KR102480736B1 - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수납하고, 서로 마주보는 전면 및 후면이 개방된 모듈 프레임; 상기 모듈 프레임의 상기 전면 및 상기 후면 각각을 덮는 엔드 플레이트; 및 상기 전지셀 적층체와 상기 엔드 플레이트 사이에 개재되는 절연 부재를 포함하고, 상기 모듈 프레임은, 상기 전면과 상기 후면 각각을 구성하는 변들에 형성된 제1 접합면을 포함하며, 상기 엔드 플레이트는 상기 제1 접합면과 접합되는 제2 접합면을 포함하고, 상기 절연 부재는 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 리브를 포함한다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 용접에 대한 안전성이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전률이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 각형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대 당 1개 내지 3개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다.
한편, 전지 모듈은, 복수의 전지셀들을 외부 충격, 열 또는 진동으로부터 보호하기 위해, 복수의 전지셀들로 구성된 전지셀 적층체를 내부 공간에 수납하는 모듈 프레임을 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 전지 모듈(10)에 대한 사시도이다.
도 1을 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은 전지셀 적층체를 내부에 수납하는 모듈 프레임(20) 및 모듈 프레임(20)의 개방된 전면(Y축 방향)과 타면(Y축 반대 방향)을 덮는 엔드 플레이트(30)를 포함한다.
도 2는 도 1의 절단선 A를 따라 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참고하면, 모듈 프레임(20)과 엔드 플레이트(30)를 접합시키기 위해, 모듈 프레임(20)와 엔드 플레이트(30)를 마주보게 위치시킨 상태에서 접합면에 용접을 실시한다.
이때, 상기 용접을 위해 레이저 용접을 실시할 수 있는데, 용접 과정에서 관통된 레이저 자체나 용접 스패터(weld spatter)들로 인해 전지셀들을 비롯한 내부 부품에 손상이 가해질 수 있다.
이에, 이러한 종래 기술의 문제를 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예들은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 용접 동안의 내부 부품에 대한 보호가 가능한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩의 제공을 그 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체를 수납하고, 서로 마주보는 전면 및 후면이 개방된 모듈 프레임; 상기 모듈 프레임의 상기 전면 및 상기 후면 각각을 덮는 엔드 플레이트; 및 상기 전지셀 적층체와 상기 엔드 플레이트 사이에 개재되는 절연 부재를 포함하고, 상기 모듈 프레임은, 상기 전면과 상기 후면 각각을 구성하는 변들에 형성된 제1 접합면을 포함하며, 상기 엔드 플레이트는 상기 제1 접합면과 접합되는 제2 접합면을 포함하고, 상기 절연 부재는 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 리브를 포함한다.
상기 리브는, 상기 모듈 프레임의 상기 전면과 상기 후면 각각을 구성하는 변들 중 하나와 평행한 방향을 따라 뻗어 있을 수 있다.
상기 리브는 상기 절연 부재의 상변, 하변 및 양 측변들 중 적어도 하나로부터 연장될 수 있다.
상기 리브는, 상기 제1 접합면과 상기 전지셀 적층체 사이에 위치할 수 있다.
상기 리브는 상기 절연 부재와 일체화될 수 있다.
상기 절연 부재는 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 접합면과 상기 제2 접합면은 서로 용접 결합될 수 있다.
상기 리브는, 상기 제1 접합면과 이격되어 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 제1 연장부 및 상기 제1 연장부의 일 단부로부터 상기 모듈 프레임의 내측면을 향해 연장된 제2 연장부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연장부는 상기 모듈 프레임의 내측면과 평행하고, 상기 제2 연장부는 상기 모듈 프레임의 내측면과 수직할 수 있다.
상기 엔드 플레이트는, 상기 제2 접합면보다 상기 엔드 플레이트의 중앙 쪽에 위치하고 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 리브는, 상기 제1 접합면과 이격되어 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 제1 연장부 및 상기 제1 연장부의 일 단부로부터 상기 모듈 프레임의 내측면을 향해 연장된 제2 연장부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 제1 연장부 및 상기 제2 연장부와 접촉할 수 있다.
상기 돌출부는, 상기 제1 연장부와 접촉하는 하면, 상기 제2 연장부와 접촉하는 측면 및 상기 모듈 프레임의 내측면과 접촉하는 상면을 포함할 수 있다.
