KR101730960B1 - 서로 맞물리는 결합이 적용된 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수개의 배터리 셀; 상기 복수개의 배터리 셀의 측면들에 인접하고, 개구부를 포함하는 지지플레이트; 및 상기 지지플레이트에 인접하고, 돌출부를 구비하는 제1 엔드플레이트;를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 개구부와 결합하여 상기 제1 엔드플레이트와 지지플레이트를 함께 연결하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

서로 맞물리는 결합이 적용된 배터리 모듈 {BATTERY MODULE HAVING INTERLOCKING}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 배터리 셀을 포함하여 신규한 구조로 이루어진 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 배터리 모듈이 개발되고 있으며, 상기한 고출력 배터리 모듈은 고전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다.
배터리 모듈을 채용하는 기기들의 외관이 다양해 지면서, 이에 대응하여 상기 배터리 모듈의 형태도 다양할 것이 요구되며, 특히 경량화 소형화된 배터리 모듈의 수요가 증가하고 있다. 또한, 배터리 모듈은 기본적으로 안전성이 전제되어야 하므로, 이를 모두 충족시킬 수 있도록 배터리 모듈의 구조에 대하여 다방면으로 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 공개특허공보 제2007-0081584호(2007.08.17)에 개시되어 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 신규한 부재를 이용하여 생산성이 향상된 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 외력에 의하여 배터리 셀이 유동하지 않고 견고하게 고정된 배터리 모듈을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 실시예들은 복수개의 배터리 셀; 상기 복수개의 배터리 셀의 측면들에 인접하고, 개구부를 포함하는 지지플레이트; 및 상기 지지플레이트에 인접하고, 돌출부를 구비하는 제1 엔드플레이트;를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 개구부와 결합하여 상기 제1 엔드플레이트와 지지플레이트를 함께 연결하는 배터리 모듈을 포함할 수 있다.
상기 개구부는 상기 복수개의 배터리 셀의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 제1 엔드플레이트는 상기 지지플레이트와 결합되되, 상기 개구부와 상기 돌출부 사이의 개구부-돌출부 결합에 의해서만 결합될 수 있다.
상기 개구부-돌출부 결합은 별도의 체결부재가 없이 이루어질 수 있다.
상기 돌출부는 상기 제1 엔드플레이트의 절곡부일 수 있다. 상기 돌출부의 측면끝단 (lateral end)은 상기 복수개의 배터리 셀과 중첩되지 않도록 (non-overlapping) 구비될 수 있다.
상기 돌출부는, 상기 개구부를 통과하도록 연장되는 연장부, 및 상기 연장부에서 절곡된 절곡부를 포함할 수 있다. 상기 측면끝단은 상기 절곡부에 구비될 수 있다. 상기 연장부의 길이는 상기 지지플레이트의 두께에 대응할 수 있다.
상기 절곡부는 상기 지지플레이트의 외면에 인접하고, 상기 지지플레이트의 내면은 상기 복수개의 배터리 셀의 측면에 인접할 수 있다. 상기 절곡부는 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 지지플레이트의 외면에 구비되는 홈 (indentation)에 대응하도록 구비될 수 있다.
상기 배터리 모듈은 제2 엔드플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 엔드플레이트는 상기 지지플레이트의 제1 영역에 인접하고, 상기 제2 엔드플레이트는 상기 지지플레이트의 제2 영역에 인접하되, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 대향하도록 위치될 수 있다. 상기 제2 엔드플레이트는 상기 지지플레이트의 제2 영역과 체결되고, 상기 제1 엔드플레이트는 별도의 체결부재 없이 상기 지지플레이트의 제1 영역에 인접하게 결합될 수 있다.
상기 제1 엔드플레이트는 상기 돌출부를 포함하는 제1 구성 (configuration)을 구비하고, 상기 제2 엔드플레이트는 상기 제1 구성과는 다른 형태로 구비되는 제2 구성을 갖을 수 있다.
상기 개구부는 상기 지지플레이트에 구비되는 복수개의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 돌출부는 복수개의 돌출부를 포함하며, 상기 복수개의 돌출부는 서로 이격되도록 구비되어 상기 복수개의 개구부와 연결될 수 있다.
상기 지지플레이트에 구비되는 복수개의 개구부는 서로 이격되도록 구비되고, 각각의 개구부는 상기 개구부를 통과하도록 연장되는 상기 복수개의 돌출부 중 하나를 수용하며, 상기 복수개의 돌출부 중 하나는 상기 개구부의 측벽과 접촉할 수 있다.
