KR101749189B1 - 중간지지부재를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각각 단자부를 구비하는 단자면, 후면 (back surface), 및 상기 단자면과 후면 사이에서 평행하게 연장된 사이드면을 포함하는 두개 이상의 배터리 셀; 상기 배터리 셀을 함께 고정하는 하우징; 및 상기 적어도 두개의 배터리 셀 사이에 구비되는 중간지지부재;를 포함하고, 상기 두개 이상의 배터리 셀은 적어도 두개의 배터리 셀이 대면하는 후면을 갖도록 어느 하나의 배터리 셀의 후면과 다른 하나의 배터리 셀의 후면이 서로 대면하고, 상기 중간지지부재는 상기 배터리 셀의 대면하는 후면 사이에서 상기 대면하는 후면과 인접한 관계로 개재되는 적어도 하나 이상의 베이스부와, 상기 사이드면에 나란하도록 연장된 적어도 하나 이상의 플랜지부를 구비하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용하고 배터리 셀들을 포함하는 고출력 배터리 모듈이 개발되고 있으며, 상기한 고출력 배터리 모듈은 고전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다.
배터리 모듈을 채용하는 기기들의 크기 또는 형태가 다양해 지면서, 이에 대응하여 상기 배터리 모듈의 크기 또는 형태도 다양할 것이 요구되며, 특히 경량화 소형화된 배터리 모듈의 수요가 증가하고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2008-0027506호(2008.03.28)에 개시되어 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2008-0027506호(2008.03.28)에 개시되어 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 신규한 구조를 갖는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 배터리 셀을 견고하게 고정시킴으로써 안정성이 향상된 배터리 모듈을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들은 각각 단자부를 구비하는 단자면, 후면 (back surface), 및 상기 단자면과 후면 사이에서 평행하게 연장된 사이드면을 포함하는 두개 이상의 배터리 셀; 상기 배터리 셀을 함께 고정하는 하우징; 및 상기 적어도 두개의 배터리 셀 사이에 구비되는 중간지지부재;를 포함하고, 상기 두개 이상의 배터리 셀은 적어도 두개의 배터리 셀이 대면하는 (face-to-face) 후면을 갖도록 어느 하나의 배터리 셀의 후면과 다른 하나의 배터리 셀의 후면이 서로 대면하고, 상기 중간지지부재는 상기 배터리 셀의 대면하는 후면 사이에서 상기 대면하는 후면과 인접한 관계로 개재되는 적어도 하나 이상의 베이스부와, 상기 사이드면에 나란하도록 연장된 적어도 하나 이상의 플랜지부를 구비하는 배터리 모듈을 포함할 수 있다.
상기 중간지지부재는 상기 하우징에 고정되도록 연결될 수 있다.
상기 중간지지부재는 제1 및 제2 중간지지부재를 포함하되 각각의 제1 및 제2 중간지지부재는 하나의 베이스부와 하나의 플랜지부를 구비하고,
상기 제1 중간지지부재의 베이스부와 상기 제2 중간지지부재의 베이스부는 서로를 향하여 연장되되 상기 배터리 셀의 대면하는 후면을 따라서 구비될 수 있다.
각각의 제1 및 제2 중간지지부재는 T-형태로 구비될 수 있다.
상기 중간지지부재는 하나의 베이스부와, 상기 베이스부의 끝단에 구비되는 한쌍의 플랜지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르며, 본 발명의 실시예들은 서로 나란하도록 연장된 한쌍의 엔드플레이트; 각각 단자부를 구비하는 단자면, 후면 (back surface), 및 상기 단자면과 후면 사이에서 평행하게 연장된 넓은면을 포함하는 두개 이상의 배터리 셀; 각각의 배터리 셀의 넓은면의 적어도 일부를 커버하는 커버플레이트; 및 상기 배터리 셀의 대면하는 후면 사이에서 상기 대면하는 후면과 인접한 관계로 개재되는 중간지지부재;를 포함하고, 상기 두개 이상의 배터리 셀은 적어도 두개의 배터리 셀이 대면하는 (face-to-face) 후면을 갖도록 어느 하나의 배터리 셀의 후면과 다른 하나의 배터리 셀의 후면이 서로 대면하는 배터리 모듈을 포함할 수 있다.
상기 중간지지부재는 상기 엔드플레이트와 나란하도록 구비되는 적어도 하나의 베이스부와, 상기 적어도 하나의 베이스부의 적어도 하나의 끝단에서 수직하게 구비되는 적어도 하나의 플랜지부를 포함할 수 있다.
상기 중간지지부재는 상기 커버플레이트 및 상기 엔드플레이트 중 적어도 어느 하나와 연결될 수 있다.
상기 커버플레이트는 탑플레이트와 바텀플레이트를 포함하고, 상기 탑플레이트 및 바텀플레이트는 서로 나란하되 상기 넓은면에 나란하도록 구비될 수 있다.
