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WO2020145530A1 - 내부 플레이트를 포함한 배터리 모듈 - Google Patents

내부 플레이트를 포함한 배터리 모듈 Download PDF

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WO2020145530A1
WO2020145530A1 PCT/KR2019/017600 KR2019017600W WO2020145530A1 WO 2020145530 A1 WO2020145530 A1 WO 2020145530A1 KR 2019017600 W KR2019017600 W KR 2019017600W WO 2020145530 A1 WO2020145530 A1 WO 2020145530A1
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WO
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module
battery module
battery
wall
module case
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2019/017600
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박지수
강춘권
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
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Priority to EP19908676.0A priority patent/EP3770992B1/en
Priority to JP2020547349A priority patent/JP7101794B2/ja
Priority to US16/982,989 priority patent/US12266777B2/en
Priority to CN201980020687.6A priority patent/CN111937180B/zh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module including an inner plate, and more particularly, to a battery module that prevents ignition or explosion between secondary cells, which are internal components, and improves cooling efficiency.
  • lithium secondary batteries are free of charge and discharge because they have little memory effect compared to nickel-based secondary batteries. The self-discharge rate is very low and it is spotlighted for its high energy density.
  • the lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an exterior material for sealing and storing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery pouch exterior material.
  • secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in middle- and large-sized devices such as automobiles and power storage devices.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • a pouch type secondary battery is frequently used in such medium-to-large-sized devices due to the advantage of easy lamination.
  • a plurality of secondary batteries may ignite or explode due to specific factors (eg, malfunction or configuration failure), or an accident may occur in which the secondary batteries ignite or explode due to external impact.
  • a battery module is disposed so that a plurality of secondary batteries are very close to each other, even when one secondary battery is ignited or exploded, flame or heat is easily transferred to another adjacent secondary battery, resulting in secondary explosion or ignition. There was an easy problem.
  • a battery module having a plurality of secondary batteries arranged in such a compact manner can easily and quickly accumulate heat inside the battery module, thereby shortening the life of the battery module. Accordingly, in the prior art, it is very important to effectively discharge the internal heat of the battery module to the outside.
  • an object of the present invention is to provide a battery module that prevents ignition or explosion between secondary cells, which is an internal component, and improves cooling efficiency.
  • a plurality of can-type secondary batteries arranged in a horizontally laid form
  • a bus bar at least partially made of an electrically conductive material to electrically connect the plurality of can-type secondary batteries
  • An empty space is formed inside to accommodate the plurality of can-type secondary batteries, and at least two ribs formed to surround the empty space and at least two ribs protruding outward from the outer wall are provided.
  • a module case constructed by being stacked in the lying direction of the can-type secondary battery;
  • It includes an inner plate which is interposed between the two or more module cases and is erected in a direction perpendicular to the stacking direction of the module cases.
  • the inner plate can be positioned to contact the protruding end of the rib.
  • a fixing groove inserted in the inner direction may be formed so that the distal end of the rib is inserted and fixed.
  • the inner plate has a concavo-convex structure formed by bending to protrude in a horizontal direction, and the concavo-convex structure can be inserted between the two or more ribs.
  • bus bar can be inserted between one rib and another adjacent rib.
  • a curved groove may be formed in the inner direction at the end of the rib connected to the outer wall of the module case.
  • the bus bar may be fixed in position by inserting one end into the curved groove of the rib and the other end into the curved groove of the other rib.
  • the module case may include a bumper portion having a spaced apart from the outer wall and spaced a predetermined distance from the outer surface of the outer wall so as to absorb external shock applied to the battery module.
  • It may have a plate-shaped portion that is bent and extended in a direction corresponding to the outer wall of the module case from an end portion in the extension direction of the extension portion and formed with a linear rib.
  • bus bar may be located between the plate-shaped portion of the bumper portion and the outer wall of the module case.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes at least one battery module.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes at least one or more of the battery pack.
  • the battery module when the battery module is charged and discharged, heat generated in the secondary battery is transferred to the ribs of the module case and the inner plate contacting the ribs, and discharged to the outside through the air contacting the inner plate can do. Accordingly, it is possible to improve the cooling efficiency of the battery module.
  • the battery module can block the plurality of can-type secondary cells accommodated in different module cases so as not to be affected by flame or gas, so that the stability of the battery module Can effectively improve
  • the inner plate is easily fixed between two or more module cases, The manufacturing process can be done easily.
  • the cooling efficiency of the battery module can be further increased by effectively increasing the contact area between the fixing groove and the rib.
  • the uneven structure formed on the inner plate is inserted between two or more ribs, so that the inner plate is easily fixed between two or more module cases, so that the manufacturing process can be facilitated.
  • the cooling efficiency of the battery module can be further increased by effectively increasing the contact area between the uneven structure and the rib.
  • the bus bar is inserted between one rib and another adjacent rib, so that the process of accurately positioning the bus bar on the mounting portion of the module case can be facilitated.
  • the bus bar can be prevented from flowing in the front-rear direction, so that the welding process can be performed quickly and completely.
  • the module case is provided with a bumper portion configured to absorb external shock applied to the battery module, and when an external shock occurs in the battery module, the bumper portion absorbs the shock preferentially and incorporates a secondary battery. Can protect. Accordingly, it is possible to increase the stability of the battery module.
  • the bumper portion of the module case covers a portion of the bus bar that is easily exposed in the front-rear direction, thereby preventing contact or collision with external conductive materials and maintaining electrical insulation from the outside. I can do it. Accordingly, when an external shock occurs, a secondary accident due to electric leakage of the battery module can be prevented.
  • the bumper portion and the auxiliary bumper portion can more effectively absorb the external impact applied to the battery module. Accordingly, the secondary battery embedded in the battery module is protected from external shocks, thereby effectively preventing fire or explosion.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a state in which some components of a battery module according to an embodiment of the present invention are separated.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a can-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial front view schematically showing an enlarged area of region C of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a partial front view schematically showing some components and an inner plate of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional side view schematically showing an enlarged cut portion of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a right side view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view schematically showing an enlarged portion of a battery module cut along the line A-A' in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a state of a module case which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a left perspective view schematically showing a state of a module case which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view schematically showing a state in which some components of a battery module according to an embodiment of the present invention are separated.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically showing a state in which some components of a battery module according to an embodiment of the present invention are separated.
  • Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a can-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 200 includes a plurality of can-type secondary cells 100, at least one bus bar 220, and at least two or more module cases 210 , And an inner plate 230.
  • the can-type secondary battery 100 may include an electrode assembly 110, a battery can 112, and a cap assembly 113.
  • the electrode assembly 110 may have a structure in which a separator is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the positive electrode tab 114 is attached to the positive electrode plate to be connected to the cap assembly 113, and the negative electrode plate has a negative electrode tab. 115 may be attached and connected to the bottom of the battery can 112.
  • the battery can 112 may be formed with an empty space therein to accommodate the electrode assembly 110. Particularly, the battery can 112 may be formed in a cylindrical or square shape and an open top. In addition, the battery can 112 may be made of a metal material such as steel or aluminum to secure rigidity and the like. And, the battery can 112, the negative electrode tab is attached to the bottom, as well as the lower portion of the battery can 112, the battery can 112 itself can function as a negative electrode terminal.
  • the cap assembly 113 is coupled to the top opening of the battery can 112 to seal the open end of the battery can 112.
  • the cap assembly 113 may have a shape such as a circular shape or a square shape according to the shape of the battery can 112, and includes sub-components such as a top cap (C1), a safety vent (C2), and a gasket (C3). can do.
  • the top cap (C1) located on the top of the cap assembly, may be configured in a protruding form in the upper direction.
  • a top cap (C1) can function as a positive electrode terminal in the can-type secondary battery 100.
  • the top cap C1 may be electrically connected to another secondary battery 100, a load, or a charging device through an external device, such as a bus bar 220.
  • the top cap (C1) for example, may be formed of a metal material such as stainless steel or aluminum.
  • the safety vent C2 may be configured to be deformed when the internal pressure of the secondary battery 100, that is, the internal pressure of the battery can 112 increases to a certain level or more.
  • the gasket (C3) may be made of a material having electrical insulation so that the rim of the top cap (C1) and the safety vent (C2) can be insulated from the battery can (112).
  • the cap assembly 113 may further include a current blocking member C4.
  • the current blocking member (C4) is also called a CID (Current Interrupt Device), when the internal pressure of the battery increases due to gas generation, the shape of the safety vent (C2) is reversed, between the safety vent (C2) and the current blocking member (C4) The contact of the wire is cut off, or the current blocking member C4 is damaged, so that the electrical connection between the safety vent C2 and the electrode assembly 110 may be blocked.
  • CID Current Interrupt Device
  • the configuration of such a can type secondary battery 100 is well known to those skilled in the art at the time of filing of the present invention, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the battery module 200 according to the present invention is not limited to the configuration of a specific can-type secondary battery 100. That is, various types of secondary cells known at the time of filing of the present invention can be employed in the battery module 200 according to the present invention.
  • the can-type secondary battery 100 of FIG. 3 is illustrated based on the cylindrical secondary battery 100, but the square secondary battery 100 may be applied to the battery module 200 according to the present invention.
  • the plurality of can-type secondary batteries 100 may be provided in a form arranged in the front-rear direction (Y direction) and the vertical direction (Z direction).
