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WO2022186663A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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WO2022186663A1
WO2022186663A1 PCT/KR2022/003122 KR2022003122W WO2022186663A1 WO 2022186663 A1 WO2022186663 A1 WO 2022186663A1 KR 2022003122 W KR2022003122 W KR 2022003122W WO 2022186663 A1 WO2022186663 A1 WO 2022186663A1
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WO
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battery
cell
battery pack
assembly
unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2022/003122
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English (en)
French (fr)
Inventor
양진오
오광근
정인혁
최해원
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2022577375A priority patent/JP7549050B2/ja
Priority to EP22763644.6A priority patent/EP4184686B1/en
Priority to EP25192334.8A priority patent/EP4618254A3/en
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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 and an automobile including the same.
  • Secondary batteries which are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density, are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels, but also the fact that no by-products are generated from the use of energy.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • the types of secondary batteries currently widely used include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like.
  • the unit secondary battery cell that is, the operating voltage of the unit battery cell is about 2.5V ⁇ 4.5V. Accordingly, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells are connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel to form a battery pack according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module. It is common to configure battery packs or battery racks.
  • a conventional battery pack is generally configured to include a plurality of battery cells and a cell frame accommodating the plurality of battery cells.
  • a conventional cell frame generally accommodates the plurality of battery cells and consists of an assembly of a plurality of plates such as a front plate, a rear plate, a side plate, a lower plate, and an upper plate to secure rigidity.
  • the size of the entire battery pack increases according to the cell frame structure configured by the assembly of the plurality of plates, which is disadvantageous in terms of energy density.
  • an object of the present invention is to provide a battery pack capable of securing rigidity while increasing energy density and a vehicle including the same.
  • Another object of the present invention is to provide a battery pack capable of improving cost competitiveness and manufacturing efficiency, and a vehicle including the same.
  • Another object of the present invention is to provide a battery pack capable of improving cooling performance and a vehicle including the same.
  • the present invention provides a battery pack comprising: a battery cell assembly including a plurality of battery cells; a bus bar assembly disposed on one side of the battery cell assembly; a cooling unit disposed between the plurality of battery cells; and a cell accommodating unit partitioning the plurality of battery cells together with the cooling unit.
  • the battery pack may include a filling member filling a space between the cooling unit and the plurality of battery cells.
  • the filling member may be filled in the bus bar assembly to at least partially cover the bus bar assembly.
  • the filling member may be filled to cover both the battery cell assembly and the cell accommodating unit.
  • the filling member may be continuously filled between the bus bar assembly and the battery cells in a vertical direction of the battery cell assembly.
  • the filling member may be provided with a potting resin.
  • the cell accommodating unit may include at least one accommodating member that is formed to have a predetermined length along a longitudinal direction of the battery cell assembly and covers at least one side of the battery cells.
  • the at least one accommodating member may have a shape corresponding to the outer surfaces of the plurality of battery cells facing each other.
  • the accommodating member is provided in plurality, and the plurality of accommodating members may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along a width direction of the battery cell assembly.
  • each accommodating member may include a plurality of cell accommodating parts for accommodating facing battery cells.
  • the plurality of cell accommodating parts may be concave to have a predetermined depth.
  • the plurality of cell accommodating parts may have a shape corresponding to the outer surfaces of the facing battery cells.
  • an adhesive may be provided between the battery cells and the cell accommodating parts.
  • the adhesive may be provided as a potting resin.
  • the cooling unit may be disposed between the plurality of accommodating members in a width direction of the battery cell assembly.
  • the cooling unit includes: a plurality of cooling tubes formed to have a predetermined length in a longitudinal direction of the battery cell assembly, disposed between the plurality of battery cells, and provided with a cooling passage for circulating cooling water therein; and a coolant inlet/outlet connected to the plurality of cooling tubes in communication with the cooling passages of the plurality of cooling tubes.
  • the plurality of cooling tubes may be disposed between the plurality of accommodating members.
  • the cooling passage includes: an upper passage provided near the bus bar assembly; a lower passage spaced apart from the upper passage; and a connection flow path connecting the upper flow path and the lower flow path.
  • connection passage may be provided on the opposite side of the coolant inlet and outlet.
  • the coolant inlet/outlet includes: a coolant supply port connected to the upper flow passage; and a cooling water discharge port connected to the lower flow path.
  • the upper flow path and the lower flow path may be provided in plurality.
  • the cell accommodating unit is coupled to the cell accommodating unit, and may include a cell support for supporting the battery cell assembly and the cooling unit.
  • a support rib protruding to a predetermined height to support the cell accommodation unit may be formed in the cell support part.
  • the support ribs are provided in plurality, and the cooling unit may be disposed between the plurality of support ribs.
  • the support rib may be provided with an insertion groove having a predetermined depth into which the bottom of the cell accommodating unit is inserted.
  • the cell support portion may be disposed perpendicular to the cell accommodation unit.
  • the cell accommodating unit may support side portions of the battery cells, and the cell support portion may support bottom portions of the battery cells.
  • the cell support unit may include a cell mounting unit in which the battery cells are mounted.
  • the cell mounting portion may be formed with an opening having a predetermined size.
  • the opening may have a size that does not exceed a diameter of the battery cell.
  • the cell accommodating unit may be arranged in a honeycomb shape.
  • the bus bar assembly may be disposed above the battery cell assembly.
  • the present invention provides a vehicle comprising at least one battery pack according to the above-described embodiments as a vehicle.
  • the present invention provides a battery pack, comprising: a battery cell assembly including a plurality of battery cells; a cell accommodating unit and a cell support unit coupled to each other to support the plurality of battery cells; and a filling member filled to cover the battery cell assembly and the cell accommodating unit.
  • the cell support part may be vertically coupled to the cell accommodating unit.
  • the cell accommodating unit may be provided with a reinforcing structure for reinforcing the rigidity of the battery cell assembly on both outermost sides.
  • the reinforcing structure may be provided as a prismatic concave-convex structure protruding to the outside of the cell accommodating unit.
  • the reinforcing structure may be continuously formed along a longitudinal direction of the battery cell assembly.
  • the reinforcing structure may have a triangular pyramid shape or a trapezoidal shape.
  • the filling member may be filled to cover the reinforcing structure.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG. 1 ;
  • FIG. 3 is a view for explaining a battery cell of the battery cell assembly of the battery pack of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a view for explaining a battery cell according to another embodiment of the battery cell assembly of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a perspective view of a busbar assembly of the battery pack of FIG. 2 ;
  • FIG. 6 is a perspective view of a connecting bus bar of the bus bar assembly of FIG. 5 ;
  • FIG. 7 is a perspective view of a cooling unit of the battery pack of FIG. 2 .
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the cooling unit of FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a perspective view of a cell accommodating unit of the battery pack of FIG. 2 ;
  • FIG. 10 is a perspective view of a cell support part of the battery pack of FIG. 2 .
  • FIG. 11 is a view for explaining a support rib according to another embodiment of the cell support of FIG.
  • FIG. 12 is a view for explaining the formation of a pack case structure through a filling member of the battery pack of FIG. 1 .
  • FIG. 13 is a view for explaining a cell accommodation unit according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 14 is an enlarged view of a main part of the cell accommodating unit of Fig. 13;
  • FIG. 15 is a view for explaining the formation of a pack case structure through the filling member of the battery pack provided with the cell accommodating unit of FIG. 13 .
  • 16 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG. 1 .
  • the battery pack 10 may be provided in an electric vehicle or a hybrid vehicle as an energy source.
  • the battery pack 10 provided for the electric vehicle or the like will be described in more detail with reference to the following related drawings.
  • the battery pack 10 may include a battery cell assembly 100 , a bus bar assembly 200 , a cooling unit 300 , and a cell accommodating unit 400 .
  • the plurality of battery cells 150 may be a cylindrical secondary battery, a pouch-type secondary battery, or a prismatic secondary battery as a secondary battery.
  • the plurality of battery cells 150 will be described by limiting them to cylindrical secondary batteries.
  • FIG. 3 is a view for explaining a battery cell of the battery cell assembly of the battery pack of FIG. 2 .
  • the plurality of battery cells 150 may be stacked to be electrically connected to each other.
  • the plurality of battery cells 150 may include a positive electrode 175 and a negative electrode 170 at an upper end thereof.
  • the positive electrode 175 of the battery cell 150 is provided at the center of the upper end of the battery cell 150
  • the negative electrode 170 of the battery cell 150 is the upper end of the battery cell 150 . It may be provided on the rim.
  • the positive electrode 175 and the negative electrode 170 of the plurality of battery cells 150 are one side (+Z-axis direction) of the battery cells 150 , specifically, the battery cells Since they are all provided on the upper side (+Z-axis direction) of 150 , electrical connection with the bus bar assembly 200 to be described later may be easier.
  • both the positive electrode 175 and the negative electrode 170 of the plurality of battery cells 150 have a structure in which they are disposed in the same direction (+Z-axis direction), the positive electrode 175 and the negative electrode 170 of the plurality of battery cells 150 are disposed in opposite directions.
  • a connection structure with the bus bar assembly 200 to be described later may be more simplified than a structure arranged in the direction, and a volume occupied by the electrical connection structure may also be reduced.
  • the structure of the electrical connection between the battery cells 150 and the bus bar assembly 200 to be described later is simplified, so that the structure of the battery pack 10 can be made compact and energy density improved.
  • the battery cell 150 may include an electrode assembly 160 , a battery can 170 , and a top cap 175 .
  • the battery cell 150 may further include an airtight gasket 180 , a current collecting plate 185 , an insulating plate 190 , and a connection plate 195 in addition to the above-described components.
  • the electrode assembly 160 includes a first electrode plate having a first polarity, a second electrode plate having a second polarity, and a separator interposed between the first electrode plate and the second electrode plate.
  • the electrode assembly 160 may have a jelly-roll shape. That is, the electrode assembly 160 may be manufactured by winding a stack formed by sequentially stacking a first electrode plate, a separator, and a second electrode plate at least once with the winding center C as a reference. In this case, a separator may be provided on the outer peripheral surface of the electrode assembly 160 to insulate it from the battery can 170 .
  • the first electrode plate is a positive electrode plate or a negative electrode plate
  • the second electrode plate corresponds to an electrode plate having a polarity opposite to that of the first electrode plate.
  • the first electrode plate includes a first electrode current collector and a first electrode active material coated on one or both surfaces of the first electrode current collector.
  • An uncoated region to which the first electrode active material is not applied is provided at one end of the first electrode current collector in the width direction (parallel to the Z-axis).
  • the uncoated region functions as the first electrode tab 162 .
  • the first electrode tab 162 is provided above the electrode assembly 160 accommodated in the battery can 170 in the height direction (parallel to the Z-axis).
  • the second electrode plate includes a second electrode current collector and a second electrode active material coated on one or both surfaces of the second electrode current collector.
  • An uncoated region to which the second electrode active material is not applied is present at the other end of the second electrode current collector in the width direction (parallel to the Z-axis).
  • the uncoated region functions as the second electrode tab 164 .
  • the second electrode tab 164 is provided under the height direction (parallel to the Z-axis) of the electrode assembly 160 accommodated in the battery can 170 .
  • the battery can 170 is a cylindrical container having an opening formed thereon, and is made of a conductive metal material.
  • the battery can 170 accommodates the electrode assembly 160 through the upper opening, and also accommodates the electrolyte.
  • the battery can 170 is electrically connected to the second electrode tab 164 of the electrode assembly 160 . Accordingly, the battery can 170 has the same polarity as the second electrode tab 164 . In this embodiment, the battery can 170 may function as the negative electrode 170 .
  • the battery can 170 includes a beading part 171 and a crimping part 172 formed at an upper end thereof.
  • the beading portion 171 is formed on the electrode assembly 160 .
  • the beading part 171 is formed by press-fitting the outer peripheral surface of the battery can 170 .
  • the beading part 171 prevents the electrode assembly 160 having a size corresponding to the width of the battery can 170 from coming out through the upper opening of the battery can 170 , and the top cap 175 is seated therein. It may function as a support.
  • the upper edge 173 of the beading part 171 of the battery can 170 may be fitted or placed in contact with the guide groove 249 of the negative electrode connection part 248 of the bus bar assembly 200 to be described later. This is to facilitate the welding process during a welding process for electrical connection between the bus bar assembly 200 and the battery can 170 serving as the negative electrode 170, which will be described later.
  • the crimping part 172 is formed on the beading part 171 .
  • the crimping part 172 has an extended and bent shape so as to surround a portion of the outer peripheral surface of the top cap 175 disposed on the beading part 171 and an upper surface of the top cap 175 .
  • the top cap 175 is a component made of a conductive metal material and covers an upper opening of the battery can 170 .
  • the top cap 175 is electrically connected to the first electrode tab 162 of the electrode assembly 160 and is electrically insulated from the battery can 170 . Accordingly, the top cap 175 may function as the positive electrode 175 of the battery cell 150 .
  • the top cap 175 is seated on the beading part 171 formed on the battery can 170 , and is fixed by the crimping part 172 . Between the top cap 175 and the crimping part 172 of the battery can 170 , the airtightness of the battery can 170 is ensured and the airtightness of the battery can 170 and the top cap 175 is electrically insulated. A gasket 180 may be interposed therebetween.
  • the top cap 175 may include a protrusion formed to protrude upward from the center thereof.
  • the protrusion may guide so as to facilitate contact with an electrical connection component such as a bus bar.
