KR20220126131A - 배터리 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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윤현준
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Abstract

본 발명에 따르면 제1방향으로 상호 적층된 복수의 배터리 셀; 적층된 복수의 배터리 셀의 제1방향 양단에 각각 면착되는 한 쌍의 셀 커버; 및 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버의 제1방향 양측면 및 상측면을 커버링하고 하측면이 개방되도록 형성된 외함;을 포함하는 배터리 모듈이 소개된다.

Description

배터리 모듈 및 이의 제조 방법 {BATTERY MODULE AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 차량에 적용되는 배터리 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 세계적인 이산화탄소 배출량 저감 추세에 따라 화석 연료의 연소를 통해 주행 동력을 생성하는 전형적인 내연 기관 자동차 대신 배터리와 같은 에너지 저장 장치에 저장된 전기 에너지로 모터를 구동하여 주행 동력을 생성하는 전기 자동차에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.
전기 자동차의 성능은 구동 모터로 제공되는 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치에 해당하는 배터리의 용량과 성능에 크게 의존적이다.
차량의 주행 동력을 생성하기 위해 모터에 공급되는 전기 에너지를 저장하는 차량용 배터리는, 충방전 성능이 우수하고 사용 연한이 길어야 하는 등 전기적인 측면에서 우수한 특성을 가져야 할 뿐만 아니라 고온 및 고진동과 같은 가혹한 차량의 주행 환경에 강건할 수 있는 기계적 측면의 성능 또한 높은 수준으로 확보되어야 한다.
또한, 차량 제조사 입장에서는 다양한 차종에 일관되게 적용할 수 있도록 규격화 된 사이즈나 용량을 갖는 모듈의 형태로 배터리 하드웨어를 구성하는 것이 유리하다.
종래의 배터리 모듈은 배터리 셀 적층물의 6면을 덮는 커버가 각각의 면마다 형성되어 각각의 커버를 일체로 결합시킴에 따라 공정이 늘어나고, 이에 따른 원가 상승의 문제가 있었다.
상기 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2019-0124368 A KR 10-2012-0062260 A
이에 본 발명은, 다양한 차종에 일관되게 적용할 수 있도록 규격화 된 사이즈 및 용량을 갖는 배터리 모듈을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 제1방향으로 상호 적층된 복수의 배터리 셀; 적층된 복수의 배터리 셀의 제1방향 양단에 각각 면착되는 한 쌍의 셀 커버; 및 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버의 제1방향 양측면 및 상측면을 커버링하고 하측면이 개방되도록 형성된 외함;을 포함한다.
외함의 하측면에는 양측면의 하단부를 제1방향으로 연결하는 연결부가 포함될 수 있다.
외함 상측면의 하부 및 지지부의 상부는 절연재질로 도포될 수 있다.
셀 커버의 외측면에는 돌출되어 연장된 가이드돌기가 형성되며, 외함의 양측면에는 가이드돌기에 대응되는 형상으로 연장된 요철부를 포함하고, 가이드돌기는 요철부에 삽입되어 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버의 슬라이딩을 가이드할 수 있다.
셀 커버 또는 외함에 형성되어 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버가 외함 내부에서 이동되는 것을 방지하는 고정부;를 더 포함할 수 있다.
고정부에는 셀 커버의 단부에서 외측으로 돌출된 제1돌출부 및 외함의 단부에는 제1돌출부에 대응되는 위치에 만입되도록 형성된 제1홈부가 포함되고, 제1홈부에 제1돌출부가 삽입됨에 따라 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버는 외함에 고정될 수 있다.
외함의 상측면에는 관통홀이 형성될 수 있다.
셀 커버는 절연 재질로 제조되며, 배터리 셀보다 더 큰 강성을 갖도록 제조될 수 있다.
외함의 양측면과 체결되어 외함의 제1방향과 수직인 제2방향 양단부를 커버링하는 한 쌍의 외함 커버;를 더 포함할 수 있다.