  • the plurality of can-type secondary batteries 100 may be configured in a form arranged in the front-rear direction.
  • the plurality of can-type secondary batteries 100 may be configured in a form arranged in the vertical direction.
  • the plurality of can-type secondary batteries 100 may be arranged in a cylindrical battery can (112 in FIG. 3) in which tubular portions face each other.
  • the plurality of can-type secondary cells 100 may be configured in a form lying in a horizontal direction.
  • the horizontal direction means a direction parallel to the ground. That is, as illustrated in FIG. 2, each can-type secondary battery 100 may be configured to be elongated in a left-right direction (X-axis direction of the drawing). At this time, some of the entire can-type secondary battery 100, when viewed in the F direction of FIG. 1, the positive electrode terminal 111a and the negative electrode terminal 111b may be located in the left and right directions, respectively. In addition, the rest, the positive electrode terminal 111a and the negative electrode terminal 111b of each can-type secondary battery 100 may be located in the right and left directions, respectively.
  • the terms indicating the direction before, after, left, right, up, down described in this specification may vary depending on the position of the observer or the placed form of the object.
  • the directions of the front, rear, left, right, up, and down are divided and shown based on when viewed in the F direction.
  • the height of the battery module 200 can be configured to be low. That is, when the can-type secondary battery 100 is laid down, the battery module 200 having a shorter vertical height may be configured. Therefore, it is easy to design the battery module 200 having a low height.
  • the bus bar 220 may electrically connect between the plurality of can-type secondary batteries 100, such as all of the secondary batteries 100, or some of the secondary batteries 100.
  • the bus bar 220 at least a portion may be made of an electrically conductive material.
  • the bus bar 220 may be made of a metal material such as copper, aluminum, nickel, or the like.
  • the bus bar 220 may be provided with a body portion 222 and the connecting portion 224.
  • the body portion 222 of the bus bar 220 may be configured in a plate shape. Moreover, the bus bar 220 may be configured in the form of a metal plate to secure rigidity and electrical conductivity. In particular, the main body portion 222 may be configured in a form erected in the vertical direction (Z-axis direction of the drawing) along the electrode terminals 111 of the plurality of can-type secondary batteries 100.
  • a plurality of can-type secondary batteries 100 are laid down in the left-right direction (X-axis direction of the drawing) in the front-rear direction (Y-axis direction of the drawing) and/or the vertical direction (Z-axis direction of the drawing)
  • the electrode terminals 111 of the various secondary batteries 100 may be configured in a form arranged in parallel in the front-rear direction and the vertical direction.
  • the main body portion 222 may be configured in a form erected flat in the front-rear direction or the up-down direction as a plate shape according to the arrangement direction of the electrode terminals 111 of the plurality of secondary batteries 100.
  • the main body portion 222 of the bus bar 220 may be configured in a form in which the upper end portion is bent in the inner direction.
  • the upper end of the body portion 222 of the bus bar 220 may be a portion for sensing a voltage by a sensing member (not shown).
  • a contact hole H3 for connection or contact of the sensing member may be formed at a bent portion of the bus bar 220.
  • the upper end portion of the main body portion 222 may be configured to be bent about 90 degrees toward the inner direction.
  • connection unit 224 may be configured to contact (join) the electrode terminals 111 of the plurality of can-type secondary batteries 100 so as to be electrically connected between the plurality of can-type secondary batteries 100.
  • a plurality of the connection portions 224 may be formed in a shape extending from the main body portion 222 in the front-rear direction (Y direction).
  • the connection part 224 may contact the electrode terminals 111 of some of the secondary batteries 100 among all the secondary batteries 100 to electrically connect the plurality of secondary batteries 100.
  • connection part 224 may contact the same polarity of the plurality of can-type secondary batteries 100 and connect them in parallel.
  • connection part 224 may contact the electrode terminals 111 of some of the secondary batteries 100 among all the secondary batteries 100 and electrically and parallelly connect them therebetween.
  • the battery module 200 may include a connection bus bar 225.
  • the connecting bus bar 225 may be configured to electrically connect between the two or more bus bars 220.
  • the battery module 200 may be provided with three connecting bus bars 225.
  • the connecting bus bar 225 may be configured such that one side is connected to one bus bar 220 and the other side is connected to another bus bar 220.
  • the battery module 200 may include an external bus bar 227.
  • the external bus bar 227 may serve as a final external input/output electrical terminal of the battery module 200.
  • the external bus bar 227 may be configured to contact a portion of the bus bar 220 (223 in FIG. 11).
  • the battery module 200 may be provided with two external bus bars 227 that serve as external external input/output positive terminal and external input/output negative terminal respectively.
  • the module case 210 may be configured by stacking at least two or more of the can-type secondary battery 100 in a lying direction (X direction).
  • X direction a lying direction
  • the battery module 200 when viewed in the F direction, may be configured to stack another module case 210 on the left or right side of one module case 210. have.
  • the stacking direction is not necessarily limited to one direction, and may be an up-down direction (Z direction) according to the lying direction of the can-type secondary battery 100.
  • the module case 210 may include an outer wall 210c.
  • the outer wall may be formed to surround an empty space formed therein to accommodate the plurality of can-type secondary batteries 100.
  • the outer wall 210c of the module case 210 is a first outer wall formed in front, rear, up, down, left, and right directions to form an inner space ( 210c1), a second outer wall 210c2, a third outer wall 210c3, a fourth outer wall 210c4, a fifth outer wall 210c5, and a sixth outer wall 210c6.
  • the outer wall 210c6 may be formed to connect the front, rear, top, bottom, left, and right sides of the module case 210 in a planar manner.
  • the module case 210 may be provided with at least a portion of the electrically insulating polymer material.
  • the polymer material may be polyvinyl chloride.
  • the module case 210 is provided with an outer wall 210c, thereby effectively protecting the plurality of secondary batteries 100 accommodated therein from external impact.
  • FIG. 4 is a partial front view schematically showing an enlarged area of region C of the battery module of FIG. 1.
  • At least two ribs R1 formed by protruding from the outer wall 210c of the module case 210 in an outer direction (left-right direction, X-direction) may be provided. That is, the ribs R1 may be protruded from the outer wall 210c to secure a space between one module case 210 and the other module case 210.
  • a plurality of ribs R1 may be formed on the right outer wall 210c6 of one module case 210.
  • the plurality of ribs (R1) may be in the form protruding in the right direction from the right outer wall (210c6).
  • a plurality of ribs R1 may be formed on the left outer wall 210c5 of the other module case 210.
  • the ribs R1 of the other module case 210 may be protruded in the left direction from the left outer wall 210c5.
  • the ribs R1 of the other module case 210 may be formed at positions corresponding to the ribs R1 of one module case 210.
  • the battery module 200 may further include an inner plate 230 and an insulating sheet 290.
  • the inner plate 230 may be positioned to be interposed between the two or more module cases 210.
  • the inner plate 230 may be configured in a form erected in a direction perpendicular to the stacking direction of the module case 210 (up and down direction). That is, the inner plate 230 may be in the form of a plate extending in the vertical direction (Z direction) and the front-rear direction (X direction).
  • the inner plate 230 may include a plurality of can-type secondary batteries 100 accommodated in other module cases 210. To prevent the flame or gas from being affected. To this end, the inner plate 230 may have a size to cover the horizontal side of the plurality of can-type secondary batteries 100.
  • the inner plate 230 is a direction in which the plurality of can-type secondary batteries 100 are laid (X direction), that is, secondary stored in one module case 210.
  • the battery 100 and the secondary battery 100 accommodated in the other module case 210 may be disposed at corresponding positions.
  • both sides of the inner plate 230 in the horizontal direction (X direction) are positioned to face each of the right outer wall 210c6 of one module case 210 and the left outer wall 210c5 of the other module case 210, respectively.
  • the inner plate 230 may have a size capable of covering the entire plurality of can-type secondary batteries 100 accommodated in the module case 210.
  • the inner plate 230 may be positioned to contact the protruding end of the rib (R1). That is, the inner plate 230 may have a shape extending along the distal end of the rib R1 in the vertical direction (Z direction) and the front-rear direction (Y direction).
  • one inner plate 230 includes a rib R1 formed in one module case 210 and a distal end of each rib R1 formed in the other module case 210. It can be positioned to contact with.
  • the heat generated in the secondary battery 100 during charging and discharging of the battery module 200 is in contact with the rib R1 of the module case 210 and the rib R1 It is transferred to the plate 230 and can be discharged to the outside through the air contacting the inner plate 230. Accordingly, the cooling efficiency of the battery module 200 can be improved.
  • the inner plate 230 in contact with the rib R1 may form a gas discharge passage T1.
  • the gas discharge passage (T1), the left outer wall (210c5) or the right outer wall (210c6) of the module case 210, and the left outer wall (210c5) or the inner plate facing the right outer wall (210c6) It may be made of one side in the horizontal direction of (230).
  • the rib (R1) of the module case 210, the inner plate 230 so that a space where the gas generated between the outer wall 210c and the inner plate 230 of the module case 210 can be moved is formed ) May have a length protruding in the left or right direction so as to be spaced apart from the outer wall 210c by a predetermined distance.
