WO2021025321A1 - 고정 막대를 구비한 배터리 팩, 이를 포함하는 전자 디바이스 및 자동차 - Google Patents

고정 막대를 구비한 배터리 팩, 이를 포함하는 전자 디바이스 및 자동차 Download PDF

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WO2021025321A1
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fixing
battery
battery pack
pack
tray
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진희준
이정훈
김경모
문정오
박진용
박진하
지호준
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack having a fixed bar, an electronic device including the same, and a vehicle, and more particularly, to a battery pack with improved manufacturing efficiency, and an electronic device including the same, and a vehicle.
  • 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.
  • a battery pack of the prior art was configured to fix a plurality of battery modules in a tray.
  • a technique for fixing each corner portion (square corner portion) of a battery module on a tray using a plurality of long bolts has been proposed.
  • a battery pack is provided with a flange extending outward from each of a plurality of battery modules, and a technique of fixing the flange on a tray by using a plurality of long bolts has been proposed.
  • an object of the present invention is to provide a battery pack in which manufacturing time is effectively shortened through a simple manufacturing process, an electronic device including the same, and a vehicle.
  • At least one battery module having a cell frame having a fixing tube configured in an open shape;
  • It extends long in one direction and includes a fixing rod inserted into the fixing tube in a horizontal direction.
  • a pack tray having a base plate configured to mount the at least one battery module thereon and a fixing wall extending upward from an upper surface of the base plate
  • Both ends of the fixing rod may be fixed to a fixing wall provided in the pack tray.
  • a fixing groove having a portion recessed downward may be provided at an upper portion of the fixing wall of the pack tray so that one end or the other end of the fixing rod is inserted and fixed.
  • a press-fit groove inserted in an inward direction may be provided at an upper portion of the fixing wall of the pack tray so that one end or the other end of the fixing rod is press-fitted and fixed.
  • the fixing bar may include a pressing member configured to press the battery module in a direction in which the fixing wall of the pack tray is located.
  • a male screw is formed on at least a part of the outer surface of the fixing rod
  • the pressing member may be a pressing nut having a female thread to move along the male thread of the fixing rod.
  • the battery pack may further include a heat sink configured to be interposed between the two or more battery modules.
  • the two or more battery modules are inserted into each of the two or more fixing rods through the fixing tube,
  • two or more insertion grooves inserted in an upward direction may be provided so that a portion of each of the two or more fixing bars is inserted.
  • thermally conductive pad is provided between the battery module and the heat sink,
  • the thermally conductive pad may extend in an up-down direction and a front-rear direction, and a gas discharge groove inserted into the thermally conductive pad may be formed.
  • it may further include a cross beam positioned on the base plate of the pack tray and configured to be coupled to the two or more fixing bars.
  • an electronic device for achieving the above object includes the battery pack.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes the battery pack.
  • the battery pack of the present invention includes a fixing rod inserted in a horizontal direction in a fixing tube provided in at least one battery module, so that a plurality of secondary batteries can be moved in one direction by simply inserting the fixing rod. It can be placed and fixed so that it does not move up and down. Accordingly, compared to the conventional battery pack using a plurality of long bolts to fix the plurality of battery modules, it is possible to effectively shorten the manufacturing time of the battery pack and effectively reduce the weight of the battery pack.
  • the present invention provides a plurality of battery modules in the pack tray constituting the battery pack by fixing both ends of the fixing bar on which at least one battery module is fixed to the fixing wall provided in the pack tray. It can be fixedly coupled within the pack tray simply by mounting it. Accordingly, there is an advantage in that the manufacturing time of the battery pack can be effectively shortened, and the use of a separate fixing member can be greatly reduced.
  • the upper portion of the fixing wall of the pack tray is provided with a press-fit groove inserted in an inward direction so that one end or the other end of the fixing bar is press-fitted and fixed, thereby being combined with at least one battery module
  • Both ends of the fixed bar may be inserted into and coupled to the press-fit groove, and at least one battery module may be mounted on the pack tray and fixed so as not to flow in the front-to-back, vertical, and horizontal directions. Accordingly, there is an advantage of simplifying the manufacturing process of the battery pack and shortening the manufacturing time.
  • the fixing rod of the present invention includes a pressing member configured to press the battery module in the direction in which the fixing wall of the pack tray is located, so that a plurality of battery modules can be easily installed in the pack tray. Can be fixed within. Accordingly, the present invention has the advantage of minimizing the time of the bonding process while reducing the number of bonding members.
  • 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 a state in which some components of a battery pack according to an embodiment of the present invention are separated.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing a portion of the battery module cut along the line A-A' of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing some configurations of some battery modules of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic front view showing a partial configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a partial configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a partial configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a partial configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing a state in which some components of the battery pack according to an embodiment of the present invention are separated.
  • the battery pack 300 of the present invention includes at least one battery module 200 and a fixing rod 220 coupled to the at least one battery module 200.
  • the battery module 200 may include a plurality of secondary batteries 100.
  • the secondary battery 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 an electrode (not shown) of the electrode assembly therein, the insulation is made so that an unintended conductive object does not contact the battery can 120 to cause electric leakage.
  • an insulating film (not shown) or an electrically insulating adhesive surrounding the side of the battery can 120 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. I can.
  • the positive electrode (not shown) may be electrically connected to the positive electrode terminal 111a on the upper end of the battery can 120 by attaching a positive electrode tab.
  • a negative electrode tab is attached to the negative electrode (not shown) to be electrically connected to the negative terminal 111b at the lower end of the battery can 120.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be disposed in a horizontal direction (x direction) in a horizontal direction.
  • the plurality of secondary batteries 100 When the plurality of secondary batteries 100 are mounted on the upper surface of the base plate 211 to be described later, the plurality of secondary batteries 100 may be disposed in a horizontal direction.
  • the horizontal direction can be said to mean a direction parallel to the ground when the cylindrical battery cell 100 is placed on the ground, and can also be called at least one direction on a plane perpendicular to the vertical direction.
  • the battery module 200 includes 23 cylindrical battery cells 100.
  • the 23 cylindrical battery cells 100 are erected in the vertical direction within the cell frame 230 and may be disposed adjacent to each other in the horizontal direction.
  • the battery module 200 may include a cell frame 230 having an upper plate 231 and a lower plate 233.
  • the cell frame 230 may be formed of an electrically insulating material.
  • the electrical insulating material may be plastic having electrical insulating properties.
  • the plastic may preferably be polyvinyl chloride.
  • the cell frame 230 may be configured to fix the plurality of secondary batteries 100 in a predetermined arrangement.
  • the cell frame 230 may include an upper plate 231 mounted on the plurality of secondary batteries 100 and a lower plate 233 mounted on the lower portion of the plurality of secondary batteries 100.
  • a protrusion 233k may be provided.
  • At least one of the upper plate 231 and the lower plate 233 may be provided with a plurality of partition grooves (not shown) for fixing the positions of the plurality of secondary batteries 100. have.
  • a bus bar 221 may be mounted on the upper surface of the upper plate 231.
  • the bus bar 221 may include a body portion 221a positioned to face the electrode terminals 111 of the plurality of secondary batteries 100.
