WO2020141942A1 - 배터리 팩 및 배터리 팩 조립 장치 - Google Patents

배터리 팩 및 배터리 팩 조립 장치 Download PDF

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WO2020141942A1
WO2020141942A1 PCT/KR2020/000136 KR2020000136W WO2020141942A1 WO 2020141942 A1 WO2020141942 A1 WO 2020141942A1 KR 2020000136 W KR2020000136 W KR 2020000136W WO 2020141942 A1 WO2020141942 A1 WO 2020141942A1
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housing
battery pack
contact surface
pressing module
contact
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장성환
김성태
이교은
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주식회사 엘지화학
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a battery pack assembly device used to assemble the battery pack.
  • the battery pack includes a battery module including a plurality of battery cells, and as the plurality of battery cells are connected in series and/or parallel to each other, the capacity and output of the battery module are increased.
  • a battery cell is formed by laminating a plurality of electrode plates with a separator interposed therebetween, and welding a plurality of electrode tabs to a plurality of electrode plates to form an electrode assembly, and then sealing the electrode assembly with an aluminum pouch. Is manufactured through.
  • the battery pack includes a housing unit configured to receive a battery cell.
  • the housing unit is composed of an upper housing and a lower housing, and the housing unit is assembled by combining the upper housing and the lower housing with each other.
  • the upper housing is pressed against the lower housing by the jig while the contact surfaces of the upper housing and the contact surfaces of the lower housing are in contact with each other.
  • the housing unit is assembled by welding the contact surfaces of the upper housing and the contact surfaces of the lower housing to each other.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art, the object of the present invention, the first housing and the second housing constituting the housing unit is configured to be pressed together against each other, so that the first housing and the second housing between It is to provide a battery pack capable of improving welding quality.
  • Another object of the present invention is to improve the welding quality between the first housing and the second housing by being configured to press the first housing and the second housing against each other using the first pressing module and the second pressing module, respectively. It is to provide a battery pack assembly device that can.
  • a battery pack for achieving the above object may include a housing unit configured to accommodate a battery cell therein, the housing unit comprising: a first housing having a first contact surface, and It may include a second housing having a second contact surface facing the first contact surface, the first housing and the second housing are joined by welding while the first contact surface and the second contact surface are in contact with each other and pressed against each other. It may be, the first surface of the first housing may be provided with a first support for contacting the first pressing module for pressing the first housing toward the second housing, the second housing on the outer surface of the second housing the first housing A second support part to which the second pressurizing module presses toward may be provided.
  • the first support portion protrudes outward from the outer surface of the first housing and may be formed in a flange shape including the first contact surface.
  • the second support part protrudes outward from the outer surface of the second housing and may be formed in a flange shape including the second contact surface.
  • the first support portion may be formed in a rib shape protruding outward from the outer surface of the first housing.
  • the second support portion may be formed in a rib shape protruding outward from the outer surface of the second housing.
  • the battery pack assembly apparatus for achieving the above object is configured to accommodate a battery cell therein to assemble a battery pack including a housing unit including a first housing and a second housing It may be configured, the first pressing module coupled to the first support formed on the outer surface of the first housing; And a second pressing module coupled to the second support formed on the outer surface of the second housing, and moving the first pressing module and the second pressing module in directions adjacent to each other to move the first housing and the second housing to each other. Can be pressed against.
  • the first support may protrude from the outer surface of the first housing and may extend in the circumferential direction of the first housing, and the first pressing module may be configured to extend in the circumferential direction of the first housing to press the entire first support. have.
  • the second support portion may protrude from the outer surface of the second housing and may extend in the circumferential direction of the second housing, and the second pressing module may be configured to extend in the circumferential direction of the second housing to press the entire second support portion. have.
  • the first housing and the second housing constituting the housing unit of the battery pack each have a first support portion and a second support portion, and the first pressing module and the battery pack assembly device As the first support portion and the second support portion are pressed against each other by the second pressing module, the first contact surface of the first housing and the second contact surface of the second housing may be in close contact. Therefore, since the first contact surface and the second contact surface can be welded to each other in close contact, the first contact surface and the second contact surface can be welded uniformly, and welding failure can be prevented from occurring.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing a process of assembling the housing unit of the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
  • the battery pack according to the first embodiment of the present invention includes a housing unit 100 having an internal space and a through hole (not shown) formed in the housing unit 100. It includes electrode terminals 210 and 220 exposed to the outside and a battery module 300 disposed inside the housing unit 100 and having a plurality of battery cells 310.
