KR101255241B1

KR101255241B1 - 배터리 모듈

Info

Publication number: KR101255241B1
Application number: KR1020110033774A
Authority: KR
Inventors: 윤종욱; 변정덕
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2013-04-16
Also published as: US20120263983A1; KR20120116184A

Abstract

본 발명에서는 배터리 모듈이 개시된다. 상기 배터리 모듈은, 다수의 단위 전지 팩들과, 단위 전지 팩들의 수납공간을 제공하는 내부 케이스와, 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스와, 내부 케이스와 외부 케이스 사이에 개재되는 탄성 완충부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 내충격, 내진동 특성이 향상되며, 조립 및 보수 작업성이 개선된 배터리 모듈이 제공된다.

Description

배터리 모듈{Battery module}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 다수의 단위 전지 팩들을 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

이차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터와 같은 모바일 전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다. 이러한 이차전지는 팩 케이스 내에 수용되어 패키지화될 수 있으며, 요구되는 출력 용량에 따라 다수의 이차전지들이 모듈화되어 공급될 수 있다.

본 발명의 목적은 내충격, 내진동 특성이 향상된 배터리 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립 및 보수 작업성이 향상된 배터리 모듈을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 배터리 모듈은,

다수의 단위 전지 팩들;

상기 단위 전지 팩들의 수납공간을 제공하는 내부 케이스;

상기 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스; 및

상기 내부 케이스와 외부 케이스 사이에 개재되는 탄성 완충부;를 포함한다.

예를 들어, 상기 탄성 완충부는,

상기 외부 케이스로부터 상기 내부 케이스를 탄성적으로 지지해준다.

예를 들어, 상기 탄성 완충부는,

상기 외부 케이스로부터 소정높이로 상기 내부 케이스를 지지해준다.

예를 들어, 상기 탄성 완충부는 내부 케이스와 대면하는 외부 케이스의 바닥 프레임에 고정된다.

예를 들어, 상기 탄성 완충부는,

상기 바닥 프레임 상에 겹쳐지게 배치되는 탄성 판재; 및

상기 탄성 판재를 바닥 프레임으로부터 소정높이로 지지해주는 적어도 하나의 지지 돌기를 포함한다.

예를 들어, 상기 탄성 판재는 다수의 개구가 형성되어 있는 강재로 마련된다.

예를 들어, 상기 지지 돌기는,

상기 탄성 판재의 가장자리로부터 상기 바닥 프레임을 향하여 벤딩된 제1 지지 돌기; 및

상기 탄성 판재의 내부 영역에서 상기 바닥 프레임을 향하여 돌출된 제2 지지 돌기를 포함한다.

예를 들어, 상기 탄성 판재와 지지 돌기는 일체적으로 형성된다.

예를 들어, 상기 지지 돌기는 상기 바닥 프레임 상에 용접 결합된다.

예를 들어, 상기 제1 지지 돌기는 상기 탄성 판재의 변부를 따라 라인 상으로 형성된다.

예를 들어, 상기 제2 지지 돌기는 상가 탄성 판재의 내부 영역에서 좌우 양편으로 대칭적인 위치에 다수로 형성된다.

예를 들어, 상기 제2 지지 돌기는 상기 바닥 프레임을 향하여 압입된 양각 형상을 갖는다.

예를 들어, 상기 외부 케이스의 전방에는 상기 외부 케이스 내의 전후 방향으로 공기 흐름을 유도하기 위한 냉각 팬 모듈이 장착된다.

예를 들어, 상기 냉각 팬 모듈은 상기 외부 케이스에 대해 하나의 조립 단위로 장착 및 탈착되도록 모듈화될 수 있다.

예를 들어, 상기 냉각 팬 모듈은 상기 외부 케이스의 전방에 형성된 장착용 개구부에 끼워 조립되며,

상기 냉각 팬 모듈은 상기 외부 케이스로부터 노출된 위치에 조립될 수 있다.

예를 들어, 상기 외부 케이스와 내부 케이스의 측면들 사이에는 전후방향의 공기 흐름을 수용하도록 간극이 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 내부 케이스의 측면에는 상기 외부 케이스와의 결합을 위한 체결부가 마련될 수 있다.

예를 들어, 상기 내부 케이스의 측면에는 다수의 벤트 홀이 형성되고,

상기 외부 케이스의 측면에는 벤트 홀이 배제될 수 있다.