상기 돌출부에는 상기 엔드 플레이트와 상기 모듈 프레임의 조립성 향상을 위한 챔퍼가 형성될 수 있다.
상기 모듈 프레임은, 상면, 하면 및 양 측면이 일체화된 모노 프레임일 수 있다.
상기 모듈 프레임은, 전면, 후면 및 상면이 개방된 U자형 프레임 및 상기 U자형 프레임의 개방된 상기 상면을 덮는 상부 커버를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 절연 부재에 형성된 리브를 통해 관통된 레이저나 용접 스패터가 내부 부품을 손상시키는 것을 예방할 수 있다.
도 1은 종래의 전지 모듈에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 절단선 A를 따라 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 절단선 B를 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 3의 절단선 B를 따라 자른 단면 중 모듈 프레임과 절연 부재만을 나타낸 사시도이다.
도 7은 돌출부를 구비한 엔드 플레이트를 나타낸 사시도이다
도 8은 돌출부를 구비한 엔드 플레이트가 모듈 프레임과 결합된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 9은 모노 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 10은 U자형 프레임 및 상부 커버를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 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. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)에 대한 사시도이고, 도 4는 도 3의 전지 모듈(100)에 대한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지셀 적층체, 전지셀 적층체를 수납하고 서로 마주보는 전면(Y축 방향) 및 후면(Y축 반대 방향)이 개방된 모듈 프레임(200), 모듈 프레임(200)의 상기 전면 및 상기 후면 각각을 덮는 엔드 플레이트(300) 및 전지셀 적층체와 엔드 플레이트(300) 사이에 개재되는 절연 부재(400)를 포함한다.
도 4에서 구체적으로 표시되지는 않았으나, 전지셀 적층체는 복수의 전지셀이 적층된 구조체로써, 모듈 프레임(200)에 수납된다.
모듈 프레임(200)은 서로 마주보는 상기 전면 및 상기 후면이 개방된 형태의 구조물로써, 전지셀 적층체를 외부로부터 보호할 수 있다.
엔드 플레이트(300)는 모듈 프레임(200)의 상기 전면 및 후면을 덮어, 전극 리드나 버스 바를 보호할 수 있다. 이때, 엔드 플레이트(300)는 소정의 강도를 갖는 금속 판일 수 있으며, 엔드 플레이트(300)가 전극 리드나 버스 바와 접촉되어 단락 등의 위험이 발생하는 것을 방지하기 위해 절연 부재(400)가 전지셀 적층체와 엔드 플레이트(300) 사이에 개재된다.
도 5는 도 3의 절단선 B를 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 5를 도 4와 함께 참고하면, 모듈 프레임(200)의 제1 접합면(250)과 엔드 플레이트(300)의 제2 접합면(350)이 서로 맞닿은 상태에서 용접을 수행하여, 모듈 프레임(200)에 엔드 플레이트(300)를 접합시킨다.
모듈 프레임(200)의 전면(Y축 방향) 및 후면(Y축 반대 방향)을 각각 구성하는 변들(210, 220, 230, 240)에 제1 접합면(250)이 위치한다. 이러한, 제1 접합면(250)과 대응되도록 엔드 플레이트(300)의 변들에도 제2 접합면(350)이 구비되며, 용접을 통해 제1 접합면(250)과 제2 접합면(350)이 접합된다. 즉, 제1 접합면(250)과 제2 접합면(350)은 서로 용접 결합된다.
이러한 용접의 방법에 제한은 없으나, 레이저 용접을 수행하는 것이 바람직하다.
다만, 용접을 위해 레이저 빔을 쏠 경우, 이러한 레이저 빔이 모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(300)를 투과하여, 전지셀 적층체나 다른 내부 부품에 손상을 가할 수 있다. 또한, 용접 과정에서 용접불꽃이 사방으로 비산하는 용접 스패터(weld spatter) 현상이 발생하고, 용접 스패터 역시 전지셀 적층체나 다른 내부 부품에 손상을 가할 수 있다.
이에, 본 실시예에서의 절연 부재(400)는 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 리브(410)를 포함한다.
