KR20120040647A - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 배터리 모듈은 한 쌍의 엔드 플레이트: 상기 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에서 일방향으로 정렬된 적어도 하나 이상의 배터리 셀: 상기 한 쌍의 엔트 플레이트를 연결하는 연결부재; 및 상기 적어도 하나이상의 배터리 셀의 상부를 덮는 배터리 모듈 커버를 포함하되, 상기 배터리 모듈 커버는 상기 배터리 셀의 벤트영역과 대응되는 디개싱 커버부와 상기 디개싱 커버부에서 양측으로 연장되어 일체로 형성된 버스바 커버부를 포함하고, 상기 디개싱 커버부는 돌출된 배기부를 구비한다. 본 발명에서 배터리 모듈 커버의 디개싱 커버부는 상기 배터리 셀의 벤트영역 또는 벤트영역 상부에 위치한 절연부재와 상호 밀착되어 내부에 기체의 유동공간을 형성한다.

Description

배터리 모듈 {BATTERY MODULE}
본 발명은 복수개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 배터리 모듈이 개발되고 있으며, 상기한 고출력 배터리 모듈은 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 시용될 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다.
배터리 셀은 양극판 및 음극판으로 구성되는 전극 조립체와 전해액을 포함하며, 이들 극판들과 전해액과의 전기화학적 반응에 의하여 에너지를 발생할 수 있다. 이때, 배터리 셀의 내부에는 전기 화학적 반응의 부반응으로 기체가 발생할 수 있다. 따라서, 복수개의 배터리 셀에서 발생하는 기체를 효율적으로 처리하기 위하여 배터리 모듈에는 기체의 유로 및 배출구 등이 구비될 수 있다.
본 발명은 복수개의 배터리 셀의 조립성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 배터리 셀에서 발생하는 기체의 누출을 신뢰성 있게 차단할 수 있는 구조를 구비한 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈은 배터리 모듈의 일측에서 타측의 제1방향으로 정렬된 복수의 배터리 셀로서, 상기 복수의 배터리 셀은 벤트를 포함하는 케이스, 상기 케이스 내에 내장된 전극조립체, 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 단자부, 상기 복수의 배터리 셀의 인접 배터리 셀의 단자부 사이에 연결된 버스바 및 상기 복수의 배터리 셀을 덮는 배터리 모듈 커버를 포함하고, 상기 배터리 모듈 커버는 복수의 배터리 셀의 벤트를 덮는 디개싱 커버부와 복수의 배터리 셀의 단자부와 버스바를 덮는 버스바 커버부를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명에서 상기 디개싱 커버부와 버스바 커버부는 일체로 형성된다.
또한, 본 발명에서 상기 디개싱 커버부는 복수의 배터리 셀과 마주하는 디개싱 커버부의 표면에서 연장된 적어도 하나의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 복수의 배터리 셀의 벤트를 덮는 수용부를 형성한다.
또한, 본 발명에서 상기 디개싱 커버부는 배터리 모듈의 일측 단부에서 디개싱 커버부로부터 연장된 배기부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 연장부는 상기 수용공간과 배기부 사이에서 내부배출공을 구비한다.
또한, 본 발명에서 상기 배기부는 상기 디개싱 커버부에서 연장된 제1부재와 상기 제1부재에 수직한 방향으로 상기 제1부재에서 연장된 적어도 하나의 제2부재를 포함하되, 상기 적어도 하나의 제2부재는 단부에 외부배출공을 구비한다.
또한, 본 발명에서 상기 배터리 모듈은 벤트에 인접한 절연부재를 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 절연부재와 밀착된다.
또한, 본 발명에서 상기 적어도 하나의 돌출부는 제1방향에서 연장된 한 쌍의 제1연장부와 제2연장부 및 상기 제1연장부와 제2연장부 사이에서 한 쌍의 제1격벽과 제2격벽을 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 하우징을 더 포함하되, 상기 하우징은 상기 배터리 모듈의 일측단부와 타측단부에서 복수의 배터리 셀의 최외곽 배터리 셀과 접촉되는 한 쌍의 엔드 플레이트; 및 상기 엔드 플레이트를 서로 연결하며 제1방향으로 연장된 연결부재를 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 한 쌍의 엔드 플레이트의 어느 하나는 배터리 모듈 커버를 향하여 연장된 돌부를 포함하고 상기 돌부는 연결홀을 구비하되, 상기 연결홀은 상기 배터리 모듈의 일측에서 디개싱 커버부로부터 연장된 배기부를 수용한다.
또한, 본 발명에서 상기 배터리 모듈 커버는 배터리 모듈의 일측과 타측 단부의 적어도 하나에서 상기 수용부로부터 이격된 또 다른 수용공간을 구비하고, 상기 엔드 플레이트의 돌부가 상기 수용공간으로 삽입된다.