  • the ends of the gas discharge passage T1 may be outer circumferential portions (front end and rear end) of the outer wall 210c in the front-rear direction of the module case 210.
  • the gas generated from the plurality of can-type secondary batteries 100 is disposed along the gas discharge passage T1 formed between the outer wall 210c of the module case 210 and one side of the inner plate 230. It may be moved to the front end and the rear end of the outer wall 210c of the module case 210, and may be discharged outside the battery module 200.
  • an inner plate 230 is interposed between the two module cases 210.
  • the battery module 200 may be formed with a gas discharge passage T1 composed of one side surface of the right outer wall 210c6 of the module case 210 on the right side and the inner plate 230.
  • the battery module 200 may be formed with a gas discharge passage T1 composed of a left outer wall 210c5 of the right module case 210 and a right side of the inner plate 230.
  • the insulating sheet 290 may be provided on the outer surface of the bus bar 220. That is, the insulating sheet 290 may be configured to prevent the bus bar 220 from contacting with an external conductive material. Furthermore, the insulating sheet 290 may include an electrically insulating material. In addition, the insulating material may be, for example, a silicone-based polymer (resin). In addition, a plurality of openings (O2 in FIG. 2) may be formed in the insulating sheet 290 so that the rib R1 can penetrate the insulating sheet 290.
  • FIG. 5 is a partial front view schematically showing some components and an inner plate of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the inner plate is shown cut in the vertical direction, and the rest of the components are schematically shown from the front.
  • the inner plate 230B of FIG. 5 may further have a fixing groove G1 inserted in the body inner direction on the outer surface.
  • the fixing groove G1 may have an indented size such that the distal end of the rib R1 is inserted and fixed.
  • the fixing groove G1 may be formed as many as the number of the ribs R1.
  • a plurality of fixing grooves G1 may be formed in the inner plate 230B.
  • the fixing groove G1 may be formed at a position corresponding to the rib R1.
  • the inner plate 230B may be formed by a number of ribs of a fixing groove G1 inserted from the left to the right in the body and a fixing groove G1 inserted from the right to the left in the body.
  • FIG. 6 is a cross-sectional side view schematically showing an enlarged cut portion of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the inner plate 230C of FIG. 6 may further have an uneven structure K1 having a structure that is bent to protrude in a horizontal direction.
  • the uneven structure K1 when the inner plate 230C is erected in the vertical direction, the bent portion in the left and right direction, the bent portion in the upper direction again, the bent portion in the left and right direction, and the upper direction again Can have a bent part.
  • the uneven structure K1 may have a shape inserted between the two or more ribs R1. At this time, the length in the vertical direction of the uneven structure K1 may be formed in a size corresponding to the distance between the ribs R1 arranged in the vertical direction.
  • the inner plate 230C may have an uneven structure K1 protruding to the left and an uneven structure K1 protruding to the right.
  • the uneven structure K1 may have a shape inserted between two adjacent ribs R1 in the vertical direction.
  • the uneven structure (K1) formed on the inner plate (230C) is inserted between the two or more ribs (R1), the inner plate (230C) is the two or more module case (210) ), and the manufacturing process can be easily performed.
  • the cooling efficiency of the battery module 200 can be further increased by effectively increasing the contact area between the uneven structure K1 and the rib R1.
  • the single module case 210 may be configured to accommodate a portion of the entire secondary battery 100 by forming an empty space therein.
  • the other module case 210, an empty space is formed therein may be configured to accommodate the remaining portion of all the secondary battery 100.
  • each of the one module case 210 and the other module case 210 is configured such that a space for accommodating each secondary battery 100 is separated from each other by a hollow H1. Can be.
  • the hollow H1 may be configured to have a space for accommodating each secondary battery 100, as shown in FIG. 6.
  • the other module case 210 may be configured to be coupled to one side of the horizontal direction (X direction) of one module case 210, as shown in FIG. 2.
  • the one module case 210 and the other module case 210 may be coupled to each other by a male and female coupling structure (not shown), or may be bolted (not shown).
  • the one module case 210 and the other module case 210 may be connected to each other without separate members for fixing each other.
  • a mounting portion 217 for mounting the bus bar 220 may be formed in each of the one module case 210 and the other module case 210.
  • a mounting portion 217 for mounting the bus bar 220 may be formed in each of the one module case 210 and the other module case 210.
  • the mounting portion 217 may be provided on the left and right outer walls 210c of each of the one module case 210 and the other module case 210.
  • a mounting portion 217 may be provided on each of the left outer wall 210c5 and the right outer wall 210c6 of each of the one module case 210 and the other module case 210. have.
  • a mounting space in which four bus bars 220 can be mounted may be formed in each of the mounting units 217.
  • the present invention the fixing of the plurality of secondary cells 100 and the fixing of the bus bar 220 can be made at a time by the module case 210.
  • the hollow H1 formed in the inner space of the module case 210 is in the form of a can-type secondary battery 100 It may be configured in a cylindrical shape to correspond to.
  • each hollow H1 of one module case 210 and another module case 210 penetrates the module case 210 in the longitudinal direction (X-axis direction of the drawing) of the secondary battery 100. It can be configured in the form.
  • the hollow H1 for accommodating the secondary battery 100 in the module case 210 is formed in a form that penetrates in the left-right direction (X-axis direction), and the secondary battery located inside the module case 210
  • the electrode terminal 111 of the (100) may be configured to be exposed to the outside in the left and right direction of the module case 210. Therefore, in this case, the bus bar 220 located on the outside may be in direct contact with the electrode terminal 111 of the secondary battery 100 exposed to the outside.
  • the module case 210 may include a first frame 212a and a second frame 212b.
  • the first frame 212a and the second frame 212b may be configured to meet and combine with each other in one side and the other side in the left-right direction (X direction).
  • X direction left-right direction
  • the first frame 212a when viewed in the F direction of FIG. 1, the first frame 212a is disposed on the left side of the plurality of secondary batteries 100 and the left portion of the plurality of secondary batteries 100 Can accommodate.
  • the second frame 212b may be located on the right side of the plurality of secondary batteries 100 to accommodate the right portion of the plurality of secondary batteries 100.
  • the first frame 212a and the second frame 212b are configured to cover one side and the other side of the plurality of secondary batteries 100, respectively, so as to cover the outer surfaces of the can-type secondary batteries 100 as a whole.
  • Can For example, when the can-type secondary battery 100 is a cylindrical secondary battery 100, the first frame 212a and the second frame 212b cover the outer surface of the cylindrical battery as a whole, thereby the secondary battery 100
  • the side of the up and down direction of the battery module 200 may be configured to not be exposed to the outside.
  • the first frame 212a may be disposed on the left side of the plurality of secondary batteries 100 to accommodate the left portion of the plurality of secondary batteries 100.
  • the second frame 212b may be located on the right side of the plurality of secondary batteries 100 to accommodate the right portion of the plurality of secondary batteries 100.
  • the insulating property of the secondary battery 100 is improved, and the secondary battery from external physical and chemical elements (100) can be protected.
  • the second frame 212b may be configured to be connected to one side in the horizontal direction of the first frame 212a, as shown in FIG. 2.
  • the first frame 212a and the second frame 212b may be fixed in a male and female coupling structure.
  • the coupling groove 212a1 is formed in the first frame 212a
  • the coupling protrusion 212b1 is formed in the second frame 212b, and may be coupled to each other.
  • the other module case 210 may include a first frame 212a and a second frame 212b.
  • first frame 212a and the second frame 212b are compared with the first frame 212a and the second frame 212b of one module case 210 described above, the first frame 212a ) And the second frame 212b may have the same configuration, except that the positions are reversed.
  • the front and rear positions of the other module case 210 are rotated and changed, the same arrangement as the first frame 212a and the second frame 212b of the one module case 210 is performed. Have.
  • FIG. 7 is a right side view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view schematically showing an enlarged portion of a battery module cut along the line A-A' in FIG. 7.
  • the module case 210B disclosed in FIG. 7 unlike the module case 210 of FIG. 1, has ribs R1 in each of the hollow H1 into which the secondary battery 100 is inserted. ) May be formed in plural. That is, in the module case 210 of FIG. 1, the hollows arranged in the front-rear direction are alternately formed with ribs R1, but the module case 210B of FIG. 7 is continuous for each hollow H1 in which the secondary battery is accommodated. In this way, the ribs R1 are formed.
  • the bus bar 220 may be inserted between one rib R1 and another rib R1 adjacent in the front-rear direction. Specifically, one end and the other end in the front-rear direction of the bus bar 220 may be configured to contact each of the other ribs R1 adjacent to one rib R1 arranged in the front-rear direction. For example, as shown in FIG. 7, the bus bar 220 has a front end contacting the rear end of one rib R1, and the other end of the bus bar 220 adjacent to the other rib R1. ).
  • the bus bar 220 is inserted between the ribs R1 formed in one hollow and the other rib adjacent to the rib R1, so that the module case of the busbar 220
  • the process of accurately positioning the mounting portion 217 of the 210 may be easy.
  • the bus bar 220 may be prevented from flowing in the front-rear direction, thereby welding It can help make the process quick and complete.
  • a curved groove G2 introduced in the inner direction of the body may be formed at the end of the rib R1 connected to the outer wall 210c of the module case 210.
  • the curved groove G2 of the rib R1 may be formed at an end portion in a direction in which the bus bar 220 is located.
