KR102216862B1

KR102216862B1 - 배터리 모듈 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102216862B1
Application number: KR1020200111430A
Authority: KR
Inventors: 구승조
Original assignee: 구승조
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2040-09-02

Abstract

본 발명은 케이스; 및 상기 케이스에 체결되는 커버부를 포함하고, 상기 케이스 및 상기 커버부가 체결되는 영역인 시밍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈에 관한 것으로, 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함에 있어서, 레이저 용접 등과 같은 용접공정을 배제하고, 시밍공정에 의한 시밍부를 통해 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함으로써, 간단한 체결방법에 의하여, 기밀성을 유지하면서, 대량 생산이 가능한 배터리 모듈을 제조할 수 있다.

Description

배터리 모듈 및 이의 제조방법{A Battery Module and Manufacturing Method of the same}

본 발명은 배터리 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양단이 개방 형성된 케이스와 상기 케이스에 결합되는 커버부로 이루어지는 배터리 모듈에서, 상기 케이스와 상기 커버부를 용이하게 결합할 수 있는 배터리 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부 기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용하고 있다.

그리고 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다.

배터리 모듈은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다. 그리고 이러한 배터리 모듈을 전기적으로 다수개 연결하여 배터리 팩을 구성할 수 있으며, 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 설치될 수 있다.

한편, 배터리 모듈은, 양단이 개방 형성된 케이스와 상기 케이스에 결합되는 커버를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 케이스는 일반적으로 알루미늄(Al) 소재를 다이캐스팅 방식으로 여러 부품으로 분리하여 성형한 후 각 부품을 용접하여 결합시킨다.

도 1은 일반적인 구조의 배터리 모듈을 도시하는 분리사시도이고, 도 2는 일반적인 구조의 배터리 모듈을 도시하는 결합사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 구조의 배터리 모듈(1)은, 복수개의 전지 셀(11)이 적층되어 형성된 전지 그룹(10); 상기 전지 그룹(10)을 수용하는 케이스(20); 상기 전지 그룹(10) 상측에 위치되어 전지 그룹(10)의 길이 방향 양측(배터리 모듈(1) 전후방)에 위치한 버스바 조립체(60a, 60b) 및 일측(배터리 모듈(1) 전방 또는 후방)에 위치한 센싱 기판부(70)를 상호 연결하는 센싱 모듈 조립체(50); 및 상기 케이스(20)의 전방 및 후방에 결합되는 전후방 커버부(30a, 30b)를 포함할 수 있다.

도 3은 일반적인 구조의 배터리 모듈을 제조하는 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 양단이 개방 형성된 케이스와 상기 케이스에 결합되는 커버부로 이루어지는 배터리 모듈의 제조방법은, 상기 케이스에 상기 커버부를 결합시키기 위한 인서트 프레임을 성형하는 인서트 프레임 성형단계; 상기 인서트 프레임을 다이캐스팅 금형에 투입하여 상기 인서트 프레임과 일체로 금속재 커버부를 성형하는 인서트 다이캐스팅 성형단계; 상기 커버부의 세부 형상 가공 및 절단 가공을 실시하는 CNC 가공단계; 및 알루미늄 소재의 상기 케이스 내부에 배터리 셀을 삽입한 후, 상기 케이스와 인서트 프레임을 용접하여 상기 케이스의 양단에 커버부를 각각 결합시키고 상기 케이스를 밀봉하는 용접단계를 포함하여 제조될 수 있다.

즉, 일반적인 구조의 배터리 모듈의 경우, 상기 케이스(20)에 상기 전후방 커버부(30a, 30b)를 결합함에 있어서, 레이저 용접 등과 같은 용접방식에 의하여 상기 케이스와 상기 커버부를 결합하나, 이러한 레이저 용접 등과 용접방식의 경우, 용접의 정밀도가 떨어질 뿐만 아니라, 용접공정에 장시간이 소요되어, 대량 생산을 하는데 어려움이 있는 실정이다.

