WO2023224283A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

Info

Publication number
WO2023224283A1
WO2023224283A1 PCT/KR2023/005624 KR2023005624W WO2023224283A1 WO 2023224283 A1 WO2023224283 A1 WO 2023224283A1 KR 2023005624 W KR2023005624 W KR 2023005624W WO 2023224283 A1 WO2023224283 A1 WO 2023224283A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell assembly
block
bus bar
back direction
cell
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/005624
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
조현영
김용일
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202380012177.0A priority Critical patent/CN117441258A/zh
Priority to EP23807806.7A priority patent/EP4379924A1/en
Publication of WO2023224283A1 publication Critical patent/WO2023224283A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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 a vehicle including the same, and more specifically, to a battery pack that has a simpler and more stable structure than existing battery packs and a vehicle including the same.
  • lithium secondary batteries are in the spotlight for their advantages of free charging and discharging, very low self-discharge rate, and high energy density as they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries.
  • lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes a positive and negative electrode plate coated with the positive and negative electrode active materials, an electrode assembly in which the positive and negative electrode plates are disposed with a separator in between, and an exterior material that seals and stores the electrode assembly with an electrolyte.
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case.
  • can-type secondary batteries can be further classified into cylindrical batteries and prismatic batteries depending on the shape of the metal can.
  • the pouch of the pouch-type secondary battery can be broadly divided into a lower sheet and an upper sheet covering it.
  • the pouch accommodates an electrode assembly formed by laminating and winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator. Then, after storing the electrode assembly, the edges of the upper and lower sheets are sealed by heat fusion or the like. Additionally, the electrode tab drawn out from each electrode is coupled to an electrode lead, and an insulating film may be added to the electrode lead in contact with the sealing portion.
  • the pouch-type secondary battery can have the flexibility to be configured in various forms.
  • the pouch-type secondary battery has the advantage of being able to implement a secondary battery of the same capacity with a smaller volume and mass.
  • the electrode assembly is surrounded by a very thin pouch, so the overall shape of the battery cell can be bent even by a slight external force or self-weight.
  • the electrode leads of conventional pouch-type secondary batteries are flexible and can be easily bent. Therefore, it is not easy to directly install a conventional pouch-type secondary battery into a battery pack without a module case structure that maintains the external shape of the battery cell.
  • the purpose of the present invention is to provide a battery pack structure in which a cell assembly including a plurality of battery cells can be mounted on the battery pack without a module-type frame.
  • a battery pack according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes a cell assembly including a plurality of battery cells with electrode leads, a pack housing accommodating the cell assembly therein, and the cell assembly. It includes a bus bar assembly disposed on both sides, coupled to the pack housing, and connected to electrode leads of the plurality of battery cells.
  • the plurality of battery cells are stacked in the front-to-back direction and can be coupled to each other through an adhesive member provided between each battery cell.
  • the battery pack may further include a pair of cell supports coupled to the pack housing and configured to support both front and rear sides of the cell assembly.
  • the pack housing is provided on a floor frame and the floor frame, is disposed on both sides of the cell assembly, and includes a pair of guide rails to which the bus bar assembly is coupled, and the cell support portion is connected to the cell. It is disposed between the pair of guide rails in the left and right directions of the assembly, so that both sides can be coupled to the pair of guide rails.
  • the pair of guide rails may be formed to extend along the front-back direction of the cell assembly on the floor frame.
  • the bus bar assembly is provided on a plurality of bus bar blocks coupled to the guide rail and at least a portion of the plurality of bus bar blocks, and electrode leads of the plurality of battery cells in the front-back direction of the cell assembly. and a plurality of bus bars connected to each other, wherein electrode leads of the plurality of battery cells are disposed between different bus bar blocks in the front-back direction of the cell assembly, and the plurality of bus bar blocks are connected to the plurality of bus bars and the It may be configured to interconnect electrode leads of a plurality of battery cells by pressing them in the front-back direction of the cell assembly.
  • the plurality of bus bars may be arranged along the front-back direction of the cell assembly, and the plurality of bus bar blocks may be provided on the guide rail along the front-back direction of the cell assembly.
  • the bus bar block includes a first block, a second block disposed opposite to the front-to-back direction of the first block and the cell assembly, and the first block and the second block to the front-to-rear direction of the cell assembly. It includes a pressing member disposed between two blocks and driven in an upward and downward direction to press the first block and the second block with respect to the front-back direction of the cell assembly, wherein the first block, the second block, and the The lower end of the pressing member may be located inside the guide rail.
  • the pressing member includes a vertical movable portion configured to move in the vertical direction and a tapered portion coupled to the outer peripheral surface of the vertical movable portion and formed to have a tapered shape with respect to the downward direction, and the tapered portion is vertical. It may be configured to move in the vertical direction along with the eastern part to press the first block and the second block against the front-back direction of the cell assembly.
  • the pressing member is located inside the guide rail and connected to the vertical moving part, and is a bus bar disposed between the lower end of the first block and the lower end of the second block in the front-back direction of the cell assembly. It may further include a block fixing part, and the bus bar block fixing part may be coupled to the vertical moving part to fix the bus bar block to the guide rail.
  • the bus bar surrounds a portion of the bus bar block, and is pressed against the front-back direction of the cell assembly as the first block and the second block move. It may be configured to be connected to the electrode lead. .
  • the bus bar is formed by extending downwardly from a seating portion disposed on an upper portion of the bus bar block and both ends of the seating portion in the front-to-back direction, so that the bus bar extends downward in the front-back direction of the first block and the second block.
  • It includes a lead connection part disposed adjacent to the side, wherein the lead connection part is pressed on both sides of the cell assembly in the front-back direction according to the movement of the first block and the second block according to the pressure of the tapered portion to connect the plurality of battery cells. It may be configured to be connected to an electrode lead.
  • the battery pack may further include a pair of side plates that connect the pair of cell supports in the front-back direction of the cell assembly and are disposed to face each other in the left-right direction of the cell assembly. there is.
  • the battery pack may further include a heat dissipation member disposed between the cell assembly and the floor frame in the vertical direction.
  • a vehicle according to another aspect of the present invention includes at least one battery pack according to an aspect of the present invention as described above.
  • the present invention it is possible to stably support the cell assembly through a bus bar assembly and a cell support unit coupled to the pack housing without a module-type frame for accommodating the cell assembly, and also to simplify parts in manufacturing a battery pack. can do.
  • connection between the electrode lead and the bus bar and the connection of the plurality of battery cells are made by pressing the bus bar block, a separate welding process is not required and the output of the cell assembly can be easily changed as needed in the future. .
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the overall shape of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of the battery pack of FIG. 1 from above.
  • FIG. 3 is a diagram showing an exemplary shape and manufacturing process of a cell assembly provided in the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing part A of FIG. 2 in detail.
  • FIGS. 5 and 6 are views of the configuration of FIG. 4 viewed from the anterior and posterior directions.
  • FIG. 7 is a diagram showing the overall shape of the bus bar assembly provided in the battery pack of FIG. 1.
  • Figure 8 is an exploded perspective view of the bus bar assembly of Figure 7.
  • FIG. 9 is a diagram briefly showing an embodiment in which the bus bar assembly of FIG. 7 and the electrode lead of the cell assembly are connected from the side direction.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an embodiment in which the bus bar assembly of FIG. 7 and the electrode lead of the cell assembly are connected from the top.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing another embodiment in which the bus bar assembly of FIG. 7 and the electrode lead of the cell assembly are connected from the side direction.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing another embodiment in which the bus bar assembly of FIG. 7 and the electrode lead of the cell assembly are connected from the top.
  • Figure 1 is a diagram illustrating the overall shape of the battery pack 10 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a diagram briefly showing the battery pack 10 of Figure 1 from the top
  • Figure 3 is a diagram showing the overall shape of the battery pack 10 according to an embodiment of the present invention.
  • This is a diagram showing an exemplary shape and manufacturing process of the cell assembly 100 provided in the battery pack 10 of FIG. 1
  • FIG. 4 is a diagram showing part A of FIG. 2 in detail.
  • illustration of the pack cover 240, bus bar assembly 300, and side plate 500 which will be described later in FIG. 2, will be omitted.
  • the X-axis direction shown in the drawing is the front-to-back direction
  • the Y-axis direction is the left-right direction perpendicular to the Both can mean vertical up and down directions.
  • the battery pack 10 may include a cell assembly 100, a pack housing 200, and a bus bar assembly 300.
  • the cell assembly 100 may include a plurality of battery cells 120.
  • the cell assembly 100 may not be provided with a separate module case.
  • each battery cell 120 may refer to a secondary battery.
  • Each of the battery cells 120 may be provided as a pouch-shaped battery cell, a cylindrical battery cell, or a prismatic battery cell.
  • each of the battery cells 120 may be a pouch-type battery cell.
  • each battery cell 120 may be provided with an electrode lead 140.
  • the electrode leads 140 may be formed on both sides of each battery cell 120 in the left and right directions. Additionally, the electrode lead 140 may be mechanically and electrically connected to the bus bar assembly 300.
  • the electrode lead 140 may include a first lead 142 (eg, an anode lead) and a second lead 144 (eg, a cathode lead).
  • the first lead 142 may be formed on one side of each battery cell 120 in the left and right directions
  • the second lead 144 may be formed on the other side of each battery cell 120 in the left and right direction.
  • the pack housing 200 can accommodate the cell assembly 100 therein. To this end, the pack housing 200 may be provided with a receiving space for accommodating the cell assembly 100 therein.
  • the pack housing 200 will be discussed in more detail in the related description below.
  • the bus bar assembly 300 may be disposed on both sides of the cell assembly 100 and coupled to the pack housing 200. Additionally, the bus bar assembly 300 may be connected to the electrode leads 140 of the plurality of battery cells 120.
  • the bus bar assembly 300 may be disposed on both sides of the cell assembly 100 in the left and right directions.
  • the bus bar assembly 300 may be connected to the electrode leads 140 of the plurality of battery cells 120 in the front-back direction of the cell assembly 100.
  • the bus bar assembly 300 can support one side and the other side of the cell assembly 100 in the left and right directions.
  • the bus bar assembly 300 is connected to the electrode leads 140 of the plurality of battery cells 120 in the front and rear directions of the cell assembly 100, the cell assembly 100 is connected to the bus bar. It can be stably supported in the forward and backward directions by the assembly 300.
  • the bus bar assembly 300 will be looked at in more detail in the related description below.
  • the cell assembly 100 can be stably accommodated inside the pack housing 200 through the bus bar assembly 300 coupled to the pack housing 200, thereby reducing the battery pack manufacturing time.
  • the number of parts can be minimized.
  • the plurality of battery cells 120 may be stacked in the front-back direction and electrically connected to each other.