예를 들어, 상기 내부 케이스는,

상하부를 구성하는 제1 프레임의 쌍; 및

상기 제1 프레임의 쌍 사이에서 나란하게 연장되며, 상기 수납공간의 측면을 가로질러 연장되는 제2 프레임의 쌍을 포함하고,

상기 제1, 제2 프레임에는 전후 방향을 따라 연장된 슬릿 형태의 벤트 홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 모듈은,

다수의 단위 전지 팩들;

상기 단위 전지 팩들의 수납공간을 제공하는 내부 케이스;

상기 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스;

상기 내부 케이스와 외부 케이스 사이에 개재되는 것으로, 상기 외부 케이스의 바닥면으로부터 소정 높이로 상기 내부 케이스를 지지해주는 탄성 완충부; 및

상기 외부 케이스 전방의 노출된 위치에 장착되되, 하나의 조립 단위로 장착되도록 모듈화되어 있는 냉각 팬 모듈;을 포함한다.

본 발명에 의하면, 다수의 단위 전지 팩들을 수용하는 배터리 케이스를 이중 구조로 설계하고, 배터리 케이스 내에 진동 흡수 구조를 도입함으로써 배터리 케이스 내에 수용된 다수의 전지 팩들을 포함하는 배터리 모듈의 내진동 특성이 향상된다.

또한, 본 발명에 의하면, 배터리 케이스 내에 수납된 다수의 단위 전지 팩을 냉각시키기 위한 냉각 팬 모듈을 하나의 부품 단위로 조립, 분해 및 교환되도록 모듈화시킴으로써, 냉각 팬 모듈의 조립이나 보수 작업의 편이성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 케이스의 분해 사시도이다.
도 3은 배터리 케이스의 조립 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 2의 V-V 선을 따라 취한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 배터리 모듈에 대해 설명하기로 한다. 도 1에는 일 실시형태에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 배터리 모듈의 일부로서 배터리 케이스의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 배터리 케이스의 조립 상태가 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 배터리 모듈(100)은 다수의 단위 전지 팩(140)들과, 상기 단위 전지 팩(140)들이 수납되는 배터리 케이스(110,120)를 포함한다. 상기 배터리 케이스(110,120)는 다수의 단위 전지 팩(140)들을 집약적으로 수납하여 모듈화하기 위한 수납공간을 제공한다. 상기 배터리 케이스(110,120)는 다수의 단위 전지 팩(140)들을 수용하는 내부 케이스(110)와, 상기 내부 케이스(110)의 외측에서 상기 내부 케이스(110)를 둘러싸는 외부 케이스(120)를 포함한다. 상기 배터리 케이스(110,120)는 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)를 포함하는 이중 케이스 구조를 형성한다.

상기 내부 케이스(110) 내에는 다수의 단위 전지 팩(140)들이 적층된다. 예를 들어, 상기 단위 전지 팩(140)들은 상하면을 주된 면으로 갖는 편평한 형태로 마련될 수 있으며, 단위 전지 팩(140)들은 상하방향을 따라 서로에 대해 적층될 수 있다.

상기 내부 케이스(110)는 단위 전지 팩(140)들이 수용되는 수납공간을 제공하고, 대략 직육면체 형상의 수납공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 단위 전지 팩(140)들은 내부 케이스(110)의 후방으로 개방된 개구부(OP1)를 통하여 내부 케이스(110) 내에 수납될 수 있으며, 후방으로부터 전방으로 슬라이딩 방식으로 수납될 수 있다. 다수의 단위 전지 팩(140)들은 내부 케이스(110)의 상하 방향을 따라 적층되도록 순차적으로 수납될 수 있고, 적층 방향을 따라 서로 이웃하는 단위 전지 팩(140)들이 상하 방향으로 열을 이루어 배열될 수 있다.

상기 내부 케이스(110)는 전체적으로 대략 직육면체 형상의 외관을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 내부 케이스(110)는 상하부에서 대략 평행하게 연장되는 제1 프레임(111)의 쌍과, 상기 제1 프레임(111)의 쌍 사이에서 수직 방향으로 나란하게 연장되는 제2 프레임(112)의 쌍을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 프레임(111,112)에는 다수의 벤트 홀(110`)들이 형성될 수 있으며, 이들 벤트 홀(110`)은 일 방향을 따라 나란하게 연장되는 슬릿형 장공(elongated hole)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 케이스(110,120) 내에는 전방 측에 마련된 냉각 팬 모듈(150)에 의해 전후 방향을 따르는 공기의 흐름이 생성될 수 있는데, 상기 벤트 홀(110`)들은 전후 방향을 장축으로 갖는 슬릿형 장공으로 형성될 수 있다. 상기 벤트 홀(110`)을 통하여 저온의 외기가 단위 전지 팩(140)들이 수납된 수납공간 내부로 유입될 수 있고, 내부의 열기가 외부로 배출될 수 있다.

