WO2018186664A1 - 엔드 플레이트, 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

엔드 플레이트, 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

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battery module
cell
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박진용
문정오
지호준
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Definitions

  • the present invention relates to an end plate, a battery module, a battery pack including a battery module and a vehicle including a battery pack.
  • the present invention relates to a battery pack including a battery module and a vehicle including the battery pack.
  • the secondary battery having high application characteristics and high electrical density such as energy efficiency according to the product group is not only a portable device but also an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV) driven by an electric driving source. It is applied universally.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of drastically reducing the use of fossil fuels is generated but also no by-products of energy use are generated.
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • the operating voltage of such a unit secondary battery cell that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, the battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge / discharge capacity.
  • the battery cell in the case of a cell assembly consisting of a plurality of battery cells, the battery cell may be a pouch type secondary battery cell.
  • the internal electrolyte is decomposed by side reactions of repeated charging and discharging to generate gas, thereby expanding the cells.
  • the phenomenon that the appearance of the secondary battery cell is deformed by the generated gas is called a swelling phenomenon.
  • a method of inserting a buffer material between battery cells has been applied to prevent swelling.
  • FIG. 1 is a view illustrating a conventional battery module in which a buffer is inserted between battery cells.
  • a swelling phenomenon of a battery cell is inserted into a conventional battery module by inserting a buffer material 2 made of a soft elastic material such as EPDM (Ethlene Propylene Diene Monomer) rubber or a polyurethane foam between the battery cells 1.
  • a buffer material 2 made of a soft elastic material such as EPDM (Ethlene Propylene Diene Monomer) rubber or a polyurethane foam between the battery cells 1.
  • EPDM Ethlene Propylene Diene Monomer
  • FIG. 2 is a view illustrating a conventional battery module in which a high rigidity end plate is installed at an outer side of a battery cell.
  • a swelling phenomenon of the battery cell 1 is controlled by installing a pressurized end plate 3 having a high rigidity on the outside of the battery cell 1.
  • the end plate 3 when the end plate 3 is installed outside the battery cell 1 for swelling control, the swelling is performed only by the pressurized end plate 3 without a structure that absorbs the swelling between the battery cells 1.
  • the pressure-bearing end plate 3 must be manufactured from a high-strength steel sheet made of thick metal because it must withstand pressure. Accordingly, in manufacturing the battery module, there is a problem of increasing the manufacturing cost and increasing the volume and weight of the battery module.
  • the swelling phenomenon is prevented only by the pressurized end plate 3, there is a problem that it is difficult to control the thickness tolerance of the unit battery cell when configuring a cell assembly composed of a plurality of battery cells 1.
  • An object of the present invention is to provide an automobile including an end plate, a battery module, a battery pack including the battery module, and a battery pack, which can prevent the appearance change of the battery module due to the swelling phenomenon.
  • Battery module for solving the above technical problem is a cell assembly consisting of a plurality of battery cells in the vertical direction stacked side by side in the horizontal direction and a support for supporting the lower portion of the cell assembly, one end of the support And an end plate having an outer surface portion formed in a form bent in an upper direction at the other end and an inner surface portion formed in a form bent in an inner lower direction from an upper end of the outer surface portion.
  • the inner side portion may include a locking protrusion configured to protrude from the bottom.
  • the support part may include a guide groove part in which the locking protrusion is inserted to guide or limit the movement of the inner side part.
  • the inner side surface portion may include a first inner side surface portion and a second inner side surface portion, and a distance between a lower end of the first inner side surface portion and a lower end of the second inner side surface portion may be less than a horizontal width of the cell assembly.
  • the inner side portion may have a distance between an upper end of the first inner side portion and an upper end of the second inner side portion greater than or equal to a horizontal width of the cell assembly.
  • the support part, the outer side part and the inner side part may be integrally formed.
  • the inner side portion may be configured to be bent at an acute angle at the upper end of the outer side portion.
  • the inner side portion may protrude toward the outer side portion to include a protrusion for limiting the separation distance from the outer side portion to a predetermined distance or less.
  • An end plate includes a support for supporting a lower portion of a cell assembly formed of a plurality of battery cells erected in a vertical direction stacked side by side in a horizontal direction; At one end and the other end of the support portion may include an outer surface portion bent in the upper direction and the inner surface portion formed in the form bent in the inner downward direction from the upper end of the outer surface portion.
  • the battery pack according to the present invention may include a battery pack and a pack case accommodating the battery module.
  • An automobile according to the present invention may include the battery pack.
  • the end plate according to the present invention can be formed by bending one plate material to reduce the volume and weight to reduce the volume of the battery module and increase the energy density.
  • FIG. 1 is a view illustrating a conventional battery module in which a buffer is inserted between battery cells.
  • FIG. 2 is a view illustrating a conventional battery module in which a high rigidity end plate is installed at an outer side of a battery cell.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a cell assembly included in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view of an end plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view before coupling of the end plate and the cell assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view after coupling of the end plate and the cell assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an end plate and a cell assembly in which a swelling phenomenon is coupled according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front view of an end plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an end plate and a cell assembly in which a swelling phenomenon is coupled according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged view of a guide groove according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is an exploded perspective view of a cell assembly included in a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is an embodiment of the present invention The front view of the end plate according to.
  • the battery module 10 may include a cell assembly 100 and an end plate 200.
  • the cell assembly 100 may include a battery cell 110.
  • the battery cells 110 may be provided in plural numbers, and each battery cell 110 may be configured to stand in an up and down direction ( ⁇ Y axis direction).
  • the plurality of battery cells may be stacked side by side in a horizontal direction, for example, a left and right direction ( ⁇ X axis direction).
  • Each battery cell 110 may include an electrode assembly, a battery case accommodating the electrode assembly, and an electrode lead 115.
  • the electrode lead 115 may include a positive electrode lead and a negative electrode lead, the positive electrode lead may be connected to the positive electrode plate of the electrode assembly, and the negative electrode lead may be connected to the negative electrode plate of the electrode assembly.
  • the type of the battery cell 110 is not particularly limited, and various secondary batteries may be employed in the cell assembly 100 of the battery module 10 according to the present invention.
  • the battery cell 110 may be composed of a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like.
  • the battery cell 110 may be a lithium secondary battery.
  • the battery cell 110 may be classified into a pouch type, a cylindrical shape, a square shape, and the like according to the type of exterior material.
  • the battery cell 110 of the battery module 10 according to the present invention may be a pouch type secondary battery.
  • the plurality of battery cells 110 may be disposed in a left-right direction ( ⁇ X axis direction).
  • each of the battery cells 110 may be configured such that the wide surfaces are located at the left and the right of each other, and the wide surfaces thereof face each other.
  • the electrode leads of each battery cell 110 may be configured to protrude in the front-rear direction ( ⁇ Z axis direction).
  • the cell assembly 100 of the battery module 10 may further include a cell cartridge 130 and a cooling fin 150.
  • the cell cartridge 130 is for facilitating stacking of the plurality of battery cells 110, and may seat at least one battery cell 110 among the plurality of battery cells 110.
  • the cell cartridge 130 may be provided in plurality, and in one embodiment of the present invention, each cell cartridge 130 may be configured to seat two battery cells 110.
  • the cell cartridge 130 is not limited thereto, and may be provided in a structure in which one battery cell is seated, respectively, or may be provided in a structure in which three or more battery cells are seated.
  • the plurality of cell cartridges 130 may be configured to hold the plurality of battery cells 110 to prevent the flow thereof and to be stacked on each other to guide assembly of the battery cells 110.
  • the cooling fins 150 may be made of a thermally conductive material such as aluminum, and may be provided in each cell cartridge 130 to exchange heat with the battery cell 110.
  • the cooling fins 150 provided in each cell cartridge 130 may be provided in a form inserted into the cell cartridge 130 or may be provided in an insert molded form.
  • the end plate 200 may support an outer portion of the cell assembly 100 and may prevent a change in appearance due to swelling of the cell assembly 100.