  • one end (front end) is inserted into the curved groove (G2) of the rib (R1) and the other end (rear end) is inserted into the curved groove (G2) of the other rib (R1).
  • Position can be fixed.
  • the bus bar 220 may be interposed between two ribs R1 arranged in the front-rear direction to be mounted on the mounting unit 217. At this time, a curved groove G2 may be formed in each of the two ribs R1. And, the bus bar 220, the front end is inserted into the curved groove (G2) of the rib (R1) and the rear end is inserted into the curved groove (G2) of the other rib (R1) can be fixed in position.
  • the bus bar 220 can be fixed so that both ends are inserted into the curved groove G2 of the rib R1 so that the bus bar 220 does not flow. Accordingly, without a separate fixing member for fixing the bus bar 220 to the mounting portion 217, it is possible to manufacture, thereby reducing manufacturing cost and manufacturing time. In addition, in the welding process between the electrode terminals 111 and the bus bars 220 of the plurality of secondary batteries 100, it is possible to prevent the bus bars 220 from flowing, so that the welding process can be performed quickly and reliably. Can.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a state of a module case which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a left perspective view schematically showing a state of a module case which is a part of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the module case 210 may be provided with a bumper portion 240 to absorb external shock applied to the battery module 200.
  • the bumper portion 240 may be formed on the outer wall 210c of the module case 210.
  • the bumper part 240 may be formed on each of the front outer wall 210c1 and the rear outer wall 210c2 of the module case 210.
  • the module case 210 is provided with a bumper portion 240 configured to absorb external shock applied to the battery module 200, thereby providing an external shock to the battery module 200.
  • the bumper unit 240 may absorb the shock, thereby protecting the built-in secondary battery 100. Accordingly, stability of the battery module 200 may be increased.
  • the bumper part 240 may be formed to protrude in an outward direction from the outer surface of the outer wall 210c. More specifically, the bumper portion 240 may have an extended portion 242 and a plate-shaped portion 244. Here, the extended portion 242 may be in the form of protruding and extending outward from the outer wall 210c of the module case 210.
  • the extended portion 242 may be configured to space the plate-shaped portion 244 apart from the outer wall 210c of the module case 210 by a predetermined distance.
  • the bumper part 240 secures a separation distance from the outer wall 210c of the module case 210, so that external shock applied to the battery module 200 is not directly transmitted to the built-in secondary battery 100.
  • the bumper part 240 and the outer wall 210c preferentially collide with each other, thereby causing the bumper part 240 to absorb more external shock.
  • the plate-shaped portion 244 may have a shape that extends from an end portion in the extending direction of the extended portion 242 in a direction corresponding to the outer wall 210c of the module case 210.
  • the plate-shaped portion 244 may be formed with a linear rib (R2) on the outer surface of the plate.
  • the linear ribs R2 are grids in which linear ribs R2 extending in the left-right direction (X direction) and the vertical direction (Z direction) intersect each other. It can take the form.
  • the plate-shaped portion 244 may have a curved surface such that the center of the body protrudes convexly in the outer direction on the outer surface. Furthermore, the plate-shaped portion 244 may have a plate shape in which the center of the body is convexly curved in an outward direction. For example, as shown in FIG. 9, the plate-shaped portion 244 may also be a plate-shaped convexly curved body.
  • the bumper portion 240 is provided with an extended portion 242 to secure a separation distance and a plate-shaped portion 244 formed with a linear rib R2, thereby providing the bumper portion 240 A can effectively absorb external shock applied to the battery module 200. Accordingly, the secondary battery 100 embedded in the battery module 200 is protected from external shocks, thereby effectively preventing fire or explosion.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view schematically showing a state in which some components of a battery module according to an embodiment of the present invention are separated.
  • the bus bar 220a mounted in one module case 210 is connected to the bus bar 220b mounted in the other module case 210 to expand the portion ( 223).
  • the extension portion 223 may be formed to be bent and extended in a vertical direction from the body portion 222 of the bus bar 220.
  • a coupling hole H4 for fastening a bolt may be formed in the extension 223.
  • the expansion unit 223 may be coupled to the connection bus bar 220 to electrically connect a plurality of secondary batteries 100 mounted in each of the two module cases 210.
  • each of the two bus bars 220a and 220b provided in the two module cases 210 may further include an extension 223 unlike other bus bars 220.
  • the extension portion 223 may be in a form bent in a left or right direction from the body portion 222 of the bus bar 220.
  • three coupling holes H4 for fastening bolts may be formed in the extension 223.
  • the extension portion 223 of the bus bar 220 may be located between the plate-shaped portion 244 of the bumper portion 240 and the outer wall 210c of the module case 210.
  • the expansion portion 223 of the bus bar 220 may be located between the plate-shaped portion 244 of the bumper portion 240 and the outer wall 210c of the module case 210.
  • the expansion portions 223 of the two bus bars 220 include a plate-shaped portion 244 of the bumper portion 240 and a front outer wall 210c1 of the module case 210. ).
  • the bumper part 240 of the module case 210 covers one part of the bus bar 220 that is easily exposed in the front-rear direction, thereby contacting or colliding with an external conductive material. It can prevent and maintain electrical insulation from the outside. Accordingly, when an external shock occurs, a secondary accident due to electric leakage of the battery module 200 can be prevented.
  • an auxiliary bumper part 246 may be further formed in the module case 210.
  • the auxiliary bumper portion 246 may be further formed between the bumper portion 240 and the outer wall 210c of the module case 210. That is, the auxiliary bumper part 246 may be located in a spaced apart space between the bumper part 240 and the module case 210 outer wall 210c.
  • the auxiliary bumper portion 246 may have a plate-shaped portion 244 on which a linear rib R3 protruding in the inner direction is formed.
  • eight auxiliary bumper portions 246 located inside the four bumper portions 240 may be formed on the front outer wall 210c of the module case 210.
  • the auxiliary bumper portion 246 by further forming the auxiliary bumper portion 246 in the spaced apart between the bumper portion 240 and the module case 210 outer wall 210c, the bumper portion 240 ) And the auxiliary bumper part 246 can more effectively absorb external impact applied to the battery module 200. Accordingly, the secondary battery 100 embedded in the battery module 200 is protected from external shocks, thereby effectively preventing fire or explosion.
  • a battery pack (not shown) may include at least one battery module 200. Further, the battery pack may further include various devices (not shown) for controlling charging and discharging of the battery module 200, for example, a battery management system (BMS), a current sensor, and a fuse.
  • BMS battery management system
  • an electronic device includes at least one battery module 200 described above.
  • the electronic device may further include a device housing (not shown) provided with a storage space for accommodating the battery module 200 and a display unit that allows a user to check a state of charge of the battery module 200.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention may be included in an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, a vehicle according to an embodiment of the present invention may be equipped with a battery pack including at least one battery module according to an embodiment of the present invention described above in a vehicle body.
  • battery module 100 can-type secondary battery
  • 111, 111a, 111b electrode terminal, positive terminal, negative terminal
  • 212a, 212b first frame, second frame
  • busbar connecting busbar, external busbar
  • the present invention relates to a battery module including a plurality of can-type secondary cells. Further, the present invention can be used in a battery pack including such a battery module and an industry related to automobiles including the same.

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Abstract

본 발명은 외부 충격으로부터 내부 구성을 보호하고 내부 단락을 효과적으로 방지한 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지; 상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바; 상기 복수의 캔형 이차 전지를 삽입 수용하도록 내부에 빈 공간이 형성되고, 상기 내부의 빈 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽 및 상기 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출되어 형성된 적어도 둘 이상의 리브를 구비하고, 적어도 둘 이상이 상기 캔형 이차 전지의 눕혀진 방향으로 적층되어 구성된 모듈 케이스; 및 상기 둘 이상의 모듈 케이스 사이에 개재되어 상기 모듈 케이스의 적층 방향에 수직한 방향으로 세워진 형태로 구성된 내부 플레이트를 포함한다.

Description

내부 플레이트를 포함한 배터리 모듈
본 발명은 내부 플레이트를 포함한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 구성인 이차 전지 간의 발화 내지 폭발을 방지하고 냉각 효율을 향상시킨 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 01월 10일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0003389호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
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. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지를 구비한 배터리 모듈에 대한 수요가 증가하고 있다. 더욱이, 보다 적은 부피에 고전류, 고용량의 배터리 모듈을 구성이 하기 위해서는, 전기적으로 연결 확장된 복수의 이차전지 사이 간격을 조밀하게 배열하는 경우가 많았다.
특히, 이러한 배터리 모듈은, 특정 요인(작동 불량 내지 구성 불량 등)에 의해 복수의 이차전지가 발화 내지 폭발하거나, 외부 충격에 의해 이차전지가 발화 내지 폭발하는 사고가 발생될 수 있었다. 더욱이, 이러한 배터리 모듈은, 복수의 이차전지 간이 서로 매우 인접하여 배치되기 때문에, 하나의 이차전지가 발화 내지 폭발한 경우에도 인접한 다른 이차전지에 화염이나 열이 쉽게 전달하여, 2차 폭발 내지 발화 발생을 일으키기 쉬운 문제가 있었다.
