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WO2019172545A1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

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WO2019172545A1
WO2019172545A1 PCT/KR2019/001782 KR2019001782W WO2019172545A1 WO 2019172545 A1 WO2019172545 A1 WO 2019172545A1 KR 2019001782 W KR2019001782 W KR 2019001782W WO 2019172545 A1 WO2019172545 A1 WO 2019172545A1
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WO
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pair
battery
battery module
cell assembly
bus bar
Prior art date
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Ceased
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PCT/KR2019/001782
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English (en)
French (fr)
Inventor
서성원
김동연
지호준
강달모
공진학
문정오
이윤구
최용석
아히혼알렉산더
트락안드레아스
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US16/629,793 priority patent/US11522246B2/en
Priority to EP19763310.0A priority patent/EP3675223A4/en
Priority to EP24184816.7A priority patent/EP4447193B1/en
Priority to JP2019571294A priority patent/JP7045592B2/ja
Priority to CN202310080030.7A priority patent/CN115939649A/zh
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack comprising such a battery module and a motor vehicle comprising such a battery pack.
  • a secondary battery having high applicationability and high electrical energy characteristics such as high energy density according to a product group is not only a portable device but also an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) driven by an electric driving source. It is applied universally.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels is generated, but also no by-products of energy use are generated.
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • the operating voltage of such a unit secondary battery cell that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, the battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added by using the at least one battery module. It is common to configure a battery pack.
  • an object of the present invention is to provide a battery module, a battery pack including such a battery module, and a vehicle including such a battery pack, which can realize a more compact size while securing more volume ratio of the battery cells. .
  • a battery module a battery cell assembly comprising a plurality of battery cells; A top plate covering an upper side of the battery cell assembly; A bottom plate disposed opposite the top plate and covering a lower side of the battery cell assembly; A sensing assembly disposed in front and rear of the bottom plate and the top plate and covering front and rear of the battery cell assembly; A pair of side plates coupled to the sensing assembly, the top plate, and the bottom plate and disposed on both sides of the battery cell assembly; And a pair of compression pads disposed between the pair of side plates and the battery cell assembly.
  • the sensing assembly may include: a first bus bar unit disposed in front of the battery cell assembly and coupled to the pair of side plates; A second busbar unit disposed opposite the first busbar unit and coupled to the pair of side plates at the rear of the battery cell assembly; And a pair of sensing wires connecting the first bus bar unit and the second bus bar unit and fitted into the pair of compression pads or the pair of side plates.
  • the pair of sensing wires may be provided as a flexible printed circuit board.
  • the depth of the wire seating groove may correspond to the thickness of the pair of sensing wires.
  • the depth of the wire seating groove may correspond to the thickness of the pair of sensing wires.
  • the first busbar unit and the second busbar unit may be coupled to each other through the pair of side plates and at least one connecting pin.
  • the connecting pin may be provided in plurality, and the plurality of connecting pins may be provided at both ends of the first bus bar unit and the second bus bar unit, and the first bus bar unit and the second bus bar unit may be connected to each other. It may be arranged to be spaced apart from each other along the height direction.
  • At least one pin insertion groove into which the at least one connection pin is inserted may be formed in the pair of side plates.
  • the present invention a battery pack, at least one battery module according to the above embodiments; It provides a battery pack comprising a; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides a vehicle, including as a vehicle, at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a battery module a battery pack including such a battery module, and a vehicle including such a battery pack, which can implement a more compact size while ensuring more volume ratio of the battery cells. Can be.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of another embodiment of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an essential part of a sensing assembly of the battery module of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an essential part of a side plate of the battery module of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a side cross-sectional view of the battery module of Figure 1
  • Figure 3 is a side cross-sectional view according to another embodiment of the battery module of FIG. .
  • the battery module 10 includes a battery cell assembly 100, a top plate 200, a bottom plate 300, a sensing assembly 400, a side plate 500, and a compression pad ( 600).
  • the battery cell assembly 100 may include a plurality of battery cells 150.
  • the plurality of battery cells 150 may be stacked to be electrically connected to each other.
