KR101005607B1 - 완충 부재를 포함하고 있는 전지모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 전지셀들을 적층한 구조의 전지셀 적층체를 포함하고 있는 전지모듈에 관한 것으로, 중력 방향에서 상기 전지셀 적층체의 하향 단부측에는 충격을 완화시키는 부재('완충부재')가 설치되어 있고, 상기 전지셀은 그것의 전극단자가 돌출되어 있는 단부 또는 그것의 대향측 단부가 중력 방향에서 하향 단부측을 형성하도록 적층되어 있으며, 상기 완충부재는 전지셀 적층체의 하향 단부에 대응하는 크기의 판재 형상 구조로 이루어진 전지모듈을 제공한다.

Description

완충 부재를 포함하고 있는 전지모듈 {Battery Module Including Damping Member}

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 모식적 사시도이다;

도 2는 도 1의 측면도이다;

도 3a는 도 1의 전지모듈에서 하부 케이스와 그 위에 전지셀들이 적층되는 과정의 모식도이다;

도 3b는 도 1의 전지모듈에서 하부 케이스의 하면 사시도이다;

도 4는 도 1의 전지모듈에서 상부 케이스의 하면 사시도이다;

도 5 및 도 6은 판형 완충부재와 돌기형 완충부재의 평면도와 측면도에 대한 모식도들이다;

도 7은 판형 완충부재를 전지모듈에 장착한 실시예에 따른 사진이다;

도 8은 도 7의 전지모듈을 전기자전거에 장착한 실시예에 따른 사진이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100: 전지모듈 200: 상부 케이스

300: 하부 케이스 400: 전지셀

500: 제 1 회로부 600: 제 2 회로부

700: 제 3 회로부 800: 패스너

900: 절연부재 1000: 양면 접착 테이프

1100: 완충부재

본 발명은 다수의 전지셀들을 적층한 구조의 전지셀 적층체를 포함하고 있는 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 중력 방향에서 상기 전지셀 적층체의 하향 단부측에는 충격을 완화시키는 부재('완충부재')가 설치되어 있고, 상기 전지셀은 그것의 전극단자가 돌출되어 있는 단부 또는 그것의 대향측 단부가 중력 방향에서 하향 단부측을 형성하도록 적층되어 있으며, 상기 완충부재는 전지셀 적층체의 하향 단부에 대응하는 크기의 판재 형상으로 구성된 전지모듈에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 에플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되어 가고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.

이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 소형 경량화가 강력히 요구되고 있다.

예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 소형 경량의 전지셀들이 사용되고 있다. 반면에, 전기자전거, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈(또는 "전지팩"으로 칭하기도 함)이 사용되고 있는데, 전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있다. 또한, 전기자전거, 전기자동차 등과 같이 외부로부터 많은 충격, 진동 등을 받는 디바이스들은 전지모듈을 구성하는 소자들간의 전기적 연결상태와 물리적 결합상태가 안정적이어야 하며, 다수의 전지를 사용하여 고출력 및 대용량을 구현하여야 하기 때문에 안전성 측면도 중요시 되고 있다.

또한, 전지모듈을 전기자전거, 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 실제로 적용할 때, 전지모듈은 전지셀 적층체의 수평방향 또는 수직방향으로 장착된다. 그 중, 전지모듈이 전지셀 적층체의 수직방향으로 장착되는 경우, 전지모듈은 충격, 낙하, 진동에 의해 수평방향보다는 수직방향으로의 외력을 크게 받게 되며, 이러한 외력의 지속적인 영향으로 인해, 전지모듈의 전지셀 적층체들은 중력에 의 해 수직 아래방향으로 쏠리면서 기계적으로 손상되고, 더 나아가 전지모듈의 안전성을 크게 감소시키는 단점을 가지고 잇다. 더욱이, 전지셀 자체의 기계적 강성이 작은 경우에는 상기와 같은 기계적 손상 및 안전성 저하의 문제가 더욱 심각하다.

이와 관련하여, 일본 등록특허 제3349349호에는 전지모듈을 전기자동차에 설치할 때 차량의 충돌과 같은 충격으로부터 전지모듈을 보호하기 위하여 전지모듈의 중력방향으로 전지모듈을 수납하는 수납용기의 하단부 또는 수납용기의 바닥부와 전지모듈 사이에 충격 흡수체(스프링)를 설치하는 기술에 대하여 개시하고 있다.

