WO2020101209A1 - 모듈 하우징을 포함한 배터리 모듈 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a battery module including a module housing having a first frame and a second frame, and more particularly, to a battery module and a battery pack having a module housing that simplifies the assembly process and increases energy density.
- lithium secondary batteries are free of charge and discharge due to little memory effect compared to nickel-based secondary batteries. The self-discharge rate is very low, and it is spotlighted for its high energy density.
- the lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
- the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are applied, respectively, and a separator, and an exterior material for sealing and storing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery pouch exterior material.
- secondary batteries have been widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in medium and large devices such as automobiles and power storage devices.
- a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
- a pouch type secondary battery is frequently used in such medium-to-large-sized devices due to the advantages of easy lamination.
- the battery module of the prior art is generally provided with a plurality of cartridges made of plastic to protect or stack and fix a plurality of built-in secondary batteries.
- the cartridge of the plastic material, the mechanical rigidity is lower than that of the steel material, when an external impact occurs to the battery module, damage to the internal components may easily occur.
- the battery module provided with a plurality of cartridges having low thermal conductivity has significantly reduced heat dissipation efficiency, making it difficult to cool the battery module.
- the present invention was created to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery module and a battery pack having a module housing that simplifies the assembly process and increases energy density.
- a battery assembly having a plurality of secondary batteries and having a front end, a rear end, an upper side, a lower side, a left side, and a right side;
- both ends are configured in a plate shape that is bent to the right, and the bent portion is located at the upper and lower portions of the battery assembly, respectively, and the first frame is located on the right side of the battery assembly and both ends It may be configured as a plate shape that is bent to the left, and the bent portion may include a module housing having a second frame positioned on each of the upper and lower portions of the battery assembly and coupled with the bent portion of the first frame. have.
- ends of each of the bent portion of the first frame and the bent portion of the second frame may overlap each other.
- a male and female coupling part having a male and female coupling structure for restraining movements of the first frame and the second frame from each other may be provided on a part of the first frame and the second frame overlapping each other.
- a welding joint portion welded to each other may be provided.
- a fixed clip configured to fit into the male and female coupling structure may be added to the male and female coupling portion.
- the male and female coupling portion may include a fixing hole drilled in the male and female coupling structures of the first frame and the second frame, and a fixing bolt inserted through the fixing hole.
- At least one of the first frame and the second frame may be formed with a guide protrusion protruding in an inner direction to press one side of the plurality of secondary batteries on an inner surface facing the battery assembly.
- a thermally conductive adhesive may be added to one or more inner surfaces of the first frame and the second frame to be bonded and fixed to the plurality of secondary batteries.
- an inner wall extending from an inner upper portion to an inner lower portion may be formed inside the first frame or the second frame.
- the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes at least two or more battery modules according to the present invention.
- the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes the battery pack according to the present invention.
- the first frame and the second The frames can be moved to each other in the inner direction, so that they can be pressed against each other simply. Accordingly, the manufacturing method of the battery module can be simplified, which has the advantage of greatly improving the manufacturing efficiency.
- the battery module of the present invention has the advantage of shortening the time required for the manufacturing process and increasing the energy density of the battery module by omitting the use of cartridges provided in a plurality of secondary batteries. .
- the welding guideline can not only help the welding process of the operator, but also part of the relatively thin module housing can form the welding joint more quickly, thus reducing the manufacturing process. Time can be shortened effectively.
- the coupling force between the first frame and the second frame can be further enhanced.
- the male and female coupling structures can be strongly constrained in the vertical and horizontal directions of the male and female coupling structures. It can effectively prevent separation.
- the battery module of the present invention by forming a guide projection on at least one inner surface of the first frame and the second frame, a stacked arrangement of a plurality of secondary batteries of the battery assembly Can be effectively maintained. Accordingly, damage to the secondary battery due to an impact generated during movement of the battery module can be effectively prevented.
- the battery module of the present invention by forming an inner wall inside the first frame or the second frame, the first frame or the second due to expansion and contraction due to charge and discharge of the battery assembly It is possible to exert an effect of preventing the frame from being deformed in the vertical direction.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a side view schematically showing a pouch type secondary battery which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
- FIG 3 is an exploded front view schematically illustrating some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a front view schematically showing some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a partial perspective view schematically showing an enlarged area A of the battery module of FIG. 1.
- FIG. 6 is a partial perspective view schematically showing a portion of a first frame and a second frame of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a partial perspective view schematically showing a portion of a first frame and a second frame of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a partial perspective view schematically showing a fixing clip which is a partial configuration of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a partial perspective view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a partial perspective view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a partial perspective view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 12 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 14 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- 15 is a perspective view schematically showing a battery pack having two or more battery modules according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
- 2 is a side view schematically showing a pouch type secondary battery which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is an exploded front view schematically illustrating some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
- the battery module 200 may include a battery assembly 210, a module housing 220, and a busbar assembly 250.
- the battery assembly 210 may include a plurality of secondary batteries provided with electrode leads 111.
- the secondary battery 100 may be a pouch-type secondary battery 100.
- the pouch-type secondary battery 100 may include an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch 120.
- the pouch 120 may be composed of two pouches, a left pouch and a right pouch on which a concave shape storage portion 115 is formed.
- the electrode assembly and the electrolyte may be stored in the storage unit 115.
- each of the two pouches includes an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer, and an inner adhesive layer is adhered to each other at the edge portion of the pouch 120 to form a sealing portion.
- a terrace portion S may be formed at each of both ends of the pouch 120 on which the positive electrode lead 111a and the negative electrode lead 111b are formed.
- the electrode assembly (not shown), as an assembly of an electrode and a separator, may be configured in a form in which one or more anode plates and one or more cathode plates are disposed with a separator interposed therebetween.
- an anode tab is provided on the anode plate of the electrode assembly, and one or more anode tabs may be connected to the anode lead 111a.
- the positive electrode lead (111a) one end is connected to the positive electrode tab, the other end is exposed to the outside of the pouch 120, the exposed portion of the electrode terminal of the secondary battery 100, for example, secondary It can function as a positive electrode terminal of the battery 100.
- a negative electrode tab is provided on the negative electrode plate of the electrode assembly, and one or more negative electrode tabs may be connected to the negative electrode lead 111b.
- the negative electrode lead (111b) one end is connected to the negative electrode tab, the other end is exposed to the outside of the pouch, the exposed portion of the electrode terminal of the secondary battery 100, for example, the secondary battery 100 It can function as a negative terminal.
- the positive electrode lead 111a and the negative electrode lead 111b may be formed at both ends in opposite directions based on the center of the secondary battery 100. That is, the positive electrode lead 111a may be provided at one end based on the center of the secondary battery 100. In addition, the negative electrode lead 111b may be provided at the other end based on the center of the secondary battery 100.
- each secondary battery 100 may be configured such that the positive electrode lead 111a and the negative electrode lead 111b protrude forward and backward.
- the positive electrode lead 111a and the negative electrode lead 111b may be configured in a plate shape.
- the positive electrode lead 111a and the negative electrode lead 111b may protrude in a horizontal direction with the wide faces erected toward the left and right sides.
- the horizontal direction means a direction parallel to the ground when the battery module 200 is placed on the ground.
- each of the pouch-type secondary battery 100 when viewed in the F direction (shown in FIG. 1), the two wide faces are located on the left and right sides respectively, and the upper and lower, front and rear so that the sealing portion is located It may be arranged in a form that is approximately perpendicular to the ground. In other words, each secondary battery 100 may be configured in a vertically erected form. On the other hand, in this specification, unless there is a specific explanation, it is based on when looking in the F direction with respect to the up, down, left, and right directions.
