KR102257681B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102257681B1
KR102257681B1 KR1020140083126A KR20140083126A KR102257681B1 KR 102257681 B1 KR102257681 B1 KR 102257681B1 KR 1020140083126 A KR1020140083126 A KR 1020140083126A KR 20140083126 A KR20140083126 A KR 20140083126A KR 102257681 B1 KR102257681 B1 KR 102257681B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
barriers
battery module
barrier
degassing
Prior art date
Application number
KR1020140083126A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150013013A (ko
Inventor
이장욱
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20150013013A publication Critical patent/KR20150013013A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102257681B1 publication Critical patent/KR102257681B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0486—Frames for plates or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/20—Semi-lead accumulators, i.e. accumulators in which only one electrode contains lead
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

배터리 모듈이 개시된다. 개시된 배터리 모듈은, 배터리 어레이 내 제1 방향으로 배열되는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 복수의 배리어들-상기 배리어들 중 인접하는 한 쌍의 배리어들은 그들 사이에 배터리 셀을 장착함-; 및 적어도 한 쌍의 마주보는 프레임 부재들을 포함하는 프레임-상기 배터리 어레이 및 상기 배리어들은 상기 마주보는 프레임 부재들 사이에 존재하고 그것들의 내부로 배치됨-;을 포함하되, 상기 프레임은, 상기 배터리 어레이의 최외곽 측면들에 위치하는 한 쌍의 엔드 블록들; 상기 엔드 블록들을 연결하는 측면 프레임들; 및 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 벤트부들 위에 놓이고, 상기 배터리 셀들로부터 배출된 가스를 상기 배터리 모듈 밖으로 안내하는 통로를 제공하는 디개싱부-상기 디개싱부는 상기 프레임 내에 상기 배터리 어레이의 배터리 셀들 및 배리어들을 견고하게 지지함-;를 포함한다.
본 발명에 따르면 측면 프레임, 엔드 블록 및 금속 재질의 디개싱부를 이용하여 배터리 모듈의 외골격을 형성하도록 함으로써 배터리 모듈의 전체적인 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 자동차, 하이브리드 자동차용으로 이용가능한 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전을 통하여 재사용이 가능하다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 전지 모듈의 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 전지 모듈이 선호된다. 전지 모듈은 출력 및 용량에 따라 필요한 수만큼의 배터리를 직렬 및 병렬로 연결하여 사용하게 된다.
본 발명은 디개싱 기능 이외에도 배터리 모듈 자체의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 디개싱 구성부들을 구비한 배터리 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 배터리 모듈의 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 배리어들 간의 결합 구조를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 배터리 어레이 내 제1 방향으로 배열되는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈에 있어서, 복수의 배리어들-상기 배리어들 중 인접하는 한 쌍의 배리어들은 그들 사이에 배터리 셀을 장착함-; 및 적어도 한 쌍의 마주보는 프레임 부재들을 포함하는 프레임-상기 배터리 어레이 및 상기 배리어들은 상기 마주보는 프레임 부재들 사이에 존재하고 그것들의 내부로 배치됨-;을 포함하되, 상기 프레임은, 상기 배터리 어레이의 최외곽 측면들에 위치하는 한 쌍의 엔드 블록들; 상기 엔드 블록들을 연결하는 측면 프레임들; 및 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 벤트부들 위에 놓이고, 상기 배터리 셀들로부터 배출된 가스를 상기 배터리 모듈 밖으로 안내하는 통로를 제공하는 디개싱부-상기 디개싱부는 상기 프레임 내에 상기 배터리 어레이의 배터리 셀들 및 배리어들을 견고하게 지지함-;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈이 제공된다.
상기 배리어들은 상기 배리어들을 서로 연결하기 위한 연결부들을 포함하고, 상기 인접하는 한 쌍의 배리어들은 상기 연결부들에 의해 서로 연결될 수 있다.