상기 내부 케이스(110)에는 일군의 단위 전지 팩(140)들이 상하 방향으로 열을 이루어 배열되되, 좌우 방향으로 2열 이상 복열을 이루어 배열될 수 있다. 이때, 일 열의 단위 전지 팩(140)과, 이웃하는 열의 단위 전지 팩(140) 사이를 따라 격벽(115)이 연장 형성될 수 있다. 상기 격벽(115)은 좌우 방향으로 이웃하는 수납공간을 구획한다. 상기 격벽(115)은 내부 케이스(110)의 수납공간을 양분하도록 내부 케이스(110)의 내측을 가로질러 배치될 수 있으며, 상기 격벽(115)의 중앙 부분에 개방영역(115`)을 형성함으로써 단위 전지 팩(140)의 위치 이동은 규제하면서도 양측의 수납공간은 유체적으로 서로 연통될 수 있다. 격벽(115)의 개방영역(115`)은 방열 목적에 기여할 수 있다. 또한, 상기 내부 케이스(110)는 전체적으로 다공 구조로 형성됨으로써 무게의 경량화에 기여할 수도 있다. 내부 케이스(110)의 제1, 제2 프레임(111,112)에는 다수의 벤트 홀(110`)이 형성될 수 있으며, 내부 케이스(110)의 전후방으로는 넓은 영역에 걸쳐서 개구부(OP1,OP2)가 마련될 수 있다.

예를 들어, 상기 내부 케이스(110) 전방의 개구부(OP2)는 부분적으로 개방되어 냉각 팬 모듈(150)에 의해 송풍된 공기의 흐름은 허용하되, 단위 전지 팩(140)의 위치 이동은 규제하도록 상대적으로 낮은 개구도로 개방될 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 케이스(110)의 전방에는 단위 전지 팩(140)의 이탈을 저지할 수 있는 걸림턱이 마련될 수 있다. 내부 케이스(110)의 후방에는 전체적으로 개방된 개구부(OP1)를 통하여 단위 전지 팩(140)들이 수납될 수 있다. 따라서, 후방을 통하여 내부 케이스(110)에 수납된 다수의 단위 전지 팩(114)들은 전방을 통하여 빠져나가지 못하며 내부 케이스(110)에 수납된 상태를 유지하게 된다. 다만, 본 발명은 예시된 바에 의해 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

상기 내부 케이스(110)의 적어도 어느 일 측에는 외부 케이스(120)와의 결합을 위한 체결부(117,118)가 마련될 수 있다. 상기 체결부(117,118)는 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)를 서로에 대해 결속시킨다. 상기 체결부(117,118)는 외부 케이스(120)와 맞닿는 위치에 형성되어 외부 케이스(120)에 대해 기계적으로 체결될 수 있다. 예를 들어, 상기 체결부(117,118)는 내부 케이스(110)의 일 측으로부터 프랜지 형태로 외부 케이스(120)를 향하여 연장되며, 외부 케이스(120)와 맞닿는 위치에서 체결 부재(미도시)가 체결부(117,118)를 관통하여 외부 케이스(120)에 대해 나사 결합됨으로써 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)가 상호 결속될 수 있다.

예를 들어, 상기 체결 부재(미도시)는 볼트-너트 조립체 등으로 마련될 수 있다. 상기 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)는 탈착 가능한 기계적인 방식으로 조립될 수 있고, 이와 달리, 용접과 같은 영구적인 결합 방식으로 일체적으로 결합될 수도 있다.

상기 체결부(117,118)는 내부 케이스(110)의 전방 모서리를 따라 배열된 제1 체결부(117)와, 내부 케이스(110)의 측면 모서리를 따라 배열된 제2 체결부(118)를 포함할 수 있다. 제1 체결부(117)는 내부 케이스(110)의 전방 상단 모서리를 따라 형성될 수 있으며, 외부 케이스(120)의 전방 프레임(121)에 대해 결합될 수 있다.

상기 제2 체결부(118)는 내부 케이스(110)의 측면 하단 모시리를 따라 형성될 수 있으며, 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125)에 대해 결합될 수 있다. 상기 제1, 제2 체결부(117,118)는 이들을 관통하여 외부 케이스(120)에 나사 결합되는 볼트-너트 등의 체결 부재(미도시)에 의해 외부 케이스(120)에 결합될 수 있다.

상기 내부 케이스(110)의 후방 모서리에는 제3 체결부(119)가 형성될 수 있는데, 제3 체결부(119)는 후방 측단 모서리를 따라 형성될 수 있으며, 외부 케이스(120)와 결합되거나 또는 내부 케이스(110)의 후방에 배치되는 백 플레이트(미도시)와 결합될 수 있다.

상기 내부 케이스(110)는 외부 케이스(120) 내에 수납된다. 상기 외부 케이스(120)는 내부 케이스(110)를 수용하기 위한 대략 직육면체 형상의 수납공간을 제공한다. 상기 외부 케이스(120)는 냉각 팬 모듈(150)을 수용하는 전방 프레임(121)과, 상기 전방 프레임(121)과 함께 내부 케이스(110)의 수납공간을 한정하며 내부 케이스(110)를 둘러싸는 바닥 프레임(125)과 측벽 프레임(122)을 포함할 수 있다.

