KR102288543B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 냉각 플레이트에 구비된 스토퍼와 고정홀에 의해서 브라켓이 임시로 정확한 위치에 고정할 수 있으므로, 브라켓과 냉각 플레이트 사이를 용접할 때 별도의 고정용 지그를 구비하지 않아도 무방하고 용접시 브라켓의 위치가 변경되는 것을 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 복수의 배터리 모듈과, 상기 복수의 배터리 모듈이 상면에 안착된 판형상의 냉각 플레이트 및, 상기 냉각 플레이트의 길이방향 일변에 장착된 적어도 하나의 브라켓을 포함하는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.
또한 전기 자동차 및 하이브리드 자동차에 적용되는 이차전지 배터리 팩은 복수의 이차전지를 구비한 배터리 모듈을 다수개 구비할 수 있다. 이와 같은 고용량의 배터리팩의 경우, 충방전시 발생되는 고열을 냉각하기 위한 냉각 수단을 구비할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 냉각 플레이트에 구비된 스토퍼와 고정홀에 의해서 브라켓이 임시로 정확한 위치에 고정할 수 있으므로, 브라켓과 냉각 플레이트 사이를 용접할 때 별도의 고정용 지그를 구비하지 않아도 무방하고 용접시 브라켓의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩는 복수의 배터리 모듈과, 상기 복수의 배터리 모듈이 상면에 안착된 판형상의 냉각 플레이트 및, 상기 냉각 플레이트의 길이방향 일변에 장착된 적어도 하나의 브라켓을 포함할 수 있다.
상기 냉각 플레이트는 하면에 상기 길이방향 일변을 따라 구비된 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 스토퍼는 상기 냉각 플레이트의 하면에서 하부방향으로 돌출되고, 상기 냉각 플레이트의 폭방향 외측으로 절곡되어 연장될 수 있다.
상기 브라켓의 일측영역은 상기 냉각 플레이트와 상기 스토퍼 사이에 개재될 수 있다.
상기 브라켓의 일측영역에는 상부로 돌출된 고정돌기를 구비하고, 상기 냉각 플레이트의 일변에는 상면과 하면 사이를 관통하는 적어도 하나의 고정홀을 구비하며, 상기 고정돌기가 상기 고정홀에 삽입되어, 상기 적어도 하나의 브라켓이 상기 냉각 플레이트에 장착될 수 있다.
상기 냉각 플레이트의 하면과 상기 브라켓의 일측영역의 상면 사이의 접촉면은 용접에 의해서 결합될 수 있다.
상기 적어도 하나의 브라켓은 냉각 플레이트의 길이방향 일변과 평행한 길이방향 타변에도 장착될 수 있다.
상기 냉각 플레이트의 일변에 장착된 적어도 하나의 브라켓과 타변에 장착된 적어도 하나의 브라켓은 서로 대응되는 위치에 장착될 수 있다.
상기 냉각 플레이트의 하면을 덮는 외부 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각 플레이트와, 상기 냉각 플레이트에 장착된 적어도 하나의 브라켓은 상기 복수의 배터리 모듈과, 상기 외부 플레이트 사이에 개재될 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩는 냉각 플레이트에 구비된 스토퍼와 고정홀에 의해서 브라켓이 임시로 정확한 위치에 고정할 수 있으므로, 브라켓과 냉각 플레이트 사이를 용접할 때 별도의 고정용 지그를 구비하지 않아도 무방하고 용접시 브라켓의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 분해 사시도이다.
도 2는 도 1a의 배터리 팩에서 2-2선을 절단한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1a의 배터리 팩에서 냉각 플레이트와 브라켓을 도시한 사시도 및 부분 확대도이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩에서 브라켓을 확대 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 분해 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 2를 참조하면, 도 1a의 배터리 팩에서 2-2선을 절단한 단면도가 도시되어 있다. 또한 도 3a 및 도 3b를 참조하면 도 1a의 배터리 팩에서 냉각 플레이트와 브라켓을 도시한 사시도와 부분 확대도가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 도 1a의 배터리 팩에서 브라켓을 확대 도시한 사시도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1a, 도 1b, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하여 배터리 팩(100)을 설명하고자 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(100)는 복수의 배터리 모듈(110), 복수의 배터리 모듈(110)이 상면(120a)에 안착된 판형상의 냉각 플레이트(120), 냉각 플레이트(120)의 적어도 일변에 장착된 적어도 하나의 브라켓(130) 및 상기 냉각 플레이트(120)의 하면(120b)을 덮는 외부 플레이트(140)을 포함한다.
