KR101657394B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
일례로, 일정 간격을 두고 수평 및 수직 방향으로 각각 배열되고, 전극단자와 안전벤트를 각각 구비하며, 상기 전극단자와 상기 안전벤트가 일측을 향해 정렬된 다수의 이차전지를 포함하는 이차전지 유닛; 상기 이차전지 유닛의 외부를 밴드 형태로 감싸며 상기 이차전지 유닛을 소정의 압력으로 압박하기 위한 압박 플레이트; 및 상기 전극단자와 상기 안전벤트를 커버하고, 상기 안전벤트와 각각 연결되어 상기 안전벤트로부터 각각 배출되는 가스가 제1 위치로 이동되도록 유도하는 덕트가 형성되며, 상기 제1 위치에서 상기 덕트와 연결되도록 결합된 벤트홀 부재를 포함하는 절연 커버를 포함하는 배터리 모듈을 개시한다.

Description

배터리 모듈{A BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
이차전지는, 제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지며, 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 특히 전기차량에 적용되는 이차전지는 모듈 형태로 제작되어 운전석 밑이나 트렁크에 기존 스페어 타이어 자리와 같이 공간이 협소한 위치에 장착되기 때문에 그 크기가 최소화되도록 제작될 필요가 있다. 또한, 이차전지 모듈을 상기와 같이 제한된 공간 내에 장착하기 위해서는 전지 셀들에 대한 다양한 적재 방식이 적용될 수 있다. 이러한 경우 각 전지 셀들의 가스 배출(degassing) 시 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은, 크기가 최소화되며, 보다 효율적인 가스 배출이 가능한 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 일정 간격을 두고 수평 및 수직 방향으로 각각 배열되고, 전극단자와 안전벤트를 각각 구비하며, 상기 전극단자와 상기 안전벤트가 일측을 향해 정렬된 다수의 이차전지를 포함하는 이차전지 유닛; 상기 이차전지 유닛의 외부를 밴드 형태로 감싸며 상기 이차전지 유닛을 소정의 압력으로 압박하기 위한 압박 플레이트; 및 상기 전극단자와 상기 안전벤트를 커버하고, 상기 안전벤트와 각각 연결되어 상기 안전벤트로부터 각각 배출되는 가스가 제1 위치로 이동되도록 유도하는 덕트가 형성되며, 상기 제1 위치에서 상기 덕트와 연결되도록 결합된 벤트홀 부재를 포함하는 절연 커버를 포함한다.
또한, 상기 이차전지 유닛과 상기 압박 플레이트 사이에 위치하고, 상기 다수의 이차전지의 위치가 각각 고정되도록 상기 이차전지 유닛을 커버하는 고정 커버 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정 커버 유닛은, 상기 이차전지 유닛의 상부를 커버하고, 상기 수평 방향으로 배열된 다수의 이차전지 사이를 일정 간격으로 분리하기 위한 제1 배리어가 형성된 상부 커버; 상기 이차전지 유닛의 하부를 커버하고, 상기 수평 방향으로 배열된 다수의 이차전지 사이를 일정 간격으로 분리하기 위한 제2 배리어가 형성된 하부 커버; 및 상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이에 결합되어 상기 수직 방향으로 배열된 다수의 이차전지 사이를 일정 간격으로 분리하기 위한 제3 배리어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이차전지 유닛과 상기 절연 커버 사이에 위치하고, 상기 고정 커버 유닛에 결합되며, 상기 전극단자와 각각 전기적으로 연결된 버스바가 구비된 버스바 홀더를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 안전벤트와 각각 대응하는 위치에 상기 버스바 홀더를 관통하여 결합되고, 상기 수직 방향으로 배열된 다수의 이차전지의 안전벤트와 각각 대응하는 다수의 가스홀이 형성되며, 상기 수직 방향으로 배열된 다수의 이차전지의 안전벤트와 상기 덕트 사이를 각각 연결하는 다수의 가스켓을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 버스바 홀더의 양측 단부는 상기 고정 커버 유닛의 양측 단부에 각각 볼트 결합되고, 상기 고정 커버 유닛의 상하면에 적어도 하나의 돌출부가 형성되고, 상기 버스바 홀더의 상하 단부에 링 형상의 걸림부가 형성되어 상기 돌출부가 상기 걸림부에 억지 끼움으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 절연 커버의 양측 단부는 상기 버스바 홀더의 양측 단부와 함께 상기 고정 커버 유닛의 양측 단부에 각각 볼트 결합될 수 있다.