  • the outer periphery of the cell assembly 100 supported from the end plate 200 is the side of the battery cell 110 located at the outermost side of the lower part of the cell assembly 100 and the plurality of battery cells 110, such as the leftmost side. It may be a left side of the battery cell located at and the right side of the battery cell located at the far right.
  • the end plate 200 may include a support 210, an outer surface 230, and an inner surface 250.
  • the support part 210 may serve to support the lower part of the cell assembly 100.
  • the support portion 210 may be made of a metal material of high rigidity, and may be configured in a plate shape so that a wide surface thereof is laid down so as to be positioned above and below.
  • the support portion 210 is a guide groove for guiding or limiting the movement of the locking projection 231 is inserted into the locking projection 231 protruding from the bottom of the side portion 250 on the upper surface facing the lower portion of the cell assembly 100. 211 may be formed.
  • the outer side surface portion 230 may support the inner side surface portion 250 to limit the deformation of the inner side surface portion 250 having elasticity. To this end, the outer surface portion 230 may be configured to be bent in the upper direction (+ Y-axis direction) at one end and the other end of the support portion 210, respectively.
  • the outer surface portion 230 is the first outer surface portion (230a) and the other end of the support portion 210 of the form bent in the upper direction (+ Y-axis direction) at one end (left end of Figure 5) of the support portion 210 ( 5 may be configured as a second outer surface portion 230b that is bent in an upward direction (+ Y-axis direction).
  • the angle D1 formed by the outer surface portion 230 and the support portion 210 may be at right angles.
  • the outer surface portion 230 is made of a high rigid metal material, even if the inner surface portion 250 is deformed due to an increase in the volume of the battery cell 110 due to swelling, the outer shape of the battery module 10 may be maintained. .
  • the outer surface portion 230 may be configured in a plate shape.
  • the outer surface portion 230 unlike the support portion 210, may be configured in a form erect in the vertical direction so that the wide surface is located in the left and right directions.
  • the inner side part 250 is located on the side of the battery cell 110, which is located at the outermost side of the plurality of battery cells 110 included in the assembly 100, of the cell assembly 100 due to swelling through elastic force. It can serve to limit deformation.
  • the inner surface portion 250 may be configured in a form bent in the inner lower direction from the top of the outer surface portion 230.
  • the inward direction may be referred to as a horizontal direction toward the cell assembly 100.
  • the inner side surface part 250 may be configured of the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b.
  • the first inner side surface portion 250a may be bent in an inner direction (+ X axis direction) at the upper end of the first outer surface portion 230a and then be bent in a lower direction ( ⁇ Y axis direction).
  • the second inner side surface part 250b may be bent in an inner direction ( ⁇ X axis direction) at an upper end of the second outer surface part 230b and then bent in a lower direction ( ⁇ Y axis direction).
  • the inner surface portion 250 may be formed in a plate shape similar to the support portion 210 and the outer surface portion 230.
  • the inner surface portion 250 similar to the outer surface portion 230, may be configured in a form standing in the vertical direction so that the wide surface is located in the left and right directions.
  • the angle formed by the inner surface portion 250 and the outer surface portion 230 may be configured to be an acute angle.
  • the angle formed by the first outer surface portion 230a and the first inner surface portion 250a is D2
  • such D2 is larger than 0 ° and smaller than 90 °.
  • the D2' may be configured to be larger than 0 ° and smaller than 90 °.
  • D2 and D2 ' may be configured at angles less than 45 °.
  • D2 and D2 ' can be configured at angles less than 30 °, and less than 15 °.
  • D2 and D2 ' may be configured to have the same angle.
  • the inner surface portion 250 can support the side of the cell assembly 100.
  • the inner surface portion 250 and the outer surface portion 230 are located on the left and right sides of the cell assembly 100 in duplicate, the cell from the physical shock or chemical factors applied from the outside of the battery module 10, etc.
  • the assembly 100 can be securely protected.
  • the inner surface portion 250 is configured to be bent at an acute angle from the outer surface portion 230, it can retain the elasticity to the pressure applied in the outward direction on the cell assembly 100 side. Therefore, when swelling is generated in the battery cell 110 provided in the cell assembly 100 to apply pressure in the outward direction with respect to the inner surface part 250, the inner surface part 250 is elastically applied in such a direction in which the pressure is applied.
  • the cell assembly 100 may be supported in a direction opposite to that of the cell assembly 100. Therefore, it is possible to prevent excessive expansion of the cell assembly 110 while properly absorbing the swelling of the battery cell 110.
  • the outer surface portion 230 is provided outside the inner surface portion 250, the inner surface portion 250 is somewhat deformed by the swelling of the battery cell 110. Even if the outer surface portion 250, the overall shape of the battery module may be hardly changed.
  • the cell assembly 100 may be inserted and mounted between the inner side surface part 250, that is, between the first inner side surface part and the second inner side surface part.
  • the inner side surface part 250 may be a material having elasticity. Can be. Accordingly, when the cell assembly 100 is inserted between the inner surface parts 250, the elastic force of the inner surface part 250 may be applied to the cell assembly 100 to support the cell assembly 100.
  • the lower end of the inner surface portion 250 may be formed with a protrusion protrusion 251 of the protruding form.
  • the locking protrusion 251 is inserted into the guide groove 211 described above to guide or limit the movement, and through this, the movement of the inner surface part 250 may also be guided or restricted.
  • the positions of the locking protrusion 251 and the guide groove 211 may be formed at positions corresponding to each other on the lower end of the inner surface portion 250 and the upper surface of the support 210.
  • the above-described support portion 210, the outer surface portion 230 and the inner surface portion 250 may be integrally formed. That is, the support part 210, the outer surface part 230, and the inner surface part 250 may be formed by bending one plate.
  • one plate is simply bent without manufacturing a battery module through a process of extruding a side wall supporting a side surface of a cell assembly and joining a plate material supporting a lower surface of the cell assembly with the extruded side wall.
  • a hollow structure for supporting the side and bottom of the cell assembly 100 may be manufactured.
  • Figure 7 is a cross-sectional view after coupling of the end plate and the cell assembly according to an embodiment of the present invention.
  • a lower portion of the cell assembly 100 enters between an upper end of the first inner side surface part 250a and an upper end of the second inner side surface portion 250b to allow the end plate 200 and the cell assembly 100 to enter.
  • the distance a between the upper end of the first inner side part 250a and the upper end of the second inner side part 250b may be greater than or equal to the distance t between the side surfaces of the cell assembly 100.
  • the distance t between the side surfaces of the cell assembly 100 is a width of the cell assembly 100 measured based on the horizontal direction in which the battery cells 110 are stacked, and the left side of the battery cell 110 is located on the leftmost side. It may be a distance from the left side to the right side of the battery cell 110 located at the far right.
  • the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b may be bent in an inner lower direction from the upper end of the first outer side surface part 230a and the second outer side surface part 230b, respectively. .
  • an angle between the first inner side surface part 250a and the first outer side surface part 230a and an angle between the second inner side surface part 250b and the second outer side surface part 230b may be acute. Therefore, the first inner side surface portion 250a and the second inner side surface portion 250b are not configured to be completely parallel to the first outer side surface portion 230a and the second outer side surface portion 230b, and the first outer side surface portion 230a and the second inner side surface portion 250b.
  • the second outer surface portion 230b may be configured to be inclined somewhat in an inward direction.
  • the distance b between the lower end of the first inner side surface part 250a and the lower end of the second inner side surface portion 250b is determined by the cell assembly 100. It may be less than the distance (t) between the sides of the).
  • the lower end of the cell assembly 100 enters the lower end of the first inner side part 250a and the lower end of the second inner side part 250b so that the end plate 200 and the cell assembly 100 may complete the coupling. have.
  • the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b are each first. It may move toward the outer surface portion 230a and the second outer surface portion 230b.
  • the locking protrusion 251 formed at the lower ends of the first outer surface portion 230a and the second outer surface portion 230b is inserted into the guide groove 211 and moved along the guide groove 211 to thereby move the first outer surface portion 230a.
  • the second outer surface portion 230b may be guided.