  • the electrode terminals 210 and 220 may be configured to be exposed upward in FIG. 1.
  • the housing unit 100 may have a substantially rectangular parallelepiped shape, but the present invention is not limited to the shape of the housing unit 100.
  • the housing unit 100 serves to protect the battery module 300 from the external environment.
  • the housing unit 100 includes a first housing (upper housing) 110 and a second housing (lower housing) 120. By coupling the first housing 110 and the second housing 120 to each other, an inner space in which the battery module 300 is accommodated may be formed inside the housing unit 100.
  • a plurality of battery cells 310 may be accommodated in the second housing 120.
  • the battery cell 310 may be a pouch type battery cell.
  • the pouch-type battery cell 310 may include an electrode assembly configured by stacking a plurality of electrode plates with a separator interposed therebetween, and a pouch surrounding the electrode assembly.
  • the second housing 120 may have a battery cell accommodating space having a width and height respectively corresponding to the width and length of the battery cell 310.
  • the first housing 110 and the second housing 120 may be made of plastic.
  • the first housing 110 and the second housing 120 may be joined to each other by welding (eg, ultrasonic welding or laser welding).
  • welding eg, ultrasonic welding or laser welding.
  • the interior of the housing unit 100 may have a dustproof and waterproof structure.
  • the first housing 110 includes a first contact surface 111 that is continuously formed along the circumferential direction of the first housing 110.
  • the second housing 120 is continuously formed along the circumferential direction of the second housing 120 and includes a second contact surface 121 facing the first contact surface 111 of the first housing 110.
  • the first contact surface 111 of the first housing 110 and the second contact surface 121 of the second housing 120 have shapes corresponding to each other and are formed to closely contact each other.
  • the first contact surface 111 and the second contact surface 121 each function as a welding surface.
  • the first contact surface 111 and the second contact surface 121 are welded while being pressed against each other.
  • the material constituting the first contact surface 111 and the material constituting the second contact surface 121 are melted and fused to each other, and accordingly, the first housing 110 and the second housing 120 may be joined to each other.
  • a battery pack assembling apparatus 400 for pressing and welding the first housing 110 and the second housing 120 against each other is provided so that the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be pressed against each other. .
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing a process of assembling the housing unit of the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
  • the battery pack assembling apparatus 400 is in contact with the first housing 110, and the first pressing module 410 for pressing the first housing 110 toward the second housing 120 And, a second pressing module 420 that contacts the second housing 120 and presses the second housing 120 toward the first housing 110, and the first pressing module 410 and the second pressing module ( A control module (not shown) for controlling the 420 to move in a direction adjacent to each other, and a first contact surface of the first housing 110 pressed by the first pressing module 410 and the second pressing module 420 ( 111) and a welding module (not shown) for welding the second contact surfaces 121 of the second housing 120 to each other.
  • a control module (not shown) for controlling the 420 to move in a direction adjacent to each other, and a first contact surface of the first housing 110 pressed by the first pressing module 410 and the second pressing module 420 ( 111) and a welding module (not shown) for welding the second contact surfaces 121 of the second housing 120 to each other.
  • the first pressurization module 410 and the second pressurization module 420 are connected to a linear movement mechanism such as, for example, an actuator operated by pneumatic or hydraulic pressure, a linear motor using electromagnetic interaction, or a ball screw device. It can be configured to move adjacent to or spaced apart from each other.
  • the first pressing module 410 and the second pressing module 420 may move adjacent to each other to press the first housing 110 and the second housing 120 against each other.
  • the welding module includes a first contact surface 111 of the first housing 110 and a second contact surface 121 of the second housing 120 pressed by the first pressurization module 410 and the second pressurization module 420. It may be configured to apply ultrasonic vibration or a laser beam.
  • first contact surface 111 and the second contact surface 121 They can be pressed against each other to make full contact. Since the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be completely contacted, the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be uniformly welded.
  • the first housing 110 is in contact with the first pressing module 410 on the outer surface of the first housing 110 so that the first pressing module 410 may be pressed.
  • the support 112 may be provided.
  • the first support part 112 may protrude outward from the outer surface of the first housing 110.
  • the first support 112 may protrude outward from the outer surface of the first housing 110 and may be formed in a flange shape including the first contact surface 111.
  • the first support 112 may protrude from the outer surface of the first housing 110 and continuously extend in the circumferential direction of the first housing 110 to form the first contact surface 111.