상기 제1 엔드플레이트는 상기 복수개의 배터리 셀의 넓은면과 나란한 베이스부를 포함할 수 있다. 상기 돌출부는 상기 베이스부에서 절곡되어 하나의 연속된 조각 (one continuous piece)으로써 일체형으로 형성되며, 상기 돌출부는 상기 지지플레이트의 제1 영역에 안착되되 상기 지지플레이트의 제1 영역은 상기 제1 엔드플레이트에 인접하게 구비될 수 있다.
상기 지지플레이트는 상기 복수개의 배터리 셀의 서로 다른 측면에 인접하도록 정렬된 복수개의 지지플레이트 중 하나일 수 있다. 상기 개구부는 상기 지지플레이트에 구비된 복수개의 개구부들 중 하나일 수 있다. 상기 돌출부는 상기 제1 엔드플레이트의 베이스부에서 연장된 복수개의 돌출부 중의 하나이되, 각각의 돌출부는 상기 개구부들 중 하나를 통과하도록 연장될 수 있다.
상기 복수개의 지지플레이트의 내면은 복수개의 배터리 셀과 대면할 수 있다. 상기 복수개의 돌출부는 상기 지지플레이트의 외면에 안착될 수 있다. 상기 돌출부들은 상기 복수개의 개구부의 측벽과 접촉할 수 있다. 상기 지지플레이트는 상기 복수개의 배터리 셀의 서로 다른 측면에 인접하도록 정렬된 복수개의 지지플레이트 중 하나이고, 상기 복수개의 지지플레이트는 하나의 연속된 조각으로 구비될 수 있다.
상기 지지플레이트는 프레임엔드부 (frame end portion)를 포함하고, 상기 프레임엔드부의 제1 면은 상기 제1 엔드플레이트와 인접하게 구비되고, 상기 플레임엔드부의 제2 면은 상기 프레임엔드부의 제1 면에 대향하는 위치에 구비될 수 있다. 상기 돌출부는 상기 제2 면과 접촉할 수 있다.
상기 지지플레이트는 상기 지지플레이트의 최외측면 (outermost side)이며, 상기 개구부의 측벽인 프레임엔드부를 포함할 수 있다. 상기 프레임엔드부는 복수개의 배터리 셀과 중첩되지 않도록 구비될 수 있다. 상기 돌출부는 상기 개구부의 측벽 및 프레임엔드부와 접촉할 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈의 다른 실시예는 일방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 외측에 배치된 제1 및 제2 엔드플레이트; 및 상기 제1 및 제2 엔드플레이트와 연결되는 하나 이상의 지지플레이트;를 포함하고, 상기 지지플레이트의 일단 및 타단은 상기 제1 및 제2 엔드플레이트와 각각 결합하되 적어도 하나는 홈-돌기에 의하여 결합되는 배터리 모듈을 포함한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 신규한 부재를 이용하여 생산성이 향상된 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 외력에 의하여 유동하지 않고 견고하게 고정된 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도.
도 3은 도 1의 제1 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도.
도 4는 도 1의 A의 확대도.
도 5는 도 1의 제2 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도.
도 7a는 도 6의 제1 결합부와 제3 결합부의 확대도.
도 7b는 도 7a의 X-X'따른 단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
도 9는 도 8의 배터리 모듈의 제1 및 제2 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈 (100)은 일방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀 (10), 예컨대 상기 배터리 셀들 (10)은 서로 나란하도록 정렬될 수 있으며; 상기 배터리 셀 (10)의 외측, 예컨대 서로 대향하는 끝단에 배치된 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120); 및 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)와 연결되는 하나 이상의 지지플레이트 (130);를 포함하고, 예를 들면, 각각의 지지플레이트 (130)의 대향하는 끝단은 각각 상기 제1 엔드플레이트 (110) 및 제2 엔드플레이트 (120)와 연결될 수 있다.
적어도 하나의 지지플레이트 (130)의 일단 및 타단은 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)와 각각 결합하되 홈-돌기에 의하여 결합된다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 엔드플레이 (110, 120) 중 적어도 하나는 상기 홈-돌기 결합에 의하여 상기 지지플레이트 (130)의 적어도 하나와 결합될 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 제1 엔드플레이트 (110)는, 상기 지지플레이트 (130)에 구비되는 개구부인, 예컨대 제2 결합부 (132)와 상기 제2 엔드플레이트 (110)에서 연장되는 제1 결합부 (112)인, 예컨대 돌출부에 의하여 두개의 개별적인 지지플레이트 (130)와 결합될 수 있다.
