KR20240136693A

KR20240136693A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20240136693A
Application number: KR1020230029964A
Authority: KR
Inventors: 김민구; 이형석; 장근상; 손홍세
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2023-03-07
Filing date: 2023-03-07
Publication date: 2024-09-19

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 팩은, 플레이트 부 및 측벽을 포함하는 하우징; 상기 하우징 상에 실장되는 제1 및 제2 배터리 모듈들로서, 상기 제1 배터리 모듈은 제1 버스 바를 포함하고, 및 상기 제2 배터리 모듈은 제2 버스 바를 포함하며; 및 상기 제1 버스 바와 상기 제2 버스 바를 연결하고 제1 방향으로 연장되는 막대 형상을 갖는 상호 연결 바를 포함하되, 상기 제1 버스 바의 제1 외부 접속부는 내측으로 함입된 제1 그루브를 포함하고, 및 상기 제2 버스 바의 제2 외부 접속부는 내측으로 함입된 제2 그루브를 포함한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와 달리 복수번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속거리가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다.

이차전지가 모빌리티에 사용되면서, 이차전지의 안전성에 대한 요구가 높아지고 있다. 모빌리티에 사용된 이차전지에 화재 등의 사고가 발생한 경우, 운전자의 생명을 위험하게 할 수 있는바, 이차전지의 안전성을 제고하는 기술에 대한 연구는 필수 불가결하다.

한국공개특허 제10―2022-0147240호

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 안전성이 제고된 배터리 팩을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 플레이트 부 및 측벽을 포함하는 하우징; 상기 하우징 상에 실장되는 제1 및 제2 배터리 모듈들로서, 상기 제1 배터리 모듈은 제1 버스 바를 포함하고, 및 상기 제2 배터리 모듈은 제2 버스 바를 포함하며; 및 상기 제1 버스 바와 상기 제2 버스 바를 연결하고 제1 방향으로 연장되는 막대 형상을 갖는 상호 연결 바를 포함하되, 상기 제1 버스 바의 제1 외부 접속부는 내측으로 함입된 제1 그루브를 포함하고, 및 상기 제2 버스 바의 제2 외부 접속부는 내측으로 함입된 제2 그루브를 포함한다.

상기 제1 그루브는 상기 제2 그루브와 마주한다.

상기 상호 연결 바는 상기 제1 방향의 양단인 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부는 서로 반대이다.

상기 제1 단부는 상기 제1 그루브에 삽입된다.

상기 제2 단부는 상기 제2 그루브에 삽입된다.

상기 상호 연결 바의 두께는 1mm 내지 5mm의 범위에 있다.

상기 상호 연결 바의 폭은 상기 상호 연결 바의 두께보다 더 크다.

상기 상호 연결 바의 폭 방향은 상기 하우징의 상기 플레이트 부에 수직하다.

상기 제1 배터리 모듈은 상기 제1 배터리 모듈을 부분적으로 커버하고 상기 제1 버스 바를 노출시키는 제1 엔드 플레이트를 포함한다.

상기 제1 엔드 플레이트와 상기 상호 연결 바 사이의 거리는 5mm 이상이다.

상기 하우징의 상기 플레이트 부 상에 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 센터 빔을 더 포함한다.

상기 센터 빔과 상기 상호 연결 바 사이의 거리는 10mm 이상이다.

상기 배터리 팩은 상기 제1 방향으로 연장되고, 및 상기 상호 연결 바를 커버하는 절연 커버를 더 포함한다.

상기 절연 커버는 내화 플라스틱을 포함한다.

상기 절연 커버는 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바에 대해 고정된다.

상기 절연 커버는, 상기 플레이트 부와 실질적으로 수평한 수평 부; 및 상기 수평 부와 연결되고, 상기 수평 부로부터 상기 플레이트 부와 실질적으로 수직한 방향으로 연장되며 서로 대면하는 수직 부들을 포함한다.

상기 수평 부 및 상기 수직 부들은 상기 상호 연결 바를 커버한다.

상기 수직 부들은 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바의 사이에 개재된다.