  • the plurality of battery cells 120 may be coupled to each other through an adhesive member T provided between each battery cell 120.
  • the adhesive member (T) may be a double-sided tape, but is not limited thereto.
  • a plurality of electrode leads 140 may be provided along the front and rear direction of the cell assembly 100 on both left and right sides of the cell assembly 100. That is, in the cell assembly 100 in which a plurality of battery cells 120 are arranged to be stacked in the front-to-back direction, when the cell assembly 100 is viewed as a whole, the electrode leads 140 are located on the left and right sides of the cell assembly 100. It is provided on both sides of the cell assembly 100, and may be provided in large numbers along the front-to-back direction of the cell assembly 100.
  • each battery cell 120 has the first lead 142 and the second lead 144 when viewed from the front-back direction of the cell assembly 100. Can be stacked in the front-to-back direction so that they are arranged alternately.
  • the cell assembly 100 accommodated in the pack housing 200 can be configured with a simpler structure.
  • the battery pack 10 may further include a pair of cell supports 400.
  • the pair of cell supports 400 are coupled to the pack housing 200 and may be configured to support both front and rear sides of the cell assembly 100.
  • the pair of cell supports 400 may be configured in a plate shape.
  • the pair of cell supports 400 may include a first support part 410 and a second support part 420.
  • the first support part 410 may support one side of the cell assembly 100 in the front-back direction, and the second support part 420 may support the other side of the cell assembly 100 in the front-back direction. there is.
  • the first support part 410 can support the entire side of the cell assembly 100 in the front-back direction
  • the second support part 420 can support the entire side of the cell assembly 100 in the front-back direction. It can support the entire other side of.
  • the cell assembly 100 can be stably supported in the front-back direction through a pair of plate-shaped cell supports 400, so that the cell assembly ( 100) has the advantage of enabling more stable acceptance.
  • the pack housing 200 may include a floor frame 210 and a pair of guide rails 220.
  • the floor frame 210 may constitute the lower surface of the pack housing 200.
  • the floor frame 210 may be formed in a plate shape with a predetermined thickness in the vertical direction.
  • the pair of guide rails 220 are provided on the floor frame 210 and may be arranged on both sides of the cell assembly 100. Specifically, the pair of guide rails 220 may be disposed on both sides of the cell assembly 100 in the left and right directions.
  • the pair of cell supports 400 are disposed between the pair of guide rails 220 in the left and right directions of the cell assembly 100, so that both sides can be coupled to the pair of guide rails 220. there is.
  • both sides of the cell support 400 are coupled to a pair of guide rails 220 provided on the floor frame 210,
  • the cell assembly 100 can be supported more stably by the cell supporter 400.
  • bus bar assembly 300 may be coupled to the pair of guide rails 220.
  • the pair of guide rails 220 may be formed to extend along the front-back direction of the cell assembly 100 on the floor frame 210.
  • the pair of guide rails 220 are formed to extend along the front and rear directions of the cell assembly 100, multiple bus bar assemblies 300 can be coupled to the guide rails 220. Accordingly, since more bus bar assemblies 300 can be connected to the electrode leads 140 of the plurality of battery cells 120, more stable support of the cell assembly 100 may be possible.
  • FIGS. 5 and 6 are views of the configuration of FIG. 4 viewed from the anterior and posterior directions.
  • FIG. 5 is a view of the configuration of FIG. 4 viewed from the front direction
  • FIG. 6 is a view of the configuration of FIG. 4 viewed from the rear direction.
  • the pair of guide rails 220 described above may include a first rail 222 and a second rail 224.
  • the first rail 222 is disposed on one side of the cell assembly 100 in the left and right directions, and may be formed to extend along the front-back direction of the cell assembly 100. At this time, the above-described bus bar assembly 300 may be coupled to the first rail 222.
  • the second rail 224 is disposed on the other side of the cell assembly 100 in the left and right directions, and may be formed to extend along the front-back direction of the cell assembly 100. At this time, the above-described bus bar assembly 300 may be coupled to the second rail 224.
  • the first rail 222 may be placed on the left side of the cell assembly 100, and the second rail 224 may be placed on the right side of the cell assembly 100, but is limited to this. It doesn't work.
  • the battery pack 10 may further include a pair of first fastening members C1 and a pair of first cell support fixing members F1.
  • the first support part 410 can be coupled to the guide rail 220 using a pair of first fastening members C1 and a pair of first cell support fixing members F1.
  • the pair of first fastening members C1 pass through the fasteners 412 formed on both sides of the first support portion 410 to connect the first rail 222 and the second rail 224. ) can be inserted in the vertical direction, respectively.
  • the pair of first cell support fixing members (F1) are respectively provided in the first rail 222 and the second rail 224, and are coupled to the first fastening member (C1) to form the first support portion ( 410) can be fixed to the first rail 222 and the second rail 224.
  • the first fastening member (C1) may be a bolt
  • the first shell support fixing member (F1) may be a corresponding square nut.
  • the first rail 222 may include step portions 2222 that protrude from both sides of the upper end of the first rail 222 and are formed to face the left and right directions of the cell assembly 100.
  • the stepped portion 2222 of the first rail 222 may be formed to extend long along the front-back direction of the cell assembly 100.
  • the first fastening member C1 may be inserted into the first rail 222 through a gap between the stepped portions 2222 of the first rail 222.
  • the stepped portion 2222 of the first rail 222 is formed when the first cell support fixing member F1 provided in the first rail 222 is coupled with the first fastening member C1, It may be in contact with the first cell support fixing member F1 in the vertical direction. Accordingly, the stepped portion 2222 of the first rail 222 can prevent the first cell support fixing member F1 from being separated.
  • the second rail 224 may include step portions 2242 that protrude from both sides of the upper end of the second rail 224 and are formed to face the left and right directions of the cell assembly 100.
  • the stepped portion 2242 of the second rail 224 is, It may be formed to extend long along the front-to-back direction of the cell assembly 100.
  • the first fastening member C1 may be inserted into the second rail 224 through a gap between the stepped portions 2242 of the second rail 224.
  • the stepped portion 2242 of the second rail 224 is formed when the first cell support fixing member F1 provided in the second rail 224 is coupled with the first fastening member C1, It may be in contact with the first cell support fixing member F1 in the vertical direction. Accordingly, the stepped portion 2242 of the second rail 224 can prevent the first cell support fixing member F1 from being separated.
  • the battery pack 10 may further include a pair of second fastening members C2 and a pair of second cell support fixing members C2.
  • the second support part 420 can be coupled to the guide rail 220 using a pair of second fastening members C2 and a pair of second cell support fixing members F2.
  • the pair of second fastening members (C2) pass through fasteners 422 formed on both sides of the second support portion 420 to connect the first rail 222 and the second rail 224. ) can be inserted in the vertical direction, respectively.
  • the pair of second cell support fixing members (F2) are respectively provided in the first rail 222 and the second rail 224, and are coupled to the second fastening member (C2) to form the second support portion ( 420) can be fixed to the first rail 222 and the second rail 224.
  • the second fastening member (C2) may be a bolt
  • the second shell support fixing member (F2) may be a corresponding square nut
  • the second fastening member C2 may be inserted into the first rail 222 through a gap between the stepped portions 2222 of the first rail 222.
  • the step portion 2222 of the first rail 222 is formed when the second cell support fixing member F2 provided in the first rail 222 is coupled with the second fastening member C2. , may be in contact with the second cell support fixing member (F2) in the vertical direction. Accordingly, the step portion 2222 of the first rail 222 can prevent the second cell support fixing member F2 from being separated.
  • the second fastening member C2 may be inserted into the second rail 224 through a gap between the stepped portions 2242 of the second rail 224.
  • the step portion 2242 of the second rail 224 is formed when the second cell support fixing member F2 provided in the second rail 224 is coupled with the second fastening member C2. , It may be in contact with the second cell support fixing member (F2) in the vertical direction. Accordingly, the stepped portion 2242 of the second rail 224 can prevent the second cell support fixing member F2 from being separated.
  • the battery pack 10 may further include a buffer pad (P) to prevent swelling of the cell assembly 100 .
  • P buffer pad
  • the buffer pad P may be disposed between the cell assembly 100 and the cell support part 400 in the front-back direction of the cell assembly 100.
  • the buffer pad P is between one side in the front-back direction of the cell assembly 100 and the first support portion 410 and between the other side in the front-back direction of the cell assembly 100 and the second support portion ( 420).
  • the buffer pad P together with the pair of cell supports 400, can suppress the swelling phenomenon of the cell assembly 100.
  • the cushioning pad P may be formed of an elastic material such as a sponge to enable contraction.
  • FIG. 7 is a diagram showing the overall shape of the bus bar assembly 300 provided in the battery pack 10 of FIG. 1
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the bus bar assembly 300 of FIG. 7
  • FIG. 9 is a side view of an embodiment in which the bus bar assembly 300 of FIG. 7 and the electrode lead 140 of the cell assembly 100 are connected.
  • FIG. 10 is a diagram briefly showing an embodiment in which the bus bar assembly 300 of FIG. 7 and the electrode lead 140 of the cell assembly 100 are connected from the upper direction. At this time, detailed illustration of the bus bar block 310 described later in FIG. 10 will be omitted.
  • the bus bar assembly 300 may include a plurality of bus bar blocks 310 and a plurality of bus bars 320.
  • the plurality of bus bar blocks 310 may be coupled to the guide rail 220. At this time, the plurality of bus bar blocks 310 may be coupled to the guide rail 220 in the vertical direction.
  • the plurality of bus bars 320 may be provided in at least a portion of the plurality of bus bar blocks 310. Additionally, the plurality of bus bars 320 may be connected to the electrode leads 140 of the plurality of battery cells 120 in the front-back direction of the cell assembly 100. At this time, the plurality of bus bars 320 may be coupled to the bus bar block 310 in the vertical direction. As an example, the bus bar 320 may be made of an electrically conductive metal material such as copper, silver, or tin plating.
  • the electrode leads 140 of the plurality of battery cells 120 may be disposed between different bus bar blocks 310 in the front-back direction of the cell assembly 100. .
  • the plurality of bus bar blocks 310 press the plurality of bus bars 320 and the electrode leads 140 of the plurality of battery cells 120 in the front-back direction of the cell assembly 100. It can be configured to be interconnected.
  • the interconnection between the electrode lead 140 and the bus bar 320 stably achieved without a separate fixing structure by pressing the plurality of bus bar blocks 310, but also the bus bar 310 is pressed.
  • the cell assembly 100 can be supported more stably by the bar assembly 300.
  • the plurality of bus bars 320 may be arranged along the front-to-back direction of the cell assembly 100. Additionally, the plurality of bus bar blocks 310 may be provided along the front-to-back direction of the cell assembly 100 on the guide rail 220. As an example, the plurality of bus bar blocks 310 may be inserted into the guide rail 220 in a sliding manner through the front and rear ends of the guide rail 220.
