KR101806995B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 배터리 팩에 관한 것으로서, 다수의 이차전지를 구비하는 배터리 모듈 어셈블리; 배터리 모듈 어셈블리의 일단에 설치되는 제1 엔드 플레이트; 일단과 대향되는 배터리 모듈 어셈블리의 타단에 설치되는 제2 엔드 플레이트; 제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트 사이에 위치하도록 제1 엔드 플레이트에 고정되는 제1 압력 조절바; 및 제1 압력 조절바에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되도록 제2 엔드 플레이트에 고정되는 제2 압력 조절바를 포함하며; 제1 압력 조절바는, 제2 압력 조절바가 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되도록 형성되는 수용 공간; 및 수용 공간과 연통되도록 제2 압력 조절바의 슬라이딩 이동 방향을 따라 형성되는 복수의 후크홀들을 구비하며; 제2 압력 조절바는, 제2 압력 조절바가 수용 공간을 따라 슬라이딩 이동할 때 후크홀들 중 어느 하나로부터 분리된 후 후크홀들 중 다른 하나에 결합되도록 후크홀들 중 어느 하나에 선택적으로 탄성 결합되는 탄성 후크를 구비한다. 이러한 본 발명에 의하면, 다수의 이차전지를 구비한 배터리 모듈 어셈블리의 양측 단부에 각각 장착된 엔드 플레이트들 사이의 간격을 단계적으로 조절함으로써 배터리 모듈 어셈블리와 엔드 플레이트들 사이의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명의 다수의 이차전지를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle)등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 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 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀의 작동 전압은 약 2.5V~4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 다수의 이차전지 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 이차전지 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 이차전지 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 다수의 이차전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 2 이상의 이차전지 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 상기 다수의 배터리 모듈을 이용하여 배터리 모듈 어셈블리를 구성하고, 상기 배터리 모듈 어셈블리에 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 배터리 팩은, 다수의 이차전지를 구비하는 배터리 모듈 어셈블리, 배터리 모듈 어셈블리의 상부에 마련되는 상부 플레이트, 배터리 모듈 어셈블리의 하부에 마련되는 하부 플레이트, 및 상부 플레이트와 하부 플레이트를 체결하는 체결 부재를 포함한다. 상부 플레이트와 하부 플레이트 배터리 모듈 어셈블리의 외형을 고정시키고, 외부 충격으로부터 배터리 모듈 어셈블리를 보호할 수 있다.
그런데, 배터리 모듈 어셈블리가 구비하는 이차전지가 리튬-폴리머 파우치형 이차전지인 경우, 반복적인 충전 및 방전의 부반응으로 내부 전해질이 분해되어 가스가 발생할 수 있다. 이 때, 발생한 가스에 의해 이차 전기 셀의 외형이 변형되는 현상을 '스웰링 현상'이라고 한다.
이러한 스웰링 현상으로 인해, 충전시에는 배터리 모듈 어셈블리가 팽창하여, 배터리 모듈 어셈블리가 상하부 플레이트에 인가하는 압력이 증가된다. 그러면, 체결 부재 기타 배터릭 팩이 구비하는 구조물들에 변형이 발생하게 된다.
