KR20120123946A - 배터리 셀의 유동을 방지하는 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 측면으로 연장되어 배터리 셀의 상하좌우의 유동을 방지할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은 한 쌍의 엔드 플레이트; 상기 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에서 일 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 상부면과 대면하도록 배치되는 탑 베이스부와, 상기 탑 베이스부의 측부로부터 상기 배터리 셀의 측면으로 절곡된 탑 플랜지부를 구비하는 탑 플레이트; 및 상기 배터리 셀의 하부면과 대면하도록 배치되는 바텀 베이스부와, 상기 바텀 베이스부의 측부로부터 상기 배터리 셀의 측면으로 절곡된 바텀 플랜지부를 구비하는 바텀 플레이트;를 포함한다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리 셀의 유동을 방지할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 배터리 셀의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하다. 그러나, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다. 배터리 모듈은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈을 전기적으로 다수개 연결하여 배터리 팩을 구성할 수 있다.
본 발명은 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 측면으로 연장되어 배터리 셀의 상하좌우의 유동을 방지할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 절연 복합체로 형성되어 절연 성능이 우수한 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 한 쌍의 엔드 플레이트; 상기 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에서 일 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 상부면과 대면하도록 배치되는 탑 베이스부와, 상기 탑 베이스부의 측부로부터 상기 배터리 셀의 측면으로 절곡된 탑 플랜지부를 구비하는 탑 플레이트; 및 상기 배터리 셀의 하부면과 대면하도록 배치되는 바텀 베이스부와, 상기 바텀 베이스부의 측부로부터 상기 배터리 셀의 측면으로 절곡된 바텀 플랜지부를 구비하는 바텀 플레이트;를 포함한다.
여기서, 상기 탑 플레이트의 탑 플랜지부와 상기 바텀 플레이트의 바텀 플랜지부는 일정 간격 이격되어 형성될 수 있다.
그리고, 상기 탑 플레이트 및 바텀 플레이트는 절연성을 띠는 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 탑 플레이트 및 바텀 플레이트는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PS(Polystyrene), PP(Plypropylene), PI(Polyimide) 및 PE(Polyethylene)로 구성된 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 탑 플레이트 또는 바텀 플레이트 중 적어도 하나에는 상기 배터리 셀과 대면하는 면에 상기 배터리 셀에 대응하도록 구비되어, 상기 배터리 셀의 위치를 안내하는 가이드부를 포함할 수 있다.
게다가, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트는 상기 탑 플레이트 및 바텀 플레이트의 일단 및 타단과 접하는 부분에 형성된 체결공을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 탑 플레이트 또는 바텀 플레이트 중 적어도 하나에는 상기 체결공에 대응하는 부분에 형성된 체결홈을 더 포함할 수 있다.
이러한 상기 체결공 및 체결홈은 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.
그리고, 상기 체결부재는 볼트 또는 스터드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀 사이에 개재되는 배리어를 더 포함하고, 상기 바텀 플레이트에는 상기 배리어에 대응하는 위치에 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탑 플랜지부 또는 바텀 플랜지부 중 어느 하나의 외면에는 복수개의 제1 리브를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 탑 플랜지부 또는 바텀 플랜지부의 다른 외면에는 상기 복수개의 제1 리브 사이에 대응하도록 형성된 제2 리브를 포함할 수 있다.
게다가, 상기 탑 플레이트의 상부를 덮는 탑 커버를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 탑 커버에는 적어도 하나의 돌기부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 바텀 플레이트의 베이스부에는 상기 돌기부에 대응하는 위치에 형성된 돌기수용부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 측면으로 연장됨으로써, 부품 수가 저감되어 배터리 모듈의 제조비용을 낮출 수 있으면서도 배터리 셀의 상하좌우의 유동을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 절연 복합체로 형성됨으로써, 배터리 셀의 전극단자 또는 버스바와의 쇼트를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해사시도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해사시도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 탑 플레이트와 바텀 플레이트가 결합되는 부분을 나타내는 사시도.
도 5b는 도 5a의 A-A'에 따른 단면도.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 2개의 바텀 플레이트가 결합되는 부분을 나타내는 사시도.
도 6b는 도 6a의 B 부분을 상부에서 본 평면도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도.
