KR101424357B1

KR101424357B1 - 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈 및 그 조립 방법

Info

Publication number: KR101424357B1
Application number: KR1020120154271A
Authority: KR
Inventors: 강순선; 김길섭
Original assignee: 에이치엘그린파워 주식회사
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-08-01
Also published as: KR20140084620A

Abstract

본 발명은 가조립에 의해 이격 구조를 이루는 셀 어셈블리(1)를 배터리 모듈 단위를 이루는 하우징(40)에 신속하게 삽입할 수 있도록 하여, 배터리 모듈의 제조 공정의 자동화를 가능하게 함으로써, 배터리 모듈의 생산성을 높이고, 제조 단가를 줄일 수 있도록 하는 뿐만 아니라, 상기 하우징(40)의 내부에 설치된 다수의 셀(10)이 안정적으로 고정되어 유동이 방지될 수 있도록 하는 특징이 있는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

Description

빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈 및 그 조립 방법{BATTERY MODULE HAVING BUILT-IN TYPE OF SELL SEPERATORS AND METHOD OF ASSEMBLING THE SAME}

본 발명은 배터리를 이루는 다수의 셀 사이의 이격이 유지될 수 있도록 가조립된 셀 어셈블리를 배터리 모듈을 형성하는 하우징에 쉽게 삽입할 수 있도록 하는 동시에, 상기 하우징에 삽입된 셀의 유동이 방지될 수 있는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기 자동차는 구동에 필요한 전기 에너지를 저장하는 대용량의 배터리가 장착된다.

이러한 배터리는 통상 배터리 팩 형태로 제공되는데, 복수의 셀을 케이스에 수납하여 하나의 셀 어셈블리를 구성하고, 이를 다시 모듈화 하여 단위 팩을 구성한 뒤, 여러 개의 단위 팩을 필요 전압에 따르는 개수로 적층하여 구성된다.

상기 배터리 모듈 팩을 이루는 셀은 각각 양 끝단에 도체의 접속단자가 형성되어 인접된 배터리 셀의 다른 접속단자들과 용접 등을 통하여 직렬로 연결된다.

이와 같이 구성되는 종래의 배터리의 모듈 팩은 다수의 단위 셀들이 적층된 구조를 이루기 때문에, 각 셀 간의 접촉에 의한 쇼트의 발생과, 충격에 의한 손상을 방지하기 위한 격벽 구조가 필요로 된다.

도 1은 종래의 일반적인 배터리 모듈의 격벽 형성을 위한 하우징의 일예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 배터리 셀 어셈블리는 통상 2 개의 셀(110)을 케이스(100)에 삽입한 형태로 이루어지고, 8 개의 셀(110)이 1 개의 하우징(120)에 삽입됨으로써, 1 개의 모듈 팩을 이루는 방식이 주류를 이루고 있다.

상기 모듈 팩을 이루는 각각의 셀(110)은 리드를 통해 직렬로 연결되기 위해 케이스의 양측으로 노출이 되며, 상기 하우징(120)의 내측의 면에는 상기 다수의 셀(110) 사이의 이격을 유지하기 위한 격벽(130)이 형성된다.

따라서, 상기한 종래의 셀(110) 간의 이격 유지를 위한 하우징(120)을 이용하는 경우, 배터리 모듈 팩을 이루는 하우징(120)의 내부가 매우 복잡한 구조를 이루게 됨으로써, 배터리 셀(110)을 하우징에 삽입하는 공정에서 상기 격벽(130)에 걸리거나, 오삽입이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 종래 기술에 의한 배터리 셀 어셈블리의 삽입 공정은 자동 공정에 의해 이루어지지 못하고, 작업자에 의한 수작업의 형태로 진행하게 됨으로써, 배터리 모듈 팩의 제조 공정의 속도가 떨어지고, 이로 인해 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