이와 같은 스웰링 현상으로 인한 배터리 팩의 성능 저하를 방지하기 위하여, 상하부 플레이트의 설계 시에는, 스웰링 현상을 예측한 강성 설계를 하고 있다. 그러나, 상하부 플레이트의 공차, 재질, 두께, 형상 등을 고려한 강성 설계만으로는 스웰링 형상으로 인한 배터리 팩의 성능 저하를 방지하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 스웰링 현상으로 인한 배터리 팩의 성능 저하를 최소화시킬 수 있도록 구조를 개선한 배터리 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩은, 다수의 이차전지를 구비하는 배터리 모듈 어셈블리; 배터리 모듈 어셈블리의 일단에 설치되는 제1 엔드 플레이트; 일단과 대향되는 배터리 모듈 어셈블리의 타단에 설치되는 제2 엔드 플레이트; 제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트 사이에 위치하도록 제1 엔드 플레이트에 고정되는 제1 압력 조절바; 및 제1 압력 조절바에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되도록 제2 엔드 플레이트에 고정되는 제2 압력 조절바를 포함하며; 제1 압력 조절바는, 제2 압력 조절바가 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되도록 형성되는 수용 공간; 및 수용 공간과 연통되도록 제2 압력 조절바의 슬라이딩 이동 방향을 따라 형성되는 복수의 후크홀들을 구비하며; 제2 압력 조절바는, 제2 압력 조절바가 수용 공간을 따라 슬라이딩 이동할 때 후크홀들 중 어느 하나로부터 분리된 후 후크홀들 중 다른 하나에 결합되도록 후크홀들 중 어느 하나에 선택적으로 탄성 결합되는 탄성 후크를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 탄성 후크는, 복수 개가 형성되되, 후크홀들보다 적은 개수가 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 후크홀들은, 미리 정해진 간격으로 형성되며, 탄성 후크들은, 후크홀들의 미리 정해진 간격의 정수 배에 해당하는 간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 탄성 후크는, 탄성 변형 가능하게 형성되며, 단부가 제1 엔드 플레이트 쪽으로 편심되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트가 서로 근접되는 방향으로 복원력을 제공하는 복원 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 복원 부재는, 인장 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 복원 부재는, 수용 공간에 수용된 상태로 일단은 제1 압력 조절바에 고정되고 타단은 제2 압력 조절바에 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 다수의 이차전지를 구비한 배터리 모듈 어셈블리의 양측 단부에 각각 장착된 엔드 플레이트들 사이의 간격을 단계적으로 조절함으로써 배터리 모듈 어셈블리와 엔드 플레이트들 사이의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 팩의 측면도.
도 3은 제1 압력 조절바, 제2 압력 조절바 및 복원 부재의 분리 사시도.
도 4는 도 3의 A 영역에 대한 부분 확대도.
도 5는 도 3에 도시된 제1 압력 조절바, 제2 압력 조절바 및 복원 부재의 결합 사시도.
도 6은 도 5의 B 영역에 대한 부분 확대도.
도 7은 배터리 팩이 팽창되지 않은 상태를 나타내는 배터리 팩의 측면도.
도 8은 배터리 팩이 팽창된 상태를 나타내는 배터리 팩의 측면도.
도 9는 도 7의 C 영역에 대한 부분 확대도.
도 10은 도 8의 D 영역에 대한 부분 확대도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩의 정면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 팩의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 다수의 이차전지를 구비하는 배터리 모듈 어셈블리(10); 배터리 모듈 어셈블리(10)의 일단에 마련되는 제1 엔드 플레이트(20); 배터리 모듈 어셈블리(10)의 일단과 대향되는 배터리 모듈 어셈블리(10)의 타단에 마련되는 제2 엔드 플레이트(30); 제1 엔드 플레이트(20) 및 제2 엔드 플레이트(30)와 각각 결합되며, 배터리 모듈 어셈블리(10)에 스웰링 현상이 발생할 때 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이의 간격을 단계적으로 조절하는 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50); 및 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30)가 서로 근접되는 방향으로 복원력을 제공하는 복원 부재(60)를 포함한다.
먼저, 배터리 모듈 어셈블리(10)는, 전기 에너지가 저장되는 부재이다. 배터리 모듈 어셈블리(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 모듈(12)이 상하로 적층된 형태로 집합되어 형성되며, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이에 개재되는 형태로 설치된다.
배터리 모듈(12)은, 재충전이 가능하고 충전 또는 방전 전압을 고려해야 하는 이차전지로 이루어진 이차전지 셀(미도시), 이차전지 셀을 고정하여 배터리 모듈(12)을 구성하는 모듈 프레임(미도시), 및 이차전지 셀의 열을 방출하는 냉각핀(미도시) 등을 구비할 수 있다.
이차전지 셀의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이차전지 셀은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 및 니켈 아연 전지 등으로 구성될 수 있다. 또한, 이차전지 셀의 형태는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이차전지 셀은 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등의 형태를 가질 수 있다. 바람직하게, 이차전지 셀은 파우치형의 형태를 가질 수 있다.
