분을 확대한 사시도이다.
도 14는 도 11의 B부분을 확대한 사시도이다.
도 15은 도 11의 C부분을 확대한 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한 도면에서 표시한 X축 방향은 길이 방향, Y축 방향은 폭 방향 그리고 Z축 방향은 높이 방향으로 정의하기로 한다.
또한 일면과 타면은 Z축 방향을 기준으로 할 시 서로 마주보고 있는 면들이며, 일측면과 타측면은 X축 방향 또는 Y축 방향을 기준으로 할 시 서로 마주보고 있는 측면을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면서 설명하기로 한다.
본 발명의 배터리 팩은 태블릿 PC, 노트북 또는 슬림(slim) TV에 장착될 수 있고, 바람직하게는 태블릿 PC에 장착되지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩을 일 방향에서 바라본 사시도, 도 3은 도 2에 도시한 배터리 팩의 분해사시도 그리고 도 4는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 전지 셀의 사시도이다.
도 2 내지 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 프레임부(100), 프레임부(100)에 수납되는 다수개의 전지셀(200), 전지셀(200)과 전기적으로 연결되는 BMU(300), BMU(300)를 보호하기 위한 BMU 커버(400), 프레임부(100) 일면에 위치하는 제1 포장부재(500), 및 프레임부(100) 타면에 위치하는 제2 포장부재(600)을 포함하여 구성될 수 있다.
프레임부(100)는 전지셀(200), BMU(300) 및 BMU 커버(400)를 수납 및 고정하고, 외부 충격으로부터 이들을 보호하기 위한 구성으로 전체적인 외형은 대략 사각형 모양이며, 이와 관련한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
프레임부(100)에 수납되는 전지셀(200)은 파우치형 전지셀이 바람직하고, 이러한 파우치형 전지셀은 셀 케이스(210), 셀 케이스(210)에 수납되는 전극조립체(미도시), 및 일측은 전극조립체의 탭 다발과 연결되고 타측은 셀 케이스(210) 외측으로 돌출하도록 위치하는 한 쌍의 전극단자(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 셀 케이스(210)는 제1 케이스와 제2 케이스로 구성될 수 있으며, 전극 조립체(미도시)를 수납할 수 있도록 제1 케이스 및 제2 케이스 중 어느 하나 이상의 케이스에는 포켓 모양의 수납부가 형성되어 있다. 이러한 셀 케이스(210)는 외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층으로 이루어진 라미네이트 시트를 사용하여 수납부를 형성한다.
외부 수지층은 셀 케이스(210) 최외곽에 위치하는데 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록, 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일 예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate)를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
외부 수지층과 접하는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 박막을 사용할 수 있다.
그리고 내부 수지층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링부는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부 수지층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌 아크릴산(Polyethylene Acrylic Acid), 폴리부틸렌(Polybutylene) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지, 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
전극 조립체(미도시)는 분리막을 사이에 두고 음극과 양극이 번갈아 가면서 복수회 반복하여 적층된 구조이고, 음극 단자와 양극 단자로 구성된 한 쌍의 전극 단자(220)는 음극 탭 및 양극 탭과 전기적으로 연결된 후 셀 케이스(210) 외부로 노출된다.
전극 조립체에 관해 보다 상세하게 설명하면, 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 셀조립체, 장방형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 적층되는 구조인 단위셀들로 구성되는 스택형 셀조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 셀조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 셀조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
비록 도 2 및 3에서는 3개의 전지셀(200)이 프레임부(100)에 장착되는 것으로 도시하고 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 2개 또는 4개 이상일 수 있다.
