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KR101797689B1 - 안전성이 향상된 전지모듈 어셈블리 - Google Patents

안전성이 향상된 전지모듈 어셈블리 Download PDF

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KR101797689B1
KR101797689B1 KR1020140148192A KR20140148192A KR101797689B1 KR 101797689 B1 KR101797689 B1 KR 101797689B1 KR 1020140148192 A KR1020140148192 A KR 1020140148192A KR 20140148192 A KR20140148192 A KR 20140148192A KR 101797689 B1 KR101797689 B1 KR 101797689B1
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battery module
plate
module assembly
brackets
battery
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박진홍
이형석
홍순창
김보현
이진규
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 차량에 장착되는 충방전이 가능한 전지모듈 어셈블리로서, 복수의 전지모듈들이 측면으로 접한 상태에서 배열되어 이루어진 전지모듈 배열체; 상기 전지모듈 배열체의 상단에 결합되어 있는 제 1 플레이트; 상기 제 1 플레이트 및 전지모듈 배열체와 결합된 브라켓들로서, 제 1 플레이트의 상면의 양단에 각각 장착되는 제 1 및 제 2 브라켓들과, 제 1 플레이트의 상면의 중앙 부위에 장착되는 제 3 브라켓을 포함하고 있는 브라켓들; 및 BMS(Battery Management System)가 탑재될 수 있도록 수납부를 포함하고 있고, 상기 브라켓들의 상단에 위치하여 제 1 플레이트 및 브라켓들과 결합되어 있는 제 2 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리를 제공한다.

Description

안전성이 향상된 전지모듈 어셈블리 {Battery Module Assembly of Improved Safety}
본 발명은 안정성이 향상된 전지모듈 어셈블리에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
중대형 전지모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지셀들을 직렬 또는 직렬 및 병렬 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.
일반적으로 다수의 전지모듈로 이루어진 고용량 및 고출력의 전지모듈 어셈블리는 다수의 전지셀들 또는 전지모듈을 인접하여 적층한 뒤 베이스 플레이트에 고정하는 방법을 사용하여 왔다. 이와 같은 종래의 구조에서는, 전지모듈이 베이스 플레이트에 고정하는 구조로서, 장볼트 및 다수의 체결 수단이 사용되어 왔다.
그러나, 상기와 같은 장볼트 및 고정 브라켓을 이용한 체결 구조는, 전지모듈 어셈블리에 과도한 충격이 발생시 전지셀 적층방향 또는 지면으로부터 수직인 방향으로 유동이 발생할 수 있으므로, 전지의 안전성에 문제를 발생시킬 수 있다. 특히, 전지모듈을 베이스 플레이트에 고정하는 구조는 구조적으로 외부 충격이 그대로 전달되는 구조이므로, 외부 진동 또는 충격에 대해 안정적이지 못한 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 새로운 조립 구조의 전지모듈 어셈블리의 개발의 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 전지모듈을 플레이트의 하단에 브라켓과 함께 장착시킴으로써, 진보, 낙하 등의 외부 충격이 발생하는 경우에도 전지모듈의 고정 구조가 공고히 유지되어 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 전지모듈 어셈블리를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈 어셈블리는,
차량에 장착되는 충방전이 가능한 전지모듈 어셈블리를 포함하는 전지팩으로서,
차량에 장착되는 충방전이 가능한 전지모듈 어셈블리로서,
복수의 전지모듈들이 측면으로 접한 상태에서 배열되어 이루어진 전지모듈 배열체;
상기 전지모듈 배열체의 상단에 결합되어 있는 제 1 플레이트;
상기 제 1 플레이트 및 전지모듈 배열체와 결합된 브라켓들로서, 제 1 플레이트의 상면의 양단에 각각 장착되는 제 1 및 제 2 브라켓들과, 제 1 플레이트의 상면의 중앙 부위에 장착되는 제 3 브라켓을 포함하고 있는 브라켓들; 및
BMS(Battery Management System)가 탑재될 수 있도록 수납부를 포함하고 있고, 상기 브라켓들의 상단에 위치하여 제 1 플레이트 및 브라켓들과 결합되어 있는 제 2 플레이트;
를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 전지모듈이 플레이트의 하부에 브라켓과 함께 장착되어 있으므로, 외력에도 전지모듈의 고정 구조가 공고히 유지될 수 있다.
