WO2015080465A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2015080465A1
WO2015080465A1 PCT/KR2014/011423 KR2014011423W WO2015080465A1 WO 2015080465 A1 WO2015080465 A1 WO 2015080465A1 KR 2014011423 W KR2014011423 W KR 2014011423W WO 2015080465 A1 WO2015080465 A1 WO 2015080465A1
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cell assembly
protrusion
pack housing
battery pack
pack
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엄영섭
성준엽
김기연
유성천
강달모
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주식회사 엘지화학
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    • Y10S903/907—Electricity storage, e.g. battery, capacitor

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack including a plurality of secondary batteries, and more particularly, to easily assemble and reinforce the respective rigidity between a cell assembly including a plurality of secondary cells and a pack housing accommodating the cell assembly.
  • the present invention relates to a battery pack and a vehicle including the battery pack.
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material for sealing and storing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • the battery pack of the hybrid vehicle or the electric vehicle includes a plurality of secondary batteries, and the plurality of secondary batteries are connected to each other in series and in parallel to improve capacity and output.
  • the battery pack includes a cell assembly including a plurality of secondary batteries stacked, a sensing assembly for sensing a secondary battery voltage of the cell assembly, and a pack housing for storing the cell assembly and the sensing assembly in an inner space.
  • the cell assembly coupled with the sensing assembly may be subjected to a process of accommodating the inner space of the pack housing.
  • the pack housing may be formed of a material and a structure having sufficient rigidity to protect components such as a cell assembly and a sensing assembly, which are accommodated in an internal space, as a case of a battery pack from external physical elements.
  • the cell assembly may be coupled to the pack housing by having a lower portion thereof coupled with a lower portion of the inner space of the pack housing.
  • the cell assembly needs to be precisely placed in a certain position in the inner space of the pack housing.
  • a process of accurately positioning the cell assembly within the pack housing is not easy for assembling the cell assembly and the pack housing.
  • the space between the inner side of the pack housing and the outer side of the cell assembly is very narrow, it is not easy to move the cell assembly to the correct position once the cell assembly is once housed in the inner space of the pack housing.
  • the position of the cell assembly in the inner space of the pack housing is incorrect, there is a risk of damage to the cell assembly or pack housing if the cell assembly is moved to correct the position.
  • an object of the present invention is to provide a battery pack and a vehicle including the same, which are easily assembled and rigidly assembled with a cell assembly and a pack housing.
  • a battery pack including: a cell assembly having a plurality of secondary batteries, the cell assembly having outer protrusions formed in an elongated shape in the vertical direction on an outer side surface thereof; And a pack housing having an inner space, accommodating the cell assembly, and having an inner protrusion formed in an elongated shape in the vertical direction on an inner side surface thereof.
  • the outer protrusion and the inner protrusion are inserted and fastened in a sliding manner with each other.
  • an inner protrusion of the pack housing is inserted between two adjacent outer protrusions of the outer protrusion of the cell assembly.
  • an outer protrusion of the cell assembly is inserted between two adjacent inner protrusions of the inner protrusions of the pack housing.
  • a plurality of insertion fastening configurations of the outer protrusions and the inner protrusions are provided.
  • the outer protrusions and the inner protrusions contact each other at two or more portions.
  • the outer protrusion of the cell assembly contacts the inner side of the pack housing, and the inner protrusion of the pack housing contacts the outer side of the cell assembly.
  • the inner protrusions may be formed at both long and facing side surfaces of the inner side of the pack housing.
  • the inner protrusion is configured such that the protruding length becomes longer as at least a portion thereof goes from the top to the downward direction.
  • the cell assembly may have ducts on both sides of the fluid flowing in and out of the secondary battery, and the outer protrusions may be formed on the outer surface of the duct.
  • the outlet and inlet of the duct are formed to protrude upward and outward from the cell assembly, and the pack housing may have a seating portion on which the outlet and the inlet of the duct are seated, on an upper side of the side where the inner protrusion is formed. Is formed.
  • the battery pack according to the present invention further includes a sensing assembly provided at one side of the cell assembly to sense a voltage of the cell secondary battery.
  • the battery pack according to the present invention may further include an electric plate having a BMS on top of the sensing assembly.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack according to the present invention.
  • the rigidity is improved due to the protrusions provided in the cell assembly and the pack housing, respectively, so that the overall rigidity of the battery pack can be ensured.
  • the battery pack according to the present invention is not easily damaged by external vibration or impact, so as to suit such a battery pack for cars Can be applied.
  • the protrusions provided in the cell assembly and the pack housing may serve as a guide during the assembly process of the cell assembly and the pack housing.
  • the cell assembly when the cell assembly is not accurately positioned in the inner space of the pack housing, the cell assembly must be moved in a state accommodated in the pack housing in order to accurately position, but there is a process difficulty and a risk of battery pack breakage. At the same time, the cell assembly can be housed within the pack housing and its position can be precisely aligned. Therefore, a process difficulty or a risk of damage occurring in the process of moving the cell assembly may not be generated.
  • FIG. 1 is a combined perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a top view schematically showing the configuration of the cell assembly in the configuration of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a top view schematically illustrating the configuration of a pack housing in the configuration of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a top view of the configuration of FIG. 1.
  • 6 to 9 are partially enlarged views of the portions B1 to B4 of FIG. 5, respectively.
  • FIG. 10 is a schematic enlarged view of a configuration of part A of FIG. 2.
  • FIG. 1 is a combined perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 3 is a top view schematically illustrating the configuration of the cell assembly 100 in the configuration of FIG. 1
  • FIG. 4 is a top view schematically illustrating the configuration of the pack housing 200 in the configuration of FIG. 1.
  • a battery pack according to the present invention includes a cell assembly 100 and a pack housing 200.
  • the cell assembly 100 includes a plurality of secondary batteries.
  • the plurality of secondary batteries may be pouch-type secondary batteries.
  • the cell assembly 100 may be configured in a stacked manner in one direction, for example, in a vertical direction in the drawing.
  • the cell assembly 100 may include a stacking frame for stacking secondary batteries.
