WO2025258786A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

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WO2025258786A1
WO2025258786A1 PCT/KR2025/001534 KR2025001534W WO2025258786A1 WO 2025258786 A1 WO2025258786 A1 WO 2025258786A1 KR 2025001534 W KR2025001534 W KR 2025001534W WO 2025258786 A1 WO2025258786 A1 WO 2025258786A1
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electrode terminal
cell array
array structure
battery pack
bus bar
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Pending
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PCT/KR2025/001534
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English (en)
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안준영
박종선
송종민
이용호
정의철
정인혁
정재훈
조용혁
양진오
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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Publication date
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    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
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    • 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
    • H01M50/505—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • 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 particularly, to a battery pack including a cell array structure having a multi-layer structure in which the common ratio between each cell array structure is increased and energy efficiency is improved, and to a vehicle including the same.
  • secondary batteries include lithium-ion batteries, lithium polymer batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, and nickel-zinc batteries.
  • the operating voltage of these unit secondary battery cells i.e., unit battery cells, is approximately 2.5 V to 4.5 V. Therefore, when a higher output voltage is required, multiple battery cells are connected in series to form a battery pack. Furthermore, depending on the charge/discharge capacity required for the battery pack, a number of battery cells are connected in parallel to form a battery pack. Therefore, 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.
  • medium and large-sized battery packs applied to electric vehicles, etc. are configured to include a large number of battery cells with higher cell capacities to increase at least one of output and capacity, and these battery cells are electrically connected through bus bars.
  • busbar For medium- to large-sized battery packs like these, the safety of the busbar's electrical connection structure can be a concern. Furthermore, as the number of battery cells increases, the structural connection of the busbar becomes more complex, leading to the problem of the current path corresponding to current flow becoming more complex.
  • the present invention was created in consideration of the above-described problems, and has as its primary purpose the provision of a battery pack with optimized electrical connection and an automobile including the same.
  • Another purpose is to provide a battery pack with a significantly increased commonality ratio and a vehicle including the same.
  • Another objective is to provide a battery pack with improved productivity and a vehicle including the same.
  • Another objective is to provide a battery pack that is cost-effective and lightweight, and a vehicle including the same.
  • Another purpose is to provide a battery pack with improved energy efficiency and energy density and a vehicle including the same.
  • Another object of the present invention is to provide a battery pack with increased energy capacity and a vehicle including the same.
  • Another object of the present invention is to provide a battery pack having improved assembly and a vehicle including the same.
  • a battery pack according to the present invention comprises: a first cell array structure having a plurality of battery cells, a first end frame at one end thereof, and arranged in a first direction; a second cell array structure having a plurality of battery cells, a second end frame at one end thereof, and arranged in a stacked manner with the first cell array structure at the second direction; and a first connection bus bar electrically connecting the stacked first cell array structure and the second cell array structure, wherein the first end frame and the second end frame have different electrode terminal structures.
  • the first cell array structure has a first-first electrode terminal having a first polarity and arranged on a third direction side; and a first-second electrode terminal having a second polarity and arranged on a fourth direction side;
  • the second cell array structure has a second-first electrode terminal having a first polarity and arranged on a third direction side; and a second-second electrode terminal having a second polarity and arranged on a fourth direction side; and a distance between the first-second electrode terminal and the second-first electrode terminal is formed shorter than a distance between the first-first electrode terminal and the second-second electrode terminal, and the first connecting bus bar can electrically connect the first-second electrode terminal and the second-first electrode terminal.
  • the above 1-2 electrode terminal and the above 2-1 electrode terminal may be provided in a flat shape having a non-protruding surface exposed to a predetermined area in the first end frame and the second end frame, respectively.
  • the battery pack according to the present invention further includes a first fastening member that connects the first connecting bus bar to the first-second electrode terminal and the second-first electrode terminal, and the first fastening member can be fastened in a direction parallel to the direction in which the non-protruding surfaces of the first-second electrode terminal and the second-first electrode terminal face.
  • the first cell array structure and the second cell array structure which are stacked, and a first connection bus bar electrically connected to the first cell array structure and the second cell array structure are configured as one stacked assembly
  • the battery pack according to the present invention may include a plurality of the stacked assemblies; and at least one second connection bus bar electrically connecting two adjacent stacked assemblies.
  • the second connecting bus bar can electrically connect the first-first electrode terminal of the laminated assembly disposed on the fourth direction side and the second-second electrode terminal of the laminated assembly disposed on the third direction side in two adjacent laminated assemblies.
  • a distance between the first-first electrode terminal of the laminated assembly disposed on the fourth direction side and the second-second electrode terminal of the laminated assembly disposed on the third direction side may be formed to be shorter than a distance between the second-first electrode terminal of the laminated assembly disposed on the fourth direction side and the first-second electrode terminal of the laminated assembly disposed on the third direction side.
  • the above 1-1 electrode terminal and the above 2-2 electrode terminal may be provided in a protruding shape protruding by a predetermined length from the first end frame and the second end frame, respectively, so as to have a protruding surface facing at least one of the first direction and the second direction.
  • the battery pack according to the present invention further includes a second fastening member that connects the second connecting bus bar to the first-first electrode terminal and the second-second electrode terminal, and the second fastening member can be fastened in a direction parallel to the direction in which the protruding surfaces of the first-first electrode terminal and the second-second electrode terminal face.
  • the first cell array structure and the second cell array structure may be provided with the same configurations except for the first end frame and the second end frame.
  • a vehicle according to the present invention comprises at least one battery pack according to the present invention.
  • a battery pack with optimized electrical connection and an automobile including the same can be provided by a first cell array structure, a second cell array structure, and a first connection bus bar.
  • a battery pack and a vehicle including the same can be provided with a significantly increased commonality ratio by the first cell array structure, the second cell array structure, and the first connection bus bar.
  • a battery pack with improved productivity and a vehicle including the same can be provided by the first cell array structure, the second cell array structure, and the first connection bus bar.
  • a battery pack and a vehicle including the same can be provided, which are cost-effective and lightweight, by the first cell array structure, the second cell array structure, and the first connection bus bar.
  • a battery pack with increased energy capacity and a vehicle including the same can be provided by a plurality of stacked assemblies and a second connecting bus bar.
  • a battery pack and a vehicle including the same can be provided with improved commonality ratio and energy efficiency by a plurality of laminated assemblies and a second connecting bus bar.
  • a battery pack and a vehicle including the same can be provided, which are cost-effective and lightweight, by using a plurality of laminated assemblies and a second connecting bus bar.
  • a battery pack and a vehicle including the same with improved productivity and assembly efficiency can be provided by the second connecting bus bar.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall appearance of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a first cell array structure and a second cell array structure stacked on each other in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view from one side showing a first cell array structure and a second cell array structure stacked on each other in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an exploded view of a first end frame in a first cell array structure in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an exploded view of a second end frame in a second cell array structure in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a first connecting bus bar disassembled from a first cell array structure and a second cell array structure that are stacked on each other in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a first connecting bus bar of a battery pack according to a modified example of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a plurality of stacked assemblies arranged in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing a plurality of stacked assemblies arranged in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a front view showing a second connecting bus bar disassembled from a plurality of stacked assemblies in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a second connecting bus bar of a battery pack according to another modified example of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of a first cell array structure and a second cell array structure of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a drawing illustrating a vehicle according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall appearance of a battery pack according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing a first cell array structure and a second cell array structure stacked on each other in a battery pack according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a front view viewed from one side showing a first cell array structure and a second cell array structure stacked on each other in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • a battery pack (10) according to an embodiment of the present invention may include a first cell array structure (100), a second cell array structure (200), and a first connection bus bar (300).
  • the battery pack (10) may be a three-dimensional structure having a predetermined length and width or a predetermined width and length in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and a predetermined height in the Z-axis direction.
  • Such a battery pack (10) may have a structure suitable for mounting on a body of an automobile.
  • the first cell array structure (100) may be equipped with a plurality of battery cells (110).
  • the battery cells (110) are secondary batteries and may be equipped with a cylindrical secondary battery, a pouch-shaped secondary battery, or a square secondary battery.
  • the plurality of battery cells (110) are described as being equipped with a cylindrical secondary battery, but the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that a pouch-shaped secondary battery or a square secondary battery may be applied as the battery cells (110).
  • a plurality of battery cells (110) can be arranged in a horizontal direction parallel to the X-Y plane and perpendicular to the Z-axis direction.
  • the first cell array structure (100) can be understood as a single assembly or structure in which a plurality of battery cells (110) are arranged as described above.
  • the first cell array structure (100) may have a first end frame (120) at one end.
  • the one end may be understood as, for example, the front side or the +X direction side.
  • the first end frame (120) may have an electrode terminal structure.
  • the first end frame (120) may have a first electrode terminal (130) described below.
  • the first cell array structure (100) can be arranged in the first direction (D1).
  • the first direction (D1) can be understood as, for example, the lower side or the -Z direction side.
