WO2020060054A1 - 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

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WO2020060054A1 PCT/KR2019/010870 KR2019010870W WO2020060054A1 WO 2020060054 A1 WO2020060054 A1 WO 2020060054A1 KR 2019010870 W KR2019010870 W KR 2019010870W WO 2020060054 A1 WO2020060054 A1 WO 2020060054A1
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air
battery
plate
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이수항
최규현
지호준
최지순
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and an automobile including such a battery pack.
  • a secondary battery having high applicability according to the product group and having electrical characteristics such as high energy density, etc. is not only portable equipment but also electric vehicles (EV, Electric Vehicle) or hybrid vehicles (HEV, Hybrid Electric Vehicle) driven by electric driving sources. It is used universally. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency enhancement, in that they do not generate any by-products due to the use of energy, as well as a primary advantage that can dramatically reduce the use of fossil fuels.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series / parallel, a battery module including at least one battery cell is configured first, and other components are added using the at least one battery module.
  • the method of constructing the battery pack is common.
  • an object of the present invention is to provide a battery pack capable of increasing the efficiency of an assembly process while realizing high energy density, and a vehicle including the battery pack.
  • Another object of the present invention is to provide a battery pack capable of improving cooling performance and a vehicle including the battery pack.
  • another object of the present invention is to provide a battery pack that can buffer external shocks and the like, and a vehicle including the battery pack.
  • the present invention as a battery pack, a plurality of battery cells; A pack case in which accommodation spaces capable of at least partially dividing and accommodating the battery cells are provided; A cooling mat disposed in contact with an upper surface of the plurality of battery cells in the pack case; And an air cushion which is vertically disposed with the cooling mat and mounted to an inner wall along the front-rear direction of the pack case.
  • the pack case the base plate; A front plate mounted in front of the base plate; A rear plate disposed opposite to the front plate and mounted to the rear of the base plate; A pair of side plates mounted on the base plate to be provided between the rear plate and the front plate, and spaced apart from each other by a predetermined distance along the width direction of the base plate; And a partition plate that divides between the pair of side plates to form the accommodation space, and is provided between the front plate and the rear plate in the front-rear direction of the base plate.
  • the cooling mat may include: a mat body contacting an upper surface of the plurality of battery cells; And a cooling passage formed in the mat body and through which cooling water for cooling the plurality of battery cells flows.
  • the mat body may be made of a rubber material.
  • the mat body may be filled with air inside to cushion external shocks and the like.
  • the mat body may be provided with an air inlet for injecting the air.
  • the mat body may be provided with a venting hole unit for emitting the air when the pressure is higher than a predetermined level.
  • the air cushion may be provided with an air inlet that can fill a predetermined air therein.
  • the air cushion may be provided with a venting hole unit for discharging the air at a predetermined pressure or higher.
  • the air cushion may be made of a rubber material.
  • the present invention as a vehicle, at least one battery pack according to the above-described embodiments; provides a vehicle comprising a.
  • a battery pack capable of increasing an assembly process efficiency while implementing high energy density and a vehicle including the battery pack.
  • a battery pack capable of improving cooling performance and a vehicle including the battery pack may be provided.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining the pack case of the battery pack of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a view for explaining the cooling mat of FIG. 2.
  • 5 to 7 are views for explaining the main part of the cooling mat of FIG. 4.
  • FIG. 8 is a view for explaining the air cushion of FIG. 2.
  • FIG. 9 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Figure 1
  • Figure 3 is a view for explaining the pack case of the battery pack of Figure 2
  • FIG. 4 is a view for explaining the cooling mat of FIG. 2
  • FIGS. 5 to 7 are views for explaining main parts of the cooling mat of FIG. 4
  • FIG. 8 is a view for explaining the air cushion of FIG. 2 .
  • the battery pack 10 may include a battery cell 100, a pack case 200, and a cooling mat 300.
