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KR102171344B1 - 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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KR102171344B1
KR102171344B1 KR1020170091025A KR20170091025A KR102171344B1 KR 102171344 B1 KR102171344 B1 KR 102171344B1 KR 1020170091025 A KR1020170091025 A KR 1020170091025A KR 20170091025 A KR20170091025 A KR 20170091025A KR 102171344 B1 KR102171344 B1 KR 102171344B1
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이윤구
주은아
문정오
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리, 배터리 셀 어셈블리를 수용하며, 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하는 제1 커버 플레이트와 배터리 셀 어셈블리의 타측을 커버하는 제2 커버 플레이트를 구비하는 모듈 케이스 및 모듈 케이스의 제1 커버 플레이트와 제2 커버 플레이트에 일체로 관통 체결되며, 제1 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경과 제2 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 서로 다르게 형성되는 적어도 하나의 볼팅부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 또는 골프 카트(Golf Cart) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈은 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들 및 이러한 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스를 포함하여 구성된다. 이러한 종래 배터리 모듈에는, 셀 스웰링 제어를 위해 모듈 조립 공정 시 모듈 케이스 내에서 배터리 셀들 사이에 배치되는 복수 개의 완충 패드들이 추가되거나 또는 배터리 셀들을 가압하는 별도의 가압식 엔드 플레이트가 추가된다. 별도의 가압식 엔드 플레이트의 경우, 엔드 플레이트를 가압하기 위한 지그 공정이 더 추가된다. 이후, 모듈 케이스 내부를 용접 접합하여 케이스 내부를 패키징하게 된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는, 셀 스웰링 제어를 위해 추가되는 완충 패드들이나 가압식 엔드 플레이트 등의 부품 추가로 인해 배터리 모듈의 조립 공정이 복잡해지며 조립 시간이 늘어나 전체 조립 공정 효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 모듈에서는, 모듈 케이스가 용접 접합되기에 추후 분해가 어려워 추후 관리 측면에서 불리한 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 보다 간단한 구조로 셀 스웰링 제어를 할 수 있는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 추후 관리가 용이한 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 상기 배터리 셀 어셈블리를 수용하며, 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하는 제1 커버 플레이트와 상기 배터리 셀 어셈블리의 타측을 커버하는 제2 커버 플레이트를 구비하는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스의 상기 제1 커버 플레이트와 상기 제2 커버 플레이트에 일체로 관통 체결되며, 상기 제1 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경과 상기 제2 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 서로 다르게 형성되는 적어도 하나의 볼팅부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 적어도 하나의 볼팅부재는, 상기 제1 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 상기 제2 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경보다 작을 수 있다.
상기 적어도 하나의 볼팅부재는, 상기 제1 커버 플레이트와 스크류 체결되는 제1 체결부; 및 상기 제1 체결부로부터 연장되고, 상기 제2 커버 플레이트와 스크류 체결되며, 상기 제1 체결부보다 큰 직경을 갖는 제2 체결부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부는, 나사산 방향이 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부의 나사산 방향은, 서로 반대 방향일 수 있다.
상기 배터리 셀 어셈블리는, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 볼팅부재는, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 관통할 수 있다.
상기 배터리 셀 어셈블리는, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하는 적어도 하나의 셀 카트리지;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 볼팅부재는, 상기 적어도 하나의 셀 카트리지를 관통할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하며, 상기 배터리 모듈의 일측을 커버하는 제1 팩 플레이트와 상기 배터리 모듈의 타측을 커버하는 제2 팩 플레이트를 구비하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 상기 제1 팩 플레이트와 상기 제2 팩 플레이트에 일체로 관통 체결되며, 상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 서로 다르게 형성되는 적어도 하나의 팩 볼팅부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 적어도 하나의 팩 볼팅부재는, 상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경보다 작을 수 있다.
상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분은, 서로 다른 나사산 방향을 가질 수 있다.
상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분의 나사산 방향은, 서로 반대 방향일 수 있다.
