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WO2019083149A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

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Publication number
WO2019083149A1
WO2019083149A1 PCT/KR2018/010083 KR2018010083W WO2019083149A1 WO 2019083149 A1 WO2019083149 A1 WO 2019083149A1 KR 2018010083 W KR2018010083 W KR 2018010083W WO 2019083149 A1 WO2019083149 A1 WO 2019083149A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
sliding
battery modules
module
modules
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2018/010083
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English (en)
French (fr)
Inventor
공진학
김동연
최용석
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
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Priority to CN201880024422.9A priority patent/CN110506345B/zh
Priority to JP2019559763A priority patent/JP7045577B2/ja
Priority to EP18869840.1A priority patent/EP3624215B1/en
Publication of WO2019083149A1 publication Critical patent/WO2019083149A1/ko
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a vehicle including the battery pack.
  • Secondary batteries having high electrical characteristics such as high energy density and high ease of application according to the product group can be applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric driving sources It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.
  • Types of secondary batteries widely used today include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel-zinc batteries.
  • the operating voltage of such a unitary secondary battery cell that is, the unit battery cell is about 2.5V to 4.6V. Therefore, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells may be connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel according to a charge / discharge capacity required for the battery pack to form a battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack can be variously set according to the required output voltage or the charge / discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module, Is generally used.
  • the battery cells constituting the battery module or the battery pack are generally provided as a pouch type secondary battery having an advantage that they can be easily stacked.
  • the conventional battery pack generally comprises a battery tray on which a plurality of battery modules and a plurality of battery modules are seated and mounted on a vehicle or the like.
  • each battery module is fixed to the battery tray by bolting with a long bolt or the like.
  • Each of the battery modules is disposed at a predetermined distance from each other on the battery tray.
  • the present invention provides a battery pack comprising: a plurality of battery modules including at least one battery cell; And a battery tray on which the plurality of battery modules are mounted, wherein the plurality of battery modules are slidably coupled to each other and can make mutual surface contact on at least one side.
  • the plurality of battery modules may be slidably coupled to the battery tray.
  • the battery tray may be provided with a plurality of sliding guide rails formed by sliding the plurality of battery modules in the longitudinal direction of the plurality of battery modules.
  • the plurality of sliding guide rails include a plurality of sliding guide grooves formed along the longitudinal direction of the battery tray and having a predetermined depth. And sliding guide protrusions spaced a predetermined distance from the plurality of sliding guide grooves and protruding with a predetermined length.
  • At least one sliding protrusion slidably coupled to at least one of the plurality of sliding guide grooves; And at least one sliding groove slidably coupled to at least one of the plurality of sliding guide protrusions.
  • At least one side of the plurality of battery modules may include at least one sliding rail formed along the longitudinal direction of the plurality of battery modules and slidingly coupled with the facing battery module.
  • the sliding rail includes a plurality of sliding rails, each of the sliding rails includes at least one sliding protrusion formed along the longitudinal direction of each battery module, And at least one sliding groove spaced a predetermined distance from the at least one sliding projection and at least one side surface of the battery module and formed along the longitudinal direction of each battery module.
  • the at least one sliding protrusion is engaged with the at least one sliding groove of a facing battery module when the plurality of battery modules are mutually coupled, , And engage with the at least one sliding protrusion of the facing battery module.
  • the battery pack includes at least one module support beam inserted between two battery modules facing each other along a height direction of the plurality of battery modules or being mounted on the battery tray while being inserted into at least one battery module can do.
  • the present invention also provides an automobile which comprises, as an automobile, at least one battery pack according to the above-described embodiments.
  • a battery pack capable of increasing the volume ratio of the battery module and an automobile including the battery pack.
  • a battery pack capable of dispersing a load when the battery module and a battery tray are coupled together, and an automobile including the battery pack.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a battery module of the battery pack of FIG.
  • FIG. 3 is a view for explaining a battery tray of the battery pack of FIG.
  • 4 to 10 are views for explaining a process of assembling the battery pack of FIG.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a battery module of the battery pack of FIG. 1
  • the battery pack 10 may be provided with a secondary battery as an energy source.
  • the battery pack 10 may be installed in a power storage device, an automobile or the like, and may be mounted in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the battery pack 10 may include a battery module 100, a battery tray 200, and a module supporting beam 300.
  • the battery module 100 may include at least one or more battery cells. Accordingly, at least one or more battery cells may be accommodated in the battery module 100. In the following description, a plurality of battery cells are provided.