각 연결부는, 상기 배리어의 일측에 상기 제1 방향으로 돌출되는 돌출부와 상기 배리어의 타측에 형성되는 수용부를 포함하고, 상기 배리어들 중 어느 하나의 배리어의 상기 돌출부는 인접하는 배리어의 상기 수용부와 상기 제1 방향을 따라 결합될 수 있다.
상기 엔드 블록들 중 어느 하나의 엔드 블록은 상기 제1 방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하고, 다른 하나의 엔드 블록은 수용부를 포함하며, 상기 어느 하나의 엔드 블록의 돌출부는 그것에 인접하는 배리어의 상기 연결부와 결합되고, 상기 다른 하나의 엔드 블록의 수용부는 그것에 인접하는 배리어의 상기 연결부와 결합될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 배터리 어레이의 중앙 영역 내에 인접하는 배터리 셀들 사이에 보강 배리어;를 더 포함할 수 있다.
상기 보강 배리어는 상기 디개싱부를 상기 보강 배리어로 체결하기 위한 체결부를 포함할 수 있다.
상기 디개싱부는 상기 체결부로부터 상기 디개싱부의 외측 주위로 연장하는 밴드부를 통하여 상기 보강 배리어의 체결부로 체결될 수 있다.
상기 밴드부는 상기 보강 배리어의 체결부에 볼트 체결될 수 있다.
상기 보강 배리어는 상기 프레임의 측면 프레임들과 결합될 수 있다.
상기 제1 방향으로의 상기 보강 배리어의 최대 두께는 상기 제1 방향으로의 상기 배리어들 각각의 최대 두께보다 클 수 있다.
상기 보강 배리어는 절연 재질로 이루어질 수 있다.
상기 보강 배리어는 상기 배리어들의 연결부들과 결합하기 위한 결합부를 포함할 수 있다.
상기 측면 프레임들은 상기 배터리 어레이의 모서리 위에 놓이는 상부 절곡면, 및 상기 배터리 어레이의 모서리 아래에 놓이는 하부 절곡면을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 상부 절곡면과 상기 배터리 어레이 사이, 및 상기 하부 절곡면과 상기 배터리 어레이 사이 중 적어도 하나에 위치하는 완충 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 완충 부재는 상기 배터리 어레이의 배터리 셀들로 전달되는 외부 진동들 또는 충격을 완화할 수 있다.
상기 디개싱부의 단부들은 밴드부들-각 밴드부는 상기 디개싱부의 외측 주위로 연장함-을 통하여 엔드 블록들 각각에 고정될 수 있다.
상기 측면 프레임들은 견고한 금속을 포함할 수 있다.
상기 디개싱부는 상기 배터리 셀들의 벤트부들 각각에 대응하는 개별 유입구들-상기 유입구들은 배출된 가스를 상기 디개싱부의 중공 유로로 안내함-을 포함할 수 있다.
상기 디개싱부는 견고한 금속 재질을 포함할 수 있다.
상기 견고한 금속 재질은 스테인리스강일 수 있다.
본 발명에 따르면 측면 프레임, 엔드 블록 및 금속 재질의 디개싱부를 이용하여 배터리 모듈의 외골격을 형성하도록 함으로써 배터리 모듈의 전체적인 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.
또한 측면 프레임과 배터리 어레이 사이에 완충 부재를 구비함으로써 본 발명에 따른 배터리 모듈이 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등에 이용되는 경우라도 배터리셀 자체에 직접적으로 외부의 진동이 전달되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한 보강 배리어를 구비하여 금속재질의 디개싱부와 고정되도록 함으로써 배터리 모듈의 전체적인 길이가 길어지는 경우에도 구조적인 건전성을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배리어와 배터리 셀의 모습을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 보강 배리어의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 앤드 블록과 배리어들 간의 결합구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 디개싱부의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 디개싱부의 모습을 나타내는 저면 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 보강 배리어의 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 디개싱부를 포함하는 강성 구조를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 강성 구조의 중앙부를 절개하여 바라본 종단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 배터리 어레이(50)를 일정하게 고정할 수 있도록 외골격 구조(즉, 프레임)을 구비한다. 이러한 외골격 구조에는 측면 프레임(500), 엔드 블록(310, 320) 및 보강 배리어(250)가 포함된다.