그러나, 상기 기술은 차체 충돌과 같은 외력에 의해 전기자동차에 장착된 전지모듈에 가해지는 충격 자체를 흡수하기 위한 구성을 제시하고 있을 뿐, 전지셀 적층체의 전극 부위가 중력방향으로 쏠리면서 전극 단락이 발생하는 것을 근본적으로 방지하기는 어렵다. 또한, 상기 기술은 전지모듈을 수납하는 수납용기의 하단부 또는 수납용기의 바닥부와 전지모듈 사이에 충격 흡수체를 이중으로 사용함으로써, 전체적인 구조가 매우 크고 제조비용이 증가되는 단점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 종래의 전지모듈에서 전지셀 적층체의 하향 단부측에 완충부재(완충 플레이트)를 부가하는 경우, 전지셀 적층체의 하단부에 힘이 집중되더라도 상기 하단부가 파손되는 것을 방지하고, 전지모듈의 내부 변형 및 손상을 최소화시키며, 이를 통해 전지모듈의 안전성을 크게 향상시킬 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은, 다수의 전지셀들을 적층한 구조의 전지셀 적층체를 포함하고 있는 전지모듈로서, 중력 방향에서 상기 전지셀 적층체의 하향 단부측에는 충격을 완화시키는 부재('완충부재')가 설치되어 있고, 상기 전지셀은 그것의 전극단자가 돌출되어 있는 단부 또는 그것의 대향측 단부가 중력 방향에서 하향 단부측을 형성하도록 적층되어 있으며, 상기 완충부재는 전지셀 적층체의 하향 단부에 대응하는 크기의 판재 형상으로 구성되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 전지모듈은, 전지셀의 전극단자가 돌출되어 있는 단부 또는 그것의 대향측 단부가 중력 방향에서 하향 단부측을 형성하도록 적층된 전지셀 적층체의 하향 단부측에서, 완충부재가 전지모듈 케이스와의 사이에 개재되어 있으므로, 상부로부터 하부 방향으로 수직의 외력이 작용하더라도 전지셀 적층체가 중력에 의해 아래쪽으로 쏠리는 충격을 흡수할 수 있으며, 상기 하향 단부측에 인접한 전극단자가 돌출되어 있는 부위가 모듈 케이스와 접촉하여 발생하는 내부단락으로 인한 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.

본 발명에서 상기 전지셀은, 적층될 수 있는 구조라면 그것의 종류가 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 판상형의 이차전지 셀일 수 있다.

상기 판상형 이차전지 셀은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 리튬 이차전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 중량 대비 고출력을 제공하는 리튬 이차전지가 바람직하게 사용될 수 있다. 리튬 이차전지는 형태에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 구분되는데, 그 중 높은 집적도로 적층될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지가 바람직하며, 가벼운 중량의 파우치형 전지가 특히 바람직하다.

특히, 상기 파우치형 전지는 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 내장된 상태로 밀봉되어 있는 구조일 수 있다.

상기 완충부재는 외력이 전지모듈에 인가될 때 전지셀 적층체의 충격을 흡수할 수 있는 소재로서, 바람직하게는, 고분자 수지 또는 고분자 수지 복합체로 구성될 수 있다.

이러한 완충부재는 앞서 설명한 바와 같이 전체적으로 판재 형상으로 이루어져 있으며, 경우에 따라서는, 충격의 흡수율을 높이기 위하여, 전지셀 적층체에 대면하는 부위의 표면에 소정의 요철이 형성되어 있는 구조일 수도 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀 적층체는 모듈 케이스에 장착되어 있고 전지의 작동을 제어하는 회로부에 연결되어 있으며, 상기 모듈 케이스는 전지셀 적층체의 상부와 하부를 각각 덮는 분리형 구조로 되어 있고, 전지셀 적층체의 탑 재를 용이하게 할 수 있도록 전지셀의 크기에 상응하는 수납부가 하부 및/또는 상부 케이스에 형성되어 있는 구조일 수 있다.

이러한 구조의 전지모듈은 상부 케이스와 하부 케이스가 서로 분리되어 있어서, 필요에 따라 용량 및 출력을 변경하고자 할 때, 상부 케이스와 하부 케이스 사이에 전지셀을 추가 또는 제거함으로써 유연적인 설계가 가능하다.