  • the elastic force increased by the movement of the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b may press the side of the cell assembly 100 so that the cell assembly 100 may be fixed and supported.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an end plate and a cell assembly in which a swelling phenomenon is coupled according to an embodiment of the present invention.
  • the plurality of battery cells when a swelling phenomenon occurs in one or more battery cells 110 among the plurality of battery cells 110 included in the cell assembly 100 coupled to the end plate 200, the plurality of battery cells ( The volume of the cell assembly 100 may increase in the horizontal direction in which the 110 is stacked.
  • the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b that support the battery cell 110 positioned at the outermost side of the plurality of battery cells 110 increase in the volume of the battery cell 110. Pressure can be applied in the
  • first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b are respectively formed by the guide groove part 211 into which the locking protrusion part 251 is inserted. Can be guided and moved towards.
  • the lower end of the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b has a locking protrusion 251 at the end of the guide groove 211.
  • the rolling toward the first outer surface portion 230a and the second outer surface portion 230b may be blocked.
  • the lower ends of the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b are maintained at a predetermined distance from the first outer side surface part 230a and the second outer side surface part 230b, respectively, and thus, the first inner side surface part 250a. ) And the elastic force applied to the central portion and the upper end of the second inner side surface portion 250b.
  • the central portion of the first inner surface portion 250a and the second inner surface portion 250b in contact with the central portion of the battery cell 110 is continuously applied when the volume of the cell assembly 100 continuously increases.
  • the first outer surface portion 230a and the second outer surface portion 230b may be bent more severely. If the volume of the battery cell 110 continues to increase, the center portions of the first inner surface portion 250a and the second inner surface portion 250b are respectively the first outer surface portion 230a and the second outer surface portion 230b.
  • the first outer side surface part 230a and the second outer side surface part 230b having high stiffness may be separated from the first inner side surface part 250a.
  • the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b may be supported so that the second inner side surface part 250b is no longer deformed.
  • the lower ends of the first inner side surface part 250a and the second inner side surface part 250b are further caught by the locking protrusion 251 at the end of the guide groove 211.
  • the above movement may be blocked to maintain a predetermined distance from each lower end of the first outer surface portion 230a and the second outer surface portion 230b.
  • center portion of the first inner side surface portion 250a and the second inner side surface portion 250b may be bent to the center portion of the first outer side surface portion 230a and the second outer side surface portion 230b.
  • the end plate 200 maintains the appearance through the high rigid support 210 and the outer surface portion 230, even if the swelling phenomenon occurs in the cell assembly 100 coupled therein, elastic Through the inner surface portion 250 having a change in the appearance of the cell assembly 100 can be prevented.
  • the end plate 200 according to the present invention is formed by bending one plate, thereby reducing the overall weight of the battery module 10, it is possible to prevent a rise in manufacturing costs, it is possible to significantly improve the manufacturing efficiency have.
  • the battery module 10 may further include a terminal frame 300 and a cover frame 400, as shown in FIG.
  • the terminal frame 300 may be provided on the front and rear surfaces of the cell assembly 100 and may be electrically connected to the electrode leads 115 of the plurality of battery cells 110 of the cell assembly 100.
  • the electrode leads 115 of the battery cell 110 may be located at the side of the cell assembly 100 in the X-axis direction. That is, the electrode leads 115 of the battery cell 110 may be located at the front and rear of the cell assembly 100.
  • the terminal frame 300 may be provided on the front and rear surfaces of the cell assembly 100 and may be connected to the electrode leads 115 of each battery cell 110.
  • the terminal frame 300 may further include a connector 350.
  • the connector 350 may function as a terminal for electrically connecting to a control device included in a battery pack, such as a battery management system (BMS), outside the battery module 10.
  • BMS battery management system
  • the cover frame 400 is for supporting the cell assembly 100.
  • the cover frame 400 is provided as a pair, and includes both side electrodes including the electrode leads 115 of the battery cells 110 of the cell assembly 100.
  • the front and rear sides of the module 10 may be provided to cover the front and rear surfaces of the cell assembly 100.
  • At least one of the pair of cover frames 400 may include a terminal 410 and a connector through part 430.
  • the terminal 410 may be electrically connected to the terminal frame 300 to be electrically connected to the electrode leads 110 of the plurality of battery cells 110.
  • the terminals 410 may be provided as a pair and may be electrically connected to an external power source.
  • the connector through part 430 may be formed in the cover frame 400 and may penetrate the connector 430 out of the cover frame 400. Accordingly, the connector 430 may be electrically connected to a control device included in a battery pack such as a BMS.
  • FIG. 9 is a front view of an end plate according to another exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an end plate coupled to a cell assembly in which a swelling phenomenon is generated according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the end plate 200 ′ according to another embodiment of the present invention is substantially the same as or similar to the end plate 200 according to the embodiment of the present invention described above. Or similar components will not be described repeatedly, rather the differences will be described.
  • the end plate 200 ′ includes a support 210 ′ having a guide groove 211 ′ formed thereon, a first outer side portion 230a ′, and a second outer side portion 230b ′. It may include an inner surface portion 250 ′ composed of a first inner surface portion 250 a ′ and a second inner surface portion 250 b ′ having an outer surface portion 230 ′ and a locking protrusion 251 ′ formed at a lower end thereof.
  • the support portion 210 'and the outer surface portion 230' of the end plate 200 'according to another embodiment of the present invention are the support portion 210 and the outer surface portion of the end plate 200 according to an embodiment of the present invention ( 230) may be identical in form and role.
  • the inner surface portion 250 ′ of the end plate 200 ′ may be further added to the inner surface portion 250 of the end plate 200 according to an embodiment of the present invention. Can be.
  • the inner side portion 250 ′ of the end plate 200 ′ may further include a protrusion 252 ′.
  • the protrusion 252 ′ may be configured to protrude toward the outer side surface portion 230 ′ to limit the separation distance from the outer side surface portion 250 ′ to a predetermined distance or less.
  • the predetermined distance may be a minimum distance between the inner surface portion 250 ′ and the outer surface portion 230 ′, which is predetermined in the battery module design, in order to limit the width of the cell assembly 100 even when a swelling phenomenon occurs.
  • the protruding height of the protrusion 252 ′ may be formed at a predetermined distance.
  • the protrusion 252 ′ has a surface facing the first outer surface portion 230a ′ among the center portion of the first outer surface portion 230a ′ and a second outer surface portion 230b ′ among the center portion of the second outer surface portion 230b ′. It may be formed on opposite sides.
  • the protrusion 252 ′ may apply pressure to the first inner side surface portion 230b ′ and the second inner side surface portion 230b ′ due to an increase in the volume of the cell assembly 100, respectively. It may be in the form of a plate having a predetermined width so as to be applied to a large area by the second outer surface portion 230b '.
  • the protrusion 252 maintains the separation distance between the inner surface portion 250' and the outer surface portion 230 'below a predetermined distance, thereby preventing the inner surface portion 250' from being excessively deformed and bent. can do.
  • FIG. 11 is an enlarged view of a guide groove according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the guide groove 211 ′ a may be substantially the same as or similar to the guide groove 211 according to the embodiment of the present invention described above. The description is not repeated, but focuses on the differences.
  • Guide grooves 211'a may have guide protrusions 211'a-1 and 211'a-2 protruding along the moving direction of the locking protrusion 251 on the upper surface. .
  • the guide protrusions 211 ′ a-1 and 211 ′ a-2 may restrict the movement of the locking protrusion 251 that is moved due to the increase in the volume of the cell assembly 100.
  • the guide protrusions 211'a-1 and 211'a-2 may include the first guide protrusion 211'a-1 and the first guide protrusion 211'a-1 which are located close to the cell assembly 100.
  • the second guide protrusion 211 ′ a-2 is located farther from the cell assembly 100.
  • the first guide protrusion 211'a-1 may contact the locking protrusion 251 first than the second guide protrusion 211'a-2 to limit the movement of the locking protrusion 251 to be primarily. have.
  • the first guide protrusion 211 ′ a-1 may increase the elastic force of the inner side surface part 250 connected to the locking protrusion 251.