상기 중간지지부재는 상기 베이스부의 상면에는 상부 중간지지부재 고정 리세스 (recess)를, 상기 베이스부의 하면에는 하부 중간지지부재 고정 리세스를 포함하고, 상기 탑플레이트는 상기 중간지지부재의 상부 중간지지부재 고정 리세스에 대응하는 상부 중간지지부재 고정홀을 포함하고, 상기 바텀플레이트는 상기 중간지지부재의 하부 중간지지부재 고정 리세스에 대응하는 하부 중간지지부재 고정홀을 포함하며, 상기 탑플레이트는 체결부재가 상기 상부 중간지지부재 고정홀과 상부 중간지지부재 고정 리세스를 연결시킴으로써 상기 중간지지부재와 연결되고, 상기 바텀플레이트는 체결부재가 상기 하부 중간지지부재 고정홀과 하부 중간지지부재 고정 리세스를 연결시킴으로써 상기 중간지지부재와 연결될 수 있다.
각각의 엔드플레이트는 적어도 하나의 하부 엔드플레이트 고정 리세스 및 적어도 하나의 상부 엔드플레이트 고정 리세스를 포함하고, 상기 바텀플레이트는 상기 엔드플레이트의 하부 엔드플레이트 고정 리세스에 대응하는 하부 엔드플레이트 고정홀을 포함하며, 상기 바텀플레이트는 체결부재가 상기 하부 엔드플레이트 고정홀과 하부 엔드플레이트 고정 리세스를 연결시킴으로써 상기 엔드플레이트와 연결되고, 상기 탑플레이트는 상기 엔드플레이트의 상부 엔드플레이트 고정 리세스에 대응하는 상부 엔드플레이트 고정홀을 포함하고, 상기 탑플레이트는 체결부재가 상기 상부 엔드플레이트 고정홀과 상부 엔드플레이트 고정 리세스를 연결시키으로써 상기 엔드플레이트와 연결될 수 있다.
상기 중간지지부재는 제1 및 제2 중간지지부재를 포함하되 각각의 제1 및 제2 중간지지부재는 하나의 베이스부와 하나의 플랜지부를 구비하고, 상기 제1 중간지지부재의 베이스부와 상기 제2 중간지지부재의 베이스부는 서로를 향하여 연장되되 상기 엔드플레이트와 나란하도록 구비되며, 상기 제1 중간지지부재의 플랜지부와 상기 제2 중간지지부재의 플랜지부는 서로 나란하도록 연장되되 상기 베이스부에 대하여 수직하도록 구비될 수 있다.
각각의 엔드플레이트는 상기 엔드플레이트의 끝단에 고정탭 (fixing tab)을 더 포함하되, 상기 고정탭은 상기 중간지지부재의 적어도 하나의 플랜지부와 나란하도록 상기 중간지지부재를 향하여 절곡되고, 각각의 고정탭은 각각의 배터리 셀의 좁은면을 따라 연장될 수 있다.
상기 고정탭은 상기 중간지지부재의 적어도 하나의 플랜지와 연결될 수 있다.
상기 중간지지부재는 하나의 베이스부와 상기 베이스부의 끝단에 구비되는 한쌍의 플랜지부를 포함할 수 있다.
상기 베이스부는 상기 엔드플레이트에 나란하도록 연장되고, 상기 플랜지부는 서로 나란하도록 연장되되 상기 베이스부에 수직하도록 구비될 수 있다.
적어도 하나의 플랜지부는 상기 배터리 셀의 좁은면을 따라서 연장될 수 있다.
상기 두개 이상의 배터리 셀은 적어도 두개의 셀세트를 포함하고, 각각의 셀세트는 상기 커버플레이트에 수직한 방향으로 적층될 수 있다.
상기 엔드플레이트의 높이와 상기 중간지지부재의 높이는 상기 적층된 배터리 셀의 높이에 대응하도록 구비될 수 있다.
각각의 엔드플레이트는 상기 엔드플레이트를 관통하는 적어도 하나의 단자부통공을 포함하고, 각각의 배터리 셀은 상기 단자면에 적어도 하나의 단자부를 포함하며, 각각의 배터리 셀의 적어도 하나의 단자부는 대응되는 엔드플레이트의 적어도 하나의 단자부통공을 통과하도록 연장될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 신규한 구조를 갖는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 배터리 셀을 견고하게 고정시킴으로써 안정성이 향상된 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 모듈의 사시도.
도 1b는 도 1a의 분해사시도.
도 2는 도 1b에 따른 엔드플레이트 및 배터리 셀의 사시도.
도 3a은 배터리 셀과 중간지지부재의 사시도.
도 3b는 중간지지부재의 확대도.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간지지부재와 배터리 셀의 사시도.
도 4b는 도 4a의 중간지지부재의 확대도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도.
도 6은 본 실시예에 따른 엔드플레이트와 셀어레이의 사시도.
도 7은 셀어레이와 중간지지부재의 사시도.
도 8은 본 발명의 그밖의 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
도 1b는 도 1a의 분해사시도.
도 2는 도 1b에 따른 엔드플레이트 및 배터리 셀의 사시도.
도 3a은 배터리 셀과 중간지지부재의 사시도.
도 3b는 중간지지부재의 확대도.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간지지부재와 배터리 셀의 사시도.
도 4b는 도 4a의 중간지지부재의 확대도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도.
도 6은 본 실시예에 따른 엔드플레이트와 셀어레이의 사시도.
도 7은 셀어레이와 중간지지부재의 사시도.
도 8은 본 발명의 그밖의 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 모듈의 사시도이고, 도 1 b는 도 1a의 분해사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈 (100)은 단자부 (14, 15)를 구비하는 단자면 (11) (또는, 제1 면)과, 상기 단자면 (11)에 대향하는 후면 (back surface) (12) (또는, 제2 면)을 포함하는 두개 이상의 배터리 셀 (10); 상기 두개 이상의 배터리 셀 (10) 사이에 구비되는 하나 이상의 중간지지부재 (150); 및 상기 배터리 셀 (10)과 중간지지부재 (150)를 수납하고 상기 배터리 셀 (10)을 함께 고정하는 하우징 (110, 120, 130, 140);을 포함하고, 상기 중간지지부재 (150)는 상기 하우징 (110, 120, 130, 140)에 고정되도록 연결될 수 있다. 상기 배터리 셀 (10)은 (단자면 (11) 및 후면 (12)사이에서 평행하게 연장되어 상기 단자면 (11) 및 후면 (12)을 연결하는) 넓은면 (13)이 바닥면에 나란하도록 구비되되 이웃하는 배터리 셀 (10)의 후면 (12)이 서로 대면하도록 정렬되며, 상기 배터리 셀 (10)의 후면 (12) 사이에는 하나 이상의 중간지지부재 (150)가 개재된다. 예컨대, 상기 두개 이상의 배터리 셀 (10)은 적어도 두개의 배터리 셀 (10)이 대면하는 (face-to-face) 후면 (12)을 갖도록 어느 하나의 배터리 셀 (10)의 후면 (12)과 다른 하나의 배터리 셀 (10)의 후면 (12)이 서로 대면할 수 있다.
또한, 하우징 (110, 120, 130, 140)은 서로 대향하여 구비되되 서로 나란하도록 연장된 한쌍의 엔드플레이트 (110, 120)와 각각의 배터리 셀 (10)의 넓은면의 적어도 일부를 커버하는 커버플레이트 (130, 140)를 포함할 수 있다. 상기 커버플레이트 (130, 140)는 (상기 엔드플레이트 (110, 120)에 연결되어 바닥면에 나란하도록 구비되는) 바텀플레이트 (140) 및 상기 바텀플레이트 (140)에 대향하여 구비되는 탑플레이트 (130)을 포함할 수 있다.
상기 탑플레이트 (130) 및 바텀플레이트 (140)는 서로 나란하되 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (13)에 나란하도록 구비될 수 있다.
바텀플레이트 (140)는 (탑플레이트 (130)에 대응하는 크기로 구비되는) 셀안착부 (141), 및 상기 셀안착부 (141)에 연장되어 구비되고 홀을 포함하는 마운팅부 (142)로 이루어질 수 있다. 상기 셀안착부 (131)에는 배터리 셀 (10)의 넓은면 (13)이 안착되거나 또는 연결되고, 상기 마운팅부 (142)는 상기 셀안착부 (131)의 양측에서 연장되어 홀을 구비할 수 있다. 상기 홀은 볼트 또는 스터드 등을 이용하여, 자동차 등의 외부 기기에 상기 배터리 모듈 (100)을 마운팅하는 데 사용될 수 있다. 상기 하우징 (110, 120, 130, 140)은 배터리 셀 (10)을 견고하게 고정하며, 배터리 모듈 (100)의 사용의 편의를 위하여 제공될 수 있으며, 전술한 형태에 제한되지 않고 다양하게 변형이 가능하다.
도 2는 도 1b에 따른 엔드플레이트 및 배터리 셀의 사시도이다.
도 1b 및 도 2를 참조하면, 상기 배터리 셀 (10)은 한쌍의 엔드플레이트 (110, 120) 사이에 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 배터리 셀 (10)은 단자면 (11)이 상기 엔드플레이트 (110, 120)에 대향하도록 구비될 수 있다.
배터리 셀 (10)은 (후면 (12)과 넓은면 (13)을 포함하는) 전지 케이스에 전극 조립체와 전해액을 수납시킨 다음, 상기 전지 케이스를 단자면 (11)으로 밀폐하여 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 단자면 (11)은 캡조립체 등을 포함할 수 있다. 단자면 (11)에는 단자부 (14, 15)가 구비될 수 있으며, 예컨대 상기 단자부 (14, 15)는 상기 단자면 (11)의 양끝단에 구비되는 양극단자 (14) 및 음극단자 (15)를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체는 양극단자 (14) 및 음극단자 (15)와 연결되고, 배터리 셀 (10) 내부에서 발생하는 전기 화학적인 에너지는 상기 양극단자 (14) 및 음극단자 (15)를 통하여 외부에 전달될 수 있다.