  • the stacking frame is a component used to stack secondary batteries, and is configured to hold the secondary batteries to prevent flow thereof and to be stacked on each other to guide assembly of the secondary batteries.
  • the stacking frame may be replaced with various other terms such as a cartridge, and may be configured in the form of a rectangular ring with a hollow central portion. In this case, the four corners of the stacking frame may be located at the outer circumferential portion of the pouch type secondary battery, respectively.
  • the cell assembly 100 is formed on the outer side in the form of an outer protrusion 110 extending in the vertical direction long. That is, the cell assembly 100 has an outer protrusion 110 formed to protrude outwardly of the cell assembly 100 on a side outer surface, and the outer protrusion 110 is elongated in a direction perpendicular to the ground. It may be formed in an extended form.
  • two or more of the outer protrusions 110 may be formed on side surfaces of the cell assembly 100.
  • the rigidity of the cell assembly 100 may be improved. Therefore, the cell assembly 100 may be prevented or at least reduced even when the shock or vibration applied to the cell assembly 100 from the outside of the cell assembly 100.
  • the pack housing 200 has an empty space formed therein and may accommodate the cell assembly 100 in the internal space. Since the pack housing 200 may serve as an exterior material in the battery pack, it imparts structural stability to the battery pack and may be applied to the inside of the cell assembly 100 from other physical elements such as impact or material. It serves to protect the stored components. To this end, the pack housing 200 may be made of a metal material such as steel.
  • the pack housing 200 has an inner protrusion 210 is formed to extend in the vertical direction on the inner side. That is, the pack housing 200 has an inner protrusion 210 formed to protrude in an inward direction on the side surface of the inner space in which the cell assembly 100 is accommodated, and the inner protrusion 210 is perpendicular to the ground. It may be formed in a shape extending in the in-line direction.
  • the rigidity of the pack housing 200 may be improved. Therefore, damage to the pack housing 200 or the like applied to the pack housing 200 from the outside or the inside of the pack housing 200 can be prevented or reduced.
  • the pack housing 200 may be provided with a plurality of inner protrusions 210, in which case the rigidity of the pack housing 200 may be further improved.
  • the outer protrusion 110 of the cell assembly and the inner protrusion 210 of the pack housing may be configured to be inserted and fastened in a sliding manner with each other. This will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 9.
  • FIG. 5 is a top view of the configuration of FIG. 1, and FIGS. 6 to 9 are partially enlarged views of portions B1 to B4 of FIG. 5, respectively.
  • the inner protrusion 210 of the pack housing is inserted between two or more adjacent outer protrusions 110 of the outer protrusions 110 of the cell assembly, such that the outer protrusion 110 and the inner side of the pack assembly are inserted.
  • the protrusions 210 may be configured to be fastened to each other.
  • At least some of the outer protrusions 110 of the plurality of outer protrusions 110 provided in the cell assembly 100 may be adjacent to the two outer protrusions 110.
  • the inner protrusion 210 of the pack housing may be inserted into a groove formed between two adjacent outer protrusions 110.
  • the grooves between the outer protrusions 110 are formed to extend in the vertical direction, and the inner protrusions 210 inserted into the grooves are also formed to extend in the vertical direction, so that the outer protrusions 110
  • the inner protrusion 210 is inserted into the groove between the) may be made in a sliding manner.
  • the pack housing As the inner protrusion 210 of the cell assembly slides in a state fitted to the groove between the outer protrusions 110 of the cell assembly, the outer protrusion 110 and the inner protrusion 210 may be inserted into and fastened to each other.
  • the separation distance between the two outer projections 110 forming the groove it is preferable that the inner projection 210 of the pack housing is formed to be greater than the left and right length of the inner projection 210 so that it can be easily inserted.
  • the separation distance between the outer protrusions 110 may be such that the mutually fastening position of the inner protrusions 210 and the outer protrusions 110 may be easily set by not forming too wide.
  • the separation distance between two outer protrusions 110 forming a groove may be formed to be one or more times and two times or less of a left and right length of the inner protrusion 210 inserted therein.
  • the insertion fastening configuration of the outer protrusion 110 and the inner protrusion 210 may be provided in plural in one battery pack, as shown in FIGS. 5 to 9.
  • a groove between two outer protrusions 110 for inserting the inner protrusions 210 of the pack housing may be formed in two or more cells in one cell assembly 100, as indicated by C1 to C7 in the figure.
  • two or more inner protrusions 210 may be formed in one pack housing 200 to be inserted into a groove between the plurality of outer protrusions 110.
  • the outer protrusion 110 and the inner protrusion 210 may be configured to contact each other at two or more portions.
  • both side portions of the inner protrusion 210 form two outer protrusions 110 forming the groove.
  • the left end of the inner protrusion 210 contacts the right side of the outer protrusion 110 located on the left side, and the right end of the inner protrusion 210 of the outer protrusion 110 located on the right side. It may be configured to contact the left side.
  • the insertion position of the cell assembly 100 is not changed. It can be fixed at the position of. Therefore, the insertion position of the cell assembly 100 with respect to the pack housing 200 can be accurate, and after insertion of the cell assembly 100, movement of the cell assembly 100 in the pack housing 200 can be prevented. Can be. Therefore, even if vibration or impact is applied to the battery pack during the battery pack manufacturing process or after the battery pack manufacturing process, since the cell assembly 100 does not move, the assembly position of the cell assembly 100 may be disturbed due to such movement. Damage to the battery pack can be effectively prevented.
  • the contact configuration of the outer protrusion 110 and the inner protrusion 210 may be applied in a configuration other than the configuration in which the inner protrusion 210 of the pack housing is inserted into the groove between the outer protrusion 110 of the cell assembly. .
  • the contact structure between the outer protrusion 110 of the cell assembly and the inner protrusion 210 of the pack housing may be formed in such a manner that one outer protrusion 110 and one inner protrusion 210 are in contact with each other in the lateral direction.
  • the left portion of the outer protrusion 110 of the cell assembly may be configured to be in contact with each other with the right portion of the inner protrusion 210 of the pack housing.
  • the movement in the other direction may be limited by other contact configurations.