아울러, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 적어도 하나의 배터리 모듈; 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하며, 상기 배터리 모듈의 일측을 커버하는 제1 팩 플레이트와 상기 배터리 모듈의 타측을 커버하는 제2 팩 플레이트를 구비하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 상기 제1 팩 플레이트와 상기 제2 팩 플레이트에 일체로 관통 체결되며, 상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 서로 다르게 형성되는 적어도 하나의 팩 볼팅부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 보다 간단한 구조로 셀 스웰링 제어를 할 수 있는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 추후 관리가 용이한 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀 어셈블리의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 볼팅부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 볼팅부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9의 배터리 팩의 팩 볼팅부재를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀 어셈블리의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 볼팅부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 어셈블리(100), 모듈 케이스(300) 및 볼팅부재(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 어셈블리(100)는 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 복수 개의 배터리 셀들(110)을 포함하는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상호 적층될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은, 각각, 전극 조립체(112), 전지 케이스(114), 전극 리드(116) 및 관통홀(118)을 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(112)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(112)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전지 케이스(114)는 상기 전극 조립체(112)를 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 전지 케이스(114)에는 상기 전극 조립체(112)를 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 전극 리드(116)는 양극 리드 및 음극 리드로 마련될 수 있으며, 상기 전극 조립체(112)와 전기적으로 연결되며, 상기 전지 케이스(114) 밖으로 돌출될 수 있다.
상기 관통홀(118)은 상기 전지 케이스(114)의 테두리에 형성될 수 있으며, 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 관통홀들(118)에는, 각각, 후술하는 복수 개의 볼팅부재들(500)이 관통 체결될 수 있다.
상기 모듈 케이스(300)는 상기 배터리 모듈(10)의 외관을 형성하며, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 수용할 수 있다. 이러한 상기 모듈 케이스(300)는, 제1 커버 플레이트(320) 및 제2 커버 플레이트(360)를 포함할 수 있다.
상기 제1 커버 플레이트(320)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측을 커버할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 경우, 상기 제1 커버 플레이트(320)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 하측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 제1 커버 플레이트(320)에는 체결홀(325)이 마련될 수 있다.
상기 체결홀(325)은 후술하는 볼팅부재(500)의 제1 체결부(520)와 스크류 체결될 수 있으며, 상기 제1 체결부(520)의 직경에 대응되는 크기를 가질 수 있다. 이러한 상기 체결홀(325)은 상기 제1 커버 플레이트(320)에 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 제2 커버 플레이트(360)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 타측을 커버할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 경우, 상기 제2 커버 플레이트(360)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 제2 커버 플레이트(360)에는 체결홀(365)이 마련될 수 있다.
상기 체결홀(365)은 후술하는 볼팅부재(500)의 제2 체결부(560)와 스크류 체결될 수 있으며, 상기 제2 체결부(560)의 직경에 대응되는 크기를 가질 수 있다. 이러한 상기 체결홀(365)은 상기 제2 커버 플레이트(360)에 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 볼팅부재(500)는 상기 제1 커버 플레이트(320)와 상기 제2 커버 플레이트(360)의 결합을 위한 것으로서, 상기 상기 모듈 케이스(300)의 상기 제1 커버 플레이트(320)와 상기 제2 커버 플레이트(360)에 일체로 관통 체결될 수 있다. 이러한 체결 시, 상기 볼팅부재(500)는 상기 제1 커버 플레이트(320)와 상기 제2 커버 플레이트(360) 사이에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 상기 관통홀들(118)을 관통할 수 있다.
이러한 상기 볼팅부재(500)에서, 상기 제1 커버 플레이트(320)와 체결되는 부분(520)의 직경(d1)과 상기 제2 커버 플레이트(360)와 체결되는 부분(560)의 직경이 서로 다르게 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 볼팅부재(500)는, 상기 제1 커버 플레이트(320)와 체결되는 부분(520)이 직경(d1)이 상기 제2 커버 플레이트(360)와 체결되는 부분(560)의 직경(d2)보다 작게 형성될 수 있다.
상기 볼팅부재(500)는 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 볼팅부재(500)가 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 볼팅부재들(500)은, 각각, 제1 체결부(520) 및 제2 체결부(560)를 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부(520)는 소정 직경(d1)을 가지며, 상기 제1 커버 플레이트(320)와 스크류 체결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 체결부(520)는 상기 제1 커버 플레이트(320)의 상기 체결홀(325)에 스크류 체결되며, 상기 스크류 체결을 위해, 상기 제1 체결부(520)에는 나사산(525)이 형성될 수 있다.
