KR20170027549A - 진동 내성을 가진 전지 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 진동 방지 구조를 가지는 셀 케이스로 셀 적층체가 감싸여진 전지 유닛을 개시한다. 상기 셀 케이스는 상부 커버와 하부 커버를 포함한다. 상기 하부 커버는, 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역과 각각 접촉하도록 상기 하부 커버의 바닥판으로부터 수직으로 돌출되고 단부에는 홀이 형성된 제1 내지 제4밀착 지지대를 구비한다. 또한, 상기 상부 커버는 상기 제1 내지 제4밀착 지지대의 홀에 각각 삽입될 수 있도록 상기 상부 커버의 천정판으로부터 돌출된 제1 내지 제4삽입 로드를 구비한다.

Description

진동 내성을 가진 전지 유닛{Battery Unit Having Vibration Robustness}

본 발명은 파우치 타입의 전지 셀과 이를 감싸는 셀 케이스를 포함하는 전지 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스 내부에서 전지 셀이 진동되는 것을 방지할 수 있는 구조를 가진 전지 유닛에 관한 것이다.

최근 들어, 화석 연료의 고갈과 환경 오염의 문제 때문에 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같은 전기 구동 자동차의 수요가 증가하고 있다. 상기 전기 구동 자동차는 한번의 충전으로 수십 내지 수백 킬로미터를 운행할 수 있는 대용량의 전지 팩을 포함한다.

상기 전지 팩은 복수의 전지 유닛을 하나의 모듈로 집합시키고, 인접하는 전지 유닛들 사이를 전기적으로 직렬 연결한 구조를 가진다. 또한, 각 전지 유닛은 하나 이상의 전지 셀을 포함하는 셀 적층체를 셀 케이스로 감싼 구조를 가진다. 상기 셀 케이스는 적어도 내부에 수납된 각 전지 셀의 전극을 외부로 노출시키며, 노출된 전극은 인접하는 전지 유닛들 사이의 전기적 연결에 사용된다.

전기 구동 자동차가 운행되는 동안, 전지 팩에는 크고 작은 진동이 인가된다. 따라서, 각 전지 유닛에 포함된 전지 셀들도 상기 인가된 진동에 의해 계속 진동을 한다. 각 전지 셀이 반복적으로 움직이면, 전극을 통해 전지 셀 내부로 진동이 전파되므로 기계적 강도가 약한 요소들이 단선될 수 있다.

예를 들어, 파우치 셀은 수십 ㎛의 얇은 두께를 갖는 전극판에서 돌출된 전극 탭과 전극 리드가 용접되는데, 파우치 셀의 전극 리드에 진동이 계속 가해지면 용접 부위가 끊어지거나 용접 부위에 크랙이 생길 수 있다.

전지 팩에 가해지는 진동은 전지 팩이 설치되는 지지대에 방진 패드를 부착하면 완화할 수 있다. 그런데 방진 패드는 미세한 진동을 완화하는데 효과가 있고 진폭이 큰 진동은 완화하기 어렵다. 또한, 전지 팩 자체가 견고하게 고정되어 있어도 그 내부로는 진동이 계속 전파되므로 전지 팩의 방진 구조만 가지고는 전술한 문제를 해결하기 어렵다.

따라서, 본 발명자는 전지 팩 자체의 방진 구조를 설계하는 것과는 별개로 각 전지 유닛에 수납되어 있는 전지 셀 수준에서도 진동을 억제할 수 있는 방안이 필요하다는 것을 인식하였다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 전지 셀 수준에서도 진동을 효과적으로 완화할 수 있도록 셀 케이스의 구조가 개선된 전지 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동 내성을 가진 전지 유닛은, 네 변을 따라 실링 라인이 형성되고 서로 반대 극성을 가진 제1리드 및 제2리드가 외부로 돌출된 구조를 가진 하나 이상의 파우치 셀을 적층시킨 셀 적층체; 및 서로 결합되어 상기 셀 적층체가 안착되는 공간을 정의하는 상부 커버 및 하부 커버를 포함하는 셀 케이스를 구비하고, 상기 하부 커버는, 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역과 각각 접촉하도록 상기 하부 커버의 바닥판으로부터 수직으로 돌출되고 단부에는 홀이 형성된 제1 내지 제4밀착 지지대를 구비하고, 상기 상부 커버는 상기 제1 내지 제4밀착 지지대의 홀에 각각 삽입될 수 있도록 상기 상부 커버의 천정판으로부터 돌출된 제1 내지 제4삽입 로드를 구비한다.