적층된 복수의 배터리 셀에서 제1방향과 수직인 제2방향의 양단부에 위치되어 복수의 배터리 셀의 전극을 각각 상호 접합시키는 한 쌍의 버스바 어셈블리;를 더 포함할 수 있다.
버스바 어셈블리는 제1방향 양단부에 외측으로 돌출된 제2돌출부가 포함되고, 외함에의 양측면에는 제2돌출부 대응되는 위치에 만입되도록 형성된 제2홈부가 포함되고, 제2돌출부는 제2홈부에 삽입되어 버스바 어셈블리가 고정될 수 있다.
버스바 어셈블리는 복수의 슬릿을 갖는 버스바를 구비하며, 복수의 배터리 셀의 전극은, 슬릿을 관통한 영역이 밴딩되어 버스바에 접합될 수 있다.
외함의 상면에는 제1방향과 수직인 제2방향으로 만입된 만입부가 형성되고, 복수의 배터리 셀의 전극이 버스바에 접합시 버스바를 지지하는 스토퍼 지그가 만입부를 통해 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은 복수의 배터리 셀을 제1방향으로 적층하고 적층된 배터리 셀의 제1방향 양단에 셀 커버를 적층하는 단계; 제1방향으로 마주보며 제1방향과 수직인 제2방향으로 배치되어 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버의 제1방향 양단부에서 제1방향으로 복수의 가압지그를 통해 가압하는 단계; 및 복수의 가압지그 중 외함과 인접한 위치의 가압지그의 가압을 차례로 해제하면서 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버를 외함 내부로 슬라이딩시키며 삽입하는 단계;를 포함한다.
삽입하는 단계 이후 복수의 배터리 셀에 정렬 가이드가 복수의 배터리 셀 사이로 삽입되어 배터리 셀의 리드를 정렬하는 단계; 및 배터리 셀이 정렬된 상태에서 복수의 배터리 셀의 전극을 각각 상호 접합시키는 버스바 어셈블리를 삽입하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
버스바 어셈블리를 삽입하는 단계 이후 버스바 어셈블리를 고정하기 위한 스토퍼 지그를 삽입하는 단계; 및 스토퍼 지그가 삽입된 상태에서 배터리 셀의 전극을 버스바 어셈블리에 용접시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
용접시키는 단계 이후 외함의 제1방향과 수직인 제2방향 양단부를 커버링하는 외함 커버를 외함에 결합시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 외함이 마련되고, 내부에 적층된 배터리 셀 및 적층된 배터리 셀의 양측을 커버링하는 셀 커버가 삽입되고, 이후 버스바 결합되며, 외함의 제1방향 양측면을 커버링 하는 외함커버가 결합됨에 따라 적층된 배터리 셀의 6면을 커버링하는 셀 커버가 각각 제작되어 결합되는 종래의 배터리 모듈에 대비하여 부품수가 감소하여 원가를 절감하는 효과가 있으며, 또한, 복수의 셀 커버를 용접하는 공정이 삭제됨에 따라 제조공정이 단순화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외함의 배면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외함에 적층된 배터리 셀 및 셀 커버가 삽입되는 것을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1돌출부가 제1홈부에 삽입된 것을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀이 정렬되며 버스바 어샘블리가 결합되는 것을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 외함 내부로 적층된 배터리 셀 및 셀 커버가 삽입된 상태를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 어샘블리의 접합시 지지하는 스토퍼 지그가 삽입되는 것을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 결합된 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 외함과 적층된 배터리 셀 및 셀커버를 슬라이딩 결합시키는 것을 도시한 평면도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법의 순서도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외함(300)의 배면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외함(300)에 적층된 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 삽입되는 것을 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1돌출부(610)가 제1홈부(620)에 삽입된 것을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 배터리 모듈의 바람직한 실시예에 대해 알아보도록 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 제1방향으로 상호 적층된 복수의 배터리 셀(100); 적층된 복수의 배터리 셀(100)의 제1방향 양단에 각각 면착되는 한 쌍의 셀 커버(200); 및 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)의 제1방향 양측면 및 상측면을 커버링하고 하측면이 개방되도록 형성된 외함(300);을 포함한다.
