WO2024010415A9 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2024010415A9
WO2024010415A9 PCT/KR2023/009644 KR2023009644W WO2024010415A9 WO 2024010415 A9 WO2024010415 A9 WO 2024010415A9 KR 2023009644 W KR2023009644 W KR 2023009644W WO 2024010415 A9 WO2024010415 A9 WO 2024010415A9
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WO
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auxiliary partition
coupling hole
partition wall
side wall
coupled
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PCT/KR2023/009644
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French (fr)
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양창현
최종화
이재현
이형석
신주환
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
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    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • 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. More specifically, in the battery pack of the present invention, a bolt is inserted from the side of the pack case toward the auxiliary partition wall to secure the auxiliary partition wall installed between the battery modules to separate the battery modules, and the battery is connected through the inserted bolt. It is characterized by improved lateral support capacity of the module.
  • Types of secondary batteries include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries.
  • the operating voltage of these unit secondary battery cells is approximately 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack is formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, a battery pack may be constructed by connecting multiple battery cells in parallel depending on the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack can be set in various ways depending on the required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery module composed of a plurality of battery cells is first constructed.
  • Figure 1 shows a generally used battery module 10 and a pack case 20 included in a battery pack accommodating the battery module 10.
  • FIG. 1(a) shows one form of the battery module 10.
  • the conventional battery module 10 has end plates 11 coupled to the front and rear, respectively, and its sides are surrounded and protected by the module frame 12. Recently, a battery module 10 in which the module frame 12 is excluded and the internal cells are exposed is also being used.
  • FIG. 1(b) shows a pack case 20 that provides a space for accommodating the battery module 10 among general battery packs.
  • Each battery module 10 is supported at the lower part by the base plate 21 in the space partitioned by the main partition 23 and the auxiliary partition 24 in the pack case 20 shown in FIG. 1(b) and is placed in series. Alternatively, it is electrically connected to other battery modules 10 in parallel, etc.
  • the battery module 10 included in the battery pack may experience abnormalities during the charging and discharging process, one of which is swelling.
  • the swelling phenomenon is a phenomenon in which a battery cell expands due to gases generated inside the battery cell. The swelling phenomenon may first proceed in each battery cell unit accommodated in the battery module 10, and consequently affect the battery module 10.
  • each battery module 10 stored in the pack case 20 may be supported on its side by an auxiliary partition wall 24 as shown in FIG. 1(b), where the auxiliary partition wall 24 prevents swelling. Since it is not installed for this purpose, it may not be able to withstand the expansion force of the battery module 10, which causes swelling, and may be damaged.
  • the plurality of battery modules 10 accommodated in the battery pack may be separated by an auxiliary partition wall 24, which is screwed to the base plate 21 or is connected to the auxiliary partition wall 24. It can be coupled to the base plate 21 by welding the welding portion Aw, which is the boundary between the base plate 21 and the base plate 21.
  • the present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to install an auxiliary partition wall by minimizing welding inside the battery pack.
  • Another object of the present invention is to provide a battery pack with a structure capable of suppressing the swelling phenomenon of the battery module housed therein.
  • a battery pack that accommodates a battery module including a cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a base plate supporting a lower portion of the battery module, a main partition coupled to the center of the base plate, and the a pack case including a side wall coupled along an edge of the base plate, and an auxiliary partition wall at both ends of which are coupled to the main partition wall and the side wall, respectively; and a long bolt member coupled to the pack case by penetrating the side wall and the auxiliary bulkhead so that the auxiliary bulkhead is coupled to the main bulkhead and the side wall.
  • a battery pack comprising:
  • the length of the long bolt member may be longer than the gap between the main partition and the side wall.
  • the long bolt member may pass through the side wall and an auxiliary partition wall coupled to the side wall and be coupled to the main partition wall.
  • the auxiliary partition wall includes a coupling hole formed through both ends of the auxiliary partition wall, and the long bolt member may penetrate the coupling hole and be screwed to the auxiliary partition wall.
  • the main partition wall includes an insertion groove formed to correspond to the position of the coupling hole of the auxiliary partition wall
  • the side wall includes an insertion hole formed through the side wall to correspond to the position of the coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled, , the long bolt member may penetrate the insertion hole and the coupling hole and be inserted into the insertion groove to be screwed to the pack case.
  • the auxiliary partition wall may include a plurality of coupling holes formed at predetermined intervals along the height direction of the auxiliary partition wall.
  • the long bolt member has a screw head; and a screw body extending from the screw head and having a circular cross section. It is composed of, and the screw body may include a male screw portion including a screw thread formed while rotating around the outer surface.
  • the external screw portion may be formed at an end of the screw body.
  • the auxiliary partition wall includes a coupling hole formed through both ends of the auxiliary partition wall, the main partition wall includes an insertion groove formed to correspond to the position of the coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled, and the side wall includes a coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled to the auxiliary partition wall. It includes an insertion hole formed through the side wall corresponding to the position of the coupling hole, and the coupling hole has a thread that engages with the screw thread of the male screw portion at a position corresponding to the position of the male thread portion of the long bolt member inserted into the insertion groove. It may include a formed female thread.
  • the external screw portion may be formed at a boundary point between the screw body and the screw head.
  • the auxiliary partition wall includes a coupling hole formed through both ends of the auxiliary partition wall, the main partition wall includes an insertion groove formed to correspond to the position of the coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled, and the side wall includes a coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled to the auxiliary partition wall. It includes an insertion hole formed through the side wall corresponding to the position of the coupling hole, and the coupling hole has a thread that engages with the screw thread of the male screw portion at a position corresponding to the position of the male thread portion of the long bolt member inserted into the insertion groove. It may include a formed female thread.
  • the external screw part may include a first external screw part formed at an end of the screw body and a second external screw part formed at a boundary point between the screw body and the screw head.
  • the auxiliary partition wall includes a coupling hole formed through both ends of the auxiliary partition wall, the main partition wall includes an insertion groove formed to correspond to the position of the coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled, and the side wall includes a coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled to the auxiliary partition wall. and an insertion hole formed through the side wall corresponding to the position of the coupling hole, wherein the coupling hole has a thread of the first external screw part at a position corresponding to the position of the first external screw part of the long bolt member inserted into the insertion groove. It may include a first female thread portion formed with an engaging thread and a second female thread portion formed with a thread engaged with the thread of the second male thread at a position corresponding to the position of the second male thread portion.