이하 첨부한 도면을 참고하여 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 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 복수개의 배터리 셀(10), 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120), 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)를 포함한다.
여기서, 복수개의 배터리 셀(10)은 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120) 사이에서 일 방향으로 정렬된다. 그리고, 탑 플레이트(130)는 복수개의 배터리 셀(10)의 상부면과 대면하도록 배치되는 탑 베이스부(130a)와, 탑 베이스부(130a)의 측부로부터 배터리 셀(10)의 측면으로 절곡된 탑 플랜지부(130b)를 구비한다. 또한, 바텀 플레이트(140)는 복수개의 배터리 셀(10)의 하부면과 대면하도록 배치되는 바텀 베이스부(140a)와, 바텀 베이스부(140a)의 측부로부터 배터리 셀(10)의 측면으로 절곡된 바텀 플랜지부(140b)를 구비한다.
탑 베이스부(130a) 및 바텀 베이스부(140a)는 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120) 각각의 상단 및 하단과 접하도록 구비되어, 복수개의 배터리 셀(10)을 지지할 수 있다. 그리고, 탑 플랜지부(130b) 및 바텀 플랜지부(140b)는 각각 탑 베이스부(130a) 및 바텀 베이스부(140a)에 대하여 대략 수직하도록 절곡될 수 있다. 즉, 탑 플랜지부(130b) 및 바텀 플랜지부(140b)는 배터리 셀(10)의 측면과 접하며 연장될 수 있다.
그리고, 배터리 셀(10)은 충방전 과정에서 발열될 수 있으며, 상기 발열은 배터리 셀(10)의 열화를 촉진시킬 수 있다. 특히, 고용량의 배터리 셀(10)의 경우에는 안전성에 문제가 될 수 있으므로, 이러한 발열을 제한할 필요가 있다. 이에 의해 탑 플레이트(130)의 탑 플랜지부(130b)와 바텀 플레이트(140)의 바텀 플랜지부(140b)는 일정 간격 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 복수개의 배터리 셀(10)에서 발생하는 열이 탑 플랜지부(130b)와 바텀 플랜지부(140b) 사이로 방출될 수 있다.
이와 같은 탑 플랜지부(130b) 및 바텀 플랜지부(140b)에 의하여 사이드 플레이트 없이도 복수개의 배터리 셀(10)을 견고하게 고정할 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)에 의해 복수개의 배터리 셀(10)이 상하좌우 방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 탑 플랜지부(130b) 및 바텀 플랜지부(140b)가 형성됨에 의해 복수개의 배터리 셀(10)이 좌우 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
통상, 배터리 모듈(100)을 구성하는 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)는 복수개의 배터리 셀(10)의 하중을 지지하기 위하여, 예컨대 스틸 등의 높은 강도를 갖는 재료를 사용하여 제작한다. 반면, 스틸 등을 이용하여 제작된 배터리 모듈은 재료 자체가 무겁다는 단점이 있다. 또한, 스틸은 가공이 용이하지 않아 목표하는 형상을 갖는 배터리 모듈의 제작이 어려우므로 배터리 모듈의 생산비를 향상시킨다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)는 절연성을 띠는 재질로 형성될 수 있다. 이러한 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)는 예컨대, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PS(Polystyrene), PP(Plypropylene), PI(Polyimide) 및 PE(Polyethylene)로 구성된 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바텀 플레이트(140)의 베이스부(140a)는 배터리 셀(10)의 바닥면을 지지하며, 적어도 하나의 개구부(142)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)은 복수개의 배터리 셀(10) 사이에 개재되는 배리어(150)를 더 포함할 수 있다. 이때, 바텀 플레이트(140)의 개구부(142)는 배리어(150)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 배터리 셀(10) 사이에 배리어(150)를 개재함으로써, 인접하는 배터리 셀(10) 사이에 공간이 구비될 수 있다. 이와 같은 공간은 배터리 셀(10)에서 발생하는 열이 누적되지 않도록 열을 방출하는 통로의 역할을 하거나, 또는 배터리 셀(10)과의 열 교환을 위한 냉매의 통로가 될 수도 있다.
