KR101935013B1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀이 구비되며, 적어도 하나의 배터리 셀과 접촉되는 적어도 하나의 냉각 핀이 양측부 및 양측부와 수직한 일측부에 노출되는 배터리 셀 조립체, 배터리 셀 조립체의 양측부에 노출되는 적어도 하나의 냉각 핀과 접촉하는 적어도 하나의 제1 절연부재가 내벽에 장착되며, 배터리 셀 조립체의 양측부를 지지하는 제1 엔드 플레이트, 제1 엔드 플레이트와 결합되어 배터리 셀 조립체를 커버하며, 배터리 셀 조립체의 일측부를 지지하는 제2 엔드 플레이트, 제2 엔드 플레이트와 배터리 셀 조립체의 일측부 사이에 구비되며, 적어도 하나의 냉각 핀으로부터의 열을 전달받는 냉각 플레이트 및 냉각 플레이트와 배터리 셀 조립체의 일측부에 노출되는 적어도 하나의 냉각 핀 사이에 배치되는 적어도 하나의 제2 절연부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 복수 개의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
여기서, 배터리 모듈은, 일반적으로, 복수 개의 배터리 셀들이 구비되며 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 접촉될 수 있게 구비되는 복수 개의 냉각 핀들을 포함하는 배터리 셀 조립체 및 이러한 배터리 셀 조립체를 커버하는 엔드 플레이트를 포함하여 구성된다.
이러한 종래 배터리 모듈에서는 단락이나 사용자 등의 감전 사고 등을 방지하기 위해 모듈의 절연 저항을 확보하는 것이 필요하다. 예컨대, 배터리 모듈 내부로 외부에 구비되는 모터 등의 전장 부품으로부터 고전압이 인가된다거나 또는 배터리 셀로부터 배터리 모듈 내의 냉각 핀과 같은 금속 재질의 부재로 전압이 인가되는 등에 따라 발생할 수 있는 배터리 모듈의 단락이나 사용자 등의 감전 사고를 방지하기 위한 모듈 자체의 절연성 확보가 필요하다.
이에 따라, 종래 배터리 모듈에서는 배터리 셀 조립체를 커버하는 엔드 플레이트나 냉각 핀 등의 금속 재질의 부재에 절연을 위한 별도의 아노다이징(Anodizing)이나 도장 처리 등을 수행하였다.
그러나, 이러한 아노다이징이나 도장 처리의 경우, 추후 스크래치 등에 따른 파손이 쉽게 발생할 수 있어 절연 불량을 초래할 위험이 높고, 엔드 플레이트나 금속 재질의 부재의 형상 등이 복잡할 경우, 이러한 아노다이징이나 도장 처리를 위한 공정 자체가 어려운 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈에서, 이러한 별도의 아노다이징이나 도장 처리 없이 모듈 절연성을 확보할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 별도의 아노다이징이나 도장 처리 없이 모듈 절연성을 확보할 수 있는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 하나의 배터리 셀이 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 접촉되는 적어도 하나의 냉각 핀이 양측부 및 상기 양측부와 수직한 일측부에 노출되는 배터리 셀 조립체; 상기 배터리 셀 조립체의 양측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀과 접촉하는 적어도 하나의 제1 절연부재가 내벽에 장착되며, 상기 배터리 셀 조립체의 양측부를 지지하는 제1 엔드 플레이트; 상기 제1 엔드 플레이트와 결합되어 상기 배터리 셀 조립체를 커버하며, 상기 배터리 셀 조립체의 일측부를 지지하는 제2 엔드 플레이트; 상기 제2 엔드 플레이트와 상기 배터리 셀 조립체의 일측부 사이에 구비되며, 상기 적어도 하나의 냉각 핀으로부터의 열을 전달받는 냉각 플레이트; 및 상기 냉각 플레이트와 상기 배터리 셀 조립체의 일측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀 사이에 배치되는 적어도 하나의 제2 절연부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 적어도 하나의 제2 절연부재는, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 냉각 플레이트 사이에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 오버랩 될 수 있다.
상기 냉각 플레이트는, 상기 제2 엔드 플레이트에 장착되는 플레이트 본체; 및 상기 플레이트 본체로부터 상기 배터리 셀 조립체의 양측부를 향해 연장되는 플레이트 테두리;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제2 절연부재는, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 플레이트 테두리 사이에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 오버랩 될 수 있다.