한국등록특허 10-2002551

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 양단이 개방 형성된 케이스와 상기 케이스에 결합되는 커버부로 이루어지는 배터리 모듈에서, 상기 케이스와 상기 커버부를 용이하게 결합할 수 있는 배터리 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 케이스; 및 상기 케이스에 체결되는 커버부를 포함하고, 상기 케이스 및 상기 커버부가 체결되는 영역인 시밍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 케이스는, 케이스 본체부; 상기 케이스 본체부의 일측 단부로부터 연장되고, 상기 케이스 본체부의 내부 방향으로 연장되되, 일정 각도로 절곡되어 배치되는 경사 연장부; 상기 경사 연장부로부터 연장되고, 상기 케이스의 높이방향으로 연장되는 제1방향 연장부; 및 상기 제1방향 연장부로부터 연장되고, 상기 케이스의 폭방향 또는 상기 케이스의 길이방향으로 연장되는 시밍 제1플랜지부를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 커버부는, 상부 플레이트부; 상기 상부 플레이트부로부터 연속적으로 배치되는 측면 플레이트부; 상기 측면 플레이트부로부터 연속적으로 배치되고, 상기 측면 플레이트부의 외부 방향으로 연장되는 하부 플레이트부; 및 상기 하부 플레이트부로부터 연속적으로 배치되는 시밍 제2플랜지부를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 시밍부는, 상기 시밍 제1플랜지부와 상기 시밍 제2플랜지부의 롤링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 커버부는, 상기 시밍부의 제1측면, 상기 하부 플레이트부 및 상기 측면 플레이트부에 의하여 구획되는 홈부를 더 포함하고, 상기 커버부는 상기 홈부에 배치되는 연결핀부를 더 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 경사 연장부를 통해 확보된 일정 공간에 상기 시밍부가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함에 있어서, 레이저 용접 등과 같은 용접공정을 배제하고, 시밍공정에 의한 시밍부를 통해 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함으로써, 간단한 체결방법에 의하여, 기밀성을 유지하면서, 대량 생산이 가능한 배터리 모듈을 제조할 수 있다.

도 1은 일반적인 구조의 배터리 모듈을 도시하는 분리사시도이고, 도 2는 일반적인 구조의 배터리 모듈을 도시하는 결합사시도이다.
도 3은 일반적인 구조의 배터리 모듈을 제조하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부를 도시하는 상면도이고, 도 5는 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부를 도시하는 하면도이며, 도 6은 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부를 도시하는 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 케이스를 도시하는 개략적인 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 케이스를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 케이스 및 커버부의 체결을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 도시하는 개략적인 단면도이고, 도 15는 본 발명에 따른 연결핀부를 도시하는 사시도이다.

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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부를 도시하는 상면도이고, 도 5는 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부를 도시하는 하면도이며, 도 6은 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부를 도시하는 측면도이다.

이하에서는 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4 내지 6을 참조하면, 다이캐스팅 성형법에 의해 제조된 커버부(이하, "커버부"라 함)(100)는, 상부 플레이트부(110); 상기 상부 플레이트부(110)로부터 연속적으로 배치되는 측면 플레이트부(120); 상기 측면 플레이트부(120)로부터 연속적으로 배치되고, 상기 측면 플레이트부(120)의 외부 방향으로 연장되는 하부 플레이트부(130)를 포함한다.

또한, 상기 커버부(100)는, 상기 상부 플레이트부(110)의 내부면 및 상기 측면 플레이트부(110)의 내부면에 의해 구획되는 공간부(140)를 포함하며, 따라서, 상기 배터리용 커버(100)의 개략적인 단면 형상은 "

"의 형상을 이루게 된다.

이때, 상기 측면 플레이트부(120)는 상기 상부 플레이트부(110)의 길이방향(X 방향)에 배치되는 제1방향 측면 플레이트부(121); 및 상기 상부 플레이트부(110)의 폭방향(Y 방향)에 배치되는 제2방향 측면 플레이트부(122)를 포함한다.

또한, 상기 하부 플레이트부(130)는 상술한 바와 같이, 상기 측면 플레이트부(120)의 외부 방향으로 연장되며, 상기 하부 플레이트부(130)는 도 4를 기준으로, 하부 플레이트부 상면(131); 및 상기 하부 플레이트부 상면(131)의 반대면인 하부 플레이트부 하면(132)을 포함한다.

계속해서, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 커버부(100)는, 상기 제1방향 측면 플레이트부(121)의 외부면 및 상기 하부 플레이트부(130)의 상면(131)과 접하여 배치되는 연결핀부(150)를 포함하며, 상기 연결핀부(150)는 핀삽입홀(151)을 포함한다.

