KR102388157B1 - Battery module having a pressurization structure for stacked battery cells - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소정의 가압구조를 통해 배터리부의 양측면을 압박한 상태에서 버스바의 접속과 보호프레임의 조립이 이루어지도록 한 배터리모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module having a pressurization structure for a stacked battery cell, and more particularly, to enable connection of a bus bar and assembly of a protection frame in a state in which both sides of a battery part are pressed through a predetermined pressurization structure. It is about a battery module.
2차 전지는 충전할 수 없는 일차전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV, Electric Vehicle, Energy Storage System) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 동력원으로 사용되고 있다.A secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged. , Electric Vehicle, Energy Storage System) or hybrid vehicle (HEV, Hybrid Electric Vehicle) is used as a power source.
현재 저장 시스템(ESS)이나 전기 자동차(EV) 등에 널리 사용되는 2차 전지는 리튬이온 전지, 리튬폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 분류될 수 있는데, 이러한 2차 전지는 하나의 단위 셀당 대략 25V 내지 42V의 출력 전압으로 충방전을 반복하게 된다.Secondary batteries currently widely used in storage systems (ESS) and electric vehicles (EVs) can be classified into lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and the like. is repeated charging and discharging with an output voltage of approximately 25V to 42V per one unit cell.
따라서 더 높은 출력 전압과 전력 용량이 요구되는 경우, 여러 개의 배터리셀을 직렬로 연결하여 배터리모듈을 구성하거나 이러한 배터리모듈을 다시 여러 개 직,병렬로 연결하고 기타 회로를 추가하여 배터리팩을 구성하게 된다.Therefore, when higher output voltage and power capacity are required, a battery module is formed by connecting several battery cells in series, or a battery pack is formed by connecting these battery modules again in series or parallel and adding other circuits. do.
즉, 배터리모듈은 다수의 2차 전지가 중단위로 묶인 집합체를 의미하고, 배터리팩은 용량 및 출력 등을 높이기 위해 다시 배터리모듈이 집합되어 이루어진 대단위의 집합체를 의미한다고 할 수 있다.That is, the battery module refers to an aggregate in which a plurality of secondary batteries are bundled at the middle and upper ends, and the battery pack refers to a large-scale assembly in which battery modules are assembled again to increase capacity and output.
이러한 배터리팩에 포함되는 배터리셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 전력 용량에 따라 다양하게 증감될 수 있다.The number of battery cells included in such a battery pack may be variously increased or decreased according to a required output voltage or power capacity.
이때, 배터리팩을 구성하는 배터리셀에 대한 충전과 방전이 반복적으로 이루어지는 동안, 과충전이나 과방전, 단락, 고온에서의 방치 등과 같이 다양한 원인에 의해 배터리셀의 외피가 부풀어 오르는 스웰링(swellg) 현상이 발생하게 된다.At this time, while the battery cells constituting the battery pack are repeatedly charged and discharged, a swelling phenomenon in which the outer skin of the battery cells swells due to various causes such as overcharging or overdischarging, short circuit, and leaving at high temperature. this will happen
이러한 스웰링 현상은, 2차 전지의 수명 단축, 용량 저하, 성능 저하뿐만 아니라, 발화 및 폭발과 같은 안전사고로 이어질 수 있기 때문에 배터리모듈 단위에서 배터리셀들을 일정한 간격으로 이격배치하거나, 배터리셀을 압박지지하기 위한 압축 패드를 배터리셀 사이에 배치하거나 또는 상자형 강판 형태로 프레임을 제작하는 방식으로 스웰링 현상에 의한 배터리모듈의 변형 등을 방지하고 있다.Since this swelling phenomenon can lead to safety accidents such as ignition and explosion, as well as shortening the lifespan, reduction of capacity, and performance of the secondary battery, spaced apart battery cells at regular intervals in the battery module unit, or The deformation of the battery module due to swelling is prevented by arranging a compression pad for pressure support between the battery cells or manufacturing a frame in the form of a box-shaped steel plate.
이때, 상자형 강판 형태로 프레임을 제작하는 방식은, 스웰링 현상의 방지와 일정하고 안정적인 출력을 위해 복수 개로 적층된 파우치형 배터리셀 내부에 충진된 전해액이 고르게 펴지도록 프레스 장치 등을 통해 배터리 적층체의 양측면을 일정하게 가압한 상태에서 출력단자인 버스바 등을 용접으로 결속하고, 외곽에 상자형의 프레임을 조립하여 배터리모듈을 형성하게 된다.At this time, the method of manufacturing the frame in the form of a box-type steel plate is to prevent swelling and stack the batteries through a press device, etc. so that the electrolyte filled in the plurality of stacked pouch-type battery cells is evenly spread out for constant and stable output. In a state in which both sides of the sieve are constantly pressurized, the output terminals such as bus bars are bonded by welding, and a box-shaped frame is assembled on the outside to form a battery module.
그러나 대한민국공개특허 제10-2015-0142790호(공개일: 2015.12.23)의 '배터리모듈 어셈블리용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 배터리팩' 등과 같은 종래 배터리모듈의 하우징은, 스웰링 현상에 의한 배터리모듈의 외형 변화나 외부 충격을 저감할 수 있으나, 버스바 등의 용접 후 외곽 프레임의 순차적인 조립과정에서 파우치형 배터리셀에 가해진 가압력이 일시적으로 제거는 구조적인 문제로 인해 전해액의 불균일이나 버스바의 용접불량 등이 발생하게 된다.However, the housing of the conventional battery module, such as 'end plate for battery module assembly and battery pack including the same' of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0142790 (published on December 23, 2015), is a battery module caused by a swelling phenomenon. Although it is possible to reduce the external impact and external impact of the bus bar, etc., due to a structural problem in which the pressing force applied to the pouch-type battery cell is temporarily removed in the sequential assembly process of the outer frame after welding the bus bar, non-uniformity of the electrolyte or damage to the bus bar Welding defects may occur.
