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KR102392767B1 - 내측 커버를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

내측 커버를 포함하는 배터리 모듈 Download PDF

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KR102392767B1
KR102392767B1 KR1020180169969A KR20180169969A KR102392767B1 KR 102392767 B1 KR102392767 B1 KR 102392767B1 KR 1020180169969 A KR1020180169969 A KR 1020180169969A KR 20180169969 A KR20180169969 A KR 20180169969A KR 102392767 B1 KR102392767 B1 KR 102392767B1
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bus bar
battery module
inner cover
cell assembly
module housing
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김정현
박도현
성준엽
정종하
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 조립 과정에서 발생되는 내부 구성들의 손상을 최소화한 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전극 리드를 구비하고 적층된 복수의 이차전지를 구비하는 셀 어셈블리; 상기 셀 어셈블리의 전방 또는 후방에 위치되는 버스바 프레임, 및 상기 버스바 프레임의 외측면에 탑재되는 버스바를 구비한 버스바 어셈블리; 및 상기 셀 어셈블리의 외측에 위치되고, 플레이트 형상으로 형성되며 외주부에 챔퍼가 형성된 플레이트부 및 상기 플레이트부의 외주부 중 일부위에는 상기 버스바 프레임의 본체부의 일단부와 결합된 결합부가 구비된 내부 커버를 포함한다.

Description

내측 커버를 포함하는 배터리 모듈 {Battery Module Having Inner Cover}
본 발명은 내측 커버를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립 과정에서 발생되는 내부 구성들의 손상을 최소화한 배터리 모듈에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 이러한 리튬 이차전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
그리고, 리튬 이차전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
이 중, 파우치형 이차전지는, 복수의 이차전지를 수용하는 모듈 하우징, 및 복수의 이차전지를 전기적으로 연결하도록 구성된 버스바 어셈블리를 구비한 배터리 모듈을 구성하는데 사용될 수 있다.
또한, 파우치형 이차전지들은 전극 단자 기능을 하는 전극 리드들이 박형의 금속 시트 형태로 제공되기 때문에 파우치형 이차전지 셀들로 구성된 배터리 모듈은 상기 전극 리드들을 쉽고 안정적으로 연결하기 위한 수단으로서 금속판 형상의 버스바들을 포함한다. 상기 버스바들은 일반적으로 보드(board) 형태의 버스바 프레임 상에 일정한 패턴으로 장착될 수 있다.
그리고, 파우치형 이차전지들로 구성된 배터리 모듈은, 일부 이차전지들이 과전압, 과전류 또는 과발열되는 경우, 이를 센싱하고 제어하기 위해 많은 수의 와이어들과, 인쇄회로기판, 커넥터 등과 같은 전압 센싱 부품들을 더 포함한다.
이러한 배터리 모듈의 조립과정은 파우치형 이차전지 셀들을 적층하여 셀 적층체를 형성하고, 이 셀 적층체에 버스바 프레임과 전압 센싱 부품을 조립한 다음, 모듈 하우징으로 이들을 일체로 케이싱하는 과정을 포함한다. 이때 셀 적층체를 이러한 모듈 하우징의 내부 공간에 삽입 수납하는 중에, 셀 적층체와 모듈 하우징 간의 마찰 내지 충격으로 인해 셀 적층체가 손상되는 문제가 발생되었다.
더욱이, 전기자동차용 배터리 모듈은 수납 공간이 작으면서도 에너지 밀도는 높이기 위해 구성 부품들의 조립 공차가 최소화되어 있다. 이렇게, 배터리 모듈의 부품들의 조립 공차가 작을 경우, 약간의 위치 오차에도 간섭이 발생되어 조립이 어려워지고 생산 수율이 더욱 하락하게 되는 문제점이 있다. 따라서 배터리 모듈의 조립시 에너지 밀도를 저해하지 않는 범위 내에서 상술한 문제점을 해결할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
나아가, 자동차용 배터리 모듈은, 내부에 탑재되는 내부 구성들의 끝단이 날카로운 형상이나 또는 끝단이 내부 방향으로 절곡된 형태를 가진 부재가 적용될 경우, 자동차 사고시, 이러한 내부 구성들이 부서지면서 내부에 수용된 이차전지를 손상시키는 문제가 발생될 수 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 조립 과정에서 발생되는 내부 구성들의 손상을 최소화한 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
전후 방향으로 돌출되는 형태로 형성된 전극 리드를 구비하고 좌우 방향으로 상호 적층된 복수의 이차전지를 구비하는 셀 어셈블리;
상기 셀 어셈블리의 전극 리드가 형성된 전방 또는 후방에 위치되고 판상의 본체부를 가진 버스바 프레임, 및 상기 버스바 프레임의 외측면에 탑재되고 상기 복수의 이차전지의 전극 리드를 서로 전기적으로 연결하도록 전도성 금속을 가진 버스바를 구비한 버스바 어셈블리; 및
상기 셀 어셈블리의 외측에 위치되고, 플레이트 형상으로 형성되며 외주부에 챔퍼가 형성된 플레이트부 및 상기 플레이트부의 외주부 중 일부위에는 상기 버스바 프레임의 본체부의 일단부와 결합된 결합부가 구비된 내부 커버를 포함한다.