  • the second cell array structure (200) may include a plurality of battery cells (210). Except for the second end frame (220) described below, the second cell array structure (200) may be configured to have substantially the same configuration or components as the first cell array structure (100), including the plurality of battery cells (210). Accordingly, unless otherwise specified, the description of the configuration or components of the second cell array structure (200) may be replaced with the description of the corresponding configuration or components of the first cell array structure (100).
  • the second cell array structure (200) may have a second end frame (220) at one end.
  • the second end frame (220) may be arranged on the same side as the first end frame (120).
  • the second end frame (220) may have an electrode terminal structure.
  • the second end frame (220) may have a second electrode terminal (230) described below.
  • the second cell array structure (200) may be arranged in the second direction (D2).
  • the second direction (D2) may be understood as, for example, the upper side or the +Z direction side.
  • the second cell array structure (200) may be stacked and arranged with the first cell array structure (100).
  • the first cell array structure (100) may be stacked on the lower side or the -Z direction side of the second cell array structure (200), and the second cell array structure (200) may be stacked on the upper side or the +Z direction side of the first cell array structure (100).
  • the first cell array structure (100) may form one layer
  • the second cell array structure (200) may form two layers.
  • the first connecting bus bar (300) may be a bus bar that electrically connects the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) that are stacked.
  • the first connecting bus bar (300) may electrically connect the first electrode terminal (130) of the first cell array structure (100), which will be described later, and the second electrode terminal (230) of the second cell array structure (200), which will be described later, to each other.
  • the first end frame (120) and the second end frame (220) may have different electrode terminal structures. That is, the electrode terminal structure of the first end frame (120) and the electrode terminal structure of the second end frame (220) may be configured differently from each other. For example, the first electrode terminal (130) of the first cell array structure (100) described below and the second electrode terminal (230) of the second cell array structure (200) described below may have different structures.
  • the electrode terminal structure of the first end frame (120) and the electrode terminal structure of the second end frame (220) may be configured differently so as to optimize the electrical connection between the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) that are stacked.
  • optimization may be understood to include optimization for productivity, electrical stability, and/or energy efficiency of the battery pack (10).
  • the electrode terminal structure of the first end frame (120) and the electrode terminal structure of the second end frame (220) may be configured differently so as to optimize the structure of the first connection bus bar (300).
  • the battery pack (10) may have a first cell array structure (100) and a second cell array structure (200) configured identically to each other except for the first end frame (120) and the second end frame (220).
  • busbars In conventional battery packs comprising multiple cell array structures, components such as busbars were used to electrically connect each cell array structure to each other. These conventional battery packs have inherent issues with the stability of the electrical connection structure of components such as busbars. Furthermore, as the number of battery cells increases, the structural connections of components such as busbars become more complex, leading to complex current paths. Furthermore, components such as busbars are resistors whose electrical resistance increases in proportion to their length. As their length increases, the energy efficiency and productivity of the battery pack decrease. Optimizing components such as busbars or the electrode terminal structures to which they are connected can be applied in conventional battery packs. However, this can lead to increased fragmentation among the components or components of each cell array structure, potentially reducing battery pack productivity.
  • the battery pack (10) according to the present invention has an advantage in that the first end frame (120) and the second end frame (220) can have different electrode terminal structures, so that the electrical connection between the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) can be optimized.
  • the battery pack (10) according to the present invention has an advantage in that the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) can be configured identically except for the first end frame (120) and the second end frame (220), so that the commonality ratio between the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) can be significantly increased, and as a result, the productivity of the battery pack (10) can be significantly improved.
  • the first cell array structure (100) may include a first electrode terminal (130).
  • the first electrode terminal (130) may include a first-first electrode terminal (131) and a first-second electrode terminal (132).
  • the first-first electrode terminal (131) may have a first polarity.
  • the first polarity may be positive or negative.
  • the first-first electrode terminal (131) may be positioned on the third direction (D3) side.
  • the third direction (D3) may be, for example, the right direction or +Y direction as illustrated in the drawing.
  • the first-second electrode terminal (132) may have a second polarity.
  • the second polarity may be a polarity different from the first polarity, either a negative or positive polarity.
  • the first-second electrode terminal (132) may be arranged on the fourth direction (D4) side.
  • the fourth direction (D4) may be, for example, the left direction or the -Y direction, as illustrated in the drawing.
  • the third direction (D3) and the fourth direction (D4) may be opposite directions.
  • the second cell array structure (200) may include a second electrode terminal (230).
  • the second electrode terminal (230) may include a second-first electrode terminal (231) and a second-second electrode terminal (232).
  • the 2-1 electrode terminal (231) may have the first polarity.
  • the 2-1 electrode terminal (231) may be arranged on the third direction (D3) side.
  • the second-second electrode terminal (232) may have a second polarity.
  • the second-second electrode terminal (232) may be arranged on the fourth direction (D4) side.
  • the 1-1 electrode terminal (131) of the 1st cell array structure (100) and the 2-1 electrode terminal (231) of the 2nd cell array structure (200) may each have the same polarity as the 1st polarity and be arranged on the 3rd direction (D3) side.
  • the 1-2 electrode terminal (132) of the 1st cell array structure (100) and the 2-2 electrode terminal (232) of the 2nd cell array structure (200) may each have the same polarity as the 2nd polarity and be arranged on the 4th direction (D4) side.
  • the distance (first length (L1)) between the 1st-2nd electrode terminal (132) and the 2nd-1st electrode terminal (231) can be formed to be shorter than the distance (second length (L2)) between the 1st-1st electrode terminal (131) and the 2nd-2nd electrode terminal (232).
  • the second-first electrode terminal (231) may be arranged to be more inclined toward the first direction (D1) and/or the fourth direction (D4) than the first-first electrode terminal (131).
  • the area A indicated by the dotted line in Fig. 3 is a projection of the virtual first-first electrode terminal (131') onto the second end frame (220) in the case where the first end frame (120) overlaps the second end frame (220) in the X-axis direction.
  • the 2-1 electrode terminal (231) can be arranged to be biased toward the first direction (D1) and/or the fourth direction (D4) than the 1-1 electrode terminal (131), and that the first length (L1) is formed shorter than the second length (L2).
  • the first connection bus bar (300) can electrically connect the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231).
  • the current of the first connection bus bar (300) can be formed approximately along the direction of the first length (L1).
  • the shorter the first length (L1) the more the length of the first connection bus bar (300) can be shortened. Accordingly, if the first end frame (120) and the second end frame (220) have different electrode terminal structures so that the first length (L1) can be formed shorter than the second length (L2), the length of the first connection bus bar (300) can be further shortened.
  • the length of the first connecting bus bar (300) is shortened, not only can the electrical resistance of the first connecting bus bar (300) be reduced, but also the cost of the first connecting bus bar (300) can be reduced, and the weight of the battery pack (10) can be reduced.
  • the third direction (D3) may be the leftward direction or -Y direction
  • the fourth direction (D4) may be the opposite direction of the third direction (D3).
  • FIG. 4 is a perspective view showing an exploded view of a first end frame in a first cell array structure in a battery pack (10) according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing an exploded view of a second end frame in a second cell array structure in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • the first end frame (120) may be coupled to one end of the first cell array structure (100).
  • an insertion groove (121) may be formed at one end of the first cell array structure (100), and an insertion portion (122) that may be inserted into the insertion groove (121) may be formed at the first end frame (120), and by coupling the insertion groove (121) and the insertion portion (122), the first end frame (120) may be coupled to the first cell array structure (100).
  • the insertion groove (121) may be formed at a side frame (140) described below.
  • the second end frame (220) may be coupled to one end of the second cell array structure (200).
  • an insertion groove (221) may be formed at one end of the second cell array structure (200), and an insertion portion (222) that may be inserted into the insertion groove (221) may be formed at the second end frame (220), and by coupling the insertion groove (221) and the insertion portion (222), the second end frame (220) may be coupled to the second cell array structure (200).
  • the insertion groove (221) may be formed at a side frame (240) described below.
  • the insertion groove (121) of the first cell array structure (100) and the insertion groove (221) of the second cell array structure (200) may be configured to be substantially identical to each other.
  • the insertion groove (122) of the first end frame (120) and the insertion groove (222) of the second end frame (220) may be configured to be substantially identical to each other. In this case, the commonality ratio of the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) may be further increased.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a first connecting bus bar disassembled from a first cell array structure and a second cell array structure that are stacked on each other in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • the first-second electrode terminal (132), the second-first electrode terminal (231), and the first connection bus bar (300) of the battery pack (10) will be described in more detail.
  • the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) may each be provided in a flat shape.
  • the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) may each be provided in a flat shape having a non-protruding surface exposed to a predetermined area in the first end frame (120) and the second end frame (220).
  • the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) may be provided in a flat shape having a plane perpendicular to the X-axis direction with a predetermined area, but exposed toward the +X direction.
  • the portion of the first connection bus bar (300) that is connected to the first-second electrode terminal (132) and the portion that is connected to the second-first electrode terminal (231) can also be provided in a flat shape corresponding to the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231).
  • the first connection bus bar (300) can be more easily configured in a flat shape that has a thickness in one direction and a width in a direction perpendicular to the thickness direction.