선택적으로, 상기 천정판의 외측 표면에 국소적으로 융기된 비드 구조가 형성될 수 있다. 또한, 상기 바닥판의 외측 표면에 국소적으로 융기된 비드 구조가 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 셀 적층체에 포함된 각 파우치 셀의 제1 및 제2리드는, 상기 셀 적층체의 상측 및 하측으로부터 각각 돌출될 수 있다. 또한, 상부 커버의 상측 부분과 상기 하부 커버의 상측 부분 중에서 상기 제1코너 영역 및 상기 제2코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제1리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스될 수 있다. 또한, 상기 상부 커버의 하측 부분과 상기 하부 커버의 하측 부분 중에서 상기 제3코너 영역 및 상기 제4코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제2리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스될 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 커버와 상기 하부 커버는 스냅 핏(snap fit) 방식으로 결합될 수 있다. 일 예로, 상기 상부 커버는 상기 천정판으로부터 상기 하부 커버를 향해 돌출된 상부 테두리 벽을 포함하고, 상기 하부 커버는 상기 바닥판으로부터 상기 상부 커버를 향해 돌출된 하부 테두리 벽을 포함할 수 있다. 또한, 상기 상부 테두리 벽의 단부와 상기 하부 테두리 벽의 단부 중 일측에는 복수의 지점에 스냅 핏 방식의 결합을 위한 스냅 핏 돌기들이 형성되고, 다른 측에는 상기 스냅 핏 돌기들과 대응되는 복수의 지점에 스냅 핏 홈들이 형성될 수 있다.