또한, 상기 플레이트부는 눕혀진 형태의 사각 플레이트이고, 전, 후, 좌, 우 방향 각각의 단부에는 챔퍼가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 챔퍼는 상기 플레이트부의 외측으로 갈수록 내측 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈은 양측이 개방된 관 형태를 가진 모듈 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징의 개방된 양측 말단에는 챔퍼가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 챔퍼는 양측 말단으로 갈수록 외측 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징의 내측면에는 내측 방향으로 돌출되고 상기 모듈 하우징의 개방된 양측으로 길게 연장된 선형 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 내부 커버의 플레이트부의 외측면에는 상기 선형 돌기가 삽입되어 이동 가능하도록 내측 방향으로 내입되고 상기 선형 돌기가 연장된 방향으로 길게 연장된 가이드 홈이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 프레임의 본체부 일단부에는 상기 내부 커버의 결합부와 힌지 결합 구조로 결합되는 체결부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 프레임의 본체부는 내부 방향으로 돌출된 형태의 돌출부가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 내부 커버의 플레이트부는, 상기 버스바 프레임과 결합된 일단부에 상기 돌출부가 삽입되도록 내부 방향으로 만입된 삽입홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은 보호회로모듈을 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 보호회로모듈은, 전후 방향으로 길게 연장된 형태이고 도선 패턴이 새겨진 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 전후 방향의 양 단부에 형성되고, 상기 이차전지의 전압을 측정하도록 도선을 구비한 전압 센싱단자를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 내부 커버의 플레이트부의 내측 하면에는 상기 인쇄회로기판의 적어도 일부위가 삽입되도록 내부로 내입된 내입부가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 프레임의 본체부의 하단에는 상기 셀 어셈블리의 일부위를 상부 방향으로 지지하도록 내측 방향으로 돌출 연장된 받침판이 구비될 수 있다.
또한, 상기 받침판은 적어도 일부분이 내측 방향으로 갈수록 폭이 점진적으로 줄어들어 가운데 부분이 첨예한 끝단 라인을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 받침판은 내측 방향의 말단으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사 구조가 형성될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 외주부에 챔퍼가 형성된 내부 커버를 구비함으로써, 셀 어셈블리 및 내부 커부가 모듈 하우징 내부에 삽입되는 과정에서 간섭 내지 마찰로 인해 셀 어셈블리가 모듈 하우징에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 내부 커버에 버스바 프레임과 결합되는 결합부를 구비함으로써, 버스바 프레임이 셀 어셈블리의 전단부 또는 후단부에 손쉽게 탑재 고정시킬 수 있어, 배터리 모듈의 제조 효율을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 하부 방향으로 경사진 챔퍼가 형성된 내부 커버는 모듈 하우징 내부로 삽입되는 과정에서 좀더 부드럽고 원활하게 삽입될 수 있고, 내부 커버에 의해 모듈 하우징과 내부 구성인 셀 어셈블리 및 내부 커버가 서로 밀착되도록 삽입하는 것이 가능하다. 이에 따라, 배터리 모듈은 모듈 하우징을 통한 방열 효율을 보다 높일 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은 모듈 하우징의 개방된 양측 단부에 챔퍼를 형성시킴으로써, 셀 어셈블리 및 내부 커버를 내부 공간에 삽입하는 과정에서 발생되는 간섭을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 모듈 하우징의 내면과 셀 어셈블리의 외면(하면)이 밀착되도록 삽입되는 것을 용이하게 한다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 모듈 하우징의 내측면에 형성된 선형 돌기가 삽입 이동 가능하도록 구성된 가이드 홈을 내부 커버의 외측면에 형성시킴으로써, 모듈 하우징의 내부에 내부 커버 및 셀 어셈블리를 삽입 이동하는 경로를 가이드할 수 있다. 이에 따라, 제조 공정의 시간을 단축하고, 삽입 과정 중의 흔들림에 의한 모듈 하우징 내측면과 내부 커버 및 셀 어셈블리가 간섭되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 내부 커버의 내측면에 내부 방향으로 내입된 내입부를 형성시킴으로써, 인쇄회로기판의 일부위를 삽입 고정할 수 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판이 차지하는 부피를 좀더 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 내입부가 인쇄회로기판을 정확한 위치에 위치되도록 가이드할 수 있어, 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 더욱이, 내입부에 삽입된 인쇄회로기판은 셀 어셈블리가 인쇄회로기판을 상부 방향으로 가압하는 힘을 줄일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 버스바 프레임에 셀 어셈블리의 하면의 일부를 상부 방향으로 지지할 수 있는 받침판을 구비함으로써, 셀 어셈블리의 처짐을 방지하여 모듈 하우징과의 조립을 용이하게 한다. 또한, 받침판은 가운데가 첨예한 끝단 라인을 가진 첨단부를 가지고 있어, 모듈 하우징 내부로 쉽게 타고 들어갈 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 받침판에 내측 방향의 말단으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사 구조를 형성시킴으로써, 배터리 모듈 조립시, 모듈 하우징의 입구가 받침판의 경사 구조를 타고 들어가면서 살짝 벌어질 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 하우징을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 이차전지를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는, 도 3의 내부 커버의 A 영역의 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 도 3의 내부 커버의 B 영역의 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 하우징을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 1의 배터리 모듈의 D 영역의 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들이 조립되는 과정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 내부 커버를 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 12은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 및 분리된 모듈 하우징을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 13은, 도 12의 배터리 모듈의 E-E' 선을 따라 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 하우징을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 이차전지를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 셀 어셈블리(100), 버스바 어셈블리(220), 내부 커버(240), 및 모듈 하우징(210)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 셀 어셈블리(100)는, 복수의 이차전지(110)를 구비할 수 있다.
이때, 상기 이차전지(110)는, 파우치형 이차전지(110)일 수 있다. 특히, 이러한 파우치형 이차전지(110)는, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해질(도시하지 않음) 및 파우치 외장재(115)를 구비할 수 있다.
