KR101108192B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수개의 단위 전지 셀을 적층하여 형성되고, 그 처짐 현상을 개선할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 제1 방향으로 적층되는 복수의 단위 전지 셀들; 상기 제1 방향으로 서로 공간적으로 떨어지고, 그 사이에 상기 단위 전지들을 수용하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및 상기 제1 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 탄성 바이어스될 수 있으며, 상기 전지 셀들 하부에 배치되는 탄성 프레임;을 구비하고, 상기 탄성 프레임은 탄성부, 지지부 및 상기 지지부에 마련되는 지지단을 구비하는 배터리 모듈을 제공한다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 복수개의 단위 전지 셀을 적층하여 형성되는 배터리 모듈에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다. 이차 전지는 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있으며, 자동차용 전지로도 사용되고 있다.
이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함한다. 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비한다. 전해액은 리튬 이온을 포함하는 경우가 많다. 전극 조립체의 양극판과 음극판은 외부로 인출되는 전극 탭을 각각 구비할 수 있다.
전극 조립체는 케이스의 내부에 수납되고, 케이스의 외부로는 전극 단자가 노출될 수 있다. 전극 탭은 전극 조립체의 외부로 인출되어 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 케이스는 원통형 또는 각형이 될 수 있다.
복수개의 이차 전지의 단위 전지 셀이 수평 또는 수직으로 적층되어 배터리 모듈이 형성될 수 있다. 또한, 복수개의 배터리 모듈이 상하 및/또는 옆으로 적층되어 하나의 배터리 팩이 형성될 수 있다.
본 발명은, 복수개의 단위 전지 셀을 적층하여 형성되고, 그 처짐 현상을 개선할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 제1 방향으로 적층되는 복수의 단위 전지 셀들; 상기 제1 방향으로 서로 공간적으로 떨어지고, 그 사이에 상기 단위 전지들을 수용하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및 상기 제1 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 탄성 바이어스될 수 있으며, 상기 전지 셀들 하부에 배치되는 탄성 프레임;을 구비하고, 상기 탄성 프레임은 탄성부, 지지부 및 상기 지지부에 마련되는 지지단을 구비하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 탄성 프레임이 판 스프링 구조를 가질 수 있다.
상기 전지 셀들과 상기 탄성 프레임의 단부 사이에 배치되는 지지 돌기들을 더 구비할 수 있다.
상기 탄성 프레임이 상기 엔드 플레이트에 상기 지지 돌기들로 체결될 수 있다.
상기 전지 셀들 아래에 배치되는 하부 프레임을 더 구비할 수 있다.
상기 탄성 프레임이 상기 하부 프레임에 상기 지지 돌기들로 체결될 수 있다.
상기 한 쌍의 엔드 플레이트의 윗면에 체결되는 상부 프레임; 및 상기 한 쌍의 엔드 플레이트의 옆면에 체결되는 측면 지지부를 더 구비할 수 있다.
상기 전지 셀들과 상기 탄성 프레임의 사이에 배치되고, 상기 지지 돌기들에 체결되는 스페이서를 더 구비할 수 있다.
상기 지지 돌기들이 상기 탄성 프레임의 상기 지지단에 체결될 수 있다.
상기 지지 돌기가 상기 엔드 플레이트와 상기 하부 프레임 중의 하나로부터 연장되는 고정 돌기가 될 수 있다.
상기 탄성 프레임의 상기 탄성부가 상기 지지부보다 폭이 좁을 수 있다.
상기 탄성 프레임의 상기 탄성부가 상기 지지부보다 폭이 넓을 수 있다.
삭제
상기 지지단이 끝단이 개방된 지지 홈이 될 수 있다.
상기 지지단이 상기 지지부를 관통하여 형성되는 지지 관통홀이 될 수 있다.
상기 지지 돌기가 상기 하부 프레임의 끝단에 배치되고, 상기 지지단이 상기 탄성 프레임의 끝단에 배치되고, 상기 지지 돌기가 상기 지지단에 체결될 수 있다.
상기 탄성프레임이 배터리 모듈에 조립된 후에 구부러져 탄성 바이어스 상태가 될 수 있다.
상기 탄성프레임이 배터리 모듈에 조립되어 구부러져 탄성 바이어스 상태가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 배터리 모듈은, 제1 방향으로 적층되는 복수의 단위 전지 셀들; 상기 제1 방향으로 서로 공간적으로 떨어지고, 그 사이에 상기 단위 배터리들을 수용하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 전지 셀들을 향하여 아치를 형성하며 호 모양으로 상기 전지 셀들 하부에 배치되는 지지 프레임;을 구비하는 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈은, 제1 방향으로 적층되는 복수의 단위 전지 셀들; 상기 제1 방향으로 서로 공간적으로 떨어지고, 그 사이에 상기 단위 배터리들을 수용하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 상기 제1 방향으로 연장되고, 각각 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 하나에 근접되는 끝단부들, 및 상기 끝단부에 대하여 위쪽 및 내측 방향으로 배치되도록 상기 단위 배터리들을 향하여 제2 방향으로 연장되도록 상기 끝단부들 사이에 배치되는 중간부을 가지며, 상기 전지 셀들 하부에 상기 단위 전지 셀들을 지지할 수 있도록 배치되는 지지 프레임;을 구비하는 배터리 모듈 을 제공한다.
본 발명에 따르면, 복수개가 적층되는 적어도 하나의 단위 전지 셀을 지지함으로써, 배터리 모듈의 처짐 현상을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 복수개의 전지 셀들이 수평으로 적층되는 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈을 분해하여 각각의 구성 요소들을 더욱 상세하게 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈에 포함되는 단위 전지 셀의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈에서 하부 프레임의 아래에 설치되는 탄성 프레임을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 조립 전의 탄성 프레임(c), 전지 셀이 장착되기 전의 하부 프레임에 조립된 탄성 프레임(b), 및 탄성 프레임이 조립된 하부 프레임 위에 전지 셀이 장착된 배터리 모듈의 일 단면(a)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립 전의 탄성 프레임(b), 탄성 프레임이 조립된 하부 프레임 위에 전지 셀이 장착된 배터리 모듈의 일 단면(a)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈로서, 탄성 프레임의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 1의 배터리 모듈이 수직 및 수평으로 적층되어 형성되는 배터리 팩을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10는 도 9의 배터리 모듈에서 하부 프레임의 아래에 설치되는 탄성 프레임을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩이 수용되는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(100)이 상하 및/또는 옆으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 각각의 배터리 모듈(100)은 적어도 하나 이상의 단위 전지 셀(110)들이 상하 및/또는 옆으로 적층되어 형성될 수 있다.