적측된 복수의 배터리 셀(100)은 각각의 배터리 셀(100)은 각각이 제1방향과 수직인 제2방향의 단부에 전극이 형성되며 같은 전극의 두 개의 배터리 셀(100)이 한 쌍으로 적층되며, 한 쌍으로 적층된 배터리 셀(100)을 다른 전극을 갖는 한 쌍의 배터리 셀(100)과 인접하게 제1방향으로 적층하여 복수의 적층된 배터리 셀(100)을 형성할 수 있다.
일 예로 N극이 인접한 두 개의 배터리 셀(100)이 적층된 이후에는 S극이 인접한 두 개의 배터리 셀(100)이 적층되고, 이후 다시 N극이 인접한 두 개의 배터리 셀(100)이 제1방향으로 적층될 수 있다.
적층된 복수의 배터리 셀(100)의 제1방향의 양단부는 적층된 복수의 배터리 셀(100)을 외부의 충격 또는 먼지와 같은 이물질로부터 보호하기 위해 셀 커버(200)가 면착될 수 있다.
적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)는 외함(300)의 내부로 삽입되며, 외함(300)은 셀커버의 양측면 및 상측면을 커버링 하며 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.
외함(300)은 각관형태로 압출 성형된 이후 하면을 가공하여 개방된 형태로 제조될 수 있다.
외함(300)의 양측면은 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)를 제1방향으로 지지하며, 외함(300)의 상측면 및 양측면은 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.
종래의 배터리 모듈은 적층된 복수의 배터리 셀(100)을 양측면 및 상면을 보호하는 커버가 별물로 마련되어 각각을 용접하여 제조하였으나, 본 발명에 따른 외함(300)은 일체로 형성하여 용접하는 공정이 삭제되어 종래의 배터리 모듈 보다 공정이 간소화되며 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
외함(300)의 하측면에는 양측면의 하단부를 제1방향으로 연결하는 연결부(310)가 포함될 수 있다.
외함(300)의 하면을 개방하도록 가공시 하부의 일부분을 제외하고 가공하여 외함(300)의 양측면의 하단부가 연결된 지지부를 형성할 수 있다.
지지부는 외함(300) 내부로 삽입된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)를 외함(300)의 양측면이 지지하도록 외함(300)의 양측면을 연결할 수 있다.
또한, 외함(300) 내부로 삽입된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 외함(300)의 하부로 이탈되지 않도록 지지할 수 있다.
외함(300) 상측면의 하부 및 지지부의 상부는 절연재질로 도포될 수 있다.
압출 성형 및 가공성형으로 제조된 외함(300)은 적층된 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 내부로 삽입된 상태에서 외함(300)의 상측면 하부와 연결부(310)의 상부가 적층된 배터리 셀(100)과 접촉될 수 있다. 이때 외부로부터 전기적 충격이 배터리 셀(100)의 내부로 가해지는 것 또는 배터리 셀(100)의 전력이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 외함(300)의 상측면 하부와 연결부(310)의 상부는 절연재질의 물질로 도포될 수 있다.
셀 커버(200)의 외측면에는 돌출되어 연장된 가이드돌기(210)가 형성되며, 외함(300)의 양측면에는 가이드돌기(210)에 대응되는 형상으로 연장된 요철부(320)를 포함하고, 가이드돌기(210)는 요철부(320)에 삽입되어 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)의 슬라이딩을 가이드할 수 있다.
적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)는 적층된 상태로 외함(300)의 제2방향 단부에서 제2방향으로 슬라이딩되어 외함(300)의 내부로 삽입될 수 있다.