상기 절연 커버는 상기 수직 부들 각각으로부터 돌출되고, 및 상기 상호 연결 바를 고정하는 돌출부들을 포함한다.

상기 수직 부들을 서로 연결하는 바닥부를 포함하고, 상기 바닥 부는 상기 상호 연결 바를 사이에 두고 상기 수평 부와 이격된다.

예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 플레이트 부 및 측벽을 포함하는 하우징; 상기 하우징 상에 실장되는 제1 및 제2 배터리 모듈들로서, 상기 제1 배터리 모듈은 제1 버스 바를 포함하고, 및 상기 제2 배터리 모듈은 제2 버스 바를 포함하며; 및 상기 제1 버스 바와 상기 제2 버스 바를 연결하고 제1 방향으로 연장되는 막대 형상을 갖는 상호 연결 바를 포함하되, 상기 상호 연결 바는 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바에 수직으로 삽입된다.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 모듈들 사이를 연결하는 상호 연결 바는 버스 바들에 수직으로 결합된다. 이에 따라 상호 연결 바와 엔드 플레이트 사이의 안전 거리 및 상호 연결 바와 센터 빔 사이의 안전 거리를 확보할 수 있다. 나아가, 상호 연결 바는 절연 커버에 의해 커버될 수 있고, 이에 따라, 배터리 팩의 안정성이 제고된다.

본 발명의 예시적인 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 개시의 예시적인 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적인 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 예시적인 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 평면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 부분을 확대한 부분 사시도이다.
도 5는 도 4에 대응하는 부분의 분해 사시도이다.
도 6은 도 4의 절단선 4A-4A'를 따라 취한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 예시적인 실시예들에 따른 상호 연결 바와 버스바들의 조립을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 도 6에 대응하는 부분을 나타낸다.
도 11은 도 6에 대응하는 부분을 나타낸다.

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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각 하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이 고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양 한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에 서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

(제1 실시예)

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 배터리 팩(100)은 하우징(110), 복수의 배터리 모듈들(120), 센터 빔(131), 복수의 크로스 빔들(133), 복수의 배기 장치들(140), 복수의 상호 연결 바들(151, 도 5 참조), 복수의 절연 커버들(153), 및 복수의 고정 부재들(160)을 포함할 수 있다. 배터리 팩(100)은 모빌리티 등에 장착되는 배터리 시스템의 최종 형태이다.

하우징(110)은 배터리 팩(100)에 포함된 요소들을 보호하고 지지할 수 있다. 하우징(110)은 플레이트 부(110P) 및 측벽들(110S)을 포함할 수 있다. 측벽들(110S)은 플레이트 부(110P)으로부터 수직 방향으로 연장될 수 있다. 측벽들(110S) 및 플레이트 부(110P)은 복수의 배터리 모듈들(120), 센터 빔(131) 및 복수의 크로스 빔들(133)이 실장되는 공간을 제공할 수 있다.

이하에서, 플레이트 부(110P)의 상면과 실질적으로 평행한 두 방향을 각각 X 방향 및 Y 방향으로 정의하고, 플레이트 부(110P)의 상면과 실질적으로 수직한 방향을 Z 방향으로 정의한다. X 방향, Y 방향 및 Z 방향은 서로 실질적으로 수직할 수 있다.

측벽들(110S) 중 어느 하나에 복수의 배기 장치들(140)이 결합될 수 있다. 복수의 배기 장치들(140)과 결합된 측벽(110S)은 배기 홀들을 포함할 수 있다. 배기 홀들은 배터리 팩(100) 내부의 가스 및 열을 배출하기 위한 경로를 제공하도록 구성될 수 있다.

복수의 배기 장치들(140)은 복수의 배터리 모듈들(120) 중 적어도 어느 하나가 열 폭주(Thermal Runway) 상태에 있는 경우 배터리 팩(100) 내부의 고온의 가스를 외부로 방출함으로써 열 전파(Thermal Propagation)를 지연시키도록 구성될 수 있다.