여기서, 전극 조립체는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체는, 하나의 양극판과 하나의 음극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 권취형, 및 다수의 양극판과 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 스택형 등으로 구분될 수 있다.
또한, 파우치 외장재(115)는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치 외장재(115)는, 전극 조립체와 전해액 등 내부 구성요소를 보호하고, 전극 조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속 박막, 이를테면 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 알루미늄 박막은, 전극 조립체 및 전해액과 같은 이차전지(110) 내부의 구성요소나 이차전지(110) 외부의 다른 구성 요소와의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 절연물질로 형성된 절연층 사이에 개재될 수 있다.
특히, 파우치 외장재(115)는, 2개의 파우치로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 형태의 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 파우치의 내부 공간에는 전극 조립체가 수납될 수 있다. 나아가, 2개의 파우치의 외주면에는 실링부들(S1, S2, S3, S4)이 구비되어 이러한 파우치의 실링부들(S1, S2, S3, S4)이 서로 융착됨으로써, 전극 조립체가 수용된 내부 공간이 밀폐되도록 할 수 있다.
각각의 파우치형 이차전지(110)는, 전후 방향으로 돌출되는 형태로 형성된 전극 리드(111)를 구비할 수 있으며, 이러한 전극 리드(111)에는 양극 리드(111a) 및 음극 리드(111b)가 포함될 수 있다.
더욱 구체적으로, 전극 리드(111)는, 파우치 외장재(115)의 전방 또는 후방의 외주변에 위치한 실링부들(S1, S3) 각각으로 부터 전방 또는 후방으로 돌출되게 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 전극 리드(111)는, 이차전지(110)의 전극 단자로서 기능할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 전극 리드(111a)가 이차전지(110)로부터 전방으로 돌출되는 형태로 구성될 수 있고, 다른 하나의 전극 리드(111b)가 이차전지(110)로부터 후방으로 돌출되는 형태로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차전지(110)에서, 양극 리드(111a)와 음극 리드(111b) 사이의 간섭이 없게 되어, 전극 리드(111)의 면적을 넓힐 수 있고, 전극 리드(111)와 버스바(225) 사이의 용접 공정 등이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 상기 파우치형 이차전지(110)는, 배터리 모듈(200)에 복수개 포함되어, 적어도 일 방향으로 적층되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 파우치형 이차전지(110)가 좌우 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 각각의 파우치형 이차전지(110)는, 2개의 넓은 면이 좌우 측에 각각 위치하고, 상부와 하부, 전방 및 후방에는 실링부들(S1, S2, S3, S4)이 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 이차전지(110)는, 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
앞서 설명한 파우치형 이차전지(110)의 구성에 대해서는, 본원발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로, 보다 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본 발명에 따른 셀 어셈블리(100)에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차전지(110)가 채용될 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 버스바 어셈블리(220)는, 버스바 프레임(222) 및 상기 버스바 프레임(222)에 외측면에 탑재되는 버스바(225)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바 프레임(222)은, F 방향으로 바라봤을 때, 상기 셀 어셈블리(100)의 전극 리드(111)가 형성된 전방 또는 후방에 위치될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
또한, 상기 버스바 프레임(222)은, 판상의 본체부(222a)를 가질 수 있다. 더욱이, 상기 본체부(222a)는, 지면을 기준으로 상하 방향으로 직립 되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 본체부(222a)는 상기 셀 어셈블리(100)의 전단면을 덮을 수 있는 크기를 가질 수 있다. 나아가, 상기 버스바 프레임(222)은, 전기 절연성의 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 플라스틱일 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 어셈블리(220)는, 상기 셀 어셈블리(100)의 전극 리드(111)가 형성된 전방 및 후방 각각에 위치한 2개의 버스바 프레임(222, 224)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 버스바 어셈블리(220)는, 상기 복수의 파우치형 이차전지(110)의 전극 리드(111)를 전기적으로 연결하도록 전도성 금속을 가진 버스바(225)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전도성 금속은, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 니켈 등일 수 있다. 또한, 상기 버스바(225)는, 상기 버스바 프레임(222)의 외측면에 탑재될 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바(225)는 상기 버스바 프레임(222)의 외측면에 장착 고정될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(225)는, 상기 버스바 프레임(222)의 외측면에서 좌우 방향으로 나란하게 배치되어 복수개 탑재될 수 있다. 나아가, 복수의 버스바(225)는 상기 버스바 프레임(222)의 위치에 따라 전기적 극성이 서로 다를 수 있다.
더욱이, 상기 버스바 프레임(222)은, 적어도 하나 이상의 전극 리드(111)가 관통되어 돌출되도록 관통구(H1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 전극 리드(111)의 단부는, 상기 이차전지(110)로부터 전후 방향으로 돌출된 형태로 상기 버스바 프레임(222)의 관통구(H1)를 관통하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 관통구(H1)는, 상기 버스바 프레임(222)에 삽입 관통된 전극 리드(111)의 단부가 상기 버스바(225)의 본체에 접촉 연결되기 용이한 위치와 크기로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 총 24개의 배터리 셀(110)들이 2개씩 한 묶음으로 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 버스바(225)를 통해 12 묶음의 배터리 셀(110)들이 직렬 연결되게 구성될 수 있다.
