KR102311075B1 - 팩 하우징을 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부가 부압 상태인 팩 하우징을 구비함으로써, 배터리 셀의 발화 내지 폭발을 방지할 수 있는 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀, 및 상기 복수의 배터리 셀을 내부에 수용하도록 수용 공간이 형성된 모듈 케이스를 구비한 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈의 상부를 덮도록 내부 구조가 형성되고, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면을 가진 외부 구조가 형성된 커버부를 구비하는 상부 케이스, 및 상기 배터리 모듈의 하부를 감싸도록 내부 구조가 형성되고, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면을 가진 외부 구조가 형성된 탑재부를 구비한 하부 케이스를 구비하며, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스는 내부가 부압 상태를 유지할 수 있도록 서로 결합되어 밀폐된 팩 하우징을 포함한다.

Description

팩 하우징을 포함하는 배터리 팩{Battery Pack Having Pack Housing}
본 발명은 팩 하우징을 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부가 부압 상태인 팩 하우징을 구비함으로써, 배터리 셀의 발화 내지 폭발을 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 리튬 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 리튬 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 리튬 이차 전지가 많이 이용된다.
한편, 종래에는, 복수 개의 리튬 이차 전지를 전기적으로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 다수의 리튬 이차 전지가 구비된 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 배터리 모듈을 전장 부품과 함께 팩 하우징에 탑재하여 배터리 팩을 제조하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
그런데, 리튬 이차 전지는, 과열이 될 경우 폭발 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제 중의 하나이다. 이러한 리튬 이차 전지의 과열은, 여러 가지 원인에서 발생되는데, 그 중 하나가 리튬 이차 전지를 통해 한계 이상의 과전류가 흐르는 경우를 들 수 있다.
이렇게 과전류가 흐르면 리튬 이차 전지가 주울열에 의해 발열하므로 전지의 내부 온도가 급속하게 상승한다. 또한 온도의 급속한 상승은 전해액의 분해 반응을 야기하여 열폭주 현상(thermal runaway)을 일으킴으로써, 결국에는 전지의 폭발까지 이어지게 된다.
더욱이, 다수의 리튬 이차 전지 중, 어느 하나의 리튬 이차 전지가 발화되는 것만으로도 인접한 리튬 이차 전지들의 연쇄 발화 내지 폭발이 일어날 수 있어, 안전성의 커다란 문제가 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 내부가 부압 상태인 팩 하우징을 구비함으로써, 배터리 셀의 발화 내지 폭발을 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은,
복수의 배터리 셀, 및 상기 복수의 배터리 셀을 내부에 수용하도록 수용 공간이 형성된 모듈 케이스를 구비한 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및
상기 배터리 모듈의 상부를 덮도록 내부 구조가 형성되고, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면을 가진 외부 구조가 형성된 커버부를 구비하는 상부 케이스, 및 상기 배터리 모듈의 하부를 감싸도록 내부 구조가 형성되고, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면을 가진 외부 구조가 형성된 탑재부를 구비한 하부 케이스를 구비하며, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스는 내부가 부압 상태를 유지할 수 있도록 서로 결합되어 밀폐된 팩 하우징을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스는, 상기 커버부의 하단면을 따라 형성되고 외부 방향으로 돌출 연장된 제1 테두리부를 구비하며, 상기 하부 케이스는, 상기 탑재부의 상단면을 따라 형성되고 외부 방향으로 돌출 연장된 제2 테두리부를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 테두리부 및 상기 제2 테두리부는 상기 팩 하우징의 내부가 부압 상태를 유지할 수 있도록 서로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 상부 케이스는, 외부 구조의 외면으로부터 돌출 연장되어 형성되고 수평 방향의 일측이 상기 커버부의 외면과 연결되며 하부가 상기 제1 테두리부의 외면과 연결된 리브가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스는, 외부 구조의 외면으로부터 돌출 연장되어 형성되고 수평 방향의 일측이 상기 탑재부의 외면과 연결되며 하부가 상기 제2 테두리부의 외면과 연결된 리브가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 상부 케이스에는 볼트 체결하도록 구성된 체결구가 형성되고, 상기 하부 케이스에는 상기 체결구와 상하 방향으로 대응되는 위치에 체결홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩은, 상기 상부 케이스, 상기 배터리 모듈, 및 상기 하부 케이스가 서로 결합 고정될 수 있도록 구성된 적어도 하나 이상의 장볼트가 구비될 수 있다.