  • at least one connection terminal 221c may be provided on a portion of the body portion 221a of the bus bar 221 so as to contact the electrode terminals 111 of the plurality of secondary batteries 100.
  • an upper plate 231 is mounted on the battery module 200.
  • the bus bar 221 may be mounted on the upper surface of the upper plate 231.
  • the upper plate 231 has three openings perforated in the vertical direction so that the connection terminal 221c of the bus bar 221 can contact the electrode terminals 111 of the plurality of secondary batteries 100. I can.
  • a bus bar 221 may be mounted on a lower surface of the lower plate 233.
  • the bus bar 221 may include a body portion 221a positioned to face the electrode terminals 111 of the plurality of secondary batteries 100.
  • at least one connection terminal 221c may be provided on a portion of the body portion 221a of the bus bar 221 so as to contact the electrode terminals 111 of the plurality of secondary batteries 100.
  • the bus bar 221 may be formed of 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 lower plate 233 is mounted under the plurality of secondary batteries 100.
  • the bus bar 221 is mounted on the lower surface of the lower plate 233.
  • the lower plate 233 has 23 openings perforated in the vertical direction so that the connection terminals 221c of the bus bars 221 can contact the electrode terminals 111 of the plurality of secondary batteries 100. I can.
  • bus bar of the present invention is not necessarily limited to this type, and a plurality of secondary batteries 100 may be electrically connected in series or in parallel through a metal wire (not shown).
  • a metal wire not shown
  • the following connection bus bar 224 and the plurality of secondary batteries 100 may be electrically connected through the metal wire.
  • the battery pack 300 may further include a connection bus bar 224 electrically connecting the plurality of battery modules 200 to each other.
  • the connection bus bar 224 may be made of 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 connection busbar 224 may be configured to contact or connect with the busbars 221 provided in each of the plurality of battery modules 200.
  • 14 connection bus bars 224 electrically connecting the plurality of battery modules 200 may be provided.
  • the plurality of secondary batteries 100 may be electrically connected to the connection bus bar 224 through the bus bar 221. That is, a portion of the bus bar 221 may be electrically connected to the connection bus bar 224.
  • the battery pack 300 may further include a battery management system 270 (BMS) configured to control the charge/discharge current of the battery module 200 therein.
  • BMS battery management system
  • the battery management system 270 may include a protection circuit board 271.
  • the plurality of battery modules 200 may be electrically connected to the connection bus bar 224 through a connection terminal 272 of the protection circuit board 271.
  • the cell frame 230 may include a fixing tube 230h positioned between the plurality of secondary batteries 100.
  • the fixed pipe 230h may have a shape in which the pipe extends long in the horizontal direction and both ends are open.
  • a fixing pipe 230h may be provided between the upper plate 231 and the lower plate 233 of the cell frame 230.
  • a fixing pipe 230h may be positioned at the center of each of the upper plate 231 and the lower plate 233.
  • a fixing pipe 230h extending upward may be provided at the center of the lower plate 233.
  • the fixing rod 220 may be a cylindrical rod extending long in one direction.
  • the fixing rod 220 may be inserted into the fixing pipe 230h in a horizontal direction.
  • the battery module 200 may be configured to be movable on the fixing rod 220 in the insertion direction of the fixing rod 220.
  • the battery pack 300 may be configured to fix four battery modules 200 using one fixing rod 220.
  • a fixing tube 230h is provided in each of the four battery modules 200, and the cylindrical fixing rod 220 is inserted in each of the fixing tubes 230h in a horizontal direction (left and right directions, x directions), A plurality of battery modules 200 may be arranged in one direction.
  • the battery pack 300 of the present invention includes a fixing rod 220 inserted in a horizontal direction into a fixing tube 230h provided in at least one battery module 200,
  • the secondary battery 100 may be disposed in one direction by simply inserting the fixing rod 220 and fixed so as not to move in the vertical direction. Accordingly, compared to the conventional battery pack 300 using a plurality of long bolts to fix the plurality of battery modules 200, the manufacturing time of the battery pack 300 is effectively shortened, and the battery pack 300 ) Can effectively reduce the weight.
  • the battery pack 300 further includes a pack tray 210 having a base plate 211 and a fixing wall 216 provided on an upper surface of the base plate 211.
  • Can include.
  • the base plate 211 may have an area larger than a size of a lower surface of the at least one battery module 200 so as to mount the at least one battery module 200 on the upper side.
  • the base plate 211 may have a plate shape extending in a horizontal direction.
  • the base plate 211 may have a flat top surface.
  • the fixing wall 216 may have a shape extending upward from an upper surface of the base plate 211.
  • the fixing wall 216 may be provided at an outer periphery of the base plate 211 or an end portion in a horizontal direction (x direction or y direction).
  • the pack tray 210 includes a base plate 211 configured to mount 16 battery modules 200 thereon, and a left end of the top surface of the base plate 211 , A fixing wall 216 extending in an upper direction (z direction) from each of the right end and the rear end may be provided.
  • both ends of the fixing rod 220 in the left-right direction (x direction) may be fixed to the fixing wall 216 provided in the pack tray 210.
  • both ends of the fixing rod 220 may be coupled to the fixing walls 216 provided at both ends of the pack tray 210 in the left and right directions (x direction). I can.
  • the present invention is by fixing both ends of the fixing bar 220 to which at least one battery module 200 is fixed to the fixing wall 216 provided in the pack tray 210 , By simply mounting the plurality of battery modules 200 on the pack tray 210 constituting the battery pack 300, it can be fixedly coupled into the pack tray 210. Accordingly, there is an advantage in that the manufacturing time of the battery pack 300 can be effectively shortened, and the use of a separate fixing member (long bolt) can be greatly reduced.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing a portion of the battery module cut along the line A-A' of FIG. 1.
  • a fixing groove 216g configured to be fixed by inserting one end or the other end of the fixing rod 220 into the fixing wall 216 of the pack tray 210 is provided.
  • the fixing groove 216g may be provided in an upper portion, a lower portion, or between an upper portion and a lower portion of the fixed wall 216.
  • the fixing wall 216 may be provided with a fixing groove 216g recessed from a portion of the upper surface downward.
  • the inner surface 216h of the fixing groove 216g may be configured to support the end of the fixing rod 220 in the Y direction.
  • a portion of the fixing bar 220 is inserted in the lower direction so that one end or the other end of the fixing rod 220 is inserted and fixed above the fixing wall 216 of the pack tray 210.
  • both ends of the fixing rod 220 coupled to the at least one battery module 200 is in the fixing groove (216g) provided in the fixing wall 216 of the pack tray 210 What is inserted can be mounted on the pack tray 210.
  • the fixing rod 220 may be fixed such that the at least one battery module 200 is mounted on the pack tray 210 and does not flow in the front and rear directions. Accordingly, there is an advantage of simplifying the manufacturing process of the battery pack 300 and shortening the manufacturing time.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing some configurations of some battery modules of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • a press-fit groove 216k inserted from an upper surface to a lower direction may be provided on an upper portion of the fixing wall 216.
  • the inner surface 216h of the press-fit groove 216k may be configured to surround the outer surface of the end of the fixing rod 220.