배터리 어레이(50)는 복수개의 배터리셀(100)들과 배리어(200)들의 한 방향으로 배열되도록 형성된다. 배터리셀(100)들 사이에 배리어(200)가 각각 구비된다. 배터리 어레이(50)의 상부에는 배터리 어레이(50)의 배터리셀들로부터 유출될 수 있는 가스를 외측으로 유도하기 위한 디개싱부(400)가 구비된다.
일례로, 디개싱부(400)는 복수개의 배터리셀(100)들 각각의 벤트부(110)들 위에 놓일 수 있고, 배터리 셀(100)들로부터 배출된 가스를 배터리 모듈(10) 밖으로 안내하는 통로를 제공할 수 있다.
또한, 디개싱부(400)는 프레임 내에 배터리 셀(100)들 및 배리어(200)들을 견고하게 지지할 수 있다. 디개싱부(400)의 구성 및 체결관계는 이후 상세히 설명한다.
배터리 어레이(50)의 양 단부측, 즉 최외곽에 위치하는 배터리셀(100)들의 외측에는 한 쌍의 엔드 블록(310, 320)이 구비되고, 배터리셀(100)과 배리어(200)들의 양 측면에는 각각 측면 프레임(500)이 구비된다.
일례로, 측면 프레임(500)들은 한 쌍의 엔드 블록들(310, 320)을 연결할 수 있다. 측면 프레임(500)들은 견고한 금속을 포함할 수 있다.
이 때 측면 프레임(500)과 엔드 블록(310, 320)들 각각은 구조적인 결합이나 나사 체결방식 등으로 견고히 고정될 수 있다. 또한 필요에 따라 측면 프레임(500)의 상하부를 절곡하여 배터리 어레이(50)의 상부 및 하부를 직간접적으로 지지하도록 할 수 있다.
그러나 배터리 모듈(10)의 전체 길이가 점차 증가할수록 배터리 모듈(10)에 포함된 배터리 셀(100)들의 무게로 인하여 배터리 모듈(10)의 외형이 변형되기 쉽다. 본 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 자체의 구조적 안정성을 향상시키기 위하여 보강 배리어(250)를 배터리 모듈(10)의 중앙 부분 등에 구비할 수 있다.
한편, 측면 프레임(500)은 구조적인 강성을 증가시키기 위하여 상단부와 하단부에 각각 상부 절곡면(510)과 하부 절곡면(520)이 형성될 수 있다. 상부 절곡면(510)과 하부 절곡면(520)은 각각 배터리 어레이(50) 측으로 절곡된 형상으로 형성된다.
일례로, 상부 절곡면(510)은 배터리 어레이(50)의 모서리 위에 놓일 수 있고, 하부 절곡면(520)은 배터리 어레이(50)의 모서리 아래에 놓일 수 있다.
배터리 어레이(50)와 상부 절곡면(510) 사이, 및 배터리 어레이(50)와 하부 절곡면(520) 사이 중 적어도 하나에는 완충 부재(333)를 구비할 수 있다. 일례로, 완충 부재(333)는 상부 절곡면(510)과 배터리 어레이(50) 사이에서 충격을 흡수함으로써 외부로부터의 진동이나 충격 등이 배터리셀(100)에 직접적으로 전달되는 것을 방지한다.
도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 배터리셀과 배리어를 설명한다. 도 3은 일 실시예에 따른 배리어와 배터리 셀의 모습을 나타내는 분해 사시도이다.
배터리셀(100)은 상부에 전기적 단자(120)들이 노출되어 있으며, 단자(120)들 사이에는 벤트부(110)가 구비된다. 벤트부(110)는 배터리셀(100)이 비정상적으로 작동함으로써 발생할 수 있는 내부 가스 등을 외부로 유출시키기 위한 구성부이다.