도 5는, 도 3의 내부 커버의 A 영역의 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 6은, 도 3의 내부 커버의 B 영역의 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 내부 커버(240)는 상기 셀 어셈블리(100)의 외측에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 커버(240)는 상기 셀 어셈블리(100)의 상측에 위치될 수 있다. 또한, 상기 내부 커버(240)는 플레이트부(241)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 플레이트부(241)는 지면과 평행하게 연장된 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 플레이트부(241)는, 평평한 상하면을 가지고 눕혀진 형태의 사각 플레이트부 형상일 수 있다. 더욱이, 상기 플레이트부(241)는 수평 방향의 외주부에 챔퍼(C2)가 형성될 수 있다. 이러한 챔퍼(C2)는 상기 플레이트부(241)의 수평 방향의 단부의 모서리가 모깍기되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3, 도 5, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트부(241)는 전, 후, 좌, 우 방향 각각의 단부의 수평 방향의 말단면에 챔퍼(C2)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 외주부에 챔퍼(C2)가 형성된 내부 커버(240)를 구비함으로써, 도 2에서와 같이, 상기 셀 어셈블리(100) 및 상기 내부 커버(240)가 상기 모듈 하우징(210) 내부에 삽입되는 과정에서 상기 셀 어셈블리(100)가 상기 모듈 하우징(210)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 내부 커버(240)는, 외주부의 말단면에 챔퍼(C2)가 형성되어 있어, 상기 모듈 하우징(210) 내부에 삽입되는 과정에서 상기 모듈 하우징(210)의 내면과 부딪치거나 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 상기 배터리 모듈(200)의 제조 시간을 단축하여 제조 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 내부 커버(240)는 상기 버스바 프레임(222)의 일단부와 결합된 결합부(245)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 결합부(245)는 상기 플레이트부(241)의 수평 방향의 외주부 중 일부위에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 결합부(245)는 상기 플레이트부(241)의 전단부(240a) 및 후단부(240b) 각각에 형성될 수 있다. 또한, 상기 결합부(245)는, 상기 버스바 프레임(222)의 본체부(222a)의 상단부와 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 내부 커버(240)에 상기 버스바 프레임(222)과 결합되는 결합부(245)를 구비함으로써, 상기 버스바 프레임(222)이 상기 셀 어셈블리(100)의 전단부 또는 후단부에 손쉽게 탑재 고정시킬 수 있는 이점이 있어, 배터리 모듈(200)의 제조 효율을 높일 수 있다.
다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 내부 커버(240)가 상기 셀 어셈블리(100)의 상부에 위치할 경우, 상기 챔퍼(C2)는 외측(말단부)으로 갈수록 하부 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다. 반대로, 상기 내부 커버(240)가 상기 셀 어셈블리(100)의 하부에 위치할 경우, 상기 챔퍼(C2)는 외측(말단부)으로 갈수록 상부 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다.
다시 말해, 상기 챔퍼(C2)는 외측으로 갈수록 상기 셀 어셈블리(100)가 위치한 방향으로 경사진 구조일 수 있다. 또한, 상기 챔퍼(C2)는, 상기 플레이트부(241)의 외주부가 상기 플레이트부(241)의 말단면으로 갈수록 점차 상하 방향의 두께가 얇아지는 구조일 수 있다. 더욱이, 상기 챔퍼(C2)는, 상기 내부 커버(240)가 상기 셀 어셈블리(100)의 상부에 위치할 경우, 상기 플레이트부(241)의 상측면의 위치가 상기 플레이트부(241)의 말단부로 갈수록 점진적으로 낮아지는 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 5 및 도 6에서와 같이, 상기 플레이트부(241)는 눕혀진 형태의 사각 플레이트이고, 전, 후, 좌, 우 방향 단부들(240a, 240b, 240c, 240d) 각각의 말단면에는 챔퍼(C2)가 형성되며, 상기 챔퍼(C2)는 상기 플레이트부(241)의 말단부로 갈수록 하부 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 하부 방향으로 경사진 챔퍼(C2)가 형성된 내부 커버(240)는 상기 모듈 하우징(210) 내부로 삽입되는 과정에서 좀더 부드럽고 원활하게 삽입될 수 있다. 더욱이, 상기 내부 커버(240)에 의해 상기 모듈 하우징(210)에 내부 구성인 셀 어셈블리(100) 및 내부 커버(240)가 밀착되도록 삽입하는 것이 가능할 수 있다. 이에 따라, 상기 모듈 하우징(210)의 내면과 상기 셀 어셈블리(100)의 외면이 밀착될 수 있어, 상기 모듈 하우징(210)을 통한 방열 효율을 보다 높일 수 있는 이점이 있다. 나아가, 상기 배터리 모듈을 자동차용 배터리 모듈로 적용할 경우, 내부에 탑재되는 내부 구성들의 끝단이 날카로운 형상이나 또는 끝단이 내부 방향으로 절곡된 형태를 가진 부재가 적용한 종래기술과 비교하여, 본 발명은, 자동차 사고시, 내부 커버가 부서지더라도, 모서리가 날카롭지 않아 내부에 수용된 이차전지가 2차적으로 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 하우징을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
다시 도 2와 함께 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은 양측이 개방된 관 형태를 가진 모듈 하우징(210)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 하우징(210)은 사각 관 형상의 모노 프레임일 수 있다. 또한, 상기 모듈 하우징(210)은 상기 셀 어셈블리(100)와 상기 버스바 프레임(222)의 내측의 일부위를 내부 공간에 수납할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)은 전후 방향으로 개방된 사각 관 형태를 가질 수 있다.
