KR102450449B1

KR102450449B1 - 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈

Info

Publication number: KR102450449B1
Application number: KR1020220035337A
Authority: KR
Inventors: 홍건웅; 곽성복; 이재용; 이동주; 배광우; 도희준
Original assignee: 덕양산업 주식회사
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2022-10-05

Abstract

걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈이 개시된다. 본 발명에 따른 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈은, 복수의 배터리셀이 적층되어 구성된 배터리부를 내측에 수납하는 보호프레임을 포함하는 배터리모듈로서, 상기 보호프레임은, 상기 배터리부의 양측면을 지지하는 제1,2 측면커버; 상기 배터리셀의 리드탭에 접속되는 복수의 버스바가 장착되고, 상기 배터리부의 전면과 후면을 지지하도록 상기 제1,2 측면커버에 결합되는 전,후방커버; 상기 배터리부의 상면과 하면을 각각 지지하도록 배치되는 상,하부커버; 및 상기 상부커버에 대한 슬라이드 조립을 통해 상기 상부커버에 걸림고정되며 상기 제1,2 측면커버에 결합되어 상기 상부커버의 이탈을 방지하는 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 별도의 작업도구나 장비 없이 슬라이드 조립을 통해 상부커버에 간편하게 걸림고정되는 스트랩이 제1,2 측면커버에 견고히 결합되는 구조로 이루어짐에 따라, 상부커버의 이탈이 방지되어 배터리모듈의 강성 및 안전성이 향상되는 것은 물론이고, 조립의 작업성이 구조적으로 향상되어 제조비용의 절감이 기대될 수 있는 효과가 있다.

Description

걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈{BATTERY MODULE WITH SLIDING AND JAM-FASTENING STRAP}

본 발명은, 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적층된 복수의 배터리셀을 내측에 수납하는 보호프레임 중 상부커버에 걸림고정되어 상부커버의 이탈을 방지하는 스트랩이 구비된 배터리모듈에 관한 것이다.

전기에너지를 반복적으로 저장하고 공급하는 2차 전지는, 종래 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야를 넘어서 근래에는 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV, Electric Vehicle, Energy Storage System) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 동력원으로 사용되고 있다.

현재 저장 시스템(ESS)이나 전기 자동차(EV) 등에 널리 사용되는 2차 전지는 리튬이온 전지, 리튬폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 분류될 수 있는데, 이러한 2차 전지는 하나의 단위 셀당 대략 25V 내지 42V의 출력 전압으로 충방전을 반복하게 된다.

따라서 더욱 높은 출력 전압과 전력 용량이 요구되는 경우, 여러 개의 배터리셀을 연결하여 배터리모듈을 구성하거나 이러한 배터리모듈을 다시 직,병렬로 연결하고 기타 회로를 추가하여 고출력의 배터리팩을 구성하게 된다.

이때, 높은 집적도로 적층이 가능하고 용량 대비 중량이 작은 각형 또는 파우치형 배터리셀 등으로 배터리팩을 구성하는 경우, 배터리셀에 대한 충전과 방전이 반복적으로 이루어지게 되면, 과충전이나 과방전, 단락, 고온에서의 방치 등과 같이 다양한 원인에 의해 배터리셀의 외피가 부풀어 오르는 팽윤(swellg) 현상이 발생하게 된다.

이러한 팽윤 현상은, 2차 전지의 수명 단축, 용량 저하, 성능 저하뿐만 아니라, 발화 및 폭발과 같은 안전사고로 이어질 수 있기 때문에, 배터리모듈은 적층된 배터리셀을 내부에 수납하여 패키징하고 외부 충격 등으로부터 보호하는 커버 프레임과, 배터리셀의 팽윤을 수용하며 압박지지하기 위해 배터리셀 사이에 배치되는 압축패드와, 팽윤된 배터리셀에 의한 커버 프레임의 변형이나 이탈을 방지하기 위해 상호 조립된 커버 프레임을 추가로 체결하는 스트랩 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 배터리모듈과 관련하여, 대한민국공개특허 제10-2015-0115252호(공개일자: 2015년10월14일)는 '케이스 프레임 타입의 2셀 배터리모듈을 포함하는 배터리모듈 어레이'에 대한 기술을 개시하고 있다.

상술한 선행기술은, 이차전지 셀을 적층방향으로 가압하는 앤드 플레이트(21)와 'ㄷ' 형상의 텐션-바(30)를 별도의 체결수단인 볼트(31)를 통해 견고히 고정함으로써 구조적인 강성과 공간 효율성을 높이는 장점이 있다고 언급하고 있다.