배터리 셀 (10) 일면이 개구된 전지 케이스와 상기 전지 케이스 내에 수납된 전극 조립체 및 전해액으로 이루어질 수 있다. 전극 조립체 및 전해액은 전기화학적 반응하여 에너지를 발생하고, 예컨대, 상기 전지 케이스의 개구된 면은 상기 배터리 셀 (10)의 제1 면 (14)에 의하여 밀폐될 수 있다. 예컨대, 상기 배터리 셀 (10)의 제1 면 (14)은 캡 조립체를 포함할 수 있다. 상기 제1 면 (14)에는 서로 다른 극성을 갖는 양극단자 (11) 및 음극단자 (12), 벤트부 (13)가 구비될 수 있고, 상기 벤트부 (13)는 배터리 셀 (10)의 안전수단으로 배터리 셀 (10) 내부에서 발생하는 기체를 외부로 방출하는 통로로 작용한다. 서로 이웃하는 배터리 셀 (10)은 버스바 (15)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 버스바 (15)는 너트 (16) 등에 의하여 상기 양극단자 (11) 및 음극단자 (12)에 고정될 수 있다.
상기 배터리 모듈 (100)은 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)와 지지플레이트 (130)를 포함할 수 있다, 상기 제1 엔드플레이트 (110), 제2 엔드플레이트 (120) 및 지지플레이트 (130)는 함께 일방향으로 정렬되는 복수개의 배터리 셀 (10)을 고정할 수 있다. 예컨대, 상기 복수개의 배터리 셀 (10) 전체는 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120) 사이에 구비되고, 상기 지지플레이트 (130)는 상기 복수개의 배터리 셀 (10) 전체의 측면에 인접하게 구비될 수 있다. 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)는 각각 최외각에 구비되는 배터리 셀 (10)의 넓은면과 대면하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (100, 120)는 상기 배터리 셀 (10)을 내측으로 압박하고 지지플레이트 (130)는 배터리 셀 (10)의 양측면을 고정할 수 있다.
상기 지지플레이트 (130)의 일단 및 타단은 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)와 각각 결합되되 적어도 하나는 홈-돌기, 예컨대 지지플레이트 (130)에 구비되는 개구부와 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120) 중 하나에서 연장되는 돌출부가 상기 개구부를 통과하도록 구비되어 이들 사이에서 개구부-돌출부 결합에 의하여 결합될 수 있다.
예를 들면, 제1 엔드플레이트 (110)는 적어도 두개의 지지플레이트 (130)와 개구부-돌출부 결합을 형성하는 경우에는, 상기 상기 제1 엔드플레이트 (110)는 제1 결합부 (112)를 포함하고, 상기 제2 엔드플레이트 (122)는 제2 결합부 (122)를 포함할 수 있다. 상기 제1 결합부 (112)는 상기 제2 결합부 (122)와는 다른 구조 및 다른 형성으로 구비될 수 있다. 상기 지지플레이트 (130)의 서로 대향하도록 위치되는 일단 및 타단에는 각각 제3 결합부 (132)와 제4 결합부 (133)가 구비될 수 있다. 상기 제3 및 제4 결합부 (132, 133)는 각각 상기 제1 결합부 (112)와 상기 제2 결합부 (122)의 형태 및 구조를 수용하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제3 및 제4 결합부 (132, 133)은 각각 제1 및 제2 결합부 (112, 122)와 결합될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제3 결합부 (132)는 상기 지지플레이트 (130)에 구비되는, 예컨대 관통홀과 같은 적어도 하나 이상의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 지지플레이트 (130)에 구비되는 개구부는 상기 복수개의 배터리 셀 (10)의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제3 결합부 (132)는 상기 제1 엔드플레이트 (110)와 인접한 배터리 셀 (10)의 측면을 노출시킬 수 있다. 상기 지지플레이트 (130)는 상기 복수개의 배터리 셀 (10)의 측면을 노출시키도록 다른 개구부를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 다른 개구부들은 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120) 중 적어도 하나와 개구부-돌출부 결합하는 것을 제외한 것이므로, 상기 다른 개구부들은 상기 제3 결합부 (132)와는 상이하게 구비될 수 있다.
