KR102255495B1 - 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리, 배터리 셀 어셈블리의 양단부에 구비되며, 적어도 하나의 배터리 셀을 고정하는 엔드 플레이트 및 엔드 플레이트와 배터리 셀 어셈블리에 관통되고, 적어도 하나의 체결 너트와 연결되며, 적어도 하나의 배터리 셀의 유동을 방지할 수 있게 엔드 플레이트의 반력을 제어하는 적어도 하나의 숄더 볼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 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, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
종래 배터리 모듈은 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들을 홀딩하는 복수 개의 셀 카트리지 및 복수 개의 셀 카트리지 양단부에 구비되는 엔드 플레이트를 포함하여 구성된다. 여기서, 복수 개의 셀 카트리지들에는 카트리지 내에 안착된 배터리 셀들의 유동을 방지하기 위해 플레이트, 돌출 리브 또는 셀 삽입홈 등과 같은 유동 방지 구조물이 형성된다.
그러나, 이러한 셀 카트리지 자체에 형성되는 유동 방지 구조물 구조로는, 배터리 모듈의 제조나 조립 공정 시, 배터리 셀이나 셀 카트리지의 공차 등으로 인해 간극이 발생될 경우, 배터리 셀의 유동 제어에 취약한 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 보다 효율적으로 배터리 셀을 안정적으로 고정시킬 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 상기 배터리 셀 어셈블리의 양단부에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 고정하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들과 상기 배터리 셀 어셈블리에 관통되고, 적어도 하나의 체결 너트와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 유동을 방지할 수 있게 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 반력을 제어하는 적어도 하나의 숄더 볼트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 한 쌍의 엔드 플레이트들은, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 유동을 방지할 수 있게 상기 배터리 셀 어셈블리의 양단부에서 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 가압할 수 있다.
상기 적어도 하나의 숄더 볼트는, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중 어느 하나의 엔드 플레이트에 지지되는 볼트 헤드; 상기 볼트 헤드의 반대편에 배치되며, 나머지 하나의 엔드 플레이트 상에서 상기 적어도 하나의 체결 너트와 스크류 체결되는 볼트 나사; 및 상기 볼트 나사와 상기 볼트 헤드를 연결하며, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들과 상기 배터리 셀 어셈블리에 관통되는 볼트 바디;를 포함할 수 있다.
상기 볼트 바디는, 상기 볼트 헤드보다 작은 직경을 가지고, 상기 볼트 나사보다 큰 직경을 가질 수 있다.
상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 반력은, 상기 볼드 바디의 기 설정된 소정 길이에 따라 제어될 수 있다.
상기 기 설정된 소정 길이는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 두께 공차 및 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 가압에 따른 변형량 등을 고려하여 설정될 수 있다.
상기 배터리 셀 어셈블리는, 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀을 지지하며, 상호 적층되는 복수 개의 셀 카트리지들;을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 숄더 볼트는, 어느 하나의 엔드 플레이트, 상기 복수 개의 셀 카트리지들 및 나머지 하나의 엔드 플레이트를 순차적으로 관통할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 효율적으로 배터리 셀을 안정적으로 고정시킬 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 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 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 4는 도 3의 배터리 모듈의 숄더 볼트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 숄더 볼트의 볼트 바디의 길이 세팅을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 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 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 단면도이며, 도 4는 도 3의 배터리 모듈의 숄더 볼트를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 어셈블리(100), 센싱 어셈블리(200), 엔드 플레이트(300), 고정 클립(400), 숄더 볼트(500) 및 체결 너트(600)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 어셈블리(100)는, 후술하는 적어도 하나의 배터리 셀(110)과 상기 배터리 모듈(10)을 구성하는 각종 부품들의 조립체로 구비될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀 어셈블리(100)는, 배터리 셀(110) 및 셀 카트리지(130)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은, 파우치형 이차 전지로서, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은 서로 전기적으로 연결되며, 상하 방향으로 적층되어 구비될 수 있다.
상기 셀 카트리지(130)는, 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 홀딩하며, 상호 적층 가능하도록 구성되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 조립을 가이드 할 수 있다.
이러한 상기 셀 카트리지(130)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 조립을 가이드 할 수 있게 복수 개로 구비되어 상하 방향을 따라 상호 적층될 수 있다. 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)에는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 테두리 부분이 안착될 수 있다. 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)은 적층 방향에서 개구되는 대략 사각 형상의 개구를 가질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 적층 방향에 개구를 형성하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)은 상기 개구를 통해 상기 적층 방향에서 상호 직접적으로 면접촉될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 적층 방향에서 실질적으로 적층되는 배터리 셀들(110) 부분에서 상기 셀 카트리지들(130)이 간섭되지 않기에, 상기 적층 방향에서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 사이즈를 줄일 수 있다.