배리어(200)는 배터리셀(100)을 인접하는 타 배터리셀들과 이격시키기 위한 격벽으로 형성되며, 배터리셀(100) 간의 간격을 정확히 유지시키기 위하여 간격을 유지하거나 배터리셀(100)들을 압박하는 구조물로서 기능할 수 있다. 본 실시예에 따른 배터리셀(100)은 배터리 안착부(210)가 형성된다. 배터리 안착부(210)에는 배터리셀(100)이 안착된다. 배터리 셀(100)과 배리어(200)는 이와 같이 결합된 상태로 반복적으로 배열된다.
도 4를 참조하여 보강 배리어를 설명한다. 도 4는 일 실시예에 따른 보강 배리어의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 보강 배리어(250)의 형상은 앞서 설명한 배리어의 형상과 유사하다. 즉, 보강 배리어(250)는 전체적으로 격벽 구조로 형성되어 있으며, 하부에는 배터리셀이 안착될 수 있도록 안착부(260)가 형성된다.
다만 보강 배리어(250)는 단순히 배터리셀들을 격리시키고 간격을 유지하는 기능뿐 아니라 타 구성부들과 체결되어 배터리 모듈의 외골격 구조, 즉 강성 구조를 형성하는 구성부로서 타 구성부들과 체결하기 위한 체결부(270)가 형성된다. 체결부(270)는 후술할 밴드부(450)를 이용하여 디개싱부(400)를 고정시킨다. 이후 상세히 설명한다.
또한 보강 배리어(250)는 측면 프레임과 대향하는 면(280)에 측면 프레임과 체결하기 위하여 다양한 방식의 체결구조를 구비할 수 있다. 예를 들어 대향면(280)에는 볼트에 대응하는 볼트 수용구 등을 형성함으로써 측면 프레임과 체결될 수 있다. 이와 같이 보강 배리어(250)는 배터리 모듈의 강성을 증가시키기 위한 구성부이므로 타 배리어들에 비하여 두께를 더 증가시키는 것이 바람직하다.
측면 프레임은 배터리 모듈의 전체적인 하중의 대부분이 집중되는 구성부로서 스테인리스강 등의 일정 이상의 강성을 갖는 재료를 이용하여 구성한다. 이에 비하여 보강 배리어(250)는 일반적인 배리어와 마찬가지로 배터리셀들을 이격시키고 절연시키는 등의 기능을 수행하여야 하므로 합성수지 재질로 형성하는 것이 일반적이다.
도 5를 참조하여 앤드 블록과 배리어들 간의 결합구조를 설명한다. 도 5는 일 실시예에 따른 앤드 블록과 배리어들 간의 결합구조를 나타내는 분해 사시도이다.
배터리 모듈의 최외곽에는 엔드 블록(310)이 구비된다. 엔드 블록(310)과 배리어(200)들은 상호 결합되는 결합구조를 구비한다. 본 실시예에 따른 배리어(200)들은 배리어들을 서로 연결하기 위한 연결부들을 포함할 수 있다. 일례로, 연결부는 배리어의 상부의 양 단부측에 배터리셀들의 배열방향으로 돌출되는 돌출부(230)를 포함할 수 있다. 또한, 연결부는 돌출부(230)의 반대측에 돌출부(230)의 형상에 대응하여 형성되는 수용부(235)를 포함할 수 있다.
이와 같이 배리어(200)들은 한 방향으로 돌출부(230)가 형성되고, 타측으로는 이를 수용하는 수용부(235)를 구비함으로써 특정 배리어(200)의 돌출부(230)와 인접하는 타 배리어(200)의 수용부가 결합하게 된다. 한편, 일측의 엔드 블록(310)에는 배리어(200)를 향하여 돌출부(330)만이 형성되며, 타측의 엔드 블록(320)에는 돌출부(330)에 대응하는 수용부(335)만이 형성된다. 이러한 구조를 통하여 엔드 블록(310)과 배리어(200)들이 결합한다.