그러나 배터리모듈 어셈블리(20)의 상면을 덮는 커버가 별도로 구비되지 않고, 단순히 한 쌍의 텐션-바(30)로만 적층된 배터리모듈 어셈블리(20)를 직접 지지하도록 구성된 점에서 구조적인 강성 향상이 제한적이고, 내부 배터리셀의 화재나 폭발시 외부 확산이 효과적으로 차폐되지 못하는 문제가 있다.

대한민국공개특허 제10-2015-0115252호(공개일자: 2015년10월14일)

본 발명의 목적은, 내부 배터리셀의 화재나 폭발시 외부 확산을 차단하는 상부커버에 별도의 작업도구 없이도 걸림고정되어 상부커버의 이탈을 견고하게 방지할 수 있고, 배터리모듈의 강성 및 안전성과 조립의 작업성을 구조적으로 향상시킬 수 있는 스트랩이 구비된 배터리모듈을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 복수의 배터리셀이 적층되어 구성된 배터리부를 내측에 수납하는 보호프레임을 포함하는 배터리모듈로서, 상기 보호프레임은, 상기 배터리부의 양측면을 지지하는 제1,2 측면커버; 상기 배터리셀의 리드탭에 접속되는 복수의 버스바가 장착되고, 상기 배터리부의 전면과 후면을 지지하도록 상기 제1,2 측면커버에 결합되는 전,후방커버; 상기 배터리부의 상면과 하면을 각각 지지하도록 배치되는 상,하부커버; 및 상기 상부커버에 대한 슬라이드 조립을 통해 상기 상부커버에 걸림고정되며 상기 제1,2 측면커버에 결합되어 상기 상부커버의 이탈을 방지하는 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈에 의해 달성된다.

상기 스트랩은, 상기 상부커버의 상면에서 상기 제1,2 측면커버를 향하여 길게 형성된 장착홈에 안착된 상태로 슬라이드되며 상기 상부커버에 걸림고정되는 이동판; 상기 이동판의 일측에서 절곡되어 상기 제1 측면커버에 밀착되는 지지판; 및 상기 이동판의 타측에서 상기 제2 측면커버에 탄성지지되도록 절곡되어 상기 제2 측면커버 쪽으로 상기 이동판의 슬라이드 조립을 강제하는 탄성판을 포함할 수 있다.

상기 스트랩은, 상기 장착홈에 형성된 복수의 체결돌기가 삽입된 후, 상기 탄성판에 의한 상기 이동판의 슬라이드에 따라 걸림고정되도록 상기 이동판에 관통형성된 결합공을 포함할 수 있다.

상기 장착홈은, 상기 이동판의 정확한 슬라이드 조립을 위해, 중앙라인과 상기 중앙라인의 양측에 배치된 가장자리 라인은 서로 다른 2단계의 깊이로 형성되고, 상기 이동판은, 상기 장착홈에 대응하여 슬라이드 가능한 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 탄성판은, 상기 이동판에 대하여 예각으로 절곡되어 탄성변형 또는 복원되는 변형부와, 상기 변형부에서 연장형성되어 상기 제2 측면커버에 지지되며 상기 제2 측면커버에 형성된 제2 조립돌기에 걸림결합되는 제2 요철부를 포함할 수 있다.

상기 지지판은, 상기 제1 측면커버에 지지되며 상기 제1 측면커버에 형성된 제1 조립돌기에 걸림결합되는 제1 요철부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 배터리부를 내측에 수납하는 보호프레임 중 상부커버가 배터리부의 상면을 지지하도록 배치되고, 별도의 작업도구나 장비 없이 슬라이드 조립을 통해 상부커버에 간편하게 걸림고정되는 스트랩이 제1,2 측면커버에 견고히 결합되는 구조로 이루어짐에 따라, 상부커버의 이탈이 방지되어 배터리모듈의 강성 및 안전성이 향상되는 것은 물론이고, 조립의 작업성이 구조적으로 향상되어 제조비용의 절감이 기대될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 스트랩의 길이방향을 기준으로 한 종단면도이다.
도 4 내지 도 7은 도 1의 스트랩이 상부커버에 체결되는 과정을 단계별로 각각 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 스트랩의 길이방향을 기준으로 한 종단면도이고, 도 4 내지 도 7은 도 1의 스트랩이 상부커버에 체결되는 과정을 단계별로 각각 도시한 도면이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.