  • the plurality of battery cells may be a secondary battery, and may be a lithium ion battery.
  • the battery module 100 may include at least one or more battery modules. In the following description, a plurality of battery modules 100 are provided.
  • the plurality of battery modules 100 may be slidably engaged with each other in the structure of the battery pack 10 and may be in mutual contact with each other on at least one side thereof and may be slidably mounted on a battery tray 200 .
  • the plurality of battery modules 100 may include a sliding rail 120 and a beam insertion groove 150, respectively.
  • the sliding rail 120 is formed along the longitudinal direction of the plurality of battery modules 100 and may be slidably coupled to the sliding rail 120 of the battery module 100 facing the sliding rail 120.
  • the plurality of sliding rails 120 may be provided in at least one or more than two or more. In the following description, a plurality of the sliding rails 120 are provided.
  • the plurality of sliding rails 120 may be provided on the upper side, the lower side, the left side, and the right side, respectively, in the longitudinal direction of the battery module 100, as shown in FIG. Accordingly, the plurality of battery modules 100 are slidably engageable with the battery modules 100 facing each other on the upper side, the lower side, the left side, and the right side, and the battery modules 100 As shown in Fig.
  • the plurality of sliding rails 120 may include a sliding protrusion 122 and a sliding groove 126, respectively.
  • the sliding protrusion 122 may be formed along the longitudinal direction of each battery module 100.
  • the sliding protrusions 122 may be formed on the upper, lower, left, and right sides of the battery modules 100, respectively.
  • Each of the sliding protrusions 122 may be slidably engaged with a sliding groove 126 (described later) of the facing battery module 100 when the plurality of battery modules 100 are coupled to each other.
  • At least one of the plurality of sliding protrusions 122 may be slidingly coupled to a battery tray 200 described later. Specifically, at least one of the plurality of sliding protrusions 122 may be slidably coupled to a sliding guide groove 226 described later.
  • the sliding groove 126 is formed along the longitudinal direction of each battery module 100 like the sliding protrusion 122 and is formed on at least one side of the sliding protrusion 122 and the battery module 100, And may be spaced a predetermined distance.
  • the sliding groove 126 may be formed on the upper side, the lower side, the left side, and the right side of each battery module 100.
  • Each of the sliding grooves 126 may be slidably engaged with the sliding protrusion 122 of the battery module 100 facing each other when the plurality of battery modules 100 are coupled to each other.
  • the sliding groove 126 formed on the upper side of each battery module 100 and the sliding protrusion 122 are formed on the lower side of each battery module 100 in the vertical direction of the battery module 100, And the sliding protrusions 122 may be disposed opposite to the sliding grooves 126 and the sliding protrusions 122.
  • the sliding grooves 126 and the sliding protrusions 122 formed on the left side of each battery module 100 are formed in the right and left directions of the battery module 100,
  • the sliding protrusions 126 and the sliding protrusions 122 may be disposed opposite to each other.
  • a sliding protrusion 122 may be formed on the lower side of the lower surface of the battery module 100.
  • a sliding protrusion 122 may be formed on the upper surface of the left side of the battery module 100.
  • the sliding protrusions 122 and the sliding recesses 126 may be alternately arranged on the outer surface of the battery module 100.
  • At least one of the plurality of sliding grooves 126 may be slidingly coupled to a battery tray 200 described later. Specifically, at least one of the plurality of sliding grooves 126 may be slidably coupled to a sliding guide protrusion 222 described later.
  • the beam insertion groove 150 is for insertion of a module supporting beam 300 to be described later, and may be formed along the vertical direction of the battery module 100.
  • the plurality of beam insertion grooves 150 may be provided.
  • the plurality of beam insertion grooves 150 may be provided on both sides of the battery module 100.
  • the plurality of beam insertion grooves 150 may form a predetermined space together with the beam insertion grooves 150 of the battery module 100 facing each other when the battery modules 100 are coupled to each other.
  • the predetermined space may be formed to have a size such that a module supporting beam 300 described later can be inserted.
  • the battery tray 200 may be mounted on the vehicle or the like.
  • the battery tray 200 may be mounted while the plurality of battery modules 100 are seated.
  • the plurality of battery modules 100 may be mounted to the battery tray 200 through a sliding connection.
  • the battery tray 200 may include a sliding guide rail 220 and a beam seating groove 250.