또한, 상기 팩 하우징은, 상기 상부 케이스의 제1 테두리부 및 상기 하부 케이스의 제2 테두리부 사이에 개재되는 가스켓을 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 테두리부 및 상기 제2 테두리부 각각에는 상기 가스켓의 일부위가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 팩 하우징에는, 진공 펌프의 흡입 호스와 연결되거나, 또는 외부 공기 유입을 막도록 마개로 밀폐되는 벤트홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디바이스는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 디바이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 팩 하우징이 외부 구조에 전체적으로 곡면이 구비된 커버부 및 탑재부 각각을 구비한 상부 케이스 및 하부 케이스를 포함함으로써, 밀폐된 팩 하우징의 내부가 부압 상태일 경우, 부압에 따른 팩 하우징의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 상부 케이스 및 하부 케이스 각각의 내부 구조에 지지부들을 형성시킴으로써, 배터리 모듈이 팩 하우징 내부에 안정적으로 위치 고정될 수 있다. 더욱이, 상부 케이스의 지지부와 하부 케이스의 지지부는 복수의 배터리 모듈을 사이에 개재 시킨 상태에서 서로 대응된 위치에서 서로를 지지함으로써, 팩 하우징의 변형을 방지할 수 있고, 배터리 팩의 내구성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 팩 하우징은, 지지부를 통해 복수의 배터리 모듈을 내측 방향으로 가압함으로써, 배터리 모듈의 충방전에 따른 스웰링 현상을 억제 시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 팩은, 상부 케이스, 배터리 모듈, 및 하부 케이스가 서로 결합 고정될 수 있도록 구성된 적어도 하나 이상의 장볼트를 구비함으로써, 상부 케이스와 하부 케이스의 결속을 안정적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 팩 하우징의 내부에 수용된 복수의 배터리 모듈을 상부 케이스 및 하부 케이스에 의해 상하 방향으로 가압 고정할 수 있어, 팩 하우징 내부의 배터리 모듈의 유동을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 상부 케이스 및 하부 케이스 각각에 강성 보강을 위한 리브를 형성시킴으로써, 팩 하우징의 기계적 강성이 취약한 부위를 강성을 보완할 수 있어, 제품의 내구성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 팩 하우징의 제1 테두리부 및 제2 테두리부 각각에 삽입홈을 형성시킴으로써, 가스켓을 제1 테두리부 및 제2 테두리부 사이에 안정적으로 고정시킬 수 있어, 가스켓이 팩 하우징으로부터 이탈하거나, 병형 내지 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 팩 하우징이 내부를 진공 펌프에 의해 공기가 배출된 상태로 유지시킴으로써, 팩 하우징의 내부가 외부보다 상대적으로 산소가 적은 혐기 상태로 유지될 수 있어, 배터리 모듈에 내장된 배터리 셀들의 이상 작동 등으로 인한 발화 내지 폭발하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 모듈들 및 전장 부품을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상부 케이스를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상부 케이스를 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 하부 케이스를 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 하부 케이스를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는, 도 1의 B-B' 라인을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 10은, 도 9의 C'의 영역 부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 11은, 도 9의 D'의 영역 부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 13은, 도 1의 A' 영역의 부위를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 후면 사시도이다.
도 15는, 도 12의 C-C' 라인을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
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 안 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 모듈들 및 전장 부품을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 여기서, 도 3은 도면 설명의 편의를 위해 배터리 모듈들에 탑재된 배터리 셀을 도시하지 않았다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(100)을 구비할 수 있다.
여기서, 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀(110)을 구비할 수 있다. 여기서, 배터리 셀(110)은, 예를 들면, 원통형 배터리 셀(110)일 수 있다. 그러나, 상기 배터리 셀(110)이 원통형 배터리 셀(110)로만 한정되는 것은 아니고 다른 종류 예를 들면, 파우치형 배터리 셀(110) 또는 금속 재질의 각형 배터리 셀(110) 등을 적용할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 배터리 셀(110)은, 원통형 캔(115), 및 상기 원통형 캔(115)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 원통형 캔(115)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 원통형 캔(115)은 알루미늄 또는 구리 소재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 원통형 캔(115)이 상하 방향으로 길게 세워진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 원통형 캔(115)은 상하 방향으로 연장된 원통형일 수 있다. 더욱이, 상기 원통형 캔(115)의 상부 및 하부 각각에 전극 단자(111, 112)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 원통형 캔(115)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 제1 전극 단자(111)가 형성될 수 있고, 상기 원통형 캔(115)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 제2 전극 단자(112)가 형성될 수 있다. 그리고, 예를 들면, 상기 제1 전극 단자(111)는, 양극 단자일 수 있고, 상기 제2 전극 단자는 음극 단자(112)일 수 있다.
나아가, 상기 원통형 배터리 셀(110)은, 수평 방향으로 복수의 열 및 행으로 배치될 수 있다. 여기서 수평 방향이란, 원통형 배터리 셀(110)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향 이라고도 할 수 있다.
또한, 전극 조립체(도시하지 않음)는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭이 부착되어 원통형 캔(115)의 상단의 제1 전극 단자(111)에 접속될 수 있다. 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 원통형 캔(115)의 하단의 제2 전극 단자(112)에 접속될 수 있다.