  • the second support part 122 may be provided.
  • the second support part 122 may protrude outward from the outer surface of the second housing 120.
  • the second support 122 may protrude outward from the outer surface of the second housing 120 and may be formed in a flange shape including the second contact surface 121.
  • the second support part 122 may protrude from the outer surface of the second housing 120 and extend continuously in the circumferential direction of the second housing 120 to form the second contact surface 121.
  • first pressing module 410 may be configured to extend in the circumferential direction of the first housing 110 to press the entire first support portion 112.
  • second pressing module 420 may be configured to extend in the circumferential direction of the second housing 120 to press the entire second support portion 122.
  • the first housing 110 and the second housing 120 constituting the housing unit 100 of the battery pack have a first support 112 and a second support, respectively.
  • the first support part 112 and the second support part 122 are pressed against each other by the first pressurizing module 410 and the second pressurizing module 420 of the battery pack assembling apparatus 400 provided with 122.
  • the first contact surface 111 of the first housing 110 and the second contact surface 121 of the second housing 120 may be closely and completely adhered. Therefore, since the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be welded to each other in a close contact, the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be uniformly welded and welded. The occurrence of defects can be prevented.
  • the pressing force of the first pressing module 410 and the second pressing module 420 is applied to the entire first support 112 and the second support 122 as a whole. Since it is transmitted, the first contact surface 111 and the second contact surface 121 may be pressed in close contact with each other.
  • the first support 112 and the second support 122 in a flange shape including a first contact surface 111 and a second contact surface 121, respectively Since it is formed, the first contact surface 111 and the second contact surface 121 as the first support portion 112 and the second support portion 122 are pressed by the first pressure module 410 and the second pressure module 420 It can be pressed in tighter contact than this.
  • FIG. 4 a battery pack according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those described in the first embodiment, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
  • the first housing 110 may be pressurized by the first pressing module 410, so that the An outer surface may be provided with a first support part 112 in contact with the first pressing module 410.
  • the first support part 112 may have a rib shape protruding outward from the outer surface of the first housing 110.
  • the first support part 112 may be arranged to be spaced apart from the second support part 122.
  • the first contact surface 111 may be formed at an end portion extending downward from the first support portion 112. In this case, the first support part 112 may continuously extend in the circumferential direction of the first housing 110.
  • a plurality of first support parts 112 may be formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the first housing 110.
  • a second support portion 122 in contact with the second pressing module 420 is provided on the outer surface of the second housing 120 so that the second housing 120 can be pressed by the second pressing module 420.
  • the second support part 122 may protrude outward from the outer surface of the second housing 120.
  • the second support 122 may protrude outward from the outer surface of the second housing 120 and may be formed in a flange shape including the second contact surface 121.
  • the second support part 122 may protrude from the outer surface of the second housing 120 and extend continuously in the circumferential direction of the second housing 120 to form the second contact surface 121.
  • the first support unit 112 and the second support unit 122 are pressurized by the first pressurization module 410 and the second pressurization module 420. Since the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be in close contact, the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be uniformly welded.
  • the first contact surface 111 of the first housing 110 and the first support 112 of the first housing 110 are formed separately.
  • the position of the first support portion 112 of the first housing 110 according to the pressing position of the first pressing module 410 can be freely designed regardless of the position of the first contact surface 111.
  • FIG. 5 a battery pack according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those described in the above-described first and second embodiments, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
  • the first housing 110 An outer surface may be provided with a first support part 112 in contact with the first pressing module 410.
  • the first support part 112 may protrude outward from the outer surface of the first housing 110.
  • the first support 112 may protrude outward from the outer surface of the first housing 110 and may be formed in a flange shape including the first contact surface 111.
  • the first support 112 may protrude from the outer surface of the first housing 110 and continuously extend in the circumferential direction of the first housing 110 to form the first contact surface 111.
  • a second support portion 122 in contact with the second pressing module 420 is provided on the outer surface of the second housing 120 so that the second housing 120 can be pressed by the second pressing module 420.
  • the second support part 122 may have a rib shape protruding outward from the outer surface of the second housing 120.
  • the second support part 122 may be disposed to be spaced apart from the first support part 112.
  • the second contact surface 121 may be formed at an end portion extending upward from the second support portion 122.
  • the second support part 122 may continuously extend in the circumferential direction of the second housing 120.
  • a plurality of second support parts 122 may be formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the second housing 120.