이때, 배터리 팩(10)은 복수개의 배터리 모듈(100)이 상하로 적층되어 형성될 수 있다. 각각의 배터리 모듈(100)에서 복수개의 단위 전지 셀들(110)의 무게로 인하여 배터리 모듈(100)에서 쳐짐 현상이 발행할 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)에서의 처짐 현상으로 인한 진동 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 배터리 모듈(100)은 적층되는 전지 셀들(110)을 탄성 프레임(160)에 의하여 하부에서 지지할 수 있다. 이때, 탄성 프레임(160)은 적층되는 전지 셀들(110)의 하중을 하부에서 상부로 탄성 바이어스 되도록 지지할 수 있다.
이를 위하여, 탄성 프레임(160)이 적층되는 전지 셀들(110)의 하부에 미리 상부 방향으로 휘어지도록 설치되어, 적층되는 전지 셀들(110)의 하중에 의하여 수평을 유지하거나 약간 상부 방향으로 휘어진 상태로 조립될 수 있다.
따라서, 탄성 프레임(160)이 배터리 모듈(100)에서 처짐 현상이 발생하는 부분을 탄성 지지함으로써, 탄성 프레임(160)이 배터리 모듈(100)의 쳐짐 현상 및 진동 현상을 완화시킬 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서, 복수개의 전지 셀들(110)이 수평으로 적층되어 형성되는 배터리 모듈(100)이 도시되어 있다. 도 2에서는 도 1의 배터리 모듈(100)을 분해하여 각각의 구성 요소들을 더욱 상세하게 도시하였다. 배터리 팩은 복수개의 배터리 모듈(100)을 상하 및/또는 옆으로 적층하여 형성된다.
도면을 참조하면, 배터리 모듈(100)은 복수개의 단위 전지 셀들(110), 상부 프레임(120), 하부 프레임(130), 측면 지지부(140), 엔드 플레이트(150), 및 탄성 프레임(160)을 구비할 수 있다.
복수개의 단위 전지 셀(110)들이 제1 방향으로 적층되어 배터리 모듈(100)이 형성될 수 있다. 하부 프레임(130)은 제1 방향으로 적층되는 단위 전지 셀들(110) 아래에 배치되어, 적층되는 단위 전지 셀들(110)을 하부에서 지지한다.
상부 프레임(120)은 제1 방향으로 적층되는 단위 전지 셀들(110) 위에 배치되어, 적층되는 단위 전지 셀들(110)을 제2 방향에서 지지한다. 상부 프레임(120)은 엔드 플레이트(150)의 윗면에 체결될 수 있다.
측면 지지부(140)는 제1 방향으로 적층되는 단위 전지 셀들(110)의 측면에 배치되어, 적층되는 단위 전지 셀들(110)을 측면에서 제3 방향으로 지지한다. 한 쌍의 엔드 플레이트(150)는 각각 제1 방향으로 적층되는 단위 전지 셀들(110)의 양 끝단에 배치되어, 적층되는 단위 전지 셀들(110)을 양끝에서 지지한다. 측면 지지부(140)는 한 쌍의 엔드 플레이트(150)의 옆면에 체결된다.
탄성 프레임(160)은 제1 방향으로 연장되고 전지 셀들(110) 하부에 배치되어, 적층되는 전지 셀들(110)을 제2 방향으로 탄성 지지할 수 있다. 즉, 탄성 프레임(160)이 제2 방향으로 탄성 바이어스 되도록 엔드 플레이트(150) 및/또는 하부 프레임(130)에 조립될 수 있다. 이때, 탄성 프레임(160)은 판 스프링 구조를 가질 수 있다.
여기서, 제1 방향은 도면에서 X 방향이 될 수 있으며, 제2 방향은 도면에서 Z 방향이 되고, 제3 방향은 Y 방향이 될 수 있다. 이때, 배터리 모듈(100)이 수평으로 배치되는 경우에 X 방향은 수평 방향이 되고, Z 방향은 수직 방향이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 배터리 모듈(100)의 배치 위치에 따라 다르게 해석될 수 있다.
적층되어 형성되는 복수개의 단위 전지 셀들(110)의 무게를 포함한 배터리 모듈(100)의 자중에 의한 정적 하중으로 인하여 배터리 모듈(100)이 쳐지는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격 또는 진동 등의 동적 하중에 의한 배터리 모듈(100)이 쳐지는 현상 또는 흔들림이 발생할 수 있다. 이때, 이러한 정적 하중 및/또는 동적 하중에 의한 쳐짐 또는 진동 등에 의하여 배터리 모듈(100)의 성능이 저하될 수 있다.
하부 프레임(130)은 단위 전지 셀들(110) 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 하부 프레임(130)의 위에는 적층되는 단위 전지 셀들(110)이 놓이게 된다. 이때, 하부 프레임(130)은 적층되는 단위 전지 셀들(110)을 하부에서 Z 방향으로 지지할 수 있다. 하부 프레임(130)은 적층되는 단위 전지 셀들(110)의 정적 하중을 더욱 효과적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 프레임(160)이 적층되는 전지 셀들(110)을 하부에서 Z 방향으로 탄성 지지할 수 있다. 이때, 탄성 프레임(160)에는 탄성 스프링이 되어 배터리 모듈(100)의 쳐짐을 지지하고 감쇠(damper) 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 탄성 프레임(160)은 적층되는 단위 전지 셀들(110)에 의한 동적 하중을 더욱 효과적으로 지지할 수 있다.
