KR20170095070A

KR20170095070A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20170095070A
Application number: KR1020160016598A
Authority: KR
Inventors: 문덕희; 강태영; 김도현; 김화중; 성준엽; 유성천; 최용준
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-08-22
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: KR102065096B1

Abstract

본 발명은 부품 커버 주변에 물이 고이지 않도록 함으로써 동파가 방지되고 실링성이 안정적으로 확보되며, 부품 커버의 탈착이 용이하도록 구조가 개선된 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 다수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되며, 하나 이상의 전장품이 장착된 전장 플레이트; 상부가 개방된 형태로 내부 공간을 구비하여, 상기 내부 공간에 상기 배터리 모듈을 수용하는 로워 하우징; 상기 로워 하우징의 상부 개방부를 커버하고, 적어도 하나의 전장품의 상부에 개구부가 형성되며, 상기 개구부의 적어도 일측으로부터 외측 모서리까지 오목한 형태의 배출홈이 형성된 어퍼 하우징; 및 상기 어퍼 하우징의 개구부에 결합되어 상기 개구부를 커버하여 밀폐시키는 부품 커버를 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}

본 발명은 하나 이상의 이차 전지를 포함하는 배터리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 장착된 전장품을 교체하기 위한 커버 주변의 실링 성능을 안정적으로 확보하면서도 커버의 탈착이 용이하도록 구조가 개선된 배터리 팩과 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다. 그리고, 이와 같은 다수의 이차 전지는, 어퍼 하우징과 로워 하우징으로 구성된 팩 하우징에 수납됨으로써, 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.

배터리 팩에는, 다수의 이차 전지와 함께 여러 개의 전기적 부품이 포함될 수 있으며, 이러한 전기적 부품들을 전장품(electrical equipment)이라고도 한다. 배터리 팩에 포함되는 전장품의 대표적인 예로는, 릴레이나 전류센서, 퓨즈, BMS(Battery Managememt System) 등을 들 수 있다. 이러한 전장품들은 배터리 팩에 포함된 이차 전지의 충방전을 관리하고, 안전성을 확보하기 위한 구성요소로서, 대부분의 배터리 팩에 필수적으로 포함되는 구성요소라 할 수 있다.

이러한 전장품 중 일부는 주기적으로 또는 비주기적으로 교체 내지 점검될 필요가 있다. 예를 들어, 퓨즈는, 한 번 끊어지면 재사용이 불가능하므로 새것으로 교체해 주어야 한다. 이를 위해, 팩 하우징은, 퓨즈와 같은 일부 부품의 교체를 용이하게 하기 위해 개구부가 형성되고, 이러한 개구부 주변으로 커버 안착단이 마련되어 안착단에 부품 커버가 안착됨으로써 개구부가 밀폐되도록 구성될 수 있다.

이러한 부품 커버는, 우선적으로 부품을 교체하거나 점검해야 하는 상황에서 쉽게 탈착될 수 있도록 구성될 필요가 있다. 만일, 작업자나 사용자가 부품 커버를 쉽게 탈착하지 못한다면, 배터리 팩 제조 공정이나 부품 교체 공정이 복잡해지고 많은 시간이 소요될 수 있기 때문이다.

