KR20230123766A

KR20230123766A - 배터리모듈

Info

Publication number: KR20230123766A
Application number: KR1020220020946A
Authority: KR
Inventors: 박윤수
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-08-24

Abstract

본 발명은 복수 개의 배터리가 적층되는 배터리 조립체; 상기 배터리 조립체의 전후 방향 양단에 각각 위치하고 상기 배터리 조립체를 가압하는 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리; 상기 배터리 조립체의 상부를 감싸는 버스바 하우징 어셈블리; 상기 버스바 하우징 어셈블리의 상부에 결합되는 상부커버; 및 상기 배터리 조립체와 상기 사이드 플레이트 어셈블리를 서로 결속시키도록 상기 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리와 상기 배터리 조립체를 둘러싸도록 구비되는 밴드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리모듈{BATTERY MODULE}

본 발명은 배터리모듈에 관한 것이다.

최근 이차전지는 휴대용 기기만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(ESS, Energy Storage System) 등에 보편적으로 사용되고 있다.

이차 전지의 종류에는 리튬이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다.

따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

다수의 이차전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 미리 정해진 개수의 이차전지 셀들을 하나의 배터리 모듈로 구성하고, 하나 이상의 배터리 모듈 및 기타 구성요소를 조립하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 이차전지 셀들은 일반적이다.

한편, 이차전지는 충방전을 반복하는 과정에서 열이 발생한다. 배터리 모듈에는 이러한 이차전지들이 좁은 공간에 밀집되어 있기 때문에 배터리 모듈은 운용 중에 온도가 크게 상승할 수 있다. 배터리 모듈이 적정 온도보다 높아지는 경우 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다.

따라서, 배터리 모듈을 구성함에 있어서 냉각 수단을 확보하는 것이 매우 중요하다. 배터리 모듈의 냉각 방식에는 대표적으로 공냉식과 수냉식, 두 가지를 들 수 있는데, 누전이나 방수 문제 등으로 인해 공냉식이 수냉식보다 널리 이용되고 있다.

한편, 종래 기술에 따른 공냉식 배터리 모듈은, 일 방향으로 적층 배열되는 배터리 셀들 사이 사이에 갭을 두어 유로를 확보하고, 상기 유로에 공기를 통과시키는 구조로 설계되는 경우가 많다.

그런데 종래 기술에 따른 공냉식 배터리 모듈은 중대형 배터리 모듈 내지 배터리 팩의 경우, 공기 유로 확보를 위한 단위 셀과 단위 셀 사이의 간격들 때문에 단위 부피당 에너지 밀도가 낮은 문제가 있다.

또한, 배터리 모듈에 충격이나 진동이 가해질 경우, 단위 셀과 단위 셀이 밀착되어 유로가 없어지거나, 좁은 유로에 이물질이 유입되어 유로가 막힐 염려가 있어 구조적 안정성이 부족하다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 모듈의 하단을 통해 배터리 셀을 직접 냉각함으로써 냉각 성능 증대 및 냉각 레이아웃 배치의 자유도를 향상시키는 배터리모듈을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 배터리에서 발생하는 열의 냉각을 위해 별도의 열교환 장치 등을 추가하지 않고도 배터리 셀을 직접냉각 할 수 있는 배터리모듈을 제공하는　것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리모듈은, 복수 개의 배터리가 적층되는 배터리 조립체; 상기 배터리 조립체의 전후 방향 양단에 각각 위치하고 상기 배터리 조립체를 가압하는 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리; 상기 배터리 조립체의 상부를 감싸는 버스바 하우징 어셈블리; 상기 버스바 하우징 어셈블리의 상부에 결합되는 상부커버; 및 상기 배터리 조립체와 상기 사이드 플레이트 어셈블리를 서로 결속시키도록 상기 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리와 상기 배터리 조립체를 둘러싸도록 구비되는 밴드 부재;를 포함할 수 있다.

상기 상부커버는, 상기 상부커버의 몸체를 형성하고 상면 영역 및 상기 상면 영역의 끝부로부터 하방으로 연장되는 측면 영역을 포함하는 커버몸체; 상기 커버몸체의 상기 상면 영역으로부터 하방으로 돌출되되 상기 전후 방향으로 연장되는 제1 보강리브 및 상기 전후 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 보강리브를 포함하는 보강리브; 및 상기 커버몸체의 상기 상면 영역에 형성되고 내측으로 만입된 형상을 갖는 관통홈;을 포함하고, 상기 버스바 하우징 어셈블리는, 상기 버스바 하우징 어셈블리의 좌우 방향 측면에 형성되고 내측으로 만입된 형상을 갖는 결합홈이 구비된 버스바 하우징; 및 상기 관통홈에 관통하여 상기 버스바 하우징에 고정되는 커넥터;를 포함할 수 있다.

상기 상부커버는, 상기 커버몸체의 좌우 방향 측면에 형성되고 좌우 방향 내측으로 돌출되어 상기 결합홈에 삽입 결합되는 커버후크;를 더 포함할 수 있다.