도시된 실시형태에서, 외부 케이스(120)의 상방은 개방되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 상기 외부 케이스(120)는 외부 케이스(120)의 상방을 덮어 수납공간을 밀폐시키는 덮개 프레임(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 외부 케이스(120)의 전방 프레임(121)에는 냉각 팬 모듈(150)이 장착된다. 상기 냉각 팬 모듈(150)은 냉각 팬(미도시)을 사이에 두고 마주하게 결합되는 전방 패널(151) 및 후방 패널(152)을 포함할 수 있다. 상기 전방 패널(151)에는 냉각 팬(미도시)의 공기 흡입을 위한 벤트 홀(151`)이 형성되며, 후방 패널(152)에도 냉각 팬(미도시)으로부터의 공기 배기를 위한 벤트 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 냉각 팬(미도시)은 송풍 날개(미도시)를 포함하고 전원 케이블(미도시)을 통하여 구동 전원을 인가받을 수 있다.

상기 전방 패널(151)에는 냉각 팬 모듈(150)의 결합을 위한 체결 공(151``)이 형성될 수 있으며, 상기 체결 공(151``)을 관통하여 외부 케이스(120)에 대해 결합되는 체결 부재(미도시)에 의해 냉각 팬 모듈(150)이 외부 케이스(120)에 고정 장착될 수 있다.

상기 외부 케이스(120)의 전방 프레임(121)에는 상기 냉각 팬 모듈(150)이 끼워지는 개구부(120`)가 형성되며, 좌우 양편으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 개구부(120`)의 주변으로는 체결 부재(미도시)의 결합을 위한 체결 홀(120``)이 형성될 수 있다.

상기 냉각 팬 모듈(150)은 하나의 조립 단위로서 모듈화된 구성을 갖는다. 모듈화된다는 것은, 배터리 케이스(110,120)의 조립이나 보수를 위한 분해 해체시에도 상기 전방 패널(151), 냉각 팬(미도시), 및 후방 패널(152)은 결합된 상태를 유지한다는 것이다. 즉, 상기 냉각 팬 모듈(150)은 배터리 케이스(110,120)의 조립 및 분해 해체시에도 하나의 단위 부품을 형성하며, 부품 단위로서 조립되거나 분해된다는 것이다.

이렇게 냉각 팬 모듈(150)을 조립 단위로서 모듈화시킴으로써 냉각 팬 모듈(150)의 보수 또는 재조립이나 교체 등의 작업시에 작업성이 향상될 수 있으며, 예를 들어, 냉각 팬 모듈(150)을 모듈 단위로 조립하고 모듈 단위로 분해하여 교체할 수 있으므로, 작업성이 대폭적으로 향상될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 팬 모듈(150)은 외부 케이스(120)의 좌우 양편에 조립될 수 있으며, 보다 구체적으로 전방 프레임(121)의 개구부(120`)에 끼워 조립될 수 있고, 냉각 팬 모듈(150)에 끼워진 체결 부재(미도시)가 전방 프레임(121)에 나사 결합됨으로써 냉각 팬 모듈(150)이 전방 프레임(121) 상에 노출된 상태로 조립될 수 있다. 냉각 팬 모듈(150)이 전방 프레임(121)으로부터 노출된 상태로 조립되므로, 냉각 팬 모듈(150)의 교체 등을 위한 작업에서 배터리 케이스(110,120)를 분해할 필요없이 외부로부터 탈부착이 가능하게 된다.

상기 전방 프레임(121)의 좌우 양편으로는, 좌우 방향을 따라 측벽 프레임(122)을 벗어나 더 길게 연장되는 스페이서부(121a)가 마련된다. 상기 스페이서부(121a)는 전방 프레임(121)의 일부로 형성되며, 전방 프레임(121)으로부터 일체적으로 연장된 일부로 형성될 수 있다. 상기 배터리 모듈(100)은 상기 스페이서부(121a)를 통하여 이웃한 배터리 모듈(100)과의 간극을 유지할 수 있고, 예를 들어, 이웃한 배터리 모듈(100)끼리 공간적으로 밀착됨으로써 유발될 수 있는 열적인 간섭을 피할 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 모듈(100)은 다수가 집단을 이루어 일정한 공간 내에 집약적으로 밀집될 수 있는데, 어느 일 배터리 모듈(100)의 과열에 따른 열적 연쇄를 막기 위해 이웃한 배터리 모듈(100) 간에는 적정의 간극을 확보할 수 있고, 상기 스페이서부(121a)에 의해 이웃한 배터리 모듈(100) 간에 간극이 확보될 수 있는 것이다.

