WO2020262806A1 - 커버 구조물을 포함하는 배터리 팩 및 전자 디바이스 및 자동차 - Google Patents

커버 구조물을 포함하는 배터리 팩 및 전자 디바이스 및 자동차 Download PDF

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WO2020262806A1
WO2020262806A1 PCT/KR2020/004248 KR2020004248W WO2020262806A1 WO 2020262806 A1 WO2020262806 A1 WO 2020262806A1 KR 2020004248 W KR2020004248 W KR 2020004248W WO 2020262806 A1 WO2020262806 A1 WO 2020262806A1
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WO
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battery
cover frame
battery module
module
battery pack
Prior art date
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PCT/KR2020/004248
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English (en)
French (fr)
Inventor
허재용
양진오
이광배
손영수
양근주
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주식회사 엘지화학
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and an electronic device including a cover structure, and to a vehicle, and more particularly, to a battery pack in which manufacturing cost is reduced, heat dissipation efficiency, and product stability are improved, and an electronic device and a vehicle including the same.
  • the secondary battery has high applicability to various product groups and has electrical characteristics with high energy density. Such secondary batteries are applied not only to portable electronic devices, but also to electric vehicles or hybrid vehicles driven by an electric drive source, and power storage devices.
  • Secondary batteries are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement in that they do not generate any by-products from the use of energy as well as the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels.
  • a battery pack applied to an electric vehicle or the like has a structure in which a plurality of battery modules including a plurality of battery cells are connected to obtain high output.
  • each battery cell is an electrode assembly, and can be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between constituent elements including positive and negative current collectors, separators, active materials, and electrolytes.
  • the battery pack may be configured by closely arranging battery modules so as to accommodate a large number of secondary batteries in a limited space.
  • the battery pack of the prior art has a metal plate in a configuration for electrically connecting a plurality of battery modules to each other and at the same time electrically connecting a plurality of cylindrical battery cells provided in each battery module.
  • the battery module of the prior art Due to such a space for connection welding, the battery module of the prior art has a limitation in providing a larger number of cylindrical battery cells due to the formation of dead spaces in the module housing, and accordingly, the energy density of the battery pack is greatly reduced. There was.
  • the battery pack of the prior art has a problem in that manufacturing cost and manufacturing time are greatly increased, and energy density is low due to a heavy and bulky fixing member or an exterior case.
  • the present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery pack in which manufacturing costs are reduced, heat dissipation efficiency and product stability are improved.
  • a first cover frame consisting of a plate shape in which both ends in the front and rear direction are bent in the left direction to form an inner space, and a plate in which an inner space is formed by partially combining the first cover frame with both ends in the front and rear direction bent in the right direction
  • a cover structure having a second cover frame configured in a shape
  • a second battery module accommodated in the inner space of the second cover frame and having a plurality of battery cells.
  • a first body portion having a plate shape extending in a vertical direction and a front-rear direction with respect to the ground and covering the right side of the first battery module, and the front and rear of the first body portion to cover the outside in the front-rear direction of the first battery module
  • a first bent portion may be provided that is bent and extended in the left direction from both ends of the direction.
  • a second body portion having a plate shape extending in a vertical direction and a front-rear direction with respect to the ground, coupled with a right portion of the first body portion, and covering the left side of the second battery module, and a front-rear direction of the second battery module.
  • a second bent portion extending in a right direction from both ends of the second body portion in the front-rear direction may be provided to cover the outside.
  • a first opening may be provided so that a part of the module busbar configured to form an electrical connection between the first battery module and the second battery module protrudes to the outside.
  • a second opening portion opened to expose the electric busbar configured to make an electrical connection between the second battery module and electrical components
  • a second opening may be provided so that a part of the module busbar configured to form an electrical connection between the first battery module and the second battery module protrudes to the outside.
  • electrical components configured to sense and measure currents of the first and second battery modules or control current flow may be mounted outside the first and second bent portions.
  • cover structure may be provided with a reinforcing rod coupled to the outside of each of the first bent portion and the second bent portion.
  • each of the first battery module and the second battery module is identical to each of the first battery module and the second battery module.
  • a module housing having a plurality of hollows to accommodate the plurality of battery cells
  • connection part having a plate shape with a relatively wide upper and lower surfaces than a side surface, located above or below the electrode terminals of the plurality of battery cells, and having a plurality of connection terminals electrically connected to the electrode terminals of the battery cells on a part , And an extension portion protruding from both ends in the left-right direction from the connecting portion, the portion of the protruding extended portion being bent upward or downward from the connecting portion, and the bent end portion being in contact with a portion of the other connecting plate.
  • a plate may be further provided.
  • connection plate has a first connection plate and a second connection plate
  • the extension part of the second connection plate is in electrical contact with the extension part of the first connection plate
  • Each extension portion of the first connection plate and the second connection plate may have an extension structure extending diagonally forward or backward.
  • each of the first cover frame and the second cover frame may be provided with a raised structure configured to face a portion of the module housing.
  • An upper plate configured to cover upper portions of the first cover frame and the second cover frame
  • a lower plate configured to support lower portions of the first cover frame and the second cover frame in an upward direction may be further provided.
  • the module housing may include a fixing tube that penetrates in the vertical direction from the top to the bottom.
  • the upper plate and the lower plate may be provided with a fixing member having a protruding extension so as to be partially inserted into the fixing pipe of the module housing.
  • the battery module may further include at least one thermally conductive member at an upper, lower, or upper and lower portion.
  • a partition wall protruding upward from an upper surface of the module housing may be provided, and the thermally conductive member may be disposed to contact a portion of the partition wall.
  • ribs extending in the front-rear direction are formed at ends of the partition walls of each of the first and second battery modules,
  • the battery pack may further include a fixture configured to be coupled to a rib of each of the first and second battery modules.
  • the electronic device according to the present invention for achieving the above object includes the battery pack according to the present invention.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack according to the present invention.
  • the cover structure of the present invention is a configuration in which the separated first cover frame and the second cover frame are combined with each other, and unlike an'I'-shaped structure configured as an integral type, manufacturing is simple and small-scale. Since the cover structure can be manufactured even in a manufacturing facility, there is an advantage that the manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the cover structure including the first cover frame and the second cover frame bent to cover the front-rear direction of the battery module can effectively protect the battery module from external impacts in the front-rear direction of the battery pack. Accordingly, the safety of the battery pack can be effectively increased.
  • each of the first cover frame and the second cover frame is configured to cover the right side of the first battery module and the left side of the second battery module, thereby effectively removing the heat accumulated between the first battery module and the second battery module. As it can be discharged to the outside of the battery pack, the cooling efficiency of the battery pack can be greatly increased.
  • the present invention can effectively protect the first and second battery modules from external shocks by the cover structure including the first cover frame and the second cover frame.
  • connection plates are configured to be made on the left and right sides of the module housing, it may be unnecessary to secure a space in the front and rear directions for contact connection between the connection plates in the module housing. . Accordingly, there is an effect of greatly increasing the energy density of the battery pack.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing components of the battery pack of FIG. 1 by separating them.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view schematically showing components of a battery module of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing a cover structure that is a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a cover structure, which is a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing some configurations of the battery pack of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing some configurations of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view schematically showing some configurations of a battery pack according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial plan view schematically showing an enlarged state of area C of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a fixture of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partial plan view schematically showing a state in which a fixture of a battery pack according to another embodiment of the present invention is coupled to a first battery module and a second battery module.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically showing components of the battery pack of FIG. 1 by separating them.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view schematically showing components of the battery module of the battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • a battery pack 1000 includes a cover structure 300, a first battery module 200 having a plurality of battery cells 100, and a plurality of A second battery module 201 having the battery cell 100 of may be provided.
  • the battery cell 100 may be a cylindrical battery cell 100.
  • the cylindrical battery cell 100 may include a cylindrical battery can 120 and an electrode assembly (not shown) accommodated in the battery can 120.
  • the cylindrical battery cell 100 may be configured in a shape in which the battery can 120 is erected in a vertical direction.
  • the battery can 120 includes a material having high electrical conductivity, and for example, the battery can 120 may include an aluminum alloy or a copper alloy.
  • two electrode terminals 111 may be formed on each of the upper and lower portions of the battery can 120.
  • a positive terminal 111a may be formed on a flat circular upper surface of the top of the battery can 120
  • a negative terminal 111b may be formed on a flat circular lower surface of the battery can 120. I can.
  • an electrical insulating member may be coated on the side of the battery can 120.
  • the battery can 120 is electrically connected to the electrode of the electrode assembly therein, so that an unintended conductive object contacts the battery can 120 to prevent electric leakage.
  • An insulating film (not shown) or an electrically insulating adhesive surrounding the side may be coated.
  • the electrode assembly (not shown) may be formed in a structure wound in a jelly-roll type with a separator interposed between a positive electrode having a positive electrode plate coated with a positive electrode active material and a negative electrode plate having a negative electrode active material coated.
  • a positive electrode tab is attached to the positive electrode (not shown) to be connected to the positive terminal 111a on the upper end of the battery can 120.
  • a negative electrode tab may be attached to the negative electrode (not shown) to be connected to the negative terminal 111b at the lower end of the battery can 120.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be arranged in a horizontal direction in a form that is erected in an up-down direction within the module housing 210 when viewed in the F direction.
  • the first battery module 200 includes 56 cylindrical battery cells 100.
  • the 56 cylindrical battery cells 100 may be arranged to be adjacent to each other in a horizontal direction in a vertically erected form.
  • directions such as before, after, left, right, up, and down may vary depending on the position of the observer or the shape of the object.
  • directions such as front, rear, left, right, up, and down are indicated separately based on when viewed in the F direction.
  • the cover structure 300 may include a first cover frame 310 and a second cover frame 320.
  • the first cover frame 310 may have a plate shape in which both ends of the front and rear direction (Y direction) are bent to the left to form an inner space.
  • the second cover frame 320 may be formed in a plate shape in which a portion of the second cover frame 320 is coupled to the first cover frame 310 and both ends in the front and rear direction are bent to the right to form an inner space.
  • the right side of the first body part 312 of the first cover frame 310 and the left side of the second body part 322 of the second cover frame 320 may be positioned to correspond to each other.
  • a right side of the first body portion 312 of the first cover frame 310 and a left side of the second body portion 322 of the second cover frame 320 may be coupled to each other.
  • the cover structure 300 of the present invention is a configuration in which the separated first cover frame 310 and the second cover frame 320 are coupled to each other, and is formed in a plane form integrally. Unlike the'I'-shaped structure, since manufacturing is simple and the cover structure 300 can be manufactured even with a small-scale manufacturing facility, there is an advantage in that the manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the cover structure 300 including the first cover frame 310 and the second cover frame 320 bent to cover the front and rear directions of the battery module, external impact of the battery pack 1000 in the front and rear directions
  • the battery module can be effectively protected from Accordingly, it is possible to effectively increase the safety of the battery pack 1000.
  • the first cover frame 310 may include a first body part 312 and a first bent part 314.
  • the first main body 312 may have a plate shape extending in a vertical direction and a front-rear direction with respect to the ground so as to cover the right side of the first battery module 200.