한편, 상기 모듈 케이스(120)는, 상기 원통형 배터리 셀(110)을 내부에 삽입하여 수용할 수 있는 수용 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 수용 공간(123)은, 상기 원통형 배터리 셀(110)의 외측면을 감쌀 수 있도록 형성된 중공 구조가 복수개 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스(120)는, 상부 프레임(120A) 및 하부 프레임(120B)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 상부 프레임(120A)은, 제1 돌출 체결부(122a)를 구비할 수 있고, 상기 하부 프레임(120B)은 제2 돌출 체결부(122b)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 제1 돌출 체결부(122a)는, F 방향으로 바라볼 때, 상기 상부 프레임(120A)의 외측벽의 외면으로부터 전방으로 돌출 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 제2 돌출 체결부(122b)는, F 방향으로 바라볼 때, 상기 하부 프레임(120B)의 외측벽의 외면에서 후방으로 돌출 연장되어 형성될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
그리고, 상기 제1 돌출 체결부(122a) 및 상기 제2 돌출 체결부(122b)는, 체결 볼트(도시하지 않음)가 삽입되도록 관통홀(122h)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(120)의 상기 제1 돌출 체결부(122a)는, 다른 배터리 모듈(101)의 제2 돌출 체결부(122b)와 체결 볼트를 통해 체결 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제1 돌출 체결부(122a)의 관통홀(122h)은, 체결 볼트가 연속적으로 삽입되도록 다른 배터리 모듈(100)의 하부 프레임(120B)의 제2 돌출 체결부(122b)의 관통홀(122h)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 하나의 배터리 모듈(100) 및 다른 하나의 배터리 모듈(101)은, 체결 볼트를 사용하여 제1 돌출 체결부(122a)와 제2 돌출 체결부(122b)가 서로 체결되면서 배터리 모듈(100, 101, 102)들이 배열될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 프레임(120A)의 제1 돌출 체결부(122a)는 다른 배터리 모듈(100)의 하부 프레임(120B)의 제2 돌출 체결부(122b)와 볼트 체결됨으로써, 배터리 모듈들(100, 101, 102)의 배치 구조가 흐트러지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈(100)은, 일면이 상기 복수의 원통형 배터리 셀(110) 중 적어도 둘 이상의 원통형 배터리 셀(110)의 전극 단자(111, 112)와 접촉하여 전기적으로 연결되도록 버스바(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바는, 전기 전도성의 금속을 구비한 와이어, 또는 플레이트 형상일 수 있다. 또한, 상기 버스바는, 모듈 케이스(120)의 상면 및 하면에 배치될 수 있고, 적어도 일부위가 상기 복수의 원통형 배터리 셀(110)의 전극 단자(111, 112)와 용접 접합될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(200)은, 상기 배터리 모듈(100)의 방열을 돕기 위해 방열 패드(260)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 방열 패드(260)는, 배터리 모듈(100)의 상단면 또는 하단면에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 방열 패드(260)는, 열 전도성이 높고 전기 절연성인 소재를 가질 수 있다. 나아가, 상기 방열 패드(260)는, 예를 들면, 실리콘계 소재를 구비한 실리콘 패드일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 총 14개의 배터리 모듈(100)을 포함하고 있다. 구체적으로, 총 14개의 배터리 모듈(100)은 2단으로 적층된 구조를 가지고 있다. 그리고, 1단에는 8개의 배터리 모듈(100)이 볼트(230)를 통해 서로 체결 결합될 수 있고, 또한, 2단에는 6개의 배터리 모듈(100)이 볼트(230)를 통해 서로 체결 결합되어 구성될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상부 케이스를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상부 케이스를 개략적으로 나타내는 저면도이다.
다시 도 1 및 도 2과 함께 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 상부 케이스(221) 및 하부 케이스(225)를 구비한 팩 하우징(220)을 포함하고 있다.
여기서, 상기 상부 케이스(221)는, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 또한, 상기 상부 케이스(221)는, 예를 들면, 전기 절연성의 플라스틱 소재를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 상부 케이스(221)는 사출 성형을 통해 형성될 수 있다. 나아가, 상기 상부 케이스(221)는, 상기 배터리 모듈(100)의 상부를 덮도록 내부 구조(221e)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부 케이스(221)의 내부 구조(221e)는 배터리 모듈(100)의 상부를 수용할 수 있는 용적을 가질 수 있다. 또한, 상기 상부 케이스(221)는, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면(S)을 가진 외부 구조가 형성된 커버부(221a)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(221)는 9개의 곡면(S)을 가지도록 커버부(221a)가 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 상부 케이스(221)는 좌우 방향(W) 보다 전후 방향(V)으로 길게 형성될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 하부 케이스를 개략적으로 나타내는 저면도이다. 그리고, 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 하부 케이스를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
다시 도 1 및 도 2과 함께 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 하부 케이스(225)는, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(225)는, 예를 들면, 전기 절연성의 플라스틱 소재를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 하부 케이스(225)는 사출 성형을 통해 형성될 수 있다.
