KR20230153789A - 셀 스택 조립체 및 상기 셀 스택 조립체를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 전지셀이 적층된 셀 스택, 상기 전지셀과 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하고, 상기 셀 스택의 전후방에 각각 밀착 결합되는 버스바 프레임, 상기 버스바를 커버하도록 상기 버스바 프레임과 결합되는 엔드 플레이트 및 상기 셀 스택의 최외곽에 위치한 전지셀의 일면을 커버하도록 상기 엔드 플레이트의 양측면에 각각 결합되는 지지블럭을 포함하는 셀 스택 조립체, 및 상기 셀 스택 조립체를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

셀 스택 조립체 및 상기 셀 스택 조립체를 포함하는 배터리 팩{A CELL STACK ASSEMBLY AND A BATTERY PACK COMPRISING THE CELL STACK ASSEMBLY}

본 발명은 복수의 전지셀이 적층되어 포함된 셀 스택 조립체 및 상기 셀 스택 조립체를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 상기 셀 스택 조립체를 구획하기 위한 격벽을 배터리 팩에서 제거하고, 상기 격벽을 대체할 수 있는 지지블럭 구성을 이용함으로써 배터리 팩 내부 공간 활용성을 높이는 것을 특징으로 한다.

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 전지셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V 이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 전지셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 전지셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 전지셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 복수 개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 전지셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.

종래 배터리 모듈의 경우, 일반적으로, 전지셀들을 포함하는 적어도 하나의 셀 스택 및 이러한 적어도 하나의 셀 스택을 수용하는 박스 형태의 금속 소재의 하우징 구조 즉, 모듈 프레임 등을 포함한다. 그러한, 이러한 종래 배터리 모듈의 구조에서는, 모듈 프레임 자체 무게나 부피 등에 의해 전체 배터리 팩의 에너지 밀도가 저하되며, 전체 배터리 팩의 무게가 증가되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제로 종래에는 셀 스택을 감싸며 보호하는 모듈 프레임 구성을 배제시키고, 상기 셀 스택에서 전극 리드가 형성된 전후면에 각각 버스바 프레임 및 엔드 플레이트를 결합시킨 구성으로만 배터리 팩에 수납 및 배치시키는 방법을 시도하였다.

도 1은 모듈 프레임을 배제하고 셀 스택, 버스바 프레임 및 엔드 플레이트를 포함하는 셀 스택 조립체의 사시도이다. 하지만 상기 도 1과 같은 구조의 셀 스택 조립체는 핸들링이 어렵고, 배터리 팩 내부에 고정시키는 것이 용이하지 않다는 문제가 있다.

따라서, 경량화를 통해 전체 무게를 줄임으로써 에너지 밀도를 보다 높일 수 있고, 고정 및 핸들링이 용이한 셀 스택 조립체 및 상기 셀 스택 조립체를 포함하는 배터리 팩을 제공하기 위한 방안의 모색이 요청되고 있다.

한국공개특허 제10-2021-0041950호

따라서, 본 발명은 종래의 모듈 프레임을 배제시킴으로써 배터리 팩 내부의 공간 활용율을 높이는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 모듈 프레임 없이 복수의 전지셀이 적층된 셀 스택을 지지하고, 상기 셀 스택을 배터리 팩에 결합 및 고정 시킬 수 있는 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 복수의 셀 스택을 각각 연결 및 고정시킬 수 있는 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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

본 발명에 의하면, 복수의 전지셀이 적층된 셀 스택; 상기 전지셀과 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하고, 상기 셀 스택의 전후방에 각각 밀착 결합되는 버스바 프레임; 상기 버스바를 커버하도록 상기 버스바 프레임과 결합되는 엔드 플레이트; 및 상기 셀 스택의 최외곽에 위치한 전지셀의 일면을 커버하도록 상기 엔드 플레이트의 양측면에 각각 결합되는 지지블럭; 를 포함하고, 상기 지지블럭은, 상부 및 하부에 체결홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 스택 조립체를 제공한다.

상기 체결홈은 상기 지지블럭의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 복수 개로 형성될 수 있다.