  • the auxiliary partition wall has a hollow structure on the inside, and includes a coupling pipe formed through both ends of the auxiliary partition wall. and a rib connecting the outer surface of the coupling pipe and the inner surface of the auxiliary partition wall; It includes, and the coupling tube may include a coupling hole therein.
  • the main partition wall includes an insertion groove formed to correspond to the position of the coupling hole of the auxiliary partition wall
  • the side wall includes an insertion hole formed through the side wall to correspond to the position of the coupling hole of the auxiliary partition wall to be coupled, , the long bolt member may penetrate the insertion hole and the coupling hole and be inserted into the insertion groove to be screwed to the pack case.
  • the auxiliary partition wall can be fixed while minimizing welding inside the battery pack.
  • the swelling phenomenon of the battery module can be suppressed by separating a plurality of battery modules accommodated inside the battery pack and improving the strength of the auxiliary partition wall supporting the side of the battery module.
  • Figure 1 shows a pack case included in a conventional battery module and battery pack.
  • Figure 2 is a perspective view of a pack case included in a battery pack according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a long bolt member
  • Figure 4 is a perspective view of a portion of the auxiliary partition into which the long bolt member is inserted.
  • FIG. 5 shows one auxiliary partition wall separated from the pack case of FIG. 2.
  • FIG. 6 shows a portion of the main partition and a side wall from which the auxiliary partition wall is separated in FIG. 5.
  • Figure 7 is a cross-sectional view of the pack case.
  • Figure 8 shows a portion of the auxiliary partition wall included in the battery pack according to the second embodiment of the present invention cut away.
  • Figure 9 is a cross-sectional view of the pack case included in the battery pack according to the third embodiment.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of the pack case included in the battery pack according to the fourth embodiment.
  • the present invention relates to a battery pack that accommodates a battery module including a cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, and an auxiliary partition 140 that separates the battery modules through bolts inserted into the side of the pack case 100. ) is fixed and the lateral support of the battery module is improved.
  • FIG. 2 to 7 relate to a battery pack according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 8 relates to a battery pack according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 relates to the third embodiment of the present invention
  • 10 relates to a battery pack according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the pack case 100 included in the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
  • the battery pack of the present invention includes a pack case 100 and a long bolt member 200 coupled to the pack case 100.
  • the pack case 100 consists of a base plate 110, a main partition wall 120, a side wall 130, and an auxiliary partition wall 140.
  • the pack case 100 includes a plurality of module areas (A) in which battery modules are directly seated, and the module area (A) is connected to the main partition wall 120, the side wall 130, and the auxiliary partition wall 140. It is formed by dividing by
  • the base plate 110 serves to support the lower part of the battery module accommodated in the pack case 100 and corresponds to the bottom of the pack case 100.
  • the main partition wall 120 divides the space on the base plate 110 into two spaces and serves to protect conductive wires used inside the pack case 100 by inserting them into the space.
  • the main partition 120 is coupled to the center of the base plate 110, as shown in FIG. 2, and extends across the base plate 110.
  • the side wall 130 serves to support and protect the outer surface of the battery module mounted on the base plate 110.
  • the side wall 130 is coupled along the edge of the base plate 110 as shown in FIG. 2.
  • the auxiliary partition 140 serves to separate the pair of battery modules from adjacent battery modules among the plurality of battery modules mounted on the base plate 110.
  • both ends of the auxiliary partition wall 140 are coupled to the main partition wall 120 and the side wall 130, respectively.
  • the auxiliary partition wall 140 is coupled to the main partition wall 120 at a predetermined interval along the longitudinal direction of the pack case 100.
  • the auxiliary partition wall 140 of the present invention has the feature of being relatively easy to attach and detach from the pack case 100. That is, it can be stably fixed to the pack case 100 without using methods such as welding. More specifically, the auxiliary partition wall 140 may be coupled to the main partition wall 120 and the side wall 130 by a long bolt member 200.
  • Figure 3 shows the long bolt member 200.
  • the long bolt member 200 is composed of a screw head 210, and a screw body 220 that extends from the screw head 210 and has a circular cross-section.
  • the long bolt is coupled to the auxiliary partition 140 as the screw body 220 is inserted into the side of the pack case 100. Therefore, it is preferable that the length of the long bolt member 200 is longer than the gap between the main partition 120 and the side wall 130.
  • the screw body 220 may include a male screw portion 220P including a screw thread T formed while rotating around the outer surface.
  • the male screw portion 220P is formed at the end of the screw body 220, as shown in FIG. 3.
  • Figure 4 is a perspective view of a portion of the auxiliary partition 140 into which the long bolt member 200 is inserted.
  • the auxiliary partition wall 140 includes a coupling hole 141 drilled along the longitudinal direction of the auxiliary partition wall 140, and the long bolt member 200 is attached to the auxiliary partition wall 140. It penetrates the coupling hole (141).
  • the long bolt member 200 inserted into the auxiliary bulkhead 140 not only serves to fix the auxiliary bulkhead 140 to a specific position of the pack case 100, but also serves to improve the strength of the auxiliary bulkhead 140. Do it.
  • the battery module accommodated in the module area (A) shown in FIG. 2 may experience swelling due to abnormalities during the charging and discharging process.
  • the auxiliary partition 140 supporting the side of the battery module expands. Modules can cause high stress.
  • the auxiliary partition 140 of the present invention can have improved mechanical resistance against lateral stress that may occur due to the battery module due to the long bolt member 200 inserted therein.
  • FIG. 5 shows one auxiliary partition wall 140 separated from the pack case 100 of FIG. 2.
  • the auxiliary partition wall 140 includes coupling holes 141 formed through both ends, and the long bolt member 200 penetrates the coupling hole 141, and the auxiliary partition wall 140 ) and can be screwed together. More specifically, the long bolt member 200 penetrates the side wall 130 and the auxiliary partition wall 140 so that the auxiliary partition wall 140 can be coupled to the side wall 130 and the main partition wall 120, and the main partition wall 120 ) can be inserted into.
  • the auxiliary partition wall 140 may include at least one coupling hole 141, and in this case, a plurality of long bolt members 200 corresponding to each coupling hole 141 are coupled to the auxiliary partition wall 140. It can be.
  • FIG. 6 shows a portion of the main partition wall 120 and the side wall 130 from which the auxiliary partition wall 140 is separated in FIG. 5.
