JP7230244B2 - バッテリーパック、電子デバイス及び自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリーパックに関し、より詳しくは、製造効率及び耐久性を高めたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１９年１０月１０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１２５４８２号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主に、リチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレータを介在して配置された電極組立体、及び電極組立体を電解液とともに封止収納する円筒形電池缶を外装材として備える。
近年、携帯型電子機器のような小型装置だけでなく、自動車や電力貯蔵装置のような中大型装置にも二次電池が広く適用されている。中大型装置に適用される場合、容量及び出力を高めるため、多数の二次電池が電気的に接続される。
一方、近来、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造の必要性が高まるにつれて、電気的に直列及び／または並列で接続された複数の二次電池、これら二次電池を内部に収容したモジュールケース、及びバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）を備えたバッテリーパックに対する需要が増加している。
一般に、このようなバッテリーパックは、モジュールケースとは別に、複数の二次電池を外部の衝撃から保護するか又は収納保管するための金属材質の外部ハウジングをさらに備える。そして、収納されたモジュールケースが外部ハウジングの内部で動かないように、モジュールケースは外部ハウジングの内部に結合固定される必要がある。これは、外部の衝撃が加えられたとき、バッテリーパックの内部構成（モジュールケース、バスバー、二次電池など）同士の内部衝突が２次的に発生するか、または、短絡が発生することを防止するためである。
しかし、バッテリーパックの外部ハウジングの内部空間にバッテリーモジュールを挿入する従来の工程では、外部ハウジングの内部が狭いため、内部に収容されるバッテリーモジュールと外部ハウジングとが衝突し、バッテリーモジュールが損傷されることがある。
また、組み立ての後、バッテリーモジュールと外部ハウジングとの結合構造に隙間が生じると、外部の衝撃や振動に頻繁に晒される自動車の電源としてバッテリーパックが使用される場合、バッテリーモジュールと外部ハウジングとの間で摩擦や衝突が起き易くて内部構成の損傷につながる要因になる。
そのため、外部ハウジングの内部にバッテリーモジュールを挿入及び固定する工程がややこしくて相当な時間を要する工程になり、バッテリーパックの製造コストを上昇させる要因にもなる。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案されたものであって、詳しくは、製造効率及び耐久性を高めたバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーパックは、
複数の二次電池、及び複数の二次電池を収容するための内部空間を形成する外壁が備えられたモジュールケースを備えたバッテリーモジュールと、
モジュールケースを収容するための内部空間を形成する外側壁を備えて上部及び下部が開放された箱状に構成された中間ハウジングを備えたパックハウジングと、を含み、
中間ハウジングの内側面には、モジュールケースの上下方向の挿入をガイドするように、バッテリーモジュールが位置した内側に突出して上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイドレールが備えられ、
モジュールケースの水平方向の外側面には、ガイドレールに沿って上下方向に移動できるように外側に突出して上下方向に延び、ガイドレールを押し付けるように突出した少なくとも一つの以上の圧着突起を備える、少なくとも一つ以上のガイド突出部が備えられる。
また、ガイドレールは、ガイド突出部の突出方向の外形と対応する形状で凹設されて上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイド溝を備え、
圧着突起は、ガイド溝の内面を押し付けるように構成され得る。
さらに、ガイド突出部は、左面または右面、前面、及び後面を備え、
圧着突起は、ガイド突出部の左面または右面、前面、及び後面のうちのいずれか一つ以上に備えられ得る。
そして、ガイドレールのガイド溝の内側面には、ガイド突出部を押し付けるように突出した加圧突起が備えられ得る。
さらに、加圧突起は、ガイド溝の内側面で圧着突起の外面に密着するように圧着突起と対応する位置に形成され得る。
また、ガイドレールの上部には、モジュールケースの上下方向の動きを制限するように、水平方向に延びたプレート状のストッパが備えられ得る。
さらに、モジュールケースは、中間ハウジングに対面して位置し、外部の衝撃を吸収するように外壁の外側面から外側に突出したバンパー部を備え得る。
そして、バンパー部は、
モジュールケースの外壁から外側に突出して延びた延設部と、
延設部の延長方向の端部からモジュールケースの外壁と対応する方向に折り曲げられて延びた板状部と、を有し、