상기 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120) 사이에는 탄성 완충부(130)가 개재된다. 상기 탄성 완충부(130)는 내부 케이스(110)를 탄성적으로 지지해줌으로써 내부 케이스(110)로 전달되는 충격을 흡수할 수 있고, 내부 케이스(110)에 수납된 단위 전지 팩(140)들을 보호할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 완충부(130)는 운반, 취급시에 외부 케이스(120)로부터 전달되는 충격이나 반복적인 진동을 흡수하고 이러한 충격 등이 곧바로 단위 전지 팩(140)들을 수납한 내부 케이스(110)로 전달되지 않도록 한다.

예를 들어, 상기 단위 전지 팩(140)들은 취급시 낙하 충격을 받을 수 있고, 운반 중에도 중력 방향으로 반복적인 진동을 받을 수 있다. 상기 탄성 완충부(130)는 중력 방향으로 내부 케이스(110)의 하방에 배치될 수 있으며, 상기 내부 케이스(110)는 탄성 완충부(130)에 의해 외부 케이스(120)와 밀착되지 않고 외부 케이스(120)로부터 소정 간극만큼 부유된 상태로 탄성적으로 지지될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 탄성 완충부(130)는 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120) 사이에서, 외부 케이스(120) 측에 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 완충부(130)는 내부 케이스(110)와 대면하는 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125)에 고정될 수 있으며, 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125)에 대해 내부 케이스(110)를 탄성적으로 지지해줌으로써 외부 충격이나 진동에 따라 내부 케이스(110)에 수납된 다수의 단위 전지 팩(140)들이 파손되지 않도록 보호한다.

도 4에는 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 2의 V-V 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 도 2, 도 4, 및 도 5를 함께 참조하면, 상기 탄성 완충부(130)는 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125) 상에 겹쳐지게 배치된 판 상의 부재로 마련될 수 있다. 상기 탄성 완충부(130)는 전체적으로 평편한 판 상으로 형성될 수 있으며, 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125)과 소정 간극으로 대면하게 배치된 탄성 판재(135)와, 상기 탄성 판재(135)로부터 바닥 프레임(125)과 맞닿도록 연장되는 다수의 지지 돌기(131,132)들을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 탄성 완충부(130)는 다수의 단위 전지 팩(140)들을 수납한 내부 케이스(110)에 대해 충격 흡수능을 제공하면서도, 어느 정도의 기계적인 강성을 제공하는 금속 판재로 마련될 수 있으며, 프레스 가공, 벤딩 가공 등을 통하여 다수의 지지 돌기(131,132)들이 일체적으로 성형된 금속 판재로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 완충부는 강재(steel)로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 탄성 완충부(130)는 금속 소재 이외에 다양한 탄성 소재로 제조될 수 있다. 또한, 상기 탄성 완충부(130)는 동일 소재로 일체적으로 성형될 필요는 없으며, 예를 들어, 탄성 판재(135)와 지지 돌기(131,132)는 서로 다른 이종의 소재로 성형된 이후에 서로에 대해 결합됨으로써 복합 소재 형태의 탄성 완충부(130)가 제공될 수도 있다.

도 4 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 상기 탄성 완충부(130), 보다 구체적으로, 탄성 판재(135)는 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125)으로부터 소정의 간극(g1)으로 이격된다. 이격된 간극(g1)을 통하여 탄성 완충부(130)의 휨 변형을 수용하고, 탄성 완충부(130)의 휨 변형을 통하여 충격/진동을 흡수할 수 있다. 상기 탄성 완충부(130, 탄성 판재 135)와 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125) 사이의 간극(g1)은 탄성 완충부(130)의 휨 변형을 수용할 수 있기에 충분한 크기로 마련될 수 있다.

상기 지지 돌기(131,132)는 바닥 프레임(125)으로부터 소정 간극(g1)으로 탄성 판재(135)를 지지해주고, 탄성 판재(135)와 바닥 프레임(125)과의 사이에 간극(g1)을 형성한다. 상기 지지 돌기(131,132)는, 탄성 판재(135)의 가장자리를 따라 탄성 판재(135)로부터 절곡된 형태의 제1 지지 돌기(131)와, 상기 탄성 판재(135)의 고립된 여러 개소로부터 바닥 프레임(125)을 향하여 돌출된 제2 지지 돌기(132)를 포함할 수 있다. 상기 제1 지지 돌기(131)는 탄성 판재(135)의 가장자리를 따라 형성될 수 있으며, 탄성 판재(135)의 가장자리를 따라 연속적인 형태로 형성되거나 또는 절개부분을 통하여 다수로 개별화된 형태로 형성될 수도 있다.