상기 적어도 하나의 제2 절연부재는, 상기 플레이트 본체에 장착되며, 상기 배터리 셀 조립체의 일측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀과 접촉하는 절연 플레이트; 및 상기 절연 플레이트로부터 연장되어 상기 플레이트 테두리에 끼워지며, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 플레이트 테두리 사이에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 적어도 부분적으로 접촉되는 절연 후크;를 포함할 수 있다.
상기 절연 후크는, 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 탄성적으로 접촉할 수 있다.
상기 절연 후크는, 상기 절연 플레이트로부터 연장되며, 상기 플레이트 테두리의 내벽에 장착되는 제1 후크부; 상기 제1 후크부로부터 상기 플레이트 테두리 밖으로 연장되는 제2 후크부; 및 상기 제2 후크부로부터 연장되며, 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 접촉하는 제3 후크부;를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 상기 제3 후크부는, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 플레이트 테두리 사이에서 상호 가압될 수 있다.
상기 제3 후크부는, 상기 제2 엔드 플레이트의 수직 방향에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재보다 상기 제2 엔드 플레이트의 내벽에 가깝게 배치될 수 있다.
상기 제3 후크부는, 상기 제2 후크부로부터 소정 길이로 연장되는 탄성 접촉부; 및 상기 탄성 접촉부의 단부로부터 소정 길이로 돌출되는 탄성 돌출부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 절연부재는, 절연 시트로서, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 제1 절연부재는, 상기 배터리 셀 조립체의 양측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀과 각각 접촉하며, 상기 적어도 하나의 제2 절연부재는, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 냉각 플레이트 사이에서 상기 한 쌍의 제1 절연부재와 각각 접촉될 수 있게 오버랩 될 수 있다.
상기 제2 절연부재는, 한 개의 절연 시트로 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 제2 절연부재는, 폴리카보네이트(PolyCarbonate) 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하기 위한 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 별도의 아노다이징이나 도장 처리 없이 모듈 절연성을 확보할 수 있는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 제2 절연부재의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3의 제2 절연부재의 단면도이다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 6은 도 5의 배터리 모듈의 A 부분의 확대도이다.
도 7은 도 5의 배터리 모듈의 B 부분의 확대도이다.
도 8은 도 5의 배터리 모듈의 C 부분의 확대도이다.
도 9는 도 5의 배터리 모듈의 D 부분의 확대도이다.
도 10 및 도 11은 도 2의 배터리 모듈의 제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트의 결합 시 제1 절연부재와 제2 절연부재의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 개략적인 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 배터리 모듈의 제2 절연부재의 개략적인 사시도이며, 도 4는 도 3의 제2 절연부재의 단면도이며, 도 5는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이며, 도 6은 도 5의 배터리 모듈의 A 부분의 확대도이며, 도 7은 도 5의 배터리 모듈의 B 부분의 확대도이며, 도 8은 도 5의 배터리 모듈의 C 부분의 확대도이며, 도 9는 도 5의 배터리 모듈의 D 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 조립체(100), 제1 엔드 플레이트(200), 제2 엔드 플레이트(300), 커버 프레임(400), 냉각 플레이트(500), 제1 절연부재(600) 및 제2 절연부재(700)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 조립체(100)는 상기 배터리 모듈(10)의 주요한 구성들의 조립체로서, 배터리 셀(110), 셀 카트리지(120) 및 냉각 핀(130)을 포함할 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀 조립체(100)에는 상기 배터리 셀(110)이 적어도 하나 구비될 수 있고, 상기 냉각 핀(130)이 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)과 접촉될 수 있다. 여기서, 상기 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)과 접촉되는 상기 냉각 핀(130)은 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전후방(X축 방향)에 따른 양측부 및 상기 양측부와 수직한 일측부, 구체적으로 하방(-Z축 방향)에 따른 하측부에 노출될 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은 서로 적층될 수 있게 후술하는 셀 카트리지(120)에 장착될 수 있다. 이때, 복수 개의 배터리 셀들(110)은 하나의 셀 카트리지(120)에 적어도 하나 이상으로 수용될 수 있다.