  • the first connection bus bar (300) When the first connection bus bar (300) is configured in a flat shape as described above, the first connection bus bar (300) can be more closely attached to the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200), so that the energy density of the battery pack (10) can be improved.
  • the battery pack (10) may further include a first fastening member (B1) that connects the first connecting bus bar (300) to the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231).
  • the first fastening member (B1) may be fastened in a direction parallel to the direction in which the non-protruding surfaces of the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) face.
  • the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) may have non-protruding surfaces exposed to a predetermined area, and the first fastening member (B1) may be fastened to the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) in a direction parallel to the direction in which the non-protruding surfaces face.
  • the first fastening member (B1) can be fastened to the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) in the -X direction.
  • the first fastening member (B1) may be, for example, a bolt, a rivet, or a rivet bolt.
  • a first fastening opening (N1) to which the first fastening member (B1) is fastened may be formed in the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231), and the first fastening opening (N1) may be provided to correspond to the first fastening member (B1).
  • FIG. 7 is a perspective view showing a first connecting bus bar of a battery pack according to a modified example of one embodiment of the present invention.
  • a first connection bus bar (300) can connect a first-second electrode terminal (132) and a second-first electrode terminal (231) with the shortest distance.
  • the first connection bus bar (300) can be formed to extend with the shortest distance toward each of the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231).
  • the first bus bar body (310) of the first connection bus bar (300) can be formed in a diagonal straight line shape directed toward each of the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231).
  • components e.g., BMS, etc.
  • a portion of the first busbar body (310) adjacent to the first connection portion (320) may be provided in a form that is partially bent toward the first connection portion (320).
  • an unbent portion of the first busbar body (310) may be formed to extend to the shortest distance toward each of the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231).
  • the current path length between the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) is minimized, so that the electrical stability, energy efficiency, and energy density of the battery pack (10) can be improved.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a plurality of stacked assemblies arranged in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • the battery pack (10) may include a plurality of stacked assemblies (400) and at least one second connecting bus bar (500).
  • the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) that are stacked, and the first connection bus bar (300) that is electrically connected to the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) can be configured as one stacked assembly (400). That is, the stacked assembly (400) can be understood as an assembly structure unit of the first cell array structure (100), the second cell array structure (200), and the first connection bus bar (300) that are stacked.
  • a battery pack (10) according to one embodiment of the present invention can include a plurality of such stacked assemblies (400).
  • the second connecting bus bar (500) may be a bus bar that electrically connects two adjacent stacked assemblies (400). That is, the first connecting bus bar (300) may be a bus bar that electrically connects the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) in one stacked assembly (400), and the second connecting bus bar (500) may be a bus bar that electrically connects two different adjacent stacked assemblies (400) to each other. At least one second connecting bus bar (500) may be included.
  • the battery pack (10) includes a plurality of stacked assemblies (400) and at least one second connecting bus bar (500), the energy capacity of the battery pack (10) can be easily increased.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing a plurality of stacked assemblies arranged in a battery pack according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a front view showing a second connecting bus bar disassembled from a plurality of stacked assemblies in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • two adjacent stacked assemblies (400) can be arranged in parallel in the third direction (D3) side or the fourth direction (D4) side.
  • the second connecting bus bar (500) can electrically connect the first-first electrode terminal (131) of the stacked assembly (400) arranged in the fourth direction (D4) side and the second-second electrode terminal (232) of the stacked assembly (400) arranged in the third direction (D3) side in the two adjacent stacked assemblies (400).
  • the energy capacity of the battery pack (10) can be increased, while at the same time, the common use ratio and energy efficiency of the battery pack (10) can be improved.
  • the distance (third length (L3)) between the first-first electrode terminal (131) of the laminated assembly (400) arranged on the fourth direction (D4) side and the second-second electrode terminal (232) of the laminated assembly (400) arranged on the third direction (D3) side can be formed shorter than the distance (fourth length (L4)) between the second-first electrode terminal (231) of the laminated assembly (400) arranged on the fourth direction (D4) side and the first-second electrode terminal (132) of the laminated assembly (400) arranged on the third direction (D3).
  • the current of the second connecting bus bar (500) can be formed approximately along the direction of the third length (L3).
  • the shorter the third length (L3) the more the length of the second connecting bus bar (500) can be shortened. Accordingly, when the first end frame (120) and the second end frame (220) have different electrode terminal structures so that the third length (L3) can be formed shorter than the fourth length (L4), the length of the second connecting bus bar (500) can be further shortened.
  • the length of the second connecting bus bar (500) is shortened, not only can the electrical resistance of the second connecting bus bar (500) be reduced, but also the cost of the second connecting bus bar (500) can be reduced, and the weight of the battery pack (10) can be reduced.
  • the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) may each be provided in a protruding shape.
  • the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) may each be provided in a protruding shape that protrudes by a predetermined length so as to have a protruding surface facing at least one of the first direction (D1) and the second direction (D2).
  • the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) may be provided in a protruding shape so as to protrude in the +X direction and have a surface facing at least one of the upper side (to the +Z direction) and the lower side (to the -Z direction).
  • the second connection bus bar (500) may be provided in a shape corresponding to the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232).
  • the second connection bus bar (500) can be inserted in the first direction (D1) or the second direction (D2), so that the difficulty of assembling the second connection bus bar (500) can be reduced.
  • the battery pack (10) according to the present invention may further include a second fastening member (B2) that connects the second connecting bus bar (500) to the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232).
  • the second fastening member (B2) may be fastened in a direction parallel to the direction in which the protruding surfaces of the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) face.
  • the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) may have protruding surfaces facing at least one of the first direction (D1) and the second direction (D2), and the second fastening member (B2) may be fastened to the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) in the first direction (D1) or the second direction (D2).
  • the second fastening member (B2) When the second fastening member (B2) is fastened as described above, the second fastening member (B2) can be firmly fastened to the 1-1 electrode terminal (131) and the 2-2 electrode terminal (232), so that the second connecting bus bar (500) can be firmly connected to each adjacent laminated assembly (400).
  • the second fastening member (B2) may be, for example, a bolt, a rivet, or a rivet bolt.
  • a second fastening opening (N2) to which the second fastening member (B2) is fastened may be formed at the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232), and the second fastening opening (N2) may be provided to correspond to the second fastening member (B2).
  • the second connecting bus bar (500) may include a second bus bar body (510) and a second connecting portion (520).
  • the second bus bar body (510) may form the overall outer shape of the second connecting bus bar (500).
  • the second connecting portion (520) may refer to a portion connected to the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232). Each of the second connecting portions (520) may be arranged at both ends of the second connecting bus bar (500).
  • the second connecting portion (520) may be coupled to the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) by a second fastening member (B2).
  • the second busbar body (510) may further include a separate insulating cover, etc. that surrounds the outer perimeter and extends to an area adjacent to the second connection portion (520).
  • the electrode terminals that are not connected to the first connection bus bar (300) and the second connection bus bar (500) may be electrode terminals that are electrically connected to an external device requiring power supply, such as an automobile.
  • the 2-2 electrode terminal (232) of the laminated assembly (400) arranged on the fourth-most side (D4) and the 1-1 electrode terminal (131) of the laminated assembly (400) arranged on the third-most side (D3) may each be electrode terminals that are electrically connected to an external device.
  • the assembly process of a battery pack (10) may include a process (a) of assembling a plurality of stacked assemblies (400), a process (b) of aligning the plurality of stacked assemblies (400), and a process (c) of electrically connecting the aligned plurality of stacked assemblies (400) with a second connecting bus bar (500).
  • a first connection bus bar (300) can be connected to the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) that are stacked.
  • the first connection bus bar (300) can be connected to the first-second electrode terminal (132) and the second-first electrode terminal (231) provided in a flat shape by a first fastening member (B1).
  • a plurality of stacked assemblies (400) can be arranged or aligned along the third direction (D3) and the fourth direction (D4).
  • a plurality of stacked assemblies (400) can be accommodated and aligned in a pack case (600) described later. In this case, each side of the plurality of stacked assemblies (400) can be blocked by the pack case (600) described later.
  • a second connection bus bar (500) is inserted between two adjacent stacked assemblies (400) among a plurality of aligned stacked assemblies (400), and the inserted second connection bus bar (500) can electrically connect the two adjacent stacked assemblies (400).
  • the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) may be provided in a protruding form, and the second connection bus bar (500) and the second fastening member (B2) may be inserted in the first direction (D1).
  • the second connecting bus bar (500) and the second fastening member (B2) are not subject to interference from the pack case (600) described later, etc., so that the fastening of the second connecting bus bar (500) by the second fastening member (B2) can be easily performed, thereby improving the productivity and assembling ability of the battery pack (10).
  • FIG. 11 is a perspective view showing a second connecting bus bar of a battery pack according to another modified example of one embodiment of the present invention.
  • a second connecting bus bar (500) can connect a first-first electrode terminal (131) and a second-second electrode terminal (232) with the shortest distance.
  • the second connecting bus bar (500) can connect a first-first electrode terminal (131) of a stacked assembly (400) arranged on the fourth direction (D4) side and a second-second electrode terminal (232) of a stacked assembly (400) arranged on the third direction (D3) side with the shortest distance.