상기 구조에서, 상부 케이스와 하부 케이스의 전체적인 크기는 대략 전지셀의 크기에 상응하는 정도로 구성되어 있어서, 전지셀이 수납되는 하부 케이스의 상단 수납부와 상부 케이스의 하단 수납부는 전지셀의 본체 크기에 상응하게 된다.

더욱 구체적인 예로서, 상기 전지모듈은,

상기 전지셀 적층체의 장착을 위한 상단 수납부를 포함하고 있는 하부 케이스;

상기 하부 케이스 상에 적층된 전지셀 적층체의 상단을 덮을 수 있는 하단 수납부를 포함하고 있는 상부 케이스;

상기 전지셀 적층체의 전기적 연결을 행하고, 전지의 전압, 전류 및/또는 온도를 검출하는 센싱 보드 어셈블리를 포함하는 제 1 회로부;

상기 제 1 회로부와 전기적으로 연결되어 있고, 모듈을 전반적으로 제어하는 메인 보드 어셈블리를 포함하고 있는 제 2 회로부; 및

상기 제 2 회로부에 전기적으로 연결되어 있고, 과전류, 과충전 및/또는 과방전을 방지하면서 외부 출력단자와 연결하는 제 3 회로부;

를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

제 1 회로부는 전지셀들을 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 연결단자들과 각각의 전지셀로부터 전압 및/또는 전류 신호를 검출하기 위한 센싱 보드 어셈블리를 포함하고 있다. 바람직하게는 제 1 회로부에서 전지셀의 전압 신호를 수신하고, 온도는 센싱 보드 어셈블리 또는 메인 보드 어셈블리에서 전지 전체의 온도로서 측정될 수 있다. 상기 제 1 회로부는 바람직하게는 전지셀의 전극단자 방향으로 전지모듈의 측면에 부착되어 있다.

상기 연결단자의 구성은 전지셀들의 병렬 또는 직렬 방식의 연결을 위한 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 연결단자들 사이에 과전류 또는 과열의 발생시 전류를 차단하는 안전소자가 연결되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 안전소자의 예로는 퓨즈, 바이메탈, PTC 소자 등을 들 수 있다.

상기 센싱 보드 어셈블리는 바람직하게는 PCB로 되어 있고 각 전지셀에 전기적으로 연결되어 있는 구조일 수 있다.

제 2 회로부는 제 1 회로부와 함께 전지셀의 전극리드 방향에 함께 부착될 수도 있고, 하부 기판의 하단 수납부에 장착될 수도 있으며, 또는 제 1 회로부의 맞은편인 모듈의 대향 측면에 부착될 수도 있다. 바람직하게는 하부 기판의 하단 수납부에 장착된다. 이 경우, 전지셀들은 제 1 회로부를 경유하여 하부 케이스의 상단 수납부에 장착되어 있는 제 2 회로부에 전기적으로 연결되며, 전지의 작동은 제 2 회로부의 메인 보드 어셈블리에서 제어된다.

전지의 충전 및 방전시 과충전, 과방전, 과전류 등을 제어하며 외부 기기에 접속되는 모듈의 최종 소자인 제 3 회로부 역시 제 1 회로부와 함께 전지셀의 전극 리드 방향에 함께 부착될 수도 있고, 하부 기판의 하단 수납부에 장착될 수도 있으며, 또는 제 1 회로부의 맞은편인 모듈의 대향 측면에 부착될 수도 있다. 바람직하게는, 제 1 회로부의 맞은편인 모듈의 대향 측면에 부착된다. 충전 및 방전시의 과전류 제어는 바람직하게는 제 3 회로부에 포함되어 있는 FET 등과 같은 스위칭 소자에 의해 실행될 수 있다.

상기에서 회로부들의 일부 또는 전체는 병합된 구조일 수 있으며, 가장 바람직하게는, 제 2 회로부는 하부 기판의 하단 수납부에 장착되어 있고 제 3 회로부는 제 1 회로부의 맞은편인 모듈의 대향 측면부에 부착된 구조로 이루어져 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 전지모듈은 전지의 작동과 관련한 회로부들이 모듈을 감싼 형태로 연결되어 있어서 모듈의 전체적인 크기가 대폭 축소되어 있다.