나아가, 상기 하부 케이스(225)는, 상기 배터리 모듈(100)의 하부를 감싸도록 내부 구조(225e)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 케이스(225)의 내부 구조(225e)는 배터리 모듈(100)의 하부를 수용할 수 있는 용적을 가질 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(225)는, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면을 가진 외부 구조가 형성된 탑재부(225a)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부 케이스(225)는 9개의 곡면을 외면으로 가지도록 탑재부(225a)가 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 하부 케이스(225)는 좌우 방향(W) 보다 전후 방향(V)으로 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(225)는 팩 하우징(220)의 내부가 부압 상태를 유지할 수 있도록 서로 결합될 수 있다. 즉, 상기 상부 케이스(221)의 하부와 상기 하부 케이스(225)의 상부가 서로 긴밀하게 결합되어, 외부로부터 밀폐될 수 있다. 이때, 상기 팩 하우징(220)의 복수의 배터리 모듈(100)이 수용된 내부는, 대기압과 비교하여 상대적으로 부압 상태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팩 하우징(220)은, 외부 구조에 전체적으로 곡면이 구비된 커버부(221a) 및 탑재부(225a) 각각을 구비한 상부 케이스(221) 및 하부 케이스(225)를 포함함으로써, 밀폐된 팩 하우징(220)의 내부가 부압 상태일 경우, 부압에 따른 팩 하우징(220)의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 말해, 팩 하우징(220)이 전체적으로 사각 박스 형태로 형성된 경우와 비교하여, 사각 박스의 모서리 부분에 비해 평면인 하우징의 상부면 또는 하부면의 중앙 부위는 부압이 집중되고 변형 힘에 취약한 구조를 가지고 있어, 부압에 따른 변형이 발생하기 쉽다. 반면에, 본 발명과 같이, 전체적으로 곡면이 형성된 팩 하우징(220)은, 부압에 따른 변형 힘이 곡면 전체적으로 고르게 분산될 수 있어, 부압에 따른 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시, 도 1 몇 도 2를 참조하면, 상기 상부 케이스(221)는, 상기 커버부(221a)의 하단면을 따라 형성되고 외부 방향으로 돌출 연장된 제1 테두리부(221b)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 제1 테두리부(221b)는, 평면상으로 전체적으로 타원형을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제1 테두리부(221b)는, 상하 방향의 소정의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스(225)는, 상기 탑재부(225a)의 상단면을 따라 형성되고 외부 방향으로 돌출 연장된 제2 테두리부(225b)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 제2 테두리부(225b)는, 평면상으로 전체적으로 타원형을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제2 테두리부(225b)는, 상하 방향의 소정의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
나아가, 상기 제1 테두리부(221b) 및 상기 제2 테두리부(225b)는 상기 팩 하우징(220)의 내부가 부압 상태를 유지할 수 있도록 서로 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 테두리부(221b)의 하면과 상기 제2 테두리부(225b)의 상면이 서로 결합될 수 있다. 이때, 상기 제1 테두리부(221b)와 상기 제2 테두리부(225b)는 예를 들면, 볼트(도 2, 230)를 사용하여 볼트 체결될 수 있다.
더욱이, 상기 상부 케이스(221)의 제1 테두리부(221b)는, 볼트 체결하도록 구성된 체결구(H1)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 하부 케이스(225)의 제2 테두리부(225b)에는 상기 체결구(H1)와 상하 방향으로 대응되는 위치에 체결홈(H2)이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 볼트(230)의 하부에는 수나사가 형성될 수 있고, 상기 체결홈(H2)에는 암나사가 형성될 수 있다.