한편, 팩 하우징의 커버 안착단은, 통상적으로 공차를 고려하여, 부품 커버보다 다소 크게 구성되는 경우가 많다. 따라서, 부품 커버가 커버 안착단에 안착된 경우, 부품 커버 주변으로 팩 하우징과의 사이에 틈새가 존재할 수 있다. 이 경우, 이러한 틈새에는 비나 이슬과 같은 물이 고일 수 있다. 이와 같이 틈새에 고인 물은, 개구부를 통해 배터리 팩 내부로 유입되어 배터리 팩의 내부 단락이나 손상 등을 유발할 가능성이 있다. 또한, 주변 온도가 낮은 경우, 틈새에 고인 물이 얼 수 있으며, 이는 틈새를 확장시켜 팩 하우징을 파손시키거나 부품 커버에 의한 실링성을 약화시킬 수 있다. 특히, 자동차나 전력 저장 장치(ESS) 등은 주로 야외에서 사용되는 경우가 많고, 겨울철에도 사용될 수 있기 때문에, 이들에 사용되는 배터리 팩은, 0℃ 이하의 낮은 온도에 종종 노출될 수 있다. 이처럼, 물로 인해 부품 커버 주변이 동파되면, 배터리 팩의 실링성이 약화되어 팩 하우징 내부로 물이나 이물질 등이 유입될 수 있을 뿐 아니라, 팩 내부에서 발생한 가스가 외부로 유출되어 자동차 탑승자와 같은 배터리 팩 사용자에게 해를 끼칠 수도 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 부품 커버 주변에 물이 고이지 않도록 함으로써 동파가 방지되고 실링성이 안정적으로 확보되며, 부품 커버의 탈착이 용이하도록 구조가 개선된 배터리 팩과 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 다수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되며, 하나 이상의 전장품이 장착된 전장 플레이트; 상부가 개방된 형태로 내부 공간을 구비하여, 상기 내부 공간에 상기 배터리 모듈을 수용하는 로워 하우징; 상기 로워 하우징의 상부 개방부를 커버하고, 적어도 하나의 전장품의 상부에 개구부가 형성되며, 상기 개구부의 적어도 일측으로부터 외측 모서리까지 오목한 형태의 배출홈이 형성된 어퍼 하우징; 및 상기 어퍼 하우징의 개구부에 결합되어 상기 개구부를 커버하여 밀폐시키는 부품 커버를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 배출홈은, 하나 이상의 단차가 형성되어 높이가 상대적으로 가장 높은 고단과 높이가 상대적으로 가장 낮은 저단을 구비하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 배출홈은, 고단이 상기 개구부 측에 위치하고, 저단이 상기 어퍼 하우징의 외측 모서리 측에 위치하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 배출홈은, 상기 단차가 형성된 부분의 모서리가 모따기된 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 배출홈은, 상기 저단의 최외측 모서리가 모따기된 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 배출홈의 각 단 중 적어도 하나는, 외측 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 어퍼 하우징은, 상기 배터리 모듈, 상기 전장 플레이트 및 상기 로워 하우징 중 적어도 하나와 결합되기 위한 볼트 체결홀이 상기 배출홈의 저단에 형성될 수 있다.

또한, 상기 어퍼 하우징은, 상기 배터리 모듈, 상기 전장 플레이트 및 상기 로워 하우징 중 적어도 하나와 결합되기 위한 볼트 체결홀이 상기 배출홈 상에 형성될 수 있다.

또한, 상기 어퍼 하우징은, 상기 부품 커버의 안착단이 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 부품 커버는, 적어도 상기 배출홈이 형성된 부분의 외측 하단 모서리가 내측 방향으로 오목하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 부품 커버는, 상기 외측 하단 모서리가 내측 방향으로 갈수록 점차 낮아지는 형태로 경사지게 구성될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 어퍼 하우징의 개구부에 장착된 부품 커버 주변에 물이 고이지 않도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 부품 커버 주변에 고인 물이 얼게 됨으로써 어퍼 하우징이 파손되거나 실링성이 약화되는 것을 방지할 수 있다.

그러므로, 이 경우, 개구부를 통해 물이나 이물질이 배터리 팩 내부로 유입되거나, 배터리 팩 내부에서 발생된 가스가 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 작업자가 손으로 부품 커버를 용이하게 탈착하도록 할 수 있다. 그러므로, 부품 교체나 점검 공정, 배터리 팩 제조 공정이 용이해지고 그에 소요되는 시간이 줄어들 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 어퍼 하우징에 대하여, 부품 커버가 분리된 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 A2 부분에 대한 확대도이다.
도 5는, 도 1의 A1 부분에 대한 확대도이다.
도 6은, 도 5에서 배출홈이 형성된 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 커버의 배출홈 측 단부를 정면에서 바라본 형태의 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈(100), 전장 플레이트(200), 로워 하우징(300), 어퍼 하우징(400) 및 부품 커버(500)를 포함할 수 있다.

상기 배터리 모듈(100)은, 이차 전지(110)를 구비할 수 있다. 특히, 이차 전지(110)는 파우치형 이차 전지일 수 있다. 상기 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체, 전해액 및 파우치 외장재를 구비할 수 있다.

여기서, 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되며, 하나 이상의 전극 탭이 전극 리드와 연결될 수 있다. 그리고, 전극 리드는, 파우치 외장재 사이에 개재되어 일단이 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차 전지의 전극 단자로서 기능할 수 있다. 파우치 외장재는, 전극 조립체와 함께 전해액을 내부 공간에 수납할 수 있다. 그리고, 파우치 외장재는 테두리부가 열융착 등의 방식으로 실링되는 형태로 구성될 수 있다. 파우치 외장재는 상부 파우치와 하부 파우치로 구성될 수 있으며, 각 파우치는 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하여, 내부 접착층이 상호 융착될 수 있다.

이러한 이차 전지(110)의 구성에 대해서는, 본원발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로, 보다 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지가 채용될 수 있다.