  • the locking protrusion 251 may cross the first guide protrusion 211 ′ a-1. Accordingly, the second guide protrusion 211 ′ a-2 may limit the movement of the locking protrusion 251 beyond the first guide protrusion 211 ′ a-1 to the secondary.
  • the guide protrusions 211 ′ a-1 and 211 ′ a-2 restrict the movement of the locking protrusion 251 stepwise, thereby gradually changing the appearance of the cell assembly 100 supported by the inner side surface part 251. You can limit it.
  • the locking protrusions ( The number of guide protrusions 211 ′ a-1 and 211 ′ a-2 formed in the guide groove 211 ′ a is not limited to limit the movement of the 251.
  • the shape of the guide protrusions 211'a-1 and 211'a-2 shown in FIG. 11 is shown to be a rectangular parallelepiped, the shape of the guide protrusion may be inclined to correspond to the moving direction of the locking protrusion 251. It may have a form.
  • the guide groove 211 ′ b according to another embodiment is substantially the same as or similar to the guide groove 211 according to the embodiment of the present invention described above, and thus the same or similar configurations. I will not describe the description repeatedly but focus on the differences.
  • Guide groove 211'b is formed on the upper surface of the guide stepped portion (211'b-1, 211'b-2) having a step along the moving direction of the locking projection 251 Can be.
  • the guide stepped portions 211 ′ b-1 and 211 ′ b-2 may restrict the movement of the locking protrusion 251 moved due to the increase in the volume of the cell assembly 100.
  • the guide step portions 211'b-1 and 211'b-2 are formed higher than the guide grooves 211'b to bend the inner surface portion 250 further, whereby the cell assembly 100 at the inner surface portion 250. It is possible to increase the elastic force applied to).
  • the guide step portions 211'b-1 and 211'b-2 are adjacent to the cell assembly 100 and are formed higher than the guide groove portion 211'b. ) And a second guide stepped portion 211'b-2 positioned farther from the cell assembly 100 than the first guide stepped portion 211'b-1 and higher than the first guide stepped portion 211'b-1. It can be configured as.
  • the first guide stepped portion 211'b-1 further bends the inner surface portion 250 more than the case where the locking protrusion 251 is located in the guide groove portion 211'b, so that the inner surface portion 250 is formed of the cell assembly ( 100 may be applied to the increased elastic force.
  • the locking protrusion 251 passes through the first guide stepped portion 211 ′ b-1 to guide the second guide. It may move to the stepped portion 211'b-2.
  • the locking protrusion 251 is raised due to the height of the second guide stepped portion 211'b-2, so that the locking protrusion 251 is positioned at the first guide stepped portion 211'b-1.
  • the inner side part 250 may be bent further to apply an increased elastic force to the cell assembly 100.
  • the volume of the cell assembly 100 increases, so that the locking protrusion 251 moves in the order of the first guide stepped portion 211'b-1 and the second guide stepped portion 211'b-2.
  • the inner surface part 250 may block the change in appearance of the cell assembly 100 by applying an elastic force to the cell assembly 100 according to the increased volume of the cell assembly 100.
  • the battery pack according to the present invention may include one or more battery modules according to the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack P may include at least one battery module 10 and a pack case 50 for packaging at least one battery module 10 according to the previous embodiment.
  • the battery pack P according to the present invention may be configured in a form in which three battery modules 10 are accommodated in the pack case 50, as shown in the drawing.
  • the battery pack P in addition to the battery module 10, the pack case 50 for accommodating the battery module 10, various devices for controlling the charge and discharge of the battery module, such as a battery It may further include a battery management system (BMS), a current sensor, a fuse, and the like.
  • BMS battery management system
  • the battery pack P may be provided in a vehicle as a driving source of the vehicle.
  • the battery pack P may be provided in an automobile driven using the battery pack P such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the battery pack P may also be provided in other devices, devices, and facilities such as an energy storage system using a secondary battery, a battery charging station, or the like.
  • the device, the apparatus, and the apparatus having the battery pack P according to the present embodiment and the battery pack P such as an automobile include the battery module 10 described above. It is possible to implement a battery pack (P) and a vehicle having all the advantages.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 상하 방향으로 세워진 복수의 배터리 셀이 수평 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성된 셀 어셈블리 및 셀 어셈블리의 하부를 지지하는 지지부, 지지부의 일단과 타단에서 각각 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 외측면부 및 외측면부의 상단에서 내측 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 내측면부를 구비하는 엔드 플레이트를 포함한다.

Description

엔드 플레이트, 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 출원은 2017년 4월 6일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0044946호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 엔드 플레이트, 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것으로 더욱 상세하게 스웰링 현상에 의한 배터리 모듈의 외형 변화를 방지할 수 있는 엔드 플레이트, 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 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.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 2개 이상의 배터리 셀로 이루어지는 셀 어셈블리를 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 복수 개의 배터리 모듈에 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
한편, 배터리 모듈에서, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 셀 어셈블리의 경우, 배터리 셀은 파우치형 이차전지 셀일 수 있다. 파우치형 이차전지의 경우, 반복적인 충전 및 방전의 부반응으로 내부 전해질이 분해되어 가스가 발생함으로써 셀이 팽창할 수 있다. 이때, 발생한 가스에 의해 이차전지 셀의 외형이 변형되는 현상을 스웰링 현상이라고 한다.
이에 따라, 종래의 일부 배터리 모듈에는 스웰링 현상을 방지하기 위하여 배터리 셀 사이에 완충재를 삽입하는 방법이 적용되었다.
도 1은 배터리 셀 사이에 완충재가 삽입된 종래의 배터리 모듈을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 배터리 모듈에는 배터리 셀(1) 사이에 EPDM(Ethlene Propylene Diene Monomer) 고무 또는 폴리우레탄 발포체 등과 같은 소프트한 탄성 재질의 완충재(2)를 삽입하여 배터리 셀의 스웰링 현상을 제어한다.
하지만, 스웰링 제어를 위해 배터리 셀(1) 사이에 완충재(2)를 삽입하는 경우, 소프트한 부재를 적용함에 따라 배터리 셀(1)에 초기 면압을 가하기 어렵고, 소프트한 재질의 특성상 시간에 따라 발생될 수 있는 부재의 마모 등으로 인한 변형 등이 쉽게 발생할 수 있어 추후 스웰링 제어에 문제가 생길 수 있고, 제품 신뢰성 저하로 이어질 수 있는 문제가 있다.
한편, 상술된 배터리 셀 사이에 완충재를 삽입하는 방법 외에 종래의 배터리 모듈에는 스웰링 현상을 방지하기 위하여 배터리 셀의 외곽에 고강성 엔드 플레이트를 설치하는 방법이 적용되기도 한다.
도 2는 배터리 셀의 외곽에 고강성 엔드 플레이트가 설치된 종래의 배터리 모듈을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 배터리 모듈에는 배터리 셀(1)의 외곽에 강성이 높은 가압형 엔드 플레이트(3)를 설치하여 배터리 셀(1)의 스웰링 현상을 제어한다.
하지만, 스웰링 제어를 위해 배터리 셀(1)의 외곽에 엔드 플레이트(3)를 설치하는 경우, 배터리 셀(1) 사이의 스웰링을 흡수하는 구조가 없이 가압형 엔드 플레이트(3)만으로 스웰링 압력을 견뎌야하므로 두꺼운 금속 재질의 고장력 강판으로 가압형 엔드 플레이트(3)를 제조해야만 한다. 이에 따라, 배터리 모듈을 제조하는데 있어서, 제조 비용을 상승시키고 배터리 모듈의 부피 및 무게가 증가하는 문제가 있다. 또한, 가압형 엔드 플레이트(3)만으로 스웰링 현상을 방지하는 경우, 복수 개의 배터리 셀(1)들로 이루어진 셀 어셈블리 구성 시 단위 배터리 셀의 두께 공차를 제어하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 스웰링 현상에 의한 배터리 모듈의 외형 변화를 방지할 수 있는 엔드 플레이트, 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은 상하 방향으로 세워진 복수의 배터리 셀이 수평 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성된 셀 어셈블리 및 상기 셀 어셈블리의 하부를 지지하는 지지부, 상기 지지부의 일단과 타단에서 각각 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 외측면부 및 상기 외측면부의 상단에서 내측 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 내측면부를 구비하는 엔드 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 내측면부는 하단에 돌출된 형태로 구성된 걸림 돌기부를 포함할 수 있다.