상기 복수의 배터리 모듈(110)은 충전 및 방전이 가능한 이차 전지(Secondary battery)인 복수의 배터리 셀(111)과, 복수의 배터리 셀(111)의 충방전을 제어하기 위한 배터리 보호회로(미도시) 및 상기 복수의 배터리 셀(111)과 배터리 보호회로를 보호하기 위한 하우징(112)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 모듈(110)은 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)에 안착될 수 있다. 상기 복수의 배터리 모듈(110)은 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)에 안착된 하면(110b)이 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)과 접촉되어, 상기 냉각 플레이트(120)를 통해 복수의 배터리 셀(110)이 충방전시 발생하는 열을 냉각할 수 있다.
상기 복수의 배터리 모듈(110)은 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)에서, 냉각플레이트(120)의 길이 방향(x)을 따라 배치될 수 있다. 상기 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)에 안착된 복수의 배터리 모듈(110)은 일 열로 배치된 5개로 도시하였으나, 이는 냉각 플레이트(120)의 폭 및 길이에 따라서 다양하게 적용할 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 복수의 배터리 모듈(110)은 냉각 플레이트(120)의 길이 방향(x)과 수직한 폭방향(y) 양측으로 돌출된 고정부(112a)를 각각 구비할 수 있다. 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 고정부(112a)는 하면(110b)과 평행하게 돌출된 판형상일 수 있다. 상기 고정부(112a)는 복수의 배터리 모듈(110)에서, 양측 길이방향(x) 측벽(110b)의 하부 모서리에서 양측 끝단에 각각 구비될 수 있다. 또한 양측 길이방향 측벽(110b)에 각각 구비된 고정부(112a)는 서로 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 즉, 각각의 배터리 모듈(110)은 양측 길이방향 측벽(110b)의 하부 모서리에서 폭방향(y)으로 돌출된 판형상의 4개의 고정부(112a)를 구비할 수 있다. 또한 각각의 고정부(112a)는 상면과 하면 사이를 관통하는 관통홀(112b)을 각각 구비할 수 있다.
상기 냉각 플레이트(120)는 판 형상으로 상면(120a)과 하면(120b)을 갖는다. 상기 냉각 플레이트(120)는 직사각형판 형상으로, 측면에서 길이가 더 긴 면을 길이 방향(x)측면으로 보고, 길이방향(x) 측면과 수직하고 길이가 더 짧은면을 폭방향(y)측면으로 볼 수 있다. 상기 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)은 복수의 배터리 모듈(110)이 안착되는 면이다. 상기 냉각 플레이트(120)의 하면(120b)은 외부 플레이트(140)에 의해서 모두 덮여지는 면이다. 즉, 냉각 플레이트(120)는 복수의 배터리 모듈(110)과 외부 플레이트(140)사이에 개재될 수 있다.
상기 냉각 플레이트(120)는 상면(120a)과 하면(120b) 사이의 내부 공간에 냉매 순환로(122)가 구비될 수 있다. 또한 상기 냉각 플레이트(120)는 폭방향(y)측면중 어느 하나에 상기 냉매 순환로(122)로 냉매를 유입시키거나 유출시키기 위한 냉매 입출구(121)가 구비될 수 있다. 상기 냉각 플레이트(120)는 열전달 및 냉각효율이 좋은 알루미늄으로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 냉각 플레이트(120)는 길이방향(x) 양측변을 따라 구비된 스토퍼(123)를 더 포함할 수 있다. 상기 스토퍼(123)는 냉각 플레이트(120)의 하면(120b)에 구비될 수 있다. 상기 스토퍼(123)는 냉각 플레이트(120)의 하면(120b)으로부터 하부 방향으로 돌출되고, 폭방향(y)으로 절곡되어 연장될 수 있다. 즉, 상기 스토퍼(123)는 냉각 플레이트(120)의 길이방향으로 따라 구비되며, 하면으로부터 돌출되어 냉각 플레이트(120)의 폭방향(y)의 외측 방향으로 절곡될 수 있다. 이와 같은 스토퍼(123)는 냉각 플레이트(120)의 길이방향(x) 양측면과 인접한 영역에 각각 구비될 수 있다. 이와 같은 스토퍼(123)는 브라켓(130)의 일측(131)이 냉각 플레이트(120)의 높이 방향(z)과, 폭방향(y)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 상기 냉각 플레이트(120)의 하면(120b)과 스토퍼(123)사이에 적어도 하나의 브라켓(130)이 개재될 수 있다. 즉, 냉각 플레이트(120)의 길이방향(x) 양측변에는 각각 적어도 하나의 브라켓(130)이 장착될 수 있다.