  • the inlet (upper portion) of the press-fit groove 216k may be formed to be somewhat narrower than the diameter of the cross-section of the fixing rod 220.
  • the press-fit fixing rod 220 may be fixed in the press-fit groove 216k so as not to escape or flow to the outside.
  • one end or the other end of the fixing bar 220 is press-fitted to the upper portion of the fixing wall 216 of the pack tray 210 and is inserted in the inward direction to be fixed.
  • 216k may be provided so that both ends of the fixing rod 220 coupled with the at least one battery module 200 may be inserted into the press-fit groove 216k, and the at least one It is possible to mount the above battery module 200 and fix it so that it does not flow in the front, rear, vertical, left, and right directions. Accordingly, there is an advantage of simplifying the manufacturing process of the battery pack 300 and shortening the manufacturing time.
  • FIG. 5 is a schematic front view showing a partial configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a plan view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 only the pressing nut 242 is expressed in a vertical cross-sectional view.
  • the fixing rod 220 may include a pressing member 240.
  • the pressing member 240 may be configured to press the battery module 200 in a direction in which the fixing wall 216 of the pack tray 210 is located.
  • the pressing member 240 may be a spring or a nut provided on the fixing rod 220 so as to be movable in a left-right direction (the x direction in FIG. 1 ).
  • two pressing members 240 may be provided on one fixing rod 220.
  • Each of the two pressing members 240 may be configured to move in a direction K1 in which the fixing wall 216 of the pack tray 210 to which both ends of the fixing rod 220 are coupled is located.
  • the pressing member 240 moves in a direction in which the fixing wall 216 of the pack tray 210 is located, and may press the battery module 200. Also, the battery module 200 may be in close contact with the fixing wall 216 of the pack tray 210 by the pressing member 240. The battery module 200 may be fixed by a pressing force between the pressing member 240 and the fixing wall 216 of the pack tray 210.
  • a male screw 220k may be formed on at least a portion of an outer surface of the fixing rod 220.
  • external screws 220k may be provided on each side of the fixing rod 220 based on the center of the fixing rod 220.
  • the pressing member 240 may be a pressing nut 242 in which a female screw 242k is formed so as to move along the male screw 220k of the fixing rod 220.
  • the fixing rod 220 may be provided with two pressing nuts 242 configured to move in the left and right directions along each of the two male screws 220k. That is, the pressing nut 242 may press the at least one battery module 200 to be closely fixed to the fixing wall 216.
  • the fixing rod 220 includes a pressing member 240 configured to press the battery module 200 in a direction in which the fixing wall 216 of the pack tray 210 is located.
  • a pressing member 240 configured to press the battery module 200 in a direction in which the fixing wall 216 of the pack tray 210 is located.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a perspective view schematically showing a part of the configuration of the battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the battery pack 300A of FIG. 7 further includes a heat sink 250 and a thermally conductive pad 260 compared to the battery pack 300 of FIG. 1.
  • the remaining components can be considered to be the same as the battery pack 300 of FIG. 1.
  • the battery pack 300A may be provided with the two or more fixing rods 220.
  • four fixing rods 220 may be mounted on the pack tray 210.
  • the at least two battery modules 200 may be inserted into each of the at least two fixing rods 220 through the fixing pipes (FIGS. 2 and 230H).
  • the fixing pipes FIG. 7, four battery modules 200 may be inserted into each of the four fixing rods 220 through the fixing pipe 230h.
  • the battery pack 300A may further include a heat sink 250 configured to be interposed between the two or more battery modules 200. That is, each of both side surfaces of the heat sink 250 in the left-right direction may be positioned to contact the outer surface of the battery module 200.
  • the heat sink 250 may have a refrigerant flow path (not shown) configured to move the refrigerant therein.
  • the heat sink 250 may be in the form of a box having an empty interior and a metal outer wall 253.
  • a refrigerant may be embedded in the heat sink 250 or may be continuously supplied to the outside.
  • the refrigerant may be water, a freon-based refrigerant, ammonia, acetone, methanol, ethanol, naphthalene, sulfur or mercury.
  • a refrigerant may be embedded in the heat sink, or a refrigerant may be continuously supplied from the outside and the heated refrigerant may be discharged to the outside.
  • a pump may be used to supply or discharge the refrigerant.
  • a coupling structure may be formed in the heat sink 250 so that a portion of each of the two or more fixing rods 220 is inserted.
  • the coupling structure may include four insertion grooves 255h inserted from a lower surface of the heat sink 250 in an upward direction. Each of the four insertion grooves 255h may have a portion of the four fixing rods 220 inserted therein.
  • the contact area between the at least two battery modules 200 and the heat sink 250 interposed therebetween may increase.
  • the battery pack 300A further includes a heat sink 250 configured to be interposed between the two or more battery modules 200, thereby making the heat sink 250 a plurality of battery modules. It is possible to easily connect and install between 200. Moreover, the plurality of battery modules 200 pressurized by the pressing member 240 can effectively increase the coupling force with the heat sink 250, and thus the cooling efficiency of the battery pack 300A can be greatly improved.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a partial configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • a thermally conductive pad 260 may be provided between the battery module 200 and the heat sink 250.
  • the thermally conductive pad 260 may include at least a portion of a material having high thermal conductivity.
  • the material having high thermal conductivity may be a silicone polymer.
  • the thermally conductive pad 260 may have a shape extending in a vertical direction and a front-rear direction.
  • the thermally conductive pad 260 may have a shape that can entirely surround the left and right sides of the heat sink 250.
  • the thermally conductive pad 260 may be added to a portion of the left and right side surfaces of the heat sink 250 corresponding to the battery module 200.
  • eight thermally conductive pads 260 may be added to the left and right sides of the heat sink 250.
  • the eight thermally conductive pads 260 may have a size corresponding to one side surface of the battery module 200.
  • a gas discharge groove 265h inserted in the inner direction of the thermally conductive pad 260 may be formed.
  • the gas discharge groove 265h is linearly extended from the top to the bottom of the thermally conductive pad 260, or extends to the front and rear ends, or extends from the top to the bottom and from the front to the rear in all directions. It can be a form.
  • a portion having a vent structure (where the positive electrode terminal is located) is formed with the surface of the thermally conductive pad 260 where the gas discharge groove 265h is formed.
  • the thermally conductive pad 260 may be provided with gas discharge grooves 265h extending in all directions up, down, before, and after.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a partial configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the battery pack 300B according to another embodiment is located on the base plate 211 of the pack tray 210 compared to the battery pack 300A of FIG. 7.
  • a cross beam 280 may be further included.
  • the remaining components are the same as the battery pack 300A of FIG. 7.
  • the cross beam 280 may be combined with the plurality of fixing rods 220.
  • a coupling structure may be formed in the cross beam 280 so that a portion of each of the two or more fixing rods 220 is inserted.
  • the coupling structure may include four coupling grooves 280h recessed from a lower surface of the cross beam 280 in an upward direction. Each of the four coupling grooves 280h may have a portion of the four fixing rods 220 inserted thereinto.
  • an end of the cross beam 280 may be configured to be coupled to an outer wall 218 provided in the pack tray 210.
