KR20150026609A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 서로 번갈아 배치된 배터리 셀과 스페이서를 포함하는 배터리 조립체와, 배터리 조립체의 측면을 가로질러 연장되는 사이드 플레이트와, 사이드 플레이트로부터 배터리 조립체의 상부를 덮도록 배터리 조립체를 향하여 돌출된 유동 방지부를 포함하되, 유동 방지부는 스페이서 상에 정렬된다.
본 발명에 의하면, 둘 이상 다수의 배터리 셀들을 조립하여 모듈화시키는 과정에서 조립공정이 용이하게 이루어질 수 있으면서도, 배터리 셀을 견고하게 구속할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 배터리 셀의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 배터리 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 배터리 팩이 선호되며, 내장된 배터리 셀의 개수를 증대시킴으로써 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다. 이때, 상기 배터리 팩에서는 다수의 배터리 셀들을 구조적으로 결속하여 하나의 유니트로 형성하기 위한 구조가 요구된다.
본 발명의 일 실시형태는, 둘 이상 다수의 배터리 셀들을 조립하여 모듈화시키는 과정에서 조립공정이 용이하게 이루어질 수 있으면서도 배터리 셀을 견고하게 구속할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩을 제공한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
서로 번갈아 배치된 배터리 셀과 스페이서를 포함하는 배터리 조립체;
상기 배터리 조립체의 측면을 가로질러 연장되는 사이드 플레이트; 및
상기 사이드 플레이트로부터 상기 배터리 조립체의 상부를 덮도록 배터리 조립체를 향하여 돌출된 유동 방지부를 포함하되, 상기 유동 방지부는 상기 스페이서 상에 정렬된다.
예를 들어, 서로 이웃한 배터리 셀과 스페이서는 서로에 대해 끼워지도록 조립될 수 있다.
예를 들어, 상기 스페이서는 이웃한 배터리 셀의 적어도 일부를 수용하는 수용부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 수용부는 상기 배터리 셀의 외곽을 덮을 수 있다.
예를 들어, 상기 스페이서는, 서로 이웃한 배터리 셀들 사이에 개재되는 개재부; 및
상기 개재부의 가장자리로부터 배터리 셀의 외곽을 덮도록 연장되는 테두리부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유동 방지부는, 상기 스페이서의 테두리부를 통하여 배터리 셀의 유동을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은 상기 유동 방지부로부터 노출되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 스페이서의 양편으로는 서로 다른 배터리 셀이 끼워 조립될 수 있다.
예를 들어, 상기 유동 방지부는, 상기 사이드 플레이트의 길이방향을 따라 다수의 개소에 간헐적으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 유동 방지부는 상기 배터리 조립체를 따라 스페이서의 상부에 간헐적으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 유동 방지부는 상기 배터리 조립체를 따라 교번되는 위치의 스페이서 상부에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 사이드 플레이트는 상기 배터리 조립체를 사이에 두고 배치된 한 쌍의 사이드 플레이트들을 포함하고,
상기 유동 방지부는 상기 사이드 플레이트들로부터 서로 마주하는 방향으로 쌍을 이루어 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 쌍을 이루는 사이드 플레이트들 사이에서 폐쇄된 일 단부를 형성하는 엔드 플레이트를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 사이드 플레이트와 엔드 플레이트는 서로 일체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 조립체는, 상기 사이드 플레이트의 개방된 타 단부를 통하여 사이드 플레이트 내부로 조립되고,
상기 사이드 플레이트의 개방된 타 단부에는 마감 플레이트가 조립될 수 있다.
예를 들어, 상기 사이드 플레이트에는 상기 배터리 조립체의 바닥을 떠받쳐 지지하기 위한 걸림턱이 형성되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 유동 방지부와 걸림턱은, 상기 사이드 플레이트의 서로 반대되는 상부 및 하부에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 걸림턱은 상기 사이드 플레이트의 전체 길이에 걸쳐서 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 걸림턱은, 상기 배터리 셀의 바닥면 중에서 사이드 플레이트와 인접한 가장자리 부분을 커버하되, 배터리 셀의 중앙 부분은 걸림턱으로부터 노출될 수 있다.
예를 들어, 상기 걸림턱은, 상기 배터리 조립체를 따라 전체 배터리 셀들의 바닥면들을 가로질러 연장될 수 있다.
본 발명에 의하면, 일 단부가 개방된 케이스 프레임과, 케이스 프레임의 개방된 일 단부를 폐쇄하기 위한 마감 플레이트의 결합을 이용하여, 다수의 배터리 셀들을 하나의 팩 형태로 묶어 모듈화시키게 된다.
또한, 케이스 프레임에 형성된 유동 방지부와 걸림턱을 이용하여 배터리 셀의 상하방향의 움직임을 규제하고, 배터리 셀의 진동이나 유동에 따른 변형 및 파손을 방지함으로써, 배터리 셀의 출력 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 케이스 프레임이 도시되어 있다.
도 4에는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 5에는 도 1의 배터리 조립체를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 6a에는 배터리 셀과 스페이서 간의 조립 구조를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 6b에는 도 6a의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 7에는 마감 플레이트와 케이스 프레임 간의 조립을 설명하기 위한 사시도가 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3에는 도 1에 도시된 케이스 프레임이 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 팩은 열 방향(±Z1 방향)을 따라 배열된 다수의 배터리 셀(10)들과, 상기 배터리 셀(10)들을 둘러싸는 플레이트들(130,140,150)을 포함한다.
상기 배터리 모듈은, 열 방향(±Z1 방향)으로 배열된 다수의 배터리 셀(10)들을 수납하고 다수의 배터리 셀(10)들을 구조적으로 결속하여 모듈화시키는 결속 구조(130,160)를 포함할 수 있다.