본 실시예에서는 하부 프레임(130)과 탄성 프레임(160) 각각이 별도로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 배터리 모듈(100)이 하부 프레임(130)과 탄성 프레임(160) 중의 어느 하나만 구비할 수 있다. 이 경우, 하부 프레임(130)이 탄성 프레임(160)의 기능을 함께 수행하거나, 하부 프레임(130)이 탄성 프레임(160)의 기능을 함께 수행할 수 있다.
한편, 도 3에는 도 1의 배터리 모듈(100)에 포함되는 단위 전지 셀(110)의 외관이 도시되어 있다. 전지 셀(110)은 복수개가 수평 방향으로 적층되어 배터리 팩을 형성할 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 통상의 각형 전지 셀이 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 원형 전지 셀 또는 파우치형 전지 셀을 포함한 다양한 종류의 전지 셀이 적용될 수 있다.
전지 셀(110)은 통상의 이차 전지가 적용될 수 있다. 이차 전지는 전극 조립체 및 전해액을 포함할 수 있다. 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비할 수 있다. 전해액은 리튬 이온을 포함할 수 있다. 전극 조립체의 양극판과 음극판은 각각 외부로 인출되기 위하여 집전부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
전극 조립체는 케이스(111)의 내부에 수납되고, 케이스(111)의 외부로는 전극 단자(112)가 노출될 수 있다. 양극판 및 음극판과 전기적으로 연결되는 집전부(미도시)는 케이스(111) 내부에서 전극 단자(112)와 전기적으로 연결될 수 있다. 케이스(111)는 원통형 또는 각형이 될 수 있다. 단위 전지 셀(110)은 하나의 케이스(111) 내부에 복수개의 전극 조립체를 포함할 수 있다.
복수개의 단위 전지 셀(110)이 수평으로 적층되어 배터리 모듈(100)이 형성될 수 있다. 전지 모듈(100)에서 이웃하여 적층되는 이차 전지들은 전극 단자들(112)이 전기적으로 상호 연결될 수 있다. 이때, 이웃하는 전지 셀(110)들의 전극 단자들(112)이 버스 바(116)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
인접하는 전지 셀들(110)은 전극이 교대로 양극과 음극이 서로 엇갈리도록 배열될 수 있다. 복수개의 전지 셀(110)은 병렬로 연결되거나, 직렬로 연결되거나, 직렬 및 병렬이 혼합되어 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 전지 셀들(110)은 연속적으로 연결되어서, 하나의 배터리 모듈(100)을 형성할 수 있다. 상기 적층되는 전지 셀들(110)의 연결 구조 및 개수는 설계 시 요구되는 충전 및 방전 용량을 고려하여 정해질 수 있다.
케이스(111)의 개구부에는 캡 플레이트(113)가 결합될 수 있다. 캡 플레이트(113)는 얇은 판으로 이루어질 수 있다. 캡 플레이트(113)에는 전해액이 주입되는 전해액 주입구가 형성될 수 있다. 전해액 주입구는 전해액이 주입된 후에 밀봉마개(114)로 밀봉될 수 있다.
또한, 캡 플레이트(113)에는 설정된 내부 압력에 따른 파단될 수 있도록 홈이 형성된 벤트 부재(115)가 형성될 수 있다. 복수개의 단위 전지 셀들(110)이 수평으로 적층된 위에 상부 프레임(120)이 배치되는 경우에, 벤트 부재(115) 위에는 상부 프레임(120)의 배기구(121)가 위치될 수 있다.
본 실시예에 따른 전지 셀(110)은 상술한 바와 같이 리튬-이온 전지가 될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전지 셀(110)로 리튬-이온 이차전지 이외에도 니켈-카드뮴 이차전지, 니켈-수소 이차전지, 리튬 전지를 포함한 다양한 종류의 전지가 적용될 수 있다.
한편, 리튬을 포함하는 각각의 단위 전지 셀(110)은 충방전 시에 전극 조립체가 팽창 또는 수축하게 된다. 이때, 전극 조립체의 팽창과 수축은 케이스(111)에 물리력으로 작용할 수 있다. 그에 따라, 케이스(111)는 전극 조립체의 팽창 또는 수축에 의하여 물리적 팽창과 수축을 하게 된다.
케이스(111)의 변형이 반복되는 팽창과 수축에 의하여 고착화될 수도 있다. 이와 같은 부피의 팽창은 저항을 증가시켜 전지 셀(110)의 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 엔드 플레이트(150)는 수평 및/또는 수직 방향으로 배열하여 상호 간에 전기적으로 연결된 복수 개의 전지 셀(110)의 양 끝단에 한 쌍으로 배치될 수 있다.
이때, 상부 프레임(120), 하부 프레임(130), 측면 지지부(140)는 각각 엔드 플레이트(150)의 상하면 또는 측면에 지지되어 복수 개의 전지 셀(110)이 팽창과 수축에 의해서 수평방향으로 더 연장되지 않도록 압축 고정할 수 있다.
엔드 플레이트(150)는 배터리 모듈(100)의 양 끝단에 각각 설치될 수 있다. 한 쌍의 엔드 플레이트(150)는 각각 일면이 배터리 모듈(100)의 최외곽 양쪽에 배치된 전지 셀(110)의 외면에 각각 밀착되어 적층되는 전지 셀들(110)을 지지할 수 있다.
엔드 플레이트(150)는 베이스 플레이트(151)와 플렌지부(152, 153, 154)를 구비할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(151)는 상기 전지 셀(110)의 외형을 커버할 수 있는 크기를 가진다. 본 실시예에서는 베이스 플레이트(151)는 대략 사각형이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
플렌지부(152, 153, 154)는 베이스 플레이트(151)로부터 전지 셀(110)과 접촉되는 면의 반대 방향으로 벤딩되어 형성될 수 있다. 플렌지부(152, 153, 154)는 상면 플렌지부(152), 하면 플렌지부(153), 및 측면 플렌지부(154)를 구비할 수 있다. 상면 플렌지부(152)는 상부 프레임(120)과 체결된다. 하면 플렌지부(153)는 하부 프레임(130)과 체결된다. 측면 플렌지부들(152)은 각각 대응되는 측면 지지부(140)와 체결된다.
