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WO2020145532A1 - 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈 - Google Patents

모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈 Download PDF

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WO2020145532A1
WO2020145532A1 PCT/KR2019/017606 KR2019017606W WO2020145532A1 WO 2020145532 A1 WO2020145532 A1 WO 2020145532A1 KR 2019017606 W KR2019017606 W KR 2019017606W WO 2020145532 A1 WO2020145532 A1 WO 2020145532A1
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WO
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module case
module
bumper
wall
battery module
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2019/017606
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English (en)
French (fr)
Inventor
이현종
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 ES19908773T priority patent/ES2994068T3/es
Priority to JP2020545476A priority patent/JP7046208B2/ja
Priority to CN201980018224.6A priority patent/CN111837254B/zh
Priority to US16/971,950 priority patent/US11742551B2/en
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module having a module case, and more particularly, to a battery module that effectively protects the internal configuration from external impact and increases manufacturing 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.
  • such a battery module it is common for such a battery module to further include a metal outer housing to protect or store a plurality of secondary batteries from external shocks separately from the module case.
  • a metal outer housing to protect or store a plurality of secondary batteries from external shocks separately from the module case.
  • the external housing made of metal if the external housing made of metal is deformed in shape, the internal structure of the battery module (module case, bus bar, secondary battery, etc.) collides or contacts with a strong force, and internal damage and internal short circuit This was easy to occur, and accordingly, there was a problem in that a secondary accident such as explosion or ignition of the secondary battery occurred.
  • the present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery module that effectively protects an internal configuration from external impact and increases manufacturing 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 inner space is formed to accommodate the plurality of can-type secondary batteries, and an outer wall formed to surround the inner space, and a module case having a bumper portion protruding outward from an outer surface of the outer wall to absorb external shock do.
  • the bumper portion may be configured to form a space between the outer walls of the module case.
  • the bumper portion includes an extended part protruding from the outer wall of the module case in an outward direction; And a plate-shaped part bent from an end portion in the extension direction of the extension part in a direction corresponding to the outer wall of the module case.
  • the outer surface of the plate-shaped part may be provided with a rib projecting in the outer direction and extending in at least two directions linearly.
  • the plate-shaped part may be provided with an inclined surface inclined toward the inner side as it is adjacent to the outer circumference of the module case.
  • a portion of the bus bar may be located in a space between the plate-shaped part of the bumper portion and the outer wall of the module case.
  • the module case may further include an auxiliary bumper portion protruding outwardly from the outer surface of the outer wall in a space between the plate-shaped part of the bumper portion and the outer wall of the module case.
  • the module case may further include a buffer pad having an elastic material in a space between the plate-shaped part of the bumper portion and the outer wall of the module case.
  • the battery module may further include an outer housing having a box shape in which an inner space is formed to accommodate the module case, and an inner surface provided with a protrusion protruding inward in a position corresponding to the bumper part. have.
  • a guide rail configured to guide the module case to be inserted into the outer housing may be provided on an inner surface of the outer housing.
  • a guide groove may be formed that extends in the inner direction and extends in the vertical direction so as to be movable in the vertical direction on the guide rail.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object may include at least one or more of the battery modules.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object may include at least one or more of the battery pack.
  • the module case is provided with a bumper portion configured to absorb external shock applied to the battery module, so that when an external shock occurs in the battery module, the bumper portion absorbs the shock and transfers it to the built-in secondary battery. It can reduce the amount of impact. Accordingly, it is possible to increase the stability of the battery module.
  • the bumper portion is provided with an extended part and a plate-shaped part to secure a separation distance from the outer wall, so that the bumper portion can effectively absorb external impact applied to the battery module. Accordingly, the battery module of the present invention can protect the built-in secondary battery from external shock, thereby effectively preventing fire or explosion.
  • the ribs protruding outwardly and linearly extending on the outer surface of the plate-shaped part, effectively reducing the weight or material cost of the module case according to the addition of the bumper configuration It can maintain proper stiffness.
  • the ribs can serve as a relatively brittle, vulnerable area, exerting excellent function in shock absorption. For this reason, it is possible to increase the stability of the battery module.
  • the separation space formed by the ribs can be utilized as a free space that can effectively absorb external shocks transmitted to the plate-shaped part.
  • the bumper portion is formed by forming an inclined surface on the outer surface of the plate-shaped part, thereby inducing external objects that collide with the bumper portion of the module case to be deflected in the left or right direction along the inclined surface formed in the bumper portion. It is possible to protect a plurality of secondary batteries accommodated therein. Accordingly, it is possible to increase the stability of the battery module.
  • the present invention by placing a part of the bus bar in the space between the plate-shaped part of the module case and the outer wall of the module case, the bus bar contacts or collides with an external conductive material And prevent electrical insulation from the outside. Accordingly, when an external shock occurs, a secondary accident due to electric leakage of the battery module can be prevented.
  • the battery module of the present invention is provided with an auxiliary bumper part in a space between the bumper part and the outer wall of the module case, so that the bumper part and the auxiliary bumper part absorb the external shock applied to the battery module more effectively.
  • the bumper part and the auxiliary bumper part absorb the external shock applied to the battery module more effectively.
  • Can Accordingly, the secondary battery embedded in the battery module is protected from external shocks, thereby effectively preventing fire or explosion.
  • the module case by providing a buffer pad in a spaced space between the plate-shaped part of the bumper portion and the outer wall of the module case, it is possible to absorb and shock the external shock applied to the bumper portion, The impact applied to the plurality of secondary batteries accommodated therein can be effectively reduced.
  • the present invention by forming a projection extending inward in a direction corresponding to the bumper portion on the inner surface of the outer housing, the force transmitted according to the external impact applied to the outer housing is applied to the module from the projection. It can be induced to be concentratedly transmitted to the bumper portion formed on the outer wall of the case. Accordingly, the present invention has an effect capable of effectively reducing the amount of impact transmitted to the secondary battery, which is an internal component, as compared with the case where an external impact is applied to other parts of the outer wall of the module case other than the bumper.
  • a guide rail is provided on an inner surface of the outer housing, and a guide groove is formed on a part of the bumper portion, so that the module case can be easily inserted into the outer housing, thereby manufacturing process time. Can shorten.