상기 제1 지지 돌기(131)는 탄성 판재(135)의 외주를 따라 하방으로 굽혀진 벤딩 형태로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 지지 돌기(131)는 탄성 판재(135)의 장변부(130L)와 단변부(130S)를 따르는 4변부를 따라 라인 상으로 형성될 수 있으며, 바닥 프레임(125)과의 접촉을 통하여 대략 선상으로 분포되는 균일한 지지력을 제공할 수 있다. 상기 제1 지지 돌기(131)는 장방형 탄성 판재(135)의 4변부(130L,130S)를 따라 대칭적인 위치에 형성됨으로써 탄성 판재(135)를 안정적으로 지지해줄 수 있다.

상기 제2 지지 돌기(132)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 탄성 판재(135)의 내부 영역에서 바닥 프레임(125)과 맞닿도록 바닥 프레임(125)을 향하여 돌출될 수 있다. 상기 제2 지지 돌기(132)는 탄성 판재(135)의 내부 영역에서, 일면은 양각으로 돌출되고 타면은 음각으로 인입된 엠보 형상을 가질 수 있으며, 프레스 성형을 통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 지지 돌기(135)는 바닥 프레임(125)에 대해 점 용접(spot welding) 등으로 가압 용접될 수 있으며, 이때 용접 전극(E)에 의해 탄성 판재(135)의 일부가 바닥 프레임(125)에 대해 압착되면서 제2 지지 돌기(132)의 엠보 형상이 자연스럽게 성형될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 지지 돌기(132)의 성형과 용접이 거의 동시에 이루어질 수 있으며, 제2 지지 돌기(132)의 성형이 별도 공정으로 진행되지 않을 수 있다. 상기 제2 지지 돌기(132)는 탄성 판재(135)의 내부영역에서 고립된 형태로 돌출되며, 바닥 프레임(125)과의 접촉을 통하여 지지력을 제공할 수 있다. 상기 제2 지지돌기(132)는 탄성 판재(135)의 대칭적인 위치에 형성될 수 있으며, 탄성 판재(135)를 대칭적인 위치에서 안정적으로 지지해줄 수 있다.

상기 지지 돌기(131,132)는 기계적인 체결 방식에 의하거나, 또는 용접과 같은 영구적인 결합 방식에 의해 바닥 프레임(125) 상에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 지지 돌기(131,132)는 바닥 프레임(125) 상에 용접될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 지지 돌기(131)는 탄성 판재(135)의 가장자리를 따라 심 용접(seam welding)을 진행하여 바닥 프레임(125) 상에 고정될 수 있고, 상기 제2 지지 돌기(132)는 탄성 판재(135)의 국소영역에서 점 용점(spot welding)을 수행하여 바닥 프레임(125) 상에 고정될 수 있으나, 본 발명은 이러한 용접 형태에 국한되지 않고, 다양한 공지의 용접 방법이 모두 적용될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 지지 돌기(131)는 탄성 판재(135)의 가장자리 중에서 선택된 몇 개소에 걸친 점 용접을 수행함으로써 바닥 프레임(125) 상에 고정될 수 있다. 도 4 및 도 5에서 미설명된 도면번호 W1은 제1 지지 돌기(151)와 바닥 프레임(125) 간의 결합을 매개하는 필렛(fillet) 용접부를 개략적으로 나타낸 것이고, 도면번호 W2는 제2 지지 돌기(132)와 바닥 프레임(125) 간의 결합을 매개하는 점 용접부를 개략적으로 나타낸 것이다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

상기 탄성 판재(135)의 내부 영역에 다수의 제2 지지 돌기(132)를 형성함으로써 탄성 판재(135)가 적정의 탄성을 제공할 수 있다. 상기 제2 지지 돌기(132)는 탄성 판재(135)로부터 바닥 프레임(125)을 향하여 돌출된 형상을 갖고, 탄성 판재(135)를 바닥 프레임(125)으로부터 떠받쳐 지지해주는 기능을 한다. 이렇게 탄성 판재(135)의 여러 개소에 걸쳐서 지지 구조를 형성함으로써 탄성 판재(135)가 바닥 프레임(125)으로부터 떠받쳐 지지될 수 있도록 하고, 탄성 판재(135)가 지지 부족으로 과도하게 휨 변형됨으로써 바닥 프레임(125)에 대해 밀착되지 않도록 한다. 이 경우, 단위 전지 팩(140)들은 부유된 상태로 지지될 수 없고, 탄성 판재(135)의 변형이 저지됨으로써 충격 흡수능이 떨어지게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 탄성 판재(135)에는 다수의 개구(130`)가 형성될 수 있는데, 이러한 개구(130`)는 내부 케이스(110)에 수납된 단위 전지 팩(140)들의 방열 목적에 기여하거나 또는 탄성 판재(135)를 적정의 탄성계수를 갖는 탄성체로 형성하기 위한 목적에 기여할 수 있다. 여기서, 적정의 탄성계수는 외부 충격을 충분히 감쇄시킬 수 있으면서도 어느 정도의 강성을 함께 보유함으로써 단위 전지 팩(140)이 외부 케이스(120)와 충격되지 않을 수 있는 범위로 제시될 수 있다.