따라서 외부 충격이나 스웰링 현상으로부터 배터리셀들을 안전하게 보호하는 것은 물론이고, 배터리모듈을 형성하는 상자형 프레임의 조립이 완료될 때까지 배터리셀에 대한 가압상태를 일정하게 유지할 수 있는 배터리모듈 하우징 또는 프레임에 대한 구조적인 개선 내지 개량이 여러모로 필요한 실정이다.Therefore, the battery module housing or frame that can safely protect the battery cells from external shocks or swelling, and maintain a constant pressurization state for the battery cells until the assembly of the box-type frame forming the battery module is completed. Structural improvement or improvement is needed in many ways.
본 발명의 목적은, 파우치형 배터리셀이 적층된 배터리부의 양측면을 일정하게 압박한 상태로 용접에 의한 버스바의 접속과 보호프레임을 구성하는 커버들의 조립이 이루어질 수 있는 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a pressing structure for a stacked battery cell in which the connection of the bus bar by welding and the assembly of the covers constituting the protection frame can be made in a state in which both sides of the battery part in which the pouch-type battery cells are stacked are constantly pressed. It is to provide a battery module having a.
상기 목적은, 복수의 파우치형 배터리셀을 횡방향으로 적층시킨 배터리부; 및 상기 배터리부를 수납하여 보호하는 내부공간이 구비된 육면체 형상의 보호프레임을 포함하는 배터리모듈로서, 상기 보호프레임은, 상기 배터리부의 상면과 하면을 지지하도록 배치되는 상,하부커버; 상기 배터리셀의 리드탭에 접속되는 복수의 버스바가 장착되고, 상기 배터리부의 전면과 후면을 지지하도록 상기 상,하부커버에 결합되는 전,후방커버; 스웰링 현상이 발생하는 상기 배터리부의 양측면을 지지하도록 상기 상,하부커버에 결합되는 한 쌍의 측면커버; 및 상기 배터리부에 대한 전기 절연과 방열을 위해 상기 측면커버의 안쪽에 배치되어 상기 배터리부의 양측면을 압박한 상태로 상기 버스바의 접속과 상기 커버들의 조립이 이루어지도록 가압력이 인가되는 가압플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈에 의해 달성된다.The above object, a battery unit in which a plurality of pouch-type battery cells are stacked in the transverse direction; and a protective frame having a hexahedral shape having an inner space to accommodate and protect the battery part, the protective frame comprising: upper and lower covers arranged to support upper and lower surfaces of the battery part; front and rear covers on which a plurality of bus bars connected to the lead tabs of the battery cells are mounted and coupled to the upper and lower covers to support the front and rear surfaces of the battery unit; a pair of side covers coupled to the upper and lower covers to support both sides of the battery unit in which the swelling phenomenon occurs; and a pressing plate disposed inside the side cover for electrical insulation and heat dissipation of the battery unit and to which a pressing force is applied so that the bus bar is connected and the covers are assembled in a state where both sides of the battery unit are pressed. It is achieved by a battery module having a pressurization structure for a stacked battery cell, characterized in that.
상기 가압플레이트는, 상기 배터리부의 양측면을 접촉 지지하며 압박하는 판상의 차폐판; 및 상기 차폐판에서 적어도 하나 이상이 상기 측면커버를 관통하도록 돌출형성되어 상기 가압력을 제공하는 프레스 장치에 탈착가능하게 결합되는 가압로드를 포함할 수 있다.The pressure plate may include: a plate-shaped shielding plate for pressing and supporting both sides of the battery unit; And at least one of the shielding plate is formed to protrude so as to penetrate the side cover may include a pressure rod detachably coupled to the press device for providing the pressing force.
상기 차폐판은, 상기 배터리부에 대한 전기 절연과 방열을 위해 절연성, 내열성, 방열성, 강성 및 난연성이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 사출성형되고, 상기 가압로드는, 사출성형되는 상기 차폐판과 일체로 성형될 수 있다.The shielding plate is injection-molded with engineering plastic having excellent insulation, heat resistance, heat dissipation, rigidity and flame retardancy for electrical insulation and heat dissipation of the battery part, and the pressure rod is integrally molded with the injection-molded shielding plate. can
상기 가압로드는, 상기 보호프레임 자체의 경량화, 상기 배터리부에 대한 일정한 가압 및 방열 을 위해, 상기 차폐판 쪽이 막힌 파이프 형상으로 이루어지고, 상기 가압로드의 내측면에는, 중앙을 향해 돌출되며 상기 가압력의 방향을 따라 길게 형성되고, 둘레를 따라 이격배치되어 상기 가압로드의 강성을 강화하는 복수의 보강리브가 더 구비될 수 있다.The pressure rod is made in the shape of a pipe in which the shielding plate is blocked in order to reduce the weight of the protection frame itself and to provide constant pressure and heat dissipation to the battery part, and on the inner surface of the pressure rod, it protrudes toward the center, and A plurality of reinforcing ribs formed to be elongated along the direction of the pressing force and spaced apart along the circumference to enhance the rigidity of the pressing rod may be further provided.
상기 차폐판은, 내부에 복수의 중공이 형성되고, 상기 중공에 상변이물질이 채워질 수 있다.The shielding plate may have a plurality of hollows formed therein, and a phase change material may be filled in the hollows.
본 발명에 의하면, 복수의 파우치형 배터리셀을 횡방향으로 적층시킨 배터리부를 내측에 수납, 보호하는 육면체 형상의 보호프레임 중에서 스웰링 현상이 발생하는 배터리부의 양측면을 지지하는 측면커버의 안쪽에 배치되어 배터리부에 대한 전기 절연과 방열 기능을 수행하는 가압플레이트가 버스바의 접속과 커버들의 조립이 이루어지는 동안 배터리부의 양측면을 일정하게 압박 내지 가압할 수 있는 구조로 형성됨에 따라, 적층된 배터리셀 내에 충진된 전해액의 불균일이나 배터리셀과 접속되는 버스바의 용접불량 등이 저감 내지 방지되어 배터리셀로 구성된 배터리부의 신뢰성 있는 충,방전작동이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.According to the present invention, it is disposed inside the side cover supporting both sides of the battery part in which the swelling phenomenon occurs among the hexahedral protective frame that accommodates and protects the battery part in which a plurality of pouch-type battery cells are stacked in the horizontal direction inside. As the pressure plate that performs electrical insulation and heat dissipation functions for the battery part is formed in a structure that can constantly press or press both sides of the battery part while connecting the bus bar and assembling the covers, it is charged in the stacked battery cells. Reliable charging and discharging operations of the battery part composed of battery cells can be stably performed by reducing or preventing non-uniformity of the electrolyte solution or welding defects of bus bars connected to the battery cells.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리모듈을 구성하는 측면커버와 가압구조를 형성하는 가압플레이트에 대한 단면도이다.