각각의 배터리 셀(110)은, 전극 조립체, 전지 케이스, 전극 리드(115) 및 절연 테이프를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전지 케이스는 상기 전극 조립체를 패키징하기 위한 것으로서, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다. 상기 전극 리드(115)는 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며 상기 전지 케이스 밖으로 돌출될 수 있다. 이러한 상기 전극 리드(115)는 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 상기 한 쌍의 전극 리드들은 각각 양극 리드 및 음극 리드로 이루어질 수 있다. 상기 절연 테이프는 상기 전극 리드의 개수에 대응되게 구비될 수 있으며, 상기 전지 케이스와 상기 전극 리드(115) 사이에서의 단락 발생을 방지하고 상기 전지 케이스의 밀봉력을 향상시킬 수 있다.
상기 셀 카트리지(120)는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)의 조립을 가이드 할 수 있다. 이러한 상기 셀 카트리지(120)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 적층을 가이드할 수 있게 복수 개로 구비되어 상호 적층될 수 있다.
상기 복수 개의 셀 카트리지들(120)에는 적어도 하나의 배터리 셀(110)이 내부에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 셀 카트리지(120)에는, 각각, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 내부에 수용할 수 있게 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)이 내부에 끼워질 수 있다.
상기 냉각 핀(130)은 알루미늄과 같은 열 전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 배터리 셀(110)과 열교환을 가능할 수 있게 복수 개로 구비되어 각각의 셀 카트리지(120)에 장착될 수 있다.
여기서, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전방(+X축 방향)에 배치되는 셀 카트리지(120)에 장착되는 상기 냉각 핀(130)은 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전방(+X축 방향)에 노출되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 후방(-X축 방향)에 배치되는 셀 카트리지(120)에 장착되는 상기 냉각 핀(130)은 상기 배터리 셀 조립체(100)의 후방(-X축 방향)에 노출될 수 있다. 아울러, 상기 복수 개의 냉각 핀들(130)은 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측(-Z축 방향)에서 노출될 수 있게 상기 복수 개의 셀 카트리지들(120)에 각각 장착될 수 있다.
상기 제1 엔드 플레이트(200)는 상기 배터리 셀 조립체(100)를 지지하기 위한 것으로서, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전후 방향(X축 방향)에 따른 양측부 및 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상측(+Z축 방향)을 커버할 수 있다.
상기 제2 엔드 플레이트(300)는 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 함께 상기 배터리 셀 조립체(100)를 지지하기 위한 것으로서, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측(-Z축 방향)을 지지하며, 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 결합되어 상기 배터리 셀 조립체(100)를 커버할 수 있다.
상기 커버 프레임(400)은 상기 제1 엔드 플레이트(200) 및 상기 제2 엔드 플레이트(300)와 함께 상기 배터리 셀 조립체(100)를 지지하기 위한 것으로서, 한 쌍의 구비되어, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 상기 전극 리드(115)를 구비하는 양측(Y축 방향)에서 각각 상기 배터리 셀 조립체(100)를 커버할 수 있다.
이러한 상기 커버 프레임(400)에는 한 쌍의 터미널(450)이 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 터미널(450)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 상기 전극 리드들(115)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 배터리 모듈(100) 밖으로 노출되어 외부 전원 등과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 냉각 플레이트(500)는 상기 냉각 핀(130)과 같이 알루미늄과 같은 열 전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측부 및 상기 제2 엔드 플레이트(300) 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 냉각 핀들(130)로부터의 열을 전달 받아 전달된 열을 흡수할 수 있다.
이러한 상기 냉각 플레이트(500)는, 플레이트 본체(510) 및 플레이트 테두리(520)를 포함할 수 있다.
상기 플레이트 본체(510)는 상기 제2 엔드 플레이트(300)에 장착되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측부를 커버할 수 있다. 상기 플레이트 테두리(520)는 상기 플레이트 본체(510)로부터 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전후 방향(X축 방향)에 따른 양측부를 향해 연장될 수 있다.