나아가, 이렇게 조밀하게 배치된 복수의 이차전지를 구비한 배터리 모듈은, 배터리 모듈 내부에 열축적이 쉽고 빠르게 일어나, 배터리 모듈의 수명을 단축시킬 수 있었다. 이에 따라, 종래 기술에서는 배터리 모듈의 내부 열을 효과적으로 외부로 방출하는 것이 매우 중요하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 내부 구성인 이차 전지 간의 발화 내지 폭발을 방지하고 냉각 효율을 향상시킨 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,
수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지;
상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바;
상기 복수의 캔형 이차 전지를 삽입 수용하도록 내부에 빈 공간이 형성되고, 상기 내부의 빈 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽 및 상기 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출되어 형성된 적어도 둘 이상의 리브를 구비하고, 적어도 둘 이상이 상기 캔형 이차 전지의 눕혀진 방향으로 적층되어 구성된 모듈 케이스; 및
상기 둘 이상의 모듈 케이스 사이에 개재되어 상기 모듈 케이스의 적층 방향에 수직한 방향으로 세워진 형태로 구성된 내부 플레이트를 포함한다.
또한, 상기 내부 플레이트는 상기 리브의 돌출된 말단부에 접촉하도록 위치될 수 있다.
더욱이, 상기 내부 플레이트의 외면에는, 상기 리브의 말단부가 삽입 고정되도록 내부 방향으로 내입된 고정홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 내부 플레이트는 수평 방향으로 돌출되도록 절곡되어 형성된 요철 구조를 가지고, 상기 요철 구조는 상기 둘 이상의 리브 사이에 삽입될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바는 하나의 리브와 인접한 다른 리브 사이에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 모듈 케이스의 외벽과 연결된 상기 리브의 단부에는 내부 방향으로 내입된 만곡홈이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바는, 일단부가 상기 리브의 만곡홈에 삽입되고 타단부가 다른 리브의 만곡홈에 삽입되어 위치 고정될 수 있다.
그리고, 상기 모듈 케이스는, 상기 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성되고 상기 외벽과 소정 거리로 이격된 이격 공간을 가진 범퍼부를 구비할 수 있다.
나아가, 상기 범퍼부는,
상기 모듈 케이스의 외벽으로부터 돌출 연장된 연장 부위; 및
상기 연장 부위의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스의 외벽과 대응되는 방향으로 절곡 연장되며 선형의 리브가 형성된 판형 부위를 가질 수 있다.
또한, 상기 버스바의 적어도 일부위는 상기 범퍼부의 판형 부위와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이에 위치될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈은, 충방전 시, 이차 전지에 발생된 열이 모듈 케이스의 리브 및 이러한 리브와 접촉된 내부 플레이트로 전달되며, 내부 플레이트에 접촉한 공기를 통해 외부로 배출할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 배터리 모듈은, 둘 이상의 모듈 케이스에 수용된 복수의 캔형 이차 전지가 발화되거나 폭발할 경우, 다른 모듈 케이스에 수용된 복수의 캔형 이차 전지에 화염 내지 가스가 영향 받지 않도록 차단할 수 있어, 배터리 모듈의 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일 실시예의 일측면에 의하면, 내부 플레이트의 외면에 리브의 말단부가 삽입 고정되도록 내부 방향으로 내입된 고정홈을 형성시킴으로써, 내부 플레이트가 둘 이상의 모듈 케이스 사이에 고정되기 쉬워, 제조 공정을 손쉽게 할 수 있다. 그리고, 고정홈과 리브 간의 접촉 면적을 효과적으로 늘려 배터리 모듈의 냉각 효율을 좀더 높일 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 내부 플레이트에 형성된 요철 구조가 둘 이상의 리브 사이에 삽입됨으로써, 내부 플레이트는 둘 이상의 모듈 케이스 사이에 고정되기 쉬워, 제조 공정을 손쉽게 할 수 있다. 그리고, 요철 구조와 리브 간의 접촉 면적을 효과적으로 늘려 배터리 모듈의 냉각 효율을 좀더 높일 수 있는 이점이 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 버스바는 하나의 리브와 인접한 다른 리브 사이에 삽입됨으로써, 버스바를 모듈 케이스의 탑재부에 정 위치시키는 공정이 손쉬워질 수 있다. 뿐만 아니라, 버스바 삽입 후, 복수의 이차 전지의 전극 단자와의 용접 공정에서, 버스바가 전후 방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있어, 용접 공정을 신속하고 완전하게 이루어질 수 있도록 도울 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 모듈 케이스는, 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 구성된 범퍼부를 구비함으로써, 배터리 모듈에 외부 충격이 발생할 경우, 우선적으로 범퍼부가 충격을 흡수하여 내장된 이차 전지를 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 안정성을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 모듈 케이스의 범퍼부는, 전후 방향으로 노출되기 쉬운 버스바의 일 부위를 커버함으로써, 외부 전도성 물질과의 접촉 내지 충돌을 방지하고, 외부와의 전기적 절연을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 외부 충격 발생시, 배터리 모듈의 전기 누설로 인한 2차 사고를 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 범퍼부와 모듈 케이스 외벽 사이의 이격된 공간에 보조 범퍼부를 더 형성시킴으로써, 범퍼부 및 보조 범퍼부가 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 더욱 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈에 내장된 이차 전지를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 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 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 도 1의 배터리 모듈의 C 영역 부위를 확대하여 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들 및 내부 플레이트를 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 일 부위를 확대하여 개략적으로 나타내는 일측 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 개략적으로 나타내는 우측면도이다.
도 8은, 도 7의 A-A' 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 일 부위를 확대하여 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 좌측 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
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 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 복수의 캔형 이차 전지(100), 적어도 하나 이상의 버스바(220), 적어도 둘 이상의 모듈 케이스(210), 및 내부 플레이트(230)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 캔형 이차 전지(100)는, 전극 조립체(110), 전지 캔(112) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(112)의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔(112)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(110)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(112)은, 원통형 또는 각형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(112)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(112)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(112)의 하부는 물론이고, 전지 캔(112) 자체가 음극 단자로서 기능할 수 있다.
상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(112)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 안전 벤트(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 캔형 이차 전지(100)에서 양극 단자로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면 버스바(220) 등을 통해 다른 이차 전지(100)나 부하, 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(C2)는, 이차 전지(100)의 내압, 즉, 전지 캔(112)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 형태가 변형되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 안전 벤트(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(112)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 캡 조립체(113)는, 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 안전 벤트(C2)의 형상이 역전되면, 안전 벤트(C2)와 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 안전 벤트(C2)와 전극 조립체(110) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
이러한 캔형 이차 전지(100)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 3에 캔형 이차 전지(100)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)은 특정 캔형 이차 전지(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 이차 전지가 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에 채용될 수 있다.
예를 들면, 도 3의 캔형 이차 전지(100)는, 원통형 이차 전지(100)를 기준으로 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 각형 이차 전지(100)가 적용될 수도 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)는 전후 방향(Y 방향) 및 상하 방향(Z 방향)으로 배열된 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 전후 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 상하 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 원통형 전지 캔(도 3의 112)에서 관형으로 형성된 부분이 서로 대면하는 형태로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에 있어서, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)는 수평 방향으로 눕혀진 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 지면과 평행한 방향을 의미한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 캔형 이차 전지(100)는, 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전체 캔형 이차 전지(100) 중 일부는, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 좌측 방향 및 우측 방향 각각에 위치할 수 있다. 또한, 나머지는, 각 캔형 이차 전지(100)의 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 우측 방향 및 좌측 방향 각각에 위치할 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.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)의 높이를 낮게 구성할 수 있다. 즉, 캔형 이차 전지(100)를 눕히게 되면, 보다 짧은 상하 높이를 갖는 배터리 모듈(200)을 구성할 수 있다. 따라서, 높이가 낮은 배터리 모듈(200)의 설계가 용이하다.
더욱이, 상기 버스바(220)는, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100) 사이, 이를테면 모든 이차 전지(100) 사이, 또는 그 중 일부 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바(220)는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스바(220)는, 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 버스바(220)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체부(222) 및 연결부(224)를 구비할 수 있다.
