KR102366271B1 - 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 충격으로부터 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지; 상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바; 및 상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽, 및 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성된 범퍼부를 구비한 모듈 케이스를 포함한다.

Description

모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈 {Battery Module Having Module Case}
본 발명은 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 충격으로부터 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 배터리 모듈에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 모듈은, 모듈 케이스와 별개로 복수의 이차전지를 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 외부 하우징을 더 구비하는 것이 일반적이었다. 그러나, 외부 충격 발생시, 금속 재질의 외부 하우징이 형상이 변형되면서 일부위가 강한 힘으로 배터리 모듈의 내부 구성(모듈 케이스, 버스바, 이차 전지 등)에 충돌하거나 접촉될 경우, 내부 손상 및 내부 단락이 발생되기 쉬웠고, 이에 따라 이차 전지가 폭발하거나, 발화하는 등의 2차 사고가 발생되는 문제가 있었다.
더욱이, 종래 기술에서는, 외부 하우징 내부 공간에 모듈 케이스를 삽입하는 과정에서 모듈 케이스, 버스바 등의 내부 구성들의 손상이 발생되기 쉬워, 외부 하우징에 모듈 케이스를 삽입하는 공정이 까다롭고 상당한 시간이 소요되었다. 이로 인해 배터리 모듈의 제조 비용 상승의 요인이 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 외부 충격으로부터 내부 구성을 효과적으로 보호하고 제조 효율을 높인 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지;
상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바; 및
상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽, 및 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성된 범퍼부를 구비한 모듈 케이스를 포함한다.
또한, 상기 범퍼부는 상기 모듈 케이스의 외벽 사이에 이격 공간이 형성되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 범퍼부는, 상기 모듈 케이스의 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 연장 파트; 및 상기 연장 파트의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스의 외벽과 대응되는 방향으로 절곡 연장된 판형 파트를 가질 수 있다.
또한, 상기 판형 파트의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 적어도 2 방향 이상으로 연장된 리브가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 판형 파트는 상기 모듈 케이스의 외주부에 인접할 수록 내측 방향으로 경사진 경사면이 구비될 수 있다.
또한, 상기 버스바의 일부위는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 위치될 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스는, 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 보조 범퍼부가 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 모듈 케이스는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 탄성 소재를 가진 완충 패드가 더 구비될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 케이스를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가지고, 내측면에는 상기 범퍼부와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부가 구비된 외부 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 하우징의 내측면에는 상기 모듈 케이스가 상기 외부 하우징의 내부에 삽입되는 것을 가이드 하도록 구성된 가이드 레일이 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 범퍼부의 일부위에는, 상기 가이드 레일을 타고 상하 방향으로 이동 가능하도록 내측 방향으로 내입되고 상하 방향으로 길게 연장된 가이드 그루브가 형성될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 모듈 케이스는, 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 구성된 범퍼부를 구비함으로써, 배터리 모듈에 외부 충격이 발생할 경우, 우선적으로 범퍼부가 충격을 흡수하여 내장된 이차 전지에 전달되는 충격량을 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예의 일측면에 의하면, 범퍼부는 외벽과의 이격 거리를 확보하도록 연장 파트 및 판형 파트를 구비함으로써, 범퍼부가 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 모듈은 내장된 이차 전지를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 범퍼부는 판형 파트의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 연장된 리브를 형성시킴으로써, 범퍼부 구성 추가에 따른 모듈 케이스의 무게나 재료 비용 증가를 효과적으로 줄이면서 적절한 강성을 유지할 수 있다. 더욱이, 리브는 상대적으로 부서지기 쉬운 취약한 부위 역할을 수행하여 충격 흡수에 탁월한 기능을 발휘할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 안정성을 높일 수 있다. 나아가, 리브에 의해 형성된 이격 공간은 판형 파트에 전달된 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 여유 공간으로 활용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 범퍼부는 판형 파트의 외측면에 경사면을 형성시킴으로써, 모듈 케이스의 범퍼부와 충돌하는 외부 물체가 범퍼부에 형성된 경사면을 따라 좌측 또는 우측 방향으로 비껴가도록 유도할 수 있어, 내부 수용된 복수의 이차 전지를 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은 버스바의 일부위를 모듈 케이스의 범퍼부의 판형 파트와 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 위치시킴으로써, 버스바가 외부 전도성 물질과의 접촉 내지 충돌하는 것을 방지하고, 외부와의 전기적 절연을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 외부 충격 발생시, 배터리 모듈의 전기 누설로 인한 2차 사고를 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은 범퍼부와 모듈 케이스 외벽 사이의 이격 공간에 보조 범퍼부를 구비시킴으로써, 범퍼부 및 보조 범퍼부가 배터리 모듈에 가해진 외부 충격을 더욱 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈에 내장된 이차 전지를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 모듈 케이스는, 범퍼부의 판형 파트와 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격된 공간에 완충 패드를 구비 시킴으로써, 범퍼부에 가해진 외부 충격을 흡수하여 완충할 수 있어, 내부에 수용된 복수의 이차 전지에 가해지는 충격을 효과적으로 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 외부 하우징의 내측면에 범퍼부와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부를 형성시킴으로써, 외부 하우징에 가해진 외부 충격에 따라 전달된 힘이 돌기부로부터 모듈 케이스의 외벽에 형성된 범퍼부에 집중 전달될 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 범퍼부 외의 모듈 케이스의 외벽의 다른 부위에 외부 충격이 가해진 경우와 비교하여, 내부 구성인 이차 전지에 전달되는 충격 량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 외부 하우징의 내측면에는 가이드 레일이 구비되고, 범퍼부의 일부위에는 가이드 그루브를 형성시킴으로써, 모듈 케이스가 외부 하우징의 내부에 손쉽게 삽입시킬 수 있어, 제조 공정 시간을 단축 시킬 수 있다. 더욱이, 가이드 레일 및 가이드 그루브는, 모듈 케이스를 외장 하우징 내부에 삽입하는 과정에서 오 조립되는 경우 발생될 수 있는 내부 구성의 손상을 효과적으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 제조 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바들을 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모듈 케이스를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 8의 배터리 모듈의 내부 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 10은, 도 8의 배터리 모듈의 일부 구성들 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
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 안 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 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 모듈(200)을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 캔형 이차 전지(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 복수의 캔형 이차 전지(100), 적어도 하나 이상의 버스바(220), 모듈 케이스(210), 및 내부 플레이트(230)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 캔형 이차 전지(100)는, 전극 조립체(110), 전지 캔(112) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(112)의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔(112)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(110)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(112)은, 원통형 또는 각형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(112)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(112)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(112)의 하부는 물론이고, 전지 캔(112) 자체가 음극 단자(111b)로서 기능할 수 있다.
상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(112)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 안전 벤트(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 캔형 이차 전지(100)에서 양극 단자(111a)로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면 버스바(220) 등을 통해 다른 이차 전지(100)나 부하, 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(C2)는, 이차 전지(100)의 내압, 즉, 전지 캔(112)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 형태가 변형되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 안전 벤트(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(112)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 캡 조립체(113)는, 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 안전 벤트(C2)의 형상이 역전되면, 안전 벤트(C2)와 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 안전 벤트(C2)와 전극 조립체(110) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
이러한 캔형 이차 전지(100)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 3에 캔형 이차 전지(100)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)은 특정한 형태의 캔형 이차 전지(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지(100)가 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에 채용될 수 있다.
더욱이, 도 3의 캔형 이차 전지(100)는, 원통형 이차 전지(100)를 기준으로 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 각형 이차 전지(100)가 적용될 수도 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)는 전후 방향(Y축 방향) 및 상하 방향(Z축 방향)으로 배열된 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 캔형 이차 전지(100)는 전후 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 상하 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 복수의 캔형 이차 전지(100)는, 원통형 전지 캔(도 3의 112)에서 관형으로 형성된 부분이 서로 대면하는 형태로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에 있어서, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)는 수평 방향으로 눕혀진 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 지면과 평행한 방향을 의미한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 캔형 이차 전지(100)는, 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전체 캔형 이차 전지(100) 중 일부는, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 좌측 방향 및 우측 방향 각각에 위치할 수 있다. 또한, 나머지는, 각 캔형 이차 전지(100)의 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 우측 방향 및 좌측 방향 각각에 위치할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)의 높이를 낮게 구성할 수 있다. 즉, 캔형 이차 전지(100)를 눕히게 되면, 보다 짧은 상하 높이를 갖는 배터리 모듈(200)을 구성할 수 있다. 따라서, 높이가 낮은 배터리 모듈(200)의 설계가 용이하다.
더욱이, 상기 버스바(220)는, 상기 복수의 캔형 이차 전지(100) 사이, 이를테면 모든 이차 전지(100) 사이, 또는 그 중 일부 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바(220)는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스바(220)는, 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 버스바(220)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체부(222) 및 연결부(224)를 구비할 수 있다.
상기 버스바(220)의 본체부(222)는 판상으로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바(220)는 강성 및 전기적 전도성을 확보하기 위해, 금속판 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 본체부(222)는 복수의 캔형 이차 전지(100)의 전극 단자(111)를 따라 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에서 복수의 캔형 이차 전지(100)가 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 길게 눕혀진 형태로 전후 방향(도면의 Y축 방향) 및/또는 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 배열되는 경우, 여러 이차 전지(100)의 전극 단자(111)는 전후 방향 및 상하 방향으로 평행하게 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 본체부(222)는, 복수의 이차 전지(100)의 전극 단자(111)의 배열 방향에 따라, 판상으로서 전후 방향 또는 상하 방향으로 평평하게 세워진 형태로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바(220)의 본체부(222)는, 상단부가 내측 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(220)의 본체부(222)의 상단부는 센싱 부재(도시하지 않음)에 의해 전압을 센싱하기 위한 부분일 수 있다. 나아가, 그리고, 상기 버스바(220)의 절곡된 부분에는 상기 센싱 부재의 연결 내지 접촉을 위한 접촉구(H3)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 본체부(222)의 상단부는, 내부 방향 측으로, 대략 90도 정도 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결부(224)는, 복수의 캔형 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있도록 복수의 캔형 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉(접합)하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 연결부(224)는 상기 본체부(222)로부터 전후 방향(Y축 방향)으로 연장된 형태로 복수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(224)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여, 복수의 이차 전지(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
더욱이, 상기 버스바(220)는, 복수의 캔형 이차 전지(100)의 동일 극성에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 연결할 수 있다. 또는, 상기 버스바(220)는, 모든 이차 전지(100) 중, 일부 이차 전지(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 및 직렬 연결할 수도 있다.
그리고, 상기 배터리 모듈(200)은, 연결 버스바(225)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바(225)는, 상기 둘 이상의 버스바(220) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)에는 3개의 연결 버스바(225)가 구비될 수 있다. 상기 연결 버스바(225)는 일측이 하나의 모듈 케이스(212)의 버스바(221a)와 연결되고 타측이 다른 모듈 케이스(214)에 탑재된 다른 버스바(221b)와 연결되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈(200)은, 외부 버스바(227)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 버스바(227)는, 배터리 모듈(200)의 최종 외부 입출력 전기 단자 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 외부 버스바(227)는 상기 버스바(도 2의 222a)의 일부위와 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)은 외부 입출력 양극 단자 및 외부 입출력 음극 단자 역할 각각을 수행하는 2개의 외부 버스바(227)가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 둘 이상의 모듈 케이스(212, 214)가 서로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 배터리 모듈(200)은, 하나의 모듈 케이스(212)의 좌측 또는 우측에 다른 모듈 케이스(214)가 적층되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)은, F 방향에서 바라볼 경우, 제1 모듈 케이스(212) 및 상기 제1 모듈 케이스(212)에 우측에 위치된 제2 모듈 케이스(214)를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 케이스(210)는 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)를 수용하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모듈 케이스(210)는 외벽(210c)을 구비할 수 있다. 상기 외벽(210c)은 상기 복수의 캔형 이차 전지(100)를 삽입 수용되도록 내부에 형성된 내부 공간을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모듈 케이스들(212, 214) 각각은, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 내부 공간을 형성하도록 이루어지도록 전, 후, 상, 하, 좌, 우 방향으로 형성된 제1 외벽(210c1), 제2 외벽(210c2), 제3 외벽(210c3), 제4 외벽(210c4), 제5 외벽(210c5), 및 제6 외벽(210c6)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 모듈 케이스(212) 및 제2 모듈 케이스(214) 각각은, 제1 외벽(210c1), 제2 외벽(210c2), 제3 외벽(210c3), 제4 외벽(210c4), 제5 외벽(210c5), 및 제6 외벽(210c6)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)는 외벽(210c)을 구비함으로써, 내부에 수용된 복수의 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 효과적으로 방어할 수 있다.
또한, 상기 모듈 케이스(210)의 내부 공간에는 적어도 둘 이상의 캔형 이차 전지(100)가 수평 방향(X축 방향)으로 눕혀진 형태로 수용될 될 수 있다. 반드시, 상기 적층 방향이 하나의 방향으로 한정되는 것은 아니고, 상기 캔형 이차 전지(100)의 눕혀진 방향에 따라 상하 방향(Z축 방향)이 될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 모듈 케이스(212) 및 제2 모듈 케이스(214) 각각의 내부 공간에는 적어도 둘 이상의 상기 캔형 이차 전지(100)가 좌우 방향(X축 방향)으로 눕혀진 형태로 내부 공간에 수용될 될 수 있다.
그리고, 상기 제1 모듈 케이스(212)는, 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)은, 좌우 방향(X축 방향)의 일측과 타측에서 서로 만나 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 상기 제1 프레임(212a)은, 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은, 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
특히, 상기 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)은, 각각 복수의 이차 전지(100)의 일측과 타측을 커버하여, 전극 단자(111)를 제외한 캔형 이차 전지(100)의 외측면을 전체적으로 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 캔형 이차 전지(100)가 원통형 이차 전지(100)인 경우, 제1 프레임(212a)과 제2 프레임(212b)은, 원통형 전지의 외측면을 전체적으로 커버함으로써, 이차 전지(100)의 상하 방향의 측면이 배터리 팩(200)의 외부로 노출되지 않도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 5의 구성에서, 상기 제1 프레임(212a)은, 복수의 이차 전지(100)의 좌측에 배치되어 복수의 이차 전지(100)의 좌측 부분을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제2 프레임(212b)은 복수의 이차 전지(100)의 우측에 위치하여 복수의 이차 전지(100)의 우측 부분을 수용할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 모듈 케이스(214)는, 상기 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)과 동일한 구조의 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)을 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이러한 모듈 케이스(210)에 의해, 이차 전지(100)의 측면 노출이 차단되므로, 이차 전지(100)의 절연성이 향상되고, 외부의 물리적, 화학적 요소로부터 이차 전지(100)를 보호할 수 있다.
그리고, 상기 제2 프레임(212b)은, 도 5에서와 같이, 상기 제1 프레임(212a)의 수평 방향의 일측에 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 프레임(212a) 및 상기 제2 프레임(212b)은, 암수 결합 구조로 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 2에서와 같이, 제1 프레임(212a)에는 결합홈(212a1)이 형성되고, 제2 프레임(212b)에는 결합 돌기(212b1)가 형성되어, 서로 상호 결합될 수 있다.
나아가, 상기 제2 모듈 케이스(214)는, 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)은 앞서 설명한 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 비교할 경우, 상기 제1 프레임(214a) 및 제2 프레임(214b)의 좌우 위치가 반대로 배치된 것을 제외하고, 동일한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 전방의 위치와 후방의 위치를 180도 회전한 경우, 상기 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 배치를 가지고 있다.
이에 따라, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)은 제1 모듈 케이스(212)의 제1 프레임(212a) 및 제2 프레임(212b)과 동일한 형상을 가지므로, 상기 제2 모듈 케이스(214)의 상기 제1 프레임(214a) 및 상기 제2 프레임(214b)에 대한 구체적 설명은 생략하겠다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 모듈 케이스(210)를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 모듈 케이스(210)를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)는 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 범퍼부(240)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 범퍼부(240)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 범퍼부(240)는 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1) 및 후방 외벽(210c2) 각각에 형성될 수 있다.
또한, 상기 범퍼부(240)는, 상기 외벽(210c)의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(212)의 전방 외벽(210c1)으로부터 전방으로 돌출 형성된 범퍼부(240) 8개가 형성될 수 있다. 또한, 도면에 보이진 않으나, 상기 모듈 케이스(212)의 후방 외벽(210c2)으로부터 후방으로 돌출 형성된 범퍼부(240) 8개가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 범퍼부(240)는 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이에 이격 공간이 형성되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 범퍼부(240)는 상기 외벽(210c)과 소정 거리로 이격된 공간(S)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 8개의 범퍼부(240) 각각은 상기 모듈 케이스(212)의 전방 외벽(210c1)과 이격된 이격 공간(S)을 가질 수 있다. 또한, 도면에 보이진 않으나, 상기 모듈 케이스(212)의 후방 외벽(210c2)으로부터 후방으로 돌출 형성된 범퍼부(240)가 복수개 형성될 수 있다. 더욱이, 후방 외벽(210c2)에 구비된 범퍼부(240) 각각은 상기 모듈 케이스(212)의 후방 외벽(210c2)과 이격된 이격 공간(S)을 가질 수 있다.
이때, 상기 범퍼부(240)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과의 이격 거리를 확보함으로써, 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격이 직접적으로 내장된 이차 전지(100)에 전달되지 않고, 상기 범퍼부(240)가 상기 외벽(210c)과 우선적으로 충돌하여 상기 범퍼부(240)가 외부 충격을 보다 많이 흡수할 수 있는 작용을 일으킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)는, 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 구성된 범퍼부(240)를 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(200)에 외부 충격이 발생할 경우, 우선적으로 상기 범퍼부(240)가 충격을 흡수하여 내장된 이차 전지(100)를 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 상기 범퍼부(240)는 연장 파트(242) 및 판형 파트(244)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 연장 파트(242)는 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)으로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 형태일 수 있다. 구체적으로, 상기 연장 파트(242)는 상기 판형 파트(244)를 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 소정 거리로 이격시키도록 구성될 수 있다. 상기 범퍼부(240)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과의 이격 거리를 확보함으로써, 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격이 직접적으로 내장된 이차 전지(100)에 전달되지 않고, 상기 범퍼부(240)가 우선적으로 충돌하여 상기 범퍼부(240)가 외부 충격을 보다 많이 흡수할 수 있는 작용을 일으킬 수 있다.
그리고, 상기 판형 파트(244)는 상기 연장 파트(242)의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)과 대응되는 방향으로 절곡 연장된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 외벽과의 이격 거리를 확보하도록 연장 파트(242) 및 판형 파트(244)를 구비함으로써, 상기 범퍼부(240)가 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(200)에 내장된 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.
나아가, 상기 판형 파트(244)는 상기 판형의 외측면에 선형의 리브(R2)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 리브(R2)는, 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 적어도 2 방향 이상으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선형의 리브(R2)는, 도 1의 F 방향에서 바라볼 경우, 좌우 방향(X축 방향) 및 상하 방향(Z축 방향)으로 연장된 선형의 리브(R2)가 서로 교차한 격자 형태를 가질 수 있다.
나아가, 상기 판형 파트(244)는 외측면에 상기 리브(R2)에 의해 형성된 이격 공간을 가질 수 있다. 즉, 상기 리브(R2)와 다른 리브(R2) 사이에 외측 방향으로 돌출된 크기에 해당하는 이격 공간을 가질 수 있다. 또는, 상기 리브(R2)가 격자 형태로 연장된 형태일 경우, 격자 패턴의 리브(R2) 사이 사이 마다 외측 방향으로 돌출된 크기만큼의 이격 공간을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 상기 판형 파트(244)의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 연장된 리브(R2)를 형성시킴으로써, 상기 범퍼부(240) 구성 추가에 따른 모듈 케이스(210)의 무게나 재료 비용 증가를 효과적으로 줄이면서 적절한 강성을 유지할 수 있다. 더욱이, 상기 리브(R2)는 상대적으로 부서지기 쉬운 취약한 부위 역할을 수행하여 충격 흡수에 탁월한 기능을 발휘할 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈(200)의 안정성을 높일 수 있다. 나아가, 상기 리브(R2)에 의해 형성된 이격 공간은 상기 판형 파트에 전달된 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 여유 공간으로 활용될 수 있다.
그리고, 상기 판형 파트(244)는 외측면에 몸체의 중심이 외측 방향으로 볼록하게 돌출되도록 곡면이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 판형 파트(244)는 몸체의 중심이 외측 방향으로 볼록하게 굴곡된 판형일 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 범퍼부(240a)의 판형 파트(244)에는, 상기 판형 파트(244)는 몸체의 중심이 전방으로 볼록하게 돌출되도록 곡면이 형성될 수 있다. 또한, 상기 판형 파트(244)는 몸체의 중심이 전방으로 볼록하게 굴곡된 판형일 수 있다.
그리고, 상기 판형 파트(244)에는 내측 방향으로 경사진 경사면(K1)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 경사면(K1)은 상기 판형 파트(244)에서 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)의 외주부에 인접할 수록 내측 방향으로 경사진 형태일 수 있다. 즉, 상기 경사면(K1)은, 상기 판형 파트(242)의 외주부로 갈수록 판형 파트(242)의 두께가 얇아지는 형태일 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5를 참조하면, 8개의 범퍼부(240)에는 상기 모듈 케이스(212)의 외벽(210c1)의 외주부에 인접하고 판형 파트(242)의 외측면의 좌측 단부, 우측 단부, 또는 좌측 단부 및 우측 단부에 후방으로 경사진 경사면(K1)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 상기 판형 파트(244)의 외측면에 경사면(K1)을 형성시킴으로써, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)와 충돌하는 외부 물체가 상기 범퍼부(240)에 형성된 경사면(K1)을 따라 좌측 또는 우측 방향으로 비껴가도록(비스듬히 스쳐 지나가도록) 유도할 수 있어, 내부 수용된 복수의 이차 전지(100)를 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 안정성을 높일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 일부 버스바들을 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 4 및 도 5와 함께, 도 6을 참조하면, 하나의 모듈 케이스(212)에 탑재된 버스바(221a)는 다른 모듈 케이스(214)에 탑재된 버스바(221b)와 연결되도록 확장부(223)를 구비할 수 있다. 상기 확장부(223)는, 상기 버스바(220)의 본체부(222)로부터 수직인 방향으로 절곡 연장된 형태일 수 있다. 상기 확장부(223)에는 상기 연결 버스바(225)를 볼트 체결하기 위한 결합홀(H4)이 형성될 수 있다. 상기 확장부(223)는, 상기 연결 버스바(225)와 결합되어 두 모듈 케이스(212, 214) 각각에 탑재된 복수의 이차 전지(100)를 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 모듈 케이스(212, 214)에 구비된 2개의 버스바(221a, 221b) 각각은, 다른 버스바(220)와 달리 확장부(223)가 더 구비될 수 있다. 상기 확장부(223)는 상기 버스바(220)의 본체부(222)로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태일 수 있다. 그리고, 상기 확장부(223)에는 볼트 체결을 위한 결합홀(H4)이 3개 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버스바(220)의 일부위는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이의 이격 공간(S)에 위치될 수 있다. 여기서, 상기 버스바(220)의 일부위는 상기 확장부(223)일 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바(220)의 확장부(223)는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이의 이격 공간에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 버스바(221a, 221b)의 확장부(223)는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1) 사이에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)는, 버스바(220)의 일부위를 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이의 이격 공간(S)에 위치되도록 구성함으로써, 상기 버스바가 외부 전도성 물질과의 접촉 내지 충돌하는 것을 방지하고, 외부와의 전기적 절연을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 외부 충격 발생시, 배터리 모듈(200)의 전기 누설로 인한 2차 사고를 방지할 수 있다.
나아가, 다시 도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)에는 보조 범퍼부(246)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 보조 범퍼부(246)는 상기 범퍼부(240)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 사이에 형성된 이격 공간(S)에 위치될 수 있다. 또한, 상기 보조 범퍼부(246)는 선형의 리브(R3)가 형성된 판형 파트(244a)를 가질 수 있다. 그리고, 상기 판형 파트(244a)의 리브(R3)는 내측 방향으로 돌출 연장된 형태를 가질 수 있다. 그러나, 상기 보조 범퍼부(246)는 상기 범퍼부(240)와 달리 연장 파트(242)를 구비하지 않았다. 예를 들면, 상기 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1)에는 4개의 범퍼부(240) 내측에 위치한 8개의 보조 범퍼부(246)가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 보조 범퍼부(246)는, 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 보조 범퍼부(246) 사이에 소정 거리로 이격된 이격 공간이 형성되도록 구성될 수 있다. 상기 범퍼부(240)와 상기 보조 범퍼부(246) 간의 이격 공간은 상기 범퍼부(240)와 상기 보조 범퍼부(246)에 전달된 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 여유 공간으로 활용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)와 상기 모듈 케이스(210) 외벽(210c) 사이의 이격 공간(S)에 상기 보조 범퍼부(246)를 구비시킴으로써, 상기 범퍼부(240) 및 상기 보조 범퍼부(246)가 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 더욱 효과적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(200)에 내장된 이차 전지(100)를 외부 충격으로부터 보호하여, 화재나 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 다시 도 4를 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)의 연장 파트(242)에는 적어도 하나 이상의 지지 리브(R1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지 리브(R1)는, 일부위가 상기 연장 파트(242)와 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c) 각각을 연결한 구조일 수 있다. 예를 들면, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 범퍼부(240)의 연장 파트(242)에는 복수의 지지 리브(R1)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 지지 리브(R1)의 형상은 삼각판 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 범퍼부(240)는 상기 연장 파트(242)에 적어도 하나 이상의 지지 리브(R1)를 형성시킴으로써, 상기 범퍼부(240)에 외부 충격이 발생되더라도 상기 연장 파트(242)가 쉽게 절곡되거나 부러지지 않도록 고정시킬 수 있어, 상기 범퍼부(240)의 보다 외부 충격에 대한 방어력을 높일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 모듈 케이스(212)를 개략적으로 나타내는 우측 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 모듈 케이스(212)는 완충 패드(260)를 더 구비할 수 있다. 상기 완충 패드(260)는 탄성 소재를 가질 수 있다. 여기서 상기 탄성 소재는, 예를 들면, 합성 고무, 라텍스, 실리콘계 고분자 등일 수 있다. 상기 완충 패드(260)는 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(212)의 외벽 사이의 이격된 공간에 구비될 수 있다. 이때, 상기 완충 패드(260)는, 상기 이격 공간을 메울 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 완충 패드(260)는, 액체 형태로 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(212)의 외벽 사이의 이격된 공간에 충진된 후, 경화되어 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 범퍼부(240)의 내측의 이격 공간 각각에는 4개의 완충 패드(260)가 구비될 수 있다. 상기 완충 패드(260)는, 예를 들면, 실리콘계 고분자를 적어도 일부 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(212)는, 상기 범퍼부(240)의 판형 파트(244)와 상기 모듈 케이스(212)의 외벽 사이의 이격된 공간에 완충 패드(260)를 구비 시킴으로써, 상기 범퍼부(240)에 가해진 외부 충격을 흡수하여 완충할 수 있어, 내부에 수용된 복수의 이차 전지(100)에 가해지는 충격을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)에 대한 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 9는, 도 8의 배터리 모듈(200)의 내부 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 10은, 도 8의 배터리 모듈(200)의 일부 구성들 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200B)은, 외부 하우징(250)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 외부 하우징(250)은, 상기 모듈 케이스(210)를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 하우징(250)은 상기 내부 공간이 형성되도록 구성된 거시적으로 육면체를 이루는 외측벽(250a)을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 외부 하우징(250)은, 상단 캡(252), 중간 케이스(254), 및 하단 받침부(253)를 포함할 수 있다. 구체적으로, F 방향으로 바라 볼 경우, 상기 상단 캡(252)의 하부에는 상기 중간 케이스(254)가 결합되고, 상기 중간 케이스(254)의 하부에는 상기 하단 받침부(253)가 결합될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 상단 캡(252)은, 상기 외부 하우징(250) 내부에 수용된 모듈 케이스(210)의 상부를 커버하도록 상벽 및 측벽이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 중간 케이스(254)는 상하 방향으로 개방된 사각 관형을 가질 수 있다. 나아가, 상기 하단 받침부(253)는, 상부가 개방된 박스형태로서, 측벽 및 하벽을 구비할 수 있다.
또한, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 돌기부(P1)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 돌기부(P1)는 상기 범퍼부(240)와 대응되는 위치에서 내측 방향으로 돌출 연장된 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 돌기부(P1)는 상하 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 내측 방향으로 돌출되고 돌출된 방향으로 수평 방향의 두께가 점진적으로 작아지는 돌기부(P1)가 다수개 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모든 돌기부(P1) 중, 일부는 상기 모듈 케이스(210)의 외벽에 형성된 범퍼부(240)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 나아가, 상기 돌기부(P1)는 중간 케이스(254)의 내측면의 상단 및 하단까지 연장된 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에 상기 범퍼부(240)와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부(P1)를 형성시킴으로써, 상기 외부 하우징(250)에 가해진 외부 충격에 따라 전달된 힘이 상기 돌기부(P1)로부터 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)에 형성된 범퍼부(240)에 집중 전달될 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 범퍼부(240) 외의 모듈 케이스(210)의 외벽(210c)의 다른 부위에 외부 충격이 가해진 경우와 비교하여, 내부 구성인 이차 전지(100)에 전달되는 충격 량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
다시 도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 상기 모듈 케이스(210)의 삽입을 가이드하도록 구성된 가이드 레일(G1)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 레일(G1)은 상기 중간 케이스(254) 내측면에 형성될 수 있다. 상기 가이드 레일(G1)은 상기 중간 케이스(254) 내측면에서 내측 방향으로 돌출되고 상하 방향으로 길게 연장된 원 기둥 형상을 일부 가질 수 있다. 즉, 상기 가이드 레일(G1)은 상기 외부 하우징(250)의 내측면으로부터 내측 방향으로 연장 돌출된 형태일 수 있다.
그리고, 상기 가이드 레일(G1)의 돌출 방향의 단부는 평면상으로 원호 형상을 가진 곡면(내측 방향으로 볼록한 곡면)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 4개의 가이드 레일(G1)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 4개의 가이드 레일(G1)은, 상기 모듈 케이스(210)의 범퍼부(240)가 형성된 외벽과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
다시, 도 4 및 도 5와 함께, 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 범퍼부(240)의 일부위에는, 상기 가이드 레일(G1)을 타고 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성된 가이드 그루브(247)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 그루브(247)는, 상기 모듈 케이스(210)의 내측 방향으로 내입된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 가이드 레일(G1)의 돌출 방향의 외형과 대응되는 형태로 내입될 수 있다.
그리고, 상기 가이드 그루브(247)는 내입된 형태가 상하 방향으로 길게 연장될 수 있다. 나아가, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 연장 파트(242)로부터 좌우 방향으로 연장된 부위일 수 있다. 또는, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 연장 파트(242)의 좌우측에 형성될 수 있다. 또한, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 가이드 레일(G1)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 그루브(247)는 상기 모듈 케이스(210)의 전방 외벽(210c1) 및 후방 외벽(210c2) 각각에 형성된 2개의 범퍼부들(240a)의 일부위에 형성될 수 있다. 상기 가이드 그루브(247)는 오목하게 내측 방향으로 내입되고 상하 방향으로 길게 연장된 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 외부 하우징(250)의 내측면에는 가이드 레일(G1)이 구비되고, 상기 범퍼부(240)의 일부위에는 가이드 그루브(247)를 형성시킴으로써, 상기 모듈 케이스(210)가 상기 외부 하우징(250)의 내부에 손쉽게 삽입시킬 수 있어, 제조 공정 시간을 단축 시킬 수 있다. 더욱이, 상기 가이드 레일(G1) 및 상기 가이드 그루브(247)는, 상기 모듈 케이스(210)를 상기 외장 하우징(250) 내부에 삽입하는 과정에서 오 조립되는 경우 발생될 수 있는 내부 구성의 손상을 효과적으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 제조 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(미도시)는 상술한 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 전자 디바이스는, 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 디바이스 하우징(미도시) 및 사용자가 배터리 모듈(200)의 충전 상태를 확인할 수 있는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩을 탑재할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 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.
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.
200: 배터리 모듈 100: 캔형 이차 전지
111, 111a, 111b: 전극 단자, 양극 단자, 음극 단자
210: 모듈 케이스 212, 214: 제1 모듈 케이스, 제2 모듈 케이스
212a, 214a: 제1 프레임 212b, 214b: 제2 프레임
H1: 중공
220, 225, 227: 버스바, 연결 버스바, 외부 버스바
223: 확장부
240: 범퍼부 242: 연장 파트
244: 판형 파트
R2, R3: 리브 K1: 경사면
246: 보조 범퍼부 260: 완충 패드
250: 외부 하우징 P1: 돌기부
G1: 가이드 레일 247: 가이드 그루브

Claims (12)

  1. 수평 방향으로 눕혀진 형태로 배열된 복수의 캔형 이차 전지;
    상기 복수의 캔형 이차 전지 사이를 전기적으로 연결하도록 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성된 버스바; 및
    상기 복수의 캔형 이차 전지를 수용하도록 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간을 둘러싸도록 형성된 외벽, 및 외부 충격을 흡수하도록 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출되게 구성된 범퍼부를 구비한 모듈 케이스를 포함하고,
    상기 범퍼부는,
    상기 모듈 케이스의 외벽으로부터 외측 방향으로 돌출 연장된 연장 파트; 및
    상기 연장 파트의 연장 방향의 단부로부터 상기 모듈 케이스의 외벽과 대응되는 방향으로 절곡 연장된 판형 파트를 가지며,
    상기 판형 파트의 외측면에는 외부 방향으로 돌출되고 선형으로 적어도 2 방향 이상으로 연장된 리브가 구비되며,
    상기 리브는 서로 교차한 격자 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 범퍼부는 상기 모듈 케이스의 외벽 사이에 이격 공간이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판형 파트는 상기 모듈 케이스의 외주부에 인접할 수록 내측 방향으로 경사진 경사면이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버스바의 일부위는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는, 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 상기 외벽의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 보조 범퍼부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는 상기 범퍼부의 판형 파트와 상기 모듈 케이스의 외벽 사이의 이격 공간에 탄성 소재를 가진 완충 패드가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 모듈 케이스를 수용하도록 내부 공간이 형성된 박스 형태를 가지고, 내측면에는 상기 범퍼부와 대응되는 위치에 내측 방향으로 돌출 연장된 돌기부가 구비된 외부 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 하우징의 내측면에는 상기 모듈 케이스가 상기 외부 하우징의 내부에 삽입되는 것을 가이드 하도록 구성된 가이드 레일이 구비되고,
    상기 범퍼부의 일부위에는, 상기 가이드 레일을 타고 상하 방향으로 이동 가능하도록 내측 방향으로 내입되고 상하 방향으로 길게 연장된 가이드 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항, 제2항 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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