  • the electrode leads 155 of the plurality of battery cells 150 may be electrically connected to the sensing assembly 400 which will be described later.
  • the top plate 200 may cover an upper side of the battery cell assembly 100. To this end, the top plate 200 may have a size and shape that can cover all of the upper side of the battery cell assembly 100.
  • the bottom plate 300 may be disposed to face the top plate 200 and may cover a lower side of the battery cell assembly 100.
  • the bottom plate 300 may stably support the battery cell assembly 100.
  • the sensing assembly 400 may be disposed in front and rear of the top plate 200 and the bottom plate 300, and may cover front and rear of the battery cell assembly 100.
  • the sensing assembly 400 is electrically connected to the battery cell assembly 100 and may sense a voltage or a temperature of the battery cell assembly 100. In addition, the sensing assembly 400 may be connected to an external power source.
  • the sensing assembly 400 may include a first bus bar unit 410, a second bus bar unit 430, and a sensing wire 450.
  • the first bus bar unit 410 is disposed in front of the battery cell assembly 100 and may be coupled to a pair of side plates 500 to be described later. Here, the first bus bar unit 410 may also be coupled with the top plate 200 and the bottom plate 300.
  • the first bus bar unit 410 may include a bus bar body 412 and a cover frame 414.
  • the bus bar body 412 may be electrically connected to the electrode leads 155 of the battery cells 150 of the battery cell assembly 100. To this end, the bus bar body 412 may be provided with a plurality of bus bars that are in electrical contact with the electrode leads 155 of the battery cells 155.
  • the cover frame 414 may cover the front of the bus bar body 412.
  • the cover frame 414 may form a front portion of the battery module 10.
  • the second busbar unit 430 is disposed to face the first busbar unit 410 with the battery cell assembly 100 interposed therebetween, and described later from the rear of the battery cell assembly 100. It may be combined with the side plate 500 of the. Here, the second bus bar unit 430 may be coupled together with the top plate 200 and the bottom plate 300.
  • the second bus bar unit 430 may include a bus bar body 432, a cover frame 434, and a control board 436.
  • the bus bar body 432 may be electrically connected to the electrode leads 155 of the battery cells 150 of the battery cell assembly 100. To this end, the bus bar body 432 may be provided with a plurality of bus bars that are in electrical contact with the electrode leads 155 of the battery cells 155.
  • the cover frame 434 may cover the rear of the bus bar body 432.
  • the cover frame 434 may form a rear portion of the battery module 10.
  • the control board 436 is for controlling the operation of the sensing assembly 400, and may be mounted between the bus bar body 432 and the cover frame 434.
  • the control board 436 may be provided as a printed circuit board.
  • the sensing wire 450 may connect the first bus bar unit 410 and the second bus bar unit 430.
  • the sensing wire 450 may be provided as a flexible printed circuit board, and may be provided as a pair.
  • the pair of sensing wires 450 may be fitted to a pair of side plates 500 to be described later or a pair of compression pads 600 to be described later. That is, in the present embodiment, the pair of sensing wires 450 may be provided at both side portions of the battery module 10.
  • the side plate 500 may be coupled to the top plate 200 and the bottom plate 300 and disposed on both side surfaces of the battery cell assembly 100. To this end, the side plate 500 may be provided in a pair.
  • the compression pad 600 may be disposed between the pair of side plates 500 and the battery cell assembly 100.
  • the compression pad 600 may be provided only in pairs.
  • any one of the pair of compression pads 600 may be disposed on one side of the side plate 500 and the battery cell assembly 100 of the pair of side plates 500.
  • the other one of the pair of compression pads 600 may be disposed on the other side of the battery cell assembly 100 and the other side plate 500 of the pair of side plates 500.
  • the compression pads 600 are provided only as a pair, the volume ratio of the battery module 10 can be maximized as compared with the structure in which the compression pads are mounted in a plurality of two or more conventionally. Slimming of the battery module 10 can be implemented more easily.
  • the pair of compression pads 600 may be provided with a wire seating groove 650.