또한 상기 냉각 플레이트(120)의 길이방향(x) 양측변과 인접한 영역에는 상기 스토퍼(123)를 고정하기 위한 고정홀(124)이 더 구비할 수 있다. 상기 고정홀(124)은 상기 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)과 하면(120b) 사이를 관통하는 홀일 수 있다. 상기 냉각 플레이트(120)의 고정홀(124)은 적어도 하나의 브라켓(130)이 장착되는 위치와 대응되도록 구비될 수 있으며, 브라켓(130)의 일측(131) 상면(130a)에 구비된 고정돌기(131a)가 고정홀(124)내에 삽입되어 고정될 수 있다. 이와 같은 고정홀(124)은 브라켓(130)이 길이 방향(x)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 냉각 플레이트(120)는 스토퍼(123)와 고정홀(124)에 의해서 브라켓(130)을 고정할 수 있다. 이와 같은 냉각 플레이트(120)는 압출 성형에 의해서 형성된 일체형일 수 있다.
상기 브라켓(130)은 냉각 플레이트(120)의 길이방향(x) 양측변에 각각 장착될 수 있다. 상기 브라켓(130)은 판형상으로, 일측 영역(131)이 냉각 플레이트(120)에 장착되고, 타측 영역(132)이 복수의 배터리 모듈(110)의 고정부(112a)와 결합될 수 있다.
상기 브라켓(130)은 일측 영역(131)과, 타측 영역(132)을 연결하는 연결부(133)을 더 구비할 수 있다. 상기 연결부(113)는 절곡되어, 일측 영역(131)과 타측 영역(132) 사이가 단차를 갖도록 할 수 있다. 즉 일측 영역(131)과 타측 영역(132)은 서로 평행하나, 연결부(113)에 의해서 상면과 하면의 높이(z)는 차이가 있을 수 있다. 상기 브라켓(130)은 판형상으로, 일측 영역(131),타측 영역(132) 및 연결부(113)가 일체형일 수 있다.
상기 브라켓(130)은 일측 영역(131)이 냉각 플레이트(120)와 스토퍼(123)사이에 개재된다. 즉, 브라켓(130)은 일측 영역(131) 상면(130a)이 냉각 플레이트(120)의 하면(120b)와 접촉되고, 하면(130b)이 스토퍼(123)와 접촉될 수 있다.
상기 브라켓(130)의 일측 영역(131)에는 상면(130a)에서 상부방향(z)으로 돌출된 고정돌기(131a)를 더 구비한다. 상기 고정돌기(131a)는 냉각 플레이트(120)의 고정홀(124)과 대응되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 상기 고정돌기(131a)는 냉각 플레이트(120)에 구비된 고정홀(124)에 삽입된다. 상기 브라켓(130)의 고정돌기(131a)가 냉각 플레이트(120)의 고정홀(124)내에 삽입됨으로써, 브라켓(130)이 냉각 플레이트(120)에 장착된다. 즉, 상기 브라켓(130)의 일측 영역(131)은 냉각 플레이트(120)의 하면(120b)과 스토퍼(123) 사이에 개재되고, 고정돌기(131a)가 냉각 플레이트(120)의 고정홀(124)에 삽입되어 고정된다.
상기 고정홀(124)과 고정돌기(131a)는 브라켓(130)을 냉각 플레이트(120)에 임시로 고정하기 위한 구성이며, 브라켓(130)이 냉각 플레이트(120)에 장착된 이후에 저항 용접등에 의해서 브라켓(130)과 냉각 플레이트(120)가 결합될 수 있다. 이때 브라켓(130)의 일측 영역(131) 상면(130a)과 냉각 플레이트(120)의 하면(120b) 사이는 용접에 의해 면대면으로 접촉 된다. 또한 고정홀(124)과 고정돌기(131a)가 결합되어 브라켓(130)을 냉각 플레이트(120)에 임시 고정하므로, 브라켓(130)이 냉각 플레이트(120)와 용접 이전에 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 브라켓(130)과 냉각 플레이트(120)사이가 스토퍼(123), 고정홀(124) 및 고정돌기(131a)에 의해서 위치가 고정된 상태에서 용접되므로, 용접시 고정용 지그등에 의해서 냉각 플레이트(120)와 브라켓(130) 사이를 별도로 고정할 필요가 없고, 용접 이전에 브라켓(130)의 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있다.