도 4는 도 1의 배터리모듈을 제조하는 과정을 간략하게 단계별로 표현한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리모듈이 장착된 배터리팩의 구조를 보여주는 평면도이다.1 is a perspective view of a battery module having a pressurization structure for a stacked battery cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view of a side cover constituting the battery module of FIG. 1 and a pressing plate forming a pressing structure.
4 is a diagram schematically illustrating a process of manufacturing the battery module of FIG. 1 step by step.
5 is a plan view showing the structure of the battery pack in which the battery module of FIG. 1 is mounted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 배터리모듈을 구성하는 측면커버와 가압구조를 형성하는 가압플레이트에 대한 단면도이고, 도 4는 도 1의 배터리모듈을 제조하는 과정을 간략하게 단계별로 표현한 도면이고, 도 5는 도 1의 배터리모듈이 장착된 배터리팩의 구조를 보여주는 평면도이다.1 is a perspective view of a battery module having a pressing structure for a stacked battery cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a side cover and pressurization constituting the battery module of FIG. It is a cross-sectional view of a pressure plate forming a structure, FIG. 4 is a schematic step-by-step view of the manufacturing process of the battery module of FIG. 1 , and FIG. 5 is a plan view showing the structure of the battery pack in which the battery module of FIG. 1 is mounted am.
발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.Top (top), bottom (bottom), left and right (side or lateral), front (front, front), rear (back, back), etc., which refer to directions in the description and claims of the invention, etc. are not used for limiting rights For convenience of explanation, it is determined based on the relative positions between the drawings and the configuration, and the three axes may be rotated to correspond to each other and changed, except where specifically limited otherwise.
본 발명에 따른 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈(100)은, 다수의 배터리셀(10)을 직,병렬로 연결하여 소정의 전력을 제공하는 중단위의 전원공급원으로서, 용접 등에 의한 버스바(20)의 접속과 보호프레임(120)의 조립이 이루어지는 동안 적층된 배터리셀(10)에 대한 가압력이 구조적으로 일정하게 유지되도록 하기 위해 안출된 발명이다. The
위와 같이 버스바(20)의 접속과 보호프레임(120)의 조립 완료시까지 복수의 배터리셀(10)에 대한 가압력이 유지됨으로 인해, 배터리셀(10) 내에 충진된 전해액의 불균일이나 배터리셀(10)과 접속되는 버스바(20)의 용접불량 등은 근본적으로 저감 내지 방지될 수 있게 된다.As above, since the pressing force on the plurality of
위와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈(100)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리부(110) 및 보호프레임(120) 등을 포함하여 이루어질 수 있다. In order to implement the above functions or actions in detail, the
이하에서는 상술한 각 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, each configuration described above will be described in detail.
먼저, 배터리부(110)는, 소정의 출력 전압 및 전력을 형성하기 위해, 납작한 면이 횡방향으로 겹침 배치되도록 복수의 파우치형(납작한 판형상) 배터리셀(10)을 적층하여 이루어지는 구성요소이다.First, the
이러한 배터리부(110)를 구성하는 복수의 배터리셀(10) 사이에는, 상술한 바와 같은 스웰링 현상에 의한 외형 변화를 방지하고 외부 충격으로부터 배터리셀(10)을 보호하는 폴리우레탄 등의 소재로 형성된 완충패드가 개재될 수 있다.Between the plurality of
여기서 배터리셀(10)은, 전해질 속의 양극판 및 음극판과, 각각의 양극판과 음극판을 외부의 버스바(20)와 각각 전기적으로 연결해 주는 돌출된 판형태의 전극인 한 쌍의 리드탭(12) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.Here, the
이때, 리드탭(12)은 도 2 등에 도시된 바와 같이, 전방과 후방에 각각 형성되거나, 도시된 바와 달리 전방 및 후방 중 어느 한 방향에 함께 형성될 수 있다.In this case, the
위와 같은 배터리부(110)는, 이미 공지되어 상용화된 배터리셀(10)을 횡방향으로 적층시킨 구성요소에 불과하고, 본 발명의 요지와는 무관하므로, 이에 대한 구조나 작동 특성 등에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The
보호프레임(120)은, 외부 충격이나 변화되는 외부 환경으로부터 상술한 배터리부(110)를 수납하여 보호하는 내부공간이 구비된 육면체 형상의 구성요소로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부커버(130a), 하부커버(130b), 한 쌍의 측면커버(150a,150b), 전방커버(140a), 후방커버(140b) 및 가압플레이트(160) 등을 포함하여 구성될 수 있다.The
상부커버(130a)와 하부커버(130b)는, 배터리부(110)의 위쪽인 상면과 아래쪽인 하면을 각각 지지하도록 배치되는 판상의 구성요소로서, 보호프레임(120)의 위쪽면과 아래쪽면을 형성하게 된다.The
본 발명의 실시예에 따른 상부커버(130a)와 하부커버(130b)는, 별도의 냉각판을 부착하는 것이 아니라, 그 자체로 배터리부(110)의 작동에 따라 발생되는 열을 각각 배터리부(110)의 위쪽과 아래쪽에서 외부로 원활히 전달할 수 있도록 열전도율이 우수하고, 보강돌기 등으로 강성을 강화한 알루미늄 합금판 등으로 제작할 수 있다.The
또한, 상부커버(130a)와 하부커버(130b)는, 우수한 방열성과 강성을 구현할 수 있는 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말을 필러로 하는 절연 및 내열성의 합성수지를 사출성형하여 제작될 수도 있다.In addition, the
여기서 그래핀 소재는, 내열성의 합성수지에서 부족한 열전도성과 강성 등을 보완하기 위한 구성요소로서, 탄소 원자들이 육각형의 격자 즉, 벌집구조(honeycomb structure)를 이루며 2차원 평면 구조를 형성하는 차세대 신소재로서, 수㎚에서 수십㎛ 두께로 얇고 가벼우면서도 강철보다 200배 이상 강하고, 전기전도성 및 열전도성이 아주 우수하며, 탄성도 뛰어난 물리적, 화학적 특성이 있다.Here, the graphene material is a component to compensate for the insufficient thermal conductivity and rigidity of the heat-resistant synthetic resin. As a next-generation new material, carbon atoms form a hexagonal lattice, that is, a honeycomb structure, and form a two-dimensional planar structure, It is thin and light with a thickness of several nanometers to several tens of micrometers, but is 200 times stronger than steel, has excellent electrical and thermal conductivity, and has excellent physical and chemical properties as well as elasticity.