다시 말해, 상기 복수 개의 셀 카트리지들(130)은, 상기 배터리 셀들(110)의 적층 방향에서, 배터리 셀들(110) 사이에 배치되는 플레이트 형태의 구조물 없이 상기 배터리 셀들(110)의 테두리 부분만을 홀딩시켜, 상기 적층 방향에서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 사이즈를 줄일 수 있다.
상기 센싱 어셈블리(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)을 전기적으로 연결하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 전압을 센싱할 수 있다. 이러한 상기 센싱 어셈블리(200)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측에 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 전극 리드들과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 엔드 플레이트(300)는 한 쌍으로 마련되며, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 양단부에 구비될 수 있다. 이러한 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)은, 후술하는 숄더 볼트들(500) 및 체결 너트들(600)을 통해 상기 배터리 셀 어셈블리(100)와 결합될 수 있다.
상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)은, 상기 결합을 통해, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측에 배치되는 배터리 셀(110) 및 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 하측에 배치되는 배터리 셀(110)을 각각 커버하면서 지지할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)은, 배터리 셀들(110)의 유동을 방지할 수 있게 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 양단부에서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측에 배치되는 배터리 셀(110) 및 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 하측에 배치되는 배터리 셀(110)을 각각 가압할 수 있다.
다시 말해, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)은 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측에 배치되는 배터리 셀(110) 및 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 하측에 배치되는 배터리 셀(110)에 직접 접촉하며, 반력을 통해 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 배터리 셀들(110)을 상기 셀 카트리지들(130) 내에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
상기 고정 클립(400)은 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)에 각각 장착되어 상기 센싱 어셈블리(200)의 반대편에서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 적어도 부분적으로 커버할 수 있다. 이러한 상기 고정 클립(400)은 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)과 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 결합 상태를 보다 더 견고히 유지시킬 수 있다.
상기 숄더 볼트(500)는 상기 고정 클립(400)의 반대편에서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)와 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)을 결합시킬 수 있다. 이러한 상기 숄더 볼트(500)는 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 상기 한 쌍의 숄더 볼트들(500)를 상기 센싱 어셈블리(200)를 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 숄더 볼트들(500)은, 각각, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)과 상기 배터리 셀 어셈블리(100)에 관통되고, 후술하는 체결 너트(600)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 각각의 숄더 볼트(500)는, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300) 중 어느 하나의 엔드 플레이트(300), 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 복수 개의 셀 카트리지들(300) 및 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300) 중 나머지 하나의 엔드 플레이트(300)를 순차적으로 관통하며, 후술하는 체결 너트(600)와 연결될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 숄더 볼트들(500)은, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 유동을 방지할 수 있게 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)의 반력을 제어할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 숄더 볼트(500)는, 각각, 볼트 헤드(510), 볼트 나사(530) 및 볼트 바디(550)를 포함할 수 있다.
상기 볼트 헤드(510)는, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300) 중 어느 하나의 엔드 플레이트(300)에 지지될 수 있다. 구체적으로, 상기 볼트 헤드(510)는, 도 3에 개시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300) 중 상측에 배치된 엔드 플레이트(300)에 걸림되어 상기 상측에 배치된 엔드 플레이트(300)의 상면에 배치될 수 있다.
상기 볼트 나사(530)는, 상기 볼트 헤드(510)의 반대편에 배치되며, 나머지 하나의 엔드 플레이트(300) 상에서 후술하는 체결 너트(600)와 스크류 체결될 수 있다. 구체적으로, 상기 볼트 나사(530)는, 도 3에 개시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300) 중 하측에 배치된 엔드 플레이트(300) 하측에서 후술하는 체결 너트(600)와 스크류 체결될 수 있다.
상기 볼트 바디(550)는, 상기 볼트 나사(530)와 상기 볼트 헤드(510)를 연결하며, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들(300)과 상기 배터리 셀 어셈블리(100)에 관통될 수 있다.
상기 볼트 바디(550)는 상기 볼트 헤드(510)의 직경(d1)보다 작은 직경(d3)을 가지고, 상기 볼트 나사(530)의 직경(d2)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 이러한 상기 볼트 바디(550)는, 상기 엔드 플레이트들(300) 및 상기 배터리 셀 어셈블리(100) 내에서 부싱 기능을 수행할 수 있다.
상기 볼트 바디(550)의 길이는, 기 설정된 소정 길이로 설계될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 기 설정된 소정 길이로 상기 볼트 바디(550)의 길이를 미리 세팅하여, 상기 엔드 플레이트들(300)의 반력을 제어할 수 있다.
상기 기 설정된 소정 길이는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 배터리 셀들(110)의 두께 공차, 상기 배터리 셀들(110)의 가압 시 가압력, 상기 엔드 플레이트들(300)의 가압에 따른 변형량 등을 고려하여 설정될 수 있다. 이에 대해서는 하기 관련 설명에서 보다 구체적으로 살펴 본다.
상기 체결 너트(600)는 상기 한 쌍의 숄더 볼트들(500)과의 스크류 체결을 위한 것으로서, 상기 한 쌍의 숄더 볼트들(500)의 개수에 대응되게 마련될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서, 상기 체결 너트(600)는 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 체결 너트들(600)은, 각각, 도 3에 개시된 바와 같이, 한 쌍의 엔드 플레이트들(300) 중 하측에 배치된 엔드 플레이트(300) 하측에서 상기 숄더 볼트(500)의 상기 볼트 나사(530)와 스크류 체결될 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 상기 숄더 볼트(500)의 상기 볼트 바디(550)의 길이 설계에 관련하여, 보다 구체적으로 살펴 본다.
본 실시예에서는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 셀 카트리지들(130)에 상기 배터리 셀들(110)의 유동을 방지하기 위한 별도의 구조물을 형성하지 않고, 상기 엔드 플레이트들(300)의 반력을 통해 상기 배터리 셀들(110)의 유동을 방지시킬 수 있다.
이를 위한, 엔드 플레이트들(300)의 최적의 반력을 형성하기 위해서는, 상기 숄더 볼트(500)의 최초 설계 시, 상기 숄더 볼트(500)의 상기 볼트 바디(550)의 길이 설정이 중요하다.
상기 배터리 셀이나 상기 셀 카트리지 등은 제조나 설계 시 두께 공차, 특히, 두께 공차가 마이너스 공차일 경우, 적층되는 배터리 셀들 사이에서 소정 간극의 유격이 발생될 수 있기에, 이러한 마이너스 공차에서 배터리 셀의 유동을 효과적으로 방지하는 것이 필요하다.
종래 셀 카트리지 등에 별도의 구조물을 형성하여 배터리 셀의 유동을 제어하는 구조에서는 이러한 배터리 셀이나 셀 카트리지의 공차가 있을 때, 특히, 배터리 셀의 두께가 마이너스 공차일 경우, 배터리 셀의 유동 제어에 취약했다.
본 실시예에서는, 상기 숄더 볼트(500)의 최초 설계 시 이러한 공차 조건을 고려하여 상기 볼트 바디(550)의 길이를 설계할 수 있다. 이러한 볼트 바디의 세팅된 길이는 엔드 플레이트로부터 최적의 반력을 발생시킬 수 있는 길이일 수 있다.
도 5는 도 4의 숄더 볼트의 볼트 바디의 길이 세팅을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 도면부호 C1 및 C2으로 나타난 곡선은 배터리 셀의 가압 곡선을 의미한다. 여기서, C1은 배터리 셀의 두께 공차가 마이너스 공차일 때, 즉, 배터리 셀의 두께가 최소일 때, 배터리 셀의 가압 곡선일 수 있으며, C2는 배터리 셀의 두께 공차가 플러스 공차일 때, 즉, 배터리 셀의 두께가 최대일 때, 배터리 셀의 가압 곡선일 수 있다
여기서, 배터리 셀의 두께는, 하나의 배터리 셀의 두께이거나 또는 그 이상의 복수 개로 적층된 배터리 셀들의 두께를 의미할 수 있다. 본 실시예의 경우, 복수 개의 배터리 셀들이 상하 방향으로 적층되기에, 이하, 배터리 셀의 두께는, 복수 개의 배터리 셀들의 총 적층 두께인 것으로 설명하겠다.
도면부호 W로 나타난 곡선은 힘에 따른 상기 엔드 플레이트들(300, 도 3 참조) 사이의 폭 변위 곡선을 의미한다. 상기 엔드 플레이트들(300)은 상기 배터리 모듈(10, 도 3 참조)의 최외곽에 배치되기에, 이들 폭 변위 곡선은 배터리 모듈(10)의 전체 폭 변위 곡선으로도 볼 수 있다.