도 6 및 도 7을 참조하여 디개싱부를 설명한다. 도 6은 일 실시예에 따른 디개싱부의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 디개싱부의 모습을 나타내는 저면 사시도이다.
본 실시예에 따른 디개싱부(400)는 중공의 사각통 형상으로 형성된다. 즉, 디개싱부(400)의 저면에는 앞서 설명한 배터리셀의 벤트부로부터 유입될 수 있는 가스가 유입되는 유입구(420)가 형성된다. 디개싱부(400)의 몸체(410) 내측에는 유입구(420)를 통하여 유입된 가스를 외부로 유도하기 위한 유로가 형성된다.
도 8 내지 도 10을 참조하여 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 외골격 구조, 즉 강성 구조를 설명한다. 도 8은 일 실시예에 따른 보강 배리어의 모습을 나타내는 종단면도이고, 도 9는 일 실시예에 따른 디개싱부를 포함하는 강성 구조를 나타내는 사시도이며, 도 10은 도 9의 강성 구조의 중앙부를 절개하여 바라본 종단면도이다.
앞서 설명한 바와 같이 보강 배리어(250)는 상하를 관통하는 체결공 형태의 체결부(270)가 형성된다. 도 9에 도시된 바와 같이 한 쌍의 측면 플레이트(500)와 한 쌍의 엔드 블록(310, 320)들은 각각 서로 체결 또는 고정됨으로써 구조적인 면에서의 외골격을 형성한다. 이 때 보강 배리어(250)는 측면 프레임(500)의 중앙부에 양 단부가 각각 고정되고, 밴드부(450)를 통하여 디개싱부(400)와 고정된다. 또한 디개싱부(400)는 엔드 블록들(310, 320)에도 밴드부(450)를 통하여 고정된다.
일례로, 밴드부(450)는 중앙부가 디개싱부(400)의 외주면을 감싸도록 구비되고, 도 10에 도시된 바와 같이 양 단부가 앞서 설명한 바와 같이 볼트로 체결부(270) 등에 고정된다. 또한, 디개싱부(400)의 단부들은 밴드부(450)를 통하여 엔드 블록들(310, 320) 각각에 고정될 수 있고, 이때, 각 밴드부는 디개싱부의 외측 주위로 연장할 수 있다.
본 실시예에 따른 디개싱부(400)는 금속재질, 일례로, 견고한 금속인 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 된다. 종래의 디개싱과 관련된 구성들은 단순히 내부의 가스를 외부로 유출시키는 것에 한정되어 있었으나, 본 실시예에 따른 배터리 모듈은 디개싱부(400)를 금속재질로 형성하고, 디개싱부(400)와 강성 구조간의 결합 구조를 도입함으로써 전체적인 배터리 모듈의 구조적 강성을 증가시킬 수 있었다.
즉, 금속 재질의 디개싱부(400)는 보강 배리어(250) 및 측면 프레임(500) 등과 연결되어 이러한 강성 구조가 중앙부에서 뒤틀리거나 무게에 의하여 아래로 쳐지는 것을 방지한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 배터리 모듈의 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있는 디개싱부를 포함한다.
또한, 배터리 모듈의 구조적인 강성을 향상시킬 수 있는 배리어들 사이에 연결 구조를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 외골격 구조는 금속 재질로 이루어지는 측면 프레임들, 엔드 블록들 및 디개싱부를 통하여 이루어진다. 따라서, 배터리 모듈의 전체적인 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.
측면 프레임과 배터리 어레이 사이에 완충 부재를 구비함으로써 본 발명에 따른 배터리 모듈이 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등에 이용되는 경우라도 배터리셀 자체에 직접적으로 외부의 진동이 전달되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한 보강 배리어를 구비하여 금속재질의 디개싱부와 고정되도록 함으로써 배터리 모듈의 전체적인 길이가 길어지는 경우에도 구조적인 건전성을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 배터리 모듈로 구현될 수 있다.