상기 배터리 모듈(100)은, 이차 전지(110)를 다수 개 구비할 수 있다. 특히, 다수의 파우치형 이차 전지는, 넓은 면이 서로 대면되는 형태로 수직 방향 또는 수평 방향으로 적층될 수 있다. 이때, 파우치형 이차 전지의 적층을 용이하게 하기 위해, 상기 배터리 모듈(100)은, 카트리지(120)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 카트리지(120)는, 이차 전지를 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하게 구성될 수 있다. 특히, 카트리지(120)는, 폴리머 재질로 구성되어, 파우치형 이차 전지의 테두리를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(120)는, 양 단부가 상호 연결된 4개의 단위 프레임을 갖는 사각 링 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈(100)은, 이차 전지(110) 및 카트리지(120) 이외에도, 이차 전지(110)의 최상부와 최하부에 위치한 금속 재질의 엔드 플레이트, 배터리 모듈(100) 내외부 간 공기를 유출입시키는 덕트, 이차 전지(110)의 전극 리드에 접속되어 이차 전지(110)의 전압 등을 센싱하는 센싱 어셈블리 등을 더 구비할 수 있다.

상기 전장 플레이트(200)는, 배터리 모듈(100)의 상부에 배치되며, 하나 이상의 전장품이 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 전장 플레이트(200)는, 상부와 하부에 넓고 평평한 면을 갖도록 대략 판상의 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 전장 플레이트(200)의 넓은 상부면에는 전장품이 장착될 수 있다. 여기서, 전장 플레이트(200)의 상부에 장착되는 전장품은, BMS(Battery Management System), 전류센서, 릴레이 및 퓨즈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

여기서, BMS는, 배터리 팩의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치를 의미하며, 이러한 BMS는 배터리 팩에 통상적으로 포함되는 구성요소라 할 수 있다. 또한, 전류센서는, 배터리 팩의 충방전 전류를 센싱하는 구성요소이고, 릴레이는 배터리 팩의 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로를 선택적으로 개폐하는 스위칭 부품이라 할 수 있다. 이러한 전류센서 및 릴레이는 BMS와 정보를 주고 받으며, BMS에 의해 제어될 수 있다. 또한, 퓨즈는, 배터리 팩의 충방전 경로 상에 구비되어, 배터리 팩의 이상 상황 발생 시 융단됨으로써 충방전 전류의 흐름을 차단하는 구성요소이다.

이 밖에도, 상기 전장 플레이트(200)는, 다른 다양한 구성요소를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 전장 플레이트(200)는, 상기 전장품들 이외에 금속 재질의 버스바를 더 구비할 수 있다. 이러한 버스바는, 배터리 모듈(100)의 단자와 팩 하우징의 단자 사이를 연결하여 배터리 팩의 충방전 경로를 제공할 수 있으며, 전류센서, 릴레이 및 퓨즈 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 로워 하우징(300)은, 빈 내부 공간을 구비하여, 이러한 내부 공간에 배터리 모듈(100)을 수용할 수 있다. 특히, 로워 하우징(300)의 내부 공간은 상부가 개방된 형태로 구성되어, 배터리 모듈(100)은 상부에서 하부 방향으로 로워 하우징(300)의 내부 공간에 수납될 수 있다. 예를 들어, 상기 로워 하우징(300)은, 바닥부와 측벽부를 구비하여, 이들에 의해 한정되는 내부 공간에 배터리 모듈(100)이 수납되도록 할 수 있다. 이 경우, 배터리 모듈(100)은, 바닥부의 상면에 안착되고, 측벽부에 의해 측면이 커버 및 보호될 수 있다. 여기서, 측벽부는, 배터리 모듈(100)의 높이에 대응되는 높이를 가질 수 있다. 또한, 상기 로워 하우징(300)은, 배터리 모듈(100)뿐 아니라 전장 플레이트(200)의 적어도 일부를 수용하도록 구성될 수 있다.

상기 로워 하우징(300)은, 형태 고정성, 성형 용이성 및 전기적 절연성 등을 확보하기 위해 폴리머 재질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이러한 로워 하우징(300)의 특정 재질로 한정되는 것은 아니다.

상기 어퍼 하우징(400)은, 로워 하우징(300)의 상부에 결합 가능하게 구성되어, 상기 로워 하우징(300)의 상부 개방부를 커버할 수 있다. 특히, 상기 어퍼 하우징(400)은, 상기 로워 하우징(300)의 테두리에 대응되는 크기 및 형태를 갖도록 테두리가 구성되어, 상기 로워 하우징(300)의 상부에 결합되며, 상기 로워 하우징(300)의 상부 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 어퍼 하우징(400)은, 루프부와 측벽부를 구비하고, 측벽부가 어퍼 하우징(400)의 측벽부와 맞닿도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 어퍼 하우징(400)은, 루프부와 측벽부에 의해 한정된 공간에 전장 플레이트(200)의 적어도 일부분, 크게는 배터리 모듈(100)의 일부분까지도 수용되도록 할 수 있다.