  • the first support unit 112 and the second support unit 122 are pressurized by the first pressurization module 410 and the second pressurization module 420. Since the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be in close contact, the first contact surface 111 and the second contact surface 121 can be uniformly welded.
  • the second contact surface 121 of the second housing 120 and the second support part 122 of the second housing 120 are separately formed, , The position of the second support portion 122 of the second housing 120 according to the pressing position of the second pressing module 420 can be freely designed regardless of the position of the second contact surface 121.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention may be applied to a device including a battery pack as a power source.
  • the device may be a computer, mobile phone, wearable electronic device, power tool, electric vehicle (EV), hybrid electric vehicle, plug-in hybrid electric vehicle, electric two-wheeled vehicle, electric golf cart, or electric power. It can be a storage device.
  • the power storage device may be applied to various fields and places, such as a smart grid system for controlling power supply and demand or a charging station for an electric vehicle.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 내부에 배터리 셀을 수용하도록 구성되는 하우징 유닛을 포함할 수 있고, 하우징 유닛은, 제1 접촉면을 구비하는 제1 하우징과, 제1 접촉면에 대향하는 제2 접촉면을 구비하는 제2 하우징을 포함할 수 있고, 제1 하우징 및 제2 하우징은 제1 접촉면 및 제2 접촉면이 서로 접촉되고 서로에 대하여 가압된 상태에서 용접에 의해 결합될 수 있으며, 제1 하우징의 외면에는 제1 하우징을 제2 하우징을 향하여 가압하는 제1 가압 모듈이 접촉하는 제1 지지부가 구비될 수 있고, 제2 하우징의 외면에는 제2 하우징을 제1 하우징을 향하여 가압하는 제2 가압 모듈이 접촉하는 제2 지지부가 구비될 수 있다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩 조립 장치
본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩을 조립하는 데에 사용되는 배터리 팩 조립 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 01월 03일자 한국 특허 출원 제 2019-0000643 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
최근, 노트북, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 기기의 수요가 증대됨에 따라, 반복적으로 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 휴대용 전자 기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차, 로봇, 위성과 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 화석 연료의 고갈 및 환경 오염에 대한 관심이 높아지면서, 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서의 가장 핵심적 부품은 모터로 전력을 공급하는 배터리 팩이다. 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 포함하며, 복수의 배터리 셀이 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결됨에 따라, 배터리 모듈의 용량 및 출력이 증대된다.
기본적으로, 배터리 셀은, 복수의 전극판을 분리막을 사이에 두고 적층하고, 복수의 전극판에 복수의 전극 탭을 각각 용접하여 전극 조립체를 형성한 후, 전극 조립체를 알루미늄 파우치로 감싸 밀봉하는 공정을 통해 제조된다.
배터리 팩은 배터리 셀을 수용하도록 구성되는 하우징 유닛을 포함한다. 하우징 유닛은 상부 하우징 및 하부 하우징으로 구성되며, 상부 하우징 및 하부 하우징이 서로 결합되는 것에 의해 하우징 유닛이 조립된다.
하우징 유닛을 조립하는 과정에서는, 상부 하우징의 접촉면 및 하부 하우징의 접촉면이 서로 접촉된 상태에서 상부 하우징이 지그에 의해 하부 하우징에 대하여 가압된다. 이러한 상태에서, 상부 하우징의 접촉면 및 하부 하우징의 접촉면이 서로 용접되는 것에 의해, 하우징 유닛이 조립된다.