10: 배터리 모듈 50 : 배터리 어레이
100: 배터리셀 200: 배리어
250: 보강 배리어 270 : 체결부
310, 320 : 한 쌍의 엔드블록 400 : 디개싱부
450 : 밴드부 500 : 측면 프레임

Claims (20)

  1. 배터리 어레이 내 제1 방향으로 배열되는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
    복수의 배리어들-상기 배리어들 중 인접하는 한 쌍의 배리어들은 그들 사이에 배터리 셀을 장착함-; 및
    적어도 한 쌍의 마주보는 프레임 부재들을 포함하는 프레임-상기 배터리 어레이 및 상기 배리어들은 상기 마주보는 프레임 부재들 사이에 존재하고 그것들의 내부로 배치됨-;을 포함하되,
    상기 프레임은, 상기 배터리 어레이의 최외곽 측면들에 위치하는 한 쌍의 엔드 블록들;
    상기 엔드 블록들을 연결하는 측면 프레임들; 및
    상기 복수의 배터리 셀들 각각의 벤트부들 위에 놓이고, 상기 배터리 셀들로부터 배출된 가스를 상기 배터리 모듈 밖으로 안내하는 통로를 제공하는 디개싱부-상기 디개싱부는 상기 프레임 내에 상기 배터리 어레이의 배터리 셀들 및 배리어들을 견고하게 지지함-;를 포함하며,
    상기 배터리 모듈은, 상기 배터리 어레이의 중앙 영역 내에 인접하는 배터리 셀들 사이에 보강 배리어;를 더 포함하고,
    상기 보강 배리어는 상기 디개싱부를 상기 보강 배리어로 체결하기 위하여, 보강 배리어의 상하를 관통하는 한 쌍의 체결부를 포함하며,
    상기 체결부에는, 상기 디개싱부를 둘러싸는 밴드부에 결합되는 볼트가 끼워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배리어들은 상기 배리어들을 서로 연결하기 위한 연결부들을 포함하고, 상기 인접하는 한 쌍의 배리어들은 상기 연결부들에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    각 연결부는, 상기 배리어의 일측에 상기 제1 방향으로 돌출되는 돌출부와 상기 배리어의 타측에 형성되는 수용부를 포함하고,
    상기 배리어들 중 어느 하나의 배리어의 상기 돌출부는 인접하는 배리어의 상기 수용부와 상기 제1 방향을 따라 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 엔드 블록들 중 어느 하나의 엔드 블록은 상기 제1 방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하고, 다른 하나의 엔드 블록은 수용부를 포함하며,
    상기 어느 하나의 엔드 블록의 돌출부는 그것에 인접하는 배리어의 상기 연결부와 결합되고, 상기 다른 하나의 엔드 블록의 수용부는 그것에 인접하는 배리어의 상기 연결부와 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디개싱부는 상기 체결부로부터 상기 디개싱부의 외측 주위로 연장하는 밴드부를 통하여 상기 보강 배리어의 체결부로 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밴드부는 상기 보강 배리어의 체결부에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보강 배리어는 상기 프레임의 측면 프레임들과 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향으로의 상기 보강 배리어의 최대 두께는 상기 제1 방향으로의 상기 배리어들 각각의 최대 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 보강 배리어는 절연 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보강 배리어는 상기 배리어들의 연결부들과 결합하기 위한 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 측면 프레임들은 상기 배터리 어레이의 모서리 위에 놓이는 상부 절곡면, 및 상기 배터리 어레이의 모서리 아래에 놓이는 하부 절곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 배터리 어레이 내 제1 방향으로 배열되는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
    복수의 배리어들-상기 배리어들 중 인접하는 한 쌍의 배리어들은 그들 사이에 배터리 셀을 장착함-; 및
    적어도 한 쌍의 마주보는 프레임 부재들을 포함하는 프레임-상기 배터리 어레이 및 상기 배리어들은 상기 마주보는 프레임 부재들 사이에 존재하고 그것들의 내부로 배치됨-;을 포함하되,
    상기 프레임은, 상기 배터리 어레이의 최외곽 측면들에 위치하는 한 쌍의 엔드 블록들;
    상기 엔드 블록들을 연결하는 측면 프레임들; 및
    상기 복수의 배터리 셀들 각각의 벤트부들 위에 놓이고, 상기 배터리 셀들로부터 배출된 가스를 상기 배터리 모듈 밖으로 안내하는 통로를 제공하는 디개싱부-상기 디개싱부는 상기 프레임 내에 상기 배터리 어레이의 배터리 셀들 및 배리어들을 견고하게 지지함-;를 포함하며,
    상기 측면 프레임들은 상기 배터리 어레이의 모서리 위에 놓이는 상부 절곡면, 및 상기 배터리 어레이의 모서리 아래에 놓이는 하부 절곡면을 포함하고,