배터리 셀(10)은 전극조립체와, 전해액을 케이스에 수용시킨 다음, 케이스를 캡플레이트(14)로 밀폐시킴으로써 제조될 수 있다. 캡플레이트(14) 상에는 양극단자(11) 및 음극단자(12)와, 단자들(11, 12) 사이에 구비되는 벤트(13)가 형성될 수 있다. 전극조립체는 양극판 및 음극판과, 이들 극판들 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어질 수 있다. 여기서, 양극판은 양극단자(11)와 연결되고, 음극판은 음극단자(12)와 연결되어, 전극조립체 및 전해액의 전기 화학적인 반응에 의하여 발생하는 에너지를 외부로 전달한다. 또한, 벤트(13)는 배터리 셀(10) 내부에서 발생하는 기체를 외부로 방출하는 통로의 역할을 한다.
한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120), 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)는 복수개의 배터리 셀(10)을 수용하기 위한 일정 공간을 제공할 수 있다. 배터리 셀(10)들은 구획된 공간 속에 수납되어, 일 방향으로 정렬되어 고정될 수 있다. 이때, 배터리 셀(10)은 넓은 전면이 서로 대향하도록 나란하게 정렬된다. 그리고, 인접하는 2개의 배터리 셀(10)의 양극단자(11) 및 음극단자(12)는 버스바(bus-bar, 15)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 버스바(15)에는 양극단자(11) 및 음극단자(12)가 관통할 수 있는 홀이 구비되고, 단자들(11, 12)이 관통하여 연결된 버스바(15)는 너트(16) 등의 부재에 의하여 고정될 수 있다.
그리고, 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120)는 각각 최외각의 배터리 셀(10)과 면접촉하도록 배치되어, 복수개의 배터리 셀(10)을 내측으로 가압할 수 있다. 이때, 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120), 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)에 의하여 지지되는 복수개의 배터리 셀(10)은 양극단자(11) 및 음극단자(12)가 서로 교대로 정렬되어, 직렬로 연결될 수 있다.
이때, 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120)는 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)의 일단 및 타단과 접하는 부분에 체결공(111, 112, 121, 122)을 구비할 수 있다. 그리고, 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140)는 체결공(111, 112, 121, 122)에 대응하는 부분에 체결홈(131, 141)을 구비할 수 있다.
체결공(111, 112, 121, 122) 및 체결홈(131, 141)은 체결부재(20, 30)에 의하여 체결될 수 있다. 즉, 체결공(111, 112, 121, 122) 및 체결홈(131, 141)을 체결부재(20, 30)가 관통하여 체결됨으로써, 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120)와, 탑 플레이트(130) 및 바텀 플레이트(140) 간의 결합력을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 체결부재(20, 30)는 볼트 또는 스터드를 포함할 수 있다.
이와 같이, 체결공(111, 112, 121, 122) 및 체결홈(131, 141)에 의한 체결은 배터리 모듈(100)의 외관 및 소형화에 유리하여 공간활용도를 향상시킬 수 있다. 또한, 체결공(111, 112, 121, 122) 및 체결홈(131, 141)은 탑 플레이트(130) 또는 바텀 플레이트(140)에 집중되는 복수개의 배터리 셀(10)에 의한 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있으므로, 배터리 모듈(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 한 쌍의 엔드 플레이트(110, 120), 탑 플레이트(130), 또는 바텀 플레이트(140)는 복수개의 배터리 셀(10)을 안정적으로 고정하기 위한 일종의 하우징으로, 배터리 모듈(100)의 설계 목표에 따라 그 형태 또는 개수 등을 다양하게 변형하여 실시할 수 있으며, 본 실시예에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해사시도이다. 도 3의 설명에서는 상기 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 탑 플랜지부(230b)의 어느 하나의 외면에는 복수개의 제1 리브(233)가 구비된다. 그리고, 바텀 플랜지부(240b)의 어느 하나의 외면에는 복수개의 제1 리브(243a)와, 바텀 플랜지부(240b)의 다른 외면에는 복수개의 제1 리브(243a)에 대응하도록 형성된 제2 리브(243b)를 포함할 수 있다. 이때, 탑 플랜지부(230b)의 다른 외면에도 복수개의 제1 리브(233)와 대응하도록 형성된 제2 리브(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 탑 플랜지부(230b) 및 바텀 플랜지부(240b)에 각각 형성된 제1 리브(233, 243a) 및 제2 리브(243b)는 탑 플레이트(230) 및 바텀 플레이트(240)의 강도를 보강할 수 있다. 또한, 제1 리브(233, 243a) 및 제2 리브(243b)는 배터리 팩을 구현할 시 상호 결합에 의하여 다른 체결수단 없이도 배터리 모듈(200) 간을 체결하도록 하는 역할을 할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6a 내지 도 6b에서 하기로 한다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탑 플레이트(230) 또는 바텀 플레이트(240) 중 적어도 하나에는 배터리 셀(10)과 대면하는 면에 배터리 셀(10)에 대응하도록 구비되어, 배터리 셀(10)의 위치를 안내하는 가이드부(244)를 포함할 수 있다. 즉, 탑 플레이트(230)의 탑 베이스부(230a) 또는 탑 플랜지부(230b), 또는 바텀 플레이트(240)의 바텀 베이스부(240a) 또는 바텀 플랜지부(240b) 중 적어도 어느 일측에는 가이드부(244)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 가이드부(244)가 바텀 플레이트(240)의 바텀 플랜지부(240b)에 구비되도록 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니다.