또한, 상기 버스바를 통해 상기 이차전지 유닛과 전기적으로 연결되며 상기 이차전지 유닛의 타측에 배치된 보호 회로부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압박 플레이트는 상기 이차전지 유닛의 상부를 감싸며 압박하는 상부 압박 플레이트 및 상기 상부 압박 플레이트와 결합되고, 상기 이차전지 유닛의 하부를 감싸며 압박하는 하부 압박 플레이트를 포함하고, 상기 상부 압박 플레이트의 양측 단부는 각각 단차 절곡되고, 상기 하부 압박 플레이트의 양측 단부는 상기 상부 압박 플레이트의 양측 단부 내에 놓인 상태로 서로 용접될 수 있다.
또한, 상기 절연 커버는, 상기 안전벤트와 각각 연결되는 덕트 홈이 형성되고, 상기 덕트 홈을 커버하여 상기 덕트가 형성되도록 상기 절연 커버와 결합된 덕트 커버 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보다 효율적인 가스 배출이 가능한 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 유닛, 커버 유닛 및 압착 플레이트의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 이차전지 유닛에 버스바 홀더, 버스바 및 가스배출 조립체를 조립한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이차전지 유닛에 하우징, 절연 커버 벤트 및 홀 부재를 조립한 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 I-I’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 II-II’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 III-III’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 IV-IV’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가스켓의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 유닛, 커버 유닛 및 압착 플레이트의 분해 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 이차전지 유닛에 버스바 홀더, 버스바 및 가스배출 조립체를 조립한 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 이차전지 유닛에 하우징, 절연 커버 벤트 및 홀 부재를 조립한 사시도이다. 도 5는 도 1에 도시된 I-I’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 II-II’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 III-III’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 8은 도 1에 도시된 IV-IV’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가스켓의 사시도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 이차전지 유닛(110), 고정 커버 유닛(120), 압박 플레이트(130), 하우징(140), 버스바 홀더(150), 절연 커버(160) 및 보호 회로부(170)를 포함할 수 있다.
상기 이차전지 유닛(110)은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일정 간격(d1, d2)을 두고 수평(X축) 및 수직(Z축) 방향으로 배열된 다수의 이차전지(111a, 111b, 112a, 112b)를 포함할 수 있다. 이하, 상기 이차전지 유닛(110)의 전지 배열 구조에 대한 이해를 돕기 위하여 행렬(matrix)을 이용하여 설명한다.
상기 이차전지 유닛(110)은 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114)를 포함할 수 있다. 상기 제1 이차전지(111)는 상기 이차전지 유닛(110)에서 1행1열에 배치될 수 있다. 상기 제2 이차전지(112)는 1행2열에 배치될 수 있다. 상기 제3 이차전지(113)는 2행1열에 배치될 수 있다. 상기 제4 이차전지(114)는 2행2열에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제3 이차전지(111, 113) 사이 그리고 상기 제2 및 제4 이차전지(112, 114) 사이는, 서로 수평 방향으로 배열되어 있으며 각각 일정 간격(d1)을 두고 이격되어 있다. 또한, 상기 제 1 및 제2 이차전지(111, 112) 사이 그리고 상기 제2 및 제4 이차전지 사이는, 서로 수직 방향으로 배열되어 있으며 각각 일정 거리(d2)를 두고 이격되어 있다.
상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114)는, 제1 및 제2 전극단자(11, 12)와 안전벤트(13)를 구비하는 대략 직육면체 형상으로 이루어지며, 각각 눕혀진 상태로 배열될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이차전지의 특정 구조에 대하여 한정하지 않다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 공지된 모든 각형 전지의 구조를 가질 수 있다.