또한, 본 발명에서 상기 배터리 모듈 커버는 배터리 모듈 커버의 표면에서 보강돌부를 구비하고 상기 보강돌부에서 상호 교차되는 복수의 리브를 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 버스바 커버는 디개싱 커버부의 일측에서 연장된 제1버스바 커버부와 타측에서 연장된 제2버스바 커버부를 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 복수의 배터리 셀과 배터리 모듈 커버 사이에 장착된 커버조립체를 더 포함하되, 상기 커버조립체는 상기 배터리 모듈 커버를 상기 복수의 배터리 셀과 연결하는 적어도 하나의 고정부재를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 커버조립체는 상기 배터리 모듈 커버를 향하여 벤트의 반대측을 향한 방향으로 연장된 한 쌍의 격리막을 더 포함하고, 상기 격리막은 배터리 모듈 커버를 지지한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 디개싱 커버부를 포함하는 배터리 모듈 커버에서, 상기 디개싱 커버부는 디개싱 커버부의 표면에서 연장되고 수용부를 형성하는 적어도 하나의 돌출부; 상기 디개싱 커버부의 일단에서 연장된 배기부; 및 상기 디개싱 커버부의 일측에서 연장된 제1버스바 커버부와 타측에서 연장된 제2버스바 커버부를 포함하는 버스바 커버부를 포함하되, 상기 돌출부는 수용부와 상기 배기부 사이에서 내부배출공을 구비하는 배터리 모듈 커버를 제공한다.
본 발명에서 상기 디개싱 커버부와 버스바 커버부는 일체로 형성된다.
또한, 본 발명에서 상기 배기부는 상기 디개싱 커버부에서 연장된 제1부재와 상기 제 1부재에 수직한 방향으로 상기 제1부재에서 연장된 적어도 하나의 제2부재를 포함하되, 상기 적어도 하나의 제2부재는 단부에 외부배출공을 구비한다.
또한, 본 발명에서 상기 버스바 커버부는 표면에서 보강돌부를 구비하고 상기 보강돌부에서 상호 교차되는 복수의 리브를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 일측에서 타측의 제1방향으로 정렬된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 모듈로서, 상기 복수의 배터리 셀은, 벤트를 포함하는 케이스; 상기 케이스 내에 내장된 전극조립체; 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 단자부; 상기 복수의 배터리 셀의 인접 배터리 셀의 단자부 사이에 연결된 버스바; 및 상기 복수의 배터리 셀을 덮는 배터리 모듈 커버를 포함하고, 상기 배터리 모듈 커버는, 복수의 배터리 셀의 벤트를 덮는 디개싱 커버부와 복수의 배터리 셀의 단자부와 버스바를 덮는 버스바 커버부를 포함하되, 상기 복수의 배터리 모듈의 인접하는 배터리 모듈의 배기부는 서로 연결되어 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에서 상기 배기부는 상기 디개싱 커버부에서 연장된 제1부재와 상기 제1부재에 수직한 방향으로 상기 제1부재에서 연장된 적어도 하나의 제2부재를 포함하되, 상기 적어도 하나의 제2부재는 단부에 외부배출공을 구비하되, 상기 배터리 팩은 인접 배터리 모듈 사이의 외부배출공 사이에 연장된 연통관을 더 포함한다.
본 발명에 의하면 복수개의 배터리 셀의 조립시 부품수를 줄이면서도 조립성을 향상할 수 있어 생산성이 향상된 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기체의 누출을 완벽하게 차단하여 밀폐성을 보다 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 상면 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 저면 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 저면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 평면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 상면 사시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 저면 사시도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 저면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 디개싱 커버가 장착된 배터리 모듈의 사시도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 디개싱 커버가 장착되기 전의 배터리 모듈의 사시도.
도 11은 도 9의 A-A'의 절단 단면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 디개싱 커버가 장착된 배터리 모듈을 복수로 연결한 배터리 팩의 개략 사시도.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 평면도이고, 도 2와 도 3은 각각 상면과 저면측의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 저면도를 도시한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 모듈 커버(10)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀에 구비된 벤트 영역에 대응되어 조립 장착되는 디개싱 커버부(11)와 적어도 하나 이상의 버스바가 위치한 영역에 대응되어 조립 장착되는 버스바 커버부(12)를 포함한다. 상기 디개싱 커버부(11)는 하나이상의 배터리 셀이 정렬되어 위치하고 각 배터리의 상부에 구비된 벤트영역 상부에 위치하고 버스바 커버부(12)는 상기 디개싱 커버부(11)의 양측에서 연장되어 형성되어 배터리 셀의 전극 단자 상호 간을 서로 연결하는 버스바가 형성된 영역을 커버한다. 이와 같이 본 발명은 기존의 디개싱 커버와 버스바 커버를 별도로 장착하는 경우에 비하여 상기 디개싱 커버와 버스바 커버를 일체로 형성함으로써 부품수를 줄이고 조립성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 배터리 모듈 커버(10)는 디개싱 커버부(11) 또는 버스바 커버부(12)의 어느 하나 이상에 삽입공(13)을 구비하여 볼트 등의 체결수단을 이용하여 배터리 모듈의 상부와의 체결을 가능하게 할 수 있다. 바람직하게는 상기 삽입공(13)은 버스바 커버부(12)의 일측에 각각 복수개로 형성하는 것이 좋다.