상기 제2 체결부(560)는 상기 제1 체결부(520)로부터 상측으로 연장되며, 상기 제1 체결부(520)보다 큰 직경(d2)을 가질 수 있다. 이러한 상기 제2 체결부(560)는 상기 제2 커버 플레이트(360)와 스크류 체결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 체결부(560)는 상기 제2 커버 플레이트(360)의 상기 체결홀(365)에 스크류 체결되며, 상기 스크류 체결을 위해, 상기 제2 체결부(560)에는 나사산(565)이 형성될 수 있다.
이하에서는, 이러한 구성들을 포함하는 상기 배터리 모듈(10)의 구체적인 조립 공정을 살펴 본다.
도 4 내지 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 조립 시, 작업자 등은, 먼저, 상기 모듈 케이스(300)의 상기 제1 커버 플레이트(320)에 상기 볼팅부재들(500)을 관통 체결시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 볼팅부재(500)의 상기 제1 체결부(520)가 상기 체결홀(325)에 스크류 체결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 작업자 등은 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 상기 모듈 케이스(300) 내에서 지지하도록 상기 제1 커버 플레이트(320) 상측에 안착시킬 수 있다. 이때, 상기 볼팅부재들(500)의 상기 제2 체결부들(560)은 상기 배터리 셀들(110)을 관통할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 체결부들(560)은 상기 배터리 셀들(110)의 상기 관통홀(118, 도 2 참조)을 관통할 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)는 상기 모듈 케이스(300)의 조립 완료 후 상기 볼팅부재들(500)에 의해 추가적으로 지지될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 작업자 등은 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측에 상기 모듈 케이스(300)의 상기 제2 커버 플레이트(360)를 배치시킬 수 있으며, 이후, 상기 볼팅부재들(500)을 상기 제2 커버 플레이트(360)에 체결시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 볼팅부재들(500)의 상기 제2 체결부들(560)은 상기 제2 커버 플레이트(360)의 상기 체결홀들(365)에 스크류 체결될 수 있다.
이하, 이때, 상기 볼팅부재들(500)의 구체적인 스크류 체결 매커니즘에 대해 살펴 본다.
상기 스크류 체결을 위해, 상기 작업자 등이 상기 볼팅부재들(500)을 일 방향으로 회전시킬 때, 상기 볼팅부재들(500)의 상기 제2 체결부들(560)은 상기 제1 체결부들(520)보다 더 많이 하측으로 이동될 수 있다. 왜냐하면, 상기 제2 체결부들(560)의 직경(d2, 도 3 참조)이 상기 제1 체결부들(520)의 직경(d1, 도 3 참조)보다 크기 때문이다. 스크류 체결의 경우, 1회전에 따라, 피치(Pitch)만큼 수직 방향으로 볼팅부재(500)가 이동하게 되는데, 직경이 큰 체결부(560)가 직경이 작은 체결부(520)보다 1회전에 더 많이 체결될 수 있기 때문이다. 직경이 클수록 나사산 사이 간격인 피치가 더 크기 때문이다.
이에 따라, 상기 볼팅부재들(500)의 일 방향 회전 시, 상기 제1 커버 플레이트(320)가 체결되는 길이보다 상기 제2 커버 플레이트(360)가 체결되는 길이가 더 길 수 있다. 다시 말해, 상기 볼팅부재들(500)의 스크류 체결을 위한 회전 시, 상기 제1 커버 플레이트(320)보다 상기 제2 커버 플레이트(360)가 하측으로 더 이동될 수 있다.
이러한 상기 볼팅부재들(500)의 체결을 위한 회전이 계속되면, 즉, 상기 볼팅부재들(500)을 상기 제1 및 제2 커버 플레이트(320, 360)에 체결할수록 상기 제2 커버 플레이트(360)는 상기 제1 커버 플레이트(320)보다 더 하측으로 가압될 수 있다.
이후, 상기 볼팅부재들(500)의 체결에 따른 상기 제2 커버 플레이트(360)의 하방 가압에 따라, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)는 상기 모듈 케이스(300) 내부에서 가압되면서 조립될 수 있다.