상기 셀 스택의 양측에 위치한 지지블럭은 서로 대향되는 위치에 체결홈을 각각 포함할 수 있다.

상기 셀 스택의 개방된 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나를 커버하도록 상기 지지블럭과 결합되는 커버를 더 포함하고, 상기 커버는 상기 지지블럭과 맞닿아 결합되는 구역에 상기 지지블럭의 체결홈에 대응되는 관통홀을 포함할 수 있다.

상기 지지블럭 및 커버는, 상기 관통홀을 관통하여 상기 체결홈에 삽입되는 볼트에 의해 나사 결합될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기의 셀 스택 조립체; 및 상기 셀 스택 조립체가 복수 개로 배치되는 팩 케이스; 를 포함하고, 상기 셀 스택 조립체는, 적어도 어느 일측의 지지블럭이 이웃한 셀 스택 조립체의 지지블럭 일면과 서로 맞닿도록 배치되는 배터리 팩을 제공한다.

상기 팩 케이스는, 상기 셀 스택 조립체의 하부에 형성된 체결홈 위치에 대응하여 바닥을 관통하여 형성된 바닥홀을 포함하고, 상기 셀 스택 조립체는 상기 체결홈 및 바닥홀에 삽입되는 볼트에 의해 상기 팩 케이스와 결합될 수 있다.

상기 팩 케이스에 배치된 적어도 둘 이상의 셀 스택 조립체를 고정하도록 상기 각 셀 스택 조립체의 지지블럭과 결합되는 고정부재를 더 포함하고, 상기 고정부재는 상기 각 지지블럭의 체결홈에 대응되는 위치에 관통되어 형성된 고정홀을 포함하고, 상기 고정부재는 상기 고정홀 및 상기 고정홀에 대응되는 체결홈에 삽입되는 볼트에 의해 상기 지지블럭과 나사결합될 수 있다.

상기 고정부재는 인접한 두 개의 지지블럭과 양단이 각각 결합되어 상기 한 쌍의 셀 스택 조립체를 고정할 수 있다.

상기 고정부재는 인접한 두 개의 지지블럭의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 고정홀은 상기 각 지지블럭의 체결홈에 대응되도록 상기 고정부재의 길이 방향을 따라 이격되어 형성될 수 있다.

상기 고정부재는 복수의 셀 스택 조립체를 고정하도록 상기 지지블럭의 폭 방향으로 연장 형성되어 적어도 4개 이상의 지지블럭과 결합될 수 있다.

상기 고정부재는 셀 스택 조립체에 포함된 셀 스택을 가로지르도록 연장 형성되어 상기 셀 스택의 상부를 지지할 수 있다.

상기 팩 케이스는 상기 배치되는 셀 스택 조립체의 하부를 지지하는 하판; 및 상기 셀 스택 조립체의 측면을 감싸도록 상기 하판의 테두리를 따라 형성된 측벽; 을 포함하고, 상기 측벽의 내측면에는 상기 셀 스택 조립체 방향으로 돌출 형성된 안착부를 포함하고, 상기 셀 스택 조립체의 지지블럭은 상기 셀 스택 조립체의 전면 및 후면 중 적어도 어느 한 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 셀 스택 조립체는 상기 돌출부가 상기 측벽의 안착부 상에 안착되도록 팩 케이스에 배치될 수 있다.

상기 안착부는 상부에 안착홈을 포함하고, 상기 돌출부는 상부 및 하부를 관통하여 형성된 돌출홀을 포함하고, 상기 셀 스택 조립체는 상기 돌출홀 및 안착홈에 삽입되는 볼트에 의해 상기 측벽과 나사 결합될 수 있다.