선택적으로, 상기 제1 내지 제4밀착 지지대의 각각은 상기 제1 내지 제4코너 영역과 접촉하는 영역에 편평한 면을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 편평한 면에는 방진 패드가 부착될 수 있고, 상기 방진 패드는 쿠션이 있는 발포 고무 재질로 이루어질 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 전지 유닛은, 네 변을 따라 실링 라인이 형성되고 서로 반대 극성을 가진 제1리드 및 제2리드가 외부로 돌출된 구조를 가진 하나 이상의 파우치 셀을 적층시킨 셀 적층체; 및 서로 결합되어 상기 셀 적층체가 안착되는 공간을 정의하는 상부 커버 및 하부 커버를 포함하는 셀 케이스를 구비하고, 상기 하부 커버는, 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역과 수평 방향으로 이격되지 않도록 상기 하부 커버의 바닥판으로부터 수직 돌출된 제1 내지 제4하부 밀착 지지대를 구비하고, 상기 상부 커버는 상기 제1 내지 제4하부 지지대의 단부와 면대면으로 접촉될 수 있도록 상기 상부 커버의 천정판으로부터 돌출된 제1 내지 제4상부 밀착 지지대를 구비할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 내지 제4하부 밀착 지지대의 단부들과 상기 제1 내지 제4상부 밀착 지지대의 단부들 중 일 측에는 홈이 형성되고, 타 측에는 상기 홈과 정합되는 돌기가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 파우치 셀을 셀 케이스 내에서 견고하게 고정할 수 있으므로, 진동이 셀 케이스에 인가되더라도 파우치 셀이 움직이는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 유닛의 상부 평면도이다.
도 2는 도 1의 셀 케이스를 구성하는 상부 커버와 하부 커버의 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 조립체를 구성하는 파우치 셀의 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A' 선을 따라 단면을 취한 단면도이다.
도 6은 도 1의 B-B' 선을 따라 단면을 취한 단면도이다.
도 7은 도 1의 C-C' 선을 따라 단면을 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스냅 핏 방식의 결합 구조를 보여주는 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 상부 커버와 하부 커버의 결합 부분에 포함된 형상 정합 구조를 보여주는 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 밀착 지지대의 변형예를 보여주는 부분 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 밀착 지지대의 또 다른 변형예를 보여주는 부분 사시도이다.
도 12는 도 1의 C-C'선에 따른 단면을 기준으로 본 발명의 변형예에 따른 하부 밀착 지지대와 상부 밀착 지지대의 결합 구조를 보여주는 부분 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 진동 방지 구조(하부 밀착 지지대, 상부 밀착 지지대)의 변형예를 보여주는 부분 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 진동 방지 구조(하부 밀착 지지대, 상부 밀착 지지대)의 또 다른 변형예를 보여주는 부분 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지 유닛(10)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 셀 케이스(11)를 구성하는 상부 커버(11a)와 하부 커버(11b)의 사시도이고, 도 3은 도 1의 전지 유닛(10)에 대한 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 셀 케이스(11)에 의해 수납되는 파우치 셀(20)의 사시도이고, 도 5는 도 1의 A-A' 선을 따라 단면을 취한 단면도이고, 도 6은 도 1의 B-B'선을 따라 단면을 취한 단면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 유닛(10)은 셀 적층체(12)와 상부 커버(11a) 및 하부 커버(11b)로 구성된 셀 케이스(11)를 포함한다. 상기 셀 적층체(12)는 상하 방향으로 적층된 2개의 파우치 셀(20)을 포함하나, 본 발명은 파우치 셀(20)의 수에 의해 한정되지 않는다. 즉, 상기 셀 적층체(12)는 하나 또는 3개 이상의 파우치 셀(20)을 포함할 수 있다.

상기 파우치 셀(20)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(22)와 전해질이 파우치 필름(21)으로 이루어진 포장재에 의해 밀봉된 이차 전지를 말한다. 상기 파우치 필름(21)은 알루미늄 박막의 한 쪽면에는 열접착성이 있는 수지 필름을 코팅하고, 나머지 한면에는 내구성이 좋은 수지 필름을 코팅한 구조를 가진다. 상기 파우치 셀(20)은 가장자리가 열융착에 의해 실링되어 있으므로 네 변을 따라 실링 라인을 가진다.

상기 전극 조립체(22)는 분리막을 사이에 두고 음극판과 양극판이 라미네이팅된 단위 셀들이 다공성 절연막을 사이에 두고 적층된 구조를 가진다. 상기 전극 조립체(22)는 띠 형태의 단위 셀을 한 방향으로 말아 놓은 젤리 롤 구조, 또는 띠 형태의 다공성 절연막 위에 단위 셀들을 배열한 후 다공성 절연막과 단위 셀들을 함께 접은 스택 폴딩 구조를 가질 수 있다.

상기 파우치 셀(20)은 외부로 노출된 제1리드(23) 및 제2리드(24)를 포함한다. 상기 제1리드(23) 및 상기 제2리드(24)는 서로 반대 극성을 가진다. 상기 제1리드(23)가 양극 리드일 경우, 상기 제1리드(23)는 상기 전극 조립체(22)에 포함된 양극판들로부터 연장된 전극 탭들과 용접된다. 또한, 상기 제2리드(24)가 음극 리드일 경우, 상기 제2리드(24)는 상기 전극 조립체(22)에 포함된 음극판들로부터 연장된 전극 탭들과 용접된다.

상기 제1리드(23) 및 상기 제2리드(24)는 실링 테이프(25)를 통해 파우치 필름(21)과 접합될 수 있다. 상기 실링 테이프(25)는 금속 재질의 제1리드(23) 및 제2리드(24)와 파우치 필름(21)의 열융착층 사이에 개재되어 접착력을 향상시킨다.