한편, 종래기술에서는 상기 모듈 하우징(210) 내부에 억지 끼움 방식으로 셀 어셈블리(100)를 원활히 수납하기 위해서는 각 구성품들의 치수가 오차 허용 범위를 넘는 오차가 발생할 경우, 두 구성의 조립이 원활하게 조립되기 어려웠다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 억지 끼움 방식으로 셀 어셈블리(100)를 내부에 수납할 수 있는 내부 공간을 가진 모듈 하우징(210)을 구비함으로써, 상기 모듈 하우징(210)의 내면과 상기 셀 어셈블리(100)의 외면이 밀착될 수 있어, 상기 모듈 하우징(210)을 통한 방열 효율을 보다 높일 수 있는 이점이 있다.
다시, 도 2와 함께 도 7을 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 양측 단부(211)에는 챔퍼(C1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 챔퍼(C1)는 양측 단부(211)로 갈수록 상부 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 챔퍼(C1)는 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 양측 단부(211)의 내측 방향에 가까운 부위에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 챔퍼(C1)는 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 양측 단부(211)의 두께는 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 구조일 수 있다. 그리고, 상기 챔퍼(C1)는 상기 모듈 하우징(210)의 단부의 내측면의 위치가 양측 단부(211)로 갈수록 점진적으로 높아지는 구조일 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 양측 단부(211)의 상단부(211a), 측단부들(211c, 211d), 및 하단부(211b) 각각에는 챔퍼(C1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 단부(211)의 상단부(211a)에 형성된 챔퍼(C1)는 말단부로 갈수록 상부 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다. 반대로, 상기 개방된 단부(211)의 하단부(211b)에 형성된 챔퍼(C1)는 외측으로 갈수록 하부 방향으로 경사진 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 개방된 단부(211)의 측단부들(211c, 211d)의 챔퍼(C1)는 상기 셀 어셈블리(100)가 위치된 내측 방향으로 말단부(외측)로 갈수록 경사진 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명은, 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 양측 단부(211)에 챔퍼(C1)를 형성시킴으로써, 상기 셀 어셈블리(100) 및 상기 내부 커버(240)를 내부 공간에 삽입하는 과정에서 발생되는 간섭을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 모듈 하우징(210)의 내면과 상기 셀 어셈블리(100)의 외면이 밀착되도록 삽입되는 것을 용이하게 한다.
다시 도 2와 함께 도 7을 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)의 내측면에는 선형 돌기(213)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 선형 돌기(213)는 상기 셀 어셈블리(100)가 위치한 내측 방향으로 돌출되고 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 양측으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 선형 돌기(213)가 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 일측 단부(211a)와 타측 단부(보이지 않음)를 연결하도록 길게 연장된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 선형 돌기(213)는 내측 방향으로 갈수록 돌출된 수평 방향의 폭이 점차적으로 좁아지는 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 선형 돌기(213)는 측단면이 뾰족한 뿔 모양일 수 있다.
한편, 다시 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 외측면에는 상기 선형 돌기(213)가 삽입되어 이동 가능하도록 내측 방향으로 내입된 가이드 홈(243)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 홈(243)은 상기 모듈 하우징(210)의 개방된 양측으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 외측면에는 2개의 가이드 홈(243)이 상기 플레이트부(241)의 전단부(240a)에서 후단부(240b)까지 연장되어 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 모듈 하우징(210)의 내측면에 형성된 선형 돌기(213)가 삽입 이동 가능하도록 구성된 가이드 홈(243)을 상기 내부 커버(240)의 외측면에 형성시킴으로써, 상기 모듈 하우징(210)의 내부에 상기 내부 커버(240) 및 상기 셀 어셈블리(100)를 삽입 이동하는 경로를 가이드할 수 있다. 이에 따라, 제조 공정의 시간을 단축하고, 삽입 과정 중의 흔들림에 의한 모듈 하우징(210)의 내측면과 내부 커버(240) 및 셀 어셈블리(100)가 간섭되는 것을 최소화할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 9는, 도 1의 배터리 모듈의 D 영역의 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들이 조립되는 과정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 버스바 프레임(222)의 본체부(222a) 일단부에는 상기 내부 커버(240)의 결합부(245)와 힌지 결합 구조로 결합되는 체결부(222c)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 커버(240)의 결합부(245)에는 상기 버스바 프레임(222)의 단부(상단부)가 회전 이동이 가능하도록 C형 후크(244)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 버스바 프레임(222)의 체결부(222c)에는 일부위가 상기 C형 후크(244)에 삽입되는 고정대(222c1)가 구비될 수 있다. 그러나, 이것은 하나의 예시에 불과하며, 상기 내부 커버(240)의 결합부(245)와 상기 버스바 프레임(222)의 체결부(222c)가 힌지 결합 구조로 결합될 수 있는 어떠한 형태도 적용 가능하다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 내부 커버(240)의 전단부(240a)에는 2개의 C형 후크(244)가 서로 일정 거리로 이격되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 C형 후크(244)는, 상기 플레이트부(241)의 전단부(240a)에서 하부 방향으로 돌출 연장된 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 C형 후크(244)는 상기 플레이트부(241)의 전단부(240a)의 하부(내측)에 위치될 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내부 커버(240)의 전단부(240a) 및 후단부(240b) 각각에 2개의 C형 후크(244)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정대(222c1)는 상기 버스바 프레임(222)의 본체부(222a)의 상단부에 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 버스바 프레임(222)의 상단부에는 하부 방향으로 내입된 만입홈(222c2)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 만입홈(222c2)의 내부에는 내부 좌측면에서 내부 우측면까지 연장된 고정대(222c1)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 고정대(222c1)는 좌우 방향으로 연장된 원기둥 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(222)의 본체부(222a)의 상단부에는 2개의 만입홈(222c2) 및 상기 2개의 만입홈(222c2) 각각의 내부에 형성된 고정대(222c1)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 내부 커버(240)의 2개의 C형 후크(244)는 상기 2개의 고정대(222c1)와 힌지 결합될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 버스바 프레임(222)의 본체부(222a)는 내부 방향으로 돌출된 형태의 돌출부(222p)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 돌출부(222p)는, 상기 셀 어셈블리(100)가 위치한 내측 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 또한, 상기 돌출부(222p)는, 예를 들면, 용접 고정 지그(도시하지 않음)가 삽입될 수 있도록 끼움홈(H2)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 버스바 프레임(222)의 본체부(222a)의 좌우 방향의 양 단부 각각에는 상기 셀 어셈블리(100)가 위치한 내부 방향으로 돌출된 돌출부(222p)가 형성될 수 있다. 그리고 2개의 돌출부(222p) 각각에는 상기 용접 고정 지그가 삽입되는 끼움홈(H2)이 형성될 수 있다.