  • the guide rails and guide grooves can effectively reduce damage to the internal components that may occur when mis-assembled in the process of inserting the module case into the exterior housing. Accordingly, it is possible to effectively improve the manufacturing efficiency of the battery module.
  • 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 perspective view schematically showing a module case of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a right perspective view schematically showing a module case of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a right perspective view schematically showing some bus bars of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a right perspective view schematically showing a module case of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a state of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view schematically showing a state in which the internal components of the battery module of FIG. 8 are separated.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing some components of the battery module of FIG. 8.
  • 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, a module case 210, and an interior Plate 230 may be provided.
  • 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 (111b).
  • 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.
  • the top cap (C1) can function as a positive electrode terminal (111a) 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 the can-type secondary battery 100 of a specific type. That is, various secondary cells 100 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 a front-rear direction (Y-axis direction) and a vertical direction (Z-axis direction).
  • the plurality of can-type secondary batteries 100 may be configured in an arrangement 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 terminal 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 in 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-axis 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.
  • the bus bar 220 may contact the same polarity of the plurality of can-type secondary batteries 100 and electrically connect them in parallel.
  • the bus bar 220 may contact the electrode terminals 111 of some of the secondary batteries 100 and electrically connect them in parallel and in series.
  • 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 the bus bar 221a of one module case 212 and the other side is connected to another bus bar 221b mounted on the other module case 214. .
  • 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 (222a in FIG. 2).
  • 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 battery module 200 of the present invention may be configured such that two or more module cases 212 and 214 are electrically connected to each other.
  • the battery module 200 may be configured such that another module case 214 is stacked on the left or right side of one module case 212.
  • a second module located on the right side of the first module case 212 and the first module case 212 is provided.
  • a module case 214 may be provided.
  • the module case 210 may be formed with an internal space to accommodate the plurality of can-type secondary batteries 100.
  • the module case 210 may have an outer wall 210c.
  • the outer wall 210c may be formed to surround an inner space formed therein to accommodate the plurality of can-type secondary batteries 100.
  • each of the module cases 212 and 214 when viewed in the direction F of FIG. 1, has first outer walls 210c1 formed in front, rear, up, down, left, and right directions to form an inner space. ), 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.
  • first outer walls 210c1 formed in front, rear, up, down, left, and right directions to form an inner space.
  • a second outer wall 210c2 when viewed in the direction F of FIG. 1, has first outer walls 210c1 formed in front, rear, up, down, left, and right directions to form an inner space
  • each of the first module case 212 and the second module case 214 includes a first outer wall 210c1, a second outer wall 210c2, and a third outer wall 210c3.
  • 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.
  • At least two can-type secondary batteries 100 may be accommodated in an inner space of the module case 210 in a horizontal (X-axis) direction.
  • the stacking direction is not necessarily limited to one direction, and may be an up-down direction (Z-axis direction) according to the lying direction of the can-type secondary battery 100.
  • Z-axis direction the up-down direction
  • at least two or more of the can-type secondary batteries 100 are left and right in the inner space of each of the first module case 212 and the second module case 214 (X-axis direction). It can be accommodated in the inner space in the form of lying down.
  • the first module case 212 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-axis direction).
  • X-axis direction For example, in the configuration of FIG. 5, 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 side of the plurality of secondary batteries 100 Part can be accommodated.
  • 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 cover one side and the other side of the plurality of secondary batteries 100, respectively, and the can-type secondary battery 100 other than the electrode terminal 111 is excluded. It can be configured to cover the side as a whole.
  • 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 second module case 214 includes the first frame 214a and the second frame having the same structure as the first frame 212a and the second frame 212b of the first module case 212. (214b) may be provided.
  • the insulating property of the secondary battery 100 is improved, and secondary from external physical and chemical elements The battery 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 second module case 214 may include a first frame 214a and a second frame 214b.
  • first frame 214a and the second frame 214b are compared with the first frame 212a and the second frame 212b of the first module case 212 described above, the first frame 214a ) And the second frame 214b may have the same configuration, except that the left and right positions are reversed.
  • the front position and the rear position of the second module case 214 are rotated 180 degrees, the first frame 212a and the second frame 212b of the first module case 212 are the same. Have a batch
  • first frame 214a and the second frame 214b of the second module case 214 are coupled with the first frame 212a and the second frame 212b of the first module case 212. Since it has the same shape, a detailed description of the first frame 214a and the second frame 214b of the second module case 214 will be omitted.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing a module case of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a right perspective view schematically showing the module case of the 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 impact applied to the battery module 200.
  • the bumper part 240 may be formed on the outer wall 210c1 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 bumper portion 240 may be configured to protrude outward from the outer surface of the outer wall 210c.
  • eight bumper portions 240 formed to protrude forward from the front outer wall 210c1 of the module case 212 may be formed.
  • eight bumper portions 240 formed to protrude rearward from the rear outer wall 210c2 of the module case 212 may be formed.
  • the bumper part 240 may be configured to form a space between the outer walls 210c of the module case 210. That is, the bumper part 240 may have a space S spaced apart from the outer wall 210c by a predetermined distance. For example, as illustrated in FIG. 4, each of the eight bumper parts 240 may have a space S spaced apart from the front outer wall 210c1 of the module case 212. In addition, although not shown in the drawing, a plurality of bumper portions 240 formed to protrude rearward from the rear outer wall 210c2 of the module case 212 may be formed. Moreover, each of the bumper portions 240 provided on the rear outer wall 210c2 may have a space S spaced apart from the rear outer wall 210c2 of the module case 212.
  • 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 directly transferred to the built-in secondary battery 100. Instead, the bumper part 240 may preferentially collide with the outer wall 210c, thereby causing the bumper part 240 to absorb more external shock.
  • 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 have an extended part 242 and a plate-shaped part 244.
  • the extension part 242 may have a shape protruding from the outer wall 210c of the module case 210 in an outward direction.
  • the extension part 242 may be configured to separate the plate-shaped part 244 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 240 may preferentially collide and cause the bumper 240 to absorb more external shock.
  • the plate-shaped part 244 may have a shape extending from an end portion in the extending direction of the extending part 242 in a direction corresponding to the outer wall 210c of the module case 210.
  • the bumper portion 240 is provided with an extended part 242 and a plate-shaped part 244 to secure a separation distance from the outer wall, so that the bumper portion 240 is the battery module It is possible to effectively absorb the external impact applied to the (200). Accordingly, the secondary battery 100 embedded in the battery module 200 is protected from external shocks, thereby effectively preventing fire or explosion.
  • the plate-shaped part 244 may have a linear rib R2 formed on an outer surface of the plate-shaped portion.
  • the rib (R2) may be in the form protruding in the outer direction and extending in at least two directions linearly.
  • the linear rib R2 when viewed from the F direction of FIG. 1, the linear rib R2 is in the left-right direction (X-axis direction) and up-down direction (Z-axis direction).
  • the elongated linear ribs R2 may have a lattice shape intersecting each other.
  • the plate-shaped part 244 may have a separation space formed by the rib R2 on the outer surface. That is, a space corresponding to the size protruding outwardly between the ribs R2 and the other ribs R2 may be provided. Alternatively, when the ribs R2 are extended in a lattice shape, spaces may be provided as much as the size protruding outwardly between the ribs R2 of the lattice pattern.
  • the bumper portion 240 is formed by forming a rib R2 that protrudes in the outer direction and extends linearly on the outer surface of the plate-shaped part 244. It is possible to effectively reduce the weight of the module case 210 according to the addition of the configuration or increase the material cost while maintaining proper rigidity. Moreover, the ribs R2 can play a role of a relatively fragile and vulnerable portion, thereby exerting an excellent function in shock absorption. Due to this, it is possible to increase the stability of the battery module 200. Furthermore, the separation space formed by the ribs R2 can be utilized as a free space that can effectively absorb external shocks transmitted to the plate-shaped part.
  • the plate-shaped part 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 part 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. 5, in the plate-shaped part 244 of some bumper portions 240a, the plate-shaped part 244 may have a curved surface such that the center of the body protrudes convexly forward. In addition, the plate-shaped part 244 may have a plate shape in which the center of the body is convexly curved forward.
  • an inclined surface K1 inclined in the inner direction may be formed in the plate-shaped part 244.
  • the inclined surface K1 may have a shape inclined toward the inner side as it is adjacent to the outer peripheral portion of the outer wall 210c of the module case 210 in the plate-shaped part 244. That is, the inclined surface K1 may have a shape in which the thickness of the plate-shaped part 242 becomes thinner toward the outer periphery of the plate-shaped part 242.
  • the eight bumper portions 240 are adjacent to the outer periphery of the outer wall 210c1 of the module case 212, and the left end and the right side of the outer surface of the plate-shaped part 242 are located.
  • An inclined surface K1 which is inclined backward at the end or the left end and the right end may be formed.
  • the bumper portion 240 forms an inclined surface K1 on the outer surface of the plate-shaped part 244 to collide with the bumper portion 240 of the module case 210. It is possible to induce an external object to obliquely pass (obliquely pass) in the left or right direction along the inclined surface K1 formed on the bumper part 240, thereby protecting the plurality of secondary batteries 100 accommodated therein. Accordingly, stability of the battery module 200 may be increased.
  • FIG. 6 is a right perspective view schematically showing some bus bars of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the bus bar 221a mounted on one module case 212 is connected to the bus bar 221b mounted on the other module case 214 ( 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 bolting the connection bus bar 225 may be formed in the extension 223.
  • the expansion unit 223 may be coupled to the connection bus bar 225 to electrically connect a plurality of secondary batteries 100 mounted in each of the two module cases 212 and 214.
  • each of the two bus bars 221a and 221b provided in the two module cases 212 and 214 has an extension 223 unlike other bus bars 220. May be further provided.
  • 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.
  • a portion of the bus bar 220 may be located in a space S between the plate-shaped part 244 of the bumper part 240 and the outer wall 210c of the module case 210.
  • a part of the bus bar 220 may be the extension 223.
  • the expansion portion 223 of the bus bar 220 may be located in a space between the plate-shaped part 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 221a and 221b include a plate-shaped part 244 of the bumper portion 240 and the module case 210. It may be located between the front outer wall (210c1).
  • the bumper portion 240 of the module case 210, a part of the bus bar 220, plate-shaped part 244 and the outer wall 210c of the module case 210 By being configured to be located in the space S between, it is possible to prevent the bus bar from contacting or colliding with an external conductive material, and to 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 formed in the module case 210. Specifically, the auxiliary bumper part 246 may be located in the space S formed between the bumper part 240 and the outer wall 210c of the module case 210. In addition, the auxiliary bumper portion 246 may have a plate-shaped part 244a on which a linear rib R3 is formed. In addition, the ribs R3 of the plate-shaped part 244a may have a shape protruding and extending in the inner direction. However, unlike the bumper portion 240, the auxiliary bumper portion 246 does not include an extension part 242. For example, as illustrated in FIGS. 4 and 5, eight auxiliary bumper portions 246 located inside the four bumper portions 240 are formed on the front outer wall 210c1 of the module case 210. Can.
  • the auxiliary bumper part 246 may be configured to form a spaced apart spaced at a predetermined distance between the plate-shaped part 244 of the bumper part 240 and the auxiliary bumper part 246.
  • the separation space between the bumper part 240 and the auxiliary bumper part 246 may be used as a free space that can effectively absorb external shocks transmitted to the bumper part 240 and the auxiliary bumper part 246. .
  • the auxiliary bumper portion 246 in the space S between the bumper portion 240 and the module case 210 outer wall 210c, the bumper portion ( 240) and the auxiliary bumper portion 246 can more effectively absorb the 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.
  • At least one or more support ribs R1 may be formed on the extension part 242 of the bumper portion 240 of the module case 210.
  • the support rib (R1), a portion of the extension part 242 and the module case 210 of the outer wall (210c) may be connected to each structure.
  • a plurality of support ribs R1 may be formed in the extension parts 242 of the two bumper parts 240.
  • the shape of the support rib (R1) may be a triangular plate shape.
  • the bumper part 240 is formed by forming at least one or more support ribs R1 on the extension part 242, so that even if an external impact occurs on the bumper part 240, the extension is performed.
  • the part 242 may be fixed so that it is not easily bent or broken, and thus the defense against the external impact of the bumper 240 may be increased.