  • the first bent part 314 may be formed to be bent and extended in a left direction from both ends of the first body part 312 in the front-rear direction so as to cover the outside in the front-rear direction of the first battery module 200. have.
  • the second cover frame 320 may also include a second body portion 322 and a second bent portion 324.
  • the second main body 322 When viewed in the F direction of FIG. 1, the second main body 322 has a plate shape extending in a vertical direction and a front-rear direction (Y direction) with respect to the ground to cover the left side of the second battery module 201 Can have
  • the second body portion 322 may be coupled to a right portion of the first body portion 312 of the first cover frame 310.
  • the second bent portion 324 may be formed to be bent and extended in a right direction from both ends of the second body portion 322 in the front-rear direction to cover the outside in the front-rear direction of the second battery module 201. have.
  • first bent portions 314 are provided at both ends of the first cover frame 310 in the front-rear direction, and both ends of the second cover frame 320 in the front-rear direction
  • the two second bent portions 324 may be provided.
  • each of the first cover frame 310 and the second cover frame 320 is on the right side of the first battery module 200 and the left side of the second battery module 201.
  • the heat accumulated between the first battery module 200 and the second battery module 201 is transferred in a front-rear direction (Y) along each of the first body part 312 and the second body part 322.
  • Y front-rear direction
  • heat is transferred to the first bent portion 314 and the second bent portion 324, thereby effectively discharging heat to the outside of the battery pack 1000.
  • the first battery module 200 is formed by the first body portion 312 and the first bent portion 314 of the first cover frame 310. Can be accommodated in space. That is, the first battery module 200 may have a size that can be accommodated in the inner space of the first cover frame 310.
  • the first battery module 200 is bent at both ends of the first body 312 located in the front-rear direction (Y direction) of the first cover frame 310 It may have a length in the front-rear direction as much as the distance between the parts 314.
  • the first battery module 200 may have a height equal to or smaller than the height of the first body portion 312 and the first bent portion 314 in the vertical direction.
  • the second battery module 201 may be accommodated in an inner space formed by the second body portion 322 and the second bent portion 324 of the second cover frame 320. That is, the second battery module 201 may have a size that can be accommodated in the inner space of the second cover frame 320.
  • the second battery module 201 includes a second bent portion 324 at both ends of the second body portion 322 located in the front and rear direction of the second cover frame 320. It can have a length in the front and rear direction as much as the distance between them.
  • the second battery module 201 may have a height equal to or smaller than the height of the second body portion 322 and the second bent portion 324 in the vertical direction.
  • the present invention is, by the cover structure 300 having the first cover frame 310 and the second cover frame 320, the first battery module effectively from external impact. 200 and the second battery module 201 may be protected.
  • first cover frame 310 and the second cover frame 320 may be made of steel, aluminum alloy, copper alloy, or stainless steel.
  • the first cover frame 310 and the second cover frame 320 may cover an electrically insulating material.
  • an insulating sheet 330 may be provided between the first cover frame 310 and the first battery module 200 and between the second cover frame 320 and the second battery module 201.
  • the insulating sheet 330 may be formed of, for example, a plastic material or a rubber material having very low electrical conductivity.
  • the insulating sheet 330 may be provided between the first cover frame 310 and the first battery module 200 and between the second cover frame 320 and the second battery module 201.
  • Two insulating sheets 330 corresponding to the left and right side sizes of the first body portion 312 of the first cover frame 310 and the second body portion 322 of the second cover frame 320 may be provided. .
  • each of the first and second battery modules 200 and 201 includes an electric bus bar 240 configured to establish an electrical connection between a plurality of battery cells 100 and electrical components. May be further provided.
  • the electric bus bar 240 may include an electrically conductive material.
  • the electrically conductive material may be a metal alloy composed of copper, nickel, aluminum, gold, silver, and the like as main materials.
  • a first opening portion 314a may be provided in the first bent portion 314 of the first cover frame 310.
  • the first opening portion 314a may have an open shape such that an electric bus bar 240 configured to establish an electrical connection between the first battery module 200 and electrical components is exposed to the outside.
  • a first electric bus bar 240 may be provided outside the front of the first battery module 200.
  • the first electric bus bar 240 may be electrically connected to the plurality of battery cells 100 of the first battery module 200.
  • the first electric bus bar 240 may be exposed to the outside through the first opening portion 314a of an open shape.
  • a part of the first electric bus bar 240 may have a structure protruding outward through the first opening 314a.
  • a second opening portion 324a may be provided in the second bent portion 324 of the second cover frame 320.
  • the second opening part 324a may have an open shape such that an electric bus bar 240 configured to establish an electrical connection between the second battery module 201 and electrical components is exposed to the outside.
  • a second electric bus bar 240 may be provided outside the front of the second battery module 201.
  • the second electric bus bar 240 may be electrically connected to the plurality of battery cells 100 of the second battery module 201.
  • the second electric bus bar 240 may be exposed to the outside through the second opening portion 324a in an open shape.
  • a part of the second electric bus bar 240 may have a structure protruding to the outside through the second opening 324a.
  • the battery pack 1000 may further include a module bus bar 250 configured to electrically connect the first battery module 200 and the second battery module 201.
  • the first bent portion 314 of the first cover frame 310 may be provided with a first opening 314b that is open so that a part of the module bus bar 250 protrudes to the outside.
  • a portion of the module bus bar 250 may have a shape extending inward of the first opening 314b so as to be electrically connected to the first battery module 200.
  • the remaining portion of the module bus bar 250 may have a shape protruding and extending outward through the first opening 314b.
  • the module busbar 250 may include an electrically conductive material.
  • the electrically conductive material may be a metal alloy composed of copper, nickel, aluminum, gold, silver, and the like as main materials.
  • the battery pack 1000 may further include a module bus bar 250 configured to electrically connect the first battery module 200 and the second battery module 201.
  • the second bent portion 324 of the second cover frame 320 may be provided with a second opening 324b that is open so that a portion of the module bus bar 250 protrudes to the outside.
  • a portion of the module bus bar 250 may have a shape extending inward of the second opening 324b so as to be electrically connected to the second battery module 201.
  • the remaining portion of the module busbar 250 may have a shape extending outward through the second opening 324b.
  • the module bus bar 250 includes a first terminal part 251 and the second terminal electrically connected to the plurality of battery cells 100 of the first battery module 200.
  • a second terminal portion 253 in contact with the battery module 201 may be provided.
  • the module bus bar 250 may include an intermediate portion 252 connected in a diagonal direction to connect between the first terminal portion 251 and the second terminal portion 253.
  • each of the first terminal portion 251 and the second terminal portion 253 of the module bus bar 250 is a first connection plate 225 of the first battery module 200 and the second battery module ( It may be electrically connected to the second connection plate 227 of 201).
  • the electric bus bar 240 and the module bus bar 250 are exposed to the outside or protruded to the outside in each of the first cover frame 310 and the second cover frame 320
  • the first battery module 200 of the battery pack 1000 is provided with a first opening 314a, a second opening 324a, a first opening 314b, and a second opening 324b to be
  • the electrical connection between the and the second battery module 201 and the electrical connection between the first battery module 200 and the second battery module 201 and the electrical components can be easily achieved, thereby increasing manufacturing efficiency.
  • electrical components may be mounted outside the first and second bent portions 314 and 324.
  • the electrical components may be configured to sense and measure currents of the first and second battery modules 200 and 201 or to control current flow.
  • the first bent portion 314 and the second bent portion 324 may be formed of a metal material capable of blocking electromagnetic waves or magnetic fields.
  • the battery pack 1000 may include several electrical components (not shown). In addition, these electrical components are also referred to as electrical equipment. Furthermore, representative examples of the electrical equipment included in the battery pack 1000 may be a relay, a current sensor, or a fuse. In addition, the BMS (Battery Management System 400) may be equipped with such electronic devices. These electronic products are components for managing the charging and discharging of the plurality of battery cells 100 included in the battery pack 1000 and securing safety, and are essential components included in most battery packs 1000. I can.
  • a BMS 400 including electrical components may be provided outside the front of the first bent portion 314 and the second bent portion 324. I can.
  • the electrical components are the first battery module 200 and the second battery Since the influence of the electromagnetic wave or the magnetic field generated from the module 201 can be avoided, malfunction or generation of signal noise can be prevented.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing a cover structure that is a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the cover structure 300A further includes a reinforcing bar 340 coupled to the outside of each of the first and second bent portions 314 and 324. It can be provided.
  • the reinforcement bar 340 may have a length in the left-right direction (X direction) corresponding to the total length of the first and second bent portions 314 and 324 in the left-right direction.
  • both ends of the reinforcement bar 340 in the left-right direction may be coupled to the first bent portion 314 and the second bent portion 324.
  • the reinforcement bar 340 may be configured to absorb an external impact.
  • the reinforcing bar 340 may include a first battery module 200 and a second battery module 201 in which each of the first bent portion 314 and the second bent portion 324 is located in an internal space due to an external impact. It can play a role of preventing bending in the direction in which each is located.
  • the cover structure 300A includes a reinforcing bar 340 coupled to the outside of each of the first bent part 314 and the second bent part 324, Mechanical rigidity of the 1 cover frame 310 and the second cover frame 320 can be effectively increased. Accordingly, the stability of the battery pack 1000 can be effectively improved.
  • each of the first and second battery modules 200 and 201 may include a module housing 210 and a connection plate 220.
  • the module housing 210 may have an inner space formed to accommodate the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the module housing 210 may be formed with a plurality of hollows H1 to accommodate the plurality of battery cells 100.
  • An inner space may be formed in the plurality of hollows H1 to surround the outer surface of the cylindrical battery cell 100.
  • the module housing 210 may include outer walls 210a, 210b, 210c, and 210d.
  • the module housing 210 may include outer walls 210a, 210b, 210c, and 210d positioned in each of the front, rear, left and right directions.
  • the module housing 210 may be formed of an electrically insulating material.
  • the module housing 210 may include polyvinyl chloride.
  • the module housing 210 may include an upper case 214 and a lower case 216.
  • the upper case 214 may have a hollow H1 formed to surround the outer surface of the upper portion of the cylindrical battery cell 100.
  • the lower case 216 may be fastened to the lower portion of the upper case 214 and may have a hollow H1 formed to surround the outer surface of the lower portion of the cylindrical battery cell 100.
  • 56 hollows H1 may be formed in each of the upper case 214 and the lower case 216.
  • the module housing 210 may include a fixing tube 212 that penetrates from top to bottom in the vertical direction (Z direction).
  • the fixing pipe 212 may be located outside each of the left and right directions.
  • the fixing pipe 212 may be positioned to be skewed to the left or right around the center of the module housing 210.
  • the fixing pipe 212 may be configured such that a long bolt or a press-fit nut (palm nut) is inserted. That is, the module housing 210 may be provided to achieve an external structure or coupling with the fixing member 352.
  • connection plate 220 may include an electrically conductive material.
  • the electrically conductive material may be a metal alloy composed of copper, nickel, aluminum, gold, silver, and the like as main materials.