  • the current collecting plate 185 is coupled to the upper portion of the electrode assembly 160 .
  • the current collecting plate 185 is made of a conductive metal material and is connected to the first electrode tab 162 .
  • a lead 187 may be connected to the current collecting plate 185 , and the lead 187 may extend upwardly of the electrode assembly 160 and be directly coupled to the top cap 175 or coupled to a lower surface of the top cap 175 . It may be coupled to the connecting plate 195 to be.
  • the current collecting plate 185 is coupled to an end of the first electrode tab 162 .
  • the coupling between the first electrode tab 162 and the current collecting plate 185 may be performed, for example, by laser welding.
  • the laser welding may be performed by partially melting the base material of the current collecting plate 185 , or may be performed with solder for welding interposed between the current collecting plate 185 and the first electrode tab 162 .
  • the solder may have a lower melting point compared to the current collecting plate 185 and the first electrode tab 162 .
  • the current collecting plate 185 may also be coupled to the lower surface of the electrode assembly 160 .
  • one surface of the current collecting plate 185 is coupled to the second electrode tab 164 of the electrode assembly 160 by welding, and the opposite surface is welded to the inner bottom surface of the battery can 170 by welding. can be combined.
  • the coupling structure of the current collecting plate 185 and the second electrode tab 164 coupled to the lower surface of the electrode assembly 160 is substantially the same as the current collecting plate 185 coupled to the upper surface of the electrode assembly 160 described above. do.
  • the insulating plate 190 is disposed between the upper end of the electrode assembly 160 and the beading portion 171 or between the current collecting plate 185 and the beading portion 171 coupled to the upper portion of the electrode assembly 160 to provide a first A contact between the electrode tab 162 and the battery can 170 or between the current collecting plate 185 and the battery can 170 is prevented.
  • the insulating plate 190 includes a lead hole 193 through which a lead 187 extending upwardly from the current collecting plate 185 or from the first electrode tab 162 can be drawn out.
  • the lead 187 is drawn upward through the lead hole 193 and coupled to the lower surface of the connection plate 195 or the lower surface of the top cap 175 .
  • the top cap 175 and The upper edge 173 of the battery can 170 has a structure that can be used as the positive electrode 175 and the negative electrode 170, respectively. Therefore, in the case of electrically connecting a plurality of battery cells 150 according to an embodiment of the present invention, the electrical connection components such as the bus bar assembly 200 are disposed on only one side of the battery cells 150 . This becomes possible, which can lead to a simplification of the structure and an improvement in energy density.
  • FIG. 4 is a view for explaining a battery cell according to another embodiment of the battery cell assembly of FIG. 3 .
  • the battery cell 155 according to the present embodiment is similar to the battery cell 150 of the previous embodiment, redundant descriptions of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, the previous embodiment will be omitted. The difference between and will be explained.
  • the battery cell 155 may further include a metal washer 197 and an insulation washer 199 in addition to the configuration of the battery cell 150 .
  • the metal washer 197 is made of a metal material having conductivity, and is a component having a substantially disk shape with a hole formed in the center thereof.
  • the metal washer 197 is coupled to the crimping portion 172 of the battery can 170 .
  • the coupling between the metal washer 197 and the crimping part 172 may be performed, for example, by laser welding.
  • the metal washer 197 is electrically insulated from the top cap 175 .
  • the top cap 175 is exposed through a hole formed in the center of the metal washer 175 , and the metal washer 197 and the protrusion formed in the center of the top cap 175 are spaced apart from each other.
  • the metal washer 197 is vertically spaced apart from the remaining portions except for the protrusion of the top cap 175 . Accordingly, the metal washer 197 is electrically connected to the second electrode tab 164 and the battery can 170 , and may function as a negative electrode of the battery cell 155 .
  • the width D2 of the metal washer 197 is formed to be larger than the width D1 of the upper surface of the crimping portion 172 of the battery can 170 .
  • an electrical connection component such as the bus bar assembly 200 is coupled to the metal washer 197 to connect the plurality of battery cells 150 .
  • the bonding area between the electrical connection component and the metal washer 197 is in order to be enlarged.
  • the welding process can be smoothly performed, the fastening force between the two parts can be improved, and the electrical resistance at the coupling part can be reduced. have.
  • the insulating washer 199 is interposed between the top cap 175 and the metal washer 197 .
  • the insulating washer 199 is made of an insulating material.
  • the top cap 175 functions as a positive electrode and the metal washer 197 functions as a negative electrode, the top cap 175 and the metal washer 197 must remain electrically insulated. Therefore, it may be advantageous that the insulating washer 199 is applied to stably maintain such an insulating state.
  • the insulating washer 199 is interposed between the lower surface of the metal washer 197 and the top cap 175 .
  • the metal washer 197 has a width D2 greater than the width D1 of the upper surface of the crimping portion 172 , and a protrusion of the central portion of the top cap 175 from the crimping portion 172 . It has a shape extending in the direction toward Therefore, the insulating washer 199 is formed in the center of the metal washer 197 so that the inner surface of the hole formed in the center of the metal washer 197 and the protrusion of the top cap 175 cannot contact each other, the inner surface of the hole formed in the center of the metal washer 197 It may have an extended form to cover.
  • the insulation washer 199 When the insulation washer 199 is made of a resin material, the insulation washer 199 may be coupled to the metal washer 197 and the top cap 175 by thermal fusion. In this case, airtightness at the bonding interface between the insulating washer 199 and the metal washer 197 and at the bonding interface between the insulating washer 199 and the top cap 175 may be enhanced.
  • bus bar assembly 200 for electrical connection with the plurality of battery cells 150 will be described in more detail.
  • FIG. 5 is a perspective view of a bus bar assembly of the battery pack of FIG. 2
  • FIG. 6 is a perspective view of a connection bus bar of the bus bar assembly of FIG. 5 .
  • the bus bar assembly 200 is provided on the upper side (+Z-axis direction) of the battery cell assembly 100 and may be electrically connected to the plurality of battery cells 150 . have.
  • the electrical connection of the bus bar assembly 200 may be parallel and/or series connection.
  • the bus bar assembly 200 is electrically connected to the positive electrode 175 (refer to FIG. 3 ) and the negative electrode 170 (refer to FIG. 3 ) of the plurality of battery cells 150 (refer to FIG. 2 ), and is externally charged. It may be electrically connected to the /discharge line and the like through connectors 260 and 270 .
  • the bus bar assembly 200 may include a pair of main bus bars 210 and 220 , a connection bus bar 230 , a cooling unit insertion slit 250 , and a pair of connectors 260 and 270 . .
  • the pair of main bus bars 210 and 220 may be electrically connected to the battery cell assembly 100 and may include connectors 260 and 270 connected to an external charge/discharge line.
  • the pair of main bus bars 210 and 220 may be electrically connected to the battery cells 150 disposed on the outermost both sides (X-axis direction) of the battery cells 150 of the battery cell assembly 100 . have. Specifically, the pair of main bus bars 210 and 220 may be electrically connected to the battery cells 150 disposed at the outermost sides in the longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell assembly 100 , respectively. have.
  • the pair of main bus bars 210 and 220 may include a main positive bus bar 210 and a main negative bus bar 220 .
  • the main positive bus bar 210 may be disposed on one side (-X-axis direction) of the bus bar assembly 200 from the upper side (+Z-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the main positive bus bar 210 may be electrically connected to the positive electrode 175 of the battery cells 150 disposed on the outermost side (-X-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the electrical connection may be performed through a welding process for electrical connection such as laser welding or ultrasonic welding.
  • the main positive bus bar 210 may include a positive connector 260 to be described later for connection with the charge/discharge line.
  • the positive connector 260 may be provided to protrude from one side (-X-axis direction) of the main positive bus bar 210 .
  • the main negative bus bar 220 may be disposed on the other side (+X-axis direction) of the bus bar assembly 200 from the upper side (+Z-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the main negative bus bar 220 may be electrically connected to the negative electrode 170 of the battery cells 150 disposed on the outermost side (+X-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the electrical connection may be performed through a welding process for electrical connection such as laser welding or ultrasonic welding.
  • the main negative bus bar 220 may be provided with a negative connector 270 to be described later for connection with the charge/discharge line.
  • the negative connector 270 may be provided to protrude from the other side (+X-axis direction) of the main negative bus bar 220 .
  • connection bus bar 230 is for electrical connection of the plurality of battery cells 150 and may be provided in plurality.
  • the plurality of connection bus bars 230 are electrically connected to the pair of main bus bars 210 and 220 , and are electrically connected to the positive electrode 175 and the negative electrode 170 of the plurality of battery cells 150 . can be connected
  • the plurality of connection bus bars 230 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along a longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the plurality of connection bus bars 230 are disposed between the main positive bus bar 210 and the main negative bus bar 220 in the longitudinal direction (X-axis direction) of the bus bar assembly 200 . can be
  • connection bus bars 230 may include a layer body 242 and electrode connection portions 246 and 248, respectively.
  • the layer body 242 may be formed to have a predetermined length along a width direction (Y-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the layer body 242 corresponds to an arrangement structure of the battery cells 150 in the width direction (Y-axis direction) of the battery cell assembly 100 for electrical connection with the battery cells 150 . It may be provided in a shape.
  • the layer body 242 may be made of a conductive material.
  • the layer body 242 may be made of aluminum or copper as a metal material.
  • the present invention is not limited thereto, and of course, the layer body 242 may be made of other materials for the electrical connection.
  • a support layer may be provided at the bottom of the layer body 242 .
  • the support layer is provided at the bottom (-Z-axis direction) of the layer body 242 and may support the layer body 242 .
  • the support layer may have a shape corresponding to the layer body 242 , and may be contact-fixed to the bottom (-Z-axis direction) of the layer body 250 .
  • the support layer may be formed of an insulating material to prevent an electrical short between the plurality of battery cells 150 and the layer body 242 .
  • the support layer may be formed of a polyimide film.
  • the present invention is not limited thereto, and the support layer may be formed of other insulating members made of an insulating material.
  • the electrode connection parts 246 and 248 may protrude from the layer body 242 and may be connected to the positive electrode 175 and the negative electrode 170 of the battery cells 150 .
  • the electrode connection parts 246 and 248 may include a positive electrode connection part 246 and a negative electrode connection part 248 .
  • the positive electrode connection part 246 is provided in plurality, and protrudes to a predetermined size on one side (+X-axis direction) of the layer body 242 , and extends along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the layer body 242 . They may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the plurality of positive electrode connection parts 246 are electrically connected to the positive electrode 175 of the battery cells 150 of the battery cell assembly 100 disposed on the lower side (-Z-axis direction) of the bus bar assembly 200 .
  • the electrical connection may be performed through a welding process for electrical connection such as laser welding or ultrasonic welding.
  • the negative electrode connection part 248 is provided in plurality, and protrudes to a predetermined size on the other side (-X-axis direction) of the layer body 242 , and along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the layer body 242 . They may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the plurality of negative electrode connection parts 248 are electrically connected to the negative electrode 170 of the battery cells 150 of the battery cell assembly 100 disposed on the lower side (-Z-axis direction) of the bus bar assembly 200 .
  • the electrical connection may be performed through a welding process for electrical connection such as laser welding or ultrasonic welding.
  • the cooling unit insertion slit 250 may be provided on the main bus bar 220 and pass through one end 370 of the cooling unit 300 to be described later. Specifically, a plurality of cooling unit insertion slits 250 are provided in the main negative bus bar 220 , and may pass through the cooling water inlet/outlet 370 of the cooling unit 300 , which will be described later. Cooling water inlet/outlet 370 to be described later passes through the cooling unit insertion slit 250 and is disposed to be exposed in front (+X-axis direction) of the main bus bar 220 like a connector 270 to be described later. can
  • the pair of connectors 260 and 270 is for connection with an external charging/discharging line, and may be provided as a positive connector 260 and a negative connector 270 .
  • the positive connector 260 is provided to protrude from one side (-X-axis direction) of the main positive bus bar 210
  • the negative connector 270 is provided at the other side (+) of the main negative bus bar 220 .
  • X-axis direction may be provided to protrude.
  • the cooling unit 300 serves to cool the battery cell assembly 100 , and is disposed below the bus bar assembly 200 (-Z-axis direction), and the battery cell It may be disposed between the plurality of battery cells 150 in the longitudinal direction (X-axis direction) of the assembly 100 .
  • the cooling unit 300 may be provided in plurality.
  • the plurality of cooling units 300 may be disposed to face the plurality of battery cells 150 in a width direction (Y-axis direction) of the plurality of battery cell assemblies 100 .
  • the plurality of cooling units 300 may be disposed in contact with the facing battery cells 150 to increase cooling performance.
  • cooling unit 300 will be described in more detail.
  • FIG. 7 is a perspective view of the cooling unit of the battery pack of FIG. 2
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the cooling unit of FIG. 7 .
  • the cooling unit 300 may include a cooling tube 310 , a cooling passage 350 , and a cooling water inlet/outlet 370 .
  • the cooling tube 310 is formed to have a predetermined length along the longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell assembly 100 , is disposed between the plurality of battery cells 150 , and is circulated inside the cooling water to be described later.
  • a cooling flow path 350 may be provided for
  • the cooling tube 310 may be formed in a shape corresponding to the outer surfaces of the plurality of battery cells 150 facing each other in the width direction (Y-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the cooling tube 310 includes a plurality of convex portions 312 and concave portions 316 that are convex and concave in the width direction (Y-axis direction) of the battery cell assembly 100 of the battery cell assembly. It may be formed to be alternately arranged along the longitudinal direction (X-axis direction).