상기 숄더 볼트(500, 도 3 참조)의 볼트 바디(550, 도 3 및 도 4 참조)의 길이는, 도 5에 개시된 바와 같이, 엔드 플레이트 사이의 전체 폭 변위 곡선(W)과 배터리 셀의 가압 곡선(C1, C2)을 바탕으로 설정될 수 있다. 각 공차 조건에서의 셀 면압을 살펴 보면, 도면부호 F1은 배터리 셀의 최소 두께에서의 면압일 수 있으며, 도면부호 F2는 배터리 셀의 최대 두께에서의 면압을 의미할 수 있다.
상기 볼트 바디(550)의 길이는 상기 배터리 셀의 두께 공차가 최소인 조건에서도 상기 엔드 플레이트의 면압을 유지시킬 수 있는 길이로 설정되는 것이 바람직하다.
그러므로, 이때, 요구되는 엔드 플레이트의 면압 및 이에 대응되는 볼트 바디의 길이는, 도 5에 도시된 바와 같이, C1 곡선과 W 곡선이 만나는 교점에서의 힘 및 길이로 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 볼트 바디(550)의 길이는, 상기 C1 곡선의 최초 배터리 셀 두께(가압되기 전 배터리 셀들의 적층 방향에서의 총 두께)보다 작은 길이를 가지면서, C1 곡선과 W 곡선이 만나는 교점에서의 두께(L)에 대응되는 길이(L)로 세팅될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(110)의 최소 공차 조건에서도, 상기 배터리 셀들(110)의 유동 발생 없이 상기 배터리 셀들(110)을 가압할 수 있는 최적의 엔드 플레이트(300) 반력을 형성할 수 있게 상기 볼트 바디(550)의 길이를 사전에 세팅시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 상기 숄더 볼트(500)를 통해, 별도의 배터리 셀들(110)의 유동을 방지하기 위한 추가 구조물 없이 상기 엔드 플레이트(300) 만으로도 상기 배터리 셀들(110)의 유동을 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 엔드 플레이트(300) 만으로 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)이 안정적으로 고정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 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 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 효율적으로 배터리 셀(110)을 안정적으로 고정시킬 수 있는 배터리 모듈(10), 이를 포함하는 배터리 팩(1) 및 자동차를 제공할 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
100: 배터리 셀 어셈블리
110: 배터리 셀
130: 셀 카트리지
200: 센싱 어셈블리
300: 엔드 플레이트
400: 고정 클립
500: 숄더 볼트
510: 볼트 헤드
530: 볼트 나사
550: 볼트 바디
600: 체결 너트

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리;
    상기 배터리 셀 어셈블리의 양단부에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 고정하는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트들과 상기 배터리 셀 어셈블리에 관통되고, 적어도 하나의 체결 너트와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 유동을 방지할 수 있게 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 반력을 제어하는 적어도 하나의 숄더 볼트;를 포함하며,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 배터리 셀 어셈블리의 일측에 장착되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드들과 전기적으로 연결되는 센싱 어셈블리; 및
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트들에 장착되어 상기 센싱 어셈블리의 반대편에서 상기 배터리 셀 어셈블리를 적어도 부분적으로 커버하는 고정 클립;을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 숄더 볼트는, 상기 고정 클립의 반대편에서 상기 배터리 셀 어셈블리와 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들을 결합시키는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트들은,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 유동을 방지할 수 있게 상기 배터리 셀 어셈블리의 양단부에서 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 가압하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 숄더 볼트는,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중 어느 하나의 엔드 플레이트에 지지되는 볼트 헤드;
    상기 볼트 헤드의 반대편에 배치되며, 나머지 하나의 엔드 플레이트 상에서 상기 적어도 하나의 체결 너트와 스크류 체결되는 볼트 나사; 및
    상기 볼트 나사와 상기 볼트 헤드를 연결하며, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들과 상기 배터리 셀 어셈블리에 관통되는 볼트 바디;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼트 바디는,
    상기 볼트 헤드보다 작은 직경을 가지고, 상기 볼트 나사보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 반력은,
    상기 볼트 바디의 기 설정된 소정 길이에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기 설정된 소정 길이는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 두께 공차 및 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 가압에 따른 변형량 등을 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 어셈블리는,
    복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀을 지지하며, 상호 적층되는 복수 개의 셀 카트리지들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 숄더 볼트는,
    어느 하나의 엔드 플레이트, 상기 복수 개의 셀 카트리지들 및 나머지 하나의 엔드 플레이트를 순차적으로 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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