한국공개특허 2010-0097685호 한국공개특허 2007-0100555호

상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 가조립된 셀 어셈블리를 베터리 모듈 단위를 이루는 하우징에 신속하게 삽입할 수 있도록 하여, 배터리 모듈의 제조 공정의 자동화를 가능하게 함으로써, 배터리 모듈의 생산성을 높이고, 제조 단가를 줄일 수 있도록 하며, 상기 하우징의 내부에 설치된 다수의 셀이 안정적으로 고정되어 유동이 방지될 수 있도록 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈 및 그 조립 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈에 따르면, 배터리의 모듈 단위를 이루는 다수의 셀이 리드를 통해 직렬로 연결되어 수직하게 적층을 이루고, 상기 적층을 이루는 각각의 셀 사이의 양측에 각각 수직하게 연장된 이격부재가 위치되어 상기 셀 사이의 간격을 일정하게 유지될 수 있도록 구성된 셀 어셈블리와, 상기 셀 어셈블리의 일측으로 돌출 형성되는 버스부 및 상기 셀 어셈블리를 내부에 삽입할 수 있도록 상부가 개구를 이루고, 일측으로 상기 셀 어셈블리에 형성된 버스부를 삽입하여 고정시킬 수 있도록 하는 삽입홈이 형성되는 하우징을 포함하여 구성되는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈이 제공된다.

상기 셀 어셈블리의 이격부재는 다수의 프레임의 단부가 힌지 결합을 이루어, 상기 다수의 셀의 하부를 지지하는 링크부재의 각 단부에 설치되는 것을 특징으로 한다. 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.

상기 링크부재는 상기 프레임을 서로 교차시켜 접하는 중앙부를 각각 힌지로 결합하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 셀 어셈블리를 이루는 셀은 상기 링크부재의 프레임이 교차되는 중앙부에 힌지로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 셀 어셈블리는 4 개 또는 8 개의 셀로 이루어질 수 있다.

상기 버스부는 상기 셀 어셈블리의 양측의 끝부에 위치되는 셀에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 버스부는 전방에서 절곡을 이루어 하부로 연장되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징에 삽입된 셀 어셈블리의 상부를 덮어서 밀폐구조를 이루는 덮개부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 덮개부의 하부에는 상기 셀 어셈블리의 이격부재에 수직하여 대응하는 지점에 설치되어 상기 이격부재를 삽입하도록 하는 삽입부가 더 형성될 수 있다.

상기 삽입부는 상기 덮개부의 하부에서 상기 셀 어셈블리의 이격부재로 연장되어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 배터리 모듈 및 그 조립 방법에 따르면, 다수의 셀을 이루는 셀 어셈블리를 하우징에 용이하게 삽입할 수 있도록 함으로써, 이러한 공정을 자동화하여 배터리 모듈의 생산성을 향상시키고, 제조 단가를 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 다수의 셀 사이에 이격이 유지되도록 가조립된 셀 어셈블리를 하우징에 삽입하여, 추가로 상기 셀을 고정할 수 있도록 하는 구조를 이룸으로써, 배터리 모듈에 설치된 셀의 유동이 저지되어 셀 간의 접촉에 의한 쇼트의 발생이나, 충격에 의한 손상이 방지될 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 일반적인 배터리 모듈의 격벽 형성을 위한 하우징 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 배터리 모듈의 전체 형상을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 셀 어셈블리의 구성을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 배터리 모듈이 조립되는 형상을 나타낸 상태도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 실시예에 의한 배터리 모듈의 전체 형상을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈은 다수의 셀(10)이 포함되는 셀 어셈블리(1)와, 상기 셀 어셈블리(1)에 형성되는 버스부(15)와, 상기 셀 어셈블리(1)를 삽입하도록 하는 하우징(40)을 포함하여 구성된다.

상기 셀 어셈블리(1)는 배터리의 모듈 단위를 이루는 다수의 셀(10)이 리드(12)를 통해 직렬로 연결되어 서로 일정 간격을 이격하여 수직하게 적층을 이루도록 구성된다.

상기 셀 어셈블리(1)는 4 개 또는 8 개의 셀(10)이 1 개의 배터리 모듈을 이루도록 구성될 수 있다.

상기 이격부재(30)는 다수의 프레임(22)의 단부가 힌지 결합을 이루어 상기 다수의 셀(10)의 하부를 지지하는 링크부재(20)의 각 단부에 설치되며, 상기 링크부재(20)에 상기 다수의 셀(10)을 위치시킨 후, 상기 링크부재(20)를 접어서 적층이 이루어지는 각 셀(10) 사이의 양측에 각각 위치되어 상기 셀(10) 사이의 간격을 일정하게 유지시키도록 구성된다.

상기 버스부(15)는 상기 셀 어셈블리(1)의 일측에서 전방으로 돌출 형성되며, 상기 셀 어셈블리(1)의 전방에서 절곡을 이루어 하부로 연장되는 형태로 구성될 수 있다.

