KR102725066B1 - 배터리 모듈의 하우징 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 모듈의 하우징 구조에 관한 것으로서, 다수개의 서브 모듈; 상기 서브 모듈을 고정하는 체결구; 상기 서브 모듈의 상부와 측면을 감싸는 전압센서어셈블리; 상기 전압센서어셈블리의 상부에 장착되는 상부 플레이트; 상기 서브 모들의 하부에 장착되는 하부 플레이트; 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 양측에 결합되는 측면 플레이트; 및 모듈 내부 노출공간을 폐쇄하는 별물 커버;를 포함한다.
본 발명에 의한 배터리 모듈의 하우징 구조는 종래 배터리 모듈 하우징 구조의 뼈대를 유지한 상태에서 배터리 모듈을 직렬 연결이 가능하게 할 수 있을 뿐만 아니라 전체 셀의 수는 유지한 채로 직렬로 셀을 연결함으로써 모듈 전체의 전압을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

배터리 모듈의 하우징 구조{Housing structure of Battery module}

본 발명은 배터리 모듈의 하우징 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전체 셀수를 유지한 채로 직렬로 셀을 연결함으로써 모듈 전체의 전압을 높일 수 있도록 한 배터리 모듈의 하우징 구조에 관한 것이다.

전기자동차에서 사용되는 배터리는 필요한 만큼의 전력을 공급하기 위하여 다수개의 배터리모듈을 연결하여 구성된다.

이때, 이들 각각의 배터리모듈을 구성하는 배터리 셀들을 직렬로 연결하게 되면 그 만큼 큰 전력을 공급할 수 있으므로, 배터리모듈의 배터리 셀들을 직렬로 연결하여 배터리를 구성하게 된다.

상기 배터리 셀들을 직렬로 연결하기 위해서는 각각의 배터리셀의 양단자와 음단자에 와이어와 연결된 단자를 연결하여 각각의 배터리 셀들을 직렬로 연결하게 된다.

하지만, 이와 같이 단자가 구비된 와이어를 사용하여 배터리 셀들을 직렬로 연결하게 되면, 배터리 셀을 연결하기 위한 와이어의 개수가 많아져, 구성이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

그리고 배터리 셀을 단자가 구비된 와이어를 사용하여 연결하려면 각각의 와이어의 단자를 해당되는 배터리 셀의 양단자나 음단자에 연결하는 작업이 번거로워지는 문제점이 있었다.

즉, 다수개의 배터리 셀에 각각 양단자와 음단자가 있으므로, 다수개의 와이어를 정확하게 연결하는 것은 번거로울 뿐만 아니라 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-097685호 (2010.09.03.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-094707호 (2012.08.27.)

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 종래 배터리 모듈 하우징 구조의 뼈대를 유지한 상태에서 배터리 모듈을 직렬 연결이 가능하게 할 수 있는 배터리 모듈의 하우징 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 배터리모듈의 하우징 구조는 다수개의 서브 모듈; 상기 서브 모듈을 고정하는 체결구; 상기 서브 모듈의 상부와 측면을 감싸는 전압센서어셈블리; 상기 전압센서어셈블리의 상부에 장착되는 상부 플레이트; 상기 서브 모들의 하부에 장착되는 하부 플레이트; 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 양측에 결합되는 측면 플레이트; 및 모듈 내부 노출공간을 폐쇄하는 별물 커버;를 포함한다.

그리고 상기 서브 모듈은 양측에 배치되는 셀; 상기 셀의 사이에 배치되고 셀의 면적을 감싸는 냉각핀; 상기 셀의 위치를 고정하는 카트리지; 및 상기 카트리지에 일 단이 결합되고 타 단은 이웃하는 카트리지와 결합되는 절연 별물 사출물;을 포함한다.

또한, 상기 셀은 직렬구조로 연결될 수 있다.

또한, 상기 셀과 셀의 경계부분에는 절연 격벽이 장착될 수 있다.

그리고 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는 결합 후 알루미늄 용접을 통해 고정될 수 있다.

본 발명에 의한 배터리 모듈의 하우징 구조는 종래 배터리 모듈 하우징 구조의 뼈대를 유지한 상태에서 배터리 모듈을 직렬 연결이 가능하게 할 수 있을 뿐만 아니라 전체 셀의 수는 유지한 채로 직렬로 셀을 연결함으로써 모듈 전체의 전압을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 하우징 구조를 나타낸 분리사시도.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 하우징 구조를 구성하는 서브 모듈을 나타낸 사시도.
도 3 및 4는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 하우징 구조를 구성하는 서브 모듈의 셀의 연결구조를 나타낸 구성도.
도 5 내지 7은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 하우징 구조의 결합상태를 나타낸 도면.