예를 들어, 상기 탄성 판재(135)는 다수의 단위 전지 팩(140)들을 수납하여 중량물을 형성하는 내부 케이스(110)를 부유된 상태로 지지하게 되므로, 어느 정도의 강성을 갖추는 것이 바람직할 수 있다. 반대로, 탄성 판재(135)의 강성이 과도하게 설정되면, 탄성 판재(135)의 휨 변형을 통한 충격 흡수라는 당초의 목표를 달성할 수 없게 되므로, 탄성 판재(135)의 탄성 계수는 절충적인 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 판재(135)는 다수의 개구(130`)가 형성된 강재(steel)로 형성될 수 있다.

상기 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)는 대면하게 배치되되, 서로에 대해 밀착되지 않고 소정 간격을 두고 이격될 수 있다. 즉, 내부 케이스(110)의 외면과 외부 케이스(120)의 내면은 서로 이격될 수 있는데, 내외부 케이스(110,120)의 모든 면 방향에서 이격될 수도 있으며, 또는 특정한 면 방향으로 내외부 케이스(110,120)가 선택적으로 이격될 수도 있다. 여기서, 면 방향은 내외부 케이스(110,120)를 다면체 형상으로 볼 때, 예를 들어, 대략 육면체 형상이라면, 상면, 하면, 좌측면, 우측면에 대해 수직한 방향을 의미하는 것으로, 예를 들어, 하면 방향은 하면과 수직한 방향을 의미할 수 있다.

예를 들어, 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)는 하면 방향으로 서로에 대해 이격될 수 있는데, 앞서 설명된 바와 같이, 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120) 사이에 개재된 탄성 완충부(130)에 의해 서로에 대해 이격될 수 있다. 따라서, 상기 탄성 완충부(130)는 중력 방향으로 가해지는 충격/진동을 흡수하여 내부 케이스(110)에 수납된 단위 전지 팩(140)들을 보호할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)는 측면 방향으로 서로에 대해 이격될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 내부 케이스(110)의 측면 가장자리에는 제2 체결부(118)가 마련될 수 있고, 제2 체결부(118)는 외부 케이스(120)의 바닥 프레임(125)에 대해 결합될 수 있다. 이를 위해, 제2 체결부(118)에는 제2 체결부(118)를 관통하여 바닥 프레임(125)에 나사 결합되는 체결 부재(미도시)가 조립될 수 있는데, 체결 부재(미도시)의 체결 작업, 예를 들어, 나사 조임 작업을 위하여, 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)는 측면 방향으로 소정의 간극(g2)을 확보하도록 서로에 대해 이격될 수 있다.

또한, 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)의 측면 방향으로 확보된 간극(g2)은 방열을 위한 유동 통로를 제공할 수 있다. 배터리 케이스(110,120) 전방에 설치된 냉각 팬 모듈(150)에 의해 송풍된 저온의 대기는 전방에서 후방으로 유동하면서 단위 전지 팩(140)들과 열 전달을 수행하게 된다. 내부 케이스(110)의 측면 방향으로 유동 통로(상기 간극 g2에 해당)를 확보함으로써 저온의 대기를 유도할 수 있고, 내부 케이스(110)에 수납된 단위 전지 팩(140)의 방열 효율을 높일 수 있다.

상기 내부 케이스(110)의 측면 방향으로 형성된 유동 통로(상기 간극 g2에 해당)에서, 내부 케이스(110) 측에는 벤트 홀(110`)을 형성하여 저온의 대기와 단위 전지 팩(140)의 열적 교류를 촉진하며, 외부 케이스(120) 측은 폐쇄하여 저온의 대기가 빠져나가거나 유동저항을 받지 않도록 한다.

본 실시형태에서는 중력 방향인 하면 방향을 따라 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120)를 서로에 대해 밀착시키지 않고 그 사이에 탄성 완충부(130)를 개재함으로써 내부 케이스(110)에 수납된 단위 전지 팩(140)이 외부 케이스(120)로부터의 충격/진동을 직접 받지 않도록 한다. 또한, 측면 방향을 따라 내부 케이스(110)와 외부 케이스(120) 사이에 간극(g2)을 형성함으로써 내외부 케이스(110,120)의 체결 작업의 편이성을 향상시키고, 유동 통로를 제공하여 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100 : 배터리 모듈 110 : 내부 케이스
110`: 벤트 홀 111 : 제1 프레임
112 : 제2 프레임 115 : 격벽
115`: 개방 영역 117 : 제1 체결부
118 : 제2 체결부 119 : 제3 체결부
120 : 외부 케이스 120`: 개구부
120``: 체결 홀 121 : 전방 프레임
121a : 스페이서부 122 : 측벽 프레임
125 : 바닥 프레임 130 : 탄성 완충부
130S : 탄성 완충부의 단변부 130L : 탄성 완충부의 장변부
130`: 개구 131 : 제1 지지 돌기
132 : 제2 지지 돌기 135 : 탄성 판재
140 : 단위 전지 팩 150 : 냉각 팬 모듈
150`: 체결 홀 151 : 전방 패널
152 : 후방 패널 g1,g2 : 간극
OP1,OP2 : 개구부