본 발명에 의하면, 배터리 팩 내부의 공간 활용률을 향상시킴으로써 배터리 팩의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래의 셀 스택 조립체를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 셀 스택 조립체의 분해 사시도다.
도 3은 본 발명의 셀 스택 조립체의 사시도이다.
도 4는 커버 및 본 발명의 셀 스택 조립체의 사시도이다.
도 5는 커버가 결합된 본 발명의 셀 스택 조립체의 사시도이다.
도 6은 상기 도 5의 셀 스택 조립체의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 배터리 팩의 사시도이다.
도 8은 서로 인접하여 배치된 본 발명의 한 쌍의 셀 스택 조립체의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 팩 케이스의 후면 사시도이다.
도 10은 본 발명의 지지블럭의 변형예이다.
도 11은 상기 도 10의 지지블럭이 적용된 셀 스택 조립체 및 팩 케이스 일부를 나타낸 것이다.
도 12는 상기 도 11(a)의 지지블럭이 적용된 셀 스택 조립체 및 상기 셀 스택 조립체가 배치된 팩 케이스를 포함하는 배터리 팩의 평면도이다.
도 13은 제1 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩에 포함된 고정부재 및 셀 스택 조립체를 나타낸 것이다.
도 14는 상기 도 13의 고정부재가 적용된 한 쌍의 셀 스택 조립체의 사시도이다.
도 15는 상기 도 13의 고정부재가 적용된 셀 스택 조립체 및 상기 셀 스택 조립체가 배치된 팩 케이스를 포함하는 배터리 팩의 평면도이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩에 포함된 고정부재 및 셀 스택 조립체를 나타낸 것이다.
도 17은 제3 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩에 포함된 고정부재 및 셀 스택 조립체를 나타낸 것이다.

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

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

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

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

본 발명은 셀 스택 조립체 및 상기 셀 스택 조립체를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 셀 스택 조립체를 설명하고, 도 7 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 배터리 팩을 설명한다.

셀 스택 조립체(100)

도 2는 본 발명의 셀 스택 조립체(100)의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 셀 스택 조립체(100)의 사시도이다.

상기 도 2 및 도 3에 따르면, 본 발명의 셀 스택 조립체(100)는 셀 스택(110), 버스바 프레임(120), 엔드 플레이트(130) 및 지지블럭(140)를 포함한다.

상기 셀 스택(110)은, 적층된 복수의 전지셀(111)을 포함한다. 상기 전지셀(111)은 내부에 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 한 쌍의 전극 리드 및 상기 전극 리드가 외부로 도출되도록 상기 전극 조립체를 감싸는 전지 케이스를 포함한다. 이때, 상기 전극 리드는 전지 케이스의 양측에 각각 도출될 수 있다.

상기 버스바 프레임(120)은, 상기 전지셀(111)과 전기적으로 연결되는 버스바(121)(미도시)를 포함한다.

상기 버스바 프레임(120)은 상기 셀 스택(110)에 포함된 각 전지셀(111)의 전극 리드가 상기 버스바(121)와 연결되도록 상기 셀 스택(110)의 전후방에서 상기 셀 스택(110)과 밀착 결합된다.

상기 엔드 플레이트(130)는, 상기 버스바(121) 및 전극 리드 등을 외부 충격으로부터 보호하기 위해 상기 버스바(121)를 커버(150)하도록 상기 버스바 프레임(120)과 결합된다.

또한 상기 엔드 플레이트(130)는 셀 스택(110)에 포함된 각 전지셀(111)을 모아서 고정한다.

상기 지지블럭(140)은, 상기 셀 스택(110)의 최외곽에 위치한 전지셀(111)의 일면을 커버(150)하도록 상기 도 3에 도시된 것처럼 상기 엔드 플레이트(130)의 양측면에 각각 결합된다.

상기 지지블럭(140)은 종래에 배터리 팩(1000) 내부를 구획하고, 각 배터리 모듈을 분리시키기 위해 설치되는 격벽 소재와 동일할 수 있으며, 난연성 및 내열성의 소재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 지지블럭(140)은 상기 엔드 플레이트(130)와 나사 결합될 수 있으며, 또는 접착제 및 열융착 등의 방법에 의해 상기 엔드 플레이트(130)와 결합될 수 있다.

상기 지지블럭(140)은 상기 엔드 플레이트(130)와 결합되면서 상기 셀 스택(110)의 최외곽에 위치한 전지셀(111)과 밀착되어 상기 셀 스택(110)을 보호한다.

상기 지지블럭(140)은 도 2에 도시된 것처럼 상부 및 하부에 볼트(B)가 삽입 가능한 체결홈(141)을 포함하는 것이 특징이다.

상기 체결홈(141)은 상기 지지블럭(140)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 복수 개로 형성된다.

상기 각 지지블럭(140)에 형성된 체결홈(141)은 상기 셀 스택(110)을 중심으로 서로 대향되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 체결홈(141)은 상기 지지블럭(140)의 상부에 형성된 상부 체결홈(141a) 및 상기 지지블럭(140)의 하부에 형성된 하부 체결홈(141b)을 포함한다.

상기 지지블럭(140)의 상부 및 하부에 각각 형성된 상부 체결홈(141a) 및 하부 체결홈(141b)은 서로 분리되어 있을 수 있으며, 또는 상기 지지블럭(140)를 두께 방향으로 관통하여 서로 연결되어 있을 수 있다.

도 4는 본 발명의 셀 스택 조립체(100) 및 상기 셀 스택 조립체(100)와 결합 가능한 커버(150)를 나타낸 것이다.

상기 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 셀 스택 조립체(100)는 상기 셀 스택(110)의 개방된 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나를 커버(150)하도록 상기 지지블럭(140)과 결합되는 커버(150)를 더 포함한다.

상기 커버(150)는 상기 지지블럭(140)과 맞닿아 결합되는 구역에 상기 결합되는 지지블럭(140)의 체결홈(141)에 대응되는 관통홀을 포함한다. 즉, 상기 커버(150)는 볼트(B)가 관통하도록 천공된 관통홀을 양측 테두리에 포함한다.

상기 커버(150)는 상기 셀 스택 조립체(100)의 상부에서 상기 지지블럭(140)과 결합되는 상부 커버(151) 및 상기 셀 스택 조립체(100)의 하부에서 상기 지지블럭(140)과 결합되는 하부 커버(152)를 포함한다.

도 5는 상부 커버(151) 및 하부 커버(152)와 지지블럭(140)가 결합된 셀 스택 조립체(100)의 사시도이다.

상기 도 5에 도시된 것처럼, 상기 상부 커버(151)는 상기 지지블럭(140)의 상면에 결합되고, 상기 하부 커버(152)는 상기 지지블럭(140)의 하면에 결합된다.

상기 상부 커버(151) 및 하부 커버(152)는 각각 관통홀과 상기 지지블럭(140)의 상부 및 하부에 형성된 체결홈(141)에 삽입되는 볼트(B)에 의해 상기 지지블럭(140)과 나사 결합될 수 있다.

상기 커버(150)는 상기 셀 스택 조립체(100)에서 외부로 개방된 셀 스택(110)을 보호하기 위해 임시로 사용될 수 있으며, 필요에 따라서 셀 스택 조립체(100)로부터 언제든 분리시킬 수 있다.

도 6은 상기 도 5의 셀 스택 조립체(100)의 단면을 나타낸 것이다.

상기 하부 커버(152)는 상기 도 6에 도시된 것처럼 셀 스택(110)의 하부에서 상기 지지블럭(140)과 결합되어 상기 셀 스택(110)의 하부가 밑으로 쳐지지 않도록 지지할 수 있다. 또한 상기 셀 스택(110)은 양측면을 감싸는 지지블럭(140), 전후면을 감싸는 엔드 플레이트(130) 및 상하부를 덮는 커버(150)에 의해 외부로부터 밀폐되어 보호될 수 있다.

배터리 팩(1000)

본 발명의 배터리 팩(1000)은 본 발명의 셀 스택 조립체(100), 및 상기 셀 스택 조립체(100)가 배치되는 팩 케이스(200)를 포함한다. 또한, 본 발명의 배터리 팩(1000)은 필요에 따라서 팩 케이스(200)의 상부에서 상기 셀 스택 조립체(100)의 상부를 덮도록 상기 팩 케이스(200)와 결합되는 팩 케이스(200) 커버(150)(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 배터리 팩(1000)을 나타낸 것으로, 팩 케이스(200) 내에 복수 개의 셀 스택 조립체(100)가 배치되어 있다.

구체적으로 상기 팩 케이스(200)는 상기 배치되는 셀 스택 조립체(100)의 하부를 지지하는 하판(210) 및 상기 셀 스택 조립체(100)의 측면을 감싸도록 상기 하판(210)의 테두리를 따라 형성된 측벽(220)을 포함한다.

상기 셀 스택 조립체(100)는 적어도 어느 일측의 지지블럭(140)가 이웃한 셀 스택 조립체(100)의 지지블럭(140) 일면과 서로 맞닿도록 팩 케이스(200) 내에 배치된다.

상기 팩 케이스(200)는 중심을 가로지르는 센터 격벽(230)을 포함할 수 있으며, 상기 셀 스택 조립체(100)는 상기 도 7에 도시된 것처럼 상기 센터 격벽(230)을 중심으로 대칭되어 배치될 수 있다.

도 8은 팩 케이스(200) 내에 이웃하여 배치된 한 쌍의 셀 스택 조립체(100)의 사시도 및 부분 단면도이다.

상기 도 8에 도시된 것처럼, 인접한 서로 다른 셀 스택 조립체(100)의 지지블럭(140)에는 체결홈(141)이 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 서로 다른 지지블럭(140)에 포함된 체결홈(141)은 상기 지지블럭(140)의 길이 방향을 따라 동일한 위치에 형성된다.

상기 팩 케이스(200)에 배치된 셀 스택 조립체(100)는 상기 팩 케이스(200)와 결합되어 고정되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 배터리 팩(1000)의 후면 사시도이다.

본 발명의 팩 케이스(200)는 셀 스택 조립체(100)의 하부에 형성된 체결홈(141) 위치에 대응하여 바닥을 관통하여 형성된 바닥홀(211)을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 바닥홀(211)은 상기 팩 케이스(200)에 배치되는 셀 스택 조립체(100)에 포함된 지지블럭(140)의 하부에 형성된 하부 체결홈(141b)에 대응되는 위치에서 상기 팩 케이스(200)의 하판(210)을 관통하여 형성된다.

상기 팩 케이스(200)에 배치된 각 셀 스택 조립체(100)는 상기 도 9에 도시된 것처럼, 상기 팩 케이스(200)의 바닥홀(211)을 관통하여 지지블럭(140)에 형성된 체결홈(141)에 삽입되는 볼트(B)에 의해 나사 결합되어 상기 팩 케이스(200)에 고정될 수 있다.

도시하지 않았으나, 편의에 의해 상기 볼트(B)는 상기 지지블럭(140)의 상부 체결홈(141a) 및 하부 체결홈(141b)을 관통하여 상기 하판(210)의 바닥홀(211)에 삽입되어 상기 셀 스택 조립체(100)와 팩 케이스(200)를 고정시킬 수도 있다.

본 발명의 지지블럭(140)의 변형예에 따르면, 상기 지지블럭(140)은 셀 스택 조립체(100)의 전면 및 후면 중 적어도 어느 한 방향으로 돌출된 돌출부(142)를 포함할 수 있다. 또한 상기 팩 케이스(200)에 포함된 측벽(220)의 내측면에는 셀 스택 조립체(100) 방향으로 돌출 형성된 안착부(221)를 포함할 수 있다.

도 10은 상기 지지블럭(140)의 변형예를 나타낸 것으로, 보다 구체적으로 안착부(221)를 포함하는 팩 케이스(200) 및 상기 팩 케이스(200)에 배치되는 셀 스택 조립체(100)의 부분 단면도이다.

상기 도 10에 따르면, 상기 셀 스택 조립체(100)는 상기 돌출부(142)가 상기 측벽(220)의 안착부(221) 상에 안착되도록 상기 팩 케이스(200)에 배치된다.

도 11은 지지블럭(140)의 일측 또는 양측에 돌출부(142)가 형성된 셀 스택 조립체(100) 및 팩 케이스(200) 일부를 나타낸 것이고, 도 12는 팩 케이스(200) 내에 상기 도 11(a)의 셀 스택 조립체(100)가 배치된 배터리 팩(1000)의 평면도이다.

상기 도 11에 따르면, 상기 셀 스택 조립체(100)는, 상기 돌출부(142)가 팩 케이스(200)의 측벽(220) 방향을 향하도록 지지블럭(140)의 일측으로 돌출되어 형성되거나(도 11(a)), 또는 상기 돌출부(142)가 지지블럭(140)의 양측으로 돌출되어 형성된다(도 11(b)).

상기 도 12를 참조하면, 각 셀 스택 조립체(100)가 상기 돌출부(142)가 측벽(220)을 향하도록 팩 케이스(200) 내에 배치되어 있다.

상기 셀 스택 조립체(100)는 상기 지지블럭(140)의 돌출부(142)가 상기 측벽(220)의 안착부(221)와 나사 결합되어 상기 팩 케이스(200)에 고정될 수 있다. 구체적으로 상기 안착부(221)는 도시된 것처럼 상부에 볼트(B)가 삽입 가능한 안착홈(221a)을 포함하고, 상기 돌출부(142)는 볼트(B)가 관통하여 결합 가능한 돌출홀(142a)을 포함한다.

상기 셀 스택 조립체(100)는 상기 돌출홀(142a) 및 안착홈(221a)에 삽입되는 볼트(B)에 의해 상기 측벽(220)과 나사 결합되어 고정될 수 있다.

상기 배터리 팩(1000)은 상기 팩 케이스(200)에 배치된 적어도 둘 이상의 셀 스택 조립체(100)를 고정하도록 상기 셀 스택 조립체(100)의 지지블럭(140)과 결합되는 고정부재(300)를 더 포함한다. 보다 구체적으로 상기 고정부재(300)는 상기 각 지지블럭(140)의 체결홈(141)에 대응되는 위치에 관통되어 형성된 고정홀(300a)을 포함한다. 또한 상기 고정부재(300)는 상기 고정홀(300a) 및 상기 고정홀(300a)에 대응되는 체결홈(141)에 삽입되는 볼트(B)에 의해 상기 지지블럭(140)과 나사 결합된다.

상기 결합에 의해 각 셀 스택 조립체(100)는 서로 고정되어 연결된다.

본 발명의 배터리 팩(1000)은 상기 고정부재(300)의 형태에 따라 몇 가지 실시형태로 구분될 수 있다.

이하, 도 13 내지 도 17을 참조하여 각 실시형태 별로 본 발명의 배터리 팩(1000)을 설명한다.

(제1 실시형태)

제1 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩(1000)에 포함된 고정부재(300)는 양단이 인접한 두 개의 지지블럭(140)과 결합되는 것이 특징이다.

도 13은 이웃하여 배치된 한 쌍의 셀 스택 조립체(100)와 제1 실시형태에 따른 배터리 팩(1000)의 고정부재(300) 구성을 나타낸 것이고, 도 14는 한 쌍의 셀 스택 조립체(100)가 상기 도 13의 고정부재(300)에 의해 결합된 사시도이고, 도 15는 상기 도 13의 고정부재(300)로 각 셀 스택 조립체(100)를 연결하여 팩 케이스(200) 내에 배치시킨 배터리 팩(1000)의 평면도이다.

상기 제1 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩(1000)에 포함된 고정부재(300)는 볼트(B)가 관통하도록 천공된 한 쌍의 고정홀(300a)을 포함한다.

상기 고정부재(300)는, 도 14에 도시된 것처럼 상기 각 고정홀(300a)이 인접한 두 개의 지지블럭(140)에 형성된 각 체결홈(141)에 대응하도록 상기 지지블럭(140) 상에 위치하고, 상기 고정홀(300a) 및 체결홈(141)에 삽입되는 볼트(B)에 의해 각 지지블럭(140)과 나사 결합되어 고정된다.

인접한 한 쌍의 셀 스택 조립체(100)는, 상기 고정부재(300)가 각 지지블럭(140)과 나사결합 됨에 따라 서로 결합된다.

(제2 실시형태)

제2 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩(1000)에 포함된 고정부재(300)는 지지블럭(140)의 길이 방향을 따라 연장 형성되어 양단이 인접한 두 개의 지지블럭(140)과 결합되는 것이 특징이다.