  • the cooling tube 310 may be disposed to contact the outer surfaces of the plurality of battery cells 150 to further increase the cooling performance of the battery cell assembly 100 .
  • the cooling tube 310 may be adhesively fixed to the plurality of battery cells 150 through a filling member 500 or a separate adhesive member, which will be described later.
  • the cooling passage 350 circulates cooling water for cooling the battery cell assembly 100 , is provided in the cooling tube 310 , and may be connected in communication with a cooling water inlet/outlet 370 to be described later.
  • the cooling passage 350 may include an upper passage 352 , a lower passage 354 , and a connection passage 356 .
  • the upper flow path 352 is disposed on the upper side of the cooling tube 310 to be provided near the bus bar assembly 200 , and has a predetermined length along the longitudinal direction (X-axis direction) of the cooling tube 310 . can be formed with The upper flow path 352 may be connected in communication with the cooling water supply port 374 of the cooling water inlet/outlet 370 .
  • the upper flow path 352 may be provided in at least one or more plurality. Hereinafter, in the present embodiment, the upper flow path 352 will be described as being provided in plurality in order to secure cooling performance.
  • the lower flow path 354 is disposed at a lower side (-Z axis direction) of the cooling tube 310 to be spaced apart from the at least one upper flow path 352 in the longitudinal direction (X axis) of the cooling tube 310 . direction) may be formed to a predetermined length.
  • the lower flow path 354 may be connected in communication with the cooling water discharge port 376 of the cooling water inlet/outlet 370 .
  • the lower flow path 354 may be provided in at least one or more plurality. Hereinafter, in the present embodiment, a plurality of the lower flow passages 354 will be described in order to secure cooling performance.
  • connection flow path 356 includes the at least one upper flow path, in the present embodiment, a plurality of upper flow paths 352 and the at least one lower flow path, and in this embodiment, a plurality of lower flow paths 354 . can connect
  • connection flow path 356 may be provided at the other end (+X-axis direction) of the cooling tube 310 opposite to the cooling water inlet/outlet 370 so as to secure the cooling flow path 350 as much as possible. .
  • the coolant supplied from the coolant supply port 374 is preferentially supplied to the upper passage 352 disposed near the bus bar assembly 200 . Afterwards, the coolant may flow toward the cooling water discharge port 376 through the connection flow path 356 and the lower flow path 354 .
  • the battery cell assembly 100 since cold coolant is preferentially supplied to a region near the bus bar assembly 200 having a relatively higher temperature distribution within the battery pack 10 , the battery cell assembly 100 . cooling performance can be significantly improved.
  • the cooling water outlet 370 may be connected to the cooling tube 310 to communicate with the cooling passage 350 of the cooling tube 310 .
  • the cooling water inlet/outlet 370 may pass through the cooling unit insertion slot 250 and be connected to communicate with an external cooling line.
  • the coolant outlet 370 may be provided on one side (+X-axis direction) of the battery cell assembly 100 in the longitudinal direction (X-axis direction).
  • the cooling tube 310 connected to the coolant inlet and outlet 370 is connected to the battery cell assembly 100 in the longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell assembly 100 from the coolant inlet and outlet 370 . It may be formed with a predetermined length toward the other side (-X-axis direction).
  • the coolant outlet 370 may include an outlet body 372 , a coolant supply port 374 , and a coolant discharge port 376 .
  • the outlet body 372 may be connected to one end (+X-axis direction) of the cooling tube 310 .
  • a connection pipe 390 to be described later may be provided on the upper side (+Z-axis direction) of the outlet body 372 .
  • the cooling water supply port 374 may be provided in the inlet/outlet body 372 and may be connected in communication with the upper flow path 352 .
  • the cooling water supply port 374 may be connected in communication with the external cooling line.
  • the cooling water discharge port 376 may be provided in the inlet/outlet body 372 and may be connected in communication with the lower flow path 374 .
  • the cooling water discharge port 376 may be disposed to be spaced apart from the cooling water supply port 374 by a predetermined distance, and may be connected in communication with the external cooling line.
  • the cell accommodating unit 400 is for securing rigidity of the battery cell assembly 100 and may be arranged in a honeycomb shape.
  • the cell accommodating unit 400 may be disposed to at least partially surround the cooling unit 300 and the battery cell assembly 100 .
  • the cell accommodating unit 400 may partition the plurality of battery cells 150 together with the cooling unit 300 .
  • FIG. 9 is a perspective view of a cell accommodating unit of the battery pack of FIG. 2 ;
  • the cell accommodating unit 400 may be provided with a reinforcing structure for reinforcing the rigidity of the battery cell assembly 100 on both outermost sides.
  • the reinforcing structure may be provided as a prismatic concave-convex structure protruding to the outside of the cell accommodating unit.
  • the reinforcing structure may have a triangular pyramid shape or a trapezoidal shape. That is, in this embodiment, the outermost both sides of the cell accommodating unit 400 provided with the reinforcing structure may be formed in a protruding angular concave-convex structure rather than a curved shape.
  • the reinforcing structure may be continuously formed along the longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell assembly 100 . If the outermost surface is formed as a concave curved surface, the thickness of the cell accommodating unit 400 on the outermost side is reduced, which is disadvantageous in terms of securing rigidity. It may be difficult to secure an appropriate resin injection amount from the outer side. In the present embodiment, through the above-described prismatic concavo-convex structure, it is possible to secure an optimal amount of resin injection from the outermost side while securing rigidity.
  • the cell accommodating unit 400 is formed to have a predetermined length in the longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell assembly 100 , and at least one accommodating member covers at least one side of the battery cells 150 . (450).
  • the at least one accommodating member 450 may have a shape corresponding to the outer surfaces of the facing battery cells 150 to accommodate the plurality of facing battery cells 150 .
  • the accommodating member 450 is provided in plurality, and the plurality of accommodating members 450 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along the width direction (Y-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the cooling unit 300 may be disposed between the plurality of accommodation members 450 . Specifically, the cooling unit 300 may be disposed between the plurality of accommodating members 450 in the width direction (Y-axis direction) of the battery cell assembly 100 . More specifically, the plurality of cooling tubes 310 (refer to FIG. 7 ) of the cooling unit 300 may be disposed between the plurality of accommodating members 450 .
  • the plurality of accommodating members 450 secure rigidity of the battery cell assembly 100 and the cooling unit 300, and occupy a predetermined space within the battery pack 10, thereby providing a filling member (described below) (described below). 500) can be reduced.
  • the filling member 500 provided with a silicone resin to be described later, it has a relatively high cost, but when the battery pack 10 is manufactured by reducing the injection amount of the silicone resin through the plurality of accommodating members 450 . More cost competitiveness can be secured.
  • Each accommodating member 450 may include a plurality of cell accommodating parts 455 .
  • the plurality of cell accommodating parts 455 are for at least partially accommodating the facing battery cells 150 , and when the battery cells 150 are accommodated in the accommodating member 450 , the facing battery cells 150 . ) may be provided in the number corresponding to the position corresponding to the position.
  • the plurality of cell accommodating parts 455 have a shape corresponding to the outer surfaces of the battery cells 150 facing each other, and are formed to have a predetermined depth to at least partially accommodate the outer surfaces of the battery cells 150 facing each other.
  • the plurality of cell accommodating parts 455 may be concave to have a predetermined depth, and may have a shape corresponding to the outer surfaces of the battery cells 150 facing each other.
  • an adhesive is disposed between the battery cells 150 and the cell accommodating parts 455 to increase the fixing force of the battery cells 150 .
  • the adhesive may be provided as an adhesive material or adhesive tape having a predetermined adhesive force, and it may be possible to use the filling member 500 to be described later as an adhesive. That is, the adhesive may be provided as a potting resin.
  • the plurality of cell accommodating parts 455 may be provided on both sides in the width direction (Y-axis direction).
  • the cell accommodating parts 455 provided on both sides of each of the accommodating members 450 in the width direction (Y) may be displaced from each other in the longitudinal direction (X-axis direction) of the accommodating member 450 . This is to secure the maximum number of battery cells 100 provided in a cylindrical shape.
  • the filling member 500 is to be filled in the space between the cooling unit 300 and the plurality of battery cells 100 in the height direction (Z-axis direction) of the battery pack 10 .
  • the filling member 500 is indicated by a hexahedral dotted line for convenience of understanding, and the filling member 500 includes the cooling unit 300 and the plurality of battery cells 100 . All of the space in between can be filled.
  • the filling member 500 prevents thermal runaway of the battery cells 100 , fixes the battery cells 100 more stably, and increases the heat dissipation efficiency of the plurality of battery cells 150 .
  • the cooling performance of the battery cells 150 may be further increased.
  • the filling member 500 may be provided with potting resin.
  • the potting resin may be formed by injecting a thin resin material into the plurality of battery cells 150 and curing the resin material.
  • the injection of the resin material may be performed at a room temperature of about 15 to 25 degrees Celsius in order to prevent thermal damage to the plurality of battery cells 150 .
  • the filling member 500 may be provided with a silicone resin.
  • the present invention is not limited thereto, and the filling member 500 may be made of other resin materials capable of improving fixing and heat dissipation efficiency of the battery cells 150 in addition to the silicon resin.
  • the filling member 500 covers a portion of the battery cells 100 that is not in contact with the cooling tube 310 , thereby guiding the thermal equilibrium of the battery cells 100 , so that the battery cells It is possible to prevent local degradation of the battery cells 100 by preventing a cooling deviation of 100 . In addition, the safety of the battery cells 100 may also be remarkably improved by preventing the local degradation of the battery cells 100 .
  • the filling member 500 is an insulation that prevents electricity from flowing to the adjacent battery cells 100 when damage due to an abnormal situation occurs in at least one specific battery cell 100 among the plurality of battery cells 100 . can play a role.
  • the filling member 500 may include a material having high specific heat performance. Accordingly, the filling member 500 increases the thermal mass to delay the temperature rise of the battery cells 100 even in situations such as rapid charging and discharging of the battery cells 100 , so that the battery cells 100 . to prevent sudden temperature rise.
  • the filling member 500 may include a glass bubble.
  • the glass bubble may lower the specific gravity of the filling member 500 to increase the energy density with respect to the weight.
  • the filling member 500 may include a material having high heat resistance. Accordingly, the filling member 500 can effectively prevent thermal runaway toward adjacent battery cells when a thermal event due to overheating occurs in at least one specific battery cell 100 among the plurality of battery cells 100 . have.
  • the filling member 500 may include a material having a high flame retardant performance. Accordingly, the filling member 500 may minimize the risk of fire when a thermal event due to overheating occurs in at least one specific battery cell 100 among the plurality of battery cells 100 .
  • the filling member 500 may be filled in the bus bar assembly 200 in addition to the battery cells 150 .
  • the battery cells 150 may be filled in the bus bar assembly 200 to at least partially cover the bus bar assembly 200 .
  • the filling member 500 is disposed in the vertical direction (Z-axis direction) of the battery cell assembly 100 without a space or a separation space between the bus bar assembly 200 and the battery cells 100 .
  • a space between the bus bar assembly 200 and the battery cells 100 may be continuously filled.
  • the filling member 500 may more stably fix the plurality of battery cells 150 and the bus bar assembly 200 .
  • the filling member 500 effectively blocks the flame and heat toward adjacent battery cells 100 and the bus bar assembly 200 side even if a flame occurs on the upper side of the battery cells 100 according to a thermal event, etc. can give
  • the filling member 500 according to the present embodiment is continuously filled without interruption in the battery cells 100 and the bus bar assembly 200, the battery cells 100 and the bus bar assembly ( 200), the cooling performance of the battery pack 10 can be remarkably improved by implementing even heat distribution without generating a heat dispersion deviation.
  • the filling member 500 may be filled to cover all of the cell accommodating unit 400 to be described later.
  • the filling member 500 may be continuously filled without interruption in the battery cells 100 , the bus bar assembly 200 , and the cell accommodating unit 400 . Accordingly, the cooling performance of the battery pack 10 may be further improved.
  • the filling member 500 may be filled to cover the reinforcing structure of the cell accommodating unit 400 .
  • the filling member 500 may be filled to at least partially cover the cell support part 600 , which will be described later.
  • the filling member 500 may be continuously filled without interruption in the battery cells 100 , the bus bar assembly 200 , the cooling unit 300 , and the cell accommodating unit 400 . Accordingly, the cooling performance of the battery pack 10 may be further improved.
  • the filling member 500 is continuous without interruption to the battery cells 100 , the bus bar assembly 200 , the cooling unit 300 , the cell accommodating unit 400 , and the cell support unit 600 . can be filled with Accordingly, the cooling performance of the battery pack 10 may be further improved.
  • the filling member 500 is filled to cover all the spaces between the battery cells 100 , when a thermal event of a specific battery cell occurs, thermal runaway may be caused to the adjacent battery cells 100 . can be effectively prevented.
  • the battery pack 10 may further include a cell support unit 600 .
  • the cell support part 600 is provided below the cell accommodation unit 400 , and may support the battery cell assembly 100 and the cooling unit 300 .
  • the cell support unit 600 may support the battery cell assembly 100 together with the cell accommodation unit 400 .
  • the cell support unit 600 may support bottom portions of the battery cells 150
  • the cell accommodation unit 400 may support side portions of the battery cells 150 .