상기 하우징(40)은 상부가 개구를 이루어 상기 셀 어셈블리(1)를 상부로 삽입하여 내부에 위치시킴으로써, 1 개의 배터리 모듈 단위를 이루도록 한다.

그리고, 상기 하우징(40)의 전방의 일측에는 상기 셀 어셈블리(1)에 형성된 버스부(15)를 상부로부터 삽입하여 고정시킬 수 있도록 하는 삽입홈(45)이 형성된다.

도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 셀 어셈블리의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 셀 어셈블리(1)는 다수의 프레임(22)의 인접하는 단부를 힌지 결합한 2 세트의 부재를 서로 대칭을 이루도록 배치하고, 상기 각 프레임(22)의 중앙부를 서로 교차시켜 힌지로 결합하여 절첩이 이루어지도록 구성된 링크부재(20)와, 상기 링크부재(20)의 상부에 위치되어, 상기 링크부재(20)의 절첩에 의해 격층 구조를 이루는 다수의 셀(10)을 포함한다.

이때, 상기 1 세트를 이루는 링크부재(20)의 프레임(22)은 상기 셀(10)의 개수를 N 개라 할때, N-2 개로 구성되는 관계를 가질 수 있다.

상기 링크부재(20)는 상기 다수의 셀(10)을 결합한 후, 절첩 구조를 통해 접어서, 상기 셀(10)이 이격하여 적층 구조를 이룰 수 있도록 구성되며, 이때, 상기 다수의 셀(10)은 상기 링크부재(20)의 프레임(22)이 서로 교차를 이루는 중앙부에 힌지로 결합하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 셀(10) 사이에 위치되는 이격부재(30)는 상기 링크부재(20)의 각각의 단부에 형성되어, 상기 셀(10)의 양끝부에 2 개의 이격부재(30)가 각각 위치되어, 상기 셀(10)이 수평하게 일정 간격을 유지하도록 한다.

도 4는 본 실시예의 배터리 모듈이 조립되는 형상을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈은 앞서 살펴본 1 개의 모듈 단위를 이루는 셀 어셈블리를 상기 하우징(40)의 개구된 상부로 삽입하여 구성되며, 이때, 상기 셀 어셈블리(1)에 형성된 버스부(15)가 상기 하우징(40)의 일측에 형성된 삽입홈(45)에 삽입됨으로써, 셀 어셈블리(1)를 정확하고 신속하게 삽입할 수 있도록 하며, 상기 셀 어셈블리(1)가 삽입된 후에는 상기 하우징(40)의 내부에서 견고하게 고정을 이루어 상기 셀(10)의 유동이 방지될 수 있도록 하는 역할을 한다.

그리고, 셀 어셈블리(1)에 형성된 버스부(15)는 전방에서 절곡을 이루어 하부로 연장되는 형태로 구성되어, 상기 하우징(40)의 삽입홈(45)에 삽입 시, 상기 버스부(15)가 상기 삽입홈(45)에서 단차부를 이루며, 상기 하우징(40)의 전면의 하부로 밀착되어 이어지는 구조를 이루며, 이를 통해 상기 셀(10)의 길이방향에 대해 상기 셀 어셈블리(1)가 유동되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 배터리 모듈에 따르면, 상기 하우징(40)에 셀 어셈블리(1)를 삽입한 후 상부를 덮어 밀폐구조를 이루는 덮개부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 덮개부(50)는 상기 셀 어셈블리(1)의 이격부재(30)에 수직하여 대응하는 지점에서 상기 이격부재(30)를 삽입하도록 결합하는 삽입부(52)가 형성될 수 있다.

상기 삽입부(52)는 상기 덮개부(50)의 하부면에서 상기 이격부재(30)를 향해 소정의 길이를 갖도록 연장하여, 상기 이격부재(30)를 삽입할 수 있도록 구성 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈의 조립 방법에 따르면, 배터리의 모듈 단위를 이루는 다수의 셀(10)이 리드(12)를 통해 직렬로 연결되어 수직하게 적층을 이루고, 상기 적층을 이루는 각각의 셀(10) 사이의 양측에 각각 수직하게 연장된 이격부재(30)가 위치되어 상기 셀(10) 사이의 간격을 일정하게 유지될 수 있도록 구성되는 셀 어셈블리(1)를 형성하고, 상기 셀 어셈블리(1)의 일측으로 돌출 형성되는 버스부(15)를 형성하며, 상기 셀 어셈블리(1)를 내부에 삽입할 수 있도록 상부가 개구를 이루고, 일측으로 상기 셀 어셈블리(1)에 형성된 버스부(15)를 삽입하여 고정시킬 수 있도록 하는 삽입홈(45)이 형성되는 하우징(40)에 상기 셀 어셈블리(1)를 삽입하여 배터리 모듈을 이루는 배터리 모듈의 조립 방법이 제공된다.