  • each of the 14 connection plates 220 may be positioned above and below the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • connection plate 220 may include a connection part 221 and an extension part 223.
  • the connection part 221 may have a plate shape having an upper surface and a lower surface relatively wider than that of a side surface.
  • the connection part 221 may be positioned above or below the positive terminal 111a and the negative terminal 111b of the plurality of cylindrical battery cells 100 are formed. That is, the connection part 221 may be mounted on or below the module housing 210.
  • connection terminals 221c electrically connected to the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 100 may be provided on a part of the connection part 221.
  • connection opening 221h perforated in the vertical direction may be formed in the connection part 221.
  • connection terminal 221c of the connection plate 220 is in a horizontal direction from the inside of the rim of the connection opening 221h so as to be electrically connected in contact with the electrode terminals 111 formed in the plurality of cylindrical battery cells 100 It may be formed to extend and protrude.
  • the protruding end of the connection terminal 221c may have a branched structure divided into both sides based on the protruding extending direction.
  • the extension part 223 may be formed to protrude from the connection part 221 in a left direction or a right direction.
  • the extension part 223 may have a shape in which a portion of the protruding extended portion is bent upward or downward from the connection part 221.
  • the bent end of the extension part 223 may be connected in contact with a part of the other connection plate 220.
  • connection plate 220 mounted on the upper part of the module housing 210 has two extension parts bent and extended in a downward direction from an end of the connection part 221 in the left and right direction ( 223) may be provided.
  • the extension portion 223 may be connected in contact with a portion (extension portion) of the other connection plate 220 with the bent end portion of the extension portion 223.
  • connection plate 220 may include a first connection plate 225 and a second connection plate 227.
  • connection part 221 may be located above the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • extension portion 223 protruding from the connection portion 221 may be bent downward.
  • first connection plate 225 may be electrically connected (joined) to the electrode terminals 111 located above the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the extension portion 223 of the first connection plate 225 may be in electrical contact (join) with the extension portion 223 of the second connection plate 227. Further, the connection terminal 221c of the first connection plate 225 may be bonded to the positive terminal 111a of the plurality of cylindrical battery cells 100 through resistance welding.
  • connection part 221 is positioned under the plurality of cylindrical battery cells 100 and the extension part 223 protruding from the connection part 221 is bent upward. It can be in the form.
  • the second connection plate 227 may be electrically connected (contacted) with the electrode terminals 111 located below the plurality of cylindrical battery cells 100. Furthermore, the extension portion 223 of the second connection plate 227 may be in electrical contact with the extension portion 223 of the first connection plate 225. In addition, the connection terminal 221c of the second connection plate 227 may be bonded to the negative terminal 111b of the plurality of cylindrical battery cells 100 through resistance welding.
  • extension portions 223 of each of the first connection plate 225 and the second connection plate 227 may have an extension structure 223b extending diagonally forward or backward.
  • the extension portions 223 of the seven first connection plates 225 may have an extension structure 223b extending rearward in a diagonal direction.
  • the extension portions 223 of the seven second connection plates 227 may have an extension structure 223b extending forward in a diagonal direction.
  • the present invention extends in the left-right direction of the connecting portion 221 mounted on the upper or lower portion of the module housing 210 and the connecting portion 221 to be bent upward or downward.
  • the connection plate 220 having the portion 223, unlike the battery pack 1000 of the prior art, the contact connection between the connection plates 225 and 227 is performed at the outer portion of the module housing 210 in the left and right directions. Can be done.
  • connection plates 220 are configured to be made on the left and right sides of the module housing 210, so that the contact between the connection plates 225 and 227 in the module housing 210 It may become unnecessary to secure space in the front and rear directions for connection. Accordingly, it is possible to implement the first battery module 200 and the second battery module 201 in a slimmer shape in the front-rear direction. Ultimately, there is an effect of greatly increasing the energy density of the battery pack 1000.
  • a guide hole H2 drilled in the vertical direction may be formed in the connection part 221 to communicate with the fixing pipe 212.
  • two guide holes H2 may be formed in the connection portions 221 of each of the first connection plate 225 and the second connection plate 227. Accordingly, when the battery pack 1000 is manufactured, a process of mounting the connection plate 220 on the module housing 210 can be easily and quickly performed, thereby increasing manufacturing efficiency.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a cover structure, which is a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • each of the first cover frame 310B and the second cover frame 320B of the cover structure 300B has a portion of the module housing 210 and A raised structure (not shown) configured to face may be provided.
  • a raised structure (not shown) configured to face may be provided on a left outer surface of the first body portion 312 of the first cover frame 310B. That is, the raised structure of the first cover frame 310B may be formed at a position not facing the extension 223 of the connection plate 220.
  • the raised structure of the first cover frame 310B may press the insulating sheet 330 so that the insulating sheet 330 is in close contact with the outer wall 210b of the module housing 210.
  • a plurality of raised structures 323 configured to face a portion of the module housing 210 may be provided on a right outer surface of the second body portion 322 of the second cover frame 320B. That is, the raised structure 323 may be formed at a position not facing the extension 223 of the connection plate 220. This is to prevent breakage or electrical short-circuit from occurring when the raised structure 323 collides with the extension portion 223 of the connection plate 220.
  • the raised structure 323 of the second cover frame 320B may press the insulating sheet 330 so that the insulating sheet 330 is in close contact with the outer wall 210b of the module housing 210. .
  • the cover structure 300 and the first battery module ( 200) and the second battery module 201 may increase the contact area, so that heat generated from each of the first and second battery modules 200 and 201 may be effectively conducted. Accordingly, the heat dissipation efficiency of the battery pack can be greatly increased.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing some configurations of the battery pack of FIG. 6.
  • the cover structure 300C of the battery pack 1000A may further include an upper plate 350 and a lower plate 355. have.
  • the upper plate 350 may be configured to cover upper portions of the first cover frame 310 and the second cover frame 320.
  • the lower plate 355 may be configured to support lower portions of the first cover frame 310 and the second cover frame 320 in an upper direction.
  • the upper plate 350 and the lower plate 355 may have a plate shape extending in a horizontal direction.
  • Each of the upper plate 350 and the lower plate 355 covers the first and second cover frames 310 and 320 so as to cover the first battery module 200 and the second battery module ( 201) may have a size larger than the plane size in the horizontal direction. That is, the upper plate 350 and the lower plate 355 may have outer circumferential portions that protrude further in a horizontal direction than the first and second cover frames 310 and 320.
  • the horizontal direction can be said to mean a direction parallel to the ground when the upper plate 350 and the lower plate 355 are placed on the ground, and can also be called at least one direction on a plane perpendicular to the vertical direction. have.
  • the cover structure 300C further includes an upper plate 350 and a lower plate 355, so that the first cover frame 310 and the second cover frame 320 ), the accumulated heat of the first battery module 200 and the second battery module 201 may be conducted to the outside through the upper plate 350 and the lower plate 355. Accordingly, it is possible to effectively increase the heat dissipation effect of the battery pack 1000A.
  • the upper plate 350 and the lower plate 355 have a fixed member ( 352) may be provided.
  • the upper plate 350 and the lower plate 355 may be provided with a fixing hole 353 through which a portion of the fixing member 352 is inserted and fixed.
  • the fixing member 352 may include a press-fit nut (palm nut) 352b.
  • the press-fit nut 352b may be configured to be inserted into the fixing hole 353 and fixed.
  • the press-fit nut 352b may be configured to be inserted into the fixing tube 212 of the module housing 210.
  • a plurality of press-fit nuts 352b may be provided on the upper surface of the lower plate 355.
  • the press-fit nut 352b may have a structure protruding upward. That is, the press-fit nut 352b inserted into the fixing hole 353 may have a sharp horn shape in the upper direction.
  • a plurality of press-fit nuts 352b may be provided on a lower surface of the upper plate 350.
  • the press-fit nut 352b may have a structure protruding downward. That is, the press-fit nut 352b inserted into the fixing hole 353 may have a sharp horn shape in a downward direction.
  • the fixing member 352 may further include a long bolt 352a.
  • the long bolt 352a may be configured to be coupled to each of the upper plate 350 and the lower plate 355.
  • a plurality of long bolts 352a are provided. The upper and lower ends of each of the plurality of long bolts 352a may be inserted into the fixing holes 353 so as to be coupled to each of the upper plate 350 and the lower plate 355.
  • a fixing member 352 configured to fix the first battery module 200 and the second battery module 201 to each of the upper plate 350 and the lower plate 355 is provided. By doing so, it is possible to fix the first and second battery modules 200 and 201 to the upper plate 350 and the lower plate 355 so that there is no flow.
  • the press-fit nut (palm nut) 352b as the fixing member 352
  • the first battery module 200 and the second battery module 201 are attached to the lower plate 355 ) And can be fixed at the same time.
  • the upper plate 350 when the upper plate 350 is mounted on the first battery module 200 and the second battery module 201, it may be immediately fixed. Accordingly, the manufacturing time of the battery pack 1000 can be shortened, a large material cost can be prevented, and the weight of the battery pack 1000 can be effectively reduced.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing some configurations of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • thermally conductive members 260 may be further provided.
  • the thermally conductive member 260 may have a pad shape.
  • the thermally conductive member 260 may include a polymer resin or silicone resin having high thermal conductivity, and a metal filler.
  • the polymer resin may be a polysiloxane resin, a polyamide resin, a urethane resin, or an epoxy resin.
  • the thermally conductive member 260 may have a form in which an added adhesive material is solidified.
  • the adhesive material may be a material such as acrylic, polyester, polyurethane, rubber.
  • the thermally conductive member 260 may be configured to contact the outer surface of the connection plate 220.
  • the 14 thermally conductive members 260 may be configured to contact outer surfaces of the first connection plates 225 of the first battery module 200.
  • the remaining 14 thermally conductive members 260 may be configured to contact outer surfaces of the first connection plates 225 of the second battery module 201.
  • the thermally conductive member 260 may also be configured to be in contact with the outer surface of the module housing 210. More specifically, when viewed in the F direction, a partition wall 214w protruding upward from an upper surface of the module housing 210 may be provided. In addition, the partition wall 214w may have a shape extending in a left-right direction from a left end to a right end of the module housing 210.
  • водем ⁇ partition walls 214w may be provided on each of the first battery module 200 and the second battery module 201 to be spaced apart at predetermined intervals.
  • the thermally conductive member 260 may be disposed to contact a portion of the partition wall 214w. That is, the thermally conductive member 260 may be disposed to contact one or both surfaces of the partition wall 214w in the front-rear direction. For example, in each of the first and second battery modules 200 and 201, seven thermally conductive members 260 may be disposed to contact both surfaces of the partition wall 214w in the front-rear direction.
  • the thermally conductive member 260 is configured to contact the partition wall 214w of the module housing 210, so that the heat accumulated in the module housing 210 is transferred to the thermally conductive member 260. ) Can be quickly conducted to the outside through, it is possible to increase the cooling efficiency of the battery pack (1000).
  • FIG. 9 is an exploded perspective view schematically showing some configurations of a battery pack according to still another embodiment of the present invention.