  • the battery cell 100 may be provided as a secondary battery.
  • the battery cell 100 may be provided as a pouch-type secondary battery, a square secondary battery, or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described as being limited to being provided with a pouch-type secondary battery.
  • the plurality of battery cells 100 may be provided in a plurality.
  • the plurality of battery cells 100 may be stacked to be electrically connected to each other.
  • the electrical connection may be performed by connecting the electrode leads 150 of the plurality of battery cells 100 and the bus bar.
  • the pack case 200 may accommodate the plurality of battery cells 100.
  • accommodation spaces capable of at least partially dividing and accommodating the plurality of battery cells 100 may be provided.
  • the pack case 200 may include a base plate 210, a cover plate 220, a front plate 230, a rear plate 240, a side plate 250 and a partition plate 260.
  • the base plate 210 supports the plurality of battery cells 100 and may be provided in a plate shape having a predetermined size.
  • the base plate 210 may be fixedly mounted in a vehicle (V, see FIG. 9) described later.
  • the cover plate 220 may cover an upper portion of the plurality of battery cells 100.
  • a cooling water supply pipe 340, a cooling water discharge pipe 350, an air inlet 360, and a venting hole unit 370 of the cooling mat 300 to be described later may be penetrated through the cover plate 220.
  • the front plate 230 is mounted on the front side of the base plate 210 and may form the front side of the pack case 200.
  • a plurality of through-holes 235 through which the air inlet 410 and the venting hole unit 430 of the air cushion 400 described later may be formed may be formed in the front plate 230.
  • the rear plate 240 is disposed opposite to the front plate 230, mounted on the rear side of the base plate 210, and may form a rear side of the pack case 200.
  • a plurality of through holes 245 through which the air inlet 410 and the venting hole unit 430 of the air cushion 400 to be described later may pass may be formed.
  • the side plate 250 may be provided in a pair.
  • the pair of side plates 250 are mounted on the base plate 210 to be provided between the rear plate 240 and the front plate 230, and mutually follow the width direction of the base plate 210. It can be arranged a predetermined distance apart.
  • the partition plate 260 divides between the pair of side plates 250 to form the accommodation space, and the front plate 230 and the rear plate (in the front-rear direction of the base plate 210) 250).
  • the plurality of battery cells 100 may be partitioned and accommodated in a predetermined number.
  • a plurality of battery cells 100 are partitioned into a predetermined number and mounted to be directly accommodated in the pack case 200. I can do it.
  • the battery pack 10 of energy density may be provided.
  • the assembling process can be simplified, thereby improving the process efficiency and lowering the manufacturing cost.
  • the cooling mat 300 may be disposed in contact with the upper surface of the plurality of battery cells 100 in the pack case 200. To this end, the cooling mat 300 may have a size capable of covering all of the top surfaces of the plurality of battery cells 100.
  • the cooling mat 300 includes a mat body 310, a lead through hole 320, a cooling passage 330, a cooling water supply pipe 340, a cooling water discharge pipe 350, an air inlet 360, a venting hole unit ( 370).
  • the mat body 310 may be made of a rubber material having a predetermined volume.
  • the mat body 310 may be in direct contact with the upper surfaces of the plurality of battery cells 100, and may be filled with a predetermined air to cushion external shocks.
  • the lead through hole 320 is formed in the mat body 310 and may pass the electrode leads 150 of the plurality of battery cells 100. To this end, a plurality of lead through holes 320 may be provided.
  • the cooling passage 330 may be formed in the mat body 310. Cooling water for cooling the plurality of battery cells 100 may flow through the cooling passage 330.
  • the cooling passage 330 is in a space between the electrode leads 150 of the plurality of battery cells 100 so as to avoid interference with the electrode leads 150 of the plurality of battery cells 100. Can be formed.
  • the cooling performance of the plurality of battery cells 100 is provided through the cooling mat 300 provided with the cooling passage 330 and directly contacting the plurality of battery cells 100. It can be significantly improved.