상기 연결핀부(150)는, 상기 커버부를 포함하는 배터리 모듈이 복수개가 있다고 가정시, 상기 복수개의 배터리 모듈의 각각의 커버부를 체결하는 용도로 사용하거나, 또는 상기 커버부를 포함하는 배터리 팩을 차량에서 사용시, 상기 배터리 팩을 차량에 고정함에 있어서, 상기 연결핀부(150)를 사용할 수 있다.

다만, 본 발명에서 상기 연결핀부(150)의 사용용도를 제한하는 것은 아니나, 본 발명에서 상기 연결핀부(150)는 필수적인 구성에 해당한다.

또한, 상기 하부 플레이트부(130)는 상기 하부 플레이트부 하면(132)의 일정 영역에 위치하고, 상기 상부 플레이트부(110)의 폭 방향(Y 방향)으로 길게 연장되며, 상기 하부 플레이트부 하면(132)의 하부로 돌출되는 가이드 돌출부(136)를 포함할 수 있다.

상기 가이드 돌출부(136)의 경우, 양단이 개방 형성된 케이스와 상기 케이스에 결합되는 커버부로 이루어지는 배터리 모듈을 제조함에 있어서, 상기 케이스에 상기 커버부를 결합시 가이드하기 위한 용도로 사용할 수 있다.

다만, 본 발명에서 가이드 돌출부(136)의 사용용도를 제한하는 것은 아니며, 본 발명에서 상기 가이드 돌출부(136)의 유무를 제한하는 것은 아니다.

상술한 바와 같이, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같은 커버부를 케이스에 결합함에 있어서, 종래의 경우, 레이저 용접 등과 같은 용접방식에 의하여 상기 케이스와 상기 커버부를 결합하나, 이러한 레이저 용접 등과 용접방식의 경우, 용접의 정밀도가 떨어질 뿐만 아니라, 용접공정에 장시간이 소요되어, 대량 생산을 하는데 어려움이 있는 실정이다.

따라서, 본 발명에서는 상기 커버부와 상기 케이스를 결합하기 위한 새로운 방식의 체결방식을 제안하고자 하며, 이에 따른 상기 커버부와 상기 케이스의 형상을 제안하고자 한다.

도 7은 본 발명에 따른 케이스를 도시하는 개략적인 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 케이스를 도시하는 개략적인 단면도이다.

다만, 후술할 바와 같이, 본 발명에 따른 케이스 및 커버부는 시밍공정에 의해 체결되며, 도 7 및 도 8에서의 본 발명에 따른 케이스는 후술하는 시밍공정을 진행하기 이전의 케이스로 이해될 수 있다.

또한, 도 7 및 도 8에서는 설명의 편의를 위하여, 본 발명에 케이스의 일측, 예를 들어, 케이스의 상단부를 도시하고 있으며, 이때, 본 발명에 따른 케이스의 타측, 예를 들어, 케이스의 하단부는 상기 케이스의 상단부와 상호 대칭되도록 형성될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 케이스(1000)는, 케이스 본체부(1100); 상기 케이스 본체부(1100)의 일측 단부로부터 연장되고, 상기 케이스 본체부(1100)의 내부 방향으로 연장되되, 일정 각도로 절곡되어 배치되는 경사 연장부(1200); 상기 경사 연장부(1200)로부터 연장되고, 상기 케이스의 높이방향(도 7의 Z 방향)으로 연장되는 제1방향 연장부(1300); 및 상기 제1방향 연장부(1300)로부터 연장되고, 상기 케이스의 폭방향(도 7의 Y 방향) 또는 상기 케이스의 길이방향(도 7의 X방향)으로 연장되는 제2방향 연장부(1400)를 포함한다.

이때, 상기 제1방향 연장부(1300)은 수직 연장부로 정의할 수 있고, 또한, 상기 제2방향 연장부(1400)는 수평 연장부로 정의할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 수직 및 상기 수평의 의미에 제한을 두는 것은 아니다.

한편, 상기 제2방향 연장부(1400)의 경우, 후술하는 시밍공정에 의하여, 시밍부를 구성하는 구성으로, 따라서, 상기 제2방향 연장부(1400)를 시밍 제1플랜지부로 정의할 수 있다.