상기 결속 구조(130,160)는 배터리 셀(10)들을 수용하도록 일 단부가 개방된 형태의 케이스 프레임(160)과 상기 케이스 프레임(160)의 개방된 단부를 폐쇄하도록 상기 케이스 프레임(160)의 개방된 단부에 결합되는 마감 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 프레임(160)은, 열 방향(±Z1 방향)으로 배열된 배터리 조립체(10,50)의 3 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 본 명세서를 통하여, 배터리 조립체(10,50)란, 열 방향(±Z1 방향)으로 배열된 배터리 셀(10)과 스페이서(50)의 집합을 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 케이스 프레임(160)은, 열 방향(±Z1 방향)을 따라 배터리 셀(10)의 양 측면을 덮도록 연장되는 한 쌍의 사이드 플레이트(140)와, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(140) 사이에서 배터리 조립체(10,50)의 한쪽 외면을 덮도록 배치되는 엔드 플레이트(150)를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)는 일체로 형성될 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)가 일체로 형성된다는 것은, 예를 들어, 상기 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)가 서로 이음새 없이 부드럽게 연결된다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 케이스 프레임(160)은, 하나의 원자재 시트를 절곡하여 형성될 수 있으며, 별도의 체결 부재 없이 하나의 원자재 시트로부터 형성될 수 있다. 즉, 상기 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150) 사이에는 이들 간의 결합을 매개하기 위한 볼트-너트와 같은 별도의 체결 부재가 개재되지 않을 수 있다.
상기 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)는, 체결 부재에 의하지 않고, 용접과 같은 결합 포인트를 통하여 서로에 대해 결합될 수도 있다. 다만, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)는 하나의 원자재 시트로부터 형성될 수 있으며, 이러한 실시형태에서 상기 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)는 용접과 같은 결합 포인트 없이, 그러니까, 이음새 없이 부드럽게 연결될 수 있다.
상기 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부에는 마감 플레이트(130)가 조립된다. 예를 들어, 상기 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부로부터, 엔드 플레이트(150)로 폐쇄되어 있는 타 단부를 향하여 배터리 조립체(10,50)를 밀어 넣어서 케이스 프레임(160) 내부에 배터리 조립체(10,50)를 수납한다. 그리고, 상기 케이스 프레임(160)의 개방된 단부를 마감하기 위한 마감 플레이트(130)를 케이스 프레임(160)의 일 단부에 대해 체결하게 된다. 예를 들어, 케이스 프레임(160)과 마감 플레이트(130) 간의 체결에 관하여 기계적인 체결 방식이 적용될 수 있으며, 조립방향을 따라 마감 플레이트(130)가 슬라이딩 방식으로 케이스 프레임(160)의 일 단부에 끼워지고, 케이스 프레임(160)의 내면에서 상호 겹쳐지게 배치된 케이스 프레임(160)과 마감 플레이트(130)는, 케이스 프레임(160)의 일 단부와 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135)에 형성된 체결 홀(136,141)을 상호 일치시킨 후, 상호 정렬된 체결 홀(136,141)에 체결 부재를 끼워 체결될 수 있다.
도면으로 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 마감 플레이트(130)와 케이스 프레임(160) 간의 조립은 나사 결합 이외에, 후크 결합과 같은 다양한 기계적인 결합 방식으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 마감 플레이트(130)가 조립방향을 따라 슬라이딩 방식으로 케이스 프레임(160)의 일 단부에 끼워지고, 일단 케이스 프레임(160)에 끼워진 마감 플레이트(130)가 인위적인 해제에 의하지 않고는 케이스 프레임(160)의 구속으로부터 풀리지 않도록 후크 결합될 수 있다. 상기 후크 결합은 마감 플레이트(130)와 케이스 프레임(160)의 서로 마주하는 위치에 형성된 후크 걸림턱(미도시)과 후크 홀(미도시)을 포함할 수 있다. 조립방향을 따라 마감 플레이트(130)가 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부에 끼워지면서, 마감 플레이트(130)의 후크 걸림턱(미도시)이, 케이스 프레임(160)의 후크 홀 내로 진입하여 후크 결합을 형성할 수 있고, 일단 체결된 후크 걸림턱(미도시)은 후크 홀(미도시)에 의해 이탈이 저지되면서 안정적인 후크 결합을 형성할 수 있다.
상기 마감 플레이트(130)와 엔드 플레이트(150)는, 배터리 조립체(10,50)의 양단에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 마감 플레이트(130)와 엔드 플레이트(150)는 가장자리에서 배터리 셀(10)과 반대되는 방향으로 절곡된 플랜지부(132,133,135,152,153)들을 포함할 수 있다. 상기 플랜지부(132,133,135,152,153)는, 마감 플레이트(130)와 엔드 플레이트(150)의 가장자리로부터 배터리 셀(10)의 반대방향으로 절곡되어 있다. 상기 플랜지부(132,133,135,152,153)는 마감 플레이트(130)와 엔드 플레이트(150)의 상부 및 하부에 각각 형성된 상부 플랜지부(132,152) 및 하부 플랜지부(133,153)를 포함할 수 있다. 상기 플랜지부(132,133,135,152,153)는 상하방향(±Z3) 또는 좌우방향(±Z2)으로 적층된 이웃한 배터리 팩과의 결합을 위한 결합위치를 제공할 수 있고, 이를 위해 상기 플랜지부(132,133,135,152,153)에는 나사 체결을 위한 체결 홀이 형성될 수 있다. 또한, 상기 플랜지부(132,133,135,152,153)는 마감 플레이트(130)와 엔드 플레이트(150)의 기계적인 강성을 보강해주는 역할을 겸할 수 있다.
상기 마감 플레이트(130)는, 베터리 셀(10)과 마주하도록 배치된 베이스 플레이트(131)와, 상기 베이스 플레이트(131)로부터 배터리 셀(10)의 반대 방향으로 절곡된 상부 플랜지부(132)와 하부 플랜지부(133) 및 측면 플랜지부(135)를 포함할 수 있다. 상기 측면 플랜지부(135)는 사이드 플레이트(140)와의 결합을 매개할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135)를, 사이드 플레이트(140)의 개방된 일 단부에 형성된 체결 홀(141)과 일치시킨 다음에, 상호 일치된 체결 홀(136,141)을 통하여 체결 부재를 끼워 결합시킴으로써, 마감 플레이트(130)와 사이드 플레이트(140)를 상호 체결할 수 있다.
상기 배터리 셀(10)의 측면에는 사이드 플레이트(140)가 배치된다. 상기 사이드 플레이트(140)는 열 방향(±Z1 방향)으로 배열된 배터리 셀(10)의 측면을 덮도록 배치된다. 상기 사이드 플레이트(140)는 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 양 측면에 쌍으로 배치된 사이드 플레이트(140)들을 포함할 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)는 배터리 셀(10)의 열 방향(±Z1 방향)을 따라 연장되며, 일단부에 배치된 마감 플레이트(130)와 결합될 수 있다.
상기 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140`)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 공(140`)은 사이드 플레이트(140)의 다수 개소에 형성될 수 있으며, 일정한 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 방열 공(140`)은 배터리 셀(10)과 외기 간의 접촉을 허용함으로써 배터리 셀(10)로부터 생성된 구동 열을 신속하게 배출시키는데 기여할 수 있다.