  • 10 is a partial plan view schematically showing an enlarged state of area C of FIG. 9.
  • 11 is a perspective view schematically showing a fixture of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • 12 is a partial plan view schematically showing a state in which a fixture of a battery pack according to another embodiment of the present invention is coupled to a first battery module and a second battery module.
  • the battery pack 1000C according to another embodiment of the present invention further includes six fixtures 360, unlike the battery pack 1000B of FIG. 8. Can include.
  • ribs 214w1 may be formed at both ends of the partition walls 214w provided in each of the first battery module 200 and the second battery module 201.
  • the rib 214w1 formed at the end of the partition wall 214w in the inner direction (central direction) is the first body part 312 of the first cover frame 310 or the second cover frame 320. 2 It may be positioned to face the body portion 322.
  • the rib 214w1 may have a shape extending in a front-rear direction from an end of the partition wall 214w.
  • a partition wall 214w extending in the left-right direction may be provided on an upper portion of the module housing 210 of the first battery module 200.
  • Ribs 214w1 extending in the front-rear direction may be formed at both ends of the partition wall 214w in the left-right direction.
  • a rib 214w1 formed at a right end of the partition wall 214w of the first battery module 200 may face the first body portion 312 of the first cover frame 310.
  • the module housing 210 of the second battery module 201 may be provided with a partition wall 214w extending in the left-right direction when viewed from the F direction. Ribs 214w1 extending in the front-rear direction may be formed at both ends of the partition wall 214w of the second battery module 201 in the left-right direction. The rib 214w1 formed at the left end of the partition wall 214w may face the second body portion 322 of the second cover frame 320.
  • the fixture 360 may be configured to be coupled to the ribs 214w1 of each of the first and second battery modules 200 and 201. More specifically, the fixture 360 is provided with a plate-shaped portion 362 extending in a horizontal direction, and a fixing portion 364 that is bent downward from both ends of the plate-shaped portion 362 in the left-right direction to extend. Can be.
  • An insertion groove 364h configured to insert an upper portion of the partition wall 214w may be formed in the fixing part 364. That is, the insertion groove 364h may have a shape recessed from the lower end of the fixing part 364 in the upper direction.
  • the fixture 360 includes a rib 214w1 of a partition wall 214w formed in the module housing 210 of the first battery module 200 and the second battery module ( It may be coupled to each of the ribs 214w1 of the partition wall 214w formed in the module housing 210 of 201).
  • the fixing parts 364 provided at both ends of the fixture 360 in the left and right directions are the left side of the rib 214w1 of the first battery module 200 and the rib 214w1 of the second battery module 201. It can be located facing each of the right side of ).
  • the fitting grooves 364h formed in each of the fixing portions 264 formed at both ends may be fitted to the upper ends of the partition walls 214w of the first battery module 200 and the second battery module 201. have.
  • ribs 214w1 extending in the front-rear direction are formed at ends of the partition walls 214w of each of the first and second battery modules 200 and 201, and the The battery pack 1000C further includes a fixture 360 configured to be coupled to the ribs 214w1 of the first battery module 200 and the second battery module 201, so that the first battery module 200 ) And the flow of the second battery module 201 in the left and right directions, respectively. Accordingly, it is possible to prevent internal components of the battery pack 1000C from colliding with each other due to vibration or external impact of the battery pack 1000C.
  • the fixture 360 includes each of the first battery module 200 and the second battery module 201, and the first body portion 312 and the second cover of the first cover frame 310.
  • the second body portion 322 of the frame 320 may be in close contact with each other, so that heat generated from each of the first and second battery modules 200 and 201 is transferred to the first cover frame 310. And it is possible to increase the efficiency of conduction to the second cover frame 320.
  • the electronic device according to the present invention may include the battery pack 1000.
  • the electronic device (not shown) may include a case (not shown) for accommodating the battery pack 1000 therein.
  • a vehicle (not shown) according to the present invention may include the battery pack 1000. Further, the vehicle may be an electric vehicle including an electric motor (not shown) powered by the battery pack 1000 as a power source, for example.
  • battery pack 100 battery cell
  • 300 cover structure 310, 320: first cover frame, second cover frame
  • 314b, 324b first opening, second opening
  • 200, 201 a first battery module, a second battery module
  • 111, 111a, 111b electrode terminal, positive terminal, negative terminal
  • connection plate connection plate, first connection plate, second connection plate
  • connection portion 223 extension portion
  • module housing 210a, 210b, 210c, 210d outer wall
  • busbar 250 modular busbar
  • thermally conductive member 323 raised structure
  • the present invention relates to a battery pack including a plurality of battery modules.
  • the present invention can be used in industries related to electronic devices and automobiles equipped with such a battery pack.

Abstract

본 발명은, 제조 비용을 절감하고, 방열 효율 및 제품의 안정성을 높인 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전후 방향의 양단이 좌측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성된 제1 커버 프레임, 및 일부위가 상기 제1 커버 프레임과 결합되며 전후 방향의 양단이 우측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성된 제2 커버 프레임을 구비하는 커버 구조물; 복수의 전지셀을 구비한 제1 배터리 모듈; 및 복수의 전지셀을 구비한 제2 배터리 모듈을 포함한다.

Description

커버 구조물을 포함하는 배터리 팩 및 전자 디바이스 및 자동차
본 발명은 커버 구조물을 포함하는 배터리 팩 및 전자 디바이스 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 비용을 절감하고, 방열 효율 및 제품의 안정성을 높인 배터리 팩 및 그것을 포함한 전자 디바이스 및 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 06월 24일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0075220호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
또한, 본 출원은 2020년 03월 10일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2020-0029667호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
이차 전지는 다양한 제품군에 적용성이 높고, 높은 에너지 밀도를 가지는 전기적 특성을 가지고 있다. 이러한 이차 전지는 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 전력 저장 장치 등에 적용되고 있다.
이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점 뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 모듈을 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 개개의 배터리 셀은 전극 조립체로서, 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
최근, 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다. 이때, 배터리 팩은, 한정된 공간에 많은 이차 전지를 수납할 수 있도록 배터리 모듈을 밀착 배열하여 구성할 수 있었다.
그리고, 종래기술의 배터리 팩은, 복수의 배터리 모듈들을 서로 전기적으로 연결함과 동시에 각각의 배터리 모듈에 구비된 복수의 원통형 전지셀들을 전기적으로 연결하기 위한 구성으로 메탈 플레이트를 구비하였다.
그러나, 하나의 배터리 모듈에 탑재된 메탈 플레이트를 다른 하나의 메탈 플레이트와 연결하기 위해서, 배터리 모듈의 모듈 하우징 내에 메탈 플레이트들의 연결 용접을 위한 별도의 공간을 마련할 필요가 있었다.
이러한 연결 용접을 위한 공간으로 인해, 종래기술의 배터리 모듈은, 모듈 하우징의 사공간이 형성되어 더 많은 수의 원통형 전지셀을 구비하는데 한계가 있었고, 이에 따라, 배터리 팩의 에너지 밀도가 크게 떨어지는 문제가 있었다.
더욱이, 최근 대용량의 배터리 팩이 점점 요구됨에 따라, 다수의 배터리 모듈을 안정적으로 탑재할 수 있는 탑재 구조물에 대한 필요성이 높아지고 있다.
즉, 종래기술에서는, 배터리 모듈을 안정적으로 보호하고 고정시키기 위해서는 내부 구조물에 부싱 또는 금속봉 등의 다수의 고정 부재를 사용해 배터리 모듈을 고정할 필요가 있었다. 또는, 기계적 강성을 확보하기 위해 크고 무거운 외부 케이스를 구비할 필요가 있었다. 이에 따라, 종래기술의 배터리 팩은 제조 비용과 제조 시간이 크게 증가하는 문제가 있었고, 무겁고 부피가 큰 고정 부재나 외장 케이스로 인해 에너지 밀도가 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 제조 비용을 절감하고, 방열 효율 및 제품의 안정성을 높인 배터리 팩을 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,
전후 방향의 양단이 좌측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성된 제1 커버 프레임, 및 일부위가 상기 제1 커버 프레임과 결합되며 전후 방향의 양단이 우측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성된 제2 커버 프레임을 구비하는 커버 구조물;
상기 제1 커버 프레임의 내부 공간에 수용되고 복수의 전지셀을 구비한 제1 배터리 모듈; 및
상기 제2 커버 프레임의 내부 공간에 수용되고 복수의 전지셀을 구비한 제2 배터리 모듈을 포함한다.
더욱이, 상기 제1 커버 프레임은,
지면을 기준으로 수직 방향 및 전후 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고 제1 배터리 모듈의 우측을 커버하는 제1 본체부, 및 상기 제1 배터리 모듈의 전후 방향의 외측을 커버하도록 상기 제1 본체부의 전후 방향의 양단부로부터 좌 방향으로 절곡 연장된 제1 절곡부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제2 커버 프레임은,
지면을 기준으로 수직 방향 및 전후 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고 상기 제1 본체부의 우측부와 결합되며 제2 배터리 모듈의 좌측을 커버하는 제2 본체부, 및 상기 제2 배터리 모듈의 전후 방향의 외측을 커버하도록 상기 제2 본체부의 전후 방향의 양단부로부터 우 방향으로 절곡 연장된 제2 절곡부가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 제1 커버 프레임의 제1 절곡부에는,
상기 제1 배터리 모듈과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 전장 버스바가 외부로 노출되도록 개방된 제1 개방부, 및
상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 모듈 버스바의 일부위가 외부로 돌출 연장되도록 개방된 제1 개구부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2 커버 프레임의 제2 절곡부에는,
상기 제2 배터리 모듈과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 전장 버스바가 외부로 노출되도록 개방된 제2 개방부, 및
상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 모듈 버스바의 일부위가 외부로 돌출 연장되도록 개방된 제2 개구부가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 제1 절곡부 및 제2 절곡부의 외측에는, 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 전류를 감지하여 측정하거나, 전류 흐름을 제어하도록 구성된 전기적 부품들이 탑재될 수 있다.
그리고, 상기 커버 구조물은 상기 제1 절곡부 및 제2 절곡부 각각의 외측에 결합된 보강대가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 각각은,
상기 복수의 전지셀을 삽입 수용하도록 복수의 중공이 형성된 모듈 하우징; 및
측면 보다 상대적으로 상면 및 하면이 넓은 플레이트 형상을 가지고 상기 복수의 전지셀의 전극 단자가 형성된 상부 또는 하부에 위치하며 일부위에 상기 전지셀의 전극 단자와 전기적으로 접촉 연결되는 접속 단자가 복수개 구비된 접속부, 및 상기 접속부로부터 좌우 방향의 양단부로부터 돌출 연장되고 상기 돌출 연장된 일부위가 상기 접속부로부터 상부 또는 하부 방향으로 절곡되며 상기 절곡된 단부가 다른 하나의 접속 플레이트의 일부위와 접촉 연결된 연장부를 구비한 접속 플레이트를 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 접속 플레이트는 제1 접속 플레이트 및 제2 접속 플레이트를 구비하고,
상기 제2 접속 플레이트의 연장부는, 상기 제1 접속 플레이트의 연장부와 전기적으로 접촉되며,
상기 제1 접속 플레이트 및 상기 제2 접속 플레이트 각각의 연장부는, 전방 또는 후방으로 사선으로 연장된 확장 구조를 가질 수 있다.
그리고, 상기 제1 커버 프레임 및 제2 커버 프레임 각각에는 상기 모듈 하우징의 일부위와 대면하도록 구성된 융기 구조가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 커버 구조물은,
상기 제1 커버 프레임 및 상기 제2 커버 프레임의 상부를 덮도록 구성된 상부 플레이트; 및
상기 제1 커버 프레임 및 상기 제2 커버 프레임의 하부를 상부 방향으로 지지하도록 구성된 하부 플레이트를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징은, 상부에서 하부까지 상하 방향으로 관통된 고정관을 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트에는 상기 모듈 하우징의 고정관에 일부가 삽입되도록 돌출 연장된 형태의 고정 부재가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈은 상부, 하부, 또는 상부 및 하부에는 적어도 하나 이상의 열전도성 부재를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 모듈 하우징의 상부면으로부터 상부 방향으로 돌출 연장된 격벽이 구비되며, 상기 열전도성 부재는 격벽의 일부위와 접촉하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 각각의 격벽의 단부에는 전후 방향으로 연장된 리브가 형성되고,
상기 배터리 팩은, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 각각의 리브와 결합하도록 구성된 고정물을 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 커버 구조물은, 분리된 제1 커버 프레임 및 제2 커버 프레임을 서로 결합시킨 구성으로서, 일체형으로 구성된 'I'자형 구조물과 달리, 제조가 간단하고 소규모의 제조 시설로도 커버 구조물을 제조할 수 있으므로, 그 제조 비용을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
더욱이, 배터리 모듈의 전후 방향을 커버하도록 절곡된 제1 커버 프레임 및 제2 커버 프레임을 구비하는 커버 구조물은, 배터리 팩의 전후 방향의 외부 충격으로부터 배터리 모듈을 효과적으로 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
그리고, 제1 커버 프레임 및 제2 커버 프레임 각각은 제1 배터리 모듈의 우측 및 제2 배터리 모듈의 좌측을 커버하도록 구성됨으로써, 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈 사이에 축적된 열을 효과적으로 배터리 팩의 외부로 배출시킬 수 있는 바, 배터리 팩의 냉각 효율을 크게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명은, 제1 커버 프레임 및 제2 커버 프레임을 구비한 커버 구조물에 의해, 효과적으로 외부 충격으로부터 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈을 보호할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 접속 플레이트들 간의 결합 부위가 모듈 하우징의 좌우 측면에서 이루어지도록 구성됨으로써, 모듈 하우징 내에서 접속 플레이트들 간의 접촉 연결을 위한 전후 방향의 공간 확보가 불필요해질 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 에너지 밀도를 크게 높일 수 있는 효과가 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 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 도 1의 배터리 팩의 구성들을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 모듈의 구성들을 분리해서 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 커버 구조물을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 커버 구조물을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은, 도 6의 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 10은, 도 9의 C 영역의 모습을 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 고정물을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 고정물이 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈에 결합된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 평면도이다.
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 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 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 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는, 도 1의 배터리 팩의 구성들을 분리하여 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 모듈의 구성들을 분리해서 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은, 커버 구조물(300), 복수의 전지셀(100)을 구비한 제1 배터리 모듈(200), 및 복수의 전지셀(100)을 구비한 제2 배터리 모듈(201)을 구비할 수 있다.
여기서, 전지셀(100)은, 원통형 전지셀(100)일 수 있다. 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(보이지 않음)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 원통형 전지셀(100)은 상기 전지캔(120)이 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(120)은 알루미늄 합금 또는 구리 합금을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 전지캔(120)의 상부 및 하부 각각에 2개의 전극 단자(111)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(120)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 양극 단자(111a)가 형성될 수 있고, 상기 전지캔(120)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 음극 단자(111b)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지캔(120)의 측부에는 전기적 절연 부재가 피복될 수 있다.
즉, 상기 전지캔(120)은 내부에 전극 조립체의 전극과 전기적으로 연결되어 있으므로, 의도하지 않은 도전성 물체가 상기 전지캔(120)에 접촉하여 전기 누설이 발생하지 않도록 상기 전지캔(120)의 측부를 둘러싸는 절연 필름(도시하지 않음) 또는 전기 절연성의 접착제가 피복될 수 있다.
또한, 전극 조립체(도시하지 않음)는, 양극 활물질이 코팅된 양극판을 구비한 양극과 음극 활물질이 코팅된 음극판을 구비한 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 양극 단자(111a)에 접속될 수 있다. 그리고, 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 하단의 음극 단자(111b)에 접속될 수 있다.
나아가, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은, F 방향으로 바라볼 때, 모듈 하우징(210) 내에서 상하 방향으로 세워진 형태로 수평 방향으로 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 모듈(200)에는, 56개의 원통형 전지셀(100)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 56개의 원통형 전지셀(100)은, 상하 방향으로 세워진 형태로, 수평 방향으로 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
한편, 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상기 커버 구조물(300)은, 제1 커버 프레임(310) 및 제2 커버 프레임(320)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 커버 프레임(310)은, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 전후 방향(Y 방향)의 양단이 좌측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 또한, 제2 커버 프레임(320)은 일부위가 상기 제1 커버 프레임(310)과 결합되며 전후 방향의 양단이 우측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성될 수 있다.
상기 제1 커버 프레임(310)의 상기 제1 본체부(312)의 우측면과 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 본체부(322)의 좌측면이 서로 대응되도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 커버 프레임(310)의 상기 제1 본체부(312)의 우측면과 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 본체부(322)의 좌측면이 서로 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 커버 구조물(300)은, 분리된 제1 커버 프레임(310) 및 제2 커버 프레임(320)을 서로 결합시킨 구성으로서, 일체형으로 구성된 평면상으로 'I'자형 구조물과 달리, 제조가 간단하고 소규모의 제조 시설로도 커버 구조물(300)을 제조할 수 있으므로, 그 제조 비용을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
더욱이, 배터리 모듈의 전후 방향을 커버하도록 절곡된 제1 커버 프레임(310) 및 제2 커버 프레임(320)을 구비하는 커버 구조물(300)을 포함함으로써, 배터리 팩(1000)의 전후 방향의 외부 충격으로부터 배터리 모듈을 효과적으로 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(1000)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 커버 프레임(310)은 제1 본체부(312) 및 제1 절곡부(314)가 구비될 수 있다. 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 상기 제1 본체부(312)는 제1 배터리 모듈(200)의 우측을 커버하도록 지면을 기준으로 수직 방향 및 전후 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 나아가, 상기 제1 절곡부(314)는 상기 제1 배터리 모듈(200)의 전후 방향의 외측을 커버하도록 상기 제1 본체부(312)의 전후 방향의 양단부로부터 좌 방향으로 절곡 연장된 형태일 수 있다.
상기 제2 커버 프레임(320)은, 또한, 제2 본체부(322) 및 제2 절곡부(324)가 구비될 수 있다. 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 상기 제2 본체부(322)는, 제2 배터리 모듈(201)의 좌측을 커버하도록 지면을 기준으로 수직 방향 및 전후 방향(Y 방향)으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 본체부(322)는 상기 제1 커버 프레임(310)의 제1 본체부(312)의 우측부와 결합될 수 있다. 그리고, 상기 제2 절곡부(324)는 상기 제2 배터리 모듈(201)의 전후 방향의 외측을 커버하도록 상기 제2 본체부(322)의 전후 방향의 양단부로부터 우 방향으로 절곡 연장된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 커버 프레임(310)의 전후 방향의 양단에 제1 절곡부(314)가 구비되며, 상기 제2 커버 프레임(320)의 전후 방향의 양단에 2개의 제2 절곡부(324)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 커버 프레임(310) 및 상기 제2 커버 프레임(320) 각각은 상기 제1 배터리 모듈(200)의 우측 및 상기 제2 배터리 모듈(201)의 좌측을 커버하도록 구성됨으로써, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 사이에 축적된 열을 제1 본체부(312) 및 제2 본체부(322) 각각을 따라 전후 방향(Y 방향)으로 전도시키는 것에 의해, 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)로 열이 전달되어, 효과적으로 배터리 팩(1000)의 외부로 열을 배출시킬 수 있는 바, 배터리 팩(1000)의 냉각 효율을 크게 높일 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1 배터리 모듈(200)은, 상기 제1 커버 프레임(310)의 제1 본체부(312) 및 제1 절곡부(314)에 의해 형성된 내부 공간에 수용될 수 있다. 즉, 상기 제1 배터리 모듈(200)은 상기 제1 커버 프레임(310)의 내부 공간에 수용될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 배터리 모듈(200)은 제1 커버 프레임(310)의 전후 방향(Y 방향)의 위치한 제1 본체부(312)의 양단부의 제1 절곡부(314) 사이 거리만큼 전후 방향의 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 배터리 모듈(200)은, 제1 본체부(312) 및 제1 절곡부(314)의 상하 방향의 높이와 대등하거나 그보다 작은 높이를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 제2 배터리 모듈(201)은, 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 본체부(322) 및 제2 절곡부(324)에 의해 형성된 내부 공간에 수용될 수 있다. 즉, 상기 제2 배터리 모듈(201)은 상기 제2 커버 프레임(320)의 내부 공간에 수용될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 배터리 모듈(201)은 제2 커버 프레임(320)의 전후 방향의 위치한 제2 본체부(322)의 양단부의 제2 절곡부(324) 사이 거리만큼 전후 방향의 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 배터리 모듈(201)은 제2 본체부(322) 및 제2 절곡부(324)의 상하 방향의 높이와 대등하거나 그보다 작은 높이를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 제1 커버 프레임(310) 및 상기 제2 커버 프레임(320)을 구비한 커버 구조물(300)에 의해, 효과적으로 외부 충격으로부터 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)을 보호할 수 있다.
그리고, 상기 제1 커버 프레임(310) 및 제2 커버 프레임(320)은 강철, 알루미늄 합금, 구리 합금, 또는 스테인리스 소재로 이루어질 수 있다. 상기 제1 커버 프레임(310) 및 제2 커버 프레임(320)은 전기 절연성의 소재를 피복 시킬 수 있다.
나아가, 상기 제1 커버 프레임(310)과 상기 제1 배터리 모듈(200) 사이와, 상기 제2 커버 프레임(320)과 상기 제2 배터리 모듈(201) 사이 각각에는 절연 시트(330)가 구비될 수 있다. 상기 절연 시트(330)는, 예를 들면, 전기 전도성이 매우 낮은 플라스틱 소재 또는 고무 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 커버 프레임(310)과 상기 제1 배터리 모듈(200) 사이 및 상기 제2 커버 프레임(320)과 상기 제2 배터리 모듈(201) 사이에는 제1 커버 프레임(310)의 제1 본체부(312) 및 제2 커버 프레임(320)의 제2 본체부(322)의 좌우 측면 크기와 대응되는 2개의 절연 시트(330)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 커버 구조물(300)에 절연 시트(330)를 구비함으로써, 커버 구조물(300)과 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 간의 합선이나, 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)의 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 각각에는 복수의 전지셀(100)과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 전장 버스바(240)가 더 구비될 수 있다. 상기 전장 버스바(240)는 전기 전도성 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 전도성 소재는, 구리, 니켈, 알루미늄, 금, 은 등이 주재료로 구성된 금속 합금일 수 있다.