다음으로, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30)는, 배터리 모듈 어셈블리(10)를 보호하기 위한 부재이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(20)는 배터리 모듈 어셈블리(10)의 상부에 설치되며, 제2 엔드 플레이트(30)는 배터리 모듈 어셈블리(10)의 하부에 설치된다.
또한, 제1 엔드 플레이트(20)는 무부하 상태로 설치되며, 제2 엔드 플레이트(30)는 본 발명에 따른 배터리 팩(1)이 설치되는 설치 대상물에 고정된 상태로 설치된다. 따라서, 스웰링 형상이 발생될 경우에, 배터리 모듈 어셈블리(10)는 제2 엔드 플레이트(30)에 의해 상기 설치 대상물에 고정된 상태로 배터리 모듈 어셈블리(10)의 상측 방향으로 팽창될 수 있다.
또한, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30)는 각각, 배터리 모듈 어셈블리(10)에 대한 기계적 지지력을 제공하고 배터리 모듈 어셈블리(10)를 외부의 충격 등으로부터 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30)는 각각, 강성이 확보될 수 있도록 스틸 기타 금속 재질로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 제1 압력 조절바, 제2 압력 조절바 및 복원 부재의 분리 사시도이며, 도 4는 도 3의 A 영역에 대한 부분 확대도이며, 도 5는 도 3에 도시된 제1 압력 조절바, 제2 압력 조절바 및 복원 부재의 결합 사시도이며, 도 6은 도 5의 B 영역에 대한 부분 확대도이다.
제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)는, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이의 간격을 단계적으로 조절하는 부재이다. 또한, 복원 부재(60)는, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이의 간격이 미리 정해진 간격 이상으로 벌어지지 않도록 복원력을 제공하는 부재이다.
이러한 제1 압력 조절바(40), 제2 압력 조절바(50) 및 복원 부재(60)는, 스웰링 현상이 발생하여 배터리 모듈 어셈블리(10)가 팽창할 때, 서로 연동하여 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이의 간격과, 배터리 모듈 어셈블리(10)에 작용하는 압력을 조절하기 위해 마련된다. 이하에서는, 도면을 참조하여, 제1 압력 조절바(40), 제2 압력 조절바(50) 및 복원 부재(60)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 제1 압력 조절바(40)는, 적어도 일부분이 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이에 위치하도록 제1 엔드 플레이트(20)에 고정된다. 예를 들어, 제1 압력 조절바(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하단부가 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이에 위치하도록 상단부가 제1 엔드 플레이트(20)의 측면에 고정될 수 있다.
제1 압력 조절바(40)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 압력 조절바(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(20)의 한쪽 측면마다 각각 2개씩 총 4개가 설치될 수 있다.
제1 압력 조절바(40)는 사각 기둥 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 압력 조절바(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 형성되는 수용 공간(42), 수용 공간(42)과 연통되도록 미리 정해진 일정 간격(l)으로 형성되는 복수의 후크홀(44)들, 및 제2 압력 조절바(50)를 수용 공간(42)에 삽입할 수 있도록 수용 공간(42)과 연통되게 형성되는 삽입구(46)를 포함한다.
다음으로, 제2 압력 조절바(50)는, 적어도 일부분이 제1 압력 조절바(40)의 수용 공간(42)에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되도록 제2 엔드 플레이트(30)에 고정된다. 예를 들어, 제2 압력 조절바(50)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상부가 제1 압력 조절바(40)의 수용 공간(42)에 배터리 모듈 어셈블리(10)의 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되며, 하단부가 제2 엔드 플레이트(30)의 측면에 고정될 수 있다.
제2 압력 조절바(50)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 압력 조절바(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 압력 조절바(40)와 동일하게 제2 엔드 플레이트(30)의 한쪽 측면마다 각각 2개씩 총 4개가 설치될 수 있다.