상기 고정 커버 유닛(120)은 상부 커버(121), 하부 커버(122) 및 제 3 배리어(123)를 포함할 수 있다.
상기 상부 커버(121)는 상기 이차전지 유닛(110)의 상부를 커버할 수 있다. 상기 상부 커버(121)에는 제1 배리어(121a)가 형성될 수 있다. 상기 제1 배리어(121a)는 수평 방향으로 배열된 상기 제2 및 제4 이차전지(112, 114) 사이를 일정 간격(d1)으로 분리할 수 있다. 예를 들어 상기 제1 배리어(121a)는, 상기 상부 커버(121)로부터 돌출되어 상기 제2 및 제4 이차전지(112, 114) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 배리어(121a)는 상기 제2 및 제4 이차전지(112, 114)가 서로를 향하는 방향(X축 방향)으로 이탈되지 않고 일정 간격(d1)을 유지한 상태로 이들의 배열 위치를 견고히 고정시킬 수 있다. 상기 상부 커버(121)에는 상기 제1 배리어(121a)을 관통하는 제1 볼트 관통홀(121b)가 형성될 수 있다.
상기 하부 커버(122)는 상기 이차전지 유닛(110)의 하부를 커버할 수 있다. 상기 하부 커버(122)에는 제2 배리어(122a)가 형성될 수 있다. 상기 제2 배리어(122a)는 수평 방향으로 배열된 상기 제1 및 제3 이차전지(111, 113) 사이를 일정 간격(d1)으로 분리할 있다. 예를 들어, 상기 제2 배리어(122a)는, 상기 하부 커버(122)로부터 돌출되어 상기 제1 및 제3 이차전지(111, 113)에 위치할 수 있다. 따라서 상기 제2 배리어(122a)는 상기 제1 및 제3 이차전지(111, 113)가 서로를 향하는 방향(X축 방향)으로 이탈되지 않고 일정 간격(d1)을 유지한 상태로 이들의 배열 위치를 견고히 고정시킬 수 있다. 상기 하부 커버(122)에는 상기 제2 배리어(122a)를 관통하는 제2 볼트 관통홀(122b)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 커버(122)에는 제2 볼트 관통홀(122b)과 연결되며 볼트 삽입홈(122c)이 형성될 수 있다. 상기 볼트 삽입홈(122c)에는 상기 하우징(140)의 바닥면(141)으로부터 돌출된 볼트 체결부(143)가 삽입될 수 있다.
상기 제3 배리어(123)는 상기 상부 커버(121)와 상기 하부 커버(122) 사이에 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 제3 배리어(123)는 수직 방향으로 배열된 상기 제1 및 제2 이차전지(111, 112) 사이 그리고 상기 제3 및 제4 이차전지(113, 114) 사이를 각각 일정 간격(d2)으로 분리시킬 수 있다. 상기 제 3 배리어(123)에는 제3 볼트 관통홀(123a)이 형성될 수 있다. 상기 제3 볼트 관통홀(123a)은 상기 제1 및 제2 관통홀(121b, 122b)과 각각 대응하며, 상기 제1 및 제2 관통홀(121b, 122b)를 연결할 수 있다.
이와 같이 상기 고정 커버 유닛(120)은 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114)의 배열 위치가 각각 고정되도록 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114)를 커버할 수 있다. 또한, 상기 고정 커버 유닛(120)은 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114) 간의 불필요한 전기적 접촉을 방지하고, 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114)의 부피 팽창 시 스웰링(swelling) 공간을 확보하기 위해 소정의 탄성력을 가진 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 고정 커버 유닛(120) 중 적어도 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114) 사이를 서로 이격시키는 부분은, 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114)의 부피 팽창 시 스웰링 공간을 제공할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 고정 커버 유닛(120)은 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114)의 상기 보호 회로부(190)와의 전기적 연결 및 가스 배출을 위해 전방(Y축방향)의 일부가 개방된 형태로 형성될 수 있다.