상기 엔드플레이트 (110, 120)는 (배터리 셀 (10)의 단자면 (11)과 대면하는) 평판부 (111, 121)와 (상기 평판부 (111, 121)의 양측면에서 상기 배터리 셀 (10) 방향으로 절곡되거나 휘어진) 고정탭 (fixing tab) (112, 122)를 포함할 수 있다. 상기 엔드플레이트 (110, 120)는 상기 단자부 (14, 15)에 대응하도록 구비되는 하나 이상의 단자부통공 (113, 123)을 포함할 수 있다. 상기 단자부 (14, 15)는 단자부통공 (113, 123)을 통과하여 연장되도록 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 한쌍의 엔드플레이트 (110, 120)는 서로 대응되도록 구비되므로, 이하에서는 하나의 엔드플레이트 (110)를 기준으로 설명한다.
상기 엔드플레이트 (110)의 평판부 (111)는 상기 배터리 셀 (10)의 단자면 (11)에 대응하도록 구비되고, 상기 고정탭 (112)은 상기 배터리 셀 (10)의 사이드면, 예컨대 좁은면 (16)을 덮도록 구비될 수 있다. 상기 평판부 (111) 및 고정탭 (112)은 (별도의 체결을 위한 부재를 없이) 배터리 셀 (10)을 견고하게 고정할 수 있고, 따라서 배터리 모듈 (100)의 생산 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 상기 평판부 (111)에는 단자부통공 (113)이 구비될 수 있다. 상기 단자부통공 (113)은 배터리 셀 (10)의 단자부 (14, 15)를 외부로 노출시킬 수 있으므로, 이웃하는 배터리 모듈 (100) 사이의 전기적인 연결을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 (단자부 (14, 15)에 대응하도록 구비되는)단자부통공 (113)은 배터리 셀 (10)의 위치를 가이드하거나 또는 고정할 수 있으므로, 배터리 모듈 (100)의 생산효율을 향상시킬 수 있다.
도 3a은 배터리 셀과 중간지지부재의 사시도이고, 도 3b는 중간지지부재의 확대도이다.
도 1b 및 도 3a, 도 3b를 참조하면, 배터리 셀 (10)은 상기 배터리 셀 (10)의 넓은면 (13)이 바닥면에 나란하도록 구비되되, 이웃하는 배터리 셀 (10)의 후면 (12)이 서로 대면하도록 정렬될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀 (10)의 대면하는 후면 (12) 사이에는 하나 이상의 중간지지부재 (150)가 개재될 수 있다.
상기 중간지지부재 (150)는 (배터리 셀 (10) 사이에 개재되는) 적어도 하나의 베이스부 (151)와, 상기 베이스부 (151)에 수직하도록 연결되는 플랜지부 (152)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 베이스부 (151)는 플랜지부 (152)의 중심에 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 중간지지부재 (150)는 상기 엔드플레이트 (110, 120)와 나란하도록 구비되는 적어도 하나의 베이스부 (151)와, 상기 적어도 하나의 베이스부 (151)의 적어도 하나의 끝단에서 수직하게 구비되는 적어도 하나의 플랜지부 (152)를 포함할 수 있다. 상기 중간지지부 (150)는 상기 배터리 셀 (10)의 대면하는 후면 (12) 사이에서 상기 대면하는 후면 (12)과 인접한 관계로 개재되는 적어도 하나 이상의 베이스부 (151)와, 상기 배터리 셀 (10)의 사이드면에 나란하도록 연장된 적어도 하나 이상의 플랜지부 (152)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 중간지지부재 (150)는 T자형일 수 있다. 본 실시예에 따른 중간지지부재 (150)은 제1 및 제2 중간지지부재 (150a, 150b)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 중간지지부재 (150a, 150b)는 배터리 모듈의 서로 반대측에서 개재될 수 있다. 각각의 제1 및 제2 중간지지부재 (150a, 150b)는 하나의 베이스부 (151)와 하나의 플랜지부 (152)를 구비하고, 상기 제1 중간지지부재 (150a)의 베이스부 (151)와 상기 제2 중간지지부재 (150b)의 베이스부 (151)는 서로를 향하여 연장되되 상기 배터리 셀 (10)의 대면하는 후면 (12)을 따라서 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 중간지지부재 (150a)의 베이스부 (151)와 상기 제2 중간지지부재 (150b)의 베이스부 (151)는 서로를 향하여 연장되되 상기 엔드플레이트 (110, 120)와 나란하도록 구비되며, 상기 제1 중간지지부재 (150a)의 플랜지부 (152)와 상기 제2 중간지지부재 (150b)의 플랜지부 (152)는 서로 나란하도록 연장되되 상기 베이스부 (151)에 대하여 수직하도록 구비될 수 있다.상기 중간지지부재 (150)는 상기 커버플레이트 (130, 140) 및 상기 엔드플레이트 (110, 120) 중 적어도 어느 하나와 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 중간부재 (150)는 탑플레이트 (130) 및 바텀플레이트 (140)에 접하도록 구비될 수 있다. 