  • the second connecting bus bar (500) may be formed to extend at the shortest distance toward each of the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232).
  • the second bus bar body (510) of the second connecting bus bar (500) may be formed in a diagonal straight line shape toward each of the first-first electrode terminal (131) and the second-second electrode terminal (232) when viewed from one side.
  • the second connection bus bar (500) When the second connection bus bar (500) is configured as described above, the current path length between the first-first electrode terminal (131) of the laminated assembly (400) arranged on the fourth direction (D4) side and the second-second electrode terminal (232) of the laminated assembly (400) arranged on the third direction (D3) side is minimized, so that the electrical stability, energy efficiency, and energy density of the battery pack (10) can be improved.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an exploded view of a first cell array structure and a second cell array structure of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • the first cell array structure (100) and the second cell array structure (200) may be provided with all the remaining configurations being identical except for the first end frame (120) and the second end frame (220).
  • the first cell array structure (100) may further include a side frame (140), a cooling unit (150), and a busbar assembly (160) in addition to a plurality of battery cells (110).
  • the side frame (140) may be configured to accommodate and support the plurality of battery cells (110).
  • the side frame (140) may include a side wall (141) that is arranged at the outermost side and accommodates and supports the plurality of battery cells (110) on one side.
  • the side frame (140) may include a side structure (142) that is arranged on the inner side of the side wall (141) and accommodates and supports the plurality of battery cells (110) on both sides.
  • the cooling unit (150) may be arranged between the plurality of battery cells (110) and may cool the plurality of battery cells (110).
  • the busbar assembly (160) may be configured to be electrically connected to a plurality of battery cells (110) and may be electrically connected to a first electrode terminal (130) or a second electrode terminal (230).
  • the second cell array structure (200) may include a plurality of battery cells (210), a side frame (240), a cooling unit (250), and a busbar assembly (260) that are identical to the plurality of battery cells (110), a side frame (140), a cooling unit (150), and a busbar assembly (160) of the first cell array structure (100).
  • the productivity of the battery pack (10) can be significantly improved.
  • the battery pack (10) according to the present invention may include a pack case (600).
  • the pack case (600) may have a receiving space to receive a first cell array structure (100) and a second cell array structure (200).
  • the pack case (600) may have a receiving space to receive a plurality of stacked assemblies (400).
  • the pack case (600) may include a configuration such as a side wall portion, a bottom plate, and a pack lid.
  • the battery pack (10) according to the present invention may further include various devices for controlling charging and discharging of battery cells (100), such as a BMS (Battery Management System), a current sensor, a fuse, etc., although not shown.
  • BMS Battery Management System
  • a current sensor e.g., a current sensor
  • a fuse e.g., a fuse
  • FIG. 13 is a drawing showing a vehicle according to one embodiment of the present invention.
  • the battery pack (10) according to the present invention can be applied to an automobile (20), such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the automobile (20) according to the present invention can include the battery pack (10) according to the present invention.
  • the battery pack (10) can be installed in a body frame or a trunk space under a vehicle seat.
  • the automobile (20) according to one embodiment of the present invention can further include various other components included in the automobile.
  • the automobile (20) according to one embodiment of the present invention can further include a body, a motor, a control device such as an ECU (electronic control unit), etc., in addition to the battery pack (10) according to one embodiment of the present invention.
  • the battery pack (10) may be installed in other devices, apparatuses, and facilities, such as an energy storage system that uses a secondary battery, in addition to an automobile (20).

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 배터리 셀을 구비하고, 일측 단부에 제1단부 프레임을 구비하며, 제1방향 측에 배치되는 제1셀 어레이 스트럭쳐; 복수 개의 배터리 셀을 구비하고, 일측 단부에 제2단부 프레임을 구비하며, 제2방향 측에서 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐와 적층 배치되는 제2셀 어레이 스트럭쳐; 및 적층 배치된 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐를 전기적으로 연결시키는 제1연결 버스바를 포함하고, 상기 제1단부 프레임 및 상기 제2단부 프레임은, 서로 다른 전극 단자 구조를 가진다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 각 셀 어레이 스트럭쳐 간의 공용화 비율이 증대되고, 에너지 효율이 향상된 복층 구조의 셀 어레이 스트럭쳐를 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2024년 6월 14일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2024-0077831호에 대한 우선권 주장출원으로서, 해당 출원의 명세서에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 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 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
최근 들어, 전기 자동차 등에 적용되는 중대형 배터리 팩의 경우, 출력 및 용량 중 적어도 하나의 증대를 위해 보다 높은 셀 용량을 갖는 많은 수의 배터리 셀을 포함하여 구성되며, 버스바를 통해 이들 배터리 셀들을 전기적으로 연결한다.
이와 같은 중대형 배터리 팩의 경우, 버스바의 전기적 연결 구조의 안전성이 문제될 수 있다. 그리고, 배터리 셀의 개수가 증가하면 버스바의 구조적 연결이 복잡해지면서 전류의 흐름에 해당하는 전류 패스 역시 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 버스바는 소정의 전기 저항을 갖는 저항체로서 길이가 늘어날수록 전기 저항값도 증가하므로, 그 길이를 단축시킬 필요가 있다. 하지만, 버스바의 길이를 단축시키기 위해서는, 배터리 팩 내부에서 버스바 외의 다른 부품들도 변경이 되어야 하는 바, 배터리 팩의 생산성이 낮아질 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로, 전기적 연결이 최적화된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 공용화 비율이 현저히 증가된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 생산성이 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 원가가 절감되고, 경량화가 가능한 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 에너지 효율 및 에너지 밀도가 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 에너지 용량이 증대된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 조립성이 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
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.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 배터리 셀을 구비하고, 일측 단부에 제1단부 프레임을 구비하며, 제1방향 측에 배치되는 제1셀 어레이 스트럭쳐; 복수 개의 배터리 셀을 구비하고, 일측 단부에 제2단부 프레임을 구비하며, 제2방향 측에서 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐와 적층 배치되는 제2셀 어레이 스트럭쳐; 및 적층 배치된 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐를 전기적으로 연결시키는 제1연결 버스바를 포함하고, 상기 제1단부 프레임 및 상기 제2단부 프레임은, 서로 다른 전극 단자 구조를 가진다.
상기 제1셀 어레이 스트럭쳐는, 제1극성을 갖고 제3방향 측에 배치되는 제1-1전극 단자; 및 제2극성을 갖고 제4방향 측에 배치되는 제1-2전극 단자를 구비하고, 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐는, 제1극성을 갖고 제3방향 측에 배치되는 제2-1전극 단자; 및 제2극성을 갖는 제4방향 측에 배치되는 제2-2전극 단자를 구비하며, 상기 제1-2전극 단자와 상기 제2-1전극 단자 간의 거리는, 상기 제1-1전극 단자와 상기 제2-2전극 단자 간의 거리보다 더 짧게 형성되고, 상기 제1연결 버스바는, 상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
상기 제1연결 버스바는, 상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자를 최단 거리로 연결시킬 수 있다.
상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자는 각각, 제1단부 프레임 및 제2단부 프레임에서, 소정 면적으로 노출되는 비돌출면을 갖는 플랫형으로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 제1연결 버스바를 상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자에 연결시키는 제1체결부재를 더 포함하고, 상기 제1체결부재는, 상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자의 비돌출면이 향하는 방향과 평행한 방향으로 체결될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩에서, 적층 배치된 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐와 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐, 및 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐와 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐에 전기적으로 연결된 제1연결 버스바가 하나의 적층 조립체로 구성되고, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 상기 적층 조립체; 및 서로 인접한 두 개의 상기 적층 조립체를 전기적으로 연결시키는 적어도 하나의 제2연결 버스바를 포함할 수 있다.
상기 제2연결 버스바는, 서로 인접한 두 개의 상기 적층 조립체에서, 제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-1전극 단자 및 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-2전극 단자를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩에서, 서로 인접한 두 개의 상기 적층 조립체에서, 제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-1전극 단자 및 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-2전극 단자 간의 거리는, 제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-1전극 단자 및 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-2전극 단자 간의 거리보다 더 짧게 형성될 수 있다.
상기 제2연결 버스바는, 상기 제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-1전극 단자 및 상기 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-2전극 단자를 최단 거리로 연결시킬 수 있다.
상기 제1-1전극 단자 및 상기 제2-2전극 단자는 각각, 제1단부 프레임 및 제2단부 프레임에서, 제1방향 및 제2방향을 중 적어도 일 방향을 향하는 돌출면을 갖도록 소정 길이로 돌출된 돌출형으로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 제2연결 버스바를 상기 제1-1전극 단자 및 상기 제2-2전극 단자에 연결시키는 제2체결부재를 더 포함하고, 상기 제2체결부재는, 상기 제1-1전극 단자 및 상기 제2-2전극 단자의 돌출면이 향하는 방향과 평행한 방향으로 체결될 수 있다.