그리고, 다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 내부 커버(240)의 전단부(240a) 및 후단부(240b)에는 내부 방향으로 만입된 삽입홈(241h)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 삽입홈(241h)은 상기 버스바 프레임(222)과 결합된 일단부에 상기 돌출부(222p)가 삽입되도록 내부 방향으로 만입된 형태일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 삽입홈(241h)은 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 전단부(240a) 및 후단부(240b) 각각의 좌우 방향의 꼭지에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 전단부(240a)에는 4개의 삽입홈(241h)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 4개의 삽입홈(241h) 중 2개는 나머지 삽입홈(241h)들과 상대적으로 상기 플레이트부(241)의 전단부(240a)의 좌우 방향의 중심에 더 가깝게 위치될 수 있다. 나아가, 나머지 2개의 삽입홈(241h)은 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 전단부(240a)의 좌우 방향의 양측 꼭지 각각에 형성될 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 후단부(240b)에는 4개의 삽입홈(241h)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 4개의 삽입홈(241h) 중 2개는 나머지 삽입홈(241h)들과 상대적으로 상기 플레이트부(241)의 후단부(240b) 좌우 방향의 중심에 가깝게 형성될 수 있다. 나아가, 나머지 2개의 삽입홈(241h)은 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 후단부(240b)의 좌우 방향의 양측 꼭지 각각에 형성될 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 3과 함께, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은 보호회로모듈(250)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 보호회로모듈(250)은 도선 패턴이 새겨진 인쇄회로기판(254), 온도 센싱부(253), 커넥터(258) 및 전압 센싱단자(252)를 구비할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 인쇄회로기판(254)은 상기 셀 어셈블리(100)의 상측 또는 하측에 위치될 수 있다. 더욱이, 상기 인쇄회로기판(254)은 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 전후 방향으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(254)은 상기 셀 어셈블리(100)의 상면과 접하도록 위치되어 있다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(254)의 전후 방향의 양 단부가 상기 셀 어셈블리(100)의 외측으로 돌출되도록 전후 방향으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 나아가, 상기 인쇄회로기판(254)은, 예를 들면, 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 전압 센싱단자(252)는 상기 인쇄회로기판(254)의 전후 방향의 양 단부에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 전압 센싱단자(252)는 상기 이차전지(110)의 전압을 측정하도록 도선을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 전압 센싱단자(252)의 도선은 상기 버스바(225)와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 버스바(225)에 접합될 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 전압 센싱단자(252)는 상기 버스바 프레임(222)에 외측에 탑재된 복수의 버스바(225) 각각에 접합될 수 있다. 그리고, 상기 전압 센싱단자(252)는 각 버스바(225)들에서의 전기적으로 병렬 연결된 2개의 이차 전지의 전압 값을 센싱할 수 있다.
나아가, 상기 전기적으로 병렬 연결되어 있는 복수의 이차전지(110)가 연결된 버스바(225)를 하나의 노드로 볼 수 있다. 또한, 상기 버스바(225)에 접촉된 전압 센싱단자(252)는 상기 셀 어셈블리(100)의 노드 전압을 감지하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 전압 센싱단자(252)를 통해 센싱된 전압 데이터들은 인쇄회로기판(254)과 커넥터(258)를 통해서 BMS(Battery Management System)에 전송될 수 있다. 여기서, BMS(미도시)는 수집된 전압 데이터들을 기초로 복수의 이차전지(110)의 충방전을 제어할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 내부 커버를 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 3과 함께 도 11을 참조하면, 상기 내부 커버(240)의 플레이트부(241)의 내측 하면(240f)에는 상기 인쇄회로기판(254)의 적어도 일부위가 삽입되도록 내부 방향으로 내입된 내입부(240e)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 내입부(240e)는 상기 플레이트부(241)의 내측면(240f)의 전단부(240a)로부터 후단부(240b)까지 길게 연장된 형태일 수 있다. 또한, 상기 내입부(240e)는 상기 인쇄회로기판(254)의 일부위와 대응되는 크기를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트부(241)의 내측면(240f)의 외주부(240h)를 제외한 부위는 상기 외주부(240h) 보다 플레이트부(241)의 내부 방향으로 내입된 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 플레이트부(241)의 내측면(240f) 중심 부위에는 전후 방향으로 길게 연장되고 상기 내측면(240f) 보다 상대적으로 내부 방향으로 내입된 내입부(240e)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 내부 커버(240)의 내측면(240f)에 내부로 내입된 내입부(240e)를 형성시킴으로써, 상기 인쇄회로기판(254)의 일부위를 삽입 고정할 수 있다. 이에 따라, 상기 인쇄회로기판(254)이 차지하는 부피를 좀더 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 내입부(240e)가 상기 인쇄회로기판(254)을 정확한 위치에 위치되도록 가이드할 수 있어, 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 더욱이, 상기 내입부(240e)에 삽입된 상기 인쇄회로기판(254)은 상기 셀 어셈블리(100)가 상기 인쇄회로기판(254)을 상부 방향으로 가압하는 힘을 줄일 수 있다.