상기 버스바(220)의 본체부(222)는 판상으로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바(220)는 강성 및 전기적 전도성을 확보하기 위해, 금속판 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 본체부(222)는, 복수의 캔형 이차 전지(100)의 전극 단자(111)를 따라 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에서 복수의 캔형 이차 전지(100)가 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 길게 눕혀진 형태로 전후 방향(도면의 Y축 방향) 및/또는 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 배열되는 경우, 여러 이차 전지(100)의 전극 단자(111)는 전후 방향 및 상하 방향으로 평행하게 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 본체부(222)는, 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)의 배열 방향에 따라, 판상으로서 전후 방향 또는 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바(220)의 본체부(222)는, 상단부가 내측 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(220)의 본체부(222)의 상단부는 센싱 부재(도시하지 않음)에 의해 전압을 센싱하기 위한 부분일 수 있다. 그리고, 상기 버스바(220)의 절곡된 부위에는 상기 센싱 부재의 연결 내지 접촉을 위한 접촉구(H3)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 본체부(222)의 상단부는, 내부 방향 측으로, 대략 90도 정도 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결부(224)는, 복수의 캔형 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있도록 복수의 캔형 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉(접합)하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 연결부(224)는, 상기 본체부(222)로부터 전후 방향(Y 방향)으로 연장된 형태로 복수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(224)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여, 복수의 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
더욱이, 상기 연결부(224)는, 복수의 캔형 이차 전지(100)의 동일 극성에 접촉하여 이들 사이를 병렬 연결할 수 있다. 또는, 상기 연결부(224)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 및 직렬 연결할 수도 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈(200)은 연결 버스바(225)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바(225)는 상기 둘 이상의 버스바(220) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)에는 3개의 연결 버스바(225)가 구비될 수 있다. 상기 연결 버스바(225)는 일측이 하나의 버스바(220)와 연결되고 타측이 다른 하나의 버스바(220)와 연결되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈(200)은, 외부 버스바(227)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 버스바(227)는, 배터리 모듈(200)의 최종 외부 입출력 전기 단자 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 외부 버스바(227)는 상기 버스바(220)의 일부위(도 11의 223)와 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)은 외부 입출력 양극 단자 및 외부 입출력 음극 단자 역할 각각을 수행하는 2개의 외부 버스바(227)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 모듈 케이스(210)는 적어도 둘 이상이 상기 캔형 이차 전지(100)의 눕혀진 방향(X 방향)으로 적층되어 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, F 방향으로 바라볼 경우, 배터리 모듈(200)은, 하나의 모듈 케이스(210)의 좌측 또는 우측에 다른 모듈 케이스(210)가 적층되도록 구성될 수 있다. 반드시, 상기 적층 방향이 하나의 방향으로 한정되는 것은 아니고, 상기 캔형 이차 전지(100)의 눕혀진 방향에 따라 상하 방향(Z 방향)이 될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스(210)는, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)를 수용하도록 내부에 빈 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 케이스(210)는, 외벽(210c)을 구비할 수 있다. 상기 외벽은 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)를 삽입 수용되도록 내부에 형성된 빈 공간을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)은, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 내부 공간을 형성하도록 이루어지도록 전, 후, 상, 하, 좌, 우 방향으로 형성된 제1 외벽(210c1), 제2 외벽(210c2), 제3 외벽(210c3), 제4 외벽(210c4), 제5 외벽(210c5), 및 제6 외벽(210c6)을 구비할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 외벽(210c1), 제2 외벽(210c2), 제3 외벽(210c3), 제4 외벽(210c4), 제5 외벽(210c5), 및 제6 외벽(210c6)은 평면상으로 상기 모듈 케이스(210)의 전면, 후면, 상면, 하면, 좌면, 및 우면을 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 모듈 케이스(210)는 전기 절연성의 고분자 소재를 적어도 일부 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 고분자 소재는 폴리염화비닐일수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)는 외벽(210c)을 구비함으로써, 내부에 수용된 복수의 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 효과적으로 방어할 수 있다.
도 4는, 도 1의 배터리 모듈의 C 영역 부위를 확대하여 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다.
도 1과 함께 도 4를 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)의 상기 외벽(210c)으로부터 외측 방향(좌우 방향, X 방향)으로 돌출되어 형성된 적어도 둘 이상의 리브(R1)를 구비될 수 있다. 즉, 상기 리브(R1)는 하나의 모듈 케이스(210)와 다른 모듈 케이스(210) 사이의 이격 공간을 확보하도록 외벽(210c)으로부터 돌출 연장된 것일 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, F 방향에서 바라볼 경우, 하나의 모듈 케이스(210)의 우측 외벽(210c6)에는 복수의 리브(R1)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 리브(R1)는, 우측 외벽(210c6)으로부터 우측 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 그리고, 다른 모듈 케이스(210)의 좌측 외벽(210c5)에는 복수의 리브(R1)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 다른 모듈 케이스(210)의 리브(R1)는 좌측 외벽(210c5)으로부터 좌측 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 이때, 상기 다른 모듈 케이스(210)의 리브(R1)는 하나의 모듈 케이스(210)의 리브(R1)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 다시 도 2를 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은 내부 플레이트(230) 및 절연 시트(290)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 플레이트(230)는 상기 둘 이상의 모듈 케이스(210) 사이에 개재되도록 위치될 수 있다. 더욱이, 상기 내부 플레이트(230)는 상기 모듈 케이스(210)의 적층 방향에 수직한 방향(상하 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 즉, 상기 내부 플레이트(230)는 상하 방향(Z 방향) 및 전후 방향(X 방향)으로 연장된 플레이트 형태일 수 있다.
나아가, 상기 내부 플레이트(230)는, 둘 이상의 모듈 케이스(210)에 수용된 복수의 캔형 이차 전지(100)가 발화되거나 폭발할 경우, 다른 모듈 케이스(210)에 수용된 복수의 캔형 이차 전지(100)에 화염 내지 가스가 영향 받지 않도록 차단할 수 있다. 이를 위해, 상기 내부 플레이트(230)는 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)의 수평 방향의 측부를 덮을 수 있는 크기를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 플레이트(230)는 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)가 눕혀진 방향(X 방향), 즉, 하나의 모듈 케이스(210)에 수납된 이차 전지(100)와 다른 모듈 케이스(210)에 수납된 이차 전지(100)가 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 상기 내부 플레이트(230)의 수평 방향(X 방향)의 양 측면이 하나의 모듈 케이스(210)의 우측 외벽(210c6) 및 다른 모듈 케이스(210)의 좌측 외벽(210c5) 각각과 대면하도록 위치될 수 있다. 더욱이, 상기 내부 플레이트(230)는 상기 모듈 케이스(210)에 수용된 상기 복수의 캔형 이차 전지(100) 전체를 커버할 수 있는 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 내부 플레이트(230)는 상기 리브(R1)의 돌출된 말단부에 접촉하도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 내부 플레이트(230)는 상기 리브(R1)의 말단부를 따라 상하 방향(Z 방향) 및 전후 방향(Y 방향)으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 내부 플레이트(230)는 하나의 모듈 케이스(210)에 형성된 리브(R1) 및 상기 다른 모듈 케이스(210)에 형성된 리브(R1) 각각의 말단부와 접촉하도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)의 충방전 시, 이차 전지(100)에 발생된 열이 모듈 케이스(210)의 리브(R1) 및 상기 리브(R1)와 접촉된 내부 플레이트(230)로 전달되며, 상기 내부 플레이트(230)에 접촉한 공기를 통해 외부로 배출할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 리브(R1)와 접촉된 내부 플레이트(230)는 가스 배출 통로(T1)를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 가스 배출 통로(T1)는, 상기 모듈 케이스(210)의 좌측 외벽(210c5) 또는 우측 외벽(210c6), 및 상기 좌측 외벽(210c5) 또는 우측 외벽(210c6)과 대면하는 상기 내부 플레이트(230)의 수평 방향의 일측면으로 이루어질 수 있다. 상기 모듈 케이스(210)의 리브(R1)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 상기 내부 플레이트(230) 사이에 발생된 가스가 이동할 수 있는 공간이 형성되도록, 상기 내부 플레이트(230)를 상기 외벽(210c)으로부터 소정 거리로 이격 시키도록 좌 방향 또는 우 방향으로 돌출 연장된 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 가스 배출 통로(T1)의 끝은, 상기 모듈 케이스(210)의 전후 방향의 외벽(210c)의 외주 부위(전단부 및 후단부)일 수 있다.
즉, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)로부터 발생된 가스는, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 상기 내부 플레이트(230)의 일측면 사이에 형성된 가스 배출 통로(T1)를 따라 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)의 전단부 및 후단부로 이동되어, 배터리 모듈(200) 외부로 배출될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 모듈 케이스(210) 사이에는 내부 플레이트(230)가 개재되어 있다. 이때, 상기 배터리 모듈(200)은 우측에 있는 모듈 케이스(210)의 우측 외벽(210c6)과 상기 내부 플레이트(230)의 일측면으로 구성된 가스 배출 통로(T1)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 배터리 모듈(200)은 우측 모듈 케이스(210)의 좌측 외벽(210c5)과 상기 내부 플레이트(230)의 우측면으로 구성된 가스 배출 통로(T1)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 절연 시트(290)는, 상기 버스바(220)의 외측면에 구비될 수 있다. 즉, 상기 절연 시트(290)는 상기 버스바(220)가 외부 전도성 물질과의 접촉을 방지하도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 절연 시트(290)는 전기적 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 또한, 상기 절연성의 소재는, 예를 들면, 실리콘계 고분자(수지)일 수 있다. 또한, 상기 절연 시트(290)에는 상기 리브(R1)가 상기 절연 시트(290)를 관통할 수 있도록 복수의 개구(도 2의 O2)가 형성될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들 및 내부 플레이트를 개략적으로 나타내는 부분 정면도이다. 상기 도 5에서는, 아래 설명의 편의를 위해, 내부 플레이트를 상하 방향으로 절단된 모습으로 도시하였고, 나머지 구성들은 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 나타냈다.