상기 사이드 플레이트(140)는 전체적으로 판 상으로 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 바닥면 일부를 떠받치도록 배터리 셀(10) 측으로 절곡된 걸림턱(148)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 측면에 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트(140)는, 서로 마주하는 방향으로 절곡된 걸림턱(148)의 쌍을 이용하여 배터리 셀(10)의 바닥을 지지할 수 있다.
상기 걸림턱(148)은, 상기 배터리 셀(10)의 배열방향(±Z1 방향)을 따라 사이드 플레이트(140)의 전체 길이에 걸쳐서 연장될 수 있다. 즉, 상기 걸림턱(148)은, 배터리 셀(10)의 배열방향(±Z1 방향)을 따라 전체 배터리 셀(10)들의 바닥면들을 가로질러 연장될 수 있다.
상기 걸림턱(148)의 개방된 일 단부(148a)는 마감 플레이트(130)의 하부 플랜지부(133)와 슬라이딩 결합될 수 있다. 이를 위해, 상기 하부 플랜지부(133)에는 걸림턱(148)의 개방된 일 단부(148a)가 끼워 조립될 수 있는 조립 홀(138)이 형성될 수 있고, 상기 걸림턱(148)의 개방된 일 단부(148a)와 조립 홀(138)이 서로 조립될 수 있도록 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)가 서로 위치 정렬된 상태에서, 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)의 체결 홀(136,141)을 통하여 체결 부재가 끼워 조립됨으로써, 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)가 서로 체결될 수 있다.
예를 들어, 상기 조립 홀(138)은 하부 플랜지부(133)의 바닥에 형성될 수 있고, 하부 플랜지부(133)의 바닥에 결합되어 조립 홀(138)을 정의하도록 절곡된 형태의 조각 편으로부터 형성될 수 있다. 상기 걸림턱(148)의 개방된 일 단부(148a)는 하부 플랜지부(133)와 겹쳐지면서 하부 플랜지부(133)의 조립 홀(138)에 끼워 조립될 수 있다.
후술하는 바와 같이, 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130) 간의 조립에서는, 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)의 조립부위에 마련된 조립 가이드(195)를 이용하여, 이들 간의 조립위치를 정렬시킬 수 있다. 이때, 상기 조립 가이드(195) 외에도, 걸림턱(148)의 일 단부(148a)와 하부 플랜지부(133)의 조립 홀(138)을 통해서도 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)의 조립위치를 정렬시킬 수 있다.
한편, 사이드 플레이트(140)의 개방된 일 단부와 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135)에는 체결 홀(136,141)이 형성될 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)의 조립위치를 상호 정렬시킨 후, 사이드 플레이트(140)의 개방된 일 단부와 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135)에 형성된 체결 홀(136,141)이 상호 일치되도록 이들을 서로 겹쳐지게 배치한 다음에, 상호 일치된 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)의 체결 홀(136,141)을 통하여 체결 부재를 끼워 조립시킴으로써, 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)가 서로 체결될 수 있다. 이때, 상기 사이드 플레이트(140)와 마감 플레이트(130)는 배터리 팩의 코너 위치에서 서로 맞닿으며 면 접촉할 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)는 개방된 일 단부와 걸림턱(148)을 통하여, 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135) 및 하부 플랜지부(133)와 결합되며 배터리 조립체(10,50)를 수용하는 수용공간을 형성할 수 있다. 한편, 미 설명된 도면부호 148b은 걸림턱(148)으로부터 하방(-Z3)을 향하여 양각으로 돌출 형성되어 전체 배터리 팩의 하중을 떠받쳐주는 레그부를 나타낸다.
배터리 셀(10)의 하부는 사이드 플레이트(140)의 걸림턱(148)에 의해 떠받쳐지는 부분을 제외하고는, 사이드 플레이트(140)로부터 노출될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)로부터 노출된 배터리 셀(10)의 하부를 통하여 배터리 셀(10)들 사이로 외기의 흐름을 허용할 수 있고, 배터리 셀(10)의 방열을 촉진할 수 있다. 환언하면, 상기 걸림턱(148)은 배터리 셀(10)의 바닥면 중에서 사이드 플레이트(140)와 인접한 가장자리 부분을 커버하되, 적어도 배터리 셀(10)의 중앙 부분은 걸림턱(148)으로부터 노출된다는 것이다.
상기 사이드 플레이트(140)의 하부에는, 배터리 조립체(10,50)의 바닥면을 떠받치도록 절곡된 걸림턱(148)이 형성되며, 상기 사이드 플레이트(140)의 상부에는, 배터리 조립체(10,50)의 상면을 덮도록 형성되어 배터리 셀(10)의 상하방향 유동이나 진동을 저지하고 위치 고정하기 위한 유동 방지부(145)가 형성된다. 예를 들어, 상기 배터리 조립체(10,50)의 상면이란, 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)가 형성된 면을 의미할 수 있고, 상기 배터리 조립체(10,50)의 바닥면이란, 상기 배터리 조립체(10,50)의 상면과 반대되는 면을 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 걸림턱(148)은, 사이드 플레이트(140)의 하부로부터 배터리 조립체(10,50)의 바닥면을 지지하기 위해 배터리 셀(10)을 향하여 돌출될 수 있다. 그리고, 상기 유동 방지부(145)는, 사이드 플레이트(140)의 상부로부터 배터리 조립체(10,50)의 상면을 덮도록 배터리 셀(10)을 향하여 돌출될 수 있다. 예를 들어, 상기 걸림턱(148)과 유동 방지부(145)는, 배터리 조립체(10,50)를 개재하여 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 사이드 플레이트(140)로부터 서로 마주하는 방향(±Z2)을 향하여 돌출되는 쌍으로 형성될 수 있다.
상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)의 상면을 커버하도록 사이드 플레이트(140)로부터 절곡된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)의 상면을 압박하여 배터리 셀(10)의 상하방향(±Z3) 유동을 억제할 수 있고, 배터리 셀(10)의 유동이나 진동을 규제할 수 있다. 상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)의 상면을 덮도록 배치될 수 있으며, 배터리 조립체(10,50)의 상면과 접촉하거나 또는 상면으로부터 이격된 상태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)와 접촉하여 배터리 셀(10)이 움직이지 못하도록 압박할 수 있고, 배터리 조립체(10,50)로부터 소정 유격을 두고 이격된 상태로 배치되어 상기 유격을 뛰어넘는 배터리 셀(10)의 유동을 저지할 수 있다.
