KR101441210B1

KR101441210B1 - 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈

Info

Publication number: KR101441210B1
Application number: KR1020120154270A
Authority: KR
Inventors: 강순선; 박태진; 정승룡; 류재연
Original assignee: 에이치엘그린파워 주식회사
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: KR20140084619A

Abstract

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 외측을 이루는 테두리의 상부와 하부에 배터리 셀(20)을 안착시키도록 하는 다수의 셀 홀더(30)와, 상기 셀 홀더(30)에 안착된 배터리 셀(20)을 덮어서 밀폐 구조를 형성하는 1 쌍의 셀 커버(20)를 포함하고, 상기 셀 홀더(30)의 상, 하부에 형성된 삽입돌기(35a)와, 삽입홈(35b)을 통해 다수의 셀 홀더(30)를 연속해서 적층을 이루도록 구성함으로써, 배터리의 용량을 변경할 시, 기존의 배터리 모듈의 구조를 변경함이 없이 간단하게 배터리 셀(20)을 추가하여 확장할 수 있도록 하여, 새로운 배터리 모듈의 설계에 따르는 비용과, 제조 비용의 발생을 방지할 수 있는 특징이 있는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈{BATTERY MODULE CAPABLE FOR BEING EXTENDED IN NUMBER OF BATTERY CELL}

본 발명은 배터리를 이루는 셀을 필요로 되는 수 만큼 적층하여, 다양하게 확장 및 변경할 수 있도록 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 전기 자동차는 구동에 필요한 전기 에너지를 저장하는 대용량의 배터리가 장착된다.

이러한 배터리는 통상 배터리 팩의 형태로 제공되는데, 복수의 셀을 케이스에 수납하여 하나의 셀 어셈블리를 구성하고, 이를 하우징에 장착하여 모듈화된 팩을 이룬 뒤, 여러 개의 단위 모듈 팩을 필요 전압에 따르는 개수로 적층하여 구성된다.

한편, 최근 들어 전기 자동차 및 친환경 자동차의 보급이 일반화되고, 그 종류가 다양화됨에 따라, 이에 부응하기 위한 다양한 구조와 용량을 갖는 배터리 팩이 요구되고 있다.

그러나, 기존 배터리 모듈은 배터리 셀이 추가되기 위해서는 셀 어셈블리를 장착하는 하우징의 구조를 바꾸어야 하는 등 신규의 배터리 모듈 구조를 새롭게 개발하여야 하는 문제점이 있다.

이러한 기존의 배터리 모듈의 일예로써, 국내공개특허 2007-0100555호에는 셀 커버를 통해 조립된 다수의 셀을 메인 프레임에 설치하여 8 개의 셀이 1 개의 모듈 단위를 이루는 배터리 팩의 구성이 소개되어 있다.

상기 특허문헌에 따른 배터리 모듈은 배터리 모듈의 용량을 변경할 경우, 셀의 확장 또는 변경에 따라 상기 다수의 셀을 설치하는 메인 프레임의 구조의 변경이 불가피하므로, 이에 따른 신규 개발의 비용과, 제조 비용을 발생시키는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 상기 특허문헌에 따른 배터리 모듈은 배터리 셀 간의 이격 유지를 위해 하우징의 내부에 복잡한 구조의 격벽을 형성함으로써, 상기 배터리 셀을 하우징에 삽입하는 공정에서 격벽에 의한 걸림이 발생하거나, 오삽입이 발생되는 문제점이 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 배터리 모듈의 셀을 적층시키는 하우징의 구성이 불필요하여, 셀 어셈블리를 상기 하우징에 삽입하는 공정을 삭제할 수 있도록 하고, 기존의 배터리 모듈의 구조를 그대로 사용하여 간단하게 셀을 추가 장착 할 수 있도록 함으로써, 배터리 모듈의 생산성을 향상시키고, 구조 변경에 따르는 비용을 감소시킬 수 있도록 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈에 따르면, 외측을 이루는 테두리 형상에 의해 중앙에 개구부를 형성하고, 상기 테두리의 상부와 하부에 각각 배터리 셀을 안착시키도록 하는 안착면이 형성된 다수의 셀 홀더를 포함하고, 상기 셀 홀더에 안착된 배터리 셀을 각각 덮어서 밀폐 구조를 형성하는 1 쌍의 셀 커버의 양측부에 다수의 결합홈을 형성하여, 상기 결합홈에 수직으로 대응하는 상기 셀 홀더의 테두리에 형성된 다수의 결합돌기를 삽입하여 결합되며, 상기 셀 홀더의 상부 또는 하부에 삽입돌기와, 삽입홈을 각각 형성하여, 상기 셀 홀더의 상, 하부가 연속하도록 수평하게 다수 적층시켜 결합한 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈이 제공된다.

상기 결합돌기는 상기 셀 홀더의 중앙의 개구부에 접하는 안착면의 외측에 형성되는 단차부에서 개구부측으로 돌출된 것을 특징으로 한다.

상기 결합돌기는 상부가 강기 단차부에서 개구부 쪽으로 경사를 이루어, 상기 셀 커버의 결합홈의 하단부를 밀어서 탄성 이동시키는 빗면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 셀 홀더의 결합돌기의 전방의 안착면에 형성되어, 상기 결합돌기와 상기 셀 커버의 결합홈을 동시에 삽입하여 결합이 이루어지도록 하는 홈부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 다수 적층된 셀 홀더의 양측을 삽입하여 고정시키도록 하는 측부커버를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 다수 적층된 셀 홀더의 상부와 하부의 측부에 삽입되어, 상기 다수의 셀 홀더를 동시에 고정하는 클램핑부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 클램핑부재는 상기 셀 홀더의 길이방향의 상, 하부측의 2 개소에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따른 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈에 의하면, 배터리의 용량의 변경 시, 기존의 배터리 모듈의 구조를 변경함이 없이 간단하게 셀을 추가하여 확장할 수 있도록 하여, 새로운 배터리 모듈의 설계에 따르는 비용과, 제조 비용의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 배터리의 셀 어셈블리를 하우징에 삽입하는 공정을 삭제할 수 있도록 하여, 제조 공정의 수를 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 배터리 셀이 설치된 셀 홀더를 수평하게 적층시키도록 구성됨으로써, 자동화 공정의 적용에 유리하며, 이러한 자동화를 통해 생산성을 향상시키고, 제조 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 전체 형상을 나타낸 사시도.
도 2는 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 분해된 형상을 나타낸 사시도.
도 3은 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 셀 홀더와 셀 커버의 결합구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 셀 홀더 간의 결합 구조를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 모듈의 조립되는 상태를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 모듈의 최종 조립 형상을 나타낸 사시도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 전체 형상을 나타낸다.

특히, 도 1은 8 개의 셀로 이루어진 배터리 모듈의 실시 형태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈은 상하로 다수 적층되는 다수의 셀 홀더(30)와, 상기 셀 홀더(30)의 상부와 하부에 각각 결합되는 셀 커버(10)를 포함한다.

상기 셀 홀더(30)는 상부와 하부에 각각 배터리 셀(20)을 안착시켜, 각각 2 개의 배터리 셀(20)을 설치할 수 있도록 구성되며, 상기 셀 커버(10)가 상기 셀 홀더(30)의 상, 하부에 안착된 각각의 배터리 셀(20)의 외측을 감싸도록 1 쌍을 이루어, 상기 셀 홀더(30)의 상부와, 하부에 결합됨으로써, 상기 배터리 셀(20)을 고정시키도록 구성된다.

상기 셀 홀더(30)는 배터리 모듈을 이루는 임의의 배터리 셀(20) 개수에 따라 적정의 수로 구성되어 적층이 이루어지며, 상기 셀 커버(10)를 결합한 상태에서, 내부에 설치되는 배터리 셀(20)의 연결단자를 외부로 노출시키고, 상기 각 배터리 셀(20)을 리드를 통해 직렬로 연결하여 전기적 접속이 이루어지도록 구성된다.