상기 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐는, 상기 제1단부 프레임 및 상기 제2단부 프레임을 제외한 나머지 구성들이 모두 동일하게 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 포함한다.
본 발명에 따르면, 제1셀 어레이 스트럭쳐, 제2셀 어레이 스트럭쳐 및 제1연결 버스바에 의해, 전기적 연결이 최적화된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 제1셀 어레이 스트럭쳐, 제2셀 어레이 스트럭쳐 및 제1연결 버스바에 의해, 공용화 비율이 현저히 증가된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 제1셀 어레이 스트럭쳐, 제2셀 어레이 스트럭쳐 및 제1연결 버스바에 의해, 생산성이 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 제1셀 어레이 스트럭쳐, 제2셀 어레이 스트럭쳐 및 제1연결 버스바에 의해, 원가가 절감되고, 경량화가 가능한 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 제1셀 어레이 스트럭쳐, 제2셀 어레이 스트럭쳐 및 제1연결 버스바에 의해, 에너지 효율 및 에너지 밀도가 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 복수 개의 적층 조립체 및 제2연결 버스바에 의해, 에너지 용량이증대된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 복수 개의 적층 조립체 및 제2연결 버스바에 의해, 공용화 비율 및 에너지 효율이 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 복수 개의 적층 조립체 및 제2연결 버스바에 의해, 원가가 절감되고, 경량화가 가능한 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 제2연결 버스바에 의해, 생산성 및 조립성이 향상된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐가 서로 적층된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐가 서로 적층된 모습을 일측에서 바라본 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 제1셀 어레이 스트럭쳐에서 제1단부 프레임을 분해한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 제2셀 어레이 스트럭쳐에서 제2단부 프레임을 분해한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 서로 적층된 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐로부터 제1연결 버스바가 분해된 모습을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 변형례에 따른 배터리 팩의 제1연결 버스바를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수 개의 적층 조립체가 배치된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수 개의 적층 조립체가 배치된 모습을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수 개의 적층 조립체로부터 제2연결 버스바가 분해된 모습을 나타낸 정면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 다른 변형례에 따른 배터리 팩의 제2연결 버스바를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차가 도시된 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 아니 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 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐가 서로 적층된 모습을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐가 서로 적층된 모습을 일측에서 바라본 정면도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 제1셀 어레이 스트럭쳐(100), 제2셀 어레이 스트럭쳐(200) 및 제1연결 버스바(300)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(10)은 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 소정의 길이 및 폭 또는 소정의 폭 및 길이를 가지고, Z축 방향으로 소정의 높이를 가지는 입체적 구조물일 수 있다. 이러한 배터리 팩(10)은 자동차의 차체에 장착하기 적합한 구조를 가질 수 있다.
제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는 복수 개의 배터리 셀(110)을 구비할 수 있다. 배터리 셀(110)은 이차전지로서, 원통형 이차전지, 파우치형 이차전지 또는 각형 이차전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 복수 개의 배터리 셀(110)들이 원통형 이차전지로 구비되는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 않고 파우치형 이차전지 또는 각형 이차전지가 배터리 셀(110)로 적용될 수 있음은 물론이다.
제1셀 어레이 스트럭쳐(100)에서 복수 개의 배터리 셀(110)은 X-Y평면과 평행하고 Z축 방향과 수직인 수평방향으로 배열될 수 있다. 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는 복수 개의 배터리 셀(110)이 상기와 같이 배열된 단일의 조립체 내지 구조물로 이해될 수 있다.
제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는 일측 단부에 제1단부 프레임(120)을 구비할 수 있다. 여기서 및 이하에서 일측이라 함은, 예를 들어, 전방 측 내지 +X방향 측으로 이해될 수 있다. 제1단부 프레임(120)은 전극 단자 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1단부 프레임(120)은 후술하는 제1전극 단자(130)를 구비할 수 있다.
제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는 제1방향(D1) 측에 배치될 수 있다. 여기서, 제1방향(D1)이라 함은, 예를 들어, 하측 내지 -Z방향 측으로 이해될 수 있다.
제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 복수 개의 배터리 셀(210)을 구비할 수 있다. 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 후술하는 제2단부 프레임(220)을 제외하고는, 복수 개의 배터리 셀(210)을 비롯하여 나머지 구성 내지 부품들이 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 이에, 이하에서 특별한 언급이 없는 한, 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 구성 내지 부품에 대한 설명은, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 대응되는 구성 내지 부품에 대한 설명으로 대체될 수 있다.
제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 일측 단부에 제2단부 프레임(220)을 구비할 수 있다. 제2단부 프레임(220)은 제1단부 프레임(120)과 동일한 측에 배치될 수 있다. 제2단부 프레임(220)은 전극 단자 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2단부 프레임(220)은 후술하는 제2전극 단자(230)를 구비할 수 있다.
제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 제2방향(D2) 측에 배치될 수 있다. 여기서, 제2방향(D2)이라 함은, 예를 들어, 상측 내지 +Z방향 측으로 이해될 수 있다.
제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)와 적층 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 하측 내지 -Z방향 측에 배치될 수 있고, 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 상측 내지 +Z방향 측에 적층 배치될 수 있다. 이에, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는 1층을 구성할 수 있고, 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 2층을 구성할 수 있다.
제1연결 버스바(300)는, 적층 배치된 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)를 전기적으로 연결시키는 버스바일 수 있다. 예를 들어, 제1연결 버스바(300)는, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 후술하는 제1전극 단자(130)와 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 후술하는 제2전극 단자(230)를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)은, 서로 다른 전극 단자 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1단부 프레임(120)의 전극 단자 구조와 제2단부 프레임(220)의 전극 단자 구조를 서로 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 후술하는 제1전극 단자(130)와 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 후술하는 제2전극 단자(230)는 서로 다른 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 제1단부 프레임(120)의 전극 단자 구조와 제2단부 프레임(220)의 전극 단자 구조는, 적층 배치된 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200) 간의 전기적 연결을 최적화시킬 수 있도록 서로 다르게 구성될 수 있다. 여기서 최적화라 함은, 배터리 팩(10)의 생산성, 전기적 안정성 및/또는 에너지 효율에 대한 최적화를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 제1단부 프레임(120)의 전극 단자 구조와 제2단부 프레임(220)의 전극 단자 구조는 제1연결 버스바(300)의 구조를 최적화시킬 수 있도록 서로 다르게 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)가, 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)을 제외하고 서로 동일하게 구성될 수 있다.
복수 개의 셀 어레이 스트럭쳐를 포함하는 종래의 배터리 팩의 경우, 각 셀 어레이 스트럭쳐를 상호 전기적으로 연결시키기 위해 버스바와 같은 부품이 적용되었다. 이러한 종래의 배터리 팩은, 버스바와 같은 부품의 전기적 연결 구조의 안정성이 문제될 수 있었고, 배터리 셀의 개수가 증가하면서 버스바와 같은 부품의 구조적 연결이 복잡해지면서 전류 패스 역시 복잡해진다는 문제점이 있었다. 또한, 버스바와 같은 부품은 길이에 비례하여 증가하는 전기 저항값을 갖는 저항체인바, 그 길이가 길어질수록 배터리 팩의 에너지 효율이 떨어지고, 생산성도 떨어진다는 문제가 있었다. 이에 종래의 배터리 팩에서, 버스바와 같은 부품 또는 버스바와 같은 부품이 연결되는 전극 단자 구조의 최적화가 적용될 수도 있으나, 이러할 경우, 각 셀 어레이 스트럭쳐의 구성 내지 부품들 간에, 파편화가 증가되어, 배터리 팩의 생산성이 떨어질 수 있다는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)이 서로 다른 전극 단자 구조를 가질 수 있어, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200) 간의 전기적 연결이 최적화될 수 있다는 장점이 있다. 이와 더불어, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)가, 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)을 제외하고 서로 동일하게 구성될 수 있어, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200) 간의 공용화 비율이 현저히 증가될 수 있고, 그 결과 배터리 팩(10)의 생산성이 현저히 향상될 수 있다는 장점도 있다.
제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는 제1전극 단자(130)를 구비할 수 있다. 제1전극 단자(130)는 제1-1전극 단자(131) 및 제1-2전극 단자(132)를 포함할 수 있다.
제1-1전극 단자(131)는 제1극성을 가질 수 있다. 제1극성은 양극 또는 음극일 수 있다. 제1-1전극 단자(131)는 제3방향(D3) 측에 배치될 수 있다. 제3방향(D3)은, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이, 우측 방향 내지 +Y방향일 수 있다.
제1-2전극 단자(132)는 제2극성을 가질 수 있다. 제2극성은 음극 또는 양극 중 제1극성과 다른 극성일 수 있다. 제1-2전극 단자(132)는 제4방향(D4) 측에 배치될 수 있다. 제4방향(D4)은, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이, 좌측 방향 내지 -Y방향일 수 있다. 제3방향(D3) 및 제4방향(D4)은 서로 반대 방향일 수 있다.
제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는 제2전극 단자(230)를 구비할 수 있다. 제2전극 단자(230)는 제2-1전극 단자(231) 및 제2-2전극 단자(232)를 포함할 수 있다.