여기서 복수의 배터리 모듈들(120)의 열폭주는 복수의 배터리 모듈들(120)의 온도 변화가 그 온도 변화를 더욱 가속시키는 상태로서, 통제 불가능한 양성 피드백이다. 열폭주 상태의 복수의 배터리 모듈들(120)은 급격한 온도 상승을 나타내며, 다량의 고압 가스 및 연소 잔해를 배출한다.

센터 빔(131) 및 복수의 크로스 빔들(133)은 하우징(110) 상에 실장되는 요소들을 서로 격리시킬 수 있다. 이에 따라, 센터 빔(131) 및 복수의 크로스 빔들(133)은 복수의 배터리 모듈들(120)을 보호하는 동시에 이들 사이의 원치 않는 단락을 방지할 수 있다.

센터 빔(131)은 대향하는 한쌍의 측벽들(110S) 사이에서 연장될 수 있다. 센터 빔(131)은 대향하는 한쌍의 측벽들(110S) 중 어느 하나에 접할 수 있다. 센터 빔(131)은 복수의 배터리 모듈들(120)의 사이에 개재될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 크로스 빔들(133)은 센터 빔(131)에 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 크로스 빔들(133)은 센터 빔(131)과 측벽들(110S)의 사이에서 연장될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 크로스 빔들(133)은 센터 빔(131) 및 측벽들(110S)에 접할 수 있다. 복수의 크로스 빔들(133)은 복수의 배터리 모듈들(120)의 사이에 개재될 수 있다.

도 1에 개시된 센터 빔(131) 및 복수의 크로스 빔들(133)의 배치 및 이에 따른 복수의 배터리 모듈들(120)의 배치는 비제한적인 예시로서, 어떠한 의미에서도 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 당업계의 통상의 기술자는 여기에 설명된 바에 기초하여 다양한 배치 및 개수의 센터 빔 및 복수의 크로스 빔들및 배터리 모듈들을 포함하는 배터리 팩에 용이하게 도달할 수 있을 것이다.

배터리 팩(100)은 복수의 전장 부품들을 더 포함할 수 있다. 복수의 전장 부품들은 하우징(110) 상에 실장될 수 있다. 복수의 전장 부품들은 배기 장치들(140)이 설치되는 측벽(110S)과 복수의 배터리 모듈들(120)의 사이에 배치될 수 있다. 전장 부품들은 배터리 팩을 구동시키기 위해 필요한 임의의 전자 소자를 포함할 수 있다.

전장 부품들은 예컨대, BMS(Battery Management System)를 포함할 수 있다. BMS는 배터리 팩의 모니터링, 밸런싱 및 제어 등을 수행하도록 구성될 수 있다. 배터리 팩(100)의 모니터링은 복수의 배터리 모듈들(120) 내부의 특정 노드들의 전압 및 전류의 측정 및 배터리 팩(100) 내부의 설정된 위치들의 온도의 측정을 포함할 수 있다. 배터리 팩(100)은 상술된 전압, 전류 및 온도를 측정하기 위한 계측기들을 포함할 수 있다.

배터리 팩(100)의 밸런싱은 복수의 배터리 모듈들(120)의 사이의 편차를 줄이는 동작이다. 배터리 팩(100)의 제어는 과충전, 과방전 및 과전류의 발생을 방지하는 것을 포함한다. 모니터링, 밸런싱 및 제어를 통해 배터리 팩(100)은 최적 조건에서 동작할 수 있으며, 이에 따라 복수의 배터리 모듈들(120) 각각의 수명 단축이 방지될 수 있다.

전장 부품들은 냉각 장치, PRA(Power Relay Assembly), 안전 플러그 등을 더 포함할 수 있다. 냉각 장치는 냉각 팬을 포함할 수 있다. 냉각 팬은 배터리 팩(100) 내부의 공기를 순환시킴으로써 복수의 배터리 모듈들(120) 각각의 과열을 방지할 수 있다. PRA는 고전압 배터리의 전력을 외부 부하(예컨대, 차량의 모터)로 공급하거나 차단하도록 구성될 수 있다. PRA는 전압 서지 등과 같은 이상 전압이 발생하는 상황에서 외부 부하(예컨대, 차량의 모터)로의 전원 공급을 차단함으로써 복수의 배터리 모듈들(120) 및 외부 부하(예컨대, 차량의 모터)를 보호할 수 있다.