상기 압박 플레이트(130)는, 상부 압박 플레이트(131)와 하부 압박 플레이트(132)를 포함할 수 있다. 상기 압박 플레이트(130)는 상기 고정 커버 유닛(120)에 수납된 이차전지 유닛(110)의 외부를 따라 밴드(band) 형태로 형성되어 상기 이차전지 유닛(110)에 소정의 압력으로 압박(compression)할 수 있다.
상기 상부 압박 플레이트(131)는 상기 이차전지 유닛(110)의 상부를 감싸며 압박할 수 있다. 예를 들어 상기 상부 압박 플레이트(131)는 상기 제2 및 제4 이차전지(112, 114)의 일측부, 상면 그리고 타측부를 감싸도록 벤딩(bending)될 수 있다. 상기 상부 압박 플레이트(131)에는 상기 제1 볼트 관통홀(121b)과 대응하는 위치에 제4 볼트 관통홀(131b)이 형성될 수 있다.
상기 하부 압박 플레이트(132)는 상기 이차전지 유닛(110)의 하부를 감싸며 압박할 수 있다. 예를 들어 상기 하부 압박 플레이트(132)는 상기 제1 및 제3 이차전지(111, 113)의 일측부, 상면 그리고 타측부를 감싸도록 벤딩(bending)될 수 있다. 상기 하부 압박 플레이트(131)에는 상기 체결부 삽입홈(132b)과 대응하는 위치에 체결부 관통홀(132b)이 형성될 수 있다. 상기 체결부 관통홀(132b)에는 상기 볼트 체결부(143)이 관통될 수 있다.
상기 압박 플레이트(130)는 상기 이차전지 유닛(110)을 소정의 압력으로 압박함으로써 상기 제1 내지 제4 이차전지(111, 112, 113, 114) 간의 결속력을 증가시킬 수 있다. 더불어, 상기 압박 플레이트(130)는 상기 이차전지 유닛(110)에 대하여 수평 및 수직 방향으로 압박함으로써 상기 이차전지 유닛(110)의 전체적인 두께와 폭을 최소화시킬 수 있다.
상기 상부 압박 플레이트(131)의 양측 단부(131a)는 각각 단차 절곡될 수 있다. 이에 따라 상기 하부 압박 플레이트(132)의 양측 단부(132a)는 상기 상부 압박 플레이트(131)의 양측 단부(131a) 내에 놓인 상태로 각각 용접되어 서로 결합될 수 있다.
상기 상부 압박 플레이트(131)의 측단부(131a)를 단차 절곡시키면 상기 하부 압박 플레이트(132)의 측단부(132a)와의 접촉면적이 증가하고, 그에 따라 용접면적이 증가하게 됨으로써, 상기 상부 압박 플레이트(131)와 상기 하부 압박 플레이트(132)는 더욱 견고히 결합될 수 있다.
상기 상부 압박 플레이트(131)와 하부 압박 플레이트(132)는 용접 및 상기 이차전지 유닛(110)의 방열을 위해 열전도성이 좋은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 하우징(140)은, 상기 고정 커버 유닛(120)과 상기 이차전지 유닛(110)을 수용하며, 상기 이차전지 유닛(110)과 더욱 견고히 결합되도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 하우징(140)은 바닥면(141) 및 상기 바닥면(140)의 가장자리와 연결된 다수의 측벽(142), 볼트 체결부(143), 볼트(144) 및 접착층(145)을 포함할 수 있다.
상기 볼트 체결부(143)는, 상기 하우징(140)의 바닥면(141)에 형성되고, 상부를 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 상기 볼트 체결부(143)의 그 내면에는 나사산이 형성될 수 있다.
상기 볼트(144)는 상기 제4 볼트 관통홀(131b), 제1 볼트 관통홀(121b), 제3 볼트 관통홀(123a) 및 제2 볼트 관통홀(122b)을 순차적으로 지나 상기 볼트 체결구(143)와 체결될 수 있다. 상기 볼트(144)의 단부에는 나사산이 형성되어 상기 볼트 체결구(143)의 나사산에 결합될 수 있다.