도 12은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 및 분리된 모듈 하우징을 개략적으로 나타내는 저면도이다. 그리고, 도 13은, 도 12의 배터리 모듈의 E-E' 선을 따라 절단된 측면의 일부위를 개략적으로 나타내는 일부 측단면도이다.
도 3과 함께 도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 버스바 프레임(222)에는 상기 셀 어셈블리(100)의 일부위를 상부 방향으로 지지하는 받침판(222b)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 받침판(222b)은 상기 본체부(222a)의 하단에서 내측 방향으로 돌출 연장된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 받침판(222b)의 좌우 방향(x 방향)의 폭은 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향(x 방향)의 폭과 대응되는 크기를 가질 수 있다. 즉, 상기 받침판(222b)은 셀 어셈블리(100)의 하면 아래에 배치되어 셀 어셈블리(100)의 전후 방향(Y 방향)의 양 단부의 하면을 상부 방향(도 1의 z 방향)으로 지지할 수 있다.
여기서, 상기 셀 어셈블리(100)는 상기 버스바 어셈블리(220)와 조립된 상태로 후속 조립 공정을 진행하기 위해 운반될 수 있다. 이 과정에서 복수의 이차전지(110)가 아래로 처질 수 있다. 또한, 상기 버스바 어셈블리(220)와 조립된 셀 어셈블리(100)가 상기 모듈 하우징(210) 내부에 삽입되는 중에, 복수의 이차전지(110) 중 일부라도 아래로 처진다면 해당 부분이 모듈 하우징(210)의 입구에 간섭될 수 있어 상기 모듈 하우징(210)과의 조립이 어려워질 수 있다.
따라서, 본 발명은 버스바 프레임(222)에 상기 셀 어셈블리(100)의 하면의 일부를 상부 방향으로 지지할 수 있는 받침판(222b)을 구비함으로써, 상기 셀 어셈블리(100)의 처짐을 방지하여 모듈 하우징(210)과의 조립을 용이하게 한다.
특히, 본 발명에서, 상기 받침판(222b)은 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향(x축 방향)으로 폭이 점진적으로 줄어들어 가운데 부분이 첨예한 끝단 라인(L2)을 가질 수 있다.
이를테면, 상기 받침판(222b)은 끝단 라인(L2)이 일자형이 아닌, 가운데가 첨예하도록 두 사선이 모아진 형태로 제작될 수 있다. 이하에서, 상기 받침판(222b)의 후 방향으로 돌출된 가운데 부분을 첨단부(222b1)라 정의한다. 이는 상기 배터리 모듈(200) 조립시, 상기 받침판(222b)과 모듈 하우징(210)이 서로 접하게 되는 마찰력을 줄여 보다 원활하게 상기 버스바 프레임(222)이 상기 모듈 하우징(210) 내부에 삽입되기 위함이다.
예를 들면, 도 12를 참조하여 살펴보면, 상기 버스바 프레임(222)의 본체부(222a)에는 상기 셀 어셈블리(100)의 하부를 상부 방향으로 지지할 수 있도록 내측 방향으로 돌출 연장된 받침판(222b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 받침판(222b)은 가운데가 첨예한 끝단 라인(L2)을 가진 첨단부(222b1)를 가지고 있어, 상기 모듈 하우징(210) 내부로 쉽게 타고 들어갈 수 있다.
또한, 상기 받침판(222b)은 상기 버스바 프레임(222)의 받침판(222b)이 상기 모듈 하우징(210)의 내부에 좀더 쉽게 조립될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 받침판(222b)은 내측 방향의 말단으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사 구조(222b2)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 받침판(222b)의 경사 구조(222b2)는 내측 방향의 끝단 라인(L2)으로 갈수록 두께가 얇아지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 첨단부(222b1)는, 말단부로 갈수록 두께가 상하 방향의 두께가 얇아질 수 있다. 그리고, 상기 참단부(222b1)의 외측면의 위치는 말단부로 갈수록 내측 방향에 가까워질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은 상기 받침판(222b)에 내측 방향의 말단으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사 구조(222b2)를 형성시킴으로써, 상기 배터리 모듈(200) 조립시, 상기 모듈 하우징(210)의 입구가 상기 받침판(222b)의 경사 구조를 타고 들어가면서 살짝 벌어질 수 있다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 저면도이다. 도 14에서 화살표(L)은 열전도성 물질의 이동 방향을 나타낸 것이다.