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 기재에 의해 정의된다. 한편, 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)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 하우징 구조를 나타낸 분리사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 하우징 구조를 구성하는 서브 모듈을 나타낸 사시도이며, 도 3 및 4는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 하우징 구조를 구성하는 서브 모듈의 셀의 연결구조를 나타낸 구성도이다.

본원발명인 배터리 모듈의 하우징 구조(10)는 도시된 도 1과 같이 서브 모듈(20), 체결구(30), 전압센서어셈블리(40), 상부 플레이트(50), 하부 플레이트(60), 측면 플레이트(70), 별물 커버(80)를 포함한다.

여기서, 상기 배터리 모듈의 하우징 구조(10)를 구성하는 전압센서어셈블리(40), 상부 플레이트(50), 하부 플레이트(600, 측면 플레이트(70)는 도시된 도면에 한정되지 않으며 공지된 전압센서어셈블리, 상부 플레이트, 하부 플레이트, 측면 플레이트가 선택적으로 적용될 수 있음을 밝힌다.

상기 서브 모듈(20)은 다수개수로 이루어지고 일 방향으로 배치된다.

그리고 상기 서브 모듈(20)은 양극판/음극판/전해액/분리막으로 이루어진 파우치와 양극/음극 셀 리드를 포함하는 전지의 최소 구성단위인 셀(21), 배터리 모듈 어셈블리의 마운팅 구조 형성하고, 셀 위치 고정을 위한 사출 형상 또는 절연 처리된 알루미늄 셀 커버를 포함하는 카트리지(22), 셀 면적을 감싸는 알루미늄 플레이트로 셀의 열을 방열시킴으로써 셀을 냉각하는 냉각핀(23), 상기 카트리지(22)에 일 단이 결합되고 타 단은 이웃하는 카트리지와 결합되는 절연 별물 사출물(24)로 구성된다.

즉, 상기 서브 모듈(20)은 냉각핀(23)이 구비된 카트리지(22)의 양측에 셀(21)을 결합하고, 상기 카트리지(22)의 일 단에 직렬 연결을 위한 절연 별물 사출물(24)을 장착하게 된다.

보충설명하면, 본원발명의 서브 모듈(20)은 병렬구조를 없애고, 24 직렬(총 24셀) 구조를 만들어, 기존대비 전압 값을 2배로 높일 수 있으며 전체 배터리 시스템을 구성하는데 있어 자유도를 높일 수 있는 장점을 얻게 된다.

이를 위해, 상기 서브 모듈(20)을 구성하는 셀(21)은 도시된 도 3 및 4와 같이 다수개의 셀(21)이 직렬로 연결되거나 또는 상기 셀(21)과 셀(21)의 경계부분에는 절연 격벽(25)이 장착된다.

보충설명하면, 종래에는 하우징 구성에서 직렬로 셀을 구성하면 셀 탭간 절연거리가 부족하여 셀 병렬구조로 모듈을 구성할 수밖에 없는 반면, 절연 격벽(25)을 이용하면 연면거리를 증대시켜 종래 하우징 구조를 활용하면서도 배터리를 직렬로 연결하여 24 직렬 배터리 모듈 하우징 구조를 구성할 수 있게 된다.

상기 체결구(30)는 다수개의 서브 모듈(20)을 고정하게 된다.

여기서, 상기 체결구(30)는 소정의 지름과 길이를 가지는 장 볼트로 형성된다.

즉, 상기 체결구(30)는 다수개의 서브 모듈(20)의 양측에 적어도 하나 이상 체결되어 고정하게 된다.

상기 전압센서어셈블리(40)는 서브 모듈(20)의 상부와 측면을 감싸게 된다.

즉, 상기 전압센서어셈블리(40)는 다수개의 서브 모듈(20)의 상부와 측면을 감싸면서 서브 모듈(20)를 구성하는 셀(21)의 신호 처리를 하게 된다.

상기 상부 플레이트(50)는 전압센서어셈블리(40)의 상부에 장착된다.

여기서, 상기 상부 플레이트(50)는 소정의 두께와 크기를 가지며 판재 형상으로 형성된다.

즉, 상기 상부 플레이트(50)는 전압센서어셈블리(40)의 상부에 장착되면서 상기 전방센서어셈블리(40)와 서브 모듈(20)을 감싸게 된다.

상기 하부 플레이트(60)는 서브 모듈(20)의 하부에 장착된다.

그리고 상기 하부 플레이트(60)는 소정의 두께와 크기를 가지는 판재 형상으로 형성된다.

즉, 상기 하부 플레이트(60)는 서브 모듈(20)의 하부를 감싸게 된다.

상기 측면 플레이트(70)는 상부 플레이트(50)와 하부 플레이트(60)의 양측에 결합된다.