- the battery module 200 according to the present invention is not limited to the above-described pouch type secondary battery 100, and various secondary batteries known at the time of filing of the present invention may be employed.
- the battery assembly 210 when viewed in the F direction, the front end portion 220a, the rear end portion 220b, the upper portion 220c, the lower portion 220d, the left portion 220e, and the right portion ( 220f).
- the electrode lead 111 protruding in the front-rear direction may be formed on the front end portion 220a and the rear end portion 220b of the battery assembly 210.
- sealing portions of the plurality of secondary batteries 100 may be positioned at the upper portion 220c, the lower portion 220d, the front portion 220a, and the rear portion 220b of the battery assembly 210.
- the battery assembly 210 may be arranged such that a plurality of secondary batteries 100 are stacked in one direction (left and right directions).
- the battery assembly 210 may have a plurality of pouch-type secondary batteries 100 stacked side by side in a horizontal direction.
- FIG. 4 is a front view schematically showing some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
- the module housing 220 may include a first frame 221 and a second frame 226.
- FIGS. 3 and 4 show a coupling process of the first frame 221 and the second frame 226 of the module housing 220.
- the first frame 221 and the second frame 226 may include a steel material or a stainless material plated with an electrically insulating material. That is, since the steel or stainless steel material has excellent thermal conductivity, it is possible to effectively dissipate heat generated in the battery assembly 210. Furthermore, since the steel or stainless steel material has excellent mechanical rigidity, it is possible to effectively prevent damage due to an external shock to the battery module 200.
- the first frame 221 may have a plate shape having one surface relatively wider than the side surface.
- the first frame 221 when viewed in the F direction, the first frame 221 may be located on the left side of the battery assembly 210.
- the first frame 221 may have a portion 221t of which both ends of the plate are bent to the right.
- the bent portion 221t may be configured to be located at each of the upper portion 220c and the lower portion 220d of the battery assembly 210.
- the first frame 221 may have a plate shape with both ends bent to the right.
- the left portion of the first frame 221 may be positioned in close contact with the left portion 220e of the battery assembly 210.
- the bent end portions 221t of the first frame 221 may be positioned to surround at least a portion of each of the upper portion 220c and the lower portion 220d of the battery assembly 210.
- the second frame 226 may have a plate shape having one surface relatively wider than the side surface.
- the right portion of the second frame 226 may be located on the right side of the battery assembly 210.
- the second frame 226 may have a portion 226t at which both ends of the plate are bent to the left.
- the bent portion 226t may be configured to be located at each of the upper portion 220c and the lower portion 220d of the battery assembly 210.
- the bent portion 226t of the second frame 226 may be combined with the bent portion 221t of the first frame 221.
- the second frame 226 may have a plate shape with both ends bent to the left.
- the second frame 226 may be positioned in close contact with the right portion 220f of the battery assembly 210.
- the bent end portions 226t of the second frame 226 may be positioned to surround at least a portion of each of the upper portion 220c and the lower portion 220d of the battery assembly 210.
- the module housing 220 may be configured such that the ends of each of the bent portion 221t of the first frame 221 and the bent portion 226t of the second frame 226 overlap each other.
- both ends of the first frame 221 and the second frame 226 have a bent portion 221t of the first frame 221 as the second.
- the frame 226 may be overlapped with each other to surround the outside of the bent portion 226t.
- both ends (bent portions) 221t and 226t of the first frame 221 and the second frame 226 may have different widths in the vertical direction. have.
- the width between the vertical ends of both ends of the first frame 221 is greater than the width between the vertical ends of both ends of the second frame 226. It can be big.
- the first frame 221 and the second frame 226 by forming both ends 221t and 226t, respectively, so that the widths in the vertical direction are different from each other, thereby forming the first frame.
- Both ends 221t and 226t of the 221 and the second frame 226 may be overlapped so as to be fastened to each other.
- the battery module 200 of the present invention has the advantage of shortening the time required for the manufacturing process and increasing the energy density of the battery module 200 by omitting the use of a cartridge.
- first frame 221 and the second frame 226 are configured to press the left side 210e and the right side 210f of the battery assembly 210 in an inner direction in a process in which they are combined with each other.
- the 'inner direction' means a direction toward the inner center of the body of the battery assembly 210.
- the left portion of the plate-shaped left portion of the first frame 221 and the right portion of the second frame 226 have a left side 210e and a right side of the battery assembly 210. It may be configured to press the (210f) in the inner direction.
- the battery module 200 of the present invention the first frame 221 and the second frame ( By providing 226), it is possible to exert an effect of reducing side reactions generated during charging and discharging of the battery assembly 210.
- FIG. 5 is a partial perspective view schematically showing an enlarged area A of the battery module of FIG. 1.
- a male and female coupling part 223 may be provided on a portion of the first frame 221 and the second frame 226 that overlap each other.
- the male and female coupling portion 223 may be formed with a male and female coupling structure 223b that constrains the movement of the first frame 221 and the second frame 226 to each other.
- a first convex structure 221b protruded outward may be formed in the bent portion of the first frame 221.
- the first convex structure 221b may have an opening H1 open in one direction on one side.
- first convex structures 221b protruding outward may be formed in a bent portion of the first frame 221. Furthermore, the first convex structure 221b may have an opening H1 open in the right direction on the right side.
- a second convex structure 226b protruding outward may be formed in the bent portion 226t of the second frame 226.
- the second convex structure 226b may be formed (same as) or slightly larger than the size of the inner surface of the first convex structure 221b.
- the second convex structure 226b may have a shape in which an upper portion is inserted into the opening H1 of the first convex structure 221b.
- three second convex structures 226b protruding outward may be formed in the bent portion 226t of the second frame 226.
- the second convex structure 226b is similar to (same as) the size of the inner surface of the first convex structure 221b so as to be inserted into the first convex structure 221b, or may be formed slightly larger. Can be.
- first convex structure 221b and the second convex structure 226b may be combined with each other to form a male and female coupling structure 223b.
- the male and female coupling portion 223 having a male and female coupling structure 223b of the interference fit method for restraining the movement of each other to the first frame 221 and the second frame 226 By forming), the first frame 221 and the second frame 226 may be moved to each other in the inner direction to be simply pressed against each other. Accordingly, the manufacturing method of the battery module 200 can be simplified, and there is an advantage that the manufacturing efficiency can be greatly increased.
- FIG. 6 is a partial perspective view schematically showing a portion of a first frame and a second frame of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- welding joints 225 welded to each other may be provided.
- a welding guide line 225L may be formed in the welding coupling portion 225 for an efficient welding process.
- the bent portions 221t and 226t of each of the first frame 221 and the second frame 226 of the module housing 220 have a thickness thinner than the rest. , May be linearly extended form.
- the welding guide line 225L can not only help the welding process of the operator, but also a part of the module housing 220 having a relatively thin thickness is faster than the welding joint. Since the 225 can be formed, it is possible to effectively shorten the time of the manufacturing process.
- FIG. 7 is a partial perspective view schematically showing a portion of a first frame and a second frame of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- a plurality of slits 225s may be formed in the weld joint 225. Further, the slit 225s may have a shape extending from an outer circumference of the first frame 221 in an inner direction (left direction). For example, as illustrated in FIG. 7, four slits 225s extending in the left direction from the outer circumferential portion may be formed in the bent portion 221t of the first frame 221.