여기서 설명된 파우치 셀(20)은 본 발명이 속한 기술 분야에 공지된 리튬 폴리머 파우치 셀일 수 있다. 하지만 본 발명이 파우치 셀(20)의 구체적인 종류에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 여기서 설명되지 않은 파우치 셀(20)의 구성은 공지된 파우치 셀의 구성을 참조 가능하다.

상기 셀 적층체(12)를 구성하는 상기 파우치 셀(20)은, 도 1의 B-B'선에 따른 단면도인 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2리드(23, 24)가 돌출되지 않은 사이드 측의 실링 라인(26)이 수직으로 절곡된다. 또한, 상기 절곡된 실링 라인(26)은, 상부 커버(11a) 및 하부 커버(11b)가 결합되었을 때, 셀 케이스(11)의 내측 벽에 밀착된다.

바람직하게, 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는 서로 결합하여 그 사이에 상기 셀 적층체(12)가 안착되는 공간을 정의한다.

도 2를 참조하면, 상기 하부 커버(11b)는, 바닥판(111b)과 이것의 가장 자리로부터 상기 상부 커버(11a)를 향해 수직으로 연장된 하부 테두리 벽(112b)을 포함한다. 여기서, 상기 하부 테두리 벽(112b)은 적어도 상기 셀 적층체(12)의 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 외부로 노출될 수 있도록 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 연장되는 방향에 위치한 벽의 일부가 개방될 수 있다.

유사하게, 상기 상부 커버(11a)는, 천정판(111a)과 이것의 가장자리로부터 상기 하부 커버(11b)를 향해 수직으로 연장된 상부 테두리 벽(112a)을 포함한다. 여기서, 상기 상부 테두리 벽(112a)은 적어도 상기 셀 적층체(12)의 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 외부로 노출될 수 있도록 제1리드(23)들과 제2리드(24)들이 연장되는 방향에 위치한 벽의 일부가 개방될 수 있다.

상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는, 셀 적층체(12)를 구성하는 각 파우치 셀(20)의 진동을 방지 내지 완화시키기 위한 구성을 포함한다.

도 7은 도 1의 C-C'선을 따라 단면을 취한 단면도로서, 상기 셀 케이스(11)의 각 코너 부분에 공통적으로 도입된 진동 방지 구조를 보다 구체적으로 보여준다.

도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 하부 커버(11b)는, 진동 방지 구조의 일환으로서, 상기 셀 적층체(12) 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역(13a, 13b)과 상기 셀 적층체(12) 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역(13c, 13d)과 각각 접촉하도록 상기 하부 커버(11b)의 바닥판(111b)으로부터 수직으로 돌출되고 단부에는 홀(h)이 형성된 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 상부 커버(11a)는, 진동 방지 구조의 일환으로서, 상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)의 홀(h)에 각각 삽입될 수 있도록 상기 상부 커버(11a)의 천정판(111a)으로부터 돌출된 제1 내지 제4삽입 로드(15a, 15b, 15c, 15d)를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2코너 영역(13a, 13b)은, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 셀 적층체(12)의 적층 방향에서 보았을 때 상측의 왼쪽과 오른쪽의 코너 영역에 위치하고 있는 각 파우치 셀(20)의 실링 부분을 말한다. 또한, 상기 제3 및 제4코너 영역(13c, 13d)은 셀 적층체(12)의 적층 방향에서 보았을 때 하측의 왼쪽과 오른쪽의 코너 영역에 위치하고 있는 각 파우치 셀(20)의 실링 부분을 말한다.