  • the wire seating groove 650 may be formed to have a predetermined length along the length direction of the pair of compression pads 600, and the pair of sensing wires 450 may be seated.
  • the depth of the wire seating groove 650 may correspond to the thickness of the pair of sensing wires 450. Accordingly, the pair of sensing wires 450 may not protrude out of the compression pad 600 when the wire seating grooves 650 are seated.
  • the wire seating groove 650 may be formed in the pair of side plates 500, as shown in Figure 3 instead of the pair of compression pad 600. That is, the pair of sensing wires 450 are seated on the pair of side plates 500, and the wire seating grooves 550 are formed to have a predetermined length along the length direction of the pair of sensing wires 450. It may be provided. A depth of the wire seating groove 550 may also correspond to a thickness of the pair of sensing wires 450.
  • the pair of sensing wires 450 are provided at both side portions of the battery module 10, space efficiency in the height direction of the battery module 10 may be increased.
  • the pair of sensing wires 450 are mounted so as not to protrude out of the side plate 500 or the compression pad 600 on both sides of the battery module 10.
  • the space efficiency of both sides of 10 can also be secured.
  • FIG. 4 is a view for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a view for explaining the main part of the sensing assembly of the battery module of Figure 4
  • Figure 6 is a side of the battery module of Figure 4 It is a figure for demonstrating the principal part of a plate.
  • the battery module 20 according to the present embodiment is substantially the same as or similar to the battery module 10 of the previous embodiment, the same or similar configuration will not be repeated, and the following description will be made of the difference from the previous embodiment. The explanation is centered.
  • the battery module 20 includes a battery cell assembly 100, a top plate 200, a bottom plate 300, a pair of compression pads 600, a sensing assembly 700, and It may include a pair of side plates 800.
  • the sensing assembly 700 may include a sensing wire 750, a first bus bar unit 760, and a second bus bar unit 780.
  • sensing wire 750 is substantially the same as or similar to the previous embodiment, redundant description will be omitted below.
  • the first bus bar unit 760 may include a bus bar body 762, a cover frame 764, and a connection pin 768.
  • bus bar main body 762 and the cover frame 764 are substantially the same as or similar to those of the foregoing embodiment, redundant description thereof will be omitted.
  • connection pin 768 may couple the first bus bar unit 760 and a pair of side plates 800 to be described later.
  • the connection pin 768 may be provided in plurality.
  • the plurality of connection pins 768 may be provided at both ends of the first bus bar unit 760, and may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the height direction of the first bus bar unit 760.
  • connection pins 768 may be provided at both side portions of the cover frame 764 and may be disposed to be spaced apart from each other along a height direction of the cover frame 764.
  • the second bus bar unit 780 may include a bus bar body 782, a cover frame 784, a control board 786, and a connection pin 788.
  • bus bar body 782, the cover frame 784, and the control board 786 are substantially the same as or similar to those of the foregoing embodiment, a redundant description will be omitted.
  • connection pin 788 may couple the second bus bar unit 780 and a pair of side plates 800 to be described later.
  • the connection pin 788 may be provided in plurality.
  • connection pins 788 may be provided at both ends of the second bus bar unit 780, and may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the height direction of the second bus bar unit 780.
  • connection pins 788 may be provided at both side portions of the cover frame 784 and may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the height direction of the cover frame 784.
  • Pin pair grooves 850 may be formed in the pair of side plates 800.
  • the connecting pins 768 of the first bus bar unit 760 and the connecting pins 788 of the second bus bar unit 780 may be inserted into the pin insertion groove 850.
  • the pin insertion groove 850 may be provided in plurality.
  • the plurality of pin insertion grooves 850 may be disposed to be spaced apart from each other along a height direction of the pair of side plates 800.
  • the sensing assembly 700 and the side plate 800 through the pin insertion structure of the side plate 800 more easily without the additional welding process, such as the sensing assembly 700 and the side plate 800 A combination of can be implemented.
  • FIG. 7 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 may include at least one battery module 10 and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 according to the previous embodiment.
  • the at least one battery module may be provided as the battery module 20 of the previous embodiment.