- the first frame 221 when resistance welding is performed on the bent portions 221t overlapping each other of the first frame 221 and the second frame 226, the first frame 221
- the current added by the slit 225s formed in the can be concentrated in the welding site, thereby effectively shortening the time of the welding process and increasing the bonding reliability.
- FIG. 8 is a partial perspective view schematically showing a fixing clip which is a partial configuration of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- Figure 9 is a partial perspective view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
- a fixed clip 230A may be added to the male and female coupling portion 223.
- the fixing clip (230A), the first convex structure (221b) and the second convex structure (226b) coupled to the outer surface of the combined male and female coupling structure (223b) to be fixed to the fixing portion 231 is formed Can be.
- the close contact portion 231 may have a plate shape extending in a horizontal direction to cover an upper portion of the first convex structure 221b of the first frame 221.
- the close contact fixing part 231 may be formed with a first bending structure 231a and a second bending structure 231b.
- the first bending structure 231a is formed on one side of the fixing clip 230A and is provided on the male and female coupling portion 223 of the first frame 221. 1 may have a shape bent in an inner direction to surround the left side surface of the convex structure 221b.
- the second bending structure 231b is formed on the other side of the fixing clip 230A and the right side surface of the first convex structure 221b provided on the male and female coupling portion 223 of the second frame 226. It may have a shape bent in the inner direction to wrap.
- the male and female coupling structure of the male and female coupling portion 223 by separately adding the fixing clip 230A provided with the adhesion fixing portion 231 to the male and female coupling portion 223 ( Since the movement in the front-rear direction of 223b) can be restrained, it is possible to effectively prevent the male and female coupling structures 223b from being separated. Accordingly, the male and female coupling structure 223b of the male and female coupling portion 223 has an effect capable of more firmly maintaining the coupling.
- the fixing clip 230A a part of the bent end of the second bending structure 231b of the close contact fixing part 231 is partly connected to the male and female coupling structure 223b
- the insertion portion 235 bent in the horizontal direction H to be fitted may be formed. Furthermore, the insertion portion 235 is in the second convex structure 226b of the second frame 226 located inside the opening H1 formed in the first convex structure 221b of the first frame 221. It can be configured to be inserted into the formed opening (H2).
- the insertion portion 235 is an opening H2 of the second convex structure 226b disposed in the formed opening H1 of the first convex structure 221b. It may have a portion bent in the left direction from the end of the second bending structure (231b) of the close contact portion 231 to be inserted into.
- the fixing clip 230A on which the insertion portion 235 is formed, movement in the vertical direction of the male and female coupling structure 223b of the male and female coupling portion 223 can be restrained. As a result, it is possible to effectively prevent the male and female coupling structure 223b from being separated. Accordingly, the male and female coupling structure 223b of the male and female coupling portion 230 is effective in maintaining the coupling more firmly.
- the installation method of the fixing clip 230A can be completed simply by simply inserting, and installation is efficient.
- FIG. 10 is a partial perspective view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
- the male and female coupling portion 223B of FIG. 10 has a first convex structure 221b in a bent portion 221t of the first frame 221 ) Is not formed, and an opening H5 perforated in the vertical direction may be formed. That is, an upper portion of the second convex structure 226b of the second frame 226 may be inserted into the opening H5 of the first frame 221.
- a fixing clip 230A different from the fixing clip 230A of FIG. 8 may be added.
- the fixing clip 230B of FIG. 10 may have a shape in which the second bending structure 231b of the adhesion fixing portion 231 is extended to one side. That is, the close contact part 231 of the fixing clip 230B is formed such that the second bending structure 231b extends so as to be partially positioned on the upper surface of the bent portion 221t of the first frame 221. Can be.
- first bending structure 231a of the adhesion fixing part 231 may have a shape that is bent to surround the outer surface of the second convex structure 226b of the second frame 226.
- the male and female coupling portion 223B has a fixing clip 230B inserted into the opening H2 of the second convex structure 226b of the second frame 226 (235). ) May be inserted and fixed.
- the close contact portion 231 of the fixing clip 230B is in the left-right direction so that the second bending structure 231b is partially positioned on the upper surface of the bent portion 221t of the first frame 221. It can be elongated.
- the male and female coupling portions 223 are provided with different types of fixing clips 230B, so that the male and female coupling portions 223 of the male and female coupling structures 223b have vertical and horizontal directions. Since the movement of the rod can be restrained, it is possible to effectively prevent the male and female coupling structures 223b from being separated. Accordingly, the male and female coupling structure 223b of the male and female coupling portion 223 has an effect capable of more firmly maintaining the coupling.
- the installation method of the fixing clip 230B can be completed simply by simply inserting, and installation is efficient.
- FIG. 11 is a partial perspective view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
- first frame 221 and the second frame 226 of the first frame 221 and the second frame 226 of FIG. like the male and female coupling portion 223 of FIG. 5,
- Different male and female coupling structures 223b may be formed to constrain movement of each other.
- a first convex structure 221b protruding outward may be formed in the bent portion 221t of the first frame 221.
- a second convex structure 226b protruding outward may be formed in the bent portion 226t of the second frame 226.
- the male and female coupling portion 223 of FIG. 11 is punched into the male and female coupling structure 223b of the first frame 221 and the second frame 226, as compared with the male and female coupling portion 223 of FIG. 5.
- the fixed hole 223h, and a fixing bolt 223t inserted through the fixing hole 223h may be further provided.
- a fixed hole 223h drilled in the vertical direction is formed in each of the first convex structure 221b and the second convex structure 226b of one male and female coupling portion 223.
- a fixing bolt 223t may be inserted through and fixed to the fixing hole 223h.
- FIG. 12 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- the guide protrusion 227 may have a shape protruding in an inner direction so as to press one side of the plurality of secondary batteries 100 on an inner surface facing the battery assembly 210.
- one of the plurality of secondary batteries 100 may be formed to press the side portion (the upper portion or the lower portion).
- the plurality of the battery assembly 210 it can effectively maintain the stacked arrangement of the secondary battery 100. Accordingly, damage to the secondary battery 100 due to an impact generated during movement of the battery module 200 can be effectively prevented.
- FIG. 13 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- a thermal conductive adhesive 240 may be added to one or more inner surfaces of the first frame 221 and the second frame 226 to be bonded and fixed to the plurality of secondary batteries 100. Can be. Specifically, the thermally conductive adhesive 240, the inner side of any one or more of the first frame 221 and the second frame 226 and the upper side 220c, the lower side of the battery assembly 210 ( 220d), the left side 220e, and the right side 220f may be added to be joined to any one or more.
- the upper and lower surfaces 220c and 220d of the battery assembly 210 are disposed on the inner upper surface and the inner lower surface of the bent portion 226t of the second frame 226.
- a thermally conductive adhesive 240 may be added so that there is no gap.
- thermally conductive adhesive 240 may also exhibit an effect of preventing deformation of the module housing 220 due to expansion and contraction due to charging and discharging of the battery assembly 210.
- FIG. 14 is a front view schematically showing some components of a battery module according to another embodiment of the present invention.
- an inner wall 229 extending from an inner upper portion to an inner lower portion may be formed inside the first frame 221 or the second frame 226.
- the inner wall 229 may have a shape in which a portion of the first frame 221 or the second frame 226 is extended. That is, the inner wall 229 may be made of the same material as the first frame 221 or the second frame 226, and may be integrally formed.
- an inner wall 229 extending from the inner upper portion 226i to the inner lower portion 226f may be formed inside the second frame 226.