  • the cooling water supply pipe 340 may be provided on the mat body 310 in communication with the cooling passage 330.
  • the cooling water supply pipe 340 may protrude out of the cover plate 220 of the pack case 200 to receive cooling water from the outside.
  • the cooling water discharge pipe 350 may be provided on the mat body 310 in communication with the cooling flow path 330.
  • the cooling water supply pipe 340 may protrude out of the cover plate 220 of the pack case 200 to allow cooling water to be discharged to the outside.
  • the air inlet 360 is for injecting air into the mat body 310 and may be provided on the mat body 310.
  • the air inlet 360 may protrude out of the cover plate 220 of the pack case 200 to smoothly inject the air from the outside.
  • the manufacturer or user of the battery pack 10 periodically injects air into the mat body 310 to maintain the inside of the battery pack 10 at a constant pressure. You can.
  • the venting hole unit 370 may discharge air inside the mat body 310 to the outside when the pressure is greater than a predetermined level. To this end, the venting hole unit 370 may protrude out of the cover plate 220 of the pack case 200.
  • the battery pack 10 by increasing the internal pressure due to the expansion of the plurality of battery cells 100, by sending the air inside the mat body 310 to the outside, The sudden increase in internal pressure of the battery pack 10 may be minimized.
  • the battery pack 10 may include an air cushion 400.
  • the air cushion 400 is vertically disposed with the cooling mat 300 and may be mounted on an inner wall along the front-rear direction of the pack case 200. Specifically, the air cushion 400 may be mounted on the inner wall of the front plate 230 and the inner wall of the rear plate 240.
  • the air cushion 400 may be provided in plural, may be made of a rubber material, such as the cooling mat 300, and may be filled with a predetermined air to cushion external shocks and the like.
  • the air cushion 400 may include an air inlet 410 and a venting hole unit 430.
  • the air inlet 410 is for injecting air into the air cushion 400, the front plate 230 of the pack case 200 and the so that the injection of the air from the outside is performed smoothly It may protrude out of the rear plate 240.
  • the manufacturer or user of the battery pack 10 periodically injects air into the air cushion 400 to maintain the inside of the battery pack 10 at a constant pressure. You can. That is, the manufacturer or the user may maintain the internal pressure of the battery pack 10 at a desired predetermined pressure through the air cushion 400 as well as the cooling mat 300.
  • the venting hole unit 430 may discharge air inside the air cushion 400 to the outside at a predetermined pressure or higher.
  • the venting hole unit 370 may protrude out of the front plate 230 and the rear plate 240 of the pack case 200.
  • the battery pack 10 When the internal pressure increases due to the expansion of the plurality of battery cells 100, the cooling mat 300, as well as the air cushion 400 inside By also sending out the air of the outside, it is possible to minimize the sudden increase in the internal pressure of the battery pack (10).
  • FIG. 9 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle V may include at least one battery pack 10 according to the preceding embodiment.
  • the vehicle V may be an electric vehicle, a hybrid vehicle, and other vehicles V in other ways that can use the battery pack 10 as a fuel source.
  • the battery pack 10 may be provided in other devices, apparatus and equipment, such as an energy storage system using a secondary battery in addition to the vehicle (V), of course.
  • the device or apparatus and equipment provided with the battery pack 10 such as the vehicle V and the vehicle V according to the present embodiment include the battery pack 10 described above, Devices such as automobiles (V) having all the advantages due to the battery pack 10, devices, and equipment may be implemented.
  • the battery pack 10 capable of increasing the assembly process efficiency while realizing high energy density and the vehicle V including the battery pack 10. .
  • the battery pack 10 capable of improving cooling performance and the vehicle V including the battery pack.