상기 제1 절연부재(600)는 상기 배터리 모듈(100)의 모듈 절연성 확보를 위한 것으로서, 대략 얇은 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1 절연부재(600)은 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 상기 제1 엔드 플레이트(200)의 전후 방향(X축 방향)에 따른 내벽에 장착되어 상기 배터리 셀 조립체(100)의 전후 방향(X축 방향)에 따른 양측부에 노출되는 상기 냉각 핀들(130)과 각각 접촉할 수 있다. 한편, 상기 제1 엔드 플레이트(200)의 내벽의 상측부(+Z축 방향)는 상기 냉각 핀(130)과 같은 금속 구조물과 직접적으로 대면하지 않는 바, 별도의 절연부재 등을 구비하지 않아도 무방할 수 있다.
이러한 상기 제1 절연부재(600)는 상기 제1 엔드 플레이트(200)의 외부로부터 상기 배터리 모듈(100) 내부의 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)로 인가될 수 있는 전압을 차단할 수 있다. 아울러, 상기 제1 절연부재(600)는 접촉 배치되는 상기 냉각 핀(130)으로부터 인가될 수 있는 전압을 차단하여, 상기 배터리 모듈(100) 외부로의 예기치 않은 전류 유출을 차단할 수 있다.
상기 제2 절연부재(700)는 상기 제1 절연부재(600)와 함께 상기 배터리 모듈(100)의 모듈 절연성 확보를 위한 것으로서, 상기 냉각 플레이트(500)와 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측부(-Z축 방향)에 노출되는 상기 냉각 핀들(130) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2 절연부재(700)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 이하, 본 실시예에서는 한 개의 절연 시트로 구비된 것으로 한정하여 설명한다. 그리고, 상기 제2 절연부재(700)는 높은 열전도성을 갖는 폴리카보네이트(PolyCarbonate) 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 절연부재(700)는 모듈 절연과 함께 상기 냉각 핀들(130)로부터의 열을 상기 냉각 플레이트(500)로 효과적으로 전달할 수 있다.
이러한 상기 제2 절연부재(700)는 상기 제2 엔드 플레이트(200)의 외부로부터 상기 배터리 모듈(100) 내부의 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)로 인가될 수 있는 전압을 차단할 수 있다. 아울러, 상기 제2 절연부재(700)는 접촉 배치되는 상기 냉각 핀(130)으로부터 인가될 수 있는 전압을 차단하여, 상기 배터리 모듈(100) 외부로의 예기치 않은 전류 유출을 차단할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는 상기 제2 절연부재(700)와 상기 제1 절연부재(600)을 통해 상기 배터리 모듈(10) 내에 냉각 핀(130)과 같은 금속 구조물이 배치되는 부분 및 상기 배터리 모듈(10)의 외관을 이루는 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 제2 엔드 플레이트(300) 사이의 절연을 효과적으로 이룰 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 냉각 핀(130), 상기 제1 엔드 플레이트(200), 상기 제2 엔드 플레이트(300) 및 상기 냉각 플레이트(500) 등에 별도의 아노다이징이나 도장 처리 없이도 상기 배터리 모듈(10)의 절연을 효과적으로 도모할 수 있다.
그리고, 상기 제2 절연부재(700)는 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 냉각 플레이트(500) 사이에서 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)와 각각 오버랩 되게 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 절연부재(700)는 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520) 사이에서 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)와 각각 오버랩 되게 배치될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀 조립체(100)에서 외부로 노출되는 냉각 핀들(130)의 모든 부분들이 상기 제1 절연부재(600)와 상기 제2 절연부재(700)에 의해 완전히 둘러싸일 수 있어, 상기 배터리 모듈(100)의 보다 더 확실한 모듈 절연성을 확보할 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 제2 절연부재(700)에 대해 더 자세히 살펴 본다.
상기 제2 절연부재(700)는, 절연 플레이트(710) 및 절연 후크(720)를 포함할 수 있다.
상기 절연 플레이트(710)는 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 본체(510)에 장착되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측부(-Z축 방향)에 노출되는 상기 냉각 핀들(130)과 접촉할 수 있다.
상기 절연 후크(720)는 상기 절연 플레이트(710)의 양측 단부로부터 각각 연장되어 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520)에 끼워지며, 상기 제1 절연부재(600)와의 오버랩을 위해 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 플레이트 테두리(520) 사이에서 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)와 각각 적어도 부분적으로 접촉할 수 있다. 여기서, 상기 절연 후크(720)는 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)와 각각 탄성적으로 접촉할 수 있다.