도 3과 함께 도 14를 참조하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 상기 모듈 하우징(210)의 하부면에 열전도성 물질(도시하지 않음)을 주입하기 위한 적어도 하나 이상의 주입홀(215)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 하부면에는, 소정 간격으로 서로 이격되고 좌우 방향의 2열로 배치된 14개의 주입홀(215)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 1열의 주입홀(215)과 2열의 주입홀(215)은 모듈 하우징(210)의 하부면의 중심을 기준으로 서로 전후 방향(G)으로 소정 거리로 이격되어 위치될 수 있다. 여기서, 상기 열전도성 물질은, 예를 들면, 실리콘계 고분자, 우레탄계 고분자, 또는 세라믹 소재일 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(210)의 하부면의 중심 영역과 전후 방향(G)의 양쪽 가장자리 영역에 복수의 체킹홀(217)이 더 형성된다. 구체적으로, 상기 체킹홀(217)은 상기 주입홀(215)을 통해 주입된 열전도성 물질이 상기 체킹홀(217)이 형성된 영역까지 스며들었는지 확인하기 위한 용도이다. 이때, 상기 체킹홀(217)에서 열전도성 물질이 확인되면 열전도성 물질의 주입을 멈추도록 하여 열전도성 물질의 주입양을 조절한다. 더욱이, 상기 체킹홀(217)은, 상기 주입홀(215)을 통해 상기 열전도성 물질이 주입되는 동안, 상기 모듈 하우징(210) 내부에 위치한 공기가 외부로 빠져나가는 통로 역할을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(210)의 하부면에 열전도성 물질이 주입되는 주입홀(215) 및 상기 주입된 열전도성 물질이 스며든 정도를 확인할 수 있는 체킹홀(217)을 구비함으로써, 상기 열전도성 물질이 상기 모듈 하우징(210) 내부에 고르게 퍼져 나 갈 수 있도록 유도할 수 있고, 상기 열전도 물질이 상기 모듈 하우징(210) 내부에 균일하게 분포 시키는데도 유리하게 작용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은 상술한 배터리 모듈(200)을 하나 이상 포함한다. 상기 배터리 팩에는 배터리 모듈(200) 이외에, 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 팩 케이스(미도시), 상기 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
200: 배터리 모듈 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지 111: 전극 리드
210: 모듈 하우징
C2: 챔퍼 213: 선형 돌기
220: 버스바 어셈블리 222, 224: 버스바 프레임
222a: 본체부 222c, 222c1: 체결부, 고정대
222b: 받침판
225: 버스바 240: 내부 커버
241: 플레이트부
C1: 챔퍼 245: 결합부
243: 가이드 홈 244: C형 후크
241h: 삽입홈 250: 보호회로모듈
254: 인쇄회로기판 252: 전압 센싱단자

Claims (12)

  1. 전후 방향으로 돌출되는 형태로 형성된 전극 리드를 구비하고 좌우 방향으로 상호 적층된 복수의 이차전지를 구비하는 셀 어셈블리;
    상기 셀 어셈블리의 전극 리드가 형성된 전방 또는 후방에 위치되고 판상의 본체부를 가진 버스바 프레임, 및 상기 버스바 프레임의 외측면에 탑재되고 상기 복수의 이차전지의 전극 리드를 서로 전기적으로 연결하도록 전도성 금속을 가진 버스바를 구비한 버스바 어셈블리;
    상기 셀 어셈블리의 외측에 위치되고, 플레이트 형상으로 형성되며 외주부에 챔퍼가 형성된 플레이트부 및 상기 플레이트부의 외주부 중 일부위에는 상기 버스바 프레임의 본체부의 일단부와 결합된 결합부가 구비된 내부 커버; 및
    양측이 개방된 관 형태를 가진 모듈 하우징;
    을 포함하고,
    상기 플레이트부는 눕혀진 형태의 사각 플레이트이고, 전, 후, 좌, 우 방향 각각의 단부에는 챔퍼가 형성되며,
    상기 챔퍼는 상기 플레이트부의 외측으로 갈수록 내측 방향으로 경사진 구조를 가지고,
    상기 모듈 하우징의 개방된 양측 말단에는 챔퍼가 형성되며,
    상기 모듈 하우징에 형성된 상기 챔퍼는, 상기 내부 커버에 형성된 상기 챔퍼와 반대로, 상기 모듈 하우징의 양측 말단으로 갈수록 외측 방향으로 경사진 구조를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 내측면에는 내측 방향으로 돌출되고 상기 모듈 하우징의 개방된 양측으로 길게 연장된 선형 돌기가 형성되며,
    상기 내부 커버의 플레이트부의 외측면에는 상기 선형 돌기가 삽입되어 이동 가능하도록 내측 방향으로 내입되고 상기 선형 돌기가 연장된 방향으로 길게 연장된 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 프레임의 본체부 일단부에는 상기 내부 커버의 결합부와 힌지 결합 구조로 결합되는 체결부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 프레임의 본체부는 내부 방향으로 돌출된 형태의 돌출부가 구비되고,
    상기 내부 커버의 플레이트부는, 상기 버스바 프레임과 결합된 일단부에 상기 돌출부가 삽입되도록 내부 방향으로 만입된 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 보호회로모듈을 더 포함하고,
    상기 보호회로모듈은,
    전후 방향으로 길게 연장된 형태이고 도선 패턴이 새겨진 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판의 전후 방향의 양 단부에 형성되고, 상기 이차전지의 전압을 측정하도록 도선을 구비한 전압 센싱단자를 구비하며,
    상기 내부 커버의 플레이트부의 내측 하면에는 상기 인쇄회로기판의 적어도 일부위가 삽입되도록 내부로 내입된 내입부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 프레임의 본체부의 하단에는 상기 셀 어셈블리의 일부위를 상부 방향으로 지지하도록 내측 방향으로 돌출 연장된 받침판이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 받침판은 적어도 일부분이 내측 방향으로 갈수록 폭이 점진적으로 줄어들어 가운데 부분이 첨예한 끝단 라인을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 받침판은 내측 방향의 말단으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항 및 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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