도 16은 이웃하여 배치된 한 쌍의 셀 스택 조립체(100)와 제2 실시형태에 따른 배터리 팩(1000)의 고정부재(300) 구성을 나타낸 것이다.

상기 제2 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩(1000)에 포함된 고정부재(300)는 볼트(B)가 관통하도록 복수의 고정홀(300a)을 포함한다.

상기 고정부재(300)는, 도 16에 도시된 것처럼 지지블럭(140)의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 연장된 방향을 따라 각 지지블럭(140)의 체결홈(141)에 대응되도록 형성된 복수의 고정홀(300a)을 포함한다. 즉, 상기 고정홀(300a)은 각 지지블럭(140)의 체결홈(141)에 대응되도록 상기 고정부재(300)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성된다.

상기 고정부재(300)는, 상기 체결홈(141)에 대응되도록 형성된 고정홀(300a)에 삽입되는 복수 개의 볼트(B)에 의해 한 쌍의 셀 스택 조립체(100)를 단단히 고정시킨다.

(제3 실시형태)

제3 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩(1000)에 포함된 고정부재(300)는 셀 스택 조립체(100)에 포함된 셀 스택(110)을 가로지르는 방향으로 연장 형성되어 복수의 지지블럭(140)과 결합되는 것이 특징이다. 보다 구체적으로 ㅅ아기 연장 형성된 고정부재(300)는 적어도 4개 이상의 지지블럭(140)과 결합될 수 있다.

도 17은 이웃하여 배치된 한 쌍의 셀 스택 조립체(100)와 제3 실시형태에 따른 배터리 팩(1000)의 고정부재(300) 구성을 나타낸 것이다.

상기 제3 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩(1000)에 포함된 고정부재(300)는 볼트(B)가 관통하도록 복수의 고정홀(300a)을 포함한다.

상기 고정부재(300)는, 도 17에 도시된 것처럼 셀 스택(110) 및 지지블럭(140)를 가로지르는 방향으로 연장 형성되고, 상기 연장된 방향을 따라 각 지지블럭(140)의 체결홈(141)에 대응되도록 형성된 복수의 고정홀(300a)을 포함한다. 즉, 상기 고정홀(300a)은 각 지지블럭(140)의 체결홈(141)에 대응되도록 상기 고정부재(300)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성된다.

상기 고정부재(300)는, 상기 체결홈(141)에 대응되도록 형성된 고정홀(300a)에 삽입되는 복수 개의 볼트(B)에 의해 복수의 셀 스택 조립체(100)를 고정할 수 있으며, 또한 상기 고정된 셀 스택 조립체(100)에 수용된 셀 스택(110)의 상부를 지지할 수 있다.

상기 세 가지 실시형태에 따른 배터리 팩(1000)에 포함된 고정부재(300)는 필요에 따라 하나의 배터리 팩(1000) 내에서 혼용되어 사용될 수도 있다.

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

1000: 배터리 팩
100: 셀 스택 조립체
110: 셀 스택
111: 전지셀
120: 버스바 프레임
121: 버스바
130: 엔드 플레이트
140: 지지블럭
141: 체결홈
141a: 상부 체결홈
141b: 하부 체결홈
142: 돌출부
142a: 돌출홀
150: 커버
150a: 관통홀
151: 상부 커버
152: 하부 커버
200: 팩 케이스
210: 하판
211: 바닥홀
220: 측벽
221: 안착부
221a: 안착홈
230: 센터 격벽
300: 고정부재
300a: 고정홀
B: 볼트

Claims (14)

