KR101925447B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 배터리 케이스 상에 적어도 하나 이상의 등전위 적용부를 포함함으로써, 간소화된 장치로 등전위 상태를 적용할 수 있어 작업자의 안전사고를 방지하고 배터리 팩의 안전에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

배터리 팩 {Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 배선을 사용하지 않고 배터리 팩의 등전위 상태를 적용함으로써, 배터리의 안정성뿐 아니라 작업자의 안정성까지 확보할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 가솔린이나 중유를 주 연료로 사용하는 내연기관을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해 발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발이 활발히 이루어지고 있는 추세이며, 물론 이러한 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력원으로는 전지가 사용된다. 최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있는데, 전기 자동차의 모터 구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하는 기기에는, 다수 개의 고출력 이차 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 구성되는 대용량의 배터리 팩이 사용되는 것이 일반적이다.
상술한 바와 같이 대용량의 배터리 팩은 통상적으로 직렬 또는 병렬로 연결되는 다수 개의 이차 전지를 포함하여 이루어진다. 특히, HEV용 배터리 팩의 경우 수 개에서 많게는 수십 개의 이차 전지가 충전과 방전을 번갈아 가면서 수행하게 됨에 따라 이러한 충방전 등을 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태로 유지되도록 관리할 필요성이 있다.
한편, 배터리 팩이 적정한 동작 상태로 유지되도록 관리하기 위하여, 배터리 팩에 등전위 상태를 적용할 필요가 있다. 등전위 상태는 그라운드와 배터리 팩의 전압차가 동일하거나 거의 미미한 수준을 말하는 것이며, 등전위 상태가 적용되지 않을 경우, 전압차 및 저항이 커지게 되어, 접지에 비해 상대적으로 고전압인 배터리 팩에서 흘러나오는 전류로 인해 작업자가 감전될 위험이 있으며, 미세 전류로 인해 전자파와 연관되는 회로 및 다른 부품에 신호에 혼선을 줄 수 있는 문제점이 있다.
종래에는 배터리 팩에 등전위 상태를 적용하기 위해, 등전위 상태를 필요로 하는 위치에 배선을 연결하고, 배선이 그라운드와 연결되도록 함으로써, 등전위 상태를 적용하였다. 그러나, 종래와 같이 등전위 상태를 적용할 경우, 배선의 피복이 벗겨지거나 단선될 경우, 작업자가 감전될 위험이 있으며, 배터리 팩의 안정성이 낮아져 신뢰성 또한 낮아지는 문제점이 있다.
따라서, 등전위 상태를 적용하면서도 배터리 팩의 안정성 및 작업자의 안전성이 확보되는 배터리 팩의 개발이 필요한 실정이다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 제0980078호가 개시된 바 있다.
한국등록특허 제0980078호(특허공고일 2010.08.30)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 장치의 구성으로 배터리 팩의 등전위 상태를 적용함으로써, 경제적이면서도 안전에 대한 신뢰성이 높고, 작업자에게 발생할 수 있는 감전 등의 안전사고를 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 배터리 팩은 내부에 셀 모듈을 수용하며, 냉각 공기가 흡기 또는 배기되는 흡기구 및 배기구가 형성되는 배터리 케이스; 및 상기 배터리 케이스 상에 등전위 적용 구조물이 구비되어 적어도 하나 이상 형성되는 등전위 적용부;를 포함한다.
또한, 상기 등전위 적용부는 상기 배터리 케이스 상에 형성된 등전위 적용홀에 상기 등전위 적용 구조물이 삽입되고, 상기 등전위 적용 구조물은 판 형상의 지지부와, 상기 지지부로부터 연장 형성되며 상기 등전위 적용홀에 대응되는 삽입부를 포함한다.
또한, 상기 등전위 적용 구조물은 상기 삽입부가 연장 형성되는 지지부의 저면에 와셔모양의 테가 형성되며, 상기 테의 저면에 적어도 하나 이상의 접촉돌기가 형성된다.
또한, 상기 등전위 적용부는 상기 등전위 적용홀이 상측은 상기 지지부에 대응되도록 형성되며, 하측은 상기 삽입부에 대응되도록 형성된다.
또한, 상기 등전위 적용부는 상기 등전위 적용홀의 단면이 상기 삽입부의 단면보다 좁게 형성되어 상기 등전위 적용홀과 상기 등전위 적용 구조물이 억지 끼움 고정된다.