  • the contact configuration of the outer protrusion 110 and the inner protrusion 210 of the D1 portion restricts the movement of the cell assembly 100 in the left direction
  • the outer protrusion 110 of the C3 portion May be configured to restrict the cell assembly 100 from moving in the right direction.
  • the outer protrusion 110 of the cell assembly may contact the inner side of the pack housing 200, and the inner protrusion 210 of the pack housing may be configured to contact the outer side of the cell assembly 100.
  • the outer end (upper end of FIG. 6) of the outer protrusion 110 formed in the cell assembly 100 is connected to the inner surface (lower surface of FIG. 6) of the pack housing 200. It may be configured to contact.
  • the inner end (lower surface of FIG. 6) of the inner protrusion 210 of the pack housing may be configured to contact the outer surface (upper surface of FIG. 6) of the cell assembly 100.
  • the assembly position of the pack housing 200 and the cell assembly 100 becomes more clear, the movement of the cell assembly 100 accommodated in the pack housing 200 is limited, such as damage of the battery pack This can be prevented.
  • movement of the cell assembly 100 in and outward may be restricted in the pack housing 200.
  • the inner protrusion 210 of the pack housing may be formed on both sides of the inner side of the pack housing 200 that are long and face each other.
  • the pack housing 200 may be formed in a rectangular shape when viewed from the top.
  • the inner protrusion 210 may have two long sides facing each other (the upper side in FIG. 3).
  • lower surface is preferably formed.
  • the outer protrusions 110 of the cell assembly may also be formed on two long sides so as to correspond to the inner protrusions 210.
  • more protrusions may be formed in the pack housing 200 and the cell assembly 100. Therefore, the rigidity of the pack housing 200 and the cell assembly 100 can be more sufficiently secured, and the assembly process between the pack housing 200 and the cell assembly 100 is increased since the fastening configuration between the protrusions serving as the guide increases. It can be easier.
  • the inner protrusion 210 of the pack housing and / or the outer protrusion 110 of the cell assembly may be configured such that a protruding length becomes longer as at least a portion thereof moves from top to bottom. This configuration will be described in more detail with reference to FIG. 10.
  • FIG. 10 is a schematic enlarged view of a configuration of part A of FIG. 2.
  • the protruding length of the upper portion of the inner protrusion 210 formed in the pack housing 200 may be referred to as L1, and the inner protrusion 210 may be configured to have a longer protruding length toward the lower direction. have. Therefore, reaching a predetermined point, the protruding length of the inner protrusion 210 may be L2, where L2> L1.
  • the outer surface of the cell assembly 100 is damaged by the inner protrusion 210 of the pack housing. You can prevent it. That is, in the configuration of FIG. 10, when the upper end of the inner protrusion 210 is formed to protrude from the beginning, the upper edge of the inner protrusion 210 is inserted in the process of inserting the cell assembly 100 into the pack housing 200.
  • the outer surface of the cell assembly 100 may be damaged, but according to the above embodiment, the problem of such damage may be prevented.
  • such a damage configuration may occur even when vibration or shock is applied to the battery pack after the cell assembly 100 is inserted into the pack housing 200, as in the above embodiment, According to the configuration in which the upper end protrudes less, even if there is an external vibration or impact, it is possible to effectively prevent the outer surface of the cell assembly 100 from being damaged by the inner protrusion 210.
  • the cell assembly 100 may be provided on both sides of the duct for flowing in and out of the fluid to the secondary battery.
  • the cell assembly 100 may include ducts on the left side (upper side of FIG. 3) and the right side (lower side of FIG. 3), respectively.
  • the duct is a component that flows fluid into and out of a secondary battery located inside the cell assembly 100. Therefore, the duct is provided with an empty space that functions as a flow path therein, and an inlet for introducing the fluid into the empty space or an outlet for discharging the fluid from the empty space.
  • the secondary battery provided inside the cell assembly 100 may exchange heat with a fluid, such as external air, outside the battery pack through the duct. Accordingly, the cell assembly 100 may allow the outside air to flow into the cell assembly 100 through the inlet duct so that the outside air flows around the secondary battery, and thus heat exchange is performed between the outside air and the secondary battery. The secondary battery can be cooled. Then, the heated air flowing around the secondary battery may flow out of the cell assembly 100 through the outlet duct.
  • a fluid such as external air
  • the outer protrusion 110 of the cell assembly may be provided at the outer surface of the duct.
  • the rigidity of the duct of the cell assembly 100 can be improved.
  • the duct may be a part of the rigidity in the cell assembly 100 because the empty space is formed inside the flow path, but in the case of the above embodiment because the outer protrusion 110 is formed on the outside of the duct, The rigidity of the duct due to such protrusions can be improved. Therefore, the rigidity of the cell assembly 100 as a whole can be stably ensured, thereby preventing damage to the cell assembly 100 from external vibration or shock.
  • the outlet and the inlet of the duct may be formed to protrude in the upper and outer direction of the cell assembly 100. That is, the cell assembly 100 is accommodated in the inner space of the pack housing 200. In order for the inflow and outflow of external fluid through the duct to be stable, the outlet and the inlet of the duct are exposed to the outer space of the pack housing 200. It is good to be configured.
  • the outlet and inlet of the duct are configured to protrude higher than the top of the cell assembly 100 as shown in FIG. 2, and to protrude wider than the side of the cell assembly 100 as shown in FIG. 3. Can be.
  • the pack housing 200, the mounting portion 220 for the outlet and the inlet of the duct is preferably formed on the upper side of the inner projection 210 is formed. Therefore, the outlet and the inlet of the duct are seated on the seating part 220 of the pack housing 200, so that the outlet and the inlet of the duct can be stably supported upward.
  • the insertion and fastening configuration between the inner protrusion 210 of the pack housing and the outer protrusion 110 of the cell assembly determines the storage position of the cell assembly 100 in the inner space of the pack housing 200. Since it can be guided, the outlet and the inlet of the duct can be accurately seated on the seating portion 220 of the pack housing 200.