  • a cross beam 280 extending in the front-rear direction may be provided at the center of the pack tray 210.
  • the rear end of the cross beam 280 may be coupled to an outer wall 218 provided in the pack tray 210.
  • the cross beam 280 positioned on the base plate 211 of the pack tray 210 and configured to be coupled to the plurality of fixing rods 220, the cross Since the beam 280 is combined with the plurality of fixing rods 220 to serve as a central axis of the structure of the battery pack 300B, it is possible to effectively increase the overall mechanical rigidity of the battery pack 300B In particular, since the cross beam 280 is combined with the plurality of fixing rods 220, it is possible to effectively prevent the fixing rod 220 from being deformed or destroyed by an external impact.
  • the electronic device according to the present invention may include the battery pack 300.
  • the electronic device (not shown) may include a case (not shown) for accommodating the battery pack 300 therein.
  • a vehicle (not shown) according to the present invention may include the battery pack 300. Further, the vehicle may be an electric vehicle including an electric motor (not shown) powered by the battery pack 300 as a power source, for example.
  • 111, 111a, 111b electrode terminal, positive terminal, negative terminal
  • 216, 216g, 216k fixed wall, fixed groove, press-fit groove
  • thermally conductive pad 265h gas exhaust groove
  • cross beam 270 battery management system
  • the present invention relates to a battery pack with improved manufacturing efficiency.
  • the present invention can be used in an industry related to an electronic device and a vehicle including the battery pack.

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Abstract

본 발명은 제조 효율을 높인 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배치되고 서로 전기적으로 연결된 복수의 이차전지, 및 상기 복수의 이차전지를 일정한 배열 상태로 고정하도록 구성되고 상기 복수의 이차전지 사이에 위치하여 수평 방향으로 길게 연장되고 양단이 개방된 형태로 구성된 고정관을 구비한 셀 프레임을 구비한 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및 일 방향으로 길게 연장되고 수평 방향으로 상기 고정관에 삽입된 고정 막대를 포함한다.

Description

고정 막대를 구비한 배터리 팩, 이를 포함하는 전자 디바이스 및 자동차
본 발명은 고정 막대를 구비한 배터리 팩, 이를 포함하는 전자 디바이스 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 효율을 높인 배터리 팩 및 그것을 포함한 전자 디바이스 및 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 08월 05일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0095072호에 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 트레이 내에 고정하도록 구성한 예가 있었다. 예를 들면, 종래 기술에서는 배터리 모듈의 각 코너 부분(사각 모서리 부분)을 복수의 장볼트를 사용하여 트레이 상에 고정시키는 기술이 제안되었다. 다른 실시예로, 배터리 팩은 복수의 배터리 모듈 각각으로부터 외측 방향으로 연장된 플렌지가 구비되어, 이러한 플렌지에 복수의 장볼트를 사용하여 트레이 상에 고정시키는 기술이 제안되었다.
그러나, 이러한 체결 방식은, 복수의 배터리 모듈 각각 마다 복수의 장볼트가 구비될 필요가 있었다. 이에 따라, 제조 과정에서 장볼트의 볼팅 작업에 과도한 시간이 소요되어, 제조 시간을 단축하는데 커다란 어려움이 있었다. 더욱이, 복수의 장볼트를 구비하는 것은 배터리 팩의 무게 증가에 커다란 요소가 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 간단한 제조 과정을 통해 제조 시간을 효과적으로 단축시킨 배터리 팩, 이를 포함하는 전자 디바이스 및 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은,
수평 방향으로 눕혀진 형태로 배치되고 서로 전기적으로 연결된 복수의 이차전지, 및 상기 복수의 이차전지를 일정한 배열 상태로 고정하도록 구성되고 상기 복수의 이차전지 사이에 위치하여 수평 방향으로 길게 연장되고 양단이 개방된 형태로 구성된 고정관을 구비한 셀 프레임을 구비한 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및
일 방향으로 길게 연장되고 수평 방향으로 상기 고정관에 삽입된 고정 막대를 포함한다.
더욱이, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈을 상부에 탑재하도록 구성된 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트의 상면으로부터 상부 방향으로 연장된 고정벽을 구비하는 팩 트레이를 더 포함하고,
상기 고정 막대의 양 단부는 상기 팩 트레이에 구비된 고정벽에 고정될 수 있다.
그리고, 상기 팩 트레이의 고정벽의 상부에는 상기 고정 막대의 일 단부 또는 타 단부가 삽입되어 고정되도록 일부분이 하부 방향으로 내입된 고정홈이 구비될 수 있다.
나아가, 상기 팩 트레이의 고정벽의 상부에는 상기 고정 막대의 일 단부 또는 타 단부가 압입되어 고정되도록 내부 방향으로 내입된 압입홈이 구비될 수 있다.
또한, 상기 고정 막대는 상기 배터리 모듈을 상기 팩 트레이의 고정벽이 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압 부재를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 고정 막대의 외면의 적어도 일부분에는 수나사가 형성되고,
상기 가압 부재는 상기 고정 막대의 수나사를 따라 이동하도록 암나사가 형성된 가압 너트일 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩은 상기 둘 이상의 배터리 모듈 사이에 개재되도록 구성된 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 고정 막대가 둘 이상이 구비되며,
상기 둘 이상의 배터리 모듈이 상기 고정관을 통해 상기 둘 이상의 고정 막대 각각에 삽입되고,
상기 히트 싱크의 하부에는 상기 둘 이상의 고정 막대 각각의 일부분이 삽입되도록 상부 방향으로 내입된 둘 이상의 삽입홈이 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈과 상기 히트 싱크 사이에는 열전도성 패드가 구비되고,
상기 열전도성 패드는 상하 방향 및 전후 방향으로 연장되며 상기 열전도성 패드의 내부 방향으로 내입된 가스 배출홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 팩 트레이의 베이스 플레이트 상에 위치되고 상기 둘 이상의 고정 막대와 결합되도록 구성된 크로스 빔을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 팩은 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에 구비된 고정관에 수평 방향으로 삽입된 고정 막대를 구비함으로써, 복수의 이차전지를 단순히 고정 막대를 삽입하는 것만으로 일방향으로 배치하고 상하 방향으로 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 종래기술의 배터리 팩에서 복수의 배터리 모듈을 고정하기 위해 다수의 장볼트를 사용한 것과 비교하여, 배터리 팩의 제조 시간을 효과적으로 단축하고, 배터리 팩의 무게를 효과적으로 줄일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명은 팩 트레이에 구비된 고정벽에 적어도 하나 이상의 배터리 모듈이 고정된 고정 막대의 양 단부를 고정시킴으로써, 배터리 팩을 구성하는 팩 트레이에 복수의 배터리 모듈을 단순히 탑재시키는 것만으로 팩 트레이 내에 고정 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 제조 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있고, 별도의 고정 부재의 사용을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 팩 트레이의 고정벽의 상부에는 고정 막대의 일 단부 또는 타 단부가 압입되어 고정되도록 내부 방향으로 내입된 압입홈이 구비됨으로써, 적어도 하나 이상의 배터리 모듈과 결합된 고정 막대의 양 단부가 압입홈에 삽입되어 결합될 수 있고, 팩 트레이에 적어도 하나 이상의 배터리 모듈을 탑재하고 전후 상하 좌우 방향으로 유동 되지 않도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 제조 공정을 단순화 시키고 제조 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 본 발명의 고정 막대는 배터리 모듈을 팩 트레이의 고정벽이 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압 부재를 구비함으로써, 가압 부재를 사용하여 손쉽게 복수의 배터리 모듈을 팩 트레이 내에 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 결합 부재의 숫자를 줄이면서 결합 공정의 시간을 최소화할 수 있는 이점이 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, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들이 분리된 모습을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은, 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
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. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들이 분리된 모습을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(300)은 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200), 및 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)과 결합되는 고정 막대(220)를 포함한다.