  • the sliding guide rail 220 is for sliding attachment of at least one or more battery modules 100 and is formed along the longitudinal direction of the plurality of battery modules 100 on the battery tray 200. [ .
  • the sliding guide rails 220 may be provided by a plurality of at least one or more. In this embodiment, since the plurality of battery modules 100 are provided, the sliding guide rail 220, or a plurality of battery modules 100, may be provided.
  • the plurality of sliding guide rails 220 may include a sliding guide protrusion 222 and a sliding guide groove 226, respectively.
  • the sliding guide protrusion 222 has a predetermined depth and may be formed along the longitudinal direction of the battery tray 200.
  • the sliding groove 126 of the battery module 100 may be slidably coupled to the sliding guide protrusion 222. According to the sliding coupling, the plurality of battery modules 100 may be in surface contact with the upper surface of the battery tray 100 when the battery module 100 is slidingly coupled with the battery tray 100.
  • the sliding guide groove 226 protrudes by a predetermined length and may be formed along the longitudinal direction of the battery tray 200 like the sliding guide protrusion 222.
  • the sliding guide groove 226 may be spaced apart from the sliding guide protrusion 222 by a predetermined distance.
  • the sliding protrusion 122 of the battery module 100 may be slidably coupled to the sliding guide groove 226. According to the sliding coupling, the plurality of battery modules 100 may be in surface contact with the upper surface of the battery tray 100 when the battery module 100 is slidingly coupled with the battery tray 100.
  • the beam receiving groove 250 is formed on the upper surface of the battery tray 200 and can be fixed by fixing a module supporting beam 300 to be described later.
  • the beam insertion grooves 250 of the battery modules 100 may be formed in a plurality of the beam insertion grooves 250, Can be placed at the bottom.
  • the module support beams 300 are formed in a predetermined length, and may be provided by a plurality of at least one or more modules. Hereinafter, the present embodiment is limited to a case where a plurality of the module supporting beams 300 are provided.
  • the plurality of module support beams 300 may be inserted between two battery modules 100 facing each other along the height direction of the plurality of battery modules 100 or may be inserted between at least one battery module 100, And can be seated in the battery tray 200 while being inserted into the battery tray 200.
  • Each of the module supporting beams 300 is slid in the vertical direction after the sliding of the battery tray 200 of the plurality of battery modules 100 so that the beam insertion grooves 150 of the battery module 100, And can be seated and fixed in the beam receiving groove 250 of the battery tray 200 while being inserted into the beam receiving groove 250 of the battery tray 200.
  • 4 to 10 are views for explaining a process of assembling the battery pack of FIG.
  • a plurality of battery modules 100 may be slidingly coupled with each other so as to be in mutual contact with each other on at least one side. Specifically, the plurality of battery modules 100 may be slid toward each other in the longitudinal direction of the plurality of battery modules 100. At this time, the sliding protrusion 122 of the sliding rail 120 of one of the battery modules 100 can be slidably engaged with the sliding groove 126 of the sliding rail 120 of the other battery module 100 And the sliding groove 126 of the sliding rail 120 of one of the battery modules 100 is slidably engaged with the sliding protrusion 122 of the sliding rail 120 of the other battery module 100 .
  • the plurality of battery modules 100 may be mounted on the upper surface of the battery tray 100 while sliding along the longitudinal direction of the battery tray 100.
  • the sliding protrusion 122 of the sliding rail 120 provided at the bottom of the battery modules 100 is slidably engaged with the sliding guide groove 226 of the sliding guide rail 220 of the battery tray 200
  • the sliding groove 126 of the sliding rail 120 provided at the bottom of the battery modules 100 is slidably engaged with the sliding guide protrusion 222 of the sliding guide rail 220 of the battery tray 200, Can be combined.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the battery modules may be slidably mounted on at least the battery tray 200, It is of course possible to combine them.
  • the battery modules 100 can be slidingly coupled to the empty space on the upper surface of the battery tray 200 of FIG.
  • the plurality of module supporting beams 300 can be inserted and mounted thereafter.
  • the plurality of module support beams 300 prevent the battery modules 100 from flowing on the battery tray 200 and allow the battery modules 100 to be stably .
  • the battery modules 100 and the battery tray 100 are in sliding contact with each other while being in mutual contact with each other, There may be no space between the battery modules 100 and between the battery modules 100 and the battery tray 200.