  • the inner protrusion 210 of the pack housing is inserted between the two outer protrusions 110 provided in the cell assembly 100, but the present invention will be described. It is not necessarily limited to these examples. That is, in the battery pack according to the present invention, a groove is formed between two inner protrusions 210 provided in the pack housing 200, and the outer protrusion 110 of the cell assembly may be inserted into the groove. Do. In this case, various descriptions of the above-described bar centering on the configuration in which the inner protrusion 210 is inserted between the outer protrusions 110 also include the structure in which the outer protrusion 110 is inserted between the inner protrusions 210. Of course, it can be applied.
  • pack housing 200 may further include a cover covering the open portion of the upper portion.
  • the battery pack according to the present invention may further include a sensing assembly 300, as shown in the figure.
  • the sensing assembly 300 may be provided at one side of the cell assembly 100 to sense a voltage of a secondary battery included in the cell assembly 100.
  • the sensing assembly 300 may be connected to both ends of all of the secondary batteries provided in the cell assembly 100, and may be configured to sense all the voltages of the respective secondary batteries.
  • the battery pack according to the present invention may further include an electric plate on the sensing assembly 300.
  • Such electrical equipment plates are configured in a plate form and the electrical equipment is mounted thereon.
  • the electronic device may include a battery management system (BMS), a current sensor, a relay, and a fuse.
  • BMS battery management system
  • the battery pack according to the present invention can be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include the battery pack according to the present invention as described above. In the case of the battery pack according to the present invention, as well as easy to assemble, it may not be easily damaged even by vibration or shock, it can be applied more effectively to a vehicle that is frequently exposed to vibration or shock.

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Abstract

본 발명은 셀 어셈블리와 팩 하우징의 조립이 용이하고 강성이 보강된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 다수의 이차 전지를 구비하고, 외부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 외측 돌기가 형성된 셀 어셈블리; 및 내부 공간을 구비하여 상기 셀 어셈블리를 수납하고, 내부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 내측 돌기가 형성된 팩 하우징을 포함한다.

Description

배터리 팩
본 발명은 다수의 이차 전지를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 이차 전지가 포함된 셀 어셈블리와 이러한 셀 어셈블리를 수납하는 팩 하우징 사이에 조립이 용이하고 각각의 강성이 보강된 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 등에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 11월 29일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2013-0147810호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 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, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 배터리 팩이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리 팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다. 그리고, 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 배터리 팩에는 다수의 이차 전지가 포함되며, 이러한 다수의 이차 전지들은 서로 직렬 및 병렬로 연결됨으로써 용량 및 출력을 향상시킨다.
일반적으로 배터리 팩은, 다수의 이차 전지가 적층된 형태로 구비된 셀 어셈블리, 셀 어셈블리의 이차 전지 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리, 및 이러한 셀 어셈블리와 센싱 어셈블리를 내부 공간에 수납하는 팩 하우징을 포함한다. 그리고, 이처럼 배터리 팩을 조립하기 위해서는, 센싱 어셈블리가 결합된 셀 어셈블리를 팩 하우징의 내부 공간에 수납하는 공정을 거칠 수 있다. 여기서, 팩 하우징은 배터리 팩의 케이스로서 내부 공간에 수납된 셀 어셈블리 및 센싱 어셈블리 등의 구성요소를 외부의 물리적 요소로부터 보호하기 위해 충분한 강성을 갖는 재질 및 구조로 형성되는 것이 좋다.
한편, 셀 어셈블리는 그 하부가 팩 하우징의 내부 공간 하부와 체결됨으로써, 팩 하우징과 결합될 수 있다. 이를 위해, 셀 어셈블리는 팩 하우징의 내부 공간에서 특정 위치에 정확하게 놓일 필요가 있다. 하지만, 종래 배터리 팩의 경우, 셀 어셈블리와 팩 하우징의 조립을 위해 팩 하우징 내에서 셀 어셈블리의 위치를 정확하게 하는 공정이 쉽지 않다는 문제점이 있다. 특히, 팩 하우징의 내부 측면과 셀 어셈블리의 외부 측면 사이의 공간은 매우 좁기 때문에, 팩 하우징의 내부 공간에 셀 어셈블리를 일단 수납한 경우에는 정확한 위치에 맞도록 셀 어셈블리를 이동시키는 것은 용이하지 않다. 뿐만 아니라, 팩 하우징의 내부 공간에서 셀 어셈블리의 위치가 잘못되어, 그 위치를 바로잡기 위해 셀 어셈블리를 이동시킬 경우, 셀 어셈블리나 팩 하우징이 파손될 위험성도 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 셀 어셈블리와 팩 하우징의 조립이 용이하고 강성이 보강된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 다수의 이차 전지를 구비하고, 외부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 외측 돌기가 형성된 셀 어셈블리; 및 내부 공간을 구비하여 상기 셀 어셈블리를 수납하고, 내부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 내측 돌기가 형성된 팩 하우징을 포함한다.
바람직하게는, 상기 외측 돌기와 상기 내측 돌기는, 상호 간 슬라이딩 방식으로 삽입 체결된다.
또한 바람직하게는, 상기 셀 어셈블리의 외측 돌기 중, 인접하는 2개의 외측 돌기 사이에 상기 팩 하우징의 내측 돌기가 삽입된다.
또한 바람직하게는, 상기 팩 하우징의 내측 돌기 중, 인접하는 2개의 내측 돌기 사이에 상기 셀 어셈블리의 외측 돌기가 삽입된다.
또한 바람직하게는, 상기 외측 돌기와 상기 내측 돌기의 삽입 체결 구성은, 복수 개 구비된다.
또한 바람직하게는, 상기 외측 돌기와 상기 내측 돌기는, 둘 이상의 부분에서 서로 접촉한다.
또한 바람직하게는, 상기 셀 어셈블리의 외측 돌기는 상기 팩 하우징의 내부 측면에 접촉하고, 상기 팩 하우징의 내측 돌기는 상기 셀 어셈블리의 외부 측면에 접촉한다.
또한 바람직하게는, 상기 내측 돌기는, 상기 팩 하우징의 내부 측면 중 길이가 길고 대면하는 양 측면에 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 내측 돌기는, 적어도 일부분이 상부에서 하부 방향으로 갈수록 돌출 길이가 길어지게 구성된다.