한편, 배터리 모듈(100)은 상하 및/또는 옆으로 적층되어 배터리 팩(10)을 형성할 수 있다. 이때, 인접하여 적층되는 배터리 모듈들(100)은 엔드 플레이트들(140)끼리 체결되어 서로 지지될 수 있다.
상면 플렌지부(152)는 위에 적층되는 배터리 모듈(100)의 하부 프레임(130)과 체결될 수 있다. 하면 플렌지부(153)는 아래에 하부 프레임(130)과 체결될 수 있다.
이때, 상면 플렌지부(152), 하면 플렌지부(153), 및 측면 플렌지부(154) 각각에는 상부 프레임(120), 하부 프레임(130), 및 측면 지지부(140)와 볼트와 너트에 의한 나사결합으로 체결될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 용접 등의 방법을 포함한 다양한 방법에 의하여 체결될 수 있다.
상부 프레임(120)은 수평 방향으로 적층되는 복수 개의 전지 셀(110) 상부에 배치되며, 엔드 플레이트(150)의 상면의 상면 플렌지부(152)에 체결될 수 있다. 이때, 상부 프레임(120)에는 전지 셀(110)의 벤트 부재(115)에 대응하는 위치를 관통하여 배기구(121)가 형성된다.
상부 프레임(120)은 길이방향 양쪽으로 벤딩되는 상부 프레임 절곡부(122)를 가질 수 있다. 상부 프레임 절곡부(122)의 안쪽에는 밀봉부재(123)를 구비할 수 있다. 이때, 밀봉부재(123)는 고무 등의 탄성 부재로 형성될 수 있다. 이때, 상부 프레임(120)은 별도로 구비되는 덮개(125)와 밀봉부재(123)가 개재되어 결합되어, 밀봉된 가스 배출 통로를 형성할 수 있다.
이때, 상부 프레임(120)과 그 위에 결합되는 덮개(125)는 밀봉한 상태에서 가스를 배출시킬 수도 있고, 완전한 밀봉은 아니지만 가스 배출을 유도하는 통로역할을 할 수도 있다. 전지 셀(110)에서 가스가 발생하는 경우는 폭발 또는 그에 준하는 급격한 화학반응을 동반하므로, 발생되는 가스의 양이 짧은 시간에 폭발적으로 발생하게 된다. 따라서, 배터리 팩에 가스 배출을 위한 덕트를 형성하게 되면 가스를 용이하게 배출할 수 있게 된다.
벤트 부재(115)를 통하여 가스 발생 시에 가스가 인접한 이차전지(10)에 영향을 주지 않고 상부 프레임(20)의 배기구(121)를 통하여 유출되도록, 상부 프레임(120)과 벤트 부재(115)사이에는 밀봉링(117)이 구비될 수 있다.
이때, 밀봉링(117)으로는 예를 들어 O링 등이 사용될 수 있다. 이때, 엔드 플레이트(150)의 상부 중앙에는 상부 프레임(120)을 안착시킬 수 있도록 홈(152a)이 형성될 수 있다. 따라서, 상부 프레임(120)의 배기구(121)를 전지 셀(110)에 밀착시킬 수 있다. 또한, 상부 프레임(120)은 엔드 플레이트(150)와 홈(152a) 부분에 위치되는 상면 플렌지부(152)와 체결될 수 있다.
또한, 전지 셀(110)과 상부 프레임(120)사이의 밀봉링(117)이 충분한 두께를 갖도록 할 수 있다. 그에 따라, 상부 프레임(120)이 엔드 플레이트(150)에 결합 시에 상부 프레임(120)이 전지 셀(110)의 상부에 압력을 발생시켜 그 사이에 개재된 밀봉링(117)을 압축하여 상부 프레임(120)과 전지 셀(110)이 밀착되도록 할 수 있다.
하부 프레임(130)은 복수 개의 전지 셀들(110)의 하중을 지지하도록 전지 셀들(110)의 하부에 배치되며, 엔드 플레이트(150)의 하부의 하면 플렌지부(152)에 연결된다. 전지 셀들(110)의 하중을 견디기 위하여 하부 프레임(130)은 전지 셀들(110)을 지지하는 면의 반대 방향으로 벤딩되어 형성되는 하부 프레임 절곡부(132)를 구비할 수 있다. 이때, 하부 프레임 절곡부(132)는 하부를 향해 오픈된 구조를 가질 수 있다.
한편, 배터리 모듈(100)은 단위 전지 셀들(110)과 탄성 프레임(160)의 단부 사이에 배치되는 지지 돌기들(170)을 더 구비할 수 있다. 이 경우, 탄성 프레임(160)이 엔드 플레이트(150)에 지지 돌기들(170)에 의하여 체결될 수 있다. 또한, 지지 돌기(170)가 하부 프레임(130)의 끝단에 배치되고, 지지단(163)이 탄성 프레임(160)의 끝단에 배치되고, 지지 돌기(170)가 지지단(163)에 체결될 수 있다.
하부 프레임(130)은 엔드 플레이트(150)의 하면 플렌지부(153)와 볼트 및 너트에 의하여 나사 결합에 의하여 체결될 수 있다. 이때, 볼트는 탄성 프레임(160)을 엔드 플레이트(150) 및/또는 하부 프레임(130)에 지지하는 지지 돌기(170)가 될 수 있다.
하부 프레임(130)과 탄성 프레임(160) 사이의 지지 돌기(170)에 의하여 상호 지지되는 부분에 스페이서(175)가 배치될 수 있다. 스페이서(175)는 단위 전지 셀들(110)과 탄성 프레임(160)의 사이에 배치되고, 지지 돌기들(170)에 체결될 수 있다.
스페이서(175)는 배터리 모듈(100)의 양 끝단부에서 하부 프레임(130)과 탄성 프레임(160) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 이때, 스페이서(175)의 두께를 조절함으로써, 탄성 프레임(160)에 의하여 전지 셀들(110)에 가해지는 탄성력이 조절될 수 있다. 한편, 스페이서(175)는 와셔와 같은 형태로 지지 돌기(170)에 끼워져 결합될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 지지 돌기(170)가 하부 프레임(130) 및/또는 엔드 플레이트(150)에 별도로 고정되어 형성될 수 있다. 지지 돌기(170)는 탄성 프레임(160)을 엔드 플레이트(150) 및/또는 하부 프레임(130)에 고정 또는 지지할 수 있다. 이때, 지지 돌기(170)는 탄성 프레임(160)에 마련되는 지지단(163) 예를 들어 지지홈 또는 지지 관통홀과 접촉될 수 있다.