상기 지지부는 상기 걸림 돌기부가 삽입되어 상기 내측면부의 이동을 가이드 또는 제한하는 가이드 홈부를 포함할 수 있다.
상기 내측면부는 제1 내측면부와 제2 내측면부로 구성되고, 상기 제1 내측면부의 하단과 상기 제2 내측면부의 하단 간의 거리는 상기 셀 어셈블리의 수평 방향 폭 미만일 수 있다.
상기 내측면부는 상기 제1 내측면부의 상단과 상기 제2 내측면부의 상단 간의 거리는 상기 셀 어셈블리의 수평 방향 폭 이상일 수 있다.
상기 지지부, 상기 외측면부 및 상기 내측면부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 내측면부는 상기 외측면부의 상단에서 예각으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
상기 내측면부는 상기 외측면부를 향해 돌출되어 상기 외측면부와의 이격 거리를 미리 설정된 거리 이하로 제한하는 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 엔드 플레이트는 상하 방향으로 세워진 복수의 배터리 셀이 수평 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성된 셀 어셈블리의 하부를 지지하는 지지부; 상기 지지부의 일단과 타단에서 각각 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 외측면부 및 상기 외측면부의 상단에서 내측 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 내측면부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스웰링 현상에 의한 배터리 모듈의 외형 변화를 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 엔드 플레이트는 하나의 판재가 벤딩되어 형성됨으로써 부피와 무게를 감소시켜 배터리 모듈의 체적을 감소시키고 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 배터리 셀 사이에 완충재가 삽입된 종래의 배터리 모듈을 도시한 도면이다.
도 2는 배터리 셀의 외곽에 고강성 엔드 플레이트가 설치된 종래의 배터리 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 셀 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트의 전면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트와 셀 어셈블리의 결합 전 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트와 셀 어셈블리의 결합 후 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트와 스웰링 현상이 발생된 셀 어셈블리가 결합된 상태의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트의 전면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트와 스웰링 현상이 발생된 셀 어셈블리가 결합된 상태의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 홈부의 확대도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드 홈부의 확대도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 셀 어셈블리의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트의 전면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 셀 어셈블리(100) 및 엔드 플레이트(200)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(100)는 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다.
배터리 셀(110)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 각 배터리 셀(110)은 상하 방향(±Y축 방향)으로 세워진 상태로 구성될 수 있다. 그리고, 복수의 배터리 셀은 수평 방향, 이를테면 좌우 방향(±X축 방향)으로 나란하게 적층될 수 있다. 각각의 배터리 셀(110)은 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및 전극 리드(115)를 포함할 수 있다. 여기서, 전극 리드(115)는 양극 리드와 음극 리드를 포함할 수 있으며, 양극 리드는 전극 조립체의 양극판에 연결되고, 음극 리드는 전극 조립체의 음극판에 연결될 수 있다.
배터리 셀(110)의 종류는 특별히 한정되지 않으며 다양한 이차 전지가 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)의 셀 어셈블리(100)에 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(110)은, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성될 수 있다. 특히, 상기 배터리 셀(110)은 리튬 이차 전지일 수 있다.
한편, 배터리 셀(110)은 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)의 배터리 셀(110)은 파우치형 이차전지일 수 있다.
배터리 셀(110)이 파우치형 이차 전지로 구현된 경우, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀(110)은 좌우 방향(±X축 방향)으로 배치될 수 있다. 그리고, 각 배터리 셀(110)은, 넓은 면이 서로 좌측과 우측에 위치하여, 넓은 면이 서로 대면되도록 구성될 수 있다. 또한, 이 경우, 각 배터리 셀(110)의 전극 리드는 전후 방향(±Z축 방향)으로 돌출되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)의 셀 어셈블리(100)는, 셀 카트리지(130) 및 냉각 핀(150)을 더 포함할 수 있다.
셀 카트리지(130)는 복수 개의 배터리 셀들(110)의 적층을 용이하게 하기 위한 것으로서, 복수 개의 배터리 셀들(110) 중 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 안착시킬 수 있다. 이러한 셀 카트리지(130)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서 각각의 셀 카트리지(130)는 두 개의 배터리 셀(110)을 안착시키도록 구성될 수 있다. 다만, 셀 카트리지(130)는 이에 한정되는 것은 아니며 각각 하나의 배터리 셀을 안착시키는 구조로 마련되는 것도 가능할 수 있고, 셋 이상의 배터리 셀을 안착시키는 구조로 마련될 수도 있다.
이러한 복수 개의 셀 카트리지들(130)은 복수 개의 배터리 셀들(110)을 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 배터리 셀(110)의 조립을 가이드할 수 있다.
냉각 핀(150)은 알루미늄과 같은 열 전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 배터리 셀(110)과 열교환이 가능하도록 각각의 셀 카트리지(130)에 구비될 수 있다. 각각의 셀 카트리지(130)에 구비되는 냉각핀(150)은 셀 카트리지(130)에 삽입된 형태로 구비되거나 또는 인서트 몰딩된 형태로 구비될 수 있다.
상기 엔드 플레이트(200)는 셀 어셈블리(100)의 외곽을 지지하고, 셀 어셈블리(100)의 스웰링(Swelling) 현상으로 인한 외형 변화를 방지하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 엔드 플레이트(200)로부터 지지되는 셀 어셈블리(100)의 외곽은 셀 어셈블리(100)의 하부와 복수의 배터리 셀(110) 중에서 최외곽에 위치하는 배터리 셀(110)의 측면, 이를테면 가장 좌측에 위치한 배터리 셀의 좌측면 및 가장 우측에 위치한 배터리 셀의 우측면일 수 있다.
이를 위하여, 엔드 플레이트(200)는 지지부(210), 외측면부(230) 및 내측면부(250)를 포함할 수 있다.
지지부(210)는 셀 어셈블리(100)의 하부를 지지하는 역할을 할 수 있다. 바람직하게, 지지부(210)는 고강성의 금속 재질로 구성될 수 있으며, 판형으로 구성되어 넓은 면이 상부와 하부에 위치하도록 눕혀진 형태로 구성될 수 있다.
또한, 지지부(210)는 셀 어셈블리(100)의 하부와 대향하는 상면에 측면부(250)의 하단으로부터 돌출된 걸림 돌기부(231)가 삽입되어 걸림 돌기부(231)의 이동을 가이드 또는 제한하는 가이드 홈부(211)가 형성될 수 있다.
가이드 홈부(211)의 구체적인 설명은 후술하여 자세히 설명하도록 한다.
외측면부(230)는 내측면부(250)를 지지하여 탄성을 갖는 내측면부(250)의 변형을 제한하는 역할을 할 수 있다. 이를 위하여, 외측면부(230)는 지지부(210)의 일단과 타단에서 각각 상부 방향(+Y축 방향)으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
즉, 외측면부(230)는 지지부(210)의 일단(도 5의 좌측단)에서 상부 방향(+Y축 방향)으로 절곡된 형태의 제1 외측면부(230a)와 지지부(210)의 타단(도 5의 우측단)에서 상부 방향(+Y축 방향)으로 절곡된 형태의 제2 외측면부(230b)로 구성될 수 있다. 바람직하게, 외측면부(230)와 지지부(210)가 이루는 각도(D1)는 직각일 수 있다.
바람직하게, 외측면부(230)는 고강성의 금속 재질로 구성됨으로써, 스웰링으로 인한 배터리 셀(110)의 체적 증가로 내측면부(250)가 변형되더라도 배터리 모듈(10)의 외형을 유지할 수 있다.