상기 디개싱 커버부(11)는 배터리 셀의 내부에서 발생하는 기체의 배출통로가 되는 벤트 상부에 위치된다. 그리고 상기 디개싱 커버부(11)의 외측면에는 돌출된 배기부(14)가 구비되어 벤트에서 발생되는 기체를 안전하게 외부로 배기시키도록 한다. 즉, 디개싱 커버부(11)는 벤트 상부와 밀착 고정되거나 또는 벤트 상부에 개스킷 등의 절연부재가 위치되는 경우에 상기 절연부재 상부와 밀착 고정되어 상기 벤트에서 발생하는 기체를 일방향으로 안전하게 누출시키는 기체통로를 형성할 수 있다.
도 3 및 도 4에서 알 수 있는 디개싱 커버부(11)에는 배기부(14)가 돌출된 전면측의 제1연장부(19)와 상기 제1연장부(19)와 대향하는 후면 측의 제2연장부(22), 그리고 상기 제1, 2 연장부(19, 22) 사이에서 연장된 한 쌍의 제1격벽(23)이 배터리 셀의 벤트 영역을 향하여 연장되어 형성된다. 따라서 상기 제1, 2연장부(19, 22)와 한 쌍의 제1격벽(23)은 배터리 모듈의 벤트 영역 또는 벤트 영역의 상부에 위치하는 절연부재와 상호 밀착되어 그 내부에 기체가 유동하는 공간 또는 기체가 유동하는 통로를 형성할 수 있다. 그리고 상기 제1연장부(19)에는 내부 배출공(19a)이 형성되고 상기 내부 배출공(19a)과 연통되어 상기 제1연장부(19) 외측에는 돌출된 배기부(14)가 구비된다. 따라서 벤트에서 발생한 기체는 상기 기체가 유동하는 통로를 따라서 일방향으로 상기 내부 배출공(19a)을 통과하여 상기 배기부(14)를 통하여 외부로 안전하게 배기될 수 있다.
일반적으로 배터리 셀은 충방전이 진행될수록, 극판들 및 전해액의 부산물로 기체가 발생할 수 있으며, 이러한 기체는 벤트를 통하여 배출될 수 있다. 한편, 상기 배기부(14)를 통하여 배기되는 기체의 경우 인접하는 배터리 모듈이나 인접하는 배터리 셀 자체에 좋지 않은 영향을 줄 수 있으므로 인접하는 배터리 모듈이나 배터리 셀로 기체가 유동하지 않도록 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 상기 배기부(14)는 기체의 통로와 평행한 방향으로 연장되고 일단이 폐쇄된 제1부재와 상기 제1부재의 양측에서 상기 제1부재에 수직한 방향으로 연장되며 양 단부에 각각 외부 배출공(15)이 형성된 제2부재로 이루어진 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 배기부(14)가 제1부재와 상기 제1부재의 양측에서 제1부재에 수직하게 연장 형성된 제2부재로 이루어진 T자형으로 형성되므로 상기 벤트에서 발생하는 기체는 내부 배출공(19a)을 통과한 후에 배기부(14)의 외부배출공(15)를 통하여 후술하는 엔트 플레이트에 평행한 좌측 및 우측으로 안전하게 배기되도록 할 수 있다.
본 발명의 배터리 모듈 커버(10)의 디개싱 커버부(11)는 상술한 바와 같이 제1, 2연장부(19, 22) 사이에서 한 쌍의 제1격벽(23)이 벤츠영역을 향하여 연장되어 형성된다. 상기 한 쌍의 제1격벽(23)은 벤트 영역의 상부에서 밀착되거나 또는 벤트 영역의 상부에 개스킷 등의 절연부재가 위치되는 경우 상기 절연부재의 상부에서 밀착되어 기체의 흐름을 일방향으로 유동하도록 한다.