  • the battery pack 10 capable of buffering external shocks and the like and the vehicle V including the battery pack 10.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들을 적어도 부분적으로 구획하여 수용할 수 있는 수용 공간들이 마련되는 팩 케이스, 팩 케이스 내에서 복수 개의 배터리 셀들의 상면에 접촉 배치되는 냉각 매트 및 냉각 매트와 수직 배치되며, 팩 케이스의 전후 방향에 따른 내벽에 장착되는 에어 쿠션을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 09월 19일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0112332호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 팩의 경우, 최근 들어, 높은 용량을 가짐과 아울러 보다 더 슬림하고 컴팩트한 사이즈를 갖는 고에너지 밀도를 갖는 배터리 팩에 대한 수요자의 요구가 늘어나고 있다. 이러한 고에너지 밀도 구현을 위한 배터리 팩의 제조의 경우, 보다 많은 배터리 셀들이 필요하기에, 조립 공정이 복잡해질 수 있기에, 공정 효율 측면에서 이에 대한 개선도 필요하다.
그러므로, 고에너지 밀도를 구현하면서 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고에너지 밀도를 구현하면서 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 외부 충격 등을 완충시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 적어도 부분적으로 구획하여 수용할 수 있는 수용 공간들이 마련되는 팩 케이스; 상기 팩 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상면에 접촉 배치되는 냉각 매트; 및 상기 냉각 매트와 수직 배치되며, 상기 팩 케이스의 전후 방향에 따른 내벽에 장착되는 에어 쿠션;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 팩 케이스는, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 전방에 장착되는 전방 플레이트; 상기 전방 플레이트에 대향 배치되며, 상기 베이스 플레이트의 후방에 장착되는 후방 플레이트; 상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 사이에 구비되게 상기 베이스 플레이트에 장착되며, 상기 베이스 플레이트의 폭 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트; 및 상기 한 쌍의 사이드 플레이트들 사이를 구획하여 상기 수용 공간을 형성하며, 상기 베이스 플레이트의 전후 방향에서 상기 전방 플레이트와 상기 후방 플레이트 사이에 구비되는 구획 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 냉각 매트는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상면에 접촉되는 매트 본체; 및 상기 매트 본체 내에 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각수가 유동하는 냉각 유로;를 포함할 수 있다.
상기 매트 본체는, 러버 재질로 마련될 수 있다.
상기 매트 본체는, 외부 충격 등을 완충시킬 수 있게 내부에 공기가 채워질 수 있다.
상기 매트 본체에는, 상기 공기를 주입하기 위한 공기 주입구;가 구비될 수 있다.
상기 매트 본체에는, 소정 이상의 압력 시 상기 공기를 내보내기 위한 벤팅 홀 유닛;이 구비될 수 있다.
상기 에어 쿠션에는 내부의 소정의 공기를 채울 수 있는 공기 주입구;가 구비될 수 있다.
상기 에어 쿠션에는, 소정 이상의 압력 시 상기 공기를 내보내기 위한 벤팅 홀 유닛;이 구비될 수 있다.
상기 에어 쿠션은, 러버 재질로 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 고에너지 밀도를 구현하면서 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 외부 충격 등을 완충시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 팩 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 냉각 매트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 냉각 매트의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 에어 쿠션을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 배터리 팩의 팩 케이스를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 2의 냉각 매트를 설명하기 위한 도면이며, 도 5 내지 도 7은 도 4의 냉각 매트의 주요부를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도 2의 에어 쿠션을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 배터리 팩(10)은, 배터리 셀(100), 팩 케이스(200) 및 냉각 매트(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로 구비될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(100)은, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서, 상기 배터리 셀(100)은 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 상호 전기적으로 연결될 수 있는 적층될 수 있다. 상기 전기적인 연결은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과 버스바의 연결을 통해 수행될 수 있다.
상기 팩 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있다. 이러한 상기 팩 케이스(200)에는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 적어도 부분적으로 구획하여 수용할 수 있는 수용 공간들이 마련될 수 있다.