  • the electrode lead 140 and the bus bar 320 can be interconnected by more bus bar blocks 310, so that more stable support of the cell assembly 100 can be possible.
  • the bus bar block 310 may include a first block 312, a second block 314, and a pressing member 316.
  • the first block 312 and the second block 314 may be arranged to face each other in the front-back direction of the cell assembly 100 .
  • the first block 312 and the second block 314 may be non-conductors, but are not limited thereto.
  • the pressing member 316 may be disposed between the first block 312 and the second block 314 in the front-back direction of the cell assembly 100.
  • the pressing member 316 may be configured to be driven in the vertical direction to press the first block 312 and the second block 314 with respect to the front-back direction of the cell assembly 100.
  • the pressing member 316 may be formed in a shape corresponding to the side surfaces of the first block 312 and the second block 314.
  • lower ends of the first block 312, the second block 314, and the pressing member 316 may be located inside the guide rail 220.
  • the first block 312 and the second block 314 can be pressed only by driving the pressing member 316 in the vertical direction, so that the electrode lead 140 and the electrode lead 140 have a simple structure. Interconnection between bus bars 320 may be achieved.
  • the pressing member 316 may include a vertically moving portion 3162 and a tapered portion 3164.
  • the vertical movement unit 3162 may be configured to move in the vertical direction.
  • the vertical moving part 3162 may be a bolt.
  • the tapered portion 3164 is coupled to the outer peripheral surface of the vertical moving portion 3162 and may be formed to have a tapered shape in the downward direction.
  • the tapered portion 3164 may be a non-conductor, but is not limited thereto.
  • the tapered portion 3164 moves in the vertical direction together with the vertical moving portion 3162 to move the first block 312 and the second block 314 with respect to the front-back direction of the cell assembly 100. It may be configured to pressurize.
  • the tapered portion 3164 has one side (front side) in the front-back direction corresponding to the side surface of the first block 312, and the other side (rear side) in the front-back direction is formed in a shape corresponding to the side surface of the second block 314. It can be formed into a corresponding shape.
  • the tapered portion 3164 when the tapered portion 3164 is driven in the downward direction according to the driving of the vertical moving portion 3162, the tapered portion 3164 is disposed on both sides of the tapered portion 3164 in the front and rear directions ( The first block 312 and the second block 314 can be pressed in the front-back direction to widen the gap between the second block 312 and the second block 314 .
  • the tapered portion 3164 of the pressing member 316 has a tapered shape with a narrow width as it goes downward, it is possible to pressurize the first block 312 and the second block 314 with a simpler structure. There is an advantage.
  • the pressing member 316 may further include a bus bar block fixing portion 3166.
  • the bus bar block fixing part 3166 is located inside the guide rail 220 and connected to the vertical moving part 3162, and is positioned at the bottom of the first block 312 in the front-back direction of the cell assembly 100. It may be placed between the bottom of the second block 314. As an example, the bus bar block fixing part 3166 may be a square nut corresponding to the vertical moving part 3162.
  • This bus bar block fixing part 3166 may be configured to be fastened to the vertical moving part 3162 to fix the bus bar block 310 to the guide rail 220.
  • the lower end of the vertical moving part 3162 may be fastened to the bus bar block fixing part 3166 as it is driven in the vertical direction.
  • the vertical moving part 3162 may be inserted into the guide rail 220 through a gap between the step portions 2222 and 2242 of the guide rail 220.
  • the stepped portions 2222 and 2242 of the guide rail 220 are,
  • the vertical moving part 3162 may be inserted into the first rail 222 through a gap between the stepped parts 2222 of the first rail 222.
  • the step portion 2222 of the first rail 222 is a bus bar block when the bus bar block fixing portion 3166 located inside the first rail 222 is fastened with the vertical moving portion 3162. By contacting the fixing part 3166 in the vertical direction, the bus bar block fixing part 3166 can be prevented from being separated.
  • the vertical moving part 3162 may be inserted into the second rail 224 through a gap between the stepped parts 2242 of the second rail 224.
  • the step portion 2242 of the second rail 224 is a bus bar block when the bus bar block fixing portion 3166 located inside the second rail 224 is fastened with the vertical moving portion 3162. By contacting the fixing part 3166 in the vertical direction, the bus bar block fixing part 3166 can be prevented from being separated.
  • bus bar block 310 can be stably fixed to the guide rail 220 by the fastening structure of the vertical moving part 3162 and the bus bar block fixing part 3166.
  • the bus bar 320 may be configured to surround a portion of the bus bar block 310.
  • the bus bar 320 is pressed against the front-back direction of the cell assembly 100 as the first block 312 and the second block 314 move and is connected to the electrode lead 140. It can be configured as follows.
  • bus bar 320 may be interconnected.
  • the bus bar 320 may include a seating portion 322 and a lead connection portion 324.
  • the seating portion 322 may be disposed on an upper portion of the bus bar block 310.
  • the seating portion 322 may include a hole H in the center having a shape corresponding to the top of the tapered portion 3164.
  • the hole H of the seating portion 322 may guide the arrangement of the seating portion 322 with respect to the tapered portion 3164. That is, the hole H of the seating portion 322 can be inserted into the upper end of the tapered portion 3164.
  • the lead connection portion 324 is formed to extend downward from both ends in the front-back direction of the seating portion 322 and is located on the side surface of the first block 312 and the second block 314 in the front-back direction. Can be placed adjacent to each other.
  • the lead connection portion 324 is pressed on both sides of the cell assembly 100 in the front-back direction according to the movement of the first block 312 and the second block 314 according to the pressure of the tapered portion 3164, forming a plurality of It may be configured to be connected to the electrode leads 140 of the battery cells 120.
  • the lead connection portion 324 disposed adjacent to the first block 312 and the second block 314 has a tapered portion ( Since it is pressed by 3164 and comes into close contact with the electrode lead 140, the interconnection between the electrode lead 140 and the bus bar 320 can be made more stably and effectively.
  • a plurality of battery cells 120 are stacked so that adjacent first leads 142 and second leads 144 are alternately arranged in the front-back direction of the cell assembly 100.
  • the bus bar blocks 310 provided with the bus bar 320 are, of bus bar (320)
  • the lead connection portion 324 can be pressed in both front and rear directions.
  • bus bar blocks 310 that are not provided with the bus bar 320 may press the electrode leads 140 disposed between different bus bar blocks 310. That is, as shown in FIG.
  • the bus bar blocks 310 not provided with the bus bar 320 are pressurized by the downward movement of the tapered portion 3164, and the first block 312 and the second block 310 As the gap between blocks 314 widens, the electrode leads 140 disposed between different bus bar blocks 310 can be pressed and brought into close contact with the lead connection portion 324 of the opposing bus bar 320.
  • bus bars 320 and the electrode leads 140 are pressed against the front and rear directions of the cell assembly 100 by the plurality of bus bar blocks 310, thereby forming a plurality of battery cells having the electrode leads 140. (120) can be stably connected.
  • the bus bar 320 is illustrated as being provided only in a part of the bus bar block 310, but it is not limited thereto, and the bus bar 320 is also provided in the entire bus bar block 310. It can be.
  • FIG. 11 is a diagram briefly showing another embodiment in which the bus bar assembly 300 of FIG. 7 and the electrode lead 140 of the cell assembly 100 are connected from the side direction;
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing another embodiment in which the bus bar assembly 300 of FIG. 7 and the electrode lead 140 of the cell assembly 100 are connected from the top. At this time, detailed illustration of the bus bar block 310 described above in FIG. 11 will be omitted.
  • a pair of battery cells 120 may have electrode leads 140 of the same polarity in the front-back direction.
  • a set of a pair of battery cells 120 having electrode leads 140 of the same polarity in the front-back direction have electrode leads 140 of different polarities.
  • the cell assembly 100 is a set of a pair of battery cells 120 having a first lead 142, as long as the set has a first lead 142.
  • a set of a pair of battery cells 120 and another set of a pair of battery cells 120 adjacent to each other in the front-to-back direction may have a second lead 144 .
  • the set of the pair of battery cells 120 having the first lead 142 and the set of the pair of battery cells 120 having the second lead 144 are located before and after the cell assembly 100. It may be configured to be arranged alternately with respect to the direction.
  • the bus bar blocks 310 provided with the bus bar 320 among the plurality of bus bar blocks 310 arranged along the front-rear direction according to the pressure on the tapered portion 3164 are the bus bars 320.
  • the lead connection portion 324 can be pressed in both front and rear directions. Then, according to the pressure of the tapered portion 3164, among the bus bar blocks 310, the bus bar blocks 310 not provided with the bus bar 320 have electrode leads disposed between different bus bar blocks 310. (140) can be pressurized.
  • bus bar 320 and the electrode lead 140 are pressed against the front and rear directions of the cell assembly 100 by the plurality of bus bar blocks 310, so that the sets of the pair of battery cells 120 are It can be connected stably.
  • the battery pack 10 may further include a pair of side plates 500.
  • the pair of side plates 500 may connect the pair of cell supports 400 in the front-back direction of the cell assembly 100. Additionally, the pair of side plates 500 may be arranged to face each other in the left and right directions of the cell assembly 100.
  • the pair of side plates 500 may connect the first support part 410 and the second support part 420 in the front-back direction of the cell assembly 100. Additionally, the pair of side plates 500 may support the pair of cell supports 400 in the left and right directions of the cell assembly 100.
  • a pair of cell supports 400 can be stably connected to the front and rear directions of the cell assembly 100. Accordingly, the cell assembly 100 can be supported more stably by the pair of cell supports 400.
  • a pair of side plates 500 can support the pair of cell supports 400 on both sides, so that shaking of the cell assembly 100 in the left and right directions can be suppressed.
  • the pair of side plates 500 may include a first side plate 510 and a second side plate 520.
  • the first side plate 510 may connect the first support part 410 and the second support part 420. Additionally, the first side plate 510 may support one side of the first support part 410 and the second support part 420 in the left and right directions.
  • the second side plate 520 is disposed to face the first site plate 510 in the left and right directions of the cell assembly 100,
  • the first support part 410 and the second support part 420 may be connected. Additionally, the second side plate 520 may support the other side of the first support part 410 and the second support part 420 in the left and right directions.
  • the first side plate 510 may be placed on the left side of the cell assembly 100, and the second side plate 520 may be placed on the right side of the cell assembly 100, but is limited to this. It doesn't work.
  • the battery pack 10 includes a pair of third fastening members (C3), a pair of third cell support fixing members (F3), and a pair of fourth fastening members (C4). ) and a pair of fourth cell support fixing members (F4).
  • the connection between the first support part 410 and the second support part 420 includes a pair of third fastening members C3, a pair of third cell support fixing members F3, and a pair of fourth fastening members C3. It can be achieved by a fastening member (C4) and a pair of fourth cell support fixing members (F4).