종래의 배터리 팩의 경우, 하우징 유닛을 조립하는 과정에서 상부 하우징만이 지그에 의해 가압되므로, 상부 하우징의 접촉면 및 하부 하우징의 접촉면이 완전히 맞닿지 않을 수 있으며, 이에 따라, 상부 하우징의 접촉면 및 하부 하우징의 접촉면이 서로 적절하게 용접되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 종래의 배터리 팩의 경우, 하우징 유닛을 조립하는 과정에서 상부 하우징만이 지그에 의해 가압되므로, 상부 하우징을 가압하기 위한 가압력이 작업자에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라, 상부 하우징 및 하부 하우징 사이의 용접 상태가 작업자에 따라 달라질 수 있으므로, 배터리 팩의 품질이 일정하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 하우징 유닛을 구성하는 제1 하우징 및 제2 하우징이 서로에 대하여 함께 가압하도록 구성됨으로써, 제1 하우징 및 제2 하우징 사이의 용접 품질이 향상될 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 제1 가압 모듈 및 제2 가압 모듈을 사용하여 제1 하우징 및 제2 하우징을 각각 서로에 대하여 가압하도록 구성됨으로써, 제1 하우징 및 제2 하우징 사이의 용접 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 조립 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 내부에 배터리 셀을 수용하도록 구성되는 하우징 유닛을 포함할 수 있고, 하우징 유닛은, 제1 접촉면을 구비하는 제1 하우징과, 제1 접촉면에 대향하는 제2 접촉면을 구비하는 제2 하우징을 포함할 수 있고, 제1 하우징 및 제2 하우징은 제1 접촉면 및 제2 접촉면이 서로 접촉되고 서로에 대하여 가압된 상태에서 용접에 의해 결합될 수 있으며, 제1 하우징의 외면에는 제1 하우징을 제2 하우징을 향하여 가압하는 제1 가압 모듈이 접촉하는 제1 지지부가 구비될 수 있고, 제2 하우징의 외면에는 제2 하우징을 제1 하우징을 향하여 가압하는 제2 가압 모듈이 접촉하는 제2 지지부가 구비될 수 있다.
제1 지지부는 제1 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 제1 접촉면을 포함하는 플랜지 형상으로 형성될 수 있다.
제2 지지부는 제2 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 제2 접촉면을 포함하는 플랜지 형상으로 형성될 수 있다.
제1 지지부는 제1 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되는 리브 형상으로 형성될 수 있다.
제2 지지부는 제2 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되는 리브 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 조립 장치는 내부에 배터리 셀을 수용하도록 구성되며 제1 하우징 및 제2 하우징을 포함하는 하우징 유닛을 포함하는 배터리 팩을 조립하도록 구성될 수 있으며, 제1 하우징의 외면에 형성된 제1 지지부에 결합되는 제1 가압 모듈; 및 제2 하우징의 외면에 형성된 제2 지지부에 결합되는 제2 가압 모듈을 포함할 수 있고, 제1 가압 모듈 및 제2 가압 모듈을 서로 인접하는 방향으로 이동시켜 제1 하우징 및 제2 하우징을 서로에 대하여 가압할 수 있다.
제1 지지부는 제1 하우징의 외면으로부터 돌출될 수 있으며 제1 하우징의 둘레방향으로 연장될 수 있고, 제1 가압 모듈은 제1 하우징의 둘레방향으로 연장되어 제1 지지부 전체를 가압하도록 구성될 수 있다.
제2 지지부는 제2 하우징의 외면으로부터 돌출될 수 있으며 제2 하우징의 둘레방향으로 연장될 수 있고, 제2 가압 모듈은 제2 하우징의 둘레방향으로 연장되어 제2 지지부 전체를 가압하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 배터리 팩의 하우징 유닛을 구성하는 제1 하우징 및 제2 하우징이 각각 제1 지지부 및 제2 지지부를 구비하고, 배터리 팩 조립 장치의 제1 가압 모듈 및 제2 가압 모듈에 의해 제1 지지부 및 제2 지지부가 서로에 대하여 가압됨에 따라, 제1 하우징의 제1 접촉면 및 제2 하우징의 제2 접촉면이 긴밀하게 밀착될 수 있다. 따라서, 제1 접촉면 및 제2 접촉면이 긴밀하게 밀착된 상태에서 서로 용접될 수 있으므로, 제1 접촉면 및 제2 접촉면이 균일하게 용접될 수 있고, 용접 불량이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 하우징 유닛이 조립되는 과정이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 및 배터리 팩 조립 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성 요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩은, 내부 공간을 갖는 하우징 유닛(100)과, 하우징 유닛(100)에 형성되는 관통홀(미도시)을 통하여 외부로 노출되는 전극 터미널(210, 220)과, 하우징 유닛(100)의 내부에 배치되며 복수의 배터리 셀(310)을 갖는 배터리 모듈(300)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전극 터미널(210, 220)은 도 1에서의 상방으로 노출되도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하우징 유닛(100)은 대략 직육면체의 형상을 가질 수 있으나, 본 발명은 이러한 하우징 유닛(100)의 형상에 한정되지 않는다. 하우징 유닛(100)은 배터리 모듈(300)을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.
하우징 유닛(100)은 제1 하우징(상부 하우징)(110) 및 제2 하우징(하부 하우징)(120)을 포함한다. 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)이 서로 결합되는 것에 의해, 하우징 유닛(100)의 내부에 배터리 모듈(300)이 수용되는 내부 공간이 형성될 수 있다.