측면 지지부(140)는 적층되는 단위 전지 셀들(110)을 측면에서 지지하도록 적층된 단위 전지 셀들(110)의 측면에 배치될 수 있다. 측면 지지부(140)는 일단의 엔드 플레이트(140)로부터 다른 일단의 엔드 플레이트(140)를 향하여 일정한 폭으로 연장되어 형성될 수 있다. 따라서, 수평 지지부(140a)는 배터리 모듈(100)에서 수평 방향으로 적층되는 단위 전지 셀들(110)을 측면에서 내측 방향으로 지지할 수 있다.
한편, 측면 지지부(140)에는 적어도 하나 이상의 관통홀(141)이 형성되어, 측면 지지부(140)의 하중을 줄일 수 있다. 또한, 측면 지지부(140)는 전지 셀들(110)을 지지하는 면의 반대 방향으로 벤딩되어 형성되는 측면 지지부 절곡부(142)를 구비하여 측면 지지부(140)의 벤딩에 대한 강도를 보강할 수 있다.
한편, 배터리 모듈(100)에는 상부 프레임(120) 위에 덮는 덮개(125)가 더 구비될 수 있다. 이때, 덮개(125)는 배터리 모듈(100)의 상부 프레임(120) 상에서 상부 프레임(120)을 덮어 그 사이에 가스 배출을 위한 가스 배출 덕트를 형성할 수 있다.
다만, 배터리 모듈(100)의 상부 프레임(120)을 덮어 가스 배출 덕트를 형성하는 방법은 다양하며 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상부 프레임(120)은 덮개(125)가 덮여 길이방향으로 일체형 관으로 형성될 수 있다. 이때, 덮개(125)가 덮인 상부 프레임(120)의 높이는 배터리 모듈(100)의 상부 양단의 연장된 부분(152b)을 넘지 않도록 하여, 컴팩트하게 구성할 수 있다.
한편, 탄성 프레임(160)은 탄성부(161), 지지부(162), 및 지지단(163)을 구비할 수 있다. 탄성부(161)는 탄성 프레임(160)이 하부 프레임(130)의 하부에 설치될 때 휘어져서 탄성을 생성하는 부분이다.
지지부(162)는 하부 프레임(130)에 지지되는 부분이다. 지지단(163)은 지지부(162)의 일단에 하부 프레임(130)의 지지 돌기(170)와 접촉되어, 지지부(162)가 지지 돌기(170)에 지지되도록 하는 부분이다.
이때, 지지단(163)은 도 2에 도시된 바와 같은 끝단이 개방된 지지 홈이 될 수 있다. 이 경우, 탄성 프레임(160)이 일 측에서 지지 홈이 지지 돌기(170)에 지지되면서 구부러져 다른 일 측에 다른 지지 돌기(170)에 지지되므로, 용이하게 배터리 모듈(100)에 조립될 수 있다.
다른 실시예로서, 지지단(163)은 도 7에 도시된 바와 같이 지지부(162)를 관통하여 형성되는 지지 관통홀이 될 수 있다. 이 경우, 지지 돌기(170)가 지지 관통홀을 관통하여 체결될 수 있다. 따라서, 탄성 프레임(130)에 견고하게 배터리 모듈(100)에 조립되어 지지될 수 있다.
도 4에는 도 1의 배터리 모듈(100)에서 탄성 프레임(160)이 하부 프레임(130)의 아래에 설치된 모습이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 탄성 프레임(160)이 하부 프레임(130)의 하부에 설치될 수 있다. 이를 위하여, 하부 프레임(130)에는 지지 돌기(170)가 구비되고, 탄성 프레임(160)이 지지 돌기(170)에 고정 및/또는 지지되어 하부 프레임(130)에 설치될 수 있다.
지지 돌기(170)는 하부 프레임(130)의 하면에 돌출되도록 형성되어, 하부 프레임(130)의 하면에 적어도 일부가 접촉되도록 설치되는 탄성 프레임(160)을 지지할 수 있다. 지지 돌기(170)는 하부 프레임(130)의 양 끝단부에 각각 형성되어, 그 사이에 탄성 프레임(160)이 휘어지면서 설치되도록 한다. 그에 따라, 탄성 프레임(160)이 Z 방향으로 탄성 바이어스 되어 설치되도록 할 수 있다.
도면에 도시된 실시예에서, 지지 돌기(170)는 엔드 플레이트(150)의 하면 플렌지부(153)와 하부 프레임(130)을 체결하는 볼트들이 될 수 있다. 이때, 지지부(162)의 지지 돌기(170)와 접촉되는 위치에는 지지 돌기(170)와의 접촉을 자연스럽게 해주는 지지홈이 형성될 수 있다. 지지홈은 지지부(162)와 지지 돌기(170)의 상호 접촉면에서 미끄러짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 엔드 플레이트(150)의 하면 플렌지부(153)와 하부 프레임(130)은 복수개의 볼트와 너트에 의하여 체결될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서는, 엔드 플레이트(150)의 하면 플렌지부(153)와 하부 프레임(130)이 상호 등간격으로 배치되는 3개의 볼트와 너트에 의하여 체결될 수 있다. 이를 위하여, 엔드 플레이트(150)의 하면 플렌지부(153)와 하부 프레임(130) 각각에 상호 대응되는 위치에 볼트가 삽입되는 홀이 형성될 수 있다.
이때, 지지 돌기(170)는 엔드 플레이트(150)의 하면 플렌지부(153)로부터 하부 프레임(130)을 관통하여 노출되고, 지지 돌기(170)에 지지단(163)이 접촉되어 지지부(162)가 지지 돌기(170)에 지지될 수 있다.