상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)의 상면 일부를 덮도록 형성될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)와 인접한 배터리 조립체(10,50)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 배터리 조립체(10,50)의 중앙부분은 유동 방지부(145)로부터 노출될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유동 방지부(145)는 사이드 플레이트(140)의 상부로부터 배터리 셀(10)의 폭 방향(±Z2)을 따라 절곡될 수 있으며, 소정의 돌출 길이(p)를 가질 수 있다. 상기 유동 방지부(145)의 돌출 길이(p)는, 배터리 셀(10)의 폭 방향(±Z2)을 따라 전극 단자(10a, 도 1)가 형성된 위치까지 연장될 수 있다.
예를 들어, 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부를 통하여 배터리 조립체(10,50)가 수납될 때, 케이스 프레임(160)으로부터 돌출 형성된 유동 방지부(145)가 배터리 조립체(10,50)의 진입을 방해하지 않도록 상기 유동 방지부(145)의 돌출 길이(p)는 배터리 셀(10)의 폭 방향(±Z2)을 따라 전극 단자(10a)가 형성된 위치까지로 제한될 수 있다. 예를 들어, 상기 유동 방지부(145)는 서로 마주하는 한 쌍의 사이드 플레이트(140)로부터 배터리 셀(10)을 향하여 연장되되, 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)가 형성된 위치까지만 연장될 수 있다. 배터리 셀(10)이 케이스 프레임(160) 내로 조립될 때, 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)가 유동 방지부(145)에 걸리지 않도록 하기 위한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유동 방지부(145)는, 사이드 플레이트(140)의 상부를 따라 일정한 간격을 두고 간헐적으로 형성될 수 있다. 상기 유동 방지부(145)는, 걸림턱(148)과 같이 사이드 플레이트(140)의 전체 길이에 걸쳐서 형성되는 것이 아니라, 사이드 플레이트(140)의 길이방향(±Z1)을 따라 일정한 간격을 두고 간헐적으로 형성될 수 있다. 상기 유동 방지부(145)는 배열방향(±Z1)을 따라 서로 다른 다수의 개소에서 배터리 조립체(10,50)를 국부적으로 압박함으로써, 배터리 셀(10)의 유동이나 진동을 억제할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 배터리 조립체(10,50)는 서로 이웃한 구성들 간에 기계적인 간섭을 갖기 때문에, 배터리 조립체(10,50)의 국부적인 가압을 통해서도 배터리 조립체(10,50)의 전체를 위치 고정할 수 있다.
상기 배터리 조립체(10,50)는, 서로 교번되게 배열된 배터리 셀(10)과 스페이서(50)를 포함한다. 그리고, 서로 이웃한 배터리 셀(10)과 스페이서(50)는 서로에 대해 끼워져 조립된다. 즉, 이웃하게 배치된 배터리 셀(10)과 스페이서(50)는 서로에 대한 간섭을 갖게 된다. 배터리 셀(10)과 스페이서(50) 간의 간섭 구조에 대해서는 후에 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 유동 방지부(145)는 스페이서(50)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 유동 방지부(145)는 스페이서(50)의 상면에 직접 접촉하거나 또는 스페이서(50)의 상면으로부터 소정 유격을 두고 이격되게 배치될 수도 있다. 만일 유동 방지부(145)가 배터리 셀(10)의 상부에 형성된다면, 배터리 셀(10)의 유동을 억제하기 위해 배터리 셀(10)의 상면을 직접 압박하게 되고, 이 경우, 배터리 셀(10)에 충격을 주어 배터리 셀(10)의 충, 방전동작에 악영향을 줄 수도 있다. 이에, 본 발명에서는 충, 방전동작에 직접적인 영향을 주지 않는 스페이서(50)의 상부에 유동 방지부(145)를 형성하되, 스페이서(50)와의 간섭을 통하여 배터리 셀(10)을 간접적으로 지지한다.
상기 유동 방지부(145)는 사이드 플레이트(140)의 길이방향(±Z1)을 따라 일정한 간격을 두고 간헐적으로 형성되며 배터리 조립체(10,50)의 상부를 향하여 돌출된다. 보다 구체적으로, 상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50) 중에서 스페이서(50)의 상부에 간헐적으로 형성된다. 상기 유동 방지부(145)는 스페이서(50)의 상부를 덮도록 형성되며, 스페이서(50)의 상면을 압박하여 배터리 셀(10)의 유동을 억제하게 된다. 이때, 상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10)의 일부를 수용하여 배터리 셀(10)과의 간섭을 형성하며, 스페이서(50)와 배터리 셀(10) 간의 간섭을 이용하여, 스페이서(50)를 구속함으로써 배터리 셀(10)의 유동이 간접적으로 규제될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 상기 유동 방지부(145)는, 배터리 조립체(10,50) 중에서 스페이서(50) 상에 정렬될 수 있다. 즉, 상기 유동 방지부(145)는 스페이서(50)의 상부에 정렬되며, 배터리 셀(10)의 상부에는 형성되지 않을 수 있다. 환언하면, 상기 배터리 셀(10)의 상부는 유동 방지부(145)로부터 노출될 수 있다. 이렇게 배터리 셀(10)의 상부가 유동 방지부(145)로부터 노출됨으로써, 배터리 셀(10)의 상부를 통하여 배터리 셀(10)과 외기 간의 직접 접촉을 허용할 수 있고, 배터리 셀(10)의 방열을 촉진할 수 있다.
상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)를 따라 모든 스페이서(50) 상에 형성될 수도 있으나, 도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)를 따라 교번되는 위치의 스페이서(50) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 유동 방지부(145)는, 배터리 조립체(10,50)를 따라 홀수 번째에 배치된 스페이서(50) 상에만 형성되거나, 또는 짝수 번째에 배치된 스페이서(50) 상에만 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 하나의 스페이서(50)에 대해, 양편으로 두 개의 배터리 셀(10)이 끼워 조립되므로, 하나의 스페이서(50)를 구속함으로써 두 개의 배터리 셀(10)에 대한 위치 규제가 가능하다. 이 때문에, 교번되는 스페이서(50) 상에만 유동 방지부(145)를 형성하더라도 전체 배터리 셀(10)의 유동을 방지할 수 있는 것이다.