  • the side wall 130 includes an insertion hole 131 drilled corresponding to the position of the coupling hole 141 of the auxiliary partition wall 140 so that the long bolt member 200 can penetrate, as shown in FIG. 6. .
  • the main partition 120 includes an insertion groove 121 formed corresponding to the position of the coupling hole 141 of the auxiliary partition 140 so that the long bolt member 200 can be inserted, as shown in FIG. 6. do.
  • the long bolt member 200 penetrates the insertion hole 131 of the side wall 130 and the coupling hole 141 of the auxiliary partition wall 140 and inserts into the insertion groove of the main partition wall 120 ( 121).
  • the long bolt member 200 may be screw-coupled with the auxiliary partition wall 140 and the main partition wall 120.
  • the coupling hole 141 included in the auxiliary partition 140 is a thread of the male thread portion 220P at a position corresponding to the position of the male thread portion 220P of the long bolt member 200 inserted into the insertion groove 121. It includes a female thread portion (141P) formed with a thread that engages with (T).
  • the insertion groove 121 has threads formed along the inner circumference.
  • the threads of the coupling hole 141 and the threads of the insertion groove 121 are formed so that the threads are connected without being disconnected from each other.
  • the long bolt member 200 penetrating the side wall 130 is inserted without resistance to a certain depth of the auxiliary partition wall 140, and then the thread T of the male thread portion 220P is formed at the position where the female thread portion 141P begins. It rotates to engage the thread of the female screw portion (141P) and is screwed into the insertion groove 121 of the main partition 120.
  • Figure 7 is a cross-sectional view of the pack case 100 cut to expose the insertion groove 121, insertion hole 131, and coupling hole 141 of the main partition wall 120, the side wall 130, and the auxiliary partition wall 140. .
  • the insertion groove 121 of the main partition 120 and the insertion hole 131 of the side wall 130 are formed at opposing positions, and the auxiliary partition 140 has a coupling hole 141. It is coupled to the main partition wall 120 and the side wall 130 to match the insertion groove 121 and the insertion hole 131.
  • the auxiliary partition wall 140 is fixed to the side wall 130 and the main partition wall 120 through the screw body 220 of the long bolt member 200 inserted through the side wall 130.
  • the long bolt member 200 has a thread (T) of the male thread portion (220P) connected to the insertion groove 121 of the main partition wall 120 and the coupling hole 141 of the auxiliary partition wall 140 that abuts the main partition wall 120.
  • the threads formed on each of the female threads 141P on one side are engaged and screwed together with the main partition 120 and the auxiliary partition 140 at the same time.
  • the long bolt member 200 is included in the male threaded portion 220P so that there is no resistance in the process of penetrating the side wall 130 and the auxiliary partition 140 before being screwed together with the auxiliary partition wall 140 and the main partition wall 120. It is preferable that the maximum diameter of the screw thread (T) is smaller than the diameter (Db) of the screw body (220). At this time, the diameter of the thread included in the female thread portion 141P of the insertion groove 121 and the coupling hole 141 is formed to correspond to the size of the thread diameter Dt (T) of the male thread portion 220P.
  • the battery pack of the present invention may further include an upper cover coupled to the pack case 100 to cover the top of each battery module accommodated in the pack case 100.
  • the battery pack according to the second embodiment of the present invention is different from the battery pack according to the first series type in that the auxiliary partition wall 140 has a hollow structure inside.
  • Figure 8 shows a portion of the auxiliary partition wall 140 included in the battery pack according to the second embodiment of the present invention cut away.
  • the auxiliary partition wall 140 includes a coupling tube 142 formed inside the hollow body to penetrate both ends of the auxiliary partition wall 140, and a long bolt member 200 penetrates the interior of the coupling tube 142 to couple the coupling tube 142.
  • a coupling hole 141 is formed to make this possible.
  • the cross section of the coupling pipe 142 preferably has a ring shape.
  • the auxiliary partition wall 140 included in the battery pack according to the second embodiment of the present invention is light in weight due to its hollow structure, and at the same time has a strength similar to that of the auxiliary partition wall 140 included in the battery pack according to the first embodiment of the present invention. It is characterized by having
  • the auxiliary partition wall 140 may include a rib 143 connecting the outer surface of the coupling pipe 142 and the hollow inner surface of the auxiliary partition wall 140.
  • the rib 143 serves to secure the coupling tube 142 to the hollow interior of the auxiliary partition wall 140, and also increases the rigidity of the long bolt member 200 inserted into the coupling tube 142 by adjusting the rigidity of the auxiliary partition wall (142). 140) plays a role in delivering to the outer surface of the body. Accordingly, the mechanical strength of the hollow auxiliary partition wall 140 can be improved through the configuration of the ribs 143.
  • the battery pack according to the third embodiment of the present invention is according to the first embodiment in that the male thread portion 220P of the long bolt member 200 is formed at the boundary point between the screw body 220 and the screw head 210. There is a difference with the battery pack.
  • FIG. 9 shows the main partition wall 120, the side wall 130, and the auxiliary partition wall 140 included in the battery pack according to the third embodiment so that the insertion groove 121, the insertion hole 131, and the coupling hole 141 are exposed.
  • This is a cross-sectional view of the pack case 100.
  • the long bolt member 200 is simply inserted into the insertion groove 121 of the main partition 120, and substantially connects the side wall 130 and the auxiliary partition 140. and screwed together.
  • the coupling hole 141 has a thread that engages with the thread T of the male thread portion 220P at a position corresponding to the position of the male thread portion 220P of the long bolt member 200 inserted into the insertion groove 121. It includes a formed female thread portion (141P).
  • the insertion hole 131 has threads formed along the inner circumference.
  • the threads of the coupling hole 141 and the threads of the insertion hole 131 are formed so that the threads are connected without being disconnected from each other.
  • the long bolt member 200 penetrating the side wall 130 is inserted without resistance to a certain depth of the auxiliary partition wall 140, and then at the point where the male thread portion 220P meets the insertion hole 131 of the side wall 130.
  • the screw thread (T) of the male screw portion (220P) rotates to engage with the screw thread of the insertion hole (131) and is screwed into the female screw portion of the coupling hole (141) included in the auxiliary partition wall (140).