板状部の外側面には、外側に突出して少なくとも二つ以上の方向に線形に延びたリブが備えられ得る。
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の他の一態様による電子デバイスは、バッテリーパックを少なくとも一つ以上含む。
また、上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の一態様による自動車は、バッテリーパックを少なくとも一つ以上含む。
本発明の一態様によれば、中間ハウジングの内側面には、モジュールケースの上下方向の挿入をガイドするように、バッテリーモジュールが位置した内側に突出して上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイドレールが備えられ、モジュールケースの水平方向の外側面には、ガイドレールに沿って上下方向に移動できるように外側に突出して上下方向に延び、ガイドレールを押し付けるように突出した少なくとも一つの以上の圧着突起を備える、少なくとも一つ以上のガイド突出部が備えられることで、バッテリーモジュールとパックハウジングとの間の隙間を無くすことができる。
また、本発明の一態様によれば、ガイドレールには、ガイド突出部の突出方向の外形と対応する形状で凹設されて上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイド溝が備えられることで、バッテリーモジュールをパックハウジングの内部に挿入する間、バッテリーモジュールとパックハウジングの内壁とが衝突することなく、安定的に挿入することができる。これにより、パックハウジングとの組み立て過程で生じ得るバッテリーモジュールの損傷を効果的に防止することができる。
そして、本発明の一態様によれば、ガイドレールのガイド溝の内側面には、ガイド突出部を押し付けるように突出した加圧突起が備えられることで、バッテリーモジュールと中間ハウジングとの間のＸ軸方向の隙間を無くすことができる。これにより、図８に示されたバッテリーパックと比べて、より効果的に、バッテリーパックの使用中に生じ得るバッテリーパックの内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。
さらに、本発明の一態様によれば、加圧突起の一部分がガイド溝の内側面で圧着突起の外面に密着するように圧着突起と対応する位置に形成されることで、ガイド溝とガイド突出部とがより密接且つ堅固に結合できる。これにより、バッテリーパックの使用中に生じ得るバッテリーパックの内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。
また、本発明の一態様によれば、ガイドレールの上部には、モジュールケースの上下方向の動きを制限するように、水平方向に延びたプレート状のストッパが備えられることで、バッテリーモジュールとパックハウジングとのＺ軸方向の隙間を効果的に無くすことができる。これにより、バッテリーパックの内部構成の上下方向の動きを防止し、バッテリーパックの使用中に生じ得るバッテリーパックの内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成を分解して概略的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態による缶型二次電池の構成を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックのバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成である中間ハウジングを概略的に示した斜視図である。 図４のＤ領域を拡大して示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した平面図である。 図７のＥ領域を拡大して示した平面図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの一部分を概略的に示した平面図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した平面図である。 図１０のＣ－Ｃ’線に沿ったバッテリーパックの一部構成を概略的に示した縦断面図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した縦断面図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した斜視図であり、図２は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成を分解して概略的に示した分解斜視図であり、図３は本発明の一実施形態による缶型二次電池の構成を概略的に示した断面図である。
図１～図３を参照すると、本発明のバッテリーパック３００は、バッテリーモジュール２００及びパックハウジング３１０を含む。
バッテリーモジュール２００は、複数の二次電池１００、モジュールケース２１０、及びバスバー２２０を備え得る。
ここで、複数の二次電池１００は、缶型の二次電池１００であり得る。二次電池１００は、電極組立体１１０、電池缶１１２、及びキャップ組立体１１３を備え得る。