- the inner wall 229 may be positioned to be interposed between the plurality of secondary batteries 100.
- the first frame 221 or the second frame 226 may exhibit an effect of preventing deformation in the vertical direction.
- the bus bar assembly 250 may include a bus bar plate 251 and a bus bar frame 255.
- the bus bar frame 255 may be configured to mount and fix the bus bar plate 251 on the front side. Then, the bus bar frame 255, the electrode lead 111 of the battery assembly 210 and the bus bar plate 251 so that the bus bar plate 251 so as to be in contact with each other at an appropriate position to be positioned Can be.
- the bus bar frame 255 may include an electrically insulating material.
- the electrically insulating material may be plastic.
- the bus bar frame 255 may be located between the front of the main body of the secondary battery 100 and the rear of the bus bar plate 251. That is, the bus bar frame 255 is formed with a through hole H3 through which the electrode lead 111 of the battery assembly 210 passes, or the electrode lead 111 has the bus bar frame 255. It may be configured to protrude forward beyond the side of the. In addition, ends of each of the positive electrode lead 111a and the negative electrode lead 111b may have a shape bent in the left and right directions to contact the bus bar plate 251.
- the battery module 200 is provided with two busbar frames 255 located in front and rear respectively.
- the bus bar frame 255 located in the front is located between the front of the main body of the secondary battery 100 of the battery assembly 210 and the rear of the bus bar plate 251, the bus bar plate 251 ) Is mounted on the front.
- the bus bar frame 255 located at the rear is located between the rear of the main body of the secondary battery 100 of the battery assembly 210 and the front of the bus bar plate (not shown), and the bus bar plate 251 is mounted on the rear.
- the bus bar frame 255 is made of an electrically insulating material, and it is possible to prevent a short circuit between the bus bar plate 251 and the secondary battery 100 from occurring. .
- the bus bar plate 251 is formed to facilitate the electrical connection between the bus bar plate 251 and the electrode lead 111.
- the bus bar plate 251 may be configured to contact two or more of the electrode leads 111 of the battery assembly 210. That is, the bus bar plate 251 may be configured to electrically connect two or more secondary batteries 100 in parallel and / or in series with each other.
- the bus bar plate 251 may include an electrically conductive material. More specifically, the electrically conductive material may be a highly conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, gold.
- two busbar plates 251 may be mounted outside each of the two busbar frames 255.
- the four bus bar plates 251 may be configured to electrically connect the six secondary batteries 100 in parallel and in series.
- three anode leads 111a or three cathode leads 111b may be in contact with one busbar plate 251.
- 15 is a perspective view schematically showing a battery pack having two or more battery modules according to another embodiment of the present invention.
- the battery pack 300 of the present invention may include a plurality of the battery modules 200. Also, the plurality of battery modules 200 may be stacked and disposed in one direction. The plurality of battery modules 200 may be electrically and serially and / or connected in parallel using separate bus bars (not shown).
- the battery pack 300 in addition to the battery module 200, various devices for controlling charging and discharging of the battery assembly 210, such as BMS (not shown, Battery Management System), current sensor (not shown) ), A fuse (not shown), and the like.
- BMS Battery Management System
- current sensor not shown
- a fuse not shown
- the battery module 200 according to the present invention can be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include the battery module 200.
- 220 module housing 220a, 220b, 220c, 220d, 220e, 220f: front end, rear end, top, bottom, left, right
- 230A, 230B fixing clip 223h, 223t: fixing hole, fixing bolt
- guide projection 240 thermally conductive adhesive
- the present invention relates to a battery module including a module housing. Further, the present invention can be used in a battery pack including the battery module and an industry related to automobiles.
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Abstract
본 발명은, 조립 공정을 단순화하며 에너지 밀도를 높인 모듈 하우징을 구비한 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 이차전지를 구비하고, 전단부, 후단부, 상측부, 하측부, 좌측부, 및 우측부를 가진 전지 어셈블리; 및 상기 전지 어셈블리의 좌측에 위치하며 양단이 우측으로 절곡된 플레이트 형상으로 구성되어 절곡된 부분이 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각에 위치하는 제1 프레임, 및 상기 전지 어셈블리의 우측에 위치하며 양단이 좌측으로 절곡된 플레이트 형상으로 구성되어 상기 절곡된 부분이 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각에 위치하고 상기 제1 프레임의 절곡된 부분과 결합된 제2 프레임을 구비한 모듈 하우징을 포함한다.
Description
본 발명은 제1 프레임 및 제2 프레임을 구비한 모듈 하우징을 포함한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립 공정을 단순화하며 에너지 밀도를 높인 모듈 하우징을 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 11월 12일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2018-0138449호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지를 구비한 배터리 모듈을 복수개 집합시킨 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 종래기술의 배터리 모듈은, 일반적으로 내장된 복수의 이차전지를 보호하거나 적층 고정하기 위해서 플라스틱 재질의 카트리지를 복수개 구비하는 것이 일반적이었다.
그러나, 플라스틱 소재의 카트리지는, 스틸 소재에 비해 기계적 강성이 떨어져 배터리 모듈에 외부 충격이 발생할 경우, 내부 구성들의 쉽게 손상이 발생될 수 있다. 더욱이, 열전도성이 낮은 카트리지를 복수개 구비한 배터리 모듈은, 방열 효율이 크게 떨어져, 배터리 모듈의 냉각을 어렵게 만드는 요인이 되었다.
더욱이, 이러한 복수의 카트리지는, 조립해 야할 객체가 많아 전지 어셈블리를 제조하는데 많은 조립 시간이 투여되므로, 제조 비용을 크게 증가시키는 요소가 될 수 있었다. 더욱이, 복수의 카트리지의 부피는, 커다란 부분을 차지하여 배터리 모듈의 에너지 밀도가 낮아지게 하는 요인이 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 조립 공정을 단순화하며 에너지 밀도를 높인 모듈 하우징을 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
복수의 이차전지를 구비하고, 전단부, 후단부, 상측부, 하측부, 좌측부, 및 우측부를 가진 전지 어셈블리; 및
상기 전지 어셈블리의 좌측에 위치하며 양단이 우측으로 절곡된 플레이트 형상으로 구성되어 절곡된 부분이 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각에 위치하는 제1 프레임, 및 상기 전지 어셈블리의 우측에 위치하며 양단이 좌측으로 절곡된 플레이트 형상으로 구성되어 상기 절곡된 부분이 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각에 위치하고 상기 제1 프레임의 절곡된 부분과 결합된 제2 프레임을 구비한 모듈 하우징을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 프레임의 절곡된 부분과 상기 제2 프레임의 절곡된 부분 각각의 단부가 서로 중첩될 수 있다.
그리고, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 서로 중첩된 일부위에는, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 움직임을 서로 구속하는 암수 결합 구조가 형성된 암수 결합부가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 서로 중첩된 일부위에는, 서로 용접 결합된 용접 결합부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 암수 결합부에는, 상기 암수 결합 구조에 끼워지도록 구성된 고정 클립이 부가될 수 있다.
더욱이, 상기 암수 결합부는, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 암수 결합 구조에 천공된 고정홀, 및 상기 고정홀에 관통 삽입되는 고정 볼트를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임 중 어느 하나 이상은, 상기 전지 어셈블리와 대면하는 내측면에 상기 복수의 이차전지의 일측부를 가압하도록 내부 방향으로 돌출된 가이드 돌기가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임 중 어느 하나 이상의 내측면에는, 상기 복수의 이차전지와 접합 고정되도록 열전도성 접착제가 부가될 수 있다.