  • FIG. 7 is a right perspective view schematically showing a module case of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the module case 212 may further include a buffer pad 260.
  • the buffer pad 260 may have an elastic material.
  • the elastic material may be, for example, synthetic rubber, latex, or silicone-based polymer.
  • the buffer pad 260 may be provided in a space spaced between the plate-shaped part 244 of the bumper portion 240 and the outer wall of the module case 212.
  • the buffer pad 260 may be formed in a form that can fill the space.
  • the buffer pad 260 may be formed by being filled in a space between the plate-shaped part 244 of the bumper part 240 and the outer wall of the module case 212 in a liquid form, and then cured. have.
  • the buffer pad 260 may have, for example, at least part of a silicone-based polymer.
  • the module case 212, the buffer pad 260 in the spaced apart between the plate-shaped part 244 of the bumper portion 240 and the outer wall of the module case 212 By providing a, it is possible to absorb and buffer the external shock applied to the bumper part 240, thereby effectively reducing the shock applied to the plurality of secondary batteries 100 accommodated therein.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a state of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is an exploded perspective view schematically showing a state in which the internal components of the battery module of FIG. 8 are separated.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing some components of the battery module of FIG. 8.
  • the battery pack 200B may further include an outer housing 250.
  • the outer housing 250 may have a box shape in which an inner space is formed to accommodate the module case 210.
  • the outer housing 250 may include an outer wall 250a forming a macroscopic hexahedron configured to form the inner space.
  • the outer housing 250 may include an upper cap 252, an intermediate case 254, and a lower support portion 253.
  • the middle case 254 is coupled to the lower portion of the upper cap 252, and the lower support portion 253 can be coupled to the lower portion of the intermediate case 254.
  • the upper cap 252 may be provided with an upper wall and sidewalls to cover an upper portion of the module case 210 accommodated inside the outer housing 250.
  • the intermediate case 254 may have a square tubular shape opened in the vertical direction.
  • the lower support portion 253 may be provided with a side wall and a lower wall as a box shape with an open top.
  • a protrusion P1 may be provided on the inner surface of the outer housing 250.
  • the protrusion P1 may be formed to protrude and extend inward from a position corresponding to the bumper 240.
  • the protrusion P1 may have a shape extending in the vertical direction.
  • a plurality of protrusions P1 protruding in the inner direction and gradually decreasing in thickness in the horizontal direction in the protruding direction may be formed on the inner surface of the outer housing 250. have.
  • a portion of all the protrusions P1 may be formed at a position corresponding to the bumper portion 240 formed on the outer wall of the module case 210.
  • the protrusion P1 may have a shape extending to upper and lower ends of the inner surface of the intermediate case 254.
  • the present invention by forming the projection portion P1 extending inward in the direction corresponding to the bumper portion 240 on the inner surface of the outer housing 250, the outer housing 250 ), the force transmitted according to the external impact applied to the bumper portion 240 formed on the outer wall 210c of the module case 210 from the protrusion P1 can be induced to be intensively transmitted. Accordingly, the present invention, compared to the case where an external impact is applied to the other portion of the outer wall 210c of the module case 210 other than the bumper portion 240, the amount of impact transmitted to the secondary battery 100 having an internal configuration There is an effect that can be effectively reduced.
  • a guide rail G1 configured to guide the insertion of the module case 210 may be provided on an inner surface of the outer housing 250.
  • the guide rail G1 may be formed on the inner surface of the intermediate case 254.
  • the guide rail G1 may partially have a circular column shape protruding from the inner surface of the intermediate case 254 in the inner direction and extending in the vertical direction. That is, the guide rail G1 may have a shape extending from the inner surface of the outer housing 250 to the inner direction.
  • the end portion of the guide rail G1 in the protruding direction may have a curved surface (a convex curved surface in the inner direction) having an arc shape in a planar shape.
  • a curved surface a convex curved surface in the inner direction
  • four guide rails G1 may be formed on the inner surface of the outer housing 250.
  • the four guide rails G1 may be formed at positions corresponding to the outer walls on which the bumper portions 240 of the module case 210 are formed.
  • a guide groove 247 configured to move in the vertical direction on the guide rail G1 is mounted on a portion of the bumper 240. Can be formed. Specifically, the guide groove 247 may have a shape that is inserted in the inner direction of the module case 210. More specifically, the guide groove 247 may be inserted in a shape corresponding to an external shape of the protruding direction of the guide rail G1.
  • the guide groove 247 may have an indented shape extending in a vertical direction. Furthermore, the guide groove 247 may be a portion extending in the left-right direction from the extension part 242. Alternatively, the guide groove 247 may be formed on the left and right sides of the extension part 242. Further, the guide groove 247 may be formed at a position corresponding to the guide rail G1.
  • the guide groove 247 is formed on a portion of the two bumper portions 240a formed on each of the front outer wall 210c1 and the rear outer wall 210c2 of the module case 210. Can be formed.
  • the guide groove 247 may be concavely inserted in the inner direction and extended in the vertical direction.
  • a guide rail G1 is provided on the inner surface of the outer housing 250, and a guide groove 247 is formed on a part of the bumper part 240 to form the module case.
  • 210 can be easily inserted into the outer housing 250, thereby shortening the manufacturing process time.
  • the guide rail G1 and the guide groove 247 effectively prevent damage to the internal components that may occur when the module case 210 is incorrectly assembled in the process of inserting the module case 210 into the exterior housing 250. Can be reduced. Accordingly, it is possible to effectively improve the manufacturing efficiency of the battery module 200.
  • 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 200 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
  • module case 212 first module case
  • busbar connecting busbar, external busbar
  • auxiliary bumper 260 cushioning pad
  • the present invention relates to a battery module including a plurality of can-type secondary cells.
  • the present invention can be used in a battery pack including at least one or more of these battery modules and an industry related to automobiles including the battery pack.

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Abstract

본 발명은 외부 충격으로부터 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 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; 및 상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽, 및 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성된 범퍼부를 구비한 모듈 케이스를 포함한다.