또한, 상기 제1 커버 프레임(310)의 제1 절곡부(314)에는 제1 개방부(314a)가 구비될 수 있다. 상기 제1 개방부(314a)는, 상기 제1 배터리 모듈(200)과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 전장 버스바(240)가 외부로 노출되도록 개방된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 모듈(200)의 전방 외측에는 제1 전장 버스바(240)가 구비될 수 있다. 상기 제1 전장 버스바(240)는 제1 배터리 모듈(200)의 복수의 전지셀(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 전장 버스바(240)는 개방된 형태의 상기 제1 개방부(314a)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 더욱이, 상기 제1 전장 버스바(240)의 일부는 상기 제1 개방부(314a)를 통해 외부로 돌출된 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 절곡부(324)에는 제2 개방부(324a)가 구비될 수 있다. 상기 제2 개방부(324a)는, 상기 제2 배터리 모듈(201)과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 전장 버스바(240)가 외부로 노출되도록 개방된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 배터리 모듈(201)의 전방 외측에는 제2 전장 버스바(240)가 구비될 수 있다. 상기 제2 전장 버스바(240)는 제2 배터리 모듈(201)의 복수의 전지셀(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 전장 버스바(240)는 개방된 형태의 상기 제2 개방부(324a)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 더욱이, 상기 제2 전장 버스바(240)의 일부는 상기 제2 개방부(324a)를 통해 외부로 돌출된 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 커버 프레임(310) 및 상기 제2 커버 프레임(320) 각각에 형성된 제1 개방부(314a) 및 제2 개방부(324a)는, 상기 전장 버스바(240)를 짧은 길이로 전기적 부품과 접속될 수 있는 구조를 형성시킬 수 있어, 배터리 팩(1000)의 설치를 간단하게 하고, 제조 비용을 줄이며, 제품의 공간 효율을 높일 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩(1000)은 제1 배터리 모듈(200)과 제2 배터리 모듈(201)을 전기적으로 연결하도록 구성된 모듈 버스바(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 커버 프레임(310)의 제1 절곡부(314)에는 상기 모듈 버스바(250)의 일부위가 외부로 돌출 연장되도록 개방된 제1 개구부(314b)가 구비될 수 있다.
이때, 상기 모듈 버스바(250)의 일부위는 제1 배터리 모듈(200)과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 개구부(314b)의 내측으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 모듈 버스바(250)의 나머지 부위는 상기 제1 개구부(314b)를 통해 외측으로 돌출 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 모듈 버스바(250)는 전기 전도성 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 전도성 소재는, 구리, 니켈, 알루미늄, 금, 은 등이 주재료로 구성된 금속 합금일 수 있다.
나아가, 상기 배터리 팩(1000)은 제1 배터리 모듈(200)과 제2 배터리 모듈(201)을 전기적으로 연결하도록 구성된 모듈 버스바(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 절곡부(324)에는 상기 모듈 버스바(250)의 일부위가 외부로 돌출 연장되도록 개방된 제2 개구부(324b)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 모듈 버스바(250)의 일부위는 제2 배터리 모듈(201)과 전기적으로 연결되도록 상기 제2 개구부(324b)의 내측으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 모듈 버스바(250)의 나머지 부위는 상기 제2 개구부(324b)를 통해 외측으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 2에서와 같이, 상기 모듈 버스바(250)는, 상기 제1 배터리 모듈(200)의 복수의 전지셀(100)과 전기적으로 연결되는 제1 단자부(251)와 상기 제2 배터리 모듈(201)과 접촉되는 제2 단자부(253)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 모듈 버스바(250)는 상기 제1 단자부(251)와 상기 제2 단자부(253) 사이를 연결하도록 사선 방향으로 연결된 중간부(252)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈 버스바(250)의 제1 단자부(251) 및 제2 단자부(253) 각각은 상기 제1 배터리 모듈(200)의 제1 접속 플레이트(225)와 상기 제2 배터리 모듈(201)의 제2 접속 플레이트(227)와 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 커버 프레임(310) 및 상기 제2 커버 프레임(320) 각각에 전장 버스바(240) 및 모듈 버스바(250)가 외부로 노출되거나 외부로 돌출될 수 있도록 제1 개방부(314a), 제2 개방부(324a), 제1 개구부(314b), 및 제2 개구부(324b)를 구비함으로써, 배터리 팩(1000)의 제1 배터리 모듈(200)과 제2 배터리 모듈(201) 간의 전기적 연결 및 상기 제1 배터리 모듈(200)과 제2 배터리 모듈(201)과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 손쉽게 이룰 수 있어, 제조 효율을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)의 외측에는 전기적 부품들이 탑재될 수 있다. 여기서, 상기 전기적 부품들은 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)의 전류를 감지하여 측정하거나, 전류 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)가 전자파나 자기장을 차단할 수 있는 금속 소재를 구비할 수 있다.
예를 들면, 상기 배터리 팩(1000)에는 여러 개의 전기적 부품들(도시하지 않음)이 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 전기적 부품들을 전장품(electrical equipment)이라고도 한다. 나아가, 상기 배터리 팩(1000)에 포함되는 전장품의 대표적인 예로는, 릴레이나 전류센서, 퓨즈 등일 수 있다. 또한, BMS(400, Battery Management System)는 이러한 전장품들을 구비할 수 있다. 이러한 전장품들은 배터리 팩(1000)에 포함된 복수의 전지셀(100)의 충방전을 관리하고, 안전성을 확보하기 위한 구성요소로서, 대부분의 배터리 팩(1000)에 필수적으로 포함되는 구성요소라 할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(1000)은 전기적 부품들을 구비한 BMS(400)가 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)의 전방 외측에 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)의 외측에 전기적 부품들을 탑재 시킴으로써, 상기 전기적 부품들이 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)로부터 발생된 전자파 또는 자기장의 영향을 피할 수 있으므로, 오작동 내지 신호 노이즈 발생을 방지할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 커버 구조물을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2와 함께 도 4를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 커버 구조물(300A)은 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324) 각각의 외측에 결합된 보강대(340)가 더 구비될 수 있다. 상기 보강대(340)는, 상기 좌우 방향(X 방향)의 길이가 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)의 좌우 방향의 총 길이와 대응되는 크기일 수 있다. 또한, 상기 보강대(340)의 좌우 방향의 양 단부는 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)와 결합될 수 있다.
외부에서 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324)에 충격이 가해질 경우, 상기 보강대(340)는 외부 충격을 흡수하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 보강대(340)는, 외부 충격에 의해 상기 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324) 각각이 내부 공간에 위치한 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 각각이 위치한 방향으로 휘어지는 것을 저지하는 역할을 수행할 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 커버 구조물(300A)이 제1 절곡부(314) 및 제2 절곡부(324) 각각의 외측에 결합된 보강대(340)를 구비함으로써, 상기 제1 커버 프레임(310) 및 제2 커버 프레임(320)의 기계적 강성을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(1000)의 안정성을 효과적으로 높일 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 각각은, 모듈 하우징(210), 및 접속 플레이트(220)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 모듈 하우징(210)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 삽입 수용하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 모듈 하우징(210)은 상기 복수의 전지셀(100)을 삽입 수용하도록 복수의 중공(H1)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 중공(H1)은 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면을 감쌀 수 있도록 내부 공간이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 모듈 하우징(210)은, 외측벽들(210a, 210b, 210c, 210d)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)은 전, 후, 좌, 우 방향들 각각에 위치한 외측벽들(210a, 210b, 210c, 210d)을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 모듈 하우징(210)은 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈 하우징(210)은 폴리염화 비닐을 구비할 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(210)은 상부 케이스(214) 및 하부 케이스(216)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 케이스(214)는, 상기 원통형 전지셀(100) 상부의 외측면을 감싸도록 중공(H1)이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 하부 케이스(216)는, 상기 상부 케이스(214)의 하부에 체결되고, 상기 원통형 전지셀(100)의 하부의 외측면을 감싸도록 중공(H1)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(214) 및 하부 케이스(216) 각각에는 56개의 중공(H1)이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 하우징(210)은, 상부에서 하부까지 상하 방향(Z 방향)으로 관통된 고정관(212)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 고정관(212)은 좌 방향 및 우 방향 각각의 외측에 위치할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정관(212)은 모듈 하우징(210)의 중앙을 중심으로 좌측 또는 우측으로 치우쳐 위치될 수 있다. 이러한 고정관(212)에는 장볼트나 압입 너트(팸너트)가 삽입되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 모듈 하우징(210)은 외부 구조나 고정 부재(352)와의 결합을 이루기 위해 구비될 수 있다.
나아가, 상기 접속 플레이트(220)는 전기 전도성 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 전도성 소재는, 구리, 니켈, 알루미늄, 금, 은 등이 주재료로 구성된 금속 합금일 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 제1 배터리 모듈(200)은 14개의 접속 플레이트(220) 각각이 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부 및 하부 각각에 위치할 수 있다.
또한, 상기 접속 플레이트(220)는 접속부(221) 및 연장부(223)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 접속부(221)는 측면 보다 상대적으로 상면 및 하면이 넓은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 접속부(221)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 형성된 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 접속부(221)는 상기 모듈 하우징(210)의 상부 또는 하부에 탑재될 수 있다.
나아가, 상기 접속부(221)는 일부위에 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)와 전기적으로 접촉 연결되는 접속 단자(221c)가 복수개 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 접속부(221)에는 상하 방향으로 천공된 적어도 하나 이상의 접속 개구(221h)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 접속 플레이트(220)의 접속 단자(221c)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)에 형성된 전극 단자(111)와 전기적으로 접촉 연결되도록 상기 접속 개구(221h)의 테두리 내측으로부터 수평 방향으로 연장 돌출되어 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속 단자(221c)의 연장 돌출된 단부는 돌출 연장 방향을 기준으로 양측으로 갈라진 분지 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 연장부(223)는 상기 접속부(221)로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 돌출 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 연장부(223)는 상기 돌출 연장된 일부위가 상기 접속부(221)로부터 상부 방향 또는 하부 방향으로 절곡된 형태일 수 있다. 그리고, 상기 연장부(223)의 상기 절곡된 단부가 다른 하나의 접속 플레이트(220)의 일부위와 접촉 연결될 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 상부에 탑재되는 접속 플레이트(220)에는 접속부(221)의 좌우 방향의 단부로부터 하부 방향으로 절곡 연장된 2개의 연장부(223)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 연장부(223)는, 상기 연장부(223)의 상기 절곡된 단부가 다른 하나의 접속 플레이트(220)의 일부위(연장부)와 접촉 연결될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 접속 플레이트(220)는 제1 접속 플레이트(225) 및 제2 접속 플레이트(227)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 접속 플레이트(225)는 상기 접속부(221)가 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 접속부(221)로부터 돌출 연장된 상기 연장부(223)가 하부 방향으로 절곡된 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 제1 접속 플레이트(225)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부에 위치한 전극 단자(111)와 전기적으로 접속(접합)될 수 있다.