상기 어퍼 하우징(400)은, 상기 로워 하우징(300)과 마찬가지로, 폴리머 재질로 구성될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 어퍼 하우징(400)의 재질로 한정되는 것은 아니다.

상기 어퍼 하우징(400)은, 상하 방향으로 관통하는 형태의 개구부가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 특히, 이러한 개구부는, 적어도 하나의 전장품의 상부에 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 3을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 어퍼 하우징(400)에 대하여, 부품 커버(500)가 분리된 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 4는, 도 3의 A2 부분에 대한 확대도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 어퍼 하우징(400)의 적어도 일측에, O로 표시된 바와 같이, 개구부가 형성될 수 있다. 이러한 개구부(O)는 상하 방향으로 어퍼 하우징(400)을 관통하게 형성되므로, 개구부를 통해 배터리 팩 내부가 노출될 수 있다. 더욱이, 개구부(O)는, 어퍼 하우징(400)에서 수평 방향으로 전장품의 위치에 대응되는 위치에 형성되므로, 개구부를 통해 그 하부에 위치한 전장품이 노출될 수 있다.

특히, 상기 개구부(O)는, 전장 플레이트(200)에 장착된 퓨즈의 상부에 형성될 수 있다. 퓨즈는, 한번 끊어지면 재사용이 불가능하므로, 교체되어야 하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 퓨즈의 상부에 개구부(O)가 형성되면, 어퍼 하우징(400)을 로워 하우징(300)으로부터 분리시키지 않더라도, 개구부를 통해 손쉽게 퓨즈를 교체할 수 있게 된다.

상기 개구부(O)는, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 다만, 상기 개구부(O)는, 전장품의 인출을 용이하게 하기 위해, 해당 전장품의 수평 방향 크기보다 큰 크기를 갖도록 구성되는 것이 좋다. 예를 들어, 상기 개구부가 퓨즈의 상부에 위치하는 경우, 개구부의 크기는 퓨즈보다는 큰 크기로 형성되는 것이 좋다.

상기 부품 커버(500)는, 상기 어퍼 하우징(400), 특히 어퍼 하우징(400)의 개구부에 결합 가능하게 구성되어, 상기 개구부를 커버하고 밀폐시킬 수 있다. 이때, 상기 부품 커버(500)는, 볼트를 통해 상기 어퍼 하우징(400)과 체결될 수 있다. 이를 위해, 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 볼트가 체결되기 위한 결합홀이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 부품 커버(500)는, 상기 어퍼 하우징(400)의 개구부에 결합된 상태에서는, 배터리 팩의 실링성이 안정적으로 확보되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 부품 커버(500)는, 개구부를 통해 물이나 이물질 등이 배터리 팩 내부로 유입되는 것을 방지하고, 배터리 팩 내부의 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 상기 부품 커버(500)는, 상기 어퍼 하우징(400)의 개구부에 대하여 탈착 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 상기 부품 커버(500)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 어퍼 하우징(400)의 개구부에 장착될 뿐 아니라, 경우에 따라서는 상기 어퍼 하우징(400)의 개구부로부터 분리되도록 할 수도 있다. 따라서, 상기 부품 커버(500)가 어퍼 하우징(400)의 개구부에서 분리된 상태에서는, 개구부를 통해 전장품이 용이하게 인출 및 인입될 수 있다. 그리고, 전장품의 인입 및 장착이 완료된 상태에서는, 상기 부품 커버(500)가 다시 어퍼 하우징(400)의 개구부에 장착됨으로써, 개구부가 밀폐되도록 할 수 있다.