즉, 상기 볼트(230)의 하부는 상기 체결홈(H2)에 형성된 나사 결합을 통해 결속될 수 있다. 또한, 상기 볼트(230)의 헤드는, 상기 체결구(H1)의 구경보다 크도록 설정됨으로써, 상기 볼트(230)의 헤드가 상기 체결구(H1) 내부로 삽입되지 않도록 저지될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(221)의 제1 테두리부(221b)에는 14개의 체결구(H1)가 형성될 수 있다. 그리고, 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 하부 케이스(225)의 제2 테두리부(225b)에는 14개의 체결홈(H2)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 14개의 체결구(H1)와 14개의 체결홈(H2)은 상하 방향으로 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 14개의 나사 볼트(230)를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 팩 하우징(220)은, 제1 테두리부(221b) 및 제2 테두리부(225b)에 형성된 체결구(H1) 및 체결홈(H2)에 볼트(230)를 삽입 체결함으로써, 팩 하우징(220)의 밀봉을 효과적으로 이룰 수 있다. 더불어, 소정 면적을 가진 제1 테두리부(221b)의 하면과 제2 테두리부(225b)의 상면이 서로 대면 결합됨으로써, 팩 하우징(220)의 밀봉성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 9는, 도 1의 B-B' 라인을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 측단면도이다. 도 10은, 도 9의 C'의 영역 부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다. 그리고, 도 11은, 도 9의 D'의 영역 부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 6 및 도 8과 함께 도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 상부 케이스(221)의 내부 구조(221e)에는 지지부(224)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지부(224)는, 상기 팩 하우징(220)의 내부에 수용되는 배터리 모듈(100)을 지지하도록 상기 상부 케이스(221)의 내부 상면에서 내측 방향으로 돌출 연장된 구조일 수 있다. 또한, 상기 지지부(224)는, 상부 케이스(221)의 커버부(221a)의 내부 상면과 배터리 모듈의 외면 간의 거리에 따라 내측 방향으로 돌출 연장된 길이가 다를 수 있다. 더욱이, 상기 지지부(224)는, 수평 방향으로 선형으로 연장된 형태일 수 있고, 서로 교차되도록 연결된 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 지지부(224)는, 평면상으로 격자 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스(225)의 내부 구조(225e)에도 지지부(227)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지부(227)는, 상기 팩 하우징(220)의 내부에 수용되는 배터리 모듈(100)을 지지하도록 상기 하부 케이스(225)의 내부 하면에서 내측 방향으로 돌출 연장된 구조일 수 있다. 또한, 상기 지지부(227)는, 하부 케이스(225)의 탑재부의 내부 하면과 배터리 모듈 간의 거리에 따라 내측 방향으로 돌출 연장된 길이가 다를 수 있다. 더욱이, 상기 지지부(227)는, 수평 방향으로 선형으로 연장된 형태일 수 있고, 서로 교차되도록 연결된 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 지지부(227)는, 평면상으로 격자 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 상부 케이스(221) 및 하부 케이스(225) 각각의 내부 구조에 지지부들(224, 227)을 형성시킴으로써, 상기 배터리 모듈(100)이 팩 하우징(220) 내부에 안정적으로 위치 고정될 수 있다. 더욱이, 상기 상부 케이스(221)의 지지부(224)와 상기 하부 케이스(225)의 지지부(227)는 상기 복수의 배터리 모듈(100)을 사이에 개재 시킨 상태에서 서로 대응된 위치에서 서로를 지지하고 있으므로, 상기 지지부들(224, 227)은 팩 하우징(220) 내부에 발생된 부압에 따른 팩 하우징(220)의 내측 방향으로의 변형을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
도 2와 함께 도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 배터리 팩(200)은, 상기 상부 케이스(221), 상기 배터리 모듈(100), 및 상기 하부 케이스(225)가 서로 결합 고정될 수 있도록 구성된 적어도 하나 이상의 장볼트(232)가 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스(120)에는 장볼트(232)가 삽입되기 위한 체결구(H1a)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(225)에는 상기 장볼트(232)의 하부가 삽입 고정되도록 구성된 체결홈(H2a)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 체결홈(H2a)에는, 상기 장볼트(232)의 하부의 수나사와 맞물려 결합되는 암나사가 형성된 인서트 너트(234)가 삽입될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(200)은 12개의 장볼트(232)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 커버부(221a)에는 장볼트(232)의 기둥부(232b)가 삽입되도록 구성된 12개의 체결구(H1a)가 형성될 수 있다. 더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(100)의 모듈 하우징에는, 장볼트(232)의 기둥부(232b)가 삽입되도록 구성된 12개의 관통구(H4)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 장볼트(232)의 하부가 삽입 고정되도록 구성된 12개의 체결홈(H2a)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 장볼트(232)의 헤드(232a)의 하면에는, 체결구(H1a)의 실링을 위한 탄성링(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성링은, 상기 장볼트(232)의 헤드(232a)의 하면에 용융된 실리콘 재질을 도포한 후, 경화시키는 방법으로 형성될 수 있다. 또는 상기 탄성링은, 상기 기둥부(232b)를 따라 삽입되는 방식으로 상기 헤드의 하면에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 상기 상부 케이스(221), 상기 배터리 모듈(100), 및 상기 하부 케이스(225)가 서로 결합 고정될 수 있도록 구성된 적어도 하나 이상의 장볼트(232)를 구비함으로써, 상기 상부 케이스(221)와 상기 하부 케이스(225)의 결속을 안정적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 팩 하우징(220)의 내부에 수용된 복수의 배터리 모듈(100)을 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(225)에 의해 상하 방향으로 가압 고정할 수 있어, 팩 하우징(220) 내부의 배터리 모듈(100)의 유동을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 1 및 도 3과 함께 도 9를 참조하면, 상기 배터리 팩(200)은, 통신 커넥터(280)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 통신 커넥터(280)는, 배터리 모듈(100)의 충전 상태나 출력 상태를 확인하기 위해 외부 디바이스(도시하지 않음)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 통신 커넥터(280)는, 신호 전송 케이블(도시하지 않음)을 통해 전장 부품(250)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(200)은, 외부 입출력 단자(290)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 배터리 팩(200)은, 2개의 외부 입출력 단자(290)를 구비할 수 있다. 상기 외부 입출력 단자(290)는, 전기 전도성의 금속을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 외부 입출력 단자(290)는, 알루미늄, 구리, 니켈 등을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 외부 입출력 단자(290)는, 상기 배터리 모듈(100)들에 구비된 복수의 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결된 외부 버스바(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 배터리 팩(200)은, 외부 디바이스에 전원을 공급할 수 있도록 상기 외부 입출력 단자(290)를 통해 전기를 전달할 수 있다. 이때, 상기 외부 입출력 단자(290)는, 상기 팩 하우징(220)의 제조시에 인서트 사출 공법을 통해 상기 팩 하우징(220)의 일부위에 삽입된 형태로 형성될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.