Claims

다수의 단위 전지 팩들;
상기 단위 전지 팩들의 수납공간을 제공하는 내부 케이스;
상기 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스; 및
상기 내부 케이스와 외부 케이스 사이에 개재되는 탄성 완충부;를 포함하고,
상기 탄성 완충부는,
상기 내부 케이스와 대면하는 외부 케이스의 바닥 프레임에 고정되며,
상기 탄성 완충부는,
상기 바닥 프레임 상에 겹쳐지게 배치되는 탄성 판재; 및
상기 탄성 판재를 바닥 프레임으로부터 소정높이로 지지해주는 적어도 하나의 지지 돌기;를 포함하고,
상기 지지 돌기는,
상기 탄성 판재의 가장자리로부터 상기 바닥 프레임을 향하여 벤딩된 제1 지지 돌기; 및
상기 탄성 판재의 내부 영역에서 상기 바닥 프레임을 향하여 돌출된 제2 지지 돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 탄성 완충부는,
상기 외부 케이스로부터 상기 내부 케이스를 탄성적으로 지지해주는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 탄성 완충부는,
상기 외부 케이스로부터 소정높이로 상기 내부 케이스를 지지해주는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 탄성 판재는 다수의 개구가 형성되어 있는 강재로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 탄성 판재와 지지 돌기는 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 지지 돌기는 상기 바닥 프레임 상에 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 지지 돌기는 상기 탄성 판재의 변부를 따라 라인 상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 지지 돌기는 상가 탄성 판재의 내부 영역에서 좌우 양편으로 대칭적인 위치에 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 지지 돌기는 상기 바닥 프레임을 향하여 압입된 양각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 외부 케이스의 전방에는 상기 외부 케이스 내부의 전후 방향으로 공기 흐름을 유도하기 위한 냉각 팬 모듈이 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제13항에 있어서,
상기 냉각 팬 모듈은 상기 외부 케이스에 대해 하나의 조립 단위로 장착 및 탈착되도록 모듈화되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제13항에 있어서,
상기 냉각 팬 모듈은 상기 외부 케이스의 전방에 형성된 장착용 개구부에 끼워 조립되며,
상기 냉각 팬 모듈은 상기 외부 케이스로부터 노출된 위치에 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제13항에 있어서,
상기 외부 케이스와 내부 케이스의 측면들 사이에는 전후 방향의 공기 흐름을 수용하도록 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제16항에 있어서,
상기 내부 케이스의 측면에는 다수의 벤트 홀이 형성되고,
상기 외부 케이스의 측면에는 벤트 홀이 배제되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제16항에 있어서,
상기 내부 케이스의 측면에는 상기 외부 케이스와의 결합을 위한 체결부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제13항에 있어서,
상기 내부 케이스는 상하부를 구성하는 제1 프레임의 쌍; 및
상기 제1 프레임의 쌍 사이에서 나란하게 연장되며, 상기 수납공간의 측면을 가로질러 연장되는 제2 프레임의 쌍을 포함하고,
상기 제1, 제2 프레임에는 전후 방향을 따라 연장된 슬릿 형태의 벤트 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
다수의 단위 전지 팩들;
상기 단위 전지 팩들의 수납공간을 제공하는 내부 케이스;
상기 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스;
상기 내부 케이스와 외부 케이스 사이에 개재되는 것으로, 상기 외부 케이스의 바닥면으로부터 소정 높이로 상기 내부 케이스를 지지해주는 탄성 완충부; 및
상기 외부 케이스 전방의 노출된 위치에 장착되되, 하나의 조립 단위로 장착되도록 모듈화되어 있는 냉각 팬 모듈;을 포함하고,
상기 탄성 완충부는,
상기 내부 케이스와 대면하는 외부 케이스의 바닥 프레임에 고정되며,
상기 탄성 완충부는,
상기 바닥 프레임 상에 겹쳐지게 배치되는 탄성 판재; 및
상기 탄성 판재를 바닥 프레임으로부터 소정높이로 지지해주는 적어도 하나의 지지 돌기;를 포함하고,
상기 지지 돌기는,
상기 탄성 판재의 가장자리로부터 상기 바닥 프레임을 향하여 벤딩된 제1 지지 돌기; 및
상기 탄성 판재의 내부 영역에서 상기 바닥 프레임을 향하여 돌출된 제2 지지 돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.