또한 바람직하게는, 상기 셀 어셈블리는 이차 전지로 유체를 유출입시키는 덕트를 양 측면에 구비하고, 상기 덕트의 외측면에 상기 외측 돌기가 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 덕트의 유출구 및 유입구는 상기 셀 어셈블리에서 상측 및 외측 방향으로 돌출되게 형성되며, 상기 팩 하우징은 상기 덕트의 유출구 및 유입구가 안착되는 안착부가 상기 내측 돌기가 형성된 측면의 상부에 형성된다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 셀 어셈블리의 일측에 구비되어 상기 셀 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리를 더 포함한다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 센싱 어셈블리의 상부에, BMS를 구비하는 전장 플레이트를 더 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 셀 어셈블리 및 팩 하우징에 각각 구비된 돌기로 인해 강성이 향상되어 배터리 팩에 전체적으로 충분한 강성이 확보되도록 할 수 있다.
따라서, 배터리 팩에 외부 충격이나 진동이 가해지더라도 배터리 팩에 구비된 셀 어셈블리나 팩 하우징이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 자동차용 배터리 팩의 경우 사용 환경적 특성상 진동 및 충격 등에 자주 노출될 수 있는데, 본 발명에 따른 배터리 팩의 경우 외부의 진동이나 충격 등에도 잘 파손되지 않으므로, 이러한 자동차용 배터리 팩으로 적합하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 셀 어셈블리 및 팩 하우징에 각각 구비된 돌기가 셀 어셈블리 및 팩 하우징의 조립 공정 시 가이드 역할을 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 셀 어셈블리를 팩 하우징의 내부 공간에 수납시 양측에 구비된 돌기를 서로 맞추어 수납하면 수납 위치가 자동으로 맞추어지므로, 체결 등을 위해 수납 위치를 정확하게 맞추기 위한 노력을 크게 들일 필요가 없다.
더욱이, 셀 어셈블리가 팩 하우징의 내부 공간에서 정확하게 위치되지 못한 경우, 위치를 정확하게 맞추기 위해 팩 하우징 내에 수납된 상태로 셀 어셈블리를 이동시켜야 하므로 공정상 어려움 및 배터리 팩 파손 위험성이 있으나, 본 발명에 의하면, 팩 하우징 내에 셀 어셈블리를 수납시킴과 동시에 그 위치가 정확하게 맞추어질 수 있다. 따라서, 이러한 셀 어셈블리를 이동시키는 과정에서 발생하는 공정상 어려움이나 파손의 위험은 발생되지 않을 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 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 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 도 1의 구성에서 셀 어셈블리의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 4는, 도 1의 구성에서 팩 하우징의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 5는 도 1의 구성에 대한 상면도이다.
도 6 내지 도 9는, 각각 도 5의 B1 내지 B4 부분에 대한 부분 확대도이다.
도 10은, 도 2의 A 부분에 대한 구성을 개략적으로 확대하여 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1의 구성에서 셀 어셈블리(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이고, 도 4는 도 1의 구성에서 팩 하우징(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 셀 어셈블리(100) 및 팩 하우징(200)을 포함한다.
상기 셀 어셈블리(100)는, 다수의 이차 전지를 구비한다. 여기서, 다수의 이차 전지는 파우치형 이차 전지일 수 있는데, 이러한 파우치형 이차 전지의 경우, 일 방향, 이를테면 도면에서 상하 방향으로 적층된 형태로 셀 어셈블리(100)를 구성할 수 있다.
이러한 셀 어셈블리(100)는, 이차 전지의 적층을 위한 적층용 프레임을 포함할 수 있다. 이러한 적층용 프레임은 이차 전지를 적층하는데 이용되는 구성요소로서, 이차 전지를 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 이차 전지의 조립을 가이드할 수 있다. 이러한 적층용 프레임은, 카트리지 등 다른 다양한 용어로 대체될 수 있으며, 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 적층용 프레임의 네 모서리는 파우치형 이차 전지의 외주부에 각각 위치할 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 셀 어셈블리(100)는 외부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 외측 돌기(110)가 형성된다. 즉, 상기 셀 어셈블리(100)는, 측면 외부 표면에 셀 어셈블리(100)의 외측 방향으로 돌출되게 형성된 외측 돌기(110)가 구비되어 있으며, 이러한 외측 돌기(110)는 지면에 수직인 방향으로 길게 연장된 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 이러한 외측 돌기(110)는 셀 어셈블리(100)의 측면에 둘 이상 형성될 수 있다. 이처럼, 셀 어셈블리(100)의 외부 표면에 외측 돌기(110)가 다수 형성된 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)의 강성이 향상될 수 있다. 따라서, 셀 어셈블리(100)의 외측에서 셀 어셈블리(100)로 인가되는 충격이나 진동 등에도 셀 어셈블리(100)가 파손되는 것을 방지하거나 적어도 감소시킬 수 있다.
상기 팩 하우징(200)은, 내부에 빈 공간이 형성되며, 이러한 내부 공간에 셀 어셈블리(100)를 수납할 수 있다. 상기 팩 하우징(200)은, 배터리 팩에 있어서, 외장재 역할을 할 수 있기 때문에, 배터리 팩에 구조적 안정성을 부여하고, 충격이나 물질 등 외부의 다른 물리적인 요소로부터 셀 어셈블리(100)와 같은 내부에 수납된 구성요소들을 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 팩 하우징(200)은, 스틸과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 팩 하우징(200)은 내부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 내측 돌기(210)가 형성된다. 즉, 상기 팩 하우징(200)은, 셀 어셈블리(100)가 수납되는 내부 공간의 측면 표면에 내부 방향으로 돌출되게 형성된 내측 돌기(210)가 구비되어 있으며, 이러한 내측 돌기(210)는 지면에 수직인 방향으로 길게 연장된 형태로 형성될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 배터리 팩에 있어서, 팩 하우징(200)에는 내측 돌기(210)가 형성되어 있기 때문에, 팩 하우징(200)의 강성이 향상될 수 있다. 따라서, 팩 하우징(200)의 외측 또는 내측에서 팩 하우징(200)으로 인가되는 충격 등에 팩 하우징(200)이 파손되는 것이 방지되거나 감소될 수 있다. 특히, 팩 하우징(200)에는 다수의 내측 돌기(210)가 구비될 수 있으며, 이 경우 팩 하우징(200)의 강성은 보다 향상될 수 있다.