한편, 상기 볼팅부재들(500)의 체결이 완료된 이후, 상기 제2 커버 플레이트(360) 상측에 돌출되는 상기 볼팅부재들(500)의 부분은 상기 배터리 모듈(10) 외측에 별도의 구조물이나 부품 등과의 체결 용도로 활용될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 볼팅부재들(500)의 체결 공정 만으로 상기 제2 커버 플레이트(360)를 보다 더 하방으로 가압시킬 수 있기에, 상기 모듈 케이스(300)의 조립과 동시에 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 상기 모듈 케이스(300) 내에서 가압할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 볼팅부재들(500)을 통한 상기 모듈 케이스(300)의 조립 만으로 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 셀 스웰링 제어를 위한 가압 구조를 동시에 구현할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 셀 스웰링 제어를 위해 상기 모듈 케이스(300) 내에 별도의 완충 패드나 가압식 엔드 플레이트 등의 부품 등이 요구되지 않을 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 볼팅부재들(500)을 통해 상기 배터리 모듈(10)의 조립 공정을 단순화시킴과 아울러 조립 시간을 단축시켜 전체 조립 공정 효율을 현저히 개선할 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 볼팅부재들(500) 을 통해 추가적인 용접 접합 등 없이 상기 모듈 케이스(300)가 조립되기에, 추후 분해 및 재조립이 용이하여 추후 관리가 보다 더 간편할 수 있다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 볼팅부재를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 볼팅부재(600)는 앞선 실시예의 볼팅부재(500)와 유사하기에, 이하, 앞선 실시예의 볼팅부재(500)와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 7을 참조하면, 볼팅부재(600)는, 제1 체결부(620) 및 제2 체결부(660)을 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부(620)의 직경은 상기 제2 체결부(660)보다 작게 형성될 수 있으며, 상기 제1 체결부(620)의 나사산(625) 방향은 상기 제2 체결부(660)의 나사산(665) 방향과 서로 다른 방향, 구체적으로, 반대 방향일 수 있다. 예로써, 상기 제1 체결부(620)의 나사산 방향(620)은 왼나사와 같은 방향일 수 있으며, 상기 제2 체결부(660)의 나사산 방향(665)은 오른나사와 같은 방향일 수 있다.
상기 볼팅부재(600)의 경우, 상기 제1 체결부(620)와 상기 제2 체결부(660)의 나사산(625, 665) 방향이 서로 반대 방향이기에, 상기 모듈 케이스(300, 도 1 참조)의 상기 제1 커버 플레이트(320, 도 1 참조)와 상기 제2 커버 플레이트(360, 도 1 참조)와 체결될 때, 서로 반대 방향으로 체결될 수 있다. 이에 따라, 상기 체결 시, 상기 제1 커버 플레이트(320)는 상측으로 가압되며, 상기 제2 커버 플레이트(360)는 하측으로 가압될 수 있다.
즉, 상기 볼팅부재(600)를 앞선 실시예의 배터리 모듈(10, 도 1 참조)에 적용할 경우, 상기 볼팅부재(600) 체결과 함께 상기 모듈 케이스(300)의 상기 제1 커버 플레이트(320)와 상기 제2 커버 플레이트(360)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 상하 방향으로 가압할 수 있다. 다시 말해, 상기 볼팅부재(600)를 통해서도 상기 체결에 따라 상기 셀 스웰링 제어를 위한 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 가압을 함께 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 제2 커버 플레이트(300)가 하측으로 가압될 때, 상기 제1 커버 플레이트(320)가 상기 제2 커버 플레이트(300)를 향한 상측으로 함께 가압되기에, 앞선 실시예보다, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 보다 더 가압할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은 앞선 실시예의 배터리 모듈(10)과 유사하기에, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)은, 모듈 케이스(300), 볼팅부재(500) 및 상기 배터리 셀 어셈블리(800)를 포함할 수 있다.