배터리 관리 유닛으로 알려져 있는 BMU(Battery Management Unit)(300)는 전지셀(200)들의 동작을 제어하는 구성으로 인쇄회로기판(310), BMU 케이블(320) 및 BMU 커넥터(330)를 포함하여 구성된다. 상세하게, 전지셀(200)의 양극 단자와 음극 단자가 인쇄회로기판(310)에 전기적/기구적으로 연결되며, 케이블(320)과 커넥터(330)를 통해 디바이스(미도시)로 공급되는 전원을 제어하는데, 과충전, 과방전 또는 과전류 등을 인식하여 이로 인해 발생될 수 있는 과열이나 폭발을 방지하는 기능을 수행한다. 물론 충방전 전압 및/또는 전류, 과충전 상태 및/또는 과방전 상태가 되지 않도록 보호하기 위한 소자(미도시)가 구비될 수 있음은 자명하고, 이러한 BMU(300)는 공지된 장치에 해당되므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
계속해서, BMU 커버(400)는 BMU(300)가 손상 받는 것을 방지할 목적으로 BMU(300) 일면, 즉 도면에서 바라볼 때 BMU(300) 상면에 안착된다. 외력 등 다양한 원인으로 인해 프레임부(100)가 길이 방향(X축 방향)이나 폭 방향(Y축 방향)으로 휠 경우, BMU(300)도 함께 휘어 BMU(300)를 구성하는 부품들이 파손 내지 고장이 발생할 수 있고, 따라서 외력으로부터 BMU(300)를 보호하기 위하여 BMU 커버(400)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 기능을 수행하는 BMU 커버(400)는 BMU(300)를 완전히 커버할 수 있을 정도의 넓이를 갖는 것이 바람직하고, 단락 방지를 위해 절연체 재질로 이루어지는 것이 보다 바람직한데, 이러한 BMU 커버(400)에 관한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
제1 포장부재(500)은 프레임부(100)의 일면, 즉 도 3을 기준할 시 프레임부(100) 상면을 커버하도록 장착되는데, 프레임부(100) 상면을 모두 커버할 정도이면서 얇은 시트로 이루어지는 것이 바람직하고, 프레임부(100)에 부착된 후 쉽게 떨어지지 않도록 가장 자리를 따라서는 프레임부(100)의 타면 일부 영역까지 연장되는 다수개의 고정부(510)가 구비되는 것이 보다 바람직하다. 이때, 제1 포장부재(500)의 내면 전부 또는 고정부(510) 내면에는 접착제층이 구비된 상태일 수 있다.
제2 포장부재(600)은 프레임부(100)의 타면, 즉 프레임부(100) 하면에 장착되며, 프레임부(100) 하면을 모두 커버할 정도의 크기를 갖는 얇은 시트이고, 제1 포장부재(500)과 동일한 재질일 수 있다.
이때 제2 포장부재(600) 내면, 다시 말해 프레임부(100)의 하면과 접하는 면에는 접착제층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 제1 포장부재(500)와 제2 포장부재(600)는 프레임부(100)의 상면과 하면에 각각 위치하면서 프레임부(100), 전지셀(200), BMU(300) 및 BMU커버(400)가 유동하지 못하도록 고정시키는 한편, 외부 충격으로부터 이들을 보호한다. 물론 외부 이물질이나 수분이 침투하는 것도 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 프레임부를 일 방향에서 바라본 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시한 프레임부를 타 방향에서 바라본 사시도이다.
본 발명에 따른 프레임부(100)는, 외곽 프레임(110), 지지 프레임(120), 복수개의 수용부(130), 제1 리브(140) 및 제2 리브(150)를 포함하여 구성된다.
외곽 프레임(110)은 전지셀의 수납공간(S)을 형성시킬 수 있도록 가운데가 개방되어 있으며 배터리 팩의 전체적인 외형을 형성한다. 외곽 프레임(110) 일측 가장 자리 내측에 위치하는 지지 프레임(120)은 길이 방향과 폭 방향으로의 휨 변형을 억제하는 한편, 전극 단자, BMU 및 BMU 커버가 안착되는 공간이다.
여기서, 지지 프레임(120)은 제1 안착부(121) 및 제1 안착부(121) 보다 상대적으로 두꺼운 제2 안착부(122)로 구성되는 것이 바람직하고, 제1 안착부(121)에는 전지셀(200)의 전극 단자들이 안착하는 한편 제2 안착부(122)에는 인쇄회로기판(310)이 안착되는 것이 보다 바람직하고, 제1 안착부(121)에는 제1 개방구(121a)가 형성되는 것이 가장 바람직하다.