電極組立体１１０は、正極板と負極板との間にセパレータが介在されて巻き取られた構造を有し、正極板には正極タブ１１４が取り付けられてキャップ組立体１１３に接続され、負極板には負極タブ１１５が取り付けられて電池缶１１２の下端に接続され得る。
電池缶１１２は、内部に空いた空間が形成されて電極組立体１１０が収納され得る。特に、電池缶１１２は、円筒形または角形であって、上端が開放された形態で構成され得る。また、電池缶１１２は、剛性などを確保するため、スチールやアルミニウムのような金属材質から構成され得る。そして、電池缶１１２の下端には負極タブが取り付けられ、電池缶１１２の下部だけでなく、電池缶１１２自体が負極端子１１１ｂとして機能し得る。
キャップ組立体１１３は、電池缶１１２の上端開放部に結合され、電池缶１１２の開放端を密閉し得る。このようなキャップ組立体１１３は、電池缶１１２の形態に応じて円形または角形などの形態を有し得、トップキャップＣ１、安全ベントＣ２、及びガスケットＣ３などの下位構成を含み得る。
ここで、トップキャップＣ１は、キャップ組立体１１３の最上部に位置し、上側に突出した形態で構成され得る。特に、このようなトップキャップＣ１は、二次電池１００で正極端子１１１ａとして機能し得る。したがって、トップキャップＣ１は、外部装置、例えばバスバー２２０などを通じて他の二次電池１００や負荷、充電装置と電気的に接続され得る。このようなトップキャップＣ１は、例えばステンレス鋼やアルミニウムのような金属材質で形成され得る。
安全ベントＣ２は、二次電池１００の内圧、すなわち、電池缶１１２の内圧が一定水準以上に増加する場合、変形されるように構成され得る。また、ガスケットＣ３は、トップキャップＣ１及び安全ベントＣ２の周縁部分が電池缶１１２と絶縁されるように、電気絶縁性を有する材質からなり得る。
一方、キャップ組立体１１３は、電流遮断部材Ｃ４をさらに含み得る。電流遮断部材Ｃ４は、ＣＩＤ（電流遮断デバイス（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ））とも呼ばれ、ガス発生により電池の内圧が増加して安全ベントＣ２の形状が逆さまになれば、安全ベントＣ２と電流遮断部材Ｃ４との接触が切れるか又は電流遮断部材Ｃ４が破損されることで、安全ベントＣ２と電極組立体１１０との電気的接続を遮断することができる。
このような二次電池１００の構成は、本発明の出願時点で当業者に周知であるため、本明細書では詳細な説明を省略する。また、図３に二次電池１００の一例を示したが、本発明によるバッテリーモジュール２００は特定の形態の二次電池１００に限定されない。すなわち、本発明の出願時点で公知の多様な二次電池１００が本発明によるバッテリーモジュール２００に採用され得る。
さらに、図３の二次電池１００は、円筒形の二次電池１００を基準にして示されているが、本発明によるバッテリーモジュール２００には角形二次電池が適用されてもよい。
図２をさらに参照すると、複数の二次電池１００は、左右方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）に配列された形態で備えられ得る。例えば、図２に示されたように、複数の二次電池１００は上下方向及び左右方向に配列された形態で構成され得る。さらに、複数の二次電池１００は、円筒形電池缶（図３の円筒形電池缶１１２）のうちの管状で形成された部分同士が対面する形態で配列され得る。
特に、本発明によるバッテリーモジュール２００において、複数の二次電池１００は、水平方向（Ｙ軸方向）に横たわった形態で構成され得る。ここで、水平方向とは、地面と平行な方向を意味する。すなわち、図２に示されたように、１１２個の二次電池１００それぞれは、前後方向に延びた形態で構成され得る。このとき、複数の二次電池１００は、図１のＦ方向から眺めたとき、正極端子１１１ａ及び負極端子１１１ｂが前後方向にそれぞれ位置し得る。
一方、本明細書に記載された前、後、左、右、上、下のような方向を表す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。ただし、本明細書では、説明の便宜上、Ｆ方向から眺めたときを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向を区分して表すことにする。
図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。
図２とともに図４を参照すると、モジュールケース２１０は、第１ケース２１７及び第２ケース２１９を備え得る。第１ケース２１７は、後方に第２ケース２１９が積層されるように構成され得る。例えば、図２に示されたように、バッテリーモジュール２００は、Ｙ軸方向から眺めたとき、第１ケース２１７及び第１ケース２１７の後方に位置された第２ケース２１９を備え得る。第１ケース２１７及び第２ケース２１９のそれぞれには、二次電池１００の一部分が挿入されるように構成された中空Ｈ１が形成され得る。
また、モジュールケース２１０は、複数の二次電池１００を収容する内部空間を形成する外壁２１１を備え得る。