제2 압력 조절바(50)는 사각 기둥의 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 압력 조절바(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈 어셈블리(10)의 상하 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 탄성 후크(52)들을 포함한다.
탄성 후크(52)의 형성 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 탄성 후크(52)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개가 형성되되, 후크홀(44)들보다 적은 개수가 형성될 수 있다.
탄성 후크(52)는 후크홀(44)들의 형성 간격(l)의 정수 배에 해당하는 간격으로 형성된다. 예를 들어, 탄성 후크(52)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 후크홀(44)들의 형성 간격(l)과 동일한 간격(l)으로 형성될 수 있다. 이와 같은 간격(l)으로 탄성 후크(52)가 형성됨에 따라, 각각의 탄성 후크(52)는 후크홀(44)들로부터 동시에 분리되거나 후크홀(44)들에 동시에 결합될 수 있다.
탄성 후크(52)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 탄성 후크(52)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 탄성 변형 가능하게 형성되되, 제2 압력 조절바(50)의 상단부 쪽, 다시 말하면, 제1 엔드 플레이트(20) 쪽으로 편심되도록 경사지게 형성된다.
이와 같이 탄성 후크(52)가 마련됨에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 탄성 후크(52)는, 후크홀(44)들 중 이와 대응하는 어느 하나의 후크홀(44)에 탄성 결합될 수 있다.
다음으로, 복원 부재(60)는, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이에 설치된다. 복원 부재(60)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 복원 부재(60)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 인장 스프링으로 구성될 수 있다.
복원 부재(60)의 설치 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 복원 부재(60)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 압력 조절바(40)의 수용 공간(42)에 수용된 상태로 일단은 제1 압력 조절바(40)에 상단부에 고정되고 상기 일단과 대향되는 타단은 제2 압력 조절바(50)의 상단부에 고정되어 설치될 수 있다.
이러한 복원 부재(60)는 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)가 서로 근접되는 방향으로 복원력을 제공한다. 또한, 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)를 매개로 하여, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이에도 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30)가 서로 근접되는 방향으로 복원력이 제공된다.
한편, 복원 부재(60)는 수용 공간(42)에 수용된 상태로 일단은 제1 압력 조절바(40)의 상단부에 고정되고 타단은 제2 압력 조절바(50)의 상단부에 고정되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복원 부재(60)는, 일단은 제1 엔드 플레이트(20)에 고정되고 타단은 제2 엔드 플레이트(30)에 고정되는 방식 등 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이에 복원력을 제공 가능한 다양한 방식으로 설치될 수 있다.
도 7은 배터리 팩이 팽창되지 않은 상태를 나타내는 배터리 팩의 측면도이며, 도 8은 배터리 팩이 팽창된 상태를 나타내는 배터리 팩의 측면도이며, 도 9는 도 7의 C 영역에 대한 부분 확대도이며, 도 10은 도 8의 D 영역에 대한 부분 확대도이다.
이하에서는, 도면을 참조하여, 스웰링 형상이 발생하여 배터리 모듈 어셈블리(10)가 팽창할 때 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)에 의해 배터리 모듈 어셈블리(10)에 인가되는 압력이 조절되는 양상을 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이 제2 압력 조절바(50)의 각각의 탄성 후크(52)는 제1 압력 조절바(40)의 후크홀(44)들 중 이와 대응되는 어느 하나에 각각 탄성 결합된다. 그러면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)에 의해 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30)가 고정됨으로써 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이의 간격(L)이 일정하게 유지된다.
그런데, 스웰링 현상이 발생하여 배터리 모듈 어셈블리(10)가 팽창하면, 배터리 모듈 어셈블리(10) 및 제1 엔드 플레이트(20) 사이와, 배터리 모듈 어셈블리(10) 및 제2 엔드 플레이트(30) 사이에 각각 작용하는 압력이 증가된다.