Description

모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈
본 발명은 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 충격으로부터 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 01월 10일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0003391호에 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 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 모듈은, 모듈 케이스와 별개로 복수의 이차전지를 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 외부 하우징을 더 구비하는 것이 일반적이었다. 그러나, 외부 충격 발생시, 금속 재질의 외부 하우징이 형상이 변형되면서 일부위가 강한 힘으로 배터리 모듈의 내부 구성(모듈 케이스, 버스바, 이차 전지 등)에 충돌하거나 접촉될 경우, 내부 손상 및 내부 단락이 발생되기 쉬웠고, 이에 따라 이차 전지가 폭발하거나, 발화하는 등의 2차 사고가 발생되는 문제가 있었다.
더욱이, 종래 기술에서는, 외부 하우징 내부 공간에 모듈 케이스를 삽입하는 과정에서 모듈 케이스, 버스바 등의 내부 구성들의 손상이 발생되기 쉬워, 외부 하우징에 모듈 케이스를 삽입하는 공정이 까다롭고 상당한 시간이 소요되었다. 이로 인해 배터리 모듈의 제조 비용 상승의 요인이 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 외부 충격으로부터 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 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; 및
상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽, 및 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성된 범퍼부를 구비한 모듈 케이스를 포함한다.
또한, 상기 범퍼부는 상기 모듈 케이스의 외벽 사이에 이격 공간이 형성되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 범퍼부는, 상기 모듈 케이스의 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 연장 파트; 및 상기 연장 파트의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스의 외벽과 대응되는 방향으로 절곡 연장된 판형 파트를 가질 수 있다.
또한, 상기 판형 파트의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 적어도 2 방향 이상으로 연장된 리브가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 판형 파트는 상기 모듈 케이스의 외주부에 인접할 수록 내측 방향으로 경사진 경사면이 구비될 수 있다.
또한, 상기 버스바의 일부위는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 위치될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스는, 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 보조 범퍼부가 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 모듈 케이스는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 탄성 소재를 가진 완충 패드가 더 구비될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 케이스를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가지고, 내측면에는 상기 범퍼부와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부가 구비된 외부 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 하우징의 내측면에는 상기 모듈 케이스가 상기 외부 하우징의 내부에 삽입되는 것을 가이드 하도록 구성된 가이드 레일이 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 범퍼부의 일부위에는, 상기 가이드 레일을 타고 상하 방향으로 이동 가능하도록 내측 방향으로 내입되고 상하 방향으로 길게 연장된 가이드 그루브가 형성될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 모듈 케이스는, 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 구성된 범퍼부를 구비함으로써, 배터리 모듈에 외부 충격이 발생할 경우, 우선적으로 범퍼부가 충격을 흡수하여 내장된 이차 전지에 전달되는 충격량을 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예의 일측면에 의하면, 범퍼부는 외벽과의 이격 거리를 확보하도록 연장 파트 및 판형 파트를 구비함으로써, 범퍼부가 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 모듈은 내장된 이차 전지를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 범퍼부는 판형 파트의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 연장된 리브를 형성시킴으로써, 범퍼부 구성 추가에 따른 모듈 케이스의 무게나 재료 비용 증가를 효과적으로 줄이면서 적절한 강성을 유지할 수 있다. 더욱이, 리브는 상대적으로 부서지기 쉬운 취약한 부위 역할을 수행하여 충격 흡수에 탁월한 기능을 발휘할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 안정성을 높일 수 있다. 나아가, 리브에 의해 형성된 이격 공간은 판형 파트에 전달된 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 여유 공간으로 활용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 범퍼부는 판형 파트의 외측면에 경사면을 형성시킴으로써, 모듈 케이스의 범퍼부와 충돌하는 외부 물체가 범퍼부에 형성된 경사면을 따라 좌측 또는 우측 방향으로 비껴가도록 유도할 수 있어, 내부 수용된 복수의 이차 전지를 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은 버스바의 일부위를 모듈 케이스의 범퍼부의 판형 파트와 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 위치시킴으로써, 버스바가 외부 전도성 물질과의 접촉 내지 충돌하는 것을 방지하고, 외부와의 전기적 절연을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 외부 충격 발생시, 배터리 모듈의 전기 누설로 인한 2차 사고를 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은 범퍼부와 모듈 케이스 외벽 사이의 이격 공간에 보조 범퍼부를 구비시킴으로써, 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.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 모듈 케이스는, 범퍼부의 판형 파트와 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격된 공간에 완충 패드를 구비 시킴으로써, 범퍼부에 가해진 외부 충격을 흡수하여 완충할 수 있어, 내부에 수용된 복수의 이차 전지에 가해지는 충격을 효과적으로 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 외부 하우징의 내측면에 범퍼부와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부를 형성시킴으로써, 외부 하우징에 가해진 외부 충격에 따라 전달된 힘이 돌기부로부터 모듈 케이스의 외벽에 형성된 범퍼부에 집중 전달될 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 범퍼부 외의 모듈 케이스의 외벽의 다른 부위에 외부 충격이 가해진 경우와 비교하여, 내부 구성인 이차 전지에 전달되는 충격 량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 외부 하우징의 내측면에는 가이드 레일이 구비되고, 범퍼부의 일부위에는 가이드 그루브를 형성시킴으로써, 모듈 케이스가 외부 하우징의 내부에 손쉽게 삽입시킬 수 있어, 제조 공정 시간을 단축 시킬 수 있다. 더욱이, 가이드 레일 및 가이드 그루브는, 모듈 케이스를 외장 하우징 내부에 삽입하는 과정에서 오 조립되는 경우 발생될 수 있는 내부 구성의 손상을 효과적으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 제조 효율을 효과적으로 향상시킬 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, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바들을 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 8의 배터리 모듈의 내부 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 10은, 도 8의 배터리 모듈의 일부 구성들 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
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), 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 단자(111b)로서 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 단자(111a)로서 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 특정한 형태의 캔형 이차 전지(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지(100)가 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(Y축 방향) 및 상하 방향(Z축 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 2에 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. 나아가, 그리고, 상기 버스바(220)의 절곡된 부분에는 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(Y축 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 버스바(220)는, 복수의 캔형 이차 전지(100)의 동일 극성에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 연결할 수 있다. 또는, 상기 버스바(220)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 모듈 케이스(212)의 버스바(221a)와 연결되고 타측이 다른 모듈 케이스(214)에 탑재된 다른 버스바(221b)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(도 2의 222a)의 일부위와 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.