  • the long bolt member 200 has a diameter of the screw body 220 such that there is no resistance to movement until the screw body 220, excluding the male screw portion 220P, passes the side wall 130 and the auxiliary partition wall 140. It is preferable that (Db) is smaller than the maximum diameter of the screw thread (T) included in the external screw portion (220P). At this time, the diameter of the thread included in the female thread portion 141P of the insertion hole 131 and the coupling hole 141 is formed to correspond to the size of the thread diameter Dt (T) of the male thread portion 220P.
  • the battery pack according to the fourth embodiment of the present invention is provided at the point where the male thread portion 220P of the long bolt member 200 meets the end of the screw body 220 and the screw body 220 meets the screw head 210. It is different from the battery pack according to the first embodiment in that it is formed.
  • the male thread portion 220P includes a first male thread portion 220P1 formed at an end of the screw body 220 and a second male thread portion formed at the boundary point between the screw body 220 and the screw head 210. Includes (220P2).
  • FIG. 10 shows the battery pack according to the fourth embodiment so that the insertion groove 121, the insertion hole 131, and the coupling hole 141 of the main partition 120, the side wall 130, and the auxiliary partition 140 are exposed.
  • This is a cross-sectional view of the pack case 100.
  • the long bolt member 200 is screwed together with the main partition 120, the side wall 130, and the auxiliary partition 140 at the same time.
  • the coupling hole 141 has a thread that engages with the thread T of the male thread portion 220P at a position corresponding to the position of the male thread portion 220P of the long bolt member 200 inserted into the insertion groove 121. It includes a formed female thread portion (141P).
  • the coupling hole 141 corresponds to the positions of the first male thread portion 220P1 and the second male thread portion 220P2 of the long bolt member 200 inserted into the insertion groove 121 of the main partition 120. It includes a first female thread portion (141P1) and a second female thread portion (141P2).
  • the first female thread portion 141P1 is connected to a thread (T ) and includes threads that engage.
  • the second female threaded portion 141P2 is connected to a thread (T ) and a second female threaded portion (141P2) formed with a thread that engages.
  • the insertion hole 131 and the insertion groove 121 each have threads formed along the inner circumference.
  • the threads formed in the first female threaded portion 141P1 and the threads of the insertion groove 121 are formed so that the threads are connected without being disconnected from each other, and the threads formed in the second female threaded portion 141P2 and the insertion hole It is preferable that the threads of (131) are formed so that the threads are connected without being cut off from each other.
  • the long bolt member 200 penetrating the side wall 130 is inserted without resistance to a certain depth of the auxiliary partition wall 140, and then the first male thread portion 220P1 is connected to the first female thread portion of the coupling hole 141 ( 141P1), and the thread (T) of the first male thread portion (220P1) and the second male thread portion (220P2) at the point where the second male thread portion (220P2) meets the insertion hole 131 of the side wall 130.
  • the screw body 220 including the first male thread 220P1 is rotated to engage with the thread of the first female thread 141P1 and the insertion hole 131, and the insertion groove 121 is included in the main partition 120. ) is screwed into place.
  • the long bolt member 200 is configured so that there is no resistance to movement until the screw body 220, excluding the second male screw portion 220P2, passes the side wall 130 and the auxiliary partition wall 140. It is preferable that the diameter (Db) is smaller than the maximum diameter of the screw thread (T) included in the second external screw portion (220P2). At this time, the diameter of the thread included in the second female thread portion 141P2 of the insertion hole 131 and the coupling hole 141 is formed to correspond to the diameter size of the thread T of the second male thread portion 220P2.
  • the screw body 220 including the first male screw part 220P1 can be inserted and coupled to the insertion groove 121 of the main partition 120 and the first female screw part 141P1 of the coupling hole 141. It is preferable that the maximum diameter D1 of the screw thread T included in the first external screw portion 220P1 is smaller than the diameter Db of the screw body 220. At this time, the diameter of the thread included in the first female thread portion 141P1 of the insertion groove 121 and the coupling hole 141 is formed to correspond to the diameter size of the thread T included in the first male thread portion 220P1. do.

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 본 발명의 배터리 팩은 복수의 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩으로서, 배터리 모듈의 하부를 지지하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되고, 상기 베이스 플레이트를 가로지르도록 연장 형성되는 메인 격벽, 및 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 측벽, 및 양단이 각각 상기 메인 격벽 및 측벽과 결합되는 보조 격벽을 포함하는 팩 케이스; 및 상기 보조 격벽이 상기 메인 격벽 및 측벽에 결합되도록 상기 보조 격벽을 관통하여 상기 팩 케이스와 결합하는 롱 볼트 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 배터리 팩은, 배터리 모듈을 분리시키도록 배터리 모듈 사이에 설치되는 보조 격벽을 고정 하기 위해 팩 케이스의 측면에서 상기 보조 격벽을 향해 볼트를 삽입하고, 상기 삽입된 볼트를 통해 배터리 모듈의 측면 지지력을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
본 출원은 2022년07월08일자 대한민국 특허 출원 제10-2022-0084652호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V 이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압 이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터 리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
예컨대, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성한다.
도 1은 일반적으로 사용되는 배터리 모듈(10) 및 상기 배터리 모듈(10)을 수용하는 배터리 팩에 포함되는 팩 케이스(20)를 나타낸 것이다.
도 1(a)는 배터리 모듈(10)의 한 형태를 나타낸 것이다. 종래의 배터리 모듈(10)은 도시된 것처럼 전후방에 각각 엔드 플레이트(11)가 결합되어 있고, 모듈 프레임(12)에 의해 측면이 둘러 싸여져서 보호되는 형상을 갖는다. 근래에는 상기 모듈 프레임(12)을 배제하고 내부의 셀이 노출되는 형태의 배터리 모듈(10)도 사용되고 있다.
도 1(b)는 일반적인 배터리 팩 중 배터리 모듈(10)이 수용되는 공간을 제공하는 팩 케이스(20)를 나타낸 것이다. 각 배터리 모듈(10)은 도 1(b)에 도시된 팩 케이스(20)에서 메인 격벽(23) 및 보조 격벽(24)에 의해 구획된 공간에서 베이스 플레이트(21)에 의해 하부가 지지되어 직렬 또는 병렬 등으로 타 배터리 모듈(10)과 전기적으로 연결된다.