  • the battery module may be provided as an assembly of the battery module 10 and the battery module 20 of the previous embodiment.
  • the battery pack 1 may be provided in a vehicle as a fuel source of the vehicle.
  • the battery pack 1 may be provided in a motor vehicle in an electric vehicle, a hybrid car and other ways in which the battery pack 1 may be used as a fuel source.
  • the battery pack 1 may also be provided in other devices, devices, and facilities, such as an energy storage system using a secondary battery, in addition to the vehicle.
  • the device, the apparatus, and the facility including the battery pack 1 and the battery pack 1 such as the vehicle according to the present embodiment include the battery module 10 described above.
  • the battery pack 1 having all the advantages of (10) and devices, devices, and facilities such as automobiles having the battery pack 1 can be implemented.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 조립체, 배터리 셀 조립체의 상측을 커버하는 탑 플레이트, 배터리 셀 조립체의 하측을 커버하는 바텀 플레이트, 배터리 셀 조립체의 전후방을 커버하는 센싱 어셈블리, 배터리 셀 조립체의 양측면에 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트 및 한 쌍의 사이드 플레이트와 배터리 셀 조립체 사이에 배치되는 한 쌍의 압축 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 03월 07일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0026988호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
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) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 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 ~ 4.5V이다. 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 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 배터리 모듈이나 배터리 팩은, 최근 들어, 슬림화 트렌드에 따라 보다 컴팩트한 사이즈를 확보하면서 고 에너지 밀도를 구현할 수 있는 배터리 모듈이나 배터리 팩의 수요가 점차적으로 증가하고 있는 추세이다.
이에 따라, 배터리 모듈이나 배터리 팩 내에 구비되는 배터리 셀들의 용적률을 보다 더 확보하면서 보다 더 컴팩트한 사이즈를 구현할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 셀들의 용적률을 보다 더 확보하면서 보다 더 컴팩트한 사이즈를 구현할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 조립체; 상기 배터리 셀 조립체의 상측을 커버하는 탑 플레이트; 상기 탑 플레이트에 대향 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 하측을 커버하는 바텀 플레이트; 상기 바텀 플레이트와 상기 탑 플레이트의 전후방에 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 전후방을 커버하는 센싱 어셈블리; 상기 센싱 어셈블리, 상기 탑 플레이트 및 상기 바텀 플레이트와 결합되며, 상기 배터리 셀 조립체의 양측면에 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트; 및 상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 상기 배터리 셀 조립체 사이에 배치되는 한 쌍의 압축 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 센싱 어셈블리는, 상기 배터리 셀 조립체의 전방에 배치되며, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 결합되는 제1 버스바 유닛; 상기 제1 버스바 유닛과 대향 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 후방에서 상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 결합되는 제2 버스바 유닛; 및 상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛을 연결하며, 상기 한 쌍의 압축 패드 또는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트에 끼워지는 한 쌍의 센싱 와이어;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 센싱 와이어는, 플렉서블 인쇄회로기판으로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 압축 패드에는, 상기 한 쌍의 센싱 와이어가 안착되며, 상기 한 쌍의 센싱 와이어의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되는 와이어 안착홈;이 구비될 수 있다.
상기 와이어 안착홈의 깊이는, 상기 한 쌍의 센싱 와이어의 두께에 대응될 수 있다.
상기 한 쌍의 사이드 플레이트에는, 상기 한 쌍의 센싱 와이어가 안착되며, 상기 한 쌍의 센싱 와이어의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되는 와이어 안착홈;이 구비될 수 있다.
상기 와이어 안착홈의 깊이는, 상기 한 쌍의 센싱 와이어의 두께에 대응될 수 있다.
상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛은, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 적어도 하나의 연결핀;을 통해 상호 결합될 수 있다.