여기서, 상기 배터리 모듈(200)은 복수의 이차전지(100)를 구비할 수 있다. 상기 이차전지(100)는 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 전극(도시하지 않음)과 전기적으로 연결되어 있으므로, 의도하지 않은 도전성 물체가 상기 전지캔(120)에 접촉하여 전기 누설이 발생하지 않도록 상기 절연 부재로서 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)은 양극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 양극 단자(111a)에 전기적으로 접속될 수 있다. 그리고, 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 하단의 음극 단자(111b)에 전기적으로 접속될 수 있다.
나아가, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 수평 방향으로 눕혀진 형태로 좌우 방향(x 방향)으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 이차전지(100)는 추후 설명 드리는 베이스 플레이트(211)의 상면에 탑재될 경우, 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배치될 수 있다.
여기서 수평 방향이란, 원통형 전지셀(100)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이라고도 할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)에는 23개의 원통형 전지셀(100)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 23개의 원통형 전지셀(100)은 셀 프레임(230) 내에서 상하 방향으로 세워진 형태로, 수평 방향으로 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은 상부 플레이트(231) 및 하부 플레이트(233)를 가진 셀 프레임(230)을 구비할 수 있다. 상기 셀 프레임(230)은 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 전기 절연성을 가진 플라스틱일 수 있다. 상기 플라스틱은 바람직하게는 폴리염화비닐일 수 있다.
구체적으로, 상기 셀 프레임(230)은 상기 복수의 이차전지(100)를 일정한 배열 상태로 고정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 셀 프레임(230)은 복수의 이차전지(100)의 상부에 탑재된 상부 플레이트(231), 및 복수의 이차전지(100)의 하부에 탑재된 하부 플레이트(233)를 구비할 수 있다. 상기 상부 플레이트(231) 및 상기 하부 플레이트(233) 중 어느 하나 이상에는 상기 복수의 이차전지(100) 각각의 위치를 고정하도록 상기 복수의 이차전지(100) 각각의 일부위를 지지하는 복수의 고정 돌기(233k)를 구비할 수 있다.
또한, 다른 실시예로, 상기 상부 플레이트(231) 및 상기 하부 플레이트(233) 중 어느 하나 이상에는 상기 복수의 이차전지(100)를 위치 고정하는 복수의 구획홈(도시하지 않음)이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 상부 플레이트(231)의 상면에는 버스바(221)가 탑재될 수 있다. 여기서, 상기 버스바(221)는 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 대면하도록 위치된 본체부(221a)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 버스바(221)의 본체부(221a)의 일부분에는 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 접촉할 수 있도록 접속 단자(221c)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)의 상부에는 상부 플레이트(231)가 탑재되어 있다. 상기 상부 플레이트(231)의 상면에는 상기 버스바(221)가 탑재될 수 있다. 상기 상부 플레이트(231)는 상기 버스바(221)의 접속 단자(221c)가 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 접촉할 수 있도록 상하 방향으로 천공된 개구가 3개 형성될 수 있다.
나아가, 상기 하부 플레이트(233)의 하면에는 버스바(221)가 탑재될 수 있다. 여기서, 버스바(221)는 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 대면하도록 위치된 본체부(221a)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 버스바(221)의 본체부(221a)의 일부분에는 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 접촉할 수 있도록 접속 단자(221c)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
상기 버스바(221)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 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 이차전지(100)의 하부에는 하부 플레이트(233)가 탑재되어 있다. 상기 하부 플레이트(233)의 하면에는 상기 버스바(221)가 탑재되어 있다. 상기 하부 플레이트(233)에는 상기 버스바(221)의 접속 단자(221c)가 상기 복수의 이차전지(100)의 전극 단자(111)와 접촉할 수 있도록 상하 방향으로 천공된 개구가 23개 형성될 수 있다.
그러나, 본 발명의 버스바는 반드시 이러한 형태로만 한정되는 것은 아니고, 금속 와이어(도시하지 않음)를 통해서 복수의 이차전지(100)를 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 와이어를 통해, 하기 연결 버스바(224)와 상기 복수의 이차전지(100)를 전기적 연결을 이룰 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(300)은 복수의 배터리 모듈(200)을 서로 전기적으로 연결하는 연결 버스바(224)를 더 구비할 수 있다. 상기 연결 버스바(224)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. 상기 연결 버스바(224)는 상기 복수의 배터리 모듈(200) 각각에 구비된 버스바(221)와 접촉 내지 접속하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 모듈(200) 사이를 전기적으로 연결하는 연결 버스바(224)가 14개가 구비될 수 있다.
또한, 상기 복수의 이차전지(100)는 상기 버스바(221)를 통해 상기 연결 버스바(224)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 버스바(221)의 일부위는 상기 연결 버스바(224)와 전기적으로 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 팩(300)은 내부에 배터리 모듈(200)의 충방전 전류를 제어하도록 구성된 배터리 관리 시스템(270, BMS)를 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 관리 시스템(270)은 보호회로기판(271)을 구비할 수 있다. 상기 복수의 배터리 모듈(200)은 상기 보호회로기판(271)의 접속단자(272)를 통해 상기 연결 버스바(224)와 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 셀 프레임(230)은 상기 복수의 이차전지(100) 사이에 위치한 고정관(230h)을 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 고정관(230h)은 수평 방향으로 관이 길게 연장되고 양단이 개방된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 셀 프레임(230)의 상부 플레이트(231) 및 하부 플레이트(233) 사이에 고정관(230h)이 구비될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 플레이트(231) 및 상기 하부 플레이트(233) 각각의 중앙에는 고정관(230h)이 위치될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 플레이트(233)의 중앙에는 상부 방향으로 연장된 고정관(230h)이 구비될 수 있다.