배터리 팩에 포함된 배터리 모듈(10)은 충방전 과정 중에 이상 현상이 발생할 수도 있는데, 그 중 하나가 스웰링(Swelling) 현상을 예로 들 수 있다. 상기 스웰링 현상은 배터리 셀 내부에서 발생하는 가스 등에 의해 배터리 셀이 팽창하는 현상이다. 상기 스웰링 현상은 배터리 모듈(10)에 수용된 각 배터리 셀 단위에서 먼저 진행될 수 있고, 결과적으로 배터리 모듈(10)에 영향을 미친다.
일반적으로 팩 케이스(20)에 수납된 각 배터리 모듈(10)은 도 1(b)에 도시된 것처럼 보조 격벽(24)에 의해 측면이 지지될 수 있는데, 상기 보조 격벽(24)은 스웰링 방지 목적으로 설치하는 것은 아니기 때문에 스웰링 현상이 발생하는 배터리 모듈(10)의 팽창력을 견디지 못하고 파손될 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩에 수용된 복수의 배터리 모듈(10)은 보조 격벽(24)에 의해 분리될 수 있는데, 상기 보조 격벽(24)은 베이스 플레이트(21)와 나사 결합되거나, 또는 보조 격벽(24)과 베이스 플레이트(21)의 경계가 되는 용접 부위(Aw)를 용접하는 방식으로 베이스 플레이트(21)와 결합될 수 있다.
다만, 상기와 같은 용접 구조의 경우 용접 열에 의해 베이스 플레이트(21) 또는 보조 격벽(24) 등이 휘거나 틀어지는 문제가 발생할 수 있고 팩 케이스(20)의 형상이 달라질 때마다 용접 설비 등을 변경해야한다는 불편함이 있었다.
따라서, 상기 팩 케이스에 수납된 각 배터리 모듈에서 스웰링 현상이 발생하더라도 배터리 모듈의 형태 변형을 최대한 억제할 수 있는 새로운 해결 방법이 요구되고 있으며, 용접 외의 방법으로 상기 보조 격벽을 팩 케이스 내부에 고정시킬 수 있는 새로운 방법이 요구되는 실정이다.
[선행기술문헌]
한국공개특허 제10-2018-0113906호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩 내부의 용접을 최소화시켜 보조 격벽을 설치하는 것을 목적으로 한다.
또한 내부에 수용된 배터리 모듈의 스웰링 현상을 억제할 수 있는 구조의 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩으로서, 배터리 모듈의 하부를 지지하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되는 메인 격벽, 및 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 측벽, 및 양단이 각각 상기 메인 격벽 및 측벽과 결합되는 보조 격벽을 포함하는 팩 케이스; 및 상기 보조 격벽이 상기 메인 격벽 및 측벽에 결합되도록 상기 측벽 및 보조 격벽을 관통하여 상기 팩 케이스와 결합하는 롱 볼트 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 롱 볼트 부재의 길이는 상기 메인 격벽 및 측벽 사이의 간격 보다 길 수 있다.
상기 롱 볼트 부재는 상기 측벽 및 상기 측벽에 결합된 보조 격벽을 관통하여 상기 메인 격벽에 결합될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재는 상기 결합 홀을 관통하여 상기 보조 격벽에 나사 결합될 수 있다.
상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 높이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성된 복수의 결합 홀을 포함할 수 있다.
상기 롱 볼트 부재는 나사 머리; 및 상기 나사 머리로부터 연장 형성되고 단면이 원형인 나사 몸통; 으로 구성되고, 상기 나사 몸통은 바깥면 둘레를 회전하며 형성된 나사산을 포함하는 수나사부를 포함할 수 있다.
상기 수나사부는 상기 나사 몸통의 단부에 형성될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함할 수 있다.
상기 수나사부는 상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성될 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함할 수 있다.
상기 수나사부는, 상기 나사 몸통의 단부에 형성되는 제1 수나사부 및 상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성되는 제2 수나사부를 포함할 수 있다.
상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고, 상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 제1 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제1 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제1 암나사부 및 제2 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제2 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제2 암나사부를 포함할 수 있다.
상기 보조 격벽은 내부가 중공 구조로, 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성되는 결합관; 및 상기 결합관의 외측면과 보조 격벽의 내측면을 연결하는 리브; 를 포함하고, 상기 결합관은 내부에 결합 홀을 포함할 수 있다.
상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고, 상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩 내부의 용접을 최소화시키면서 보조 격벽을 고정시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 배터리 팩 내부에 수용된 복수의 배터리 모듈을 분리시키고, 상기 배터리 모듈의 측면을 지지하는 보조 격벽의 강도를 향상시켜 상기 배터리 모듈의 스웰링 현상을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 모듈 및 배터리 팩에 포함되는 팩 케이스를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스의 사시도이다.
도 3은 롱 볼트 부재를 나타낸 것이다.
도 4는 롱 볼트 부재가 삽입된 보조 격벽의 일부를 절개한 사시도이다.
도 5는 상기 도 2의 팩 케이스에서 어느 하나의 보조 격벽을 분리하여 나타낸 것이다.
도 6은 상기 도 5에서 보조 격벽이 분리된 메인 격벽 및 측벽 일부를 나타낸 것이다.
도 7은 팩 케이스을 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽의 일부를 절개하여 나타낸 것이다.
도 9는 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스를 절단한 단면도이다.
도 10은 제4 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스를 절단한 단면도이다.
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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각 하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이 고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양 한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에 서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명은 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩에 관한 것으로, 팩 케이스(100)의 측면에 삽입되는 볼트를 통해 배터리 모듈 사이를 분리시키는 보조 격벽(140)을 고정시키고, 배터리 모듈의 측면 지지력을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 9은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 10는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이다.
이하, 상기 도면들을 참조하여 각 실시형태 별로 본 발명의 배터리 팩을 설명한다.
(제1 실시형태)
도 2은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(100)의 사시도이다.
본 발명의 배터리 팩은 도 2에 도시된 것처럼 팩 케이스(100) 및 상기 팩 케이스(100)와 결합하는 롱 볼트 부재(200)를 포함한다.
상기 팩 케이스(100)는 베이스 플레이트(110), 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)으로 구성된다.
상기 팩 케이스(100)는 배터리 모듈이 직접적으로 안착되는 복수의 모듈 영역(A)을 포함하고, 상기 모듈 영역(A)은 상기 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)에 의해 구획되어 형성된다.
상기 베이스 플레이트(110)는 팩 케이스(100)에 수용되는 배터리 모듈의 하부를 지지하는 역할로, 팩 케이스(100)의 바닥에 해당한다.
