KR102298105B1 - 스웰링 게이지를 구비한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 모듈 하우징 속에 수납되는 배터리 셀들의 스웰링 양을 직관적으로 확인할 수 있는 배터리 모듈로서, 상기 모듈 하우징 속에 수납되고 상기 배터리 셀들을 적층시켜 형성한 셀 적층체의 길이 방향에 따른 양쪽 측면 중 적어도 일측면에 대면하게 배치되는 셀 가압판; 및 상기 셀 가압판의 표면으로부터 돌출되게 마련되는 스웰링 게이지를 포함하고, 상기 배터리 셀들이 스웰링할 때, 상기 스웰링 게이지가 상기 모듈 하우징에 형성시켜 놓은 게이지 홀을 통해 상기 모듈 하우징의 외부로 밀려나와 그 길이를 측정함으로써 배터리 셀들의 스웰링 양을 확인 수 있게 마련된 배터리 모듈이 제공될 수 있다.

Description

스웰링 게이지를 구비한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{Battery module with swelling gauge and battery pack including the same}
본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 배터리 셀들의 스웰링 양을 직관적으로 관찰할 수 있는 스웰링 게이지를 구비한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 다양한 제품군에 적용성이 높고, 높은 에너지 밀도를 가지는 전기적 특성을 가지고 있다. 이러한 이차 전지는 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 전력 저장 장치 등에 적용되고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 모듈을 연결한 구조를 갖는다. 개개의 배터리 셀은 전극 조립체로서, 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 배터리 모듈의 배터리 셀의 경우 반복적인 충방전시 배터리 셀이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 일어난다. 이러한, 스웰링 현상을 감안하여 종래의 배터리 모듈에서 배터리 셀의 적층 배치 시 배터리 셀들을 일정한 간격 이격 배치시키거나, 스웰링 시 배터리 셀을 지지하기 위한 압축 패드를 배터리 셀들 사이에 배치하였다.
그러나 배터리 모듈에 상술한 압축 패드를 사용하거나 배터리 셀들 간에 간격 두면 그만큼 단위 부피당 에너지 밀도가 감소하는 문제가 있다. 또한, 배터리 셀들 사이에 압축 패드를 사용하는 경우는 배터리 모듈의 제조 공정이 복잡해지고, 배터리 모듈의 제조 단가를 높이게 되는 문제가 있다. 따라서 이에 대한 개선이 필요하다.
또한, 배터리 셀들의 스웰링은 배터리 모듈의 안전과 관련된 것이므로 스웰링이 발생했는지, 스웰링이 발생했다면 변형이 얼마나 일어났는지 파악하는 것도 매우 중요하다 할 수 있다.
그런데 일반적으로 종래에는 배터리 모듈의 외형보고 그 내부 배터리 셀들의 스웰링 여부를 추측하거나, 구조 해석기법과 실험 모듈의 치수 측정 등을 통해 간접적으로 배터리 셀들의 스웰링 양을 유추하고 있다. 이 때문에 일반 사용자는 배터리 모듈 내부의 배터리 셀들이 정확히 얼마나 스웰링되었는지 파악하기가 더욱 어렵다. 이에 당업자를 비롯한 일반 사용자 등 누구나 배터리 셀들의 스웰링 여부 및 스웰링 양을 쉽게 확인할 수 있는 방안이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1272915호 2013.06.11. 기아자동차 주식회사
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자, 배터리 모듈의 에너지 밀도를 저하시키지 않으면서 배터리 셀들의 스웰링을 완화시킬 수 있는 방안과 배터리 셀들의 스웰링 양을 배터리 모듈의 외부에서 직관적으로 쉽게 파악할 수 있는 방안을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모듈 하우징 속에 수납되는 배터리 셀들의 스웰링 양을 직관적으로 확인할 수 있는 배터리 모듈로서, 상기 모듈 하우징 속에 수납되고 상기 배터리 셀들을 적층시켜 형성한 셀 적층체의 길이 방향에 따른 양쪽 측면 중 적어도 일측면에 대면하게 배치되는 셀 가압판; 및 상기 셀 가압판의 표면으로부터 돌출되게 마련되는 스웰링 게이지를 포함하고, 상기 배터리 셀들이 스웰링할 때, 상기 스웰링 게이지가 상기 모듈 하우징에 형성시켜 놓은 게이지 홀을 통해 상기 모듈 하우징의 외부로 밀려나오게 되는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
상기 셀 가압판과 상기 모듈 하우징 사이 공간에 완충 부재가 더 개재될 수 있다.