제2-1전극 단자(231)는 제1극성을 가질 수 있다. 제2-1전극 단자(231)는 제3방향(D3) 측에 배치될 수 있다.
제2-2전극 단자(232)는 제2극성을 가질 수 있다. 제2-2전극 단자(232)는 제4방향(D4) 측에 배치될 수 있다.
즉, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 제1-1전극 단자(131)와 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 제2-1전극 단자(231)는 각각, 제1극성의 동일한 극성을 가지고, 제3방향(D3) 측에 배치될 수 있다. 또한, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 제1-2전극 단자(132)와 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 제2-2전극 단자(232)는 각각, 제2극성의 동일한 극성을 가지고, 제4방향(D4) 측에 배치될 수 있다.
제1-2전극 단자(132)와 제2-1전극 단자(231) 간의 거리(제1길이(L1))는, 제1-1전극 단자(131)와 제2-2전극 단자(232) 간의 거리(제2길이(L2))보다 더 짧게 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1단부 프레임(120)과 제2단부 프레임(220)을 일측 또는 X축 방향에서 겹쳐 볼 때, 제2-1전극 단자(231)는 제1-1전극 단자(131)보다 제1방향(D1) 측 및/또는 제4방향(D4) 측으로 더 치우쳐져 배치될 수 있다. 도 3의 점선으로 표시된 A 영역은, 제1단부 프레임(120)이 X축 방향으로 제2단부 프레임(220)에 겹쳐지는 경우에서 가상의 제1-1전극 단자(131')를 제2단부 프레임(220)에 투영하여 나타낸 것이다. 이러한 도 3을 특히 참조하면, 제2-1전극 단자(231)가 제1-1전극 단자(131)보다 제1방향(D1) 측 및/또는 제4방향(D4) 측으로 치우쳐져 배치될 수 있고, 제1길이(L1)가 제2길이(L2)보다 더 짧게 형성된 예시가 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.
제1연결 버스바(300)는 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제1연결 버스바(300)의 전류는, 대략 제1길이(L1) 방향을 따라 형성될 수 있다.
적층된 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)에서, 제1길이(L1)가 짧을수록, 제1연결 버스바(300)의 길이도 더욱 단축될 수 있다. 따라서, 제1길이(L1)가 제2길이(L2)보다 더 짧게 형성될 수 있도록 제1단부 프레임(120)과 제2단부 프레임(220)이 서로 다른 전극 단자 구조를 가지면, 제1연결 버스바(300)의 길이가 더욱 단축될 수 있다.
제1연결 버스바(300)의 길이가 단축되는 경우, 제1연결 버스바(300)의 전기 저항이 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 제1연결 버스바(300)의 원가가 절감되고, 배터리 팩(10)의 경량화가 가능하다.
한편, 이상 및 이하의 설명에서, 도면에서 도시된 것과 다르게, 제3방향(D3)이 좌측 방향 내지 -Y방향이고, 제4방향(D4)은 이러한 제3방향(D3)의 반대 방향일 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서 제1셀 어레이 스트럭쳐에서 제1단부 프레임을 분해한 모습을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 제2셀 어레이 스트럭쳐에서 제2단부 프레임을 분해한 모습을 나타낸 사시도이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
제1단부 프레임(120)은 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 일측 단부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 일측 단부에는 삽입홈부(121)가 형성될 수 있고, 제1단부 프레임(120)에는 삽입홈부(121)에 삽입될 수 있는 삽입부(122)가 형성될 수 있으며, 삽입홈부(121) 및 삽입부(122)의 결합에 의해, 제1단부 프레임(120)이 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)에 결합될 수 있다. 한편, 삽입홈부(121)는 후술하는 사이드 프레임(140)에 형성될 수 있다.
제2단부 프레임(220)은 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 일측 단부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 일측 단부에는 삽입홈부(221)가 형성될 수 있고, 제2단부 프레임(220)에는 삽입홈부(221)에 삽입될 수 있는 삽입부(222)가 형성될 수 있으며, 삽입홈부(221) 및 삽입부(222)의 결합에 의해, 제2단부 프레임(220)이 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)에 결합될 수 있다. 한편, 삽입홈부(221)는 후술하는 사이드 프레임(240)에 형성될 수 있다.
제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 삽입홈부(121)와 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 삽입홈부(221)는 서로 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 제1단부 프레임(120)의 삽입부(122)와 제2단부 프레임(220)의 삽입부(222)는 서로 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 이 경우, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)의 공용화 비율이 더욱 증대될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 서로 적층된 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐로부터 제1연결 버스바가 분해된 모습을 확대하여 나타낸 사시도이다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 제1-2전극 단자(132), 제2-1전극 단자(231) 및 제1연결 버스바(300)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)는 각각, 플랫형으로 제공될 수 있다. 구체적으로, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)는 각각, 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)에서, 소정 면적으로 노출되는 비돌출면을 갖는 플랫형으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)는, 소정 면적으로 X축 방향과 수직인 평면을 갖되, +X방향을 향하여 노출되는 플랫형으로 제공될 수 있다.
제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)가 상기와 같이 플랫형으로 제공되는 경우, 제1연결 버스바(300)의 제1-2전극 단자(132)와 연결되는 부분 및 제2-1전극 단자(231)와 연결되는 부분도, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 대응하여, 플랫하게 제공될 수 있다. 이 경우, 제1연결 버스바(300)가, 일측 방향으로 두께를 가지고 두께 방향과 수직인 방향으로 폭을 가지는 넓적한 형태로, 보다 용이하게 구성될 수 있다. 제1연결 버스바(300)가 상기와 같은 넓적한 형태로 구성되는 경우, 제1연결 버스바(300)가 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)에 보다 밀착될 수 있어, 배터리 팩(10)의 에너지 밀도가 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 제1연결 버스바(300)를 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 연결시키는 제1체결부재(B1)를 더 포함할 수 있다. 제1체결부재(B1)는, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)의 비돌출면이 향하는 방향과 평행한 방향으로 체결될 수 있다. 구체적으로, 전술한 바와 같이, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)는 소정 면적으로 노출되는 비돌출면을 가질 수 있고, 제1체결부재(B1)는, 상기 비돌출면이 향하는 방향과 평행한 방향으로 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 체결될 수 있다. 예를 들어, 제1체결부재(B1)는, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 -X방향으로 체결될 수 있다.
제1체결부재(B1)가 상기와 같이 체결되는 경우, 제1체결부재(B1)가 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 견고하게 체결될 수 있어, 제1연결 버스바(300)가 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)에 견고하게 결합될 수 있다. 또한, 제1체결부재(B1)가 차지하는 공간이 최소화되어, 배터리 팩(10)의 에너지 밀도가 향상될 수 있다.
한편, 제1체결부재(B1)는, 예를 들어, 볼트, 리벳 또는 리벳볼트가 적용될 수 있다. 한편, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에는 제1체결부재(B1)가 체결되는 제1체결구(N1)가 형성될 수 있고, 제1체결구(N1)는 제1체결부재(B1)에 대응되도록 제공될 수 있다.
한편, 제1연결 버스바(300)는, 제1버스바 바디(310) 및 제1접속부(320)를 구비할 수 있다. 제1버스바 바디(310)는 제1연결 버스바(300)의 전체적인 외형을 형성할 수 있다. 제1접속부(320)는 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 연결되는 부분을 지칭할 수 있다. 각각의 제1접속부(320)는 제1연결 버스바(300)의 양 단부에 배치될 수 있다. 제1접속부(320)는 제1체결부재(B1)에 의해 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 결합될 수 있다. 제1버스바 바디(310)는, 외둘레를 둘러싸되, 제1접속부(320)와 인접한 영역까지 연장되는 별도의 절연커버 등을 더 구비할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 변형례에 따른 배터리 팩의 제1연결 버스바를 나타낸 사시도이다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예의 변형례에 따른 제1연결 버스바(300)에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예의 변형례에 따른 제1연결 버스바(300)는 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)를 최단 거리로 연결시킬 수 있다. 구체적으로, 제1연결 버스바(300)는, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231) 각각을 향하여 최단 거리로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1연결 버스바(300)의 제1버스바 바디(310)가, 일측 방향에서 바라볼 때, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231) 각각을 향하는 대각선의 직선 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)에서 일측으로 돌출된 부품(예를 들어, 후술하는 BMS 등)과 간섭되지 않기 위해, 제1버스바 바디(310)의 제1접속부(320)와 인접한 부분은, 제1접속부(320) 측으로 일부 꺾인 형태로 제공될 수 있다. 그리고, 제1버스바 바디(310)의 꺾이지 않은 부분이, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231) 각각을 향하여 최단 거리로 연장되어 형성될 수 있다.
제1연결 버스바(300)가, 상기와 같이 구성되는 경우, 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231) 간의 전류 패스 길이가 최소화되어, 배터리 팩(10)의 전기적 안정성, 에너지 효율 및 에너지 밀도가 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수 개의 적층 조립체가 배치된 모습을 나타낸 사시도이다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 복수 개의 적층 조립체(400) 및 적어도 하나의 제2연결 버스바(500)를 포함할 수 있다.