상기 메인 격벽(120)은 베이스 플레이트(110) 상의 공간을 크게 두 개의 공간으로 가르고, 상기 팩 케이스(100) 내부에 사용되는 도선 등을 내부에 삽입시켜 보호하는 역할을 한다.
상기 메인 격벽(120)은 도 2에 도시된 것처럼 상기 베이스 플레이트(110)의 중심부에 결합되고, 상기 베이스 플레이트(110)를 가로지르도록 연장 형성된다.
상기 측벽(130)은 베이스 플레이트(110) 상에 안착된 배터리 모듈의 외측면을 지지하고 보호하는 역할을 한다.
상기 측벽(130)은 도 2에 도시된 것처럼 상기 베이스 플레이트(110)의 테두리를 따라 결합된다.
상기 보조 격벽(140)은 베이스 플레이트(110) 상에 안착된 복수의 배터리 모듈 중 이웃하게 위치한 배터리 모듈 사이에서 상기 한 쌍의 배터리 모듈을 분리하는 역할을 한다.
상기 보조 격벽(140)은 도 2에 도시된 것처럼 양단이 각각 상기 메인 격벽(120) 및 측벽(130)과 결합된다.
상기 보조 격벽(140)은 상기 팩 케이스(100)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 상기 메인 격벽(120)과 결합된다.
본 발명의 보조 격벽(140)은 팩 케이스(100)로부터 탈부착이 비교적 간편하다는 특징이 있다. 즉, 용접 등의 방법을 이용하지 않으면서 팩 케이스(100)에 안정성 있게 고정되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로 상기 보조 격벽(140)은 롱 볼트 부재(200)에 의해 메인 격벽(120) 및 측벽(130)과 결합될 수 있다.
도 3는 상기 롱 볼트 부재(200)를 나타낸 것이다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 나사 머리(210), 및 상기 나사 머리(210)로부터 연장 형성되고 단면이 원형인 나사 몸통(220)으로 구성된다.
상기 롱 볼트는 상기 나사 몸통(220) 부분이 팩 케이스(100)의 측면으로 삽입되면서 상기 보조 격벽(140)과 결합된다. 따라서 상기 롱 볼트 부재(200)의 길이는 상기 메인 격벽(120) 및 측벽(130) 사이의 간격 보다 긴 것이 바람직하다.
상기 나사 몸통(220)은 바깥면 둘레를 회전하며 형성된 나사산(T)을 포함하는 수나사부(220P)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 롱 볼트 부재(200)는 도 3에 도시된 것처럼 상기 수나사부(220P)가 상기 나사 몸통(220)의 단부에 형성된다.
도 4은 롱 볼트 부재(200)가 삽입된 보조 격벽(140)의 일부를 절개한 사시도이다.
상기 도 4에 도시된 것처럼 상기 보조 격벽(140)은 보조 격벽(140)의 길이 방향을 따라 천공된 결합 홀(141)을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140)의 결합 홀(141)을 관통한다.
상기 보조 격벽(140)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140)을 팩 케이스(100)의 특정 위치에 고정시키는 역할을 할 뿐만 아니라 보조 격벽(140)의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 구체적으로 도 2에 도시된 모듈 영역(A)에 수용된 배터리 모듈은 충방전 과정에서 이상 현상에 의해 스웰링 현상이 발생할 수 있는데, 이때 배터리 모듈의 측면을 지지하는 보조 격벽(140)이 팽창하는 배터리 모듈로 인해 높은 스트레스를 받을 수 있다.
본 발명의 보조 격벽(140)은 내부에 삽입된 롱 볼트 부재(200)로 인해 상기 배터리 모듈로 인해 발생할 수 있는 측면 스트레스에 대한 기계적 저항력이 향상될 수 있다.
도 5는 상기 도 2의 팩 케이스(100)에서 어느 하나의 보조 격벽(140)을 분리하여 나타낸 것이다.
도 5에 따르면, 상기 보조 격벽(140)은 양단부를 관통하여 형성되는 결합 홀(141)을 포함하고, 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 결합 홀(141)을 관통하고, 상기 보조 격벽(140)과 나사 결합 될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140)이 측벽(130) 및 메인 격벽(120)에 결합 가능하도록 측벽(130) 및 보조 격벽(140)을 관통하고, 메인 격벽(120)에 삽입될 수 있다.
상기 보조 격벽(140)은 적어도 하나 이상의 결합 홀(141)을 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 각 결합 홀(141)에 대응하는 복수의 롱 볼트 부재(200)가 보조 격벽(140)에 결합될 수 있다.
도 6는 상기 도 5에서 보조 격벽(140)이 분리된 메인 격벽(120) 및 측벽(130) 일부를 나타낸 것이다.
상기 측벽(130)은 상기 도 6에 도시된 것처럼 상기 롱 볼트 부재(200)가 관통 가능하도록 상기 보조 격벽(140)의 결합 홀(141) 위치에 대응하여 천공된 삽입 홀(131)을 포함한다.
또한 상기 메인 격벽(120)은 상기 도 6에 도시된 것처럼 상기 롱 볼트 부재(200)가 삽입 가능하도록 상기 보조 격벽(140)의 결합 홀(141) 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈(121)을 포함한다.
따라서 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 도 5에 도시된 것처럼 측벽(130)의 삽입 홀(131)과 보조 격벽(140)의 결합 홀(141)을 관통하여 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)에 삽입된다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 보조 격벽(140) 및 메인 격벽(120)과 나사 결합될 수 있다.
상기 보조 격벽(140)에 포함된 결합 홀(141)은 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P) 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부(220P)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부(141P)를 포함한다.
또한 상기 삽입 홈(121)은 내측면 둘레를 따라 나사산이 형성되어 있다.
상기 결합 홀(141)의 나사산 및 상기 삽입 홈(121)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 측벽(130)을 관통한 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140)의 일정 깊이까지 저항 없이 삽입되다가 상기 암나사부(141P)가 시작되는 위치에서 수나사부(220P)의 나사산(T)이 암나사부(141P)의 나사산과 맞물리도록 회전하여 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)까지 나사 결합되어 들어 간다.
도 7은 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)의 삽입 홈(121), 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)이 드러나도록 팩 케이스(100)를 절단한 단면도이다.