본 발명에 따른 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈(100)은, 별도의 작업도구나 장비 없이 슬라이드 조립을 통해 상부커버(150a)에 간편하게 걸림고정되며 제1,2 측면커버(130a,130b)에 견고히 결합되는 스트랩(160)을 통해 조립의 작업성을 구조적으로 향상시키고, 상부커버(150a)의 이탈을 방지하여 배터리모듈의 강성 및 안전성을 향상시키기 위해 안출된 발명이다.

위와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈(100)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리부(110), 보호프레임(120) 및 스트랩(160) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

이하에서는 상술한 각 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 배터리부(110)는, 소정의 출력 전압 및 전력을 형성하기 위해, 납작한 면이 횡방향으로 겹침 배치되도록 복수의 파우치형(납작한 판형상) 배터리셀(10)을 적층하여 구성될 수 있다.

이러한 배터리부(110)를 구성하는 복수의 배터리셀(10) 사이에는, 상술한 바와 같은 스웰링 현상에 의한 외형 변화를 방지하고 외부 충격으로부터 배터리셀(10)을 보호하는 완충케이스 또는 폴리우레탄 등의 소재로 형성된 완충패드가 배터리셀(10) 사이에 개재될 수 있다.

여기서 배터리셀(10)은, 전해질 속의 양극판 및 음극판과, 전해질, 양극판 및 음극판을 감싸 밀봉하는 피막과, 양극판과 음극판을 외부의 버스바(20)와 각각 전기적으로 연결해 주는 돌출된 판형태의 전극인 리드탭(12) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 리드탭(12)은 도 2 등에 도시된 바와 같이, 전방과 후방에 각각 형성되거나, 도시된 바와 달리 전방 및 후방 중 어느 한 방향에 함께 형성될 수 있다.

위와 같은 배터리부(110)는, 이미 공지되어 상용화된 배터리셀(10)을 횡방향으로 적층시킨 구성요소에 불과하고, 본 발명의 요지와는 무관하므로, 이에 대한 구조나 작동 특성 등에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

보호프레임(120)은, 외부 충격이나 변화되는 외부 환경으로부터 상술한 배터리부(110)를 수납하여 보호하는 내부공간이 구비된 육면체 형상의 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1,2 측면커버(130a,130b), 전방커버(140a), 후방커버(140b), 상부커버(150a) 및 하부커버(150b) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 제1 측면커버(130a)와 제2 측면커버(130b)는, 배터리셀(10)이 적층된 방향으로 스웰링 현상이 발생하는 배터리부(110)의 양측면을 접촉 지지하며 배터리부(110)에 대한 전기 절연과 방열 기능을 함께 수행하는 다중 구조로 이루어진 판상의 구성요소이다.

이러한 제1,2 측면커버(130a,130b)는, 후술할 상,하부커버(150a,150b) 등과 볼트와 같은 다양한 체결수단에 의해 결합되거나 끼움결합되어 보호프레임(120)의 양쪽 옆면을 형성하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 제1,2 측면커버(130a,130b)는, 스웰링 현상을 억제하는 강성은 물론, 충방전에 따라 배터리부(110)에서 발생하는 열을 외부로 방열하고 배터리부(110)에 대한 절연을 위해, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 엔드플레이트(132) 및 차폐플레이트(136) 등으로 구성될 수 있다.

엔드플레이트(132)는, 배터리부(110)의 작동에 따라 발생되는 열을 각각 배터리부(110)의 양쪽 옆면에서 외부로 원활히 전달하기 위해 마련된 판상의 구성요소로서, 열전도율이 우수한 알루미늄 합금판 등으로 제작되어 제1,2 측면커버(130a,130b)의 외곽, 즉 바깥쪽을 형성하게 된다.

이러한 엔드플레이트(132)는, 필요한 강성 확보를 위해 소정 형태로 돌출된 보강요철(132a)이 엠보 프레스 가공으로 형성되고, 배터리부(110)에 대한 전기적 차폐를 위해 표면에 절연코팅이 이루어질 수 있다.

이때, 엔드플레이트(132)에 형성되는 소정 형상의 보강요철(132a)은, 배터리부(110)를 구성하기 위해 횡방향으로 적층된 배터리셀(10)의 스웰링 현상시 직접적인 가압력을 받게 되는 엔드플레이트(132)의 강성을 강화하기 위해 마련된 구조일 수 있다.