그리고 절연 및 내열성의 합성수지는, 보호프레임(120) 자체의 경량화와 배터리셀(10)에 대한 전기적 차폐와 배터리셀(10)(10)의 발열에 대비하기 위해, PPS(Polyphenylene Sulfide), PEEK(Polyetheretherketone), TPI(Thermoplastic Polyimide), PES(Polyethersulfone), PPA(Polyphthalamide) 및 PEI(Polyetherimide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 엔지니어링 플라스틱일 수 있다.And the insulating and heat-resistant synthetic resin, PPS (Polyphenylene Sulfide), PEEK (Polyphenylene Sulfide), PEEK ( Polyetheretherketone), TPI (Thermoplastic Polyimide), PES (Polyethersulfone), PPA (Polyphthalamide), and may be an engineering plastic including at least one of PEI (Polyetherimide).
여기서 PPS는, 기계적 강도, 내화학성 등이 우수하고, 사용온도가 240℃인 내열성 수지로서, 난연 특성으로 인해 내열성이 요구되는 전기/기계 부품에 주로 활용되는 엔지니어링 플라스틱이다.Here, PPS is a heat-resistant resin having excellent mechanical strength, chemical resistance, etc., and having a use temperature of 240° C., and is an engineering plastic mainly used for electrical/mechanical parts requiring heat resistance due to flame-retardant properties.
그리고 PEEK는, 내화학성과 내마모성이 우수하고, 사용온도가 260℃인 내열성 수지로서, 상당히 높은 온도에서도 기계적 강도나 강성의 변화가 적고, 일반 사출기를 이용하여 사출성형이 가능하다는 점에서 활용도가 높은 엔지니어링 플라스틱이다.And PEEK is a heat-resistant resin with excellent chemical and abrasion resistance, and a working temperature of 260°C. Even at a fairly high temperature, there is little change in mechanical strength or rigidity, and it has high utility in that injection molding using a general injection machine is possible. engineering plastics.
TPI는 내마모성, 강성, 내크리프성, 내약품성이 우수하고, 유리전이온도는 250℃인 내열성 수지로서, 전기/전자 부품, 기계, 항공 산업 신소재 부품에 주로 사용되는 엔지니어링 플라스틱이다.TPI is a heat-resistant resin with excellent abrasion resistance, rigidity, creep resistance, and chemical resistance, and a glass transition temperature of 250°C.
PES는, 높은 치수안정성, 난연성이 대단히 우수하고, 사용온도가 150~160℃인 내열성 수지로서, 유리, 금속, 세라믹 등을 대신해서 사용할 수 있어 응용분야는 대단히 광범위한 엔지니어링 플라스틱이다.PES is a heat-resistant resin with high dimensional stability and excellent flame retardancy and a working temperature of 150 to 160°C.
PPA는, 내화학성이 대단히 우수하고, 낮은 수분 흡수율을 특징으로 하며, 사용온도가 185℃인 내열성 수지로서, 우수한 물리적 성질과 함께 낮은 가격으로 인해 그 활용도가 광범위한 장점이 있다.PPA is a heat-resistant resin having very good chemical resistance, low water absorption, and a use temperature of 185° C.
PEI는, 고강성, 고강도, 난연성, 치수 안전성과 특히 전기적 특성이 우수하고, 사용온도가 180℃인 내열성 수지로서, 내연소성, 강성, 내약품성이 우수하여 신소재 부품에 주로 사용되는 엔지니어링 플라스틱이다.PEI is an engineering plastic mainly used for new material parts because it has excellent high rigidity, high strength, flame retardancy, dimensional stability and especially electrical properties, and is a heat-resistant resin with a working temperature of 180 ° C., excellent in combustion resistance, rigidity and chemical resistance.
위에 언급된 다양한 내열성 수지는, 어느 하나를 선택하거나 필요한 물성을 구현하기 위해 둘 이상을 적절히 혼합하여 상부커버(130a)와 하부커버(130b)의 사출성형에 사용될 수 있으며, 냉각성능의 강화를 위해 절연코팅된 알루미늄 재질의 냉각판이 내부에 인서트되는 사출성형에 활용될 수도 있다.The various heat-resistant resins mentioned above may be used for injection molding of the
전방커버(140a)와 후방커버(140b)는, 상술한 리드탭(12)에 전기적으로 접속되는 복수의 버스바(20)가 외부 이물질에 의해 오염되지 않도록 버스바(20)를 외기로부터 밀폐시키는 판상의 구성요소로서, 배터리부(110)의 전면과 후면을 각각 지지하며 버스바(20)가 장착되는 브라켓(142)에 결합된 형태로 보호프레임(120)의 전면과 후면을 각각 형성하게 된다.The
여기서 브라켓(142)은, 배터리부(110)의 앞면인 전면과 뒷면인 후면을 각각 지지하도록 배치되어 상술한 상,하부커버(130a,130b)(또는 측면커버(150a,150b)) 등에 끼움결합되거나 볼트 등과 같은 다양한 체결수단에 의해 결합되는 구성요소이다.Here, the
이때, 배터리부(110)를 향하는 브라켓(142)의 일면에는 배터리셀(10)이 끼워지는 고정홈이 형성될 수 있고, 고정홈이 형성된 일면에 대향한 타면에는 버스바(20)가 장착 고정되는 안착홈이 형성될 수 있다.At this time, a fixing groove into which the
버스바(20)는, 상술한 배터리셀(10)의 리드탭(12)에 전기적으로 접속되어 높은 전압의 출력을 외부로 손실 없이 안정적으로 전달하기 위해 마련된 도전체로서, 외부 회로(미도시)와의 전기적 연결을 위해 절곡된 막대형상 또는 배터리셀(10)의 병렬연결을 위한 링형상 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.The
이러한 버스바(20)는, 배터리셀(10)의 리드탭(12)에 의해 관통된 브라켓(142)이 상,하부커버(130a,130b)에 결합되면, 브라켓(142)에 장착되고, 버스바(20)의 표면에 접촉하도록 절곡된 리드탭(12)과 용접 등에 의해 서로 전기적으로 견고한 접속을 형성하게 된다.The
이때, 구체적으로 도시하지 않았지만, 서로 인접하는 버스바(20)는 브라켓(142)에 설치된 유연한 기판(미도시)이나 회로판(미도시) 등을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다.At this time, although not specifically shown, the adjacent bus bars 20 may be electrically connected to each other through a flexible substrate (not shown) or a circuit board (not shown) installed on the
상술한 바와 같은 브라켓(142)은, 방열성이 우수한 금속소재 즉, 알루미늄 등을 프레스 가공하여 고정홈 및 안착홈 등을 성형한 후 절연코팅하는 방식으로 제작될 수 있다.The
반면에 본 발명의 실시예에 따른 전,후방커버(140a,140b)는, 밀폐기능 이외에 배터리부(110)의 충방전에 따라 발생하는 버스바(20)의 열(저항열)을 외부로 원활히 방출하고, 버스바(20)에 대한 전기 절연을 위해, 상술한 상,하부커버(130a,130b)와 마찬가지로 열전도율이 우수하고 강성 구현이 가능한 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말을 필러로 하는 내열성의 합성수지를 사출성형하여 제작될 수도 있다.On the other hand, the front and
이때, 전,후방커버(140a,140b)를 형성하게 되는 내열성의 합성수지는 엔지니어링 플라스틱으로서, 상술한 바와 같은 PPS, PEEK, TPI, PES, PPA 및 PEI 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In this case, the heat-resistant synthetic resin forming the front and
측면커버(150a,150b)는, 후술할 가압플레이트(160)와 함께 스웰링 현상이 발생하는 배터리부(110)의 양측면을 지지하도록 배치되어 보호프레임(120)의 양쪽 옆면을 형성하는 판상의 구성요소로서, 상술한 상,하부커버(130a,130b)(또는 전,후방커버(140a,140b)) 등에 끼움결합되거나 볼트 등과 같은 다양한 체결수단에 의해 결합될 수 있다.The side covers 150a and 150b are arranged to support both sides of the
본 발명의 실시예에 따른 측면커버(150a,150b)는 상술한 상,하부커버(130a,130b) 등과 마찬가지로, 별도의 냉각판을 덧대어 부착하는 것이 아니라, 그 자체로 각각 배터리부(110)의 양쪽 옆면에서 배터리부(110)의 작동에 따라 발생되는 열을 외부로 원활히 전달할 수 있도록 열전도율이 우수하고, 보강요철(152) 등으로 강성을 강화한 알루미늄 합금으로 제작할 수 있다.The side covers 150a and 150b according to the embodiment of the present invention, like the above-described upper and
또한, 측면커버(150a,150b)는, 열전도율이 우수하고 강성 구현이 가능한 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말을 필러로 하는 내열성의 합성수지를 사출성형하여 제작될 수 있음은 물론이다.In addition, the side covers 150a and 150b may be manufactured by injection molding a heat-resistant synthetic resin using a graphene material having excellent thermal conductivity and realization of rigidity as a filler or powder such as aluminum.
여기서 내열성의 합성수지는 앞서 기술한 종류와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. Here, since the heat-resistant synthetic resin is the same as that described above, a description thereof will be omitted.
다만, 측면커버(150a,150b)는, 배터리부(110)를 구성하기 위해 횡방향으로 적층된 배터리셀(10)의 스웰링 현상시 직접적인 가압력을 받을 수 있기 때문에 상술한 상부커버(130a)보다 강한 강성을 갖는 소재와 보강요철(152) 등이 적용되는 것이 바람직할 수 있다.However, since the side covers 150a and 150b may receive a direct pressing force during the swelling phenomenon of the
가압플레이트(160)는, 스웰링 현상이 직접적으로 발생하는 배터리부(110)의 양측면을 상술한 측면커버(150a,150b)와 함께 이중으로 견고히 지지하며 배터리부(110)에 대한 전기 절연과 방열 기능을 수행하고, 배터리부(110)의 양측면을 압박한 상태로 버스바(20)의 접속과 상술한 커버들(130a,130b,140a,140b,150a,150b)의 조립이 이루어지도록 하는 구성요소이다.The
이러한 가압플레이트(160)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상술한 측면커버(150a,150b)와 결합된 상태로 배터리셀(10)이 순서대로 적층된 배터리부(110)의 양측면에 각각 접촉되도록 배치한 다음, 배터리부(110)와 함께 로봇암(5) 등에 설치된 프레스 장치(4)에 안착되면, 측면커버(150a,150b)와 별개로 직접 프레스 장치(4)로부터 가압력을 제공받아 배터리부(110)를 일정하게 압박하게 된다.As shown in FIG. 4( a ), the
상술한 바와 같이 측면커버(150a,150b)와 별개로 프레스 장치(4)로부터 직접 가압력을 제공받기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 가압플레이트(160)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차폐판(162) 및 가압로드(164) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In order to receive a pressing force directly from the
차폐판(162)은, 배터리부(110)의 양측면을 접촉 지지하며 압박하는 한편, 배터리부(110)를 전기적으로 절연하며, 배터리부(110)에서 발생된 열을 상술한 측면커버(150a,150b)에 전달하기 위해 측면커버(150a,150b)의 안쪽에 배치되는 판상의 구성요소이다.The shielding
본 발명의 실시예에 따른 차폐판(162)은, 배터리부(110)에 대한 전기 절연과 방열을 위해 절연성, 내열성, 방열성, 강성 및 난연성이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 사출성형될 수 있다.The shielding
이때, 차폐판(162)의 제조에 사용되는 엔지니어링 플라스틱은, 특별히 요구되는 난연성의 구현을 위해, PPS, PES 및 PEI 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조성의 플라스틱일 수 있다.In this case, the engineering plastic used for manufacturing the
위와 같은 차폐판(162)과 관련된 요구 특성들은, 상술한 측면커버(150a,150b)와 이중구조를 이루며 배터리부(110)의 스웰링을 견고하게 억제하고, 배터리부(110)에 대한 효율적인 열관리 와 배터리부(110)의 화재시 확산 지연 등을 두루 도모하기 위한 것이다.The required characteristics related to the
한편, 차폐판(162)은, 상술한 배터리부(110)와 외기 간의 온도차를 저감 내지 완충하기 위해 내부에 상변이물질(PM)이 채워지는 복수의 중공(S)이 형성될 수 있다.Meanwhile, in the
여기서 상변이물질(PM)은, 특정한 온도범위를 기준으로 고체에서 액체, 액체에서 고체로 상태 변화하며 각각 열을 저장(흡열)하거나 열을 방출(방열)하는 온도조절 물질로서, 유기물질, 무기물질 또는 자연계에서 얻을 수 있는 식물성의 다양한 물질 등을 이용하여 의도된 임의 온도범위에서 상변화되도록 제조될 수 있다.Here, the phase change material (PM) is a temperature control material that changes state from a solid to a liquid and from a liquid to a solid based on a specific temperature range and stores (endothermic) or emits (radiates heat) heat, respectively, an organic material, an inorganic material Alternatively, it may be prepared so as to be phase-changed in any intended temperature range using various materials of plants obtained in nature.
위와 같이 제조되는 상변이물질(PM) 중 본 발명의 실시예에 따라 복수의 중공(S)에 채워지는 상변이물질(PM)은, 배터리모듈(100) 내부와 외부 간의 온도차를 최소화하여 배터리부(110)의 안정적인 작동이 이루어질 수 있도록, 상변화 온도 범위가 30℃ 내지 35℃로 설정된 유기계열의 파라핀계 왁스 또는 상변화 온도 범위가 15℃ 내지 20℃로 설정된 유기계열의 파라핀계 왁스일 수 있다.Among the phase change materials (PM) manufactured as described above, the phase change material (PM) filled in the plurality of hollows (S) according to an embodiment of the present invention minimizes the temperature difference between the inside and the outside of the
이러한 온도 범위의 상변이물질(PM)을 서로 다른 중공(S)에 선택적으로 충진하게 되면, 배터리부(110) 내부 또는 외부의 온도가 35℃를 상회하더라도 이에 대응하여 배터리부(110)는 최적 작동온도의 상한인 30℃ 내지 35℃를 일정시간 동안 일정하게 유지할 수 있게 된다.When the phase change material (PM) in this temperature range is selectively filled in different hollows (S), even if the temperature inside or outside the
또한, 배터리부(110) 내부 또는 외부의 온도가 15℃를 하회하더라도 이에 대응하여 배터리부(110)는 최적 작동온도의 하한인 15℃ 내지 20℃를 일정시간 동안 일정하게 유지할 수 있게 된다.In addition, even when the temperature inside or outside the
이상에서 살펴본 바와 같이 서로 다른 상변화 온도 범위를 갖는 상변이물질(PM)이 본 발명의 차폐판(162)에 동시에 적용되면, 도 5에 도시된 바와 같은 배터리팩(1)은, 배터리부(110)의 작동에 따른 발열이나 외부의 온도로부터 크게 영향을 받지 않고, 이상적인 최적의 작동온도인 15℃ 내지 35℃를 일정하게 유지하며, 안정적으로 전력을 송출할 수 있게 된다.As described above, when the phase change material (PM) having different phase change temperature ranges is simultaneously applied to the
나아가 차폐판(162)을 통해 열적으로 완충되며 측면커버(150a,150b)를 거쳐 연속적으로 방출되는 열기가 배터리팩(1)에 구비된 냉각시스템(2)에 의해 송풍경로(3)를 따라 신속하고 일관성 있게 배출됨으로써, 배터리부(110)에 대한 열관리는 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.Furthermore, the heat is thermally buffered through the shielding
가압로드(164)는, 배터리부(110)의 양측면에 대한 가압이 측면커버(150a,150b)와 별개로 안쪽에 배치된 차폐판(162)을 통해 직접 이루어지도록 하기 위해 프레스 장치(4)와 차폐판(162) 간을 연결하는 구성요소이다.Pressing
이러한 가압로드(164)는, 구체적으로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상이 차폐판(162)에서 측면커버(150a,150b)를 관통하도록 돌출형성된 막대형상일 수 있다. The
위와 같이 측면커버(150a,150b)가 아니라 이을 관통한 막대형상의 가압로드(164)가 로봇암(5) 등에 장착된 프레스 장치(4)에 직접 탈착가능하게 결합되면, 측면커버(150a,150b)는 프레스 장치(4)의 가압과 상관 없이 가압로드(164)를 따라 소정 범위를 자유롭게 이동하며 위치할 수 있게 됨에 따라 나머지 커버들(130a,130b,140a,140b,142)과의 원활한 조립 내지 결합이 이루어질 수 있게 된다.(도 4의 (b) 참조) As above, when the bar-shaped
즉, 측면커버(150a,150b)가 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 가압로드(164)를 따라 소정 범위를 자유롭게 이동하게 되는 공간은, 측면커버(150a,150b)와 별개로 제작된 차폐판(162)에서 복수의 가압로드(164)가 측면커버(150a,150b)를 관통하도록 돌출형성되어 프레스 장치(4)에 직접 탈착결합됨으로써 이루어지게 되는 것이다.That is, the space in which the side covers 150a and 150b freely move in a predetermined range along the
본 발명의 실시예에 따른 가압로드(164)는, 보호프레임(120) 자체의 경량화, 배터리부(110)에 대한 면대면의 균일하고 일정한 가압 및 방열을 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 차폐판(162) 쪽이 막힌 중공형의 파이프 형상으로 이루어질 수 있다.The
이때, 가압로드(164)의 내측면에는, 파이프 형상의 중앙 향해 돌출되며 프레스 장치(4)로부터 가압로드(164)에 가해지는 가압력의 방향을 따라 길게 형성되고, 내측면의 둘레를 따라 이격배치되는 복수의 보강리브(164a)가 더 형성될 수 있다.At this time, on the inner surface of the
이러한 복수의 보강리브(164a)로 인해, 가압로드(164)의 강성 및 방열이 보다 강화될 수 있다.Due to the plurality of reinforcing
상술한 바와 같은 가압로드(164)는, 상술한 차폐판(162)과 마찬가지로 배터리부(110)에 대한 전기 절연과 방열을 위해 절연성, 내열성, 방열성, 강성 및 난연성이 우수한 PPS, PES 및 PEI 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조성의 엔지니어링 플라스틱을 사출하여 차폐판(162)과 일체로 성형될 수 있다.The
한편, 도시된 바와 달리 가압로드(164)는, 배터리부(110)와 외기가 서로 연통되도록, 차폐판(162) 쪽까지 관통된 중공형의 파이프 형상으로 이루어질 수도 있다.On the other hand, unlike the figure, the
이때, 가압로드(164)의 내측 관통홀에는, 배터리부(110)에 대한 발열이 억제될 수 있도록 하기 위해, 온도센서 및 냉각팬이 더 구비될 수 있다.In this case, a temperature sensor and a cooling fan may be further provided in the inner through-hole of the
여기서 온도센서는, 배터리부(110)가 설정온도 이상인지 여부를 감지하는 구성요소로서, 배터리부(110)를 바라보는 차폐판(162)의 일면에 적어도 하나 이상이 설치되거나 관통홀의 내측에 구비될 수 있다.Here, the temperature sensor is a component for detecting whether the
그리고 냉각팬은 온도센서에서 측정된 온도에 기초하여 배터리부(110)의 열을 외부로 송출하기 위해 관통홀의 내측에 구비되는 구성요소로서, 관통홀을 통한 공기흐름을 선택적으로 차단하는 차단판이 구비된 상용화된 송풍장치일 수 있다.In addition, the cooling fan is a component provided inside the through hole to transmit heat of the
위와 같은 온도센서와 냉각팬에 의한 배터리부(110)의 발열 억제는, 배터리팩(1) 등을 통합 제어하는 제어부(미도시)와 전기적으로 연결된 온도센서에서 측정된 온도에 따라 제어부(미도시)가 냉각팬(164b)의 회전방향과 회전속도, 차단판의 작동 등을 조절함으로써 이루어질 수 있다.The suppression of heat generation of the
이상에서 살펴본 바와 같은 가압플레이트(160)는, 측면커버(150a,150b)와 결합체를 형성한 후, 배터리셀(10)이 적층된 배터리부(110)와 함께 도 4의 (a)에 도시된 로봇암(5) 등에 설치된 프레스 장치(4)에 안착된다.As described above, the
그리고 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 차폐판(162)은 측면커버(150a,150b)와 별개로 가압로드(164)를 통해 프레스 장치(4)로부터 직접 가압력을 제공받아 배터리부(110)를 일정하게 압박하게 된다.(도 2참조)And as shown in (b) of Figure 4, the
그리고 배터리부(110)에 대한 차폐판(162)의 압박이 유지된 상태에서 브라켓(142)은, 가압력에 구속된 가압플레이트(160)와 달리 일정 범위에서 이동가능한 측면커버(150a,150b)에 자유롭게 끼움결합되거나 볼트 등과 같은 다양한 체결수단을 통해 결합될 수 있다.And in a state in which the pressure of the
그리고 측면커버(150a,150b)에 결합된 브라켓(142)에 버스바(20)가 장착되면, 리드탭(12)은 용접 등에 의해 버스바(20))에 견고하게 접속될 수 있다.And when the
그리고 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 배터리부(110)에 대한 가압플레이트(160)(차폐판(162))의 압박 상태가 계속 유지된 상태에서 전,후방커버(140a,140b)와 측면커버(150a,150b) 간의 결합과 상,하부커버(130a,130b)와 측면커버(150a,150b) 간의 결합이 각각 연이어 이루어져 최종적으로 배터리모듈(100)의 조립이 완료될 수 있게 된다.And as shown in (c) of FIG. 4, in a state in which the pressing state of the pressing plate 160 (shielding plate 162) against the
이때, 측면커버(150a,150b)에 대한 브라켓(142), 전,후방커버(140a,140b) 및 상,하부커버(130a,130b) 간의 결합 순서는, 공정상의 필요에 따라 임의로 변경될 수 있음은 물론이다.At this time, the coupling order between the
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, but it is common knowledge in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Accordingly, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or point of view of the present invention, and modified embodiments should be said to belong to the claims of the present invention.