도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명에서 상기 제1, 2연장부(19, 22)에는 각각 인접하게 수용격벽(20, 21)을 구비하여 후술하는 배터리 모듈의 엔드 플레이트와 체결되어 장착되도록 할 수 있다. 즉, 상기 배터리 모듈 커버(10)의 디개싱 커버부(11) 제1연장부(19)와 제2연장부(22)의 인접한 외측에는 각각 제1수용격벽(20)과 제2수용격벽(21)을 형성할 수 있다. 이 경우 상기 제1연장부(19)와 상기 제1수용격벽(20) 사이에는 제1수용공간(25)이 형성되고, 상기 제2연장부(22)와 제2수용격벽(21) 사이에는 제2수용공간(26)이 형성된다. 그리고 상기 제1, 제2수용공간(25, 26)을 이용하여 후술하는 엔드 플레이트와의 체결을 용이하게 할 수 있다.
도 5 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 평면도이고, 도 6과 도 7은 각각 상면과 저면측의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 디개싱 커버의 저면도를 도시한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 배터리 모듈 커버(10')는 디개싱 커버부(11)의 양측에서 연장된 버스바 커버부(12)의 두께를 얇게 하는 대신에 이의 강도를 보강하기 위한 보강부재를 형성하는 것에 특징이 있다. 특히 상기 버스바 커버부(12) 상에는 복수개의 제1리브(16)와 상기 제1리브(16)에 수직하는 방향으로 형성된 복수개의 제2리브(17)를 형성하고 상기 제1리브(16)와 제2리브(17)가 교차하는 영역 상에 보강돌부(18)를 형성한다. 따라서 상기 버스바 커버부(12)는 그 두께를 더욱 얇게 하면서도 강도에 손상이 없어 전체적인 배터리 모듈의 무게를 감소할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하며, 본 실시예에서는 상기 디개싱 커버부(11)가 벤트 영역 또는 벤트 영역 상부에 위치한 절연부재를 향하여 연장된 제1연장부(19)와 제2연장부(22)를 포함하고, 또한 상기 제1연장부(19)와 제2연장부(22) 사이에서 연장되어 형성한 한 쌍의 제1격벽(23)을 형성하되, 상기 한 쌍의 제1격벽(23)의 내측에는 추가로 한 쌍의 제2격벽(24)을 형성하여 벤트 영역 또는 벤트 영역 상부에 위치한 절연부재와의 밀폐력을 보다 강화하도록 할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 디개싱 커버부(11) 상에 복수층의 격벽을 형성하여 벤트를 통하여 누출된 기체가 배기부(14) 이외에 타측으로 누출되는 것을 보다 확실히 차단할 수 있도록 한다. 본 실시예에서 상기 격벽은 제1격벽(23)과 제2격벽(24)의 두 쌍을 예시하였으나 밀폐력을 고려하여 배터리 모듈의 크기와 벤트의 크기 및 개수에 따라 상기 격벽의 증감이 가능함은 물론이다.
또한, 도 7 및 도 8을 참조하며 본 실시예에서 상기 배터리 모듈 커버(10)의 디개싱 커버부(11) 제1연장부(19)와 제2연장부(22)의 인접한 외측에는 각각 제1수용격벽(20)과 제2수용격벽(21)을 형성할 수 있다. 이 경우 상기 제1연장부(19)와 상기 제1수용격벽(20) 사이에는 제1수용공간(25)이 형성되고, 상기 제2연장부(22)과 제2수용격벽(21) 사이에는 제2수용공간(26)이 형성된다. 이때 제2연장부(22)에 인접한 제2수용격벽(21)의 경우 후술하는 엔드 플레이트와의 형상에 따라 다양한 형태가 제시될 수 있다. 본 발명에서는 엔드 플레이트의 연결홀(도 10의 112)을 구비한 돌부(도 10의 111)와의 체결을 용이하게 하고, 또한 상기 연결홀(도 10의 112)으로 기체가 누수되는 것을 방지하기 위하여 상기 연결홀(도 10의 112)을 덮을 수 있는 반원형태의 돌기부(27)를 구비할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈 커버가 장착된 상태의 배터리 모듈의 전체 사시도이고, 도 10은 상기 배터리 모듈 커버를 장착하기 전의 배터리 모듈의 전체 사시도이며, 도 11은 도 9의 A-A'의 절단 단면도이다.
먼저, 도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명에 관한 배터리 모듈(100)은 일방향으로 정렬되고 벤트(157)를 구비하는 복수개의 배터리 셀(101); 상기 벤트 (157)가 구비된 영역상에 위치하며 상기 벤트(157)에 대응되는 부분에 개구부를 구비한 복수개의 절연 부재(156); 상기 배터리 셀 (10)을 수용하는 하우징 (110) 및 상기 복수개의 배터리 셀(101) 상부에 장착되는 배터리 모듈 커버(10')를 포함하되, 상기 배터리 모듈 커버(10')는 디개싱 커버부(11)와 버스바 커버부(12)를 포함한 일체형으로 이루어진다.
본 실시예에 따른 배터리 셀 (101)은 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지가 적용될 수 있다.
배터리 셀(101)은 개구부를 구비하는 전지 케이스와 상기 개구부를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 전지 케이스는 양극판 및 음극판과, 이들 극판들 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체와 전해액을 수용한다. 상기 캡 플레이트의 양끝단에는 양극판과 연결되는 양극 단자(153), 음극판과 연결되는 음극 단자(153')가 외부로 돌출된 형태로 구비되고, 상기 양극 단자 및 음극 단자(153, 153')는 각각 버스바(155)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 조립체를 구성하는 양극판 및 음극판은 전해액과 반응하여 에너지를 발생하고, 상기 에너지는 양극 단자(153) 및 음극 단자(153')를 통하여 외부로 전달된다. 이웃한 두 배터리 셀(101)의 양극 단자(153) 및 음극 단자(153')는 니켈 등으로 형성된 버스바(bus-bar)(155)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 상기 버스바(155)에 의하여 연결된 한 쌍의 양, 음극 단자(153, 153')를 둘러싸면서 각각 차단벽(154)이 형성되어 인접한 단자끼리의 전기적 쇼트 등을 방지할 수 있다. 또한 상기 차단벽(154)의 일측에는 상기 배터리 모듈 커버의 삽입공을 통하여 삽입된 볼트등의 체결수단(152)이 고정되는 고정부재(151)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 양극 단자(153) 및 음극 단자(153') 사이에는 벤트(157)가 구비되어 있다. 상기 벤트(157)는 배터리 셀(101)의 내부에서 발생하는 기체의 압력이 소정 이상일 경우에, 기체가 배터리 셀(101)로부터 배출되는 통로의 역할을 할 수 있으므로, 배터리 셀(101)이 내압에 의하여 파손되는 것을 방지한다. 본 실시예에 따른 배터리 셀(101)은 복수개가 일방향으로 정렬되어 구비될 수 있다. 이때 배터리 셀(101)의 넓은 전면이 서로 대향하도록 나란하게 정렬된다. 상기 복수개의 배터리 셀(101)의 중심부에는 벤트(157)가 구비되어 있으며, 상기 벤트(157)는 정렬된 배터리 셀(101)에 따라 대략 일선상으로 배치된다. 또한, 상기 벤트(157) 상부에는 각각 개구부를 구비한 개스킷 등의 절연부재(156)가 위치된다. 상기 절연부재(156)는 개구부가 상기 벤트(157)에 정합하여 위치하도록 각 배터리 셀(101) 별로 정렬하여 위치되도록 한다. 상기 절연부재(156) 사이에는 상기 절연부재(156)와 상기 벤트(157)의 위치를 정렬하기 위한 별도의 리브(158)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 절연부재(156)의 양측에는 상기 배터리 모듈 커버(10')를 하부에서 지지하기 위한 한 쌍의 격리막(160)이 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 격리막(160)은 상기 배터리 모듈 커버(10')를 하부에서 지지함과 아울러 상기 배터리 모듈 커버(10')의 디개싱 커버부(11)와 버스바 커버부(12')의 장착위치를 가이드할 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 격리막(160) 사이에는 절연부재(156)가 위치되므로 상기 격리막(160)이 절연부재(156)의 위치를 용이하게 위치될 수 있도록 할 수 있다.
본 실시예에서 상기 격리막(160), 이웃하는 전극단자를 연결하는 버스바(155)를 둘러싸는 차단벽(154) 및 상기 차단벽(154)의 일측에 구비된 고정부재(151)는 일체형으로 형성되는 커버조립체(150)가 될 수 있다. 이 커버조립체(150)를 이와 같이 일체형으로 형성하여 본 발명에 관한 배터리 모듈(10, 10')의 조립성을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 하우징(110)은 일방향으로 서로 공간적으로 이격되도록 구비되는 한 쌍의 엔드 플레이트(120)와, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트(120)의 측면을 연결하는 측면 연결부재(130) 및 상기 엔드 플레이트(120)의 바닥면을 연결하는 바텀 플레이트(140)를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 엔드 플레이트(120) 사이에는 복수개의 배터리 셀(101)이 수용될 수 있다. 상기 한 쌍의 엔드 플레이트(120)는 최외곽 배터리 셀(101)과 각각 면접촉하도록 구비되어, 복수개의 배터리 셀(101)을 내측으로 가압한다. 또한, 측면 연결부재(130)는 한 쌍의 엔드 플레이트(120)의 일단 및 타단에 연결되어 상기 복수개의 배터리 셀(101)의 양측면을 지지할 수 있다. 이때, 배터리 셀(101)의 바닥면은 바텀 플레이트(140)에 의하여 지지될 수 있으며, 상기 바텀 플레이트(140)의 양끝단은 한 쌍의 엔트 플레이트(120)에 연결되어 구비된다.