여기서, 전술한 바와 같이 제1 엔드 플레이트(20)는 무부하 상태로 설치되고 제1 엔드 플레이트(20)는 본 발명에 따른 배터리 팩(1)이 설치되는 설치 대상물에 고정된 상태로 설치된다. 따라서, 배터리 모듈 어셈블리(10)가 팽창하면 배터리 모듈 어셈블리(10)는 제1 엔드 플레이트(20)를 상측 방향으로 밀어 올리게 된다. 그러면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 압력 조절바(40)는 제1 엔드 플레이트(20)에 의해 배터리 모듈 어셈블리(10)의 상측 방향으로 당겨지며, 이로 인해 각각의 탄성 후크(52)는 이와 탄성 결합된 후크홀(44)의 내측면과 접촉되어 소정의 힘을 인가받는다.
각각의 탄성 후크(52)에 가해지는 힘이 일정 수준 이상이 되면. 각각의 탄성 후크(52)는, 이와 결합된 각각의 후크홀(44)의 내측면에 의해 납작하게 눌린 형태로 탄성 변형되어, 이와 결합된 각각의 후크홀(44)으로부터 분리된다. 그러면, 제2 압력 조절바(50)와 각각의 탄성 후크(52)는, 제1 압력 조절바(40)의 수용 공간(42)을 따라 슬라이딩 이동한다.
이와 같이 제2 압력 조절바(50)와 각각의 탄성 후크(52)가 이동하는 경우에, 제2 압력 조절바(50)와 각각의 탄성 후크(52)가 후크홀(44)들의 형성 간격만큼 이동하면 각각의 탄성 후크(52)는 다시 새로운 후크홀(44)과 접하게 된다. 그러면, 각각의 탄성 후크(52)는 탄성 변형이 해제되어 다시 새로 접한 후크홀(44)에 탄성 결합된다. 즉, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 압력 조절바(50)가 제1 압력 조절바(40)의 수용 공간(42)을 따라 슬라이딩 이동할 때, 각각의 탄성 후크(52)는 후크홀(44)들 중 어느 하나로부터 분리된 후 다른 하나의 탄성 후크(52)에 탄성 결합되는 것이다. 이로 인해, 제2 압력 조절바(50)는 후크홀(44)의 형성 간격(l)만큼 이동된 후 정지되고, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이의 간격(L+l)은 제2 압력 조절바(50)의 슬라이딩 이동 전에 비해 후크홀(44)들의 형성 간격(l)만큼 벌어지게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 스웰링 현상이 발생하여 배터리 모듈 어셈블리(10)가 팽창할 때, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30) 사이의 간격(L)이 후크홀(44)들의 형성 간격(l)만큼씩 단계적으로 조절될 수 있다. 그러므로, 스웰링 현상에 의해 증가된 엔드 플레이트(40)(50)들과 배터리 모듈 어셈블리(10) 사이에 작용하는 압력은, 제1 엔드 플레이트(20)와 제2 엔드 플레이트(30)의 사이의 간격(L)이 단계적으로 조절되어 감압됨으로써, 일정한 크기 이하로 조절될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 스웰링 현상에 의해 증가된 엔드 플레이트(20)(30)들과 배터리 모듈 어셈블리(10) 사이에 작용하는 압력에 의해 본 발명에 따른 배터리 팩(1)의 구조물들에 변형이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)가 복원 부재(60)에 의해 연결됨으로써, 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50) 사이에는 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)가 근접되는 방향으로 복원 부재(60)의 복원력이 제공된다. 다시 말하면, 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)에는, 배터리 모듈 어셈블리(10)의 팽창력과, 복원 부재(60)의 복원력이 각각 작용하는 것이다.