상기 설명에 의한 본 발명의 배터리 모듈 및 그 조립 방법에 따르면, 배터리의 셀 어셈블리(1)의 가조립에 의해 셀(10) 간의 이격이 유지되는 구조를 이룬 후, 배터리의 모듈을 이루는 하우징(40)에 삽입되도록 함으로써, 상기 하우징(40)에 별도의 셀(10)의 이격을 위한 격벽 구조가 형성될 필요가 없다.

따라서, 상기 셀 어셈블리(1)를 상기 하우징(40)에 삽입이 매우 용이하여, 이러한 삽입 공정을 자동화 할 수 있는 특징이 있으며, 이러한 자동화 공정을 적용하여 배터리 모듈의 생산성을 높이고, 제조 단가를 낮출 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 배터리 모듈에 의하면, 상기 하우징(40)의 내부에 설치되는 다수의 셀(10)간의 이격이 유지될 수 있도록 함으로써, 자동차 운행 환경에서 진동 등에 대한 유동 방지의 효과를 높일 수 있다.

10: 셀
12: 리드
15: 버스부
20: 링크부재
30: 이격부재
40: 하우징
45: 삽입홈
50: 덮개부
52: 삽입부

Claims

배터리의 모듈 단위를 이루는 다수의 셀이 리드를 통해 직렬로 연결되어 수직하게 적층을 이루고, 상기 적층을 이루는 각각의 셀 사이의 양측에 각각 수직하게 연장된 이격부재가 위치되어 상기 셀 사이의 간격을 일정하게 유지될 수 있도록 구성된 셀 어셈블리와;
상기 셀 어셈블리의 일측으로 돌출 형성되는 버스부; 및
상기 셀 어셈블리를 내부에 삽입할 수 있도록 상부가 개구를 이루고, 일측으로 상기 셀 어셈블리에 형성된 버스부를 삽입하여 고정시킬 수 있도록 하는 삽입홈이 일면에 형성되는 하우징;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 셀 어셈블리의 이격부재는 다수의 프레임의 단부가 힌지 결합을 이루어, 상기 다수의 셀의 하부를 지지하는 링크부재의 각 단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제 2항에 있어서,
상기 링크부재는 상기 프레임을 서로 교차시켜 접하는 중앙부를 각각 힌지로 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제3항에 있어서,
상기 셀 어셈블리를 이루는 셀은 상기 링크부재의 프레임이 교차되는 중앙부에 힌지로 결합되는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 셀 어셈블리는 4 개의 셀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 셀 어셈블리는 8 개의 셀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제5항 또는 제 6항에 있어서,
상기 버스부는 상기 셀 어셈블리의 양측의 끝부에 위치되는 셀에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제7항에 있어서,
상기 버스부는 전방에서 절곡을 이루어 하부로 연장되는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하우징에 삽입된 셀 어셈블리의 상부를 덮어서 밀폐구조를 이루는 덮개부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제9항에 있어서,
상기 덮개부의 하부에는 상기 셀 어셈블리의 이격부재에 수직하여 대응하는 지점에 설치되어 상기 이격부재를 삽입하도록 하는 삽입부;
가 형성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
제10항에 있어서,
상기 삽입부는 상기 덮개부의 하부에서 상기 셀 어셈블리의 이격부재로 연장되어지는 것을 특징으로 하는 빌트인 셀 격벽 구조를 갖는 배터리 모듈.
(a) 리드로 직렬 연결된 다수 셀을 수직하게 적층하고,
(b) 상기 적층된 다수 셀의 각각에 수직하게 연장된 이격부재를 위치시켜주며,
(c) 상기 이격부재로 상기 적층된 다수 셀의 각각에 대한 간격을 일정하게 유지하고, 버스부가 일측으로 돌출된 셀 어셈블리를 형성하고,
(d) 상기 버스부를 하우징의 삽입홈에 위치시킨 상태에서 상기 셀 어셈블리를 상기 하우징의 개구된 상부로 삽입하고, 상기 버스부가 상기 삽입홈으로 끼워져 상기 셀 어셈블리와 상기 하우징이 배터리 모듈로 제조되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 조립 방법.