가이드부(244)는 바텀 플레이트(240)의 배터리 셀(10)과 대면하는 면에서 돌출되어 구비될 수 있으며, 바텀 플레이트(240)에 안착되는 배터리 셀(10)의 외관과 대응하도록 구비될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈(200)을 제작하는 공정에서, 가이드부(244)는 배터리 셀(10)의 안착 위치를 안내할 수 있다. 따라서, 복수개의 배터리 셀(10)의 정렬을 효과적으로 수행할 수 있으므로, 배터리 모듈(200)의 생산효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈(300)은 복수개의 배터리 셀(10), 한 쌍의 엔드 플레이트(310, 320), 탑 플레이트(330), 바텀 플레이트(340) 및 탑 플레이트(330)의 상부를 덮는 탑 커버(360)를 포함할 수 있다.
여기서, 탑 커버(360)는 적어도 하나의 삽입공(도면부호 미표기)을 구비하며, 삽입공에 볼트 등의 체결수단(365)을 이용하여 배터리 모듈(300)의 상부와 체결된다. 보다 상세하게, 삽입공에 삽입된 체결수단(365)은 탑 플레이트(330) 상부로 돌출된 삽입홀(334)에 삽입되며 체결될 수 있다.
이러한 탑 커버(360)의 상부면에는 적어도 하나의 돌기부(361)를 포함할 수 있다. 그리고, 바텀 플레이트(340)의 바텀 베이스부(340a)에는 돌기부(361)와 대응하는 위치에 형성된 돌기수용부(345, 도 5a 참조)를 포함할 수 있다. 탑 커버(360)에 형성된 돌기부(361)와 바텀 플레이트(340)의 바텀 베이스부(340a)에 형성된 돌기수용부(345)는 복수개의 배터리 모듈(300)을 상하로 연결시킬 수 있다.
또한, 탑 플레이트(330)의 탑 플랜지부(330b)와 바텀 플레이트(340)의 바텀 플렌지부(340b) 외면에는 제1 리브(333a, 343a) 및 제2 리브(343b, 도 5a 참조)를 포함할 수 있다. 제1 리브(333a, 343a) 및 제2 리브(343b)는 복수개의 배터리 모듈(300)을 좌우로 연결시킬 수 있다.
이와 같은 복수개의 배터리 모듈(300)을 연결하는 돌기부(361)와 돌기수용부(345)에 대하여는 도 5a 및 도 5b에서 상세하게 설명하기로 하고, 제1 리브(333a, 343a)와 제2 리브(343b)에 대하여는 도 6a 및 도 6b에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 탑 플레이트와 바텀 플레이트가 결합되는 부분을 나타내는 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 탑 커버(360)의 상부면에는 적어도 하나의 돌기부(361)가 형성되어 있고, 바텀 플레이트(340)의 바텀 베이스부(340a)에는 탑 커버(360)의 돌기부(361)와 대응하는 위치에 돌기수용부(345)가 형성될 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에서 돌기수용부(345)는 돌기부(361)와 대응하는 크기의 관통된 홀로 형성되었지만, 돌기부(361)와 대응하는 형상의 홈으로 형성될 수도 있음은 물론이다.