복수의 상호 연결 바들(151, 도 5 참조)은 복수의 배터리 모듈들(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 모듈들(120) 사이의 상호 연결에 의해, 배터리 팩(100)은 외부의 부하(예컨대, 차량의 차량의 모터)에 높은 전압을 출력하도록 구성될 수 있다. 복수의 절연 커버들(153)은 복수의 상호 연결 바들(151, 도 5 참조)을 커버할 수 있다. 복수의 절연 커버들(153)은 복수의 고정 부재들(160)에 의해 복수의 배터리 모듈들(120)의 버스 바들(1216)에 고정될 수 있다.

배터리 팩(100)은 하우징(110)에 결합되는 리드 플레이트를 더 포함할 수 있다. 리드 플레이트는 배터리 모듈들(120) 및 전장 부품과 같이 배터리 팩(100) 내부에 실장되는 요소들을 커버할 수 있다. 리드 플레이트는 예컨대 볼트와 같은 기계적인 결합 수단에 의해 배터리 팩(100)에 고정될 수 있다.

도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 모듈들(120)을 설명하기 위한 사시도이다.

도 3은 도 2의 배터리 모듈(120)의 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(120)은 셀 어셈블리(1210), 프레임(1220) 및 엔드 플레이트들(1230)를 포함할 수 있다.

셀 어셈블리(1210)는 복수의 배터리셀들(1211), 버스 바 플레이트(1215), 및 FFC(Flat Flexible Cable) 어셈블리(1219)를 포함할 수 있다.

복수의 배터리 셀들(1211)은 리튬 이온 배터리, 즉 이차 전지의 기본 단위이다. 복수의 배터리 셀들(1211)은 전극 어셈블리, 전해액 및 케이스를 포함한다. 복수의 배터리 셀들(1211) 각각은 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 중 어느 하나일 수 있다.

배터리 셀들(1211)은 전극 어셈블리가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 전극 어셈블리가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지와 및 전극 어셈블리가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 중 어느 하나일 수 있다.

전지케이스에 내장되는 전극 어셈블리는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함한다. 전극 어셈블리는 조립 형태에 따라 젤리-롤 타입 및 스택 타입으로 분류된다. 젤리 롤 타입은 양극, 음극 및 그들 사이에 개재된 분리막을 권취한 것이다. 스택 타입은 순차로 적층된 복수의 양극들, 복수의 음극들 및 그들 사이에 개재된 복수의 분리막들을 포함한다. 양극은 양극 극판 및 양극 활물질을 포함할 수 있다. 음극은 음극 극판 및 음극 활물질을 포함할 수 있다.

복수의 배터리 셀들(1211) 각각은 전극 리드(1212)를 포함할 수 있다. 상기 전극 리드(1212)는 양극 또는 음극 단자일 수 있다. 복수의 배터리 셀들(1211) 각각의 전극 리드(1212)는 구부러진 형상을 가질 수 있다. 복수의 배터리 셀들(1211) 각각의 전극 리드(1212)는 인접한 다른 배터리 셀(1211)의 전극 리드(1212)와 접할 수 있다. 서로 접촉한(In contact to each other) 전극 리드들(1212)은 용접 등에 의해 서로 고정될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(1211)의 전극 리드(1212)들은 일방향으로 정렬될 수 있다.

서로 다른 배터리 셀들(1211)의 전극 리드들(1212) 사이의 접촉으로 인해, 복수의 배터리 셀들(1211)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀들(1211)은 직렬, 또는 병렬로 연결될 수 있다.

버스 바 플레이트(1215)는 전극 리드(1212)와 인접하게 배치될 수 있다. 버스 바 플레이트(1215)는 슬릿을 포함하는 버스 바들(1216)을 포함할 수 있다. 셀 어셈블리(1210)의 전극 리드(1212)들은 버스 바 플레이트(1215)에 형성된 슬릿을 통과하여 버스 바들(1216)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 버스 바 플레이트(1215)는 비전도성 합성 수지와 같은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 버스 바들(1216)은 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다.