상기 부품 커버(500)는, 어퍼 하우징(400)의 상부에서 하부 방향으로 안착되어 어퍼 하우징(400)의 개구부를 커버하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 어퍼 하우징(400)은, 도 4에서 M1으로 표시된 부분과 같이, 개구부의 테두리를 따라 안착단이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 어퍼 하우징(400)의 안착단(M1)에는 부품 커버(500)의 하단 테두리가 안착되어, 어퍼 하우징(400)의 개구부가 밀폐되도록 할 수 있다. 특히, 어퍼 하우징(400)의 안착단(M1)은, 도면에 도시된 바와 같이, 하부 방향으로 오목하게 형성됨으로써, 부품 커버(500)가 어퍼 하우징(400)에 결합된 경우 어퍼 하우징(400)의 상부로 돌출되지 않도록 할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 어퍼 하우징(400)은, 배출홈이 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 앞선 여러 도면과 함께, 도 5를 추가로 참조하여 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 5는, 도 1의 A1 부분에 대한 확대도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 어퍼 하우징(400)은, 부품 커버(500)가 장착되는 어퍼 하우징(400)의 개구부에서 어퍼 하우징(400)의 외측 모서리까지 길게 연장되는 형태로 배출홈이 형성될 수 있다. 특히, 상기 배출홈은, 일단이 개구부(어퍼 하우징(400)의 안착단) 측에 형성되고, 타단이 어퍼 하우징(400)의 외측 모서리(테두리) 측에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 배출홈은, 개구부의 적어도 일측으로부터 외측 모서리까지 연속적으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 배출홈은, 어퍼 하우징(400)의 상면에서 하부 방향으로 오목하게 배출되는 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 부품 커버(500) 주변에 물이 고이지 않을 수 있다. 특히, 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400) 사이에는 틈이 존재할 수 있는데, 이러한 틈에 물이 유입되더라도, 물은, 도 5에서 화살표로 표시된 바와 같이, 배출홈을 따라 어퍼 하우징(400)의 외부로 쉽게 배출될 수 있다. 따라서, 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400) 사이에 고인 물이 배터리 팩 내부로 유입되거나, 낮은 온도 상황에서 이러한 물이 얼게 됨으로 인해 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400) 사이의 틈이 확장되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 팩의 실링성이 안정적으로 확보될 수 있다.

상기 배출홈은, 하나 이상의 단차가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 배출홈은, 높이가 상대적으로 가장 높은 고단과 높이가 상대적으로 가장 낮은 저단을 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6은, 도 5에서 배출홈이 형성된 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 배출홈은, 하나의 단차가 형성되어, S1으로 표시된 부분과 같이 높이가 상대적으로 높은 제1단과, S2로 표시된 부분과 같이 높이가 상대적으로 낮은 제2단을 구비할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 단차가 1번만 형성되어 높이가 다른 단이 2개 존재하므로, 제1단(S1)이 고단이 되고, 제2단이 저단이 될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배출홈의 각 단 사이의 단차에 의해 물의 배출 방향이 결정될 수 있다. 즉, 물은, 특별한 힘이 작용하지 않는 한, 높이가 높은 곳에서 낮은 방향으로 흐르게 마련이므로, 배출홈에 단차가 형성됨으로 인해, 고단에서 저단 방향으로 물이 흐르게 되어, 배출홈을 통한 물의 배출 경로 설정이 보다 용이해질 수 있다. 더욱이, 배터리 팩이 기울어져 있거나 배터리 팩에 진동이나 충격이 가해지더라도, 단차로 인한 높이 차이가 있기 때문에, 의도된 배출 방향에 역행하는 방향으로는 물이 쉽게 이동하지 않을 수 있다.

특히, 상기 배출홈은, 고단이 개구부 측에 위치하고, 저단이 어퍼 하우징(400)의 외측 모서리 측에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 구성에서, 제1단(S1)은 개구부 측에 위치하고, 제2단(S2)은 어퍼 하우징(400)의 외측 모서리 측에 위치한다.

이 경우, 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400) 사이에 물이 유입되더라도, 이러한 물은 제1단(S1)에서 제2단(S2) 방향으로 자연스럽게 흐르게 되어, 어퍼 하우징(400)의 외부로 물이 쉽게 배출될 수 있다. 그러므로, 배출홈에 의한 물 배출 성능이 향상될 수 있다.

더욱이, 이처럼 배출홈에 단차가 형성된 구성에 의하면, 물이 외측 방향으로 쉽게 흐를 수 있도록 하면서도, 각 단은 평평하게 구성될 수 있다. 따라서, 물이 쉽게 배출되도록 하기 위해 배출홈에 경사를 형성할 필요가 없다. 또한, 각 단에 각종 구성요소를 장착하기가 용이하고, 어퍼 하우징(400)의 내면(하면)도 평평하게 구성하여 어퍼 하우징(400)의 공간 활용도가 향상될 수 있다.