바람직하게는, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110)와 팩 하우징의 내측 돌기(210)는 상호 간 슬라이딩 방식으로 삽입 체결되게 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 도 1의 구성에 대한 상면도이고, 도 6 내지 도 9는 각각 도 5의 B1 내지 B4 부분에 대한 부분 확대도이다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 상기 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 중, 인접하는 둘 이상의 외측 돌기(110) 사이에 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 삽입되어, 외측 돌기(110)와 내측 돌기(210)가 상호 체결되게 구성될 수 있다.
즉, 도 6 내지 도 9에서 C1 내지 C7로 표시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)에 구비된 복수의 외측 돌기(110) 중 적어도 일부의 외측 돌기(110)는, 인접하는 2개의 외측 돌기(110) 사이가 소정 거리 이격되게 형성되어 홈을 형성할 수 있다. 그리고, 이와 같이 인접하는 2개의 외측 돌기(110) 사이에 형성된 홈에 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 삽입되도록 구성될 수 있다.
특히, 이러한 외측 돌기(110) 사이의 홈은 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 형성되고, 이러한 홈에 삽입되는 내측 돌기(210) 역시 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 형성되기 때문에, 외측 돌기(110) 사이의 홈에 내측 돌기(210)가 삽입되는 구성은 슬라이딩 방식으로 이루어질 수 있다. 즉, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 사이의 홈 상단에 팩 하우징의 내측 돌기(210) 하단이 위치하도록 한 상태에서, 셀 어셈블리(100)를 팩 하우징(200)의 내부 공간으로 수납하면 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 사이의 홈에 맞추어진 상태로 슬라이딩되면서, 외측 돌기(110)와 내측 돌기(210)가 서로 삽입 체결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 사이의 홈에 팩 하우징의 내측 돌기(210)를 끼워 맞춘 상태로 셀 어셈블리(100)를 팩 하우징(200)의 내부 수납 공간에 삽입시키면 되므로, 외측 돌기(110)와 내측 돌기(210)가 팩 하우징(200)에 대한 셀 어셈블리(100)의 수납 공정 시 가이드 역할을 수행할 수 있다.
한편, 홈을 형성하는 2개의 외측 돌기(110) 사이의 이격 거리는, 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 용이하게 삽입될 수 있도록 내측 돌기(210)의 좌우 방향 길이 이상으로 형성되는 것이 좋다. 다만, 이러한 외측 돌기(110) 사이의 이격 거리는, 지나치게 넓게 형성되지 않도록 함으로써, 내측 돌기(210)와 외측 돌기(110)의 상호 체결 위치가 용이하게 설정될 수 있도록 하는 것이 좋다. 예를 들어, 홈을 형성하는 2개의 외측 돌기(110) 사이의 이격 거리는, 그에 삽입되는 내측 돌기(210)의 좌우 방향 길이의 1배 이상, 2배 이하가 되도록 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 외측 돌기(110)와 내측 돌기(210)의 삽입 체결 구성은, 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 배터리 팩에서 복수 개 구비되도록 할 수 있다.
예를 들어, 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 삽입되기 위한 2개의 외측 돌기(110) 사이의 홈은, 도면에서 C1 내지 C7로 표시된 바와 같이, 하나의 셀 어셈블리(100)에서 둘 이상 형성될 수 있고, 이러한 복수의 외측 돌기(110) 사이의 홈에 삽입되기 위한 내측 돌기(210) 역시 하나의 팩 하우징(200)에서 둘 이상 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 팩 하우징(200)에 대한 셀 어셈블리(100)의 수납 공정을 가이드할 수 있는 구성이 여러 개 존재하므로, 이러한 수납 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 또한 이 경우, 홈을 형성하는 인접하는 외측 돌기(110) 사이의 거리를 좀 더 넓힐 수 있으므로, 셀 어셈블리(100)를 팩 하우징(200)에 수납시키는 공정이 보다 원활하게 수행될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 외측 돌기(110)와 상기 내측 돌기(210)는, 둘 이상의 부분에서 서로 접촉하도록 구성되는 것이 좋다.
예를 들어, 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 사이의 홈에 삽입되는 구성의 경우, 내측 돌기(210)의 양 측부는 홈을 형성하는 2개의 외측 돌기(110)에 각각 접촉되게 구성될 수 있다. 이를테면, 도 6의 C1 부분에서, 내측 돌기(210)의 좌측 단부는 좌측에 위치한 외측 돌기(110)의 우측에 접촉하고, 내측 돌기(210)의 우측 단부는 우측에 위치한 외측 돌기(110)의 좌측에 접촉하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 사이에 끼워진 상태에서 좌우 방향 유동이 제한되므로, 셀 어셈블리(100)의 삽입 위치는 변동되지 않고 하나의 위치로 고정될 수 있다. 따라서, 팩 하우징(200)에 대한 셀 어셈블리(100)의 삽입 위치가 정확해질 수 있고, 셀 어셈블리(100)의 삽입 이후, 팩 하우징(200) 내에서 셀 어셈블리(100)가 이동하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 배터리 팩 제조 과정이나 배터리 팩 제조 이후 사용 과정에서 배터리 팩에 진동이나 충격이 가해진다 하더라도, 셀 어셈블리(100)가 이동하지 않으므로, 이러한 이동으로 인해 셀 어셈블리(100)의 조립 위치가 흐트러지거나 배터리 팩이 파손되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
한편, 이러한 외측 돌기(110)와 내측 돌기(210)의 접촉 구성은, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 사이의 홈에 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 삽입되는 구성이 아닌 구성에서도 적용될 수 있다.
특히, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110)와 팩 하우징의 내측 돌기(210)의 접촉 구성은, 1개의 외측 돌기(110)와 1개의 내측 돌기(210)가 측면 방향으로 서로 접촉되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 D1 부분에서, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 좌측 부분은 팩 하우징의 내측 돌기(210) 우측 부분과 서로 접촉되게 구성될 수 있다.