1: 배터리팩
2: 냉각시스템
3: 송풍경로
4: 프레스 장치
5: 로봇암
10: 배터리셀
12: 리드탭
20: 버스바
100: 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈
110: 배터리부
120: 보호프레임
130a,130b: 상부커버, 하부커버
140a,140b: 전방커버, 후방커버
142: 브라켓
150a,150b: 측면커버
152: 보강요철
160: 가압플레이트
162: 차폐판
S: 중공
PM: 상변이물질
164: 가압로드
164a: 보강리브1: battery pack
2: Cooling system
3: blow path
4: press device
5: Robot arm
10: battery cell
12: lead tab
20: bus bar
100: a battery module having a pressurization structure for a stacked battery cell
110: battery unit
120: protection frame
130a, 130b: upper cover, lower cover
140a, 140b: front cover, rear cover
142: bracket
150a, 150b: side cover
152: reinforcing irregularities
160: pressure plate
162: shield plate
S: hollow
PM: phase change substance
164: pressure rod
164a: reinforcing rib
Claims (5)
상기 보호프레임은,
상기 배터리부의 상면과 하면을 지지하도록 배치되는 상,하부커버; 상기 배터리셀의 리드탭에 접속되는 복수의 버스바가 장착되고, 상기 배터리부의 전면과 후면을 지지하도록 상기 상,하부커버에 결합되는 전,후방커버; 스웰링 현상이 발생하는 상기 배터리부의 양측면을 지지하도록 상기 상,하부커버에 결합되는 한 쌍의 측면커버; 및 상기 배터리부에 대한 전기 절연과 방열을 위해 상기 측면커버의 안쪽에 배치되어 상기 배터리부의 양측면을 압박한 상태로 상기 버스바의 접속과 상기 커버들의 조립이 이루어지도록 가압력이 인가되는 가압플레이트를 포함하되,
상기 가압플레이트는,
상기 배터리부의 양측면을 접촉 지지하며 압박하는 판상의 차폐판; 및 상기 차폐판에서 적어도 하나 이상이 상기 측면커버를 관통하도록 돌출형성되어 상기 가압력을 제공하는 프레스 장치에 탈착가능하게 결합되는 가압로드를 포함하고,
상기 가압로드는,
상기 보호프레임 자체의 경량화, 상기 배터리부에 대한 균일한 가압 및 방열 을 위해, 상기 차폐판 쪽이 막힌 파이프 형상으로 이루어지고,
상기 가압로드의 내측면에는,
중앙을 향해 돌출되며 상기 가압력의 방향을 따라 길게 형성되고, 둘레를 따라 이격배치되어 상기 가압로드의 강성을 강화하는 복수의 보강리브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈.a battery unit in which a plurality of pouch-type battery cells are stacked in a transverse direction; And as a battery module comprising a hexahedral protective frame provided with an inner space to accommodate and protect the battery unit,
The protection frame,
upper and lower covers disposed to support the upper and lower surfaces of the battery unit; front and rear covers on which a plurality of bus bars connected to the lead tabs of the battery cells are mounted and coupled to the upper and lower covers to support the front and rear surfaces of the battery unit; a pair of side covers coupled to the upper and lower covers to support both sides of the battery unit in which the swelling phenomenon occurs; and a pressing plate disposed inside the side cover for electrical insulation and heat dissipation of the battery unit and to which a pressing force is applied so that the bus bar is connected and the covers are assembled in a state where both sides of the battery unit are pressed. but,
The pressure plate,
a plate-shaped shielding plate that contacts and supports both sides of the battery unit; And at least one of the shielding plate is formed to protrude so as to penetrate the side cover comprising a pressure rod detachably coupled to the press device for providing the pressing force,
The pressure rod,
In order to reduce the weight of the protection frame itself, and to uniformly pressurize and dissipate heat to the battery part, the shielding plate is formed in a closed pipe shape,
On the inner surface of the pressure rod,
A battery having a pressing structure for a stacked battery cell, characterized in that the plurality of reinforcing ribs protruding toward the center and extending along the direction of the pressing force, are spaced apart along the circumference to strengthen the rigidity of the pressing rod, are further provided. module.
상기 차폐판은,
상기 배터리부에 대한 전기 절연과 방열을 위해 절연성, 내열성, 방열성, 강성 및 난연성이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 사출성형되고,
상기 가압로드는,
사출성형되는 상기 차폐판과 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈.According to claim 1,
The shielding plate is
Injection-molded with engineering plastic excellent in insulation, heat resistance, heat dissipation, rigidity and flame retardancy for electrical insulation and heat dissipation of the battery part,
The pressure rod,
A battery module having a pressurization structure for a stacked battery cell, characterized in that it is integrally molded with the injection-molded shielding plate.
상기 차폐판은,
내부에 복수의 중공이 형성되고, 상기 중공에 상변이물질이 채워지는 것을 특징으로 하는 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈.
According to claim 1,
The shielding plate is
A battery module having a pressurization structure for a stacked battery cell, characterized in that a plurality of hollows are formed therein, and a phase change material is filled in the hollows.
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114976357A (en) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 南京航空航天大学 | Power battery cooling system based on phase change material circulation heat transfer |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101084224B1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-11-17 | 에스비리모티브 주식회사 | Battery pack |
KR20130073582A (en) * | 2011-12-23 | 2013-07-03 | 세방전지(주) | Secondary battery pack |
KR20150142790A (en) | 2014-06-11 | 2015-12-23 | 주식회사 엘지화학 | End plate for battery module assembly thereby preventing a change in the external shape of the battery module due to swelling, and battery pack having the same |
KR20170068145A (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-19 | 주식회사 엘지화학 | Pressing tray |
KR101896218B1 (en) * | 2018-06-11 | 2018-09-07 | 곽기영 | Multiple secondary cell pouch simultaneous inspection apparatus |
KR102284454B1 (en) * | 2021-04-06 | 2021-08-03 | 덕양산업 주식회사 | Battery module with thermal runaway delay structure |
-
2021
- 2021-11-15 KR KR1020210156554A patent/KR102388157B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101084224B1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-11-17 | 에스비리모티브 주식회사 | Battery pack |
KR20130073582A (en) * | 2011-12-23 | 2013-07-03 | 세방전지(주) | Secondary battery pack |
KR20150142790A (en) | 2014-06-11 | 2015-12-23 | 주식회사 엘지화학 | End plate for battery module assembly thereby preventing a change in the external shape of the battery module due to swelling, and battery pack having the same |
KR20170068145A (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-19 | 주식회사 엘지화학 | Pressing tray |
KR101896218B1 (en) * | 2018-06-11 | 2018-09-07 | 곽기영 | Multiple secondary cell pouch simultaneous inspection apparatus |
KR102284454B1 (en) * | 2021-04-06 | 2021-08-03 | 덕양산업 주식회사 | Battery module with thermal runaway delay structure |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114976357A (en) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 南京航空航天大学 | Power battery cooling system based on phase change material circulation heat transfer |
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