제2 하우징(120)의 내부에는 복수의 배터리 셀(310)이 수용될 수 있다. 예를 들면, 배터리 셀(310)은 파우치 형 배터리 셀일 수 있다. 파우치 형 배터리 셀(310)은 복수의 전극판을 분리막을 사이에 두고 적층하여 구성되는 전극 조립체와, 전극 조립체를 감싸는 파우치를 포함할 수 있다. 제2 하우징(120)은 배터리 셀(310)의 폭 및 길이에 각각 대응하는 폭 및 높이를 갖는 배터리 셀 수용 공간을 가질 수 있다.
제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)은 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)은 용접(예를 들면, 초음파 용접 또는 레이저 용접)에 의해 서로 접합될 수 있다. 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)이 용접에 의해 서로 접합됨에 따라, 하우징 유닛(100)의 내부는 방진 및 방수 구조를 가질 수 있다.
제1 하우징(110)은 제1 하우징(110)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 형성되는 제1 접촉면(111)을 구비한다. 제2 하우징(120)은 제2 하우징(120)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 형성되며 제1 하우징(110)의 제1 접촉면(111)에 대향하는 제2 접촉면(121)을 구비한다. 제1 하우징(110)의 제1 접촉면(111) 및 제2 하우징(120)의 제2 접촉면(121)은 서로 대응하는 형상을 가지며 서로 긴밀하게 접촉하도록 형성된다.
제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)은 각각 용접면으로서의 기능을 한다. 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)은 서로에 대하여 가압된 상태에서 용접된다. 예를 들면, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 서로 긴밀하게 접촉된 상태에서, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121) 사이에 초음파 진동 또는 레이저 빔이 가해지면, 제1 접촉면(111)을 이루는 재료 및 제2 접촉면(121)을 이루는 재료가 용융되어 서로 융착되며, 이에 따라, 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)이 서로 접합될 수 있다.
제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 서로 가압될 수 있도록 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)을 서로에 대하여 가압하여 용접하는 배터리 팩 조립 장치(400)가 구비된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 하우징 유닛이 조립되는 과정이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 팩 조립 장치(400)는, 제1 하우징(110)과 접촉하여 제1 하우징(110)을 제2 하우징(120)을 향하여 가압하는 제1 가압 모듈(410)과, 제2 하우징(120)과 접촉하여 제2 하우징(120)을 제1 하우징(110)을 향하여 가압하는 제2 가압 모듈(420)과, 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)을 서로 인접하는 방향으로 이동하도록 제어하는 제어 모듈(미도시)과, 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)에 의해 가압된 제1 하우징(110)의 제1 접촉면(111) 및 제2 하우징(120)의 제2 접촉면(121)을 서로 용접하는 용접 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)은, 예를 들면, 공압 또는 유압에 의해 작동하는 액추에이터, 전자기적 상호 작용을 이용하는 리니어 모터, 볼 스크류 장치 등의 직선 이동 기구와 연결되어 서로 인접하거나 이격되게 이동하도록 구성될 수 있다. 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)은 서로 인접되게 이동하여 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)을 서로에 대하여 가압할 수 있다.
용접 모듈로는 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)에 의해 가압된 제1 하우징(110)의 제1 접촉면(111) 및 제2 하우징(120)의 제2 접촉면(121)으로 초음파 진동 또는 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다.