대략 베이스부 (151)의 길이는 배터리 셀 (10)의 후면 (12)의 길이에 대응할 수 있다. 또한, 상기 중간지지부재 (150)는 상기 탑플레이트 (130) 및 바텀플레이트 (140)와 접하는 부분에 중간지지부재 고정 리세스 (recess) (153, 154)를 포함할 수 있다. 상기 탑플레이트 (130)와 바텀플레이트 (14)는 상기 중간지지부재 고정 리세스 (153, 154)에 대응하는 중간지지부재 고정홀 (133, 143)을 포함할 수 있고, 상기 중간지지부재 (150)는 체결부재 (20)에 의하여 탑플레이트 (130)와 바텀플레이트 (140)와 함께 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 체결부재 (20)는 볼트 또는 스터드 등을 포함할 수 있다. 상기 중간지지부재 고정 리세스 (153, 154) 및 중간지지부재 고정홀 (133, 143)은 체결부재 (20)에 의하여 연결됨으로써, 상기 중간지지부재 (150)와 상기 탑플레이트 (130) 및 바텀플레이트 (140)를 견고하게 연결시킬 수 있다, 예컨대, 상기 중간지지부재 (150)는 상기 탑플레이트 (130)와 바텀플레이트 (140) 사이의 이격공간을 유지할 수 있고, 따라서, 상기 배터리 모듈 (100)의 형태가 유지될 수 있다.
상기 플랜지부 (152)는 이웃하는 배터리 셀 (10)의 사이드면, 예컨대 좁은면 (16)에 대응하도록 구비되어, 상기 배터리 모듈 (100) 중의 배터리 셀 (10)의 위치를 고정시킬 수 있다. 중간지지부재 (150)는 중간지지부재 고정 리세스 (153, 154) 및 중간지지부재 고정홀 (133, 143)에 의하여 고정되고, 상기 플랜지부 (152) 배터리 셀 (10)을 좁은면을 따라서 길게 연장되어 상기 좁은면을 감싸므로, 배터리 셀 (10)의 측면부의 이탈을 방지할 수 있다. 본 실시예에 따른 배터리 모듈 (100)은 중간지지부재 (150)에 의하여 배터리 셀 (10)의 측면부를 고정하기 위한 별도의 부재를 생략할 수 있으므로, 배터리 모듈 (100)을 경량화할 수 있다.
이하에서, 도 4a 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 후술할 내용을 제외하고는, 도 1 내지 도 3b에서 설명한 실시예에 기재된 내용과 유사하므로 이에 대한 자세한 내용은 설명한다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간지지부재와 배터리 셀의 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 중간지지부재의 확대도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 이웃하는 배터리 셀 (10)은 상기 배터리 셀 (10)의 후면 (12) 서로 마주보도록 정렬될 수 있고, 상기 후면 (12) 사이에는 중간지지부재 (250)가 개재될 수 있다.
상기 중간지지부재 (250)는 (배터리 셀 (10)의 후면 (12)과 대면하도록 구비되는) 베이스부 (251)와, (상기 베이스부 (251)의 일단 및 타단에 각각 연결되는) 제1 및 제2 플랜지부 (252a, 252b)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 중간지지부재 (250)는 하나의 베이스부 (251)와 상기 베이스부 (251)의 끝단에 구비되는 한쌍의 플랜지부 (252)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 베이스부 (251)는 엔드플레이트에 나란하도록 연장되고, 상기 플랜지부 (252)는 서로 나란하도록 연장되되 상기 베이스부 (251)에 수직하도록 구비될 수 있다.
상기 베이스부 (251)의 크기는 상기 배터리 셀 (10)의 후면 (12)의 크기에 대응하도록 구비될 수 있다. 배터리 셀 (10)은 베이스부 (251) 및 제1 및 제2 플랜지부 (252a, 252b)에 의하여 형성되는 공간에 삽입될 수 있고, 상기 배터리 셀 (10)을 용이하게 정렬할 수 있다. 또한, 별도의 부재 없이도 상기 배터리 셀 (10)의 전후 및 좌우의 측면부를 모두 고정할 수 있으므로, 외력에 의한 배터리 셀 (10)의 유동을 방지할 수 있고, 배터리 모듈 (100)의 안전성을 향상시킬 수 있다. 상기 중간지지부재 (250)에는 탑플레이트와 바텀플레이트와 체결하기 위한 (상부 또는 하부) 중간지지부재 고정 리세스 (253)를 더 포함할 수 있으므로, 배터리 셀의 고정력을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도이고, 도 6은 본 실시예에 따른 엔드플레이트와 셀어레이의 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀 (10)의 넓은면 (13)이 대면하도록 적층되어 이루어지는 셀어레이 (A, B)를 포함하고, 상기 셀어레이 (A, B)는 제1 셀어레이 (A)와 제2 셀어레이 (B)를 포함하되, 상기 제1 및 제2 셀어레이 (A, B)는 배터리 셀 (10)의 후면 (12)이 서로 대면하도록 정렬될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 셀어레이 (A, B) 사이에는 중간지지부재 (350)가 개재될 수 있고, 상기 셀어레이 (A, B) 및 중간지지부재 (350)의 위치는 하우징 (310, 320, 330, 340)에 의하여 고정될 수 있다.