여기서, 지지 돌기(170)의 지지부(162) 아래로 노출되는 부분에는 너트가 체결되어, 지지부(162)의 일부가 하부 프레임(130)에 고정되도록 함으로써, 탄성 프레임(160)이 하부 프레임(130)에 더욱 안정적으로 지지되도록 할 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 도 7에 도시된 바와 같이 탄성 프레임(260)이 탄성부(261) 및 지지부(262)를 구비하고, 지지부(262)에 지지단(163)으로 지지 홈 대신에 지지 관통홀이 형성되고, 지지 관통홀을 관통하여 지지 돌기(170)가 삽입될 수 있다. 이 경우, 탄성 프레임(260) 아래로 노출된 지지 돌기(170)에 너트가 체결되어, 탄성 프레임(260)이 하부 프레임(130)에 더욱 확실하게 지지되도록 할 수 있다.
한편, 도면에 도시된 바와 같이, 탄성을 받는 부분인 탄성부(161)가 지지부(162) 보다 폭이 좁게 형성될 수 있다. 또한, 상하로 적층되는 다른 배터리 모듈(100)을 고려하여, 지지 돌기(170)의 하부 프레임(130)의 하부로 노출되는 부분의 길이가 하부 프레임 절곡부(132)의 폭보다 작을 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 탄성부(161)가 지지부(162) 보다 폭이 넓게 형성될 수 있다.
한편, 도 5에는 도 1의 배터리 모듈(100)에서 탄성 프레임(160)이 하부 프레임(130)의 아래에 설치된 일 단면의 모습이 도시되어 있다. 이때, 도 5의 (c)에는 조립 전의 탄성 프레임(160")이 도시되어 있으며, (b)에는 전지 셀(110)이 장착되기 전의 하부 프레임에 조립된 탄성 프레임(160')이 도시되어 있으며, (a)에는 탄성 프레임(160)이 조립된 하부 프레임(130) 위에 전지 셀(110)이 장착된 배터리 모듈(100)의 일 단면이 도시되어 있다.
탄성 프레임(160)이 하부 프레임(130)에 조립될 때, 탄성 프레임(160)의 중앙부가 휘어져 하부 프레임(130)에 조립될 수 있다. 즉, 조립 전에는 탄성 프레임(160)의 일단의 지지홈으로부터 다른 일단의 지지홈 사이의 거리가 L2이나, 조립 후에는 일단의 지지홈으로부터 다른 일단의 지지홈 사이의 거리가 L1이 된다. 이때, L2가 L1보다 크다. 여기서, L2의 길이에 따라 탄성 프레임(160)이 버틸 수 있는 하중을 조절할 수 있다.
도 5의 (b)에서와 같이, 탄성 프레임(160')의 중앙부가 d 만큼 위로 휘어지도록, 탄성 프레임(160)이 하부 프레임(130)에 조립될 수 있다. 이때, 탄성 프레임(160')의 휘어짐에 의하여 Z 방향으로 탄성이 작용하게 된다.
도 5의 (a)에서와 같이, 하부 프레임(130) 위에 전지 셀들(110)이 적층되면, 탄성 프레임(160)에 전지 셀들(110)에 의하여 -Z 방향으로 하중이 작용하여, 적층된 전지 셀들(110)이 Z 방향으로 탄성을 받으며 하부 프레임(130) 위에 적재될 수 있다.
이때, 스페이서(175)는 하부 프레임(130)과 탄성 프레임(160) 사이의 지지 돌기(170)에 의하여 상호 지지되는 부분에 배치될 수 있다. 스페이서(175)는 배터리 모듈(100)의 양 끝단부에서 하부 프레임(130)과 탄성 프레임(160) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 이때, 스페이서(175)의 두께를 조절함으로써, 탄성 프레임(160)이 전지 셀들(110)에 가해지는 탄성력이 조절될 수 있다.
이때, 탄성 프레임(160)에 의하여 형성되는 판 스프링의 Z 방향의 휨에 의하여 Z 방향으로 탄성이 작용하여, 적재되는 전지 셀들(110)에 의한 처짐 현상을 완화시킬 수 있으며, 가해지는 충격 또는 진동에 대하여 댐퍼(damper) 성능을 구현할 수 있게 된다.
따라서, 배터리 모듈(100)의 정적 하중 및/또는 동적 하중에 대하여 처짐 현상 및/또는 진동 현상을 완화시켜, 배터리 모듈(100)에 적층된 전지 셀들(110)이 안정적으로 지지될 수 있다.
한편, 도 6의 (b)에는 다른 실시예에 따른 탄성 프레임(160a)의 일 단면(a)이 도시되고, (a)에는 탄성 프레임(160a)이 조립된 하부 프레임(130) 위에 전지 셀들(110)이 장착된 배터리 모듈(100)의 일 단면이 도시되어 있다.
이 경우, 탄성 프레임(160a)이 배터리 모듈(100)에 조립 전에 (a)에 도시된 형상과 같이 미리 성형되고, 성형된 탄성 프레임(160a)이 하부 프레임(130)의 하부에 조립될 수 있다. 이 경우, 탄성프레임(160a)이 배터리 모듈(100)에 구부러진 상태로 조립되어 탄성 바이어스 상태가 될 수 있다.
또한, 탄성 프레임(160)은 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 그에 따라 배터리 모듈(100)의 전지 셀들(110)에 대하여 탄성(또는 스프링) 바이어스될 수 있다. 그 구체적인 실시예로서, 탄성 프레임(160)은 구부러진 형상은 호의 형상이 될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 탄성 프레임(160)이 배터리 모듈(100)에 조립되어 구부러져 탄성 바이어스 상태가 될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 탄성 프레임(160) 대신에 X 방향으로 연장되고, 전지 셀들(110)을 향하여 아치를 형성하며 호 모양으로 전지 셀들(110) 하부에 배치되는 지지 프레임을 구비할 수 있다.
또한, 하부 프레임(130) 및/또는 탄성 프레임(160)은 양 끝단부들, 및 중간부를 가질 수 있다. 끝단부들은 각각 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 하나에 근접한 부분이 될 수 있다. 중간부는 끝단부들에 대하여 위쪽 및 내측 방향으로 배치되도록 단위 배터리들(110)을 향하여 Z 방향으로 연장되도록 끝단부들 사이에 배치되는 부분이 될 수 있다.