FFC 어셈블리(1219)는 복수의 배터리 셀들(1211) 상에 배치될 수 있다. FFC 어셈블리(1219)는 대략 라인 형상을 가질 수 있다. FFC 어셈블리(1219)는 복수의 배터리 셀들(1211) 내부의 전압 등과 같은 센싱 신호를 전송하기 위한 경로를 제공할 수 있다.

프레임(1220) 및 엔드 플레이트들(1230)은 셀 어셈블리(1210)를 외부 충격, 열 및 진동 등으로부터 보호할 수 있다. 셀 어셈블리(1210)는 프레임(1220)에 실장될 수 있다. 프레임(1220)은 바닥면, 바닥면에 연결된 측면 및 측면들에 연결된 상면을 포함할 수 있다. 프레임(1220)은 프레임(1220)에 실장된 셀 어셈블리(1210)의 바닥면, 측면들 및 상면을 커버할 수 있다.

프레임(1210)의 상면은 복수의 배기 홀들(1220H)을 포함할 수 있다. 복수의 배기 홀들(1220H)은 셀 어셈블리(1210)로부터 생성된 가스를 방출하기 위한 경로를 제공할 수 있다.

엔드 플레이트들(1230)은 프레임(1220)에 결합될 수 있다. 엔드 플레이트들(1230)은 예컨대, 용접 등에 의해 프레임(1220)에 고정될 수 있다. 프레임(1220)에 고정된 엔드 플레이트들(1230)은 셀 어셈블리(1210)의 전면 및 후면을 커버할 수 있다. 프레임(1220)에 결합된 엔드 플레이들트(1230)은 버스 바 플레이트(1215)를 커버할 수 있다. 프레임(1220)에 결합된 엔드 플레이트들(1230)은 버스 바(1216)를 노출시킬 수 있다. 엔드 플레이트들(1230)은 알루미늄, 티타늄, 마그네슘, 탄탈륨, 니오비움 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 4는 도 1의 부분(POR)을 확대한 부분 사시도이다.

도 5는 도 4에 대응하는 부분의 분해 사시도이다.

도 6은 도 4의 절단선 4A-4A'를 따라 취한 단면도이다.

도 1 및 도 4 내지 도 6을 참조하면, 복수의 상호 연결 바들(151) 각각은 복수의 배터리 모듈들(120) 중 인접한 둘과 연결될 수 있다. 복수의 배터리 모듈들(120)은 서로 이웃한 제1 및 제2 배터리 모듈들(120_1, 120_2)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 제1 배터리 모듈(120_1) 및 제2 배터리 모듈(120_2) 사이의 연결을 주로 설명하며, 제1 배터리 모듈(120_1) 및 제2 배터리 모듈(120_2) 사이의 연결은 다른 배터리 모듈들(120)에 대해서도 마찬가지로 적용될 수 있다.

상호 연결 바(151)는 X 방향을 따라 연장되는 막대 형상을 가질 수 있다. 상호 연결 바(151)는 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216)와 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)를 연결시킬 수 있다. 버스 바들(1216) 각각의 외부 접속 부(1212EC)는 외부 접속 부(1212EC)의 가장자리로부터 내측으로 함입된 그루브(1216)를 포함할 수 있다. 상호 연결 바(151)의 X 방향의 제1 단부는 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216)의 그루브(1216G)에 삽입될 수 있다. 상호 연결 바(151)의 X 방향의 제2 단부는 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)의 그루브(1216G)에 삽입될 수 있다. 상호 연결 바(151)의 X 방향의 제1 단부 및 제2 단부는 서로 반대일 수 있다.