상기 배터리 셀 (10)은 바텀플레이트 (340) 상에서 일방향으로 적층되어 구비되는 제1 및 제2 셀어레이 (A, B)로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 셀어레이 (A, B)는 서로 대응하도록 대략 동일한 개수의 배터리 셀 (10)이 적층되어 이루어 질 수 있다. 이때, 상기 배터리 셀 (10)은 상기 배터리 셀 (10)의 단자면 (11)이 엔드플레이트 (310)를 향하도록 적층될 수 있다. 예컨대, 상기 두개 이상의 배터리 셀 (10)은 적어도 두개의 셀세트를 포함하고, 각각의 셀세트는 커버플레이트, (예컨대, 탑플레이트 (330) 및 바텀플레이트 (340))에 수직한 방향으로 적층될 수 있다.엔드플레이트 (310)는 (제1 셀어레이 (A)를 감싸도록) 상기 제1 셀어레이 (A)에 대응하는 크기로 구비될 수 있으며, 엔드플레이트 (320)는 (제2 셀어레이 (B)를 감싸도록) 제2 셀어레이 (B)에 대응하는 크기로 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 제1 및 제2 셀어레이 (A, B)는 대응하는 높이로 구비될 수 있으므로, 상기 엔드플레이트 (310, 320)는 대응하는 크기로 구비될 수 있다. 상기 엔드플레이트 (310, 320)는 평판부 (311, 321)와 상기 평판부 (311, 321)에서 절곡되거나 휘어진 고정탭 (312, 322)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 엔드플레이트 (310, 320)의 평판부 (311, 321)에는 하나 이상의 단자부통공 (113, 123)을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 한쌍의 엔드플레이트 (310, 320)는 거울상 (mirror image)이므로, 어느 하나의 엔드플레이트 (310)를 기준으로 설명한다. 별도의 기재가 없는 경우, 다른 하나의 엔드플레이트 (320)는 상기 어느 하나의 엔드플레이트 (310)에 대응하는 형상으로 구비될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 엔드플레이트 (310)의 단자부통공 (313)에는 상기 제1 셀어레이 (A)를 구성하는 배터리 셀 (10)의 단자부 (14, 15)가 삽입되어 외부로 노출될 수 있다.
통상, 복수개의 배터리 셀을 적층하여 이루어진 셀어레이를 포함하는 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀 사이의 얼라인 (align)이 용이하지 않고, 이는 종종 배터리 모듈의 불량의 원인이 될 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈은 단자부 (14, 15) 및 단자부통공 (313) 사이에 삽입에 의하여 셀어레이의 위치를 가이드할 수 있으므로, 배터리 셀 사이의 얼라인 구현이 용이하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 셀어레이와 중간지지부재의 사시도이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 중간지지부재 (350)는 (제1 및 제2 셀어레이 (A, B) 사이에 개재되는) 베이스부 (351)와, 상기 베이스부 (351)에 수직하도록 연결되는 플랜지부 (352)를 포함할 수 있다. 상기 베이스부 (351) 및 플랜지부 (352)는 제1 및 제2 셀어레이 (A, B)에 대응하도록 구비되며, 상기 엔드플레이트 (310, 320)와 함께 제1 및 제2 셀어레이 (A, B)를 고정할 수 있다. 예컨대, 상기 엔드플레이트 (310, 320)의 높이와 상기 중간지지부재 (350)의 높이는 상기 적층된 배터리 셀 (10)의 높이에 대응하도록 구비될 수 있다.
상기 중간지지부재 (350)는 탑플레이트 (330) 및 바텀플레이트 (340)에 접하도록 구비되되, 접하는 부위에 중간지지부재 고정 리세스 (353, 354)가 구비될 수 있다. 상기 탑플레이트 (330) 및 바텀플레이트 (340)에는 각각 (상기 중간지지부재 고정 리세스 (353, 354)에 대응하는) 중간지지부재 고정홀 (333, 343)을 포함할 수 있고, 따라서, 상기 중간지지부재 (350)는 체결부재 (20)에 의하여 상기 탑플레이트 (330) 및 바텀플레이트 (340)와 함께 체결될 수 있다. 예컨대, 상기 중간지지부재 (350)는 상기 베이스부 (351)의 상면에는 상부 중간지지부재 고정 리세스 (recess) (353)를, 상기 베이스부 (151)의 하면에는 하부 중간지지부재 고정 리세스 (354)를 포함할 수 있다. 상기 탑플레이 (330)는 상기 중간지지부재 (350)의 상부 중간지지부재 고정 리세스 (353)에 대응하는 상부 중간지지부재 고정홀 (333)을 포함할 수 있다. 상기 바텀플레이트 (340)는 상기 중간지지부재 (350)의 하부 중간지지부재 고정 리세스 (354)에 대응하는 하부 중간지지부재 고정홀 (343)을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 탑플레이트 (330)는 체결부재 (20)가 상기 상부 중간지지부재 고정홀 (333)과 상부 중간지지부재 고정 리세스 (353)를 연결시킴으로써 상기 중간지지부재 (350)와 연결되고, 상기 바텀플레이트 (340)는 체결부재 (20)가 상기 하부 중간지지부재 고정홀 (343)과 하부 중간지지부재 고정 리세스 (354)를 연결시킴으로써 상기 중간지지부재 (350)와 연결될 수 있다. 각각의 엔드플레이트 (310, 320)는 적어도 하나의 하부 엔드플레이트 고정 리세스 및 적어도 하나의 상부 엔드플레이트 고정 리세스를 포함하고, 상기 바텀플레이트 (340)는 상기 엔드플레이트 (310, 320)의 하부 엔드플레이트 고정 리세스에 대응하는 하부 엔드플레이트 고정홀 (343)을 포함하며, 상기 바텀플레이트 (340)는 체결부재 (20)가 상기 하부 엔드플레이트 고정홀 (343)과 하부 엔드플레이트 고정 리세스를 연결시킴으로써 상기 엔드플레이트 (310, 320)와 연결될 수 있다. 상기 탑플레이트 (330)는 상기 엔드플레이트 (310, 320)의 상부 엔드플레이트 고정 리세스에 대응하는 상부 엔드플레이트 고정홀 (333)을 포함하고, 상기 탑플레이트 (330)는 체결부재 (20)가 상기 상부 엔드플레이트 고정홀 (333)과 상부 엔드플레이트 고정 리세스를 연결시키으로써 상기 엔드플레이트 (310, 320)와 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 그밖의 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다. 전술한 실시예들과 유사하거나 또는 동일한 구성에 대한 반복된 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 배터리 모듈 (400)은 두개 이상의 배터리 셀 (10), 중간지지부재 (450) 및 하우징 (410, 420, 430, 440)을 포함할 수 있다. 배터리 셀 (10)의 단자부 (14, 15)는 배터리 모듈 (400)의 외측으로 노출되도록 엔드플레이트 (410, 420)를 관통하여 돌출될 수 있다. 전술한 실시예들에서와 같이, 본 실시예에 따른 중간지지부재 (450)는 투피스 (two-piece)로 이루어지는 중간지지부재 또는 원피스 (one-piece)로 이루어지는 중간지지부재를 포함할 수 있다. 각각의 엔드플레이트 (410, 420)는 상기 엔드플레이트 (410, 420)의 끝단에 고정탭 (fixing tab) (412, 422)을 더 포함하되, 상기 고정탭 (412, 422)은 상기 중간지지부재 (450)의 적어도 하나의 플랜지부와 나란하도록 상기 중간지지부재를 향하여 절곡되거나 또는 휘어질 수 있다. 또한, 상기 고정탭 (412, 422)은 상기 배터리 셀 (10)의 사이드면, 예컨대 좁은면을 따라서 연장될 수 있다. 상기 고정부재는 상기 배터리 셀 (10)의 사이드면을 따라서 연장되어 상기 중간지지부재 (450)의 적어도 하나의 플랜지와 연결될 수 있다. 상기 엔드플레이트 (410, 420)의 고정탭 (412, 422)는, 예컨대 용접 등에 의하여 상기 중간지지부재 (450)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 용접 (W)은 상기 고정탭 (412, 422)과 중간지지부재 (450)가 연결되는 부분에 형성될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 배터리 셀 11: 단자면
12: 후면 20: 체결부재
110, 120: 엔드플레이트 130: 탑플레이트
140: 바텀플레이트 150, 250, 350: 중간지지부재
12: 후면 20: 체결부재
110, 120: 엔드플레이트 130: 탑플레이트
140: 바텀플레이트 150, 250, 350: 중간지지부재
Claims (20)