  • the pair of third fastening members C3 are formed on one side of the first support part 410 and the second support part 420 in the left and right directions, and are positioned in the front-back direction of the cell assembly 100. It can be placed opposite to .
  • the first side plate 510 is formed to extend long in the front-back direction of the cell assembly 100, and a pair of long holes 512 are formed to face each other in the front-back direction of the cell assembly 100. ) may include.
  • the pair of third fastening members C3 may pass through the pair of long holes 512 of the first side plate 510 in the left and right directions of the cell assembly 100, respectively.
  • the pair of third cell support fixing members (F3) are combined with the pair of third fastening members (C3) to connect the first side plate 510 to the first support part 410 and the second support part ( 420) can be fixed.
  • the third fastening member C3 may be a bolt
  • the third shell support fixing member F3 may be a nut having an arbitrary shape corresponding thereto.
  • the pair of fourth fastening members C4 are formed on the other sides of the first support part 410 and the second support part 420 in the left and right directions, and are positioned in the front and rear direction of the cell assembly 100. can be placed opposite to each other.
  • the second side plate 520 is formed to extend long in the front-to-back direction of the cell assembly 100, and a pair of long holes 522 are formed to face each other in the front-to-back direction of the cell assembly 100. ) may include.
  • the pair of fourth fastening members C4 may pass through a pair of long holes 522 of the second side plate 520 in the left and right directions of the cell assembly 100, respectively.
  • the pair of fourth cell support fixing members (F4) are combined with the pair of fourth fastening members (C4) to connect the second side plate 520 to the first support part 410 and the second support part ( 420) can be fixed.
  • the fourth fastening member C4 may be a bolt
  • the fourth shell support fixing member F4 may be a nut having an arbitrary shape corresponding thereto.
  • the battery pack 10 may further include a heat dissipation member 600.
  • the heat dissipation member 600 may be disposed between the cell assembly 100 and the floor frame 210 in the vertical direction.
  • the heat dissipation member 600 may be made of resin with good thermal conductivity, and may absorb heat emitted from the cell assembly 100 and dissipate the heat to the outside of the pack housing 200. That is, the heat emitted from the cell assembly 100 may be dissipated to the outside of the pack housing 200 through the heat dissipation member 600 and the floor frame 210.
  • the heat dissipation member 600 can support the lower portion of the cell assembly 100 by being disposed between the cell assembly 100 and the floor frame 210 in the vertical direction.
  • the battery pack 10 may further include a cooling module disposed below the floor frame 210 or inside the floor frame 210 to enable cooling of the cell assembly 100.
  • the cooling module may be a heat sink.
  • a plurality of battery cells 120 are stacked in the front-back direction to form the cell assembly 100. At this time, at least one cell assembly 100 may be formed.
  • the cell assembly 100 is placed between a pair of guide rails 220, and the bus bar assembly 300 is coupled to the guide rails 220.
  • bus bar 320 and the electrode lead 140 are connected in the front-back direction using the bus bar assembly 300, so that the plurality of battery cells 120 are connected to each other.
  • a pair of cell supports 400 are placed on both sides of the cell assembly 100 in the front-back direction, and the pair of cell supports 400 are coupled to the guide rail 220.
  • the pair of cell supports 400 are connected through a pair of side plates 500.
  • the cell assembly 100 can be stably accommodated inside the pack housing 200 through the bus bar assembly 300 and the cell support portion 400 coupled to the pack housing 200. there is.
  • the pack housing 200 described above may further include a side frame 230 and a pack cover 240.
  • the side frame 230 may form a side surface of the pack housing 200.
  • the pack cover 240 may be coupled to the upper part of the side frame 230. At this time, the pack cover 240 may cover the top of the cell assembly 100 accommodated inside the pack housing 200.
  • At least one cell assembly 100 can be accommodated inside the pack housing 200 shown in FIG. 2, and includes a guide rail 220, a bus bar assembly 300, and a pair of cell supports 400. , the side plate 500, etc. may also be formed to correspond to the number of cell assemblies 100 accommodated inside the pack housing 200.
  • the cell is connected to the cell through the bus bar assembly 300 and the cell support portion 400 coupled to the pack housing 200, without a module-type frame accommodating the cell assembly 100. Not only can the assembly 100 be stably supported, but parts during manufacturing the battery pack 10 can be simplified.
  • connection between the electrode lead 140 and the bus bar 320 and the plurality of battery cells 120 are made by pressing the bus bar block 310, a separate welding process is not required and will be required in the future. Accordingly, the output of the cell assembly 100 can be easily changed.
  • the battery pack 10 includes, in addition to the cell assembly 100, the pack housing 200, and the bus bar assembly 300, various devices for controlling charging and discharging of the cell assembly 100, for example. It may further be equipped with a BMS (Battery Management System), current sensor, and fuse.
  • BMS Battery Management System
  • current sensor current sensor
  • fuse fuse
  • the battery pack 10 according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles. That is, the automobile according to the present invention may include at least one battery pack 10 according to the present invention.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

모듈 형태의 프레임 없이도 배터리 셀이 복수 개 구비된 셀 어셈블리를 배터리 팩에 장착할 수 있는 배터리 팩의 구조를 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 전극 리드를 구비한 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 셀 어셈블리와, 상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 팩 하우징 및 상기 셀 어셈블리의 양측에 배치되어 상기 팩 하우징에 결합되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드와 연결되는 버스바 어셈블리를 포함한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 배터리 팩에 비해 단순하고 안정적인 구조를 가지는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 05월 16일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2022-0059533호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분될 수 있다. 이 때, 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 권취되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.
이처럼, 파우치형 이차전지는 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지는 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 종래의 파우치형 이차전지는 매우 얇은 형태의 파우치에 의해 전극 조립체를 감싸고 있어 약간의 외력 및 자중에 의해서도 배터리 셀의 전체적인 형태가 휘어질 수 있다. 그리고, 종래의 파우치형 이차전지는 전극 리드가 플렉서블하여 쉽게 휘어질 수 있다. 따라서, 종래의 파우치형 이차전지는, 배터리 셀의 외형을 유지하여 주는 모듈 케이스 구조 없이는 배터리 팩에 바로 장착되는 것이 용이하지 않다.
본 발명은, 모듈 형태의 프레임 없이도 배터리 셀이 복수 개 구비된 셀 어셈블리를 배터리 팩에 장착할 수 있는 배터리 팩의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 전극 리드를 구비한 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 셀 어셈블리와, 상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 팩 하우징 및 상기 셀 어셈블리의 양측에 배치되어 상기 팩 하우징에 결합되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드와 연결되는 버스바 어셈블리를 포함한다.
바람직하게는, 상기 복수 개의 배터리 셀들은, 전후 방향에 대해 적층되며, 각각의 배터리 셀 사이에 구비된 접착부재를 통해 상호 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 팩은, 상기 팩 하우징에 결합되고, 상기 셀 어셈블리의 전후 양측을 지지하도록 구성된 한 쌍의 셀 지지부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 팩 하우징은 플로어 프레임 및 상기 플로어 프레임 상에 구비되며, 상기 셀 어셈블리의 양측에 배치되고, 상기 버스바 어셈블리가 결합되는 한 쌍의 가이드 레일을 포함하고, 상기 셀 지지부는 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향에 대해 상기 한 쌍의 가이드 레일 사이에 배치되어 양측이 상기 한 쌍의 가이드 레일에 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 한 쌍의 가이드 레일은, 상기 플로어 프레임 상에서, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 버스바 어셈블리는 상기 가이드 레일에 결합되는 복수의 버스바 블록 및 상기 복수의 버스바 블록의 적어도 일부에 구비되고, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드와 연결되는 복수의 버스바를 포함하고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드는 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 서로 다른 버스바 블록 사이에 배치되고, 상기 복수의 버스바 블록은 상기 복수의 버스바와 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드를 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압하여 상호 연결하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수의 버스바는 상기 셀 어셈블리의 전후 방향을 따라 배치되고, 상기 복수의 버스바 블록은 상기 가이드 레일 상에서 상기 셀 어셈블리의 전후 방향을 따라 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 버스바 블록은 제 1 블록과, 상기 제 1 블록과 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 대향되게 배치되는 제 2 블록 및 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 블록과 상기 제 2 블록 사이에 배치되고, 상하 방향으로 구동되어 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록을 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압하도록 구성된 가압부재를 포함하고, 상기 제 1 블록, 상기 제 2 블록 및 상기 가압부재의 하단은 상기 가이드 레일 내부에 위치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가압부재는 상하 방향으로 이동되도록 구성된 수직이동부 및 상기 수직이동부의 외주면에 결합되고, 하측 방향에 대해 테이퍼 형상을 가지도록 형성되는 테이퍼부를 포함하고, 상기 테이퍼부는 상기 수직이동부와 함께 상하 방향으로 이동되어 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록을 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가압부재는 상기 가이드 레일 내부에 위치되어 상기 수직이동부에 연결되고, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 블록의 하단과 상기 제 2 블록의 하단 사이에 배치되는 버스바 블록 고정부를 더 포함하고, 상기 버스바 블록 고정부는 상기 수직이동부와 체결되어 상기 버스바 블록을 상기 가이드 레일에 대해 고정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 버스바는 상기 버스바 블록의 일부를 감싸고, 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록의 이동에 따라 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압되어 상기 전극 리드와 연결되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 버스바는 상기 버스바 블록의 상부에 배치되는 안착부 및 상기 안착부의 전후 방향에서의 양단으로부터 하측 방향으로 연장되어 형성되어 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록의 전후 방향에서의 측면에 인접 배치되는 리드 연결부를 포함하고, 상기 리드 연결부는 상기 테이퍼부의 가압에 따른 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록의 이동에 따라 상기 셀 어셈블리의 전후 방향 양측으로 가압되어 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드와 연결되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 팩은, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 한 쌍의 셀 지지부 사이를 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향에 대해 대향되게 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 팩은, 상하 방향에 대해 상기 셀 어셈블리와 상기 플로어 프레임 사이에 배치되는 방열부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 셀 어셈블리를 수용하는 모듈 형태의 프레임 없이, 팩 하우징에 결합되는 버스바 어셈블리 및 셀 지지부를 통해 셀 어셈블리의 안정적인 지지가 가능할 뿐만 아니라, 배터리 팩 제조시의 부품을 간소화할 수 있다.
또한, 버스바 블록의 가압에 의해, 전극 리드와 버스바 간의 연결 및 복수 개의 배터리 셀들의 연결이 이루어지므로, 별도의 용접 공정이 요구되지 않으며 추후 필요에 따라 셀 어셈블리의 출력을 용이하게 변경할 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
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 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체적인 형상을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩을 상측 방향에서 간략히 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩에 구비되는 셀 어셈블리의 예시적인 형상 및 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 A부분을 상세히 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 구성을 전측 및 후측 방향에서 본 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 팩에 구비되는 버스바 어셈블리의 전체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 버스바 어셈블리의 분해사시도이다.