또한, 외측면부(230)는, 상기 지지부(210)와 마찬가지로 판형으로 구성될 수 있다. 다만, 상기 외측면부(230)는, 상기 지지부(210)와 달리, 넓은 면이 좌우 방향으로 위치하도록 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
내측면부(250)는 셈 어셈블리(100)에 포함된 복수의 배터리 셀(110) 중에서 최외곽에 위치하는 배터리 셀(110)의 측면에 위치하여 탄성력을 통해 스웰링으로 인한 셀 어셈블리(100)의 변형을 제한하는 역할을 할 수 있다. 이를 위하여, 내측면부(250)는 외측면부(230)의 상단에서 내측 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 내측 방향이란 셀 어셈블리(100)를 향하는 수평 방향을 의미한다고 할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5의 구성을 참조하면, 내측면부(250)는 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 내측면부(250a)는 제1 외측면부(230a)의 상단에서 내측 방향(+X축 방향)으로 절곡되다가 다시 하부 방향(-Y축 방향)으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 제2 내측면부(250b)는 제2 외측면부(230b)의 상단에서 내측 방향(-X축 방향)으로 절곡되다가 다시 하부 방향(-Y축 방향)으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 내측면부(250)는, 상기 지지부(210) 및 상기 외측면부(230)와 마찬가지로 판형으로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 내측면부(250)는, 상기 외측면부(230)와 유사하게, 넓은 면이 좌우 방향으로 위치하도록 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
바람직하게, 내측면부(250)와 외측면부(230)가 이루는 각도는 예각이 되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 구성을 참조하면, 제1 외측면부(230a)와 제1 내측면부(250a)가 이루는 각도를 D2라 할 때, 이러한 D2는 0°보다 크고 90°보다 작도록 구성될 수 있다. 또한, 도 5의 구성에서, 제2 외측면부(230b)와 제2 내측면부(250b)가 이루는 각도를 D2'라 할 때, 이러한 D2'는 0°보다 크고 90°보다 작도록 구성될 수 있다. 특히, D2 및 D2'는 45°보다 작은 각도로 구성될 수 있다. 더욱이, D2 및 D2'는 30°보다 작은 각도, 적게는 15°보다 작은 각도로 구성될 수 있다. 여기서, D2 및 D2'는 동일한 각도를 갖도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 내측면부(250)가 셀 어셈블리(100)의 측면을 지지할 수 있다. 더욱이, 이 경우, 내측면부(250)와 외측면부(230)가 이중으로 셀 어셈블리(100)의 좌측과 우측에 위치하므로, 배터리 모듈(10)의 외측에서 가해지는 물리적 충격이나 화학적 요인 등으로부터 셀 어셈블리(100)를 안전하게 보호할 수 있다.
특히, 내측면부(250)는 외측면부(230)로부터 예각으로 절곡된 형태로 구성되므로, 셀 어셈블리(100) 측에서 외측 방향으로 가해지는 압력에 대한 탄성을 보유할 수 있다. 따라서, 셀 어셈블리(100)에 구비된 배터리 셀(110)에 스웰링이 발생하여 내측면부(250)에 대하여 외측 방향으로 압력을 가하는 경우, 내측면부(250)는 탄성에 의해 이러한 압력의 인가 방향과는 반대 방향, 즉 내측 방향으로 셀 어셈블리(100)를 지지할 수 있다. 그러므로, 배터리 셀(110)의 스웰링을 적절하게 흡수하면서 셀 어셈블리(110)의 팽창이 과하게 일어나는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 배터리 모듈(110)의 경우, 내측면부(250)의 외측에 외측면부(230)가 구비되어 있으므로, 배터리 셀(110)의 스웰링에 의해 내측면부(250)가 다소 변형되더라도 외측면부(250)에 의해 배터리 모듈의 전체적인 형태는 거의 변화하지 않을 수 있다.
한편, 내측면부(250)의 사이, 다시 말해 제1 내측면부와 제2 내측면부 사이에 셈 어셈블리(100)가 삽입되어 장착될 수 있는데, 이 경우, 내측면부(250)는 탄성을 갖는 소재일 수 있다. 이에 따라, 내측면부(250)의 사이에 셈 어셈블리(100)가 삽입되면 내측면부(250)의 탄성력이 셈 어셈블리(100)에 인가되어 셈 어셈블리(100)가 지지될 수 있다.
한편, 내측면부(250)의 하단에는 돌출된 형태의 걸림 돌기부(251)가 형성될 수 있다. 걸림 돌기부(251)는 상술된 가이드 홈부(211)에 삽입되어 이동이 가이드 또는 제한되며, 이를 통해 내측면부(250)의 이동 또한 가이드 또는 제한될 수 있다. 이를 위하여, 걸림 돌기부(251)와 가이드 홈부(211)의 위치는 각각 내측면부(250)의 하단과 지지부(210)의 상면 상에서 상호 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
한편, 상술된 지지부(210), 외측면부(230) 및 내측면부(250)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 지지부(210), 외측면부(230) 및 내측면부(250)는 하나의 판재를 벤딩(Bending)시켜 형성될 수 있다.
이에 따라, 종래에는 셀 어셈블리의 측면을 지지하는 측벽을 압출하고, 셀 어셀블리의 하면을 지지하는 판재를 압출된 측벽과 접합하는 공정을 통해 배터리 모듈을 제조하지 않고, 간단히 하나의 판재를 벤딩하여 셀 어셈블리(100)의 측면과 하면을 지지하는 중공 구조의 구조물을 제조할 수 있다.
이하, 엔드 플레이트(200)와 셈 어셀블리(100)의 결합에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트와 셀 어셈블리의 결합 전 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트와 셀 어셈블리의 결합 후 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 내측면부(250a)의 상단과 제2 내측면부(250b)의 상단 사이에 셀 어셈블리(100)의 하부가 진입되어 엔드 플레이트(200)와 셀 어셈블리(100)가 결합될 수 있다. 이를 위하여, 제1 내측면부(250a)의 상단과 제2 내측면부(250b)의 상단 간의 거리(a)는 셀 어셈블리(100)의 측면 간의 거리(t) 이상일 수 있다. 여기서, 셀 어셈블리(100)의 측면 간의 거리(t)는, 배터리 셀(110)이 적층된 수평 방향을 기준으로 측정되는 셀 어셈블리(100)의 폭으로서, 가장 좌측에 위치한 배터리 셀(110)의 좌측면에서부터 가장 우측에 위치한 배터리 셀(110)의 우측면까지의 거리일 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)는 각각 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)의 상단에서 내측 하부 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 이때, 제1 내측면부(250a)와 제1 외측면부(230a)가 이루는 각도 및 제2 내측면부(250b)와 제2 외측면부(230b)가 이루는 각도는 예각일 수 있다. 따라서, 제1 내측면부(250a) 및 제2 내측면부(250b)는, 제1 외측면부(230a) 및 제2 외측면부(230b)와 완전히 평행하게 구성되지 않고, 제1 외측면부(230a) 및 제2 외측면부(230b)에서 내측 방향으로 다소 기울어진 형태로 구성될 수 있다.
이에 따라, 엔드 플레이트(200)에 셀 어셈블리(100)가 완전히 삽입되어 결합되기 전에는 제1 내측면부(250a)의 하단과 제2 내측면부(250b)의 하단 간의 거리(b)는 셀 어셈블리(100)의 측면 간의 거리(t) 미만일 수 있다.
다음으로, 제1 내측면부(250a)의 하단과 제2 내측면부(250b)의 하단까지 셀 어셈블리(100)의 하단이 진입하여 엔드 플레이트(200)와 셀 어셈블리(100)가 결합을 완료할 수 있다.
셀 어셈블리(100)의 하단이 제1 내측면부(250a)의 하단과 제2 내측면부(250b)의 하단까지 진입하는 과정에서 제1 내측면부(250a)와 2 내측면부(250b)는 각각 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)를 향해 이동할 수 있다.
이때, 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)의 하단에 형성된 걸림 돌기부(251)는 가이드 홈부(211)에 삽입되어 가이드 홈부(211)를 따라 이동함으로써 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)의 이동을 가이드할 수 있다.