상기 상부커버는, 상기 커버몸체에서 상기 버스바 하우징 어셈블리의 양극단자와 마주보는 영역에 형성되고 플러스 형상이 각인된 양극 각인부; 및 상기 커버몸체에서 상기 버스바 하우징 어셈블리의 음극단자와 마주보는 영역에 형성되고 마이너스 형상이 각인된 음극 각인부;를 더 포함할 수 있다.

상기 밴드 부재는, 상기 배터리 조립체, 한 쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 버스바 하우징 어셈블리를 결속시키도록 상기 배터리 조립체, 한쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 버스바 하우징 어셈블리를 감싸도록 구비되는 상부 밴드 부재;를 포함할 수 있다.

상기 사이드 플레이트 어셈블리는, 좌우방향으로 연장되는 아웃터 부재 몸체 및 상기 아웃터 부재 몸체의 좌우방향의 양단이 각각 전후방향 내측으로 절곡된 절곡영역을 포함하는 아웃터 부재;를 포함하고, 상기 아웃터 부재는, 상기 아웃터 부재 몸체의 상부 영역에 외측으로 돌출 형성되는 제1 돌출 영역; 및 상기 제1 돌출 영역으로부터 하방으로 이격되고 외측으로 돌출 형성되는 제2 돌출 영역;을 포함하고, 상기 버스바 하우징은, 좌우 방향의 측면에서 외측으로 돌출 형성된 하우징 플랜지;를 포함하며, 상기 상부 밴드 부재는, 상기 아웃터 부재 중 상기 제1 돌출 영역과 상기 제2 돌출 영역 사이에 형성되는 영역 및 상기 버스바 하우징의 측면 중 상기 하우징 플랜지의 상부에 형성되는 영역을 각각 둘러싸면서 구비될 수 있다.

상기 상부 밴드 부재는 상기 하우징 플랜지와 접촉하도록 구비될 수 있다.

상기 배터리 조립체의 좌우 방향 양측 하단이 각각 내측에 안착되면서 결합되는 한 쌍의 로어 가이드 브라켓;를 더 포함할 수 있다.

상기 로어 가이드 브라켓은, 상기 배터리 조립체의 측면에 밀착되는 제1 영역; 상기 제1 영역으로부터 절곡되어 상기 배터리 조립체의 하면에 밀착되는 제2 영역; 및 상기 제1 영역의 상하 방향 양 끝부에서 각각 좌우 방향의 외측으로 돌출되는 제3 영역;을 포함할 수 있다.

상기 밴드 부재는, 상기 배터리 조립체, 한 쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 로어 가이드 브라켓을 결속시키도록 상기 배터리 조립체, 한 쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 로어 가이드 브라켓을 감싸도록 구비되는 하부 밴드 부재;를 포함할 수 있다.

상기 아웃터 부재는, 상기 제2 돌출 영역으로부터 하방으로 이격되고 외측으로 돌출 형성되는 제3 돌출 영역;을 더 포함하고, 상기 하부 밴드 부재는, 상기 아웃터 부재 중 상기 제2 돌출 영역과 상기 제3 돌출 영역 사이에 형성되는 영역 및 상기 로어 가이드 브라켓의 상기 제1 영역 중 한 쌍의 상기 제3 영역 사이에 위치한 영역을 감쌀 수 있다.

상기 밴드 부재가 연장되는 길이 방향의 일 끝부분에는 홀이 형성되고 상기 길이 방향의 타 끝부분은 상기 홀에 삽입되면서 결합될 수 있다.

상기 밴드 부재의 상기 타 끝부분은 절곡되거나 롤링된 형상을 갖을 수 있다.

상기 밴드 부재가 연장되는 길이 방향의 일 끝부분 및 타 끝부분은 서로 밀착되되 절곡되거나 롤링된 형상을 갖을 수 있다.

상기 밴드 부재의 소재는 금속이나 고분자 수지일 수 있다.

본 발명에 따르면,　배터리 조립체 하단을 직접 냉각하는 방식으로 변경하여 냉각 성능 증대 및 냉각 레이아웃 배치의 자유도 향상을 통한 설계 표준화가 가능하다.

또한,　배터리 조립체의 냉각을 위해서 히트 플레이트 등의 열교환 추가 부재의 적용없이 배터리 조립체의 하단을 직접 냉각하여 배터리 조립체의 중량, 원가 및 부피를 줄이고, 중량대비 에너지의 밀도를 향상시킬 수 있다.

또한,　배터리 조립체에 수용되는 배터리 개수의 직렬 또는 병렬 적층의 자유도 확보를 통해 표준화가 가능하여 배터리 조립체 모양의 확장성을 확보할 수 있다.

또한,　밴드 부재의 적용을 통해 배터리 조립체를 안정적으로 고정시키고,　스웰링을 방지하면서 경량화 및 원가 절감의 효과가 있다.