한편, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 둘 이상의 모듈 케이스(212, 214)가 서로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 배터리 모듈(200)은, 하나의 모듈 케이스(212)의 좌측 또는 우측에 다른 모듈 케이스(214)가 적층되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)은, F 방향에서 바라볼 경우, 제1 모듈 케이스(212) 및 상기 제1 모듈 케이스(212)에 우측에 위치된 제2 모듈 케이스(214)를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스(210)는 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)를 수용하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 케이스(210)는 외벽(210c)을 구비할 수 있다. 상기 외벽(210c)은 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)를 삽입 수용되도록 내부에 형성된 내부 공간을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모듈 케이스들(212, 214) 각각은, 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, 제1 모듈 케이스(212) 및 제2 모듈 케이스(214) 각각은, 제1 외벽(210c1), 제2 외벽(210c2), 제3 외벽(210c3), 제4 외벽(210c4), 제5 외벽(210c5), 및 제6 외벽(210c6)을 구비할 수 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.
또한, 상기 모듈 케이스(210)의 내부 공간에는 적어도 둘 이상의 캔형 이차 전지(100)가 수평 방향(X축 방향)으로 눕혀진 형태로 수용될 될 수 있다. 반드시, 상기 적층 방향이 하나의 방향으로 한정되는 것은 아니고, 상기 캔형 이차 전지(100)의 눕혀진 방향에 따라 상하 방향(Z축 방향)이 될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 모듈 케이스(212) 및 제2 모듈 케이스(214) 각각의 내부 공간에는 적어도 둘 이상의 상기 캔형 이차 전지(100)가 좌우 방향(X축 방향)으로 눕혀진 형태로 내부 공간에 수용될 될 수 있다.
그리고, 상기 제1 모듈 케이스(212)는, 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)은, 좌우 방향(X축 방향)의 일측과 타측에서 서로 만나 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서, 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, 전극 단자(111)를 제외한 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 5의 구성에서, 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.
이와 마찬가지로, 제2 모듈 케이스(214)는, 상기 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)과 동일한 구조의 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이러한 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 제2 모듈 케이스(214)는, 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)은 앞서 설명한 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 비교할 경우, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)의 좌우 위치가 반대로 배치된 것을 제외하고, 동일한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 전방의 위치와 후방의 위치를 180도 회전한 경우, 상기 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 배치를 가지고 있다.
이에 따라, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)은 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 형상을 가지므로, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)에 대한 구체적 설명은 생략하겠다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 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 외벽(210c1)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 범퍼부(240)는 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1) 및 후방 외벽(210c2) 각각에 형성될 수 있다.
또한, 상기 범퍼부(240)는, 상기 외벽(210c)의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(212)의 전방 외벽(210c1)으로부터 전방으로 돌출 형성된 범퍼부(240) 8개가 형성될 수 있다. 또한, 도면에 보이진 않으나, 상기 모듈 케이스(212)의 후방 외벽(210c2)으로부터 후방으로 돌출 형성된 범퍼부(240) 8개가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 범퍼부(240)는 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이에 이격 공간이 형성되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 범퍼부(240)는 상기 외벽(210c)과 소정 거리로 이격된 공간(S)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 8개의 범퍼부(240) 각각은 상기 모듈 케이스(212)의 전방 외벽(210c1)과 이격된 이격 공간(S)을 가질 수 있다. 또한, 도면에 보이진 않으나, 상기 모듈 케이스(212)의 후방 외벽(210c2)으로부터 후방으로 돌출 형성된 범퍼부(240)가 복수개 형성될 수 있다. 더욱이, 후방 외벽(210c2)에 구비된 범퍼부(240) 각각은 상기 모듈 케이스(212)의 후방 외벽(210c2)과 이격된 이격 공간(S)을 가질 수 있다.
이때, 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)가 상기 외벽(210c)과 우선적으로 충돌하여 상기 범퍼부(240)가 외부 충격을 보다 많이 흡수할 수 있는 작용을 일으킬 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 연장 파트(242) 및 판형 파트(244)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 연장 파트(242)는 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)으로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 형태일 수 있다. 구체적으로, 상기 연장 파트(242)는 상기 판형 파트(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)가 우선적으로 충돌하여 상기 범퍼부(240)가 외부 충격을 보다 많이 흡수할 수 있는 작용을 일으킬 수 있다.
그리고, 상기 판형 파트(244)는 상기 연장 파트(242)의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 대응되는 방향으로 절곡 연장된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 외벽과의 이격 거리를 확보하도록 연장 파트(242) 및 판형 파트(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.
나아가, 상기 판형 파트(244)는 상기 판형의 외측면에 선형의 리브(R2)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 리브(R2)는, 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 적어도 2 방향 이상으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선형의 리브(R2)는, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 좌우 방향(X축 방향) 및 상하 방향(Z축 방향)으로 연장된 선형의 리브(R2)가 서로 교차한 격자 형태를 가질 수 있다.
나아가, 상기 판형 파트(244)는 외측면에 상기 리브(R2)에 의해 형성된 이격 공간을 가질 수 있다. 즉, 상기 리브(R2)와 다른 리브(R2) 사이에 외측 방향으로 돌출된 크기에 해당하는 이격 공간을 가질 수 있다. 또는, 상기 리브(R2)가 격자 형태로 연장된 형태일 경우, 격자 패턴의 리브(R2) 사이 사이 마다 외측 방향으로 돌출된 크기만큼의 이격 공간을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 상기 판형 파트(244)의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 연장된 리브(R2)를 형성시킴으로써, 상기 범퍼부(240) 구성 추가에 따른 모듈 케이스(210)의 무게나 재료 비용 증가를 효과적으로 줄이면서 적절한 강성을 유지할 수 있다. 더욱이, 상기 리브(R2)는 상대적으로 부서지기 쉬운 취약한 부위 역할을 수행하여 충격 흡수에 탁월한 기능을 발휘할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈(200)의 안정성을 높일 수 있다. 나아가, 상기 리브(R2)에 의해 형성된 이격 공간은 상기 판형 파트에 전달된 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 여유 공간으로 활용될 수 있다.