도 5를 참조하면, 도 5의 내부 플레이트(230B)는, 도 4의 내부 플레이트(230)와 비교할 경우, 외면에 몸체 내부 방향으로 내입된 고정홈(G1)이 더 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 고정홈(G1)은 상기 리브(R1)의 말단부가 삽입 고정되도록 내입된 크기를 가질 수 있다. 상기 고정홈(G1)은, 상기 리브(R1)의 개수 만큼 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내부 플레이트(230B)에는 복수의 고정홈(G1)이 형성될 수 있다. 상기 고정홈(G1)은 상기 리브(R1)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 내부 플레이트(230B)는 몸체에서 좌측으로부터 우측 방향으로 내입된 고정홈(G1) 및 몸체에서 우측으로부터 좌측 방향으로 내입된 고정홈(G1)이 리브 개수 만큼 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 내부 플레이트(230B)의 외면에 상기 리브(R1)의 말단부가 삽입 고정되도록 내부 방향으로 내입된 고정홈(G1)을 형성시킴으로써, 상기 내부 플레이트(230B)가 상기 둘 이상의 모듈 케이스(210) 사이에 고정되기 쉬워, 제조 공정을 손쉽게 할 수 있다. 그리고, 상기 고정홈(G1)과 상기 리브(R1) 간의 접촉 면적을 효과적으로 늘려 배터리 모듈(200)의 냉각 효율을 좀더 높일 수 있는 이점이 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 일 부위를 확대하여 개략적으로 나타내는 일측 단면도이다.
도 6을 참조하면, 도 6의 내부 플레이트(230C)는, 도 4의 내부 플레이트(230)와 비교할 경우, 수평 방향으로 돌출되도록 절곡된 구조를 가진 요철 구조(K1)를 더 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 요철 구조(K1)는, 상기 내부 플레이트(230C)가 상하 방향으로 세워진 경우, 좌우 방향으로 절곡된 부위, 다시 상부 방향으로 절곡된 부위, 또 좌우 방향으로 절곡된 부위, 다시 상부 방향으로 절곡된 부위를 가질 수 있다.
또한, 상기 요철 구조(K1)는, 상기 둘 이상의 리브(R1) 사이에 삽입된 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 요철 구조(K1)의 상하 방향의 길이는 상하 방향에 배열된 리브(R1) 사이 거리에 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내부 플레이트(230C)는 좌측으로 돌출 연장된 요철 구조(K1) 및 우측으로 돌출 연장된 요철 구조(K1)를 가질 수 있다. 이때, 상기 요철 구조(K1)는 상하 방향으로 인접한 2개의 리브(R1) 사이에 삽입된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 내부 플레이트(230C)에 형성된 요철 구조(K1)가 상기 둘 이상의 리브(R1) 사이에 삽입됨으로써, 상기 내부 플레이트(230C)는 상기 둘 이상의 모듈 케이스(210) 사이에 고정되기 쉬워, 제조 공정을 손쉽게 할 수 있다. 그리고, 상기 요철 구조(K1)와 상기 리브(R1) 간의 접촉 면적을 효과적으로 늘려 배터리 모듈(200)의 냉각 효율을 좀더 높일 수 있는 이점이 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 하나의 모듈 케이스(210)는, 내부에 빈 공간이 형성되어 전체 이차 전지(100) 중, 일부를 수용하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 다른 모듈 케이스(210)는, 내부에 빈 공간이 형성되어 모든 이차 전지(100) 중, 나머지 일부를 수용하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 도 2에서와 같이, 하나의 모듈 케이스(210) 및 상기 다른 모듈 케이스(210) 각각은, 각 이차 전지(100)를 수용하기 위한 공간이 중공(H1)에 의해 서로 분리된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 중공(H1)은, 도 6에서와 같이, 각 이차 전지(100)를 수용하기 위한 공간을 가지도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 다른 모듈 케이스(210)는, 도 2에서와 같이, 하나의 모듈 케이스(210)의 수평 방향(X 방향)의 일측에 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하나의 모듈 케이스(210) 및 상기 다른 모듈 케이스(210)는 서로 암수 결합 구조(도시하지 않음)에 의해 결합되거나, 또는 볼트 체결(도시하지 않음)될 수 있다. 반대로, 상기 하나의 모듈 케이스(210) 및 상기 다른 모듈 케이스(210)는 서로를 고정하기 위한 별도의 부재 없이 서로 연결된 형태일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 하나의 모듈 케이스(210) 및 다른 모듈 케이스(210) 각각에는 상기 버스바(220)가 탑재되기 위한 탑재부(217)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 하나의 모듈 케이스(210) 및 다른 모듈 케이스(210) 각각에는 상기 버스바(220)가 탑재되기 위한 탑재부(217)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 탑재부(217)는, 상기 하나의 모듈 케이스(210) 및 다른 모듈 케이스(210) 각각의 좌우측의 외측벽(210c)에 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하나의 모듈 케이스(210) 및 다른 모듈 케이스(210) 각각의 좌측 외측벽(210c5) 및 우측 외측벽(210c6) 각각에는 탑재부(217)가 구비될 수 있다. 상기 탑재부(217) 각각에는 4개의 버스바(220)가 탑재될 수 있는 탑재 공간이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 복수의 이차 전지(100)의 고정 및 상기 버스바(220)의 고정이 모듈 케이스(210)에 의해 한 번에 이루어질 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 캔형 이차 전지(100)가 원통형 이차 전지(100)인 경우, 모듈 케이스(210)의 내부 공간에 형성된 중공(H1)은 캔형 이차 전지(100)의 형태에 대응되도록 원통형으로 구성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 하나의 모듈 케이스(210) 및 다른 모듈 케이스(210)의 각각의 중공(H1)은, 이차 전지(100)의 길이 방향(도면의 X축 방향)으로 모듈 케이스(210)를 관통하는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(210)에서 이차 전지(100)를 수용하기 위한 중공(H1)은 좌우 방향(X축 방향)으로 관통되는 형태로 형성되어, 모듈 케이스(210)의 내측에 위치한 이차 전지(100)의 전극 단자(111)가 상기 모듈 케이스(210)의 좌우 방향의 외측으로 노출되도록 구성될 수 있다. 따라서, 이 경우, 외측에 위치한 버스바(220)가 외측으로 노출된 이차 전지(100)의 전극 단자(111)와 직접 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 모듈 케이스(210)는 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)은 좌우 방향(X 방향)의 일측과 타측에서 서로 만나 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 처럼, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 상기 제1 프레임(212a)은, 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
특히, 상기 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)은, 각각 복수의 이차 전지(100)의 일측과 타측을 커버하여, 캔형 이차 전지(100)의 외측면을 전체적으로 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 캔형 이차 전지(100)가 원통형 이차 전지(100)인 경우, 제1 프레임(212a)과 제2 프레임(212b)은, 원통형 전지의 외측면을 전체적으로 커버함으로써, 이차 전지(100)의 상하 방향의 측면이 배터리 모듈(200)의 외부로 노출되지 않도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(212a)은, 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 모듈 케이스(210)에 의해, 이차 전지(100)의 측면 노출이 차단되므로, 이차 전지(100)의 절연성이 향상되고, 외부의 물리적, 화학적 요소로부터 이차 전지(100)를 보호할 수 있다.
그리고, 상기 제2 프레임(212b)은, 도 2에서와 같이, 상기 제1 프레임(212a)의 수평 방향의 일측에 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)은 암수 결합 구조로 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서와 같이, 제1 프레임(212a)에는 결합홈(212a1)이 형성되고, 제2 프레임(212b)에는 결합 돌기(212b1)가 형성되어, 서로 상호 결합될 수 있다.
나아가, 상기 다른 모듈 케이스(210)는, 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)은 앞서 설명한 하나의 모듈 케이스(210)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 비교할 경우, 상기 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)의 위치가 반대로 배치된 것을 제외하고, 동일한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 다른 모듈 케이스(210)의 전방의 위치와 후방의 위치를 회전하여 바꿀 경우, 상기 하나의 모듈 케이스(210)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 배치를 가지고 있다.
이에 따라, 상기 다른 모듈 케이스(210)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)의 구체적 설명은 생략하겠다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 개략적으로 나타내는 우측면도이다. 그리고, 도 8은, 도 7의 A-A' 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 일 부위를 확대하여 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7에 개시된 모듈 케이스(210B)는, 도 1의 모듈 케이스(210)와 달리, 이차 전지(100)가 삽입된 각각의 중공(H1) 모두에 리브(R1)가 복수개 형성될 수 있다. 즉, 도 1의 모듈 케이스(210)는, 전후 방향으로 배열된 중공들은, 교번 적으로 리브(R1)가 형성되었으나, 도 7의 모듈 케이스(210B)는 이차 전지가 수용된 중공(H1) 마다 연속적으로 리브(R1)가 형성되도록 구성되어 있다.
또한, 상기 버스바(220)는 하나의 리브(R1)와 전후 방향으로 인접한 다른 리브(R1) 사이에 삽입될 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바(220)의 전후 방향의 일단 및 타단은, 전후 방향으로 배열된 하나의 리브(R1)와 인접한 다른 하나의 리브(R1) 각각에 접촉하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(220)는 전단이 하나의 리브(R1)의 후단부와 접촉하고, 상기 버스바(220)의 후단이 인접한 다른 하나의 리브(R1)의 전단부와 접촉하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바(220)는 하나의 리브(R1)와 인접한 다른 하나의 중공에 형성된 리브(R1) 사이에 삽입됨으로써, 상기 버스바(220)의 상기 모듈 케이스(210)의 탑재부(217)에 정 위치시키는 공정이 손쉬워질 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 버스바(220) 삽입 후, 상기 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)와의 용접 공정에서, 상기 버스바(220)가 전후 방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있어, 용접 공정을 신속하고 완전하게 이루어질 수 있도록 도울 수 있다.