또한, 상기 엔트 플레이트(120), 측면 연결부재(130) 및 바텀 플레이트(140)에 의하여 지지되는 복수개의 배터리 셀(101)은 그 내부에서 양극 단자 및 음극 단자(153, 153')가 서로 교대로 구비되도록 정렬될 수 있으며, 이와 같이 구비된 경우에는 버스바(155)를 이용하여 직렬로 연결될 수 있다. 이 경우 최외곽측 배터리 셀(101)의 양극 단자 또는 음극 단자는 각각 대전류단으로 이용될 수 있다. 본 발명에서 상기 배터리 셀(101)의 연결 구조 및 개수는 배터리 모듈 (100)의 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명에서 개스킷 등으로 이루어진 절연 부재(156)와 상기 버스바(155)의 상부에는 일체형의 배터리 모듈 커버(10, 10')가 장착된다. 상기 배터리 모듈 커버(10, 10')는 상술한 바와 같이 디개싱 커버부(11)와 버스바 커버부(12)가 일체로 형성되어 절연부재(156)와 버스바(155) 상부에 장착된다. 상기 배터리 모듈 커버(10, 10')에서 디개싱 커버부(11)는 적어도 한 쌍 이상으로 이루어진 격벽(23, 24)이 하부에서 연장 형성되어 상기 절연부재(156) 상부를 밀착하여 위치된다. 따라서 상기 절연부재(156)와 상기 제1격벽(23) 사이에는 밀폐된 공간이 형성되어 벤트(157)에서 누출된 기체의 통로를 제공하게 된다. 또한 상기 제1격벽(23)의 내측으로 또 한 쌍의 제2격벽(24)이 구비되어 상기 밀폐된 공간에서 외부로의 기체의 누출을 완벽하게 차단할 수 있다. 이와 같이, 상기 절연 부재 (156)와의 사이에서 배터리 모듈 커버(10, 10')의 디개싱 커버부(11)가 형성하는 기체의 유로로 인하여 벤트(157)에서 누출된 기체는 디개싱 커버부(11)의 제1연장부(19)에 형성된 내부배출공(19a)으로 유동한 후에 디개싱 커버부(11)의 외측면 상에 돌출된 배기부(14)의 외부배출공(15)을 통과하여 외부로 배기된다.
상기 배기부(14)는 기체의 통로와 평행한 방향으로 연장된 제1부재와 상기 제1부재부의 양측에서 수직으로 연장되며 양 단부에 각각 외부배출공(15)이 형성된 제2부재로 이루어진 형상으로 이루어진 T자형으로 형성된다. 이는 상기 배기부(14)를 통하여 배기된 기체가 인접하는 배터리 셀(101) 또는 인접하는 배터리 모듈(100)로 유동할 경우 인접 배터리 셀(101) 또는 인접 배터리 모듈(100)에 좋지 않은 영향을 미치기 때문에 기체의 유로를 항상 엔드 플레이트(120)에 평행한 방향으로 형성하여 외부로 안전하게 배기되도록 하기 위함이다. 즉, 벤트(157)를 통하여 배출된 기체는 배터리 모듈 커버(10)의 디개싱 커버부(11)의 일측에 구비된 상기 배기부(14)를 통하여 외부로 안전하게 배출시키는 것이 중요하다.
따라서, 상기 제1부재와 상기 제1부재의 양측에서 제1부재에 수직하게 연장형성된 제2부재로 이루어진 T자형으로 배기부(14)를 형성하여 배기부(14)를 통하여 배출되는 기체가 엔드 플레이트(120)에 평행한 좌측 및 우측으로 배기되도록 하는 것이 바람직하다.
통상, 배터리 모듈(100)은 고전력으로 사용하기 위하여 복수개의 배터리 모듈(100)이 연결된 상태를 하나의 세트로 하여 사용될 수 있다. 이때, 상기 세트에서 복수개의 배터리 모듈(100)은 이웃하는 배터리 모듈(100)의 엔드 플레이트(120)와 엔드 플레이트(120)가 서로 대면하도록 연결된다. 또한, 상기 배터리 모듈(100)의 부피를 최소화하기 위하여, 이웃하는 배터리 모듈(100)과 배터리 모듈(100) 사이의 공간이 최소가 되도록 한다. 이때, 상기 배터리 모듈 커버(10, 10')에 구비되는 배기부(14)는 T자형으로 구비됨으로써, 상기 배기부(14)를 통하여 방출되는 기체는 엔드 플레이트(120)에 나란하게 좌측 및 우측으로 나누어서 배출되므로, 인접한 배터리 모듈 (100)에 영향을 미치지 않는다.