이와 같이 상기 볼트 체결부(143)와 볼트(144)는 상기 고정 커버 유닛(120)과 상기 압박 플레이트(130)에 의해 결합된 상기 이차전지 유닛(110)을 상기 하우징(140)에 보다 견고히 결합시킬 수 있다. 또한, 상기 볼트 체결부(143)와 볼트(144)는 상기 이차전지 유닛(110)의 중심부를 가로지르도록 형성됨으로써, 상기 이차전지 유닛(110)의 바깥쪽 양측에 각각 형성되는 경우보다 부품수가 최소화시킬 수 있으며, 상기 하우징(140)에 상기 이차전지 유닛(110)을 균형 있게 고정시킬 수 있다. 또한, 상기 볼트 체결부(143)와 볼트(144)에 대한 부품 수가 최소화됨에 따라 모듈의 공간 활용도가 향상될 수 있다.
상기 접착층(145)은, 상기 하우징(140)의 바닥면(141)에 형성되어 상기 압박 플레이트(130)를 상기 하우징(140)에 보다 잘 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 이차전지 유닛(110)의 변형 시 뒤틀림 현상이 개선될 수 있다. 또한, 상기 접착층(145)은 적어도 1회 이상 절곡된 라인 형태로 이루어져 상기 압박 플레이트(130)와 상기 바닥면(141) 간의 접촉면적이 최대가 되도록 함으로써, 상기 이차전지 유닛(110)에서 발생된 열이 상기 하우징(140)을 통해 보다 잘 전달되도록 한다. 따라서, 상기 하우징(140)은 상기 이차전지(110)의 방열을 위해 열 전도성이 좋은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(140)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 하우징(140)은 상기 이차전지 유닛(110)의 상부를 보호하기 위한 탑 커버(146)를 더 포함할 수 있다. 상기 탑 커버(146)는 상기 상부 커버(121)의 상면의 네 모퉁이에 각각 형성된 커버 체결부(121c)와 볼트(146a)가 각각 체결됨으로써 상기 이차전지 유닛(110)의 상부에서 고정될 수 있다.
또한, 상기 하우징(140)은 상기 배터리 모듈(100)이 차량의 특정 위치에 고정되도록 상기 하우징(140)의 네 모퉁이에 각각 결합홀(147a)이 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 배터리 모듈(100)은 상기 결합홀(147a)을 통해 고정 볼트(147b)가 차량의 특정 위치에 결합됨으로써 차량에 장착될 수 있다.
상기 버스바 홀더(150)는 상기 이차전지 유닛(110)과 상기 절연 커버(160) 사이에 위치하며, 상기 고정 커버 유닛(120)에 볼트 결합될 수 있다. 예를 들어 상기 버스바 홀더(150)의 상부 양측단에는 각각 제1 상부 결합홀(150a)이 형성되며 상기 버스바 홀더(150)의 하부 양측단에는 각각 제1 하부 결합홀(150b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 커버(121)의 양측 단부에는 상부 홀더 체결부(124a)가 형성되며, 상기 하부 커버(122)의 양측 단부에는 하부 홀더 체결부(124b)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 상부 결합홀(150a)과 상기 상부 홀더 체결부(124a)이 서로 대응되며, 상기 제1 하부 결합홀(150b)과 상기 하부 홀더 체결부(124b)가 서로 대응될 수 있다. 이에 따라 상기 버스바 홀더(150)가 결합 볼트(163)를 통해 상기 고정 커버 유닛(120)에 견고히 결합될 수 있다.