한편, 상기 실시예에서는, 단차가 1개만 형성되어 2개의 단을 갖는 형태로 배출홈이 형성되는 구성을 설명하였으나, 단차는 2개 이상 형성될 수 있다. 이 경우, 높이가 가장 높은 단이 고단이 되고, 높이가 가장 낮은 단이 저단이 되며, 1개 이상의 중간단이 더 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 배출홈은, 단차가 형성된 부분의 모서리가 모따기된 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바를 참조하면, B1으로 표시된 부분과 같이, 제1단(S1)의 외측 단부, 즉 제1단(S1)과 제2단(S2) 사이의 경계부는, 모서리가 비스듬하게 깎이는 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 각 단 사이에서 물의 배출이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 특히, 플라스틱 등의 재질로 어퍼 하우징(400)을 구성하는 경우, 배출홈에 형성된 각 단 사이의 경계면은 매끄럽게 형성되지 않고 불규칙적으로 높게 형성되는 부분이 존재할 수 있다. 하지만, 상기와 같이 각 단 사이의 경계 모서리를 모따기된 형태로 구성하면, 높은 단에서 낮은 단으로 물이 원활하게 이동될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 배출홈은, 저단의 최외측 모서리가 모따기된 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바를 참조하면, B2로 표시된 부분과 같이, 제2단(S2)의 외측 단부는, 모서리가 비스듬하게 깎이는 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배출홈의 고단에서 저단으로 유입된 물이 어퍼 하우징(400)의 외부로 쉽게 배출되도록 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 어퍼 하우징(400)의 외부로 물을 배출하는 성능이 보다 향상될 수 있다.

또한, 상기 배출홈은, 각 단 중 적어도 하나가, 외측 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 구성에서, 제1단(S1)이나 제2단(S2)은 외측 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 특히, 이러한 경사 구성은, 고단 측에 형성될 수 있다. 고단의 경우, 배출홈에서 개구부 측에 가장 가깝게 존재하는 부분이므로, 고단에서는 물이 오래 머물지 않고 최대한 짧은 시간 내에 저단 측으로 배출되도록 하는 것이 좋다. 예를 들어, 도 6의 구성에서, 경사 구성은 제1단(S1)에 적용될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 적어도 하나의 단에 형성된 경사 구성에 의해 배출홈을 통한 물의 배출 성능이 보다 향상될 수 있다.

상기 어퍼 하우징(400)은, 볼트에 의해, 배터리 모듈(100), 전장 플레이트(200) 및 로워 하우징(300) 중 적어도 하나와 결합될 수 있다. 이를 위해, 상기 어퍼 하우징(400)은, 볼트가 삽입되기 위한 볼트 체결홀이 상하 방향으로 관통되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 어퍼 하우징(400)은, 도 3에서 D로 표시된 바와 같이, 테두리 부분에 대략 원형 형상으로 볼트 체결홀이 형성될 수 있다.

이 경우, 볼트는, 어퍼 하우징(400)의 볼트 체결홀(D)을 관통할 수 있으며, 관통된 볼트는, 배터리 모듈(100), 전장 플레이트(200) 및/또는 로워 하우징(300)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성을 참조하면, 볼트는, 어퍼 하우징(400)의 상부에서 하부 방향으로 볼트 체결홀(D)에 삽입되어, 전장 플레이트(200) 및 배터리 모듈(100)의 카트리지(120)에 마련된 홀에 차례로 관통될 수 있다. 또한, 해당 볼트의 하단은, 로워 하우징(300)과 결합될 수도 있다. 이 경우, 하나의 볼트로, 전장 플레이트(200), 배터리 모듈(100) 및/또는 로워 하우징(300)과 배터리 모듈(100) 사이를 결합 고정시킬 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 상기 볼트 체결홀(D)은, 어퍼 하우징(400)의 배출홈 상에 형성될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 부품 커버(500) 주변의 물은 배출홈을 따라 외부로 배출될 수 있는데, 볼트 체결홀(D)은 이러한 배출홈의 배출 경로 중 어느 한 부분에 위치하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 어퍼 하우징(400) 상에 배출홈을 형성하는 구성이 보다 용이하게 달성될 수 있다. 특히, 어퍼 하우징(400) 상에는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 부품 커버(500)가 결합되는 개구부 및 배출홈 이외에도, 배터리 팩 내의 덕트로 공기를 유출입시키기 위한 유입구 및 유출구, 팩 단자 형성부, BMS와 같은 전장품을 외부 장치와 연결하기 위한 커넥터부, 어퍼 하우징(400)과 로워 하우징(300)을 직접 체결하기 위한 체결부 등 다양한 여러 구성들이 마련될 수 있다. 이러한 상황에서, 상기 실시예와 같이, 어퍼 하우징(400)의 배출홈이 볼트 체결홀(D)을 경유하여 형성되도록 하는 경우, 배출홈이 보다 용이하게 형성될 수 있다.