한편, 상기 고정 막대(220)는 일 방향으로 길게 연장된 원통형 막대일 수 있다. 상기 고정 막대(220)는 상기 고정관(230h)에 수평 방향으로 삽입될 수 있다. 상기 배터리 모듈(200)은 상기 고정 막대(220) 상에서 상기 고정 막대(220)의 삽입 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩(300)은 하나의 고정 막대(220)를 사용하여 4개의 배터리 모듈(200)을 고정하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 4개의 배터리 모듈(200) 각각에는 고정관(230h)이 구비되고, 상기 각각의 고정관(230h)에 상기 원통형의 고정 막대(220)가 수평 방향(좌우 방향, x 방향)으로 삽입되어, 복수의 배터리 모듈(200)을 일 방향으로 배열시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 팩(300)은 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)에 구비된 고정관(230h)에 수평 방향으로 삽입된 고정 막대(220)를 구비함으로써, 복수의 이차전지(100)를 단순히 고정 막대(220)를 삽입하는 것만으로 일방향으로 배치하고 상하 방향으로 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 종래기술의 배터리 팩(300)에서 복수의 배터리 모듈(200)을 고정하기 위해 다수의 장볼트를 사용한 것과 비교하여, 배터리 팩(300)의 제조 시간을 효과적으로 단축하고, 배터리 팩(300)의 무게를 효과적으로 줄일 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 배터리 팩(300)은, 베이스 플레이트(211) 및 상기 베이스 플레이트(211)의 상면에 구비된 고정벽(216)을 구비하는 팩 트레이(210)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트(211)는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)을 상부에 탑재하도록 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)의 전체 하면 크기보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 베이스 플레이트(211)는 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다. 그리고, 상기 베이스 플레이트(211)는 평평한 상면을 가질 수 있다.
또한, 상기 고정벽(216)은 상기 베이스 플레이트(211)의 상면으로부터 상부 방향으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 고정벽(216)은 상기 베이스 플레이트(211)의 외주변 또는 수평 방향(x 방향 또는 y 방향)의 단부에 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 팩 트레이(210)는 16개의 배터리 모듈(200)을 상부에 탑재하도록 구성된 베이스 플레이트(211) 및 상기 베이스 플레이트(211)의 상면 중, 좌단부, 우단부, 및 후단부 각각으로부터 상부 방향(z 방향)으로 연장된 고정벽(216)을 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 고정 막대(220)의 좌우 방향(x 방향)의 양 단부는 상기 팩 트레이(210)에 구비된 고정벽(216)에 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 고정 막대(220)의 양 단부는 상기 팩 트레이(210)의 좌우 방향(x 방향)의 양 단부 각각에 구비된 고정벽(216)에 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은 팩 트레이(210)에 구비된 고정벽(216)에 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)이 고정된 상기 고정 막대(220)의 양 단부를 고정시킴으로써, 배터리 팩(300)을 구성하는 팩 트레이(210)에 복수의 배터리 모듈(200)을 단순히 탑재시키는 것만으로 팩 트레이(210) 내에 고정 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(300)의 제조 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있고, 별도의 고정 부재(장볼트)의 사용을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 3은, 도 1의 A-A'의 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
다시 도 1과 함께 도 3을 참조하면, 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)에는 상기 고정 막대(220)의 일 단부 또는 타 단부가 삽입되어 고정되도록 구성된 고정홈(216g)이 구비될 수 있다. 상기 고정홈(216g)은 상기 고정벽(216)의 상부, 하부, 또는 상부와 하부 사이에 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정벽(216)에는 상면의 일부분으로부터 하부 방향으로 내입된 고정홈(216g)이 구비될 수 있다. 이때, 고정홈(216g)의 내부면(216h)은 상기 고정 막대(220)의 단부를 Y 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)의 상부에는 상기 고정 막대(220)의 일 단부 또는 타 단부가 삽입되어 고정되도록 일부분이 하부 방향으로 내입된 고정홈(216g)이 구비됨으로써, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)과 결합된 고정 막대(220)의 양 단부를 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)에 구비된 고정홈(216g)에 삽입하는 것을 팩 트레이(210) 상에 탑재시킬 수 있다. 또한, 상기 고정 막대(220)는 상기 팩 트레이(210)에 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)을 탑재하고 전후 좌우 방향으로 유동 되지 않도록 고정될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(300)의 제조 공정을 단순화 시키고 제조 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 1과 함께 도 4를 참조하면, 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)에는 상기 고정 막대(220)의 일 단부 또는 타 단부가 압입되어 고정되도록 내부 방향으로 내입된 압입홈(216k)이 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정벽(216)의 상부에는 상면으로부터 하부 방향으로 내입된 압입홈(216k)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 압입홈(216k)의 내부면(216h)은 상기 고정 막대(220)의 단부의 외면을 따라 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 압입홈(216k)의 입구(상부)는 상기 고정 막대(220)의 단면의 지름 보다 다소 좁게 형성될 수 있다.
즉, 이렇게 압입홈(216k)의 입구를 좁게 형성시킴으로써, 상기 고정 막대(220)의 일 단부 또는 타단부를 압입시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 압입된 고정 막대(220)는 외부로 이탈되거나 유동하지 않도록 상기 압입홈(216k) 내에 고정시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)의 상부에는 상기 고정 막대(220)의 일 단부 또는 타 단부가 압입되어 고정되도록 내부 방향으로 내입된 압입홈(216k)이 구비됨으로써, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)과 결합된 고정 막대(220)의 양 단부가 상기 압입홈(216k)에 삽입 결합될 수 있고, 상기 팩 트레이(210)에 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)을 탑재하고 전후 상하 좌우 방향으로 유동 되지 않도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(300)의 제조 공정을 단순화 시키고 제조 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이다. 그리고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 여기서, 도면 설명의 편의를 위해 도 5에서는 가압 너트(242)만을 수직 단면도로 표현하였다.
도 1과 함께 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 고정 막대(220)는 가압 부재(240)를 구비할 수 있다. 상기 가압 부재(240)는 상기 배터리 모듈(200)을 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)이 위치한 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가압 부재(240)는 상기 고정 막대(220) 상에 좌우 방향(도 1의 x 방향)으로 이동 가능하도록 구비된 스프링, 너트 등일 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 고정 막대(220)에는 2개의 가압 부재(240)가 구비될 수 있다. 상기 2개의 가압 부재(240) 각각은 고정 막대(220)의 양 단부가 결합된 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)이 위치한 방향(K1)으로 이동하도록 구성될 수 있다.
상기 가압 부재(240)가 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)이 위치한 방향으로 이동하는 것으로, 상기 배터리 모듈(200)을 가압할 수 있다. 그리고, 상기 가압 부재(240)에 의해 상기 배터리 모듈(200)은 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)에 밀착될 수 있다. 상기 배터리 모듈(200)은 상기 가압 부재(240)와 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216) 사이에 가압력에 의해 고정될 수 있다.
다시 도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 고정 막대(220)의 외면의 적어도 일부분에는 수나사(220k)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정 막대(220)의 중심을 기준으로 양 측 각각에는 수나사(220k)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 가압 부재(240)는 상기 고정 막대(220)의 수나사(220k)를 따라 이동하도록 암나사(242k)가 형성된 가압 너트(242)일 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정 막대(220)는 2개 각각의 수나사(220k)를 따라 좌우 방향으로 이동하도록 구성된 2개의 가압 너트(242)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 가압 너트(242)는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)을 가압하여, 상기 고정벽(216)에 밀착 고정시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 고정 막대(220)는 상기 배터리 모듈(200)을 상기 팩 트레이(210)의 고정벽(216)이 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압 부재(240)를 구비함으로써, 상기 가압 부재(240)를 사용하여 손쉽게 복수의 배터리 모듈(200)을 팩 트레이(210) 내에 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 결합 부재의 숫자를 줄이면서 결합 공정의 시간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 그리고, 도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7의 배터리 팩(300A)은 도 1의 배터리 팩(300)과 비교하여, 히트 싱크(250)와 열전도성 패드(260)를 더 구비하고 있다. 반면 나머지 구성들에 대해서는 도 1의 배터리 팩(300)과 동일하다고 볼 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(300A)은 상기 둘 이상의 고정 막대(220)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 팩 트레이(210)에 4개의 고정 막대(220)가 탑재될 수 있다.