상기 완충 부재는 판 스프링일 수 있다.
상기 판 스프링은 적어도 하나 이상의 굴곡을 가지고 그 일면은 상기 셀 가압판의 표면에 접하고 그 타면은 상기 모듈 하우징의 표면에 접하게 배치될 수 있다.
상기 판 스프링은 상기 스웰링 게이지가 통과하는 판홀을 구비하여 상기 스웰링 게이지에 매달린 상태로 상기 셀 가압판에 접촉 배치될 수 있다.
상기 스웰링 게이지는, 상기 셀 가압판의 정중앙에 위치할 수 있다.
상기 스웰링 게이지는, 상기 셀 가압판의 정중앙에 위치하는 제1 스웰링 게이지; 및 상기 셀 가압판의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 영역에 마련되는 제2 스웰링 게이지 및 제3 스웰링 게이지를 더 포함할 수 있다.
상기 모듈 하우징은, 상기 셀 적층체의 상부에 배치되는 탑 플레이트, 상기 셀 적층체의 하부에 배치되는 바틈 플레이트, 상기 게이지 홀을 구비하고 상기 셀 적층체의 양쪽 측면부에 각각 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 상호 조립해서 형성될 수 있다.
상기 탑 플레이트와 상기 바틈 플레이트는 길이 방향에 따른 양쪽 모서리 영역이 절곡되어 마련된 절곡부를 포함하고, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트는 길이 방향에 따른 양쪽 모서리 영역이 단차지게 마련된 단차부를 포함하며, 상기 단차부가 상기 절곡부 안쪽에 형상 맞춤될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 모듈의 에너지 밀도를 저하시키지 않으면서 배터리 셀들의 스웰링을 완화시킬 수 있고 배터리 셀들의 스웰링 양을 배터리 모듈의 외부에서 직관적으로 파악할 수 있는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
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 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 가압판, 완충 부재, 사이드 플레이트의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 5는 도 4의 배터리 셀들의 스웰링 시 주요 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 가압판, 완충 부재, 사이드 플레이트의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 사시도, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 부분 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 가압판, 완충 부재, 사이드 플레이트의 분해 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 셀 적층체(10), 모듈 하우징(20), 셀 가압판(30), 완충 부재(40) 및 스웰링 게이지(50)를 포함한다.
셀 적층체(10)는 넓은 면이 서로 대면하게 적층된 파우치형 배터리 셀(11)들로 구성된 배터리 셀(11)들의 집합체일 수 있다. 다시 말하면, 본 실시예에서 셀 적층체(10)는 파우치형 배터리 셀(11)들이 나란히 세워져 수평 방향으로 적층된 형태로 모듈 하우징(20) 속에 최대한 밀집 배치되게 구성된다.
상기 파우치형 배터리 셀(11)들은 파우치 외장재, 상기 파우치 외장재에 수납 가능하게 마련된 전극 조립체와 전해질로 구성된 이차전지를 의미한다. 예컨대, 파우치형 외장재는, 2개의 파우치로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고 이러한 파우치의 내부 공간에 전극 조립체가 수납될 수 있다. 2개의 파우치 둘레는 서로 융착됨으로써, 전극 조립체가 수용된 내부 공간이 밀폐될 수 있다. 상기 전극 조립체에 전극 리드(12)가 부착될 수 있고, 이러한 전극 리드(12)가 파우치 외장재의 융착부 사이에 개재되어 파우치 외장재의 외부로 노출됨으로써 배터리 셀(11)의 전극 단자로서 기능할 수 있다.
도면의 편의상 자세히 도시하지 않았으나, 상기 배터리 셀(11)들은 전극 리드(12)들이 ICB 보드(미도시)에 구비되는 버스바(미도시)들에 용접되어 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다. 상기 ICB 보드 및 버스바들은 모듈 커버(61,62)로 차폐될 수 있다.
모듈 하우징(20)은 셀 적층체(10)를 수납할 수 있는 내부 공간을 가지며, 수납된 배터리 셀(11)들에 대한 기계적 지지력을 제공하고 외부의 충격 등으로부터 보호하는 역할을 한다. 따라서 모듈 하우징(20)은 강성이 확보될 수 있도록 금속 재질로 마련되는 것이 바람직할 수 있다. 물론 본 발명의 권리범위가 금속 재질의 모듈 하우징(20)에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 하우징(20)은 탑 플레이트(21), 바틈 플레이트(22), 좌측 사이드 플레이트(23,24), 우측 사이드 플레이트(23,24)로 구성된 4개의 플레이트를 포함한다.
탑 플레이트(21)는 셀 적층체(10)의 상부에 배치되고, 바틈 플레이트(22)는 셀 적층체(10)의 하부에 배치된다. 그리고 한 쌍의 사이드 플레이트(23,24)들은 셀 적층체(10)의 길이 방향에 따른 좌측면과 우측면에 각각 배치된다. 이러한 4개의 플레이트들이 상호 조립되어 각 관 형상의 모듈 하우징(20)이 형성된다. 예컨대, 상기 4개의 플레이트들은 스냅-핏(snap-fit) 또는 용접 방식으로 상호 조립될 수 있다.
특히, 본 실시예의 모듈 하우징(20)은 배터리 셀(11)들의 스웰링을 고려하여 모듈 하우징(20)의 내부에서 외부 방향으로 작용하는 힘에 잘 견딜 수 있는 조립 구조를 갖는다.
이를 위해, (도 4를 참조) 탑 플레이트(21)와 바틈 플레이트(22)는 길이 방향에 따른 양쪽 모서리 영역이 절곡되어 마련된 절곡부(21a,22a)를 포함하고, 한 쌍의 사이드 플레이트(23,24)는 길이 방향에 따른 양쪽 모서리 영역이 단차지게 마련된 단차부(23a)를 포함한다.
상기 사이드 플레이트(23,24)의 단차부(23a)는 상기 탑 플레이트(21)와 바틈 플레이트(22)의 절곡부(21a,22a)의 안쪽에 형상 맞춤된다. 이 경우, 모듈 하우징(20)의 내부에서 외부 방향으로 힘이 가해질 때 탑 플레이트(21)와 바틈 플레이트(22)가 사이드 플레이트(23,24)를 잡아주어 사이드 플레이트(23,24)의 변형을 줄일 수 있다.
이러한 모듈 하우징(20) 내에서 배터리 셀(11)들의 스웰링을 완화시키기 위한 방편으로, 도 4와 같이, 상기 사이드 플레이트(23,24)와 최외곽 배터리 셀(11) 사이에 셀 가압판(30)과 완충 부재(40)가 더 배치된다.
다시 말하면, 셀 가압판(30)은 셀 적층체(10)의 길이 방향에 따른 양쪽 측면 전체 면적과 대면하게 배치되고, 이러한 셀 가압판(30)과 사이드 플레이트(23,24) 사이에 완충 부재(40)가 개재된다.
셀 가압판(30)은, 셀 적층체(10)와의 밀착력 확보 방편으로, 최외곽 배터리 셀(11)에 접착될 수 있다. 그리고 완충 부재(40)로는 판 스프링(40)이 채용된다. 판 스프링(40)은 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 굴곡이 반복적으로 형성된 것으로 그 일면은 셀 가압판(30)에 접하고 그 타면은 사이드 플레이트(23,24)에 접하게 배치된다. 판 스프링(40)의 대안으로는 압축 폼(form)이나 고무 패드 등이 채용될 수도 있다.
본 실시예는 셀 가압판(30)과 완충 부재(40)를 한 쌍으로 하여 총 2 쌍의 셀 가압판(30)과 완충 부재(40)를 셀 적층체(10)의 양쪽 측면에 배치하여 배터리 셀(11)들의 스웰링 시 완충력을 강화하였다. 그러나 셀 적층체(10)의 일 측면에만 셀 가압판(30)과 완충 부재(40)를 배치하고 모듈 하우징(20) 내에 배터리 셀(11)을 추가할 수 있는 공간을 더 확보하여 에너지 밀도를 더 높이는 설계도 가능하다.
이러한 구성에 의하면, 모듈 하우징(20) 내의 셀 적층체(10)가 판 스프링(40)과 셀 가압판(30)에 의해 탄성적으로 압박된 상태로 구속될 수 있다. 이 경우 셀 가압판(30)의 압박력과 배터리 셀(11)들의 팽창력이 상쇄될 수 있어 충방전 중 배터리 셀(11)들의 스웰링 정도가 완화될 수 있다.
배터리 셀(11)들의 팽창력이 셀 가압판(30)의 압박력보다 강해지면, 도 4의 판 스프링(40)이 도 5의 판 스프링(40)처럼 변형된다. 즉, 판 스프링(40)은 그 굴곡 내지 주름 패턴이 펴져지면서 상하 방향으로 신장된다. 이와 같이 판 스프링(40)이 변형됨으로써 배터리 셀(11)들의 팽창력을 일부 흡수해 주기 때문에 모듈 하우징(20)은 그 외형이 덜 변형될 수 있다. 참고로, 모듈 하우징(20)까지 팽창하게 되면 해당 배터리 모듈(1)뿐만 아니라 해당 배터리 모듈(1)에 인접해 있는 다른 배터리 모듈(1)이나 전자 장치에 압력이 가해져 안전상 좋지 않다.
한편, 본 발명의 배터리 모듈(1)은 스웰링 게이지(50)가 더 포함되어 있어 배터리 셀(11)들이 스웰링할 때 그 정도를 쉽게 알 수 있다. 자세히 후술하겠으나, 상기 스웰링 게이지(50)는 배터리 모듈(1) 외부에서 확인할 수 있게 마련되어 있어 누구라도 직관적으로 배터리 셀(11)들의 스웰링 양을 파악할 수 있다. 따라서 사용자가 스웰링 게이지(50)를 보고 배터리 모듈(1)의 사용을 중지하거나 배터리 모듈(1)의 수명을 가늠하여 배터리 모듈(1)을 미리 교체할 수 있다.
이하에서는 다시 도 3 내지 도 5를 참조하여, 이러한 스웰링 게이지(50)의 구조와 활용을 자세히 설명한다.
스웰링 게이지(50)는 셀 가압판(30)의 표면으로부터 돌출된 형태로 셀 가압판(30)과 일체로 형성될 수 있다. 예컨대 스웰링 게이지(50)는 원 기둥, 다각 형상의 기둥 또는 스틸자 형상 등 길이를 측정할 수 있는 형상라면 무방하다. 또한, 스웰링 게이지(50)와 셀 가압판(30)을 따로 제작한 다음, 스웰링 게이지(50)를 셀 가압판(30)에 스크류 체결 방식 등으로 결합하는 것도 가능하다.
사이드 플레이트(23,24)에는 상기 스웰링 게이지(50)의 통과를 허용하는 게이지 홀(H1)이 더 마련된다. 따라서 스웰링 게이지(50)는, 도 5과 같이 배터리 셀(11)들이 스웰링할 때 사이드 플레이트(23,24)에 형성시켜 놓은 게이지 홀(H1)을 통해 모듈 하우징(20)의 외부로 밀려나올 수 있다.
이때 게이지 홀(H1)을 기준으로 모듈 하우징(20)의 외부로 튀어나온 게이지 홀(H1)의 선단부의 길이를 측정함으로써 배터리 셀(11)들의 스웰링 양을 파악할 수 있다. 스웰링 양에 대한 정보를 보다 쉽게 알 수 있도록 스웰링 게이지(50)에는 스케일(51)이 표시될 수 있다.
툭히 본 실시예의 스웰링 게이지(50)는 셀 가압판(30)의 정중앙에 위치한다. 이는 배터리 셀(11)이 팽창시 가운데 부분이 가장 볼록하게 팽창하는 것을 감안한 것이다. 즉, 셀 가압판(30)의 정중앙은 배터리 셀(11)들의 팽창에 따른 영향을 가장 크게 받는 곳으로 이곳에 스웰링 게이지(50)를 배치함으로써 배터리 셀(11)들의 스웰링 양을 가장 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 판 스프링(40) 또한 정중앙에 상기 스웰링 게이지(50)의 통과를 허용하는 판홀(H2)을 더 구비한다. 이로써 배터리 셀(11)들의 스웰링 시 스웰링 게이지(50)와 판 스프링(40)의 충돌을 피할 수 있을 뿐만 아니라 판 스프링(40)을 상기 스웰링 게이지(50)에 매달 수 있어 셀 가압판(30)과 판 스프링(40)의 중심이 서로 일치하게 접촉 배치하기 편리하다.
이에 대해 더 부연 설명하면, 스웰링 게이지(50)와 판 스프링(40)의 충돌을 피하는 방안으로, 예컨대 2개 이상의 판 스프링(40)을 사용하여 스웰링 게이지(50)를 기준으로 그 좌,우측편에 분할 배치하는 것도 가능하다. 그러나 다음의 이유에서 하나의 판 스프링(40)을 사용하고 판홀(H2)을 두는 것이 가장 효과적일 수 있다.
판 스프링(40)은 배터리 셀(11)의 스웰링 시 변형될 것을 고려해 셀 가압판(30) 및 사이드 플레이트(23,24)의 폭(Z축 방향)보다 그 폭이 작게 마련된다. 이 때문에 판 스프링(40)과 셀 가압판(30)의 중심을 일치시키기 위해서는 판 스프링(40)을 바틈 플레이트(22)에서 소정 높이만큼 이격시켜 놓아야 하는 문제가 있다. 그런데 이러한 문제는 본 실시예와 같이 판 스프링(40)에 판 홀을 뚫어 판 스프링(40)을 상기 스웰링 게이지(50)에 매담으로써 간단하게 해결된다. 또한, 여러 개의 작은 판 스프링(40)을 사용하는 경우보다 하나의 큰 판 스프링(40)을 사용하는 것이 배터리 셀(11)들의 팽창력을 균일하게 흡수할 수 있고 설치도 더 쉬워 효과적일 수 있다.
이어서 상기 스웰링 게이지(50)의 활용 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.
우선, 배터리 모듈(1) 내부의 배터리 셀(11)들이 스웰링 상태인지 여부는 모듈 하우징(20)의 사이드 플레이트(23,24)에서 스웰링 게이지(50)의 선단부가 튀어나왔는지를 보면 간단하게 파악된다.
나아가 배터리 셀(11)들의 스웰링 양을 더 정확히 알고자 한다면 스웰링 게이지(50)의 스케일을 확인하면 된다. 즉, 사이드 플레이트(23,24)의 게이지 홀(H1) 밖으로 튀어나와 있는 스웰링 게이지(50)의 선단부 길이가 곧 배터리 셀(11)들의 스웰링 양을 뜻한다. 예컨대, 스웰링 게이지(50)의 스케일 중 특정 지점을 적색으로 표시해두고 이 특정 지점이 게이지 홀(H1) 밖에 있으면 위험한 상태로 판정하고 사용자가 미리 필요한 조치를 할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 가압판(30), 완충 부재(40), 사이드 플레이트(23)의 분해 사시도이다.
이어서 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(1)의 스웰링 게이지(50a~50c) 설치 구조를 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
전술한 실시예는 스웰링 게이지(50)가 셀 가압판(30)의 정중앙에 하나이나, 본 실시예에 따른 스웰링 게이지(50a~50c)는 복수 개로서, 즉 도 6에 도시한 바와 같이, 셀 가압판(30)의 정중앙에 위치하는 제1 스웰링 게이지(50a)와, 셀 가압판(30)의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 영역에 마련되는 제2 스웰링 게이지(50b) 및 제3 스웰링 게이지(50c)를 포함한다.
또한, 사이드 플레이트(23)의 게이지 홀(H1a~H1c)과 판 스프링(40)의 판홀(H2a~H2c)도 상기 3개의 스웰링 게이지(50a~50c)에 대응하게 3개씩 구비된다.
전술한 실시예의 경우, 배터리 셀(11)들의 팽창이 일반적으로 가장 심한 정중앙 부분의 스웰링 양만 측정이 가능하다 한다면, 본 실시예는 배터리 셀(11)들의 양쪽 가장자리 영역의 스웰링 양을 추가로 파악할 수 있다. 또한, 배터리 셀(11)들의 팽창이 영역 별로 어떠한지 파악이 가능할 수 있다.
또한, 셀 가압판(30)에 대한 판 스프링(40)의 고정성이 더 좋아질 수 있다. 판 스프링(40)을 3개의 스웰링 게이지(50a~50c)에 꽂아 매달 수 있으므로, 판 스프링(40)이 정중앙의 제1 스웰링 게이지(50a)를 기준으로 좌우로 회전하거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 스웰링 게이지(50)가 구성되어 있어 누구라도 배터리 셀(11)들의 스웰링 상태를 간단하게 확인하고 필요한 조치를 취할 수 있다. 이는 배터리 모듈(1)의 안전한 사용에 큰 도움이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은 상술한 배터리 모듈(1)을 하나 이상 포함한다. 상기 배터리 팩에는 배터리 모듈(1) 이외에, 배터리 모듈(1)을 수납하기 위한 케이스(미도시), 배터리 모듈(1)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
이러한 배터리 모듈(1) 또는 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차, 전력 저장장치(ESS) 및 이차전지를 에너지원으로 하는 기타 전기장치들에 적용될 수 있음은 물론이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10 : 셀 적층체
11 : 배터리 셀
20 : 모듈 하우징
21 : 탑 플레이트
22 : 바틈 플레이트
23,24 : 사이드 플레이트
30 : 셀 가압판
40 : 완충 부재
50 : 스웰링 게이지
H1 : 게이지 홀
H2 : 판홀

Claims (10)

  1. 배터리 셀들을 일방향을 따라 적층시켜 형성한 셀 적층체;
    상기 셀 적층체를 수납할 수 있는 내부 공간을 구비한 모듈 하우징;
    상기 모듈 하우징 속에 수납되고 상기 배터리 셀들의 적층 방향에 따른 상기 셀 적층체의 양쪽 측면 중 적어도 일측면에 대면하게 배치되는 셀 가압판; 및
    상기 셀 가압판의 표면으로부터 돌출되고 표면에 스케일이 표시되어 있는 스웰링 게이지를 포함하고,
    상기 스웰링 게이지는, 상기 배터리 셀들이 스웰링할 때, 상기 모듈 하우징에 형성시켜 놓은 게이지 홀을 통해 상기 모듈 하우징의 외부로 밀려나와 상기 게이지 홀을 기준으로 돌출된 상기 스웰링 게이지의 선단부의 길이를 측정하여 상기 배터리 셀들의 스웰링 양을 직관적으로 알 수 있게 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 가압판과 상기 모듈 하우징 사이에 완충 부재가 더 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 완충 부재는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판 스프링은 적어도 하나 이상의 굴곡을 가지고 그 일면은 상기 셀 가압판의 표면에 접하고 그 타면은 상기 모듈 하우징의 표면에 접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 판 스프링은 상기 스웰링 게이지가 통과하는 판홀을 구비하여 상기 스웰링 게이지에 매달린 상태로 상기 셀 가압판에 접촉 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는, 상기 셀 가압판의 정중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는, 상기 셀 가압판의 정중앙에 위치하는 제1 스웰링 게이지; 및 상기 셀 가압판의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 영역에 마련되는 제2 스웰링 게이지 및 제3 스웰링 게이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 하우징은,
    상기 셀 적층체의 상부에 배치되는 탑 플레이트, 상기 셀 적층체의 하부에 배치되는 바틈 플레이트, 상기 게이지 홀을 구비하고 상기 셀 적층체의 양쪽 측면부에 각각 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트가 상호 조립되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탑 플레이트와 상기 바틈 플레이트는 길이 방향에 따른 양쪽 모서리 영역이 절곡되어 마련된 절곡부를 포함하고, 상기 한 쌍의 사이드 플레이트는 길이 방향에 따른 양쪽 모서리 영역이 단차지게 마련된 단차부를 포함하며,
    상기 단차부가 상기 절곡부 안쪽에 형상 맞춤되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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