상호 연결 바(151)는 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216)와 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)에 수직으로 결합될 수 있다. 즉, 버스 바들(1216) 각각의 외부 접속 부(1212EC)는 Z 방향에 실질적으로 수직할 수 있고, 상호 연결 바(151)의 주면은 Y 방향에 실질적으로 수직할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(151)가 버스 바들(1216)에 수직으로 결합되는바, 상호 연결 바(151)와 엔드 플레이트들(1230) 사이의 안전 거리가 확보될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 5mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 6mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 7mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 8mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 9mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 10mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 40mm 이하일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 30mm 이하일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 엔드 플레이트(1230)와 상호 연결 바(151) 사이의 거리(D1)는 25mm 이하일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(151)가 버스 바들(1216)에 수직으로 결합되는바, 상호 연결 바(1230)와 센터 빔(131) 사이의 안전 거리가 확보될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(1230)와 센터 빔(131) 사이의 거리(D2)는 10mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(1230)와 센터 빔(131) 사이의 거리(D2)는 11mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(1230)와 센터 빔(131) 사이의 거리(D2)는 13mm 이상일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(1230)와 센터 빔(131) 사이의 거리(D2)는 40mm 이하일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(1230)와 센터 빔(131) 사이의 거리(D2)는 30mm 이하일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상호 연결 바(1230)와 센터 빔(131) 사이의 거리(D2)는 25mm 이하일 수 있다.

상호 연결 바(151)는 X 방향으로 연장될 수 있다. 상호 연결 바(151)의 폭(151W)은 상호 연결 바(151)의 Z 방향 길이이다. 상호 연결 바(151W)의 두께(151T)는 상호 연결 바(151)의 Y 방향 길이이다. 상호 연결 바(151)의 X 방향 길이는 상호 연결 바(151W)의 폭(151W)보다 더 클 수 있다. 상호 연결 바(151)의 폭(151W)은 상호 연결 바(151W)의 두께(151T)보다 더 클 수 있다. 상호 연결 바(151W)의 두께(151T)는 1mm 내지 5mm의 범위에 있을 수 있다.

X 방향은 상호 연결 바(151)의 길이 방향이라고 지칭될 수 있고, Y 방향은 상호 연결 바(151)의 두께 방향이라고 지칭될 수 있으며, Z 방향은 상호 연결 바(151)의 폭 방향이라고 지칭될 수 있다.

절연 커버들(153) 각각은 상호 연결 바(151)를 커버할 수 있다. 절연 커버들(153) 각각은 예컨대 폴리 카보네이트 등과 같은 내화성 플라스틱을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 절연 커버들(153) 각각은 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216) 및 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216) 각각에 고정될 수 있다. 절연 커버들(153) 각각은 복수의 체결 홀들(153h)을 포함할 수 있다. 체결 부재들(160)은 절연 커버들(153) 각각의 복수의 체결 홀들(153h)을 관통하여 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216) 및 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)에 결합될 수 있다. 체결 부재들(160) 각각은 예컨대, 볼트와 같은 기계적인 결합 수단일 수 있다.

절연 커버들(153) 각각은 수평 부(153H) 및 수직 부들(153V)을 포함할 수 있다. 수평 부(153H)는 Z 방향에 실질적으로 수직할 수 있다. 수직 부들(153V) 각각은 Y 방향에 실질적으로 수직할 수 있다. 수직 부들(153V) 각각은 수평 부(153H)와 연결될 수 있다. 수직 부들(153V) 각각은 수평 부(153H)로부터 아래로(즉, 플레이트 부(110P)를 향해 연장될 수 있다. 수직 부들(153V)은 서로 대면할 수 있다. 수직 부들(153V)의 사이에 상호 연결 바(151)가 개재될 수 있다. 이에 따라, 수평 부(153H) 및 수직 부들(153V)은 상호 연결 바(151)을 커버할 수 있다. 수평 부(153H) 및 수직 부들(153V)은 상호 연결 바(151)를 둘러쌀 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 절연 커버(153)의 수평 부(153H)는 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216) 및 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)를 커버할 수 있다. 이에 따라, 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216) 및 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)가 외부로 노출되지 않는 바, 배터리 팩(100)의 안정성이 제고될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 절연 커버(153)의 수직 부들(153V)은 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216) 및 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)의 사이에 개재될 수 있다.