그리고, 상기 판형 파트(244)는 외측면에 몸체의 중심이 외측 방향으로 볼록하게 돌출되도록 곡면이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 판형 파트(244)는 몸체의 중심이 외측 방향으로 볼록하게 굴곡된 판형일 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 범퍼부(240a)의 판형 파트(244)에는, 상기 판형 파트(244)는 몸체의 중심이 전방으로 볼록하게 돌출되도록 곡면이 형성될 수 있다. 또한, 상기 판형 파트(244)는 몸체의 중심이 전방으로 볼록하게 굴곡된 판형일 수 있다.
그리고, 상기 판형 파트(244)에는 내측 방향으로 경사진 경사면(K1)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 경사면(K1)은 상기 판형 파트(244)에서 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)의 외주부에 인접할 수록 내측 방향으로 경사진 형태일 수 있다. 즉, 상기 경사면(K1)은, 상기 판형 파트(242)의 외주부로 갈수록 판형 파트(242)의 두께가 얇아지는 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5를 참조하면, 8개의 범퍼부(240)에는 상기 모듈 케이스(212)의 외벽(210c1)의 외주부에 인접하고 판형 파트(242)의 외측면의 좌측 단부, 우측 단부, 또는 좌측 단부 및 우측 단부에 후방으로 경사진 경사면(K1)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 상기 판형 파트(244)의 외측면에 경사면(K1)을 형성시킴으로써, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)와 충돌하는 외부 물체가 상기 범퍼부(240)에 형성된 경사면(K1)을 따라 좌측 또는 우측 방향으로 비껴가도록(비스듬히 스쳐 지나가도록) 유도할 수 있어, 내부 수용된 복수의 이차 전지(100)를 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 안정성을 높일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바들을 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 4 및 도 5와 함께, 도 6을 참조하면, 하나의 모듈 케이스(212)에 탑재된 버스바(221a)는 다른 모듈 케이스(214)에 탑재된 버스바(221b)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 상기 연결 버스바(225)를 볼트 체결하기 위한 결합홀(H4)이 형성될 수 있다. 상기 확장부(223)는, 상기 연결 버스바(225)와 결합되어 두 모듈 케이스들(212, 214) 각각에 탑재된 복수의 이차 전지(100)를 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 모듈 케이스들(212, 214)에 구비된 2개의 버스바(221a, 221b) 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.
그리고, 상기 버스바(220)의 일부위는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이의 이격 공간(S)에 위치될 수 있다. 여기서, 상기 버스바(220)의 일부위는 상기 확장부(223)일 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바(220)의 확장부(223)는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이의 이격 공간에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 버스바(221a, 221b)의 확장부(223)는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(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, 버스바(220)의 일부위를 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이의 이격 공간(S)에 위치되도록 구성함으로써, 상기 버스바가 외부 전도성 물질과의 접촉 내지 충돌하는 것을 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 4 및 도 6을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)에는 보조 범퍼부(246)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 보조 범퍼부(246)는 상기 범퍼부(240)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이에 형성된 이격 공간(S)에 위치될 수 있다. 또한, 상기 보조 범퍼부(246)는 선형의 리브(R3)가 형성된 판형 파트(244a)를 가질 수 있다. 그리고, 상기 판형 파트(244a)의 리브(R3)는 내측 방향으로 돌출 연장된 형태를 가질 수 있다. 그러나, 상기 보조 범퍼부(246)는 상기 범퍼부(240)와 달리 연장 파트(242)를 구비하지 않았다. 예를 들면, 상기 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1)에는 4개의 범퍼부(240) 내측에 위치한 8개의 보조 범퍼부(246)가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 보조 범퍼부(246)는, 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 보조 범퍼부(246) 사이에 소정 거리로 이격된 이격 공간이 형성되도록 구성될 수 있다. 상기 범퍼부(240)와 상기 보조 범퍼부(246) 간의 이격 공간은 상기 범퍼부(240)와 상기 보조 범퍼부(246)에 전달된 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 여유 공간으로 활용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)와 상기 모듈 케이스(210) 외벽(210c) 사이의 이격 공간(S)에 상기 보조 범퍼부(246)를 구비 시킴으로써, 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.
또한, 다시 도 4를 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)의 연장 파트(242)에는 적어도 하나 이상의 지지 리브(R1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지 리브(R1)는, 일부위가 상기 연장 파트(242)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 각각을 연결한 구조일 수 있다. 예를 들면, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 범퍼부(240)의 연장 파트(242)에는 복수의 지지 리브(R1)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 지지 리브(R1)의 형상은 삼각판 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 상기 연장 파트(242)에 적어도 하나 이상의 지지 리브(R1)를 형성시킴으로써, 상기 범퍼부(240)에 외부 충격이 발생되더라도 상기 연장 파트(242)가 쉽게 절곡되거나 부러지지 않도록 고정시킬 수 있어, 상기 범퍼부(240)의 보다 외부 충격에 대한 방어력을 높일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 모듈 케이스(212)는 완충 패드(260)를 더 구비할 수 있다. 상기 완충 패드(260)는 탄성 소재를 가질 수 있다. 여기서 상기 탄성 소재는, 예를 들면, 합성 고무, 라텍스, 실리콘계 고분자 등일 수 있다. 상기 완충 패드(260)는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(212)의 외벽 사이의 이격된 공간에 구비될 수 있다. 이때, 상기 완충 패드(260)는, 상기 이격 공간을 메울 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 완충 패드(260)는, 액체 형태로 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(212)의 외벽 사이의 이격된 공간에 충진된 후, 경화되어 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 범퍼부(240)의 내측의 이격 공간 각각에는 4개의 완충 패드(260)가 구비될 수 있다. 상기 완충 패드(260)는, 예를 들면, 실리콘계 고분자를 적어도 일부 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(212)는, 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(212)의 외벽 사이의 이격된 공간에 완충 패드(260)를 구비 시킴으로써, 상기 범퍼부(240)에 가해진 외부 충격을 흡수하여 완충할 수 있어, 내부에 수용된 복수의 이차 전지(100)에 가해지는 충격을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 9는, 도 8의 배터리 모듈의 내부 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 10은, 도 8의 배터리 모듈의 일부 구성들 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200B)은, 외부 하우징(250)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 외부 하우징(250)은, 상기 모듈 케이스(210)를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 하우징(250)은 상기 내부 공간이 형성되도록 구성된 거시적으로 육면체를 이루는 외측벽(250a)을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 외부 하우징(250)은, 상단 캡(252), 중간 케이스(254), 및 하단 받침부(253)를 포함할 수 있다. 구체적으로, F 방향으로 바라 볼 경우, 상기 상단 캡(252)의 하부에는 상기 중간 케이스(254)가 결합되고, 상기 중간 케이스(254)의 하부에는 상기 하단 받침부(253)가 결합될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 상단 캡(252)은, 상기 외부 하우징(250) 내부에 수용된 모듈 케이스(210)의 상부를 커버하도록 상벽 및 측벽이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 중간 케이스(254)는 상하 방향으로 개방된 사각 관형을 가질 수 있다. 나아가, 상기 하단 받침부(253)는, 상부가 개방된 박스형태로서, 측벽 및 하벽을 구비할 수 있다.