또한, 상기 등전위 적용부는 상기 등전위 적용 구조물과 결합되는 결합구조물을 더 포함한다.
본 발명의 배터리 팩은 배선을 연결하여 등전위 상태를 적용시키는 종래의 배터리 팩과는 달리 등전위 적용부를 형성함으로써, 등전위 상태를 적용시키므로 장치가 간소화 되어 경제적일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 배터리 팩은 배선을 이용하지 않으므로 배선의 피복이 벗겨지거나 단선됨으로써 발생할 수 있는 감전 등의 작업자의 안전문제를 방지할 수 있는 효과가 있으며, 미세전류가 다른 부품 신호에 영향을 주는 것을 방지하여 배터리 팩의 신뢰성 또한 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩을 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩의 등전위 적용 구조물을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩의 등전위 적용부를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩의 등전위 적용부를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 팩의 등전위 적용부를 나타낸 단면도.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 실시예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)을 나타낸 분해사시도로, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)을 상세하게 설명한다.
본 발명의 배터리 팩(1000)은 배터리 케이스(100) 및 등전위 적용부(200a)를 포함하여 구성된다.
배터리 케이스(100)는 상부 케이스(110) 및 하부 케이스(120)로 구성된다. 하부 케이스(120)는 내부에 셀 모듈을 수용할 수 있도록 공간부가 형성되며, 하부 케이스(120) 내부에 수용된 셀 모듈을 냉각시키기 위해 냉각유체가 유입 및 유출될 수 있도록 흡기구(111)와 배기구(113)가 형성된다. 이 때, 차량 외부의 수분이나 먼지가 배터리 케이스(100) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 차량 진행 방향의 좌측 또는 우측 측면의 상부 케이스(110) 상에 흡기구(111)가 형성되며, 차량의 후측 측면의 상부 케이스(110) 상에 배기구(113)가 형성된다.
흡기커버(112)는 흡기구(111)를 감싸도록 상부 케이스(110) 상에 형성되며, 상단부가 상부 케이스(110)에 볼트 또는 너트 조립될 수 있다. 흡기커버(112)의 하측면은 흡기구(111)로 공기가 유입되도록 아래 방향으로 개방 형성되는 것이 바람직하며, 이는 중력에 의한 이물질 또는 수분 유입의 최소화 구조를 갖기 위함이다.
또한, 배기구(113)에 인접하도록 배기커버(114)가 형성되며, 배기커버(114)는 배기구(113)를 감싸도록 상부 케이스(110) 상에 형성되며, 중력에 의한 이물질 또는 수분 유입이 최소화되되, 냉각유체가 배출될 수 있도록 하측면이 아래 방향으로 개방 형성된다.
일반적인 배터리 팩(1000)은 등전위 상태가 적용되어야 한다. 배터리 케이스(100)는 상부케이스(110)와 하부케이스(120)를 형성하는 냉간압연 강판 및 강철 뿐 아니라 절연물질이 도포 되는 등 다양한 재료가 복합되어 형성된다. 이 때, 각각의 물질은 전기 전도성이 달라 전압차가 발생할 수 있다. 등전위 상태는 배터리 팩(1000)과 그라운드의 전압차가 0이거나 최소인 상태를 말하는 것으로, 배터리 팩(1000)은 등전위 상태를 적용시키지 못할 경우, 작업자가 배터리 팩(1000)에 흐르는 전류로 인해 감전 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있으며, 미세 전류로 인해 전자파와 연관되는 회로 및 다른 부품의 신호에 혼선을 줄 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 배터리 케이스(100) 상에 적어도 하나 이상의 등전위 적용부(200a)가 형성된다. 등전위 적용부(200a) 서로 다른 재료로 형성된 배터리 케이스(100)에 도체인 등전위 적용 구조물(210)을 삽입함으로써, 배터리 팩(1000)에 흐르는 전압 및 저항의 차이를 0으로 만들거나, 10mA 미만의 전류를 생성하는 전압 및 저항을 형성할 수 있다.