또한,　일부의 부품을 알루미늄 압출에서 프레스 공법으로 변경하거나 또는　플라스틱 적용을 통한 경량화 및 절연성능을 동시에 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리모듈의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사이드 플레이트 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 사이드 플레이트 어셈블리의 아웃터 부재와 아웃터 부싱을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 사이드 플레이트 어셈블리의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 조립체와 로어 가이드 브라켓 간의 결합 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따라 배터리 조립체에 로어 가이드 브라켓, 사이드 플레이트 어셈블리 및 밴드 부재가 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 버스바 하우징 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 버스바 하우징 어셈블리를 도시한 분해사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 버스바와 버스바 하우징의 결합 구조를 확대 도시한 부분상세도이다.
도 11의 (a) 내지 (c)는 도 10의 A-A부분, B-B부분 및 C-C부분을 각각 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 상부커버를 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 배터리모듈의 하부가 냉각유로에 접촉된 모습을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 밴드 부재가 결합된 제1 예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 밴드 부재가 결합된 제2 예를 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 배터리모듈을 설명한다.

배터리모듈

도 1은 본 발명에 따른 배터리모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리모듈의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 사이드 플레이트 어셈블리를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 사이드 플레이트 어셈블리의 아웃터 부재와 아웃터 부싱을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 사이드 플레이트 어셈블리의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 배터리 조립체와 로어 가이드 브라켓 간의 결합 구조를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따라 배터리 조립체에 로어 가이드 브라켓, 사이드 플레이트 어셈블리 및 밴드 부재가 결합된 모습을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 버스바 하우징 어셈블리를 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 버스바 하우징 어셈블리를 도시한 분해사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 버스바와 버스바 하우징의 결합 구조를 확대 도시한 부분상세도이며, 도 11의 (a) 내지 (c)는 도 10의 A-A부분, B-B부분 및 C-C부분을 각각 도시한 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 상부커버를 도시한 사시도이며, 도 13은 본 발명에 따른 배터리모듈의 하부가 냉각유로에 접촉된 모습을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리모듈(10)은 배터리 조립체(100), 사이드 플레이트 어셈블리(200), 버스바 하우징 어셈블리(300), 상부커버(400) 및 밴드 부재(500)를 포함할 수 있다.

배터리 조립체(100)에는 복수 개의 배터리가 적층될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 배터리 조립체(100)는 전기차에 사용될 수 있으나, 배터리 조립체(100)의 사용처는 그에 제한되지 않는다. 또한, 배터리 조립체(100)에 구비되는 배터리는 각형 배터리일 수 있으나, 그에 제한되지 않고 원통형 배터리 또는 파우치형 배터리일 수도 있다.

사이드 플레이트 어셈블리

도 3 내지 도 5를 참고하면, 사이드 플레이트 어셈블리(200)는 한 쌍을 이루면서 배터리 조립체(100)의 전후 방향 양단에 각각 위치할 수 있다. 보다 상세하게, 사이드 플레이트 어셈블리(200)는 배터리 조립체(100)에 밀착되어 배터리 조립체(100)를 전후 방향으로 가압할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 배터리 조립체(100)에 구비되는 배터리의 스웰링 현상을 억제할 수 있다.

사이드 플레이트 어셈블리(200)는 아웃터 부재(210), 이너부재(220) 및 아웃터 부싱(230)을 포함할 수 있다.

아웃터 부재(210)는 좌우방향으로 연장되는 아웃터 부재 몸체(216) 및 아웃터 부재 몸체(216)의 좌우방향의 양단이 각각 전후방향 내측으로 절곡된 절곡영역(218)을 포함할 수 있다.

아웃터 부재(210)는 제1 돌출 영역(212), 제2 돌출 영역(214) 및 제3 돌출영역(216)을 포함할 수 있다. 제1 돌출 영역(212)은 아웃터 부재 몸체(216)의 상부 영역에 구비되되 전후 방향의 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 제2 돌출 영역(214)은 제1 돌출 영역(212)으로부터 하방으로 이격되고 전후 방향의 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 제3 돌출 영역(216)은 제2 돌출 영역(214)으로부터 하방으로 이격되고 전후 방향의 외측으로 돌출 형성될 수 있다.

아웃터 부재(210)의 절곡영역(218)에는 홀(30a)이 형성되고, 아웃터 부싱(230)에는 홀(30b)이 형성되며, 아웃터 부재(210)에 형성되는 홀(30a)과 아웃터 부싱(230)에 형성되는 홀(30b)을 통해 아웃터 부재(210) 및 아웃터 부싱(230)은 서로 용접 결합될 수 있다. 한편, 아웃터 부재(210)는 프레스 공법을 통해 제조될 수 있고, 고분자 수지 계열의 플라스틱으로 제조될 수 있다.

이너부재(220)는 전후방향으로 아웃터 부재(210)의 내측에 위치하며 배터리 조립체(100)에 밀착될 수 있다.

이너부재(220)는 이너부재 몸체(221), 인서트 너트(222), 조립돌기(224), 이너부재 보강리브(226)를 포함할 수 있다.

인서트 너트(222)는 배터리 조립체(100)와 전기적으로 연결되고 이너부재 몸체(221)에 삽입 구비될 수 있다. 구체적으로, 버스바(330)의 양극단자(335)와 음극단자(336)는 인서트 너트(222)를 통해 배터리 조립체(100)를 전력 수요부(예를 들어, 모터)에 전기적으로 연결할 수 있다.

조립돌기(224)는 아웃터 부싱(230)에 형성된 조립홀(232)에 결합되도록 조립홀(232)에 대응하여 이너부재 몸체(221)의 좌우 방향의 양측면에 형성될 수 있다.