이러한 상기 절연 후크(720)는, 제1 후크부(721), 제2 후크부(723) 및 제3 후크부(725)를 포함할 수 있다.
상기 제1 후크부(721)는 상기 절연 플레이트(710)의 양측 단부로부터 각각 연장되며, 상기 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520)의 내벽에 장착될 수 있다.
상기 제2 후크부(723)는 상기 제1 후크부(721)로부터 각각의 제1 절연부재(600)를 향해 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520) 밖으로 연장될 수 있다.
상기 제3 후크부(725)는 상기 제2 후크부(723)로부터 상기 제2 엔드 플레이트(300)를 향해 하방(-Z축 방향)으로 연장되며, 상기 제2 엔드 플레이트(300)의 수직 방향(Z축 방향)에서 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)보다 상기 제2 엔드 플레이트(300)의 내벽(302)에 가깝게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제3 후크부(725)는 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)와 각각 탄성적으로 접촉할 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 후크부(725)와 상기 각각의 제1 절연부재(600)는 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520) 사이에서 상호 가압될 수 있다.
이러한 상기 제3 후크부(725)는, 탄성 접촉부(727) 및 탄성 돌출부(729)를 포함할 수 있다.
상기 탄성 접촉부(727)는 상기 제2 후크부(723)로부터 하방(-Z축 방향)으로 소정 길이로 연장될 수 있다. 여기서, 상기 탄성 접촉부(727)는 적어도 각각의 제1 절연부재(600)의 단부까지만큼 연장될 수 있다.
상기 탄성 돌출부(729)는 상기 탄성 접촉부(727)의 단부로부터 대략 수직하게 소정 길이로 돌출될 수 있다. 이러한 상기 탄성 돌출부(727)는 상기 각각의 제1 절연부재(600)와의 탄성 접촉 시, 상기 제1 절연부재(600)의 단부를 지지하여 상기 각각의 제1 절연부재(600)와의 보다 안정적인 접촉을 도모할 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 배터리 모듈(10)의 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 제2 엔드 플레이트(300)의 결합 시, 상기 제1 절연부재(600)와 상기 제2 절연부재(700)의 배치를 구체적으로 살펴 본다.
도 10 및 도 11은 도 2의 배터리 모듈의 제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트의 결합 시 제1 절연부재와 제2 절연부재의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 작업자 등은 상기 배터리 셀 조립체(100)를 커버하기 위한 상기 배터리 모듈(10)의 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 제2 엔드 플레이트(300)의 결합 시, 상기 제1 엔드 플레이트(200)를 상기 제2 엔드 플레이트(300) 내측에 끼워진 상태에서 하방(-Z축 방향)으로 더 이동시킨다. 이에 따라, 상기 제1 엔드 플레이트(200)의 내벽에 장착되는 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600) 또한 하방(-Z축 방향)으로 이동된다.
이후, 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)는 상기 제2 절연부재(700)의 상기 절연 후크(720)를 밀어내면서 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520) 사이에서 상기 제2 절연부재(700)의 상기 절연 후크(720)와 탄성적으로 접촉된다.
이에 따라, 상기 제2 절연부재(700)의 상기 절연 후크(720)는 상기 각각의 제1 절연부재(600)의 가압에 따라 탄성 변형되면서 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520) 측으로 밀려 나면서 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 냉각 플레이트(500)의 상기 플레이트 테두리(520) 사이에서 상기 각각의 제1 절연부재(600)와 접촉되면서 각각의 제1 절연부재(600)와 오버랩 되게 된다.
이처럼 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 오버랩을 위한 별도의 추가 결합부재나 추가 공정 없이도 상기 제1 엔드 플레이트(200)와 상기 제2 엔드 플레이트(300)의 결합 시 상기 한 쌍의 제1 절연부재(600)와 상기 제2 절연부재(700)의 오버랩이 함께 이루어질 수 있다.