등전위 적용부(200a)는 배터리 케이스(100) 상에 형성되는 등전위 적용홀(220a) 및 등전위 적용홀(220a)에 삽입되는 등전위 적용 구조물(210)을 포함한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)에서 등전위 적용부(200a)는 흡기구(111) 및 배기구(113)에 인접하여 하나씩 형성되며, 흡기커버(112), 배기커버(114) 및 하부 케이스(120) 상에 이 하나씩 형성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩은 등전위 적용부(200a)가 흡기구(111) 및 배기구(113)에 인접하여 하나씩 형성되며, 흡기커버(112), 배기커버(114) 및 하부 케이스(120) 상에 이 하나씩 형성되나, 등전위 적용부(200a)는 등전위 적용 구조물(210)이 결합 가능한 구조라면 등전위가 형성되어야 하는 다양한 위치에 형성될 수 있으며, 본 발명의 목적에 벗어남 없이 다양하게 변형실시 가능하다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용 구조물(210)을 나타낸 사시도로, 도 3을 참조로 하여 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용 구조물(210)에 대하여 상세하게 설명한다.
등전위 적용 구조물(210)은 지지부(211)와 삽입부(212)를 포함한다. 지지부(211)는 판 형상이며, 삽입부(212)는 지지부(211)의 일면으로부터 막대 형상으로 연장 형성된다. 또한, 삽입부(212)는 외주면에 나사산이 형성될 수 있다. 즉, 등전위 적용 구조물(210)은 볼트 형태일 수 있다.
또한, 등전위 적용 구조물(210)은 지지부(211)와 삽입부(212) 사이에 판 형상의 와셔 구조를 갖는 테(214)가 일체로 형성된 칼라머리 나사가 바람직하며, 테(214)의 저면에는 복수 개의 접촉돌기(213)가 더 형성된다. 접촉돌기(213)는 단면이 삼각형이며 경사진 형태로 삽입부(212)의 둘레부를 따라 방사상으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용 구조물(210)은 접촉돌기(213)가 형성됨으로써, 배터리 케이스(100)와 등전위 적용구조물이 접촉되는 면적을 증가시킨다. 즉, 평면 끼리 접촉되는 경우에 비해 돌기가 형성된 경우 접촉돌기(213)의 외면과 동일한 면적으로 접촉되므로, 배터리 케이스(100)와 등전위 적용 구조물(210)이 더욱 밀착되어 효과적으로 등전위 상태를 형성할 수 있는 효과가 있다.
즉, 배터리 팩(1000)의 결합에 사용되는 나사의 경우, 접촉돌기(213)가 형성되지 않아, 지지부(211)의 배터리 케이스(100)와 맞닿는 부분의 전압이 배터리 케이스(100)와 맞닿지 않는 부분에 비해 상대적으로 큰 전압이 적용되며, 등전위 상태를 만족시키는 10mA 미만의 전류가 생성되는 미세전압을 형성할 수 없다. 따라서, 본 발명의 등전위 적용 구조물(210)은 결합용 나사에 비하여 배터리 케이스(100)와의 밀착력을 향상시켜 등전위 상태를 형성한다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 등전위 적용 구조물(210)의 접촉돌기(213)는 단면이 삼각형 형태이나, 접촉돌기(213)의 단면은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 배터리 케이스(100)와 등전위 적용 구조물(210)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있는 본 발명의 목적에 벗어남 없이 다양한 형태로 변형실시 가능하다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200a)를 나타낸 단면도로, 도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 등전위 적용부(200a)를 상세히 설명한다.
등전위 적용부(200a)는 등전위 적용홀(220a)에 등전위 적용 구조물(210)이 삽입되어 배터리 팩(1000)의 등전위 상태를 적용시킨다. 등전위 적용홀(220a)은 배터리 케이스(100) 상에 형성되며, 등전위 적용 구조물(210)의 삽입부(212)가 삽입된다. 이 때, 등전위 적용홀(220a)은 삽입부(212)에 대응되도록 형성되며 내주면에 삽입부(212)의 외주면에 형성된 나사산과 대응되는 나사홈이 형성된다.
또한, 배터리 케이스(100)는 배터리 케이스(100) 외주면에 절연을 위하여 절연물질이 도포된 절연층(130)을 포함하며, 등전위 적용부(200a)가 형성되기 위하여 배터리 케이스(100)에서 등전위 적용 구조물(210)과 맞닿는 부분의 절연층(130)을 제거한다. 따라서, 등전위 적용 구조물(210)과 배터리 케이스(100)의 접촉 면적을 향상시킬 수 있다.