또한, 상기 제1 프레임 또는 제2 프레임의 내측에는, 내측 상부에서 내측 하부로 연장된 내벽이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 적어도 둘 이상의 배터리 모듈을 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈에 모듈 하우징에 제1 프레임 및 제2 프레임에 서로의 움직임을 구속하는 억지 끼움 방식의 암수 결합 구조를 구비한 암수 결합부를 형성시킴으로써, 제1 프레임 및 제2 프레임을 내측 방향으로 서로 이동시켜 간단히 서로 가압 체결할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 제조방법이 단순화시킬 수 있어, 제조 효율을 크게 높일 수 있는 이점이 있다.
더불어, 본 발명의 배터리 모듈은, 종래기술과 달리, 복수의 이차전지에 구비된 카트리지의 사용을 생략함으로써, 제조 공정의 소요 시간을 단축하고, 배터리 모듈의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 용접 가이드 라인은, 작업자의 용접 공정을 도울 수 있을 뿐만 아니라, 상대적으로 두께가 얇은 모듈 하우징의 일부위는 보다 빠르게 용접 결합부를 형성시킬 수 있으므로, 제조 공정의 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다. 더욱이, 암수 결합 구조와 더불어, 용접 결합부를 별도로 형성시킴으로써, 제1 프레임과 제2 프레임 간의 결합력을 한층 높일 수 있다.
그리고, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 암수 결합부에, 밀착 고정부 및 삽입부가 구비된 고정 클립을 별도로 부가 시킴으로써, 암수 결합부의 암수 결합 구조의 전후 방향 및 좌우 방향의 이동을 구속시킬 수 있는 바, 암수 결합 구조가 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 암수 결합부의 암수 결합 구조를 보다 견고히 결합을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 암수 결합부에 고정홀 및 고정 볼트를 구비함으로써, 암수 결합부의 암수 결합 구조의 상하 방향 및 좌우 방향의 이동을 더욱 강하게 구속할 수 있는 바, 암수 결합 구조가 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 제1 프레임 및 제2 프레임 중 어느 하나 이상의 내측면에 가이드 돌기를 형성시킴으로써, 전지 어셈블리의 복수의 이차전지의 적층 배열된 형태를 효과적으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 이동 중 발생되는 충격에 의한 이차전지의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 제1 프레임 또는 제2 프레임의 내측에 내벽을 형성시킴으로써, 전지 어셈블리의 충방전에 따른 팽창 수축으로 인해 제1 프레임 또는 제2 프레임이 상하 방향으로 변형되는 것을 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 파우치형 이차전지를 개략적으로 나타내는 일 측면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리하여 개략적으로 나타내는 분리 정면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는, 도 1의 배터리 모듈의 A영역을 확대하여 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제1 프레임 및 제2 프레임의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제1 프레임 및 제2 프레임의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 고정 클립을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 15는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 둘 이상의 배터리 모듈을 구비한 배터리 팩에 대해 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 파우치형 이차전지를 개략적으로 나타내는 일 측면도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리하여 개략적으로 나타내는 분리 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 전지 어셈블리(210), 모듈 하우징(220), 및 버스바 어셈블리(250)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전지 어셈블리(210)는, 전극 리드(111)가 구비된 복수의 이차전지를 구비할 수 있다. 여기서, 이차전지(100)는, 파우치형 이차전지(100)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 이차전지(100)는, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치(120)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 파우치(120)는, 오목한 형태의 수납부(115)가 형성되어 있는 좌측 파우치와 우측 파우치의 2개의 파우치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 수납부(115)에 전극 조립체 및 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 2개의 파우치 각각은, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치(120)의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 유착됨으로써, 실링부가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 파우치(120)의 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)가 형성된 양단부 각각에 테라스부(S)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체(도시하지 않음)는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 구비되며, 하나 이상의 양극 탭이 양극 리드(111a)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 양극 리드(111a)는, 일단이 상기 양극 탭에 연결되고 타단이 파우치(120)의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차전지(100)의 전극 단자, 예를 들면, 이차전지(100)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극판에는 음극 탭이 구비되며, 하나 이상의 음극 탭이 음극 리드(111b)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 음극 리드(111b)는, 일단이 상기 음극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차전지(100)의 전극 단자, 예를 들면 이차전지(100)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드(111a)와 상기 음극 리드(111b)는, 이차전지(100)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향의 양단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111a)는 상기 이차전지(100)의 중심을 기준으로 일단부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(111b)는 이차전지(100)의 중심을 기준으로 타단부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 이차전지(100)는 양극 리드(111a)와 음극 리드(111b)가 전방과 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차전지(100)에서, 양극 리드(111a)와 음극 리드(111b) 간의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(111)의 면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 양극 리드(111a) 및 상기 음극 리드(111b)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 리드(111a) 및 상기 음극 리드(111b)는, 넓은 면이 좌측과 우측을 향하도록 세워진 상태로 수평 방향으로 돌출될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 상기 배터리 모듈(200)이 지면에 놓일 경우, 지면과 평행한 방향을 말한다.
이때, 각각의 파우치형 이차전지(100)는, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 이차전지(100)는, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상하전후좌우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차전지(100)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차전지가 채용될 수 있다.
한편, 상기 전지 어셈블리(210)는, F 방향에서 바라볼 경우, 전단부(220a), 후단부(220b), 상측부(220c), 하측부(220d), 좌측부(220e), 및 우측부(220f)를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 전지 어셈블리(210)의 전단부(220a) 및 후단부(220b)에는, 전후 방향으로 돌출된 전극 리드(111)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 전지 어셈블리(210)의 상측부(220c), 하측부(220d), 전단부(220a) 및 후단부(220b)에는 복수의 이차전지(100)의 실링부가 위치될 수 있다.
그리고, 상기 전지 어셈블리(210)는, 복수의 이차전지(100)들이 일 방향(좌우 방향)으로 적층 되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 전지 어셈블리(210)는, 복수의 파우치형 이차전지(100)가 좌우 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
다시 도 1 및 도 3과 함께, 도 4를 참조하면, 상기 모듈 하우징(220)은, 제1 프레임(221) 및 제2 프레임(226)을 구비할 수 있다. 여기서, 도 3 및 도 4는, 상기 모듈 하우징(220)의 제1 프레임(221) 및 제2 프레임(226)의 결합 과정을 나타냈다. 이때, 제1 프레임(221) 및 제2 프레임(226)은, 전기 절연성의 물질로 도금된 스틸 소재 또는 스테인리스 소재를 구비할 수 있다. 즉, 스틸 또는 스테인리스 소재는, 열 전도도가 우수하기 때문에, 전지 어셈블리(210)에서 발생된 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 나아가, 상기 스틸 또는 스테인리스 소재는, 기계적 강성이 뛰어나므로, 배터리 모듈(200)에 외부 충격으로 인한 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 프레임(221)은, 일면이 측면보다 상대적으로 넓은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 프레임(221)은, F 방향으로 바라볼 경우, 상기 전지 어셈블리(210)의 좌측에 위치할 수 있다. 더욱이, 상기 제1 프레임(221)은, 플레이트의 양단이 우측으로 절곡된 부분(221t)을 가질 수 있다. 그리고, 상기 절곡된 부분(221t)이 상기 전지 어셈블리(210)의 상측부(220c) 및 하측부(220d) 각각에 위치하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(221)은, 양단이 우측으로 절곡된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 프레임(221)의 좌측부는, 상기 전지 어셈블리(210)의 좌측부(220e)와 밀착하여 위치될 수 있다. 더욱이, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 양단 부분(221t)은, 상기 전지 어셈블리(210)의 상측부(220c) 및 하측부(220d) 각각의 적어도 일부분을 감싸도록 위치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 프레임(226)은, 일면이 측면보다 상대적으로 넓은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(226)의 우측부는, 상기 전지 어셈블리(210)의 우측에 위치할 수 있다. 더욱이, 상기 제2 프레임(226)은, 플레이트의 양단이 좌측으로 절곡된 부분(226t)을 가질 수 있다. 그리고, 상기 절곡된 부분(226t)이 상기 전지 어셈블리(210)의 상측부(220c) 및 하측부(220d) 각각에 위치하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 프레임(226)의 상기 절곡된 부분(226t)이 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)과 결합될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 프레임(226)은, 양단이 좌측으로 절곡된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 프레임(226)은, 상기 전지 어셈블리(210)의 우측부(220f)와 밀착하여 위치될 수 있다. 더욱이, 상기 제2 프레임(226)의 절곡된 양단 부분(226t)은, 상기 전지 어셈블리(210)의 상측부(220c) 및 하측부(220d) 각각의 적어도 일부분을 감싸도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(220)은, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)과 상기 제2 프레임(226)의 절곡된 부분(226t) 각각의 단부가 서로 중첩되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 양 단부는, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)이 상기 제2 프레임(226)의 절곡된 부분(226t)의 외측을 감싸도록 서로 중첩될 수 있다.