그러면, 스웰링 현상이 발생하여 제2 압력 조절바(50)가 이동할 때, 배터리 모듈 어셈블리(10)의 팽창력의 적어도 일부분이 복원 부재(60)의 복원력에 의해 상쇄된다. 이로 인해, 제2 압력 조절바(50)는 제1 압력 조절바(40)의 수용 공간(42)을 따라 점진적으로 슬라이딩 이동된다. 따라서, 복원 부재(60)는, 제2 압력 조절바(50)가 빠르게 이동되어 엔드 플레이트들(20)(30)과 배터리 모듈 어셈블리(10) 사이에 작용하는 압력이 급격하게 변동되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 복원 부재(60)는, 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50)를 서로 연결함으로써, 제1 압력 조절바(40)와 제2 압력 조절바(50) 사이의 간격이 무한정 증가되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 복원 부재(60)의 복원력은 압력 조절바(40)(50)들과 엔드 플레이트(20)(230)들을 매개로 배터리 모듈 어셈블리(10)에 전달되는데, 이러한 복원 부재(60)의 복원력이 배터리 모듈 어셈블리(10)에 항상 작용하면 배터리 모듈 어셈블리(10)에 악영향을 줄 우려가 있다. 그런데, 제2 압력 조절바(50)의 탄성 후크(52)가 제1 압력 조절바(40)의 후크홀(44)에 결합되면, 복합 부재의 복원력은 탄성 후크(52) 및 이와 결합된 후크홀(44)에 작용하여 모두 상쇄된다. 따라서, 복원 부재(60)의 복원력은 탄성 후크(52)가 후크홀(44)에서 분리되어 제2 압력 조절바(50)가 이동 중일 때만 배터리 모듈 어셈블리(10)에 선택적으로 작용하므로, 복원 부재(60)의 복원력에 의해 배터리 모듈 어셈블리(10)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 배터리 팩
10 : 배터리 모듈 어셈블리
12 : 배터리 모듈
20 : 제1 엔드 플레이트
30 : 제2 엔드 플레이트
40 : 제1 압력 조절바
42 : 수용 공간
44 : 후크홀
46 : 삽입구
50 : 제2 압력 조절바
52 : 탄성 후크
60 : 복원 부재

Claims (7)

  1. 다수의 이차전지를 구비하는 배터리 모듈 어셈블리;
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 일단에 설치되는 제1 엔드 플레이트;
    상기 일단과 대향되는 상기 배터리 모듈 어셈블리의 타단에 설치되는 제2 엔드 플레이트;
    상기 제1 엔드 플레이트와 상기 제2 엔드 플레이트 사이에 위치하도록 상기 제1 엔드 플레이트에 고정되는 제1 압력 조절바; 및
    상기 제1 압력 조절바에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되도록 상기 제2 엔드 플레이트에 고정되는 제2 압력 조절바를 포함하며;
    상기 제1 압력 조절바는,
    상기 제2 압력 조절바가 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되도록 형성되는 수용 공간; 및
    상기 수용 공간과 연통되도록 상기 제2 압력 조절바의 슬라이딩 이동 방향을 따라 형성되는 복수의 후크홀들을 구비하며;
    상기 제2 압력 조절바는,
    상기 제2 압력 조절바가 상기 수용 공간을 따라 슬라이딩 이동할 때 상기 후크홀들 중 어느 하나로부터 분리된 후 상기 후크홀들 중 다른 하나에 결합되도록 상기 후크홀들 중 어느 하나에 선택적으로 탄성 결합되는 탄성 후크를 구비하며,
    상기 제1 엔드 플레이트와 상기 제2 엔드 플레이트가 서로 근접되는 방향으로 복원력을 제공하는 복원 부재를 더 포함하고,
    상기 복원 부재는, 인장 스프링으로 구성되며,
    상기 복원 부재는, 상기 수용 공간에 수용된 상태로 상기 일단은 상기 제1 압력 조절바에 고정되고 상기 타단은 상기 제2 압력 조절바에 고정되며,
    상기 복원 부재의 복원력은, 상기 탄성 후크가 상기 후크홀에서 분리되어 상기 제2 압력 조절바가 이동 중일 때에만 상기 배터리 모듈 어셈블리에 선택적으로 작용하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 후크는, 복수 개가 형성되되 상기 후크홀들보다 적은 개수가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 후크홀들은, 미리 정해진 간격으로 형성되며,
    상기 탄성 후크들은, 상기 후크홀들의 상기 미리 정해진 간격의 정수 배에 해당하는 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 후크는, 단부가 상기 제1 엔드 플레이트 쪽으로 편심되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 삭제
  6. 삭제
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