다만, 이러한 구성의 경우, 어느 한 방향으로만 셀 어셈블리(100)의 이동이 제한되므로, 다른 접촉 구성에 의해 다른 방향으로의 이동이 제한되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서, D1 부분의 외측 돌기(110)와 내측 돌기(210)의 접촉 구성은 셀 어셈블리(100)가 좌측 방향으로 이동하는 것을 제한하고, C3 부분의 외측 돌기(110)와 내측 돌기(210)의 접촉 구성은 셀 어셈블리(100)가 우측 방향으로 이동하는 것을 제한하도록 구성될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 셀 어셈블리의 외측 돌기(110)는 팩 하우징(200)의 내부 측면에 접촉하고, 팩 하우징의 내측 돌기(210)는 셀 어셈블리(100)의 외부 측면에 접촉하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 구성에서, 셀 어셈블리(100)에 형성된 외측 돌기(110)의 외측 단부(도 6의 상측 단부)는, 팩 하우징(200)의 내측 표면(도 6의 하측 표면)에 접하도록 구성될 수 있다. 그리고, 팩 하우징의 내측 돌기(210)의 내측 단부(도 6의 하측 표면)는, 셀 어셈블리(100)의 외측 표면(도 6의 상측 표면)에 접하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 팩 하우징(200)과 셀 어셈블리(100)의 조립 위치가 보다 명확해지고, 팩 하우징(200) 내에 수납된 셀 어셈블리(100)의 이동이 제한되어 배터리 팩의 파손 등이 방지될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 경우, 팩 하우징(200) 내에서 셀 어셈블리(100)의 내외측 방향(도 6의 상하 방향) 이동이 제한될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 팩 하우징의 내측 돌기(210)는, 팩 하우징(200)의 내부 측면 중 길이가 길고 대면하는 양 측면에 형성되는 것이 좋다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 팩 하우징(200)은 상부에서 바라볼 때 직사각형 형태로 형성될 수 있는데, 이때, 내측 돌기(210)는 대면하는 2개의 장변(도 3에서 상부변 및 하부면)에 형성되는 것이 좋다. 이 경우, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 역시, 이러한 내측 돌기(210)에 대응될 수 있도록 2개의 장변에 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 팩 하우징(200)과 셀 어셈블리(100)에 보다 많은 돌기가 형성될 수 있다. 따라서, 팩 하우징(200)과 셀 어셈블리(100)의 강성이 보다 충분하게 확보될 수 있고, 가이드 역할을 하는 돌기 간 체결 구성이 증가하므로 팩 하우징(200)과 셀 어셈블리(100)의 조립 공정이 보다 용이해질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 팩 하우징의 내측 돌기(210) 및/또는 상기 셀 어셈블리의 외측 돌기(110)는, 적어도 일부분이 상부에서 하부 방향으로 갈수록 돌출 길이가 길어지게 구성될 수 있다. 이러한 구성에 대해서는, 도 10을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 10은, 도 2의 A 부분에 대한 구성을 개략적으로 확대하여 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 팩 하우징(200)에 형성된 내측 돌기(210)의 상측 부분의 돌출 길이는 L1이라 할 수 있고, 이러한 내측 돌기(210)는 하부 방향으로 갈수록 돌출 길이가 길어지게 구성될 수 있다. 따라서, 소정 지점에 이르러서는, 상기 내측 돌기(210)의 돌출 길이는 L2가 될 수 있으며, 이때, L2>L1의 관계를 갖는다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 팩 하우징(200)의 내부 공간에 셀 어셈블리(100)를 수납시키는 공정에서, 팩 하우징의 내측 돌기(210)에 의해 셀 어셈블리(100)의 외측 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 도 10의 구성에서 내측 돌기(210)의 상단이 처음부터 길게 돌출된 형태로 형성되는 경우, 팩 하우징(200)에 셀 어셈블리(100)를 삽입시키는 과정에서 내측 돌기(210)의 상단 모서리에 의해 셀 어셈블리(100)의 외측 표면이 손상될 수 있으나, 상기 실시예에 의하면, 이러한 손상의 문제점이 예방될 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 손상 구성은, 팩 하우징(200)에 셀 어셈블리(100)가 삽입된 이후에 배터리 팩에 진동이나 충격이 가해진 경우에도 발생할 수 있는데, 상기 실시예와 같이, 내측 돌기(210)의 상단이 덜 돌출되도록 한 구성에 의하면, 외부의 진동이나 충격이 있더라도 이러한 내측 돌기(210)에 의해 셀 어셈블리(100)의 외측 표면이 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 셀 어셈블리(100)는 이차 전지로 유체를 유출입시키기 위한 덕트를 양 측면에 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)는 좌측면(도 3의 상측)과 우측면(도 3의 하측)에 각각 덕트를 구비할 수 있다. 여기서, 덕트는, 셀 어셈블리(100)의 내부에 위치한 이차 전지로 유체를 유출입시키는 구성요소이다. 따라서, 덕트는, 내부에 유로로서 기능하는 빈 공간이 형성되어 있으며, 이러한 빈 공간으로 유체를 유입시키기 위한 유입구 또는 이러한 빈 공간으로부터 유체를 배출시키기 위한 유출구가 형성되어 있다.
셀 어셈블리(100) 내측에 구비된 이차 전지는 이러한 덕트를 통해 배터리 팩 외부의 유체, 이를테면 외부 공기와 열교환을 할 수 있다. 따라서, 상기 셀 어셈블리(100)는 유입 덕트를 통해 외부의 공기를 셀 어셈블리(100) 내부로 유입시켜 이차 전지 주변으로 외부 공기가 흐르도록 할 수 있으며, 이로 인해 외부 공기와 이차 전지 간 열교환이 이루어져 이차 전지가 냉각될 수 있다. 그리고 나서, 이차 전지 주변을 흐르면서 가열된 공기는 유출 덕트를 통해 셀 어셈블리(100) 외부로 유출될 수 있다.