리브(410)는, 절연 부재(400)의 상변, 하변 및 양 측변들 중 적어도 하나로부터 연장될 수 있으며, 모듈 프레임(200)의 전면(Y축 방향) 및 후면(Y축 반대 방향) 각각을 구성하는 변들(210, 220, 230, 240) 중 하나와 평행한 방향을 따라 뻗어 있는 형태일 수 있다. 도 4 및 도 5에서는 하나의 예시로써, 절연 부재(400)의 상변으로부터 연장된 리브(410)가 모듈 프레임(200)의 전면(Y축 방향)에서의 상변(210)과 평행한 방향을 따라 뻗어 있는 모습을 도시하였다.
위와 같은 리브(410)의 구조를 통해, 투과된 레이저 빔이나 용접 스패터가 전지셀 적층체나 다른 내부 부품에 영향을 주는 것을 차단할 수 있다.
특히, 도 5에 도시된 것처럼, 리브(410)가 제1 접합면(250)과 전지셀 적층체 사이에 위치해야, 용접 스패터를 효과적으로 차단할 수 있다. 즉, 리브(410)가 서로 용접 결합되는 제1 접합면(250) 및 제2 접합면(350)과 전지셀 적층체 사이에 위치할 수 있다.
도 6은 도 3의 절단선 B를 따라 자른 단면 중 모듈 프레임(200)과 절연 부재(400)만을 나타낸 사시도이다.
도 6을 참고하면, 절연 부재(400)의 리브(410)는 제1 접합면(250)과 이격되어 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 제1 연장부(411) 및 제1 연장부(411)의 일 단부로부터 모듈 프레임(200)의 내측면을 향해 연장된 제2 연장부(412)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 연장부(411)는 모듈 프레임(200)의 내측면과 평행하고, 제2 연장부(412)는 모듈 프레임(200)의 내측면과 수직할 수 있다.
리브(410)는 제1 연장부(411)와 제2 연장부(412)를 포함하여, 일종의 바구니와 같은 모습을 형성할 수 있다. 이러한 리브(410)가 제1 접합면(250)과 제2 접합면(350)의 용접 부위를 감싸듯이 배치되어, 용접불꽃이 사방으로 비산하는 용접 스패터를 보다 효과적으로 차단할 수 있다.
나아가, 이러한 리브(410)의 구성은, 아래에서 설명하는 도 7에 도시된 엔드 플레이트의 돌출부를 감싸기 용이한 구조일 수 있다.
이하, 도 7과 도 8에서, 본 발명의 다른 일 실시예로써, 돌출부(360) 엔드 플레이트(300a) 및 이러한 돌출부(360)가 리브(410)에 둘러싸인 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 7은 돌출부(360)를 구비한 엔드 플레이트(300a)를 나타낸 사시도이다.
도 7을 참고하면, 도 3에 나타난 모듈 프레임(200)의 네 변들(210, 220, 230, 240)과 각각 대응되는 엔드 플레이트(300a)의 네 변들(310, 320, 330, 340)에 제2 접합면(350)이 위치한다.
이 때, 엔드 플레이트(300a)는 제2 접합면(350)보다 엔드 플레이트(300a)의 중앙 쪽에 위치하고, 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 돌출된 돌출부(360)를 포함할 수 있다.
돌출부(360)는 엔드 플레이트(300a)의 네 변들(310, 320, 330, 340)들 중 적어도 한 곳에 형성될 수 있고, 도 7에서처럼 네 변들(310, 320, 330, 340) 모두에 형성될 수 있다.
이러한 돌출부(360)는 엔드 플레이트(300a)의 네 변들(310, 320, 330, 340)들 중 하나와 평행한 방향을 따라 뻗어 있는 형태로써, 용접을 위해 투과된 레이저 빔이나 용접 스패터가 전지셀 적층체나 다른 내부 부품에 영향을 주는 것을 차단할 수 있다.
또한, 엔드 플레이트(300a)가 모듈 프레임(200)에 결합될 때, 돌출부(360)가 모듈 프레임(200)의 내측 공간으로 삽입되기 때문에 엔드 플레이트(300a)가 어긋남 없이 올바른 위치로 결합될 수 있다. 즉, 돌출부(360)는, 모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(300a) 간의 가조립성을 향상시키는 역할을 담당할 수 있다.
한편, 돌출부(360)는 엔드 플레이트(300a)와 일체화된 구조일 수 있으며, 돌출부(360)를 구비한 엔드 플레이트(300a)는 가공 성형으로 제조 될 수 있다. 미리 설정해놓은 리브 형상의 플레이트를 접합하는 것이 아니므로, 별도의 접합 공정이 필요 없다.