外壁２１１は、複数の二次電池１００が挿入収容されるように内部に形成された内部空間を囲むように形成され得る。そして、モジュールケース２１０は、図１のＦ方向から眺めたとき、内部空間を形成できるように、前側、後側、上側、下側、左側、右側に形成された前壁２１１ｃ１、後壁２１１ｃ２、上壁２１１ｃ３、下壁２１１ｃ４、左壁２１１ｃ５、及び右壁２１１ｃ６を備え得る。例えば、図４に示されたように、モジュールケース２１０は、前壁２１１ｃ１、後壁２１１ｃ２、上壁２１１ｃ３、下壁２１１ｃ４、左壁２１１ｃ５、及び右壁２１１ｃ６を備え得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、モジュールケース２１０は外壁２１１を備えることで、内部に収容された複数の二次電池１００を外部の衝撃から効果的に防御することができる。
また、モジュールケース２１０の内部空間には、少なくとも二つ以上の二次電池１００が水平方向（Ｙ軸方向）に横たわった形態で収容され得る。しかし、積層方向が一つの方向に限定されることはなく、二次電池１００が横たわった方向に応じて上下方向（Ｚ軸方向）になってもよい。
したがって、本発明のこのような構成によれば、モジュールケース２１０によって、二次電池１００の側面露出が遮断されるため、二次電池１００の絶縁性が向上し、外部の物理的、化学的要素から二次電池１００を保護することができる。
一方、図２とともに図４をさらに参照すると、バスバー２２０は、複数の二次電池１００同士の間、例えばすべての二次電池１００同士の間、または、一部の二次電池１００同士の間を電気的に接続し得る。そのため、バスバー２２０は、少なくとも一部分が電気伝導性材質で構成され得る。例えば、バスバー２２０は、銅、アルミニウム、ニッケルなどのような金属材質で構成され得る。さらに、バスバー２２０は、異なる主素材を使った２枚のプレートを接合した構造を有し得る。例えば、バスバー２２０は、ニッケル素材のバスバープレートと銅素材のバスバープレートとを接合した形態を有し得る。
特に、本発明において、バスバー２２０は、図４に示されたように、本体部２２２及び連結部２２４を備え得る。
バスバー２２０の本体部２２２は、板状に構成され得る。さらに、バスバー２２０は、剛性及び電気的伝導性を確保するため、金属板形態で構成され得る。特に、本体部２２２は、複数の二次電池１００の電極端子１１１に沿って上下方向（図面のＺ軸方向）に立てられた形態で構成され得る。
連結部２２４は、複数の二次電池１００の電極端子１１１と接触するように構成され得る。このとき、連結部２２４は、電極端子１１１と溶接され得る。連結部２２４は、本体部２２２から一部分が延びて形成され得る。
すなわち、本発明において、複数の二次電池１００は前後方向（図面のＹ軸方向）に横たわった形態で左右方向（図面のＸ軸方向）及び／または上下方向（図面のＺ軸方向）に積層されて配列され得る。このとき、本体部２２２は、複数の二次電池１００の電極端子１１１の配列方向に応じて、板状で左右方向及び上下方向に扁平に延び、地面を基準にして立設された形態で構成され得る。
さらに、バスバー２２０の本体部２２２の左右側部には、センシング部材（図示せず）によって電圧をセンシングするか又は外部に電力を伝送するための外部端子２２３が備えられ得る。
そして、バスバー２２０は、複数の二次電池１００の同一極性に接触してこれら同士を電気的に並列で接続し得る。または、バスバー２２０は、複数の二次電池１００のうちの、一部の二次電池１００の電極端子１１１に接触してこれらを電気的に並列及び直列で接続し得る。
さらに、バスバー２２０の外面には電気絶縁性の絶縁シート３７０が備えられ得る。例えば、図２に示されたように、２枚の絶縁シート３７０が前方に位置したバスバーの前面及び後方に位置したバスバーの後面にそれぞれに備えられ得る。
一方、図１及び図２をさらに参照すると、パックハウジング３１０は、上端カバー３１２、中間ハウジング３１４、及び下端底部３１６を備え得る。具体的には、Ｆ方向から眺めたとき、上端カバー３１２の下部に中間ハウジング３１４が結合され、中間ハウジング３１４の下部に下端底部３１６が結合され得る。より具体的には、上端カバー３１２は、パックハウジング３１０の内部に収容されたモジュールケース２１０の上部を覆うように上壁及び側壁を備え得る。そして、中間ハウジング３１４は、上部及び下部が開放された四角管状であり得る。さらに、下端底部３１６は、上部が開放された箱状であって、側壁及び下壁を備え得る。
図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成である中間ハウジングを概略的に示した斜視図である。
図２とともに図５をさらに参照すると、中間ハウジング３１４は、モジュールケース２１０を内部に収容できるように、内部空間が形成された箱状を有し得る。具体的には、中間ハウジング３１４は、内部空間が形成されるように構成された外側壁３１１を備え得る。パックハウジング３１０は、アルミニウム合金を押出成形して形成し得る。特に、中間ハウジング３１４は、アルミニウム合金材料を上下方向に押出成形する方式で形成され得る。
具体的には、中間ハウジング３１４の内側面３１０ａには、モジュールケース２１０の上下方向の挿入をガイドするように、少なくとも一つ以上のガイドレール３１３が備えられ得る。また、ガイドレール３１３は、上下方向に長く延び、バッテリーモジュール２００が位置した内側に突出した形態を有し得る。
例えば、図５に示されたように、中間ハウジング３１４の内側面３１０ａに備えられたガイドレール３１３は、中間ハウジング３１４の左側内面及び右側内面のそれぞれにおいて上下方向に延びた形態を有し得る。中間ハウジング３１４の左側内面に形成されたガイドレール３１３は、右側に突出した形態を有し、中間ハウジング３１４の右側内面に形成されたガイドレール３１３は左側に突出した形態を有し得る。