이때, 탄성 프레임(160) 대신에 상기 끝단부들 사이의 중간부를 따라 지지부(162)와 엔드 플레이트(150)의 부근에 끝단부를 갖는 지지 프레임이 될 수 있다. 이때, 상기 중간부는 도 6(b)에 거리 "d"가 도시된 부근에 위치될 수 있다. 상기 중간부는 상기 끝단부에 대하여 위쪽 및 안쪽으로 배치될 수 있도록 단위 전지 셀들(110)을 향하는 Z 방향으로 연장될 수 있다.
배터리 팩(10)은 배터리 모듈(100)이 상하 및/또는 옆으로 적층되어 형성되고, 적층된 배터리 모듈들(100)은 베이스 프레임(180) 위에 고정되도록 설치될 수 있다. 도 8에는 도 1의 배터리 모듈(100)이 수직 및 수평으로 적층되어 형성되는 배터리 팩(10)이 도시되어 있다.
도 9에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈(300)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 10에는 도 9의 배터리 모듈(300)에서 탄성 프레임(360)이 하부 프레임(330)의 아래에 설치된 것이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(300)은 이하에서 별도로 설명되는 사항을 제외하고는 도 1 내지 도 5에 도시된 배터리 모듈(100)과 동일하다. 따라서, 도 1의 배터리 모듈(300)에서와 동일한 기능을 수행하는 동일한 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 번호를 사용하고 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, 또한, 배터리 모듈(300)은 복수개의 단위 전지 셀들(310), 상부 프레임(320), 하부 프레임(330), 측면 지지부(340), 엔드 플레이트(350), 및 탄성 프레임(360)을 구비할 수 있다. 배터리 모듈(300)이 상하 및/또는 수직으로 적층되어 배터리 팩(30)이 형성될 수 있다.
복수개의 단위 전지 셀(310)들이 제1 방향으로 적층되어 배터리 모듈(300)이 형성될 수 있다. 상부 프레임(320)은 제1 방향으로 적층되는 전지 셀들(310) 위에 배치되어, 적층되는 전지 셀들(310)을 제2 방향에서 지지한다. 하부 프레임(330)은 제1 방향으로 적층되는 전지 셀들(310) 아래에 배치되어, 적층되는 전지 셀들(310)을 하부에서 지지한다.
측면 지지부(340)는 제1 방향으로 적층되는 단위 전지 셀들(310)의 측면에 배치되어, 적층되는 단위 전지 셀들(310)을 측면에서 제3 방향으로 지지한다. 한 쌍의 엔드 플레이트(350)는 각각 제1 방향으로 적층되는 단위 전지 셀들(310)의 양 끝단에 배치되어, 적층되는 단위 전지 셀들(310)을 양끝에서 지지한다.
탄성 프레임(360)은 적층되는 전지 셀들(310)을 Z 방향으로 탄성 지지할 수 있다. 즉, 탄성 프레임(360)이 Z 방향으로 탄성 바이어스 되도록 엔드 플레이트(350) 및/또는 하부 프레임(330)에 조립될 수 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(300)에서는 하부 프레임(130)이 복수 개의 전지 셀들(310)의 하중을 지지하도록 전지 셀들(310)의 하부에 배치되며, 엔드 플레이트(350)의 하부의 하면 플렌지부(352)에 연결된다. 전지 셀들(310)의 하중을 견디기 위하여 하부 프레임(330)은 전지 셀들(310)을 지지하는 면의 반대 방향으로 벤딩되어 형성되는 하부 프레임 절곡부(332)를 구비할 수 있다.
하부 프레임 절곡부(332)는 하부를 향해 오픈된 구조를 가질 수 있다. 하부 프레임 절곡부(332)는 하부에 적층되는 배터리 모듈(300)의 상부 프레임(320)과 결합되어 가스 통로를 형성할 수 있다. 이를 위하여, 하부 프레임(330)은 상부 프레임(320)과 대응되는 폭으로 형성될 수 있다. 이때, 상하로 적층되는 배터리 모듈(300)의 하부 프레임(330)과 상부 프레임(320)이 결합되어 형성되는 가스 통로는 가스 발생 시에 가스를 배출하는 덕트 역할을 할 수 있다.
한편, 탄성 프레임(360)은 탄성부(361), 지지부(362), 및 지지홈을 구비할 수 있다. 탄성부(361)는 탄성 프레임(360)이 하부 프레임(330)의 하부에 설치될 때 휘어져서 탄성을 생성하는 부분이다. 지지부(362)는 하부 프레임(330)에 지지되는 부분이다. 지지홈은 지지부(362)의 일단에 하부 프레임(330)의 지지 돌기(370)와 접촉되어, 지지부(362)가 지지 돌기(370)에 지지되도록 하는 부분이다.
엔드 플레이트(350)의 하면 플렌지부(353)와 하부 프레임(330)은 하나의 볼트와 너트에 의하여 체결될 수 있다. 이 경우, 하나의 지지부(362)에서 양옆 단부는 하부 프레임 절곡부(332)에 지지될 수 있다. 그에 따라, 하부 프레임(330)에 탄성 프레임(360)이 효율적으로 지지될 수 있다.
엔드 플레이트(350)는 베이스 플레이트(351)와 베이스 플레이트(351)로부터 전지 셀(310)과 접촉되는 면의 반대 방향으로 벤딩되어 형성되는 플렌지부(352, 353, 354)를 구비할 수 있다.
플렌지부(352, 353, 354)는 상면 플렌지부(352), 하면 플렌지부(353), 및 측면 플렌지부(354)를 구비할 수 있다. 상면 플렌지부(352)는 상부 프레임(320)과 체결된다. 하면 플렌지부(353)는 하부 프레임(330)과 체결된다. 측면 플렌지부들(352)은 각각 대응되는 측면 지지부(340)와 체결된다.
탄성 프레임(360)이 하부 프레임(330)의 하부에 설치될 수 있다. 이를 위하여, 하부 프레임(330)에는 지지 돌기(370)가 구비되고, 탄성 프레임(360)이 지지 돌기(370)에 고정 및/또는 지지되어 하부 프레임(330)에 설치될 수 있다.