  • the cell support unit 600 may be disposed perpendicular to the cell accommodation unit 400 . Specifically, the cell support part 600 may be vertically coupled to the cell accommodating unit 400 , and rigidity of the battery pack 10 may be secured together with the cell accommodating unit 400 .
  • FIG. 10 is a perspective view of a cell support part of the battery pack of FIG. 2
  • FIG. 11 is a view for explaining a support rib according to another embodiment of the cell support part of FIG. 10 .
  • the cell support part 600 may include a cell mounting part 610 and a support rib 630 .
  • the plurality of battery cells 150 may be seated or inserted into the cell mounting unit 610 .
  • the cell mounting part 610 is formed with an opening of a predetermined size, and may be provided in plurality to correspond to the number of the plurality of battery cells 150 .
  • the opening may have a size that does not exceed the diameter of the battery cell 150 .
  • the cell mounting part 610 guides the support of the battery cell 150 of the battery cell 150 while guiding the support of the battery cell 150 more smoothly than when gas is discharged through the venting part provided at the bottom of the battery cell 150 through the opening. and can guide rapid gas discharge.
  • the support rib 630 is provided on the upper surface of the cell support unit 600 , and may protrude to a predetermined height to support the bottom of the cell accommodation unit 400 .
  • the support rib 630 may be formed to have a predetermined length along the longitudinal direction (X-axis direction) of the battery cell assembly 100 .
  • the support ribs 630 are provided in plurality, and the cooling unit 300 , specifically, the cooling tube 310 of the cooling unit 300 may be disposed between the plurality of support ribs 630 . have. Accordingly, the cooling tube 310 may be seated between the support ribs 630 on the upper surface of the cell support part 600 . Here, the bottom surface of the cooling tube 310 may be disposed to be stepped with the support ribs 630 . Accordingly, the support ribs 630 can effectively prevent the cooling tube 310 from being separated from the support ribs 630 even when a flow such as shaking occurs in the cooling tube 310 .
  • a bottom of the cell accommodating unit 400 may be seated on the plurality of support ribs 630 .
  • An adhesive member such as a thermal adhesive may be applied to the upper surface of the plurality of support ribs 630 to more stably support the cell accommodating unit 400 .
  • the plurality of support ribs 650 of the cell support unit 605 may be provided with an insertion groove 655 having a predetermined depth into which the bottom of the cell accommodation unit 400 is inserted.
  • the insertion groove 655 may be provided to have a predetermined depth inside the support ribs 650 protruding upward (+Z-axis direction) of the cell support part 605 , and the cell accommodating unit 400 . It may have a size that the bottom of the can be inserted.
  • the cell receiving unit 400 is fixed to the cell support 605, it is inserted into the insertion groove 655 of the support rib 650 to be more stably fixed to the cell support 605. have.
  • FIG. 12 is a view for explaining the formation of a pack case structure through a filling member of the battery pack of FIG. 1 .
  • the manufacturer, etc. injects and applies the filling member 500 through the resin injection device I, and through the filling member 500 provided with the resin material, the battery pack 10 ) can form a pack case.
  • the filling member 500 may be the silicon resin.
  • the battery cell assembly 100 , the bus bar assembly 200 , the cooling unit 300 , and the cell accommodating unit 400 so as to more smoothly inject and apply the filling member 500 .
  • the cell support unit 600 may be temporarily mounted on a form (not shown) for guiding the injection of the filling member 400 after being assembled with each other.
  • the formwork may have a shape corresponding to the shape of the pack case, and one end of the positive connector 260 , the negative connector 270 , the coolant inlet 370 , and the cell support unit 600 . It may have a shape that exposes a component connected to an external device or the like to the outside, such as the like.
  • the filling member 500 When the filling member 500 is cured in the mold, the filling member 500 may form a pack case that forms the exterior of the battery pack 10, and then the manufacturer, etc. can be removed
  • the pack case is formed through the filling member 500 provided with the potting resin, compared to when the pack case is formed as a complex assembly of a plurality of plates as in the prior art, the battery
  • the assembly process of the pack 10 can be simplified, and the cost competitiveness can also be secured by significantly lowering the manufacturing cost.
  • the size of the entire battery pack 10 can be reduced compared to the cell frame structure composed of a conventional assembly of a plurality of plates. Energy density can also be significantly increased.
  • FIG. 13 is a view for explaining a cell accommodating unit according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is an enlarged view of a main part of the cell accommodating unit of FIG. 13 .
  • the cell accommodating unit 405 according to the present embodiment is similar to the cell accommodating unit 400 of the previous embodiment, redundant descriptions of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, the previous embodiment Let's focus on the differences from the example.
  • the cell accommodating unit 405 may include a plurality of accommodating members 460 .
  • the plurality of accommodating members 460 may include a plurality of cell accommodating parts 465 as in the previous embodiment. This has been described in detail in the above-described cell accommodating unit 400 , and a redundant description thereof will be omitted below.
  • the accommodating members 460 disposed on both outermost sides may include guide jaws 467 .
  • the guide jaws 467 may be provided to protrude to a predetermined height at both upper ends in the longitudinal direction (X-axis direction) of the accommodating members 460 disposed on the outermost both sides. When the assembly of the accommodating members 460 is completed, the guide jaws 467 may form a predetermined edge in the longitudinal direction (X-axis direction) of the cell accommodating unit 405 .
  • the guide jaws 467 increase the injection accuracy of the filling member 500 when the filling member 500 is injected, which will be described below, and can also increase the injection process efficiency.
  • FIG. 15 is a view for explaining the formation of a pack case structure through the filling member of the battery pack provided with the cell accommodating unit of FIG. 13 .
  • the guide jaw 467 is the filling member 500 . injection accuracy can be improved.
  • the guide jaw 467 is provided at a predetermined height on the edge of the upper surface of the cell accommodating unit 405 in the longitudinal direction of the cell accommodating unit 405 to have a higher height than the upper surface of the bus bar assembly 200 .
  • can In the absence of the guide jaw 467 it may be difficult for the operator or the like to ascertain an appropriate injection amount of the filling member 500 sufficient to cover the bus bar assembly 200 during the injection.
  • the filling member 500 for covering the bus bar assembly 200 when the filling member 500 for covering the bus bar assembly 200 is injected, the filling member 500 only needs to be injected as much as a predetermined height guided through the guide jaw 467 described above, It is possible to significantly increase the injection accuracy and injection efficiency of the operator. In addition, the operator, etc., through the guide jaws 467, can more easily check the injection finish time of the filling member (500).
  • the operator, etc., during the injection process of the filling member 500 can increase the injection accuracy, process time, and also shorten.
  • the injection amount of the filling member 500 can also be optimally secured, so that the manufacturing cost of the battery pack 10 can be lowered, thereby significantly improving the cost competitiveness.
  • 16 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 1 may be provided as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and may include, as an energy source, at least one battery pack 10 of the previous embodiment.
  • the above-described battery pack 10 is provided in a compact structure having a high energy density, it is easy to implement a modular structure of the plurality of battery packs 10 when mounted in the vehicle 1 , , it is possible to secure a relatively high degree of freedom in mounting even in various internal space shapes of the vehicle 1 .
  • a battery pack 10 capable of securing rigidity while increasing energy density and a vehicle 1 including the same.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리, 배터리 셀 어셈블리의 일측에 배치되는 버스바 어셈블리, 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되는 쿨링 유닛 및 쿨링 유닛과 함께 상기 복수 개의 배터리 셀들을 구획하는 셀 수용 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2021년 03월 04일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2021-0029091호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 팩의 경우, 일반적으로, 복수 개의 배터리 셀 및 이러한 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 셀 프레임을 포함하여 구성된다. 종래 셀 프레임은, 일반적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하며 강성 등의 확보를 위해 전방 플레이트, 후방 플레이트, 사이드 플레이트, 로어 플레이트 및 어퍼 플레이트 등의 복수 개의 플레이트들의 조립체로 구성된다.
그러나, 종래 배터리 팩의 경우, 이러한 복수 개의 플레이트들의 조립체로 구성되는 셀 프레임 구조의 특성 상, 제조 비용이 증가하며 조립 공정이 복잡하여, 원가 경쟁력 및 제조 효율 측면에서 불리한 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 팩의 경우, 이러한 복수 개의 플레이트들의 조립체로 구성되는 셀 프레임 구조에 따라, 전체 배터리 팩의 사이즈가 증가되어 에너지 밀도 측면에서 불리한 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 에너지 밀도를 높이면서 강성을 확보할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 원가 경쟁력 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측에 배치되는 버스바 어셈블리; 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되는 쿨링 유닛; 및 상기 쿨링 유닛과 함께 상기 복수 개의 배터리 셀들을 구획하는 셀 수용 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
바람직하게, 상기 배터리 팩은, 상기 쿨링 유닛과 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이 공간에 채워지는 충진부재를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 충진부재는, 상기 버스바 어셈블리를 적어도 부분적으로 덮을 수 있게 상기 버스바 어셈블리에 채워질 수 있다.
바람직하게, 상기 충진부재는, 상기 배터리 셀 어셈블리 및 상기 셀 수용 유닛을 모두 덮을 수 있게 채워질 수 있다.
바람직하게, 상기 충진부재는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 상하 방향에서, 상기 버스바 어셈블리와 상기 배터리 셀들 사이에 연속적으로 채워질 수 있다.
바람직하게, 상기 충진부재는, 포팅 레진으로 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 수용 유닛은, 상기 배터리 셀 어셈블리의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되며, 상기 배터리 셀들의 적어도 일측면을 커버하는 적어도 하나의 수용부재를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 수용부재는, 마주 하는 복수 개의 배터리 셀들의 외면에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 수용부재는, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 수용부재는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 폭 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
바람직하게, 각각의 수용부재는, 마주 하는 배터리 셀들을 수용하는 복수 개의 셀 수용부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수 개의 셀 수용부는, 소정 깊이를 갖도록 오목하게 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 복수 개의 셀 수용부는, 마주 하는 배터리 셀들의 외측면에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 배터리 셀들과 상기 셀 수용부들 사이에는, 접착제가 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 접착제는, 포팅 레진으로 마련될 수 있다.
바람직하게, 상기 쿨링 유닛은, 상기 배터리 셀 어셈블리의 폭 방향에서, 상기 복수 개의 수용부재 사이 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 쿨링 유닛은, 상기 배터리 셀 어셈블리의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되며, 내부에 냉각수 순환을 위한 냉각 유로가 마련되는 복수 개의 냉각 튜브; 및 상기 복수 개의 냉각 튜브의 냉각 유로와 연통되게 상기 복수 개의 냉각 튜브와 연결되는 냉각수 유출입부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수 개의 냉각 튜브는, 상기 복수 개의 수용부재 사이 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 냉각 유로는, 상기 버스바 어셈블리 가까이에 구비되는 어퍼 유로; 상기 어퍼 유로와 이격되게 배치되는 로어 유로; 및 상기 어퍼 유로와 상기 로어 유로를 연결하는 연결 유로를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 연결 유로는, 상기 냉각수 유출입부의 반대편에 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 냉각수 유출입부는, 상기 어퍼 유로와 연결되는 냉각수 공급 포트; 및 상기 로어 유로와 연결되는 냉각수 배출 포트를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 어퍼 유로와 상기 로어 유로는, 복수 개로 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 수용 유닛과 결합되며, 상기 배터리 셀 어셈블리 및 상기 쿨링 유닛을 지지하는 셀 지지부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 지지부에는, 상기 셀 수용 유닛을 지지할 수 있게 소정 높이로 돌출되는 지지 리브가 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 지지 리브는, 복수 개로 구비되며, 복수 개의 지지 리브 사이에는 상기 쿨링 유닛이 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 지지 리브에는, 상기 셀 수용 유닛의 저부가 삽입되는 소정 깊이의 삽입 그루브가 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 지지부는, 상기 셀 수용 유닛에 수직하게 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 수용 유닛은, 상기 배터리 셀들의 측면부를 지지하며, 상기 셀 지지부는, 상기 배터리 셀들의 저부를 지지할 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 지지부에는, 상기 배터리 셀들이 장착되는 셀 장착부가 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 장착부는, 소정 크기의 개구로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 개구는, 상기 배터리 셀의 직경을 넘지 않는 크기를 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 수용 유닛은, 허니컴 형상으로 배열될 수 있다.
바람직하게, 상기 버스바 어셈블리는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 상측에 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
또한, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 상호 결합되어 상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하는 셀 수용 유닛과 셀 지지부; 및 상기 배터리 셀 어셈블리 및 상기 셀 수용 유닛을 덮을 수 있게 채워지는 충진부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
바람직하게, 상기 셀 지지부는, 상기 셀 수용 유닛과 수직을 이루게 결합될 수 있다.
바람직하게, 상기 셀 수용 유닛은, 최외곽 양측에 상기 배터리 셀 어셈블리의 강성을 보강하기 위한 보강 구조가 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 보강 구조는, 상기 셀 수용 유닛의 외측으로 돌출된 각형 요철 구조로 마련될 수 있다.
바람직하게, 상기 보강 구조는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 보강 구조는, 삼각뿔 형상 또는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 충진부재는, 상기 보강 구조를 덮을 수 있게 채워질 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 에너지 밀도를 높이면서 강성을 확보할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 원가 경쟁력 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 배터리 셀 어셈블리의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 배터리 셀 어셈블리의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 배터리 팩의 버스바 어셈블리의 사시도이다.
도 6은 도 5의 버스바 어셈블리의 연결 버스바의 사시도이다.