또한, 등전위 적용부(200a)는 등전위 적용 구조물(210)과 결합되어, 등전위 적용 구조물(210)과 배터리 케이스(100)의 결합력을 향상시킬 수 있는 결합구조물(230)을 더 포함할 수 있다. 결합구조물(230)은 중앙부에 삽입홀(231)이 형성되고, 삽입홀(231) 내주면에 나사홈이 형성된 너트 형태일 수 있으며, 결합구조물(230)의 형태는 본 발명의 목적에 벗어남 없이 변형실시 가능하다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200a)를 나타낸 단면도로, 도 5를 참조로 하여 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200a)를 상세하게 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200a)와 동일하게 등전위 적용홀(220b) 및 등전위 적용 구조물(210)을 포함한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 등전위 적용부(200b)의 등전위 적용홀(220b)은 등전위 적용 구조물(210)의 지지부(211)와 삽입부(212)에 모두 대응되는 형상으로 형성된다. 즉, 등전위 적용홀(220b)의 상측은 지지부(211)와 대응되는 형상으로 형성되며, 하측은 삽입부(212)와 대응되는 형상으로 형성된다. 따라서, 등전위 적용 구조물(210)의 지지부(211)의 일부와 삽입부(212)가 등전위 적용홀(220b)에 삽입되어 등전위 상태를 형성한다. 이 경우, 테(214)가 없는 나사형태의 등전위 적용 구조물(211)이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 등전위 적용부(200b) 역시 등전위 적용 구조물(210)과 결합되는 결합구조물(230)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 등전위 적용부(200b)의 등전위 적용홀(220b)은 지지부(211)와 삽입부(212)가 모두 등전위 적용홀(220b)에 삽입되므로, 등전위 적용 구조물(210)과 배터리 케이스(100)의 접촉면적이 극대화 되어 효과적으로 등전위 상태를 적용시킬 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200c)를 나타낸 단면도로, 도 6을 참조로 하여 본 발명의 제3실시예에 다른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200c)를 상세하게 설명한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200c) 역시 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 등전위 적용부(200a)와 동일하게 등전위 적용홀(220c) 및 등전위 적용 구조물(210)을 포함한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 등전위 적용부(200c)의 등전위 적용홀(220c)은 등전위 적용구조물의 삽입부(212)만 삽입되도록 형성되되, 삽입부(212)의 단면적보다 좁게 형성되어, 등전위 적용 구조물(210)이 등전위 적용홀(220c)에 억지 끼움 고정된다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 등전위 적용부(200c)는 결합구조물(230)을 따로 구비할 필요가 없어 장치가 간소화 되어 경제적인 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 배터리 팩
100 : 배터리 케이스 110 : 상부 케이스
111 : 흡기구 112 : 흡기커버
113 : 배기구 114 : 배기커버
120 : 하부케이스 130 : 절연층
200a, 200b, 200c : 등전위 적용부 210 : 등전위 적용 구조물
211 : 지지부 212 : 삽입부
213 : 접촉돌기 214 : 테
220a, 220b, 220c : 등전위 적용홀
230 : 결합구조물 231 : 삽입홀

Claims (8)

  1. 적어도 두 개 이상의 조립체가 조립되어 형성되고, 외주면에 절연물질이 도포되어 있으며, 내부에 셀 모듈을 수용하는 배터리 케이스;
    상기 조립체의 연결부분에 관통되어 형성되는 등전위 적용홀과 상기 등전위 적용홀에 삽입되는 등전위 적용 구조물을 포함하는 등전위 적용부;
    를 포함하되,
    상기 절연 물질은 상기 조립체와 상기 등전위 적용 구조물이 전기적으로 결합할 수 있도록 상기 등전위 적용 구조물에 대응하는 상기 등전위 적용홀의 주면 영역에는 도포되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 등전위 적용 구조물은
    판 형상의 지지부와, 상기 지지부로부터 연장 형성되며 상기 등전위 적용홀에 대응되는 삽입부를 포함하는 나사 형태인 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 등전위 적용 구조물은
    상기 삽입부가 연장 형성되는 지지부의 저면에 와셔 모양의 테가 형성되는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 등전위 적용 구조물은
    상기 테의 저면에 적어도 하나 이상의 접촉돌기가 형성되는 배터리 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 등전위 적용부는
    상기 등전위 적용홀이 상측은 상기 지지부에 대응되도록 형성되며, 하측은 상기 삽입부에 대응되도록 형성되는 배터리 팩.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 등전위 적용부는
    상기 등전위 적용홀의 단면이 상기 삽입부의 단면보다 좁게 형성되어 상기 등전위 적용홀과 상기 등전위 적용 구조물이 억지 끼움 고정되는 배터리 팩.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 등전위 적용부는 상기 등전위 적용 구조물과 결합되는 결합구조물을 더 포함하는 배터리 팩.
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