도 12를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상부 케이스(221C)는, 도 9의 상부 케이스(221)와 비교할 때, 커버부(221a)에 형성된 체결구(H1)에 인서트 너트(234)가 추가로 삽입 형성될 수 있다. 또한, 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 도 9의 장볼트(232)와 비교할 때, 기둥부(232b)의 상부에 추가로 수나사(232s)가 형성된 장볼트(232B)를 구비할 수 있다.
즉, 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 도 9에서와 같이 하부 케이스(225)의 체결홈(H2a)에 인서트 너트(234)가 구비되고, 더불어, 상부 케이스(221C)의 체결구(H1)에도 인서트 너트(234)가 구비될 수 있다. 그리고, 도 12의 장볼트(232)는, 기둥부의 상부 및 하부 각각에 수나사(233a)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 12의 배터리 팩은 장볼트(232B)를 사용하여, 상기 상부 케이스(221C)의 인서트 너트(234) 및 하부 케이스(225)의 인서트 너트(234) 각각에 삽입 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상부와 하부 각각에 나사가 형성된 장볼트(232)를 사용하여, 상부 케이스(221C)의 내측 방향의 이동 및 외측 방향의 이동 모두를 결속시킬 수 있으므로, 보다 안정적으로 팩 하우징의 밀폐성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 팩 하우징 내부의 부압에 의해 팩 하우징이 내측 방향으로 수축되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 팩 하우징의 수축 방지는, 장볼트(232B)와 체결구(H1) 사이에 간극이 발생되는 것을 방지할 수 있어, 팩 하우징의 밀폐성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 13은, 도 1의 A'영역의 부위를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2와 함께 도 13을 참조하면, 상기 상부 케이스(221)의 외부 구조에는 리브(226)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 리브(226)는, 상기 상부 케이스(221)의 커버부(221a)의 외면으로부터 돌출 연장되어 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 리브(226)는, 수평 방향의 내측이 상기 커버부(221a)의 외면과 연결되고, 하단부가 상기 제1 테두리부(221b)의 외면(상면)과 연결될 수 있다.
그리고, 상기 리브(226)는, 좌우 방향의 폭이 상부 방향으로 연속적으로 줄어드는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 리브(226)는, F 방향으로 바라볼 경우, 삼각형 형상일 수 있다. 나아가, 상기 리브(226)는 형성된 부위에 보강이 필요한 정도에 따라 다양한 크기로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 케이스(221)의 내측에 위치한 리브(226)가 외측에 위치한 리브(226) 보다 클 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(221)에는 좌우 방향의 양측에 12개의 리브(226)가 형성될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 하부 케이스(225)의 탑재부(225a)의 외면에도 리브(226)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 리브(226)는, 상기 하부 케이스(225)의 탑재부(225a)의 외부 구조의 외면으로부터 돌출 연장되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 리브(226)는 수평 방향의 내측이 상기 탑재부(225a)의 외면과 연결되며 상단부가 상기 제2 테두리부(225b)의 외면(하면)과 연결될 수 있다.