이러한, 돌출부(360)는, 바구니 형태의 리브(410)가 형성하는 공간에 배치될 수 있는데, 이는 아래 도 8에서 자세히 설명하도록 한다.
도 8은 돌출부(360)를 구비한 엔드 플레이트(300a)가 모듈 프레임(200)과 결합된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 8을 도 6 및 도 7과 함께 참고하면, 제1 연장부(411)와 제2 연장부(412)를 포함하는 리브(410)가 형성하는 공간에 엔드 플레이트(300a)의 돌출부(360)가 배치될 수 있다.
따라서, 돌출부(360)는, 제1 연장부(411)와 접촉하는 하면, 제2 연장부(412)와 접촉하는 측면 및 모듈 프레임(200)의 내측면과 접촉하는 상면을 포함할 수 있다.
본 실시예에서의 전지 모듈은, 리브(410)와 돌출부(360)를 모두 포함하기 때문에, 제1 접합면(250)과 제2 접합면(350)의 용접 과정에서 투과될 수 있는 레이저나 용접 스패터를 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
구체적으로, 제1 접합면(250)과 제2 접합면(350)에서 투과되는 레이저를 일차적으로 돌출부(360)가 차단할 수 있으며, 돌출부(360)와 모듈 프레임(200)의 내측면 사이 틈으로 비산할 수 있는 용접 스패터를 절연 부재(400)의 리브(410)가 이차적으로 차단할 수 있다.
한편, 도 7에서, 돌출부(360)에는 엔드 플레이트(300a)와 모듈 프레임(200)의 조립성 향상을 위한 챔퍼(Chamfer, 361)가 형성될 수 있다. 특히, 이러한 챔퍼(361)는 돌출부(360)의 모서리 중 모듈 프레임(200)의 내측면과 접하는 모서리에 형성될 수 있다.
돌출부(360)는 제1 접합면(250) 및 제2 접합면(350)과 인접하여 위치할 수 있는데, 그로 인해 돌출부(360)를 모듈 프레임(200)의 내측 공간으로 삽입시키는데 어려움이 있을 수 있다. 챔퍼(361)를 통해 이를 방지하고, 엔드 플레이트(300)와 모듈 프레임(200)의 조립성을 향상시킬 수 있다.
한편, 리브(410)는 절연 부재(400)와 일체화된 구조일 수 있으며, 플라스틱 사출 성형으로 제조될 수 있다. 이에 따라, 리브(410)의 두께나 형상을 적용되는 전지 모듈에 따라 자유롭게 변형할 수 있다.
또한, 절연 부재(400)는, 엔드 플레이트(300)가 전극 리드나 버스 바와 접촉되어 단락 등의 위험이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로, 전기적 절연을 띄는 소재를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 전기적 절연을 띄는 소재는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 모듈 프레임(200)은 모노 프레임 또는 U자형 프레임일 수 있다. 도 9와 도 10은 이를 설명하기 위한 것으로, 도 9는 모노 프레임(200a)을 나타낸 사시도이고, 도 10은 U자형 프레임(200b) 및 상부 커버(210b)를 나타낸 사시도이다. 설명의 편의를 위해 다른 구성은 도시를 생략하였다.
우선, 도 9를 참고하면, 본 발명에서의 모듈 프레임은 모노 프레임(200a)일 수 있다.
모노 프레임(200a)은 전면(Y축 방향) 및 후면(Y축 반대 방향)이 개방되고, 상면(Z축 방향), 하면(Z축의 반대 방향) 및 양 측면(X축 방향과 그 반대 방향)이 일체화된 금속 판재 구조일 수 있다. 모노 프레임(200a)의 개방된 전면 및 후면은 전술한 엔드 플레이트(300)가 결합된다.
다음 도 10를 참고하면, 본 발명에서의 모듈 프레임은 U자형 프레임(200b) 및 상부 커버(210b)를 포함할 수 있다.
U자형 프레임(200b)은, 전면(X축 방향), 후면(X축 반대 방향) 및 상면(Z축 방향)이 개방되어, 바닥부(211) 및 바닥부(211)의 마주보는 양 단부에서 상부 방향(Z축 방향)으로 연장된 양 측면부(212)를 구비한 구조일 수 있다.