도 7은 도 2의 배터리 팩의 쿨링 유닛의 사시도이다.
도 8은 도 7의 쿨링 유닛의 단면도이다.
도 9는 도 2의 배터리 팩의 셀 수용 유닛의 사시도이다.
도 10은 도 2의 배터리 팩의 셀 지지부의 사시도이다.
도 11은 도 10의 셀 지지부의 다른 실시예에 따른 지지 리브를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 1의 배터리 팩의 충진부재를 통한 팩 케이스 구조 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 수용 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 13의 셀 수용 유닛의 주요부의 확대도이다.
도 15는 도 13의 셀 수용 유닛이 구비된 배터리 팩의 충진부재를 통해 팩 케이스 구조 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 팩(10)은, 에너지원으로서, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 구비될 수 있다. 이하, 이러한 상기 전기 자동차 등에 대해 구비되는 상기 배터리 팩(10)에 대해서는 하기 관련 도면에서 보다 상세히 설명한다.
상기 배터리 팩(10)은, 배터리 셀 어셈블리(100), 버스바 어셈블리(200), 쿨링 유닛(300) 및 셀 수용 유닛(400)을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(150)은, 이차 전지로서, 원통형 이차 전지, 파우치형 이차 전지 또는 각형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)이 원통형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 배터리 셀 어셈블리의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 앞선 도 2를 참조하면, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)은, 상호 전기적으로 연결되게 적층될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)은, 상단부에 양극(175) 및 음극(170)이 함께 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 배터리 셀(150)의 양극(175)은, 상기 배터리 셀(150)의 상단부 중앙에 구비되며, 상기 배터리 셀(150)의 음극(170)은, 상기 배터리 셀(150)의 상단부 테두리에 구비될 수 있다.
본 실시예의 경우, 이와 같이, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 상기 양극(175) 및 상기 음극(170)이 상기 배터리 셀들(150)의 일측(+Z축 방향), 구체적으로, 상기 배터리 셀들(150)의 상측(+Z축 방향)에 모두 구비되므로, 후술하는 버스바 어셈블리(200)과의 전기적 연결이 보다 용이할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 양극(175) 및 상기 음극(170)이 모두 동일 방향(+Z축 방향)에 배치되는 구조를 가지므로, 서로 반대 방향인 양 방향에 각각 배치되는 구조보다 후술하는 버스바 어셈블리(200)과의 연결 구조를 보다 더 단순화할 수 있으며, 이러한 전기적 연결 구조가 차지하는 부피 또한 줄일 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀들(150)과 후술하는 버스바 어셈블리(200)의 전기적 연결 구조를 단순화시켜, 상기 배터리 팩(10) 구조의 컴팩트화 및 에너지 밀도 향상을 구현할 수 있다.
이하, 상기 배터리 셀(150)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
상기 배터리 셀(150)은, 전극 조립체(160), 전지 캔(170) 및 탑 캡(175)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀(150)는, 상술한 구성요소들 이 외에도 추가적으로 기밀 가스켓(180), 집전 플레이트(185), 절연 플레이트(190) 및 연결 플레이트(195)를 더 포함할 수도 있다.
상기 전극 조립체(160)는, 제1 극성을 갖는 제1 전극판, 제2 극성을 갖는 제2 전극판 및 제1 전극판과 제2 전극판 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 상기 전극 조립체(160)는, 젤리-롤(jelly-roll) 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(160)는, 제1 전극판, 분리막, 제2 전극판을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 권취 중심(C)을 기준으로 하여 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 전극 조립체(160)의 외주면 상에는 상기 전지 캔(170)과의 절연을 위해 분리막이 구비될 수 있다. 상기 제1 전극판은 양극판 또는 음극판이고, 제2 전극판은 제1 전극판과 반대되는 극성을 갖는 전극판에 해당한다.
상기 제1 전극판은, 제1 전극 집전체 및 제1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제1 전극 활물질을 포함한다. 상기 제1 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부 가 존재한다. 상기 무지부는, 제1 전극 탭(162)으로서 기능한다. 상기 제1 전극 탭(162)은, 전지 캔(170) 내에 수용된 전극 조립체(160)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 상부에 구비된다.
상기 제2 전극판은, 제2 전극 집전체 및 제2 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제2 전극 활물질을 포함한다. 상기 제2 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부 가 존재한다. 상기 무지부는, 제2 전극 탭(164)으로서 기능한다. 상기 제2 전극 탭(164)은, 전지 캔(170) 내에 수용된 전극 조립체(160)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 하부에 구비된다.
상기 전지 캔(170)은, 상방에 개구부가 형성된 원통형의 수용체로서, 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어진다. 상기 전지 캔(170)은, 상방 개구부를 통해 전극 조립체(160)를 수용하며, 전해질도 함께 수용한다.
상기 전지 캔(170)은, 전극 조립체(160)의 제2 전극 탭(164)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 전지 캔(170)은, 제2 전극 탭(164)과 동일한 극성을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 전지 캔(170)은, 상기 음극(170)으로 기능할 수 있다.
상기 전지 캔(170)은, 그 상단에 형성된 비딩부(171) 및 크림핑부(172)를 구비한다. 상기 비딩부(171)는, 전극 조립체(160)의 상부에 형성된다. 상기 비딩부(171)는, 전지 캔(170)의 외주면 둘레를 압입하여 형성된다. 상기 비딩부(171)는, 전지 캔(170)의 폭과 대응되는 사이즈를 갖는 전극 조립체(160)가 전지 캔(170)의 상단 개구부를 통해 빠져나오지 않도록 하며, 탑 캡(175)이 안착되는 지지부로서 기능할 수 있다.
상기 전지 캔(170)의 비딩부(171)의 상면 테두리(173)는, 후술하는 버스바 어셈블리(200)의 음극 연결부(248)의 가이드 그루브(249)에 끼워지거나 또는 접촉 배치될 수 있다. 이는 후술하는 버스바 어셈블리(200)와의 상기 음극(170)으로 기능하는 상기 전지 캔(170)과의 전기적 연결을 위한 용접 공정 시, 용접 공정을 보다 용이하게 하기 위함이다.
상기 크림핑부(172)는, 비딩부(171)의 상부에 형성된다. 상기 크림핑부(172)는, 비딩부(171) 상에 배치되는 탑 캡(175)의 외주면, 그리고 탑 캡(175)의 상면의 일부를 감싸도록 연장 및 절곡된 형태를 갖는다.
상기 탑 캡(175)은, 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어지는 부품이며, 상기 전지 캔(170)의 상단 개구부를 커버한다. 상기 탑 캡(175)은, 전극 조립체(160)의 제1 전극 탭(162)과 전기적으로 연결되며, 전지 캔(170)과는 전기적으로 절연된다. 따라서, 상기 탑 캡(175)은, 상기 배터리 셀(150)의 양극(175)로서 기능할 수 있다.
상기 탑 캡(175)은, 전지 캔(170)에 형성된 비딩부(171) 상에 안착되며, 크림핑부(172)에 의해 고정된다. 상기 탑 캡(175)과 상기 전지 캔(170)의 크림핑부(172) 사이에는 상기 전지 캔(170)의 기밀성을 확보하고 전지 캔(170)과 탑 캡(175) 사이의 전기적 절연을 위해 기밀 가스켓(180)이 개재될 수 있다.
상기 탑 캡(175)은, 그 중심부로부터 상방으로 돌출 형성된 돌출부를 구비할 수 있다. 상기 돌출부는, 버스바 등의 전기적 연결 부품과의 접촉이 용이하게 할 수 있게 가이드할 수 있다.
상기 집전 플레이트(185)는, 전극 조립체(160)의 상부에 결합된다. 상기 집전 플레이트(185)는 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어지며, 제1 전극 탭(162)과 연결된다. 상기 집전 플레이트(185)에는 리드(187)가 연결될 수 있으며, 리드(187)는 전극 조립체(160)의 상방으로 연장되어 탑 캡(175)에 직접 결합되거나 또는 탑 캡(175)의 하면에 결합되는 연결 플레이트(195)에 결합될 수 있다.
상기 집전 플레이트(185)는 제1 전극 탭(162)의 단부에 결합된다. 상기 제1 전극 탭(162)과 집전 플레이트(185) 간의 결합은 예를 들어 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다. 상기 레이저 용접은, 집전 플레이트(185) 모재를 부분적으로 용융시키는 방식으로 이루어질 수도 있고, 집전 플레이트(185)와 제1 전극 탭(162) 사이에 용접을 위한 솔더를 개재시킨 상태에서 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 솔더는 집전 플레이트(185)와 제1 전극 탭(162)과 비교하여 더 낮은 융점을 가질 수 있다.
상기 집전 플레이트(185)는, 전극 조립체(160)의 하면에도 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 집전 플레이트(185)의 일 면은 전극 조립체(160)의 제2 전극 탭(164)과 용접에 의해 결합되며, 반대쪽 면은 전지 캔(170)의 내측 바닥 면 상에 용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 전극 조립체(160)의 하면에 결합되는 집전 플레이트(185)와 제2 전극 탭(164)의 결합 구조는, 앞서 설명한 전극 조립체(160)의 상면에 결합되는 집전 플레이트(185)와 실질적으로 동일하다.
상기 절연 플레이트(190)는, 전극 조립체(160)의 상단과 비딩부(171) 사이 또는 전극 조립체(160)의 상부에 결합된 집전 플레이트(185)와 비딩부(171) 사이에 배치되어 제1 전극 탭(162)과 전지 캔(170) 사이의 접촉 또는 집전 플레이트(185)와 전지 캔(170) 사이의 접촉을 방지한다.
상기 절연 플레이트(190)는, 집전 플레이트(185)로부터 또는 제1 전극 탭(162)으로부터 상방으로 연장되는 리드(187)가 인출될 수 있는 리드 홀(193)을 구비한다. 상기 리드(187)는 리드 홀(193)을 통해 상방으로 인출되어 연결 플레이트(195)의 하면 또는 탑 캡(175)의 하면에 결합된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(150)은, 전지 캔(170)의 길이 방향(도 2의 Z축에 나란한 방향)에서, 상측에 구비되는 탑 캡(175) 및 전지 캔(170)의 상면 테두리(173)를 각각 양극(175) 및 음극(170)으로 활용할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(150)은 복수 개를 전기적으로 연결시키는 경우에 있어서, 버스바 어셈블리(200) 등의 전기적 연결 부품을 배터리 셀들(150)의 일 측에만 배치시키는 것이 가능하게 되고, 이로써 구조의 단순화 및 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다.
도 4는 도 3의 배터리 셀 어셈블리의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(155)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 셀(150)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 배터리 셀(155)은, 앞선 배터리 셀(150)의 구성 이외에 메탈 와셔(197) 및 절연 와셔(199)를 더 포함할 수 있다.
상기 메탈 와셔(197)는, 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어지며, 그 중심부에 홀이 형성된 대략 원반 형상을 갖는 부품이다. 상기 메탈 와셔(197)는, 전지 캔(170)의 크림핑부(172) 상에 결합된다. 상기 메탈 와셔(197)와 크림핑부(172) 간의 결합은, 예를 들어 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다.
상기 메탈 와셔(197)는, 탑 캡(175)과는 전기적으로 절연된다. 상기 메탈 와셔(175)의 중심부에 형성된 홀을 통해 탑 캡(175)이 노출되며, 메탈 와셔(197)와 탑 캡(175)의 중앙 부분에 형성된 돌출부는 서로 이격된다. 또한, 상기 메탈 와셔(197)는, 탑 캡(175)의 돌출부를 제외한 나머지 부분들과 상하로 이격된다. 따라서, 상기 메탈 와셔(197)는, 제2 전극 탭(164) 및 전지 캔(170)과 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 셀(155)의 음극으로서 기능할 수 있다.
상기 메탈 와셔(197)의 폭(D2)은 전지 캔(170)의 크림핑부(172)의 상면이 갖는 폭(D1)보다 더 크게 형성된다. 이는, 복수의 배터리 셀들(150)을 연결하기 위해 버스바 어셈블리(200) 등의 전기적 연결 부품을 메탈 와셔(197)에 결합시키는 경우에 있어서, 전기적 연결 부품과 메탈 와셔(197) 간의 결합 면적이 확대될 수 있도록 하기 위함이다. 이와 같이, 전기적 연결 부품과 메탈 와셔(197) 간의 결합 면적이 확대됨에 따라, 용접 공정이 원활하게 수행될 수 있으며, 두 부품 간의 체결력이 향상될 수 있고, 결합부위에서의 전기저항을 감소시킬 수 있다.
상기 절연 와셔(199)는, 탑 캡(175)과 메탈 와셔(197) 사이에 개재된다. 상기 절연 와셔(199)는, 절연성을 갖는 재질로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(155)에 있어서, 상기 탑 캡(175)은 양극으로서 기능하고 메탈 와셔(197)는 음극으로서 기능하기 때문에, 탑 캡(175)과 메탈 와셔(197)는 전기적 절연 상태를 유지해야 한다. 따라서, 이러한 절연 상태의 안정적 유지를 위해 절연 와셔(199)가 적용되는 것이 유리할 수 있다.