상기 버스바 홀더(150)에는 버스바(151)와 멀티 가스켓(152)이 각각 조립될 수 있다. 상기 버스바(151)는 상기 버스바 홀더(150)가 상기 고정 커버 유닛(120)에 결합됨으로써 상기 제1 및 제2 전극단자(11, 12)와 전기적으로 접촉될 수 있다. 상기 버스바(151)는 상기 제 1 내지 제 4 이차전지(111, 112, 113, 114)를 직렬 또는 병렬로 연결하거나, 직병렬 혼합 방식으로 연결할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 버스바(151)를 통한 상기 제 1 내지 제 4 이차전지(111, 112, 113, 114)의 연결 방식을 한정하지 않는다. 또한, 상기 버스바(151)는 상기 제 1 내지 제 4 이차전지(111, 112, 113, 114)와 상기 보호 회로부(170) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서 상기 버스바(151)는 상기 이차전지 유닛(110)의 일측에서 시작하여 상기 이차전지 유닛(110)의 상부를 지나 상기 이차전지 유닛(110)의 타측으로 연장된 형태로 이루어질 수 있다. 상기 이차전지 유닛(110)의 일측은 상기 제 1 내지 제 4 이차전지(111, 112, 113, 114)의 상기 제1 및 제2 전극단자(11, 12)와 상기 안전벤트(13)가 정렬된 쪽을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 이차전지 유닛(110)의 타측은 상기 이차전지 유닛(110)의 일측의 반대 쪽을 의미할 수 있다. 상기 이차전지 유닛(110)의 타측에는 상기 보호 회로부(170)가 위치할 수 있다.
상기 멀티 가스켓(152)은 상기 안전벤트(13)와 각각 대응하는 위치에 상기 버스바 홀더(150)를 관통하여 결합될 수 있다. 상기 멀티 가스켓(150)은 상기 수직 방향으로 배열된 이차전지의 안전벤트(13)와 각각 대응하는 다수의 가스홀이 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 멀티 가스켓(150) 하나에는 제1 및 제2 가스홀(152a, 152b)이 형성될 수 있다. 여기서 상기 제1 및 제2 가스홀(152a, 152b)은 수직 방향으로 배열된 상기 제1 및 제2 이차전지(111, 112)의 안전벤트(13)들과 각각 대응될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 멀티 가스켓(150)의 가스홀이 두 개가 형성된 것으로 설명하였으나, 이는 일례일 뿐이며, 수직 방향으로 배열된 이차전지가 5개일 경우, 그와 대응하도록 5개의 가스홀이 형성된 멀티 가스켓을 실시할 수 있다. 상기 멀티 가스켓(152)은 공지된 모든 가스켓 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 버스바 홀더(150)에는 상단 걸림부(153a)와 하단 걸림부(153b)가 각각 형성될 수 있다. 상기 상단 걸림부(153a)는 상기 버스바 홀더(150)에 형성되고 상기 하단 걸림부(153b)는 상기 버스바 홀더(150)의 하단에 형성될 수 있다. 상기 상단 걸림부(153a)와 상기 하단 걸림부(153b)는 각각 상기 버스바 홀더(150)에 대하여 수직한 방향으로 절곡되며 상기 고정 커버 유닛(120)을 향해 연장된 형태로 이루어 질 수 있다. 또한, 상기 상단 걸림부(153a)와 상기 하단 걸림부(153b)는 링 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 상부 커버(121)의 상면에 상부 돌출부(121d)가 형성되고 상기 하부 커버(122)의 하면에 하부 돌출부(122d)가 각각 형성될 수 있다. 여기서 상기 상부 돌출부(121d)가 상기 상단 걸림부(153a)에 억지 끼움되고 상기 하부 돌출부(122d)가 상기 하단 걸림부(153b)에 억지 끼움될 수 있다. 이에 따라 상기 버스바 홀더(150)의 상하 단부가 상기 고정 커버 유닛(120)의 상하 단부에 각각 견고히 결합될 수 있다.
상기 절연 커버(160)는 상기 버스바 홀더(150)를 커버하도록 상기 고정 커버 유닛(120)에 결합될 수 있다. 예를 들어 상기 절연 커버(160)의 상부 양측단에는 제2 상부 결합홀(160a)이 형성되고 상기 절연 커버(160)의 하부 양측단에는 제2 하부 결합홀(160b)가 형성될 수 있다. 상기 제2 상부 결합홀(160a)은 상기 제1 상부 결합홀(150a)과 대응되고 상기 제2 하부 결합홀(160b)은 상기 제1 하부 결합홀(150b)과 대응될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연 커버(160)는 상기 버스바 홀더(150)와 함께 결합 볼트(163)를 통해 상기 고정 커버 유닛(120)가 견고히 결합될 수 있다.