상기 연결핀은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 연결핀들은, 상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛의 양단부에 구비되며, 상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 사이드 플레이트에는, 상기 적어도 하나의 연결핀이 삽입되는 적어도 하나의 핀 삽입홈;이 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀들의 용적률을 보다 더 확보하면서 보다 더 컴팩트한 사이즈를 구현할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 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 측단면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 배터리 모듈의 센싱 어셈블리의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 배터리 모듈의 사이드 플레이트의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 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 측단면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 조립체(100), 탑 플레이트(200), 바텀 플레이트(300), 센싱 어셈블리(400), 사이드 플레이트(500) 및 압축 패드(600)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 조립체(100)는, 복수 개의 배터리 셀들(150)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 배터리 셀들(150)의 전극 리드들(155)은 후술하는 센싱 어셈블리(400)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 탑 플레이트(200)는, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상측을 커버할 수 있다. 이를 위해, 상기 탑 플레이트(200)는 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상측을 모두 커버할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
상기 바텀 플레이트(300)는, 상기 탑 플레이트(200)에 대향 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 바텀 플레이트(300)는 상기 배터리 셀 조립체(100)를 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 센싱 어셈블리(400)는 상기 탑 플레이트(200)와 상기 바텀 플레이트(300)의 전후방에 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전후방을 커버할 수 있다.
상기 센싱 어셈블리(400)는 상기 배터리 셀 조립체(100)와 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전압이나 온도를 센싱할 수 있다. 아울러, 상기 센싱 어셈블리(400)는 외부 전원 등과 연결될 수 있다.
이러한 상기 센싱 어셈블리(400)는, 제1 버스바 유닛(410), 제2 버스바 유닛(430) 및 센싱 와이어(450)를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바 유닛(410)은, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전방에 배치되며, 후술하는 한 쌍의 사이드 플레이트(500)와 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제1 버스바 유닛(410)은 상기 탑 플레이트(200) 및 상기 바텀 플레이트(300)와도 함께 결합될 수 있다.
이러한 상기 제1 버스바 유닛(410)은, 버스바 본체(412) 및 커버 프레임(414)을 포함할 수 있다.
상기 버스바 본체(412)는, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상기 배터리 셀들(150)의 전극 리드들(155)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바 본체(412)에는 상기 배터리 셀들(155)의 전극 리드들(155)과 전기적으로 접촉 연결되는 복수 개의 버스바들이 마련될 수 있다.
상기 커버 프레임(414)은, 상기 버스바 본체(412)의 전방을 커버할 수 있다. 이러한 상기 커버 프레임(414)은 상기 배터리 모듈(10)의 전면부를 형성할 수 있다.
상기 제2 버스바 유닛(430)은, 상기 배터리 셀 조립체(100)를 사이에 두고 상기 제1 버스바 유닛(410)과 대향 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 후방에서 후술하는 한 쌍의 사이드 플레이트(500)와 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제2 버스바 유닛(430)은 상기 탑 플레이트(200) 및 상기 바텀 플레이트(300)와도 함께 결합될 수 있다.
이러한 상기 제2 버스바 유닛(430)은, 버스바 본체(432), 커버 프레임(434) 및 제어 보드(436)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 본체(432)는, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상기 배터리 셀들(150)의 전극 리드들(155)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바 본체(432)에는 상기 배터리 셀들(155)의 전극 리드들(155)과 전기적으로 접촉 연결되는 복수 개의 버스바들이 마련될 수 있다.
상기 커버 프레임(434)은, 상기 버스바 본체(432)의 후방을 커버할 수 있다. 이러한 상기 커버 프레임(434)은 상기 배터리 모듈(10)의 후면부를 형성할 수 있다.
상기 제어 보드(436)는, 상기 센싱 어셈블리(400)의 동작을 제어하기 위한 것으로서, 상기 버스바 본체(432)와 상기 커버 프레임(434) 사이에 장착될 수 있다. 이러한 상기 제어 보드(436)는 인쇄회로기판으로 마련될 수 있다.
상기 센싱 와이어(450)는, 상기 제1 버스바 유닛(410)과 상기 제2 버스바 유닛(430)을 연결할 수 있다. 이러한 상기 센싱 와이어(450)는 플렉서블 인쇄회로기판으로 마련될 수 있으며, 한 쌍으로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)는, 후술하는 한 쌍의 사이드 플레이트(500) 또는 후술하는 한 쌍의 압축 패드(600)에 끼워질 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)가 상기 배터리 모듈(10)의 양측면 부분에 마련될 수 있다.