상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)는, 상부 커버(11a)와 하부 커버(11b) 사이에 셀 적층체(12)가 개재된 상태에서 상부 커버(11a)와 하부 커버(11b)가 서로 결합되었을 때, 상기 셀 적층체(12)의 제1 내지 제4코너 영역(13a, 13b, 13c, 13d)을 각각 밀착하여 지지한다. 따라서, 외부에서 인가된 진동이 셀 케이스(11)에 인가되더라도 셀 적층체(12)에 포함된 파우치 셀(20)이 셀 케이스(11) 내부에서 진동되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 내지 제4코너 영역(13a, 13b, 13c, 13d)에 위치한 각 파우치 셀(20)의 실링 부위가 상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)에 의해 밀착되어 각 파우치 셀(20)이 움직이지 못하게 고정되기 때문이다. 따라서, 각 파우치 셀(20) 내부에서 전극 탭들과 리드 사이의 용접 부위가 단선되거나 용접 부위에 크랙이 생기는 종래기술의 문제를 방지할 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 커버(11a)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 그 천정판(111a)의 외부 표면이 국소적으로 융기된 비드 구조(16a)를 가질 수 있다. 유사하게, 상기 하부 커버(11b)도, 그 바닥판(111b)의 외부 표면이 국소적으로 융기된 비드 구조(16b)를 가질 수 있다.

상기 비드 구조(16a, 16b)는 상기 전지 유닛(10)을 적층시켜 대용량의 전지 팩을 구성할 때 인접하는 전지 유닛(10)들 사이에 공기가 흐를 수 있는 유로를 정의하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 셀 적층체(12)에 포함된 각 파우치 셀(20)의 제1 및 제2리드(24)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 셀 적층체(12)의 상측 및 하측으로부터 각각 돌출될 수 있다. 하지만, 각 파우치 셀(20)의 제1 및 제2리드(23, 24)가 한 쪽 방향으로 돌출되는 것도 가능하다.

바람직하게, 상기 상부 커버(11a)의 상측 부분과 상기 하부 커버(11b)의 상측 부분 중에서 상기 제1코너 영역(13a) 및 상기 제2코너 영역(13b) 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀(20)의 제1리드(23)를 외부로 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스될 수 있다.

또한, 상기 상부 커버(11a)의 하측 부분과 상기 하부 커버(11b)의 하측 부분 중에서 상기 제3코너 영역(13c) 및 상기 제4코너 영역(13d) 사이에 있는 부분도 각 파우치 셀(20)의 제2리드(24)를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스될 수 있다.

한편, 각 파우치 셀(20)의 제1 및 제2리드(23, 24)가 한 쪽 방향으로 돌출된 경우, 상기 상부 커버(11a) 및 상기 하부 커버(11b)의 상측 또는 하측 중에서 제1 리드들 및 제2리드(24)들이 돌출된 쪽에만 리세스 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 커버(11a) 및 상기 하부 커버(11b)의 상측에만 리세스 구조가 있거나, 반대로 상기 상부 커버(11a) 및 상기 하부 커버(11b)의 하측에만 리세스 구조가 있을 수 있다. 물론, 상기 리세스 구조가 없는 경우도 본 발명의 범주에 포함될 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

상기 상부 커버(11a)의 상부 테두리 벽(112a)과 상기 하부 커버(11b)의 하부 테두리 벽(112b)은 스냅 핏 방식으로 결합될 수 있다.

즉, 상부 테두리 벽(112a)의 단부에는, 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 지점에 스냅 핏 방식의 결합을 위한 스냅 핏 돌기(17)들이 구비될 수 있다. 또한, 하부 테두리 벽(112b)의 단부에는 상기 스냅 핏 돌기(17)들과 대응되는 복수의 지점에 스냅 핏 홈(18)들이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 스냅 핏 돌기(17)들과 상기 스냅 핏 홈(18)들의 위치는 서로 스위칭되어도 무방하다. 즉, 상기 하부 테두리 벽(112b)의 단부에 스냅 핏 돌기(17)들이 구비되고, 상기 상부 테두리 벽(112a)의 단부에 스냅 핏 홈(18)들이 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 테두리 벽(112a)의 단부와 상기 하부 테두리 벽(112b)의 단부에는 스냅 핏 결합이 이루어지는 위치를 제외하고 형상 정합 구조를 가질 수 있다.