예를 들어, 상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)의 양 측면에 배치된 사이드 플레이트(140)들로부터 서로 마주하는 위치에 쌍으로 형성될 수 있다. 즉, 양편 사이드 플레이트(140)들로부터 돌출된 유동 방지부(145)의 쌍은 서로 마주하는 위치에서 동일한 스페이서(50)의 상부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유동 방지부(145)는 사이드 플레이트(140)의 상부로부터 돌출된 조각 편으로 마련될 수 있다. 이때, 상기 유동 방지부(145)는 스페이서(50)의 상면을 압박하거나, 스페이서(50)의 상면에 대해 접촉하거나, 또는 스페이서(50)의 상면으로부터 소정 유격을 두고 이격되게 배치될 수도 있다. 즉, 상기 유동 방지부(145)와 스페이서(50) 간의 배치에 관하여는 다양한 실시 태양이 가능하며, 예를 들어, 상기 유동 방지부(145)는 설정된 한도를 넘는 스페이서(50)의 유동에 대응하여, 스페이서(50)를 압박할 수 있도록 스페이서(50) 상부에 배치되면 충분하다.
상기 배터리 조립체(10,50)는 하방으로는 걸림턱(148)에 의해 떠받쳐 지지되고, 상방으로는 유동 방지부(145)에 의해 유동이 억제될 수 있다. 즉, 상기 배터리 조립체(10,50)는 하방의 걸림턱(148)과 상방의 유동 방지부(145) 사이에서 상하방향(±Z3)으로의 움직임이 규제될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 진동이나 유동을 방지함으로써 배터리 셀(10)의 변형이나 파손 등에 따른 배터리 셀(10)의 출력 성능 저하를 막을 수 있다.
케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부를 통하여 배터리 조립체(10,50)가 조립될 때, 상기 유동 방지부(145)는 배터리 조립체(10,50)의 진입을 방해하지 않는 위치에 형성될 수 있다. 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 유동 방지부(145)의 높이(h)는 배터리 셀(10)의 진입을 방해하지 않도록 배터리 셀(10)의 상면보다는 충분히 높은 레벨에 형성되되, 스페이서(50)의 유동을 억제하도록 스페이서(50)의 상면에 대해 접촉될 수 있는 충분히 낮은 레벨로 형성될 수 있다.
상기 유동 방지부(145)는 사이드 플레이트(140)의 상부로부터 배터리 셀(10)을 향하여 돌출되는데, 유동 방지부(145)의 돌출 길이(p)는 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a, 도 1) 위치까지로 제한될 수 있다. 만일 상기 유동 방지부(145)가 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)를 넘어서는 위치까지 돌출되면, 배터리 셀(10)의 진입시 전극 단자(10a)가 유동 방지부(145)에 걸려 조립이 어려워질 수 있기 때문이다.
상기 사이드 플레이트(140)는 전체적으로 판 상으로 형성될 수 있으며, 배터리 조립체(10,50)의 바닥면의 일부를 떠받치도록 절곡된 걸림턱(148)과, 배터리 조립체(10,50)의 상면의 일부를 덮도록 절곡된 유동 방지부(145)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 셀(10)의 바닥면과 상면은 사이드 플레이트(140)가 가로질러 연장되는 배터리 조립체(10,50)의 측면과 이웃한 면을 의미하되, 서로 반대되는 면을 의미할 수 있다.
즉, 상기 배터리 조립체(10,50)의 서로 반대되는 측면에 배치되는 양편의 사이드 플레이트(140)는, 서로 마주하는 방향(±Z2)으로 절곡된 유동 방지부(145)의 쌍과 걸림턱(148)의 쌍을 이용하여, 상하방향(±Z3)으로 배터리 조립체(10,50)를 구속하고 상하방향(±Z3)의 유동이나 진동을 방지할 수 있다. 상기 유동 방지부(145)와 걸림턱(148)은, 사이드 플레이트(140)와 함께 일체로 형성되며, 사이드 플레이트(140)의 본체로부터 배터리 셀(10)을 향하여 절곡된 형태로 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 케이스 프레임(160)은 배터리 조립체(10,50)의 3 측면을 둘러싸는 형태로 형성되며, 케이스 프레임(160, 보다 구체적으로, 사이드 플레이트 140)과 일체로 형성된 유동 방지부(145) 및 걸림턱(148)을 이용하여, 배터리 조립체(10,50)의 상면과 바닥면을 추가적으로 지지해줄 수 있다. 환언하면, 상기 케이스 프레임(160)은 배터리 조립체(10,50)의 5 면을 덮도록 일체적으로 형성될 수 있다. 본 발명의 케이스 프레임(160)은, 이음새 없이 매끄럽게 형성될 수 있는데, 예를 들어, 상기 케이스 프레임(160)은 하나의 원자재 시트를 절곡하여 엔드 플레이트(150)와, 엔드 플레이트(150) 양편의 사이드 플레이트(140)가 부드럽게 연결된 구조를 형성할 수 있으며, 이와 함께, 상기 사이드 플레이트(140)로부터 유동 방지부(145) 및 걸림턱(148)이 일체로 부드럽게 연결된 구조를 동시에 형성할 수 있다. 즉, 원자재 시트에 대한 연속적인 절곡을 통하여, 배터리 조립체(10,50)의 5 면을 지지해줄 수 있는 케이스 프레임(160)을 간단하게 형성할 수 있다.
예를 들어, 케이스 프레임(160)을 하나의 원자재 시트로부터 형성하지 않고, 별개로 형성된 다수의 부재들을 이용한 상호 체결이나 상호 결합으로 형성하면, 케이스 프레임(160)을 형성하기 위한 다수의 부속 공정들이 요구되며, 공정 수가 증가하는 것은 물론이고, 부속 공정에서의 불량 발생으로 품질 관리가 어렵게 된다. 또한, 하나의 원자재 시트로부터 형성된 케이스 프레임(160)보다는, 다수의 부재들을 이용한 상호 체결이나 결합으로 형성된 케이스 프레임(160)이 기계적인 강성이나 내구성 측면에서 불리하게 된다.
한편, 케이스 프레임(160)의 내부 공간에 배터리 조립체(10,50)를 수납한 이후에, 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부에 마감 플레이트(130)를 체결함으로써, 배터리 조립체(10,50)의 전체 6 면이 구속되며, 다수의 배터리 셀(50)들이 구조적으로 결속된 배터리 팩을 완성할 수 있다.