이와 같이 형성된 복수개의 배터리 모듈(300, 도 4 참조)을 상하로 연결시키고자 할 때, 탑 커버(360)에 형성된 적어도 하나의 돌기부(361)는, 바텀 플레이트(340)의 바텀 베이스부(340a)에 돌기부(361)와 대응하는 위치에 형성된 돌기수용부(345)에 수용되며 끼움결합될 수 있다. 이에 의해 어느 하나의 배터리 모듈(300)의 바텀 플레이트(340)는 다른 배터리 모듈(300)의 탑 커버와 밀착되며 결합된 상태를 유지할 수 있다.
여기서, 돌기부(361)의 높이는 바텀 베이스부(340a)의 두께보다 낮게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해 돌기부(361)가 돌기수용부(345)에 끼움결합된 상태에서 바텀 베이스부(340a) 상부면으로 돌출되지 않도록 할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 2개의 바텀 플레이트가 결합되는 부분을 나타내는 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 B 부분을 상부에서 본 평면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 바텀 플레이트(340)의 바텀 플랜지부(340b)의 어느 하나의 외면에는 복수개의 제1 리브(343a)가 형성될 수 있다. 이러한 제1 리브(343a)는 바텀 플레이트(340)의 강도를 보강하는 역할도 하지만, 복수개의 배터리 모듈(300)을 연결시키고자 할 때 이용될 수도 있다.
즉, 바텀 플랜지부(340b)의 어느 하나의 외면에 제1 리브(343a)가 형성되고, 바텀 플랜지부(340b)의 다른 외면에 복수개의 제1 리브(343a) 사이에 대응하도록 제2 리브(343b)가 형성될 수 있다. 이에 의해 복수개의 배터리 모듈(300, 도 4 참조) 연결 시 제1 리브(343a)와 제2 리브(343b)의 끼움결합에 의하여 결합된 상태를 유지할 수 있다.
보다 상세하게, 제1 리브(343a)는 바텀 플랜지부(340b)의 어느 하나의 외면에 3개씩 인접하도록 복수개가 돌출되며, 인접한 3개의 제1 리브(343a)의 사이는 일정 간격 이격되어 있다. 그리고, 인접한 3개의 제1 리브(343a) 사이에 이격된 간격과 대응하는 형상으로 바텀 플랜지부(340b)의 다른 외면에는 제2 리브(343b)가 형성될 수 있다. 제2 리브(343b)는 바텀 플랜지부(340b)의 다른 외면에 2개씩 인접하도록 복수개가 돌출되며, 인접한 2개의 제2 리브(343b)는 인접한 3개의 제1 리브(343a) 사이에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
이에 의해 복수개의 배터리 모듈(300)을 좌우로 연결시키고자 할 때, 바텀 플랜지부(340b)의 어느 하나의 외면에 형성된 제1 리브(343a)는, 바텀 플랜지부(340b)의 다른 외면에 제1 리브(343a)와 대응하는 위치에 형성된 제2 리브(343b)와 끼움결합될 수 있다. 이에 따라 어느 하나의 배터리 모듈(300)의 바텀 플레이트(340)는 다른 배터리 모듈(300)의 바텀 플레이트(340)와 밀착되며 결합된 상태를 유지할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에서의 제1 리브(343a) 또는 제2 리브(343b)는 바텀 플랜지부(340b)에 형성되었지만, 이러한 제1 리브(343a) 또는 제2 리브(343b)는 탑 플랜지부(340a)에 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 제1 리브(343a) 및 제2 리브(343b)는 상호 대응되는 형태로 형성되어 끼움결합될 수 있다면, 그 개수는 한정되지 않는다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩(400)은 복수개의 배터리 모듈을 전기적, 물리적으로 연결하여 정렬된 형태로 제조할 수 있다. 여기서, 각 배터리 모듈의 탑 플레이트(430) 및 바텀 플레이트(440)는 각각 배터리 셀(10)의 측면으로 절곡된 탑 플랜지부(430b) 및 바텀 플랜지부(440b)를 구비할 수 있다. 이에 의해 사이드 플레이트 없이도 배터리 셀(10)이 좌우 방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 배터리 팩(400)은 상하 또는 좌우로 연결하여, 도 7에서 보는 바와 같이 2행 3열의 형태로 제조할 수 있다.