적층 배치된 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)와 제2셀 어레이 스트럭쳐(200), 및 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)와 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)에 전기적으로 연결된 제1연결 버스바(300)는 하나의 적층 조립체(400)로 구성될 수 있다. 즉, 적층 조립체(400)라 함은, 적층 배치된 제1셀 어레이 스트럭쳐(100), 제2셀 어레이 스트럭쳐(200) 및 제1연결 버스바(300)의 조립 구조물 단위로 이해될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 이러한 적층 조립체(400)를 복수 개 포함할 수 있다.
제2연결 버스바(500)는 서로 인접한 두 개의 적층 조립체(400)를 전기적으로 연결시키는 버스바일 수 있다. 즉, 제1연결 버스바(300)는 하나의 적층 조립체(400)에서 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)를 서로 전기적으로 연결시키는 버스바이고, 제2연결 버스바(500)는 인접한 두 개의 다른 적층 조립체(400)를 서로 전기적으로 연결시키는 버스바일 수 있다. 제2연결 버스바(500)는 적어도 하나 포함될 수 있다.
이와 같이, 배터리 팩(10)이 복수 개의 적층 조립체(400)와 적어도 하나의 제2연결 버스바(500)를 포함하는 경우, 배터리 팩(10)의 에너지 용량이 용이하게 증대될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수 개의 적층 조립체가 배치된 모습을 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 복수 개의 적층 조립체로부터 제2연결 버스바가 분해된 모습을 나타낸 정면도이다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
복수 개의 적층 조립체(400) 중 서로 인접한 두 개의 적층 조립체(400)는 제3방향(D3) 측 내지 제4방향(D4) 측으로 나란하게 배치될 수 있다. 제2연결 버스바(500)는, 서로 인접한 두 개의 적층 조립체(400)에서, 제4방향(D4) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제1-1전극 단자(131) 및 제3방향(D3) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제2-2전극 단자(232)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제2연결 버스바(500)가 상기와 같이 결합되는 경우, 배터리 팩(10)의 에너지 용량을 증대시키면서 동시에, 배터리 팩(10)의 공용화 비율 및 에너지 효율이 향상될 수 있다.
서로 인접한 두 개의 적층 조립체(400)에서, 제4방향(D4) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제1-1전극 단자(131) 및 제3방향(D3) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제2-2전극 단자(232) 간의 거리(제3길이(L3))는, 제4방향(D4) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제2-1전극 단자(231) 및 제3방향(D3) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제1-2전극 단자(132) 간의 거리(제4길이(L4))보다 더 짧게 형성될 수 있다. 이 경우, 제2연결 버스바(500)의 전류는, 대략 제3길이(L3) 방향을 따라 형성될 수 있다.
복수 개의 적층 조립체(400)가 배치된 경우, 제3길이(L3)가 짧을수록, 제2연결 버스바(500)의 길이도 더욱 단축될 수 있다. 따라서, 제3길이(L3)가 제4길이(L4)보다 더 짧게 형성될 수 있도록 제1단부 프레임(120)과 제2단부 프레임(220)이 서로 다른 전극 단자 구조를 가지면, 제2연결 버스바(500)의 길이가 더욱 단축될 수 있다.
제2연결 버스바(500)의 길이가 단축되는 경우, 제2연결 버스바(500)의 전기 저항이 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 제2연결 버스바(500)의 원가가 절감되고, 배터리 팩(10)의 경량화가 가능하다.
제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)는 각각, 돌출형으로 제공될 수 있다. 구체적으로, 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)는 각각, 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)을 중 적어도 일 방향을 향하는 돌출면을 갖도록 소정 길이로 돌출된 돌출형으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)는, +X방향으로 돌출되되, 상측(내지 +Z방향) 및 하측(-Z방향) 중 적어도 일 방향을 향하는 면을 갖도록 돌출형으로 제공될 수 있다. 제2연결 버스바(500)는 상기 제1-1전극 단자(131) 및 상기 제2-2전극 단자(232)에 대응되는 형태로 제공될 수 있다.
제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)가 상기와 같이 제공되는 경우, 복수 개의 적층 조립체(400)가 후술하는 팩 케이스(600)에 수용되는 경우 등과 같이, 제2연결 버스바(500)를 연결하기 위한 공간이 매우 부족한 경우에도, 제2연결 버스바(500)가 제1방향(D1) 또는 제2방향(D2)으로 투입될 수 있어, 제2연결 버스바(500)의 조립 난이도가 낮아질 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 제2연결 버스바(500)를 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)에 연결시키는 제2체결부재(B2)를 더 포함할 수 있다. 제2체결부재(B2)는, 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)의 돌출면이 향하는 방향과 평행한 방향으로 체결될 수 있다. 구체적으로, 전술한 바와 같이, 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)는 제1방향(D1) 및 제2방향(D2) 중 적어도 일 방향을 향하는 돌출면을 가질 수 이고, 제2체결부재(B2)는, 제1방향(D1) 또는 제2방향(D2)으로 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)에 체결될 수 있다.
제2체결부재(B2)가 상기와 같이 체결되는 경우, 제2체결부재(B2)가 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)에 견고하게 체결될 수 있어, 제2연결 버스바(500)가 인접한 각 적층 조립체(400)에 견고하게 결합될 수 있다.
한편, 제2체결부재(B2)는, 예를 들어, 볼트, 리벳 또는 리벳볼트가 적용될 수 있다. 한편, 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)에는 제2체결부재(B2)가 체결되는 제2체결구(N2)가 형성될 수 있고, 제2체결구(N2)는 제2체결부재(B2)에 대응되도록 제공될 수 있다.
한편, 제2연결 버스바(500)는, 제2버스바 바디(510) 및 제2접속부(520)를 구비할 수 있다. 제2버스바 바디(510)는 제2연결 버스바(500)의 전체적인 외형을 형성할 수 있다. 제2접속부(520)는 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)에 연결되는 부분을 지칭할 수 있다. 각각의 제2접속부(520)는 제2연결 버스바(500)의 양 단부에 배치될 수 있다. 제2접속부(520)는 제2체결부재(B2)에 의해 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)에 결합될 수 있다. 제2버스바 바디(510)는, 외둘레를 둘러싸되, 제2접속부(520)와 인접한 영역까지 연장되는 별도의 절연커버 등을 더 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서, 최외곽에 배치된 적층 조립체(400)의 전극 단자 중 제1연결 버스바(300) 및 제2연결 버스바(500)에 연결되지 않은 전극 단자는, 자동차와 같이 전력 공급을 필요로 하는 외부 디바이스와 전기적으로 연결되는 전극 단자일 수 있다. 예를 들어, 가장 제4방향(D4) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제2-2전극 단자(232) 및 가장 제3방향(D3) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제1-1전극 단자(131)는 각각, 외부 디바이스와 전기적으로 연결되는 전극 단자일 수 있다.
아울러, 특히 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 조립 과정 중 일부에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 조립 과정은, 복수 개의 적층 조립체(400)를 조립하는 (a)과정, 복수 개의 적층 조립체(400)들을 정렬시키는 (b)과정 및 정렬된 복수 개의 적층 조립체(400)들을 제2연결 버스바(500)로 전기적으로 연결시키는 (c)과정을 포함할 수 있다.
(a)과정에서 적층 배치된 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)에 제1연결 버스바(300)가 연결될 수 있다. 이 때, 예를 들어, 제1연결 버스바(300)는 플랫형으로 제공되는 제1-2전극 단자(132) 및 제2-1전극 단자(231)에 제1체결부재(B1)에 의해 결합될 수 있다.
(b)과정에서는 복수 개의 적층 조립체(400)들이 제3방향(D3) 및 제4방향(D4)을 따라 배치 내지 정렬될 수 있다. (b)과정에서, 복수 개의 적층 조립체(400)들은 후술하는 팩 케이스(600)에 수용되어 정렬될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 적층 조립체(400)들의 각 일측은 후술하는 팩 케이스(600)에 의해 막혀 있을 수 있다.
(c)과정에서는 정렬된 복수 개의 적층 조립체(400)들 중 인접한 두 개의 적층 조립체(400) 사이에 제2연결 버스바(500)가 투입되고, 투입된 제2연결 버스바(500)가 인접한 두 개의 적층 조립체(400)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 때, 예를 들어, 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)는 돌출형으로 제공되고, 제2연결 버스바(500) 및 제2체결부재(B2)는 제1방향(D1)으로 투입될 수 있다. 이 경우, (c)과정에서, 제2연결 버스바(500) 및 제2체결부재(B2)가 후술하는 팩 케이스(600) 등의 간섭을 받지 않아, 제2체결부재(B2)에 의한 제2연결 버스바(500)의 체결이 용이하게 이루어질 수 있어, 배터리 팩(10)의 생산성 및 조립성이 향상될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 다른 변형례에 따른 배터리 팩의 제2연결 버스바를 나타낸 사시도이다.
