KR20150025758A - 배터리 모듈 - Google Patents

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임영빈
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Abstract

본 발명은 제1 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀; 상기 복수개의 배터리 셀 사이에 개재되는 배리어; 및 상기 배터리 셀과 배리어를 수용하는 하우징;을 포함하고, 상기 배리어는 상기 배터리 셀의 넓은면과 나란하게 배치되는 베이스부와 상기 베이스부에서 상기 배터리 셀의 넓은면을 향하여 상기 제1 방향에 나란하게 돌출되는 스페이서, 및 상기 베이스부에서 상기 스페이서보다 더 길게 연장되는 지지부를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈 {BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀을 견고하게 고정할 수 있는 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 셀은 그 내부에는 전기 화학적 반응이 일어나고, 이에 의하여 생성되는 전기에너지를 음극단자 및 양극단자를 통하여 외부로 전달한다. 이때, 상기 배터리 셀을 고정하는 케이스는 통상 금속으로 이루어지므로, 배터리 셀과의 전기적인 단락 등의 위험이 있어 상기 배터리 셀을 절연시킨다. 반면, 복수개의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈의 경우, 상기 배터리 셀들을 고정하는 과정에서 배터리 셀 사이에 조립공차가 발생할 수 있으며, 이는 외력에 의하여 상기 배터리 셀이 유동하는 등의 안전성의 문제를 일으킬 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 신규한 배리어를 구비한 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 배터리 셀의 크기에 대한 공차를 상세하여 복수개의 배터리 셀을 견고하게 고정하는 배터리 모듈을 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 진동 및 충격 등의 외력에 의하여 배터리 셀이 유동하지 않는 배터리 모듈을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 제1 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀; 상기 복수개의 배터리 셀 사이에 개재되는 배리어; 및 상기 배터리 셀과 배리어를 수용하는 하우징;을 포함하고, 상기 배리어는 상기 배터리 셀의 넓은면과 나란하게 배치되는 베이스부와 상기 베이스부에서 상기 배터리 셀의 넓은면을 향하여 상기 제1 방향에 나란하게 돌출되는 스페이서, 및 상기 베이스부에서 상기 스페이서보다 더 길게 연장되는 지지부를 포함한다.
상기 배터리 셀은 전지케이스와 상기 전지케이스의 내부에 구비되는 전극조립체를 포함하고, 상기 배터리 셀의 넓은면은 상기 전극조립체와 대면하는 대면부와 상기 대면부의 외주연에서 상기 배터리 셀의 넓은면의 모서리로 연장되는 테두리부로 이루어질 수 있다.
상기 테두리부는 상기 배터리 셀의 넓은면의 모서리를 따라서 구비되고, 상기 대면부는 상기 테두리부에 의하여 감싸도록 구비되며, 상기 스페이서는 상기 대면부와 접촉하고 상기 지지부는 상기 테두리부를 가압할 수 있다.
상기 베이스부는 배터리 셀의 넓은면에 대응하는 형태로 구비될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 베이스부의 내측에 구비되고, 상기 지지부는 상기 베이스부의 단부에 인접하게 구비될 수 있다.
상기 배리어는 상기 베이스부의 각 모서리의 적어도 일측에서 상기 배터리 셀의 측면과 대면하도록 구비되는 하나 이상의 플랜지부를 포함할 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 베이스부의 양측부에 구비되는 두개의 측면플랜지부와, 상기 베이스부의 하부에 구비되는 하부플랜지부, 및 상기 베이스부의 상부에 구비되는 상부플랜지부를 포함할 수 있다.
상기 측면플랜지부 또는 하부플랜지부에는 열교환매체의 통로로 작용하는 하나 이상의 개구부가 구비될 수 있다.
상기 측면플랜지부는 한쌍으로 구비되어 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 서로 대면하고, 상기 지지부는 상기 제1 방향으로 돌출되되 상기 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 한쌍의 측면플랜지부는 서로 이격되어 구비되는 복수개의 개구부와 이웃하는 개구부 사이에 구비되는 브릿지부로 이루어지고, 상기 한쌍의 측면플랜지부에 구비되는 개구부는 서로 대면하며, 상기 지지부는 상기 브릿지부에 대응되도록 구비될 수 있다.
상기 개구부는 열교환매체의 통로로 작용하고, 상기 지지부는 상기 열교환매체의 흐름방향에 나란하도록 구비될 수 있다.