일 예로, 상부 테두리 벽(112a)의 단부에는, 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 돌기 라인(19a)이 구비될 수 있고, 상기 하부 테두리 벽(112b)의 단부에는 상기 돌기 라인(19a)과 형상이 정합되는 홈 라인(19b)이 구비될 수 있다. 물론, 상기 돌기 라인(19a)과 상기 홈 라인(19b)의 위치는 바뀌어도 무방하다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)의 각각은 그 단면이 원형일 수 있다. 또한, 각 밀착 지지대의 단부에 형성된 홀(h)의 깊이는 대응되는 삽입 로드의 길이에 대응될 수 있다.

한편, 상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)의 각각은, 도 10에 도시된 바와 같이, 대응되는 코너 영역에 위치한 각 파우치 셀(20)의 실링 부위가 접촉되는 영역에 편평한 면(s)을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)에 의한 파우치 셀(20)의 고정 효과가 더욱 증대될 수 있다. 또한, 상기 편평한 면(s)에는 도 11에 도시된 바와 같이 발포 고무 재질의 방진 패드(p)가 부착될 수 있다. 상기 방진 패드(p)는 각 파우치 셀(20)에 인가되는 진동을 한층 완화시키며 상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)에 의한 파우치 셀(20)의 고정 효과를 더욱 증진시킨다.

본 발명에 따르면, 각 밀착 지지대가 대응되는 삽입 로드와 결합되는 구조는 도 12에 도시된 바와 같이 변형이 가능하다.

도 12를 참조하면, 각 밀착 지지대는 하부 커버(11b)의 바닥판(111b)으로부터 수직 돌출된 하부 밀착 지지대(14a')로 대체될 수 있다. 또한, 각 삽입 로드는 상부 커버(11a)로부터 돌출된 상부 밀착 지지대(15a')로 대체될 수 있다.

이러한 경우, 상기 제1 내지 제4밀착 지지대(14a, 14b, 14c, 14d)는 제1 내지 제4하부 밀착 지지대(14a', 14b', 14c', 14d')로 대체되고, 상기 제1 내지 제4삽입 로드(15a, 15b, 15c, 15d)는 제1 내지 제4상부 밀착 지지대(15a', 15b', 15c', 15d')로 대체된다.

제1 내지 제4하부 밀착 지지대(14a', 14b', 14c', 14d')의 단부는 대응되는 제1 내지 제4상부 밀착 지지대(15a', 15b', 15c', 15d')의 단부와 면대면으로 접촉되어 형상 정합된다. 이 때, 제1 내지 제4하부 밀착 지지대(14a', 14b', 14c', 14d')의 단부에는 돌기(30)가, 제1 내지 제4상부 밀착 지지대(15a', 15b', 15c', 15d')의 단부에는 상기 돌기(30)가 안착되는 홈(31)이 구비될 수 있다. 물론, 상기 돌기(30)와 상기 홈(31)이 형성되는 위치는 서로 바뀌어도 무방하다.

변형된 실시예에 있어서, 제1 내지 제4하부 밀착 지지대(14a', 14b', 14c', 14d')와 이와 대응되는 제1 내지 제4상부 밀착 지지대(15a', 15b', 15c', 15d')는 단부의 형상 정합 구조를 통해 서로 결합되면서 셀 적층체(12)의 제1 내지 제4코너 영역(13a, 13b, 13c, 13d)에서 각 파우치 셀(20)의 실링 부위를 밀착하여 지지한다. 따라서, 제1 내지 제4하부 밀착 지지대(14a', 14b', 14c', 14d')와 이와 대응되는 제1 내지 제4상부 밀착 지지대(15a', 15b', 15c', 15d')는 밀착 지지되는 각 파우치 셀(20)의 실링 부위와 이격되지 않는 것이 바람직하다.