제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)이 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)에 의해 서로에 대하여 가압되므로, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 서로에 대하여 가압되어 완전히 접촉될 수 있다. 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 완전히 접촉될 수 있으므로, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 균일하게 용접될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 하우징(110)이 제1 가압 모듈(410)에 의해 가압될 수 있도록, 제1 하우징(110)의 외면에는 제1 가압 모듈(410)과 접촉하는 제1 지지부(112)가 구비될 수 있다. 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 외면으로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 예를 들면, 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 제1 접촉면(111)을 포함하는 플랜지 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 외면으로부터 돌출되고 제1 하우징(110)의 둘레방향으로 연속적으로 연장되어 제1 접촉면(111)을 형성할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 하우징(120)이 제2 가압 모듈(420)에 의해 가압될 수 있도록, 제2 하우징(120)의 외면에는 제2 가압 모듈(420)과 접촉하는 제2 지지부(122)가 구비될 수 있다. 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 외면으로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 예를 들면, 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 제2 접촉면(121)을 포함하는 플랜지 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 외면으로부터 돌출되고 제2 하우징(120)의 둘레방향으로 연속적으로 연장되어 제2 접촉면(121)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 가압 모듈(410)은 제1 하우징(110)의 둘레방향으로 연장되어 제1 지지부(112) 전체를 가압하도록 구성될 수 있다. 마찬 가지로, 제2 가압 모듈(420)은 제2 하우징(120)의 둘레방향으로 연장되어 제2 지지부(122) 전체를 가압하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 배터리 팩의 하우징 유닛(100)을 구성하는 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)이 각각 제1 지지부(112) 및 제2 지지부(122)를 구비하고, 배터리 팩 조립 장치(400)의 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)에 의해 제1 지지부(112) 및 제2 지지부(122)가 서로에 대하여 가압됨에 따라, 제1 하우징(110)의 제1 접촉면(111) 및 제2 하우징(120)의 제2 접촉면(121)이 긴밀하게 완전히 밀착될 수 있다. 따라서, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 긴밀하게 밀착된 상태에서 서로 용접될 수 있으므로, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 균일하게 용접될 수 있고, 용접 불량이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)의 가압력이 제1 지지부(112) 전체 및 제2 지지부(122) 전체로 전달되므로, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 보다 더 긴밀하게 접촉되어 가압될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 제1 지지부(112) 및 제2 지지부(122)가 각각 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)을 포함하는 플랜지 형상으로 형성되므로, 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)에 의해 제1 지지부(112) 및 제2 지지부(122)가 가압됨에 따라 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 보다 더 긴밀하게 접촉되어 가압될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여 설명한다. 전술한 제1 실시예에서 설명한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩의 경우, 제1 하우징(110)이 제1 가압 모듈(410)에 의해 가압될 수 있도록, 제1 하우징(110)의 외면에는 제1 가압 모듈(410)과 접촉하는 제1 지지부(112)가 구비될 수 있다. 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 외면으로부터 외측으로 돌출되는 리브 형상을 가질 수 있다. 제1 지지부(112)는 제2 지지부(122)로부터 이격되게 배치될 수 있다. 제1 접촉면(111)은 제1 지지부(112)로부터 하방으로 연장되는 단부에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 둘레방향으로 연속적으로 연장될 수 있다. 다른 예로서, 복수의 제1 지지부(112)가 제1 하우징(110)의 둘레방향으로 소정의 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 제2 하우징(120)이 제2 가압 모듈(420)에 의해 가압될 수 있도록, 제2 하우징(120)의 외면에는 제2 가압 모듈(420)과 접촉하는 제2 지지부(122)가 구비될 수 있다. 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 외면으로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 예를 들면, 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 제2 접촉면(121)을 포함하는 플랜지 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 외면으로부터 돌출되고 제2 하우징(120)의 둘레방향으로 연속적으로 연장되어 제2 접촉면(121)을 형성할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)에 의해 제1 지지부(112) 및 제2 지지부(122)가 가압되는 것에 의해 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 긴밀하게 밀착될 수 있으므로, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 균일하게 용접될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 제1 하우징(110)의 제1 접촉면(111)과 제1 하우징(110)의 제1 지지부(112)가 별개로 분리되어 형성되므로, 제1 가압 모듈(410)의 가압 위치에 따른 제1 하우징(110)의 제1 지지부(112)의 위치를 제1 접촉면(111)의 위치와 무관하게 자유롭게 설계할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여 설명한다. 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에서 설명한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩의 경우, 제1 하우징(110)이 제1 가압 모듈(410)에 의해 가압될 수 있도록, 제1 하우징(110)의 외면에는 제1 가압 모듈(410)과 접촉하는 제1 지지부(112)가 구비될 수 있다. 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 외면으로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 예를 들면, 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 제1 접촉면(111)을 포함하는 플랜지 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 지지부(112)는 제1 하우징(110)의 외면으로부터 돌출되고 제1 하우징(110)의 둘레방향으로 연속적으로 연장되어 제1 접촉면(111)을 형성할 수 있다.