이 경우, 본 발명에 따른 케이스(1000)는, 케이스 본체부(1100); 상기 케이스 본체부(1100)의 일측 단부로부터 연장되고, 상기 케이스 본체부(1100)의 내부 방향으로 연장되되, 일정 각도로 절곡되어 배치되는 경사 연장부(1200); 상기 경사 연장부(1200)로부터 연장되고, 상기 케이스의 높이방향(도 7의 Z 방향)으로 연장되는 제1방향 연장부(1300); 및 상기 제1방향 연장부(1300)로부터 연장되고, 상기 케이스의 폭방향(도 7의 Y 방향) 또는 상기 케이스의 길이방향(도 7의 X방향)으로 연장되는 시밍 제1플랜지부(1400)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.

이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)의 단부는, 상술한 시밍공정의 용이성을 위하여, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)의 단부의 일정 영역이 절곡된 시밍 제1컬부(도면부호 미도시)를 더 포함할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 시밍 제1컬부의 유무를 제한하는 것은 아니다.

한편, 상기 케이스 본체부(1100)는 일반적인 구조의 배터리 모듈에서의 케이스에 해당하는 것으로, 즉, 본 발명에 따른 케이스(1000)는, 경사 연장부, 제1방향 연장부 및 시밍 제1플랜지부를 더 포함한다는 점에서, 일반적인 구조의 배터리 모듈에서의 케이스와 구별될 수 있다.

또한, 상기 경사 연장부(1200)는 후술하는 시밍부가 배치될 수 있는 공간을 확보하기 위한 영역으로, 즉, 본 발명에 따른 케이스(1000)의 상기 시밍부는 일정 폭을 포함하게 되는데, 상기 시밍부의 폭에 의하여, 상기 케이스(1000)의 전체적인 폭 또는 길이가 증가되지 않도록, 상기 경사 연장부(1200)를 통해, 후술하는 시밍부가 배치될 수 있는 공간을 확보하는 것이 필요하다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 케이스 및 커버부의 시밍공정에 의한 체결을 설명하기로 한다.

도 9 내지 도 13은 본 발명에 따른 케이스 및 커버부의 체결을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

먼저, 도 9를 참조하면, 상술한 바와 같은 도 7 및 도 8과 같은 케이스(1000)의 일측, 예를 들면 상단부에 커버부 부재(200)를 배치한다.

상기 커버부 부재(200)는 후술하는 시밍공정이 진행될 수 있도록, 알루미늄 판재인 것이 바람직하며, 다만, 본 발명에서 상기 커버부 부재의 재질을 제한하는 것은 아니다.

또한, 상기 커버부 부재(200)는 원재료 판재를 일정 크기로 절단하여, 본 발명에 따른 커버부를 제작할 수 있을 정도로 가공된 것일 수 있으며, 필요시, 커버부에 필요한 구성을 펀칭 또는 프레스 가공을 통해 다양한 홀이 형성된 상태일 수 있다.

이때, 상기 커버부 부재(200)는, 후술하는 공정의 진행에 따라, 본 발명에 따른 커버부를 구성하는 것으로, 상기 커버부 부재(200)는 플레이트의 형태로, 상술한 도 4 내지 도 6에서와 같은 상부 플레이트부(210)를 포함한다.

즉, 상기 커버부 부재(200)는 후술하는 공정의 진행에 따라, 일정 형상으로 변형이 일어나게 되는데, 이때, 상기 상부 플레이트부(210)는 변형이 일어나지 않은 영역에 해당하여, 상기 커버부 부재(200)의 상태에서도 상기 상부 플레이트부(210)는 포함하고 있게 된다.

이때, 상기 커버부 부재(200)는 상기 커버부 부재(200)의 양 끝단 영역에는 시밍 제2플랜지부(230)를 포함하며, 상기 커버부 부재(200)의 양 끝단 영역의 상기 시밍 플랜지부(230)와 상기 시밍 제1플랜지부(1400)는 상호 접촉하여 배치되고, 따라서, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)와 대응되는 상기 커버부 부재(200)의 영역을 시밍 제2플랜지부(230)로 정의할 수 있다.

즉, 상기 케이스(1000)의 상기 시밍 제1플랜지부(1400)와 상기 커버부의 상기 시밍 제2플랜지부(230)가 상호 접촉하여 배치된 상태에서, 후술하는 시밍공정이 진행됨에 따라, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)와 상기 시밍 제2플랜지부(230)는 시밍부(도 12의 300)를 구성하게 된다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 시밍 제2플랜지부(230)의 단부는, 상술한 시밍공정의 용이성을 위하여, 상기 시밍 제2플랜지부(230)의 단부의 일정 영역이 절곡된 시밍 제2컬부(도면부호 미도시)를 더 포함할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 시밍 제2컬부의 유무를 제한하는 것은 아니다.