그리고, 상기 리브(226)는, 좌우 방향의 폭이 하부 방향으로 연속적으로 줄어드는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 리브(226)는, F 방향으로 바라볼 경우, 역삼각형 형상일 수 있다. 나아가, 상기 리브(226)는 형성된 부위에 보강이 필요한 정도에 따라 다양한 크기로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 케이스(225)의 내측에 위치한 리브(226)가 외측에 위치한 리브(226) 보다 클 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부 케이스(225)에는 12개의 리브(226)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(225) 각각에는, 강성 보강을 위한 리브(226)가 형성됨으로써, 팩 하우징(220)의 기계적 강성이 취약한 부위를 강성을 보완할 수 있어, 제품의 내구성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 후면 사시도이다. 그리고, 도 15는, 도 14의 C-C' 라인을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2와 함께 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 팩 하우징(220)은, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(225)의 사이를 실링하기 위해 가스켓(240)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가스켓(240)은, 탄성을 가진 고무 소재 또는 탄성을 가진 플라스틱 소재를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 가스켓(240)은, 상기 상부 케이스(221)의 제1 테두리부(221b) 및 상기 하부 케이스(225)의 제2 테두리부(225b) 사이에 개재될 수 있다. 그리고, 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가스켓(240)은, 상기 제1 테두리부(221b) 및 상기 제2 테두리부(225b)를 따라 연속적으로 연장된 형태일 수 있다. 즉, 상기 가스켓(240)은, 평면상으로 타원형의 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 가스켓(240)은, 상부 케이스(221) 및 하부 케이스(225) 사이에 개재됨으로써, 상기 상부 케이스(221) 및 하부 케이스(225) 사이의 밀봉성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 상기 제1 테두리부(221b) 및 상기 제2 테두리부(225b) 각각에는 상기 가스켓(240)의 일부위가 삽입되는 삽입홈(H3)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 테두리부(221b)에는 상기 가스켓(240)의 상부가 삽입되도록 삽입홈(H3)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 테두리부(225b)에는 상기 가스켓(240)의 하부가 삽입되도록 삽입홈(H3)이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 제1 테두리부(221b)의 삽입홈(H3) 및 상기 제2 테두리부(225b)의 삽입홈(H3)은 상하 방향으로 대칭되는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 테두리부(221b) 및 제2 테두리부(225b)가 서로 결합됨과 동시에, 상기 가스켓(240)은, 상기 제1 테두리부(221b) 및 제2 테두리부(225b) 각각의 삽입홈(H3)에 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 테두리부(221b) 및 제2 테두리부(225b) 각각에 삽입홈(H3)을 형성시킴으로써, 상기 가스켓(240)을 상기 제1 테두리부(221b) 및 제2 테두리부(225b) 사이에 안정적으로 고정시킬 수 있어, 상기 가스켓(240)이 팩 하우징(220)으로부터 이탈하거나, 병형 내지 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 팩 하우징(220)에는 벤트홀(H5)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 벤트홀(H5)은, 진공 펌프(도시하지 않음)의 흡입 호스와 연결되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 벤트홀(H5)은, 상기 팩 하우징(220)의 내부에 진공압을 부가하기 위해 진공 펌프의 흡입 호스와 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 진공 펌프는, 벤트홀(H5)을 통해 팩 하우징(220)의 배터리 모듈(100)의 수용 공간에 소정의 진공압이 형성되도록 내부 공기를 흡입할 수 있다.
예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 팩 하우징(220)의 후단에 벤트홀(H5)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 팩 하우징(220)의 하부 케이스(225)의 제2 테두리부(225b)와 연결되고 하부 방향으로 연장된 확장부에 벤트홀(H5)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 팩(200)의 팩 하우징(220) 내부는 상기 진공 펌프에 의해 공기가 배출된 상태로 유지되는 것이 가능함으로, 팩 하우징(220)의 내부가 외부보다 상대적으로 산소가 적은 혐기 상태로 유지될 수 있어, 상기 배터리 모듈(100)에 내장된 배터리 셀들의 이상 작동 등으로 인한 발화 내지 폭발하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
그리고, 상기 벤트홀(H5)은, 외부 공기의 공기압 보다 상대적으로 팩 하우징(220) 내부에 소정의 부압이 형성된 후, 부압을 안정적으로 유지할 수 있도록 외부 공기 유입을 차단하도록 마개(258)로 밀폐될 수 있다. 구체적으로, 상기 마개(258)에는, 상기 벤트홀(H5)의 밀폐성을 높이기 위해 오링(O-ring, 258P)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 마개(258)의 기둥부(258a)에 오링(258P)이 형성될 수 있다. 상기 오링(258P)은 예를 들면 고무 재질을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 벤트홀(H5)을 오링이 형성된 마개(258)로 밀폐시킬 경우, 밀폐성이 우수하여, 팩 하우징(220)의 내부의 부압을 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 상기 마개(258)의 내측 방향의 기둥부(258a)의 일단부에는 후크 구조(258H)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 후크 구조(258H)는, 상기 벤트홀(H5)의 내부 구조에 형성된 걸림홈(H6)에 걸리도록 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 벤트홀(H5)을 밀폐하도록 후크 구조(258H)가 형성된 마개(258)를 사용할 경우, 팩 하우징(220)의 내압 상승이나 외부 충격으로 인해 마개(258)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 마개(258)의 기둥부(258a)는 적어도 2개 이상으로 갈라진 분지 구조가 형성될 수 있다. 상기 기둥부(258a)는 적어도 2개 이상으로 갈라진 구조를 통해 탄력적으로 상기 벤트홀(H5)에 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 벤트홀(H5)을 밀폐하도록 분지 구조가 형성된 마개(258)를 적용함으로써, 손쉽게 마개(258)를 벤트홀(H5)에 삽입 고정할 수 있어, 제조 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)은, 이러한 배터리 모듈(100) 이외에, 배터리 모듈(100)의 충방전을 제어하기 위한 전장 부품(250)을 구비할 수 있다. 이를테면, BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 박스(270) 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 배터리 팩(200)은 복수의 배터리 모듈(100)의 조립체와 그 운용에 필요한 전장 부품(250)들을 비롯해 배터리 모듈(100)의 온도를 적정하게 관리하기 위한 냉각 장치, 예컨대 방열판, 쿨링 튜브, 냉각수 덕트 등의 기타 구성품을 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)은, 에너지 저장 디바이스에 적용되거나, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩(200)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 디바이스는 상기 배터리 팩(200)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 디바이스는, 에너지 저장 디바이스일 수 있다. 그리고, 상기 에너지 저장 디바이스는, 에너지 저장 디바이스를 제어할 수 있는 제어 장치, 외부와 통신하는 통신 장치와 함께 에너지 저장 시스템에 구비될 수 있다.