더욱이, 상기 제1 접속 플레이트(225)의 연장부(223)는 상기 제2 접속 플레이트(227)의 연장부(223)와 전기적으로 접촉(접합)될 수 있다. 그리고, 상기 제1 접속 플레이트(225)의 접속 단자(221c)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111a)와 저항 용접을 통해 접합될 수 있다.
그리고, 상기 제2 접속 플레이트(227)는 상기 접속부(221)가 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 하부에 위치하고 상기 접속부(221)로부터 돌출 연장된 상기 연장부(223)가 상부 방향으로 절곡된 형태일 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 접속 플레이트(227)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 하부에 위치한 전극 단자(111)와 전기적으로 접속(접촉)될 수 있다. 더욱이, 상기 제2 접속 플레이트(227)의 연장부(223)는, 상기 제1 접속 플레이트(225)의 연장부(223)와 전기적으로 접촉될 수 있다. 그리고, 상기 제2 접속 플레이트(227)의 접속 단자(221c)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 음극 단자(111b)와 저항 용접을 통해 접합될 수 있다.
또한, 상기 제1 접속 플레이트(225) 및 상기 제2 접속 플레이트(227) 각각의 연장부(223)는, 전방 또는 후방으로 사선으로 연장된 확장 구조(223b)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 7개의 제1 접속 플레이트(225)의 연장부(223)는 사선 방향으로 후방으로 연장된 확장 구조(223b)를 가질 수 있다. 상기 7개의 제2 접속 플레이트(227)의 연장부(223)는 사선 방향으로 전방으로 연장된 확장 구조(223b)를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 모듈 하우징(210)의 상부 또는 하부에 탑재되는 접속부(221)와 상기 접속부(221)의 좌우 방향으로 연장되어 상부 또는 하부 방향으로 절곡된 연장부(223)를 구비한 접속 플레이트(220)를 포함함으로써, 종래기술의 배터리 팩(1000)과 달리, 접속 플레이트들(225, 227) 간의 접촉 연결을 모듈 하우징(210)의 좌우 방향의 외측부에서 이루어질 수 있다.
이에 따라, 종래 기술과 비교할 때, 접속 플레이트(220)들 간의 결합 부위가 모듈 하우징(210)의 좌우 측면에서 이루어지도록 구성됨으로써, 모듈 하우징(210) 내에서 접속 플레이트들(225, 227) 간의 접촉 연결을 위한 전후 방향의 공간 확보가 불필요해질 수 있다. 이에 따라, 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)을 전후 방향으로 보다 슬림한 형태로 구현이 가능하다. 궁극적으로, 배터리 팩(1000)의 에너지 밀도를 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
그리고, 도 3을 참조하면, 상기 접속부(221)에는 상기 고정관(212)과 연통될 수 있도록 상하 방향으로 천공된 가이드 홀(H2)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접속 플레이트(225) 및 제2 접속 플레이트(227) 각각의 접속부(221)에는 2개의 가이드 홀(H2)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(1000)의 제조시, 상기 접속 플레이트(220)를 상기 모듈 하우징(210)에 탑재하는 과정이 손쉽고 빠르게 진행될 수 있어, 제조 효율을 높일 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 커버 구조물을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2와 함께 도 5를 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 커버 구조물(300B)의 상기 제1 커버 프레임(310B) 및 제2 커버 프레임(320B) 각각에는 상기 모듈 하우징(210)의 일부위와 대면하도록 구성된 융기 구조(보이지 않음)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 커버 프레임(310B)의 제1 본체부(312)의 좌측 외면에는 상기 모듈 하우징(210)의 일부위와 대면하도록 구성된 복수의 융기 구조가 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 커버 프레임(310B)의 융기 구조는 접속 플레이트(220)의 연장부(223)와 대면하지 않는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 커버 프레임(310B)의 융기 구조는, 상기 절연 시트(330)를 상기 모듈 하우징(210)의 외측벽(210b)에 밀착되도록 상기 절연 시트(330)를 가압할 수 있다.
또한, 상기 제2 커버 프레임(320B)의 제2 본체부(322)의 우측 외면에는 상기 모듈 하우징(210)의 일부위와 대면하도록 구성된 복수의 융기 구조(323)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 융기 구조(323)는 접속 플레이트(220)의 연장부(223)와 대면하지 않는 위치에 형성될 수 있다. 이는, 상기 융기 구조(323)가 상기 접속 플레이트(220)의 연장부(223)와 충돌하는 것에 의해 파괴 내지 전기적 단락이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 상기 제2 커버 프레임(320B)의 융기 구조(323)는, 상기 절연 시트(330)를 상기 모듈 하우징(210)의 외측벽(210b)에 밀착되도록 상기 절연 시트(330)를 가압할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 커버 프레임(310B) 및 상기 제2 커버 프레임(320B) 각각에 융기 구조(323)를 구비함으로써, 커버 구조물(300)과 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 간의 접촉 면적을 늘릴 수 있어, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 각각에서 발생된 열을 효과적으로 전도 시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 방열 효율을 크게 늘릴 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 7은, 도 6의 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2와 함께 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000A)의 커버 구조물(300C)은 상부 플레이트(350) 및 하부 플레이트(355)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 플레이트(350)는 상기 제1 커버 프레임(310) 및 상기 제2 커버 프레임(320)의 상부를 덮도록 구성될 수 있다. 상기 하부 플레이트(355)는 상기 제1 커버 프레임(310) 및 상기 제2 커버 프레임(320)의 하부를 상부 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부 플레이트(350) 및 상기 하부 플레이트(355)는 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다. 상기 상부 플레이트(350) 및 상기 하부 플레이트(355) 각각은 상기 제1 커버 프레임(310) 및 상기 제2 커버 프레임(320)을 커버할 수 있도록 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)의 수평 방향의 평면 크기 보다 큰 크기를 가질 수 있다. 즉, 상기 상부 플레이트(350) 및 상기 하부 플레이트(355)는, 상기 제1 커버 프레임(310) 및 제2 커버 프레임(320) 보다 수평 방향으로 더 돌출 연장된 외주부가 형성될 수 있다.
여기서, 수평 방향이란, 상기 상부 플레이트(350) 및 상기 하부 플레이트(355)를 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이라고도 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 커버 구조물(300C)은, 상부 플레이트(350) 및 하부 플레이트(355)를 더 구비함으로써, 상기 제1 커버 프레임(310), 상기 제2 커버 프레임(320), 상기 제1 배터리 모듈(200), 및 상기 제2 배터리 모듈(201)의 축적된 열을 상부 플레이트(350) 및 하부 플레이트(355)를 통해 외부로 전도될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(1000A)의 방열 효과를 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 다시 도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 상부 플레이트(350) 및 상기 하부 플레이트(355)에는 상기 모듈 하우징(210)의 고정관(212)에 일부가 삽입되도록 돌출 연장된 형태의 고정 부재(352)가 구비될 수 있다. 상기 상부 플레이트(350) 및 상기 하부 플레이트(355)에는 고정 부재(352)의 일부위가 삽입되어 고정될 수 있는 고정홀(353)이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 고정 부재(352)는 압입 너트(팸너트)(352b)를 구비할 수 있다. 상기 압입 너트(352b)는 상기 고정홀(353)에 삽입되어 고정되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 압입 너트(352b)는, 상기 모듈 하우징(210)의 고정관(212)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 플레이트(355)의 상면에는 복수의 압입 너트(352b)가 구비될 수 있다. 상기 압입 너트(352b)는 상부 방향으로 돌출된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 고정홀(353)에 삽입된 압입 너트(352b)는 상부 방향으로 뾰족한 뿔 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 압입 너트(352b)는 상부 플레이트(350)의 하면에 복수개 구비될 수 있다. 상기 압입 너트(352b)는 하부 방향으로 돌출된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 고정홀(353)에 삽입된 압입 너트(352b)는 하부 방향으로 뾰족한 뿔 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상기 고정 부재(352)는 장볼트(352a)를 더 구비할 수 있다. 상기 장볼트(352a)는 상부 플레이트(350)와 하부 플레이트(355) 각각과 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수개의 장볼트(352a)가 구비되어 있다. 복수의 장볼트(352a) 각각의 상단부와 하단부는 상부 플레이트(350) 및 하부 플레이트(355) 각각에 결합되도록 고정홀(353)에 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 상부 플레이트(350) 및 하부 플레이트(355) 각각에 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)을 고정하도록 구성된 고정 부재(352)를 구비 시킴으로써, 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)을 상부 플레이트(350) 및 하부 플레이트(355)에 유동이 없도록 고정시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 고정 부재(352)로서 압입 너트(팸너트)(352b)를 구비함으로써, 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201)을 상기 하부 플레이트(355)에 탑재함과 동시에 고정시킬 수 있다. 또는, 상기 상부 플레이트(350)를 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 상에 탑재할 경우, 바로 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(1000)의 제조 시간을 단축하고, 큰 재료비의 소요를 막을 수 있으며, 배터리 팩(1000)의 중량을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2와 함께 도 8을 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000B)의 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 각각의 상부, 하부, 또는 상부 및 하부에는 적어도 하나 이상의 열전도성 부재(260)를 더 구비할 수 있다. 여기서 열전도성 부재(260)는 패드 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 열전도성 부재(260)는, 열전도성이 높은 고분자 수지 또는 실리콘계 수지 및 금속 필러를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 고분자 수지는, 폴리 실록산 수지, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 또는 에폭시계 수지일 수 있다. 그리고, 상기 열전도성 부재(260)는, 부가된 접착 물질이 고화된 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 접착 물질은, 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 고무계 등의 물질일 수 있다.
또한, 상기 열전도성 부재(260)는 접속 플레이트(220)의 외측면과 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 14개의 열전도성 부재(260)는 제1 배터리 모듈(200)의 제1 접속 플레이트(225)들의 외측면과 접촉되도록 구성될 수 있다. 또한, 나머지 14개의 열전도성 부재(260)는 제2 배터리 모듈(201)의 제1 접속 플레이트(225)들의 외측면과 접촉되도록 구성될 수 있다.
상기 열전도성 부재(260)는, 또한 상기 모듈 하우징(210)의 외측면과 접촉되도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, F 방향으로 바라볼 경우, 상기 모듈 하우징(210)의 상부면으로부터 상부 방향으로 돌출 연장된 격벽(214w)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 격벽(214w)은 모듈 하우징(210)의 좌측 단부에서 우측 단부까지 좌우 방향으로 연장된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 각각의 상부에는 8개의 격벽(214w)이 일정 간격으로 이격되어 구비될 수 있다.