  • dead space is not generated according to the empty space between the modules or the tray in the construction of the battery pack 10, so that the volume ratio of the battery modules 100 can be remarkably increased and space utilization can be maximized .
  • the battery module 100 is coupled to the battery tray 200 through the sliding structure and the module supporting beam 300 in the structure of the battery pack 10, It is possible to prevent the load concentration around the bolting engagement portion caused by the structure constituted by only the bolting engagement of the bolts. That is, in this embodiment, the load may be dispersed when the battery modules 100 and the battery tray 200 are coupled.
  • the battery module 100 is connected to the battery module 100 through the module supporting beam 300 after the sliding connection between the battery modules 100 and the battery tray 200, ), It is possible to further improve the structural stability.
  • the bolting process such as the screw fastening can be omitted in the battery pack 10
  • the assembly efficiency can be significantly increased, and the management of replacing the battery modules 100 It may be easier than on the side.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈들 및 복수 개의 배터리 모듈들이 장착되는 배터리 트레이를 포함하며, 복수 개의 배터리 모듈들은, 상호 슬라이딩 결합되며, 일측면에서 상호 면접촉하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 10월 24일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2017-0138611호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
종래 배터리 팩은, 일반적으로, 복수 개의 배터리 모듈들 및 복수 개의 배터리 모듈들이 안착되며 차량 등에 장착되는 배터리 트레이를 포함하여 구성된다. 여기서, 배터리 모듈들의 배터리 트레이 안착 시, 각각의 배터리 모듈은 배터리 트레이에 롱 볼트 등으로 볼팅 결합되어 고정된다. 그리고, 각각의 배터리 모듈은 배터리 트레이 상에서 상호 소정 거리 이격 배치된다.
그러나, 종래 배터리 팩에서는, 배터리 트레이 상에서 각각의 배터리 모듈 사이의 이격에 따라 배터리 모듈들 사이에 필연적으로 빈 공간이 발생하게 된다. 이러한 빈 공간은 전체 배터리 팩의 용적률을 저하시키는 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 팩에서는, 배터리 모듈과 배터리 트레이 사이의 결합이 롱 볼트 등의 볼팅 결합만으로 이루어지기에, 배터리 모듈과 배터리 트레이의 볼팅 결합부에 하중이 집중되며, 구조적 안정성, 또한, 불안정한 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 모듈의 용적률을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배터리 모듈과 배터리 트레이 결합 시 하중을 분산시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈들; 및 상기 복수 개의 배터리 모듈들이 장착되는 배터리 트레이;를 포함하며, 상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 상호 슬라이딩 결합되며, 적어도 일측면에서 상호 면접촉할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 상기 배터리 트레이에 슬라이딩 결합될 수 있다.
상기 배터리 트레이에는, 상기 복수 개의 배터리 모듈들이 슬라이딩 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈들의 길이 방향을 따라 형성되는 복수 개의 슬라이딩 가이드 레일들;이 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 슬라이딩 가이드 레일들은, 상기 배터리 트레이의 길이 방향을 따라 형성되며, 소정 깊이를 갖는 복수 개의 슬라이딩 가이드 홈들; 및 상기 복수 개의 슬라이딩 가이드 홈들과 소정 거리 이격되며, 소정 길이로 돌출되는 슬라이딩 가이드 돌기들;을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각, 상기 복수 개의 슬라이딩 가이드 홈들 중 적어도 하나에 슬라이딩 결합되는 적어도 하나의 슬라이딩 돌기; 및 상기 복수 개의 슬라이딩 가이드 돌기들 중 적어도 하나에 슬라이딩 결합되는 적어도 하나의 슬라이딩 홈;을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들의 적어도 일측면에는, 상기 복수 개의 배터리 모듈들의 길이 방향을 따라 형성되며, 마주 하는 배터리 모듈과 슬라이딩 결합되는 적어도 하나의 슬라이딩 레일;이 구비될 수 있다.