이상 살펴 본 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 제1 절연부재(600) 및 상기 제2 절연부재(700)를 통해 상기 배터리 모듈(10)의 절연을 위한 별도의 아노다이징이나 도장 처리 없이 모듈 절연성을 확보할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 배터리 모듈(10)의 단락이나 사용자나 작업자 등의 감전 사고 등을 미연에 방지할 수 있으므로, 상기 배터리 모듈(10)의 안전성을 현저히 개선할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 배터리 팩(1)은 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하기 위한 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 자동차를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩 10: 배터리 모듈
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀 조립체
110: 배터리 셀 115: 전극 리드
120: 셀 카트리지 130: 냉각 핀
200: 제1 엔드 플레이트 300: 제2 엔드 플레이트
400: 커버 프레임 450: 터미널
500: 냉각 플레이트 510: 플레이트 본체
520: 플레이트 테두리 600: 제1 절연부재
700: 제2 절연부재 710: 절연 플레이트
720: 절연 후크 721: 제1 후크부
723: 제2 후크부 725: 제3 후크부
727: 탄성 접촉부 729: 탄성 돌출부

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀이 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 접촉되는 적어도 하나의 냉각 핀이 양측부 및 상기 양측부와 수직한 일측부에 노출되는 배터리 셀 조립체;
    상기 배터리 셀 조립체의 양측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀과 접촉하는 적어도 하나의 제1 절연부재가 내벽에 장착되며, 상기 배터리 셀 조립체의 양측부를 지지하는 제1 엔드 플레이트;
    상기 제1 엔드 플레이트와 결합되어 상기 배터리 셀 조립체를 커버하며, 상기 배터리 셀 조립체의 일측부를 지지하는 제2 엔드 플레이트;
    상기 제2 엔드 플레이트와 상기 배터리 셀 조립체의 일측부 사이에 구비되며, 상기 적어도 하나의 냉각 핀으로부터의 열을 전달받는 냉각 플레이트; 및
    상기 냉각 플레이트와 상기 배터리 셀 조립체의 일측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀 사이에 배치되는 적어도 하나의 제2 절연부재;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제2 절연부재는,
    상기 제1 엔드 플레이트와 상기 냉각 플레이트 사이에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 오버랩 되며,
    상기 냉각 플레이트는,
    상기 제2 엔드 플레이트에 장착되는 플레이트 본체; 및
    상기 플레이트 본체로부터 상기 배터리 셀 조립체의 양측부를 향해 연장되는 플레이트 테두리;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제2 절연부재는,
    상기 제1 엔드 플레이트와 상기 플레이트 테두리 사이에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 오버랩 되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 절연부재는,
    상기 플레이트 본체에 장착되며, 상기 배터리 셀 조립체의 일측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀과 접촉하는 절연 플레이트; 및
    상기 절연 플레이트로부터 연장되어 상기 플레이트 테두리에 끼워지며, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 플레이트 테두리 사이에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 적어도 부분적으로 접촉되는 절연 후크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연 후크는,
    상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 탄성적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연 후크는,
    상기 절연 플레이트로부터 연장되며, 상기 플레이트 테두리의 내벽에 장착되는 제1 후크부;
    상기 제1 후크부로부터 상기 플레이트 테두리 밖으로 연장되는 제2 후크부; 및
    상기 제2 후크부로부터 연장되며, 상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 접촉하는 제3 후크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 절연부재와 상기 제3 후크부는,
    상기 제1 엔드 플레이트와 상기 플레이트 테두리 사이에서 상호 가압되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제3 후크부는,
    상기 제2 엔드 플레이트의 수직 방향에서 상기 적어도 하나의 제1 절연부재보다 상기 제2 엔드 플레이트의 내벽에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제3 후크부는,
    상기 제2 후크부로부터 소정 길이로 연장되는 탄성 접촉부; 및
    상기 탄성 접촉부의 단부로부터 소정 길이로 돌출되는 탄성 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연부재는, 절연 시트로서, 한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 제1 절연부재는,
    상기 배터리 셀 조립체의 양측부에 노출되는 상기 적어도 하나의 냉각 핀과 각각 접촉하며,
    상기 적어도 하나의 제2 절연부재는,
    상기 제1 엔드 플레이트와 상기 냉각 플레이트 사이에서 상기 한 쌍의 제1 절연부재와 각각 접촉될 수 있게 오버랩 되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 절연부재는,
    한 개의 절연 시트로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 절연부재는,
    폴리카보네이트(PolyCarbonate) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하기 위한 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020150136291A 2015-09-25 2015-09-25 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 Active KR101935013B1 (ko)

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