제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216)는 제1 버스 바라고 지칭될 수도 있고, 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)는 제2 버스 바라고 지칭될 수도 있다. 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216)의 외부 접속부(1216EC)는 제1 외부 접속부라고 지칭될 수 있고, 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)의 외부 접속부(1216EC)는 제1 외부 접속부라고 지칭될 수 있다. 제1 배터리 모듈(120_1)의 버스 바(1216)의 그루브(1216G)는 제1 그루브라고 지칭될 수 있고, 제2 배터리 모듈(120_2)의 버스 바(1216)의 그루브(1216G)는 제2 그루브라고 지칭될 수 있다. 제1 배터리 모듈(120_1)의 엔드 플레이트(1230)는 제1 엔드 플레이트라고 지칭될 수 있고, 제2 배터리 모듈(120_2)의 엔드 플레이트(1230)는 제2 엔드 플레이트라고 지칭될 수 있다.

도 7 내지 도 9는, 버스바들(1216), 상호 연결 바(151), 절연 커버(155) 및 체결 부재들(160)의 결합을 설명하기 위한 도면이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 버스 바들(1216) 각각은 외부 접속 부(1216EC) 및 외부 접속 부(1216EC)와 연결된 리드 접속 부(1216LC)을 포함할 수 있다. 리드 접속 부(1216LC)는 복수의 배터리 셀들(1211, 도 3 참조)의 전극 리드(1212, 도 3 참조)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 리드 접속 부(1216LC)를 통해 외부 접속 부(1216EC)로 배터리 모듈(120, 도 1 참조)의 전압이 출력될 수 있다.

상호 연결 바(151)의 폭(151W)은 버스 바들(1216)의 외부 접속 부(1216EC)의 그루브(1216G)의 깊이(1216D)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 버스 바들(1216)의 외부 접속 부(1216EC)에 결합된 상호 연결 바(151)는 버스 바들(1216)의 외부 접속 부(1216EC)로부터 Z 방향으로 돌출되지 않을 수 있다. 즉, 버스 바들(1216)의 외부 접속 부(1216EC)와 상호 연결 바(151)는 공면을 구성할 수 있다.

이어서, 절연 커버(153)를 상호 연결 바(151)와 버스 바들(1216)의 어셈블리 에 결합시킨 이후, 버스 바들(1216)의 체결 홀(1216h) 및 절연 커버(153)의 체결 홀(153h)을 관통하는 체결 부재(160)를 통해 버스 바들(1216)과 절연 커버(153)를 고정할 수 있다.

(제2 실시예)

도 10은 다른 예시적인 실시예들에 따른 절연 커버(154)를 설명하기 위한 도면으로서 도 6에 대응되는 부분을 도시한다.

도 10을 참조하면, 절연 커버(154)는 도 6의 절연 커버(153)와 유사하게 수평 부(154H) 및 수직 부들(154V)을 포함할 수 있다. 절연 커버(154)는 도 6의 절연 커버(153)와 달리 수직 부들(154V)로부터 돌출된 돌출부들(154P)을 더 포함할 수 있다. 본 예시에서, 상호 연결 바(151)는 수평으로(즉, X 방향으로) 절연 커버(154)에 삽입될 수 있다. 또는, 상호 연결 바(151)는 수직으로(즉, Z 방향으로) 억지 끼움 방식으로 절연 커버(154)에 결합될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 버스 바들(1216, 도 9 참조)과 상호 연결 바(151)의 분리가 돌출부(154P)에 의해 방지되는 바, 배터리 팩의 전기적 및 기계적 신뢰성이 제고될 수 있다. 절연 커버(154)는, 도 1의 절연 커버(153)를 대체할 수 있다.

(제3 실시예)

도 11은 다른 예시적인 실시예들에 따른 절연 커버(155)를 설명하기 위한 도면으로서 도 6에 대응되는 부분을 도시한다.