상기 슬라이딩 레일은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 슬라이딩 레일들은, 각각, 각각의 배터리 모듈의 길이 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 슬라이딩 돌기; 및 상기 적어도 하나의 슬라이딩 돌기와 상기 배터리 모듈의 적어도 일측면 상에서 소정 거리 이격되며, 각각의 배터리 모듈의 길이 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 슬라이딩 홈;을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 슬라이딩 돌기는, 상기 복수 개의 배터리 모듈들의 상호 결합 시, 마주 하는 배터리 모듈의 상기 적어도 하나의 슬라이딩 홈과 결합되며, 상기 적어도 하나의 슬라이딩 홈은, 상기 복수 개의 배터리 모듈들의 상호 결합 시, 마주 하는 배터리 모듈의 상기 적어도 하나의 슬라이딩 돌기와 결합될 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 복수 개의 배터리 모듈들의 높이 방향을 따라 마주 하는 두 개의 배터리 모듈들 사이에 삽입되거나 또는 적어도 하나의 배터리 모듈에 삽입되면서 상기 배터리 트레이에 안착되는 적어도 하나의 모듈 지지 빔;을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 모듈의 용적률을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 배터리 모듈과 배터리 트레이 결합 시 하중을 분산시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
더불어, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩의 배터리 트레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 10은 도 1의 배터리 팩의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 팩의 배터리 트레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 팩(10)은, 에너지원으로서, 이차 전지를 포함하는 것으로 마련될 수 있다. 상기 배터리 팩(10)은 전력 저장 장치 및 자동차 등에 구비될 수 있으며, 특히, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 장착될 수 있다.
이러한 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈(100), 배터리 트레이(200) 및 모듈 지지 빔(300)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나, 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀들을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(100) 내부에는 적어도 하나, 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀들이 수용될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 복수 개의 배터리 셀들이 구비된 것으로 한정하여 설명한다. 상기 복수 개의 배터리 셀들은 이차 전지로서, 리튬 이온 전지로 구비될 수 있다.
이러한 상기 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나, 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 배터리 모듈(100)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은, 상기 배터리 팩(10) 구성 시 상호 슬라이딩 결합될 수 있고, 적어도 일측면에서 상호 면접촉될 수 있으며, 후술하는 배터리 트레이(200)에 슬라이딩 결합되어 장착될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은, 각각, 슬라이딩 레일(120) 및 빔 삽입홈(150)을 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩 레일(120)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 길이 방향을 따라 형성되며, 마주 하는 배터리 모듈(100)의 슬라이딩 레일(120)과 슬라이딩 결합될 수 있다. 이러한 상기 슬라이딩 레일(120)은 적어도 하나 또는 그 이상으로 복수 개로 마련될 수 있으며, 이하, 본 실시예에서는 복수 개로 마련된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 슬라이딩 레일들(120)은, 도 2에 개시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(100)의 길이 방향에서, 상측, 하측, 좌측 및 우측에 각각 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은 그 상측, 하측, 좌측 및 우측에서 마주 하는 배터리 모듈(100)과 슬라이딩 결합 가능하며, 상호 결합 시 상기 네 개의 면에서 모두 마주 하는 배터리 모듈(100)과 면접촉될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 슬라이딩 레일들(120)은, 각각, 슬라이딩 돌기(122) 및 슬라이딩 홈(126)을 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩 돌기(122)는, 각각의 배터리 모듈(100)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 슬라이딩 돌기(122)는, 각각의 배터리 모듈(100)의 상측, 하측, 좌측 및 우측에 형성될 수 있다.
각각의 슬라이딩 돌기(122)는, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 상호 결합 시, 마주 하는 배터리 모듈(100)의 후술하는 슬라이딩 홈(126)과 슬라이딩 결합될 수 있다.
복수 개의 슬라이딩 돌기들(122) 중 적어도 하나는, 후술하는 배터리 트레이(200)와 슬라이딩 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 슬라이딩 돌기들(122) 중 적어도 하나는, 후술하는 슬라이딩 가이드 홈(226)에 슬라이딩 결합될 수 있다.
상기 슬라이딩 홈(126)은, 상기 슬라이딩 돌기(122)와 같이, 각각의 배터리 모듈(100)의 길이 방향을 따라 형성되며, 상기 슬라이딩 돌기(122)와 상기 배터리 모듈(100)의 적어도 일측면 상에서 소정 거리 이격될 수 있다. 상기 슬라이딩 홈(126), 또한, 각각의 배터리 모듈(100)의 상측, 하측, 좌측 및 우측에 형성될 수 있다.
각각의 슬라이딩 홈(126)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 상호 결합 시, 마주 하는 배터리 모듈(100)의 상기 슬라이딩 돌기(122)와 슬라이딩 결합될 수 있다.