다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 연결된 상기 리브(R1) 단부에는 몸체의 내부 방향으로 내입된 만곡홈(G2)이 형성될 수 있다. 상기 리브(R1)의 만곡홈(G2)은 상기 버스바(220)가 위치한 방향의 단부에 형성될 수 있다. 상기 버스바(220)는, 일단부(전단부)가 상기 리브(R1)의 만곡홈(G2)에 삽입되고 타단부(후단부)가 다른 리브(R1)의 만곡홈(G2)에 삽입되어 위치 고정될 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 전후 방향에 배열된 2개의 리브(R1) 사이에는 상기 버스바(220)가 개재되어 상기 탑재부(217)에 탑재될 수 있다. 이때, 2개의 리브(R1) 각각에는 만곡홈(G2)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(220)는, 전단부가 상기 리브(R1)의 만곡홈(G2)에 삽입되고 후단부가 다른 리브(R1)의 만곡홈(G2)에 삽입되어 위치 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바(220)는 양단부가 상기 리브(R1)의 만곡홈(G2)에 삽입 고정됨으로써, 상기 버스바(220)가 유동하지 않도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 버스바(220)를 상기 탑재부(217)에 고정시키기 위한 별도의 고정 부재 없이, 제조가 가능하여, 제조 비용 및 제조 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다. 그리고, 상기 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)와 버스바(220) 간의 용접 공정에서, 상기 버스바(220)가 유동되는 것을 방지할 수 있어, 용접 공정을 신속하고 신뢰성 있게 이루어질 수 있다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 모듈 케이스의 모습을 개략적으로 나타내는 좌측 사시도이다.
도 1과 함께 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)는 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 범퍼부(240)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 범퍼부(240)는 상기 모듈 케이스(210)의 외측벽(210c)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 범퍼부(240)는 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외측벽(210c1) 및 후방 외측벽(210c2) 각각에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)는, 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 구성된 범퍼부(240)를 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(200)에 외부 충격이 발생할 경우, 우선적으로 상기 범퍼부(240)가 충격을 흡수하여 내장된 이차 전지(100)를 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 상기 범퍼부(240)는 상기 외벽(210c)의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 범퍼부(240)는, 연장 부위(242) 및 판형 부위(244)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 연장 부위(242)는 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)으로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 형태일 수 있다.
더욱이, 상기 연장 부위(242)는, 상기 판형 부위(244)를 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 소정 거리로 이격시키도록 구성될 수 있다. 상기 범퍼부(240)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과의 이격 거리를 확보함으로써, 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격이 직접적으로 내장된 이차 전지(100)에 전달되지 않고, 상기 범퍼부(240)와 상기 외벽(210c)이 서로 우선적으로 충돌하여 상기 범퍼부(240)가 외부 충격을 보다 많이 흡수할 수 있는 작용을 일으킬 수 있다.
그리고, 상기 판형 부위(244)는 상기 연장 부위(242)의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 대응되는 방향으로 절곡 연장된 형태를 가질 수 있다. 나아가, 상기 판형 부위(244)는 상기 판형의 외측면에 선형의 리브(R2)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 선형의 리브(R2)는, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 좌우 방향(X 방향) 및 상하 방향(Z 방향)으로 연장된 선형의 리브(R2)가 서로 교차한 격자 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상기 판형 부위(244)는, 외측면에 몸체의 중심이 외측 방향으로 볼록하게 돌출되도록 곡면이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 판형 부위(244)는 몸체의 중심이 외측 방향으로 볼록하게 굴곡된 판형일 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 또한, 상기 판형 부위(244)는 몸체의 중심이 전방으로 볼록하게 굴곡된 판형일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 이격 거리를 확보하는 연장 부위(242) 및 선형 리브(R2)가 형성된 판형 부위(244)를 구비함으로써, 상기 범퍼부(240)가 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(200)에 내장된 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
다시 도 1 및 도 10과 함께 도 11을 참조하면, 하나의 모듈 케이스(210)에 탑재된 버스바(220a)는 다른 모듈 케이스(210)에 탑재된 버스바(220b)와 연결되도록 확장부(223)를 구비할 수 있다. 상기 확장부(223)는, 상기 버스바(220)의 본체부(222)로부터 수직인 방향으로 절곡 연장된 형태일 수 있다. 상기 확장부(223)에는 볼트 체결을 위한 결합홀(H4)이 형성될 수 있다. 상기 확장부(223)는, 상기 연결 버스바(220)와 결합되어 두 모듈 케이스(210) 각각에 탑재된 복수의 이차 전지(100)를 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들면, 2개의 모듈 케이스(210)에 구비된 2개의 버스바(220a, 220b) 각각은, 다른 버스바(220)와 달리 확장부(223)가 더 구비될 수 있다. 상기 확장부(223)는 상기 버스바(220)의 본체부(222)로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태일 수 있다. 그리고, 상기 확장부(223)에는 볼트 체결을 위한 결합홀(H4)이 3개 형성될 수 있다.
상기 버스바(220)의 확장부(223)는 상기 범퍼부(240)의 판형 부위(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이에 위치될 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바(220)의 확장부(223)는 상기 범퍼부(240)의 판형 부위(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 버스바(220)의 확장부(223)는 상기 범퍼부(240)의 판형 부위(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1) 사이에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)는, 전후 방향으로 노출되기 쉬운 버스바(220)의 일 부위를 커버함으로써, 외부 전도성 물질과의 접촉 내지 충돌을 방지하고, 외부와의 전기적 절연을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 외부 충격 발생시, 배터리 모듈(200)의 전기 누설로 인한 2차 사고를 방지할 수 있다.
나아가, 다시 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)에는 보조 범퍼부(246)가 더 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 범퍼부(240)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이에는 상기 보조 범퍼부(246)가 더 형성될 수 있다. 즉, 상기 범퍼부(240)와 상기 모듈 케이스(210) 외벽(210c) 사이의 이격된 공간에 상기 보조 범퍼부(246)가 위치될 수 있다. 또한, 상기 보조 범퍼부(246)는, 내측 방향으로 돌출된 선형의 리브(R3)가 형성된 판형 부위(244)를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외측벽(210c)에는 4개의 범퍼부(240) 내측에 위치한 8개의 보조 범퍼부(246)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)와 상기 모듈 케이스(210) 외벽(210c) 사이의 이격된 공간에 상기 보조 범퍼부(246)를 더 형성시킴으로써, 상기 범퍼부(240) 및 상기 보조 범퍼부(246)가 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 더욱 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(200)에 내장된 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(미도시)는 상술한 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 전자 디바이스는, 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 디바이스 하우징(미도시) 및 사용자가 배터리 모듈(200)의 충전 상태를 확인할 수 있는 표시부를 더 포함할 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 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩을 탑재할 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.
[부호의 설명]
200: 배터리 모듈 100: 캔형 이차 전지
111, 111a, 111b: 전극 단자, 양극 단자, 음극 단자
210: 모듈 케이스
212a, 212b: 제1 프레임, 제2 프레임
H1: 중공 R1: 리브
220, 225, 227: 버스바, 연결 버스바, 외부 버스바
230: 내부 플레이트 G1: 고정홈
K1: 요철 구조 G2: 만곡홈
240: 범퍼부 242: 연장 부위
244: 판형 부위 223: 확장부
본 발명은 복수의 캔형 이차전지를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 그것을 포함하는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (11)

  1. 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지;
    상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바;
    상기 복수의 캔형 이차 전지를 삽입 수용하도록 내부에 빈 공간이 형성되고, 상기 내부의 빈 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽 및 상기 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출되어 형성된 적어도 둘 이상의 리브를 구비하고, 상기 캔형 이차 전지의 눕혀진 방향으로 적층되도록 구성된 적어도 둘 이상의 모듈 케이스; 및
    상기 둘 이상의 모듈 케이스 사이에 개재되어 상기 모듈 케이스의 적층 방향에 수직한 방향으로 세워진 형태로 구성된 내부 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 플레이트는 상기 리브의 돌출된 말단부에 접촉하도록 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내부 플레이트의 외면에는, 상기 리브의 말단부가 삽입 고정되도록 내부 방향으로 내입된 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 내부 플레이트는 수평 방향으로 돌출되도록 절곡되어 형성된 요철 구조를 가지고,
    상기 요철 구조는 상기 둘 이상의 리브 사이에 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버스바는 하나의 리브와 인접한 다른 리브 사이에 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 외벽과 연결된 상기 리브의 단부에는 내부 방향으로 내입된 만곡홈이 형성되고,
    상기 버스바는, 일단부가 상기 리브의 만곡홈에 삽입되고 타단부가 다른 리브의 만곡홈에 삽입되어 위치 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는, 상기 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성되고 상기 외벽과 소정 거리로 이격된 이격 공간을 가진 범퍼부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 범퍼부는,
    상기 모듈 케이스의 외벽으로부터 돌출 연장된 연장 부위; 및
    상기 연장 부위의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스의 외벽과 대응되는 방향으로 절곡 연장되며 선형의 리브가 형성된 판형 부위
    를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 버스바의 적어도 일부위는 상기 범퍼부의 판형 부위와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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