또한, 제2 하우징(120)이 제2 가압 모듈(420)에 의해 가압될 수 있도록, 제2 하우징(120)의 외면에는 제2 가압 모듈(420)과 접촉하는 제2 지지부(122)가 구비될 수 있다. 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 외면으로부터 외측으로 돌출되는 리브 형상을 가질 수 있다. 제2 지지부(122)는 제1 지지부(112)로부터 이격되게 배치될 수 있다. 제2 접촉면(121)은 제2 지지부(122)로부터 상방으로 연장되는 단부에 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 지지부(122)는 제2 하우징(120)의 둘레방향으로 연속적으로 연장될 수 있다. 다른 예로서, 복수의 제2 지지부(122)가 제2 하우징(120)의 둘레방향으로 소정의 간격으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 제1 가압 모듈(410) 및 제2 가압 모듈(420)에 의해 제1 지지부(112) 및 제2 지지부(122)가 가압되는 것에 의해 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 긴밀하게 밀착될 수 있으므로, 제1 접촉면(111) 및 제2 접촉면(121)이 균일하게 용접될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩에 따르면, 제2 하우징(120)의 제2 접촉면(121)과 제2 하우징(120)의 제2 지지부(122)가 별개로 분리되어 형성되므로, 제2 가압 모듈(420)의 가압 위치에 따른 제2 하우징(120)의 제2 지지부(122)의 위치를 제2 접촉면(121)의 위치와 무관하게 자유롭게 설계할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은, 배터리 팩을 전원으로 포함하는 디바이스에 적용될 수 있다.
예를 들면, 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 웨어러블 전자 기기, 파워 툴(power tool), 전기 자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기 자동차, 플러그-인 하이브리드 전기 자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력 저장 장치일 수 있다. 전력 저장 장치는, 전력 수급 조절을 위한 스마트 그리드 시스템이나 전기 자동차의 충전소 등 여러 분야 및 장소에 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.

Claims (10)

  1. 내부에 배터리 셀을 수용하도록 구성되는 하우징 유닛을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    상기 하우징 유닛은, 제1 접촉면을 구비하는 제1 하우징과, 상기 제1 접촉면에 대향하는 제2 접촉면을 구비하는 제2 하우징을 포함하고,
    상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징은 상기 제1 접촉면 및 상기 제2 접촉면이 서로 접촉되고 서로에 대하여 가압된 상태에서 용접에 의해 결합되며,
    상기 제1 하우징의 외면에는 상기 제1 하우징을 상기 제2 하우징을 향하여 가압하는 제1 가압 모듈이 접촉하는 제1 지지부가 구비되고,
    상기 제2 하우징의 외면에는 상기 제2 하우징을 상기 제1 하우징을 향하여 가압하는 제2 가압 모듈이 접촉하는 제2 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 지지부는 상기 제1 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 상기 제1 접촉면을 포함하는 플랜지 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 지지부는 상기 제2 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되며 상기 제2 접촉면을 포함하는 플랜지 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 지지부는 상기 제1 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되는 리브 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 지지부는 상기 제2 하우징의 외면으로부터 외측으로 돌출되는 리브 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 구비하는 디바이스.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 웨어러블 전자 기기, 파워 툴(power tool), 전기 자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기 자동차, 플러그-인 하이브리드 전기 자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력 저장 장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  8. 내부에 배터리 셀을 수용하도록 구성되며 제1 하우징 및 제2 하우징을 포함하는 하우징 유닛을 포함하는 배터리 팩을 조립하도록 구성되는 배터리 팩 조립 장치에 있어서,
    상기 제1 하우징의 외면에 형성된 제1 지지부에 결합되는 제1 가압 모듈; 및
    상기 제2 하우징의 외면에 형성된 제2 지지부에 결합되는 제2 가압 모듈을 포함하고,
    상기 제1 가압 모듈이 상기 제1 지지부에 접촉되고 상기 제2 가압 모듈이 상기 제2 지지부에 접촉된 상태에서 상기 제1 가압 모듈 및 상기 제2 가압 모듈을 서로 인접하는 방향으로 이동시켜 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징을 서로에 대하여 가압하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립 장치.
  9. 청구항 8에 있어서
    상기 제1 지지부는 상기 제1 하우징의 외면으로부터 돌출되며 상기 제1 하우징의 둘레방향으로 연장되고,
    상기 제1 가압 모듈은 상기 제1 하우징의 둘레방향으로 연장되어 상기 제1 지지부 전체를 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 지지부는 상기 제2 하우징의 외면으로부터 돌출되며 상기 제2 하우징의 둘레방향으로 연장되고,
    상기 제2 가압 모듈은 상기 제2 하우징의 둘레방향으로 연장되어 상기 제2 지지부 전체를 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립 장치.
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