이너부재 보강리브(226)는 이너부재 몸체(221)의 내부에 구비될 수 있다. 구체적으로, 이너부재 보강리브(226)는 배터리 조립체(100)를 외부의 충격으로부터 보호하거나, 배터리의 지속적인 충방전 등으로 인한 셀 두께 변화 발생으로부터 배터리 조립체(100)의 완충을 위해 이너부재 몸체(221)의 내부에 허니컴(honeycomb, 벌집) 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 이너부재 보강리브(226)의 형상은 허니컴 형상으로 제한되지는 않는다.

아웃터 부싱(230)은 이너부재(220)의 좌우방향의 양단에 각각 구비되고 아웃터 부재(210)의 절곡영역(218)에 고정될 수 있다. 아웃터 부재(210)에 형성되는 홀(30a)과 아웃터 부싱(230)에 형성되는 홀(30b)에서 용접 결합에 의해 아웃터 부싱(230)과 아웃터 부재(210)가 서로 고정될 수 있음은 전술한 바 있다.

한편, 아웃터 부싱(230)은 내측의 일부분에 이너부재(220)가 삽입되도록 구비되는 조립홀(232)을 포함할 수 있다.

버스바 하우징 어셈블리

도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 버스바 하우징 어셈블리(300)는 배터리 조립체(100)의 상부를 감쌀 수 있다.

보다 상세하게, 버스바 하우징 어셈블리(300)는 온도센싱부(310), 전압센싱부(320), 버스바(330), 버스바 하우징(340) 및 커넥터(360)를 포함할 수 있다.

온도센싱부(310)는 온도를 측정하는 온도센서가 구비되고 일부분에 제1 고정홀(312)이 형성될 수 있다. 온도센싱부(310)는 배터리 조립체(100) 및 그 주변의 온도를 측정하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 온도센싱부(310)를 통해서 감지된 배터리나 주변 온도를 통해서 배터리 조립체(100)의 배터리의 이상 유무 등을 확인할 수 있다.

전압센싱부(320)에는 압력을 감지하는 압력센서가 구비되고 일부분에 제2 고정홀(322)이 형성될 수 있다. 구제적으로, 전압센싱부(320)의 전압센서를 통해서 배터리 조립체(100) 내 배터리들의 부피 변화를 감지할 수 있다. 즉, 전압센싱부(320)를 통해 배터리 조립체(100)의 부피 변화에 따른 배터리 조립체(100)의 변형이나 뒤틀림의 정도를 감지하여 전술한 온도센싱부(310)와 함께 배터리 조립체(100)를 구성하는 배터리들의 방전이나 이상 여부 등을 사전에 감지할 수 있다.

구체적으로, 온도센싱부(310)와 전압센싱부(320)는 인쇄회로기판(PCB)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도센싱부(310)와 전압센싱부(320)에 구비되는 인쇄회로기판은 유연성이 구비된 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.

전압센싱부(320)와 버스바 하우징(340)은 레이저용접에 의해 접합될 수 있다. 구체적으로, 레이저용접은 에너지 밀도가 높고 고융점 금속의 용접이 가능하며, 용접입열이 대단히 적고, 열 방향 범위가 좁으며, 열원이 빛의 빔이기 때문에 투명 재료를 통해서 어떤 환경 속에서나 용접이 가능하다는 점에서 이점이 있다. 그러나, 용접 방식은 레이저용접에 제한되지는 않는다.

버스바(330)는 온도센싱부(310)와 전압센싱부(320)에 각각 결합될 수 있다. 버스바(330)는 버스바 몸체(331), 측단절곡부(332) 및 접속돌출부(334)를 포함할 수 있다. 버스바 몸체(331)의 상부에는 온도센싱부(310)가 결합되고, 버스바 몸체(331)의 하부에는 전압센싱부(320)가 각각 결합될 수 있다. 또는, 그 반대로 버스바 몸체(331)의 상부에는 전압센싱부(320)가 결합되고, 버스바 몸체(331)의 하부에는 온도센싱부(310)가 각각 결합될 수도 있다.

버스바 몸체(331)는 판 형상을 가질 수 있다. 측단절곡부(332)는 복수 개가 버스바 몸체(331)의 죄우 방향 일 측 단부에서 하부를 향하여 절곡 된 형상을 가질 수 있다. 후술할 바와 같이 측단절곡부(332)를 통해 버스바(330)는 버스바 하우징(340)에 고정될 수 있다. 접속돌출부(334)는 버스바 몸체(331)의 좌우 방향 타 측 단부에서 좌우 방향 내측으로 돌출될 수 있다. 접속돌출부(334)에는 온도센싱부(310) 및 전압센싱부(320)가 밀착될 수 있다. 따라서, 온도센싱부(310)와 전압센싱부(320)에서 감지된 온도 및 압력에 대한 신호는 버스바(330)에 전달될 수 있다.

버스바 하우징(340)에는 버스바(330)가 결합될 수 있고, 배터리 조립체(100)의 상면을 감싸며, 좌우 방향 양끝부로부터 하방으로 연장형성되어 배터리 조립체(100)의 측면을 감쌀 수 있다.

버스바 하우징(340)은 버스바 하우징 몸체(340-1), 절곡부수용부(341) 및 갈고리부(342)를 포함할 수 있다. 버스바 하우징 몸체(340-1)는 버스바(330)가 결합되고 배터리 조립체(100)의 상면을 감쌀 수 있다. 절곡부수용부(341)는 버스바 하우징 몸체(340-1)의 좌우 방향 양끝에 형성되고 측단절곡부(332)가 수용될 수 있다. 보다 상세하게, 절곡부수용부(341)에는 측단절곡부(332)가 삽입되는 홀 또는 홈이 형성될 수 있다. 갈고리부(342)는 버스바 하우징 몸체(340-1)의 중앙부에서 좌우 방향 끝부분을 향해 절곡된 상태로 상방 돌출 형성되고 버스바 몸체(331)의 상면 및 측면에 밀착 구비될 수 있다. 즉, 갈고리부(342)는 버스바 몸체(331)를 고정하기 위한 구성일 수 있다.

즉, 버스바 몸체(331)에 형성된 측단절곡부(332)는 이에 대응하는 형상과 위치에 버스바 하우징(340)에 형성되는 절곡부수용부(341)에 안정적으로 수용되면서 버스바(330)가 버스바 하우징(340)에 결합될 수 있다. 또한, 버스바 몸체(331)의 상면은 버스바 하우징(340)의 상부에 형성되는 갈고리부(342)를 통해서 밀착되면서 지지됨으로써, 버스바(330)의 이탈이 방지되어 버스바 하우징(340)에 안정적으로 고정될 수 있다.

버스바 하우징(340)은 고정돌기(344), 가스 배출홀(345), 격벽(347) 및 하우징 플랜지(348)을 더 포함할 수 있다. 고정돌기(344)는 온도센싱부(310)와 전압센싱부(320)의 제1 고정홀(312)과 제2 고정홀(322)에 각각 결합되도록 버스바 하우징 몸체(340-1)로부터 상방으로 돌출 형성될 수 있다.

가스 배출홀(345)은 배터리 조립체(100)에서 발산되는 가스가 배출되도록 버스바 하우징 몸체(340-1)의 상부에서 좌우 방향의 중앙 영역에 구비되되 전후 방향을 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 구체적으로, 가스 배출홀(345)은 배터리 조립체(100)의 사용으로 인해서 발산되는 열을 신속하게 외부로 배출하여 배터리 조립체(100)의 과열로 인한 방전 등을 방지하여 배터리의 수명을 연장시키고 발화를 방지할 수 있다. 보다 상세하게, 가스 배출홀(345)은 배터리 조립체(100)에 구비되는 배터리가 적층되는 방향을 따라 복수로 구비될 수 있다.

격벽(347)은 버스바 하우징 몸체(340-1)의 좌우 방향 끝부에서 상방으로 돌출될 수 있다. 또한, 하우징 플랜지(348)는 좌우 방향의 측면에서 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 구체적으로, 격벽(347)은 온도센싱부(310), 전압센싱부(320) 및 버스바(330)를 외부로부터 보호하기 위한 구성으로서, 버스바 하우징 몸체(340-1)의 좌우 방향 끝부에서 상방으로 설정된 높이로 돌출 형성될 수 있다.

버스바 하우징(340)은 버스바 하우징 어셈블리(300)의 좌우 방향 측면에 형성되고 내측으로 만입된 형상을 갖는 결합홈(346)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 버스바 하우징 어셈블리(300)는 버스바 하우징 어셈블리(300)의 좌우 방향 측면에 형성되고 내측으로 만입된 형상을 갖는 결합홈(345)이 구비된 버스바 하우징(340)과 후술할 커버몸체(410)의 좌우 방향 측면에 형성되고 좌우 방향 내측으로 돌출되어 결합홈(345)에 삽입 결합되는 커버후크(450)가 구비된 상부커버(400) 간의 결합에 의해 상부커버(400)에 고정될 수 있다. 따라서, 버스바 하우징 어셈블리(300)가 외부로부터 보호될 수 있으므로, 배터리 조립체(100)와 외부의 구성 간의 불필요한 전기적 연결을 방지할 수 있다.

한편, 커넥터(360)는 관통홈(430)에 관통하여 버스바 하우징(340)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 커넥터(360)은 온도센싱부(310), 전압센싱부(320)로부터 측정된 신호값을 외부로 전달하기 위한 구성일 수 있다.

상부커버

도 12에 도시된 바와 같이, 상부커버(400)는 버스바 하우징 어셈블리(300)의 상부에 결합될 수 있다. 전술한 바와 같이 상부커버(400)는 버스바 하우징 어셈블리(300)를 외부로부터 보호하기 위한 구성일 수 있다.

상부커버(400)는 커버몸체(410), 보강리브(420) 및 관통홈(430)을 포함할 수 있다. 커버몸체(410)는 상부커버(400)의 몸체를 형성하고 상면 영역 및 상면 영역의 끝부로부터 하방으로 연장되는 측면 영역을 포함할 수 있다. 구체적으로, 커버몸체(410)의 상면 영역은 버스바 하우징 어셈블리(300)의 상부를 감싸고, 측면 영역은 버스바 하우징 어셈블리(300)의 격벽(347)을 포함한 버스바 하우징 어셈블리(300)의 측면 영역을 감싸면서 결합될 수 있다.

보강리브(420)는 커버몸체(410)의 상면 영역으로부터 하방으로 돌출되되 전후 방향으로 연장되는 제1 보강리브(422) 및 전후 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 보강리브(424)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 보강리브(420)는 커버몸체(410)의 내측에서 서로 교차하면서 형성되어 커버몸체(410)를 전후 방향으로 보강하는 제1 보강리브(422)와 제1 보강리브(422)와 교차하는 방향으로 커버몸체(410)를 보강하는 제2 보강리브(424)를 통해 배터리 조립체(100)를 전후 및 교차방향으로 모두 보강하여 배터리 조립체(100)의 변형을 방지할 수 있다.

관통홈(430)은 커버몸체(410)의 상면 영역에 형성되고 내측으로 만입된 형상을 갖을 수 있다. 전술한 바와 같이 커넥터(360)는 관통홈(430)을 관통하여 버스바 하우징(340)에 고정됨으로써 배터리 조립체(100)의 전압이나 온도 등의 각종 신호 등을 외부와 연결시킬 수 있다.

상부커버(400)는 커버후크(450), 양극 각인부(460) 및 음극 각인부(470)를 더 포함할 수 있다. 커버후크(450)는 커버몸체(410)의 좌우 방향 측면에 형성되고 좌우 방향 내측으로 돌출되어 버스바 하우징(340)에 형성된 결합홈(346)에 삽입 결합될 수 있다. 양극 각인부(460)는 커버몸체(410)에서 버스바 하우징 어셈블리(300)의 양극단자(335)와 마주보는 영역에 형성되고 플러스(+) 형상이 각인될 수 있다. 음극 각인부(470)는 커버몸체(410)에서 버스바 하우징 어셈블리(300)의 음극단자(336)와 마주보는 영역에 형성되고 마이너스(-) 형상이 각인될 수 있다. 전술한 바와 같은 양극 각인부(460)와 음극 각인부(470)는 외부에서 사용자 등이 단자의 극성을 용이하게 인식하기 위한 구성일 수 있다.

로어 가이드 브라켓

도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈(10)은 로어 가이드 브라켓(600)을 더 포함할 수 있다.

로어 가이드 브라켓(600)은 한 쌍을 이루면서 배터리 조립체(100)의 좌우 방향 양측 하단이 각각 내측에 안착되면서 결합될 수 있다.

로어 가이드 브라켓(600)은 제1 영역(610), 제2 영역(620) 및 제3 영역(630)을 포함할 수 있다. 제1 영역(610)은 배터리 조립체(100)의 측면에 밀착될 수 있다. 제2 영역(620)은 제1 영역(610)으로부터 절곡되어 배터리 조립체(100)의 하면에 밀착될 수 있다. 제3 영역(630)은 제1 영역(610)의 상하 방향 양 끝부에서 각각 좌우 방향의 외측으로 돌출될 수 있다.

밴드 부재

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 밴드 부재(500)는 배터리 조립체(100)와 사이드 플레이트 어셈블리(200)를 서로 결속시키도록 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리(200)와 배터리 조립체(100)를 둘러싸도록 구비될 수 있다.

밴드 부재(500)는 상부 밴드 부재(510) 및 하부 밴드 부재(520)를 포함할 수 있다.

상부 밴드 부재(510)는 배터리 조립체(100), 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리(200) 및 버스바 하우징 어셈블리(300)를 결속시키도록 배터리 조립체(100), 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리(200) 및 버스바 하우징 어셈블리(300)를 감싸도록 구비될 수 있다.

상부 밴드 부재(510)는 아웃터 부재(210) 중 제1 돌출 영역(212)과 제2 돌출 영역(214) 사이에 형성되는 영역 및 버스바 하우징(340)의 측면 중 하우징 플랜지(348)의 상부에 형성되는 영역을 각각 둘러싸면서 구비될 수 있다. 상부 밴드 부재(510)는 하우징 플랜지(348)와 접촉하도록 구비될 수 있다.

밴드 부재(500)의 소재는 금속이나 고분자 수지일 수 있다. 구체적으로, 밴드 부재(500)는 내구성과 탄력성이 구비된 알루미늄이나 알루미늄 합금등의 경금속이나 또한, 내구성과 탄력성이 우수한 고분자 수지를 이용하여 제작될 수 있다. 고분자 수지의 종류로는 페놀수지, 폴리 우레탄수지, 폴리 아미드수지, 아크릴 수지, 우레아/멜라민 수지, 실리콘 수지 등이 있다.

하부 밴드 부재(520)는 배터리 조립체(100), 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리(200) 및 로어 가이드 브라켓(600)을 결속시키도록 배터리 조립체(100), 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리(200) 및 로어 가이드 브라켓(600)을 감싸도록 구비될 수 있다.