또한, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 돌기부(P1)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 돌기부(P1)는 상기 범퍼부(240)와 대응되는 위치에서 내측 방향으로 돌출 연장된 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 돌기부(P1)는 상하 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 내측 방향으로 돌출되고 돌출된 방향으로 수평 방향의 두께가 점진적으로 작아지는 돌기부(P1)가 다수개 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모든 돌기부(P1) 중, 일부는 상기 모듈 케이스(210)의 외벽에 형성된 범퍼부(240)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 나아가, 상기 돌기부(P1)는 중간 케이스(254)의 내측면의 상단 및 하단까지 연장된 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에 상기 범퍼부(240)와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부(P1)를 형성시킴으로써, 상기 외부 하우징(250)에 가해진 외부 충격에 따라 전달된 힘이 상기 돌기부(P1)로부터 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)에 형성된 범퍼부(240)에 집중 전달될 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 범퍼부(240) 외의 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)의 다른 부위에 외부 충격이 가해진 경우와 비교하여, 내부 구성인 이차 전지(100)에 전달되는 충격량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
다시 도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 상기 모듈 케이스(210)의 삽입을 가이드하도록 구성된 가이드 레일(G1)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 레일(G1)은 상기 중간 케이스(254) 내측면에 형성될 수 있다. 상기 가이드 레일(G1)은 상기 중간 케이스(254) 내측면에서 내측 방향으로 돌출되고 상하 방향으로 길게 연장된 원 기둥 형상을 일부 가질 수 있다. 즉, 상기 가이드 레일(G1)은 상기 외부 하우징(250)의 내측면으로부터 내측 방향으로 연장 돌출된 형태일 수 있다.
그리고, 상기 가이드 레일(G1)의 돌출 방향의 단부는 평면상으로 원호 형상을 가진 곡면(내측 방향으로 볼록한 곡면)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 4개의 가이드 레일(G1)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 4개의 가이드 레일(G1)은, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)가 형성된 외벽과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
다시, 도 4 및 도 5와 함께, 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 범퍼부(240)의 일부위에는, 상기 가이드 레일(G1)을 타고 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성된 가이드 그루브(247)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 그루브(247)는, 상기 모듈 케이스(210)의 내측 방향으로 내입된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 가이드 레일(G1)의 돌출 방향의 외형과 대응되는 형태로 내입될 수 있다.
그리고, 상기 가이드 그루브(247)는 내입된 형태가 상하 방향으로 길게 연장될 수 있다. 나아가, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 연장 파트(242)로부터 좌우 방향으로 연장된 부위일 수 있다. 또는, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 연장 파트(242)의 좌우측에 형성될 수 있다. 또한, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 가이드 레일(G1)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1) 및 후방 외벽(210c2) 각각에 형성된 2개의 범퍼부들(240a)의 일부위에 형성될 수 있다. 상기 가이드 그루브(247)는 오목하게 내측 방향으로 내입되고 상하 방향으로 길게 연장된 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 가이드 레일(G1)이 구비되고, 상기 범퍼부(240)의 일부위에는 가이드 그루브(247)를 형성시킴으로써, 상기 모듈 케이스(210)가 상기 외부 하우징(250)의 내부에 손쉽게 삽입시킬 수 있어, 제조 공정 시간을 단축 시킬 수 있다. 더욱이, 상기 가이드 레일(G1) 및 상기 가이드 그루브(247)는, 상기 모듈 케이스(210)를 상기 외장 하우징(250) 내부에 삽입하는 과정에서 오 조립되는 경우 발생될 수 있는 내부 구성의 손상을 효과적으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 제조 효율을 효과적으로 향상시킬 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 모듈(200)을 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 212, 214: 제1 모듈 케이스, 제2 모듈 케이스
212a, 214a: 제1 프레임 212b, 214b: 제2 프레임
H1: 중공
220, 225, 227: 버스바, 연결 버스바, 외부 버스바
223: 확장부
240: 범퍼부 242: 연장 파트
244: 판형 파트
R2, R3: 리브 K1: 경사면
246: 보조 범퍼부 260: 완충 패드
250: 외부 하우징 P1: 돌기부
G1: 가이드 레일 247: 가이드 그루브
본 발명은 복수의 캔형 이차 전지를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩 및 상기 배터리 팩을 포함하는 자동차와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (12)

  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; 및
    상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽, 및 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성된 범퍼부를 구비한 모듈 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 범퍼부는 상기 모듈 케이스의 외벽 사이에 이격 공간이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 범퍼부는,
    상기 모듈 케이스의 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 연장 파트; 및
    상기 연장 파트의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스의 외벽과 대응되는 방향으로 절곡 연장된 판형 파트를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판형 파트의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 적어도 2 방향 이상으로 연장된 리브가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 판형 파트는 상기 모듈 케이스의 외주부에 인접할 수록 내측 방향으로 경사진 경사면이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 버스바의 일부위는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는, 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 보조 범퍼부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 탄성 소재를 가진 완충 패드가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 모듈 케이스를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가지고, 내측면에는 상기 범퍼부와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부가 구비된 외부 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 하우징의 내측면에는 상기 모듈 케이스가 상기 외부 하우징의 내부에 삽입되는 것을 가이드 하도록 구성된 가이드 레일이 구비되고,
    상기 범퍼부의 일부위에는, 상기 가이드 레일을 타고 상하 방향으로 이동 가능하도록 내측 방향으로 내입되고 상하 방향으로 길게 연장된 가이드 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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