상기 팩 케이스(200)는, 베이스 플레이트(210), 커버 플레이트(220), 전방 플레이트(230), 후방 플레이트(240), 사이드 플레이트(250) 및 구획 플레이트(260)를 포함할 수 있다.
상기 베이스 플레이트(210)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 지지하며, 소정 크기의 플레이트 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 상기 베이스 플레이트(210)는, 후술하는 자동차(V, 도 9 참조) 내부에 고정 장착될 수 있다.
상기 커버 플레이트(220)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상부를 커버할 수 있다. 이러한 상기 커버 플레이트(220)에는 후술하는 냉각 매트(300)의 냉각수 공급관(340), 냉각수 배출관(350), 공기 주입구(360) 및 벤팅 홀 유닛(370)이 관통될 수 있다.
상기 전방 플레이트(230)는, 상기 베이스 플레이트(210)의 전방에 장착되며, 상기 팩 케이스(200)의 전방을 형성할 수 있다. 이러한 상기 전방 플레이트(230)에는, 후술하는 에어 쿠션(400)의 공기 주입구(410) 및 벤팅 홀 유닛(430)이 관통될 수 있는 복수 개의 관통홀(235)이 형성될 수 있다.
상기 후방 플레이트(240)는, 상기 전방 플레이트(230)에 대향 배치되고, 상기 베이스 플레이트(210)의 후방에 장착되며, 상기 팩 케이스(200)의 후방을 형성할 수 있다.
이러한 상기 후방 플레이트(240)에는, 후술하는 에어 쿠션(400)의 공기 주입구(410) 및 벤팅 홀 유닛(430)이 관통될 수 있는 복수 개의 관통홀(245)가 형성될 수 있다.
상기 사이드 플레이트(250)는, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(250)는, 상기 후방 플레이트(240)와 상기 전방 플레이트(230) 사이에 구비되게 상기 베이스 플레이트(210)에 장착되며, 상기 베이스 플레이트(210)의 폭 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 구획 플레이트(260)는, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트들(250) 사이를 구획하여 상기 수용 공간을 형성하며, 상기 베이스 플레이트(210)의 전후 방향에서 상기 전방 플레이트(230)와 상기 후방 플레이트(250) 사이에 구비될 수 있다.
상기 구획 플레이트(260)를 통해, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 소정 개수로 구획되어 수용될 수 있다. 본 실시예에서는, 이러한 상기 구획 플레이트(260)가 마련되는 상기 팩 케이스(200)를 통해, 복수 개의 배터리 셀들(100)을 소정 개수로 구획하여 상기 팩 케이스(200)에 직접적으로 수용되게끔 장착시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 소정 개수의 배터리 셀들(100)을 별도로 패키징하기 위한 모듈 케이스 등의 구조물이 요구되지 않으므로, 보다 더 슬림하고 컴팩트한 사이즈를 가지며, 높은 용량을 확보할 수 있는 고에너지 밀도의 상기 배터리 팩(10)이 제공될 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 별도의 모듈 케이스 등의 구조물 생략에 따라, 조립 공정을 단순화시킬 수 있어, 공정 효율을 향상시킴과 아울러 제조 원가를 낮출 수 있다.
상기 냉각 매트(300)는, 상기 팩 케이스(200) 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면에 접촉 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 냉각 매트(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면을 모두 커버할 수 있는 크기를 가질 수 있다.
이러한 상기 냉각 매트(300)는, 매트 본체(310), 리드 통과홀(320), 냉각 유로(330), 냉각수 공급관(340), 냉각수 배출관(350), 공기 주입구(360), 벤팅 홀 유닛(370)을 포함할 수 있다.
상기 매트 본체(310)는, 소정의 부피를 갖는 러버 재질로 마련될 수 있다. 이러한 상기 매트 본체(310)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상면에 직접적으로 접촉될 수 있으며, 외부 충격 등을 완충시킬 수 있게 내부에 소정의 공기가 채워질 수 있다.