한편, 상기 상부 플레이트부(210)와 상기 시밍 제2플랜지부(230)의 사이에는 상술한 도 4 내지 도 6에서와 같은 하부 플레이트부(220)를 포함하고, 또한, 상기 하부 플레이트부(220)와 상기 상부 플레이트부(210)의 사이에는 상술한 도 4 내지 도 6에서와 같은 제1방향 측면 플레이트부(221)를 포함한다.

이때, 도 9의 상태에서는 상기 커버부 부재(200)는 플레이트의 형태로, 상기 커버부 부재(200)는 후술하는 공정의 진행에 따라, 일정 형상으로 변형이 일어나게 되는데, 상기 커버부 부재(200)의 변형에 따라, 상기 하부 플레이트부(220) 및 상기 제1방향 측면 플레이트부(221)가 형성되게 된다.

이에 대해서는 후술하기로 한다.

다음으로, 도 10을 참조하면, 상기 커버부 부재(200)의 상부에 가압지그(60)를 배치하고, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)와 상기 시밍 제2플랜지부(230)의 측면에 가압롤러(70)를 배치한 후, 도 11에서와 같이, 상기 가압지그(60)를 통해, 상기 커버부 부재(200)를 가압하게 된다.

이때, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 가압지그(60)의 가압에 의해, 상기 커버부 부재(200)의 형상 변형이 일어나게 되며, 상기 커버부 부재(200)의 형상 변형에 의해 상기 하부 플레이트부(220) 및 상기 제1방향 측면 플레이트부(221)가 형성되게 된다.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 가압지그(60)의 가압에 의해, 상기 커버부 부재(200)의 형상 변형이 일어남에 있어서, 상기 상부 플레이트부(210)는 변형이 일어나지 않은 영역에 해당하여, 상술한 도 9의 상기 커버부 부재(200)의 상태에서도 상기 상부 플레이트부(210)는 포함하고 있게 된다.

다음으로, 도 12를 참조하면, 상기 가압지그(20)가 상기 커버부 부재(200)를 가압하여, 상기 커버부 부재(200)를 상기 가압지그(20)가 지지하고 있는 상태에서, 상기 가압롤러(70)의 회전가압에 의하여, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)와 상기 시밍 제2플랜지부(230)를 롤링함으로써, 상기 케이스 및 상기 커버부가 체결되는 영역인 시밍부(300)를 형성하게 된다.

한편, 도면에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 가압지그에 의한 커버부 부재의 가압과, 상기 가압롤러를 통한 시밍 플랜지부의 회전가압이 각각의 공정에 의해 진행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 상기 가압지그에 의한 가압과 상기 가압롤러를 통해 회전가압은 동시에 진행될 수 있음은 당연한 것이다.

이때, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 가압지그(20)가 위치한 영역에는 홈부(240)가 형성되게 되며, 상기 가압지그(20)에 의한 가압과 상기 가압롤러를 통한 회전가압에 의하여, 상기 케이스 및 상기 커버부가 체결되는 영역인 시밍부(300)가 형성됨은 물론, 상술한 바와 같이, 상기 커버부를 구성하는, 상기 하부 플레이트부(220) 및 상기 제1방향 측면 플레이트부(221)가 형성되게 된다.

이때, 상기 홈부(240)는 상기 시밍부(300)의 제1측면, 상기 하부 플레이트부(220) 및 상기 제1방향 측면 플레이트부(221)에 의하여 구획되며, 이는 본 발명에 따른 커버부의 구조적인 특징이라고 할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 커버부는, 상부 플레이트부(210); 상기 상부 플레이트부로부터 연속적으로 배치되는 측면 플레이트부(221); 상기 측면 플레이트부로부터 연속적으로 배치되고, 상기 측면 플레이트부의 외부 방향으로 연장되는 하부 플레이트부(220); 및 상기 하부 플레이트부(220)로부터 연속적으로 배치되는 시밍 제2플랜지부(230)를 포함한다.

이때, 상기 측면 플레이트부는, 상기 상부 플레이트부의 길이방향에 배치되는 제1방향 측면 플레이트부; 및 상기 상부 플레이트부의 폭방향에 배치되는 제2방향 측면 플레이트부를 포함할 수 있으며, 이는 일반적인 커버부의 구성이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상술한 바와 같이, 시밍공정이 진행됨에 따라, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)와 상기 시밍 제2플랜지부(230)는 시밍부(300)를 구성하게 되며, 본 발명에 따른 커버부는, 상기 시밍부(300)의 제1측면, 상기 하부 플레이트부(220) 및 상기 제1방향 측면 플레이트부(221)에 의하여 구획되는 홈부(240)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.