    상기 배터리 모듈은, 상기 상부 절곡면과 상기 배터리 어레이 사이, 및 상기 하부 절곡면과 상기 배터리 어레이 사이 중 적어도 하나에 위치하는 완충 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 완충 부재는 상기 배터리 어레이의 배터리 셀들로 전달되는 외부 진동들 또는 충격을 완화하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  16. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 디개싱부의 단부들은 밴드부들-각 밴드부는 상기 디개싱부의 외측 주위로 연장함-을 통하여 엔드 블록들 각각에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  17. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 측면 프레임들은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  18. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 디개싱부는 상기 배터리 셀들의 벤트부들 각각에 대응하는 개별 유입구들-상기 유입구들은 배출된 가스를 상기 디개싱부의 중공 유로로 안내함-을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  19. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 디개싱부는 금속 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 금속 재질은 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
KR1020140083126A 2013-07-26 2014-07-03 배터리 모듈 KR102257681B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361858834P 2013-07-26 2013-07-26
US61/858,834 2013-07-26
US14/226,390 US9553289B2 (en) 2013-07-26 2014-03-26 Battery module
US14/226,390 2014-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150013013A KR20150013013A (ko) 2015-02-04
KR102257681B1 true KR102257681B1 (ko) 2021-05-28

Family

ID=51292797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140083126A KR102257681B1 (ko) 2013-07-26 2014-07-03 배터리 모듈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9553289B2 (ko)
EP (1) EP2830124B1 (ko)
KR (1) KR102257681B1 (ko)
CN (1) CN104347833B (ko)
IN (1) IN2014DE01970A (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102222888B1 (ko) 2014-04-09 2021-03-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리모듈
US10199621B2 (en) * 2015-06-11 2019-02-05 Ford Global Technologies, Llc Battery cell spacer for establishing dielectric barriers within a battery assembly
JP6685761B2 (ja) * 2016-02-19 2020-04-22 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
CN105742539B (zh) * 2016-04-21 2019-04-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电芯模组
CN108075067A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 比亚迪股份有限公司 电池包
GB2572303B (en) 2017-06-19 2020-12-02 Tti Macao Commercial Offshore Ltd Surface cleaning apparatus
KR102106448B1 (ko) * 2017-12-11 2020-05-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102330377B1 (ko) * 2018-10-12 2021-11-22 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치
CN210092179U (zh) 2019-07-26 2020-02-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模组、电池包和车辆
WO2021026978A1 (zh) * 2019-08-09 2021-02-18 欣旺达电动汽车电池有限公司 电池模组
CN112331981B (zh) * 2019-10-15 2021-09-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包和车辆
CN111403657B (zh) * 2020-03-31 2022-04-01 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种电池热失控气体排放装置、电池模组及汽车
JP7378905B2 (ja) 2021-05-19 2023-11-14 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電池モジュール
KR20230052033A (ko) * 2021-10-12 2023-04-19 엘지전자 주식회사 에너지저장장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010251019A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Sanyo Electric Co Ltd バッテリシステム
US20120270083A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-25 Myung-Chul Kim Battery module
US20130189559A1 (en) * 2010-09-24 2013-07-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Frame System for Battery Cells and Battery Module