제4 결합부 (133)는 상기 지지플레이트 (130)에서 연장되어 돌출되도록 구비될 수 있다. 상기 제2 결합부 (133)는, 예컨대 체결부재 등을 사용하여 상기 제2 엔드플레이트 (120)를 지지플레이트 (130)에 걸합시키기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제4 결합부 (133)는 제1 관통홀 (133a)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 관통홀 (133a)은 상기 제1 관통홀 (133a)을 관통하도록 연장되는 체결볼트 등과 같은 별도의 체결부재 (20)를 수용할 수 있다. 또한, 상기 별도의 체결부재 (20)는 그에 대응하는 제2 결합부 (122)에 구비되는 제2 관통홀 (122a)를 통과하여 연장될 수 있다. 상기 제4 결합부 (133)는 복수개의 배터리 셀 (10)과의 관계에서 중첩되지 않도록 구비될 수 있으며, 예컨대, 상기 제1 관통홀 (133a)은 상기 복수개의 배터리 셀 (10) 중 어떤것도 노출시키지 않을 수 있다. 따라서, 제2 결합부 (122) 및 제4 결합부 (133)는 상기 제1 결합부 (112) 및 제3 결합부 (132)를 고정하기 위하여 사용된 것과는 다른 방식에 의하여 결합될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제3 결합부 (112, 132)는 서로 개구부-돌출부 결합에 의하여 연결될 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 상기 제1 결합부 (112)는 상기 제1 엔드플레이트 (110)에서 연장된 돌출부일 수 있으며, 상기 제3 결합부 (132)는 개구부일 수 있으므로, 상기 제1 엔드플레이트 (110)와 지지플레이트 (130)는 상기 개구부-돌출부 결합에 의하여 서로 연결되어 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)는 각각 배터리 셀 (10)과 대면하는 제1 및 제2 베이스부 (111, 121)를 포함할 수 있다. 상기 제1 베이스부 (111)에는 제1 결합부 (112)가 될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 결합부 (112)는 제1 폭을 갖고 상기 제1 베이스부 (111)에서 연장되는 돌출부일 수 있으며, 상기 제1 베이스부 (111)는 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖을 수 있다. 상기 제2 베이스부 (121)에는 제2 결합부 (122)가 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 결합부 (122)는 제3 폭을 갖고 상기 제2 베이스부 (121)에서 연장되는 연장부재일 수 있으며, 상기 제2 베이스부 (121)는 상기 제3 폭보다 큰 제4 폭을 갖을 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 결합부 (112, 122)는 상기 제1 및 제2 베이스부 (111, 121)의, 예컨대 복수개의 측면인 좌측 및 우측에 각각 구비될 수 있다.
도 3은 도 1의 제1 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도이고, 도 4는 도 1의 A의 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 지지플레이트 (130)는 상기 배터리 셀 (10)의 측면과 중첩되도록, 예컨대 상기 배터리 셀 (10)의 측면을 지지하는 사각형의 판형부재 (131)와 상기 판형부재 (131)의, 서로 대향하는 양끝단인 일단 및 타단에 구비되는 제3 및 제4 결합부 (132, 133)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 결합부 (132)는 상기 판형부재 (131)의 일단에 구비되는 하나 이상의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제4 결합부 (133)는 상기 판형부재 (131)의 대향하는 끝단에서 연장되는 하나 이상의 연장부재를 포함할 수 있다. 상기 판형부재 (131)는 상기 지지플레이트 (130)의 최외면이자, 상기 제3 결합부 (132), 예컨대 개구부의 측벽중 하나인 프레임엔드부 (frame end portion)를 포함할 수 있다. 상기 판형부재 (131)의 프레임엔드부의 제1 면은 상기 제1 엔드플레이트 (11)와 인접할 수 있다. 상기 프레임엔드부의 제1 면에 대향하는 위치에 구비되는 상기 판형부재 (131)의 프레임엔드부의 제2 면은 상기 제1 결합부 (112), 예컨대 돌출부와 접촉할 수 있다. 또한, 상기 제1 결합부 (112)는 상기 프레임엔드부에 의하여 구비되는 제3 결합부 (132)의 측벽과 접촉할 수 있다. 상기 판형부재 (131)의 프레임엔드부는 복수개의 배터리 셀 (10)과의 관계에서 접촉하지 않도록 구비될 수 있다.통상, 배터리 모듈에서 복수개의 배터리 셀의 정렬상태를 고정하기 위해서는 다양한 형태의 부재들이 사용되 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀은 그 표면이 매끄러워 핸들링이 어렵고, 상기 배터리 셀의 수가 증가할수록 배터리 셀을 고정하는 데 복잡한 공정을 필요로하므로 공정시간을 증가시킨다. 이는 배터리 모듈의 생산성을 저하시킨다. 배터리 모듈은 제1 및 제2 엔드플레이트와 지지플레이트 사이의 결합을 촉진시킴으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 별도의 체결부재를 생략함으로써, 생산과정 중에 체결부재가 생략되는 경우 발생할 수 있는 불량을 방지하거나, 또는 불량의 가능성을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 결합부 (112)는 복수개의 제1 결합부 (112)를 포함할 수 있다. 제1 엔드플레이트 (110)에서 각각의 제1 결합부 (112)는 연장부 (112a)와 절곡부 (112b)를 포함할 수 있다. 상기 연장부 (112a)는 제1 방향으로 연장될 수 있는데, 상기 제1 베이스부 (111)와 실질적으로 나란하게 연장될 수 있다. 복수개의 연장부는 상기 베이스부 (111)의 서로 대향하는 양측에 형성될 수 있다. 상기 절곡부 (112b)는 상기 연장부 (112a)에서 상기 제1 방향으로 가로지르는 방향인 제2 방향, 예컨대 배터리 셀 (10, 도 1 참조)의 반대방향으로 절곡될 수 있다. 예컨대, 각각의 절곡부 (112b)는 대응되는 연장부 (112a)에서 실질적으로 수직하게 구비될 수 있다.
상기 제1 베이스부 (111), 상기 연장부 (112a), 및 절곡부 (112b)는 하나의 연속된 조각으로써 일체형으로 형성되거나, 또는 함께 조립될 수 있다. 상기 절곡부 (112b)는 상기 연장부 (112a)에서 직접 연장될 수 있다. 또한, 상기 연장부 (112a)의 길이 (s)는 상기 지지플레이트 (130)의 두께 (t)에 대응하도록 구비될 수 있다. 따라서, 연장부 (112a)는 상기 제3 결합부 (132)를 통하여 연장될 수 있으며, 예컨대, 상기 연장부 (112a)는 상기 제2 결합부 (132)의 측벽과 직접 접촉할 수 있다. 상기 절곡부 (112b)는 상기 지지플레이트 (130)의 외면에 인접하게 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 절곡부 (112b)는 상기 지지플레이트 (130)의 외면상에 직접 구비될 수 있다. 상기 지지플레이트 (130)의 외면은 복수개의 배터리 셀 (10)의 측면과 인접한 상기 지지플레이트 (130)의 내면에 대하여 반대면일 수 있다.
상기 제1 엔드플레이트 (110)와 지지플레이트 (130)는 제1 및 제3 결합부 (112, 132)에 의하여 서로 결합될 수 있는데, 이때 볼트 또는 스터드 등의 체결부재를 필요로 하지 않는다. 예를 들면, 제1 및 제3 결합부 (112, 132) 사이의 개구부-돌출부 결합은 어떤 별도의 체결부재가 없이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 엔드플레이트 (110)의 서로 다른 양측에 지지플레이트 (130)를 구비시킨 후, 상기 제1 결합부 (112)가 상기 제3 결합부 (132)를 통과시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 엔드플레이트 (110)와 지지플레이트 (130)의 얼라인 (align)을 용이하게 맞출 수 있고, 예컨대 어떤 별도의 체결부재 없이도 서로 맞물리는 결합 (interlocking) 관계를 이용하여 서로 결합될 수 있다. 이어서, 상기 제1 엔드플레이트 (110)를 외측으로 이동시켜, 상기 제1 결합부 (112)와 제3 결합부 (132)가 서로 중첩하게 한다. 따라서, 상기 제1 엔드플레이트 (110)와 지지플레이트 (130)는 서로 정위치에서 별도의 체결부재를 사용하지 않고 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1 결합부 (112)에서 연장부 (112a)의 길이 (s)는 지지플레이트 (130)의 두께 (t)에 대응하도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 결합부 (112)의 연장부 (112a)와 절곡부 (112b)는 상기 제3 결합부 (132)를 감싸도록 구비되어, 상기 제3 결합부 (132)를 고정할 수 있으므로, 상기 제1 엔드플레이트 (110)와 지지플레이트 (130)의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 엔드플레이트 (110)와 지지플레이트 (130)를 먼저 결합시켜 일정 공간을 구비한 후, 상기 일정 공간내에 복수개의 배터리 셀을 정렬시킨다. 따라서, 배터리 셀의 위치 정렬이 용이하고, 또한 공정중에서도 배터리 셀의 정렬상태가 유지될 수 있으므로 공정효율을 향상시킨다.
도 5는 도 1의 제2 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도이다.