즉, 인접하는 배터리 모듈 간의 좌우(가로) 방향 연결은 탑 플랜지부(430b) 및 바텀 플랜지부(440b)의 어느 하나의 외면에 형성된 제1 리브(433a, 443a)와, 탑 플랜지부(430b) 및 바텀 플랜지부(440b)의 다른 외면에 형성된 제2 리브(343b, 도 6a 참조)가 끼움결합됨에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 인접하는 배터리 모듈 간의 상하(세로) 방향 연결은 탑 커버(460)의 상부면에 형성된 돌기부(461)와, 바텀 베이스부(440a)에 형성된 돌기수용부(345, 도 5a 참조)가 끼움결합됨에 의하여 연결될 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 : 배터리 셀 11 : 양극단자
12 : 음극단자 13 : 가스켓
15 : 버스바 20, 30 : 체결부재
110, 120, 210, 220, 310, 320, 410, 420 : 엔드 플레이트
130, 230, 330, 430 : 탑 플레이트
130a, 230a, 330a, 430a : 탑 베이스부
130b, 230b, 330b, 430b : 탑 플랜지부
140, 240, 340, 440 : 바텀 플레이트
140a, 240a, 340a, 440a : 바텀 베이스부
140b, 240b, 340b, 440b : 바텀 플랜지부
141, 241, 341 : 체결홈 142, 242, 342 : 개구부
233, 243a, 333a, 433a : 제1 리브 243b, 343b : 제2 리브
244, 344 : 가이드부 345 : 돌기수용부
360 : 탑 커버 361 : 돌기부

Claims (15)

  1. 한 쌍의 엔드 플레이트;
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에서 일 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 상부면과 대면하도록 배치되는 탑 베이스부와, 상기 탑 베이스부의 측부로부터 상기 배터리 셀의 측면으로 절곡된 탑 플랜지부를 구비하는 탑 플레이트; 및
    상기 배터리 셀의 하부면과 대면하도록 배치되는 바텀 베이스부와, 상기 바텀 베이스부의 측부로부터 상기 배터리 셀의 측면으로 절곡된 바텀 플랜지부를 구비하는 바텀 플레이트;를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탑 플레이트의 탑 플랜지부와 상기 바텀 플레이트의 바텀 플랜지부는 일정 간격 이격되어 형성되는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탑 플레이트 및 바텀 플레이트는 절연성을 띠는 재질로 형성되는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탑 플레이트 및 바텀 플레이트는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PS(Polystyrene), PP(Plypropylene), PI(Polyimide) 및 PE(Polyethylene)로 구성된 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탑 플레이트 또는 바텀 플레이트 중 적어도 하나에는 상기 배터리 셀과 대면하는 면에 상기 배터리 셀에 대응하도록 구비되어, 상기 배터리 셀의 위치를 안내하는 가이드부를 포함하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트는 상기 탑 플레이트 및 바텀 플레이트의 일단 및 타단과 접하는 부분에 형성된 체결공을 더 포함하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탑 플레이트 또는 바텀 플레이트 중 적어도 하나에는 상기 체결공에 대응하는 부분에 형성된 체결홈을 더 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 체결공 및 체결홈은 체결부재에 의하여 체결되는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 체결부재는 볼트 또는 스터드를 포함하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 복수개의 배터리 셀 사이에 개재되는 배리어를 더 포함하고, 상기 바텀 플레이트에는 상기 배리어에 대응하는 위치에 적어도 하나의 개구부를 포함하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탑 플랜지부 또는 바텀 플랜지부 중 어느 하나의 외면에는 복수개의 제1 리브를 포함하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탑 플랜지부 또는 바텀 플랜지부의 다른 외면에는 상기 복수개의 제1 리브 사이에 대응하도록 형성된 제2 리브를 포함하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 탑 플레이트의 상부를 덮는 탑 커버를 더 포함하는 배터리 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 탑 커버에는 적어도 하나의 돌기부를 포함하는 배터리 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 바텀 플레이트의 베이스부에는 상기 돌기부에 대응하는 위치에 형성된 돌기수용부를 포함하는 배터리 모듈.
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