지지 프레임(120)이 두꺼울수록 길이 방향이나 폭 방향으로의 휨 변형에 강하지만, 이 경우 배터리 팩도 필연적으로 두꺼워져 소형화가 어렵다. 이에 반해 본 발명에서는 전극 단자들이 안착되지 않는 부분들은 두껍게 설계하는 한편, 전극 단자들이 안착되는 부분들은 상대적으로 얇게 설계함으로써, 배터리 팩의 두께 증가를 억제하면서도 휨 변형 방지에 매우 효과적이다.
또 각 단자들은 홈 형상인 제1 안착부(121)에 일정 거리 이격된 상태로 개별적으로 안착되기 때문에 전극 단자가 유동하는 것을 억제하면서 단자들의 쇼트 방지에도 기여할 수 있다. 게다가 제1 안착부(121)의 제1 개방구(121a)를 통해 전극 단자들이 외부로 노출되기 때문에, 인쇄회로기판(310)과의 용접 작업이 편리하고, 작동 시 발생한 열의 방출이 용이하여 안전성 확보에도 기여할 수 있다.
물론 도 5 및 6에 도시한 제1 안착부(121)의 개수와 위치에 제한하지 않으며, 외곽 프레임(110)에 수납되는 전지셀의 개수와 위치에 따라 얼마든지 변경이 가능하다.
지지 프레임(120) 상면에 마련된 복수개의 수용부(130)는 길이 방향 및/또는 폭 방향을 따라 형성되어 있는데, BMU 커버를 고정하는 동시에 배터리 팩의 강성을 높이는데 기여할 수 있다.
제1 리브(140)는 일측은 외곽 프레임(110)과 연결되고 타측은 지지 프레임(120), 보다 상세하게는 제2 리브(150)와 이어져 있는데, 전지셀의 수납공간(S)을 구획하면서 폭 방향으로의 휨 변형을 억제한다. 그리고 제2 리브(150)는 길이 방향으로 휘는 것을 최소화하기 위한 구성인데 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, BMU 케이블(320)과 BMU 커넥터(330)는 디바이스(미도시)와 연결될 수 있도록 외곽 프레임(110) 외부로 돌출될 필요가 있고, 따라서 소정 영역, 보다 상세하게는 외곽 프레임(110)에는 이들의 통로에 해당되는 절개부(111)가 마련되어 있다.
도 7은 도 5의 A부분을 확대한 사시도, 도 8은 도 5의 B부분을 확대한 사시도, 그리고 도 9는 도 5의 C부분을 확대한 사시도이다.
도 5 내지 9를 함께 참조하면서 수용부에 관해 상세하게 설명하기로 한다.
지지 프레임(120) 상면에 위치하는 수용부(130)는 1개의 제1 수용부(131), 2개의 제2 수용부(132) 및 1개의 제3 수용부(133) 등 총 4개의 수용부로 구성될 수 있다.
먼저 제1 수용부(131)는 지지 프레임(120)의 폭 방향 일측 가장자리에 구비된다. 일정 높이를 갖는 외곽 프레임(110) 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제1 체결홀(131a´)이 구비된 제1 수용 플레이트(131a), 및 제1 수용 플레이트(131a)와 외곽 프레임(110)을 연결하는 제1 연결부(131b)를 포함하여 구성될 수 있다(도 7 참조).
제2 수용부(132)는 지지 프레임(120)의 길이 방향 일측 가장자리에 일정 간격 이격된 채 2개가 구비되며, 각각의 제2 수용부(132) 구성은 동일하다. 일정 높이를 갖는 외곽 프레임(110) 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제2 체결홀(132a´)이 구비된 제2 수용 플레이트(132a), 및 제2 수용 플레이트(132a)와 외곽 프레임(110)을 연결하는 한 쌍의 제2 연결부(132b)를 포함하여 구성된다(도 8 참조).