상기 절연 와셔(199)는 메탈 와셔(197)의 하면과 탑 캡(175) 사이에 개재된다. 상술한 바와 같이, 상기 메탈 와셔(197)는 크림핑부(172)의 상면의 폭(D1)보다 더 큰 폭(D2)을 가지며, 크림핑부(172)로부터 탑 캡(175)의 중앙 부분의 돌출부를 향하는 방향으로 연장된 형태를 갖는다. 따라서, 상기 절연 와셔(199)는, 메탈 와셔(197)의 중심부에 형성된 홀의 내측면과 탑 캡(175)의 돌출부가 서로 접촉할 수 없도록, 메탈 와셔(197)의 중심부에 형성된 홀의 내측면을 커버하도록 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 절연 와셔(199)가 수지 재질로 이루어지는 경우에 있어서, 절연 와셔(199)는 열 융착에 의해 메탈 와셔(197) 및 탑 캡(175)과 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 절연 와셔(199)와 메탈 와셔(197)의 결합 계면 및 절연 와셔(199)와 탑 캡(175)의 결합 계면에서의 기밀성이 강화될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)과의 전기적 연결을 위한 상기 버스바 어셈블리(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 5는 도 2의 배터리 팩의 버스바 어셈블리의 사시도이며, 도 6은 도 5의 버스바 어셈블리의 연결 버스바의 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(200)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 버스바 어셈블리(200)의 전기적 연결은, 병렬 및/또는 직렬 연결일 수 있다.
이러한 상기 버스바 어셈블리(200)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150, 도 2 참조)의 상기 양극(175, 도 3 참조) 및 상기 음극(170, 도 3 참조)과 전기적으로 연결되며, 외부 충/방전 라인 등과 커넥터(260, 270) 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 상기 버스바 어셈블리(200)의 구성들에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
상기 버스바 어셈블리(200)는, 한 쌍의 메인 버스바(210, 220), 연결 버스바(230), 쿨링 유닛 삽입 슬릿(250) 및 한 쌍의 커넥터(260, 270)를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 메인 버스바(210, 220)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)와 전기적으로 연결되며, 외부 충방전 라인과 연결되는 커넥터(260, 270)이 구비될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 메인 버스바(210, 220)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 배터리 셀들(150) 중 최외곽 양측(X축 방향)에 배치되는 배터리 셀들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 메인 버스바(210, 220)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)에서, 각각 최외곽에 배치되는 배터리 셀들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 한 쌍의 메인 버스바(210, 220)는, 메인 양극 버스바(210) 및 메인 음극 버스바(220)를 포함할 수 있다.
상기 메인 양극 버스바(210)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)에서 상기 버스바 어셈블리(200)의 일측(-X축 방향)에 배치될 수 있다. 이러한 상기 메인 양극 버스바(210)은, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 최외곽 일측(-X축 방향)에 배치되는 배터리 셀들(150)의 양극(175)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전기적 연결은, 레이저 용접이나 초음파 용접과 같은 전기적 연결을 위한 용접 공정 등을 통해 수행될 수 있다.
상기 메인 양극 버스바(210)에는, 상기 충방전 라인과의 연결을 위한 후술하는 양극 커넥터(260)가 구비될 수 있다. 상기 양극 커넥터(260)는, 상기 메인 양극 버스바(210)의 일측(-X축 방향)에 돌출되게 구비될 수 있다.
상기 메인 음극 버스바(220)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측(+Z축 방향)에서 상기 버스바 어셈블리(200)의 타측(+X축 방향)에 배치될 수 있다. 이러한 상기 메인 음극 버스바(220)은, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 최외곽 타측(+X축 방향)에 배치되는 배터리 셀들(150)의 음극(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전기적 연결은, 레이저 용접이나 초음파 용접과 같은 전기적 연결을 위한 용접 공정 등을 통해 수행될 수 있다.
상기 메인 음극 버스바(220)에는, 상기 충방전 라인과의 연결을 위한 후술하는 음극 커넥터(270)가 구비될 수 있다. 상기 음극 커넥터(270)는, 상기 메인 음극 버스바(220)의 타측(+X축 방향)에 돌출되게 구비될 수 있다.
상기 연결 버스바(230)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 전기적 연결을 위한 것으로서, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 연결 버스바(230)는, 상기 한 쌍의 메인 버스바(210, 220)와 전기적으로 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 상기 양극(175) 및 상기 음극(170)과 연결될 수 있다.
상기 복수 개의 연결 버스바(230)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 아울러, 상기 복수 개의 연결 버스바(230)는, 상기 버스바 어셈블리(200)의 길이 방향(X축 방향)에서, 상기 메인 양극 버스바(210)와 상기 메인 음극 버스바(220) 사이에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 연결 버스바(230)는, 각각, 레이어 바디(242) 및 전극 연결부(246, 248)를 포함할 수 있다.
상기 레이어 바디(242)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 폭 방향(Y축 방향)을 따라 소정 길이로 형성될 수 있다. 이러한 상기 레이어 바디(242)는, 상기 배터리 셀들(150)과의 전기적 연결을 위해, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 폭 방향(Y축 방향)에서의 배터리 셀들(150)의 배치 구조에 대응되는 형상으로 구비될 수 있다.
상기 레이어 바디(242)는, 도전성 재질로 구비될 수 있다. 예로써, 상기 레이어 바디(242)는, 금속 재질로서, 알루미늄 또는 구리 재질로 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 레이어 바디(242)는, 상기 전기적 연결을 위한 기타 다른 재질로 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이러란 상기 레이어 바디(242)의 저부에는, 지지 레이어가 구비될 수 있다. 상기 지지 레이어는, 상기 레이어 바디(242)의 저부(-Z축 방향)에 구비되며, 상기 레이어 바디(242)를 지지할 수 있다. 이러한 상기 지지 레이어는, 상기 레이어 바디(242)에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 상기 레이어 바디(250)의 저부(-Z축 방향)에 접촉 고정될 수 있다.
상기 지지 레이어는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)과 상기 레이어 바디(242) 사이의 전기적 쇼트를 방지할 수 있게 절연 재질로 구비될 수 있다. 예로써, 상기 지지 레이어는, 폴리 이미드 필름으로 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 지지 레이어는, 절연 재질로 구비되는 기타 다른 절연 부재로 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
상기 전극 연결부(246, 248)는, 상기 레이어 바디(242)로부터 돌출되며, 상기 배터리 셀들(150)의 양극(175) 및 음극(170)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 연결부(246, 248)는, 양극 연결부(246) 및 음극 연결부(248)를 포함할 수 있다.
상기 양극 연결부(246)는, 복수 개로 구비되며, 상기 레이어 바디(242)의 일측(+X축 방향)에 소정 크기로 돌출되며, 상기 레이어 바디(242)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 양극 연결부(246)는, 상기 버스바 어셈블리(200)의 하측(-Z축 방향)에 배치되는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 배터리 셀들(150)의 상기 양극(175)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전기적 연결은, 레이저 용접이나 초음파 용접과 같은 전기적 연결을 위한 용접 공정 등을 통해 수행될 수 있다.
상기 음극 연결부(248)는, 복수 개로 구비되며, 상기 레이어 바디(242)의 타측(-X축 방향)에 소정 크기로 돌출되며, 상기 레이어 바디(242)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 음극 연결부(248)는, 상기 버스바 어셈블리(200)의 하측(-Z축 방향)에 배치되는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 배터리 셀들(150)의 상기 음극(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전기적 연결은, 레이저 용접이나 초음파 용접과 같은 전기적 연결을 위한 용접 공정 등을 통해 수행될 수 있다.
상기 쿨링 유닛 삽입 슬릿(250)은, 메인 버스바(220)에 구비되며, 후술하는 쿨링 유닛(300)의 일단부(370)를 통과시킬 수 있다. 구체적으로, 쿨링 유닛 삽입 슬릿(250)은, 상기 메인 음극 버스바(220)에 복수 개로 구비되며, 후술하는 쿨링 유닛(300)의 냉각수 유출입부(370)를 통과시킬 수 있다. 후술하는 냉각수 유출입부(370)는, 상기 쿨링 유닛 삽입 슬릿(250)을 통과하여 후술하는 커넥터(270)와 같이, 상기 메인 버스바(220)의 전방(+X축 방향)에 노출되게 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 커넥터(260, 270)는, 외부 충방전 라인과의 연결을 위한 것으로서, 양극 커넥터(260) 및 음극 커넥터(270)로 구비될 수 있다. 상기 양극 커넥터(260)는, 상기 메인 양극 버스바(210)의 일측(-X축 방향)으로 돌출되게 구비되며, 상기 음극 커넥터(270)는, 상기 메인 음극 버스바(220)의 타측(+X축 방향)으로 돌출되게 구비될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 쿨링 유닛(300)은, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 냉각을 위한 것으로서, 상기 버스바 어셈블리(200)의 하측(-Z축 방향)에 배치되며, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 상기 복수 개의 배터리 셀들(150) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 쿨링 유닛(300)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 쿨링 유닛(300)은, 상기 복수 개의 배터리 셀 어셈블리(100)의 폭 방향(Y축 방향)에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)을 마주 하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 쿨링 유닛(300)은, 냉각 성능을 높일 수 있게 마주 하는 배터리 셀들(150)과 접촉되게 배치될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 쿨링 유닛(300)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 7은 도 2의 배터리 팩의 쿨링 유닛의 사시도이며, 도 8은 도 7의 쿨링 유닛의 단면도이다.
도 7, 도 8 및 앞선 도 2를 참조하면, 상기 쿨링 유닛(300)은, 냉각 튜브(310), 냉각 유로(350) 및 냉각수 유출입부(370)를 포함할 수 있다.
상기 냉각 튜브(310)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 소정 길이로 형성되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150) 사이에 배치되며, 내부에 후술하는 냉각수 순환을 위한 냉각 유로(350)가 마련될 수 있다.
상기 냉각 튜브(310)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 폭 방향(Y축 방향)에서, 마주 하는 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 외면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 상기 냉각 튜브(310)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 폭 방향(Y축 방향)으로 볼록하고 오목하게 형성되는 복수 개의 볼록부(312)와 오목부(316)가 상기 배터리 셀 어셈블리의 길이 방향(X축 방향)을 따라 교대로 배치되게 형성될 수 있다.
상기 냉각 튜브(310)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 냉각 성능을 보다 더 높일 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 외면에 접촉되게 배치될 수 있다. 이러한 상기 냉각 튜브(310)는, 후술하는 충진부재(500) 또는 별도의 접착부재 등을 통해 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)에 접착 고정될 수 있다.
상기 냉각 유로(350)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 냉각을 위한 냉각수를 순환시키며, 상기 냉각 튜브(310) 내에 구비되며, 후술하는 냉각수 유출입부(370)와 연통되게 연결될 수 있다.
이러한 상기 냉각 유로(350)는, 어퍼 유로(352), 로어 유로(354) 및 연결 유로(356)를 포함할 수 있다.
상기 어퍼 유로(352)는, 상기 버스바 어셈블리(200) 가까이에 구비되게끔 상기 냉각 튜브(310)의 상측에 배치되며, 상기 냉각 튜브(310)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 소정 길이로 형성될 수 있다. 이러한 상기 어퍼 유로(352)는, 상기 냉각수 유출입부(370)의 상기 냉각수 공급 포트(374)와 연통되게 연결될 수 있다.
상기 어퍼 유로(352)는, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 냉각 성능 확보를 위해 상기 어퍼 유로(352)가 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 로어 유로(354)는, 상기 적어도 하나의 어퍼 유로(352)와 이격되게 상기 냉각 튜브(310)의 하측(-Z축 방향)에 배치되며, 상기 냉각 튜브(310)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 소정 길이로 형성될 수 있다. 이러한 상기 로어 유로(354)는, 상기 냉각수 유출입부(370)의 상기 냉각수 배출 포트(376)와 연통되게 연결될 수 있다.
상기 로어 유로(354)는, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 냉각 성능 확보를 위해 상기 로어 유로(354)가 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 연결 유로(356)는, 상기 적어도 하나의 어퍼 유로, 본 실시예의 경우, 복수 개의 어퍼 유로들(352)과 상기 적어도 하나의 로어 유로, 본 실시예의 경우, 복수 개의 로어 유로들(354)을 연결할 수 있다.
상기 연결 유로(356)는, 상기 냉각 유로(350)를 최대한 확보할 수 있게 상기 냉각수 유출입부(370)의 반대편인 상기 냉각 튜브(310)의 타단부(+X축 방향)에 구비될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 냉각 유로(350)의 냉각수 순환 시, 상기 냉각수 공급 포트(374)로부터 공급된 냉각수가 상기 버스바 어셈블리(200) 가까이에 배치되는 상기 어퍼 유로(352)로 우선적으로 공급된 후 상기 연결 유로(356), 상기 로어 유로(354)를 거쳐 상기 냉각수 배출 포트(376) 측으로 유동할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 팩(10) 내에서 상대적으로 더 높은 온도 분포를 갖는 상기 버스바 어셈블리(200) 근처 영역에 차가운 냉각수가 우선적으로 공급되기에, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 냉각 성능이 현저히 향상될 수 있다.
상기 냉각수 유출입부(370)는, 상기 냉각 튜브(310)의 상기 냉각 유로(350)와 연통되게 상기 냉각 튜브(310)와 연결될 수 있다. 이러한 상기 냉각수 유출입부(370)는, 상기 쿨링 유닛 삽입 슬롯(250)을 통과하여 외부 냉각 라인과 연통되게 연결될 수 있다.
상기 냉각수 유출입부(370)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)에 따른 측면 일측(+X축 방향)에 구비될 수 있다. 상기 냉각수 유출입부(370)와 연결되는 상기 냉각 튜브(310)는, 상기 냉각수 유출입부(370)로부터 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)에서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 측면 타측(-X축 방향)을 향해 소정 길이로 형성될 수 있다.