도 11을 참조하면, 절연 커버(155)는 도 6의 절연 커버(153)와 유사하게 수평 부(155H) 및 수직 부들(155V)을 포함할 수 있다. 절연 커버(155)는 도 6의 절연 커버(153)와 달리 수직 부들(155V)을 연결하는 바닥부(155B)를 포함할 수 있다. 본 예시에서, 상호 연결 바(151)는 수평으로(즉, X 방향으로) 절연 커버(155)에 삽입될 수 있다. 이어서, 상호 연결 바(151)와 절연 커버(155)의 어셈블리가 버스바들(1216, 도 9 참조)에 결합될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 버스 바들(1216, 도 9 참조)과 상호 연결 바(151)의 분리가 바닥부(155B)에 의해 방지되는 바, 배터리 팩의 전기적 및 기계적 신뢰성이 제고될 수 있다. 절연 커버(155)는, 도 1의 절연 커버(153)를 대체할 수 있다.

이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 배터리 팩, 110: 하우징, 110B: 바닥 면, 110S: 측벽,
120, 120_1, 120_2: 배터리 장치
131: 센터 빔, 133: 크로스 빔, 140: 배기 장치,
151: 상호 연결 바, 153, 154, 155 절연 커버, 160: 고정기

Claims

플레이트 부 및 측벽을 포함하는 하우징;
상기 하우징 상에 실장되는 제1 및 제2 배터리 모듈들로서, 상기 제1 배터리 모듈은 제1 버스 바를 포함하고, 및 상기 제2 배터리 모듈은 제2 버스 바를 포함하며; 및
상기 제1 버스 바와 상기 제2 버스 바를 연결하고 제1 방향으로 연장되는 막대 형상을 갖는 상호 연결 바를 포함하되,
상기 제1 버스 바의 제1 외부 접속부는 내측으로 함입된 제1 그루브를 포함하고, 및
상기 제2 버스 바의 제2 외부 접속부는 내측으로 함입된 제2 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 그루브는 상기 제2 그루브와 마주하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 상호 연결 바는 상기 제1 방향의 양단인 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부는 서로 반대이며,
상기 제1 단부는 상기 제1 그루브에 삽입되고, 및
상기 제2 단부는 상기 제2 그루브에 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 상호 연결 바의 두께는 1mm 내지 5mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 상호 연결 바의 폭은 상기 상호 연결 바의 두께보다 더 크고,
상기 상호 연결 바의 폭 방향은 상기 하우징의 상기 플레이트 부에 수직한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 배터리 모듈은 상기 제1 배터리 모듈을 부분적으로 커버하고 상기 제1 버스 바를 노출시키는 제1 엔드 플레이트를 포함하되,
상기 제1 엔드 플레이트와 상기 상호 연결 바 사이의 거리는 5mm 이상인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 상기 플레이트 부 상에 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 센터 빔을 더 포함하되,
상기 센터 빔과 상기 상호 연결 바 사이의 거리는 10mm 이상인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 방향으로 연장되고, 및 상기 상호 연결 바를 커버하는 절연 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 절연 커버는 내화 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 절연 커버는 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 절연 커버는,
상기 플레이트 부와 실질적으로 수평한 수평 부; 및
상기 수평 부와 연결되고, 상기 수평 부로부터 상기 플레이트 부와 실질적으로 수직한 방향으로 연장되며 서로 대면하는 수직 부들을 포함하되,
상기 수평 부 및 상기 수직 부들은 상기 상호 연결 바를 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제11항에 있어서,
상기 수직 부들은 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바의 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제11항에 있어서,
상기 절연 커버는 상기 수직 부들 각각으로부터 돌출되고, 및 상기 상호 연결 바를 고정하는 돌출부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제11항에 있어서,
상기 수직 부들을 서로 연결하는 바닥부를 포함하고, 상기 바닥 부는 상기 상호 연결 바를 사이에 두고 상기 수평 부와 이격된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
플레이트 부 및 측벽을 포함하는 하우징;
상기 하우징 상에 실장되는 제1 및 제2 배터리 모듈들로서, 상기 제1 배터리 모듈은 제1 버스 바를 포함하고, 및 상기 제2 배터리 모듈은 제2 버스 바를 포함하며; 및
상기 제1 버스 바와 상기 제2 버스 바를 연결하고 제1 방향으로 연장되는 막대 형상을 갖는 상호 연결 바를 포함하되,
상기 상호 연결 바는 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바에 수직으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.