한편, 제1,2 측면커버(130a,130b)를 구성하는 엔드플레이트(132)에는, 후술할 스트랩(160)의 제1 요철부(164b) 및 제2 요철부(166b)에 대응하여 걸림결합을 이루는 제1,2 조립돌기(134a,134b)가 형성될 수 있다. 이러한 제1,2 조립돌기(134a,134b)는, 스트랩(160)의 견고한 고정과 정확한 조립을 안내 내지 지시하기 위함이다.

차폐플레이트(136)는, 배터리부(110)의 양측면을 접촉 지지 및 절연하는 한편, 배터리부(110)에서 발생된 열을 상술한 엔드플레이트(132)에 전달하기 위해 제1,2 측면커버(130a,130b)의 안쪽을 형성하는 판상의 구성요소이다.

이러한 차폐플레이트(136)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 제작된 엔드플레이트(132)를 금형에 인서트한 후 절연성, 내열성, 강성 및 난연성이 우수한 엔지니어링 플라스틱을 사출하여 상술한 엔드플레이트(132)와 일체로 성형될 수 있다.

물론, 차폐플레이트(136)는 상술한 엔드플레이트(132)와 별개로 사출성형된 후 끼움결합, 볼트결합 등과 같은 다양한 체결 방식에 의해 상호 결합될 수도 있다.

차폐플레이트(136)의 제조에 사용되는 엔지니어링 플라스틱은, 보호프레임(120)의 경량화와 배터리셀(10)에 대한 전기적 차폐와 배터리셀(10)의 발열에 대비하기 위해, PPS(Polyphenylene Sulfide), PEEK(Polyetheretherketone), TPI(Thermoplastic Polyimide), PES(Polyethersulfone), PPA(Polyphthalamide) 및 PEI(Polyetherimide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 엔지니어링 플라스틱일 수 있다.

여기서 PPS는, 기계적 강도, 내화학성 등이 우수하고, 사용온도가 240℃인 내열성 수지로서, 난연 특성으로 인해 내열성이 요구되는 전기/기계 부품에 주로 활용되는 엔지니어링 플라스틱이다.

그리고 PEEK는, 내화학성과 내마모성이 우수하고, 사용온도가 260℃인 내열성 수지로서, 상당히 높은 온도에서도 기계적 강도나 강성의 변화가 적고, 일반 사출기를 이용하여 사출성형이 가능하다는 점에서 활용도가 높은 엔지니어링 플라스틱이다.

TPI는 내마모성, 강성, 내크리프성, 내약품성이 우수하고, 유리전이온도는 250℃인 내열성 수지로서, 전기/전자 부품, 기계, 항공 산업 신소재 부품에 주로 사용되는 엔지니어링 플라스틱이다.

PES는, 높은 치수안정성, 난연성이 대단히 우수하고, 사용온도가 150~160℃인 내열성 수지로서, 유리, 금속, 세라믹 등을 대신해서 사용할 수 있어 응용분야는 대단히 광범위한 엔지니어링 플라스틱이다.

PPA는, 내화학성이 대단히 우수하고, 낮은 수분 흡수율을 특징으로 하며, 사용온도가 185℃인 내열성 수지로서, 우수한 물리적 성질과 함께 낮은 가격으로 인해 그 활용도가 광범위한 장점이 있다.

PEI는, 고강성, 고강도, 난연성, 치수 안전성과 특히 전기적 특성이 우수하고, 사용온도가 180℃인 내열성 수지로서, 내연소성, 강성, 내약품성이 우수하여 신소재 부품에 주로 사용되는 엔지니어링 플라스틱이다.

위에 언급된 다양한 내열성 수지는, 어느 하나를 선택하거나 필요한 물성을 구현하기 위해 둘 이상을 적절히 혼합하여 차폐플레이트(136)의 사출성형에 사용될 수 있다.

그리고 방열성과 강성을 보다 강화하기 위해, 차폐플레이트(136)는, 상술한 엔지니어링 플라스틱에 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말 등을 필러로 첨가한 플라스틱을 사출성형하여 제작될 수도 있다.

여기서 그래핀 소재는, 내열성의 합성수지에서 부족한 열전도성과 강성 등을 보완하기 위한 구성요소로서, 탄소 원자들이 육각형의 격자 즉, 벌집구조(honeycomb structure)를 이루며 2차원 평면 구조를 형성하는 차세대 신소재로서, 수㎚에서 수십㎛ 두께로 얇고 가벼우면서도 강철보다 200배 이상 강하고, 전기전도성 및 열전도성이 아주 우수하며, 탄성도 뛰어난 물리적, 화학적 특성이 있다.

전방커버(140a)와 후방커버(140b)는, 배터리부(110)의 앞면인 전면과 뒷면인 후면을 각각 지지하도록 배치되어 보호프레임(120)의 전면과 후면을 각각 형성하는 구성요소로서, 상술한 제1,2 측면커버(130a,130b)에 끼움결합되거나 볼트 등과 같은 다양한 체결수단에 의해 결합될 수 있다.

이러한 전방커버(140a)와 후방커버(140b)에는, 배터리셀(10)이 끼워지는 고정홈이 형성될 수 있고, 고정홈에 대향한 면에는 버스바(20)가 장착 고정되는 안착홈이 형성될 수 있다.

버스바(20)는, 상술한 배터리셀(10)의 리드탭(12)에 전기적으로 접속되어 높은 전압의 출력을 외부로 손실 없이 안정적으로 전달하기 위해 복수 개로 마련되는 도전체로서, 외부 회로(미도시)와의 전기적 연결을 위해 절곡된 막대형상 또는 배터리셀(10)의 병렬연결을 위한 링형상 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.

이러한 버스바(20)는, 배터리셀(10)의 리드탭(12)에 의해 각각 관통된 전,후방커버(140a,140b)가 상술한 제1,2 측면커버(130a,130b)에 결합되면 리드탭(12)과 전기적으로 접속될 수 있고 용접 등에 의해 리드탭(12)과 결속될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전,후방커버(140a,140b)는, 방열성이 우수한 금속소재 즉, 알루미늄 등을 프레스 가공하여 고정홈 및 안착홈 등을 성형한 후 절연코팅하는 방식으로 제작할 수 있다.

또한, 위와 달리 전,후방커버(140a,140b)는, 상술한 차폐플레이트(136)와 같이 절연성, 내열성, 강성 및 난연성이 우수한 PPS, PEEK, TPI, PES, PPA 및 PEI 중 적어도 어느 하나를 포함하는 엔지니어링 플라스틱을 사출성형하는 방식으로 제작할 수도 있다.

이때, 전,후방커버(140a,140b)를 구성하는 엔지니어링 플라스틱에는, 상술한 바와 같이 우수한 방열성과 강성의 구현을 위해 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말이 필러로 함유될 수 있음은 물론이다.

상부커버(150a)와 하부커버(150b)는, 상술한 배터리부(110)의 위쪽인 상면과 아래쪽인 하면을 각각 지지하도록 배치되어 내부 배터리셀(10)의 화재나 폭발시 외부 확산을 차단하는 판상의 구성요소로서, 보호프레임(120)의 위쪽면과 아래쪽면을 각각 형성하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 상부커버(150a)와 하부커버(150b)는, 별도의 냉각판을 부착하는 것이 아니라, 그 자체로 배터리부(110)의 작동에 따라 발생되는 열을 각각 배터리부(110)의 위쪽과 아래쪽에서 외부로 원활히 전달할 수 있도록 열전도율이 우수하고, 보강 돌기 등으로 강성을 강화한 알루미늄 합금판 등으로 제작할 수 있다.

또한, 상부커버(150a)와 하부커버(150b)는, 상술한 차폐플레이트(136)와 같이 절연성, 내열성, 강성 및 난연성이 우수한 PPS, PEEK, TPI, PES, PPA 및 PEI 중 적어도 어느 하나를 포함하는 엔지니어링 플라스틱에 우수한 방열성과 강성을 구현할 수 있는 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말을 필러로 첨가하여 사출성형하는 방식으로도 제작될 수 있다.

위와 같이 제조되는 상부커버(150a)는, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 필요한 강성 확보를 위해 상술한 엔드플레이트(132)와 유사하게 소정 형태로 돌출된 요철이 형성될 수 있고, 후술할 스트랩(160)이 외측으로 노출되지 않고 상부커버(150a)의 내측에 안착되도록 장착홈(152)이 오목하게 함몰형성될 수 있다.

이러한 장착홈(152)은, 상부커버(150a)의 상면에서 제1,2 측면커버(130a,130b)를 향하여 길게 형성되되, 스트랩(160)의 이동판(162)이 정확하게 슬라이드 되며 이동할 수 있도록, 서로 다른 2단계의 깊이로 형성될 수 있다.