이하, 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예의 다른 변형례에 따른 제2연결 버스바(500)에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예의 다른 변형례에 따른 제2연결 버스바(500)는 제1-1전극 단자(131) 및 제2-2전극 단자(232)를 최단 거리로 연결시킬 수 있다. 구체적으로, 인접한 두 개의 적층 조립체(400)에서, 제2연결 버스바(500)는, 제4방향(D4) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제1-1전극 단자(131) 및 제3방향(D3) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제2-2전극 단자(232)를 최단 거리로 연결시킬 수 있다.
구체적으로, 제2연결 버스바(500)는, 상기 제1-1전극 단자(131) 및 상기 제2-2전극 단자(232) 각각을 향하여 최단 거리로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2연결 버스바(500)의 제2버스바 바디(510)가, 일측 방향에서 바라볼 때, 상기 제1-1전극 단자(131) 및 상기 제2-2전극 단자(232) 각각을 향하는 대각선의 직선 형태로 형성될 수 있다.
제2연결 버스바(500)가, 상기와 같이 구성되는 경우, 제4방향(D4) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제1-1전극 단자(131) 및 제3방향(D3) 측에 배치된 적층 조립체(400)의 제2-2전극 단자(232) 간의 전류 패스 길이가 최소화되어, 배터리 팩(10)의 전기적 안정성, 에너지 효율 및 에너지 밀도가 향상될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 제2셀 어레이 스트럭쳐를 분해하여 나타낸 사시도이다.
이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는, 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)을 제외한 나머지 구성들이 모두 동일하게 제공될 수 있다.
예를 들어, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)는, 복수 개의 배터리 셀(110)과 더불어, 사이드 프레임(140), 쿨링 유닛(150) 및 버스바 어셈블리(160)를 더 포함할 수 있다. 사이드 프레임(140)은 복수 개의 배터리 셀(110)을 수용 및 지지하는 구성일 수 있다. 사이드 프레임(140)은 최외곽에 배치되고 어느 한 측에서 복수 개의 배터리 셀(110)을 수용 및 지지하는 사이드 월(141)을 포함할 수 있다. 사이드 프레임(140)은 사이드 월(141)의 내측에 배치되고 양측에서 복수 개의 배터리 셀(110)을 수용 및 지지하는 사이드 스트럭쳐(142)를 포함할 수 있다. 쿨링 유닛(150)은 복수 개의 배터리 셀(110)들 사이에 배치되고, 복수 개의 배터리 셀(110)을 냉각시킬 수 있다. 버스바 어셈블리(160)는 복수 개의 배터리 셀(110)들과 전기적으로 연결되는 구성일 수 있고, 제1전극 단자(130) 또는 제2전극 단자(230)와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)는, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100)의 복수 개의 배터리 셀(110), 사이드 프레임(140), 쿨링 유닛(150) 및 버스바 어셈블리(160)와 동일한, 복수 개의 배터리 셀(210), 사이드 프레임(240), 쿨링 유닛(250) 및 버스바 어셈블리(260)를 포함할 수 있다.
제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)가 상기와 같이 구성되는 경우, 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)가, 제1단부 프레임(120) 및 제2단부 프레임(220)을 제외하고, 모두 공용화될 수 있다는 장점이 있다. 이 경우, 배터리 팩(10)의 생산성이 현저히 향상될 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)의 팩 케이스(600)에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 팩 케이스(600)를 포함할 수 있다. 팩 케이스(600)는 제1셀 어레이 스트럭쳐(100) 및 제2셀 어레이 스트럭쳐(200)를 수용하도록 수용 공간을 구비할 수 있다. 팩 케이스(600)는 복수 개의 적층 조립체(400)를 수용하도록 수용 공간을 구비할 수 있다. 팩 케이스(600)는 측벽부, 바텀 플레이트 및 팩 리드 등의 구성을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 미도시 하였으나 배터리 셀(100)들의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차가 도시된 도면이다.
이하, 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차(20)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차(20)는 본 발명에 따른 배터리 팩(10)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩(10)은 차량 좌석 하부의 차체 프레임 또는 트렁크 공간에 설치될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(20)는, 이러한 배터리 팩(10) 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(20)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10) 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 자동차(20) 이외에도 이차 전지를 이용하는 에너지 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
10 : 배터리 팩
20 : 자동차
100 : 제1셀 어레이 스트럭쳐
110 : 배터리 셀
120 : 제1단부 프레임
121 : 삽입홈부
122 : 삽입부
130 : 제1전극 단자
131 : 제1-1전극 단자
132 : 제1-2전극 단자
140 : 사이드 프레임
141 : 사이드 월
142 : 사이드 스트럭쳐
150 : 쿨링 유닛
160 : 버스바 어셈블리
200 : 제2셀 어레이 스트럭쳐
210 : 배터리 셀
220 : 제2단부 프레임
221 : 삽입홈부
222 : 삽입부
230 : 제2전극 단자
231 : 제2-1전극 단자
232 : 제2-2전극 단자
240 : 사이드 프레임
241 : 사이드 월
242 : 사이드 스트럭쳐
250 : 쿨링 유닛
260 : 버스바 어셈블리
300 : 제1연결 버스바
310 : 제1버스바 바디
320 : 제1접속부
400 : 적층 조립체
500 : 제2연결 버스바
510 : 제2버스바 바디
520 : 제2접속부
600 : 팩 케이스
D1 : 제1방향
D2 : 제2방향
D3 : 제3방향
D4 : 제4방향
L1 : 제1길이
L2 : 제2길이
B1 : 제1체결부재
N1 : 제1체결구
B2 : 제2체결부재
N2 : 제2체결구

Claims (13)

  1. 복수 개의 배터리 셀을 구비하고, 일측 단부에 제1단부 프레임을 구비하며, 제1방향 측에 배치되는 제1셀 어레이 스트럭쳐;
    복수 개의 배터리 셀을 구비하고, 일측 단부에 제2단부 프레임을 구비하며, 제2방향 측에서 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐와 적층 배치되는 제2셀 어레이 스트럭쳐; 및
    적층 배치된 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐를 전기적으로 연결시키는 제1연결 버스바를 포함하고,
    상기 제1단부 프레임 및 상기 제2단부 프레임은,
    서로 다른 전극 단자 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1셀 어레이 스트럭쳐는,
    제1극성을 갖고 제3방향 측에 배치되는 제1-1전극 단자; 및
    제2극성을 갖고 제4방향 측에 배치되는 제1-2전극 단자를 구비하고,
    상기 제2셀 어레이 스트럭쳐는,
    제1극성을 갖고 제3방향 측에 배치되는 제2-1전극 단자; 및
    제2극성을 갖는 제4방향 측에 배치되는 제2-2전극 단자를 구비하며,
    상기 제1-2전극 단자와 상기 제2-1전극 단자 간의 거리는,
    상기 제1-1전극 단자와 상기 제2-2전극 단자 간의 거리보다 더 짧게 형성되고,
    상기 제1연결 버스바는,
    상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1연결 버스바는,
    상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자를 최단 거리로 연결시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자는 각각,
    제1단부 프레임 및 제2단부 프레임에서, 소정 면적으로 노출되는 비돌출면을 갖는 플랫형으로 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1연결 버스바를 상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자에 연결시키는 제1체결부재를 더 포함하고,
    상기 제1체결부재는,
    상기 제1-2전극 단자 및 상기 제2-1전극 단자의 비돌출면이 향하는 방향과 평행한 방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    적층 배치된 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐와 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐, 및 상기 제1셀 어레이 스트럭쳐와 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐에 전기적으로 연결된 제1연결 버스바가 하나의 적층 조립체로 구성되고,
    복수 개의 상기 적층 조립체; 및
    서로 인접한 두 개의 상기 적층 조립체를 전기적으로 연결시키는 적어도 하나의 제2연결 버스바를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2연결 버스바는,
    서로 인접한 두 개의 상기 적층 조립체에서, 제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-1전극 단자 및 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-2전극 단자를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    서로 인접한 두 개의 상기 적층 조립체에서, 제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-1전극 단자 및 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-2전극 단자 간의 거리는,
    제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-1전극 단자 및 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-2전극 단자 간의 거리보다 더 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2연결 버스바는,
    상기 제4방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제1-1전극 단자 및 상기 제3방향 측에 배치된 상기 적층 조립체의 상기 제2-2전극 단자를 최단 거리로 연결시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1-1전극 단자 및 상기 제2-2전극 단자는 각각,
    제1단부 프레임 및 제2단부 프레임에서, 제1방향 및 제2방향 중 적어도 일 방향을 향하는 돌출면을 갖도록 소정 길이로 돌출된 돌출형으로 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2연결 버스바를 상기 제1-1전극 단자 및 상기 제2-2전극 단자에 연결시키는 제2체결부재를 더 포함하고,
    상기 제2체결부재는,
    상기 제1-1전극 단자 및 상기 제2-2전극 단자의 돌출면이 향하는 방향과 평행한 방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1셀 어레이 스트럭쳐 및 상기 제2셀 어레이 스트럭쳐는,
    상기 제1단부 프레임 및 상기 제2단부 프레임을 제외한 나머지 구성들이 모두 동일하게 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 자동차.
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