상기 절연 커버(160)는 덕트(161)가 형성되어 있으며 벤트홀 부재(163)를 포함할 수 있다. 상기 덕트(161)는 덕트 홈(161a)과 덕트 커버 부재(160b)에 의해 상기 절연 커버(160)에 일체로 형성될 수 있다. 상기 덕트 홈(161a)은 상기 멀티 가스켓(152)를 통해 상기 안전벤트(13)와 각각 연결되도록 상기 절연 커버(160)에 형성될 수 있다. 상기 덕트 커버 부재(160b)는 상기 덕트 홈(161a)을 커버하며 상기 절연 커버(160)에 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 덕트 홈(161a)과 상기 덕트 커버 부재(160b)은 상기 절연 커버(160)에서 덕트 구조를 이룰 수 있다.
상기 덕트(161)는 상기 이차전지 유닛(110)의 가스 방출 시 상기 안전벤트(13)와 상기 멀티 가스켓(152)를 통해 각각 배출되는 가스(G)를 제1 위치(P1)로 이동하도록 유도하는 역할을 한다.
상기 벤트홀 부재(163)는 상기 제1 위치(P1)에 형성되며 상기 덕트(161)와 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 벤트홀 부재(163)는 상기 덕트(161)를 통해 상기 제1 위치(P1)로 유도된 가스(G)를 방출하는 역할을 한다. 한편, 상기 벤트홀 부재(163)는 상기 덕트 커버 부재(160b)와 일체로 형성되어 상기 덕트 커버 부재(160b)와 함께 상기 절연 커버(160)에 결합될 수 있다.
상기 보호 회로부(170)는 상기 하우징(140) 내에 수용되며 상기 이차전지 유닛(110)의 타측으로 연장되는 상기 버스바(151)를 통해 상기 이차전지 유닛(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 보호 회로부(170)는 상기 이차전지 유닛(170)의 충, 방전 동작을 제어할 뿐만 아니라, 과충전 및 과방전을 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 보호 회로부(170)는 본 발명에 해당하는 기술분야에서 공지된 구성을 가지므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고정 커버 유닛(120)이 탄성력을 가진 절연 물질로 이루어짐으로써 상기 이차전지 유닛(110)에서 발생되는 불필요한 전기적 접촉을 방지할 수 있으며, 상기 이차전지 유닛(110)의 부피 팽창 시 스웰링(swelling) 공간을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 압박 플레이트(130)를 이용하여 상기 이차전지 유닛(110)의 결속력을 향상시킬 수 있다. 더불어, 상기 이차전지 유닛(110)에 대하여 수평 및 수직 방향으로 압박함으로써 상기 이차전지 유닛(110)의 전체적인 크기를 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 절연 커버(160)와 일체로 형성되는 덕트(161)를 이용하여 상기 이차전지 유닛(110)에서 배출되는 가스를 원하는 위치에 효율적으로 방출할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 배터리 모듈 110: 이차전지 유닛
120: 고정 커버 유닛 121: 상부 커버
121a: 제1 배리어 121b: 제1 볼트 관통홀
121c: 커버 체결부 121d: 상부 돌출부
122: 하부 커버 122a: 제2 배리어
122b: 제2 볼트 관통홀 122c: 체결부 삽입홈
122d: 하부 돌출부 123: 제3 배리어
123a: 제3 볼트 관통홀 124a: 상부 홀더 체결부
124b: 하부 홀더 체결부 130: 압박 플레이트
131: 상부 압박 플레이트 131a: 제1 측단부
131b: 제4 볼트 관통홀 132: 하부 압박 플레이트
132a: 제2 측단부 132b: 제5 볼트 관통홀
140: 하우징 141: 바닥면
142: 측벽 143: 볼트 체결부
144: 볼트 145: 접착층
146: 탑 커버 147a: 결합홀
150: 버스바 홀더 150a: 제1 상부 결합홀
150b: 제1 하부 결합홀 151: 버스바
152: 멀티 가스켓 152a: 제1 가스홀
152b: 제2 가스홀 153a: 상단 걸림부
153b: 하단 걸림부 160: 절연 커버