즉, 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 장착홈(152)은 깊은 깊이로 중앙부를 따라 형성된 중앙라인(152a)과, 중앙라인(152a)의 양측에 배치된 얕은 깊이의 가장자리 라인(152b)으로 구성될 수 있다.

그리고 상부커버(150a)의 장착홈(152)을 따라 이격된 위치에는, 후술할 스트랩(160)의 결합공(168)에 걸림고정되는 체결돌기(154)가 복수 개 형성될 수 있다.

이때, 체결돌기(154)는, 후술할 결합공(168)에 끼워져 스트랩(160)의 유동을 억제할 수 있는 형상이라면 특별히 제한되지 않는다.

다만, 체결돌기(154)의 상단부에는, 배터리모듈(100)에 가해진 진동이나 충격에 스트랩(160)이 상부커버(150a)로부터 이탈 내지 분리되지 않도록 하기 위해, 후술할 스트랩(160)의 조립공(168a)보다 큰 직경으로 확대된 확장돌기(154a)가 형성될 수 있다.

스트랩(160)은, 별도의 작업도구나 장비가 요구되는 열융착이나 볼트 체결 등에 의하지 않고 개선된 작업방식인 슬라이드 조립을 통해 상부커버(150a)에 간편하고 견고하게 고정되는 구성요소이다.

이러한 본 발명의 스트랩(160)으로 인해, 상부커버(150a)의 이탈 방지와 배터리모듈(100)의 강성 및 안전성이 향상되는 것은 물론이고, 조립의 작업성이 구조적으로 향상되어 제조비용의 절감이 기대될 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 스트랩(160)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 제1,2 측면커버(130a,130b)와 상부커버(150a)에 걸쳐 둘러싸듯이 고정될 수 있도록, 이동판(162), 지지판(164), 탄성판(166) 및 결합공(168) 등으로 구성되는 대략 '┏┓' 형태의 판부재로 이루어질 수 있다.

이동판(162), 지지판(164), 탄성판(166) 및 결합공(168) 등을 포함하는 스트랩(160)은, 상부커버(150a) 및 제1,2 측면커버(130a,130b)를 견고하게 지지고정하고 배터리부(110)에서 발생된 열의 원활한 방열을 위해, 열전도율과 강성이 우수한 합금판 등을 프레스 가공하여 일체로 제작되고, 배터리부(110)에 대한 전기적 차폐를 위해 표면에 절연코팅이 이루어질 수 있다.

구체적으로, 스트랩(160)을 구성하는 이동판(162)은, 상술한 장착홈(152)에 안착된 상태로 슬라이드 되며 상부커버(150a)에 걸림고정되는 판상의 구성요소로서, 이동판(162)의 슬라이드 이동과 강성의 보강을 위해, 2단 깊이의 장착홈(152)에 대응하는 요철 구조가 상술한 프레스 가공시 함께 형성될 수 있다.

지지판(164)은, 이동판(162)의 일측 즉, 도 2 및 도 3을 기준으로 좌측단에서 제1 측면커버(130a)에 밀착되도록 절곡되어 고정되는 판상의 구성요소로서, 파지부(164a) 및 제1 요철부(164b) 등을 포함할 수 있다.

여기서 파지부(164a)는, 스트랩(160)을 제1 측면커버(130a) 쪽으로 잡아당길(P) 수 있도록 외측으로 돌출형성된 구성요소로서, 이로 인해 작업자 등은 스트랩(160)의 결합공(168)과 상부커버(150a)의 체결돌기(154)를 손쉽게 관통결합시킬 수 있게 된다.

제1 요철부(164b)는, 상술한 제1 측면커버(130a)의 제1 조립돌기(134a)에 대응하여 걸림결합되는 형상의 구성요소로서, 이로 인해 지지판(164)과 제1 측면커버(130a)는 서로 견고하게 정위치에 고정될 수 있고, 지지판(164)의 정확한 조립이 안내되고 확인될 수 있게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(164b)와 제1 조립돌기(134a)가 서로 접촉하는 면에는, 제1 요철부(164b)와 제1 조립돌기(134a) 간의 결합력을 더욱 증대하기 위해 소정의 용접(W) 작업이 이루어질 수 있다.

탄성판(166)은, 이동판(162)의 타측 즉, 도 2 및 도 3을 기준으로 우측단에서 제2 측면커버(130b)에 밀착되며 탄성지지되도록 절곡되어 제2 측면커버(130b) 쪽으로 이동판(162)의 슬라이드 조립을 강제하는 판상의 구성요소이다.