상기 모듈 케이스(300)는, 제1 커버 플레이트(320) 및 제2 커버 플레이트(360)를 포함할 수 있다. 상기 제1 커버 플레이트(320)와 상기 제2 커버 플레이트(360)는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하기에, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 볼팅부재(500)는, 제1 체결부(520) 및 제2 체결부(560)를 포함할 수 있다. 상기 제1 체결부(520)와 상기 제2 체결부(560)는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하기에, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 배터리 셀 어셈블리(800)는, 복수 개의 배터리 셀들(810) 및 상기 복수 개의 배터리 셀들(810)을 지지하는 적어도 하나 또는 복수 개의 셀 카트리지들(830)을 포함할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 셀 카트리지(830)가 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 셀 카트리지들(830)에는, 각각, 상기 볼팅부재(500)가 관통되는 관통홀(835)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 볼팅부재들(500)의 상기 제2 체결부들(560)은 체결 시 상기 복수 개의 셀 카트리지들(830)의 상기 관통홀들(835)에 관통될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 볼팅부재들(500)은, 상기 셀 카트리지들(830)을 포함하는 상기 배터리 셀 어셈블리(800) 구조에도 적용될 수 있다. 아울러, 상기 볼팅부재들(500) 뿐만 아니라 앞선 실시예의 상기 볼팅부재(600) 또한 적용될 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 도 9의 배터리 팩의 팩 볼팅부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 배터리 모듈(10, 20), 팩 케이스(30) 및 팩 볼팅부재(50)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(10, 20)은 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 배터리 모듈(10, 20)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
한편, 상기 배터리 모듈은 앞선 실시예에 따른 배터리 모듈들 이외에 기타 다른 형태의 배터리 모듈, 예로써, 다른 형태의 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 적어도 하나의 배터리 모듈로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
상기 팩 케이스(30)는, 제1 팩 플레이트(32) 및 제2 팩 플레이트(36)를 포함할 수 있다.
상기 제1 팩 플레이트(32)는 상기 복수 개의 배터리 모듈들(10, 20)을 수용하며, 상기 배터리 모듈들(10, 20)의 일측, 본 실시예의 경우, 상기 배터리 모듈들(10, 20)의 하측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제1 팩 플레이트(32)에는 후술하는 팩 볼팅부재(50)와의 체결을 위한 복수 개의 체결홀(34)이 형성될 수 있다.
상기 제2 팩 플레이트(36)은, 상기 제1 팩 플레이트(32)와 결합되어 상기 복수 개의 배터리 모듈들(10, 20)을 수용하며, 상기 배터리 모듈들(10, 20)의 타측, 본 실시예의 경우, 상기 배터리 모듈들(10, 20)의 상측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 제2 팩 플레이트(36)에는 후술하는 팩 볼팅부재(50)와의 체결을 위한 복수 개의 체결홀(38)이 형성될 수 있다.
상기 팩 볼팅부재(50)는, 상기 제1 팩 플레이트(32)와 상기 제2 팩 플레이트(36)의 결합을 위한 것으로서, 상기 제1 팩 플레이트(32)와 상기 제2 팩 플레이트에 일체로 관통 체결될 수 있다.
이러한 상기 팩 볼팅부재(50), 또한, 앞선 실시예의 상기 볼팅부재(500)와 같이, 상기 제1 팩 플레이트(32)와 체결되는 부분(52)의 직경과 상기 제2 팩 플레이트(36)와 체결되는 부분(56)의 직경이 서로 다르게 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 팩 볼팅부재(50), 또한, 앞선 실시예의 상기 볼팅부재(500)와 같이, 상기 제1 팩 플레이트(32)와 체결되는 부분(52)의 직경이 상기 제2 팩 플레이트(36)와 체결되는 부분(56)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 팩 볼팅부재(50)는, 제1 체결부(52) 및 상기 제1 체결부보다 큰 직경을 갖는 제2 체결부(56)를 포함할 수 있다. 이러한 상기 제1 체결부(52)에는 나사산(54)이 구비되며, 상기 제2 체결부(56)에는 나사산(58)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 팩 볼팅부재(50)는 앞선 실시예의 상기 볼팅부재(500)와 대응되는 형태로 마련될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 상기 팩 케이스(30) 체결을 위한 상기 팩 볼팅부재(50)의 체결 만으로, 상기 팩 케이스(30) 내에서 상기 배터리 모듈들(10, 20)을 함께 가압할 수 있다.