이상과 같은 방법에 의하여, 본 발명에 따른 케이스 및 커버부를 체결할 수 있다.

이때, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 시밍부(300)은 일정 폭(d1)과 일정 두께(d2)를 가지고 형성될 수 있는데, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 상기 케이스에 경사 연장부(1200)를 두어, 상기 경사 연장부(1200)를 통해 일정 공간을 확보하게 된다.

또한, 상기 경사 연장부(1200)를 통해 확보된 일정 공간에 상기 시밍부(300)가 배치됨으로써, 상기 시밍부의 폭에 의하여, 상기 케이스(1000)의 전체적인 폭 또는 길이가 증가되지 않도록 할 수 있다.

한편, 상기 시밍부(300)의 일정 두께(d2)는, 상기 커버부의 전체적인 두께 범위의 내에서 형성됨으로써, 상기 시밍부의 두께에 의하여, 상기 커버부의 전체적인 두께가 증가되지 않도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 일반적인 구조의 배터리 모듈의 경우, 상기 케이스에 상기 전후방 커버부를 결합함에 있어서, 레이저 용접 등과 같은 용접방식에 의하여 상기 케이스와 상기 커버부를 결합하나, 이러한 레이저 용접 등과 용접방식의 경우, 용접의 정밀도가 떨어질 뿐만 아니라, 용접공정에 장시간이 소요되어, 대량 생산을 하는데 어려움이 있는 실정이다.

하지만, 본 발명에서는 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함에 있어서, 레이저 용접 등과 같은 용접공정을 배제하고, 시밍공정에 의한 시밍부를 통해 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함으로써, 간단한 체결방법에 의하여, 기밀성을 유지하면서, 대량 생산이 가능한 배터리 모듈을 제조할 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 도시하는 개략적인 단면도이고, 도 15는 본 발명에 따른 연결핀부를 도시하는 사시도이다.

상술한 바와 같은 도 9 내지 도 13에 의하여, 본 발명에 따른 케이스 및 커버부의 체결할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 케이스; 및 상기 케이스에 체결되는 커버부를 포함하고, 상기 케이스 및 상기 커버부가 체결되는 영역인 시밍부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 커버부는, 상기 케이스의 일측, 예를 들면, 상기 케이스의 전방에 체결되는 제1커버부; 및 상기 케이스의 타측, 예를 들면, 상기 케이스의 후방에 체결되는 제2커버부를 포함할 수 있으며, 상기 제1커버부 및 상기 제2커버부는 동일한 방식에 의해 상기 케이스에 체결될 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 케이스는, 케이스 본체부(1100); 상기 케이스 본체부(1100)의 일측 단부로부터 연장되고, 상기 케이스 본체부(1100)의 내부 방향으로 연장되되, 일정 각도로 절곡되어 배치되는 경사 연장부(1200); 상기 경사 연장부(1200)로부터 연장되고, 상기 케이스의 높이방향(도 7의 Z 방향)으로 연장되는 제1방향 연장부(1300); 및 상기 제1방향 연장부(1300)로부터 연장되고, 상기 케이스의 폭방향(도 7의 Y 방향) 또는 상기 케이스의 길이방향(도 7의 X방향)으로 연장되는 시밍 제1플랜지부(1400)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 커버부는, 상부 플레이트부(210); 상기 상부 플레이트부로부터 연속적으로 배치되는 측면 플레이트부(221); 상기 측면 플레이트부로부터 연속적으로 배치되고, 상기 측면 플레이트부의 외부 방향으로 연장되는 하부 플레이트부(220); 및 상기 하부 플레이트부(220)로부터 연속적으로 배치되는 시밍 제2플랜지부(230)를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상기 시밍 제1플랜지부(1400)와 상기 시밍 제2플랜지부(230)의 롤링에 의해 형성되는 시밍부(300)를 포함하며, 본 발명에 따른 커버부는, 상기 시밍부(300)의 제1측면, 상기 하부 플레이트부(220) 및 상기 제1방향 측면 플레이트부(221)에 의하여 구획되는 홈부(240)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 커버부는 상기 홈부(240)에 배치되는 연결핀부(400)를 더 포함한다.

상기 연결핀부(400)는 레이저 용접 등과 같은 용접방식에 의해 상기 홈부(240)에 체결될 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 연결핀부(400)의 체결방식을 제한하는 것은 아니다.

도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 연결핀부(400)는, 연결핀부 몸체부(410); 및 상기 연결핀부 몸체부(410)에 베치되는 핀삽입홀(420)을 포함한다.

상기 연결핀부(400)는, 상기 커버부를 포함하는 배터리 모듈이 복수개가 있다고 가정시, 상기 복수개의 배터리 모듈의 각각의 커버부를 체결하는 용도로 사용하거나, 또는 상기 커버부를 포함하는 배터리 팩을 차량에서 사용시, 상기 배터리 팩을 차량에 고정함에 있어서, 상기 연결핀부(400)를 사용할 수 있다.

다만, 본 발명에서 상기 연결핀부(400)의 사용용도를 제한하는 것은 아니며, 또한, 상기 연결핀부(400)의 형상을 제한하는 것은 아니다.

이상과 같이, 본 발명에서는 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함에 있어서, 레이저 용접 등과 같은 용접공정을 배제하고, 시밍공정에 의한 시밍부를 통해 상기 케이스와 상기 커버부를 체결함으로써, 간단한 체결방법에 의하여, 기밀성을 유지하면서, 대량 생산이 가능한 배터리 모듈을 제조할 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

Claims

케이스; 및
상기 케이스에 체결되는 커버부를 포함하고,
상기 케이스 및 상기 커버부가 체결되는 영역인 시밍부를 포함하며,
상기 케이스는, 상기 케이스의 폭방향 또는 상기 케이스의 길이방향으로 연장되는 시밍 제1플랜지부를 포함하고,
상기 커버부는, 상부 플레이트부; 상기 상부 플레이트부로부터 연속적으로 배치되는 측면 플레이트부; 상기 측면 플레이트부로부터 연속적으로 배치되고, 상기 측면 플레이트부의 외부 방향으로 연장되는 하부 플레이트부; 및 상기 하부 플레이트부로부터 연속적으로 배치되는 시밍 제2플랜지부를 포함하며,
상기 시밍부를 형성하는 것은,
상기 케이스의 상단부에 커버부 부재를 배치하고, 상기 커버부 부재의 상부에 가압지그를 배치하며, 상기 시밍 제1플랜지부와 상기 시밍 제2플랜지부의 측면에 가압롤러를 배치한 후, 상기 가압지그를 통해 상기 커버부 부재를 가압하고, 상기 가압롤러의 회전가압에 의해 상기 시밍부를 형성하며,
상기 커버부 부재는, 플레이트 형태에 해당하고,
상기 커버부 부재는, 상부 플레이트부 영역; 상기 커버부 부재의 양 끝단에 위치하는 시밍 제2플랜지부 영역; 상기 상부 플레이트부 영역과 상기 시밍 제2플랜지부 영역의 사이에 위치하는 하부 플레이트부 영역; 및 상기 하부 플레이트부 영역과 상기 상부 플레이트부 영역의 사이에 위치하는 제1방향 측면 플레이트부 영역을 포함하며,
상기 커버부는, 상기 가압지그를 통한 상기 커버부 부재의 가압을 통해, 상기 커버부 부재의 형상이 변형되어, 상기 하부 플레이트부 및 상기 제1방향 측면 플레이트부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 케이스는, 케이스 본체부; 상기 케이스 본체부의 일측 단부로부터 연장되고, 상기 케이스 본체부의 내부 방향으로 연장되되, 일정 각도로 절곡되어 배치되는 경사 연장부; 상기 경사 연장부로부터 연장되고, 상기 케이스의 높이방향으로 연장되는 제1방향 연장부; 및 상기 제1방향 연장부로부터 연장되는 상기 시밍 제1플랜지부를 포함하는 배터리 모듈.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 시밍부는, 상기 시밍 제1플랜지부와 상기 시밍 제2플랜지부의 롤링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 커버부는, 상기 시밍부의 제1측면, 상기 하부 플레이트부 및 상기 측면 플레이트부에 의하여 구획되는 홈부를 더 포함하고,
상기 커버부는 상기 홈부에 배치되는 연결핀부를 더 포함하는 배터리 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 경사 연장부를 통해 확보된 일정 공간에 상기 시밍부가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.