상기 도 7에 도시된 것처럼 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)과 측벽(130)의 삽입 홀(131)은 서로 대향하는 위치에 형성되고, 상기 보조 격벽(140)은 결합 홀(141)이 상기 삽입 홈(121) 및 삽입 홀(131)과 일치하도록 상기 메인 격벽(120) 및 측벽(130)과 결합된다. 상기 보조 격벽(140)은 측벽(130)을 통해 삽입되는 롱 볼트 부재(200)의 나사 몸통(220)이 관통되어 상기 측벽(130) 및 메인 격벽(120)에 고정된다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 수나사부(220P)의 나사산(T)이 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121) 및 상기 메인 격벽(120)과 맞닿는 보조 격벽(140)의 결합 홀(141) 일측의 암나사부(141P)에 각각 형성된 나사산이 맞물려서 상기 메인 격벽(120) 및 보조 격벽(140)과 동시에 나사 결합된다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140) 및 메인 격벽(120)과 나사 결합되기 전 측벽(130) 및 보조 격벽(140)을 관통하는 과정에 저항이 없도록 상기 수나사부(220P)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름이 나사 몸통(220)의 직경(Db) 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홈(121) 및 결합 홀(141)의 암나사부(141P)에 포함된 나사산의 지름은 상기 수나사부(220P)의 나사산(T) 지름(Dt) 크기에 대응하도록 형성된다.
본 발명의 배터리 팩은 상기 팩 케이스(100)에 수용된 각 배터리 모듈의 상부를 덮도록 상기 팩 케이스(100)와 결합되는 상부 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 커버는 공지 기술에 해당하므로, 본 발명에서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
(제2 실시형태)
본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩은 상기 보조 격벽(140)이 내부에 중공 구조를 갖는 다는 점에서 상기 제1 시리형태에 따른 배터리 팩과 차이가 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(140)의 일부를 절개하여 나타낸 것이다.
상기 보조 격벽(140)은 상기 중공 내부에 보조 격벽(140)의 양단부를 관통하여 형성되는 결합관(142)을 포함하고, 상기 결합관(142) 내부는 롱 볼트 부재(200)가 관통하여 결합 가능하도록 결합 홀(141)이 형성된다.
따라서 상기 결합관(142)의 단면은 바람직하게 링 형태를 갖는다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(140)은 중공 구조로 인해 무게가 가벼워 짐과 동시에 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(140)과 근접한 강도를 갖는 것이 특징이다.
상기 보조 격벽(140)은 상기 결합관(142)의 외측면과 보조 격벽(140)의 중공 내측면을 연결하는 리브(143)를 포함할 수 있다.
상기 리브(143)는 상기 결합관(142)을 보조 격벽(140)의 중공 내부에 고정시키는 역할을 하며, 또한 상기 결합관(142)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 강성을 보조 격벽(140)의 외측면에 전달하는 역할을 한다. 따라서 중공 구조의 보조 격벽(140)도 상기 리브(143) 구성을 통해 기계적 강도가 향상될 수 있다.
(제3 실시형태)
본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩은 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P)가 나사 몸통(220)과 나사 머리(210)의 경계 지점에 형성된다는 점에서 제1 실시형태에 따른 배터리 팩과 차이가 있다.
도 9은 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)의 삽입 홈(121), 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)이 드러나도록 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(100)를 절단한 단면도이다.
상기와 같은 롱 볼트 부재(200)의 구조 때문에 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)에는 단순 삽입되고, 실질적으로 상기 측벽(130) 및 보조 격벽(140)과 나사 결합된다.
상기 결합 홀(141)은 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P) 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부(220P)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부(141P)를 포함한다.
또한 상기 삽입 홀(131)은 내측면 둘레를 따라 나사산이 형성되어 있다.
상기 결합 홀(141)의 나사산 및 상기 삽입 홀(131)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 측벽(130)을 관통한 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140)의 일정 깊이까지 저항 없이 삽입되다가 상기 수나사부(220P)가 상기 측벽(130)의 삽입 홀(131)과 만나는 시점에서 수나사부(220P)의 나사산(T)이 삽입 홀(131)의 나사산과 맞물리도록 회전하여 보조 격벽(140)에 포함된 결합 홀(141)의 암나사부까지 나사 결합되어 들어 간다.
상기 롱 볼트 부재(200)는 수나사부(220P)를 제외한 나사 몸통(220)이 측벽(130), 보조 격벽(140)을 통과하기 전까지 저항이 이동에 저항이 없도록 상기 나사 몸통(220)의 직경(Db)이 상기 수나사부(220P)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)의 암나사부(141P)에 포함된 나사산의 지름은 상기 수나사부(220P)의 나사산(T) 지름(Dt) 크기에 대응하도록 형성된다.
(제4 실시형태)
본 발명의 제4 실시형태에 따른 배터리 팩은 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P)가 나사 몸통(220)의 단부와 상기 나사 몸통(220)이 나사 머리(210)와 만나는 지점에 각각 형성된다는 점에서 제1 실시형태에 따른 배터리 팩과 차이가 있다.
즉, 상기 수나사부(220P)는 상기 나사 몸통(220)의 단부에 형성되는 제1 수나사부(220P1) 및 상기 나사 몸통(220)과 나사 머리(210)의 경계 지점에 형성되는 제2 수나사부(220P2)를 포함한다.
도 10는 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)의 삽입 홈(121), 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)이 드러나도록 제4 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(100)를 절단한 단면도이다.
상기와 같은 롱 볼트 부재(200)의 구조 때문에 상기 롱 볼트 부재(200)는 상기 메인 격벽(120), 측벽(130) 및 보조 격벽(140)과 동시에 나사 결합된다.
상기 결합 홀(141)은 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 수나사부(220P) 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부(220P)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부(141P)를 포함한다.
즉, 상기 결합 홀(141)은 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 제1 수나사부(220P1) 및 제2 수나사부(220P2) 위치에 대응하여 제1 암나사부(141P1) 및 제2 암나사부(141P2)를 포함한다.
상기 제1 암나사부(141P1)는 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 제1 수나사부(220P1) 위치에 대응되는 위치에서 상기 제1 수나사부(220P1)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산을 포함한다.
상기 제2 암나사부(141P2)는 상기 삽입 홈(121)에 삽입된 롱 볼트 부재(200)의 제2 수나사부(220P2) 위치에 대응되는 위치에서 상기 제2 수나사부(220P2)의 나사산(T)과 맞물리는 나사산이 형성된 제2 암나사부(141P2)를 포함한다.