이때 셀 커버(200)에는 외측으로 돌출되며 제2방향으로 연장된 가이드돌기(210)가 형성될 수 있다. 가이드돌기(210)는 제1방향으로 돌출될 수 있으며 제2방향으로 직선형태로 형성될 수 있다.
또한, 외함(300)의 양측면에는 가이드돌기(210)와 대응되는 형상으로 요철부(320)가 형성될 수 있다. 요철부(320)는 외함(300)이 압출 성형에 의해 제조시 동시에 성형될 수 있다.
이를 통해 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 외함(300) 내부로 슬라이딩되어 삽입시에 가이드돌기(210)가 요철부(320)에 삽입됨에 따라 슬라이딩 방향을 가이드할 수 있는 효과가 있다.
셀 커버(200) 또는 외함(300)에 형성되어 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 외함(300) 내부에서 이동되는 것을 방지하는 고정부(600);를 더 포함할 수 있다.
고정부(600)는 셀 커버 또는 외함(300)에 형성되어 셀 커버(200)와 적층된 복수의 배터리 셀(100)이 적층된 상태로 외함(300)의 내부로 삽입된 상태에서 셀 커버(200)와 적층된 복수의 배터리 셀(100)이 외함에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.
고정부에는 셀 커버(200)의 단부에서 외측으로 돌출된 제1돌출부(610) 및 외함(300)의 양측면에서 제1돌출부(610)에 대응되는 위치에 만입되도록 형성된 제1홈부(620)가 포함되며, 제1홈부(620)에 제1돌출부(610)가 삽입됨에 따라 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)는 외함(300)에 고정될 수 있다.
셀 커버(200)의 일측 단부에는 외측으로 돌출된 제1돌출부(610)가 형성되며, 제1돌출부(610)는 돌기형상으로 형성될 수 있다. 외함(300)의 양측면에는 제2방향 일측 단부에 제1돌출부(610)에 대응되는 위치에 제1홈부(620)가 형성되고, 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 외함(300)의 내부로 삽입시 제1돌출부(610)가 제1홈부(620)에 삽입되며, 슬라이딩되어 삽입되는 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)를 외함(300) 내부에서 고정시킬 수 있는 효과가 있다.
이를 통해 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 외함(300) 내부로 삽입 후 고정되어 제2방향으로 슬라이딩되어 외함(300)을 이탈하는 것을 방지하여 작업자의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 고정부(600)에 포함된 제1돌출부(610) 및 제1홈부(620)는 돌기 및 홈의 구조로서 간단하게 제조될 수 있으며, 이를 통해 제조 효율 향상 및 원가 절감의 효과가 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부(600)의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이 고정부(600)에 포함된 제1돌출부(610)는 다양한 형상으로 제조되어 셀 커버(200)에서 돌출될 수 있으며, 제1홈부(620)는 제1돌출부(610)의 형상에 대응되도록 형성되어 제1돌출부(610)가 제1홈(620)에 삽입됨에 따라 셀 커버(200) 및 적층된 복수의 배터리 셀(200)이 외함(300) 내부에 고정될 수 있다.
외함(300)의 상측면에는 관통홀(340)이 형성될 수 있다.
외함(300)은 압출 성형 이후에 가공시 상면에 복수개의 관통홀(340)이 형성되도록 제조될 수 있다. 외함(300)에 형성된 관통홀(340)을 통해 외함(300)의 총 중량을 감소시킬 수 있으며, 또한 복수의 배터리 셀(100)에서 발산되는 열을 외부로 방출시킬 수 있는 효과가 있다.
셀 커버(200)는 절연 재질로 제조되며, 배터리 셀(100)보다 더 큰 강성을 갖도록 제조될 수 있다.