도 11은 도 9의 A-A'의 절단 단면도를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)에서, 상기 절연 부재(156)의 폭은 상기 배터리 모듈 커버(10, 10')의 제1격벽(23) 또는 제2격벽(24)들 사이보다 넓게 구비되어 밀폐력을 향상시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 배터리 모듈의 엔드 플레이트(120)의 상부에는 연결홀(112)을 구비한 돌부(111)가 형성되어 상기 디개싱 커버부(11)의 제1연장부(19)와 제1수용격벽(20) 사이의 제1수용공간(25)에 수용될 수 있다. 또한, 타측 엔드 플레이트(120)의 상부에 연결홀(112)을 구비한 돌부(111)의 경우 상기 디개싱 커버부(11)의 제2연장부(21)와 제2수용격벽(22) 사이에 형성된 제2수용공간(26)에 수용될 수 있다. 이때 상기 돌부(111)는 상기 디개싱 커버부(11)의 제1연장부(19)상에 형성된 내부배출공(19a)와 연결되는 연결홀(112)을 구비하므로 벤트(157)에서 누출된 기체는 상기 연결홀(112)을 중간에 경유하며 외부배출공(15)을 통하여 배기될 수 있다. 본 발명에서 벤트(157)를 통하여 누출된 기체는 배터리 모듈 커버(10, 10')의 디개싱 커버부(11)의 배기부(14)를 통하여 일방향으로만 배기되어야 하므로 배기부(14)가 형성되지 않은 디개싱 커버부(11)의 제2연장부(21) 또는 제2수용격벽(22)의 경우 상기 돌부(111)의 연결홀(112)을 통하여 기체가 누수되지 않도록 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 엔드 플레이트의 연결홀(112)을 구비한 돌부(111)와의 체결을 용이하게 하고, 또한 상기 연결홀(112)로 기체가 누수되는 것을 방지하기 위하여 상기 연결홀(112)을 덮을 수 있는 반원형태의 돌기부(27)를 제2수용격벽(22) 또는 제2연장부(21)상에 형성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 디개싱 커버가 장착된 배터리 모듈을 복수로 연결한 배터리 팩의 개략 사시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(100)을 복수개가 정렬된 형태의 배터리 팩으로 제조할 수 있다. 이때 본 발명의 배터리 팩에서 배터리 모듈 커버(10, 10')의 T자형 배기부(14)는 인접하는 배터리 모듈(100)의 T자형 배기부(14)와 상호 플렉시블한 연통관(30)을 이용하여 상호 연결할 수 있다. 이때 벤트에서 발생한 기체는 배터리 모듈 커버(10, 10')의 디개싱 커버부(11) 내에서 일방향으로 유동한 후에 디개싱 커버부(11) 외측에 돌출 형성된 배기부(14)를 향하여 배기된다. 그리고 상기 배기부(14)의 외부 배출공(15)과 또한 인접하는 배기부(14)의 외부 배출공(15)은 상호 플렉시블한 연통관(30)을 통하여 유동된다. 이때 상기 기체의 유동은 엔드 플레이트(120)의 좌우측으로, 그리고 엔드 플레이트(120)와 평행한 방향으로 이동하게 되며, 이렇게 함으로써 인접하는 타 배터리 모듈(100)이나 배터리 셀(101)에 손상을 주지 않는 방향으로 상기 기체의 배기를 유도할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10, 10' 배터리 모듈 커버 11: 디개싱 커버부
12: 버스바 커버부 13: 삽입공
14: 배기부 15: 외부배출공
19a: 내부배출공 19:제1연장부
20:제1수용격벽 25:제1수용공간
21:제2연장부 22:제2수용격벽
26:제2수용공간 23, 24: 제1, 2격벽
30: 연통관 110: 하우징
111: 돌부
153, 153' : 양극 단자, 음극 단자
154: 차단막 155: 버스바
156: 절연부재 157: 벤트

Claims (20)

  1. 배터리 모듈의 일측에서 타측의 제1방향으로 정렬된 복수의 배터리 셀;
    상기 각각의 배터리 셀은,
    벤트를 포함하는 케이스;
    상기 케이스 내에 내장된 전극조립체;
    상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 단자부;
    상기 복수의 배터리 셀의 인접 배터리 셀의 단자부 사이에 연결된 버스바; 및
    상기 복수의 배터리 셀을 덮는 배터리 모듈 커버를 포함하고, 상기 배터리 모듈 커버는,
    복수의 배터리 셀의 벤트를 덮는 디개싱 커버부와 복수의 배터리 셀의 단자부와 버스바를 덮는 버스바 커버부를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디개싱 커버부와 버스바 커버부는 일체로 형성된 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디개싱 커버부는 복수의 배터리 셀과 마주하는 디개싱 커버부의 표면에서 연장된 적어도 하나의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 복수의 배터리 셀의 벤트를 덮는 수용부를 형성하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디개싱 커버부는 배터리 모듈의 일측 단부에서 디개싱 커버부로부터 연장된 배기부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 연장부는 상기 수용공간과 배기부 사이에서 내부배출공을 구비하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 