1. 복수의 전지셀이 적층된 셀 스택;
   상기 전지셀과 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하고, 상기 셀 스택의 전후방에 각각 밀착 결합되는 버스바 프레임;
   상기 버스바를 커버하도록 상기 버스바 프레임과 결합되는 엔드 플레이트; 및
   상기 셀 스택의 최외곽에 위치한 전지셀의 일면을 커버하도록 상기 엔드 플레이트의 양측면에 각각 결합되는 지지블럭; 을 포함하고,
   상기 지지블럭은, 상부 및 하부에 체결홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 스택 조립체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 체결홈은 상기 지지블럭의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 복수 개로 형성되는 셀 스택 조립체.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 셀 스택의 양측에 위치한 지지블럭은 서로 대향되는 위치에 체결홈을 각각 포함하는 셀 스택 조립체.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 셀 스택의 개방된 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나를 커버하도록 상기 지지블럭과 결합되는 커버를 더 포함하고,
   상기 커버는 상기 지지블럭과 맞닿아 결합되는 구역에 상기 지지블럭의 체결홈에 대응되는 관통홀을 포함하는 셀 스택 조립체.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 지지블럭 및 커버는, 상기 관통홀을 관통하여 상기 체결홈에 삽입되는 볼트에 의해 나사 결합되는 셀 스택 조립체.
   
6. 상기 제1항의 셀 스택 조립체; 및
   상기 셀 스택 조립체가 복수 개로 배치되는 팩 케이스; 를 포함하고,
   상기 셀 스택 조립체는, 적어도 어느 일측의 지지블럭이 이웃한 셀 스택 조립체의 지지블럭 일면과 서로 맞닿도록 배치되는 배터리 팩.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 팩 케이스는, 상기 셀 스택 조립체의 하부에 형성된 체결홈 위치에 대응하여 바닥을 관통하여 형성된 바닥홀을 포함하고,
   상기 셀 스택 조립체는 상기 체결홈 및 바닥홀에 삽입되는 볼트에 의해 상기 팩 케이스와 결합되는 배터리 팩.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 팩 케이스에 배치된 적어도 둘 이상의 셀 스택 조립체를 고정하도록 상기 각 셀 스택 조립체의 지지블럭과 결합되는 고정부재를 더 포함하고,
   상기 고정부재는 상기 각 지지블럭의 체결홈에 대응되는 위치에 관통되어 형성된 고정홀을 포함하고,
   상기 고정부재는 상기 고정홀 및 상기 고정홀에 대응되는 체결홈에 삽입되는 볼트에 의해 상기 지지블럭과 나사결합되는 배터리 팩.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 고정부재는 인접한 두 개의 지지블럭과 양단이 각각 결합되어 상기 한 쌍의 셀 스택 조립체를 고정하는 배터리 팩.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 고정부재는 인접한 두 개의 지지블럭의 길이 방향을 따라 연장 형성되고,
    상기 고정홀은 상기 각 지지블럭의 체결홈에 대응되도록 상기 고정부재의 길이 방향을 따라 이격되어 형성된 배터리 팩.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 고정부재는 복수의 셀 스택 조립체를 고정하도록 상기 지지블럭의 폭 방향으로 연장 형성되어 적어도 4개 이상의 지지블럭과 결합되는 배터리 팩.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 고정부재는 셀 스택 조립체에 포함된 셀 스택을 가로지르도록 연장 형성되어 상기 셀 스택의 상부를 지지하는 배터리 팩.
    
13. 제6항에 있어서,
    상기 팩 케이스는 상기 배치되는 셀 스택 조립체의 하부를 지지하는 하판; 및
    상기 셀 스택 조립체의 측면을 감싸도록 상기 하판의 테두리를 따라 형성된 측벽; 을 포함하고,
    상기 측벽의 내측면에는 상기 셀 스택 조립체 방향으로 돌출 형성된 안착부를 포함하고,
    상기 셀 스택 조립체의 지지블럭은 상기 셀 스택 조립체의 전면 및 후면 중 적어도 어느 한 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 셀 스택 조립체는 상기 돌출부가 상기 측벽의 안착부 상에 안착되도록 팩 케이스에 배치되는 배터리 팩.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 안착부는 상부에 안착홈을 포함하고,
    상기 돌출부는 상부 및 하부를 관통하여 형성된 돌출홀을 포함하고,
    상기 셀 스택 조립체는 상기 돌출홀 및 안착홈에 삽입되는 볼트에 의해 상기 측벽과 나사 결합되는 배터리 팩.