상기 지지플레이트 (130)는 상기 판형부재 (131)의 서로 대향하는 끝단인 일단 및 타단에 구비되는 제3 및 제4 결합부 (132, 133)를 포함할 수 있는데, 이때, 상기 제4 결합부 (133)는 상기 판형부재 (131)의 타단에서 연장되어 구비되는 하나 이상으로 돌출될 수 있다. 예컨대, 상기 제4 결합부 (133)의 돌출되는 폭은 상기 판형부재 (131)의 폭보다 좁은 폭으로 돌출될 수 있다. 또한, 상기 제2 엔드플레이트 (120)는 제2 베이스부 (121)에서 상기 배터리 셀 (10, 도 1 참조)의 반대방향으로 절곡되어 연장되는 제2 결합부 (122)를 포함할 수 있다. 제2 결합부 (122)는 상기 배터리 셀 (10)과의 관계에서 중첩되지 않도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2 결합부 (122)와 상기 제4 결합부 (133)는 각각 서로 대응하도록 구비되는 관통홀 (122a, 133a)을 포함할 수 있다. 각각의 제2 결합부 (122)는 상기 제4 결합부 (133)의 하나에 대응하도록 구비될 수 있다.
상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)에 구비되는 제1 및 제2 베이스부 (111, 121)의 크기, 예컨대 길이 및 폭은 서로 대응하도록 구비될 수 있고, 또한 상기 제1 및 제2 베이스부 (111, 121)의 크기, 예컨대 길이 및 폭은 배터리 셀의 넓은 면에 대응할 수 있다.
따라서, 상기 제1 엔드플레이트 (110)와 지지플레이트 (130)를, 예컨대 개구부-돌출부 결합을 이용하여 먼저 고정시킨 후, 복수개의 배터리 셀을 정렬시킨 상태에서 상기 제2 엔드플레이트 (120)로 상기 배터리 셀을 내측으로 가압시킨다. 이때, 상기 제2 엔드플레이트 (120)는 지지플레이트 (130)와 서로 결합될 수 있다. 즉, 제2 엔드플레이트 (122)의 제2 결합부 (122)는 지지플레이트 (130)의 제4 결합부 (133)와 서로 중첩되고, 제2 결합부 (122) 및 제4 결합부 (133)에 각각 구비되는 관통홀 (122a, 133a)도 서로 대응될 수 있다. 상기 관통홀 (122a, 133a)은 별도의 체결부재 (20)에 관통되어 결합되며, 이에 의하여 복수개의 배터리 셀은 견고하게 고정될 수 있다. 예컨대, 상기 체결부재 (20)는 볼트 또는 스터드를 포함할 수 있다.
이하에서, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 후술할 내용을 제외하고는, 도 1 내지 도 5에서 설명한 실시예에 기재된 내용과 유사하므로 이에 대한 자세한 내용은 생략한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도이다. 도 7a는 제1 결합부와 제3 결합부의 확대도이고, 도 7b는 도 7a의 X-X'에 따른 단면도이다.
도 6 내지 도 7b를 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈에서, 상기 지지플레이트 (230)의 일단은 상기 제1 엔드플레이트 (210)와 결합하되 홈-돌기, 예컨대 개구부-돌출부 결합에 의하여 결합될 수 있다. 상기 제1 엔드플레이트 (210)는 제1 베이스부 (211)와 상기 제1 베이스부 (211)의 양측에 구비되는 제1 결합부 (212)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제1 결합부 (212)는, 예컨대 상기 제1 베이스부 (211)의 서로 대향하는 측면 등, 상기 제1 베이스부 (211)의 측면에서 연장될 수 있다. 지지플레이트 (230)에 구비되는 적어도 하나의 제3 결합부 (232)는 상기 제1 결합부 (212)에 대응하도록 구비될 수 있다. 예컨대, 복수개의 제3 결합부 (232)는 상기 지지플레이트 (230)의 일단에 구비될 수 있다.
제1 결합부 (212)는 연장부 (212a)와 절곡부 (212b)로 이루어질 수 있다. 상기 제1 결합부 (212)와 제3 결합부 (232)가 서로 결합될 때, 상기 연장부 (212a)와 절곡부 (212b)는 상기 제3 결합부 (232)의 형태와 대응하여 서로 중첩될 수 있다. 상기 절곡부 (212b)는 상기 지지플레이트 (230)의 외면에 안착될 수 있다.