이때, 탄성판(166)의 탄성력은, 상술한 바와 같이 열전도율과 강성이 우수한 합금판 등을 프레스 가공하여 일체로 제작된 스트랩(160) 자체가 갖는 탄성력일 수 있고, 이동판(162) 및 지지판(164)과 달리 프레스 가공 후 탄성판(166) 또는 탄성판(166) 주변에 대한 열처리 등에 의해 부분적으로 강화될 수도 있다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 탄성판(166)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 변형부(166a) 및 제2 요철부(166b) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 변형부(166a)는, 이동판(162)에 대하여 직각이 아니라 예각으로 절곡시켜 탄성변형(ED) 또는 복원이 이루어지도록 한 구성요소로서, 이는 상술한 지지판(164)과 대비시 강화된 탄성력이 탄성판(166)에서 발현되도록 하기 위함이다.

이때, 절곡된 변형부(166a)에는, 상술한 바와 같이 탄성력의 조절을 위해 부분적으로 열처리 가공이 이루어질 수 있다.

제2 요철부(166b)는, 변형부(166a)에서 연장형성되어 제2 측면커버(130b)에 지지되며 상술한 제2 측면커버(130b)의 제2 조립돌기(134b)에 대응하여 걸림결합되는 형상의 구성요소이다.

이러한 제2 요철부(166b)와 제2 조립돌기(134b)로 인해, 탄성판(166)과 제2 측면커버(130b)는 서로 견고하게 정위치에 고정될 수 있고, 탄성판(166)의 정확한 조립이 안내되고 확인될 수 있게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 요철부(166b)와 제2 조립돌기(134b)가 서로 접촉하는 면에는, 제2 요철부(166b)와 제2 조립돌기(134b) 간의 결합력을 더욱 증대하기 위해 소정의 용접(W) 작업이 이루어질 수 있다.

결합공(168)은, 상술한 복수의 체결돌기(154)가 동시에 삽입된 후, 탄성판(166)에 의한 이동판(162)의 슬라이드에 따라 걸림고정되도록 이동판(162)에 각각 관통형성되는 구성요소이다.

이러한 결합공(168)은, 단순히 체결돌기(154)가 관통할 수 있는 직경과 이동판(162)의 슬라이드 거리에 대응하는 길이의 장공일 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 결합공(168)은, 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 상술한 확장돌기(154a)가 관통할 수 있는 직경의 관통공을 탄성판(166)에 인접한 부분에 형성하고, 확장돌기(154a) 하단부의 체결돌기(154)에 대응하는 직경의 조립공(168a)을 지지판(164)에 인접한 부분에 형성하여 이루어질 수 있다.

이러한 결합공(168)의 구조로 인해, 탄성판(166)의 탄성복원에 의해 강제로 슬라이드 이동한 이동판(162)은, 체결돌기(154) 및 확장돌기(154a)와 걸림결합을 견고하게 이룸에 따라 배터리모듈(100)에 가해진 진동이나 충격에도 상부커버(150a)로부터 쉽게 이탈되거나 분리되지 않게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 구조의 스트랩(160)이 별도의 작업도구나 장비 없이 슬라이드 조립을 통해 상부커버(150a)에 간편하게 걸림고정되며 제1,2 측면커버(130a,130b)에 견고히 결합되는 과정을 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 제1,2 측면커버(130a,130b)에 상부커버(150a)가 체결된 상태에서 이동판(162)이 체결돌기(154)의 상방에 인접하도록, 작업자 등은 도 5에 도시된 바와 같이 상부커버(150a)의 상방에서 스트랩(160)을 눌러 끼우게 된다.(PD)

이때, 이동판(162)을 기준으로 예각으로 절곡된 탄성판(166)(변형부(166a))은 외측으로 탄성변형(ED)되며 제2 측면커버(130b)에 탄성지지됨에 따라 이동판(162)은 제2 측면커버(130b) 쪽으로 슬라이드 되도록 강제된다.

다음으로, 작업자 등은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상술한 확장돌기(154a)와 결합공(168)이 서로 위아래에 놓이도록 지지판(164)의 파지부(164a)를 잡아당겨(P) 스트랩(160) 즉, 이동판(162)을 제1 측면커버(130a) 쪽으로 슬라이드 시키게 된다.

이때, 탄성판(166)은 더욱 탄성변형(ED)되면서 이동판(162)을 제2 측면커버(130b) 쪽으로 강하게 슬라이드 이동시키는 탄성복원력을 축적하게 된다.