상기 지지부는 상기 베이스부의 상단부에 인접하게 구비되어 상기 상단부와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제1 지지부그룹과, 상기 베이스부의 하단부에 인접하게 구비되어 상기 하단부와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제2 지지부그룹을 포함하고, 상기 제1 지지부그룹과 상기 제2 지지부그룹은 서로 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
상기 지지부는 상기 베이스부의 양측단부에 각각 인접하게 구비되어 상기 양측단부에 수직하게 구비되는 제3 지지부그룹을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 지지부그룹의 지지부들과 상기 제2 지지부그룹의 지지부들은 각각 상기 제1 방향으로 연장되되 서로 대면하는 면인 제1 면을 구비하고, 상기 제1 면은 서로 나란하게 구비될 수 있다.
상기 제1 지지부그룹의 지지부들과 상기 제2 지지부그룹의 지지부들은 각각 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 구비하고, 상기 제2 면은 상기 제1 방향을 향하여 경사지게 구비될 수 있다.
상기 지지부의 끝단은 상기 지지부의 끝단의 중심에서 제1 부분과 제2 부분으로 갈라지고, 상기 제1 부분과 제2 부분은 서로 반대방향으로 향하도록 상기 배터리 셀과 접촉할 수 있다.
상기 지지부는 상기 베이스부에서 라운드되도록 연결될 수 있다.
상기 지지부에서 상기 배터리 셀과 접하는 끝단은 라운드되어 구비될 수 있다.
상기 지지부의 높이는 상기 스페이서의 높이보다 0.4mm 내지 2mm만큼 더 크게 구비될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 신규한 배리어를 구비한 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 배터리 셀의 크기에 대한 공차를 상세하여 복수개의 배터리 셀을 견고하게 고정하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 진동 및 충격 등의 외력에 의하여 배터리 셀이 유동하지 않는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 배터리 셀과 배리어의 사시도이다.
도 3은 도 2의 배리어의 정면도이다.
도 4는 일측에 배터리 셀이 구비된 배리어의 정면도이다.
도 5는 도 4의 I-I의 단면도이다.
도 6은 이웃하는 배터리 셀과 배터리 셀 사이에 개재된 배리어를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 지지부의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀과 배리어의 사시도이다.
도 9는 도 8의 II-II의 단면도이다.
도 10은 도 8에 따른 배터리 셀과 배터리 셀 사이에 개재된 배리어를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지부의 확대도이다.
도 12는 도 11의 지지부의 끝단을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 지지부를 구비한 배리어와 배터리 셀을 개략적으로 나타낸 도면이다.
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 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 배터리 셀과 배리어의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 (100)은 제1 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀 (10); 상기 복수개의 배터리 셀 (10) 사이에 개재되는 배리어 (150); 및 상기 배터리 셀 (10)과 배리어 (150)를 수용하는 하우징 (110, 120, 130, 140);을 포함하고, 상기 배리어 (150)는 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)과 나란하게 배치되는 베이스부 (151)와 상기 베이스부 (151)에서 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)을 향하여 상기 제1 방향에 나란하게 돌출되는 스페이서 (152), 및 상기 베이스부 (151)에서 상기 스페이서 (151)보다 더 길게 연장되는 지지부 (160)를 포함한다.
배터리 셀 (10)은 복수개가 제1 방향 (x 방향)으로 정렬되며, 이웃하는 배터리 셀 (10)은 각각의 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)이 서로 대면하도록 정렬될 수 있다. 상기 배터리 셀 (10)은 전지 케이스에 전극 조립체 (10a)와 전해액을 수납시킨 다음, 상기 전지 케이스의 개방된 면을 캡 조립체 (14)로 밀폐하여 제조될 수 있다. 상기 캡 조립체 (14)에는 양극 단자 (11) 및 음극단자 (12)와, 벤트 (13)를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체 (10a)는 양극 단자 (11) 및 음극 단자 (12)와 전기적으로 연결되며, 상기 양극단자 (11) 및 음극단자 (12)는 전극 조립체 (10a) 및 전해액의 전기 화학적인 반응에 의하여 발생하는 에너지를 전달하는 통로가 된다. 또한, 벤트 (13)는 배터리 셀 (10) 내부에서 발생하는 기체를 외부로 방출하는 통로의 역할을 한다.
전극 조립체 (10a)는 리튬화합물이 코팅된 양극판과 카본이 코팅된 음극판 및 상기 양극판 및 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체 (10a)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 적층 또는 권취하여 제작될 수 있다. 또한, 상기 양극판 및 음극판에는 전극탭이 구비되어, 상기 양극 단자 (11) 및 음극 단자 (12)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전지 케이스 내부에 구비되는 전극 조립체 (10a)는 상기 전지 케이스를 전체적으로 채우지 않고, 상기 전지 케이스의 단부들인, 양측면, 상부면 및 하부면에서 소정간격 이격되어 구비될 수 있다. 따라서, 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)이 전극 조립체 (10a)와 대면할 때, 상기 넓은면 (15)의 전체가 아닌 일부만으로 대면할 수 있다. 예컨대, 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)은 상기 전극조립체 (10a)와 대면하는 대면부 (15a)와 상기 대면부 (15a)의 외주연에서 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)의 모서리로 연장되는 테두리부 (15b)로 이루어질 수 있다. 즉, 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)을 기준으로 전극 조립체 (10a)는 점선에 해당하는 부분의 면적을 차지하고 이는 상기 대면부 (15a)에 대응할 수 있다.
하우징 (110, 120, 130, 140)은 복수개의 배터리 셀 (10)과 상기 배터리 셀 (10) 사이에 개재되는 배리어 (150)를 한데 묶어 고정시키며, 상기 복수개의 배터리 셀 (10)은 하나의 전원으로 작용할 수 있다. 상기 하우징 (110, 120, 130, 140)은 배터리 셀 (10)의 최외측에서 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면에 대면하도록 배치된 한쌍의 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)와 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)를 연결하는 연결부재 (130, 140)로 이루어질 수 있다.
연결부재 (130, 140)는 배터리 셀 (10)의 사이드 플레이트 (130) 및 배터리 셀 (10)의 바텀 플레이트 (140)를 포함할 수 있다. 한쌍의 사이드 플레이트 (130)는 배터리 셀 (10)의 양측면을 지지하고, 바텀 플레이트 (140)는 상기 배터리 셀 (10)의 바닥면을 지지할 수 있다. 상기 사이드 플레이트 (130)와 바텀 플레이트 (140)의 일단은 각각 제1 엔드플레이트 (110)에 체결되고, 이들의 타단은 제2 엔드플레이트 (120)에 체결되어 상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)를 연결할 수 있다. 이때, 체결은 볼트-너트 등에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)와 연결부재 (130, 140)는 복수개의 배터리 셀 (10)을 고정하고, 서로 이웃한 두 배터리 셀 (10)의 양극 단자 (11) 또는 음극 단자 (12)는 버스바 (bus-bar) (16a)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 버스바 (16a)에는 양극 단자 (11) 및 음극 단자 (12)가 관통할 수 있는 홀이 구비되고, 상기 홀을 통하여 양극 단자 (11) 및 음극 단자 (12)가 관통하여 연결된 버스바 (16a)는 너트 (16b) 등에 의하여 고정될 수 있다.
전술한 제1 및 제2 엔드플레이트 (110, 120)와 한쌍의 사이드 플레이트 (130) 및 바텀 플레이트 (140)는 복수개의 배터리 셀 (10) 및 배리어 (150)을 안정적으로 고정하기 위함으로, 본 실시예의 형태에 제한되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀 (10)의 연결 구조 및 배터리 셀 (10)의 개수는 배터리 모듈 (100)의 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이웃하는 배터리 셀 (10) 사이에는 배리어 (150)가 구비되어 배터리 셀 (10)이 서로 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 상기 배리어 (150)는 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)과 나란하게 배치되는 베이스부 (151)와 상기 베이스부 (151)의 모서리에 수직하도록 구비되는 하나 이상의 플랜지부 (153, 155, 157)를 포함할 수 있다. 상기 베이스부 (151)은 배터리 셀 (10)의 넓은면에 대응하는 형태로 구비될 수 있다. 상기 베이스부 (151)에는 상기 베이스부 (151)의 표면에서 돌출되어 베이스부 (151)와 배터리 셀 (10)을 이격시키는 복수개의 스페이서 (152)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수개의 스페이서 (152)는 서로 이격되어 구비될 수 있다. 또한, 상기 베이스부 (151)에는 상기 스페이서 (152)와 동일한 방향으로 돌출되되 상기 스페이서 (152)보다 더 길게 구비되는 지지부 (160)가 구비될 수 있다. 상기 스페이서 (152)는 상기 베이스부 (151)의 내측에 구비되고, 상기 지지부 (160)는 상기 베이스부 (151)의 단부에 인접하게 구비될 수 있다.
상기 배리어 (150)는 상기 베이스부 (151)의 각 모서리의 적어도 일측에서 상기 배터리 셀 (10)의 측면과 대면하도록 구비되는 하나 이상의 플랜지부 (153, 155, 157)를 포함할 수 있다. 상기 플랜지부 (153, 155, 157)는 상기 베이스부 (151)의 양측부에 구비되는 두개의 측면플랜지부 (153)와, 상기 베이스부 (151)의 하부에 구비되는 하부플랜지부 (155), 및 상기 베이스부 (151)의 상부에 구비되는 상부플랜지부 (157)를 포함할 수 있다. 상기 측면플랜지부 (153) 또는 하부플랜지부 (155)에는 열교환매체, 예컨대 냉각공기 또는 냉각수 등의 통로로 작용하는 하나 이상의 개구부 (154a, 156)가 구비될 수 있다. 상기 개구부 (154a, 156)는 상기 측면플랜지부 (153) 또는 하부플랜지부 (155)의 길이방향으로 이격되도록 구비되는 복수개의 홀을 포함할 수 있다. 상기 개구부 (154a, 156)는 측면플랜지부 (153) 또는 하부플랜지부 (155)의 중심부에 구비될 수 있다. 상기 개구부들 (154a, 156)은 상기 측면플랜지부 (153) 또는 하부플랜지부 (155)의 중심부에서 구비되므로, 상기 베이스부 (151)의 전면 및 후면으로 모두 상기 열교환매체를 공급할 수 있다.
배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀 (10)로 이루어지며, 상기 배터리 셀은 충방전을 반복하면서 열이 발생한다. 상기 열은 배터리 셀의 열화를 촉진시킬 뿐 아니라, 심한 경우 배터리 셀의 발화 또는 폭발 등의 문제의 원인이 되므로 제어되어야 한다. 이때, 본 실시예에 따른 배리어 (150)의 측면플랜지부 (153) 또는 하부플랜지부 (155)에 구비되는 개구부들 (154,a, 156)는 열교환매체의 통로(U1 ~ U2)로 작용할 수 있다. 상기 열교환매체는 개구부들 (154, 155)을 통하여 유입되어 베이스부 (151)의 스페이서 (152) 사이를 통과하여 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)과 직접 대면하여 열교환할 수 있다. 따라서, 배터리 셀 (10)의 온도를 효과적으로 제어하여 배터리 모듈의 사용수명을 연장시킬 수 있다.
상기 상부플랜지부 (157)는 상기 배터리 셀 (10)의 캡 조립체 (14)에 대응하는 형태로 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 상부플랜지부 (157)는 상기 양극단자 (11)와 음극단자 (12), 및 벤트 (13)를 외부로 노출시키도록 하나 이상의 오목부 (158)가 구비될 수 있다. 상기 오목부 (158)은 상기 양극단자 (11) 또는 음극단자 (12)의 하부단면의 대략 절반에 대응하는 형태로 구비되는 제1 오목부 (158a)와 상기 벤트 (13)의 단면의 대략 절반에 대응하는 형태로 구비되는 제2 오목부 (158b)로 이루어질 수 있다. 배터리 셀 (10) 사이에 개재되는 이웃하는 배리어 (150)의 상부플랜지부 (157)는 서로 인접하게 구비되고, 이때, 인접한 상부플랜지부 (157)의 제1 오목부 (158a)는 양극단자 (11) 또는 음극단자 (12)를 노출시키고, 인접한 상부플랜지부 (157)의 제2 오목부 (158b)들은 벤트 (13)를 노출시킬 수 있다.
상기 측면플랜지부 (153)는 한쌍으로 구비되어 상기 제1 방향 (x방향)에 수직한 제2 방향 (y방향)으로 서로 대면하고, 상기 지지부 (160)는 상기 제1 방향 (x방향)으로 돌출되되 상기 제2 방향 (y방향)으로 길게 연장될 수 있다. 상기 한쌍의 측면플랜지부 (153)는 서로 이격되어 구비되는 복수개의 개구부 (154a)와 이웃하는 개구부 (154a) 사이에 구비되는 브릿지부 (154b)를 포함하고, 상기 한쌍의 측면플랜지부 (153)에 구비되는 개구부 (154a)는 서로 대면하며, 상기 지지부 (160)는 상기 브릿지부 (154b)에 대응되도록 구비될 수 있다. 상기 개구부 (154a)는 열교환매체의 통로로 작용할 수 있는데, 상기 지지부 (160)가 상기 개구부 (154a)에 대응하는 위치에 구비되는 경우에는 상기 열교환매체의 흐름을 방해하여 열교환매체의 차압을 증가시켜, 배터리 모듈의 열교환효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 지지부 (160)는 상기 열교환매체의 흐름방향에 나란하도록 상기 제2 방향 (y방향)으로 길게 연장되어 구비되되, 상기 개구부 (154a)의 위치를 피하여, 상기 브릿지부 (154b)에 대응되도록 구비되는 것이 바람직하다. 이와 유사하게, 하부플랜지부 (155)에 인접하게 구비되는 지지부 (160)도 상기 하부플랜지부 (155)의 개구부 (156)를 통하여 유출되는 열교환매체의 흐름을 방해하지 않도록 상기 개구부 (156)와 대면하지 않도록 이웃하는 개구부 (156) 사이에 대응하는 위치에 구비될 수 있다.
도 3은 도 2의 배리어의 정면도이고, 도 4는 일측에 배터리 셀이 구비된 배리어의 정면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)을 전극 조립체 (10a)와 대면하는 대면부 (15a)와 테두리부 (15b)로 구분하는 경우에, 상기 테두리부 (15b)는 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)의 모서리를 따라서 구비되고, 상기 대면부 (15a)는 상기 테두리부 (15b)에 의하여 감싸도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 스페이서 (152)는 상기 대면부 (15a)와 접촉하고 상기 지지부 (160)는 상기 테두리부 (15b)를 가압할 수 있다 (도 2 참조).
또한, 상기 지지부 (160)는 배터리 셀 (10)의 넓은면에서 전극 조립체 (10a)와 대면하지 않는 테두리부를 가압하여 고정할 수 있다. 따라서, 상기 지지부 (160)에 의하여 압력이 가해져도 상기 전극 조립체 (10a)에는 영향을 미치지 않으므로 배터리 셀 (10)을 안정적으로 사용할 수 있다.
상기 지지부 (160)는 상기 베이스부 (151)의 상단부 (151a)에 인접하게 구비되어 상기 상단부 (151a)와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제1 지지부그룹 (160a)과, 상기 베이스부 (151)의 하단부 (151b)에 인접하게 구비되어 상기 하단부 (151b)와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제2 지지부그룹 (160b)을 포함하고, 상기 제1 지지부그룹 (160a)과 상기 제2 지지부그룹 (160b)은 서로 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 지지부그룹 (160a)과 제2 지지부그룹 (160b)은 서로 나란하게 구비될 수 있으며, 상기 제1 지지부그룹 (160a)의 지지부와 제2 지지부그룹 (160b)의 지지부는 서로 대응하는 위치에 동일한 개수로 구비될 수 있다. 또한, 상기 지지부는 상기 베이스부 (151)의 양측단부 (151c)에 각각 인접하게 구비되어 상기 양측단부 (151c)에 수직하게 구비되는 제3 지지부그룹 (160c)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 지지부그룹 (160c)은 제1 및 제2 지지부그룹 (160a, 160b) 사이에 구비될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 지지부그룹 (160a, 160b, 160c)는 열교한매체의 흐름에 나란하게 구비될 수 있으며, 상기 열교환매체의 통로인 개구부들과 대응되지 않도록 구비될 수 있다.
도 5는 도 4의 I-I의 단면도이고, 도 6은 이웃하는 배터리 셀과 배터리 셀 사이에 개재된 배리어를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 7은 본 실시예에 따른 지지부의 확대도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 지지부 (160)는 스페이서 (152)보다 더 길게 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 지지부 (160) 높이 (T1)는 상기 스페이서 (152)의 높이 (T2)보다 0.4mm 내지 2mm만큼 더 크게 구비될 수 있다. 배리어 (150)는 상기 배리어 (150)에 의하여 구비되는 스페이서 (152)에 의하여 이웃하는 배터리 셀 (10)을 이격시키고, 상기 배터리 셀 (10) 사이에 열교환매체의 흐름통로를 구비시킬 수 있다. 이때, 상기 스페이서 (152)는 배터리 셀 (10)과 배터리 셀 (10)의 위치를 고정시킬 수 있다.
복수개의 배터리 셀 (10)이 정렬되는 경우에는, 상기 배터리 셀들 (10)의 두께 차이나 배리어 (150)의 크기 차이 등에 의하여 조립공차가 발생할 수 있다. 이때, 상기 지지부 (160)는 베이스부 (151)에서 상기 스페이서 (152)보다 더 길게 돌출되되 상기 스페이서 (152)보다 낮은 강도로 유연하게 구비될 수 있다. 따라서, 상기 스페이서 (152)와 배터리 셀 (10) 사이의 이격 간격이 상기 스페이서 (152)의 길이보다 더 긴 경우에도, 상기 지지부 (160)는 상기 배터리 셀 (10)을 고정할 수 있다. 따라서, 진동 또는 충격 등의 외력에 의해서도 상기 배터리 셀 (10)이 유동하지 않도록 견고하게 고정할 수 있다. 예컨대, 상기 스페이서 (152)는 조립공차에 의하여 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)과 접촉하거나 또는 이격될 수 있는데, 이때 상기 지지부 (160)는 상기 배터리 셀 (10)과의 이격거리에 따라 가역적으로 탄성적으로 절곡될 수 있으므로 (160a → 160b) 상기 배터리 셀 (10)을 조립공차를 유연하게 대응할 수 있고, 제조공정을 효율적으로 할 수 있다.
상기 지지부 (160) 높이 (T1)와 상기 스페이서 (152)의 높이 (T2)의 차이가 0.4mm 미만인 경우에는 배터리 셀 (10)의 두께, 배리어 (150)의 크기 등에서 유인하는 조립공차를 상쇄하기에는 충분하지 않으므로, 상기 지지부 (160)에 의하여 효과를 충분하게 기대하기 어렵다. 또한, 상기 지지부 (160) 높이 (T1)와 상기 스페이서 (152)의 높이 (T2)의 차이가 내지 2mm를 초과하는 경우에는 상기 지지부 (160)에 의하여 배터리 셀 (10)를 가압하는 압력이 증가되어 문제가 될 수 있다. 따라서, 상기 지지부 (160) 높이 (T1)와 상기 스페이서 (152)의 높이 (T2)의 차이는 0.4mm 내지 2mm인 것이 바람직하다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 지지부 (160)는 베이스부 (151)에서 돌출되되 끝단 (166)으로 갈수록 폭이 점차 감소하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 지지부 (160)는 상기 베이스부 (151)에서 라운드되도록 연결 (165)될 수 있다. 상기 지지부 (160)는 상기 배터리 셀 (10)을 가압하면서 반사적으로 그에 대응되는 압력을 받는다. 이때, 상기 지지부 (160)는 상기 베이스부 (151)와 라운드되도록 연결 (165)되므로 상기 압력을 균등하게 배분하여 크랙 등의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 지지부 (160)에서 상기 배터리 셀 (10)과 접하는 끝단 (166)은 라운드되어 구비될 수 있다. 상기 지지부 (160)의 끝단 (166)은 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)과 접하면서 마찰 등의 받게 되어 마모될 수 있다. 또한, 상기 지지부 (160)의 끝단 (166)이 각진 경우에는 상기 지지부 (160)가 가압하는 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)에 긁힘 등을 유발할 수 있다. 반면, 상기 지지부 (160)의 끝단 (166)을 라운드되게 구비시킴으로써 상기 배터리 셀 (10)과의 접촉면적을 감소시킬 수 있어, 지지부 (160) 끝단 (166)의 마모를 방지하고, 또한 배터리 셀 (10)과의 마찰을 감소시킬 수 있다.
이하에서, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 후술할 내용을 제외하고는, 도 1 내지 도 7에서 설명한 실시예에 기재된 내용과 유사하므로 이에 대한 자세한 내용은 생략한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀과 배리어의 사시도이고, 도 9는 도 8의 II-II의 단면도이며, 도 10은 도 8에 따른 배터리 셀과 배터리 셀 사이에 개재된 배리어를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 이웃하는 배터리 셀 (10) 사이에는 배리어 (250)가 구비될 수 있다. 상기 배리어 (250)는 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (150)에 대응하는 베이스부 (251)와 상기 베이스부 (251)에서 상기 배터리 셀 (10)을 향하여 돌출되는 스페이서 (252)와 지지부 (260)가 구비될 수 있다. 상기 스페이서 (252)와 상기 지지부 (260)는 상기 배터리 셀 (10)과 배리어 (250) 사이의 이격시켜 열교환매체의 흐름통로를 제공할 수 있다. 이때, 상기 지지부 (260)는 상기 스페이서 (252)보다 더 길게 돌출될 수 있다.
상기 지지부 (260)는 상기 베이스부 (251)의 상단부에 인접하게 구비되어 상기 상단부와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제1 지지부그룹 (260a)과, 상기 베이스부 (251)의 하단부에 인접하게 구비되어 상기 하단부와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제2 지지부그룹 (260b), 상기 베이스부 (251)의 양측단부에 각각 인접하게 구비되어 상기 양측단부에 수직하게 구비되는 제3 지지부그룹 (260c)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 지지부그룹 (260a, 260b)는 서로 대응하도록 구비되며, 상기 제3 지지부그룹 (260c)은 상기 베이스부 (251)의 양측단부에 인접하게 한쌍으로 구비되되 제1 및 제2 지지부그룹 (260a, 260b) 사이에 대응하는 위치에 구비될 수 있다.
상기 제1 지지부그룹 (260a)의 지지부들은 상기 제2 지지부그룹 (260b)의 지지부들은 각각 상기 제1 방향 (y방향)으로 연장되되 서로 대면하는 면인 제1 면 (261b, 262a)을 구비하고, 상기 제1 면 (261b, 262a)은 서로 나란하게 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 지지부그룹 (260a)의 지지부들과 상기 제2 지지부그룹 (260b)의 지지부들은 각각 상기 제1 면 (261b, 262a)의 반대면인 제2 면 (261a, 262b)을 구비할 수 있다. 상기 제1 및 제2 지지부그룹 (260a, 260b)에서 서로 대면하는 면인 제1 면 (261b, 262a)은 상기 베이스부 (251)에서 대략 수직하도록 연장될 수 있다. 따라서, 상기 제1 면 (261b, 262a)은 서로 평행하도록 구비될 수 있다. 반면, 상기 제1 면 (261b, 262a)의 반대면인 제2 면 (261b, 262a)은 상기 제1 방향 (x방향)을 향하여 경사지게 구비될 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 지지부그룹 (260a, 260b)의 지지부들은 상기 제1 방향 (x방향)을 향하여 대략 사다리꼴의 단면을 갖도록 구비될 수 있으며, 이때 제1 방향으로 제1 면 (261b, 262a)은 평행하고, 제2 면 (261b, 262a)은 경사지도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제3 지지부그룹 (260c)의 지지부들은 제1 면 (263a) 및 제2 면 (263b)가 모두 상기 베이스부 (251)에서 제1 방향 (x방향)을 향하여 경사지도록 구비될 수 있으며, 상기 제1 방향 (x방향)에 대하여 수직한 단면의 면적이 점차 감소하도록 구비될 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2 지지부그룹 (260a, 260b)에 의하여 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)을 가압하는 경우, 상기 제1 면 (261b, 262a) 및 제2 면 (261b, 262a)의 형태에 의하여 상기 제1 및 제2 지지부그룹 (260a, 260b)의 지지부들이 절곡되어 상기 지지부들의 끝단이 향하는 방향이 제어될 수 있다. 즉, 상기 제1 면 (261b, 262a)의 평탄한 면이 배터리 셀 (10)과 접하도록 상기 제1 지지부그룹 (260a)의 끝단은 상부를 향하여 절곡되고, 상기 제2 지지부그룹 (260b)의 끝단은 상기 제1 지지부그룹 (260a)과 반대로 하부를 향하여 절곡될 있다. 상기 제3 지지부그룹 (260c)의 경우에는 상기 제1 및 제2 지지부그룹 (260a, 260b)의 제1 면 (261b, 262a)과 같이 평탄한 면이 없으므로, 상부로 절곡되거나 또는 하부로 절곡되는 등 양측모두 가능할 수 있다. 본 실시예에 따른 배리어 (250)는 지지부들 (260)의 절곡되는 방향을 제어할 수 있으므로, 배터리 모듈을 안정적으로 고정할 수 있다. 또한, 상기 지지부들 (260)의 절곡되는 방향을 가이드함으로써, 배터리 모듈에 사용되는 부재 등의 위치와의 관계를 용이하게 디자인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지부의 확대도이고, 도 12는 도 11의 지지부의 끝단을 나타낸 도면이며, 도 13은 도 11의 지지부를 구비한 배리어와 배터리 셀을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배리어 (350)는 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)과 대면하는 베이스부 (351)에서 상기 배터리 셀 (10)을 향하도록 돌출되는 지지부 (360)가 구비될 수 있다. 상기 지지부 (360)의 끝단 (366)은 상기 지지부 (260)의 끝단 (366)의 중심에서 제1 부분 (366a)과 제2 부분 (366b)으로 갈라지고, 상기 제1 부분 (366a)과 제2 부분 (366b)은 서로 반대방향으로 향하도록 상기 배터리 셀 (10)과 접촉할 수 있다.
상기 지지부 (360)는 상기 베이스부 (351)에서 배터리 셀 (10)의 넓은면 (15)과 접촉하도록 제1 방향 (x방향)으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 지지부 (360)의 끝단 (366)으로 갈수록 단면의 면적이 점차 감소되도록 구비될 수 있다. 반면, 본 실시예에서는 상기 지지부 (360)의 끝단 (366)이 제1 및 제2 부분 (366a 366b)으로 갈라져 있으므로, 상기 배터리 셀 (10)과의 접촉면적을 증가시켜 배터리 셀 (10)을 안정적으로 고정할 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: 양극 단자
12: 음극 단자 13: 벤트
14: 캡 조립체 15: 넓은면
16a: 버스바 16b: 너트
100: 배터리 모듈 110: 제1 엔드플레이트
120: 제2 엔드플레이트 130, 140: 연결부재
150, 250, 350: 배리어 160, 260, 360: 지지부

Claims (19)

  1. 제1 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀;
    상기 복수개의 배터리 셀 사이에 개재되는 배리어; 및
    상기 배터리 셀과 배리어를 수용하는 하우징;을 포함하고,
    상기 배리어는 상기 배터리 셀의 넓은면과 나란하게 배치되는 베이스부와 상기 베이스부에서 상기 배터리 셀의 넓은면을 향하여 상기 제1 방향에 나란하게 돌출되는 스페이서, 및 상기 베이스부에서 상기 스페이서보다 더 길게 연장되는 지지부를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 전지케이스와 상기 전지케이스의 내부에 구비되는 전극조립체를 포함하고, 상기 배터리 셀의 넓은면은 상기 전극조립체와 대면하는 대면부와 상기 대면부의 외주연에서 상기 배터리 셀의 넓은면의 모서리로 연장되는 테두리부로 이루어지는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 테두리부는 상기 배터리 셀의 넓은면의 모서리를 따라서 구비되고, 상기 대면부는 상기 테두리부에 의하여 감싸도록 구비되며, 상기 스페이서는 상기 대면부와 접촉하고 상기 지지부는 상기 테두리부를 가압하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부는 배터리 셀의 넓은면에 대응하는 형태로 구비되는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 베이스부의 내측에 구비되고, 상기 지지부는 상기 베이스부의 단부에 인접하게 구비되는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배리어는 상기 베이스부의 각 모서리의 적어도 일측에서 상기 배터리 셀의 측면과 대면하도록 구비되는 하나 이상의 플랜지부를 포함하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 베이스부의 양측부에 구비되는 두개의 측면플랜지부와, 상기 베이스부의 하부에 구비되는 하부플랜지부, 및 상기 베이스부의 상부에 구비되는 상부플랜지부를 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측면플랜지부 또는 하부플랜지부에는 열교환매체의 통로로 작용하는 하나 이상의 개구부가 구비되는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 측면플랜지부는 한쌍으로 구비되어 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 서로 대면하고, 상기 지지부는 상기 제1 방향으로 돌출되되 상기 제2 방향으로 연장되는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 한쌍의 측면플랜지부는 서로 이격되어 구비되는 복수개의 개구부와 이웃하는 개구부 사이에 구비되는 브릿지부로 이루어지고, 상기 한쌍의 측면플랜지부에 구비되는 개구부는 서로 대면하며, 상기 지지부는 상기 브릿지부에 대응되도록 구비되는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 개구부는 열교환매체의 통로로 작용하고, 상기 지지부는 상기 열교환매체의 흐름방향에 나란하도록 구비되는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 베이스부의 상단부에 인접하게 구비되어 상기 상단부와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제1 지지부그룹과, 상기 베이스부의 하단부에 인접하게 구비되어 상기 하단부와 나란하게 구비되는 하나 이상의 제2 지지부그룹을 포함하고, 상기 제1 지지부그룹과 상기 제2 지지부그룹은 서로 대응되는 위치에 구비되는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 베이스부의 양측단부에 각각 인접하게 구비되어 상기 양측단부에 수직하게 구비되는 제3 지지부그룹을 더 포함하는 배터리 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 지지부그룹의 지지부들과 상기 제2 지지부그룹의 지지부들은 각각 상기 제1 방향으로 연장되되 서로 대면하는 면인 제1 면을 구비하고, 상기 제1 면은 서로 나란하게 구비되는 배터리 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 지지부그룹의 지지부들과 상기 제2 지지부그룹의 지지부들은 각각 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 구비하고, 상기 제2 면은 상기 제1 방향을 향하여 경사지게 구비되는 배터리 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 끝단은 상기 지지부의 끝단의 중심에서 제1 부분과 제2 부분으로 갈라지고, 상기 제1 부분과 제2 부분은 서로 반대방향으로 향하도록 상기 배터리 셀과 접촉하는 배터리 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 베이스부에서 라운드되도록 연결되는 배터리 모듈.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 지지부에서 상기 배터리 셀과 접하는 끝단은 라운드되어 구비되는 배터리 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 높이는 상기 스페이서의 높이보다 0.4mm 내지 2mm만큼 더 크게 구비되는 배터리 모듈.
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