図６は、図４のバッテリーモジュールのＤ領域を拡大して示した斜視図である。
図４及び図６を参照すると、モジュールケース２１０の水平方向の外側面には少なくとも一つ以上のガイド突出部２１４が備えられ得る。具体的には、ガイド突出部２１４は、ガイドレール３１３に沿って上下方向に摺動できるように外側に突出して上下方向に延びた形態を有し得る。
例えば、図５に示されたように、モジュールケース２１０の左壁及び右壁のそれぞれには、中間ハウジング３１４の左側内面及び右側内面のそれぞれに備えられたガイドレール３１３に沿って上下方向に移動できるように構成されたガイド突出部２１４が備えられ得る。ガイド突出部２１４は、ガイドレール３１３の上下方向の長さに対応する上下方向の長さを有し得る。また、ガイド突出部２１４は、第１ケース２１７及び第２ケース２１９それぞれの一部分が一つに結合されて形成され得る。ガイド突出部２１４は、上下方向に長く延びた直方体状を有し得る。
また、ガイド突出部２１４には、ガイドレール３１３を押し付けるように突出した少なくとも一つの以上の圧着突起Ｐ１が備えられ得る。具体的には、圧着突起Ｐ１は、ガイド突出部２１４の外面からガイドレール３１３が位置する方向に突出した突起であり得る。圧着突起Ｐ１の形状は、例えば、半球、四角錐台、四角柱、及び円柱のうちのいずれか一つ以上の組合せであり得る。いずれか一つの形状に限定されるものではなく、圧着突起Ｐ１がガイド突出部２１４の外面を圧着し、ガイド突出部２１４とガイドレール３１３との間の隙間を無くすことができる形態であれば適用可能である。
したがって、本発明のこのような構成によれば、中間ハウジング３１４の内側面３１０ａには、モジュールケース２１０の上下方向の挿入をガイドするように、バッテリーモジュール２００が位置した内側に突出して上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイドレール３１３が備えられ、モジュールケース２１０の水平方向の外側面には、ガイドレール３１３に沿って上下方向に移動できるように外側に突出して上下方向に延びた形態を有し、ガイドレール３１３を押し付けるように突出した少なくとも一つの以上の圧着突起Ｐ１が備えられた少なくとも一つ以上のガイド突出部２１４が備えられることで、バッテリーモジュール２００とパックハウジング３１０との間の隙間を無くすことができる。
さらに、本発明は、バッテリーモジュール２００とパックハウジング３１０との間の隙間を無くすことのできるガイド突出部２１４に圧着突起Ｐ１を備えることで、上述した従来技術の問題を解決している。すなわち、本発明は、バッテリーパック３００の使用中に生じ得るバッテリーパック３００の内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。さらに、製造過程でバッテリーパック３００の内部欠陥が発生した場合、分離及び再組立が可能であるため、不良率を最小化することができる。
図７は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した平面図であり、図８は図７のＥ領域を拡大して示した平面図である。
図５及び図６とともに図７及び図８を参照すると、ガイドレール３１３は少なくとも一つ以上のガイド溝Ｈ２を備え得る。具体的には、ガイド溝Ｈ２は、ガイド突出部２１４の突出方向の外形と対応するように凹んだ形状を有し得る。例えば、図８に示されたように、ガイドレール３１３の水平方向に突出した突出方向の外面にはガイドレール３１３の本体の内側に凹設されたガイド溝Ｈ２が備えられ得る。
ガイド溝Ｈ２は、左側内面または右側内面、後側内面、及び前側内面を有し得る。ガイド突出部２１４は、ガイド溝Ｈ２の左側内面または右側内面、後側内面、及び前側内面と対面するように挿入され得る。
また、圧着突起Ｐ１は、ガイド溝Ｈ２の内面を押し付けるように構成され得る。例えば、図８に示されたように、圧着突起Ｐ１は、ガイド突出部２１４の突出した方向の外側面（左面）に形成され得る。このような圧着突起Ｐ１は、パックハウジング３１０のガイド溝Ｈ２とバッテリーモジュール２００のガイド突出部２１４との間の左右方向（Ｘ軸方向）の隙間を無くす役割を果たすことができる。
また、図５及び図６に示されたように、他の形態の圧着突起Ｐ２は、図２のＹ軸方向において、ガイド突出部２１４の前面及び後面に形成され得る。このような他の形態の圧着突起Ｐ２は、パックハウジング３１０のガイド溝Ｈ２とバッテリーモジュール２００のガイド突出部２１４との間の前後方向（図２のＹ軸方向）の隙間を無くす役割を果たすことができる。
したがって、本発明のこのような構成によれば、ガイドレール３１３にガイド突出部２１４の突出方向の外形と対応する形状で凹設されて上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイド溝Ｈ２が備えられることで、バッテリーモジュール２００をパックハウジング３１０の内部に挿入する間、バッテリーモジュール２００とパックハウジング３１０の内壁とが衝突することなく、安定的に挿入できる。これにより、パックハウジング３１０との組み立て過程で生じ得るバッテリーモジュール２００の損傷を効果的に防止することができる。