한편, 제1 내지 제4하부 밀착 지지대(14a', 14b', 14c', 14d')와 이와 대응되는 제1 내지 제4상부 밀착 지지대(15a', 15b', 15c', 15d')는, 도 13에 도시된 바와 같이, 실링 부위가 접촉되는 영역에 평평한 면(s)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 편평한 편(s)에는 발포 고무 재질의 방진 패드(p)가 부착될 수 있다. 이 경우, 전술한 실시 예와 마찬가지로, 셀 케이스(11) 내부에서 파우치 셀(20)의 고정 효과가 보다 향상될 수 있다.

상술한 실시 예들에서, 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는 금속 재질 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상부 커버(11a)와 상기 하부 커버(11b)는 기계적 강성을 확보하고 냉각 성능을 향상시키기 위해 천정판(111a)과 바닥판(111b)에 인서트 사출된 금속판을 더 포함할 수 있다. 또한, 진동 방지 구조로 도입된 구성요소들은 그 재질이 금속 또는 플라스틱일 수 있으며, 상부 커버(11a) 또는 하부 커버(11b)와 일체로 사출되거나 별도로 제작되어 상부 커버(11a) 또는 하부 커버(11b)에 접합될 수 있다.

상술한 전지 유닛(10)은 대용량의 전지 팩을 구성하는데 사용될 수 있다. 즉, 복수의 전지 유닛(10)을 일 방향으로 적층시킨 후 볼트, 클랩핑, 용접 등으로 인접하는 전지 유닛(10)들을 기계적으로 고정한 후, 인접하는 전지 유닛(10)들의 전극 리드들을 전기적으로 연결함으로써 대용량의 전지 팩을 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 전지 유닛(10)은 바람직하게는 전기 구동 자동차의 대용량 전지 팩에 포함될 수 있다. 하지만, 상기 전지 유닛(10)은 다른 용도 예컨대 대용량 전력 저장 장치나 무인 동력 비행기 등에 포함되는 전지 팩에도 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전지 유닛(10)이 포함되는 전지 팩의 종류에 의해 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서, 상부, 하부, 상측, 하측, 좌측 및 우측라는 용어는 상대적인 위치를 지시하는 용어이다. 따라서, 구성요소를 보는 관점이 달라지면, 상대적인 위치를 지시하는 용어도 변경된 관점에 따라서 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명은 상대적인 위치를 지시하는 용어에 의해 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.

이상에서 본 출원은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 출원은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 출원의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (19)

1. 네 변을 따라 실링 라인이 형성되고 서로 반대 극성을 가진 제1리드 및 제2리드가 외부로 돌출된 구조를 가진 하나 이상의 파우치 셀을 적층시킨 셀 적층체; 및
   서로 결합되어 상기 셀 적층체가 안착되는 공간을 정의하는 상부 커버 및 하부 커버를 포함하는 셀 케이스를 구비하고,
   상기 하부 커버는, 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역과 각각 접촉하도록 상기 하부 커버의 바닥판으로부터 수직으로 돌출되고 단부에는 홀이 형성된 제1 내지 제4밀착 지지대를 구비하고,
   상기 상부 커버는 상기 제1 내지 제4밀착 지지대의 홀에 각각 삽입될 수 있도록 상기 상부 커버의 천정판으로부터 돌출된 제1 내지 제4삽입 로드를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 천정판의 외측 표면에 국소적으로 융기된 비드 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 바닥판의 외측 표면에 국소적으로 융기된 비드 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 셀 적층체에 포함된 각 파우치 셀의 제1 및 제2리드는, 상기 셀 적층체의 상측 및 하측으로부터 각각 돌출되고,
   