여기서, 상기 측면 플레이트(70)는 상·하부 플레이트(50, 60)와 결합되면서 서브 모듈(20) 및 전방센서어셈블리(40)의 측면을 감싸도록 형성된다.

이때, 상기 측면 플레이트(70)는 상기 상부 플레이트(50) 및 하부 플레이트(60)와 결합된 후 알루미늄 용접을 통해 고정하게 된다.

상기 별물 커버(80)는 모듈 내부 노출공간을 폐쇄하게 된다.

즉, 상기 별물 커버(80)는 내부에 형성되는 공간부를 활용하여 육안으로 식별되는 모듈 내부 노출공간을 폐쇄하게 된다.

여기서, 상기 별물 커버(80)의 형상은 도시된 도면에 한정되지 않으며 여러 형상으로 형성될 수 있고, 절연이 가능한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 배터리 모듈의 하우징 구조의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 양극판/음극판/전해액/분리막으로 이루어진 파우치와 양극/음극 셀 리드를 포함하는 전지의 최소 구성단위인 셀(21), 배터리 모듈 어셈블리의 마운팅 구조 형성하고, 셀 위치 고정을 위한 사출 형상 또는 절연 처리된 알루미늄 셀 커버를 포함하는 카트리지(22), 셀 면적을 감싸는 알루미늄 플레이트로 셀의 열을 방열시킴으로써 셀을 냉각하는 냉각핀(23), 상기 카트리지(22)에 일 단이 결합되고 타 단은 이웃하는 카트리지와 결합되는 절연 별물 사출물(24)로 구성되는 다수개의 서브 모듈(20)을 형성한다.

그리고 다수개의 서브 모듈(20)의 양측으로 적어도 하나 이상의 체결구(30)를 결합하여 상기 서브 모듈(20)을 고정한 후 상기 서브 모듈(20)의 상부와 측면으로 전압센서어셈블리(40)를 장착한다.

다음으로, 상기 전압어셈블리(40)의 상부로 소정의 두께와 크기를 가지며 판재 형상으로 형성되는 상부 플레이트(50)를 장착한 후 상기 서브 모듈(20)의 하부에 소정의 두께와 크기를 가지며 판재 형상으로 형성되는 하부 플레이트(60)를 장착한다.

그리고 상기 상부 플레이트(50)와 하부 플레이트(60)의 양측에 측면 플레이트(70)를 결합한 후, 알루미늄 용접을 통해 고정한 다음, 육안으로 식별되는 모듈 내부 노출공간을 별물 커버(80)로 폐쇄하면, 배터리 모듈의 하우징 구조(10)의 조립은 완료된다.

여기서, 상기 배터리 모듈의 하우징 구조의 조립순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 배터리 모듈의 하우징 구조 20 : 서브 모듈
21 : 셀 22 : 카트리지
23 : 냉각핀 24 : 절연 별물 사출물
25 : 절연 격벽 30 : 체결구
40 : 전압센서어셈블리 50 : 상부 플레이트
60 : 하부 플레이트 70 : 측면 플레이트
80 : 별물 커버

Claims (5)

1. 직렬구조로 연결되는 다수개의 셀과, 상기 셀 간에 배치되고 셀의 면적을 감싸는 냉각핀과, 상기 셀의 위치를 고정하는 카트리지와, 상기 카트리지에 일단이 결합되고 타단은 이웃하는 카트리지와 결합되는 절연 별물 사출물과, 상기 셀 간에 장착되어 연면 거리 증대가 가능한 절연 격벽을 포함하는 다수개의 서브 모듈;
   상기 서브 모듈을 고정하는 체결구;
   상기 서브 모듈을 감싸는 전압센서어셈블리;
   상기 전압센서어셈블리의 상부에 장착되는 상부 플레이트;
   상기 서브 모듈의 하부에 장착되는 하부 플레이트;
   상기 상부 플레이트와 하부 플레이트의 양측에 결합되는 측면 플레이트; 및
   모듈 내부 노출공간을 폐쇄하는 별물 커버를 포함하고,
   상기 체결구는
   소정의 지름과 길이를 가지는 장 볼트로 형성되며, 상기 다수개의 서브 모듈의 양측에 적어도 하나 이상 체결되어 고정되며,
   상기 전압센서어셈블리는
   상기 체결구가 상기 서브 모듈을 고정한 상태에서 상기 서브 모듈에 장착되는 것을 특징으로 하고,
   상기 절연 격벽은
   상기 셀과 셀의 경계부분에 장착되되, 상기 셀을 기준으로 일단과 타단에 교번 배치되는 것인 배터리 모듈의 하우징 구조.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 서브 모듈은
   24개의 셀로 이루어진 직렬 구조를 갖는 것인 배터리 모듈의 하우징 구조.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는 결합 후 알루미늄 용접을 통해 고정되는 것인 배터리 모듈의 하우징 구조.

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