さらに、本発明は、圧着突起Ｐ１がガイド溝Ｈ２の内面を押し付けるように構成されることで、パックハウジング３１０のガイド溝Ｈ２とバッテリーモジュール２００ガイド突出部２１４との間のＸ軸方向及びＹ軸方向などの隙間を効果的に無くすことができる。これにより、バッテリーパック３００の使用中に生じ得るバッテリーパック３００の内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。
図９は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの一部分を概略的に示した平面図である。
図２とともに図９をさらに参照すると、図９のガイドレール３１３Ａのガイド溝Ｈ２は、図８のガイドレール３１３のガイド溝Ｈ２と比べて、内側面から突出した加圧突起Ｐ３をさらに備え得る。加圧突起Ｐ３は、ガイド突出部２１４の外面を押し付けるように構成され得る。加圧突起Ｐ３は、ガイド溝Ｈ２に沿って上下方向に長く線形に延びた形態を有し得る。
例えば、パックハウジング３１０の左側内面及び右側内面のそれぞれにはガイドレール３１３Ａが備えられ、該二つのガイドレール３１３Ａのそれぞれにはガイド溝Ｈ２が形成され、該二つのガイド溝Ｈ２のそれぞれには加圧突起Ｐ３が備えられ得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、ガイドレール３１３Ａのガイド溝Ｈ２の内側面にガイド突出部２１４を押し付けるように突出した加圧突起Ｐ３が備えられることで、バッテリーモジュール２００と中間ハウジング３１４との間のＸ軸方向の隙間を無くすことができる。これにより、図８のバッテリーパックと比べて、より効果的に、バッテリーパック３００の使用中に生じ得るバッテリーパック３００の内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。
また、加圧突起Ｐ３の一部分は、ガイド溝Ｈ２の内側面で圧着突起Ｐ１の外面に密着するように、圧着突起Ｐ１と対応する位置に形成され得る。例えば、図９に示されたように、加圧突起Ｐ３の一部分が二つの圧着突起Ｐ１同士の間に挟まれた形態を有し得る。しかし、必ずしもこのような構造のみに限定されることはなく、圧着突起Ｐ１が二つの加圧突起Ｐ３同士の間に挟まれるように構成されてもよい。
したがって、本発明のこのような構成によれば、加圧突起Ｐ３の一部分がガイド溝Ｈ２の内側面で圧着突起Ｐ１の外面に密着するように圧着突起Ｐ１と対応する位置に形成されることで、ガイド溝Ｈ２とガイド突出部２１４とをより密接かつ堅固に結合することができる。これにより、図８のバッテリーパック３００と比べて、より効果的に、バッテリーパック３００の使用中に生じ得るバッテリーパック３００の内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。
図１０は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した平面図である。そして、図１１は、図１０のＣ－Ｃ’線に沿ったバッテリーパックの一部構成を概略的に示した縦断面図である。
図１０及び図１１を参照すると、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック３００Ａでは、ガイドレール３１３の上部にモジュールケース２１０の上下方向の動きを制限するように構成されたストッパ３２０が備えられ得る。ストッパ３２０は、水平方向に延びたプレート形状であり得る。ストッパ３２０は、プレート形状の一部分がモジュールケース２１０のガイド突出部２１４の上部を押下するように構成され得る。ストッパ３２０は、ボルトＴ１を用いてガイドレール３１３の上部にボルト結合され得る。そのため、ストッパ３２０にはボルトＴ１を挿入するためのボルト孔が形成され、ガイドレール３１３の上部にも上下方向に延びたボルト孔Ｈ４が形成され得る。
例えば、図４及び図１０を参照すると、パックハウジング３１０には、左側内面及び右側内面のそれぞれに備えられたガイドレール３１３の上端にストッパ３２０が備えられ得る。二つのストッパ３２０はそれぞれガイドレール３１３の上端にボルト結合され得る。そして、二つのストッパ３２０は、それぞれ、モジュールケース２１０の左壁２１１ｃ５及び右壁２１１ｃ６のそれぞれに備えられたガイド突出部２１４の上端面を下方に押下するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、ガイドレール３１３の上部に、モジュールケース２１０の上下方向の動きを制限するように、水平方向に延びたプレート状のストッパ３２０が備えられることで、バッテリーモジュール２００とパックハウジング３１０とのＺ軸方向の隙間を効果的に無くすことができる。これにより、バッテリーパック３００Ａの内部構成の上下方向の動きを防止し、バッテリーパック３００Ａの使用中に生じ得るバッテリーパック３００Ａの内部構成の損傷及び故障などを防止することができる。
図１２は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した縦断面図である。
図１０とともに図１２を参照すると、図１２のガイドレール３１３Ｂは、図１１のガイドレール３１３と比べて、ガイドレール３１３Ｂの上端部に備えられたボルト孔Ｈ４の内部に凸部Ｂ１がさらに形成され得る。凸部Ｂ１は、ボルトＴ１の本体が位置する方向に突出した形態を有し得る。