특히, 제2 수용부(132)는 이중 리브(rib) 구조, 보다 바람직하게는 이중 리브 구조이면서 이들을 서로 연결하는 다수개의 격벽이 마련되어 있는 격자 구조인 제2 리브(150)와 일정 간격 이격되면서 서로 마주 보도록 위치하고 있어, 길이 방향으로의 휨 변형에 취약한 전지셀들의 경계면, 즉 제1 리브(140) 부근의 휨 변형을 최소화할 수 있다.
제3 수용부(133)는 지지 프레임(120)의 폭 방향 타측 가장자리, 즉 제1 수용부(131)와 서로 마주 보면서 위치한다.
일정 높이를 갖는 외곽 프레임(110) 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제3 체결홀(133a´)이 구비된 제3 수용 플레이트(133a), 및 제3 수용 플레이트(133a)와 외곽 프레임(110)을 연결하는 제3 연결부(133b)를 포함하여 구성된다.
도 10은 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 BMU 커버를 위에서 바라본 사시도, 도 11은 도 10에 도시한 BMU 커버를 뒤집어서 바라본 사시도이고, 도 12는 도 10에 도시한 BMU 커버의 정면도이다. 또 도 13은 도 11의 A부분을 확대한 사시도, 도 14는 도 11의 B부분을 확대한 사시도이고, 도 15은 도 11의 C부분을 확대한 사시도이다.
이들 도 10 내지 15를 참조하면서, 다수개의 삽입부가 구비된 BMU 커버(400)에 관해 상세하게 설명하기로 한다.
BMU 커버(400)는 지지 프레임(120) 상부에 위치하며 대략 장방형으로, 커버 플레이트(410), 제3 리브(420), 및 4개의 삽입부(430)를 포함하여 구성된다.
먼저, 커버 플레이트(410) 소정 영역에는 하나 이상의 제2 개방구(411)가 구비되어 있는데, 이러한 제2 개방구(411)는 인쇄회로기판(310)에 실장된 소자(미도시)가 일정 높이 튀어 올라오더라도 직접적으로 간섭하는 것을 방지하는 한편 방열 효과를 높이기 위한 것이다. 따라서 제2 개방구(411)의 위치와 크기는 인쇄회로기판(310)의 소자 크기 및 배치 구조에 따라 얼마든지 변경이 가능하다.
제3 리브(420)는 커버 플레이트(410) 내면, 다시 말해 BMU(300) 타면을 향하는 면에 구비되며, 폭 방향 및/또는 길이 방향을 따라 교차하도록 배치됨으로써 폭 방향과 길이 방향으로의 휨 변형을 최소화한다. 물론 제3 리브(420)는 인쇄회로기판(310)이 움직이지 못하도록 눌러주는 기능을 함께 수행할 수 있다.
4개의 삽입부(430)는 1개의 제1 삽입부(431), 2개의 제2 삽입부(432) 및 1개의 제3 삽입부(433)로 구성될 수 있다.
먼저 제1 삽입부(431)는 지지 프레임(120)의 제1 수용부(131)에 인입된다. 구체적으로, 커버 플레이트(410)의 폭 방향 일측 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제1 삽입 플레이트(431a), 및 제1 삽입 플레이트(431a) 내측면에 형성되어 제1 체결홀(131a´)에 체결되는 제1 후크(431b)를 포함하여 구성된다.
제2 삽입부(432)는 지지 프레임(120)의 제2 수용부(132)에 인입되며, 커버 플레이트(410) 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제2 삽입 플레이트(432a), 및 제2 삽입 플레이트(432a) 내측면에 형성되어 제2 체결홀(132a´)에 체결되는 제2 후크(432b)를 포함하여 구성된다. 물론 2개로 구성된 제2 삽입부(432) 각각의 구성은 동일하다.