본 발명과 대비되는 비교예에서는, 케이스 프레임(160, 보다 구체적으로 사이드 플레이트 140)에 배터리 조립체(10,50)의 바닥면이나 상면을 지지해주는 걸림턱(148)이나 유동 방지부(145)가 형성되어 있지 않다. 이러한 비교예에서는, 케이스 프레임(160)의 내부 공간에 배터리 조립체(10,50)를 수납한 이후에, 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부에 마감 플레이트(130)를 체결하고, 배터리 조립체(10,50)의 바닥면과 상면에 각각 바텀 플레이트(미도시)와 탑 플레이트(미도시)를 체결함으로써, 배터리 조립체(10,50)의 전체 6 면을 구속할 필요가 있다. 즉, 본 발명과 비교하면, 배터리 조립체(10,50)의 바닥면과 상면을 지지하기 위한 별도의 바텀 플레이트(미도시)와 탑 플레이트(미도시)가 더 필요하게 된다는 것이며, 이러한 구조의 추가로 인하여, 구성 부품의 개수가 증가하는 것은 물론이고, 바텀 플레이트(미도시) 및 탑 플레이트(미도시)와 주변 구성들, 그러니까, 케이스 프레임(160) 및 마감 플레이트(130) 간의 체결을 위한 추가적인 체결 구조가 더 필요하게 되는 등으로, 전체 구성 및 조립 공정이 복잡화된다는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 케이스 프레임(160)에 일체적으로 형성된 걸림턱(148) 및 유동 방지부(145)를 이용하여, 배터리 조립체(10,50)를 상하방향(±Z3)으로 지지해줌으로써, 별도의 플레이트나 체결 작업이 필요하지 않게 되므로, 전체 구조가 단순화되고 조립 공수가 절감될 수 있다.
상기 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140`)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 공(140`)은 배터리 셀(10)의 열 방향(±Z1)을 따라 일정한 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다. 상기 방열 공(140`)은 배터리 셀(10)과 외기 간의 접촉을 허용함으로써 배터리 셀(10)로부터 생성된 구동 열을 신속하게 배출시키는데 기여할 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 사이드 플레이트(140)에는 회로기판(미도시)을 장착하기 위한 보스 부재(미도시)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판은, BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템) 등을 형성할 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)의 일면은 배터리 셀(10)의 측면과 대면할 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 타면에는 회로기판이 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판은 배터리 셀(10)의 충, 방전 상태를 모니터링하고 배터리 팩의 전반적인 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 보스 부재(미도시)는 대략 장방형 또는 정방형의 회로기판에 대응하여 격자 상으로 4군데에 배열될 수 있으며, 다수의 회로기판에 대응하여 격자 상으로 4의 배수에 해당되는 개소에 배열될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 회로기판에는 결합 공이 형성될 수 있으며, 결합 공을 통과한 나사 부재가 사이드 플레이트(140) 상의 보스 부재(미도시)에 대해 체결됨으로써 회로기판이 사이드 플레이트(140) 상에 고정될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 배터리 조립체(10,50)를 도시한 사시도이다. 예를 들어, 상기 배터리 조립체(10,50)는 일 방향(±Z1)을 따라 배열될 수 있으며, 일 방향(±Z1)을 따라 서로 번갈아 가며 배치된 배터리 셀(10)과 스페이서(50)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(10)로는 리튬 이온 전지와 같은 이차 전지가 적용될 수 있으며, 원통형 이차 전지나 각형 이차 전지, 또는 폴리머 이차 전지 등 다양한 형태의 이차 전지가 적용될 수 있고, 어느 하나의 형태에 한정될 필요는 없다.
예를 들어, 각 배터리 셀(10)은, 케이스(10b)와, 상기 케이스(10b) 내에 수용된 전극 조립체(미도시) 및 전극 조립체와 전기적으로 연결되어 케이스(10b) 외부로 인출되는 전극 단자(10a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(10a)는 배터리 셀(10)의 상부를 형성할 수 있으며, 케이스(10b) 상으로 노출될 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 전극 조립체는 양극, 세퍼레이터, 음극을 포함하며, 권취형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 상기 케이스(10b)는 그 내부에 전극 조립체를 수용하며, 전극 조립체와 외부회로 간의 전기 접속을 위해 케이스(10b) 외부로는 전극 단자(10a)가 인출된다.
예를 들어, 이웃한 배터리 셀(10)들은 전극 단자(10a)의 접속을 통하여 서로 전기적으로 연결되며, 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있는데, 버스 바(15)를 통하여 이웃한 전극 단자(10a)들이 서로 연결될 수 있다.
상기 케이스(10b)에는 안전 벤트(10`)가 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(10`)는 상대적으로 약한 강도로 설계되며, 케이스(10b) 내에 사전에 임계 포인트 이상의 내압이 걸리면 파단되면서 내부 가스를 분출시키는 기능을 한다.
이웃한 배터리 셀(10)들 사이에는 스페이서(50)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10)들을 전기적으로 절연시켜준다. 예를 들어, 상기 케이스(10b)는 전기적으로 극성을 띨 수 있는데, 절연성 소재로 형성된 스페이서(50)를 개재하여 이웃한 배터리 셀(10)들 간의 전기적인 간섭을 차단할 수 있다.
또한, 상기 스페이서(50)는 배터리 셀(10)들 사이에 방열 통로를 제공할 수 있으며, 이를 위해, 상기 스페이서(50)에는 방열 공(50`)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 스페이서(50)의 측면을 덮도록 조립되는 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140`, 도 1)이 형성될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 방열 공(140`)과 마주하는 위치에 형성된 스페이서(50)의 방열 공(50`)이 상호 연결되어, 배터리 셀(10)들 사이의 방열 통로를 제공할 수 있다.
상기 스페이서(50)는 배터리 셀(10)들 사이에 개재되어 배터리 셀(10)의 열적 팽창, 즉, 스웰링(swelling)을 억제할 수 있다. 상기 배터리 셀(10)의 케이스(10b)는 변형이 가능한 금속 소재로 형성되는데, 고분자 소재와 같이 변형이 적은 소재를 이용하여 스페이서(50)를 형성함으로써 배터리 셀(10)의 스웰링을 억제할 수 있다.