   상기 상부 커버의 상측 부분과 상기 하부 커버의 상측 부분 중에서 상기 제1코너 영역 및 상기 제2코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제1리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스되고,
   상기 상부 커버의 하측 부분과 상기 하부 커버의 하측 부분 중에서 상기 제3코너 영역 및 상기 제4코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제2리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 상부 커버와 상기 하부 커버는 스냅 핏 방식으로 결합된 것임을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 상부 커버는 상기 천정판으로부터 상기 하부 커버를 향해 돌출된 상부 테두리 벽을 포함하고,
   상기 하부 커버는 상기 바닥판으로부터 상기 상부 커버를 향해 돌출된 하부 테두리 벽을 포함하고,
   상기 상부 테두리 벽의 단부와 상기 하부 테두리 벽의 단부 중 일측에는 복수의 지점에 스냅 핏 방식의 결합을 위한 스냅 핏 돌기들이 형성되고, 다른 측에는 상기 스냅 핏 돌기들과 대응되는 복수의 지점에 스냅 핏 홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내지 제4밀착 지지대의 각각은 상기 제1 내지 제4코너 영역과 접촉하는 영역에 편평한 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 편평한 면에 부착된 방진 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 방진 패드는 발포 고무 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
   
10. 네 변을 따라 실링 라인이 형성되고 서로 반대 극성을 가진 제1리드 및 제2리드가 외부로 돌출된 구조를 가진 하나 이상의 파우치 셀을 적층시킨 셀 적층체; 및
    서로 결합되어 상기 셀 적층체가 안착되는 공간을 정의하는 상부 커버 및 하부 커버를 포함하는 셀 케이스를 구비하고,
    상기 하부 커버는, 상기 셀 적층체 상측 좌우의 제1 및 제2코너 영역과 상기 셀 적층체 하측 좌우의 제3 및 제4코너 영역과 수평 방향으로 이격되지 않도록 상기 하부 커버의 바닥판으로부터 수직 돌출된 제1 내지 제4하부 밀착 지지대를 구비하고,
    상기 상부 커버는 상기 제1 내지 제4하부 지지대의 단부와 면대면으로 접촉될 수 있도록 상기 상부 커버의 천정판으로부터 돌출된 제1 내지 제4상부 밀착 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4하부 밀착 지지대의 단부들과 상기 제1 내지 제4상부 밀착 지지대의 단부들 중 일 측에는 홈이 형성되고, 타 측에는 상기 홈과 정합되는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 천정판의 외측 표면에 국소적으로 융기된 비드 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 바닥판의 외측 표면에 국소적으로 융기된 비드 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
14. 제10항에 있어서,
    상기 셀 적층체에 포함된 각 파우치 셀의 제1 및 제2리드는, 상기 셀 적층체의 상측 및 하측으로부터 각각 돌출되고,
    상기 상부 커버의 상측 부분과 상기 하부 커버의 상측 부분 중에서 상기 제1 및 제2코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제1리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스되고,
    상기 상부 커버의 하측 부분과 상기 하부 커버의 하측 부분 중에서 상기 제3 및 제4코너 영역 사이에 있는 부분은 각 파우치 셀의 제2리드를 노출시킬 수 있도록 내측으로 리세스된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
15. 제10항에 있어서,
    상기 상부 커버와 상기 하부 커버는 스냅 핏 방식으로 결합된 것임을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 상부 커버는 상기 천정판으로부터 상기 하부 커버를 향해 돌출된 상부 테두리 벽을 포함하고,
    상기 하부 커버는 상기 바닥판으로부터 상기 상부 커버를 향해 돌출된 하부 테두리 벽을 포함하고,
    상기 상부 테두리 벽의 단부와 상기 하부 테두리 벽의 단부 중 일측에는 복수의 지점에 스냅 핏 방식의 결합을 위한 스냅 핏 돌기들이 형성되고, 다른 측에는 상기 스냅 핏 돌기들과 대응되는 복수의 지점에 스냅 핏 홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
17. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4하부 밀착 지지대의 각각과 상기 제1 내지 제4상부 밀착 지지대의 각각은 상기 셀 적층체의 실링 부위와 접촉하는 영역에 편평한 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 편평한 면에 부착된 방진 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 방진 패드는 발포 고무 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 진동 내성을 가진 전지 유닛.

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