이러한 슬라이딩 결합을 위해, 각각의 배터리 모듈(100)의 상측에 형성된 슬라이딩 홈(126)과 슬라이딩 돌기(122)는, 상기 배터리 모듈(100)의 상하 방향에서, 각각의 배터리 모듈(100)의 하측에 형성된 슬라이딩 홈(126)과 슬라이딩 돌기(122)와 서로 반대로 배치될 수 있다. 또한, 각각의 배터리 모듈(100)의 좌측에 형성된 슬라이딩 홈(126)과 슬라이딩 돌기(122)는, 상기 배터리 모듈(100)의 좌우 방향에서, 각각의 배터리 모듈(100)의 우측에 형성된 슬라이딩 홈(126)과 슬라이딩 돌기(122)와 서로 반대로 배치될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 모듈(100)의 상부면 좌측에 슬라이딩 홈(126)이 형성되면, 이에 대응되는 상기 배터리 모듈(100)의 하부면 좌측에는 슬라이딩 돌기(122)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 배터리 모듈(100)의 우측면 상부에 슬라이딩 홈(126)이 형성되면, 이에 대응되는 상기 배터리 모듈(100)의 좌측면 상부에는 슬라이딩 돌기(122)가 형성될 수 있다. 결국, 상기 슬라이딩 돌기들(122)과 상기 슬라이딩 홈들(126)은, 상기 배터리 모듈(100)의 외면 상에서 서로 교대로 배치될 수 있다.
복수 개의 슬라이딩 홈들(126) 중 적어도 하나는, 후술하는 배터리 트레이(200)와 슬라이딩 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 슬라이딩 홈들(126) 중 적어도 하나는, 후술하는 슬라이딩 가이드 돌기(222)에 슬라이딩 결합될 수 있다.
상기 빔 삽입홈(150)은, 후술하는 모듈 지지 빔(300)의 삽입을 위한 것으로서, 상기 배터리 모듈(100)의 상하 방향을 따라 형성될 수 있다. 이러한 상기 빔 삽입홈(150)은 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 빔 삽입홈들(150)은, 상기 배터리 모듈(100)의 양측면에 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 빔 삽입홈들(150)은 상기 배터리 모듈들(100)의 상호 결합 시 마주 하는 배터리 모듈(100)의 빔 삽입홈들(150)과 함께 소정 공간을 형성할 수 있다. 이러한 상기 소정 공간은 후술하는 모듈 지지 빔(300)이 끼워질 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
상기 배터리 트레이(200)는, 상기 차량 등에 장착될 수 있다. 이러한 상기 배터리 트레이(200)에는 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)이 안착되면서 장착될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은 상기 배터리 트레이(200)에 슬라이딩 결합을 통해 장착될 수 있다.
상기 배터리 트레이(200)는, 슬라이딩 가이드 레일(220) 및 빔 안착홈(250)을 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩 가이드 레일(220)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 슬라이딩 장착을 위한 것으로서, 상기 배터리 트레이(200) 상에서 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
이러한 상기 슬라이딩 가이드 레일(220)은 적어도 하나, 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 배터리 모듈들(100)이 복수 개로 마련되기에, 상기 슬라이딩 가이드 레일(220), 또한, 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 슬라이딩 가이드 레일들(220)은, 각각, 슬라이딩 가이드 돌기(222) 및 슬라이딩 가이드 홈(226)을 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩 가이드 돌기(222)는, 소정 깊이를 가지며, 상기 배터리 트레이(200)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 이러한 상기 슬라이딩 가이드 돌기(222)에는 상기 배터리 모듈(100)의 상기 슬라이딩 홈(126)이 슬라이딩 결합될 수 있다. 이러한 슬라이딩 결합에 따라, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은 상기 배터리 트레이(100)와 슬라이딩 결합 시 상기 배터리 트레이(100)의 상면과 면접촉될 수 있다.
상기 슬라이딩 가이드 홈(226)은, 소정 길이로 돌출되며, 상기 슬라이딩 가이드 돌기(222)와 같이 상기 배터리 트레이(200)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 이러한 상기 슬라이딩 가이드 홈(226)은 상기 슬라이딩 가이드 돌기(222)와 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
이렇나 상기 슬라이딩 가이드 홈(226)에는 상기 배터리 모듈(100)의 상기 슬라이딩 돌기(122)가 슬라이딩 결합될 수 있다. 이러한 슬라이딩 결합에 따라, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은 상기 배터리 트레이(100)와 슬라이딩 결합 시 상기 배터리 트레이(100)의 상면과 면접촉될 수 있다.