그리고, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 각각 양 단부(절곡된 부분)(221t, 226t)는, 상하 방향의 폭이 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(221)의 양 단부의 상하 방향의 사이 폭은, 상기 제2 프레임(226)의 양 단부의 상하 방향의 사이 폭 보다 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 각각 양 단부(221t, 226t)를 상하 방향의 폭이 서로 다르도록 형성시킴으로써, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 양 단부(221t, 226t)가 중첩되어 서로 가압 체결되도록 할 수 있다.
더불어, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 종래기술과 달리, 카트리지의 사용을 생략함으로써, 제조 공정의 소요 시간을 단축하고, 배터리 모듈(200)의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)은, 서로 결합되는 과정에서, 상기 전지 어셈블리(210)의 좌측면(210e) 및 우측면(210f)을 내측 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다. 여기서, '내측 방향' 이란, 상기 전지 어셈블리(210)의 몸체의 내부 중심을 향한 방향을 의미한다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(221)의 플레이트 형상의 좌측부 및 상기 제2 프레임(226)의 우측부는, 상기 전지 어셈블리(210)의 좌측면(210e) 및 우측면(210f)을 내측 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 전지 어셈블리(210)의 충방전에 따른 팽창을 저지할 수 있도록, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)을 구비함으로써, 전지 어셈블리(210)의 충방전 중, 발생되는 부 반응을 줄일 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 5는, 도 1의 배터리 모듈의 A영역을 확대하여 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
다시 도 4와 함께 도 5를 참조하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 서로 중첩된 일부위에는, 암수 결합부(223)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 암수 결합부(223)는, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 움직임을 서로 구속하는 암수 결합 구조(223b)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분에는, 외측으로 돌출 압연된 제1 볼록 구조(221b)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 볼록 구조(221b)는, 일측에 일방향으로 개방된 개구(H1)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분에는, 외측으로 돌출 압연된 제1 볼록 구조(221b)가 3개 형성될 수 있다. 나아가, 상기 제1 볼록 구조(221b)는, 우측에 우 방향으로 개방된 개구(H1)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 프레임(226)의 절곡된 부분(226t)에는, 외측으로 돌출 압연된 제2 볼록 구조(226b)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 볼록 구조(226b)는, 상기 제1 볼록 구조(221b)의 내면의 크기와 유사(동일)하거나, 조금 크게 형성될 수 있다. 나아가, 상기 제2 볼록 구조(226b)는 상기 제1 볼록 구조(221b)의 개구(H1)에 상부가 삽입된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 프레임(226)의 절곡된 부분(226t)에는, 외측으로 돌출 압연된 제2 볼록 구조(226b)가 3개 형성될 수 있다. 나아가, 상기 제2 볼록 구조(226b)는, 상기 제1 볼록 구조(221b)의 내부에 삽입될 수 있도록 상기 제1 볼록 구조(221b)의 내면의 크기와 유사(동일)하거나, 조금 크게 형성될 수 있다.
나아가, 상기 제1 볼록 구조(221b)와 상기 제2 볼록 구조(226b)가 서로 결합하여 암수 결합 구조(223b)를 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)에 서로의 움직임을 구속하는 억지 끼움 방식의 암수 결합 구조(223b)를 구비한 암수 결합부(223)를 형성시킴으로써, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)을 내측 방향으로 서로 이동시켜 간단히 서로 가압 체결할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 제조방법이 단순화시킬 수 있어, 제조 효율을 크게 높일 수 있는 이점이 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제1 프레임 및 제2 프레임의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 서로 중첩된 일부위에는, 서로 용접 결합된 용접 결합부(225)가 구비될 수 있다.
예를 들면, 상기 용접 결합부(225)에는, 효율적인 용접 공정을 위해 용접 가이드 라인(225L)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 용접 가이드 라인(225L)은, 상기 모듈 하우징(220)의 제1 프레임(221) 및 제2 프레임(226) 각각의 절곡된 부분들(221t, 226t)이 나머지 부분 보다 얇은 두께를 가지고, 선형으로 연속적으로 연장된 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 용접 가이드 라인(225L)은, 작업자의 용접 공정을 도울 수 있을 뿐만 아니라, 상대적으로 두께가 얇은 모듈 하우징(220)의 일부위는 보다 빠르게 상기 용접 결합부(225)를 형성시킬 수 있으므로, 제조 공정의 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 제1 프레임 및 제2 프레임의 일부위를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 용접 결합부(225)에는 복수의 슬릿(225s)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 슬릿(225s)은, 상기 제1 프레임(221)의 외주부에서 내부 방향(좌 방향)으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)에는, 외주부에서 좌 방향으로 연장된 4개의 슬릿(225s)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 서로 중첩된 절곡된 부분(221t)에 저항 용접을 수행할 경우, 상기 제1 프레임(221)에 형성된 슬릿(225s)에 의해 부가된 전류가 용접 부위에 집중될 수 있어, 용접 공정의 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있고, 접합 신뢰도를 높일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 고정 클립을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다. 그리고, 도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 암수 결합부(223)에는, 고정 클립(230A)이 부가될 수 있다. 구체적으로, 상기 고정 클립(230A)은, 상기 제1 볼록 구조(221b) 및 제2 볼록 구조(226b) 결합된 암수 결합 구조(223b)의 외측면을 감싸도록 밀착 고정부(231)가 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 밀착 고정부(231)는, 상기 제1 프레임(221)의 제1 볼록 구조(221b)의 상부를 덮도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 밀착 고정부(231)는, 제1 절곡 구조(231a) 및 제2 절곡 구조(231b)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 절곡 구조(231a)는, F 방향에서 바라 볼 경우, 상기 고정 클립(230A)의 일측에 형성되고 상기 제1 프레임(221)의 암수 결합부(223)에 구비된 제1 볼록 구조(221b)의 좌측면을 감싸도록 내부 방향으로 절곡된 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제2 절곡 구조(231b)는, 상기 고정 클립(230A)의 타측에 형성되고 상기 제2 프레임(226)의 암수 결합부(223)에 구비된 제1 볼록 구조(221b)의 우측면을 감싸도록 내부 방향으로 절곡된 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 암수 결합부(223)에, 밀착 고정부(231)가 구비된 고정 클립(230A)을 별도로 부가 시킴으로써, 상기 암수 결합부(223)의 암수 결합 구조(223b)의 전후 방향의 이동을 구속시킬 수 있는 바, 암수 결합 구조(223b)가 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 암수 결합부(223)의 암수 결합 구조(223b)를 보다 견고히 결합을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 고정 클립(230A)은, 상기 밀착 고정부(231)의 제2 절곡 구조(231b)의 절곡된 단부에는 일부위가 상기 암수 결합 구조(223b)에 끼워지도록 수평 방향(H)으로 절곡된 삽입부(235)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 삽입부(235)는, 상기 제1 프레임(221)의 제1 볼록 구조(221b)에 형성된 개구(H1)에 내부에 위치한 제2 프레임(226)의 제2 볼록 구조(226b)에 형성된 개구(H2)에 삽입되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 삽입부(235)는, 상기 제1 볼록 구조(221b)의 형성된 개구(H1) 내에 배치된 상기 제2 볼록 구조(226b)의 개구(H2)에 삽입되도록 상기 밀착 고정부(231)의 제2 절곡 구조(231b)의 단부로부터 좌측 방향으로 절곡된 부위를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 삽입부(235)가 형성된 고정 클립(230A)을 구비함으로써, 상기 암수 결합부(223)의 암수 결합 구조(223b)의 상하 방향의 이동을 구속할 수 있는 바, 암수 결합 구조(223b)가 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 암수 결합부(230)의 암수 결합 구조(223b)를 보다 견고히 결합을 유지시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 고정 클립(230A)의 설치 방법은 단순히 삽입하는 것으로 간편하게 완료될 수 있어, 설치가 효율적이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 10을 참조하면, 도 5의 암수 결합부(223)와 달리, 도 10의 암수 결합부(223B)는, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)에 제1 볼록 구조(221b)가 형성되지 않고, 상하 방향으로 천공된 개방부(H5)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 프레임(221)의 개방부(H5)에는, 상기 제2 프레임(226)의 제2 볼록 구조(226b)의 상부가 삽입되도록 구성될 수 있다.