제3 삽입부(433)는 지지 프레임(120)의 제3 수용부(133)에 인입되며, 커버 플레이트(410) 폭 방향 타측 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제3 삽입 플레이트(433a), 및 제3 삽입 플레이트(433a) 내측면에 형성되어 제3 체결홀(133a´)에 체결되는 제3 후크(433b)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 각 삽입부를 구성하는 제1 삽입 플레이트(431a), 제2 삽입 플레이트(432a) 및 제3 삽입 플레이트(433a)는 길이 방향과 폭 방향으로의 휨 변형을 억제할 수 있도록 커버 플레이트(410)의 가장 자리를 따라 배치된 제3 리브(420)와 서로 이어져 있거나, 제3 리브(420)에 구비되는 것이 좋다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100: 프레임부
110: 외곽 프레임 111: 절개부
120: 지지 프레임
121: 제1 안착부 121a: 제1 개방구
122: 제2 안착부
130: 수용부
131: 제1 수용부
131a: 제1 수용 플레이트 131a´: 제1 체결홀
131b: 제1 연결부
132: 제2 수용부
132a: 제2 수용 플레이트 132a´: 제2 체결홀
132b: 제2 연결부
133: 제3 수용부
133a: 제3 수용 플레이트 133a´: 제3 체결홀
133b: 제3 연결부
140: 제1 리브
150: 제2 리브
200: 전지셀
210: 셀 케이스 220: 전극 단자
300: BMU
310: 인쇄회로기판 320: BMU 케이블
330: BMU 커넥터
400: BMU 커버
410: 커버 플레이트 411: 제2 개방구
420: 제3 리브
430: 삽입부
431: 제1 삽입부
431a: 제1 삽입 플레이트 431b: 제1 후크
432: 제2 삽입부
432a: 제2 삽입 플레이트 432b: 제2 후크
433: 제3 삽입부
433a: 제3 삽입 플레이트 433b: 제2 후크
500: 제1 포장부재
510: 고정부
600: 제2 포장부재
S: 수납공간

Claims (11)

  1. 수납공간을 형성시키는 사각형 모양의 외곽 프레임, 및 상기 외곽 프레임 일측 가장 자리 내측에 길이 방향을 따라 위치하는 지지 프레임을 포함하는 프레임부;
    상기 수납공간에 수납되는 전지셀;
    일면이 상기 지지 프레임의 상면을 향하면서 상기 전지셀과 전기적으로 연결되는 BMU; 및
    상기 BMU 타면에 위치하는 커버 플레이트가 구비된 BMU 커버;를 포함하되,
    상기 프레임부에는 일측이 상기 외곽 프레임과 연결된 채 폭 방향을 따라 연장된 하나 이상의 제1 리브와, 상기 지지 프레임의 길이 방향 가장자리를 따라 위치하며 상기 제1 리브의 타측과 연결되는 이중 리브 구조의 제2 리브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 제1 안착부, 및 상기 제1 안착부 보다 두꺼운 제2 안착부로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안착부에는 제1 개방구가 형성되고 상기 전지셀의 단자가 안착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 안착부에는 상기 BMU의 인쇄회로기판이 안착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임 상면에는 길이 방향 및/또는 폭 방향을 따라 복수개의 수용부가 구비되고, 상기 커버 플레이트에는 상기 수용부에 인입되는 복수개의 삽입부가 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수용부는, 상기 지지 프레임의 폭 방향 일측 가장자리에 구비되며, 일정 높이를 갖는 외곽 프레임 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제1 체결홀이 구비된 제1 수용 플레이트, 및 상기 제1 수용 플레이트와 상기 외곽 프레임을 연결하는 제1 연결부를 포함하는 제1 수용부이고,
    상기 삽입부는, 상기 커버 플레이트의 폭 방향 일측 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제1 삽입 플레이트, 및 상기 제1 삽입 플레이트 내측면에 형성되어 상기 제1 체결홀에 체결되는 제1 후크를 포함하는 제1 삽입부인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수용부는, 상기 지지 프레임의 길이 방향 일측 가장자리에 구비되며, 일정 높이를 갖는 외곽 프레임 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제2 체결홀이 구비된 제2 수용 플레이트, 및 상기 제2 수용 플레이트와 상기 외곽 프레임을 연결하는 한 쌍의 제2 연결부를 포함하는 제2 수용부이고,
    상기 삽입부는, 상기 커버 플레이트 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제2 삽입 플레이트, 및 상기 제2 삽입 플레이트 내측면에 형성되어 상기 제2 체결홀에 체결되는 제2 후크를 포함하는 제2 삽입부인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 수용부는, 상기 지지 프레임의 폭 방향 타측 가장자리에 구비되며, 일정 높이를 갖는 외곽 프레임 내측면과 일정 거리 이격되어 위치하면서 제3 체결홀이 구비된 제3 수용 플레이트, 및 상기 제3 수용 플레이트와 상기 외곽 프레임을 연결하는 제3 연결부를 포함하는 제3 수용부이고,
    상기 삽입부는, 상기 커버 플레이트 폭 방향 타측 가장자리에서 수직방향으로 연장된 제3 삽입 플레이트, 및 상기 제3 삽입 플레이트 내측면에 형성되어 상기 제3 체결홀에 체결되는 제3 후크를 포함하는 제3 삽입부인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리브는 격자 구조인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 BMU 타면을 향하는 상기 커버 플레이트 내면에는 폭 방향 및/또는 길이 방향을 따라 제3 리브가 교차하도록 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커버 플레이트에는 하나 이상의 제2 개방구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