한편, 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.
배터리 팩: 200 배터리 셀: 110
배터리 모듈: 100 모듈 케이스: 120
팩 하우징: 220 상부 케이스: 221
커버부: 221a 제1 테두리부: 221b
하부 케이스: 225 탑재부: 225a
제2 테두리부: 225b 리브: 226
체결구: H1 볼트: 230
체결홈: H2 장볼트: 232
가스켓: 240 삽입홈: H3
벤트홀: H5 마개: 258
지지부: 224, 227

Claims (10)

  1. 충방전이 가능하도록 구성되고, 복수의 배터리 셀, 및 상기 복수의 배터리 셀을 내부에 수용하도록 수용 공간이 형성된 모듈 케이스를 구비한 적어도 하나 이상의 배터리 모듈; 및
    상기 배터리 모듈의 상부를 덮도록 내부 구조가 형성되고, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면을 가진 외부 구조가 형성된 커버부를 구비하는 상부 케이스, 및 상기 배터리 모듈의 하부를 감싸도록 내부 구조가 형성되고, 일단부에서 타단부까지 전체적으로 곡면을 가진 외부 구조가 형성된 탑재부를 구비한 하부 케이스를 구비하며, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스는 내부가 부압 상태를 유지할 수 있도록 서로 결합되어 밀폐된 팩 하우징을 포함하고,
    상기 상부 케이스는, 상기 커버부의 하단면을 따라 형성되고 외부 방향으로 돌출 연장된 제1 테두리부를 구비하며,
    상기 하부 케이스는, 상기 탑재부의 상단면을 따라 형성되고 외부 방향으로 돌출 연장된 제2 테두리부를 구비하며,
    상기 제1 테두리부 및 상기 제2 테두리부는 상기 팩 하우징의 내부가 부압 상태를 유지할 수 있도록 서로 결합되고,
    상기 팩 하우징은, 상기 상부 케이스의 제1 테두리부 및 상기 하부 케이스의 제2 테두리부 사이에 개재되는 가스켓을 더 포함하며,
    상기 제1 테두리부에는 상기 가스켓의 상부가 삽입되도록 삽입홈이 형성되고, 상기 제2 테두리부에는 상기 가스켓의 하부가 삽입되도록 삽입홈이 형성되며,
    상기 제1 테두리부의 삽입홈 및 상기 제2 테두리부의 삽입홈은 상하 방향으로 대칭되는 위치에 형성되고,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 각각의 내부 구조에는 지지부가 구비되고,
    상기 상부 케이스에 구비된 상기 지지부는, 상기 배터리 모듈을 지지하도록 상기 상부 케이스의 내부 상면에서 하부 방향으로 돌출 연장된 구조이고,
    상기 하부 케이스에 구비된 상기 지지부는, 상기 배터리 모듈을 지지하도록 상기 하부 케이스의 내부 하면에서 상부 방향으로 돌출 연장된 구조이며,
    상기 배터리 모듈은, 상기 상부 케이스의 상기 지지부와 상기 하부 케이스의 상기 지지부 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스는, 외부 구조의 외면으로부터 돌출 연장되어 형성되고 수평 방향의 일측이 상기 커버부의 외면과 연결되며 하부가 상기 제1 테두리부의 외면과 연결된 리브가 형성되고,
    상기 하부 케이스는, 외부 구조의 외면으로부터 돌출 연장되어 형성되고 수평 방향의 일측이 상기 탑재부의 외면과 연결되며 하부가 상기 제2 테두리부의 외면과 연결된 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스에는 볼트 체결하도록 구성된 체결구가 형성되고, 상기 하부 케이스에는 상기 체결구와 상하 방향으로 대응되는 위치에 체결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 상기 상부 케이스, 상기 배터리 모듈, 및 상기 하부 케이스가 서로 결합 고정될 수 있도록 구성된 적어도 하나 이상의 장볼트가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 팩 하우징에는, 진공 펌프의 흡입 호스와 연결되거나, 또는 외부 공기 유입을 막도록 마개로 밀폐되는 벤트홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항, 제3항 내지 제5항, 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제9항에 따른 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
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