또한, 상기 절곡부 (212b)의 표면에는 상기 절곡부 (212b)의 표면 상에 형성된 하나 이상의 돌기 (215)를 포함할 수 있다. 상기 돌기 (215)는 상기 지지플레이트 (230)의 외면과 접하는 부분에 구비될 수 있다. 상기 지지플레이트 (230)의 외면에는 상기 절곡부 (212b) 상에 구비된 돌기 (215)에 대응하는 하나 이상의 홈 (235)을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 결합부 (212, 232)가 서로 중첩되는 부분에는 각각 돌기 (215) 및 홈 (235)이 구비되어 있어 상기 제1 엔드플레이트 (210)와 지지플레이트 (230)의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 9는 도 8의 배터리 모듈의 제1 및 제2 엔드플레이트와 지지플레이트의 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈 (300)은 복수개의 배터리 셀 (10)과 상기 배터리 셀 (10)을, 고정하는 제1 및 제2 엔드플레이트 (310, 320) 및 지지플레이트 (330)를 포함하고, 상기 제1 엔드플레이트 (310)는 상기 지지플레이트 (330)와 결합하되 별도의 체결부재 (20)를 사용하지 않고 상기 제1 엔드플레이트 (310)와 지지플레이트 (330)를 결합시킬 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 플레이트 (330a, 330b)의 일단은 상기 제1 엔드플레이트 (310)의 제1 결합부 (312)에 대응하는 제3 결합부 (332)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 플레이트 (330a, 330b)의 타단은 상기 제2 엔드플레이트 (320)의 제2 결합부 (322)에 대응하는 제4 결합부 (333)를 포함할 수 있다.
지지플레이트 (330)는 상기 배터리 셀 (10)의 측면을 지지하는 한쌍의 제1 플레이트 (330a)와 상기 배터리 셀 (10)의 바닥면을 지지하도록, 상기 배터리 셀 (10)이 안착되는 제2 플레이트 (330b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 플레이트 (330a)는 상기 제2 플레이트 (330b)와 연결되어 하나의 연속 조각으로써 일체형으로 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 플레이트 (330a)는 배터리 셀 (10)의 양측면을 지지하도록 한쌍으로 구비되므로, 상기 제2 플레이트 (330b)와 결합하여 단면이 U자형으로 구비될 수 있다.
제1 결합부 (312)는 제3 결합부 (332)와 결합하여 제1 엔드플레이트 (310)와 지지플레이트 (330)의 일단을 연결할 수 있고, 이어서 상기 제1 엔드플레이트 (310)와 지지플레이트 (330)에는 복수개의 배터리 셀 (10)이 정렬된다. 또한, 상기 지지플레이트 (330)의 타단에 구비되는 제4 결합부 (333)는 제2 결합부 (322)와 결합하여 제2 엔드플레이트 (320)를 지지플레이트 (330)에 연결할 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 및 제2 엔드플레이트 (310, 320)는 상기 제1 및 제2 베이스부 (311, 321)의 양측뿐 아니라 바닥에도 제1 및 제2 결합부 (312, 322)를 구비할 수 있다. 바닥측에 구비되는 제1 및 제2 결합부 (312, 322)는 지지플레이트 (330)의 제2 플레이트 (330b)와 결합하여 상기 배터리 모듈 (300)을 더욱 견고하게 고정시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 플레이트 (310)는 상기 제1 엔드플레이트 (310)의 적어도 3개의 다른 측면에 정렬된 복수개의 제1 결합부 (312)를 포함할 수 있다. 상기 결합부 (312)의 각각은 상기 지지플레이트 (330)에 구비되는 제3 결합부 (332)와 대응할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 모듈에서, 다양한 형태의 부재들이 복수개의 배터리 셀들을 정렬상대로 고정하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 부재들은 서로 결합되는 엔드플레이트와 지지플레이트를 포함할 수 있다. 실시예들은 상기 엔드플레이트와 지지플레이트 사이에서 별도의 체결부재를 생략하는 구성을 포함한다. 예컨대, 배터리 모듈을 제작하는 과정에서, 제1 및 제2 엔드플레이트와 상기 지지플레이트 사이의 결합을 촉진함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 별도의 체결부재를 생략함으로써, 생산과정에서 상기 별도의 체결부재의 사용을 수반하는 과정의 생략에 따라 발생할 수 있는 불량을 방지하거나, 불량의 가능성을 감소시킬 수 있다. 또한, 실시예들은 배터리 셀들이 견고하게 결합되어 외력에 의하여 상기 배터리 셀들이 유동하지 않는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 배터리 셀 11, 12: 양극단자, 음극단자
13: 벤트부 14: 캡 플레이트
15: 버스바 16: 너트
100, 300: 배터리 모듈 110, 210, 310: 제1 엔드플레이트
111, 211, 311: 제1 베이스부 112, 212, 312: 제1 결합부
120, 220, 320: 제2 엔드플레이트 121, 221, 321: 제2 베이스부
122, 222, 322: 제2 결합부 130, 230, 330: 지지플레이트
132, 232, 332: 제3 결합부 133, 233, 333: 제4 결합부

Claims (20)