또한, 상기 둘 이상의 고정 막대(220) 각각에는 상기 둘 이상의 배터리 모듈(200)이 상기 고정관(도 2, 230h)을 통해 삽입될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 고정 막대(220) 각각에는 4개의 배터리 모듈(200)이 상기 고정관(230h)을 통해 삽입될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 팩(300A)은 상기 둘 이상의 배터리 모듈(200) 사이에 개재되도록 구성된 히트 싱크(250)를 더 포함할 수 있다. 즉, 히트 싱크(250)의 좌우 방향의 양 측면 각각은 상기 배터리 모듈(200)의 외측면과 접하도록 위치될 수 있다. 여기서, 상기 히트 싱크(250)는, 내부에 냉매가 이동하도록 구성된 냉매 유로(도시하지 않음)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 히트 싱크(250)는, 내부가 비어 있고 금속 외벽(253)을 가진 박스 형태일 수 있다.
그리고, 상기 히트 싱크(250)의 내부에는 냉매가 내장되거나, 외부에 연속적으로 공급될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉매는, 물, 프레온계 냉매, 암모니아, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 나프탈렌, 유황 또는 수은 등일 수 있다. 그리고, 상기 히트 싱크의 내부에는 냉매가 내장되거나, 또는 냉매가 외부에서 연속적으로 공급되는 동시에 승온된 냉매를 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 상기 냉매를 공급하거나 배출하기 위해 펌프를 사용할 수 있다.
나아가, 상기 히트 싱크(250)에는 상기 둘 이상의 고정 막대(220) 각각의 일부분이 삽입되도록 결합 구조가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 결합 구조는 상기 히트 싱크(250)의 하면에서 상부 방향으로 내입된 4개의 삽입홈(255h)이 구비될 수 있다. 상기 4개의 삽입홈(255h) 각각은 4개의 고정 막대(220)의 일부위가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 가압 부재(240)의 가압에 의해, 상기 둘 이상의 배터리 모듈(200)과 그 사이에 개재된 상기 히트 싱크(250)의 밀착 면적이 커질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(300A)은 상기 둘 이상의 배터리 모듈(200) 사이에 개재되도록 구성된 히트 싱크(250)를 더 포함함으로써, 상기 히트 싱크(250)를 복수의 배터리 모듈(200) 사이에 손쉽게 결합 설치하는 것이 가능하다. 더욱이, 상기 가압 부재(240)에 의해 가압된 복수의 배터리 모듈(200)은 상기 히트 싱크(250)와의 결합력을 효과적으로 높일 수 있어, 배터리 팩(300A)의 냉각 효율을 크게 높일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
다시 도 7과 함께 도 9을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(300A)은 상기 배터리 모듈(200)과 상기 히트 싱크(250) 사이에 열전도성 패드(260)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 열전도성 패드(260)는 열전도성이 높은 소재를 적어도 일부 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 열전도성이 높은 소재는 실리콘 고분자일 수 있다.
또한, 상기 열전도성 패드(260)는 상하 방향 및 전후 방향으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 열전도성 패드(260)는 상기 히트 싱크(250)의 좌우 측면을 전체적으로 감쌀 수 있는 형태일 수 있다. 또는, 상기 열전도성 패드(260)는 상기 히트 싱크(250)의 좌우 측면 중, 상기 배터리 모듈(200)과 대응되는 부분에 부가될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 패드(260) 8개가 상기 히트 싱크(250) 좌측면 및 우측면에 부가될 수 있다. 상기 열전도성 패드(260) 8개는 상기 배터리 모듈(200)의 일측면과 대응되는 크기를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 열전도성 패드(260)의 내부 방향으로 내입된 가스 배출홈(265h)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가스 배출홈(265h)은 선형으로 상기 열전도성 패드(260)의 상단에서 하단까지 연장되거나, 또는 전단 및 후단까지 연장된 형태이거나, 또는 상단에서 하단 그리고 전단에서 후단 사방으로 연장된 형태일 수 있다. 상기 배터리 모듈(200)의 구비된 복수의 이차전지(100) 중, 벤트 구조가 구비된 부분(양극 단자가 위치함)이 상기 열전도성 패드(260)의 가스 배출홈(265h)이 형성된 면과 대면하도록 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 패드(260)에는 상, 하, 전, 후 사방으로 연장된 가스 배출홈(265h)이 구비될 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 그리고, 도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(300B)은 도 7의 배터리 팩(300A)과 비교하여, 상기 팩 트레이(210)의 베이스 플레이트(211) 상에 위치된 크로스 빔(280)을 더 포함할 수 있다. 반면 나머지 구성들에 대해서는 도 7의 배터리 팩(300A)과 동일하다고 볼 수 있다.