상기 냉각수 유출입부(370)는, 유출입부 바디(372), 냉각수 공급 포트(374) 및 냉각수 배출 포트(376)를 포함할 수 있다.
상기 유출입부 바디(372)는, 상기 냉각 튜브(310)의 일단부(+X축 방향)와 연결될 수 있다. 상기 유출입부 바디(372) 상측(+Z축 방향)에는 후술하는 연결 파이프(390)가 구비될 수 있다.
상기 냉각수 공급 포트(374)는, 상기 유출입부 바디(372)에 구비되며, 상기 어퍼 유로(352)와 연통되게 연결될 수 있다. 이러한 상기 냉각수 공급 포트(374)는 상기 외부 냉각 라인과 연통되게 연결될 수 있다.
상기 냉각수 배출 포트(376)는, 상기 유출입부 바디(372)에 구비되며, 상기 로어 유로(374)와 연통되게 연결될 수 있다. 이러한 상기 냉각수 배출 포트(376)는, 상기 냉각수 공급 포트(374)와 소정 거리 이격 배치되며, 상기 외부 냉각 라인과 연통되게 연결될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 셀 수용 유닛(400)은, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 강성을 확보하기 위한 것으로서, 허니컴 형상으로 배열될 수 있다. 상기 셀 수용 유닛(400)은, 상기 쿨링 유닛(300)과 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 적어도 부분적으로 둘러싸게 배치될 수 있다. 이러한 상기 셀 수용 유닛(400)은, 상기 쿨링 유닛(300)과 함께 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)을 구획할 수 있다.
도 9는 도 2의 배터리 팩의 셀 수용 유닛의 사시도이다.
도 9 및 앞선 도 2를 참조하면, 상기 셀 수용 유닛(400)은, 최외곽 양측에 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 강성을 보강하기 위한 보강 구조가 구비될 수 있다.
상기 보강 구조는, 상기 셀 수용 유닛의 외측으로 돌출된 각형 요철 구조로 마련될 수 있다. 예로써, 상기 보강 구조는 삼각뿔 형상 또는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 보강 구조가 구비된 상기 셀 수용 유닛(400)의 최외곽 양측이 곡면 형상이 아닌 돌출된 각형 요철 구조로 형성될 수 있다. 이러한 상기 보강 구조는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 만약, 최외곽면을 오목한 곡면으로 형성할 경우, 최외곽 측의 셀 수용 유닛(400)의 두께가 감소하여 강성 확보 측면에서 불리하며, 볼록한 곡면으로 형성할 경우, 최외곽면 두께가 두꺼워져 최외곽 측에서의 적절한 레진 주입량 확보가 어려워질 수 있다. 본 실시예에서는, 전술한 각형 요철 구조를 통해, 강성 확보와 함께 최외곽 측에서도 최적의 레진 주입량을 확보할 수 있다.
상기 셀 수용 유닛(400)은, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 소정 길이로 형성되며, 상기 배터리 셀들(150)의 적어도 일측면을 커버하는 적어도 하나의 수용부재(450)를 포함할 수 있다. 이러한 상기 적어도 하나의 수용부재(450)는, 마주 하는 복수 개의 배터리 셀들(150)을 수용할 수 있게 마주 하는 배터리 셀들(150)의 외면에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 수용부재(450)는, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 수용부재(450)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 폭 방향(Y축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 수용부재(450) 사이에는 상기 쿨링 유닛(300)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 쿨링 유닛(300)은, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 폭 방향(Y축 방향)에서, 상기 복수 개의 수용부재(450) 사이 사이에 배치될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 쿨링 유닛(300)의 상기 복수 개의 냉각 튜브(310, 도 7 참조)가 상기 복수 개의 수용부재(450) 사이 사이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 수용부재(450)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100) 및 상기 쿨링 유닛(300)의 강성을 확보함과 아울러 상기 배터리 팩(10) 내에서 소정 공간을 차지하여 후술하는 충진부재(500)의 주입량을 줄일 수 있다. 후술하는 실리콘 레진으로 구비되는 충진부재(500)의 경우, 상대적으로 높은 원가를 가지는데, 상기 복수 개의 수용부재(450)를 통해 실리콘 레진의 주입양을 저감하여 상기 배터리 팩(10)의 제조 시 원가 경쟁력을 보다 더 확보할 수 있다.
각각의 수용부재(450)는, 복수 개의 셀 수용부(455)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 셀 수용부(455)는, 마주 하는 배터리 셀들(150)을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 것으로서, 상기 수용부재(450) 내에 상기 배터리 셀들(150)의 수용 시, 마주 하는 배터리 셀들(150)에 대응되는 위치에 대응되는 개수로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 셀 수용부(455)는, 마주 하는 배터리 셀들(150)의 외면에 대응되는 형상을 가지며, 마주 하는 배터리 셀들(150)의 외면을 적어도 부분적으로 수용할 수 있게 소정 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 셀 수용부(455)는 소정 깊이를 갖도록 오목하게 형성될 수 있으며, 마주 하는 배터리 셀들(150)의 외측면에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 복수 개의 셀 수용부(455)를 통한 상기 배터리 셀들(150)의 수용 시, 상기 배터리 셀들(150)의 고정력을 높일 수 있게 상기 배터리 셀들(150)과 상기 셀 수용부들(455) 사이에는 접착제가 도포될 수 있다. 한편, 여기서, 상기 접착제는, 소정의 접착력을 갖는 접착 물질이나 접착 테이프로 구비될 수 있으며, 후술하는 충진부재(500)를 접착제로 이용하는 것도 가능할 수 있다. 즉, 상기 접착제는, 포팅 레진으로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
한편, 최외곽에 배치되는 수용부재들(450) 사이에 배치되는 수용부재들(450)에는 상기 복수 개의 셀 수용부(455)가 폭 방향(Y축 방향) 양측 모두에 구비될 수 있다. 여기서, 각 수용부재들(450)의 폭 방향(Y) 양측에 마련되는 셀 수용부들(455)은, 상기 수용부재(450)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 이는 원통형으로 구비되는 배터리 셀들(100)의 수용 개수를 최대한 확보하기 위함이다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 팩(10)의 높이 방향(Z축 방향)에서, 상기 쿨링 유닛(300)과 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이 공간에 채워질 수 있다.
한편, 도 2에서, 상기 충진부재(500)가 육면체 형상의 점선으로 표시된 것은 이해의 편의를 위한 것으로서, 상기 충진부재(500)는, 상기 쿨링 유닛(300)과 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이 공간에 모두 채워질 수 있다.
이러한 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀들(100)의 열폭주를 방지하고, 상기 배터리 셀들(100)을 보다 더 안정적인 고정하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 열분산 효율을 높여 상기 배터리 셀들(150)의 냉각 성능을 보다 더 높일 수 있다.
상기 충진부재(500)는, 포팅 레진으로 구비될 수 있다. 상기 포팅 레진은, 묽은 상태의 레진 물질을 상기 복수 개의 배터리 셀들(150) 측으로 주입하여 경화됨으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 레진 물질의 주입은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 열 손상을 방지하기 위한 대략 섭씨 15 내지 25도 정도의 상온 상태에서 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 충진부재(500)은, 실리콘 레진으로 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 충진부재(500)은, 상기 실리콘 레진 이외에도 상기 배터리 셀들(150)의 고정 및 열분산 효율을 향상시킬 수 있는 기타 다른 레진 물질로 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
더 구체적으로, 상기 충진부재(500)는 상기 배터리 셀들(100)의 상기 냉각 튜브(310)과 접촉되지 않는 부분을 커버함에 따라, 상기 배터리 셀들(100)의 열 평형을 가이드 하여, 상기 배터리 셀들(100)의 냉각 편차를 막아 상기 배터리 셀들(100)의 국부적인 퇴화를 막을 수 있다. 또한, 배터리 셀들(100)의 국부적인 퇴화 방지를 통해 상기 배터리 셀들(100)의 안전성 또한 현저히 향상될 수 있다.
또한, 상기 충진부재(500)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 중 적어도 하나의 특정 배터리 셀(100)에서 이상 상황에 따른 파손 등의 발생 시, 인접한 배터리 셀들(100) 측으로의 통전을 막는 절연 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 충진부재(500)는, 높은 비열 성능을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 충진부재(500)는 열용량(Thermal mass)을 증가시켜 상기 배터리 셀들(100)의 급속 충방전 등과 같은 상황에서도 상기 배터리 셀들(100)의 온도 상승을 지연하여 상기 배터리 셀들(100)의 급격한 온도 상승을 방지할 수 있다.
또한, 상기 충진부재(500)는 글라스 버블(Glass bubble)을 포함할 수 있다. 상기 글라스 버블은 상기 충진부재(500)의 비중을 낮춰 무게에 대한 에너지 밀도를 높일 수 있다.
또한, 상기 충진부재(500)는 높은 내열 성능을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 충진부재(500)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 중 적어도 하나의 특정 배터리 셀(100)에서 과열 등에 따른 열적 이벤트 발생 시, 인접한 배터리 셀들 측으로의 열 폭주를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 충진부재(500)는 높은 난연 성능을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 충진부재(500)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 중 적어도 하나의 특정 배터리 셀(100)에서 과열 등에 따른 열적 이벤트 발생 시, 화재 발생 위험을 최소화할 수 있다.
상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀들(150) 이외에도 상기 버스바 어셈블리(200)에도 채워질 수 있다. 구체적으로, 상기 배터리 셀들(150)은, 상기 버스바 어셈블리(200)를 적어도 부분적으로 덮을 수 있게 상기 버스바 어셈블리(200)에 채워질 수 있다.
여기서, 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상하 방향(Z축 방향)에서, 상기 버스바 어셈블리(200)와 상기 배터리 셀들(100) 사이에 단절 공간이나 이격 공간 없이 상기 버스바 어셈블리(200)와 상기 배터리 셀들(100) 사이에 연속적으로 채워질 수 있다.
이러한 상기 충진부재(500)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150) 및 상기 버스바 어셈블리(200)를 보다 더 안정적으로 고정할 수 있다. 아울러, 상기 충진부재(500)는 열적 이벤트 등에 따라 상기 배터리 셀들(100)의 상측에서 화염 등이 발생하더라도 인접한 주변 배터리 셀들(100) 및 상기 버스바 어셈블리(200) 측으로의 화염과 열을 효과적으로 막아줄 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀들(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)에 단절 없이 연속적으로 채워지므로, 상기 배터리 셀들(100)과 상기 버스바 어셈블리(200) 사이 영역에서 열분산 편차 발생 없이 고른 열분산을 구현하여, 상기 배터리 팩(10)의 냉각 성능을 현저히 높일 수 있다.
아울러, 상기 충진부재(500)는, 후술하는 셀 수용 유닛(400)을 모두 덮을 수 있게 채워질 수 있다. 여기서, 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀들(100)과 상기 버스바 어셈블리(200) 및 상기 셀 수용 유닛(400)에 단절 없이 연속적으로 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 팩(10)의 냉각 성능이 보다 더 향상될 수 있다. 아울러, 상기 충진부재(500)는 상기 셀 수용 유닛(400)의 보강 구조를 덮을 수 있게 채워질 수 있다.
또한, 상기 충진부재(500)는, 후술하는 셀 지지부(600)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있게 채워질 수 있다. 여기서, 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀들(100)과 상기 버스바 어셈블리(200), 상기 쿨링 유닛(300) 및 상기 셀 수용 유닛(400)에 단절 없이 연속적으로 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 팩(10)의 냉각 성능이 보다 더 향상될 수 있다.
여기서, 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀들(100)과 상기 버스바 어셈블리(200), 상기 쿨링 유닛(300), 상기 셀 수용 유닛(400) 및 상기 셀 지지부(600)에 단절 없이 연속적으로 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 팩(10)의 냉각 성능이 보다 더 향상될 수 있다.
또한, 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 셀들(100) 사이 사이를 모두 커버할 수 있게 채워지는 바, 특정 배터리 셀의 열적 이벤트 발생 시, 인접한 배터리 셀들(100) 측으로 야기될 수 있는 열 폭주를 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은, 셀 지지부(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 셀 지지부(600)는, 상기 셀 수용 유닛(400)의 하측에 구비되며, 상기 배터리 셀 어셈블리(100) 및 상기 쿨링 유닛(300)을 지지할 수 있다. 이러한 상기 셀 지지부(600)는 상기 셀 수용 유닛(400)과 함께 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 지지할 수 있다. 구체적으로, 상기 셀 지지부(600)는, 상기 배터리 셀들(150)의 저부를 지지하며, 상기 셀 수용 유닛(400)은, 상기 배터리 셀들(150)의 측면부를 지지할 수 있다.
상기 셀 지지부(600)는 상기 셀 수용 유닛(400)에 수직하게 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 셀 지지부(600)는, 상기 셀 수용 유닛(400)과 수직을 이루게 결합될 수 있으며, 상기 셀 수용 유닛(400)과 함께 상기 배터리 팩(10)의 강성을 확보할 수 있다.
이하, 이러한 상기 셀 지지부(600)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 10은 도 2의 배터리 팩의 셀 지지부의 사시도이며, 도 11은 도 10의 셀 지지부의 다른 실시예에 따른 지지 리브를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 셀 지지부(600)는, 셀 장착부(610) 및 지지 리브(630)를 포함할 수 있다.
상기 셀 장착부(610)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)이 안착되거나 또는 삽입 장착될 수 있다.
구체적으로, 상기 셀 장착부(610)는, 소정 크기의 개구로 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 개수에 대응되게 복수 개로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 개구는 상기 배터리 셀(150)의 직경을 넘지 않는 크기를 가질 수 있다. 상기 셀 장착부(610)는 상기 배터리 셀(150)의 상기 배터리 셀(150)의 지지를 가이드 하면서 상기 개구를 통해 상기 배터리 셀(150)의 저부에 마련되는 벤팅부를 통한 가스 배출 상황 시 보다 더 원활하고 신속한 가스 배출을 가이드 할 수 있다.
상기 지지 리브(630)는, 상기 셀 지지부(600)의 상면에 구비되며, 상기 셀 수용 유닛(400)의 저부를 지지할 수 있게 소정 높이로 돌출될 수 있다. 이러한 상기 지지 리브(630)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 소정 길이로 형성될 수 있다.
상기 지지 리브(630)는, 복수 개로 구비되며, 복수 개의 지지 리브(630) 사이에는, 상기 쿨링 유닛(300), 구체적으로, 상기 쿨링 유닛(300)의 상기 쿨링 튜브(310)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 쿨링 튜브(310)는, 상기 셀 지지부(600)의 상면에서 상기 지지 리브들(630) 사이에 안착될 수 있다. 여기서, 상기 쿨링 튜브(310)의 저면은 상기 지지 리브들(630)과 단차지게 배치될 수 있다. 따라서, 상기 지지 리브(630)는, 상기 쿨링 튜브(310)에서 흔들림 같은 유동이 발생하더라도, 상기 지지 리브들(630) 밖으로의 상기 쿨링 튜브(310)의 이탈 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 복수 개의 지지 리브(630)에는, 상기 셀 수용 유닛(400)의 저부가 안착될 수 있다. 상기 복수 개의 지지 리브(630)의 상면에는, 상기 셀 수용 유닛(400)을 보다 더 안정적으로 지지할 수 있게 열접착제 등의 접착부재가 도포될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 셀 지지부(605)의 복수 개의 지지 리브들(650)에는, 상기 셀 수용 유닛(400)의 저부가 삽입되는 소정 깊이의 삽입 그루브(655)가 구비되는 것도 가능할 수 있다.
상기 삽입 그루브(655)는, 상기 셀 지지부(605)의 상측(+Z축 방향)으로 돌출된 지지 리브들(650)의 내부에 소정 깊이를 갖게 구비될 수 있으며, 상기 셀 수용 유닛(400)의 저부가 삽입될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 상기 셀 수용 유닛(400)은, 상기 셀 지지부(605)에 고정될 때, 상기 지지 리브(650)의 상기 삽입 그루브(655)에 삽입되어 보다 더 안정적으로 상기 셀 지지부(605)에 고정될 수 있다.
도 12는 도 1의 배터리 팩의 충진부재를 통한 팩 케이스 구조 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 상기 제조자 등은, 레진 주입 장치(I)를 통해 상기 충진부재(500)를 주입 및 도포하여 상기 레진 물질로 구비되는 상기 충진부재(500)를 통해, 상기 배터리 팩(10)의 팩 케이스를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 충진부재(500)는 상기 실리콘 레진일 수 있다.
이때, 상기 충진부재(500)의 주입 및 도포 등을 보다 원활히 할 수 있게, 상기 배터리 셀 어셈블리(100), 상기 버스바 어셈블리(200), 상기 쿨링 유닛(300), 상기 셀 수용 유닛(400) 및 상기 셀 지지부(600)는 상호 조립된 이후 상기 충진부재(400) 주입을 가이드하기 위한 거푸집(미도시)에 임시적으로 장착될 수 있다. 여기서, 상기 거푸집은, 상기 팩 케이스 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 상기 양극 커넥터(260), 상기 음극 커넥터(270), 상기 냉각수 유출입부(370) 및 상기 셀 지지부(600)의 일단부 등과 같이 외부 장치 등과와 연결되는 구성 부품 등을 외부로 노출시키는 형상을 가질 수 있다.
상기 거푸집 내에서 상기 충진부재(500)가 경화되면, 상기 충진부재(500)는, 상기 배터리 팩(10)의 외관을 형성하는 팩 케이스를 형성할 수 있으며, 이후 상기 제조자 등은, 상기 거푸집을 제거할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 포팅 레진으로 구비되는 상기 충진부재(500)를 통해 상기 팩 케이스를 형성하는 바, 종래와 같이 복수 개의 플레이트들의 복잡한 조립체로서 팩 케이스를 형성할 때보다, 상기 배터리 팩(10)의 조립 공정을 간편화할 수 있으며, 제조 비용을 현저히 낮춰 원가 경쟁력 또한 확보할 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상기 충진부재(500)로 마련되는 팩 케이스 구조를 통해, 종래 복수 개의 플레이트들의 조립체로 구성되는 셀 프레임 구조와 대비하여, 전체 배터리 팩(10)의 사이즈를 줄일 수 있어 에너지 밀도 또한 현저히 높일 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 수용 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 14는 도 13의 셀 수용 유닛의 주요부의 확대도이다.
본 실시예에 따른 셀 수용 유닛(405)은 앞선 실시예의 상기 셀 수용 유닛(400)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 셀 수용 유닛(405)은, 복수 개의 수용부재들(460)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 수용부재들(460)은, 앞선 실시예와 같이 복수 개의 셀 수용부들(465)를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 전술한 셀 수용 유닛(400)에서 자세히 살펴 본 바, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 복수 개의 수용부재들(460) 중 최외곽 양측에 배치되는 수용부재들(460)에는, 가이드 턱(467)이 구비될 수 있다.
상기 가이드 턱(467)은, 상기 최외곽 양측에 배치되는 수용부재들(460)의 길이 방향(X축 방향)에 따른 양측 상단부에 소정 높이로 돌출되게 구비될 수 있다. 이러한 상기 가이드 턱(467)은, 상기 수용부재들(460)의 조립 완료 시, 상기 셀 수용 유닛(405)의 길이 방향(X축 방향)에서 소정의 테두리를 형성할 수 있다.
이러한 가이드 턱(467)은, 이하 설명하는 충진부재(500)의 주입 시 충진부재(500)의 주입 정확성을 높이며, 주입 공정 효율 또한 높일 수 있다.
도 15는 도 13의 셀 수용 유닛이 구비된 배터리 팩의 충진부재를 통해 팩 케이스 구조 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 작업자 등의 거푸집 및 레진 주입 장치(I)를 통한 상기 실리콘 레진으로 구비되는 충진부재(500)의 주입 및 도포 시, 상기 가이드 턱(467)은, 상기 충진부재(500)의 주입 정확도를 높일 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드 턱(467)은, 상기 셀 수용 유닛(405)의 길이 방향에서 상기 셀 수용 유닛(405)의 상면 테두리에 소정 높이로 구비되어 상기 버스바 어셈블리(200)의 상면보다 높은 높이를 가질 수 있다. 상기 작업자 등은, 상기 셀 수용 유닛(405)의 상하 방향(Z축 방향)에서, 상기 가이드 턱(467)과 상기 버스바 어셈블리(200) 사이의 높이차만큼 상기 충진부재(500)를 주입할 수 있다. 상기 가이드 턱(467)이 없을 경우, 상기 작업자 등은, 상기 주입 시 상기 버스바 어셈블리(200)를 커버할 수 있는 정도의 충진부재(500)의 적절한 주입량을 확인하기 어려울 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 버스바 어셈블리(200)를 커버하기 위한 충진부재(500) 주입 시, 전술한 가이드 턱(467)을 통해 안내되는 소정의 높이만큼만 상기 충진부재(500)를 주입하면 되므로, 상기 작업자의 주입 정확도 및 주입 효율을 현저히 높일 수 있다. 또한, 상기 작업자 등은, 상기 가이드 턱(467)을 통해, 상기 충진부재(500)의 주입 마무리 시점을 보다 더 쉽게 확인할 수 있다.
따라서, 상기 작업자 등은, 상기 충진부재(500)의 주입 공정 시, 주입 정확도를 높이며, 공정 시간, 또한, 단축할 수 있다. 또한, 상기 충진부재(500)의 주입량 또한 최적으로 확보할 수 있어, 상기 배터리 팩(10)의 제조 원가를 낮춰 원가 경쟁력 또한 현저히 높일 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 자동차(1)는, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차로 구비될 수 있으며, 에너지원으로서, 앞선 실시예의 적어도 하나의 배터리 팩(10)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 전술한 상기 배터리 팩(10)이 높은 에너지 밀도를 갖는 컴팩트한 구조로 구비되는 바, 상기 자동차(1)에 장착 시, 복수 개의 배터리 팩(10)들의 모듈화 구조 구현이 용이하며, 상기 자동차(1)의 다양한 내부 공간 형상에서도 상대적으로 높은 장착 자유도를 확보할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 에너지 밀도를 높이면서 강성을 확보할 수 있는 배터리 팩(10) 및 이를 포함하는 자동차(1)를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 원가 경쟁력 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 팩(10) 및 이를 포함하는 자동차(1)를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 팩(10) 및 이를 포함하는 자동차(1)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (40)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리;
    상기 배터리 셀 어셈블리의 일측에 배치되는 버스바 어셈블리;
    상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되는 쿨링 유닛; 및
    상기 쿨링 유닛과 함께 상기 복수 개의 배터리 셀들을 구획하는 셀 수용 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링 유닛과 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이 공간에 채워지는 충진부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충진부재는,
    상기 버스바 어셈블리를 적어도 부분적으로 덮을 수 있게 상기 버스바 어셈블리에 채워진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 충진부재는,
    상기 배터리 셀 어셈블리 및 상기 셀 수용 유닛을 모두 덮을 수 있게 채워진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 충진부재는,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 상하 방향에서, 상기 버스바 어셈블리와 상기 배터리 셀들 사이에 연속적으로 채워진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 충진부재는,
    포팅 레진으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 셀 수용 유닛은,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되며, 상기 배터리 셀들의 적어도 일측면을 커버하는 적어도 하나의 수용부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수용부재는,
    마주 하는 복수 개의 배터리 셀들의 외면에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수용부재는,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 수용부재는,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 폭 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    각각의 수용부재는,
    마주 하는 배터리 셀들을 수용하는 복수 개의 셀 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 수용부는,
    소정 깊이를 갖도록 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 수용부는,
    마주 하는 배터리 셀들의 외측면에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 셀들과 상기 셀 수용부들 사이에는, 접착제가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접착제는,
    포팅 레진으로 마련되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 쿨링 유닛은,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 폭 방향에서, 상기 복수 개의 수용부재 사이 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 쿨링 유닛은,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되며, 내부에 냉각수 순환을 위한 냉각 유로가 마련되는 복수 개의 냉각 튜브; 및
    상기 복수 개의 냉각 튜브의 냉각 유로와 연통되게 상기 복수 개의 냉각 튜브와 연결되는 냉각수 유출입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수 개의 냉각 튜브는,
    상기 복수 개의 수용부재 사이 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 냉각 유로는,
    상기 버스바 어셈블리 가까이에 구비되는 어퍼 유로;
    상기 어퍼 유로와 이격되게 배치되는 로어 유로; 및
    상기 어퍼 유로와 상기 로어 유로를 연결하는 연결 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연결 유로는,
    상기 냉각수 유출입부의 반대편에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 냉각수 유출입부는,
    상기 어퍼 유로와 연결되는 냉각수 공급 포트; 및
    상기 로어 유로와 연결되는 냉각수 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 어퍼 유로와 상기 로어 유로는,
    복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 셀 수용 유닛과 결합되며, 상기 배터리 셀 어셈블리 및 상기 쿨링 유닛을 지지하는 셀 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 셀 지지부에는,
    상기 셀 수용 유닛을 지지할 수 있게 소정 높이로 돌출되는 지지 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 지지 리브는,
    복수 개로 구비되며,
    복수 개의 지지 리브 사이에는,
    상기 쿨링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 지지 리브에는,
    상기 셀 수용 유닛의 저부가 삽입되는 소정 깊이의 삽입 그루브가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 셀 지지부는,
    상기 셀 수용 유닛에 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 셀 수용 유닛은, 상기 배터리 셀들의 측면부를 지지하며,
    상기 셀 지지부는, 상기 배터리 셀들의 저부를 지지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 셀 지지부에는,
    상기 배터리 셀들이 장착되는 셀 장착부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 셀 장착부는,
    소정 크기의 개구로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 개구는,
    상기 배터리 셀의 직경을 넘지 않는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 셀 수용 유닛은,
    허니컴 형상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  32. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  33. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  34. 배터리 팩에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리;
    상호 결합되어 상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하는 셀 수용 유닛과 셀 지지부; 및
    상기 배터리 셀 어셈블리 및 상기 셀 수용 유닛을 덮을 수 있게 채워지는 충진부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 셀 지지부는,
    상기 셀 수용 유닛과 수직을 이루게 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 셀 수용 유닛은,
    최외곽 양측에 상기 배터리 셀 어셈블리의 강성을 보강하기 위한 보강 구조가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 보강 구조는,
    상기 셀 수용 유닛의 외측으로 돌출된 각형 요철 구조로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 보강 구조는,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 보강 구조는,
    삼각뿔 형상 또는 사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  40. 제34항에 있어서,
    상기 충진부재는,
    상기 보강 구조를 덮을 수 있게 채워지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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