본 발명에 따른 전지모듈의 전반적인 폭과 길이는 전지셀보다 약간 큰 정도이므로 전체 크기가 매우 작다. 따라서, 모듈화에 의한 전지팩의 부피증가가 최소화되므로, 적용되는 외부 기기 또는 장치에 효과적으로 장착될 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀 적층체를 구성하는 전지셀들 사이에는 양면 접착부재가 개재될 수 있다. 이러한 양면 접착부재는 전지셀들이 더욱 안정적으로 적층되어 전지모듈내에 고정될 수 있도록 한다. 상기 양면 접착부재의 예로는 양면 접착 테이프를 들 수 있지만, 그것만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 전지셀은 그것의 전극단자가 동일한 방향으로 배향되도록 적층되는데, 바람직하게는, 전지셀들과의 결합을 견고히 하고 동시에 전기적 연결을 위한 연결단자의 접촉을 용이하게 할 수 있도록, 전지셀들의 전극단자는 판상형 단자로서 체 결용 관통구에 형성되어 있고, 상기 관통구를 연결하는 체결부재가 상부 케이스와 하부 케이스에 결합되어 있는 구조일 수 있다.

본 발명에서, 완충부재는 상기 상부 케이스의 하단 수납부와 하부 케이스의 상단 수납부에 걸치면서 장착될 수 있으며, 일 예로, 상기 전지셀 적층체가 장착된 상태에서 상부 케이스와 하부 케이스는 상호 이격되어 있고, 상기 완충부재는 상기 수납부를 형성하는 측벽과 하단 수납부를 형성하는 측벽에 걸치면서 고정됨으로써, 충격 등과 같은 외력이 전지모듈에 인가시 완충부재가 전지모듈로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 전지모듈은 고출력 대용량의 중대형 전지 시스템에 바람직하게 사용될 수 있으며, 상기 고출력 대용량의 범위는 특별히 한정되지 않는다.

예를 들어, 본 발명에 따른 전지는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이 또는 전기자전거 등과 같은 차량의 동력원 등을 포함하여 다양한 분야와 제품들의 전원으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 전지모듈은 콤팩트한 구조 등으로 인해 전기자전거의 동력원으로 특히 바람직하다.

이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도와 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 전지모듈(100)은 상부 케이스(200), 하부 케이스(300), 다수의 전지셀들(400), 제 1 회로부(500), 제 2 회로부(도시하지 않음) 및 제 3 회로부(700)를 포함하고 있다. 전지셀들(400)은 서로 분리되어 있는 상부 케이스(200)와 하부 케이스(300) 사이에 적층되어 있으며, 제 1 회로부(500)는 전지모듈(100)의 정면에 위치하고, 제 2 회로부는 저면에 위치하며, 제 3 회로부(700)는 배면에 위치한다.

상부 케이스(200)와 하부 케이스(300)가 분리되어 있으므로, 적층될 수 있는 전지셀(400)의 수는 그것에 의해 한정되지 않으며, 그러한 전지셀(400)의 적층 수에 따라 제 1 회로부(500)와 제 3 회로부(700)만을 변경하면, 소망하는 전기 용량과 출력의 전지모듈(100)을 용이하게 디자인할 수 있다. 또한, 전지셀들(400)이 노출되어 있으므로, 충방전시 전지셀들(400)의 방열을 효율적으로 이룰 수 있다.

전지셀들(400)을 외력으로부터 보호하기 위한 완충부재(1100)는 전지셀 전극단자 측의 제 1 회로부(700)에 인접한 상부 케이스(200)의 상단 수납부를 형성하는 측벽과 하부 케이스(300)의 하단 수납부를 형성하는 측벽에 걸치면서 장착되어 있다. 따라서, 전지모듈(100)을 전기자전거와 같은 외부 디바이스에 장착함에 있어서, 제 1 회로부(700)가 중력 방향을 향하도록 장착되는 경우, 전지셀들(400)이 아래쪽으로 쏠리면서 가해지는 하중에 의해, 전지셀(400) 자체가 손상되거나 전지셀(400)의 전극단자가 제 1 회로부(700)의 임의의 부위에 접촉되면서 내부 단락이 초래되는 것을 방지하여 준다.

도 3a에는 도 1의 전지모듈에서 하부 케이스의 상면 사시도와 전지셀이 함께 도시되어 있고, 도 3b에는 제 2 회로부가 장착된 상태의 하부 케이스의 하면 사시도가 도시되어 있다.