160a: 제2 상부 결합홀 160b: 제2 하부 결합홀
161: 덕트 161a: 덕트 홈
161b: 덕트 커버 부재 162: 벤트홀 부재
163: 결합 볼트

Claims (10)

  1. 일정 간격을 두고 수평 및 수직 방향으로 각각 배열되고, 전극단자와 안전벤트를 각각 구비하며, 상기 전극단자와 상기 안전벤트가 일측을 향해 정렬된 다수의 이차전지를 포함하는 이차전지 유닛;
    상기 이차전지 유닛의 외부를 밴드 형태로 감싸며 상기 이차전지 유닛을 소정의 압력으로 압박하기 위한 압박 플레이트;
    상기 전극단자와 상기 안전벤트를 커버하고, 상기 안전벤트와 각각 연결되어 상기 안전벤트로부터 각각 배출되는 가스가 제1 위치로 이동되도록 유도하는 덕트가 형성되며, 상기 제1 위치에서 상기 덕트와 연결되도록 결합된 벤트홀 부재를 포함하는 절연 커버; 및
    상기 이차전지 유닛과 상기 압박 플레이트 사이에 위치하고, 상기 다수의 이차전지의 위치가 각각 고정되도록 상기 이차전지 유닛을 커버하는 고정 커버 유닛을 포함하고,
    상기 고정 커버 유닛은,
    상기 이차전지 유닛의 상부를 커버하고, 상기 수평 방향으로 배열된 다수의 이차전지 사이를 일정 간격으로 분리하기 위한 제1 배리어가 형성된 상부 커버;
    상기 이차전지 유닛의 하부를 커버하고, 상기 수평 방향으로 배열된 다수의 이차전지 사이를 일정 간격으로 분리하기 위한 제2 배리어가 형성된 하부 커버; 및
    상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이에 결합되어 상기 수직 방향으로 배열된 다수의 이차전지 사이를 일정 간격으로 분리하기 위한 제3 배리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 이차전지 유닛과 상기 절연 커버 사이에 위치하고, 상기 고정 커버 유닛에 결합되며, 상기 전극단자와 각각 전기적으로 연결된 버스바가 구비된 버스바 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 안전벤트와 각각 대응하는 위치에 상기 버스바 홀더를 관통하여 결합되고, 상기 수직 방향으로 배열된 다수의 이차전지의 안전벤트와 각각 대응하는 다수의 가스홀이 형성되며, 상기 수직 방향으로 배열된 다수의 이차전지의 안전벤트와 상기 덕트 사이를 각각 연결하는 다수의 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 버스바 홀더의 양측 단부는 상기 고정 커버 유닛의 양측 단부에 각각 볼트 결합되고,
    상기 고정 커버 유닛의 상하면에 적어도 하나의 돌출부가 형성되고,
    상기 버스바 홀더의 상하 단부에 링 형상의 걸림부가 형성되어 상기 돌출부가 상기 걸림부에 억지 끼움으로 결합된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 절연 커버의 양측 단부는 상기 버스바 홀더의 양측 단부와 함께 상기 고정 커버 유닛의 양측 단부에 각각 볼트 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 버스바를 통해 상기 이차전지 유닛과 전기적으로 연결되며 상기 이차전지 유닛의 타측에 배치된 보호 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 압박 플레이트는 상기 이차전지 유닛의 상부를 감싸며 압박하는 상부 압박 플레이트 및 상기 상부 압박 플레이트와 결합되고, 상기 이차전지 유닛의 하부를 감싸며 압박하는 하부 압박 플레이트를 포함하고,
    상기 상부 압박 플레이트의 양측 단부는 각각 단차 절곡되고,
    상기 하부 압박 플레이트의 양측 단부는 상기 상부 압박 플레이트의 양측 단부 내에 놓인 상태로 서로 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 절연 커버는,
    상기 안전벤트와 각각 연결되는 덕트 홈이 형성되고,
    상기 덕트 홈을 커버하여 상기 덕트가 형성되도록 상기 절연 커버와 결합된 덕트 커버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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