디개싱 커버부에서 연장된 제1부재와 상기 제 1부재에 수직한 방향으로 상기 제1부재에서 연장된 적어도 하나의 제2부재를 포함하되, 상기 적어도 하나의 제2부재는 단부에 외부배출공을 구비하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 벤트에 인접한 절연부재를 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 절연부재와 밀착되는 배터리 모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부는 제1방향에서 연장된 한 쌍의 제1연장부와 제2연장부 및 상기 제1연장부와 제2연장부 사이에서 한 쌍의 제1격벽과 제2격벽을 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 하우징을 더 포함하되, 상기 하우징은 상기 배터리 모듈의 일측단부와 타측단부에서 복수의 배터리 셀의 최외곽 배터리 셀과 접촉되는 한 쌍의 엔드 플레이트; 및
    상기 엔드 플레이트를 서로 연결하며 제1방향으로 연장된 연결부재를 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트의 어느 하나는 배터리 모듈 커버를 향하여 연장된 돌부를 포함하고 상기 돌부는 연결홀을 구비하되, 상기 연결홀은 상기 배터리 모듈의 일측에서 디개싱 커버부로부터 연장된 배기부를 수용하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 커버는 배터리 모듈의 일측과 타측 단부의 적어도 하나에서 상기 수용부로부터 이격된 또 다른 수용공간을 구비하고, 상기 엔드 플레이트의 돌부가 상기 수용공간으로 삽입되는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 커버는 배터리 모듈 커버의 표면에서 보강돌부를 구비하고 상기 보강돌부에서 상호 교차되는 복수의 리브를 포함하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 커버는 디개싱 커버부의 일측에서 연장된 제1버스바 커버부와 타측에서 연장된 제2버스바 커버부를 포함하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀과 배터리 모듈 커버 사이에 장착된 커버조립체를 더 포함하되, 상기 커버조립체는 상기 배터리 모듈 커버를 상기 복수의 배터리 셀과 연결하는 적어도 하나의 고정부재를 더 포함하는 배터리 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 커버조립체는 상기 배터리 모듈 커버를 향하여 벤트의 반대측을 향한 방향으로 연장된 한 쌍의 격리막을 더 포함하고, 상기 격리막은 배터리 모듈 커버를 지지하는 배터리 모듈.
  15. 디개싱 커버부를 포함하는 배터리 모듈 커버에서, 상기 디개싱 커버부는 디개싱 커버부의 표면에서 연장되고 수용부를 형성하는 적어도 하나의 돌출부;
    상기 디개싱 커버부의 일단에서 연장된 배기부; 및
    상기 디개싱 커버부의 일측에서 연장된 제1버스바 커버부와 타측에서 연장된 제2버스바 커버부를 포함하는 버스바 커버부를 포함하되,
    상기 돌출부는 수용부와 상기 배기부 사이에서 내부배출공을 구비하는 배터리 모듈 커버.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디개싱 커버부와 버스바 커버부는 일체로 형성된 배터리 모듈 커버.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 디개싱 커버부에서 연장된 제1부재와 상기 제1부재에 수직한 방향으로 상기 제1부재에서 연장된 적어도 하나의 제2부재를 포함하되, 상기 적어도 하나의 제2부재는 단부에 외부배출공을 구비하는 배터리 모듈 커버.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 버스바 커버부는 표면에서 보강돌부를 구비하고 상기 보강돌부에서 상호 교차되는 복수의 리브를 더 포함하는 배터리 모듈 커버.
  19. 일측에서 타측의 제1방향으로 정렬된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 모듈,
    상기 복수의 배터리 셀은,
    벤트를 포함하는 케이스;
    상기 케이스내에 내장된 전극조립체;
    상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 단자부;
    상기 복수의 배터리 셀의 인접 배터리 셀의 단자부 사이에 연결된 버스바; 및
    상기 복수의 배터리 셀을 덮는 배터리 모듈 커버를 포함하고, 상기 배터리 모듈 커버는,
    복수의 배터리 셀의 벤트를 덮는 디개싱 커버부와 복수의 배터리 셀의 단자부와 버스바를 덮는 버스바 커버부를 포함하되,
    상기 복수의 배터리 모듈의 인접하는 배터리 모듈의 배기부는 서로 연결되어 있는 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 디개싱 커버부에서 연장된 제1부재와 상기 제1부재에 수직한 방향으로 상기 제1부재에서 연장된 적어도 하나의 제2부재를 포함하되, 상기 적어도 하나의 제2부재는 단부에 외부배출공을 구비하되,
    상기 배터리 팩은 인접 배터리 모듈 사이의 외부배출공 사이에 연장된 연통관을 더 포함하는 배터리 팩.
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