상기 리드 통과홀(320)은, 상기 매트 본체(310)에 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)을 통과시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 리드 통과홀(320)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 냉각 유로(330)는, 상기 매트 본체(310) 내에 형성될 수 있다. 이러한 상기 냉각 유로(330)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각을 위한 냉각수가 유동할 수 있다.
이러한 상기 냉각 유로(330)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과의 간섭을 회피할 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150) 사이 사이 공간에 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 냉각 유로(330)를 구비하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)과 직접적으로 접촉하는 상기 냉각 매트(300)를 통해, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각 성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 냉각수 공급관(340)은, 상기 냉각 유로(330)와 연통되게 상기 매트 본체(310)에 마련될 수 있다. 이러한 상기 냉각수 공급관(340)은 외부로부터 냉각수를 공급 받을 수 있게 상기 팩 케이스(200)의 상기 커버 플레이트(220) 밖으로 돌출될 수 있다.
상기 냉각수 배출관(350)은, 상기 냉각 유로(330)와 연통되게 상기 매트 본체(310)에 마련될 수 있다. 이러한 상기 냉각수 공급관(340)은 외부로 냉각수를 내보낼 수 있게 상기 팩 케이스(200)의 상기 커버 플레이트(220) 밖으로 돌출될 수 있다.
상기 공기 주입구(360)는, 상기 매트 본체(310) 내부로 공기를 주입하기 위한 것으로서, 상기 매트 본체(310)에 마련될 수 있다. 이러한 상기 공기 주입구(360)는 외부로부터 상기 공기의 주입 등을 원활히 수행되게끔 상기 팩 케이스(200)의 상기 커버 플레이트(220) 밖으로 돌출될 수 있다.
이러한 상기 공기 주입구(360)를 통해 상기 배터리 팩(10)의 제조자나 사용자 등은 상기 배터리 팩(10) 내부를 일정 압력으로 유지시킬 수 있게 주기적으로 상기 매트 본체(310) 내부로 공기를 주입시킬 수 있다.
상기 벤팅 홀 유닛(370)은, 소정 이상의 압력 시, 상기 매트 본체(310) 내부의 공기를 외부로 내보낼 수 있다. 이를 위해, 상기 벤팅 홀 유닛(370)은, 상기 팩 케이스(200)의 상기 커버 플레이트(220) 밖으로 돌출될 수 있다.
이러한 상기 벤팅 홀 유닛(370)을 통해, 상기 배터리 팩(10)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 팽창 등에 따른 내부 압력 증가 시 상기 매트 본체(310) 내부의 공기를 외부로 내보냄으로써, 상기 배터리 팩(10)의 급격한 내부 압력 증가를 최소화시킬 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩(10)은, 에어 쿠션(400)을 포함할 수 있다.
상기 에어 쿠션(400)은, 상기 냉각 매트(300)와 수직 배치되며, 상기 팩 케이스(200)의 전후 방향에 따른 내벽에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 에어 쿠션(400)은, 상기 전방 플레이트(230)의 내벽 및 상기 후방 플레이트(240)의 내벽에 장착될 수 있다.
이러한 상기 에어 쿠션(400)은, 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 냉각 매트(300)와 같이 러버 재질로 마련될 수 있으며, 외부 충격 등을 완충시킬 수 있게 내부에 소정의 공기가 채워질 수 있다.
상기 에어 쿠션(400)은, 공기 주입구(410) 및 벤팅 홀 유닛(430)을 포함할 수 있다.
상기 공기 주입구(410)는, 상기 에어 쿠션(400) 내부로 공기를 주입하기 위한 것으로서, 외부로부터 상기 공기의 주입 등이 원활히 수행되게끔 상기 팩 케이스(200)의 상기 전방 플레이트(230) 및 상기 후방 플레이트(240) 밖으로 돌출될 수 있다.