상기 사이드 플레이트(500)는, 상기 탑 플레이트(200) 및 상기 바텀 플레이트(300)와 결합되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 양측면에 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 사이드 플레이트(500)는 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 압축 패드(600)는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)와 상기 배터리 셀 조립체(100) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상기 압축 패드(600)는 한 쌍으로만 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 압축 패드(600) 중 어느 하나는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500) 중 어느 하나의 사이드 플레이트(500)와 상기 배터리 셀 조립체(100)의 일측면에 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 압축 패드(600) 중 다른 하나는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500) 중 다른 하나의 사이드 플레이트(500)와 상기 배터리 셀 조립체(100)의 타측면에 배치될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 압축 패드(600)가 한 쌍으로만 마련되기에, 종래 둘 이상의 복수 개로 압축 패드가 장착되는 구조에 비해 상기 배터리 모듈(10)의 용적률을 극대화시킬 수 있으며, 상기 배터리 모듈(10)의 슬림화를 보다 용이하게 구현할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 압축 패드(600)에는 와이어 안착홈(650)이 구비될 수 있다.
상기 와이어 안착홈(650)은, 상기 한 쌍의 압축 패드(600)의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성될 수 있으며, 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)가 안착될 수 있다.
상기 와이어 안착홈(650)의 깊이는 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)의 두께에 대응될 수 있다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)는 상기 와이어 안착홈(650) 안착 시 상기 압축 패드(600) 밖으로 돌출되지 않을 수 있다.
한편, 상기 와이어 안착홈(650)은 상기 한 쌍의 압축 패드(600) 대신에 도 3에 개시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)에 형성되는 것도 가능할 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(500)에는 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)가 안착되며, 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되는 와이어 안착홈(550)이 구비될 수 있다. 상기 와이어 안착홈(550)의 깊이, 또한, 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)의 두께에 대응될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)가 상기 배터리 모듈(10)의 양측면부에 구비되므로, 상기 배터리 모듈(10)의 높이 방향에서의 공간 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 한 쌍의 센싱 와이어(450)가 상기 배터리 모듈(10)의 양측면에서 상기 사이드 플레이트(500) 또는 상기 압축 패드(600) 밖으로 돌출되지 않게 장착되므로, 상기 배터리 모듈(10)의 양측면 공간 효율성 또한 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4의 배터리 모듈의 센싱 어셈블리의 주요부를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 4의 배터리 모듈의 사이드 플레이트의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 중복 설명하지 않고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 배터리 모듈(20)은, 배터리 셀 조립체(100), 탑 플레이트(200), 바텀 플레이트(300), 한 쌍의 압축 패드(600), 센싱 어셈블리(700) 및 한 쌍의 사이드 플레이트(800)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 조립체(100), 상기 탑 플레이트(200), 상기 바텀 플레이트(300) 및 상기 한 쌍의 압축 패드(600)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 센싱 어셈블리(700)는, 센싱 와이어(750), 제1 버스바 유닛(760) 및 제2 버스바 유닛(780)을 포함할 수 있다.
상기 센싱 와이어(750)는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 제1 버스바 유닛(760)은, 버스바 본체(762), 커버 프레임(764) 및 연결핀(768)을 포함할 수 있다.
상기 버스바 본체(762) 및 상기 커버 프레임(764)은, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 연결핀(768)은, 상기 제1 버스바 유닛(760)과 후술하는 한 쌍의 사이드 플레이트(800)를 상호 결합시킬 수 있다. 이러한 상기 연결핀(768)은 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 연결핀들(768)은 상기 제1 버스바 유닛(760)의 양단부에 구비되며, 상기 제1 버스바 유닛(760)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수 개의 연결핀들(768)은 상기 커버 프레임(764)의 양측면부에 구비되며, 상기 커버 프레임(764)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 제2 버스바 유닛(780)은, 버스바 본체(782), 커버 프레임(784), 제어 보드(786) 및 연결핀(788)을 포함할 수 있다.