상기 브라켓(130)의 타측 영역(132)에는 상면(130a)과 하면(130b)사이를 관통하는 관통홀(132a)이 구비된다. 상기 관통홀(132a)은 복수의 배터리 모듈(110)의 고정부(112a)에 구비된 관통홀(112b)와 대응되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 상기 브라켓(130)의 타측 영역(132)은 복수의 배터리 모듈(110)의 고정부(112a)와 외부 플레이트(140) 사이에 개재될 수 있다. 이때 브라켓(130)의 타측 영역(132)에 구비된 관통홀(132a)과 복수의 배터리 모듈(110)의 관통홀(112a)은 동일선상에 배치될 수 있다.
상기 브라켓(130)의 타측 영역(132)의 상면(130a)은 복수의 배터리 모듈(110)의 고정부(112a)의 하면과 접촉되고, 브라켓(130)의 타측 영역(132)의 하면(130b)은 외부 플레이트(140)의 상면과 접촉될 수 있다. 즉, 브라켓(130)은 냉각 플레이트(120)에서 복수의 배터리 모듈(110)의 고정부(112a)가 돌출된 영역과 대응되는 영역에 장착될 수 있다.
상기 외부 플레이트(140)는 브라켓(130)이 장착된 냉각 플레이트(120)의 하면(120a)을 모두 덮도록 복수의 배터리 모듈(110)에 장착된다. 즉, 복수의 배터리 모듈(110)과 상기 외부 플레이트(140) 사이에, 냉각 플레이트(120)와 브라켓(130)이 개재될 수 있다. 상기 외부 플레이트(140)는 길이방향(x) 양측변에는 상면과 하면 사이를 관통하는 관통홀(141)을 구비한다. 상기 외부 플레이트(140)의 관통홀(141)은 브라켓(130)의 타측 영역(132)에 구비된 관통홀(132a)과 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 또한 외부 플레이트(140)의 관통홀(141)과, 브라켓(130)의 관통홀(132a) 및 배터리 모듈(110)의 관통홀(112b)는 동일한 선상에 위치할 수 있다. 상기 외부 플레이트(140)의 관통홀(141)과, 브라켓(130)의 관통홀(132a) 및 배터리 모듈(110)의 관통홀(112b)내에 고정부재(미도시)가 삽입되어, 외부 플레이트(140), 브라켓(130) 및 배터리 모듈(110)이 결합될 수 있다.
즉, 냉각 플레이트(120)의 상면(120a)에 안착된 복수의 배터리 모듈(110)과, 외부 플레이트(140)는 관통홀(112b, 132a, 141)내에 삽입되는 고정부재에 의해서 동시에 결합될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 배터리 팩 110; 배터리 모듈
120; 냉각 플레이트 130; 브라켓
140; 외부 플레이트

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 모듈;
    상기 복수의 배터리 모듈이 상면에 안착된 판형상의 냉각 플레이트; 및
    상기 냉각 플레이트의 길이방향 일변에 장착된 적어도 하나의 브라켓을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고,
    상기 냉각 플레이트는 하면에 상기 길이방향 양측변을 따라 구비된 스토퍼를 더 포함하며,
    상기 스토퍼는 상기 냉각 플레이트의 하면으로부터 하부방향으로 돌출되고, 상기 냉각 플레이트의 폭방향 외측으로 절곡되되 상기 냉각 플레이트의 바닥면에 대해 바깥쪽으로 연장된 것을 특징으로 하고,
    상기 브라켓의 일측영역은 상기 냉각 플레이트와 상기 스토퍼 사이에 개재되되 상기 일측영역의 상면이 상기 냉각 플레이트의 하면에 접촉되고 상기 냉각 플레이트의 하면이 상기 스토퍼와 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 브라켓의 일측영역에는 상부로 돌출된 고정돌기를 구비하고,
    상기 냉각 플레이트의 일변에는 상면과 하면 사이를 관통하는 적어도 하나의 고정홀을 구비하며,
    상기 고정돌기가 상기 고정홀에 삽입되어, 상기 적어도 하나의 브라켓이 상기 냉각 플레이트에 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각 플레이트의 하면과 상기 브라켓의 일측영역의 상면 사이의 접촉면은 용접에 의해서 결합된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 브라켓은 냉각 플레이트의 길이방향 일변과 평행한 길이방향 타변에도 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 냉각 플레이트의 일변에 장착된 적어도 하나의 브라켓과 타변에 장착된 적어도 하나의 브라켓은 서로 대응되는 위치에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 플레이트의 하면을 덮는 외부 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 냉각 플레이트와, 상기 냉각 플레이트에 장착된 적어도 하나의 브라켓은 상기 복수의 배터리 모듈과, 상기 외부 플레이트 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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