이러한 상기 팩 볼팅부재(50)를 통해 상기 배터리 팩(1)의 조립 공정에서도 공정 효율을 높이고, 보다 간단한 구조로 셀 스웰링 제어를 할 수 있음과 아울러 용이한 추후 관리를 도모할 수 있다.
한편, 상기 팩 볼팅부재는 앞선 실시예의 상기 볼팅부재(600)와 같이 상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분은, 서로 다른 나사산 방향을 갖도록 형성되는 것도 가능할 수 있다.
구체적으로, 상기 팩 볼팅부재의 상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분은, 앞선 실시예의 상기 볼팅부재(600)와 같이 서로 다른 나사산 방향을 갖는 것도 가능할 수 있다.
이상 살펴본 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 높일 수 있는 상기 배터리 모듈(10, 20), 상기 배터리 팩(1) 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 보다 간단한 구조로 셀 스웰링 제어를 할 수 있는 상기 배터리 모듈(10, 20), 상기 배터리 팩(1) 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 추후 관리가 용이한 상기 배터리 모듈(10, 20), 상기 배터리 팩(1) 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩 10, 20: 배터리 모듈
30: 팩 케이스 32: 제1 팩 플레이트
34: 체결홀 36: 제2 팩 플레이트
38: 체결홀 50: 팩 볼팅부재
52: 제1 팩 체결부 54: 나사산
56: 제2 팩 체결부 58: 나사산
100: 배터리 셀 어셈블리 110: 배터리 셀
112: 전극 조립체 114: 전지 케이스
116: 전극 리드 118: 관통홀
300: 모듈 케이스 320: 제1 커버 플레이트
325: 체결홀 360: 제2 커버 플레이트
365: 체결홀 500, 600: 볼팅부재
520, 620: 제1 체결부 525, 625: 나사산
560, 660: 제2 체결부 565, 665: 나사산
800: 배터리 셀 어셈블리 810: 배터리 셀
830: 셀 카트리지 835: 관통홀

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리;
    상기 배터리 셀 어셈블리를 수용하며, 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하는 제1 커버 플레이트와 상기 배터리 셀 어셈블리의 타측을 커버하는 제2 커버 플레이트를 구비하는 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스의 상기 제1 커버 플레이트와 상기 제2 커버 플레이트에 일체로 관통 체결되며, 상기 제1 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경과 상기 제2 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 서로 다르게 형성되는 적어도 하나의 볼팅부재;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 볼팅부재는,
    상기 제1 커버 플레이트와 스크류 체결되는 제1 체결부; 및
    상기 제1 체결부로부터 연장되고, 상기 제2 커버 플레이트와 스크류 체결되며, 상기 제1 체결부보다 큰 직경을 갖는 제2 체결부;를 포함하며,
    상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부는,
    나사산 방향이 서로 다르게 형성되며,
    상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부의 나사산 방향은,
    서로 반대 방향으로 형성되어, 상기 모듈 케이스의 상기 제1 커버 플레이트와 상기 제2 커버 플레이트와 체결될 때, 서로 반대 방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 볼팅부재는,
    상기 제1 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 상기 제2 커버 플레이트와 체결되는 부분의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 어셈블리는,
    상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 볼팅부재는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 어셈블리는,
    상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하는 적어도 하나의 셀 카트리지;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 볼팅부재는,
    상기 적어도 하나의 셀 카트리지를 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈;
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하며, 상기 배터리 모듈의 일측을 커버하는 제1 팩 플레이트와 상기 배터리 모듈의 타측을 커버하는 제2 팩 플레이트를 구비하는 팩 케이스; 및
    상기 팩 케이스의 상기 제1 팩 플레이트와 상기 제2 팩 플레이트에 일체로 관통 체결되며, 상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 서로 다르게 형성되는 적어도 하나의 팩 볼팅부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 팩 볼팅부재는,
    상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경이 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분은, 서로 다른 나사산 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 팩 플레이트와 체결되는 부분과 상기 제2 팩 플레이트와 체결되는 부분의 나사산 방향은, 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 삭제
  13. 제8항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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