우선, 도 3a를 참조하면, 하부 케이스(300)는 전지셀(400)의 외형에 거의 상응하는 장방형의 구조물로서 전지셀(400)가 수납되는 상단 수납부(310)를 포함하고 있다. 하부 케이스(300)는 높은 강도와 전기 절연성의 부재로서, 바람직하게는 ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PC (polycarbonate), PBT (Polybutylene Terephthalate) 등의 플라스틱 수지로 되어 있다.

하부 케이스(300) 상에 적층되는 파우치형 이차전지(400)는 전지 본체(410)의 상단에 양극 리드(420)와 음극 리드(430)가 각각 돌출되어 있다. 이들 전극단자(420, 430)에는 관통구(440)가 천공되어 있어서, 다수의 전지셀들(400, 401)이 적층된 상태에서 별도의 연결부재, 예를 들어, 패스너(800)가 관통구(440)에 삽입되고 하부 케이스(300) 상의 고정홈(320)을 통해 그것의 하단면에서 너트(도시하지 않음) 등을 사용해 고정할 수 있다.

전지셀들(400, 401) 사이에는 전기적 절연을 위해 전극단자(420, 430) 상에 절연부재(900)가 실장되며, 절연부재(900)에는 전극단자(420, 430)의 관통구(440)가 체결될 수 있는 돌기(910)가 형성되어 있다. 돌기(910)에는 관통구(920)가 형성되어 있어서, 돌기(910)의 관통구(920)를 통과하는 패스너(800)가 전극단자(420, 430)와 전기적 절연 상태가 유지될 수 있도록 하여 준다.

또한, 전지셀(400)의 본체(410)에는 양면 접착 테이프(1000)가 각각 2 개씩 부착되어 있어서 적층되는 전지셀(410)과의 안정적인 결합을 더욱 보장한다. 더욱 이, 적층된 전지셀들(400, 401)은 양면 접착 테이프(1000)의 두께만큼 이격되므로, 그러한 이격 홈은 충방전시 전지셀들(400, 401)의 체적 변화를 완충하며 충방전시 전지셀들(400, 410)의 발열을 효과적으로 발산시킬 수 있다.

하부 케이스(300)의 하단면에는, 도 3b에서 보는 바와 같이, 하단 수납부(330)에 제 2 회로부(600)가 장착되어 있으며, 제 1 회로부(500)로부터의 양극과 음극을 통전하기 위한 전선들(340, 342)이 제 3 회로부(700)에 연결될 수 있도록 배선되어 있다. 또한, 제 1 회로부(500)의 센싱 보드 어셈블리(510)와 전기적으로 연결하고 제 3 회로부(700)와 전기적으로 연결하기 위한 전선들(610, 612)도 배선되어 있다. 제 2 회로부(600)는 그것을 외부로부터 보호하기 위하여 덮개(620)로 밀폐되어 있다.

하부 케이스(300)의 외주면에는 전지셀의 수납을 위한 측벽(350)이 형성되어 있고, 완충부재(1100)의 하단이 측벽(350)에 걸치면서 고정된다. 완충부재(1100)의 상단은, 그것의 하단과 동일한 방식으로, 상부 케이스(도 4: 200)의 측벽(230)에 걸치면서 고정된다.

도 4에는 도 1의 전지모듈에 사용된 상부 케이스의 하면 사시도가 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 상부 케이스(200)는 전지셀(도 3a: 400)의 상단부가 적재될 수 있도록 그것의 크기에 상응하는 하단 수납부(210)가 형성되어 있으며, 전지셀(400) 전극단자의 관통구에 대응하는 위치에 구멍(220)이 천공되어 있다.

상부 케이스(200)는 하부 케이스(300)와 동일하거나 또는 그와 다른 절연성 부재로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 하부 케이스(300)와 동일한 플라스틱 수지로 이루어져 있다. 상부 케이스(200)의 외주면에는 전지셀의 수납을 위한 측벽(230)이 형성되어 있으며, 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 측벽(230)에 의해 완충부재(1100)의 상단이 고정된다.

도 5 및 도 6에는 판형 완충부재와 돌기형 완충부재의 평면도와 측면도에 대한 모식도들이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 도 5의 판형 완충부재(1100a)는 고분자 수지를 소재로 하는 판형의 직육면체 구조로 이루어져 있고, 도 2에서 제 1 회로부(700)에 인접한 상부 케이스(200)의 하단 수납부를 형성하는 측벽과 하부 케이스(300)의 상단 수납부를 형성하는 측벽에 걸치면서 장착된다.