도 2는 본 실시예에 의한 배터리 모듈이 분해된 형상을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 셀 홀더(30)는 사각 형상의 외측을 이루는 테두리에 의해 중앙에 개구부를 형성하도록 구성된다.

상기 셀 커버(10)는 상기 셀 홀더(30)의 상부와 하부에 안착된 각각의 배터리 셀(20)을 덮어서 밀폐 구조를 형성하여, 상기 배터리 셀(20)을 내측의 중앙에 위치시키도록 하고, 상기 배터리 셀(20)의 폭 방향으로 연장되는 양측의 끝부에는 상기 셀 홀더(30)와 결합이 이루어지도록 하는 다수의 결합홈(15)이 형성된다.

도 3은 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 셀 홀더와 셀 커버를 결합하기 위한 구조의 일예를 나타낸다.

특히, 도 3은 상기 셀 홀더(30)의 상부 형상을 도시한 것으로, 참고로, 상기 셀 홀더(30)의 하부의 형상은 상부 형상과 상하 대칭을 이루는 동일한 형상을 갖는다.

도시된 바와 같이, 상기 셀 홀더(30)는 내측에 형성된 개구부와 인접하는 위치에서 상기 배터리 셀(20)의 둘레부를 안착시킬 수 있도록 하는 안착면(31)이 형성된다.

그리고, 상기 셀 홀더(30)의 안착면(31)의 바깥쪽은 상부로 이어지는 단차부(32)가 형성되며, 상기 단차부(32)에는 상기 셀 홀더(30)의 개구부측을 향해 돌출되어, 상기 셀 커버(10)에 형성된 결합홈(15)에 각각 삽입되는 다수의 결합돌기(33)가 형성된다.

상기 결합돌기(33)는 상부가 내측의 개구부 쪽으로 경사를 가지는 빗면을 형성하여, 상부로부터 삽입되는 상기 셀 커버(10)의 결합홈(15)의 하단부를 밀어서 탄성 이동에 의해 상기 결합홈(15)에 삽입한 후 고정시키도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 셀 홀더(30)의 결합돌기(33)의 전방의 안착면(31)에는 상기 결합돌기(33)와 결합홈(15)을 동시에 삽입하여, 결합을 유지시키도록 하는 홈부가 더 형성될 수 있다.

따라서, 상기 셀 홀더(30)의 상부와 하부에 각각 배터리 셀(20)을 안착시킨 후, 상기 1 쌍의 셀 커버(10)를 상, 하부로 각각 삽입하여, 상기 셀 커버(10)에 형성된 결합홈(15)과 수직 대응되는 위치에 형성된 상기 셀 홀더(30)의 결합돌기(33)에 삽입함으로써, 2 개의 배터리 셀(20)을 가지는 셀 어셈블리를 형성한다.

도 4는 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 셀 홀더 간의 결합 구조의 일예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 셀 홀더(30)의 상부면의 테두리에는 상부로 돌출되는 삽입돌기(35a)를 형성하고, 상기 셀 홀더(30)의 하부면에는 상기 삽입돌기(35a)와 수직으로 대응하는 위치에 형성되는 삽입홈(35b)을 형성하여, 상기 삽입돌기(35a)를 상기 삽입홈(35b)에 끼워 맞춤으로써, 상, 하부로 연속하는 셀 홀더를 상호 결합할 수 있도록 구성된다.

상기 셀 홀더(30)에 형성되는 삽입돌기(35a) 및 삽입홈(35b)은 원형으로 형성되거나, 긴 막대 형상으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 삽입돌기(35a)와 삽입홈(35b)을 형성함에 있어서, 상기 셀 홀더(30)를 상하로 연속하여 결합할 수 있도록 상기 셀 홀더(30)의 상부 또는 하부의 어느 일측과 다른 어느 일측에 각각 상기 삽입돌기(35a) 또는 삽입홈(35b) 중의 어느 하나를 선택적으로 형성할 수 있다.

따라서, 상기 삽입돌기(35a)와, 삽입홈(35b)이 형성된 셀 홀더(30)에 의하면, 상기 셀 홀더(30)의 추가 또는 감소를 통하여 배터리의 설계 구조나, 성능에 따르는 다양한 셀의 개수로 배터리 모듈의 조합이 가능하다.