한편, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)가 이동한 만큼 증가한 탄성력이 셀 어셈블리(100)의 측면을 가압하여 셀 어셈블리(100)가 고정 및 지지될 수 있다.
이하, 셀 어셈블리(100)에 스웰링 현상이 발생하여 배터리 셀(110)의 체적이 증가하는 경우, 엔드 플레이트(200)의 스웰링 방지 역할에 대해 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트와 스웰링 현상이 발생된 셀 어셈블리가 결합된 상태의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 엔드 플레이트(200)와 결합된 셀 어셈블리(100)에 포함된 복수의 배터리 셀(110) 중에서 하나 이상의 배터리 셀(110)에 스웰링 현상이 발생하면, 복수의 배터리 셀(110)이 적층된 수평 방향으로 셀 어셈블리(100)의 체적이 증가할 수 있다.
이에 따라, 복수의 배터리 셀(110) 중에서 최외곽에 위치하는 배터리 셀(110)을 측면에서 지지하는 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)는 배터리 셀(110)의 체적 증가 방향으로 압력을 인가 받을 수 있다.
이후, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)는 걸림 돌기부(251)가 삽입된 가이드 홈부(211)에 의해 각각 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)를 향하여 가이드 및 이동될 수 있다.
보다 구체적으로, 셀 어셈블리(100)에 스웰링 현상이 발생함에 따라, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)의 하단은, 걸림 돌기부(251)가 가이드 홈부(211)의 끝단에 걸려 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)로 향하는 밀림이 차단될 수 있다.
이를 통해, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)의 하단은 각각 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)와 일정 거리를 유지함으로써, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)의 중앙부와 상단에 인가되는 탄성력을 강화시킬 수 있다.
이에 반해, 배터리 셀(110)의 중앙부에 접하는 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)의 중앙부는, 셀 어셈블리(100)의 체적이 계속적으로 증가할 경우, 계속해서 인가되는 압력에 대응하여 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)를 향해 더 심하게 구부러질 수 있다. 만일, 배터리 셀(110)의 체적이 지속하여 증가하다 보면, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)의 중앙부는 각각 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)의 중앙부와 접촉할 수 있다. 이후, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)에 압력이 가해지더라도, 강성이 높은 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)는 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)가 더 이상 변형되지 않도록 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)를 지지할 수 있다.
즉, 셀 어셈블리(100)에 스웰링 현상이 발생하면, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)의 하단은 가이드 홈부(211)의 끝단에 걸림 돌기부(251)가 걸림으로써 더 이상의 이동이 차단되어, 제1 외측면부(230a) 및 제2 외측면부(230b)의 각각의 하단과 일정 거리를 유지할 수 있다.
이에 반해, 제1 내측면부(250a)와 제2 내측면부(250b)의 중앙부는 제1 외측면부(230a)와 제2 외측면부(230b)의 중앙부까지 구부러질 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 엔드 플레이트(200)는 내부에 결합된 셀 어셈블리(100)에 스웰링 현상이 발생하더라도 고강성의 지지부(210)와 외측면부(230)를 통해 외형은 유지하고, 탄성을 갖는 내측면부(250)를 통해 셀 어셈블리(100)의 외형 변화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엔드 플레이트(200)는 하나의 판재가 벤딩되어 형성됨으로써, 배터리 모듈(10)의 전체 중량을 감소시킴으로써, 제조 비용 상승을 방지할 수 있는 바, 제조 효율을 현저히 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 터미널 프레임(300) 및 커버 프레임(400)을 더 포함할 수 있다.
터미널 프레임(300)은 셀 어셈블리(100)의 전면과 후면에 구비되며, 셀 어셈블리(100)의 복수 개의 배터리 셀(110)의 전극 리드들(115)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(110)의 전극 리드들(115)은, 셀 어셈블리(100)에서 X축 방향의 측면에 위치할 수 있다. 즉, 배터리 셀(110)의 전극 리드들(115)은, 셀 어셈블리(100)의 전면 및 후면에 위치할 수 있다. 이 경우, 터미널 프레임(300)은, 이러한 셀 어셈블리(100)의 전면 및 후면에 구비되어, 각 배터리 셀(110)의 전극 리드들(115)과 연결될 수 있다.
이러한 터미널 프레임(300)은 커넥터(350)를 더 포함할 수 있다.
커넥터(350)는 배터리 모듈(10)의 외부에서 BMS(Battery Management System)와 같은 배터리 팩에 포함된 제어 장치 등과 전기적으로 연결되기 위한 단자로서 기능할 수 있다.
커버 프레임(400)은 셀 어셈블리(100)를 지지하기 위한 것으로서, 한 쌍으로 구비되어, 셀 어셈블리(100)의 복수 개의 배터리 셀들(110)의 전극 리드들(115)을 구비하는 양측, 이를테면 배터리 모듈(10)의 전방 및 후방 측에 구비되어 셀 어셈블리(100)의 전면 및 후면을 커버할 수 있다.
이러한 한 쌍의 커버 프레임(400) 중 적어도 하나는 터미널(410) 및 커넥터 관통부(430)를 포함할 수 있다.
터미널(410)은 복수 개의 배터리 셀(110)의 전극 리드들(110)과 전기적으로 연결되도록 터미널 프레임(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 터미널(410)은 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 외부 전원 등과 전기적으로 연결될 수 있다.
커넥터 관통부(430)는 커버 프레임(400)에 형성되며, 커넥터(430)를 커버 프레임(400) 밖으로 관통시킬 수 있다. 이에 따라, 커넥터(430)는 BMS와 같은 배터리 팩에 포함된 제어 장치 등과 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트에 대해 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트의 전면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트와 스웰링 현상이 발생된 셀 어셈블리가 결합된 상태의 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(200')는 앞서 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트(200)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 유사한 구성들에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(200')는 상면에 가이드 홈부(211')가 형성된 지지부(210'), 제1 외측면부(230a')와 제2 외측면부(230b')로 구성된 외측면부(230') 및 하단에 걸림 돌기부(251')가 형성된 제1 내측면부(250a')와 제2 내측면부(250b')로 구성된 내측면부(250')를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(200')의 지지부(210') 및 외측면부(230')는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트(200)의 지지부(210) 및 외측면부(230)와 형태 및 역할이 동일할 수 있다.
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(200')의 내측면부(250')는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트(200)의 내측면부(250) 대비 일부 구성이 더 추가될 수 있다.
보다 구체적으로, 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(200')의 내측면부(250')는 돌출부(252')를 더 구비할 수 있다. 이러한 돌출부(252')는, 외측면부(230')를 향해 돌출되도록 구성되어 외측면부(250')와의 이격 거리를 미리 설정된 거리 이하로 제한할 수 있다.
여기서, 미리 설정된 거리는 스웰링 현상이 발생하더라도 셀 어셈블리(100)의 폭을 제한하기 위하여 배터리 모듈 설계 상 미리 정해지는 내측면부(250')와 외측면부(230') 간의 최소 거리일 수 있다.
이를 위하여, 돌출부(252')의 돌출 높이는 미리 설정된 거리로 형성될 수 있다.
돌출부(252')는 제1 외측면부(230a')의 중앙부 중에서 제1 외측면부(230a')를 대향하는 면과 제2 외측면부(230b')의 중앙부 중에서 제2 외측면부(230b')를 대향하는 면에 형성될 수 있다.
또한, 돌출부(252')는 셀 어셈블리(100)의 체적 증가로 인해 제1 내측면부(230b')와 제2 내측면부(230b')에 가해지는 압력을 각각 제1 외측면부(230a')와 제2 외측면부(230b')로 넓은 면적에 인가시키기 위하여 소정의 넓이를 갖는 판 형태일 수 있다.
이를 통해, 돌출부(252')는 내측면부(250')와 외측면부(230')의 이격 거리를 미리 설정된 거리 이하로 유지시킴으로써, 내측면부(250')가 과도하게 변형 및 벤딩되는 현상을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 홈부에 대해 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 홈부의 확대도이다.