더욱이, 볼트 체결홀은, 볼트가 어퍼 하우징(400)의 상부로 돌출되는 것을 방지하기 위해, 어퍼 하우징(400)의 상단에서 하부 방향으로 오목하게 형성되는 경우가 많다. 따라서, 배출홈은, 이러한 볼트 체결홀(D)의 오목한 형상을 그대로 이용하여 형성될 수 있으므로, 홈을 형성하기 위한 과도한 설계변경이나 노력을 줄일 수 있다.

특히, 이러한 구성에 의하면, 배출홈에 단차를 형성하는 상기 일 실시예의 달성이 보다 용이해질 수 있다. 즉, 볼트 체결홀(D)이 위치하는 부분이 하나의 단을 형성하도록 하고, 이와 단차를 갖도록 다른 단을 하나 이상 형성하기만 하면, 배출홈의 단차는 보다 용이하게 형성될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 단차에 의한 배출홈의 물 배출 구성이 보다 쉽게 달성될 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 어퍼 하우징(400)의 볼트 체결홀(D)은, 배출홈의 저단에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 볼트 체결홀은, 배출홈에서 어퍼 하우징(400)의 최외측에 위치하여 가장 낮은 높이로 구성된 제2단(S2)에 형성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배출홈에 의한 물의 배출 방향이 어퍼 하우징(400)의 외측에서 내측 방향으로 보다 용이하게 설정될 수 있다. 즉, 볼트 체결홀은 어퍼 하우징(400)에서 주로 테두리 부분에 위치하므로, 볼트 체결홀이 형성된 부분은, 배출홈의 각 단에서 높이가 가장 낮은 부분에 위치하도록 하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 볼트 체결홀에 체결된 볼트에 의해 배출홈의 물 배출 성능이 약화되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 배출홈을 따라 어퍼 하우징(400)의 상면 내측에서 외측 방향으로 물이 배출될 때, 볼트는 배출홈의 표면보다 높게 구성되므로, 볼트가 물의 흐름을 방해할 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이, 볼트 체결홀이 배출홈에서 낮은 부분에 위치하도록 하는 경우, 물이 볼트에 부딪히더라도 단차에 의해 물이 부품 커버(500) 측으로 역류하는 것이 방지될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 어퍼 하우징(400)은, 부품 커버(500)가 안착되는 부분이 경사지게 형성될 수 있다.

도 4의 구성을 참조하면, 상기 어퍼 하우징(400)에는 부품 커버(500)가 안착되는 안착단(M1)이 형성될 수 있는데, 이러한 안착단은 배출홈과 인접하는 부분의 높이가 가장 낮게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 어퍼 하우징(400)의 안착단은, C 방향으로 갈수록 높이가 점차 낮아지는 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 어퍼 하우징(400)의 개구부에 부품 커버(500)가 결합된 상태에서, 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400) 사이로 유입된 물이, 안착단의 경사 구성을 따라 배출홈 측으로 용이하게 배출될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 부품 커버(500) 주변의 물에 대한 배출 성능이 보다 향상될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 부품 커버(500)는, 적어도 일측 하단 모서리가 내측 방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 커버(500)의 배출홈 측 단부를 정면에서 바라본 형태의 도면이다. 도 7은, 도 3의 A3 부분에 대한 확대 정면도라고 할 수도 있다.

도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 부품 커버(500)는, 우측 단부가 배출홈이 형성된 부분에 안착될 수 있다. 이때, 상기 부품 커버(500)는, 도 7에서 E로 표시된 부분과 같이, 외측 하단 모서리가 내측 방향으로 오목하게 형성될 수 있다.

특히, 상기 부품 커버(500)는, 도면에 도시된 바와 같이, 외측 하단 모서리가 내측 방향으로 갈수록 점차 낮아지는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 상기 부품 커버(500)는, 외측 하단 모서리가 모따기된 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 외측 하단에 형성된 오목한 부분(E)으로 인해, 어퍼 하우징(400)에서 부품 커버(500)를 보다 용이하게 분리할 수 있다. 더욱이, 퓨즈 등의 전장품을 교체하기 위해 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400) 사이의 볼트를 풀고 난 후, 작업자는 보통 손으로 부품 커버(500)를 들어올리는 경우가 많다. 이때, 부품 커버(500)의 외측 하단에 형성된 오목한 부분으로 손가락을 집어넣으면, 부품 커버(500)를 보다 쉽게 들어올릴 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 어퍼 하우징(400)에는 부품 커버(500)의 적어도 일측에 배출홈이 형성될 수 있다. 이때, 부품 커버(500)의 외측 하단 오목부(E)는, 배출홈이 형성된 측에 마련되는 것이 좋다. 이러한 구성에 의하면, 배출홈에 손가락이나 부품 커버(500)를 들어올리기 위한 다른 도구를 넣은 상태에서, 오목부를 통해 부품 커버(500)를 쉽게 들어올릴 수 있게 되므로, 부품 커버(500)의 분리 작업이 보다 수월하게 이루어질 수 있다.

한편, 부품 커버(500)와 어퍼 하우징(400) 사이의 실링성을 강화시키기 위해, 부품 커버(500)의 일부는 어퍼 하우징(400)의 개구부에 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서 F1으로 표시된 부분과 같이, 부품 커버(500)의 하부에는 하부 방향으로 볼록하게 형성된 형태의 돌출부를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 돌출부(F1)는, 부품 커버(500)가 어퍼 하우징(400)에 결합될 때, 개구부 측에 삽입될 수 있다. 특히, 이러한 돌출부는, 개구부의 형태에 대응되는 형태로 구성될 수 있다.

개구부에 삽입되는 하부 돌출부(F1)는, 부품 커버(500)의 외측 모서리에서 내측 t수평 방향으로 들어간 형태로 형성되기 때문에, 부품 커버(500)의 외주부 하단에는 F2로 표시된 바와 같이 수평 방향으로 평평한 부분이 존재할 수 있다. 이러한 부분은, 부품 커버(500)가 어퍼 하우징(400)의 개구부에 결합될 때, 어퍼 하우징(400)의 개구부 주변 안착단에 안착될 수 있다.

또한, 상기 부품 커버(500)는, 어퍼 하우징(400)과의 실링성을 강화하기 위해, 실링 부재를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 실링 부재는, 고무 등의 탄성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 부품 커버(500)는, F2로 표시된 부분과 같은 외주부 하단에 링 형태의 실링 부재를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉 본 발명에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 특히, 자동차의 경우, 주로 실외에서 운행되기 때문에, 비나 노면 상의 물이 배터리 팩 주변으로 유입될 가능성이 높고, 겨울철과 같이 온도가 낮은 상황에 놓이는 경우도 많을 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 배터리 팩이 적용된 경우, 부품 커버(500) 주변에 물이 고이지 않고 외부로 쉽게 배출될 수 있으므로, 부품 커버(500) 주변으로 물이 유입되거나, 물로 인해 부품 커버(500) 주변이 동파되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.

한편, 본 명세서에서는 상, 하, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 배터리 모듈
110: 이차 전지, 120: 카트리지
200: 전장 플레이트
300: 로워 하우징
400: 어퍼 하우징
500: 부품 커버
G: 배출홈

Claims

다수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈의 상부에 배치되며, 하나 이상의 전장품이 장착된 전장 플레이트;
상부가 개방된 형태로 내부 공간을 구비하여, 상기 내부 공간에 상기 배터리 모듈을 수용하는 로워 하우징;
상기 로워 하우징의 상부 개방부를 커버하고, 적어도 하나의 전장품의 상부에 개구부가 형성되며, 상기 개구부의 적어도 일측으로부터 외측 모서리까지 오목한 형태의 배출홈이 형성된 어퍼 하우징; 및
상기 어퍼 하우징의 개구부에 결합되어 상기 개구부를 커버하여 밀폐시키는 부품 커버
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 배출홈은, 하나 이상의 단차가 형성되어 높이가 상대적으로 가장 높은 고단과 높이가 상대적으로 가장 낮은 저단을 구비하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 배출홈은, 고단이 상기 개구부 측에 위치하고, 저단이 상기 어퍼 하우징의 외측 모서리 측에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 배출홈은, 상기 단차가 형성된 부분의 모서리가 모따기된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 배출홈은, 상기 저단의 최외측 모서리가 모따기된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 배출홈의 각 단 중 적어도 하나는, 외측 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제2항에 있어서,
상기 어퍼 하우징은, 상기 배터리 모듈, 상기 전장 플레이트 및 상기 로워 하우징 중 적어도 하나와 결합되기 위한 볼트 체결홀이 상기 배출홈의 저단에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 어퍼 하우징은, 상기 배터리 모듈, 상기 전장 플레이트 및 상기 로워 하우징 중 적어도 하나와 결합되기 위한 볼트 체결홀이 상기 배출홈 상에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 어퍼 하우징은, 상기 부품 커버의 안착단이 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 부품 커버는, 적어도 상기 배출홈이 형성된 부분의 외측 하단 모서리가 내측 방향으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제10항에 있어서,
상기 부품 커버는, 상기 외측 하단 모서리가 내측 방향으로 갈수록 점차 낮아지는 형태로 경사지게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.