상기 제 1 플레이트의 하나의 예로서, 상기 제 1 플레이트의 길이 방향에서의 양단은 단차 구조를 형성하도록 하향 절곡되어 있을 수 있고, 절곡된 저단 부위에는 제 1 체결홈들이 형성되어 있을 수 있다. 여기서 길이 방향은, 전지모듈이 배열되는 방향을 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 플레이트의 길이 방향에서의 양단은 전지모듈 배열체의 길이보다 큰 길이로 하향 절곡되어 있을 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 제 1 플레이트의 양단은 전지모듈 배열체의 길이의 105% 내지 140%의 크기로 연장된 상태로 하향 절곡되어 있을 수 있다. 즉, 제 1 플레이트의 양단은 전지모듈 배열체의 105% 내지 140%의 크기로 연장되어 형성되어야만, 전지모듈 배열체가 장착되는 면적을 충분히 확보할 수 있음과 동시에, 전지모듈 어셈블리의 크기가 지나치게 커지는 것을 방지할 수 있다.
상기 브라켓들의 하나의 예로서, 상기 제 1 및 제 2 브라켓들은 제 1 플레이트의 단차 구조와 대응하는 형상으로 하향 절곡되어 있을 수 있고, 상기 제 1 체결홈들에 대응하는 부위에는 제 2 체결홈들이 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 및 제 2 브라켓들의 하향 절곡된 단부의 적어도 일부는 수직으로 상향 절곡된 연장부를 포함하고 있을 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 상향 절곡된 연장부에는 전지모듈 어셈블리의 리프팅을 위한 하나 이상의 관통구가 천공되어 있을 수 있다.
상기 제 2 플레이트의 하나의 예로서, 상기 제 2 플레이트의 양단은 제 1 플레이트의 양단에 대응하는 형상으로 하향 절곡되어 있을 수 있고, 절곡된 저단 부위에는 제 3 체결홈들이 형성되어 있을 수 있다.
이 같은 체결홈 구조에 의해, 상기 제 1 체결홈들, 제 2 체결홈들 및 제 3 체결홈들은 볼트/너트에 의해 체결되어 있을 수 있다.
전지모듈 배열체를 제 1 플레이트에 장착하기 위한 구조로서, 상기 제 1 플레이트의 양단 및 중앙 부위에는 상기 전지모듈 배열체를 제 1 플레이트의 하단에 장착할 수 있도록, 폭 방향을 따라 제 1 장착홈들이 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 브라켓들과 제 3 브라켓은 상기 제 1 장착홈들에 대응하는 부위에 제 2 장착홈들이 형성되어 있을 수 있다.
이 같은 장착홈 구조에 의해, 상기 제 1 장착홈들 및 제 2 장착홈들은 볼트/너트에 의해 체결되어 있을 수 있다.
제 1 플레이트의 추가적인 구조로서, 전지모듈 배열체의 장착에 의한 하중을 견딜 수 있도록, 상기 제 1 플레이트의 상면에는, 상기 브라켓들 사이의 공간에 비드들이 형성되어 있을 수 있다.