지지 돌기(370)는 하부 프레임(330)의 하면에 돌출되도록 형성되어, 하부 프레임(330)의 하면에 적어도 일부가 접촉되도록 설치되는 탄성 프레임(360)을 지지할 수 있다. 지지 돌기(370)는 하부 프레임(330)의 양 끝단부에 각각 형성되어, 그 사이에 탄성 프레임(360)이 휘어지면서 설치되도록 한다. 그에 따라, 탄성 프레임(360)이 Z 방향으로 탄성 바이어스 되어 설치되도록 할 수 있다.
도면에 도시된 실시예에서, 지지 돌기(370)는 엔드 플레이트(350)의 하면 플렌지부(353)와 하부 프레임(330)을 체결하는 볼트들이 될 수 있다. 이때, 지지부(362)의 지지 돌기(370)와 접촉되는 위치에는 지지 돌기(370)와의 접촉을 자연스럽게 해주는 지지홈이 형성될 수 있다. 지지홈은 지지부(362)와 지지 돌기(370)의 상호 접촉면에서 미끄러짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 엔드 플레이트(350)의 하면 플렌지부(353)와 하부 프레임(330)은 하나의 볼트와 너트에 의하여 체결될 수 있다. 이를 위하여, 엔드 플레이트(350)의 하면 플렌지부(353)와 하부 프레임(330) 각각에 상호 대응되는 위치에 볼트가 삽입되는 홀이 형성될 수 있다.
지지 돌기(370)의 지지부(362) 아래로 노출되는 부분에는 너트가 체결되어, 지지부(362)의 일부가 하부 프레임(330)에 고정되도록 함으로써, 탄성 프레임(360)이 하부 프레임(330)에 더욱 안정적으로 지지되도록 할 수 있다.
도 11에는 배터리 팩(10)이 전기 자동차(1)에 적용된 실시예가 도시되어 있다.
전기 자동차(1)는 차체(500) 내부에 배터리 팩(10)을 장착할 수 있다. 이때, 전기 자동차(1)의 운행에 따라 배터리 팩(10)에 동하중이 전달될 수 있다. 이 경우, 수직 및/또는 수평으로 적층되는 배터리 모듈(100)은 처짐 및/또는 진동이 발생할 수 있다.
하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서는 탄성 프레임(160)이 배터리 모듈(100)에서 처짐 현상이 발생하는 부분을 탄성 지지함으로써, 배터리 모듈(100)의 쳐짐 현상 및 진동 현상을 완화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수개의 단위 전지 셀을 적층하여 형성되는 배터리 모듈의 처짐 현상을 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 배터리 팩, 100: 배터리 모듈,
110: 전지 셀, 120: 상부 프레임,
130: 하부 프레임, 140: 측면 지지부,
150: 엔드 플레이트, 160: 탄성 프레임.

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 적층되는 복수의 단위 전지 셀들;
    상기 제1 방향으로 서로 공간적으로 떨어지고, 그 사이에 상기 단위 전지들을 수용하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및
    상기 제1 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 탄성 바이어스될 수 있으며, 상기 전지 셀들 하부에 배치되는 탄성 프레임;을 구비하고,
    상기 탄성 프레임은 탄성부, 지지부 및 상기 지지부에 마련되는 지지단을 구비하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 프레임이 판 스프링 구조를 갖는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀들과 상기 탄성 프레임의 단부 사이에 배치되는 지지 돌기들을 더 구비하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성 프레임이 상기 엔드 플레이트에 상기 지지 돌기들로 체결되는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전지 셀들 아래에 배치되는 하부 프레임을 더 구비하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성 프레임이 상기 하부 프레임에 상기 지지 돌기들로 체결되는 배터리 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트의 윗면에 체결되는 상부 프레임; 및
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트의 옆면에 체결되는 측면 지지부를 더 구비하는 배터리 모듈.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 전지 셀들과 상기 탄성 프레임의 사이에 배치되고, 상기 지지 돌기들에 체결되는 스페이서를 더 구비하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지 돌기들이 상기 탄성 프레임의 상기 지지단에 체결되는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지 돌기가 상기 엔드 플레이트와 상기 하부 프레임 중의 하나로부터 연장되는 고정 돌기인 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 프레임의 상기 탄성부가 상기 지지부보다 폭이 좁은 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 프레임의 상기 탄성부가 상기 지지부보다 폭이 넓은 배터리 모듈.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 지지단이 끝단이 개방된 지지 홈인 배터리 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 지지단이 상기 지지부를 관통하여 형성되는 지지 관통홀인 배터리 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 지지 돌기가 상기 하부 프레임의 끝단에 배치되고, 상기 지지단이 상기 탄성 프레임의 끝단에 배치되고, 상기 지지 돌기가 상기 지지단에 체결되는 배터리 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 탄성프레임이 배터리 모듈에 조립된 후에 구부러져 탄성 바이어스 상태가 되는 배터리 모듈.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 탄성프레임이 배터리 모듈에 조립되어 구부러져 탄성 바이어스 상태가 되는 배터리 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    제1 방향으로 적층되는 복수의 단위 전지 셀들;
    상기 제1 방향으로 서로 공간적으로 떨어지고, 그 사이에 상기 단위 배터리들을 수용하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및
    상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 전지 셀들을 향하여 아치를 형성하며 호 모양으로 상기 전지 셀들 하부에 배치되는 지지 프레임;을 구비하는 배터리 모듈.
  20. 제1항에 있어서,
    제1 방향으로 적층되는 복수의 단위 전지 셀들;
    상기 제1 방향으로 서로 공간적으로 떨어지고, 그 사이에 상기 단위 배터리들을 수용하는 한 쌍의 엔드 플레이트들;
    상기 제1 방향으로 연장되고, 각각 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 하나에 근접되는 끝단부들, 및 상기 끝단부에 대하여 위쪽 및 내측 방향으로 배치되도록 상기 단위 배터리들을 향하여 제2 방향으로 연장되도록 상기 끝단부들 사이에 배치되는 중간부을 가지며, 상기 전지 셀들 하부에 상기 단위 전지 셀들을 지지할 수 있도록 배치되는 지지 프레임;을 구비하는 배터리 모듈.
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