다음으로, 작업자 등이 도 6에서처럼 파지부(164a)를 잡아당긴 상태(P)로, 스트랩(160)을 아래쪽으로 가압하게 되면, 확장돌기(154a)와 체결공은 서로 관통결합되고 제1,2 요철부(164b,166b)와 제1,2 조립돌기(134a,134b)는 각각 걸림결합을 형성하게 된다.

마지막으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 작업자 등이 파지부(164a)에 가한 외력을 제거하게 되면, 이동판(162)은 탄성변형(ED)에 따라 축적된 탄성판(166)의 탄성복원력에 의해 제2 측면커버(130b)로 강제로 슬라이드 이동하게 된다.

이러한 탄성복원력에 따라 이동판(162)의 결합공(168)은, 특별한 작업도구나 장비 없이 상부커버(150a)의 체결돌기(154) 및 확장돌기(154a)와 서로 견고한 걸림결합을 형성하게 되므로, 스트랩(160)은 배터리모듈(100)에 가해진 진동이나 충격에도 상부커버(150a)로부터 쉽게 이탈되거나 분리되지 않게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10: 배터리셀
12: 리드탭
20: 버스바
W: 용접
PD: 누름
ED: 탄성변형
P: 당김
100: 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈
110: 배터리부
120: 보호프레임
130a,130b: 제1,2 측면커버
132: 엔드플레이트
132a: 보강요철
134a,134b: 제1,2 조립돌기
136: 차폐플레이트
140a,140b: 전방커버, 후방커버
150a,150b: 상,하부커버
152: 장착홈
152a,152b: 중앙라인, 가장자리 라인
154: 체결돌기
154a: 확장돌기
160: 스트랩
162: 이동판
164: 지지판
164a: 파지부
164b: 제1 요철부
166: 탄성판
166a: 변형부
166b: 제2 요철부
168: 결합공
168a: 조립공

Claims

복수의 배터리셀이 적층되어 구성된 배터리부를 내측에 수납하는 보호프레임을 포함하는 배터리모듈로서,
상기 보호프레임은,
상기 배터리부의 양측면을 지지하는 제1,2 측면커버; 상기 배터리셀의 리드탭에 접속되는 복수의 버스바가 장착되고, 상기 배터리부의 전면과 후면을 지지하도록 상기 제1,2 측면커버에 결합되는 전,후방커버; 상기 배터리부의 상면과 하면을 각각 지지하도록 배치되는 상,하부커버; 및 상기 상부커버에 대한 슬라이드 조립을 통해 상기 상부커버에 걸림고정되며 상기 제1,2 측면커버에 결합되어 상기 상부커버의 이탈을 방지하는 스트랩을 포함하고,
상기 스트랩은,
상기 상부커버의 상면에서 상기 제1,2 측면커버를 향하여 길게 형성된 장착홈에 안착된 상태로 슬라이드되며 상기 상부커버에 걸림고정되는 이동판; 상기 이동판의 일측에서 절곡되어 상기 제1 측면커버에 밀착되는 지지판; 및 상기 이동판의 타측에서 상기 제2 측면커버에 탄성지지되도록 절곡되어 상기 제2 측면커버 쪽으로 상기 이동판의 슬라이드 조립을 강제하는 탄성판을 포함하고,
상기 장착홈에 형성된 복수의 체결돌기가 삽입된 후, 상기 탄성판에 의한 상기 이동판의 슬라이드에 따라 걸림고정되도록 상기 이동판에 관통형성된 결합공을 포함하며,
상기 탄성판은,
상기 이동판에 대하여 예각으로 절곡되어 탄성변형 또는 복원되는 변형부와, 상기 변형부에서 연장형성되어 상기 제2 측면커버에 지지되며 상기 제2 측면커버에 형성된 제2 조립돌기에 걸림결합되는 제2 요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 장착홈은,
상기 이동판의 정확한 슬라이드 조립을 위해, 중앙라인과 상기 중앙라인의 양측에 배치된 가장자리 라인은 서로 다른 2단계의 깊이로 형성되고,
상기 이동판은,
상기 장착홈에 대응하여 슬라이드 가능한 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 지지판은,
상기 제1 측면커버에 지지되며 상기 제1 측면커버에 형성된 제1 조립돌기에 걸림결합되는 제1 요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸림고정형 스트랩이 구비된 배터리모듈.