한편, 상기 전지모듈들은 버스 바에 의해 전극단자들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈 어셈블리를 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다. 이러한 디바이스의 구조 및 제조 방법 역시 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 전지팩은 차량의 트렁크 하부에 장착되는 구조에 바람직하게 적용될 수 있고, 구체적인 예에서, 상기 전지팩은 전지모듈 어셈블리의 제 1 플레이트, 브라켓들 및 제 2 플레이트의 양 단부들이 트렁크의 전지팩 수납부의 외주면에 걸치면서 장착되어 있는 구조일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈 어셈블리는, 전지모듈을 플레이트의 하단에 브라켓들과 함께 장착함으로써, 진보, 낙하 등의 외부 충격이 발생하는 경우에도 전지모듈의 고정 구조가 공고히 유지되어 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도이다;
도 2는 도 1의 제 1 플레이트 및 브라켓들의 사시도이다;
도 3은 도 2의 제 1 플레이트 및 브라켓들의 분해 사시도이다;
도 4는 도 1의 제 1 플레이트, 브라켓들 및 제 2 플레이트의 사시도이다;
도 5는 도 1의 측면도이다;
도 6은 도 1의 “A-B”의 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 제 1 플레이트 및 브라켓들의 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 제 1 플레이트 및 브라켓들의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1의 제 1 플레이트, 브라켓들 및 제 2 플레이트의 사시도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 1의 전지모듈 어셈블리의 측면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 1의 “A-B”의 단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지모듈 어셈블리(100)는 전지모듈 배열체(200), 제 1 플레이트(300), 브라켓들(400) 및 제 2 플레이트(500)로 이루어져 있다.
전지모듈 배열체(200)의 상단에는 제 1 플레이트(200)가, 제 1 플레이트의 상단에는 브라켓들(400)이, 브라켓들(400)의 상단에는 제 2 플레이트(500)가 순차적으로 적층되어 결합되어 있다.
구체적으로, 전지모듈 배열체(200)는 복수의 전지모듈들(210)이 측면으로 접한 상태로 배열되어 이루어져 있고, 브라켓들(400)은 제 1 플레이트(200)의 양단에 각각 장착되어 있는 제 1 브라켓(410) 및 제 2 브라켓(420)과 제 1 플레이트(200)의 중앙 부위에 장착되어 있는 제 3 브라켓(430)으로 구성되어 있다.
제 2 플레이트(500)의 상면에는 BMS(도시하지 않음)가 탑재될 수 있도록 수납부(510)가 형성되어 있다.
전지모듈 배열체(200), 제 1 플레이트(300), 브라켓들(400) 및 제 2 플레이트(500)의 구체적인 결합 구조를 살펴보면, 먼저, 제 1 플레이트(300)의 양단은 단차 구조를 형성하도록 하향 절곡되어 있고, 절곡된 저단 부위(310)에는 제 1 체결홈들(320)이 형성되어 있다.
제 1 플레이트(300)의 양단 사이의 길이(L3)는 전지모듈 배열체(200)의 길이 (L2)보다 큰 길이로 이루어져 있다. 구체적으로, 제 1 플레이트(300)의 양단 사이의 길이(L3)는 전지모듈 배열체(200)의 길이 (L2)의 105%의 크기로 이루어져 있다.
제 1 브라켓(410) 및 제 2 브라켓(420)은 제 1 플레이트(300)의 단차 구조와 대응하는 형상으로 하향 절곡되어 있고, 제 1 체결홈들(320)에 대응하는 부위에 제 2 체결홈들(430)이 형성되어 있다.
제 1 브라켓(410) 및 제 2 브라켓(420)의 하향 절곡된 단부에는 수직으로 상향 절곡된 연장부(440)가 형성되어 있고, 이 같은 절곡된 연장부(440)에는 전지모듈 어셈블리의 리프팅을 위한 관통구(441)가 천공되어 있다.
제 2 플레이트(500)의 양단은 제 1 플레이트(300)의 양단에 대응하는 형상으로 하향 절곡되어 있고, 절곡된 저단 부위에는 제 3 체결홈들(520)이 형성되어 있다.
이 같은 체결홈들(320, 430, 520) 구조에 의해, 제 1 체결홈들(320), 제 2 체결홈들(430) 및 제 3 체결홈들(520)은 볼트/너트(도시하지 않음)에 의해 체결되어 있다.
또한, 제 1 플레이트(300)의 양단 및 중앙 부위에는 전지모듈 배열체(200)를 제 1 플레이트(300)의 하단에 장착할 수 있도록, 제 1 장착홈들(330)이 형성되어 있고, 제 1 브라켓(410), 제 2 브라켓(420) 및 제 3 브라켓(430)에는 제 1 장착홈들(330)에 대응하는 부위에 제 2 장착홈들(450)이 형성되어 있다.
이 같은 구조에 의해, 제 1 장착홈들(330) 및 제 2 장착홈들은(450) 전지모듈 배열체(200)와 함께 볼트/너트(도시하지 않음)에 의해 체결된다.
한편, 제 1 플레이트(300)의 상면에는, 전지모듈 배열체(200)의 장착에 의한 하중을 견딜 수 있도록, 비드들(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
전지모듈들(210)은 버스 바(도시하지 않음)에 의해 전극단자들이 직렬/병렬로 연결되어 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 차량에 장착되는 충방전이 가능한 전지모듈 어셈블리로서,
    복수의 전지모듈들이 측면으로 접한 상태에서 배열되어 이루어진 전지모듈 배열체;
    상기 전지모듈 배열체의 상단에 결합되어 있는 제 1 플레이트;
    상기 제 1 플레이트 및 전지모듈 배열체와 결합된 브라켓들로서, 제 1 플레이트의 상면의 양단에 각각 장착되는 제 1 및 제 2 브라켓들과, 제 1 플레이트의 상면의 중앙 부위에 장착되는 제 3 브라켓을 포함하고 있는 브라켓들;
    상기 브라켓들의 상단에 위치하여 제 1 플레이트 및 브라켓들과 결합되어 있는 제 2 플레이트; 및
    상기 제 2 플레이트 상에 마련되며 BMS(Battery Management System)를 탑재하는 수납부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트의 길이 방향에서의 양단은 단차 구조를 형성하도록 하향 절곡되어 있고, 절곡된 저단 부위에는 제 1 체결홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트의 길이 방향에서의 양단은 전지모듈 배열체의 길이보다 큰 길이로 하향 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트의 양단은 전지모듈 배열체의 길이의 105% 내지 140%의 크기로 연장된 상태로 하향 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 브라켓들은 제 1 플레이트의 단차 구조와 대응하는 형상으로 하향 절곡되어 있고, 상기 제 1 체결홈들에 대응하는 부위에 제 2 체결홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 브라켓들의 하향 절곡된 단부의 적어도 일부는 수직으로 상향 절곡된 연장부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 상향 절곡된 연장부에는 전지모듈 어셈블리의 리프팅을 위한 하나 이상의 관통구가 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 플레이트의 양단은 제 1 플레이트의 양단에 대응하는 형상으로 하향 절곡되어 있고, 절곡된 저단 부위에는 제 3 체결홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  9. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 체결홈들, 제 2 체결홈들 및 제 3 체결홈들은 볼트/너트에 의해 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트의 양단 및 중앙 부위에는 상기 전지모듈 배열체를 제 1 플레이트의 하단에 장착할 수 있도록, 폭 방향을 따라 제 1 장착홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 브라켓들은 상기 제 1 장착홈들에 대응하는 부위에 제 2 장착홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 장착홈들 및 제 2 장착홈들은 볼트/너트에 의해 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트의 상면에는, 전지모듈 배열체의 장착에 의한 하중을 견딜 수 있도록, 상기 브라켓들 사이의 공간에 비드들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈들은 버스 바에 의해 전극단자들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  15. 제 1 항에 따른 전지모듈 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 전지팩은 차량의 트렁크 하부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전지팩은 전지모듈 어셈블리의 제 1 플레이트, 브라켓들 및 제 2 플레이트의 양 단부들이 트렁크의 전지팩 수납부의 외주면에 걸치면서 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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