상기 빔 안착홈(250)은, 상기 배터리 트레이(200)의 상면에 형성되며, 후술하는 모듈 지지 빔(300)을 안착시켜 고정시킬 수 있다. 이러한 상기 빔 안착홈(250)은 복수 개로 마련될 수 있으며, 상기 배터리 모듈들(100)의 상기 배터리 트레이(200) 장착 시, 상기 배터리 모듈들(100)의 상기 빔 삽입홈들(150)의 저부에 배치될 수 있다.
상기 모듈 지지 빔(300)은, 소정 길이로 형성되며, 적어도 하나, 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 모듈 지지 빔(300)이 복수 개로 마련된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 모듈 지지 빔들(300)은, 각각, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 높이 방향을 따라 마주 하는 두 개의 배터리 모듈들(100) 사이에 삽입되거나 또는 적어도 하나의 배터리 모듈(100)에 삽입되면서 상기 배터리 트레이(200)에 안착될 수 있다.
각각의 모듈 지지 빔(300)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 상기 배터리 트레이(200)의 슬라이딩 결합 이후, 상하 방향을 슬라이딩되면서 상기 배터리 모듈(100)의 상기 빔 삽입홈(150)에 삽입되면서 상기 배터리 트레이(200)의 상기 빔 안착홈(250)에 안착 고정될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)의 조립 공정에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 4 내지 도 10은 도 1의 배터리 팩의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 먼저, 복수 개의 배터리 모듈들(100)은 적어도 일측면에서 상호 면접촉될 수 있게 상호 슬라이딩 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 길이 방향에서 서로를 향해 슬라이딩되면서 결합될 수 있다. 이때, 어느 하나의 배터리 모듈(100)의 상기 슬라이딩 레일(120)의 슬라이딩 돌기(122)는 다른 하나의 배터리 모듈(100)의 상기 슬라이딩 레일(120)의 슬라이딩 홈(126)과 슬라이딩 결합될 수 있으며, 어느 하나의 배터리 모듈(100)의 상기 슬라이딩 레일(120)의 상기 슬라이딩 홈(126)은 다른 하나의 배터리 모듈(100)의 상기 슬라이딩 레일(120)의 슬라이딩 돌기(122)와 슬라이딩 결합될 수 있다.
한편, 도면 상에는 두 개의 배터리 모듈들(100) 상호 간의 슬라이딩 결합만이 개시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이상의 배터리 모듈들이 추가적으로 적어도 일측면에서 면접촉될 수 슬라이딩 결합 가능한 것은 물론이다. 예로써, 도 5의 배터리 모듈들(100)의 상측, 하측, 좌측 및 우측 중 적어도 일측에서 추가적인 배터리 모듈들(100)의 슬라이딩 결합이 가능함은 물론이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)의 슬라이딩 결합이 완료되면, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은 상기 배터리 트레이(100)의 상면에 면접촉될 수 있게 슬라이딩 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100)은 상기 배터리 트레이(100)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 상기 배터리 트레이(100)의 상면에 안착될 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈들(100)의 저부에 구비되는 슬라이딩 레일(120)의 슬라이딩 돌기(122)는 상기 배터리 트레이(200)의 상기 슬라이딩 가이드 레일(220)의 슬라이딩 가이드 홈(226)과 슬라이딩 결합될 수 있으며, 상기 배터리 모듈들(100)의 저부에 구비되는 슬라이딩 레일(120)의 슬라이딩 홈(126)은 배터리 트레이(200)의 상기 슬라이딩 가이드 레일(220)의 슬라이딩 가이드 돌기(222)과 슬라이딩 결합될 수 있다.
한편, 도면 상에는 상기 배터리 트레이(200) 상에 두 개의 배터리 모듈들(100)이 슬라이딩 결합되는 것만이 개시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이상의 배터리 모듈들이 추가적으로 적어도 배터리 트레이(200) 상에 슬라이딩 결합 가능한 것은 물론이다. 예로써, 도 8의 배터리 트레이(200)의 상면 상의 빈 공간에도 배터리 모듈들(100)이 슬라이딩 결합되어 안착될 수 있음은 물론이다.