도 5는 본 실시예에 의한 배터리 모듈이 조립되는 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈은 상기 셀 홀더(30)를 수평하게 다수로 적층하여 가조립된 셀 어셈블리의 양측을 삽입하여 고정하는 측부커버(40)가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 다수 적층된 셀 홀더(30)의 상, 하부측으로 삽입하여, 상기 다수의 셀 홀더(30)를 동시에 고정함으로써, 상기 셀 홀더(30) 사이의 간격이 발생하는 것을 방지하는 클램핑부재(50)가 더 포함될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 모듈의 완성된 형상을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 2 개의 배터리 셀(20)과, 상기 배터리 셀(20)을 밀폐시키는 1 쌍의 셀 커버(10)가 포함되는 셀 홀더(30)를 다수 적층시켜 결합을 이룸으로써, 상기 셀 커버(10)와 셀 홀더(30) 및 상기 셀 홀더(30)의 양측을 결합하는 측부커버(40)에 의해 배터리 모듈의 외형이 형성되도록 구성된다.

따라서, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 별도의 하우징의 구성이 불필요하여, 상기 하우징에 셀 어셈블리를 삽입하여 조립하는 공정을 삭제할 수 있으며, 배터리의 설계 변경에 따라 배터리 셀(20)의 개수를 변경하는 경우, 상기 셀 홀더(30)만 추가하여 배터리 셀(20)을 확장시킬 수 있도록 함으로써, 별도의 설계 변경이 필요 없는 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 상기 셀 홀더(30)를 수평하게 적층시키는 방법을 통해 제조되는 동시에, 배터리 셀(20)의 이격 배치를 위한 하우징의 복잡한 격벽의 구성이 필요 없어, 자동화 공정에 매우 적합한 특징이 있으며, 이를 통해 배터리 모듈의 생산성을 향상시키고, 제조 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

1: 배터리 모듈
10: 셀 커버
15: 결합홈
20: 배터리 셀
30: 셀 홀더
31: 안착면
32: 단차부
33: 결합돌기
35a: 삽입돌기
35b: 삽입홈
40: 측부커버
50: 클램핑부재

Claims

외측을 이루는 테두리 형상에 의해 중앙에 개구부를 형성하고, 상기 테두리의 상부와 하부에 각각 배터리 셀을 안착시키도록 하는 안착면이 형성된 다수의 셀 홀더를 포함하고,
상기 셀 홀더에 안착된 배터리 셀을 각각 덮어서 밀폐 구조를 형성하는 1 쌍의 셀 커버의 양측부에 다수의 결합홈을 형성하여, 상기 결합홈에 수직으로 대응하는 상기 셀 홀더의 테두리에 형성된 다수의 결합돌기를 삽입하여 결합되며,
상기 셀 홀더의 상부 또는 하부에 삽입돌기와, 삽입홈을 각각 형성하여, 상기 셀 홀더의 상, 하부가 연속하도록 수평하게 다수 적층시켜 결합하고;
상기 결합돌기는 상부가 강기 단차부에서 개구부 쪽으로 경사를 이루어, 상기 셀 커버의 결합홈의 하단부를 밀어서 탄성 이동시키는 빗면이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 결합돌기는 상기 셀 홀더의 중앙의 개구부에 접하는 안착면의 외측에 형성되는 단차부에서 개구부측으로 돌출된 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 셀 홀더의 결합돌기의 전방의 안착면에 형성되어, 상기 결합돌기와 상기 셀 커버의 결합홈을 동시에 삽입하여 결합이 이루어지도록 하는 홈부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 다수 적층된 셀 홀더의 양측을 삽입하여 고정시키도록 하는 측부커버;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈.
제5항에 있어서,
상기 다수 적층된 셀 홀더의 상부와 하부의 측부에 삽입되어, 상기 다수의 셀 홀더를 동시에 고정하는 클램핑부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 클램핑부재는 상기 셀 홀더의 길이방향의 상, 하부측의 2 개소에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 확장 및 변경이 용이한 배터리 모듈.