이처럼, 셀 어셈블리(100)의 양 측면에 덕트가 구비된 구성에서, 셀 어셈블리의 외측 돌기(110)는 이러한 덕트의 외측 표면에 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)의 덕트에 대한 강성이 향상될 수 있다. 특히, 덕트는 유로로서 내부에 빈 공간이 형성되어 있기 때문에 셀 어셈블리(100)에서 강성이 다소 약한 부분이 될 수 있으나, 상기 실시예의 경우 이러한 덕트의 외부에 외측 돌기(110)가 형성되기 때문에, 이러한 돌기로 인한 덕트의 강성이 향상될 수 있다. 따라서, 셀 어셈블리(100) 전체적으로 강성이 안정적으로 확보되도록 함으로써, 외부의 진동이나 충격 등에도 셀 어셈블리(100)가 손상되는 것을 막을 수 있다.
한편, 셀 어셈블리(100)의 양 측면에 덕트가 구비된 구성에 있어서, 덕트의 유출구 및 유입구는 셀 어셈블리(100)의 상측 및 외측 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 즉, 셀 어셈블리(100)는 팩 하우징(200)의 내부 공간에 수납되는데, 덕트를 통한 외부 유체의 유출입이 안정적으로 이루어지기 위해서는, 덕트의 유출구 및 유입구가 팩 하우징(200)의 외부 공간에 노출되도록 구성되는 것이 좋다. 따라서, 덕트의 유출구 및 유입구는, 도 2에 도시된 바와 같이 셀 어셈블리(100)의 상부보다 높게 돌출되도록 구성되고, 도 3에 도시된 바와 같이 셀 어셈블리(100)의 측면보다 넓게 돌출되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 팩 하우징(200)은, 내측 돌기(210)가 형성된 측면의 상부에 덕트의 유출구 및 유입구가 안착되기 위한 안착부(220)가 형성되는 것이 좋다. 따라서, 팩 하우징(200)의 안착부(220)에 덕트의 유출구 및 유입구가 안착됨으로써, 덕트의 유출구 및 유입구가 상부 방향으로 안정적으로 지지될 수 있다.
특히, 본 발명의 구성에 의하면, 팩 하우징의 내측 돌기(210)와 셀 어셈블리의 외측 돌기(110) 사이의 삽입 체결 구성이 팩 하우징(200)의 내부 공간에서 셀 어셈블리(100)의 수납 위치를 가이드할 수 있으므로, 팩 하우징(200)의 안착부(220)에 덕트의 유출구 및 유입구가 정확하게 안착될 수 있다.
한편, 도면을 비롯한 상기 실시예들에서는, 셀 어셈블리(100)에 구비된 2개의 외측 돌기(110) 사이에 팩 하우징의 내측 돌기(210)가 삽입된 형태를 중심으로 설명되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 팩 하우징(200)에 구비된 2개의 내측 돌기(210) 사이에 홈이 형성되고, 이러한 홈에 셀 어셈블리의 외측 돌기(110)가 삽입되도록 구성된 형태도 가능하다. 이 경우, 외측 돌기(110) 사이에 내측 돌기(210)가 삽입된 구성을 중심으로 상술된 바 중 여러 설명 부분들이, 내측 돌기(210) 사이에 외측 돌기(110)가 삽입된 구성에 대하여도 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 2에서 팩 하우징(200)은 상부가 개방된 형태로 도시되어 있으나, 팩 하우징(200)은 이러한 상부의 개방된 부분을 덮는 커버를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 도면에 도시된 바와 같이, 센싱 어셈블리(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 센싱 어셈블리(300)는, 셀 어셈블리(100)의 일측에 구비되어 셀 어셈블리(100)에 포함된 이차 전지의 전압을 센싱할 수 있다. 특히, 센싱 어셈블리(300)는, 셀 어셈블리(100)에 구비된 모든 이차 전지의 양단에 각각 연결되어, 각 이차 전지의 전압을 모두 센싱하도록 구성될 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 센싱 어셈블리(300)의 상부에 전장 플레이트를 더 포함할 수 있다. 이러한 전장 플레이트는, 플레이트 형태로 구성되어 그 상부에 전장품이 장착된다. 이때, 전장품에는 BMS(Battery Management System)를 비롯하여, 전류센서, 릴레이 및 퓨즈 등이 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉 본 발명에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩의 경우, 조립이 용이한 것은 물론, 진동이나 충격에도 잘 파손되지 않을 수 있어, 진동이나 충격에 자주 노출될 수 있는 자동차에 보다 효과적으로 적용될 수 있다.
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.
한편, 본 명세서에서 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.

Claims (14)

  1. 다수의 이차 전지를 구비하고, 외부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 외측 돌기가 형성된 셀 어셈블리; 및
    내부 공간을 구비하여 상기 셀 어셈블리를 수납하고, 내부 측면에 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 내측 돌기가 형성된 팩 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외측 돌기와 상기 내측 돌기는, 상호 간 슬라이딩 방식으로 삽입 체결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리의 외측 돌기 중, 인접하는 2개의 외측 돌기 사이에 상기 팩 하우징의 내측 돌기가 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 팩 하우징의 내측 돌기 중, 인접하는 2개의 내측 돌기 사이에 상기 셀 어셈블리의 외측 돌기가 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 외측 돌기와 상기 내측 돌기의 삽입 체결 구성은, 복수 개 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 외측 돌기와 상기 내측 돌기는, 둘 이상의 부분에서 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리의 외측 돌기는 상기 팩 하우징의 내부 측면에 접촉하고, 상기 팩 하우징의 내측 돌기는 상기 셀 어셈블리의 외부 측면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내측 돌기는, 상기 팩 하우징의 내부 측면 중 길이가 길고 대면하는 양 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내측 돌기는, 적어도 일부분이 상부에서 하부 방향으로 갈수록 돌출 길이가 길어지게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리는 이차 전지로 유체를 유출입시키는 덕트를 양 측면에 구비하고, 상기 덕트의 외측면에 상기 외측 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 덕트의 유출구 및 유입구는 상기 셀 어셈블리에서 상측 및 외측 방향으로 돌출되게 형성되며,
    상기 팩 하우징은 상기 덕트의 유출구 및 유입구가 안착되는 안착부가 상기 내측 돌기가 형성된 측면의 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리의 일측에 구비되어 상기 셀 이차 전지의 전압을 센싱하는 센싱 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 어셈블리의 상부에, BMS를 구비하는 전장 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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