이러한 상기 공기 주입구(410)를 통해 상기 배터리 팩(10)의 제조자나 사용자 등은 상기 배터리 팩(10) 내부를 일정 압력으로 유지시킬 수 있게 주기적으로 상기 에어 쿠션(400) 내부로 공기를 주입시킬 수 있다. 즉, 상기 제조자나 사용자 등은 상기 냉각 매트(300) 뿐만 아니라 상기 에어 쿠션(400)을 통해 상기 배터리 팩(10) 내부 압력을 원하는 소정 압력으로 유지시킬 수 있다.
상기 벤팅 홀 유닛(430)은, 소정 이상의 압력 시, 상기 에어 쿠션(400) 내부의 공기를 외부로 내보낼 수 있다. 이를 위해, 상기 벤팅 홀 유닛(370)은, 상기 팩 케이스(200)의 상기 전방 플레이트(230) 및 상기 후방 플레이트(240) 밖으로 돌출될 수 있다.
이러한 상기 벤팅 홀 유닛(430)을 통해, 상기 배터리 팩(10)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 팽창 등에 따른 내부 압력 증가 시 상기 냉각 매트(300) 뿐만 아니라 상기 에어 쿠션(400) 내부의 공기도 함께 외부로 내보냄으로써, 상기 배터리 팩(10)의 급격한 내부 압력 증가를 최소화시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 자동차(V)는, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩(10)을 포함할 수 있다. 상기 자동차(V)는, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 상기 배터리 팩(10)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)일 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(10)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 자동차(V) 및 상기 자동차(V)와 같은 상기 배터리 팩(10)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 팩(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 팩(10)으로 인한 장점을 모두 갖는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 고에너지 밀도를 구현하면서 조립 공정 효율을 높일 수 있는 상기 배터리 팩(10) 및 이러한 상기 배터리 팩(10)을 포함하는 상기 자동차(V)를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 상기 배터리 팩(10) 및 이러한 상기 배터리 팩을 포함하는 상기 자동차(V)를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 외부 충격 등을 완충시킬 수 있는 상기 배터리 팩(10) 및 이러한 상기 배터리 팩(10)을 포함하는 상기 자동차(V)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (11)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 적어도 부분적으로 구획하여 수용할 수 있는 수용 공간들이 마련되는 팩 케이스;
    상기 팩 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상면에 접촉 배치되는 냉각 매트; 및
    상기 냉각 매트와 수직 배치되며, 상기 팩 케이스의 전후 방향에 따른 내벽에 장착되는 에어 쿠션;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팩 케이스는,
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 전방에 장착되는 전방 플레이트;
    상기 전방 플레이트에 대향 배치되며, 상기 베이스 플레이트의 후방에 장착되는 후방 플레이트;
    상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 사이에 구비되게 상기 베이스 플레이트에 장착되며, 상기 베이스 플레이트의 폭 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트; 및
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트들 사이를 구획하여 상기 수용 공간을 형성하며, 상기 베이스 플레이트의 전후 방향에서 상기 전방 플레이트와 상기 후방 플레이트 사이에 구비되는 구획 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 매트는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 상면에 접촉되는 매트 본체; 및
    상기 매트 본체 내에 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각수가 유동하는 냉각 유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 매트 본체는,
    러버 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 매트 본체는,
    외부 충격 등을 완충시킬 수 있게 내부에 공기가 채워지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 매트 본체에는,
    상기 공기를 주입하기 위한 공기 주입구;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 매트 본체에는,
    소정 이상의 압력 시 상기 공기를 내보내기 위한 벤팅 홀 유닛;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿠션에는
    내부의 소정의 공기를 채울 수 있는 공기 주입구;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿠션에는,
    소정 이상의 압력 시 상기 공기를 내보내기 위한 벤팅 홀 유닛;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 에어 쿠션은,
    러버 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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