셀 커버(200)는 전체적으로 절여 재질로 제조되거나, 배터리 셀(100)과 접촉되는 면이 절연 재질로 제조될 수 있으며, 셀커버의 강성은 배터리 셀(100)보다 강성이 높은 재질로 제조됨에 따라 제1방향에서 배터리 셀(100)로 가해지는 충격을 보호하며 배터리 셀(100)에 가해지는 외부 전력을 차단하여 배터리 셀(100)을 보호할 수 있는 효과가 있다.
적층된 복수의 배터리 셀(100)에서 제1방향과 수직인 제2방향의 양단부에 위치되어 복수의 배터리 셀(100)의 전극을 각각 상호 접합시키는 한 쌍의 버스바(420) 어셈블리(400);를 더 포함할 수 있다.
배터리 셀(100)은 제2방향 양단부에 각각 전극 및 리드가 형성되며, 적층된 배터리 셀(100)이 외함(300) 내부로 삽입된 후에 각각의 배터리 셀(100)을 전기적으로 연결시키기 위해 버스바(420) 어셈블리(400)를 배터리 셀(100)의 전극이 삽입되도록 적층된 복수의 배터리 셀(100)에 삽입시킬 수 있다.
버스바(420) 어셈블리(400)는 제1방향 양단부에 외측으로 돌출된 제2돌출부(410)가 포함되고, 외함(300)에의 양측면에는 제2돌출부(410) 대응되는 위치에 만입되도록 형성된 제2홈부(340)가 포함되고, 제2돌출부(410)는 제2홈부(340)에 삽입되어 버스바(420) 어셈블리(400)가 고정될 수 있다.
버스바(420) 어셈블리(400)가 배터리 셀(100)의 전극이 삽입되도록 삽입된 이후 고정되도록 버스바(420) 어셈블리(400)의 제1방향 양단부에는 제1방향으로 돌출된 제2돌출부(410)가 형성되고, 외함(300)의 양측면의 단부에는 제2돌출부(410)에 대응되는 형상으로 만입된 제2홈부(340)가 형성되고, 제2돌출부(410)는 제2홈부(340)에 삽입됨에 따라 버스바(420) 어셈블리(400)가 외함(300)에 고정될 수 있다.
버스바(420) 어셈블리(400)는 복수의 슬릿을 갖는 버스바(420)를 구비하며, 복수의 배터리 셀(100)의 전극은, 슬릿을 관통한 영역이 밴딩되어 버스바(420)에 접합될 수 있다.
버스바(420) 어샘블리는 배터리 셀(100)의 전극이 복수의 슬릿을 갖는 버스바(420)에 삽입됨에 따라 복수의 적층된 배터리 셀(100) 결합될 수 있다.
배터리 셀(100)의 전극은 버스바(420)에 슬릿에 관통되며 밴딩되어 용접되거나 용접이외의 방식으로 복수의 배터리 셀(100)이 각각 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 외함(300) 내부로 적층된 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)가 삽입된 상태를 도시한 도면이다.
도 6을 더 참조하면 외함(300)의 상면에는 제1방향과 수직인 제2방향으로 만입된 만입부(350)가 형성되고, 복수의 배터리 셀(100)의 전극이 버스바(420)에 접합시 버스바(420)를 지지하는 스토퍼 지그(S)가 만입부(350)를 통해 삽입될 수 있다.
배터리 셀(100)이 용접되어 서로 전기적으로 연결시 버스바(420) 어셈블리(400)가 제2방향으로 힘이 가해져 버스바(420) 어샘블리의 중앙부가 제2방향으로 휘어질 우려가 있다. 이를 방지하기 위해 버스바(420) 어샘블리를 지지하는 스토퍼 지그(S)가 버스바(420) 어셈블리(400)의 후방에서 상하방향으로 삽입될 수 있다.
이때 스토퍼 지그(S)의 삽입을 위해 외함(300)에는 스토퍼 지그(S)가 삽입되는 방향에 만입된 만입부(350)가 형성될 수 있다.
본 발명에서는 외함(300)의 상측면에 형성되며, 하측의 연결부(310)에도 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 결합된 사시도이다.
도 7을 더 참조하면 외함(300)의 양측면과 체결되어 외함(300)의 제1방향과 수직인 제2방향 양단부를 커버링하는 한 쌍의 외함 커버(500);를 더 포함할 수 있다.
버스바(420) 어셈블리(400)가 배터리 셀(100)과 결합 이후에 배터리 셀(100)의 제2방향 양단부 및 버스바(420) 어셈블리(400)는 외부로부터 보호하기 위해 외함(300)의 제2방향 양단부를 커버링하는 외함(300)커버가 외함(300)에 결합되며, 외함 커버(500)와 외함(300)은 외함(300)의 양측면으로 볼트가 관통되며 서로 체결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법에서 외함(300)의 삽입순서를 도시한 도면, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법의 순서도이다.
도 9 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제조 방법의 바람직한 실시예를 알아보도록 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은 복수의 배터리 셀(100)을 제1방향으로 적층하고 적층된 배터리 셀(100)의 제1방향 양단에 셀 커버(200)를 적층하는 단계(S100); 제1방향으로 마주보며 제1방향과 수직인 제2방향으로 배치되어 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)의 제1방향 양단부에서 제1방향으로 복수의 가압지그(P)를 통해 가압하는 단계(S200); 및 복수의 가압지그(P) 중 외함(300)과 인접한 위치의 가압지그(P)의 가압을 차례로 해제하면서 적층된 복수의 배터리 셀(100) 및 셀 커버(200)를 외함(300) 내부로 슬라이딩시키며 삽입하는 단계(S300);를 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(100)이 정렬되며 버스바(420) 어샘블리가 결합되는 것을 도시한 도면이다.
도 5를 더 참조하면 삽입하는 단계 이후 복수의 배터리 셀(100)에 정렬 가이드(G)가 복수의 배터리 셀(100) 사이로 삽입되어 배터리 셀(100)의 리드를 정렬하는 단계(S400); 및 배터리 셀(100)이 정렬된 상태에서 복수의 배터리 셀(100)의 전극을 각각 상호 접합시키는 버스바(420) 어셈블리(400)를 삽입하는 단계(S500);를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바(420) 어샘블리의 접합시 지지하는 스토퍼 지그(S)가 삽입되는 것을 도시한 도면이다.
도 7을 더 참조하면 버스바(420) 어셈블리(400)를 삽입하는 단계 이후 버스바(420) 어셈블리(400)를 고정하기 위한 스토퍼 지그(S)를 삽입하는 단계(S600); 및 스토퍼 지그(S)가 삽입된 상태에서 배터리 셀(100)의 전극을 버스바(420) 어셈블리(400)에 용접시키는 단계(S700);를 더 포함할 수 있다.
스토퍼 지그(S)는 베터리 셀을 버스바(420) 어셈블리(400)에 용접시 버스파 어셈블리를 지지하며 용접 이후 삽입된 반대 방향으로 제거된다.
용접시키는 단계 이후 외함(300)의 제1방향과 수직인 제2방향 양단부를 커버링하는 외함 커버(500)를 외함(300)에 결합시키는 단계(S800);를 더 포함할 수 있다.
외함 커버는 제2방향 양측면에 관통되며 외함 커버와 볼팅 결합에 의해 결합될 수 있다.
발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였으나, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 배터리 셀
200 : 셀 커버
210 : 가이드돌기
300 : 외함
310 : 연결부
320 : 요철부
330 : 제2홈부
340 : 관통홀
350 : 만입부
400 : 버스바 어셈블리
410 : 제2돌출부
420 : 버스바
500 : 외함 커버
600 : 고정부
610 : 제1돌출부
620 : 제1홈부

Claims (17)

  1. 제1방향으로 상호 적층된 복수의 배터리 셀;
    적층된 복수의 배터리 셀의 제1방향 양단에 각각 면착되는 한 쌍의 셀 커버; 및
    적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버의 제1방향 양측면 및 상측면을 커버링하고 하측면이 개방되도록 형성된 외함;을 포함하는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    외함의 하측면에는 양측면의 하단부를 제1방향으로 연결하는 연결부가 포함된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    외함 상측면의 하부 및 지지부의 상부는 절연재질로 도포된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    셀 커버의 외측면에는 돌출되어 연장된 가이드돌기가 형성되며,
    외함의 양측면에는 가이드돌기에 대응되는 형상으로 연장된 요철부를 포함하고,
    가이드돌기는 요철부에 삽입되어 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버의 슬라이딩을 가이드하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    셀 커버 또는 외함에 형성되어 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버가 외함 내부에서 이동되는 것을 방지하는 고정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    고정부에는 셀 커버의 단부에서 외측으로 돌출된 제1돌출부 및 외함의 단부에는 제1돌출부에 대응되는 위치에 만입되도록 형성된 제1홈부가 포함되고,
    제1홈부에 제1돌출부가 삽입됨에 따라 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버는 외함에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    외함의 상측면에는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    셀 커버는 절연 재질로 제조되며, 배터리 셀보다 더 큰 강성을 갖도록 제조된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    외함의 양측면과 체결되어 외함의 제1방향과 수직인 제2방향 양단부를 커버링하는 한 쌍의 외함 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서
    적층된 복수의 배터리 셀에서 제1방향과 수직인 제2방향의 양단부에 위치되어 복수의 배터리 셀의 전극을 각각 상호 접합시키는 한 쌍의 버스바 어셈블리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    버스바 어셈블리는 제1방향 양단부에 외측으로 돌출된 제2돌출부가 포함되고,
    외함에의 양측면에는 제2돌출부 대응되는 위치에 만입되도록 형성된 제2홈부가 포함되고,
    제2돌출부는 제2홈부에 삽입되어 버스바 어셈블리가 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    버스바 어셈블리는 복수의 슬릿을 갖는 버스바를 구비하며,
    복수의 배터리 셀의 전극은, 슬릿을 관통한 영역이 밴딩되어 버스바에 접합된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    외함의 상면에는 제1방향과 수직인 제2방향으로 만입된 만입부가 형성되고,
    복수의 배터리 셀의 전극이 버스바에 접합시 버스바를 지지하는 스토퍼 지그가 만입부를 통해 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 청구항 1의 배터리 모듈을 제조하는 방법으로서,
    복수의 배터리 셀을 제1방향으로 적층하고 적층된 배터리 셀의 제1방향 양단에 셀 커버를 적층하는 단계;
    제1방향으로 마주보며 제1방향과 수직인 제2방향으로 배치되어 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버의 제1방향 양단부에서 제1방향으로 복수의 가압지그를 통해 가압하는 단계; 및
    복수의 가압지그 중 외함과 인접한 위치의 가압지그의 가압을 차례로 해제하면서 적층된 복수의 배터리 셀 및 셀 커버를 외함 내부로 슬라이딩시키며 삽입하는 단계;를 포함하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    삽입하는 단계 이후 복수의 배터리 셀에 정렬 가이드가 복수의 배터리 셀 사이로 삽입되어 배터리 셀의 리드를 정렬하는 단계; 및
    배터리 셀이 정렬된 상태에서 복수의 배터리 셀의 전극을 각각 상호 접합시키는 버스바 어셈블리를 삽입하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    버스바 어셈블리를 삽입하는 단계 이후 버스바 어셈블리를 고정하기 위한 스토퍼 지그를 삽입하는 단계; 및
    스토퍼 지그가 삽입된 상태에서 배터리 셀의 전극을 버스바 어셈블리에 용접시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    용접시키는 단계 이후 외함의 제1방향과 수직인 제2방향 양단부를 커버링하는 외함 커버를 외함에 결합시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법.
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