또한, 도 10의 암수 결합부(223)에는, 도 8의 고정 클립(230A)과 다른 형태의 고정 클립(230B)이 부가될 수 있다. 도 8의 고정 클립(230A)과 비교하여, 도 10의 고정 클립(230B)은, 상기 밀착 고정부(231)의 제2 절곡 구조(231b)가 일측으로 좀더 연장된 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 고정 클립(230B)의 밀착 고정부(231)는, 제2 절곡 구조(231b)가 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)의 상면에 일부위가 위치하도록 연장 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 밀착 고정부(231)의 제1 절곡 구조(231a)는, 상기 제2 프레임(226)의 제2 볼록 구조(226b)의 외측면을 감싸도록 절곡된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 암수 결합부(223B)에는 고정 클립(230B)이 상기 제2 프레임(226)의 제2 볼록 구조(226b)의 개구(H2)에 삽입부(235)의 일부가 삽입되어 고정될 수 있다. 그리고, 상기 고정 클립(230B)의 밀착 고정부(231)는, 제2 절곡 구조(231b)가 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)의 상면에 일부위가 위치하도록 좌우 방향으로 길게 연장 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 암수 결합부(223)가 다른 형태의 고정 클립(230B)을 구비함으로써, 상기 암수 결합부(223)의 암수 결합 구조(223b)의 상하 방향 및 좌우 방향의 이동을 구속할 수 있는 바, 암수 결합 구조(223b)가 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 암수 결합부(223)의 암수 결합 구조(223b)를 보다 견고히 결합을 유지시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 고정 클립(230B)의 설치 방법은 단순히 삽입하는 것으로 간편하게 완료될 수 있어, 설치가 효율적이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 11을 참조하면, 도 5의 암수 결합부(223)와 마찬가지로, 도 11의 제1 프레임(221) 및 제2 프레임(226)에는, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 움직임을 서로 구속하도록 다른 형태의 암수 결합 구조(223b)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 프레임(221)의 절곡된 부분(221t)에는, 외측으로 돌출 압연된 제1 볼록 구조(221b)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 프레임(226)의 절곡된 부분(226t)에는, 외측으로 돌출 압연된 제2 볼록 구조(226b)가 형성될 수 있다.
더불어, 도 11의 암수 결합부(223)는, 도 5의 암수 결합부(223)와 비교할 때, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226)의 암수 결합 구조(223b)에 천공된 고정홀(223h), 및 상기 고정홀(223h)에 관통 삽입되는 고정 볼트(223t)를 더 구비할 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 하나의 암수 결합부(223)의 제1 볼록 구조(221b) 및 제2 볼록 구조(226b) 각각에는 상하 방향으로 천공된 고정홀(223h)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 고정홀(223h)에는 고정 볼트(223t)가 관통 삽입되어 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 암수 결합부(223)에 고정홀(223h) 및 고정 볼트(223t)를 구비함으로써, 상기 암수 결합부(223)의 암수 결합 구조(223b)의 상하 방향 및 좌우 방향의 이동을 더욱 강하게 구속할 수 있는 바, 암수 결합 구조(223b)가 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 12를 참조하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226) 중 어느 하나 이상은, 상기 복수의 이차전지(100)의 적층 배열된 형태를 효과적으로 유지할 수 있도록 가이드 돌기(227)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 돌기(227)는, 상기 전지 어셈블리(210)와 대면하는 내측면에 상기 복수의 이차전지(100)의 일측부를 가압하도록 내부 방향으로 돌출된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(220)의 제2 프레임(226)의 절곡된 부분(226t)의 내측 상면 및 내측 하면에는, 상기 복수의 이차전지(100)의 일측부(상측부 또는 하측부)를 가압하도록 내부 방향으로 돌출된 형태의 가이드 돌기(227)가 복수개 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226) 중 어느 하나 이상의 내측면에 가이드 돌기(227)를 형성시킴으로써, 상기 전지 어셈블리(210)의 상기 복수의 이차전지(100)의 적층 배열된 형태를 효과적으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 이동 중 발생되는 충격에 의한 이차전지(100)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 13을 참조하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226) 중 어느 하나 이상의 내측면에는, 상기 복수의 이차전지(100)와 접합 고정되도록 열전도성 접착제(240)가 부가될 수 있다. 구체적으로, 상기 열전도성 접착제(240)는, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226) 중 어느 하나 이상의 내측면과 상기 전지 어셈블리(210)의 상측면(220c), 하측면(220d), 좌측면(220e), 및 우측면(220f) 중 어느 하나 이상과 접합되도록 부가될 수 있다.