KR1020230018619A 2023-02-13 2023-02-13 내충격성이 우수한 배터리 팩 KR20240126169A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230018619A KR20240126169A (ko) 2023-02-13 2023-02-13 내충격성이 우수한 배터리 팩
PCT/KR2024/001173 WO2024172331A1 (ko) 2023-02-13 2024-01-25 내충격성이 우수한 배터리 팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230018619A KR20240126169A (ko) 2023-02-13 2023-02-13 내충격성이 우수한 배터리 팩

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240126169A true KR20240126169A (ko) 2024-08-20

Family

ID=92420346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230018619A KR20240126169A (ko) 2023-02-13 2023-02-13 내충격성이 우수한 배터리 팩

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240126169A (ko)
WO (1) WO2024172331A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190048069A (ko) 2017-10-30 2019-05-09 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100778981B1 (ko) * 2005-12-29 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
JP2017112004A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 三洋電機株式会社 電池パック
KR102221780B1 (ko) * 2017-05-04 2021-03-02 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이의 제조방법
KR102663179B1 (ko) * 2019-02-12 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셋 어셈블리
KR20210069906A (ko) * 2019-12-04 2021-06-14 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190048069A (ko) 2017-10-30 2019-05-09 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024172331A1 (ko) 2024-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11462799B2 (en) Battery module having gas discharge structure
KR102052588B1 (ko) 이차전지 팩
US7914924B2 (en) Stacked battery pack housing
US8143847B2 (en) Battery pack and manufacturing method thereof
US7981540B2 (en) Rechargeable battery
KR20220001228A (ko) 화재 억제를 위한 격벽과 단열층이 구비된 전지 모듈
EP1906469A1 (en) Battery Pack
KR20170094759A (ko) 배터리 모듈
KR102260833B1 (ko) 이차 전지 팩
JP2022537790A (ja) 隣接モジュールへのガス移動を防止することができる電池モジュール
US20220263191A1 (en) Battery Pack, Electronic Device, and Vehicle
KR20210095388A (ko) 내충격성이 향상된 전극 리드를 포함하는 전지 셀 어셈블리 및 이의 제조방법
EP4191750A1 (en) Battery pack having improved cooling performance, and device comprising same
KR20240126169A (ko) 내충격성이 우수한 배터리 팩
JP2023524705A (ja) スウェリングの際に噴出するフレア及びスパークを捕集することができるポケットを備えた電池モジュール
KR20220039158A (ko) 전지셀의 수명이 향상된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20220039160A (ko) 전지셀의 수명이 향상된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20240130250A (ko) 내충격성이 우수한 배터리 팩
US20240162545A1 (en) Battery Module Having Excellent Impact Resistance
KR20240100674A (ko) 내충격성이 우수한 배터리 팩
EP4432446A1 (en) Battery module and, battery pack comprising same and vehicle comprising same
EP4266465A1 (en) Battery module
US20230025048A1 (en) Battery cell, battery pack and electronic device
US20230096324A1 (en) Battery Module And Battery Pack Including The Same
KR20240072830A (ko) 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 fpcb 어셈블리