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030049521A1 (en) * 2001-09-11 2003-03-13 Japan Storage Battery Co., Ltd. Lead acid battery
JP2009135088A (ja) * 2007-10-29 2009-06-18 Panasonic Corp 電池パックおよび電池搭載機器
JP5183171B2 (ja) * 2007-11-28 2013-04-17 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP5334420B2 (ja) 2008-01-16 2013-11-06 三洋電機株式会社 バッテリシステム
CN104505476B (zh) * 2009-05-14 2017-09-15 株式会社杰士汤浅国际 电池组
JP5657273B2 (ja) * 2009-05-15 2015-01-21 日産自動車株式会社 積層型電池、電池モジュール及び積層型電池の製造方法
KR101127602B1 (ko) 2009-10-22 2012-03-22 에스비리모티브 주식회사 배터리 유닛 및 이를 구비하는 배터리 팩
US9147916B2 (en) * 2010-04-17 2015-09-29 Lg Chem, Ltd. Battery cell assemblies
US8999557B2 (en) 2010-04-21 2015-04-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack with elastic frame
US8748021B2 (en) * 2010-10-19 2014-06-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
US9196883B2 (en) 2010-11-04 2015-11-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
KR101282519B1 (ko) * 2011-08-02 2013-07-04 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 모듈
KR101292984B1 (ko) * 2011-08-22 2013-08-02 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 모듈
US8999548B2 (en) * 2013-03-13 2015-04-07 GM Global Technology Operations LLC Liquid-cooled battery module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010251019A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Sanyo Electric Co Ltd バッテリシステム
US20130189559A1 (en) * 2010-09-24 2013-07-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Frame System for Battery Cells and Battery Module
US20120270083A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-25 Myung-Chul Kim Battery module

Also Published As

Publication number Publication date
US9553289B2 (en) 2017-01-24
CN104347833B (zh) 2019-07-12
EP2830124B1 (en) 2020-05-06
US20150030894A1 (en) 2015-01-29
CN104347833A (zh) 2015-02-11
EP2830124A1 (en) 2015-01-28
IN2014DE01970A (ko) 2015-07-24
KR20150013013A (ko) 2015-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102257681B1 (ko) 배터리 모듈
US9929427B2 (en) Battery module having reinforcing barrier with metal member
KR101680709B1 (ko) 배터리 모듈 케이스
JP6570050B2 (ja) バッテリパック
KR101292984B1 (ko) 배터리 모듈
EP2624330B1 (en) Battery Pack
US9786965B2 (en) Power source device
KR102222887B1 (ko) 배터리 모듈
KR101252952B1 (ko) 배터리 셀의 유동을 방지하는 배터리 모듈
JP5208951B2 (ja) 電池システム、並びにそれを備えた電気車両又はハイブリッド電気車両
KR101730959B1 (ko) 밀폐부재가 마련된 배터리 팩
KR101126889B1 (ko) 배터리 팩
KR101799565B1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
EP2450978B1 (en) Battery module
JP2006156392A (ja) 二次電池モジュールおよびこれに適用される単位電池固定用エンドプレート
KR101252949B1 (ko) 배터리 모듈
KR101209935B1 (ko) 배터리팩 고정장치
KR20060085775A (ko) 이차 전지 모듈
KR101722344B1 (ko) 조전지
US20190288252A1 (en) End plate, housing, and battery module
KR101426618B1 (ko) 끼움식 조립부재를 이용한 전지모듈
AU2016204458A1 (en) Battery module
KR101303416B1 (ko) 하우징의 구조가 개선된 배터리 모듈
CN113795976A (zh) 汇流条板
EP2450979B1 (en) Battery module

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant