KR102341403B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR102341403B1 KR1020170075127A KR20170075127A KR102341403B1 KR 102341403 B1 KR102341403 B1 KR 102341403B1 KR 1020170075127 A KR1020170075127 A KR 1020170075127A KR 20170075127 A KR20170075127 A KR 20170075127A KR 102341403 B1 KR102341403 B1 KR 102341403B1
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Abstract

본 발명은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상에 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 배터리 셀들과, 상기 베이스 플레이트 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면 하부를 지지하는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 대향하도록 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면 상부를 지지하는 커버 부재를 구비하고, 상기 지지 부재 및 상기 커버 부재 중 적어도 하나는, 상기 복수개의 배터리 셀들 중 이웃하는 배터리 셀들 사이에 삽입된 돌출부를 갖는, 배터리 모듈을 제공한다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명의 실시예들은 배터리 모듈에 관한 것으로, 더 상세하게는 배터리 셀의 수명 및 안정성을 향상시키고, 공간 효율을 높일 수 있는 장착구조를 이용한 배터리의 모듈 에 관한 것이다.
최근 전자 및 통신 산업의 급속한 발전으로, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, PDA 등의 모바일 전자 기기의 보급이 증가하고 있다. 한편, 모바일 전자 기기의 전원으로는 경제성을 고려하여 충·방전이 가능한 이차 전지가 널리 사용되고 있다.
이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 납 축전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등 다양한 종류가 개발되고 있다. 이러한 이차 전지는 회로와 합쳐져서 배터리 모듈을 구성하며, 배터리 모듈의 외부 단자를 통해 충전 및 방전이 이루어진다.
한편, 배터리 모듈에는 복수개의 이차 전지를 수용하기 위한 케이스가 구비될 수 있다. 이차 전지는 사용 시간이 늘어날수록 점점 팽창하게 되는데, 이때 케이스의 구속력으로 인해 이차 전지의 일부 영역에 하중이 집중될 수 있다. 이러한 현상이 심해지면 이차 전지에는 전도성 불균형 및 국부적인 열화가 나타나고, 따라서 이차 전지의 수명 및 안정성이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 배터리 셀의 수명 및 안정성을 향상시키고, 공간 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트 상에 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 배터리 셀들, 상기 베이스 플레이트 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면 하부를 지지하는 지지 부재 및 상기 지지 부재에 대향하도록 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면 상부를 지지하는 커버 부재를 구비하고, 상기 지지 부재 및 상기 커버 부재 중 적어도 하나는, 상기 복수개의 배터리 셀들 중 이웃하는 배터리 셀들 사이에 삽입된 돌출부를 갖는, 배터리 모듈이 제공된다.
상기 베이스 플레이트와 상기 복수개의 배터리 셀들 사이에 개재된 냉각 플레이트를 더 구비할 수 있다.
상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 상면을 가지며, 상기 복수개의 배터리 셀들 각각은, 상기 제2 방향으로 돌출되어 상기 지지 부재 및 상기 커버 부재 중 적어도 하나에 결합된 고정부를 구비할 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면에 배치된 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고, 상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 지지 부재 및 상기 제2 지지 부재 사이에 배치될 수 있다.
상기 돌출부는 상기 제1 지지 부재의 측면에 형성된 제1 돌출부와, 상기 제2 지지 부재의 측면에 형성된 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 커버 부재는 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면에 배치된 제1 커버 부재 및 제2 커버 부재를 포함하고, 상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 커버 부재 및 상기 제2 커버 부재 사이에 배치될 수 있다.
상기 돌출부는 상기 제1 커버 부재의 측면에 형성된 제1 돌출부와, 상기 제2 커버 부재의 측면에 형성된 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 커버 부재는 중앙부에 개구를 갖는 프레임 형상으로 형성될 수 있다.
상기 커버 부재 및 상기 지지 부재를 연결하는 복수개의 연결 부재들을 더 구비할 수 있다.
상기 지지 부재 및 상기 커버 부재는 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 상면을 가지며, 상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제2 방향에 평행한 측면의 적어도 중앙부를 노출시킬 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 복수개의 배터리 셀들의 적어도 일부에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 복수개의 배터리 셀들의 하부 코너(corner)에 배치된 복수개의 코너 지지 부재들을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 셀의 수명 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배터리 모듈 내부의 공간을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 배터리 모듈의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리 모듈의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분"위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 배터리 모듈의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 베이스 플레이트(100), 복수개의 배터리 셀(110)들, 지지 부재(120) 및 커버 부재(130)를 구비한다.
베이스 플레이트(100)는 복수개의 배터리 셀(110)들 및 그 밖의 다른 구성 요소들이 안착되는 부재로서, 상면이 대체로 평평하게 형성될 수 있다. 또한, 베이스 플레이트(100)는 상기의 구성 요소들을 안정적으로 지지할 수 있도록 비교적 고강도 및 고강성의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 베이스 플레이트(100)는 복수개의 배터리 셀(110)들의 과도한 발열 및 팽창을 방지하기 위해 냉각 기능을 수행하는 냉각 플레이트일 수도 있다.
복수개의 배터리 셀(110)들은 충전 및 방전이 가능한 이차 전지로, 예컨대 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있다. 일 실시예로, 복수개의 배터리 셀(110)들은 각형 전지일 수 있으며, 이하 복수개의 배터리 셀(110)들이 각형 전지인 경우를 중심으로 배터리 모듈(10)의 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
복수개의 배터리 셀(110)들은 상면에 단자부(111)를 구비한다. 일 실시예로, 복수개의 배터리 셀(110)들의 상면은 제2 방향(+y 방향)으로 연장될 수 있으며, 상기 상면의 양단에 단자부(111)가 형성될 수 있다. 복수개의 배터리 셀(110)들 중 이웃하는 배터리 셀(110)들은 각각 서로 다른 극성인 양극 단자(112) 및 음극 단자(113)를 갖는다. 또한, 복수개의 배터리 셀(110)들의 상면에는 벤트부(114)가 구비될 수 있다. 벤트부(114)는 배터리 셀(110)의 안전수단으로, 배터리 셀(110) 내부에서 발생하는 기체를 외부로 방출하는 통로의 역할을 한다.
복수개의 배터리 셀(110)들은 고정부(115)를 구비할 수 있다. 일 실시예로, 고정부(115)는 상기 제1 방향(+x 방향)에 대략 평행한 측면에 형성될 수 있다. 이때 고정부(115)는 상기 측면으로부터 대략 제2 방향(+y 방향)으로 돌출되도록 형성되어 후술하는 지지 부재(120) 및/또는 커버 부재(130)에 결합될 수 있다.
도 1 등에는 고정부(115)가 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 어디까지나 예시일 뿐이다. 즉, 고정부(115)는 복수개의 배터리 셀(110)의 상면 측에 배치되어 상기 상면으로부터 대략 제2 방향(+y 방향)으로 연장된 것일 수도 있다.
이러한 복수개의 배터리 셀(110)들은 베이스 플레이트(100) 상에 제1 방향(+x 방향)으로 배열된다. 구체적으로, 복수개의 배터리 셀(110)들은 이웃하는 배터리 셀(110)들의 넓은 면들이 대향하도록 정렬될 수 있고, 이 경우 상기의 제1 방향(+x 방향)은 배터리 셀(110)의 폭방향에 대응한다.
또한, 복수개의 배터리 셀(110)들은 베이스 플레이트(100) 상에서 제1 방향(+x 방향)을 따라 서로 이격되도록 배치된다. 배터리 셀(110)이 이차 전지인 경우, 배터리 셀(110)은 오랜 시간 충·방전 작용을 반복하는 과정에서 서서히 팽창하거나, 과열, 과충전, 과방전 등이 원인이 되어 급격히 부풀어 오를 수 있다. 이때 배터리 셀(110)은 그 폭방향에 해당하는 제1 방향(+x 방향)으로 팽창하게 되는데, 이웃하는 배터리 셀(110)들 간에 이격 공간을 마련하는 경우 복수개의 배터리 셀(110)들 각각은 상기 이격 공간을 통해 충분히 팽창할 수 있는 여유가 생긴다. 따라서, 배터리 셀(110)의 변형을 방해하는 저항력이 줄어들어 배터리 셀(110)에 하중 집중이나 국소적인 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 이격 공간을 유지하기 위해, 배터리 모듈(10)은 지지 부재(120) 및 커버 부재(130)를 이용하여 복수개의 배터리 셀(110)들을 지지한다.
지지 부재(120)는 베이스 플레이트(100) 상에 배치된다. 구체적으로, 지지 부재(120)는 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면 하부를 지지한다.
일 실시예로, 지지 부재(120)는 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)를 포함할 수 있다. 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)는 제1 방향(+x 방향)으로 연장되어 복수개의 배터리 셀(110)들의 양 측면에 배치될 수 있다. 이로써 복수개의 배터리 셀(110)들은 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122) 사이에 배치되게 된다.
제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)에는 다수의 홀들이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)는 전술한 고정부(115)를 관통하는 체결 부재들이 삽입되는 체결홀(115h)들을 구비할 수 있다. 이로써 복수개의 배터리 셀(110)들의 양 측면부가 각각 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)에 결합되어, 복수개의 배터리 셀(110)들이 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122) 사이에 고정될 수 있다.
지지 부재(120)의 상부에는 커버 부재(130)가 배치된다. 커버 부재(130)는 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면 상부를 지지하도록 배치된다. 이때 커버 부재(130)는 지지 부재(120)로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 커버 부재(130)는 중앙부에 관통형 개구를 갖는 프레임 형상으로 형성될 수 있고, 이로써 복수개의 배터리 셀(110)들 상에 커버 부재(130)가 안착되거나, 복수개의 배터리 셀(110)들이 상기 관통형 개구에 삽입되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로, 커버 부재(130)는 제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)를 포함할 수 있다. 제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)는 제1 방향(+x 방향)으로 연장되어 복수개의 배터리 셀(110)들의 양 측면에 배치될 수 있으며, 이로써 전술한 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)에 대향하도록 배치될 수 있다.
제1 커버 부재(131)는 제1 돌출부(131p)를 구비할 수 있고, 제2 커버 부재(131)는 제2 돌출부를 구비할 수 있다. 구체적으로, 제1 커버 부재(131)의 배터리 셀(110)에 인접한 측면에는 제1 돌출부(131p)가 형성될 수 있고, 제2 커버 부재(131)의 배터리 셀(110)에 인접한 측면에는 제2 돌출부(132p)가 형성될 수 있다.
제1 돌출부(131p) 및 제2 돌출부(132p)는 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이에 삽입된다. 즉, 제1 돌출부(131p)는 복수개의 배터리 셀(110)들의 일단에 배치되어 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이의 이격 공간에 삽입되고, 제2 돌출부(132p)는 복수개의 배터리 셀(110)들의 타단에 배치되어 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이의 이격 공간에 삽입될 수 있다. 이때 제1 돌출부(131p) 및 제2 돌출부(132p)는 대향하도록 배치될 수 있다
이와 같이 제1 돌출부(131p) 및 제2 돌출부(132p)를 상기 이격 공간에 삽입함에 따라, 상기 이격 공간을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 이로써 복수개의 배터리 셀(110)들 각각의 팽창 변위가 상기 이격 공간에 의해 보상될 수 있게 되어, 복수개의 배터리 셀(110)들에 팽창에 대한 저항력이 심해져 배터리 셀의 수명 및 안정성을 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있다.
한편, 커버 부재(130)는 제3 커버 부재(133) 및 제4 커버 부재(134)를 더 포함할 수 있다. 제3 커버 부재(133) 및 제4 커버 부재(134)는 제2 방향(+y 방향)으로 연장되어 제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)와 결합될 수 있다. 제3 커버 부재(133) 및 제4 커버 부재(134)는 도 1 등에 도시된 것과 같이 적어도 일부가 복수개의 배터리 셀(110)들의 상면에 안착될 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 커버 부재(131), 제2 커버 부재(132), 제3 커버 부재(133) 및 제4 커버 부재(134)에 의해 둘러싸인 관통형 개구에 복수개의 배터리 셀(110)들이 삽입될 수도 있다.
또한, 도 1 등에 도시되지는 않았으나, 지지 부재(120)의 경우에도, 제2 방향(+y 방향)으로 연장된 추가 부재를 포함하여 커버 부재(130)와 같이 프레임 형으로 형성될 수도 있다.
지지 부재(120) 및 커버 부재(130)는 복수개의 연결 부재(140)들에 의해 서로 연결될 수 있다. 연결 부재(140)는 기둥 형상을 가질 수 있으며, 나사, 볼트, 핀 등과 같은 일종의 체결 부재의 역할도 할 수 있다. 즉, 연결 부재(140)는 베이스 플레이트(100)에 대략 수직한 제3 방향(+z 방향)으로 연장되어 지지 부재(120) 및 커버 부재(130) 사이를 지지하되, 양단은 각각 지지 부재(120) 및 커버 부재(130)에 결합될 수 있다.
일 실시예로, 연결 부재(140)는 커버 부재(130)를 관통하여 지지 부재(120)에 형성된 결합홀(140h)에 삽입될 수 있다. 예컨대, 연결 부재(140)가 나사나 볼트의 형상을 갖는 경우, 결합홀(140h) 또한 내면에 나사산이 형성된 나사홀 또는 너트홀일 수 있다.
도 1 등에는 복수개의 연결 부재(140)들이 대략 커버 부재(130)의 코너(corner)를 관통하여 지지 부재(120)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 어디까지나 예시일 뿐이며, 연결 부재(140)의 개수, 위치 등은 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
상술한 것과 같이 지지 부재(120) 및 커버 부재(130)가 복수개의 배터리 셀(110)들을 지지함에 따라, 복수개의 배터리 셀(110)들은 제2 방향(+y 방향)에 평행한 측면의 적어도 중앙부가 노출될 수 있다. 여기서 상기 측면은 배터리 셀(110)의 넓은 면을 의미하며, 배터리 셀(110)의 넓은 면의 적어도 중앙부가 구속되지 않음으로 인해 배터리 셀(110)의 변형 여유가 확보될 수 있음은 전술한 것과 같다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
이하에서 본 발명의 다른 실시예들을 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시된 이전 실시예 및 그 변형예들과의 차이점을 중심으로 설명하되, 이전 실시예들과 중복되는 내용은 생략 또는 축약하기로 한다.
먼저 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은 도 1 등에 도시된 이전 실시예와 마찬가지로, 베이스 플레이트(100), 복수개의 배터리 셀(110)들, 지지 부재(120) 및 커버 부재(130)를 구비한다. 다만, 이전 실시예와 달리 배터리 모듈(20)은 베이스 플레이트(100)와 복수개의 배터리 셀(110)들 사이에 개재된 냉각 플레이트(105)를 더 구비할 수 있다.
베이스 플레이트(100)는 복수개의 배터리 셀(110)들 및 그 밖의 다른 구성 요소들이 안착되는 부재이며, 이러한 베이스 플레이트(100) 상에는 냉각 플레이트(105)가 배치될 수 있다.
냉각 플레이트(105)는 복수개의 배터리 셀(110)들을 신속히 냉각시킬 수 있도록 복수개의 배터리 셀(110)들에 접촉하도록 배치될 수 있다. 또한, 냉각 플레이트(105)는 베이스 플레이트(100)의 기능을 보조할 수 있도록, 베이스 플레이트(100)와 마찬가지로 상면이 대체로 평평하고, 비교적 고강도 및 고강성의 재료로 형성될 수 있다.
냉각 플레이트(105)가 복수개의 배터리 셀(110)들을 냉각시키는 방식에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 예컨대 차가운 공기를 불어넣거나 팬(fan)을 이용하는 공냉식 방법이나, 적어도 하나의 배관을 설치하여 차가운 물을 흐르게 하는 수냉식 방법이 이용될 수 있다. 또 다른 예로, 적어도 하나의 배관을 설치하되 이 배관을 통해 냉매를 유입시켜 상기 냉매의 상변화에 의해 냉각 효과를 얻는 냉매 냉각 방법이 이용될 수도 있다.
한편, 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 것과 같이 냉각 플레이트(105) 자체가 베이스 플레이트(100)거나, 냉각 플레이트(105)가 베이스 플레이트(100)의 일부분일 수도 있음은 물론이다.
이러한 냉각 플레이트(105) 상에는 복수개의 배터리 셀(110)들이 배치되고, 복수개의 배터리 셀(110)들의 양측에는 고정부(115)와 결합되는 지지 부재(120)가 배치되어 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면 하부를 지지한다. 이때 도 4에 도시된 것과 같이 냉각 플레이트(105) 상에 복수개의 배터리 셀(110)들뿐 아니라, 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)가 함께 배치될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 냉각 플레이트(105) 상에는 복수개의 배터리 셀(110)들만 배치되고, 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)는 베이스 플레이트(100)에 직접 연결될 수도 있다.
지지 부재(120) 상부에는 커버 부재(130)가 배치되어 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면 상부를 지지한다. 이때 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)에 대향하도록 제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)가 배치될 수 있으며, 제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)를 연결하도록 제3 커버 부재(133) 및 제4 커버 부재(134)가 배치되어 프레임 형상을 갖는 커버 부재(130)를 형성할 수 있다.
제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)의 측면에는 각각 제1 돌출부(131p) 및 제2 돌출부(132p)가 구비되어, 이러한 돌출부들(131p, 132p)이 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이의 이격 공간에 삽입될 수 있다. 이로써 상기 이격 공간을 일정하게 유지하여 복수개의 배터리 셀(110)들 각각에 팽창 여유를 제공할 수 있음은 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 것과 같다.
또한, 이러한 커버 부재(130)와 지지 부재(120)를 상하로 연결하도록 복수개의 연결 부재(140)들이 더 구비될 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(30)은 도 1 등에 도시된 이전 실시예와 마찬가지로, 베이스 플레이트(100), 복수개의 배터리 셀(110)들, 지지 부재(120) 및 커버 부재(130)를 구비한다. 다만, 이전 실시예와 달리 배터리 모듈(30)은 커버 부재(130)가 아닌 지지 부재(120)에 돌출부들(121p, 122p)들이 구비될 수 있다.
베이스 플레이트(100) 상에는 복수개의 배터리 셀(110)들이 배치되고, 복수개의 배터리 셀(110)들의 양측에는 고정부(115)와 결합되는 지지 부재(120)가 배치되어 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면 하부를 지지한다. 이때 베이스 플레이트(100)는 냉각 플레이트 자체이거나 그 일부로서 냉각 플레이트를 포함하는 것일 수도 있으며, 도 4에 도시된 것과 같이 베이스 플레이트(100) 상에 별도의 부재로서 냉각 플레이트가 배치되는 것일 수도 있다.
이때 제1 지지 부재(121)는 제1 돌출부(121p)를 구비할 수 있고, 제2 지지 부재(122)는 제2 돌출부를 구비할 수 있다. 구체적으로, 제1 지지 부재(121)의 배터리 셀(110)에 인접한 측면에는 제1 돌출부(121p)가 형성될 수 있고, 제2 지지 부재(122)의 배터리 셀(110)에 인접한 측면에는 제2 돌출부(122p)가 형성될 수 있다.
제1 돌출부(121p) 및 제2 돌출부(122p)는 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이에 삽입된다. 즉, 제1 돌출부(121p)는 복수개의 배터리 셀(110)들의 일단에 배치되어 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이의 이격 공간에 삽입되고, 제2 돌출부(122p)는 복수개의 배터리 셀(110)들의 타단에 배치되어 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이의 이격 공간에 삽입될 수 있다. 이때 제1 돌출부(121p) 및 제2 돌출부(122p)는 대향하도록 배치될 수 있다.
이와 같이 지지 부재(120)에 구비된 돌출부들(121p, 122p)이 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이의 이격 공간에 삽입됨에 따라, 상기 이격 공간을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 이로써 복수개의 배터리 셀(110)들 각각의 팽창 변위가 상기 이격 공간에 의해 보상될 수 있게 되어, 복수개의 배터리 셀(110)들에 팽창에 대한 저항력이 심해져 배터리 셀의 수명 및 안정성을 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있다.
지지 부재(120) 상부에는 커버 부재(130)가 배치되어 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면 상부를 지지한다. 이때 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)에 대향하도록 제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)가 배치될 수 있으며, 제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)를 연결하도록 제3 커버 부재(133) 및 제4 커버 부재(134)가 배치되어 프레임 형상을 갖는 커버 부재(130)를 형성할 수 있다.
또한, 이러한 커버 부재(130)와 지지 부재(120)를 상하로 연결하도록 복수개의 연결 부재(140)들이 더 구비될 수 있다.
다음으로 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(40)은 베이스 플레이트(101), 복수개의 배터리 셀(110)들 및 커버 부재(130)를 구비한다는 점에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 이전 실시예들과 동일하다. 다만, 이전 실시예와 달리 배터리 모듈(40)은 제1 방향(+x 방향)으로 연장된 제1 지지 부재(121) 및 제2 지지 부재(122)가 아닌, 복수개의 배터리 셀(110)들의 적어도 일부에 대응하는 형상을 갖는 지지 부재(120c)를 구비할 수 있다.
일 실시예로, 베이스 플레이트(101) 상에 배치된 복수개의 배터리 셀(110)들의 하부 코너(corner)에는 코너 지지 부재(120c)들이 배치될 수 있다. 배터리 셀(110)이 각형 전지인 경우, 코너 지지 부재(120c)는 배터리 셀(110)의 하부 코너(corner) 형상에 대응하여 절곡되도록 형성될 수 있다.
이러한 코너 지지 부재(120c)는 배터리 셀(110)의 모든 코너에 배치될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 배터리 셀(110)의 대각선 방향 코너들에만 코너 지지 부재(120c)가 배치될 수도 있다.
본 실시예의 경우, 코너 지지 부재(120c)가 복수개의 배터리 셀(110)들에 밀착하도록 배치될 시, 이전 실시예들과 달리 복수개의 배터리 셀(110)들을 지지 부재에 결합시키기 위한 고정부(115)의 구성이 생략될 수 있다.
한편, 도 6에 도시되지는 않았으나, 지지 부재는 배터리 셀(110)의 하면의 가장자리를 따라 일주(一周)하도록 형성된 것일 수도 있다. 여기서 복수개의 배터리 셀(110)들의 하면은 전술한 상면의 반대쪽 면으로, 상기 상면과 마찬가지로 제2 방향(+y 방향)으로 연장될 수 있다.
지지 부재(120c) 상부에는 커버 부재(130)가 배치되어 복수개의 배터리 셀(110)들의 측면 상부를 지지한다. 이때 커버 부재(130)는 제1 커버 부재(131), 제2 커버 부재(132), 제3 커버 부재(133) 및 제4 커버 부재(134)를 포함하여 프레임 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 커버 부재(131) 및 제2 커버 부재(132)의 측면에는 각각 제1 돌출부(131p) 및 제2 돌출부(132p)가 구비되어, 이러한 돌출부들(131p, 132p)이 이웃하는 배터리 셀(110)들 사이의 이격 공간에 삽입될 수 있다. 이로써 상기 이격 공간을 일정하게 유지하여 복수개의 배터리 셀(110)들 각각에 팽창 여유를 제공할 수 있음은 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 것과 같다.
본 실시예의 경우, 커버 부재(130)는 지지 부재(120c)가 아닌, 베이스 플레이트(101)에 직접 연결될 수 있다. 즉, 복수개의 연결 부재(140)들을 이용하여 커버 부재(130)와 베이스 플레이트(101)를 상하로 연결할 수 있으며, 이를 위해 베이스 플레이트(101)에는 복수개의 연결 부재(140)들이 삽입되는 결합홀(140h)이 형성될 수 있다. 이와 같이 커버 부재(130)가 복수개의 연결 부재(140)들을 통하여 베이스 플레이트(101)에 직접 연결됨에 따라, 베이스 플레이트(101)는 복수개의 연결 부재(140) 등을 충분히 지지할 수 있도록 이전 실시예들보다 두껍게 형성될 수 있다.
또한, 베이스 플레이트(100)는 냉각 플레이트 자체이거나 그 일부로서 냉각 플레이트를 포함하는 것일 수도 있으며, 도 4에 도시된 것과 같이 베이스 플레이트(100) 상에 별도의 부재로서 냉각 플레이트가 배치되는 것일 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 모듈 내부의 일부 공간을 배터리 셀의 팽창을 보상하기 위한 공간으로 이용함으로써, 배터리 셀의 하중 집중을 방지하여 배터리 셀의 수명 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 중량의 케이스를 사용하지 않아도 되므로, 배터리 모듈의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 배터리 모듈
100: 베이스 플레이트
101: 냉각 플레이트
110: 배터리 셀
115: 고정부
120: 지지 부재
121: 제1 지지 부재
122: 제2 지지 부재
130: 커버 부재
131: 제1 커버 부재
132: 제2 커버 부재
133: 제3 커버 부재
134: 제4 커버 부재
121p, 131p: 제1 돌출부
122p, 132p: 제 2 돌출부
140: 연결 부재

Claims (13)

  1. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 배터리 셀들;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면 하부를 지지하는 지지 부재; 및
    상기 지지 부재에 대향하도록 배치되며, 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면 상부를 지지하는 커버 부재;를 구비하고,
    상기 지지 부재 및 상기 커버 부재 중 적어도 하나는, 상기 복수개의 배터리 셀들 중 이웃하는 배터리 셀들 사이에 삽입된 돌출부를 갖고,
    상기 돌출부는, 각각 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 일단 위치 및 타단 위치에서 상기 배터리 셀들 사이의 이격에 개재되되, 제2 방향을 따라 서로로부터 분리된 제1, 제2 돌출부를 포함하는, 배터리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 상기 복수개의 배터리 셀들 사이에 개재된 냉각 플레이트를 더 구비하는, 배터리 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 상면을 가지며,
    상기 복수개의 배터리 셀들 각각은, 상기 제2 방향으로 돌출되어 상기 지지 부재 및 상기 커버 부재 중 적어도 하나에 결합된 고정부를 구비하는, 배터리 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면에 배치된 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고,
    상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 지지 부재 및 상기 제2 지지 부재 사이에 배치되는, 배터리 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 제1 지지 부재의 측면에 형성되고, 상기 제2 돌출부는 상기 제2 지지 부재의 측면에 형성되며,
    상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 대향하도록 배치되는, 배터리 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 부재는 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 복수개의 배터리 셀들의 측면에 배치된 제1 커버 부재 및 제2 커버 부재를 포함하고,
    상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 커버 부재 및 상기 제2 커버 부재 사이에 배치되는, 배터리 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 제1 커버 부재의 측면에 형성되고, 상기 제2 돌출부는 상기 제2 커버 부재의 측면에 형성되며,
    상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 대향하도록 배치되는, 배터리 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 부재는 중앙부에 개구를 갖는 프레임 형상으로 형성된 배터리 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 부재 및 상기 지지 부재를 연결하는 복수개의 연결 부재들을 더 구비하는, 배터리 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재 및 상기 커버 부재는 서로 이격되도록 배치되는 배터리 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 상면을 가지며,
    상기 복수개의 배터리 셀들은 상기 제2 방향에 평행한 측면의 적어도 중앙부를 노출시키는, 배터리 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 복수개의 배터리 셀들의 적어도 일부에 대응하는 형상을 갖는, 배터리 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 복수개의 배터리 셀들의 하부 코너(corner)에 배치된 복수개의 코너 지지 부재들을 구비하는, 배터리 모듈.
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