WO2022050780A1 - 배터리 팩, 및 자동차, 및 이를 포함하는 전자 디바이스 - Google Patents

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홍순창
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack, a vehicle, and an electronic device including the same, and more particularly, to a battery pack with increased safety against external impact, an electronic device including the same, and an automobile.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free, The self-discharge rate is very low and the energy density is high, attracting attention.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which a positive electrode active material and a negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, and an exterior material for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • the lithium secondary battery may be classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet.
  • an object of the present invention is to provide a battery pack with increased safety against external impact, an electronic device including the same, and a vehicle.
  • a front frame having a front cover part covering the front of the base plate and a front plate part extending rearwardly from one side of the front cover part, wherein the front cover part and the front plate part are integrally formed;
  • a rear frame having a rear cover portion covering the rear of the base plate, and a rear plate portion extending forwardly from one side of the rear cover portion, wherein the rear cover portion and the rear plate portion are integrally formed;
  • At least one reinforcing rib positioned to face the space between the plurality of battery modules and extending from the front plate part to the front cover part may be provided.
  • At least one reinforcing rib positioned to face the space between the plurality of battery modules and extending from the rear plate part to the rear cover part may be provided.
  • a first step structure in which the height is gradually lowered in the end direction may be formed at both ends of the front cover part in the left and right directions.
  • a second step structure in which the height is gradually lowered in an outward direction may be formed at the front end and the rear end of each of the first side frame and the second side frame to be coupled with the first step structure of the front cover part.
  • an upper portion may further include a first protrusion that relatively protrudes forward than the lower portion.
  • an upper portion may be provided with a second protrusion that relatively protrudes rearward than the lower portion.
  • Each has a plate shape that protrudes forward from the front and extends in the left and right directions, and may include a plurality of horizontal ribs arranged in the vertical direction.
  • the lower the horizontal rib positioned the smaller the length of the horizontal rib positioned in the upper portion to protrude forward relatively.
  • the battery pack may further include a BMS.
  • It may be provided with an accommodation space for accommodating at least a portion of the BMS.
  • the battery pack may further include a cooling unit having a refrigerant passage configured to move the refrigerant, an inlet configured to inject a refrigerant into the refrigerant passage, and an outlet configured to discharge the refrigerant from the refrigerant passage.
  • a cooling unit having a refrigerant passage configured to move the refrigerant, an inlet configured to inject a refrigerant into the refrigerant passage, and an outlet configured to discharge the refrigerant from the refrigerant passage.
  • the first side frame includes a first connector communicating with the inlet of the cooling unit, and a first refrigerant passage communicating with the first connector and extending in the front-rear direction along the body of the first side frame can do.
  • the second side frame includes a second connector communicating with the outlet of the cooling unit, and a second refrigerant passage communicating with the second connector and extending in the front-rear direction along the body of the second side frame. can do.
  • the electronic device of the present invention for achieving the above object includes at least one or more of the battery pack.
  • the vehicle of the present invention for achieving the above object includes at least one or more battery packs.
  • the present invention is provided with a front frame, a rear frame, a first side frame, and a second side frame so as to cover the front, rear, left, and right sides of the battery module. , it is possible to safely protect the mounted plurality of battery modules from external impact.
  • each of the front frame and the rear frame of the present invention is provided with a front cover portion and a front plate portion integrally formed, and a rear cover portion and a rear plate portion formed integrally.
  • the front frame and the rear When the width of the cross section in the front-rear direction of the frame increases in the front-rear direction, and the battery pack receives an external shock in the front-rear direction, the mechanical rigidity is high enough to protect the mounted plurality of battery modules.
  • a first step structure is formed in each of the front cover part and the rear cover part
  • a second step structure is also formed in each of the first side frame and the second side frame. Accordingly, the coupling area between the front cover part and the rear cover part and the first side frame and the second side frame can be effectively increased. Accordingly, the present invention effectively increases the coupling force between the front frame and the rear frame, and the first side frame and the second side frame, compared to the prior art, so that when the battery pack receives an external shock in the front and rear directions, the shock is eliminated Since it can be effectively transmitted to each of the first side frame and the second side frame, mechanical rigidity can be increased enough to protect a plurality of mounted battery modules.
  • the sealing between the front cover part and the front plate part is secured, and additional welding is unnecessary in the corresponding part, so manufacturing convenience can be increased. there is.
  • the rear cover portion and the rear plate portion are integrally formed, the sealing between the rear cover portion and the rear plate portion is secured, and additional welding is unnecessary in the corresponding portion, so that manufacturing convenience can be increased. there is.
  • the present invention may have various other effects, which will be described in each embodiment, or the corresponding description will be omitted for effects that can be easily inferred by those skilled in the art.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a state of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a right side view schematically showing a front frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a right side view schematically illustrating a state of a rear frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a side view schematically illustrating a front frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view schematically illustrating a state of a rear frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front perspective view schematically illustrating a state of a front frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a rear frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front perspective view schematically illustrating a state of a front frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a rear frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically illustrating a state of a cooling unit and an intermediate frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a first side frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a second side frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view for explaining the coupling relationship between the front frame, the base plate, and the cooling unit.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a state of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a right side view schematically showing a front frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a right side view schematically showing the rear frame of the battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the battery pack 100 includes a plurality of battery modules 110 , a base plate 120 , a front frame 130 , a rear frame 140 , It includes a first side frame 150 and a second side frame 160 .
  • the battery module 110 may include a plurality of battery cells (not shown), and a module housing 111 accommodating the plurality of battery cells therein.
  • the battery cell may be a lithium secondary battery.
  • the battery cell may be a pouch-type battery cell having an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch accommodating them therein.
  • the battery pack 100 according to the present invention is not limited to the aforementioned pouch-type battery cells, and for example, the battery cells may be cylindrical battery cells. That is, as the battery cell, various battery cells known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • the battery module 110 may include at least one bus bar (not shown) configured to electrically interconnect the plurality of battery cells.
  • the bus bar may include a conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, or the like.
  • the module housing 111 may be provided with an electrically insulating material.
  • the module housing 111 may be made of a polyvinyl chloride material.
  • the module housing 111 may have a space for accommodating the plurality of battery cells therein.
  • the module housing 111 may have a box shape of a rectangular parallelepiped as a whole.
  • the plurality of battery modules 110 may be electrically connected to each other through a power cable or a bus bar.
  • Detailed configurations of the battery module 110 may be generally known configurations. Accordingly, detailed description is not provided herein.
  • the base plate 120 may have a plate shape extending in a horizontal direction.
  • the base plate 120 may include a metal material having excellent mechanical rigidity.
  • a plurality of battery modules 110 may be positioned on the base plate 120 .
  • the base plate 120 may be configured to be coupled to each of the front frame 130 , the rear frame 140 , the first side frame 150 , and the second side frame 160 .
  • the bonding method may be, for example, friction stir welding.
  • the horizontal direction means a plane direction of a flat surface.
  • the front frame 130 is coupled to the front end of the base plate 120 so as to cover the front of the plurality of battery modules 110 .
  • the front frame 130 may include a front cover part 131 and the front plate part 132 .
  • the front frame 130 may be configured such that the front cover part 131 and the front plate part 132 are integrated.
  • the front frame 130 may be manufactured by extrusion molding so that the front cover part 131 and the front plate part 132 are integrated. Therefore, according to the present invention, a separate welding in the front end region of the battery pack 100 may be unnecessary.
  • the front cover part 131 and the front plate part 132 are integrally formed, sealing of the front end of the battery pack 100 may be secured.
  • directions such as front, back, left, right, up, and down may vary depending on the position of the observer or the placed shape of the object. However, in the present specification, for convenience of explanation, directions such as front, back, left, right, up, and down are distinguished and indicated with reference to when viewed in the direction of the arrow F of FIG. 1 .
  • the front cover part 131 may have a shape that is elongated in the left and right direction and is erected in the upper direction.
  • a lower surface of the front cover part 131 may be coupled to an upper surface of the base plate 120 .
  • the front cover part 131 has a predetermined width in the front-rear direction, and both ends have the first side frame 150 and the second side frame 160 . It may have a form extending in the left and right direction to reach each.
  • the front cover part 131 may have an interior space surrounded by an outer wall and empty inside. A plurality of ribs for reinforcing mechanical rigidity may be formed to be spaced apart from each other at predetermined intervals in the inner space.
  • the front plate part 132 may be formed to extend rearwardly from one side of the front cover part 131 .
  • the front plate part 132 may have a plate shape extending rearward from the lower rear side of the front cover part 131 .
  • the front plate part 132 may include a support structure 132a having an approximately I-beam shape extending downward from a body extending in a horizontal direction to be coupled to the upper surface of the base plate 120 .
  • a support structure 132a protruding downward from the body extending in the horizontal direction of the front plate part 132 may be provided.
  • the support structure 132a may have, for example, an approximately I-beam shape.
  • a lower surface of the support structure 132a may be coupled to the base plate 120 in a contact state. That is, the support structure 132a may support the front plate part 132 upward from the base plate 120 .
  • the lower surface of the front cover part 131 may also be coupled to the base plate 120 in a contact state. In this case, the lower surface of the front cover part 131 and the lower surface of the support structure 132a may be substantially on the same plane. Accordingly, the lower surface of the front cover part 131 and the lower surface of the support structure 132a may be in contact with and coupled to the base plate 120 at the same time.
  • the mechanical rigidity may be increased to protect it.
  • the rear frame 140 may be configured to cover the rear of the plurality of battery modules 110 .
  • the rear frame 140 may be coupled to the rear end of the base plate 120 .
  • the rear frame 140 may include a rear cover portion 141 and the rear plate portion 142 .
  • the rear frame 140 may be configured such that the rear cover part 141 and the rear plate part 142 are integrated.
  • the rear frame 140 may be manufactured by extrusion molding so that the rear cover part 141 and the rear plate part 142 are integrated. Therefore, according to the present invention, a separate welding may be unnecessary in the rear end region of the battery pack 100 .
  • the rear cover part 141 and the rear plate part 142 are integrally formed, sealing of the rear end of the battery pack 100 may be secured.
  • the rear cover part 141 may have a shape that is elongated in the left and right direction and is erected in the upper direction.
  • a lower surface of the rear cover part 141 may be coupled to an upper surface of the base plate 120 .
  • the rear cover part 141 has a predetermined width in the front-rear direction, and both ends of the first side frame 150 and the second side frame 160, respectively. It may have a form extending in the left and right direction to reach.
  • the rear cover part 141 may have an interior space surrounded by an outer wall and empty inside. A plurality of ribs for reinforcing mechanical rigidity may be formed to be spaced apart from each other at predetermined intervals in the inner space.
  • the rear plate part 142 may be formed to extend forward from one side of the rear cover part 141 .
  • the rear plate part 142 may have a plate shape extending forward from the lower front side of the rear cover part 141 .
  • the rear plate part 142 may include an I-beam-shaped support structure 142a extending downward from the body extending in the horizontal direction so as to be coupled to the upper surface of the base plate 120 .
  • a support structure 142a protruding downward from the body extending in the horizontal direction of the rear plate part 142 may be provided.
  • the support structure 142a may have, for example, an approximately I-beam shape.
  • a lower surface of the support structure 142a may be coupled to the base plate 120 in a state of contact. That is, the support structure 142a may support the rear plate part 142 upward from the base plate 120 .
  • the lower surface of the rear cover part 141 may also be coupled to the base plate 120 in a contact state. In this case, the lower surface of the rear cover part 141 and the lower surface of the support structure 142a may be substantially on the same plane. Accordingly, the lower surface of the rear cover part 141 and the lower surface of the support structure 142a may be in contact with and coupled to the base plate 120 at the same time.
  • the mechanical rigidity can be increased enough to protect the
  • the first side frame 150 may have a shape that is elongated in the front-rear direction (parallel to the Y-axis). A portion of the first side frame 150 may be coupled to the left end of the base plate 120 to cover the left side of the plurality of battery modules 110 . The first side frame 150 may be configured to be coupled to the left end of each of the front frame 130 and the rear frame 140 .
  • the second side frame 160 may have a shape that is elongated in the front-rear direction (parallel to the Y-axis). A portion of the second side frame 160 may be coupled to a right end of the base plate 120 to cover the right side of the plurality of battery modules 110 . The second side frame 160 may be coupled to the right end of each of the front frame 130 and the rear frame 140 .
  • the present invention the present invention, the front frame 130, the rear frame 140, the first side frame so as to cover the front, rear, left, and right sides of the battery module 110, Since the bar 150 and the second side frame 160 are provided, it is possible to safely protect the mounted plurality of battery modules 110 from external impact.
  • each of the front frame 130 and the rear frame 140 of the present invention includes the front cover 131 and the front plate 132 integrally formed, and the rear cover 141 and the rear integrally formed. Since the plate portion 142 is provided, the width of the front and rear cross sections of the front frame 130 and the rear frame 140 increases in the front and rear directions compared to the prior art, and the battery pack 100 moves in the front and rear directions. In case of receiving an external shock, the mechanical rigidity is high enough to protect the mounted plurality of battery modules 110 .
  • FIG. 5 is a side view schematically illustrating a front frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the front frame 130A of the battery pack 100 may further include at least one reinforcing rib R1 .
  • the reinforcing rib R1 may have a shape extending in an oblique direction from the upper surface of the front plate part 132 to the rear surface of the front cover part 131 .
  • the reinforcing rib R1 may be positioned to face the space between the plurality of battery modules 110 . That is, the reinforcing ribs R1 may be positioned so as not to face the plurality of battery modules 110 in the front-rear direction.
  • the reinforcing rib R1 may have a shape that is extended enough to be partially inserted between the plurality of battery modules 110 .
  • FIG. 6 is a side view schematically illustrating a state of a rear frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the rear frame 140A of the battery pack 100 may further include at least one reinforcing rib R1 .
  • the reinforcing rib R1 may have a shape extending from the rear plate part 142 to the rear cover part 141 in an oblique direction.
  • the reinforcing rib R1 may be positioned to face the space between the plurality of battery modules 110 . That is, the reinforcing rib R1 may not be positioned to face the plurality of battery modules 110 in the front-rear direction.
  • the reinforcing rib R1 may have a shape that is extended enough to be partially inserted between the plurality of battery modules 110 .
  • the present invention is provided with the reinforcing rib (R1) on the front frame (130A) and / or the rear frame (140A), the front frame (130A) and / or the rear frame (140A)
  • the battery pack 100 receives an external shock in the front-rear direction, mechanical rigidity may be increased enough to protect the mounted plurality of battery modules 110 .
  • the reinforcing rib R1 of the present invention is positioned between the plurality of battery modules 110 , and may serve to guide a position in which each of the plurality of battery modules 110 is mounted. Accordingly, it is possible to effectively increase the manufacturing efficiency of the battery module 110 .
  • a first step structure D1 may be formed at both ends in the left and right directions of the front cover part 131 of the battery pack 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the first stepped structure D1 may have a shape in which the height of the front cover part 131 is gradually lowered in the direction of the distal end.
  • a first stepped structure D1 whose height is gradually lowered toward the left may be formed.
  • a first stepped structure D1 whose height is gradually lowered toward the right may be formed.
  • a second stepped structure D2 may be formed at a front end and/or a rear end of each of the first side frame 150 and the second side frame 160 .
  • the second stepped structure D2 may be configured to be coupled to the first stepped structure D1 of the front cover part 131 . That is, the second stepped structure D2 may have a shape corresponding to the first stepped structure D1 formed on the front cover part 131 .
  • the second step structure D2 of each of the first side frame 150 and the second side frame 160 may have a shape in which the height is gradually lowered outward with respect to the center of the battery pack 100 . there is.
  • the first step structure D1 is formed on the front cover part 131 , and the first side frame 150 and the second side frame 160 are formed. Since the second step structure D2 is also formed in each, the coupling area between the front cover part 131 and the rear cover part 141 and the first side frame 150 and the second side frame 160 is effectively increased.
  • the coupling force between the front frame 130 and the rear frame 140 and the first side frame 150 and the second side frame 160 is effectively increased, and the battery
  • the shock can be effectively transmitted to each of the first side frame 150 and the second side frame 160 , and a plurality of battery modules 110 mounted thereon It is possible to increase the mechanical rigidity enough to protect the
  • FIG. 7 is a front perspective view schematically illustrating a state of a front frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the front frame 130B of the battery pack may further include a first protrusion 133 as compared to the front frame 130B of FIG. 2 .
  • the first protrusion 133 may be formed to protrude forward among the front surfaces of the front cover unit 131 .
  • the first protrusion 133 is located at a lower portion with respect to the center among the front surfaces of the front cover unit 131 , and may have a shape protruding forward from the front surface. there is.
  • the first protrusion 133 may have a shape in which the length protruding forward decreases in the lower direction.
  • the first protrusion 133 may have a portion extending in a horizontal direction and a portion extending downwardly inclined to the rear.
  • the front frame 130B of the present invention further includes the first protrusion 133 , so that when an external object collides with the front of the battery pack 100 , the external object First, it collides with the first protrusion 133 , and the collision impact may be intensively transmitted to the front plate part 132 of the front frame 130B. Since the front frame 130B having the front plate part 132 has a larger cross-sectional area in the front-rear direction than the upper portion, it can be said that the lower portion has greater resistance to impact in the front-rear direction. Accordingly, it is possible to effectively prevent the plurality of battery modules 110 mounted on the battery pack 100 from being damaged.
  • FIG. 8 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a rear frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the rear frame 140B of the battery pack may further include a second protrusion 143 as compared to the rear frame 140 of FIG. 2 .
  • the second protrusion 143 may be located at a lower portion of the rear surface of the rear cover unit 141 with respect to the center.
  • the second protrusion 143 may have a shape that protrudes more rearward than the rear surface of the rear cover part 141 .
  • the upper part of the second protrusion 143 may have a shape in which the upper part protrudes more rearward than the lower part. That is, the second protrusion 143 may have a shape in which the length of the second protrusion 143 protruding backward decreases in the lower direction.
  • the second protrusion 143 may have a portion extending in a horizontal direction and a portion extending downwardly inclined to the rear.
  • the rear frame 140B of the present invention further includes a second protrusion 143 , so that when an external object collides with the rear of the battery pack 100 , the external object is First, it collides with the second protrusion 143 first, and the collision impact can be effectively concentrated to the rear plate portion 142 located under the rear frame 140B. That is, since the cross-sectional area in the front-rear direction of the lower part of the rear frame 140B having the rear plate part 142 is larger than that of the upper part, it can be said that the lower part has a large resistance to the impact in the front-rear direction. Accordingly, it is possible to effectively prevent the plurality of battery modules 110 mounted on the battery pack 100 from being damaged.
  • FIG. 9 is a front perspective view schematically illustrating a state of a front frame of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the front frame 130C of the battery pack may further include a plurality of horizontal ribs R2 as compared to the front frame 130 of FIG. 2 .
  • each of the plurality of horizontal ribs R2 may have a plate shape protruding forward from the front surface of the front cover part 131 .
  • the plurality of horizontal ribs R2 may be located at a lower portion of the front surface of the front frame 130 with respect to a center thereof.
  • Each of the plurality of horizontal ribs R2 may have a plate shape extending in a left and right direction to an end of the front cover part 131 .
  • the plurality of horizontal ribs R2 may be arranged to be vertically spaced apart from each other at predetermined intervals.
  • the lower the horizontal rib R2 positioned the smaller the length of the horizontal rib R2 positioned in the upper portion to protrude forward relatively. That is, the plurality of horizontal ribs R2 may be formed to have different lengths protruding forward. That is, the plurality of horizontal ribs R2 may be configured such that the length that protrudes forward gradually decreases as the horizontal ribs R2 located relatively lower.
  • the present invention as the front frame 130C provided with a plurality of horizontal ribs R2 is provided, it is possible to effectively protect the front impact of the battery pack 100 . That is, when the external object collides with the front of the battery pack 100 , the external object first collides with the plurality of horizontal ribs R2 , and the collision impact is the front plate part located below the front frame 130C. (132) can be focused. That is, since the front frame 130C provided with the front plate part 132 has a larger cross-sectional area in the front-rear direction than the upper portion, it can be said that the lower portion has a large resistance to the impact in the front-rear direction. Accordingly, it is possible to effectively prevent the plurality of battery modules 110 mounted on the battery pack 100 from being damaged.
  • FIG. 10 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a rear frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 100 may further include a BMS 172 .
  • a part of the front cover part 131 or the rear cover part 141 may be opened (K) to accommodate at least a part of the BMS 172 .
  • the front cover part 131 or the rear cover part 141 may be partially opened (K) to accommodate some parts of the BMS 172 .
  • the rear cover part 141 may be provided with an accommodating space S that communicates with the opening K and has an empty interior to accommodate some parts of the BMS 172 therein.
  • the present invention is provided with an accommodation space (S) capable of accommodating at least a portion of the BMS (172) therein, thereby safety control according to the abnormal operation of the battery pack (100).
  • the performed BMS can be stored more safely, thereby maximizing the safety of the battery pack 100 .
  • the accommodation space (S) may protect some parts of the BMS (172) from electromagnetic waves of electricity generated from the plurality of battery modules (110).
  • the BMS 172 may include, for example, a control board, a relay, a fuse, a cable, and the like.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically illustrating a state of a cooling unit and an intermediate frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the direction of movement of the refrigerant is indicated by arrows for convenience of drawing description.
  • the battery pack 100 may further include a cooling unit 180 .
  • the cooling unit 180 may have a plate shape extending in a horizontal direction to mount the plurality of battery modules 110 on an upper surface. Referring to FIG. 14 , a lower surface of the cooling unit 180 may be coupled to the base plate 120 . In addition, one side of the cooling unit 180 may be in contact with the front plate part 132 . According to this structure, the side surface of the front plate part 132 may be supported in contact with the cooling unit 180 .
  • the front plate part 132 when the front frame 130 receives an impact in the front-rear direction, the front plate part 132 is supported by the side surface of the cooling unit 180 , thereby providing a space between the front plate part 132 and the base plate 120 .
  • the risk of breakage of the bonding site is low.
  • the front plate part 132 when the impact in the front-rear direction applied to the front frame 130 is very large, the front plate part 132 can absorb the impact while being crumpled in the front-rear direction while being supported from the side of the cooling unit 180 . there is.
  • the other side of the cooling unit 180 may be in contact with the rear plate part 142 .
  • the side surface of the rear plate part 142 may be supported in contact with the cooling unit 180 . Accordingly, when the rear frame 140 receives an impact in the front-rear direction, the rear plate part 142 is supported by the side surface of the cooling unit 180 , thereby providing a space between the rear plate part 142 and the base plate 120 . The risk of breakage of the bonding site is low.
  • the impact in the front-rear direction applied to the rear frame 140 is very large, the rear plate part 142 can absorb the impact while being crumpled in the front-rear direction while being supported from the side surface of the cooling unit 180 . there is.
  • the cooling unit 180 may include a refrigerant passage (not shown), an inlet 182 , and an outlet 183 .
  • the refrigerant passage may be provided inside the cooling unit 180 .
  • the refrigerant passage may include barrier ribs so that the refrigerant moves.
  • the refrigerant may be, for example, air, water, or insulating oil.
  • the inlet 182 may be configured to communicate with the refrigerant passage.
  • the injection hole 182 may be configured to inject a refrigerant. That is, the injection hole 182 may be configured to inject the refrigerant into the refrigerant passage.
  • the outlet 183 may be configured to discharge the refrigerant that has passed through the refrigerant passage to the outside. That is, the outlet 183 may be configured to communicate with the refrigerant passage.
  • the battery pack 100 may include three cooling units 180 .
  • Two inlets 182 and two outlets 183 may be provided in each of the three cooling units 180 .
  • the refrigerant injected through the two inlets 182 may move in the direction of the arrow G along the refrigerant passage inside, and may come out through the two outlets 183 .
  • the cooling unit 180 may be configured to mount a plurality of battery modules 110 thereon.
  • the cooling unit 180 may further include a heat conduction pad 184 .
  • the heat conduction pad 184 may be interposed between the battery module 110 and the cooling unit 180 .
  • the present invention can effectively cool the mounted plurality of battery modules 110 by providing the cooling unit 180 .
  • the cooling unit 180 by being configured to be coupled to the base plate 120, may serve to resist external impact.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention may further include at least one intermediate frame 190 .
  • the intermediate frame 190 may be disposed between the cooling units.
  • the intermediate frame 190 may include an intermediate cover 191 and an intermediate plate portion 192 .
  • the intermediate cover 191 may have a predetermined thickness in the front-rear direction and extend in the left-right direction.
  • the intermediate cover 191 may have a shape erected in an upward direction.
  • the intermediate plate part 192 may have a shape extending in a horizontal direction.
  • the intermediate plate may have a form integrally coupled to the lower portion of the intermediate cover 191 .
  • the intermediate frame 190 may be integrally formed through extrusion molding.
  • both ends of the intermediate frame 190 may be coupled to respective side portions of the first side frame 150 and the second side frame 160 .
  • a lower surface of the intermediate frame 190 may be configured to be coupled to an upper surface of the base plate 120 .
  • FIG. 12 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a first side frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows for illustration.
  • the first side frame 150 of the battery pack 100 may include a first connector 151 and a first refrigerant passage 152 .
  • the first connector 151 may be connected to the inlet 182 to communicate with the inlet 182 of the cooling unit 180 . That is, the first connector 151 may have an opening size corresponding to the injection hole 182 .
  • the first connector 151 may be positioned to be in close contact with the injection hole 182 .
  • the first connector 151 may be formed by opening a portion of the first refrigerant passage 152 to communicate with the first refrigerant passage 152 .
  • the first refrigerant passage 152 may extend in the front-rear direction along the body of the first side frame 150 .
  • the first side frame 150 may include six first connectors 151 .
  • the six first connectors 151 may be arranged in the front-rear direction and spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the first refrigerant passage 152 of the first side frame 150 may extend in the front-rear direction along the body.
  • the first refrigerant passage 152 does not include a separate tube, and when the first side frame 150 is extrusion-molded, the first refrigerant passage 152 is formed in a tubular shape in the front-rear direction (Y). direction) and may be formed.
  • Each of the six first connectors 151 may communicate with the first refrigerant passage 152 .
  • Each of the six first connectors 151 may be configured to be connected to the inlet 182 of the cooling unit 180 .
  • the refrigerant injected from the rear end of the first refrigerant passage 152 of the first side frame 150 moves rearward along the first refrigerant passage 152, and the six first connectors 151 ) may move the refrigerant to the cooling unit 180 through each.
  • FIG. 13 is a rear perspective view schematically illustrating a state of a second side frame of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows for illustration.
  • the second side frame 160 of the battery pack 100 may include a second connector 161 and a second refrigerant passage 162 .
  • the second connector 161 may be connected to the outlet 183 to communicate with the outlet 183 of the cooling unit 180 . That is, the second connector 161 may have an opening size corresponding to the outlet 183 and may be positioned to be in close contact with the outlet 183 .
  • the second connector 161 may be formed by opening a portion of the second refrigerant passage 162 to communicate with the second refrigerant passage 162 .
  • the second refrigerant passage 162 may extend in the front-rear direction (Y direction) along the body of the second side frame 160 .
  • the second side frame 160 may include six second connectors 161 .
  • the six second connectors 161 may be arranged in the front-rear direction and spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the second refrigerant passage 162 of the second side frame 160 may extend in the front-rear direction (Y direction) along the body.
  • the second refrigerant passage 162 does not include a separate tube, and when the second side frame 160 is extrusion-molded, the second refrigerant passage 162 extends in the front-rear direction in the form of a tube. can be formed by
  • Each of the six second connectors 161 may communicate with the second refrigerant passage 162 .
  • Each of the six second connector 161 may be configured to be connected to the outlet 183 of the cooling unit 180 .
  • the refrigerant flows in from the cooling unit 180 through each of the six second connectors 161 , and the introduced refrigerant flows into the second refrigerant passage 162 . 2 may be moved to the rear end of the refrigerant passage 162 and discharged to the outside.
  • the present invention does not include a separate tube or tube, and by forming a refrigerant passage in each of the first side frame 150 and the second side frame 160,
  • reducing the number of components of the battery pack it is possible to reduce the material cost and simplify the manufacturing process.
  • Accordingly, according to the present invention it is possible to significantly reduce the manufacturing cost while increasing the cooling efficiency of the plurality of battery modules.
  • the battery pack may include at least one or more of the battery modules 110 and a battery management system (BMS) electrically connected to the battery modules 110 .
  • the BMS may include various circuits or devices to control charging and discharging of the plurality of battery cells.
  • a vehicle (not shown separately) may include at least one or more of the battery modules 110 and a vehicle body having an accommodating space for accommodating the battery modules 110 .
  • the vehicle may be an electric vehicle, an electric scooter, an electric wheelchair, or an electric bike.
  • the electronic device may include at least one or more of the battery modules 110 and an external case having an accommodating space for accommodating the battery modules 110 .
  • the electronic device may be a computer or a power storage device.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 배터리 팩은, 복수의 배터리 모듈, 상부에 복수의 배터리 모듈이 위치된 베이스 플레이트, 베이스 플레이트의 전방을 커버하는 전방 커버부 및 전방 커버부의 일측으로부터 후방으로 연장된 전방 플레이트부를 구비하고, 전방 커버부와 전방 플레이트부가 일체로 형성된 전방 프레임, 베이스 플레이트의 후방을 커버하는 후방 커버부, 및 후방 커버부의 일측으로부터 전방으로 연장된 후방 플레이트부를 구비하고, 후방 커버부와 후방 플레이트가 일체로 형성된 후방 프레임; 베이스 플레이트의 좌측을 커버하는 제1 사이드 프레임 및 베이스 플레이트의 우측을 커버하는 제2 사이드 프레임을 포함한다.

Description

배터리 팩, 및 자동차, 및 이를 포함하는 전자 디바이스
본 발명은 배터리 팩, 및 자동차, 및 이를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 충격에 대한 안전성을 높인 배터리 팩, 그것을 포함하는 전자 디바이스, 및 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 9월 4일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2020-0113233호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 이러한 리튬 이차전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
그리고, 리튬 이차전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
특히, 최근 전기 자동차 등에 적용되는 대용량의 배터리 팩의 수요가 증가하고 있다. 이렇게 자동차에 탑재된 대용량의 배터리 팩은 자동차가 외부 물체와 충돌할 경우, 충격이 차체 내부의 배터리 팩에 까지 전달될 수 있다. 이렇게 배터리 팩에 큰 충격이 발생할 경우, 복수의 배터리 모듈이 손상되어 외부 부품과 합선되거나, 서로 단락이 발생될 수 있어, 배터리 모듈이 폭발하거나, 화재가 발생될 위험이 크다.
따라서, 최근 외부 충격으로부터 배터리 팩에 탑재된 다수의 배터리 모듈을 안전하게 보호할 수 있는 기술이 중요한 요소로 떠오르고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 외부 충격에 대한 안전성을 높인 배터리 팩, 그것을 포함하는 전자 디바이스, 및 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,
복수의 배터리 모듈;
상부에 상기 복수의 배터리 모듈이 위치된 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 전방을 커버하는 전방 커버부 및 상기 전방 커버부의 일측으로부터 후방으로 연장된 전방 플레이트부를 구비하고, 상기 전방 커버부와 상기 전방 플레이트부가 일체로 형성된 전방 프레임;
상기 베이스 플레이트의 후방을 커버하는 후방 커버부, 및 상기 후방 커버부의 일측으로부터 전방으로 연장된 후방 플레이트부를 구비하고, 상기 후방 커버부와 상기 후방 플레이트부가 일체로 형성된 후방 프레임;
상기 베이스 플레이트의 좌측을 커버하는 제1 사이드 프레임; 및
상기 베이스 플레이트의 우측을 커버하는 제2 사이드 프레임을 포함한다.
또한, 상기 전방 프레임에는,
상기 복수의 배터리 모듈 사이 공간과 마주보도록 위치되고 상기 전방 플레이트부로부터 상기 전방 커버부로 연장된 적어도 하나 이상의 강화 리브가 구비될 수 있다.
한편, 상기 후방 프레임에는,
상기 복수의 배터리 모듈 사이 공간과 마주보도록 위치되고 상기 후방 플레이트부로부터 상기 후방 커버부로 연장된 적어도 하나 이상의 강화 리브가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 전방 커버부의 좌우 방향의 양단부에는 단부 방향으로 단계적으로 높이가 낮아지는 제1 단차 구조가 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 사이드 프레임 및 상기 제2 사이드 프레임 각각의 전단부 및 후단부에는 상기 전방 커버부의 제1 단차 구조와 결합되도록 외측 방향으로 단계적으로 높이가 낮아지는 제2 단차 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 전방 프레임은,
상기 전방 커버부의 전면 중, 상부가 상대적으로 하부보다 전방으로 돌출된 제1 돌출부를 더 구비할 수 있다.
한편, 상기 후방 프레임은,
상기 후방 커버부의 후면 중, 상부가 상대적으로 하부보다 후방으로 돌출된 제2 돌출부를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 전방 프레임의 전방 커버부는,
각각이 전면으로부터 전방으로 돌출되고 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고, 상하 방향으로 배열된 복수의 수평 리브를 구비할 수 있다.
한편, 상기 복수의 수평 리브 중, 하부에 위치된 수평 리브일 수록 상부에 위치된 수평 리브보다 상대적으로 전방으로 돌출된 길이가 작도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩은, BMS를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 전방 커버부 또는 상기 후방 커버부는,
상기 BMS의 적어도 일부를 수용하는 수용 공간을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 배터리 팩은, 냉매가 이동하도록 구성된 냉매 유로, 상기 냉매 유로로 냉매가 주입되도록 구성된 주입구 및 상기 냉매 유로로부터 냉매를 배출하도록 구성된 배출구를 구비한 냉각 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 사이드 프레임은, 상기 냉각 유닛의 주입구와 연통되는 제1 연결구, 및 상기 제1 연결구와 연통되고 상기 제1 사이드 프레임의 몸체를 따라 전후 방향으로 연장된 제1 냉매 이동로를 구비할 수 있다.
한편, 상기 제2 사이드 프레임은, 상기 냉각 유닛의 배출구와 연통되는 제2 연결구, 및 상기 제2 연결구와 연통되고 상기 제2 사이드 프레임의 몸체를 따라 전후 방향으로 연장된 제2 냉매 이동로를 구비할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 배터리 모듈의 전측, 후측, 좌측, 및 우측을 커버할 수 있도록, 전방 프레임, 후방 프레임, 제1 사이드 프레임, 및 제2 사이드 프레임을 구비하고 있는 바, 외부 충격으로부터 탑재된 복수의 배터리 모듈을 안전하게 보호할 수 있다.
나아가, 본 발명의 전방 프레임 및 후방 프레임 각각은, 일체로 형성된 전방 커버부와 전방 플레이트부, 및 일체로 형성된 후방 커버부와 후방 플레이트부가 구비하고 있는 바, 종래기술과 비교하여, 전방 프레임 및 후방 프레임의 전후 방향의 단면의 전후 방향의 폭 크기가 늘어나, 배터리 팩이 전후 방향의 외부 충격을 받을 경우, 탑재된 복수의 배터리 모듈을 보호할 수 있을 정도로 기계적 강성이 높다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 전방 커버부 및 후방 커버부 각각에 제1 단차 구조가 형성되고, 또한, 제1 사이드 프레임 및 제2 사이드 프레임 각각에도 제2 단차 구조가 형성됨으로써, 전방 커버부 및 후방 커버부와 제1 사이드 프레임 및 제2 사이드 프레임 간의 결합 면적을 효과적으로 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 종래기술과 비교하여, 전방 프레임 및 후방 프레임과 제1 사이드 프레임 및 제2 사이드 프레임의 결합력이 효과적으로 증대되어, 배터리 팩이 전후 방향의 외부 충격을 받을 경우, 충격을 제1 사이드 프레임 및 제2 사이드 프레임 각각으로 효과적으로 전달될 수 있어, 탑재된 복수의 배터리 모듈을 보호할 수 있을 정도로 기계적 강성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전방 커버부와 전방 플레이트부가 일체로 형성되어 있기 때문에, 전방 커버부와 전방 플레이트부 사이의 실링이 확보되며, 해당 부위에 추가 용접이 불필요해지므로 제조 편의성이 증대될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 후방 커버부와 후방 플레이트부가 일체로 형성되어 있기 때문에, 후방 커버부와 후방 플레이트부 사이의 실링이 확보되며, 해당 부위에 추가 용접이 불필요해지므로 제조 편의성이 증대될 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
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 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 우측면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 우측면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 냉각 유닛과 중간 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제1 사이드 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제2 사이드 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 14는, 전방 프레임, 베이스 플레이트 및 냉각 유닛의 결합 관계를 설명하기 위한 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 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 우측면도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 우측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 복수의 배터리 모듈(110), 베이스 플레이트(120), 전방 프레임(130), 후방 프레임(140), 제1 사이드 프레임(150), 및 제2 사이드 프레임(160)을 포함한다.
구체적으로, 상기 배터리 모듈(110)은, 복수의 전지셀(보이지 않음), 및 상기 복수의 전지셀을 내부에 수용하는 모듈 하우징(111)을 구비할 수 있다. 상기 전지셀은, 리튬 이차전지일 수 있다. 상기 전지셀은 전극조립체(보이지 않음), 전해액(보이지 않음), 및 이들을 내부에 수용한 파우치를 구비한 파우치형 전지셀일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)에는, 앞서 설명한 파우치형 전지셀로만 한정되는 것은 아니고 예를 들면, 상기 전지셀은, 원통형 전지셀일 수 있다. 즉, 상기 전지셀은, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀이 채용될 수 있다.
상기 배터리 모듈(110)은 상기 복수의 전지셀을 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바는 전도성 금속을 구비할 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 구비할 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(111)은, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈 하우징(111)은, 폴리염화비닐 소재로 제조될 수 있다. 상기 모듈 하우징(111)은, 상기 복수의 전지셀을 내부에 수용할 수 있는 공간을 구비할 수 있다. 상기 모듈 하우징(111)은, 전체적으로 직육면체의 박스 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 복수의 배터리 모듈(110)은, 전원 케이블 또는 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리 모듈(110)의 세부 구성들은 일반적으로 공지된 구성들이 적용될 수 있다. 이에 따라, 여기에서는 구체적으로 설명하지 않도록 한다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(120)는, 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 베이스 플레이트(120)는 기계적 강성이 우수한 금속 소재를 구비할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(120) 상부에는 복수의 배터리 모듈(110)이 위치될 수 있다. 또한, 상기 베이스 플레이트(120)는, 상기 전방 프레임(130), 상기 후방 프레임(140), 상기 제1 사이드 프레임(150), 및 제2 사이드 프레임(160) 각각과 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 결합 방법은, 예를 들면, 마찰 교반 용접일 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 평평한 지면의 면 방향을 의미한다.
나아가, 도 1의 화살표(F)를 기준으로 정면으로 바라볼 경우, 상기 전방 프레임(130)은, 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 전방을 커버하도록 상기 베이스 플레이트(120)의 전단부에 결합될 수 있다. 상기 전방 프레임(130)은, 전방 커버부(131) 및 상기 전방 플레이트부(132)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 전방 프레임(130)은, 상기 전방 커버부(131)와 상기 전방 플레이트부(132)가 일체가 되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 전방 프레임(130)은, 압출 성형되어, 상기 전방 커버부(131)와 상기 전방 플레이트부(132)가 일체가 되도록 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 배터리 팩(100)의 전단부 영역에서 별도의 용접이 불필요해질 수 있다. 나아가, 상기 전방 커버부(131)와 상기 전방 플레이트부(132)가 일체로 형성되기 때문에, 배터리 팩(100)의 전단부의 실링이 확보될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 도 1의 화살표(F) 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
또한, 상기 전방 커버부(131)는, 좌우 방향으로 길게 연장되며 상부 방향으로 세워진 형태를 가질 수 있다. 상기 전방 커버부(131)의 하면은 상기 베이스 플레이트(120)의 상면과 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전방 커버부(131)는, 전후 방향의 소정의 폭을 가지고, 양 단부가 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160) 각각에 이르도록 좌우 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전방 커버부(131)는, 외벽으로 둘러싸여 내부가 비어 있는 내부 공간을 가질 수 있다. 상기 내부 공간에는 기계적 강성을 보강하기 위한 복수의 리브가 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
상기 전방 플레이트부(132)는 상기 전방 커버부(131)의 일측으로부터 후방으로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전방 플레이트부(132)는, 상기 전방 커버부(131)의 후측 하부로부터 후방으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 전방 플레이트부(132)는 상기 베이스 플레이트(120)의 상면과 결합되도록 수평 방향으로 연장된 몸체에서 하부 방향으로 연장된 대략 I자 빔 형태의 지지 구조(132a)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 14를 참조하면, 상기 전방 플레이트부(132)의 수평 방향으로 연장된 몸체에서 하부 방향으로 돌출된 지지 구조(132a)가 구비될 수 있다. 상기 지지 구조(132a)는, 예를 들어 대략 I자 빔 형태를 가질 수 있다. 상기 지지 구조(132a)의 하면은, 상기 베이스 플레이트(120)와 접촉된 상태로 결합될 수 있다. 즉, 상기 지지 구조(132a)는, 상기 전방 플레이트부(132)를 상기 베이스 플레이트(120)로부터 상방으로 지지할 수 있다. 한편, 상기 전방 커버부(131)의 하면 또한, 상기 베이스 플레이트(120) 상에 접촉된 상태로 결합될 수 있다. 이 때, 상기 전방 커버부(131)의 하면과, 상기 지지 구조(132a)의 하면은, 대략 동일 평면 상에 있을 수 있다. 따라서, 상기 전방 커버부(131)의 하면과, 상기 지지 구조(132a)의 하면은, 동시에 상기 베이스 플레이트(120) 상에 접촉 및 결합될 수 있다.
한편, 상기 전방 플레이트부(132)에 의해 상기 전방 프레임(130)의 전후 방향의 전체 폭이 증가되기 때문에, 배터리 팩(100)이 전후 방향의 외부 충격을 받을 경우, 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)을 보호할 수 있을 정도로 기계적 강성이 높아질 수 있다.
그리고, 상기 후방 프레임(140)은, 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 후방을 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 후방 프레임(140)은, 상기 베이스 플레이트(120)의 후단부에 결합될 수 있다. 상기 후방 프레임(140)은, 후방 커버부(141) 및 상기 후방 플레이트부(142)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 후방 프레임(140)은, 상기 후방 커버부(141)와 상기 후방 플레이트부(142)가 일체가 되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 후방 프레임(140)은, 압출 성형되어, 상기 후방 커버부(141)와 상기 후방 플레이트부(142)가 일체가 되도록 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 배터리 팩(100)의 후단부 영역에서 별도의 용접이 불필요해질 수 있다. 나아가, 상기 후방 커버부(141)와 상기 후방 플레이트부(142)가 일체로 형성되기 때문에, 배터리 팩(100)의 후단부의 실링이 확보될 수 있다.
나아가, 상기 후방 커버부(141)는, 좌우 방향으로 길게 연장되며 상부 방향으로 세워진 형태를 가질 수 있다. 상기 후방 커버부(141)의 하면은 상기 베이스 플레이트(120)의 상면과 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 후방 커버부(141)는 전후 방향의 소정의 폭을 가지고, 양 단부가 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160) 각각에 이르도록 좌우 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 후방 커버부(141)는, 외벽으로 둘러싸여 내부가 비어 있는 내부 공간을 가질 수 있다. 상기 내부 공간에는 기계적 강성을 보강하기 위한 복수의 리브가 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
상기 후방 플레이트부(142)는 상기 후방 커버부(141)의 일측으로부터 전방으로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 후방 플레이트부(142)는, 상기 후방 커버부(141)의 전측 하부로부터 전방으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 후방 플레이트부(142)는 상기 베이스 플레이트(120)의 상면과 결합되도록 수평 방향으로 연장된 몸체에서 하부 방향으로 연장된 I자 빔 형태의 지지 구조(142a)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 후방 플레이트부(142)의 수평 방향으로 연장된 몸체에서 하부 방향으로 돌출된 지지 구조(142a)가 구비될 수 있다. 상기 지지 구조(142a)는, 예를 들어 대략 I자 빔 형태를 가질 수 있다. 상기 지지 구조(142a)의 하면은, 상기 베이스 플레이트(120)와 접촉된 상태로 결합될 수 있다. 즉, 상기 지지 구조(142a)는, 상기 후방 플레이트부(142)를 상기 베이스 플레이트(120)로부터 상방으로 지지할 수 있다. 한편, 상기 후방 커버부(141)의 하면 또한, 상기 베이스 플레이트(120) 상에 접촉된 상태로 결합될 수 있다. 이 때, 상기 후방 커버부(141)의 하면과, 상기 지지 구조(142a)의 하면은, 대략 동일 평면 상에 있을 수 있다. 따라서, 상기 후방 커버부(141)의 하면과, 상기 지지 구조(142a)의 하면은, 동시에 상기 베이스 플레이트(120) 상에 접촉 및 결합될 수 있다.
한편, 상기 후방 플레이트부(142)에 의해 상기 후방 프레임(140)의 전후 방향의 폭이 증가되기 때문에, 배터리 팩(100)이 전후 방향의 외부 충격을 받을 경우, 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)을 보호할 수 있을 정도로 기계적 강성이 높아질 수 있다.
상기 제1 사이드 프레임(150)은, 전후 방향(Y축에 나란한 방향)으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 사이드 프레임(150)의 일부분은, 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 좌측을 커버하도록 상기 베이스 플레이트(120)의 좌단부와 결합될 수 있다. 상기 제1 사이드 프레임(150)은 상기 전방 프레임(130) 및 상기 후방 프레임(140) 각각의 좌단부와 결합되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 사이드 프레임(160)은, 전후 방향(Y축에 나란한 방향)으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 제2 사이드 프레임(160)의 일부분은, 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 우측을 커버하도록 상기 베이스 플레이트(120)의 우단부와 결합될 수 있다. 상기 제2 사이드 프레임(160)은 상기 전방 프레임(130) 및 상기 후방 프레임(140) 각각의 우단부에 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 배터리 모듈(110)의 전측, 후측, 좌측, 및 우측을 커버할 수 있도록, 전방 프레임(130), 후방 프레임(140), 제1 사이드 프레임(150), 및 제2 사이드 프레임(160)을 구비하고 있는 바, 외부 충격으로부터 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)을 안전하게 보호할 수 있다.
나아가, 본 발명의 전방 프레임(130) 및 후방 프레임(140) 각각은, 일체로 형성된 상기 전방 커버부(131)와 전방 플레이트부(132), 및 일체로 형성된 상기 후방 커버부(141)와 후방 플레이트부(142)가 구비되어 있는 바, 종래기술과 비교하여, 전방 프레임(130) 및 후방 프레임(140)의 전후 방향의 단면의 전후 방향의 폭 크기가 늘어나, 배터리 팩(100)이 전후 방향의 외부 충격을 받을 경우, 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)을 보호할 수 있을 정도로 기계적 강성이 높다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 1 및 도 2와 함께 도 5을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 다른 배터리 팩(100)의 전방 프레임(130A)은, 적어도 하나 이상의 강화 리브(R1)가 더 구비될 수 있다. 상기 강화 리브(R1)는, 상기 전방 플레이트부(132)의 상면으로부터 상기 전방 커버부(131)의 후면까지 사선 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 강화 리브(R1)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110) 사이 공간과 마주보도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 강화 리브(R1)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110)을 전후 방향으로 마주보지 않도록 위치될 수 있다. 또는, 상기 강화 리브(R1)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110) 사이에 일부분이 삽입될 수 있을 정도로 연장된 형태를 가질 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 1과 함께 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 다른 배터리 팩(100)의 후방 프레임(140A)은, 적어도 하나 이상의 강화 리브(R1)가 더 구비될 수 있다. 상기 강화 리브(R1)는, 상기 후방 플레이트부(142)로부터 상기 후방 커버부(141)까지 사선 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 강화 리브(R1)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110) 사이 공간과 마주보도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 강화 리브(R1)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110)을 전후 방향으로 마주보도록 위치되지 않을 수 있다. 또는, 상기 강화 리브(R1)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110) 사이에 일부분이 삽입될 수 있을 정도로 연장된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 전방 프레임(130A) 및/또는 후방 프레임(140A)에 강화 리브(R1)가 구비됨으로써, 전방 프레임(130A) 및/또는 후방 프레임(140A)이 배터리 팩(100)이 전후 방향의 외부 충격을 받을 경우, 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)을 보호할 수 있을 정도로 기계적 강성을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 강화 리브(R1)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110) 사이에 위치하고 있어, 복수의 배터리 모듈(110) 각각을 탑재하는 위치를 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(110)의 제조 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예 따른, 배터리 팩(100)의 상기 전방 커버부(131)의 좌우 방향의 양단부에는 제1 단차 구조(D1)가 형성될 수 있다. 상기 제1 단차 구조(D1)는, 상기 전방 커버부(131)의 단부에 말단부 방향으로 단계적으로 높이가 낮아지는 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전방 커버부(131)의 좌단부에는, 좌측 방향으로 갈 수록 높이가 단계적으로 낮아지는 제1 단차 구조(D1)가 형성될 수 있다. 상기 전방 커버부(131)의 우단부에는, 우측 방향으로 갈 수록 높이가 단계적으로 낮아지는 제1 단차 구조(D1)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160) 각각의 전단부 및/또는 후단부에는 제2 단차 구조(D2)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 단차 구조(D2)는, 상기 전방 커버부(131)의 제1 단차 구조(D1)와 결합되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제2 단차 구조(D2)는, 상기 전방 커버부(131)에 형성된 제1 단차 구조(D1)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160) 각각의 제2 단차 구조(D2)는 배터리 팩(100)의 중심을 기준으로 외측 방향으로 단계적으로 높이가 낮아지는 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 전방 커버부(131)에 제1 단차 구조(D1)가 형성되고, 또한 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160) 각각에도 제2 단차 구조(D2)가 형성됨으로써, 전방 커버부(131) 및 후방 커버부(141)와 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160) 간의 결합 면적을 효과적으로 증대 시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 종래기술과 비교하여, 전방 프레임(130) 및 후방 프레임(140)과 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160)의 결합력이 효과적으로 증대되어, 배터리 팩(100)이 전후 방향의 외부 충격을 받을 경우, 충격을 상기 제1 사이드 프레임(150) 및 상기 제2 사이드 프레임(160) 각각으로 효과적으로 전달될 수 있어, 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)을 보호할 수 있을 정도로 기계적 강성을 높일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임(130B)은, 도 2의 전방 프레임(130B)과 비교하여, 제1 돌출부(133)를 더 구비할 수 있다. 상기 제1 돌출부(133)는 상기 전방 커버부(131)의 전면 중, 전방으로 돌출되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 돌출부(133)는 상기 전방 커버부(131)의 전면 중, 중앙을 기준으로 하부에 위치하며, 전면으로부터 전방으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 돌출부(133)는, 하부 방향으로 갈수록 전방으로 돌출된 길이가 줄어드는 형상을 가질 수 있다.
즉, 상기 제1 돌출부(133)는 수평 방향으로 연장된 부분과, 후방으로 경사지게 하향 연장된 부분을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전방 프레임(130B)은, 제1 돌출부(133)를 더 구비함으로써, 외부 물체가 상기 배터리 팩(100)의 전방과 충돌할 경우, 외부 물체가 우선 제1 돌출부(133)와 먼저 충돌하고, 충돌 충격이 전방 프레임(130B)의 전방 플레이트부(132)로 집중적으로 전달될 수 있다. 상기 전방 플레이트부(132)를 구비한 전방 프레임(130B)은 하부의 전후 방향의 단면적이 상부 보다 크기가 크기 때문에, 하부가 전후 방향의 충격에 대한 저항력이 크다고 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(100)에 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)이 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임(140B)은, 도 2의 후방 프레임(140)과 비교하여, 제2 돌출부(143)를 더 구비할 수 있다. 상기 제2 돌출부(143)는 상기 후방 커버부(141)의 후면 중, 중앙을 기준으로 하부에 위치될 수 있다. 또한, 상기 제2 돌출부(143)는, 상기 후방 커버부(141)의 후면보다 후방으로 더 돌출된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 돌출부(143)는 상부가 하부 보다 후방으로 더 돌출될 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 돌출부(143)는 하부 방향으로 갈수록 후방으로 돌출된 길이가 줄어드는 형상을 가질 수 있다.
즉, 상기 제2 돌출부(143)는 수평 방향으로 연장된 부분과, 후방으로 경사지게 하향 연장된 부분을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 후방 프레임(140B)은, 제2 돌출부(143)를 더 구비함으로써, 외부 물체가 상기 배터리 팩(100)의 후방과 충돌할 경우, 외부 물체가 우선 제2 돌출부(143)와 먼저 충돌하고, 충돌 충격이 상기 후방 프레임(140B)의 하부에 위치한 후방 플레이트부(142)로 효과적으로 집중될 수 있다. 즉, 상기 후방 플레이트부(142)를 구비한 후방 프레임(140B)은 하부의 전후 방향의 단면적이 상부 보다 크기가 크기 때문에, 하부가 전후 방향의 충격에 대한 저항력이 크다고 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(100)에 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)이 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전방 프레임(130C)은, 도 2의 전방 프레임(130)과 비교하여, 복수의 수평 리브(R2)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 수평 리브(R2) 각각이, 상기 전방 커버부(131)의 전면으로부터 전방으로 돌출된 플레이트 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 수평 리브(R2)는, 상기 전방 프레임(130)의 전면 중, 중앙을 기준으로 하부에 위치될 수 있다. 상기 복수의 수평 리브(R2) 각각이 전방 커버부(131)의 단부까지 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 복수의 수평 리브(R2)는, 서로 소정 간격으로 상하 방향으로 이격되어 배열될 수 있다.
또한, 상기 복수의 수평 리브(R2) 중, 하부에 위치된 수평 리브(R2)일 수록 상부에 위치된 수평 리브(R2)보다 상대적으로 전방으로 돌출된 길이가 작도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 수평 리브(R2)는 전방으로 돌출된 길이가 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 수평 리브(R2)는, 상대적으로 하부에 위치한 수평 리브(R2)일수록 점차 전방으로 돌출된 길이가 줄어들도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 복수의 수평 리브(R2)가 구비된 전방 프레임(130C)을 구비함에 따라, 배터리 팩(100)의 전방 충격을 효과적으로 방어할 수 있다. 즉, 외부 물체가 상기 배터리 팩(100)의 전방과 충돌할 경우, 외부 물체가 우선 복수의 수평 리브(R2)와 먼저 충돌하고, 충돌 충격이 상기 전방 프레임(130C)의 하부에 위치한 전방 플레이트부(132)로 집중될 수 있다. 즉, 상기 전방 플레이트부(132) 구비한 전방 프레임(130C)은 하부의 전후 방향의 단면적의 상부 보다 크기가 크기 때문에, 하부가 전후 방향의 충격에 대한 저항력이 크다고 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(100)에 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)이 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 후방 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 배터리 팩(100)은, BMS(172)를 더 포함할 수 있다. 상기 전방 커버부(131) 또는 상기 후방 커버부(141)는, 상기 BMS(172)의 적어도 일부를 수용하도록 일부분이 개구(K)될 수 있다. 예를 들면, 상기 전방 커버부(131) 또는 상기 후방 커버부(141)는, 상기 BMS(172)의 일부 부품을 수용하도록 일부분이 개구(K)될 수 있다. 상기 개구(K)를 통해, 상기 BMS(172)의 일부 부품을 내부로 투입할 수 있다. 상기 후방 커버부(141)는, 상기 BMS(172)의 일부 부품을 내부에 수용할 수 있도록 상기 개구(K)와 연통되며 내부가 비어 있는 수용 공간(S)이 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, BMS(172)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있는 수용 공간(S)을 구비함으로써, 배터리 팩(100)의 이상 작동에 따른 안전 제어를 수행하는 BMS를 보다 안전하게 수납할 수 있어, 배터리 팩(100)의 안전성을 극대화할 수 있다. 더욱이, 상기 수용 공간(S)은, 복수의 배터리 모듈(110)로부터 발생된 전기의 전자파로부터 BMS(172)의 일부 부품를 보호할 수 있다. 예를 들면, 상기 BMS(172)는, 예를 들어 제어 보드, 릴레이, 퓨즈, 케이블 등을 구비할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 냉각 유닛과 중간 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 11에서는, 도면 설명의 편의를 위해 냉매의 이동 방향을 화살표로 나타냈다.
도 2와 함께 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 냉각 유닛(180)을 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 유닛(180)은, 상면에 상기 복수의 배터리 모듈(110)을 탑재하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 도 14를 참조하면, 상기 냉각 유닛(180)은, 하면이 상기 베이스 플레이트(120)와 결합될 수 있다. 또한, 상기 냉각 유닛(180)은, 일 측면이 상기 전방 플레이트부(132)와 맞닿을 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 상기 전방 플레이트부(132)의 측면이 상기 냉각 유닛(180)에 맞닿아 지지될 수 있다. 따라서, 상기 전방 프레임(130)이 전후 방향의 충격을 받을 경우, 상기 전방 플레이트부(132)는 상기 냉각 유닛(180)의 측면에 의해 지지됨으로써 전방 플레이트부(132)와 베이스 플레이트(120) 간의 결합 부위가 파손될 위험이 적다. 또한, 상기 전방 프레임(130)에 가해지는 전후 방향의 충격이 매우 큰 경우에는, 전방 플레이트부(132)는 냉각 유닛(180)의 측면으로부터 지지된 상태로 전후 방향으로 구겨지면서 충격을 흡수할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 냉각 유닛(180)은, 타 측면이 상기 후방 플레이트부(142)와 맞닿을 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 상기 후방 플레이트부(142)의 측면이 상기 냉각 유닛(180)에 맞닿아 지지될 수 있다. 따라서, 상기 후방 프레임(140)이 전후 방향의 충격을 받을 경우, 상기 후방 플레이트부(142)는 상기 냉각 유닛(180)의 측면에 의해 지지됨으로써 후방 플레이트부(142)와 베이스 플레이트(120) 간의 결합 부위가 파손될 위험이 적다. 또한, 상기 후방 프레임(140)에 가해지는 전후 방향의 충격이 매우 큰 경우에는, 후방 플레이트부(142)는 냉각 유닛(180)의 측면으로부터 지지된 상태로 전후 방향으로 구겨지면서 충격을 흡수할 수 있다.
상기 냉각 유닛(180)은 냉매 유로(보이지 않음), 주입구(182), 및 배출구(183)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 냉매 유로는, 상기 냉각 유닛(180)의 내부에 구비될 수 있다. 상기 냉매 유로는 냉매가 이동하도록 격벽이 구비될 수 있다. 상기 냉매는 예를 들면, 공기, 물, 절연유 등일 수 있다.
더욱이, 상기 주입구(182)는, 상기 냉매 유로와 연통되도록 구성될 수 있다. 상기 주입구(182)는, 냉매가 주입되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 주입구(182)는 상기 냉매 유로로 냉매가 주입되도록 구성될 수 있다. 상기 배출구(183)는, 상기 냉매 유로를 통과한 냉매를 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 배출구(183)는 상기 냉매 유로와 연통되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(100)은, 3개의 냉각 유닛(180)이 구비될 수 있다. 3개의 냉각 유닛(180) 각각에는 2개의 주입구(182)와 2개의 배출구(183)가 구비될 수 있다. 상기 2개의 주입구(182)로 주입된 냉매는, 내부의 냉매 유로를 따라 화살표(G) 방향으로 이동하여, 2개의 배출구(183)로 빠져나올 수 있다.
또한, 상기 냉각 유닛(180)은, 상부에 복수의 배터리 모듈(110)을 탑재하도록 구성될 수 있다. 상기 냉각 유닛(180)은 열전도 패드(184)를 더 구비할 수 있다. 상기 열전도 패드(184)는, 상기 배터리 모듈(110)과 상기 냉각 유닛(180) 사이에 개재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 냉각 유닛(180)을 구비함으로써, 탑재된 복수의 배터리 모듈(110)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 냉각 유닛(180)은, 베이스 플레이트(120)와 결합되도록 구성됨으로써, 외부 충격에 저항하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 다시 도 2와 도 11를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 중간 프레임(190)을 더 포함할 수 있다. 상기 중간 프레임(190)은, 상기 냉각 유닛들 사이에 배치될 수 있다. 상기 중간 프레임(190)은, 중간 커버(191) 및 중간 플레이트부(192)를 구비할 수 있다. 상기 중간 커버(191)는, 전후 방향의 소정 두께를 가지고 좌우 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 중간 커버(191)는, 상부 방향으로 세워진 형태를 가질 수 있다. 상기 중간 플레이트부(192)는 수평 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 중간 플레이트는 상기 중간 커버(191)의 하부와 일체로 결합된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 중간 프레임(190)은, 압출 성형을 통해 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 중간 프레임(190)의 양 단부 각각은 상기 제1 사이드 프레임(150)과 상기 제2 사이드 프레임(160) 각각의 측부와 결합될 수 있다. 상기 중간 프레임(190)의 하면은 상기 베이스 플레이트(120)의 상면과 결합되도록 구성될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제1 사이드 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다. 도 12에서는, 도면 설명을 위해 냉매의 흐름을 화살표로 나타냈다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 제1 사이드 프레임(150)은, 제1 연결구(151), 및 제1 냉매 이동로(152)를 구비할 수 있다. 상기 제1 연결구(151)는, 상기 냉각 유닛(180)의 주입구(182)와 연통되도록 상기 주입구(182)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 연결구(151)는 상기 주입구(182)와 대응되는 개구 크기를 가질 수 있다. 상기 제1 연결구(151)는 상기 주입구(182)와 밀착되도록 위치될 수 있다. 또한, 상기 제1 연결구(151)는 상기 제1 냉매 이동로(152)와 연통되도록 상기 제1 냉매 이동로(152)의 일부분이 개구되어 형성될 수 있다. 상기 제1 냉매 이동로(152)는, 상기 제1 사이드 프레임(150)의 몸체를 따라 전후 방향으로 연장될 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제1 사이드 프레임(150)은, 6개의 제1 연결구(151)가 구비될 수 있다. 6개의 제1 연결구(151)는, 전후 방향으로 배열되고 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 제1 사이드 프레임(150)의 제1 냉매 이동로(152)는 몸체를 따라 전후 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 냉매 이동로(152)는 별도의 튜브를 구비하지 않고, 상기 제1 사이드 프레임(150)을 압출 성형할 시에, 상기 제1 냉매 이동로(152)가 관 형태로 전후 방향(Y 방향)으로 연장되어 형성될 수 있다. 6개의 제1 연결구(151) 각각은 상기 제1 냉매 이동로(152)와 연통될 수 있다. 6개의 제1 연결구(151) 각각은 상기 냉각 유닛(180)의 주입구(182)와 연결되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제1 사이드 프레임(150)의 제1 냉매 이동로(152)의 후단부로부터 주입된 냉매는 상기 제1 냉매 이동로(152)를 따라 후방으로 이동되고, 6개의 제1 연결구(151) 각각을 통해 상기 냉각 유닛(180)으로 냉매를 이동시킬 수 있다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제2 사이드 프레임의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다. 도 13에서는, 도면 설명을 위해 냉매의 흐름을 화살표로 나타냈다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 제2 사이드 프레임(160)은, 제2 연결구(161), 및 제2 냉매 이동로(162)를 구비할 수 있다. 상기 제2 연결구(161)는, 상기 냉각 유닛(180)의 배출구(183)와 연통되도록 상기 배출구(183)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2 연결구(161)는 상기 배출구(183)와 대응되는 개구 크기를 가질 수 있고 상기 배출구(183)와 밀착되도록 위치될 수 있다. 또한, 상기 제2 연결구(161)는 상기 제2 냉매 이동로(162)와 연통되도록 상기 제2 냉매 이동로(162)의 일부분이 개구되어 형성될 수 있다. 상기 제2 냉매 이동로(162)는, 상기 제2 사이드 프레임(160)의 몸체를 따라 전후 방향(Y 방향)으로 연장될 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2 사이드 프레임(160)은, 6개의 제2 연결구(161)가 구비될 수 있다. 6개의 제2 연결구(161)는, 전후 방향으로 배열되고 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 제2 사이드 프레임(160)의 제2 냉매 이동로(162)는 몸체를 따라 전후 방향(Y 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 제2 냉매 이동로(162)는 별도의 튜브를 구비하지 않고, 상기 제2 사이드 프레임(160)을 압출 성형할 시에, 상기 제2 냉매 이동로(162)를 관 형태로 전후 방향으로 연장시켜 형성될 수 있다. 6개의 제2 연결구(161) 각각은 상기 제2 냉매 이동로(162)와 연통될 수 있다. 6개의 제2 연결구(161) 각각은 상기 냉각 유닛(180)의 배출구(183)와 연결되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제2 사이드 프레임(160)의 제2 냉매 이동로(162)는, 상기 냉각 유닛(180)으로부터 냉매가 6개의 제2 연결구(161) 각각을 통해 유입되고, 유입된 냉매가 상기 제2 냉매 이동로(162)의 후단부로 이동되어 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 별도의 관이나 튜브를 구비하지 않고, 제1 사이드 프레임(150) 및 제2 사이드 프레임(160) 각각의 내부에 냉매 이동로를 형성시킴으로써, 배터리 팩의 구성들의 숫자를 줄여, 재료비를 줄이고 제조 공정을 단순화 시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 복수의 배터리 모듈의 냉각 효율은 높이면서 제조 비용을 크게 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 상기 배터리 모듈(110) 및 상기 배터리 모듈(110)과 전기적으로 연결되는 BMS(battery Management System)를 포함할 수 있다. 상기 BMS는 상기 복수의 전지셀의 충방전을 제어하도록 각종 회로나 소자 등을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(별도 도시하지 않음)은, 적어도 하나 이상의 상기 배터리 모듈(110) 및 상기 배터리 모듈(110)을 수용하는 수용 공간을 가진 차체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 자동차는, 전기 자동차, 전기 스쿠터, 전기 휠체어, 또는 전기 바이크 등일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(도시하지 않음)는, 적어도 하나 이상의 상기 배터리 모듈(110) 및 상기 배터리 모듈(110)을 수용하는 수용 공간을 가진 외장케이스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 디바이스는, 컴퓨터, 또는 전력 저장 장치일 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 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.

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 모듈;
    상부에 상기 복수의 배터리 모듈이 위치된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 전방을 커버하는 전방 커버부 및 상기 전방 커버부의 일측으로부터 후방으로 연장된 전방 플레이트부를 구비하고, 상기 전방 커버부와 상기 전방 플레이트부가 일체로 형성된 전방 프레임;
    상기 베이스 플레이트의 후방을 커버하는 후방 커버부, 및 상기 후방 커버부의 일측으로부터 전방으로 연장된 후방 플레이트부를 구비하고, 상기 후방 커버부와 상기 후방 플레이트부가 일체로 형성된 후방 프레임;
    상기 베이스 플레이트의 좌측을 커버하는 제1 사이드 프레임; 및
    상기 베이스 플레이트의 우측을 커버하는 제2 사이드 프레임
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전방 프레임에는,
    상기 복수의 배터리 모듈 사이 공간과 마주보도록 위치되고 상기 전방 플레이트부로부터 상기 전방 커버부로 연장된 적어도 하나 이상의 강화 리브가 구비되고,
    상기 후방 프레임에는,
    상기 복수의 배터리 모듈 사이 공간과 마주보도록 위치되고 상기 후방 플레이트부로부터 상기 후방 커버부로 연장된 적어도 하나 이상의 강화 리브가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전방 커버부의 좌우 방향의 양단부에는 단부 방향으로 단계적으로 높이가 낮아지는 제1 단차 구조가 형성되고,
    상기 제1 사이드 프레임 및 상기 제2 사이드 프레임 각각의 전단부 및 후단부에는 상기 전방 커버부의 제1 단차 구조와 결합되도록 외측 방향으로 단계적으로 높이가 낮아지는 제2 단차 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전방 프레임은,
    상기 전방 커버부의 전면 중, 상부가 상대적으로 하부보다 전방으로 돌출된 제1 돌출부를 더 구비하고,
    상기 후방 프레임은,
    상기 후방 커버부의 후면 중, 상부가 상대적으로 하부보다 후방으로 돌출된 제2 돌출부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전방 프레임의 전방 커버부는, 각각이 전면으로부터 전방으로 돌출되고 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가지고, 상하 방향으로 배열된 복수의 수평 리브를 구비하고,
    상기 복수의 수평 리브 중, 하부에 위치된 수평 리브일수록 상부에 위치된 수평 리브보다 상대적으로 전방으로 돌출된 길이가 작도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, BMS를 더 포함하고,
    상기 전방 커버부 또는 상기 후방 커버부는,
    상기 BMS의 적어도 일부를 수용하는 수용 공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    냉매가 이동하도록 구성된 냉매 유로, 상기 냉매 유로로 냉매가 주입되도록 구성된 주입구 및 상기 냉매 유로로부터 냉매를 배출하도록 구성된 배출구를 구비한 냉각 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 사이드 프레임은, 상기 주입구와 연통되는 제1 연결구, 및 상기 제1 연결구와 연통되고 상기 제1 사이드 프레임의 몸체를 따라 전후 방향으로 연장된 제1 냉매 이동로를 구비하며,
    상기 제2 사이드 프레임은, 상기 배출구와 연통되는 제2 연결구, 및 상기 제2 연결구와 연통되고 상기 제2 사이드 프레임의 몸체를 따라 전후 방향으로 연장된 제2 냉매 이동로를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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