도 6의 돌기형 완충부재(1100b)는 도 5의 변형예로서 일측 표면에 완충용 요철(1110)이 형성되어 있어서, 외부의 충격에 대한 완충효과를 극대화할 수 있다.

도 7에는 완충부재(1100)를 전지모듈(100)에 실제로 장착한 사진이 도시되어 있고, 도 8은 도 7의 전지모듈(100)을 전기자전거(10)에 실제로 장착한 사진이 도시되어 있다.

이들 도면에서 보는 바와 같이, 완충부재(1100)는 전지모듈(100)이 전기자전거(100)에 장착된 상태에서 전지셀(400)의 하단측, 즉, 전극단자 방향으로 상부 케이스(200)와 하부 케이스(300) 사이에 걸치면서 장착되므로, 전기자전거(100)의 운행 중에 가해지는 충격, 진동 등에 의해, 전지셀들(400)이 중력 방향으로 움직이면서 기계적 손상 또는 내부 단락이 발생하는 것을 방지하여 준다.

상기에서는 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 전지셀 적층체의 하향 단부측에 완충부재(완충 플레이트)를 부가함으로써, 전지셀 적층체의 하단부에 힘이 집중되더라도 상기 하단부가 파손되거나 전극단자의 내부 단락이 발생하는 것을 방지하고, 전지모듈의 내부 변형 및 손상을 최소화시키며, 이를 통해 전지모듈의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 소망하는 전기 용량 및 출력에 따라 유연성있게 확장 및 축소가 용이하고, 전지셀간들의 전기적 연결을 안정적으로 행할 수 있으며, 전지모듈을 구성하는 소자들의 장착과 전기적 연결을 위한 배선 등이 콤팩트하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 전지셀들의 모듈 내 장착도 간단한 방식으로 실현될 수 있고 또한 효율적인 방열이 이루어질 수 있다.

Claims (13)

1. 다수의 전지셀들을 적층한 구조의 전지셀 적층체를 포함하고 있는 전지모듈로서, 중력 방향에서 상기 전지셀 적층체의 하향 단부측에는 충격을 완화시키는 부재('완충부재')가 설치되어 있고, 상기 전지셀은 그것의 전극단자가 돌출되어 있는 단부 또는 그것의 대향측 단부가 중력 방향에서 하향 단부측을 형성하도록 적층되어 있으며, 상기 완충부재는 전지셀 적층체의 하향 단부에 대응하는 크기의 판재 형상으로 이루어져 있고,

   상기 전지셀 적층체의 장착을 위한 상단 수납부를 포함하고 있는 하부 케이스;

   상기 하부 케이스 상에 적층된 전지셀 적층체의 상단을 덮을 수 있는 하단 수납부를 포함하고 있는 상부 케이스;

   상기 전지셀 적층체의 전기적 연결을 행하고, 전지의 전압, 전류 및 온도로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 검출하는 센싱 보드 어셈블리를 포함하는 제 1 회로부;

   상기 제 1 회로부와 전기적으로 연결되어 있고, 모듈을 전반적으로 제어하는 메인 보드 어셈블리를 포함하고 있는 제 2 회로부; 및

   상기 제 2 회로부에 전기적으로 연결되어 있고, 과전류, 과충전 및 과방전으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 방지하면서 외부 출력단자와 연결하는 제 3 회로부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 이차전지 셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 판상형 이차전지 셀은 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 내장된 상태로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재는 고분자 수지, 또는 고분자 수지 복합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재는 충격의 흡수율을 높일 수 있도록 전지셀 적층체에 대면하는 부위의 표면에 소정의 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 적층체를 구성하는 전지셀들 사이에는 양면 접착부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들의 전극단자는 판상형 단자로서 체결용 관통구가 형성되어 있고, 상기 관통구를 연결하는 체결부재가 상부 케이스와 하부 케이스에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
10. 제 1 항에 있어서, 완충부재는 상기 상부 케이스의 하단 수납부와 하부 케이스의 상단 수납부에 걸치면서 장착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
11. 제 10 항에 있어서, 전지셀 적층체가 장착된 상태에서 상부 케이스와 하부 케이스는 상호 이격되어 있고, 상기 완충부재는 상기 상단 수납부를 형성하는 측벽과 하단 수납부를 형성하는 측벽에 걸치면서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이 또는 전기자전거의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈은 전기자전거의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.

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