상기 버스바 본체(782), 상기 커버 프레임(784) 및 상기 제어 보드(786)은, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 연결핀(788)은, 상기 제2 버스바 유닛(780)과 후술하는 한 쌍의 사이드 플레이트(800)를 상호 결합시킬 수 있다. 이러한 상기 연결핀(788)은 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 연결핀들(788)은 상기 제2 버스바 유닛(780)의 양단부에 구비되며, 상기 제2 버스바 유닛(780)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수 개의 연결핀들(788)은 상기 커버 프레임(784)의 양측면부에 구비되며, 상기 커버 프레임(784)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 사이드 플레이트(800)에는, 핀 삽입홈(850)이 형성될 수 있다.
상기 핀 삽입홈(850)에는 상기 제1 버스바 유닛(760)의 상기 연결핀들(768)과 상기 제2 버스바 유닛(780)의 상기 연결핀들(788)이 삽입될 수 있다.
상기 핀 삽입홈(850)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 핀 삽입홈들(850)은 상기 한 쌍의 사이드 플레이트(800)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 이러한 상기 센싱 어셈블리(700)와 상기 사이드 플레이트(800)의 핀 삽입 연결 구조를 통해 별도의 추가적인 용접 등의 접합 공정 없이도 보다 간편하게 상기 센싱 어셈블리(700)와 상기 사이드 플레이트(800)의 결합을 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈은 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(20)로 구비되는 것도 가능할 수 있다. 또한, 상기 배터리 모듈은 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 상기 배터리 모듈(20)의 집합체로 마련되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10) 을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 상기 배터리 셀들(150)의 용적률을 보다 더 확보하면서 보다 더 컴팩트한 사이즈를 구현할 수 있는 상기 배터리 모듈(10, 20), 이러한 상기 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 상기 배터리 팩(1) 및 이러한 상기 배터리 팩(1)을 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.

Claims (12)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 조립체;
    상기 배터리 셀 조립체의 상측을 커버하는 탑 플레이트;
    상기 탑 플레이트에 대향 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 하측을 커버하는 바텀 플레이트;
    상기 바텀 플레이트와 상기 탑 플레이트의 전후방에 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 전후방을 커버하는 센싱 어셈블리;
    상기 센싱 어셈블리, 상기 탑 플레이트 및 상기 바텀 플레이트와 결합되며, 상기 배터리 셀 조립체의 양측면에 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트; 및
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 상기 배터리 셀 조립체 사이에 배치되는 한 쌍의 압축 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 어셈블리는,
    상기 배터리 셀 조립체의 전방에 배치되며, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 결합되는 제1 버스바 유닛;
    상기 제1 버스바 유닛과 대향 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 후방에서 상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 결합되는 제2 버스바 유닛; 및
    상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛을 연결하며, 상기 한 쌍의 압축 패드 또는 상기 한 쌍의 사이드 플레이트에 끼워지는 한 쌍의 센싱 와이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 센싱 와이어는,
    플렉서블 인쇄회로기판으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 압축 패드에는,
    상기 한 쌍의 센싱 와이어가 안착되며, 상기 한 쌍의 센싱 와이어의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되는 와이어 안착홈;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 와이어 안착홈의 깊이는,
    상기 한 쌍의 센싱 와이어의 두께에 대응되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트에는,
    상기 한 쌍의 센싱 와이어가 안착되며, 상기 한 쌍의 센싱 와이어의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되는 와이어 안착홈;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 와이어 안착홈의 깊이는,
    상기 한 쌍의 센싱 와이어의 두께에 대응되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛은,
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트와 적어도 하나의 연결핀;을 통해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결핀은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 연결핀들은,
    상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛의 양단부에 구비되며, 상기 제1 버스바 유닛과 상기 제2 버스바 유닛의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 사이드 플레이트에는,
    상기 적어도 하나의 연결핀이 삽입되는 적어도 하나의 핀 삽입홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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