도 9는 도 7의 버스바 어셈블리와 셀 어셈블리의 전극 리드가 연결되는 일 실시예를 측면 방향에서 간략히 나타낸 도면이다.
도 10은 도 7의 버스바 어셈블리와 셀 어셈블리의 전극 리드가 연결되는 일 실시예를 상측 방향에서 간략히 나타낸 도면이다
도 11은 도 7의 버스바 어셈블리와 셀 어셈블리의 전극 리드가 연결되는 다른 실시예를 측면 방향에서 간략히 나타낸 도면이다.
도 12는 도 7의 버스바 어셈블리와 셀 어셈블리의 전극 리드가 연결되는 다른 실시예를 상측 방향에서 간략히 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 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 팩(10)의 전체적인 형상을 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩(10)을 상측 방향에서 간략히 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 팩(10)에 구비되는 셀 어셈블리(100)의 예시적인 형상 및 제조 과정을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2의 A부분을 상세히 나타낸 도면이다. 이 때, 도 2에서 후술되는 팩 커버(240), 버스바 어셈블리(300) 및 사이드 플레이트(500)의 도시는 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 전후 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 좌우 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 셀 어셈블리(100), 팩 하우징(200) 및 버스바 어셈블리(300)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(100)는, 복수 개의 배터리 셀(120)들을 포함할 수 있다. 이러한 상기 셀 어셈블리(100)는, 별도의 모듈 케이스를 구비하지 않을 수 있다.
여기서, 각각의 배터리 셀(120)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 상기 각각의 배터리 셀(120)은, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 상기 각각의 배터리 셀(120)은 파우치형 전지셀일 수 있다.
또한, 상기 각각의 배터리 셀(120)은, 전극 리드(140)를 구비할 수 있다. 일례로서, 상기 전극 리드(140)는, 각각의 배터리 셀(120)의 좌우 방향 양측에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 전극 리드(140)는, 버스바 어셈블리(300)와 기계적, 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적으로, 상기 전극 리드(140)는 제 1 리드(142, 예: 양극 리드) 및 제 2 리드(144, 예: 음극 리드)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 리드(142)는 각각의 배터리 셀(120)의 좌우 방향 일측에 형성될 수 있고, 상기 제 2 리드(144)는 각각의 배터리 셀(120)의 좌우 방향 타측에 형성될 수 있다.
상기 팩 하우징(200)은, 셀 어셈블리(100)를 내부에 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 팩 하우징(200)에는 상기 셀 어셈블리(100)를 내부에 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 상기 팩 하우징(200)에 대해서는, 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴본다.
상기 버스바 어셈블리(300)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 양측에 배치되어 상기 팩 하우징(200)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 버스바 어셈블리(300)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바 어셈블리(300)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향 양측에 배치될 수 있다. 이러한 상기 버스바 어셈블리(300)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 상기 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)와 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 버스바 어셈블리(300)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에서의 일측과 타측을 지지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 버스바 어셈블리(300)가 상기 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)와 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 연결되므로, 상기 셀 어셈블리(100)는 상기 버스바 어셈블리(300)에 의해 전후 방향에 대해 안정적으로 지지될 수 있다.
이러한 상기 버스바 어셈블리(300)에 대해서는, 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴본다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 팩 하우징(200)에 결합된 버스바 어셈블리(300)를 통해, 팩 하우징(200) 내부에서 셀 어셈블리(100)의 안정적인 수용이 가능하므로, 배터리 팩 제조시의 부품 수를 최소화할 수 있다.
도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 배터리 셀(120)들은, 전후 방향에 대해 적층되어 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 배터리 셀(120)들은, 각각의 배터리 셀(120) 사이에 구비된 접착부재(T)를 통해 상호 결합될 수 있다. 일례로서, 상기 접착부재(T)는 양면테이프일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 전극 리드(140)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향 양측에서, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 다수 구비될 수 있다. 즉, 복수 개의 배터리 셀(120)들이 전후 방향에 적층되게 배열된 셀 어셈블리(100)에서, 상기 셀 어셈블리(100)를 전체적으로 볼 때, 상기 전극 리드(140)는 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향 양측에 구비되고, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 다수 구비될 수 있다.
또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 각각의 배터리 셀(120)들은, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에서 볼 때, 상기 제 1 리드(142) 및 상기 제 2 리드(144)가 번갈아 배치되도록 전후 방향으로 적층될 수 있다.
이와 같이 접착부재(T)를 이용하여 복수 개의 배터리 셀(120)들을 적층시키는 구조에 따라, 보다 단순한 구조로 팩 하우징(200)에 수용되는 셀 어셈블리(100)의 구성이 가능한 장점이 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은, 한 쌍의 셀 지지부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 셀 지지부(400)는, 상기 팩 하우징(200)에 결합되며, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 양측을 지지하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 한 쌍의 셀 지지부(400)는, 플레이트(plate) 형상으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 한 쌍의 셀 지지부(400)는, 제 1 지지부(410) 및 제 2 지지부(420)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 지지부(410)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에서의 일측을 지지할 수 있고, 상기 제 2 지지부(420)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에서의 타측을 지지할 수 있다. 특히, 상기 제 1 지지부(410)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에서의 일측면 전체를 지지할 수 있고, 상기 제 2 지지부(420)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에서의 타측면 전체를 지지할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 플레이트 형상의 한 쌍의 셀 지지부(400)를 통해, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향으로의 안정적인 지지가 가능하므로, 팩 하우징(200) 내부에서 셀 어셈블리(100)의 보다 더 안정적인 수용이 가능한 장점이 있다.
이하에서는, 전술한 팩 하우징(200) 및 버스바 어셈블리(300)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 팩 하우징(200)은, 플로어 프레임(210), 한 쌍의 가이드 레일(220)을 포함할 수 있다.
상기 플로어 프레임(210)은, 상기 팩 하우징(200)의 하부면을 구성할 수 있다. 일례로서, 상기 플로어 프레임(210)은 상하 방향에 대해 소정의 두께를 가지는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 가이드 레일(220)은, 상기 플로어 프레임(210) 상에 구비되며, 상기 셀 어셈블리(100)의 양측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 가이드 레일(220)은, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향 양측에 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 셀 지지부(400)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 상기 한 쌍의 가이드 레일(220) 사이에 배치되어 양측이 상기 한 쌍의 가이드 레일(220)에 결합될 수 있다.
이와 같이, 상기 셀 지지부(400)의 양측이 상기 플로어 프레임(210) 상에 구비된 한 쌍의 가이드 레일(220)에 결합되므로, 상기 셀 지지부(400)에 의한 상기 셀 어셈블리(100)의 지지가 보다 더 안정적으로 이루어질 수 있다.
또한, 한 쌍의 가이드 레일(220)에는 전술한 버스바 어셈블리(300)가 결합될 수 있다.
특히, 상기 한 쌍의 가이드 레일(220)은, 상기 플로어 프레임(210) 상에서, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 한 쌍의 가이드 레일(220)이 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 연장되어 형성되므로, 다수의 버스바 어셈블리(300)가 가이드 레일(220)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 보다 많은 버스바 어셈블리(300)가 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)와 연결될 수 있으므로, 셀 어셈블리(100)의 보다 더 안정적인 지지가 가능할 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 4의 구성을 전측 및 후측 방향에서 본 도면이다. 상세하게는, 도 5는 도 4의 구성을 전측 방향에서 본 도면이고, 도 6은 도 4의 구성을 후측 방향에서 본 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 전술한 한 쌍의 가이드 레일(220)은, 제 1 레일(222) 및 제 2 레일(224)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 레일(222)은, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향 일측에 배치되며, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 레일(222)에는 전술한 버스바 어셈블리(300)가 결합될 수 있다.
상기 제 2 레일(224)은, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향 타측에 배치되며, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 레일(224)에는 전술한 버스바 어셈블리(300)가 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 레일(222)은 상기 셀 어셈블리(100)의 좌측에 배치될 수 있고, 상기 제 2 레일(224)은 상기 셀 어셈블리(100)의 우측에 배치될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 한 쌍의 제 1 체결부재(C1) 및 한 쌍의 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 레일(220)에 대한 상기 제 1 지지부(410)의 결합은, 이러한 한 쌍의 제 1 체결부재(C1) 및 한 쌍의 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)에 의해 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 한 쌍의 제 1 체결부재(C1)는, 상기 제 1 지지부(410)의 양측에 형성된 체결구(412)를 각각 통과하여 상기 제 1 레일(222) 및 제 2 레일(224) 내에 각각 상하 방향으로 삽입될 수 있다.
상기 한 쌍의 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)는, 상기 제 1 레일(222) 및 제 2 레일(224) 내에 각각 구비되고, 상기 제 1 체결부재(C1)와 결합되어 상기 제 1 지지부(410)를 상기 제 1 레일(222) 및 상기 제 2 레일(224)에 대해 고정할 수 있다.
일례로서, 상기 제 1 체결부재(C1)는 볼트이고, 상기 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)는 이에 대응되는 사각 너트일 수 있다.
한편, 상기 제 1 레일(222)은, 제 1 레일(222)의 상단 양측으로부터 돌출되어 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 마주보게 형성되는 단턱부(2222)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 길게 연장되어 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 체결부재(C1)는 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222) 사이의 틈을 통해 상기 제 1 레일(222) 내에 삽입될 수 있다.
이러한 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222)는, 상기 제 1 레일(222) 내에 구비된 상기 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)가 상기 제 1 체결부재(C1)와 결합될 때, 상기 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)와 상하 방향에 대해 맞닿을 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222)는 상기 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 레일(224)은 상기 제 2 레일(224)의 상단 양측으로부터 돌출되어 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 마주보게 형성되는 단턱부(2242)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 길게 연장되어 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 체결부재(C1)는 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242) 사이의 틈을 통해 상기 제 2 레일(224) 내에 삽입될 수 있다.
이러한 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242)는, 상기 제 2 레일(224) 내에 구비된 상기 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)가 상기 제 1 체결부재(C1)와 결합될 때, 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)와 상하 방향에 대해 맞닿을 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242)는 상기 제 1 셀 지지부 고정부재(F1)의 이탈을 방지할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 한 쌍의 제 2 체결부재(C2) 및 한 쌍의 제 2 셀 지지부 고정부재(C2)를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 레일(220)에 대한 상기 제 2 지지부(420)의 결합은, 이러한 한 쌍의 제 2 체결부재(C2) 및 한 쌍의 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)에 의해 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 한 쌍의 제 2 체결부재(C2)는, 상기 제 2 지지부(420)의 양측에 형성된 체결구(422)를 각각 통과하여 상기 제 1 레일(222) 및 제 2 레일(224) 내에 각각 상하 방향으로 삽입될 수 있다.
상기 한 쌍의 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)는, 상기 제 1 레일(222) 및 제 2 레일(224) 내에 각각 구비되고, 상기 제 2 체결부재(C2)와 결합되어 상기 제 2 지지부(420)를 상기 제 1 레일(222) 및 상기 제 2 레일(224)에 대해 고정할 수 있다.
일례로서, 상기 제 2 체결부재(C2)는 볼트이고, 상기 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)는 이에 대응되는 사각 너트일 수 있다.
이러한 상기 제 2 체결부재(C2)는, 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222) 사이의 틈을 통해 상기 제 1 레일(222) 내에 삽입될 수 있다.
한편, 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222)는, 상기 제 1 레일(222) 내에 구비된 상기 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)가 상기 제 2 체결부재(C2)와 결합될 때, 상기 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)와 상하 방향에 대해 맞닿을 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222)는 상기 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 체결부재(C2)는 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242) 사이의 틈을 통해 상기 제 2 레일(224) 내에 삽입될 수 있다.
한편, 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242)는, 상기 제 2 레일(224) 내에 구비된 상기 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)가 상기 제 2 체결부재(C2)와 결합될 때, 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)와 상하 방향에 대해 맞닿을 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242)는 상기 제 2 셀 지지부 고정부재(F2)의 이탈을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은, 상기 셀 어셈블리(100)의 스웰링(Swelling) 현상을 방지하는 완충 패드(P)를 더 포함할 수 있다.
상기 완충 패드(P)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 상기 셀 어셈블리(100)와 상기 셀 지지부(400) 사이에 배치될 수 있다.
일례로서, 상기 완충 패드(P)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에서의 일측과 상기 제 1 지지부(410) 사이 및 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에서의 타측과 상기 제 2 지지부(420) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 완충 패드(P)는, 한 쌍의 셀 지지부(400)와 함께 상기 셀 어셈블리(100)의 스웰링 현상을 억제할 수 있다. 일례로서, 상기 완충 패드(P)는 수축이 가능하도록 스폰지 등과 같이 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
이하, 전술한 버스바 어셈블리(300)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
도 7은 도 1의 배터리 팩(10)에 구비되는 버스바 어셈블리(300)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 버스바 어셈블리(300)의 분해사시도이며, 도 9는 도 7의 버스바 어셈블리(300)와 셀 어셈블리(100)의 전극 리드(140)가 연결되는 일 실시예를 측면 방향에서 간략히 나타낸 도면이고, 도 10은 도 7의 버스바 어셈블리(300)와 셀 어셈블리(100)의 전극 리드(140)가 연결되는 일 실시예를 상측 방향에서 간략히 나타낸 도면이다. 이 때, 도 10에서 후술되는 버스바 블록(310)의 상세 도시는 생략하도록 한다.
도 2 내지 도 10을 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(300)는, 복수의 버스바 블록(310) 및 복수의 버스바(320)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 버스바 블록(310)은, 상기 가이드 레일(220)에 결합될 수 있다. 이 때, 상기 복수의 버스바 블록(310)은, 상기 가이드 레일(220)에 상하 방향으로 결합될 수 있다.
상기 복수의 버스바(320)는, 상기 복수의 버스바 블록(310)의 적어도 일부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 복수의 버스바(320)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 상기 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)와 연결될 수 있다. 이 때, 상기 복수의 버스바(320)는, 상기 버스바 블록(310)에 상하 방향으로 결합될 수 있다. 일례로서, 상기 버스바(320)는 전기 전도성을 가지는 구리 은, 주석도금 등과 같은 금속 재질로 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)는, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 서로 다른 버스바 블록(310) 사이에 배치될 수 있다.
이 때, 상기 복수의 버스바 블록(310)은, 상기 복수의 버스바(320)와 상기 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)를 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 가압하여 상호 연결하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 상기 복수의 버스바 블록(310)의 가압에 의해 별도의 고정 구조 없이도 전극 리드(140)와 버스바(320) 간의 상호 연결이 안정적으로 이루어질 뿐 아니라, 상기 버스바 어셈블리(300)에 의한 상기 셀 어셈블리(100)의 지지가 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 복수의 버스바(320)는, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 버스바 블록(310)은, 상기 가이드 레일(220) 상에서 셀 어셈블리(100)의 전후 방향을 따라 구비될 수 있다. 일례로서, 복수의 버스바 블록(310)은 가이드 레일(220)의 전후 방향 단부를 통해 가이드 레일(220)에 슬라이딩 방식으로 삽입될 수 있다.
이러한 구성에 따라, 보다 많은 버스바 블록(310)에 의해 전극 리드(140)와 버스바(320) 간의 상호 연결이 이루어질 수 있으므로, 셀 어셈블리(100)의 보다 더 안정적인 지지가 가능할 수 있다.
도 2 내지 도 10을 다시 참조하면, 상기 버스바 블록(310)은, 제 1 블록(312), 제 2 블록(314) 및 가압부재(316)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 블록(312) 및 상기 제 2 블록(314)은, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 대향되게 배치될 수 있다. 일례로서, 상기 제 1 블록(312) 및 상기 제 2 블록(314)은, 비전도체일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 가압부재(316)는, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 제 1 블록(312)과 제 2 블록(314) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 가압부재(316)는, 상하 방향으로 구동되어 상기 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)을 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 가압하도록 구성될 수 있다. 이 때, 상기 가압부재(316)는 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)의 측면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 블록(312), 상기 제 2 블록(314) 및 상기 가압부재(316)의 하단은 가이드 레일(220) 내부에 위치될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 상기 가압부재(316)의 상하 방향으로의 구동만으로 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)의 가압이 가능하므로, 단순한 구조로 전극 리드(140)와 버스바(320) 간의 상호 연결이 이루어질 수 있다.
도 7 내지 도 9를 다시 참조하면, 상기 가압부재(316)는, 수직이동부(3162) 및 테이퍼부(3164)를 포함할 수 있다.
상기 수직이동부(3162)는, 상하 방향으로 이동되도록 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 수직이동부(3162)는 볼트일 수 있다.
상기 테이퍼부(3164)는, 상기 수직이동부(3162)의 외주면에 결합되고, 하측 방향에 대해 테이퍼 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 일례로서, 상기 테이퍼부(3164)는, 비전도체일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
보다 구체적으로, 상기 테이퍼부(3164)는, 상기 수직이동부(3162)와 함께 상하 방향으로 이동되어 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)을 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 가압하도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 테이퍼부(3164)는, 전후 방향 일측(전측)이 상기 제 1 블록(312)의 측면과 대응되는 형상으로 형성되고, 전후 방향 타측(후측)이 상기 제 2 블록(314)의 측면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 수직이동부(3162)의 구동에 따라 테이퍼부(3164)가 함께 하측 방향으로 구동되는 경우, 상기 테이퍼부(3164)는 상기 테이퍼부(3164)의 전후 방향 양측에 배치된 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314) 사이의 간격을 벌릴 수 있게 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)을 전후 방향에 대해 가압할 수 있다.
이와 같이, 가압부재(316)의 테이퍼부(3164)가 하측 방향으로 갈수록 좁은 폭을 갖는 테이퍼 형상을 가지므로, 보다 단순한 구조로 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)의 가압이 가능한 장점이 있다.
도 7 내지 도 9를 다시 참조하면, 상기 가압부재(316)는, 버스바 블록 고정부(3166)를 더 포함할 수 있다.
상기 버스바 블록 고정부(3166)는, 상기 가이드 레일(220) 내부에 위치되어 수직이동부(3162)에 연결되고, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 제 1 블록(312)의 하단과 제 2 블록(314)의 하단 사이에 배치될 수 있다. 일례로서, 상기 버스바 블록 고정부(3166)는, 상기 수직이동부(3162)에 대응되는 사각 너트일 수 있다.
이러한 버스바 블록 고정부(3166)는, 상기 수직이동부(3162)와 체결되어 상기 버스바 블록(310)을 상기 가이드 레일(220)에 대해 고정하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 수직이동부(3162)는 상하 방향으로의 구동에 따라 하단이 상기 버스바 블록 고정부(3166)와 체결될 수 있다.
이 때, 상기 수직이동부(3162)는, 가이드 레일(220)의 단턱부(2222, 2242) 사이의 틈을 통해 가이드 레일(220) 내에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 가이드 레일(220)의 단턱부(2222, 2242)는, 가이드 레일(220) 내부에 위치된 버스바 블록 고정부(3166)가 수직이동부(3162)와 체결될 때, 버스바 블록 고정부(3166)와 상하 방향에 대해 맞닿음으로써 상기 버스바 블록 고정부(3166)의 이탈을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 수직이동부(3162)는, 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222) 사이의 틈을 통해 상기 제 1 레일(222) 내에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제 1 레일(222)의 단턱부(2222)는, 제 1 레일(222) 내부에 위치된 버스바 블록 고정부(3166)가 수직이동부(3162)와 체결될 때, 버스바 블록 고정부(3166)와 상하 방향에 대해 맞닿음으로써 상기 버스바 블록 고정부(3166)의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 상기 수직이동부(3162)는, 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242) 사이의 틈을 통해 상기 제 2 레일(224) 내에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제 2 레일(224)의 단턱부(2242)는, 제 2 레일(224) 내부에 위치된 버스바 블록 고정부(3166)가 수직이동부(3162)와 체결될 때, 버스바 블록 고정부(3166)와 상하 방향에 대해 맞닿음으로써 상기 버스바 블록 고정부(3166)의 이탈을 방지할 수 있다.
이와 같이, 수직이동부(3162)와 버스바 블록 고정부(3166)의 체결 구조에 의해, 상기 버스바 블록(310)이 상기 가이드 레일(220)에 안정적으로 고정될 수 있다.
상기 버스바(320)는, 상기 버스바 블록(310)의 일부를 감싸도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 버스바(320)는, 상기 제 1 블록(312) 및 상기 제 2 블록(314)의 이동에 따라 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 가압되어 상기 전극 리드(140)와 연결되도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 버스바(320)가 버스바 블록(310)의 일부를 감싸는 상태에서, 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)의 이동에 의해 가압되므로, 보다 안정적인 구조로 전극 리드(140)와 버스바(320) 간의 상호 연결이 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 버스바(320)는, 안착부(322) 및 리드 연결부(324)를 포함할 수 있다.
상기 안착부(322)는, 상기 버스바 블록(310)의 상부에 배치될 수 있다.
이러한 상기 안착부(322)는, 중앙부에 테이퍼부(3164)의 상단과 대응되는 형상의 홀(H)을 포함할 수 있다. 상기 안착부(322)의 홀(H)은, 상기 안착부(322)의 상기 테이퍼부(3164)에 대한 배치를 가이드할 수 있다. 즉, 상기 안착부(322)의 홀(H)은, 상기 테이퍼부(3164)의 상단에 삽입될 수 있다.
상기 리드 연결부(324)는, 상기 안착부(322)의 전후 방향에서의 양단으로부터 하측 방향으로 연장되어 형성되어 상기 제 1 블록(312) 및 상기 제 2 블록(314)의 전후 방향에서의 측면에 인접 배치될 수 있다.
이 때, 상기 리드 연결부(324)는, 테이퍼부(3164)의 가압에 따른 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)의 이동에 따라 셀 어셈블리(100)의 전후 방향 양측으로 가압되어 복수 개의 배터리 셀(120)들의 전극 리드(140)와 연결되도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 버스바(320)가 버스바 블록(310)의 상부에 배치된 상태에서, 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314)에 인접하게 배치된 리드 연결부(324)가 테이퍼부(3164)에 의해 가압되어 전극 리드(140)와 밀착되므로, 보다 안정적이고 효과적으로 전극 리드(140)와 버스바(320) 간의 상호 연결이 이루어질 수 있다.
일례로서, 도 2 내지 도 10에 도시된 바와 같이 인접한 제 1 리드(142) 및 제 2 리드(144)가 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 번갈아 배치되도록 복수 개의 배터리 셀(120)이 적층된 셀 어셈블리(100)의 경우, 테이퍼부(3164)의 가압에 따라, 전후 방향을 따라 다수 배치된 버스바 블록(310)들 중 버스바(320)가 구비된 버스바 블록(310)들은, 버스바(320)의 리드 연결부(324)를 전후 방향 양측으로 가압할 수 있다. 그리고, 테이퍼부(3164)의 가압에 따라, 버스바 블록(310)들 중 버스바(320)가 구비되지 않은 버스바 블록(310)들은, 서로 다른 버스바 블록(310) 사이에 배치된 전극 리드(140)를 가압할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 버스바(320)가 구비되지 않은 버스바 블록(310)들은, 테이퍼부(3164)의 하방 이동에 따른 가압에 따라, 제 1 블록(312) 및 제 2 블록(314) 사이 간격이 벌어지면서 서로 다른 버스바 블록(310) 사이에 배치된 전극 리드(140)를 가압하여 마주 하는 버스바(320)의 리드 연결부(324)에 밀착시킬 수 있다.
이에 따라, 복수의 버스바 블록(310)에 의해 버스바(320)와 전극 리드(140)가 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 가압되어, 전극 리드(140)를 구비한 복수 개의 배터리 셀(120)들이 안정적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 버스바(320)가 버스바 블록(310)의 일부에만 구비되는 것으로 예시되었으나 이에 한정되지 않고, 버스바(320)는 버스바 블록(310)의 전체에 대해서도 구비될 수 있다.
도 11은 도 7의 버스바 어셈블리(300)와 셀 어셈블리(100)의 전극 리드(140)가 연결되는 다른 실시예를 측면 방향에서 간략히 나타낸 도면이고, 도 12는 도 7의 버스바 어셈블리(300)와 셀 어셈블리(100)의 전극 리드(140)가 연결되는 다른 실시예를 상측 방향에서 간략히 나타낸 도면이다. 이 때, 도 11에서 전술한 버스바 블록(310)의 상세 도시는 생략하도록 한다.
도 11 및 도 12에 도시된 실시예의 경우, 셀 어셈블리(100)는, 한 쌍의 배터리 셀(120)이 전후 방향에 대해 동일한 극성의 전극 리드(140)를 가질 수 있다.
더욱이, 도 11 및 도 12에 도시된 실시예의 경우, 전후 방향에 대해 동일한 극성의 전극 리드(140)를 가지는 한 쌍의 배터리 셀(120)의 세트(set)들이 서로 다른 극성의 전극 리드(140)를 가지도록 번갈아 배치됨으로써 전후 방향에 대해 적층되어 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)는 한 쌍의 배터리 셀(120)의 세트가 제 1 리드(142)를 가지며, 제 1 리드(142)를 가지는 한 쌍의 배터리 셀(120)의 세트와 전후 방향에 대해 인접한 다른 한 쌍의 배터리 셀(120)의 세트가 제 2 리드(144)를 가질 수 있다. 이 때, 이러한 제 1 리드(142)를 가지는 한 쌍의 배터리 셀(120)의 세트와 제 2 리드(144)를 가지는 한 쌍의 배터리 셀(120)의 세트는, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 번갈아 배치되도록 구성될 수 있다.
이러한 구성의 경우, 테이퍼부(3164)에 가압에 따라, 전후 방향을 따라 다수 배치된 버스바 블록(310)들 중 버스바(320)가 구비된 버스바 블록(310)들은, 버스바(320)의 리드 연결부(324)를 전후 방향 양측으로 가압할 수 있다. 그리고, 테이퍼부(3164)의 가압에 따라, 버스바 블록(310)들 중 버스바(320)가 구비되지 않은 버스바 블록(310)들은 서로 다른 버스바 블록(310) 사이에 배치된 전극 리드(140)를 가압할 수 있다.
이에 따라, 복수의 버스바 블록(310)에 의해 버스바(320)와 전극 리드(140)가 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 가압되어, 상기 한 쌍의 배터리 셀(120)의 세트들이 안정적으로 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 다시 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 한 쌍의 사이드 플레이트(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 상기 한 쌍의 셀 지지부(400) 사이를 연결할 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 대향되게 배치될 수 있다.
즉, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 상기 제 1 지지부(410)와 상기 제 2 지지부(420) 사이를 연결할 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)는, 상기 한 쌍의 셀 지지부(400)를 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 지지할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 한 쌍의 셀 지지부(400)가 안정적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 한 쌍의 셀 지지부(400)에 의한 상기 셀 어셈블리(100)의 지지가 보다 더 안정적으로 이루어질 수 있다.
그리고, 한 쌍의 사이드 플레이트(500)가 상기 한 쌍의 셀 지지부(400)를 양측에서 지지할 수 있어, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대한 흔들림이 억제될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)는, 제 1 사이드 플레이트(510) 및 제 2 사이드 플레이트(520)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 사이드 플레이트(510)는, 상기 제 1 지지부(410)와 제 2 지지부(420) 사이를 연결할 수 있다. 또한, 상기 제 1 사이드 플레이트(510)는 상기 제 1 지지부(410) 및 상기 제 2 지지부(420)의 좌우 방향에서의 일측을 지지할 수 있다.
상기 제 2 사이드 플레이트(520)는, 상기 제 1 사이트 플레이트(510)와 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 대향되게 배치되고, 상기 제 1 지지부(410)와 제 2 지지부(420) 사이를 연결할 수 있다. 또한, 상기 제 2 사이드 플레이트(520)는 상기 제 1 지지부(410) 및 상기 제 2 지지부(420)의 좌우 방향에서의 타측을 지지할 수 있다.
일례로서, 상기 제 1 사이드 플레이트(510)는 상기 셀 어셈블리(100)의 좌측에 배치될 수 있고, 상기 제 2 사이드 플레이트(520)는 상기 셀 어셈블리(100)의 우측에 배치될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은, 한 쌍의 제 3 체결부재(C3), 한 쌍의 제 3 셀 지지부 고정부재(F3), 한 쌍의 제 4 체결부재(C4) 및 한 쌍의 제 4 셀 지지부 고정부재(F4)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 지지부(410) 및 상기 제 2 지지부(420) 사이의 연결은, 이러한 한 쌍의 제 3 체결부재(C3), 한 쌍의 제 3 셀 지지부 고정부재(F3), 한 쌍의 제 4 체결부재(C4) 및 한 쌍의 제 4 셀 지지부 고정부재(F4)에 의해 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 한 쌍의 제 3 체결부재(C3)는, 상기 제 1 지지부(410) 및 제 2 지지부(420)의 좌우 방향에서의 일측에 형성되고, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 대향되게 배치될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 사이드 플레이트(510)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 길게 연장되어 형성되고, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 대향되게 형성되는 한 쌍의 장공(512)을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 제 3 체결부재(C3)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 이러한 상기 제 1 사이드 플레이트(510)의 한 쌍의 장공(512)을 각각 통과할 수 있다.
상기 한 쌍의 제 3 셀 지지부 고정부재(F3)는, 상기 한 쌍의 제 3 체결부재(C3)와 결합되어 상기 제 1 사이드 플레이트(510)를 상기 제 1 지지부(410) 및 제 2 지지부(420)에 대해 고정할 수 있다.
일례로서, 상기 제 3 체결부재(C3)는 볼트이고, 제 3 셀 지지부 고정부재(F3)는 이에 대응되는 임의의 형상을 가지는 너트일 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 제 4 체결부재(C4)는, 상기 제 1 지지부(410) 및 상기 제 2 지지부(420)의 좌우 방향에서의 타측에 형성되고, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 대향되게 배치될 수 있다.
이 때, 상기 제 2 사이드 플레이트(520)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 길게 연장되어 형성되고, 상기 셀 어셈블리(100)의 전후 방향에 대해 대향되게 형성되는 한 쌍의 장공(522)을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 제 4 체결부재(C4)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향에 대해 이러한 상기 제 2 사이드 플레이트(520)의 한 쌍의 장공(522)을 각각 통과할 수 있다.
상기 한 쌍의 제 4 셀 지지부 고정부재(F4)는, 상기 한 쌍의 제 4 체결부재(C4)와 결합되어 상기 제 2 사이드 플레이트(520)를 상기 제 1 지지부(410) 및 제 2 지지부(420)에 대해 고정할 수 있다.
일례로서, 상기 제 4 체결부재(C4)는 볼트이고, 제 4 셀 지지부 고정부재(F4)는 이에 대응되는 임의의 형상을 가지는 너트일 수 있다.
도 4 내지 도 6을 다시 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은, 방열부재(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 방열부재(600)는, 상하 방향에 대해 셀 어셈블리(100)와 플로어 프레임(210) 사이에 배치될 수 있다. 일례로서, 상기 방열부재(600)는 열 전도성이 좋은 레진(resin)으로 구성될 수 있으며, 셀 어셈블리(100)로부터 방출된 열을 흡수하여 팩 하우징(200)의 외부로 방열할 수 있다. 즉, 상기 셀 어셈블리(100)로부터 방출된 열은, 방열부재(600)와 플로어 프레임(210)을 거쳐 팩 하우징(200)의 외부로 방열될 수 있다.
또한, 상기 방열부재(600)는 상하 방향에 대해 셀 어셈블리(100)와 플로어 프레임(210) 사이에 배치됨으로써, 상기 셀 어셈블리(100)의 하부를 지지할 수 있다.
또한 도시되지는 않았으나, 상기 배터리 팩(10)은 플로어 프레임(210)의 하부 또는 플로어 프레임(210)의 내부에 배치되어 상기 셀 어셈블리(100)의 냉각이 가능하도록 하는 냉각 모듈을 더 포함할 수 있다. 일례로서, 상기 냉각 모듈은 히트 싱크(heat sink)일 수 있다.
전술한 본 발명의 배터리 팩(10)의 제조 과정을 예시적으로 간략히 설명하면 아래와 같다.
먼저, 복수 개의 배터리 셀(120)들이 전후 방향으로 적층된 셀 어셈블리(100)를 형성한다. 이 때, 셀 어셈블리(100)는 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
다음으로, 셀 어셈블리(100)를 한 쌍의 가이드 레일(220) 사이에 배치하고, 버스바 어셈블리(300)를 가이드 레일(220)에 결합한다.
다음으로, 버스바 어셈블리(300)를 이용하여 버스바(320)와 전극 리드(140)를 전후 방향에 대해 연결함으로써, 복수 개의 배터리 셀(120)들이 상호 연결되도록 한다.
다음으로, 셀 어셈블리(100)의 전후 방향 양측에 한 쌍의 셀 지지부(400)를 배치하고, 한 쌍의 셀 지지부(400)를 가이드 레일(220)에 결합한다.
마지막으로, 한 쌍의 셀 지지부(400) 사이를 한 쌍의 사이드 플레이트(500)를 통해 연결한다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 팩 하우징(200)에 결합된 버스바 어셈블리(300) 및 셀 지지부(400)를 통해, 팩 하우징(200) 내부에서 셀 어셈블리(100)의 안정적인 수용이 가능할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전술한 팩 하우징(200)은, 사이드 프레임(230) 및 팩 커버(240)를 더 포함할 수 있다.
상기 사이드 프레임(230)은, 상기 팩 하우징(200)의 측면을 구성할 수 있다.
상기 팩 커버(240)는, 상기 사이드 프레임(230)의 상부에 결합될 수 있다. 이 때, 상기 팩 커버(240)는 상기 팩 하우징(200)의 내부에 수용된 셀 어셈블리(100)의 상부를 커버할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 팩 하우징(200)의 내부에는 적어도 하나 이상의 셀 어셈블리(100)가 수용될 수 있고, 가이드 레일(220), 버스바 어셈블리(300), 한 쌍의 셀 지지부(400), 사이드 플레이트(500) 등의 구성도 팩 하우징(200)의 내부에 수용된 셀 어셈블리(100)의 개수에 대응하여 형성될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 셀 어셈블리(100)를 수용하는 모듈 형태의 프레임 없이, 팩 하우징(200)에 결합되는 버스바 어셈블리(300) 및 셀 지지부(400)를 통해 셀 어셈블리(100)의 안정적인 지지가 가능할 뿐만 아니라, 배터리 팩(10) 제조시의 부품을 간소화할 수 있다.
또한, 버스바 블록(310)의 가압에 의해, 전극 리드(140)와 버스바(320) 간의 연결 및 복수 개의 배터리 셀(120)들의 연결이 이루어지므로, 별도의 용접 공정이 요구되지 않으며 추후 필요에 따라 셀 어셈블리(100)의 출력을 용이하게 변경할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 셀 어셈블리(100), 팩 하우징(200) 및 버스바 어셈블리(300) 이외에, 셀 어셈블리(100)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 예를 들어 BMS(Battery Management System), 전류 센서 및 퓨즈 등을 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 전기 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (15)

  1. 전극 리드를 구비한 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 셀 어셈블리;
    상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 팩 하우징; 및
    상기 셀 어셈블리의 양측에 배치되어 상기 팩 하우징에 결합되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드와 연결되는 버스바 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은, 전후 방향에 대해 적층되며, 각각의 배터리 셀 사이에 구비된 접착부재를 통해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 팩 하우징에 결합되고, 상기 셀 어셈블리의 전후 양측을 지지하도록 구성된 한 쌍의 셀 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 팩 하우징은,
    플로어 프레임; 및
    상기 플로어 프레임 상에 구비되며, 상기 셀 어셈블리의 양측에 배치되고, 상기 버스바 어셈블리가 결합되는 한 쌍의 가이드 레일을 포함하고,
    상기 셀 지지부는,
    상기 셀 어셈블리의 좌우 방향에 대해 상기 한 쌍의 가이드 레일 사이에 배치되어 양측이 상기 한 쌍의 가이드 레일에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 레일은,
    상기 플로어 프레임 상에서, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향을 따라 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는,
    상기 가이드 레일에 결합되는 복수의 버스바 블록; 및
    상기 복수의 버스바 블록의 적어도 일부에 구비되고, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드와 연결되는 복수의 버스바를 포함하고,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드는 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 서로 다른 버스바 블록 사이에 배치되고, 상기 복수의 버스바 블록은 상기 복수의 버스바와 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드를 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압하여 상호 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 버스바는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향을 따라 배치되고,
    상기 복수의 버스바 블록은,
    상기 가이드 레일 상에서 상기 셀 어셈블리의 전후 방향을 따라 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 버스바 블록은,
    제 1 블록;
    상기 제 1 블록과 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 대향되게 배치되는 제 2 블록; 및
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 블록과 상기 제 2 블록 사이에 배치되고, 상하 방향으로 구동되어 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록을 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압하도록 구성된 가압부재를 포함하고,
    상기 제 1 블록, 상기 제 2 블록 및 상기 가압부재의 하단은 상기 가이드 레일 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가압부재는,
    상하 방향으로 이동되도록 구성된 수직이동부; 및
    상기 수직이동부의 외주면에 결합되고, 하측 방향에 대해 테이퍼 형상을 가지도록 형성되는 테이퍼부를 포함하고,
    상기 테이퍼부는,
    상기 수직이동부와 함께 상하 방향으로 이동되어 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록을 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 가압부재는,
    상기 가이드 레일 내부에 위치되어 상기 수직이동부에 연결되고, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 블록의 하단과 상기 제 2 블록의 하단 사이에 배치되는 버스바 블록 고정부를 더 포함하고,
    상기 버스바 블록 고정부는,
    상기 수직이동부와 체결되어 상기 버스바 블록을 상기 가이드 레일에 대해 고정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 버스바 블록의 일부를 감싸고, 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록의 이동에 따라 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 가압되어 상기 전극 리드와 연결되도록 구성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 버스바 블록의 상부에 배치되는 안착부; 및
    상기 안착부의 전후 방향에서의 양단으로부터 하측 방향으로 연장되어 형성되어 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록의 전후 방향에서의 측면에 인접 배치되는 리드 연결부를 포함하고,
    상기 리드 연결부는,
    상기 테이퍼부의 가압에 따른 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록의 이동에 따라 상기 셀 어셈블리의 전후 방향 양측으로 가압되어 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드와 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 한 쌍의 셀 지지부 사이를 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향에 대해 대향되게 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 4항에 있어서,
    상하 방향에 대해 상기 셀 어셈블리와 상기 플로어 프레임 사이에 배치되는 방열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
PCT/KR2023/005624 2022-05-16 2023-04-25 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 WO2023224283A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202380012177.0A CN117441258A (zh) 2022-05-16 2023-04-25 电池组和包括该电池组的车辆
EP23807806.7A EP4379924A1 (en) 2022-05-16 2023-04-25 Battery pack and vehicle including same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220059533A KR20230160019A (ko) 2022-05-16 2022-05-16 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR10-2022-0059533 2022-05-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023224283A1 true WO2023224283A1 (ko) 2023-11-23

Family

ID=88835548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/005624 WO2023224283A1 (ko) 2022-05-16 2023-04-25 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4379924A1 (ko)
KR (1) KR20230160019A (ko)
CN (1) CN117441258A (ko)
WO (1) WO2023224283A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170056976A (ko) * 2015-11-16 2017-05-24 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
KR20170057740A (ko) * 2015-11-17 2017-05-25 주식회사 엘지화학 전지 팩의 내부에 위치되는 버스바 지지 유닛
KR20170135479A (ko) * 2016-05-31 2017-12-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차
KR20190071454A (ko) * 2017-12-14 2019-06-24 주식회사 엘지화학 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈
KR20210114670A (ko) * 2020-03-11 2021-09-24 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
KR20220059533A (ko) 2019-11-28 2022-05-10 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게 분리 클러치를 작동시키기 위한 회전 축을 갖는 자기 클러치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170056976A (ko) * 2015-11-16 2017-05-24 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
KR20170057740A (ko) * 2015-11-17 2017-05-25 주식회사 엘지화학 전지 팩의 내부에 위치되는 버스바 지지 유닛
KR20170135479A (ko) * 2016-05-31 2017-12-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차
KR20190071454A (ko) * 2017-12-14 2019-06-24 주식회사 엘지화학 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈
KR20220059533A (ko) 2019-11-28 2022-05-10 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게 분리 클러치를 작동시키기 위한 회전 축을 갖는 자기 클러치
KR20210114670A (ko) * 2020-03-11 2021-09-24 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230160019A (ko) 2023-11-23
CN117441258A (zh) 2024-01-23
EP4379924A1 (en) 2024-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020096221A1 (ko) 탑재 구조물을 포함하는 배터리 팩
WO2019203426A1 (ko) 버스바를 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩
WO2019059538A1 (ko) 가이드 결합 구조를 포함한 배터리 모듈 및 그것을 포함한 배터리 팩
WO2019098588A1 (ko) 센싱 어셈블리 및 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈
WO2019107717A1 (ko) 방열 플레이트를 구비한 배터리 모듈
WO2018194296A1 (ko) 배터리 모듈
WO2019088714A1 (ko) 버스바 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈
WO2019035571A1 (ko) 온도 조절 성능이 개선된 배터리 팩
WO2020071642A1 (ko) 접속 플레이트를 구비한 배터리 팩
WO2020111918A1 (ko) 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩
WO2019107938A1 (ko) 전장 어셈블리 및 상기 전장 어셈블리를 포함하는 배터리 팩
WO2020111665A1 (ko) 파우치형 배터리 카트리지 및 이를 포함하는 파우치형 배터리 팩
WO2018186660A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023224283A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2023033553A1 (ko) 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2022149897A1 (ko) 전지 모듈, 이를 포함하는 전지팩 및 이의 제조 방법
WO2020262806A1 (ko) 커버 구조물을 포함하는 배터리 팩 및 전자 디바이스 및 자동차
WO2021002710A1 (ko) 접속 플레이트를 구비한 배터리 팩 및 전자 디바이스 및 자동차
WO2024039192A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2023172092A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2024019412A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2024034870A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2023027391A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2022050555A1 (ko) 전지 셀의 적층 방식이 개선된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022149964A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380012177.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23807806

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18291000

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023807806

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023807806

Country of ref document: EP

Effective date: 20240226