또한 상기 삽입 홀(131) 및 삽입 홈(121)은 내측면 둘레를 따라 나사산이 각각 형성되어 있다.
상기 제1 암나사부(141P1)에 형성된 나사산 및 상기 삽입 홈(121)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제2 암나사부(141P2)에 형성된 나사산 및 상기 삽입 홀(131)의 나사산은 서로 단절되지 않고 나사산이 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 측벽(130)을 관통한 롱 볼트 부재(200)는 보조 격벽(140)의 일정 깊이까지 저항 없이 삽입되다가 상기 제1 수나사부(220P1)가 상기 결합 홀(141)의 제1 암나사부(141P1)와 만나고, 상기 제2 수나사부(220P2)가 상기 측벽(130)의 삽입 홀(131)과 만나는 시점에서 상기 제1 수나사부(220P1) 및 제2 수나사부(220P2)의 나사산(T)이 제1 암나사부(141P1) 및 삽입 홀(131)의 나사산과 맞물리도록 회전하여 상기 제1 수나사부(220P1)를 포함하는 나사 몸통(220)이 메인 격벽(120)에 포함된 삽입 홈(121)의 까지 나사 결합되어 들어 간다.
[규칙 제91조에 의한 정정 03.01.2024]
상기 롱 볼트 부재(200)는 제2 수나사부(220P2)를 제외한 나사 몸통(220)이 측벽(130), 보조 격벽(140)을 통과하기 전까지 저항이 이동에 저항이 없도록 상기 나사 몸통(220)의 직경(Db)이 상기 제2 수나사부(220P2)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홀(131) 및 결합 홀(141)의 제2 암나사부(141P2)에 포함된 나사산의 지름은 상기 제2 수나사부(220P2)의 나사산(T) 지름 크기에 대응하도록 형성된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 03.01.2024]
또한 상기 제1 수나사부(220P1)를 포함하는 나사 몸통(220)부가 메인 격벽(120)의 삽입 홈(121)과 결합 홀(141)의 제1 암나사부(141P1)에 삽입 및 결합 가능하도록 상기 제1 수나사부(220P1)에 포함된 나사산(T)의 최대 지름(D1)이 상기 나사 몸통(220)의 직경(Db) 보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 삽입 홈(121) 및 결합 홀(141)의 제1 암나사부(141P1)에 포함된 나사산의 지름은 상기 제1 수나사부(220P1)에 포함된 나사산(T)의 지름 크기에 대응하도록 형성된다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[부호의 설명]
10: (종래 기술) 배터리 모듈
11: (종래 기술) 엔드 플레이트
12: (종래 기술) 모듈 프레임
20: (종래 기술) 팩 케이스
21: (종래 기술) 베이스 플레이트
23: (종래 기술) 메인 격벽
24: (종래 기술) 보조 격벽
Aw: (종래 기술) 용접 부위
100: 팩 케이스
110: 베이스 플레이트
120: 메인 격벽
121: 삽입 홈
130: 측벽
131: 삽입 홀
140: 보조 격벽
141: 결합 홀
141P: 암나사부
141P1: 제1 암나사부
141P2: 제2 암나사부
142: 결합관
143: 리브
200: 롱 볼트 부재
210: 나사 머리
220: 나사 몸통
220P: 수나사부
220P1: 제1 수나사부
220P2: 제2 수나사부
A: 모듈 영역
T: 나사산
[규칙 제91조에 의한 정정 03.01.2024]
D1: 나사산 지름
[규칙 제91조에 의한 정정 03.01.2024]
D1: (제1 수나사부) 나사산 지름
[규칙 제91조에 의한 정정 03.01.2024]
D1: (제 1수나사부) 나사산 지름경
[규칙 제91조에 의한 정정 03.01.2024]
Db: 몸통 직경

Claims (15)

  1. 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈을 수용하는 배터리 팩으로서,
    배터리 모듈의 하부를 지지하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되는 메인 격벽, 및 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 측벽, 및 양단이 각각 상기 메인 격벽 및 측벽과 결합되는 보조 격벽을 포함하는 팩 케이스; 및
    상기 보조 격벽이 상기 메인 격벽 및 측벽에 결합되도록 상기 측벽 및 보조 격벽을 관통하여 상기 팩 케이스와 결합하는 롱 볼트 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 롱 볼트 부재의 길이는 상기 메인 격벽 및 측벽 사이의 간격 보다 긴 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 측벽 및 상기 측벽에 결합된 보조 격벽을 관통하여 상기 메인 격벽에 결합되는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 결합 홀을 관통하여 상기 보조 격벽에 나사 결합되는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합되는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 높이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성된 복수의 결합 홀을 포함하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 롱 볼트 부재는 나사 머리; 및
    상기 나사 머리로부터 연장 형성되고 단면이 원형인 나사 몸통; 으로 구성되고,
    상기 나사 몸통은 바깥면 둘레를 회전하며 형성된 나사산을 포함하는 수나사부를 포함하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수나사부는 상기 나사 몸통의 단부에 형성되는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함하는 배터리 팩.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수나사부는 상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성되는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 암나사부를 포함하는 배터리 팩.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 수나사부는,
    상기 나사 몸통의 단부에 형성되는 제1 수나사부 및
    상기 나사 몸통과 나사 머리의 경계 지점에 형성되는 제2 수나사부를 포함하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성된 결합 홀을 포함하고,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 삽입 홈에 삽입된 롱 볼트 부재의 제1 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제1 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제1 암나사부 및 제2 수나사부 위치에 대응되는 위치에서 상기 제2 수나사부의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성된 제2 암나사부를 포함하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 내부가 중공 구조로, 보조 격벽의 양단부를 관통하여 형성되는 결합관; 및 상기 결합관의 외측면과 보조 격벽의 내측면을 연결하는 리브; 를 포함하고,
    상기 결합관은 내부에 결합 홀을 포함하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 메인 격벽은 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 형성된 삽입 홈을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 상기 결합되는 보조 격벽의 결합 홀 위치에 대응하여 상기 측벽을 관통하여 형성된 삽입 홀을 포함하고,
    상기 롱 볼트 부재는 상기 삽입 홀 및 결합 홀을 관통하고 상기 삽입 홈에 삽입되어 팩 케이스와 나사 결합되는 배터리 팩.
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