예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제2 프레임(226)의 절곡된 부분(226t)의 내측 상면 및 내측 하면에 전지 어셈블리(210)의 상측면(220c) 및 하측면(220d)과 간극이 없도록 열전도성 접착제(240)가 부가될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226) 중 어느 하나 이상의 내측면에 열전도성 접착제(240)를 부가 시킴으로써, 상기 전지 어셈블리(210)와 상기 제1 프레임(221) 및 상기 제2 프레임(226) 간의 간극을 메꿀 수 있어, 간극에 형성된 공기로 인한 배터리 모듈(200)의 방열 효율의 감소를 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 열전도성 접착제(240)는, 상기 전지 어셈블리(210)의 충방전에 따른 팽창 수축으로 인해 상기 모듈 하우징(220)의 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과도 발휘할 수 있다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 14를 참조하면, 상기 제1 프레임(221) 또는 제2 프레임(226)의 내측에는, 내측 상부에서 내측 하부로 연장된 내벽(229)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 내벽(229)은, 상기 제1 프레임(221) 또는 제2 프레임(226)의 일부위가 연장된 형태일 수 있다. 즉, 상기 내벽(229)은, 상기 제1 프레임(221) 또는 제2 프레임(226)과 동일 소재로 이루어질 수 있고, 일체형으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제2 프레임(226)의 내측에는, 내측 상부(226i)에서 내측 하부(226f)로 연장된 내벽(229)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 내벽(229)은, 상기 복수의 이차전지(100)의 사이에 개재되도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 프레임(221) 또는 제2 프레임(226)의 내측에 내벽(229)을 형성시킴으로써, 상기 전지 어셈블리(210)의 충방전에 따른 팽창 수축으로 인해 상기 제1 프레임(221) 또는 제2 프레임(226)이 상하 방향으로 변형되는 것을 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(250)는, 버스바 플레이트(251) 및 버스바 프레임(255)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버스바 프레임(255)은, 상기 버스바 플레이트(251)를 전면에 탑재하여 고정하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바 프레임(255)은, 상기 전지 어셈블리(210)의 전극 리드(111)와 상기 버스바 플레이트(251)가 적절한 위치에서 서로 접촉될 수 있도록 상기 버스바 플레이트(251)를 위치시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바 프레임(255)은, 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 플라스틱일 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임(255)은, 상기 이차전지(100)의 본체 전방과 상기 버스바 플레이트(251)의 후방 사이에 위치될 수 있다. 즉, 상기 버스바 프레임(255)은, 상기 전지 어셈블리(210)의 전극 리드(111)가 관통되는 관통구(H3)가 형성되거나, 또는 상기 전극 리드(111)가 상기 버스바 프레임(255)의 측부를 지나쳐 전방으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 양극 리드(111a) 및 상기 음극 리드(111b) 각각의 단부는 상기 버스바 플레이트(251)와 접촉하도록 좌우 방향으로 절곡된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)은 전방 및 후방 각각에 위치한 2개 버스바 프레임(255)을 구비하고 있다. 또한, 상기 전방에 위치한 버스바 프레임(255)은, 상기 전지 어셈블리(210)의 이차전지(100)의 본체 전방과 상기 버스바 플레이트(251)의 후방 사이에 위치되며, 상기 버스바 플레이트(251)를 전면에 탑재하고 있다. 더욱이, 상기 후방에 위치한 버스바 프레임(255)은, 상기 전지 어셈블리(210)의 이차전지(100)의 본체 후방과 상기 버스바 플레이트(도시하지 않음)의 전방 사이에 위치되며, 상기 버스바 플레이트(251)를 후면에 탑재하고 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바 프레임(255)은, 전기 절연성 소재로 이루어져 있어, 상기 버스바 플레이트(251)와 상기 이차전지(100) 간의 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버스바 프레임(255) 전면에 상기 버스바 플레이트(251)를 고정함으로써, 상기 버스바 플레이트(251)와 상기 전극 리드(111) 간의 전기적 접속을 손쉽게 이룰 수 있도록 형성되어 있다.
구체적으로, 상기 버스바 플레이트(251)는, 상기 전지 어셈블리(210)의 전극 리드(111) 중 둘 이상이 접촉되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 버스바 플레이트(251)는 2개 이상의 이차전지(100)를 전기적으로 서로 병렬 및/또는 직렬로 연결하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 플레이트(251)는, 전기 전도성의 소재를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 전기 전도성의 소재는 전도성이 높은 금속일 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈, 금일 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 봐와 같이, 2개의 버스바 프레임(255) 각각에는 2개의 버스바 플레이트(251)가 외측에 탑재될 수 있다. 그리고, 4개의 버스바 플레이트(251)는, 6개의 이차전지(100)를 전기적으로 병렬 및 직렬로 복합적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 도 1에서와 같이, 1개의 버스바 플레이트(251)에는 3개의 양극 리드(111a) 또는 3개의 음극 리드(111b)가 접촉될 수 있다.
도 15는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 둘 이상의 배터리 모듈을 구비한 배터리 팩에 대해 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(300)은, 상기 배터리 모듈(200)을 복수개 구비할 수 있다. 또한, 상기 복수의 배터리 모듈(200)은 일방향으로 적층되어 배치될 수 있다. 이러한 복수의 배터리 모듈(200)은, 별도의 버스바(도시하지 않음)를 사용해 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다.
그리고, 이러한 배터리 팩(300)은, 배터리 모듈(200) 이외에, 전지 어셈블리(210)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(도시하지 않음, Battery Management System), 전류 센서(도시하지 않음), 퓨즈(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 모듈(200)을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 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 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
200: 배터리 모듈
100: 이차전지 210: 전지 어셈블리
220: 모듈 하우징 220a, 220b, 220c, 220d, 220e, 220f: 전단부, 후단부, 상측부, 하측부, 좌측부, 우측부
221, 226: 제1 프레임, 제2 프레임
250: 버스바 어셈블리
223: 암수 결합부 225: 용접 결합부
230A, 230B: 고정 클립 223h, 223t: 고정홀, 고정 볼트
227: 가이드 돌기 240: 열전도성 접착제
229: 내벽 300: 배터리 팩
본 발명은 모듈 하우징을 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.
Claims (11)
- 복수의 이차전지를 구비하고, 전단부, 후단부, 상측부, 하측부, 좌측부, 및 우측부를 가진 전지 어셈블리; 및상기 전지 어셈블리의 좌측에 위치하며 양단이 우측으로 절곡된 플레이트 형상으로 구성되어 절곡된 부분이 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각의 적어도 일부분을 감싸도록 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각에 위치하는 제1 프레임, 및 상기 전지 어셈블리의 우측에 위치하며 양단이 좌측으로 절곡된 플레이트 형상으로 구성되어 상기 절곡된 부분이 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각의 적어도 일부분을 감싸도록 상기 전지 어셈블리의 상측부 및 하측부 각각에 위치하고 상기 제1 프레임의 절곡된 부분과 결합된 제2 프레임을 구비한 모듈 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 제1 프레임의 절곡된 부분과 상기 제2 프레임의 절곡된 부분 각각의 단부가 서로 중첩된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제2항에 있어서,상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 서로 중첩된 일부위에는, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 움직임을 서로 구속하는 암수 결합 구조가 형성된 암수 결합부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제3항에 있어서,상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 서로 중첩된 일부위에는, 서로 용접 결합된 용접 결합부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제3항에 있어서,상기 암수 결합부에는, 상기 암수 결합 구조에 끼워지도록 구성된 고정 클립이 부가된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제3항에 있어서,상기 암수 결합부는, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 암수 결합 구조에 천공된 고정홀, 및 상기 고정홀에 관통 삽입되는 고정 볼트를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임 중 어느 하나 이상은, 상기 전지 어셈블리와 대면하는 내측면에 상기 복수의 이차전지의 일측부를 가압하도록 내부 방향으로 돌출된 가이드 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임 중 어느 하나 이상의 내측면에는, 상기 복수의 이차전지와 접합 고정되도록 열전도성 접착제가 부가된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 제1 프레임 또는 제2 프레임의 내측에는, 내측 상부에서 내측 하부로 연장된 내벽이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 따른 상기 배터리 모듈을 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제10항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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