한편, 상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10)들 사이뿐 아니라, 배터리 셀(10)의 열 방향(±Z1)을 따라 최외곽 배터리 셀(10)의 외면에 밀착되게 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)의 열 방향(±Z1 방향)을 따라 양편으로는 엔드 플레이트(150)와 마감 플레이트(130)가 배치되는데, 엔드 플레이트(150)와 배터리 셀(10) 간의 전기적인 절연을 위해, 그리고, 마감 플레이트(130)와 배터리 셀(10) 간의 전기적인 절연을 위해 이들 사이에는 각각 스페이서(50)가 배치될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에는 배터리 셀(10)과 스페이서(50) 간의 조립 구조를 설명하기 위한 도면들이 도시되어 있다. 여기서, 도 6b는 도 6a의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.
도면들을 참조하면, 서로 이웃한 배터리 셀(10)과 스페이서(50)는 서로에 대해 끼워 조립될 수 있다. 즉, 이웃하게 배치된 배터리 셀(10)과 스페이서(50)는 서로에 대한 간섭을 갖게 된다. 보다 구체적으로, 배터리 조립체(10,50)의 양단에 배치된 스페이서(50)를 제외하고, 중간에 배치된 스페이서(50)의 양편으로는 서로 다른 배터리 셀(10)들이 끼워 조립될 수 있다.
상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10)의 적어도 일부를 수용하는 수용부(G)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스페이서(50)는 배열방향(±Z1)을 따라 양편으로 서로 다른 배터리 셀(10)을 수용할 수 있는 수용부(G)를 포함할 수 있다. 상기 수용부(G)는 배터리 셀(10)의 일부를 수용하면서 배터리 셀(10)의 외곽(10c)을 덮도록 조립될 수 있다.
상기 스페이서(50)는, 서로 이웃하는 배터리 셀(10)들 사이에 개재되는 개재부(51)와, 상기 개재부(51)의 가장자리로부터 배터리 셀(10)의 외곽(10c)을 덮도록 연장되는 테두리부(55)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 개재부(51)와 테두리부(55)는 배터리 셀(10)의 일부를 수용하도록 오목하게 인입된 수용부(G)를 형성할 수 있다. 즉, 상기 개재부(51)와 테두리부(55)에 의해 한정된 수용부(G) 내에 배터리 셀(10)이 수용되어 끼워 조립될 수 있다.
상기 테두리부(55)는 상기 개재부(51)의 테두리를 따라 폐루프 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 테두리부(55)는 개재부(51)의 외곽을 따라 연속적인 형태로 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 외곽(10c) 라인을 따라 연속적인 폐루프 형태로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 스페이서(50)와 배터리 셀(10)이 서로에 대해 간섭되도록 스페이서(50)의 테두리부(55)가 배터리 셀(10)의 일부를 둘러싸면 충분하다.
본 발명에서는 상기 스페이서(50)와 배터리 셀(10)이 서로에 대해 간섭되도록 스페이서(55)의 테두리부(55)가 배터리 셀(10)의 외곽(10c)을 둘러싸는 한편으로, 스페이스(50)의 상부에 유동 방지부(145)를 형성함으로써, 유동 방지부(145)를 통하여 스페이서(50)와 간섭되는 배터리 셀(10)의 유동을 억제할 수 있다.
도 7은 마감 플레이트(130)와 케이스 프레임(160) 간의 조립을 설명하기 위한 사시도이다.
도면에서 볼 수 있듯이, 상기 마감 플레이트(130)와 케이스 프레임(160)의 서로 마주하는 위치에는 조립 가이드(195)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 조립 가이드(195)는 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135) 상에서 돌출된 조립 핀(191)을 포함할 수 있다. 상기 조립 핀(191)은 마감 플레이트(130)와 케이스 프레임(160) 간의 조립을 안내할 수 있다. 마감 플레이트(130)와 케이스 프레임(160) 간의 조립에 관하여, 상기 마감 플레이트(130)는 케이스 프레임(160)의 내면을 따라 슬라이딩 접촉을 통해 미끄러지며 케이스 프레임(160)의 일단부와 겹쳐지게 배치되고, 상호 겹쳐지게 포개어진 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135)와 케이스 프레임(160)의 일단부에 형성된 체결 홀(136,141)을 상호 일치시킨 후, 상호 정렬된 체결 홀(136,141)에 체결 부재를 끼워 조립한다. 이때, 상기 마감 플레이트(130)의 조립 핀(191)은 마감 플레이트(130)와 사이드 플레이트(140) 간의 조립 위치를 안내하게 되며, 조립 핀(191)의 안내에 따라 마감 플레이트(130)와 사이드 플레이트(140)가 정 위치에 조립되어 체결 홀(136,141)을 일치시킬 수 있다.
배터리 팩의 조립 공정에 대해 개략적으로 설명하면 이하와 같다. 즉, 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부를 통하여 배터리 셀(10)들을 케이스 프레임(160) 내부에 수납한다. 예를 들어, 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부로부터, 엔드 플레이트(150)로 폐쇄되어 있는 타 단부를 향하여 배터리 조립체(10,50)를 밀어 넣어서 케이스 프레임(160)의 내부 공간에 배터리 조립체(10,50)를 수납할 수 있다. 예를 들어, 케이스 프레임(160)의 내부 공간에, 다수의 배터리 셀(10)들과 그 사이에 개재되는 스페이서(50)들을 차례대로 적층시킬 수 있다. 그리고, 케이스 프레임(160)에 의해 구획된 내부 공간에 배터리 조립체(10,50)가 모두 채워지면, 케이스 프레임(160)의 개방된 단부를 마감하기 위한 마감 플레이트(130)를 케이스 프레임(160)의 일 단부에 체결하게 된다.
이때, 케이스 프레임(160)의 개방된 일 단부에 끼워지는 마감 플레이트(130)는 조립 가이드(195)를 통하여 조립 위치가 정렬될 수 있다. 상기 조립 가이드(195)는 마감 플레이트(130)의 측면 플랜지부(135)에 돌출 형성된 조립 핀(191)과, 사이드 플레이트(140)에 형성된 조립 레일(192)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 마감 플레이트(130)에는 돌출된 형상의 조립 핀(191)이 형성되어 있고, 마감 플레이트(130)의 조립 핀(191)이 사이드 플레이트(140)의 조립 레일(192)에 끼워져 상호 위치 정렬된 상태로 마감 플레이트(130)가 배터리 조립체(10,50)를 향하여 슬라이딩 방향(-Z1 방향)으로 가압된다. 예를 들어, 상기 마감 플레이트(130)는 프레스와 같은 가압 수단(미도시)에 의해 배터리 조립체(10,50)를 향해 슬라이딩 방향(-Z1 방향)으로 가압될 수 있다. 이때, 상기 마감 플레이트(130)는 사이드 플레이트(140)의 내면을 따라 슬라이딩 방식으로 미끄러지며 사이드 플레이트(140)의 일 단부와 겹쳐지는 위치까지 이동하게 된다. 그리고, 마감 플레이트(130)와 사이드 플레이트(140)의 체결 홀(136,141)이 상호 일치된 상태에서, 상호 일치된 체결 홀(136,141)에 체결 부재를 끼워 조립함으로써, 배터리 팩의 대강이 완성된다.