また、ガイドレール３１３Ｂの凸部Ｂ１と対応する位置の外側面（ガイド溝の内側面）は、ボルト孔Ｈ４に挿入されたボルトＴ１及び凸部Ｂ１によって外側に凸状に変形される形態を有し得る。ガイドレール３１３Ｂの変形される部分は、ガイド溝Ｈ２の部分的な内面３１３ａ１であり得る。ガイド溝Ｈ２の外側に凸状に変形された内面３１３ａ１は、ガイド突出部２１４の外面を押し付けるように構成され得る。ガイドレール３１３Ｂの変形されたガイド溝Ｈ２により、ガイド突出部２１４とガイド溝Ｈ２の内面３１３ａ１とがＸ軸方向の隙間なく、より密着することができる。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明は、ガイドレール３１３Ｂの上端部に備えられたボルト孔Ｈ４の内部に凸部Ｂ１が形成され、ボルト孔Ｈ４にボルトＴ１が挿入されることで、ボルト結合によって内側に突出したガイド溝Ｈ２の内面３１３ａ１がガイド突出部２１４の外面を押し付けることができるため、バッテリーモジュール２００と中間ハウジング３１４との間のＸ軸方向の隙間を効果的に減らすことができる。これにより、バッテリーパック３００の耐久性を効果的に高めることができる。
図４、図５、及び図６をさらに参照すると、モジュールケース２１０は、バッテリーモジュール２００に加えられた外部の衝撃を吸収するようにバンパー部２４０を備え得る。具体的には、バンパー部２４０は、モジュールケース２１０の外壁２１１の中間ハウジング３１４と対面する位置に形成され得る。バンパー部２４０は、外壁２１１の外側面から外側に突出した形態を有し得る。例えば、図４及び図５に示されたように、バンパー部２４０はモジュールケース２１０の左壁２１１ｃ５及び右壁２１１ｃ６にそれぞれ形成され得る。
例えば、図４に示されたように、モジュールケース２１０の右壁２１１ｃ６から右側に突設されたバンパー部２４０が９個形成され得る。また、図示されていないが、モジュールケース２１０の左壁２１１ｃ５から左側に突設されたバンパー部２４０が９個形成され得る。
そして、バンパー部２４０は、中間ハウジング３１４の外側壁３１１との間に離隔空間が形成されるように構成され得る。すなわち、バンパー部２４０は、中間ハウジング３１４の外側壁３１１と所定距離だけ離隔した空間を有し得る。例えば、モジュールケース２１０の右壁２１１ｃ６に備えられた９個のバンパー部２４０は、それぞれ、中間ハウジング３１４の外側壁３１１と離隔した所定の離隔空間を有し得る。また、モジュールケース２１０の右壁２１１ｃ６から右側に突設されたバンパー部２４０が９個形成され得る。さらに、モジュールケース２１０の右壁２１１ｃ６に備えられたバンパー部２４０は、それぞれ、中間ハウジング３１４の外側壁３１１と離隔した離隔空間を有し得る。
このようにバンパー部２４０がモジュールケース２１０の外側壁３１１との離隔距離を確保することで、バッテリーモジュール２００に加えられた外部の衝撃が内蔵された二次電池１００に直接伝達されず、バンパー部２４０が外側壁３１１とまず衝突して破壊されながら、外部の衝撃をより多く吸収することができる。
したがって、本発明のこのような構成によれば、モジュールケース２１０は、バッテリーモジュール２００に加えられた外部の衝撃を吸収するように構成されたバンパー部２４０を備えることで、バッテリーモジュール２００に外部の衝撃が加えられた場合、まずバンパー部２４０が破壊されながら衝撃を吸収してモジュールケース２１０に内蔵された二次電池１００を保護することができる。これにより、バッテリーモジュール２００の安定性を高めることができる。
また、バンパー部２４０は、延設部２４２及び板状部２４５を有し得る。ここで、延設部２４２は、モジュールケース２１０の外壁２１１から外側に突出して延びた形態であり得る。
そして、板状部２４５は、延設部２４２の延長方向の端部からモジュールケース２１０の外壁２１１と対応する方向に折り曲げられて延びた形態を有し得る。
さらに、板状部２４５は、板状の外側面に線形のリブＲ２が形成され得る。具体的には、リブＲ２は、外側に突出して少なくとも二つ以上の方向に線形に延びた形態であり得る。例えば、図６に示されたように、線形のリブＲ２は、図１のＦ方向から眺めたとき、左右方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）に延びた線形のリブＲ２が互いに交差した格子状であり得る。また、リブＲ２が格子状に延びた形態を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、バンパー部２４０は、板状部２４５の外側面に外側に突出して線形に延びたリブＲ２を設けることで、バンパー部２４０の構成追加によるモジュールケース２１０の重量や材料費の増加を効果的に抑制しながら適切な剛性を維持することができる。
さらに、リブＲ２は、相対的に壊れ易い脆弱な部位の役割を果たすことで、衝撃の吸収に優れた機能を発揮することができる。これにより、バッテリーモジュール２００の安定性を高めることができる。さらに、リブＲ２によって形成された離隔空間は、板状部２４５に伝達された外部の衝撃を効果的に吸収する余裕空間として活用できる。