도 11을 참조하면, 다른 실시예에 따른 가이드 홈부(211'a)는 앞서 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 홈부(211)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 유사한 구성들에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 홈부(211'a)는 상면에 걸림 돌기부(251)의 이동 방향을 따라 돌출된 가이드 돌기부(211'a-1, 211'a-2)가 형성될 수 있다.
가이드 돌기부(211'a-1, 211'a-2)는 셀 어셈블리(100)의 체적 증가로 인해 이동되는 걸림 돌기부(251)의 이동을 단계적으로 제한할 수 있다. 이를 위하여, 가이드 돌기부(211'a-1, 211'a-2)는 셀 어셈블리(100)와 근접하게 위치한 제1 가이드 돌기부(211'a-1) 및 제1 가이드 돌기부(211'a-1) 보다 셀 어셈블리(100)와 멀리 위치한 제2 가이드 돌기부(211'a-2)로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 가이드 돌기부(211'a-1)는 제2 가이드 돌기부(211'a-2) 보다 걸림 돌기부(251)와 먼저 접촉되어 걸림 돌기부(251)의 이동을 1차로 제한할 수 있다. 이를 통해, 제1 가이드 돌기부(211'a-1)는 걸림 돌기부(251)와 연결된 내측면부(250)의 탄성력을 증가시킬 수 있다.
이후, 셀 어셈블리(100)의 체적이 더욱 증가하여 내측면부(250)에 인가되는 압력이 증가하는 경우, 걸림 돌기부(251)가 제1 가이드 돌기부(211'a-1)를 넘어갈 수 있다. 이에 따라, 제2 가이드 돌기부(211'a-2)는 제1 가이드 돌기부(211'a-1)를 넘어온 걸림 돌기부(251)의 이동을 2차로 제한할 수 있다.
이를 통해, 가이드 돌기부(211'a-1, 211'a-2)는 걸림 돌기부(251)의 이동을 단계적으로 제한함으로써, 내측면부(251)에 지지되는 셀 어셈블리(100)의 외형 변화를 단계적으로 제한할 수 있다.
한편, 상술된 설명에서 가이드 돌기부(211'a-1, 211'a-2)는 가이드 홈부(211'a)에 2개가 형성된 것으로 설명하였지만, 셀 어셈블리(100)의 체적 증가에 따라 걸림 돌기부(251)의 이동을 제한하기 위하여 가이드 홈부(211'a)에 형성되는 가이드 돌기부(211'a-1, 211'a-2)의 개수는 한정되지 않는다.
또한, 도 11에 도시된 가이드 돌기부(211'a-1, 211'a-2)의 형상은 직육면체인 것으로 도시되었지만, 가이드 돌기부의 형상은 걸림 돌기부(251)의 이동 방향에 대응하여 기울어진 경사면을 갖는 형태일 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드 홈부에 대해 설명하도록 한다.
도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드 홈부의 확대도이다.
도 12을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 가이드 홈부(211'b)는 앞서 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 홈부(211)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 유사한 구성들에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드 홈부(211'b)는 상면에 걸림 돌기부(251)의 이동 방향을 따라 단차를 갖는 가이드 단차부(211'b-1, 211'b-2)가 형성될 수 있다.
가이드 단차부(211'b-1, 211'b-2)는 셀 어셈블리(100)의 체적 증가로 인해 이동되는 걸림 돌기부(251)의 이동을 단계적으로 제한할 수 있다. 또한, 가이드 단차부(211'b-1, 211'b-2)는 가이드 홈부(211'b) 보다 높게 형성되어 내측면부(250)를 더욱 벤딩시킴으로써, 내측면부(250)에서 셀 어셈블리(100)에 인가되는 탄성력을 증가시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 가이드 단차부(211'b-1, 211'b-2)는 셀 어셈블리(100)와 근접하고 가이드 홈부(211'b) 보다 높게 형성된 제1 가이드 단차부(211'b-1) 및 제1 가이드 단차부(211'b-1) 보다 셀 어셈블리(100)와 멀리 위치하고 제1 가이드 단차부(211'b-1) 보다 높게 형성된 제2 가이드 단차부(211'b-2)로 구성될 수 있다.
제1 가이드 단차부(211'b-1)는 걸림 돌기부(251)가 가이드 홈부(211'b)에 위치하는 경우 보다 내측면부(250)를 더욱 벤딩시킴으로써, 내측면부(250)가 셀 어셈블리(100)에 증가된 탄성력을 인가시키게 할 수 있다.
이후, 셀 어셈블리(100)의 체적이 더욱 증가하여 내측면부(250)에 인가되는 압력이 증가하는 경우, 걸림 돌기부(251)가 제1 가이드 단차부(211'b-1)를 거쳐 제2 가이드 단차부(211'b-2)로 이동할 수 있다.
이때, 제2 가이드 단차부(211'b-2)의 높이로 인해 걸림 돌기부(251)가 상승함으로써, 걸림 돌기부(251)가 제1 가이드 단차부(211'b-1)에 위치하는 경우 보다 내측면부(250)가 더욱 벤딩되어 셀 어셈블리(100)에 증가된 탄성력을 인가시킬 수 있다.
즉, 스웰링으로 인해 셀 어셈블리(100)의 체적이 증가하여 걸림 돌기부(251)가 제1 가이드 단차부(211'b-1) 및 제2 가이드 단차부(211'b-2) 순으로 이동하게 됨으로써, 내측면부(250)는 증가된 셀 어셈블리(100)의 체적에 따라 탄성력을 셀 어셈블리(100)에 인가시켜 셀 어셈블리(100)의 외형 변화를 차단할 수 있다
본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 배터리 팩(P)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 팩(P)은, 도면에 도시된 바와 같이, 3개의 배터리 모듈(10)이 팩 케이스(50)에 수납된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(P)은, 이러한 배터리 모듈(10) 이외에, 배터리 모듈(10)을 수납하기 위한 팩 케이스(50), 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 배터리 팩(P)은 자동차의 구동원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(P)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등 배터리 팩(P)을 이용하여 구동되는 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 배터리 팩(P)은, 이러한 자동차 이외에도, 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System)나 배터리 충전소 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 배터리 팩(P)과 자동차와 같은 배터리 팩(P)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(P) 및 자동차를 구현할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (10)

  1. 상하 방향으로 세워진 복수의 배터리 셀이 수평 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성된 셀 어셈블리 및
    상기 셀 어셈블리의 하부를 지지하는 지지부, 상기 지지부의 일단과 타단에서 각각 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 외측면부 및 상기 외측면부의 상단에서 내측 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 내측면부를 구비하는 엔드 플레이트를
    포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측면부는
    하단에 돌출된 형태로 구성된 걸림 돌기부를 포함하고,
    상기 지지부는
    상기 걸림 돌기부가 삽입되어 상기 내측면부의 이동을 가이드 또는 제한하는 가이드 홈부를
    포함하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내측면부는
    제1 내측면부와 제2 내측면부로 구성되고,
    상기 제1 내측면부의 하단과 상기 제2 내측면부의 하단 간의 거리는 상기 셀 어셈블리의 수평 방향 폭 미만인 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측면부는
    상기 제1 내측면부의 상단과 상기 제2 내측면부의 상단 간의 거리는 상기 셀 어셈블리의 수평 방향 폭 이상인 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부, 상기 외측면부 및 상기 내측면부는
    일체로 형성되는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내측면부는
    상기 외측면부의 상단에서 예각으로 절곡된 형태로 구성된 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내측면부는
    상기 외측면부를 향해 돌출되어 상기 외측면부와의 이격 거리를 미리 설정된 거리 이하로 제한하는 돌출부를
    포함하는 배터리 모듈.
  8. 상하 방향으로 세워진 복수의 배터리 셀이 수평 방향으로 나란하게 적층된 형태로 구성된 셀 어셈블리의 하부를 지지하는 지지부;
    상기 지지부의 일단과 타단에서 각각 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 외측면부 및
    상기 외측면부의 상단에서 내측 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성된 내측면부를
    포함하는 엔드 플레이트.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈 및
    상기 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스를
    포함하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 배터리 팩을
    포함하는 자동차.
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