이러한 결합 구조에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈들(100) 상호 간 및 상기 배터리 모듈들(100)과 상기 배터리 트레이(200) 사이가 면접촉되기에, 이들 사이의 이격에 따른 빈 공간, 즉, 데드 스페이스가 생기지 않을 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배터리 모듈들(100)의 상기 배터리 트레이(200) 상의 슬라이딩 결합이 완료되면, 이후, 상기 복수 개의 모듈 지지 빔들(300)이 삽입 장착될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 모듈 지지 빔들(300)은, 상기 배터리 트레이(200) 상에서의 상기 배터리 모듈들(100)의 유동을 방지함과 아울러 상기 배터리 트레이(200) 상에서 상기 배터리 모듈들(100)을 안정적으로 지지할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈들(100) 상호 간 및 상기 배터리 모듈들(100)과 상기 배터리 트레이(200)가 상호 면접촉되면서 슬라이딩 결합되기에, 상기 배터리 팩(10) 구성 시 상기 배터리 모듈들(100) 사이 및 상기 배터리 모듈들(100)과 상기 배터리 트레이(200) 사이에 빈 공간이 발생되지 않을 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 팩(10) 구성 시 모듈들이나 트레이 사이의 빈 공간에 따른 데드 스페이스가 생기지 않기에, 배터리 모듈들(100)의 용적률을 현저히 높일 수 있으며, 공간 활용도를 극대화시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 배터리 팩(10) 구성 시 슬라이딩 구조 및 모듈 지지 빔(300)을 통해 배터리 모듈들(100)을 상기 배터리 트레이(200)에 결합시키기에, 배터리 모듈들과 배터리 트레이의 볼팅 결합만으로 구성되는 구조에서 야기되던 볼팅 결합부 주변의 하중 집중을 방지할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈들(100)과 상기 배터리 트레이(200) 결합 시 하중을 분산시킬 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상기 배터리 팩(10) 구성 시, 상기 배터리 모듈들(100)과 상기 배터리 트레이(200)의 슬라이딩 결합 이후 추가적으로 상기 모듈 지지 빔(300)을 통해 상기 배터리 모듈들(100)의 유동 등을 방지할 수 있기에, 구조적 안정성을 보다 더 향상시킬 수 있다.
더불어, 본 실시예에서는, 상기 배터리 팩(10) 구성 시, 스크류 체결과 같은 볼팅 결합 공정을 생략할 수 있기에, 조립 공정 효율을 현저히 높일 수 있으며, 추후 배터리 모듈들(100)의 교체 등의 관리 측면에서도 보다 더 용이할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈들; 및
    상기 복수 개의 배터리 모듈들이 장착되는 배터리 트레이;를 포함하며,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들은,
    상호 슬라이딩 결합되며, 적어도 일측면에서 상호 면접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들은,
    상기 배터리 트레이에 슬라이딩 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 트레이에는,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들이 슬라이딩 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈들의 길이 방향을 따라 형성되는 복수 개의 슬라이딩 가이드 레일들;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 슬라이딩 가이드 레일들은,
    상기 배터리 트레이의 길이 방향을 따라 형성되며, 소정 깊이를 갖는 적어도 하나의 슬라이딩 가이드 홈; 및
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 가이드 홈과 소정 거리 이격되며, 소정 길이로 돌출되는 슬라이딩 가이드 돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각,
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 가이드 홈에 슬라이딩 결합되는 적어도 하나의 슬라이딩 돌기; 및
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 가이드 돌기에 슬라이딩 결합되는 적어도 하나의 슬라이딩 홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들의 적어도 일측면에는,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들의 길이 방향을 따라 형성되며, 마주 하는 배터리 모듈과 슬라이딩 결합되는 적어도 하나의 슬라이딩 레일;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬라이딩 레일은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 슬라이딩 레일들은, 각각,
    각각의 배터리 모듈의 길이 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 슬라이딩 돌기; 및
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 돌기와 상기 배터리 모듈의 적어도 일측면 상에서 소정 거리 이격되며, 각각의 배터리 모듈의 길이 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 슬라이딩 홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 돌기는,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들의 상호 결합 시, 마주 하는 배터리 모듈의 상기 적어도 하나의 슬라이딩 홈과 결합되며,
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 홈은,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들의 상호 결합 시, 마주 하는 배터리 모듈의 상기 적어도 하나의 슬라이딩 돌기와 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들의 높이 방향을 따라 마주 하는 두 개의 배터리 모듈들 사이에 삽입되거나 또는 적어도 하나의 배터리 모듈에 삽입되면서 상기 배터리 트레이에 안착되는 적어도 하나의 모듈 지지 빔;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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