また、バンパー部２４０には、中間ハウジング３１４の内側壁に備えられたレール柱３１４ｐが挿入されて上下方向に摺動するように構成された摺動溝Ｈ３が備えられ得る。摺動溝Ｈ３により、本発明のバッテリーモジュール２００を中間ハウジング３１４に衝突や干渉なく安定的に挿入することができる。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００は、上述したバッテリーモジュール２００を少なくとも一つ以上含み得る。そして、バッテリーパック３００は、バッテリーモジュール２００の充放電を制御するための各種の装置（図示せず）、例えばＢＭＳ（図２のＢＭＳ３８０）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含み得る。
一方、本発明の一実施形態による電子デバイス（図示せず）は、上述したバッテリーパック３００を少なくとも一つ以上含む。電子デバイスは、バッテリーモジュール２００を収納するための収納空間が備えられたデバイスハウジング（図示せず）、及びユーザがバッテリーモジュール２００の充電状態を確認可能な表示部をさらに含み得る。
また、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車にも含まれ得る。すなわち、本発明の一実施形態による自動車は、車体内に上述した本発明の一実施形態による少なくとも一つ以上のバッテリーパック３００が搭載され得る。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
本発明は、バッテリーパックに関する。また、本発明は、バッテリーパックを含む電子デバイス及び自動車産業に利用可能である。
３００：バッテリーパック
１００：二次電池
２００：バッテリーモジュール
２１０：モジュールケース
１１１、１１１ａ、１１１ｂ：電極端子、正極端子、負極端子
２１１：外壁
３１０：パックハウジング
３１１：外側壁
３１３：ガイドレール
２１４：ガイド突出部
Ｐ１、Ｐ２：圧着突起
Ｈ２：ガイド溝
Ｐ３：加圧突起
３２０：ストッパ
３１２：上端カバー
３１４：中間ハウジング
３１６：下端底部
２４０：バンパー部
２４２：延設部
２４５：板状部
Ｈ４：ボルト孔
Ｒ２：リブ

Claims (10)

  1. 複数の二次電池、及び前記複数の二次電池を収容するための内部空間を形成する外壁が備えられたモジュールケースを備えたバッテリーモジュールと、
    前記モジュールケースを収容するための内部空間を形成する外側壁を備えて上部及び下部が開放された箱状に構成された中間ハウジングを備えたパックハウジングと、
    を含み、
    前記中間ハウジングの内側面には、前記モジュールケースの上下方向の挿入をガイドするように、前記バッテリーモジュールが位置した内側に突出して上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイドレールが備えられ、
    前記モジュールケースの水平方向の外側面には、前記ガイドレールに沿って上下方向に移動できるように外側に突出して上下方向に延び、前記ガイドレールを押し付けるように突出した少なくとも一つの以上の圧着突起を備える、少なくとも一つ以上のガイド突出部が備えられた、バッテリーパック。
  2. 前記ガイドレールは、前記ガイド突出部の突出方向の外形と対応する形状で凹設されて上下方向に延びた少なくとも一つ以上のガイド溝を備え、
    前記圧着突起は、前記ガイド溝の内面を押し付けるように構成された、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記ガイド突出部は、左面または右面、前面、及び後面を備え、
    前記圧着突起は、前記ガイド突出部の左面または右面、前面、及び後面のうちのいずれか一つ以上に備えられた、請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記ガイドレールのガイド溝の内側面には、前記ガイド突出部を押し付けるように突出した加圧突起が備えられた、請求項２に記載のバッテリーパック。
  5. 前記加圧突起は、前記ガイド溝の内側面で前記圧着突起の外面に密着するように前記圧着突起と対応する位置に形成された、請求項４に記載のバッテリーパック。
  6. 前記ガイドレールの上部には、前記モジュールケースの上下方向の動きを制限するように水平方向に延びたプレート状のストッパが備えられた、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  7. 前記モジュールケースは、前記中間ハウジングに対面して位置し、外部の衝撃を吸収するように前記外壁の外側面から外側に突出したバンパー部を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  8. 前記バンパー部は、
    前記モジュールケースの外壁から外側に突出して延びた延設部と、
    前記延設部の延長方向の端部から前記モジュールケースの外壁と対応する方向に折り曲げられて延びた板状部と、
    を有し、
    前記板状部の外側面には、外側に突出して少なくとも二つ以上の方向に線形に延びたリブが備えられた、請求項７に記載のバッテリーパック。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ以上含む、電子デバイス。
  10. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ以上含む、自動車。
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