나아가, 상기 열전도성 부재(260)는 격벽(214w)의 일부위와 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 열전도성 부재(260)가 상기 격벽(214w)의 전후 방향의 일면 또는 양면에 접촉하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 배터리 모듈(200) 및 제2 배터리 모듈(201) 각각에는 7개의 열전도성 부재(260)가 격벽(214w)의 전후 방향의 양면에 접촉하도록 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 열전도성 부재(260)가 모듈 하우징(210)의 격벽(214w)에 접촉하도록 구성됨으로써, 모듈 하우징(210)에 축적된 열을 상기 열전도성 부재(260)를 통해 외부 방향으로 빠르게 전도시킬 수 있어, 배터리 팩(1000)의 냉각 효율을 증대 시킬 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다. 도 10은, 도 9의 C 영역의 모습을 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 평면도이다. 도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 고정물을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 12는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 고정물이 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈에 결합된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 평면도이다.
다시 도 2와 함께 도 9 내지 도 12를 참고하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000C)은, 도 8의 배터리 팩(1000B)과 달리, 6개의 고정물(360)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각에 구비된 격벽(214w)의 양 단부에는 리브(214w1)가 형성될 수 있다. 상기 격벽(214w)의 내측 방향(중앙 방향)의 단부에 형성된 리브(214w1)는, 상기 제1 커버 프레임(310)의 상기 제1 본체부(312) 또는 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 본체부(322)와 대면하도록 위치될 수 있다. 상기 리브(214w1)는, 상기 격벽(214w)의 단부로부터 전후 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 모듈(200)의 모듈 하우징(210)의 상부에는 F 방향에서 바라볼 경우, 좌우 방향으로 연장된 격벽(214w)이 구비될 수 있다. 상기 격벽(214w)의 좌우 방향의 양 단부 각각에는 전후 방향으로 연장된 리브(214w1)가 형성될 수 있다. 상기 제1 배터리 모듈(200)의 상기 격벽(214w)의 우측 단부에 형성된 리브(214w1)는 상기 제1 커버 프레임(310)의 상기 제1 본체부(312)와 대면하고 있을 수 있다.
또한, 제2 배터리 모듈(201)의 모듈 하우징(210)에는 F 방향에서 바라볼 경우, 좌우 방향으로 연장된 격벽(214w)이 구비될 수 있다. 상기 제2 배터리 모듈(201)의 상기 격벽(214w)의 좌우 방향의 양 단부 각각에는 전후 방향으로 연장된 리브(214w1)가 형성될 수 있다. 상기 격벽(214w)의 좌측 단부에 형성된 리브(214w1)는 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 본체부(322)와 대면하고 있을 수 있다.
더욱이, 상기 고정물(360)은, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각의 리브(214w1)와 결합하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 고정물(360)은, 수평 방향으로 연장된 판형부(362), 및 상기 판형부(362)의 좌우 방향의 양 단부로부터 하부 방향으로 절곡되어 연장된 고정부(364)가 구비될 수 있다. 상기 고정부(364)에는 상기 격벽(214w)의 상부가 삽입되도록 구성된 삽입홈(364h)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 삽입홈(364h)은 상기 고정부(364)의 하단부로부터 상부 방향으로 내입된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 고정물(360)은, 상기 제1 배터리 모듈(200)의 모듈 하우징(210)에 형성된 격벽(214w)의 리브(214w1)와 상기 제2 배터리 모듈(201)의 모듈 하우징(210)에 형성된 격벽(214w)의 리브(214w1) 각각에 결합될 수 있다. 이때, 상기 고정물(360)의 좌우 방향의 양단에 구비된 고정부(364)는 상기 제1 배터리 모듈(200)의 리브(214w1)의 좌측면과 상기 제2 배터리 모듈(201)의 리브(214w1)의 우측면 각각에 대면하여 위치될 수 있다. 그리고, 양 단부에 형성된 고정부(264)들 각각에 형성된 끼움홈(364h)은 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각의 격벽(214w)의 상단부에 끼워질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각의 격벽(214w)의 단부에는 전후 방향으로 연장된 리브(214w1)가 형성되고, 상기 배터리 팩(1000C)은, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각의 리브(214w1)와 결합하도록 구성된 고정물(360)을 더 포함함으로써, 상기 제1 배터리 모듈(200) 및 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각의 좌우 방향의 유동을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(1000C)의 진동이나 외부 충격으로 인해 배터리 팩(1000C)의 내부 구성들이 서로 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 상기 고정물(360)은 상기 제1 배터리 모듈(200)과 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각을, 상기 제1 커버 프레임(310)의 상기 제1 본체부(312) 및 상기 제2 커버 프레임(320)의 제2 본체부(322) 각각에 밀착시킬 수 있어, 상기 제1 배터리 모듈(200)과 상기 제2 배터리 모듈(201) 각각에서 발생된 열이 상기 제1 커버 프레임(310)과 상기 제2 커버 프레임(320)으로 전도되는 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩(1000)을 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 전자 디바이스(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩(1000)을 내부에 수용하는 케이스(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 자동차(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩(1000)을 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 자동차는, 예를 들면, 상기 배터리 팩(1000)을 전원으로 하는 전기 모터(도시하지 않음)를 구비한 전기 자동차일 수 있다.
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.
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.
[부호의 설명]
1000: 배터리 팩 100: 전지셀
300: 커버 구조물 310, 320: 제1 커버 프레임, 제2 커버 프레임
312, 322: 제1 본체부, 제2 본체부
314, 324: 제1 절곡부, 제2 절곡부
314a, 324a: 제1 개방부, 제2 개방부
314b, 324b: 제1 개구부, 제2 개구부
200, 201: 제1 배터리 모듈, 제2 배터리 모듈
111, 111a, 111b: 전극 단자, 양극 단자, 음극 단자
220, 225, 227: 접속 플레이트, 제1 접속 플레이트, 제2 접속 플레이트
221: 접속부 223: 연장부
223b: 확장 구조 H2: 가이드 홀
210: 모듈 하우징 210a, 210b, 210c, 210d: 외측벽
214: 상부 케이스 216: 하부 케이스
251: 제1 단자부 253: 제2 단자부
212: 고정관 H1: 중공
240: 전장 버스바 250: 모듈 버스바
400: BMS 340: 보강대
260: 열전도성 부재 323: 융기 구조
350, 355: 상부 플레이트, 하부 플레이트
214w: 격벽 352: 고정 부재
360: 고정물 362, 364: 판형부, 고정부
364h: 끼움홈
본 발명은 다수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 배터리 팩이 구비된 전자 디바이스 및 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (13)

  1. 전후 방향의 양단이 좌측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성된 제1 커버 프레임, 및 일부위가 상기 제1 커버 프레임과 결합되며 전후 방향의 양단이 우측 방향으로 절곡되어 내부 공간이 형성된 플레이트 형태로 구성된 제2 커버 프레임을 구비하는 커버 구조물;
    상기 제1 커버 프레임의 내부 공간에 수용되고 복수의 전지셀을 구비한 제1 배터리 모듈; 및
    상기 제2 커버 프레임의 내부 공간에 수용되고 복수의 전지셀을 구비한 제2 배터리 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버 프레임은,
    지면을 기준으로 수직 방향 및 전후 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고 제1 배터리 모듈의 우측을 커버하는 제1 본체부, 및 상기 제1 배터리 모듈의 전후 방향의 외측을 커버하도록 상기 제1 본체부의 전후 방향의 양단부로부터 좌 방향으로 절곡 연장된 제1 절곡부가 구비되며,
    상기 제2 커버 프레임은,
    지면을 기준으로 수직 방향 및 전후 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고 상기 제1 본체부의 우측부와 결합되며 제2 배터리 모듈의 좌측을 커버하는 제2 본체부, 및 상기 제2 배터리 모듈의 전후 방향의 외측을 커버하도록 상기 제2 본체부의 전후 방향의 양단부로부터 우 방향으로 절곡 연장된 제2 절곡부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버 프레임의 제1 절곡부에는,
    상기 제1 배터리 모듈과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 전장 버스바가 외부로 노출되도록 개방된 제1 개방부, 및
    상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 모듈 버스바의 일부위가 외부로 돌출 연장되도록 개방된 제1 개구부가 구비되고,
    상기 제2 커버 프레임의 제2 절곡부에는,
    상기 제2 배터리 모듈과 전기적 부품들 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 전장 버스바가 외부로 노출되도록 개방된 제2 개방부, 및
    상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈 간의 전기적 연결을 이루도록 구성된 모듈 버스바의 일부위가 외부로 돌출 연장되도록 개방된 제2 개구부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 절곡부 및 제2 절곡부의 외측에는, 상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 전류를 감지하여 측정하거나, 전류 흐름을 제어하도록 구성된 전기적 부품들이 탑재된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 커버 구조물은 상기 제1 절곡부 및 제2 절곡부 각각의 외측에 결합된 보강대가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 각각은,
    상기 복수의 전지셀을 삽입 수용하도록 복수의 중공이 형성된 모듈 하우징; 및
    측면 보다 상대적으로 상면 및 하면이 넓은 플레이트 형상을 가지고 상기 복수의 전지셀의 전극 단자가 형성된 상부 또는 하부에 위치하며 일부위에 상기 전지셀의 전극 단자와 전기적으로 접촉 연결되는 접속 단자가 복수개 구비된 접속부, 및 상기 접속부로부터 좌우 방향의 양단부로부터 돌출 연장되고 상기 돌출 연장된 일부위가 상기 접속부로부터 상부 또는 하부 방향으로 절곡되며 상기 절곡된 단부가 다른 하나의 접속 플레이트의 일부위와 접촉 연결된 연장부를 구비한 접속 플레이트
    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접속 플레이트는 제1 접속 플레이트 및 제2 접속 플레이트를 구비하고,
    상기 제2 접속 플레이트의 연장부는, 상기 제1 접속 플레이트의 연장부와 전기적으로 접촉되며,
    상기 제1 접속 플레이트 및 상기 제2 접속 플레이트 각각의 연장부는, 전방 또는 후방으로 사선으로 연장된 확장 구조를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 커버 프레임 및 제2 커버 프레임 각각에는 상기 모듈 하우징의 일부위와 대면하도록 구성된 융기 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 커버 구조물은,
    상기 제1 커버 프레임 및 상기 제2 커버 프레임의 상부를 덮도록 구성된 상부 플레이트; 및
    상기 제1 커버 프레임 및 상기 제2 커버 프레임의 하부를 상부 방향으로 지지하도록 구성된 하부 플레이트를 더 구비하고,
    상기 모듈 하우징은, 상부에서 하부까지 상하 방향으로 관통된 고정관을 구비하며,
    상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트에는 상기 모듈 하우징의 고정관에 일부가 삽입되도록 돌출 연장된 형태의 고정 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 각각은,
    상부, 하부, 또는 상부 및 하부에는 적어도 하나 이상의 열전도성 부재를 더 구비하고,
    상기 모듈 하우징의 상부면으로부터 상부 방향으로 돌출 연장된 격벽이 구비되며,
    상기 열전도성 부재는 격벽의 일부위와 접촉하도록 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 각각의 격벽의 단부에는 전후 방향으로 연장된 리브가 형성되고,
    상기 배터리 팩은, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 각각의 리브와 결합하도록 구성된 고정물을 더 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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