- 각각 단자부를 구비하는 단자면, 후면 (back surface), 및 상기 단자면과 후면 사이에서 평행하게 연장된 것으로 상대적으로 좁은 사이드면 및 상대적으로 넓은 넓은면을 포함하는 두개 이상의 배터리 셀;
상기 배터리 셀을 함께 고정하는 하우징; 및
상기 적어도 두개의 배터리 셀 사이에 구비되는 중간지지부재;를 포함하고,
상기 두개 이상의 배터리 셀은 적어도 두개의 배터리 셀이 대면하는 (face-to-face) 후면을 갖도록 어느 하나의 배터리 셀의 후면과 다른 하나의 배터리 셀의 후면이 서로 대면하고,
상기 중간지지부재는 상기 배터리 셀의 대면하는 후면 사이에서 상기 대면하는 후면과 인접한 관계로 개재되는 적어도 하나 이상의 베이스부와, 상기 사이드면에 나란하도록 연장된 적어도 하나 이상의 플랜지부를 구비하며,
상기 중간지지부재는 제1 및 제2 중간지지부재를 포함하되 각각의 제1 및 제2 중간지지부재는 하나의 베이스부와 하나의 플랜지부를 구비하고,
상기 제1 중간지지부재의 베이스부와 상기 제2 중간지지부재의 베이스부는 상기 배터리 셀의 대면하는 후면을 따라 서로를 향하여 나란하게 연장되되, 서로로부터 이격되고,
상기 하우징은 상기 배터리 셀의 단자면과 대향하도록 배치되는 한 쌍의 엔드플레이트를 포함하고,
각각의 상기 엔드플레이트는 상기 엔드플레이트의 양단에 고정탭 (fixing tab)을 더 포함하되, 상기 고정탭은 상기 제1, 제2 중간지지부재의 플랜지부를 향하여 절곡되어 배터리 셀의 사이드면을 따라 나란하게 연장되되, 상기 제1, 제2 중간지지부재의 플랜지부로부터 이격된 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 중간지지부재는 상기 하우징에 고정되도록 연결되는 배터리 모듈. - 삭제
- 제1항에 있어서,
각각의 제1 및 제2 중간지지부재는 T-형태로 구비되는 배터리 모듈. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 하우징은, 배터리 셀의 넓은면의 적어도 일부를 커버하는 커버플레이트를 더 포함하는 배터리 모듈. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 중간지지부재는 상기 커버플레이트 및 상기 엔드플레이트 중 적어도 어느 하나와 연결되는 배터리 모듈. - 제8항에 있어서,
상기 커버플레이트는 탑플레이트와 바텀플레이트를 포함하고,
상기 탑플레이트 및 바텀플레이트는 서로 나란하되 상기 넓은면에 나란하도록 구비되는 배터리 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 중간지지부재는 상기 베이스부의 상면에는 상부 중간지지부재 고정 리세스 (recess)를, 상기 베이스부의 하면에는 하부 중간지지부재 고정 리세스를 포함하고,
상기 탑플레이트는 상기 중간지지부재의 상부 중간지지부재 고정 리세스에 대응하는 상부 중간지지부재 고정홀을 포함하고,
상기 바텀플레이트는 상기 중간지지부재의 하부 중간지지부재 고정 리세스에 대응하는 하부 중간지지부재 고정홀을 포함하며,
상기 탑플레이트는 체결부재가 상기 상부 중간지지부재 고정홀과 상부 중간지지부재 고정 리세스를 연결시킴으로써 상기 중간지지부재와 연결되고,
상기 바텀플레이트는 체결부재가 상기 하부 중간지지부재 고정홀과 하부 중간지지부재 고정 리세스를 연결시킴으로써 상기 중간지지부재와 연결되는 배터리 모듈. - 제9항에 있어서,
각각의 엔드플레이트는 적어도 하나의 하부 엔드플레이트 고정 리세스 및 적어도 하나의 상부 엔드플레이트 고정 리세스를 포함하고,
상기 바텀플레이트는 상기 엔드플레이트의 하부 엔드플레이트 고정 리세스에 대응하는 하부 엔드플레이트 고정홀을 포함하며,
상기 바텀플레이트는 체결부재가 상기 하부 엔드플레이트 고정홀과 하부 엔드플레이트 고정 리세스를 연결시킴으로써 상기 엔드플레이트와 연결되고,
상기 탑플레이트는 상기 엔드플레이트의 상부 엔드플레이트 고정 리세스에 대응하는 상부 엔드플레이트 고정홀을 포함하고,
상기 탑플레이트는 체결부재가 상기 상부 엔드플레이트 고정홀과 상부 엔드플레이트 고정 리세스를 연결시키으로써 상기 엔드플레이트와 연결되는 배터리 모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 두개 이상의 배터리 셀은 적어도 두개의 셀세트를 포함하고, 각각의 셀세트는 상기 커버플레이트에 수직한 방향으로 적층되는 배터리 모듈. - 제18항에 있어서,
상기 엔드플레이트의 높이와 상기 중간지지부재의 높이는 상기 적층된 배터리 셀의 높이에 대응하도록 구비되는 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
각각의 엔드플레이트는 상기 엔드플레이트를 관통하는 적어도 하나의 단자부통공을 포함하고,
각각의 배터리 셀은 상기 단자면에 적어도 하나의 단자부를 포함하며,
각각의 배터리 셀의 적어도 하나의 단자부는 대응되는 엔드플레이트의 적어도 하나의 단자부통공을 통과하도록 연장되는 배터리 모듈.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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