U자형 프레임(200b)의 개방된 상면은 상부 커버(210b)가 결합되고, U자형 프레임(200b)의 개방된 전면 및 후면은 각각 전술한 엔드 플레이트가 결합될 수 있다.
U자형 프레임(200b)은 용접 결합에 의해 상부 커버(210b)와 결합될 수 있다.
한편, 본 실시예서의 모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(300)는 소정의 강도를 갖는 금속 판재인 것이 바람직하며, 특히 알루미늄 합금을 포함하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 모듈 프레임(200)은 Al 5052와 같은 Al-Mg계 합금이나 Al 6063과 같은 Al-Mg-Si계의 합금을 포함할 수 있고, 엔드 플레이트(300)는 ADC12 합금과 같은 Al-Si-Cu계 합금이나 Silafont-36 합금과 같이 Al-Si계 합금에 Mg 및 Mn이 첨가된 합금을 포함할 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
상기 전지 모듈이나 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
200: 모듈 프레임
250: 제1 접합면
300: 엔드 플레이트
350: 제2 접합면
400: 절연 부재
410: 리브

Claims (16)

  1. 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체;
    상기 전지셀 적층체를 수납하고, 서로 마주보는 전면 및 후면이 개방된 모듈 프레임;
    상기 모듈 프레임의 상기 전면 및 상기 후면 각각을 덮는 엔드 플레이트; 및
    상기 전지셀 적층체와 상기 엔드 플레이트 사이에 개재되어, 상기 엔드 플레이트의 내면을 커버하는 절연 부재를 포함하고,
    상기 모듈 프레임은, 상기 전면과 상기 후면 각각을 구성하는 변들에 형성된 제1 접합면을 포함하며,
    상기 엔드 플레이트는 상기 제1 접합면과 용접 접합되는 제2 접합면을 포함하고,
    상기 절연 부재는, 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 상기 제1 접합면과 상기 제2 접합면이 접합된 부분을 넘어서 연장된 리브를 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 리브는, 상기 모듈 프레임의 상기 전면과 상기 후면 각각을 구성하는 변들 중 하나와 평행한 방향을 따라 뻗어 있는 전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 리브는 상기 절연 부재의 상변, 하변 및 양 측변들 중 적어도 하나로부터 연장된 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 리브는, 상기 제1 접합면과 상기 전지셀 적층체 사이에 위치하는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 리브는 상기 절연 부재와 일체화된 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 절연 부재는 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중 적어도 하나를 포함하는 전지 모듈.
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상기 리브는, 상기 제1 접합면과 이격되어 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 제1 연장부 및 상기 제1 연장부의 일 단부로부터 상기 모듈 프레임의 내측면을 향해 연장된 제2 연장부를 포함하는 전지 모듈.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 연장부는 상기 모듈 프레임의 내측면과 평행하고, 상기 제2 연장부는 상기 모듈 프레임의 내측면과 수직한 전지 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 엔드 플레이트는, 상기 제2 접합면보다 상기 엔드 플레이트의 중앙 쪽에 위치하고 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하는 전지 모듈.
  11. 제10항에서,
    상기 리브는, 상기 제1 접합면과 이격되어 상기 전지셀 적층체가 위치한 방향으로 연장된 제1 연장부 및 상기 제1 연장부의 일 단부로부터 상기 모듈 프레임의 내측면을 향해 연장된 제2 연장부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 제1 연장부 및 상기 제2 연장부와 접촉하는 전지 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 돌출부는, 상기 제1 연장부와 접촉하는 하면, 상기 제2 연장부와 접촉하는 측면 및 상기 모듈 프레임의 내측면과 접촉하는 상면을 포함하는 전지 모듈.
  13. 제10항에서,
    상기 돌출부에는 상기 엔드 플레이트와 상기 모듈 프레임의 조립성 향상을 위한 챔퍼가 형성된 전지 모듈.
  14. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임은, 상면, 하면 및 양 측면이 일체화된 모노 프레임인 전지 모듈.
  15. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임은, 전면, 후면 및 상면이 개방된 U자형 프레임 및 상기 U자형 프레임의 개방된 상기 상면을 덮는 상부 커버를 포함하는 전지 모듈.
  16. 제1항에 따른 전지 모듈을 하나 이상 포함하는 전지 팩.
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