하부 밴드 부재(520)는 아웃터 부재(210) 중 제2 돌출 영역(214)과 제3 돌출 영역(215) 사이에 형성되는 영역 및 로어 가이드 브라켓(600)의 제1 영역(610) 중 한 쌍의 제3 영역(630) 사이에 위치한 영역을 감쌀 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상부 밴드 부재(510)와 하부 밴드 부재(520)를 이용하여 배터리 조립체(100)의 측면을 배터리모듈(10)의 상하 영역에서 각각 결속시킴으로써 배터리모듈(10) 내 구성들을 견고하게 고정할 수 있다. 따라서, 별도의 배터리 조립체(100)가 수용되는 케이스나 하우징 같은 부자재가 필요없이 배터리 조립체(100)의 결속이 가능하여 제작성이 우수하며 제작 시간 및 비용이 절감될 수 있다.

또한,　본 발명에 따른 밴드 부재(500)가 적용된 배터리 조립체(100)는 일부분이 항상 외부로 노출되어 있으므로 배터리 조립체(100)의 열 발산이 유리하여 열에 의한 배터리의 변형이나 뒤틀어짐을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 배터리의 발열에 의한 화재 또는 폭발을 방지할 수 있으므로, 배터리의 내구성을 향상시켜서 수명을 연장시켜 줄 수 있다.

보다 상세하게, 본 발명에 따르면 배터리모듈(10)에 구비되는 배터리 조립체(100)의 하부 영역이 냉각유로(20)를 유동하는 냉매와 직접 접촉할 수 있으므로, 신속하면서 효과적으로 배터리 조립체에서 발산되는 열을 냉각시킬 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 밴드 부재가 결합된 제1 예를 도시한 도면이고, 도 15은 본 발명에 따른 밴드 부재가 결합된 제2 예를 도시한 도면이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리모듈(10)에서 밴드 부재(500)가 연장되는 길이 방향의 일 끝부분에는 홀이 형성되고 길이 방향의 타 끝부분은 홀에 삽입되면서 결합될 수 있다. 또는, 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리모듈(10)에서 밴드 부재(500)의 타 끝부분은 절곡되거나 롤링된 형상을 갖을 수 있다. 구체적으로, 밴드 부재(500)는 연장되는 길이 방향의 일 끝부분에는 홀이 형성되고 길이 방향의 타 끝부분은 홀에 삽입되면서 결합되는데, 타 끝부분은 일 끝부분의 홀을 관통하고 관통된 타 끝부분은 절곡시키거나 롤링하면서 밴드 부재(500)의 양단을 결합시키면서 마감할 수 있다. 이때. 밴드 부재(500)의 타 끝부분이 절곡되는 경우에는 한 번만 절곡되거나 두번 이상 절곡되어 결합될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리모듈(10)은 밴드 부재(500)가 연장되는 길이 방향의 일 끝부분 및 타 끝부분은 서로 밀착되되 절곡되거나 롤링된 형상을 갖을 수 있다. 구체적으로, 밴드 부재(500)는 연장되는 길이 방향의 일 끝부분 및 타 끝부분은 서로 밀착되면서 절곡되거나 롤링 결합되는데, 이 경우에는 서로 밀착되는 타 끝부분과 일 끝부분을 같이 절곡시키거나 롤링하면서 밴드 부재(500)의 양단을 결합시키면서 마감할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이때. 밴드 부재(500)의 서로 밀착된 일 끝부분 및 타 끝부분이 절곡되는 경우에는 한 번만 절곡되거나 두번 이상 절곡되어 결합될 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 실시가 가능함은 물론이다.

10 : 배터리모듈
20 : 냉각유로
30a, 30b : 홀
100 : 배터리 조립체
200 : 사이드 플레이트 어셈블리
210 : 아웃터 부재
212 : 제1 돌출영역
214 : 제2 돌출영역
215 : 제3 돌출영역
216 ; 아웃터 부재 몸체
218 : 절곡영역
220 : 이너부재
221 : 이너부재 몸체
222 : 인서트 너트
224 : 조립돌기
226 : 이너부재 보강리브
230 : 아웃터 부싱
232 : 조립홀
300 : 버스바 하우징 어셈블리
310 : 온도센싱부
312 : 제1 고정홀
320 : 전압센싱부
322 : 제2 고정홀
330 : 버스바
331 : 버스바 몸체
332 : 측단절곡부
334 : 접속돌출부
335 : 양극단자
336 : 음극단자
340 : 버스바 하우징
340-1 : 버스바 하우징 몸체
341 : 절곡부수용부
342 : 갈고리부
344 : 고정돌기
345 : 가스 배출홀
346 : 결합홈
347 : 격벽
348 : 하우징 플랜지
360 : 커넥터
400 : 상부커버
410 : 커버몸체
420 : 보강리브
422 : 제1 보강리브
424 : 제2 보강리브
430 : 관통홈
450 : 커버후크
460 : 양극 각인부
470 : 음극 각인부
500 : 밴드 부재
510 : 상부 밴드 부재
520 : 하부 밴드 부재
600 : 로어 가이드 브라켓
610 : 제1 영역
620 : 제2 영역
630 : 제3 영역

Claims

복수 개의 배터리가 적층되는 배터리 조립체;
상기 배터리 조립체의 전후 방향 양단에 각각 위치하고 상기 배터리 조립체를 가압하는 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리;
상기 배터리 조립체의 상부를 감싸는 버스바 하우징 어셈블리;
상기 버스바 하우징 어셈블리의 상부에 결합되는 상부커버; 및
상기 배터리 조립체와 상기 사이드 플레이트 어셈블리를 서로 결속시키도록 상기 한 쌍의 사이드 플레이트 어셈블리와 상기 배터리 조립체를 둘러싸도록 구비되는 밴드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 1에서,
상기 상부커버는,
상기 상부커버의 몸체를 형성하고 상면 영역 및 상기 상면 영역의 끝부로부터 하방으로 연장되는 측면 영역을 포함하는 커버몸체;
상기 커버몸체의 상기 상면 영역으로부터 하방으로 돌출되되 상기 전후 방향으로 연장되는 제1 보강리브 및 상기 전후 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 보강리브를 포함하는 보강리브; 및
상기 커버몸체의 상기 상면 영역에 형성되고 내측으로 만입된 형상을 갖는 관통홈;을 포함하고,
상기 버스바 하우징 어셈블리는,
상기 버스바 하우징 어셈블리의 좌우 방향 측면에 형성되고 내측으로 만입된 형상을 갖는 결합홈이 구비된 버스바 하우징; 및
상기 관통홈에 관통하여 상기 버스바 하우징에 고정되는 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 2에서,
상기 상부커버는,
상기 커버몸체의 좌우 방향 측면에 형성되고 좌우 방향 내측으로 돌출되어 상기 결합홈에 삽입 결합되는 커버후크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 2에서,
상기 상부커버는,
상기 커버몸체에서 상기 버스바 하우징 어셈블리의 양극단자와 마주보는 영역에 형성되고 플러스 형상이 각인된 양극 각인부; 및
상기 커버몸체에서 상기 버스바 하우징 어셈블리의 음극단자와 마주보는 영역에 형성되고 마이너스 형상이 각인된 음극 각인부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 3에서,
상기 밴드 부재는,
상기 배터리 조립체, 한 쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 버스바 하우징 어셈블리를 결속시키도록 상기 배터리 조립체, 한쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 버스바 하우징 어셈블리를 감싸도록 구비되는 상부 밴드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 5에서,
상기 사이드 플레이트 어셈블리는,
좌우방향으로 연장되는 아웃터 부재 몸체 및 상기 아웃터 부재 몸체의 좌우방향의 양단이 각각 전후방향 내측으로 절곡된 절곡영역을 포함하는 아웃터 부재;를 포함하고,
상기 아웃터 부재는,
상기 아웃터 부재 몸체의 상부 영역에 외측으로 돌출 형성되는 제1 돌출 영역; 및
상기 제1 돌출 영역으로부터 하방으로 이격되고 외측으로 돌출 형성되는 제2 돌출 영역;을 포함하고,
상기 버스바 하우징은,
좌우 방향의 측면에서 외측으로 돌출 형성된 하우징 플랜지;를 포함하며,
상기 상부 밴드 부재는,
상기 아웃터 부재 중 상기 제1 돌출 영역과 상기 제2 돌출 영역 사이에 형성되는 영역 및 상기 버스바 하우징의 측면 중 상기 하우징 플랜지의 상부에 형성되는 영역을 각각 둘러싸면서 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 6에서,
상기 상부 밴드 부재는 상기 하우징 플랜지와 접촉하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 6에서,
상기 배터리 조립체의 좌우 방향 양측 하단이 각각 내측에 안착되면서 결합되는 한 쌍의 로어 가이드 브라켓;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 8에서,
상기 로어 가이드 브라켓은,
상기 배터리 조립체의 측면에 밀착되는 제1 영역;
상기 제1 영역으로부터 절곡되어 상기 배터리 조립체의 하면에 밀착되는 제2 영역; 및
상기 제1 영역의 상하 방향 양 끝부에서 각각 좌우 방향의 외측으로 돌출되는 제3 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 9에서,
상기 밴드 부재는,
상기 배터리 조립체, 한 쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 로어 가이드 브라켓을 결속시키도록 상기 배터리 조립체, 한 쌍의 상기 사이드 플레이트 어셈블리 및 상기 로어 가이드 브라켓을 감싸도록 구비되는 하부 밴드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 10에서,
상기 아웃터 부재는,
상기 제2 돌출 영역으로부터 하방으로 이격되고 외측으로 돌출 형성되는 제3 돌출 영역;을 더 포함하고,
상기 하부 밴드 부재는,
상기 아웃터 부재 중 상기 제2 돌출 영역과 상기 제3 돌출 영역 사이에 형성되는 영역 및 상기 로어 가이드 브라켓의 상기 제1 영역 중 한 쌍의 상기 제3 영역 사이에 위치한 영역을 감싸는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 1에서,
상기 밴드 부재가 연장되는 길이 방향의 일 끝부분에는 홀이 형성되고 상기 길이 방향의 타 끝부분은 상기 홀에 삽입되면서 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 12에서,
상기 밴드 부재의 상기 타 끝부분은 절곡되거나 롤링된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 1에서,
상기 밴드 부재가 연장되는 길이 방향의 일 끝부분 및 타 끝부분은 서로 밀착되되 절곡되거나 롤링된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
청구항 5에서,
상기 밴드 부재의 소재는 금속이나 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 배터리모듈.