  1. 복수개의 배터리 셀;
    상기 복수개의 배터리 셀의 양측면을 지지하는 한쌍의 제1 플레이트와 상기 복수개의 배터리 셀이 안착되며 배터리 셀의 바닥면을 지지하는 제2 플레이트를 포함하고, 상기 제1, 제2 플레이트는 서로 일체적으로 연결되며, 각각의 제1, 제2 플레이트에 형성된 개구부를 포함하는 지지플레이트; 및
    상기 지지플레이트에 인접하고, 돌출부를 구비하는 제1 엔드플레이트;를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 개구부와 결합하여 상기 제1 엔드플레이트와 지지플레이트를 함께 연결하며,
    제2 엔드플레이트를 더 포함하고,
    상기 제1, 제2 엔드플레이트는 상기 복수개의 배터리 셀의 서로 반대편에 배치되며,
    상기 제2 엔드플레이트와 지지플레이트는 각각 체결부재에 의해 함께 관통되도록 상기 돌출부와 반대되는 방향으로 나란하게 연장되어 서로 겹쳐지며 관통홀이 형성된 결합부를 포함하며,
    상기 개구부는 상기 돌출부와의 결합을 위해 상기 돌출부를 수용함과 동시에 상기 복수개의 배터리 셀 일부의 측면 또는 바닥면을 노출시키는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔드플레이트는 상기 지지플레이트와 결합되되, 상기 개구부와 상기 돌출부 사이의 개구부-돌출부 결합에 의해서만 결합되는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개구부-돌출부 결합은 별도의 체결부재가 없이 이루어지는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제1 엔드플레이트의 절곡부이고, 상기 돌출부의 측면끝단 (lateral end)은 상기 복수개의 배터리 셀과 중첩되지 않도록 (non-overlapping) 구비되는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 개구부를 통과하도록 연장되는 연장부, 및
    상기 연장부에서 절곡된 절곡부를 포함하고, 상기 측면끝단은 상기 절곡부에 구비되는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연장부의 길이는 상기 지지플레이트의 두께에 대응하는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 절곡부는 상기 지지플레이트의 외면에 인접하고, 상기 지지플레이트의 내면은 상기 복수개의 배터리 셀의 측면에 인접하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절곡부는 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 지지플레이트의 외면에 구비되는 홈 (indentation)에 대응하도록 구비되는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔드플레이트는 상기 지지플레이트의 제1 영역에 인접하고,
    상기 제2 엔드플레이트는 상기 지지플레이트의 제2 영역에 인접하되, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 대향하도록 위치되는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 엔드플레이트는 상기 지지플레이트의 제2 영역과 체결되고,
    상기 제1 엔드플레이트는 별도의 체결부재 없이 상기 지지플레이트의 제1 영역에 인접하게 결합되는 배터리 모듈.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 지지플레이트에 구비되는 복수개의 개구부를 포함하고,
    상기 돌출부는 복수개의 돌출부를 포함하며, 상기 복수개의 돌출부는 서로 이격되도록 구비되어 상기 복수개의 개구부와 연결되는 배터리 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지지플레이트에 구비되는 복수개의 개구부는 서로 이격되도록 구비되고, 각각의 개구부는 상기 개구부를 통과하도록 연장되는 상기 복수개의 돌출부 중 하나를 수용하며, 상기 복수개의 돌출부 중 하나는 상기 개구부의 측벽과 접촉하는 배터리 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔드플레이트는 상기 복수개의 배터리 셀의 넓은면과 나란한 베이스부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 베이스부에서 절곡되어 하나의 연속된 조각 (one continuous piece)으로써 일체형으로 형성되며,
    상기 돌출부는 상기 지지플레이트의 제1 영역에 안착되되 상기 지지플레이트의 제1 영역은 상기 제1 엔드플레이트에 인접하게 구비되는 배터리 모듈.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제1항에 있어서,
    상기 지지플레이트는 프레임엔드부 (frame end portion)를 포함하고, 상기 프레임엔드부의 제1 면은 상기 제1 엔드플레이트와 인접하게 구비되고, 상기 프레임엔드부의 제2 면은 상기 프레임엔드부의 제1 면에 대향하는 위치에 구비되며,
    상기 돌출부는 상기 제2 면과 접촉하는 배터리 모듈.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 지지플레이트는 상기 지지플레이트의 최외측면 (outermost side)이며, 상기 개구부의 측벽인 프레임엔드부를 포함하고, 상기 프레임엔드부는 복수개의 배터리 셀과 중첩되지 않도록 구비되며,
    상기 돌출부는 상기 개구부의 측벽 및 프레임엔드부와 접촉하는 배터리 모듈.
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