구체적으로, 상기 크로스 빔(280)은 상기 복수의 고정 막대(220)와 결합될 수 있다. 상기 크로스 빔(280)에는 상기 둘 이상의 고정 막대(220) 각각의 일부분이 삽입되도록 결합 구조가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 결합 구조는 상기 크로스 빔(280)의 하면에서 상부 방향으로 내입된 4개의 결합홈(280h)이 구비될 수 있다. 상기 4개의 결합홈(280h) 각각은 4개의 고정 막대(220)의 일부위가 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 크로스 빔(280)의 단부는 상기 팩 트레이(210)에 구비된 외측벽(218)과 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 팩 트레이(210) 중심에는 전후 방향으로 연장된 크로스 빔(280)이 구비될 수 있다. 상기 크로스 빔(280)의 후단부는 상기 팩 트레이(210)에 구비된 외측벽(218)과 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 트레이(210)의 베이스 플레이트(211) 상에 위치되고 상기 복수의 고정 막대(220)와 결합되도록 구성된 크로스 빔(280)을 더 포함함으로써, 상기 크로스 빔(280)이 복수의 고정 막대(220)와 결합되어, 상기 배터리 팩(300B)의 구조물의 중심축 역할을 수행할 수 있으므로, 상기 배터리 팩(300B)의 전체적인 기계적 강성을 효과적으로 높일 수 있을 뿐만 아니라, 특히, 상기 크로스 빔(280)이 복수의 고정 막대(220)와 결합되어 상기 고정 막대(220)가 외부의 충격에 의해 변형 내지 파괴되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩(300)을 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 전자 디바이스(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩(300)을 내부에 수용하는 케이스(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 자동차(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩(300)을 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 자동차는, 예를 들면, 상기 배터리 팩(300)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]
300: 배터리 팩 100: 이차전지
111, 111a, 111b: 전극 단자, 양극 단자, 음극 단자
200: 배터리 모듈 220: 고정 막대
230: 셀 프레임 231, 233: 상부 플레이트, 하부 플레이트
230h: 고정관
210, 211: 팩 트레이, 베이스 플레이트
216, 216g, 216k: 고정벽, 고정홈, 압입홈
240, 242: 가압 부재, 가압 너트
220k, 242k: 수나사, 암나사
250: 히트 싱크 255h: 삽입홈
260: 열전도성 패드 265h: 가스 배출홈
280: 크로스 빔 270: 배터리 관리 시스템
본 발명은 제조 효율을 높인 배터리 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 팩을 포함하는 전자 디바이스 및 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (11)

  1. 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배치되고 서로 전기적으로 연결된 복수의 이차전지, 및 상기 복수의 이차전지를 일정한 배열 상태로 고정하도록 구성되고 상기 복수의 이차전지 사이에 위치하여 수평 방향으로 길게 연장되고 양단이 개방된 형태로 구성된 고정관을 구비한 셀 프레임을 구비한 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및
    일 방향으로 길게 연장되고 수평 방향으로 상기 고정관에 삽입된 고정 막대
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈을 상부에 탑재하도록 구성된 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트의 상면으로부터 상부 방향으로 연장된 고정벽을 구비하는 팩 트레이를 더 포함하고,
    상기 고정 막대의 양 단부는 상기 팩 트레이에 구비된 고정벽에 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팩 트레이의 고정벽의 상부에는 상기 고정 막대의 일 단부 또는 타 단부가 삽입되어 고정되도록 일부분이 하부 방향으로 내입된 고정홈이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 팩 트레이의 고정벽의 상부에는 상기 고정 막대의 일 단부 또는 타 단부가 압입되어 고정되도록 내부 방향으로 내입된 압입홈이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고정 막대는 상기 배터리 모듈을 상기 팩 트레이의 고정벽이 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정 막대의 외면의 적어도 일부분에는 수나사가 형성되고,
    상기 가압 부재는 상기 고정 막대의 수나사를 따라 이동하도록 암나사가 형성된 가압 너트인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 둘 이상의 배터리 모듈 사이에 개재되도록 구성된 히트 싱크를 더 포함하고,
    상기 고정 막대가 둘 이상이 구비되며,
    상기 둘 이상의 배터리 모듈이 상기 고정관을 통해 상기 둘 이상의 고정 막대 각각에 삽입되고,
    상기 히트 싱크의 하부에는 상기 둘 이상의 고정 막대 각각의 일부분이 삽입되도록 상부 방향으로 내입된 둘 이상의 삽입홈이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 모듈과 상기 히트 싱크 사이에는 열전도성 패드가 구비되고,
    상기 열전도성 패드는 상하 방향 및 전후 방향으로 연장되고 상기 열전도성 패드의 내부 방향으로 내입된 가스 배출홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 팩 트레이의 베이스 플레이트 상에 위치되고 상기 둘 이상의 고정 막대와 결합되도록 구성된 크로스 빔을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240178481A1 (en) * 2022-11-24 2024-05-30 Sk On Co., Ltd. Battery Pack

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD1012853S1 (en) * 2020-03-24 2024-01-30 Acer Incorporated Battery holder
WO2023239158A1 (ko) * 2022-06-10 2023-12-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20240056252A (ko) * 2022-10-21 2024-04-30 에스케이온 주식회사 밀폐 구조를 가지는 배터리 모듈
KR20240114538A (ko) * 2023-01-17 2024-07-24 에스케이온 주식회사 버스바 어셈블리, 이를 이용한 배터리 셀의 조립방법 및 이를 포함하는 배터리 팩
US20240304938A1 (en) * 2023-03-06 2024-09-12 Lg Energy Solution, Ltd. Pressing Member and Pouch Cell Including the Same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010225337A (ja) * 2009-03-21 2010-10-07 Sanyo Electric Co Ltd バッテリパック
KR20110099979A (ko) * 2010-03-03 2011-09-09 삼성에스디아이 주식회사 방열효율 및 장착구조가 개선된 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 팩 조립체
KR20140008123A (ko) * 2012-07-10 2014-01-21 인셀(주) 전지 장착용 케이스 및 이를 구비한 전지 어셈블리
KR101424668B1 (ko) * 2013-10-25 2014-08-01 한양전공주식회사 배터리팩 구조체
KR20190023917A (ko) * 2017-08-30 2019-03-08 주식회사 엘지화학 원통형 이차전지 모듈
KR20190095072A (ko) 2018-02-05 2019-08-14 주식회사 디지캡 저 지연 방송 스크램블링 방법 및 시스템

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007134198A1 (en) * 2006-05-11 2007-11-22 Johnson Controls- Saft Advanced Power Solutions Llc Modular battery system
US7531270B2 (en) * 2006-10-13 2009-05-12 Enerdel, Inc. Battery pack with integral cooling and bussing devices
JP5338125B2 (ja) * 2008-04-25 2013-11-13 日産自動車株式会社 電池パック
JP5477241B2 (ja) * 2010-09-21 2014-04-23 株式会社デンソー 電池パック
CN201893408U (zh) * 2010-12-16 2011-07-06 河南环宇赛尔新能源科技有限公司 动力电池组用大功率柔性编织导电带
US8802275B2 (en) * 2012-02-23 2014-08-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
CN103700904B (zh) 2012-09-27 2018-04-20 高达能源科技股份有限公司 具有散热系统的电池组
JP2014160551A (ja) 2013-02-19 2014-09-04 Sanyo Electric Co Ltd 電池ブロック、及び、電池モジュール
US9159975B2 (en) * 2013-12-05 2015-10-13 Go-Tech Energy Co. Ltd. Rechargeable battery module
JP6048448B2 (ja) * 2014-05-22 2016-12-21 トヨタ自動車株式会社 中古二次電池の再構成品適用判定方法及び組電池再構成品の再構成方法
US10658717B2 (en) * 2014-09-30 2020-05-19 Cps Technology Holdings Llc Battery module active thermal management features and positioning
CN106684280B (zh) * 2016-12-27 2019-06-07 浙江超威创元实业有限公司 一种软包电芯pack结构
CN206349468U (zh) * 2017-01-05 2017-07-21 系统电子科技（惠州）有限公司 一种具有双导热结构的电池模组

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010225337A (ja) * 2009-03-21 2010-10-07 Sanyo Electric Co Ltd バッテリパック
KR20110099979A (ko) * 2010-03-03 2011-09-09 삼성에스디아이 주식회사 방열효율 및 장착구조가 개선된 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 팩 조립체
KR20140008123A (ko) * 2012-07-10 2014-01-21 인셀(주) 전지 장착용 케이스 및 이를 구비한 전지 어셈블리
KR101424668B1 (ko) * 2013-10-25 2014-08-01 한양전공주식회사 배터리팩 구조체
KR20190023917A (ko) * 2017-08-30 2019-03-08 주식회사 엘지화학 원통형 이차전지 모듈
KR20190095072A (ko) 2018-02-05 2019-08-14 주식회사 디지캡 저 지연 방송 스크램블링 방법 및 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240178481A1 (en) * 2022-11-24 2024-05-30 Sk On Co., Ltd. Battery Pack

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Publication number Publication date
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