이러한 조립 방식에 의하면, 마감 플레이트(130)에 돌출 형성된 조립 핀(191)이, 사이드 플레이트(140)에 형성된 조립 레일(192)을 따라 안내됨으로써, 배터리 셀(10)의 배열방향을 따라 마감 플레이트(130)가 슬라이딩 이동하는 과정에서 마감 플레이트(130)와 사이드 플레이트(140) 간의 위치가 흩트러지지 않게 되며, 상호 위치 정렬된 상태에서, 마감 플레이트(130)가 사이드 플레이트(140)와의 체결위치로 이동하게 된다.
마감 플레이트(130)의 조립 핀(191)은, 사이드 플레이트(140)에 형성된 조립 레일(192)에 끼워져, 마감 플레이트(130)와 사이드 플레이트(140)가 상호 위치 정렬을 이루게 된다. 상기 사이드 플레이트(140)에는 일 측이 개방된 형태의 조립 레일(192)이 형성되어 있다. 상기 마감 플레이트(130)의 조립 핀(191)은 개방된 일 측을 통하여 조립 레일(192)에 끼워지게 된다.
조립 레일(192)의 일 측이 개방되어 있다는 것은, 조립 레일(192)이 사이드 플레이트(140)의 내벽에 의해 완전히 둘러싸여 있는 폐쇄된 구조가 아니라, 개방된 일 측을 통하여 조립 레일(192)이 외부와 연결되어, 조립 핀(191)이 조립 레일(192)의 외부로부터 조립 레일(192) 내로 진입할 수 있다는 것이다. 이렇게 개방된 조립 레일(192)을 형성한 것은, 마감 플레이트(130)와 사이드 플레이트(140) 간의 조립 공정을 고려한 것이다. 즉, 마감 플레이트(130)는 사이드 플레이트(140)의 내면을 따라 슬라이딩 방식으로 이동하며 사이드 플레이트(140)의 단부(보다 구체적으로 체결 홀 141)와 겹쳐지는 체결위치로 이동하여 체결되므로, 마감 플레이트(130)의 조립 핀(191)은 조립 레일(192)의 개방된 일 측으로부터 조립 레일(192) 내로 진입하여 조립 레일(192)을 따라 슬라이딩하며 미끄럼 이동하게 된다. 상기 조립 레일(192)은 마감 플레이트(130)의 조립방향(-Z1 방향)을 따라 길게 연장된 세장형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 조립 레일(192)은 배터리 셀(10)의 배열방향(±Z1 방향)을 따라 길게 연장된 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 배터리 셀 10`: 안전 벤트
10a: 전극 단자 10b: 배터리 셀의 케이스
10c: 배터리 셀의 외곽 15: 버스 바
50: 스페이서 51: 개재부
55: 테두리부 130: 마감 플레이트
131: 베이스 플레이트 132: 상부 플랜지부
133: 하부 플랜지부 135: 측면 플랜지부
136: 체결 홀 140: 사이드 플레이트
140`: 방열 공 141: 체결 홀
145: 유동 방지부 148: 걸림턱
148a: 걸림턱의 단부 148b: 레그부
150: 엔드 플레이트 152: 상부 플랜지부
153: 하부 플랜지부 160: 케이스 프레임
191: 조립 핀 192: 조립 레일
195: 조립 가이드
p: 걸림턱의 돌출 길이 h: 걸림턱의 높이
G: 스페이서의 수용부

Claims (20)

  1. 서로 번갈아 배치된 배터리 셀과 스페이서를 포함하는 배터리 조립체;
    상기 배터리 조립체의 측면을 가로질러 연장되는 사이드 플레이트; 및
    상기 사이드 플레이트로부터 상기 배터리 조립체의 상부를 덮도록 배터리 조립체를 향하여 돌출된 유동 방지부를 포함하되, 상기 유동 방지부는 상기 스페이서 상에 정렬되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    서로 이웃한 배터리 셀과 스페이서는 서로에 대해 끼워지도록 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스페이서는 이웃한 배터리 셀의 적어도 일부를 수용하는 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 배터리 셀의 외곽을 덮는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 스페이서는, 서로 이웃한 배터리 셀들 사이에 개재되는 개재부; 및
    상기 개재부의 가장자리로부터 배터리 셀의 외곽을 덮도록 연장되는 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유동 방지부는, 상기 스페이서의 테두리부를 통하여 배터리 셀의 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 상기 유동 방지부로부터 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서의 양편으로는 서로 다른 배터리 셀이 끼워 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유동 방지부는, 상기 사이드 플레이트의 길이방향을 따라 다수의 개소에 간헐적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유동 방지부는 상기 배터리 조립체를 따라 스페이서의 상부에 간헐적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유동 방지부는 상기 배터리 조립체를 따라 교번되는 위치의 스페이서 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트는 상기 배터리 조립체를 사이에 두고 배치된 한 쌍의 사이드 플레이트들을 포함하고,
    상기 유동 방지부는 상기 사이드 플레이트들로부터 서로 마주하는 방향으로 쌍을 이루어 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 쌍을 이루는 사이드 플레이트들 사이에서 폐쇄된 일 단부를 형성하는 엔드 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트와 엔드 플레이트는 서로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 조립체는, 상기 사이드 플레이트의 개방된 타 단부를 통하여 사이드 플레이트 내부로 조립되고,
    상기 사이드 플레이트의 개방된 타 단부에는 마감 플레이트가 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트에는 상기 배터리 조립체의 바닥을 떠받쳐 지지하기 위한 걸림턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 유동 방지부와 걸림턱은, 상기 사이드 플레이트의 서로 반대되는 상부 및 하부에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 걸림턱은 상기 사이드 플레이트의 전체 길이에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 걸림턱은, 상기 배터리 셀의 바닥면 중에서 사이드 플레이트와 인접한 가장자리 부분을 커버하되, 배터리 셀의 중앙 부분은 걸림턱으로부터 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 걸림턱은, 상기 배터리 조립체를 따라 전체 배터리 셀들의 바닥면들을 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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