KR20130015966A - 전지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전지 모듈을 차량에 설치하기 위해 사용되는 마운팅 하드웨어가 차지하는 공간을 줄이기 위해 전지 모듈 구성을 위한 결합과 전지 모듈의 차량 설치를 위한 마운팅이 동일선상에서 이루어질 수 있는 전지 모듈에 관한 것이다.

Description

전지 모듈{Battery module}

본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전지 모듈을 차량에 설치하기 위해 사용되는 마운팅 하드웨어가 차지하는 공간을 줄이기 위해 전지 모듈 구성을 위한 결합과 전지 모듈의 차량 설치를 위한 마운팅이 동일선상에서 이루어질 수 있는 전지 모듈에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 에플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되어 가고 있다.

이차전지는 그것이 적용되는 분야 또는 제품들에서 요구되는 출력과 용량에 따라 다른 구성을 가지고 있다. 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 서너 개의 소형 경량의 전지 셀(Battery Cell: 단위전지)들이 사용되고 있다. 반면에 전기자전거, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈이 사용되고 있는데, 전지 모듈은 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지 모듈을 제조하려고 노력하고 있다. 또한, 전기자전거, 전기자동차 등과 같이 외부로부터 많은 충격, 진동 등을 받는 디바이스들은 전지 모듈을 구성하는 소자들간의 전기적 연결상태와 물리적 결합상태가 안정적이어야 하며, 다수의 전지 셀을 사용하여 고출력 및 대용량을 구현하여야 하기 때문에 안전성 측면도 중요시 되고 있다.

일반적으로 차량에 설치되는 대용량의 전지 모듈은 높은 집접도로 적층될 수 있는 각형 또는 파우치형 전지 셀을 적층시켜 볼트-너트와 같은 하드웨어(Hardware)로 결합되어 제작된다.

도1을 참조하면, 전지 모듈(10)에 관한 것으로, 한국공개특허 제2011-0024259호의 '전지 모듈'이 있다.

한국공개특허 제2011-0024259호의 전지 모듈(10)은 용이하게 제작될 수 있도록, 일면에 개방된 개구가 형성된 케이스(1)와 상기 케이스(1)의 내부에 삽입된 전극군(2)을 포함하는 이차 전지(3)들과 상기 케이스(1)의 개구와 이웃하는 이차 전지의 케이스(1) 사이에 설치된 실링층(4)을 포함하고, 상기 케이스(1)의 개구는 이웃하는 이차 전지의 케이스(1)에 의하여 덮여진다. 이때 상기 전지모듈(10)은 적층 배열된 복수개의 이차전지 케이스(1)와 이차 전지들의 최외측에 설치된 엔드 플레이트(5)를 관통하여 체결된 고정부재(6)를 포함하며, 상기 고정부재(6)는 일측에 헤드부(7)가 형성된 연결봉(8)과 상기 연결봉에 체결된 너트(9)를 포함한다.

상기와 같은 전지 모듈(10)은 마운팅 하드웨어(Mounting Hardware)와 같은 별도의 구성품에 의해 차량에 설치되기 때문에 상기 이차 전지(3)를 적층시키기 위해 사용되는 고정부재(6)와 같은 하드웨어가 차지하는 공간과 차량에 설치하기 위해 사용되는 마운팅 하드웨어가 차지하는 공간에 의해 상기 전지 모듈(10)의 크기가 부분적으로 커지거나 데드 스페이스(Dead Space)가 과다하게 발생되는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2011-0024259호(공개일자 2011.03.09)

본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전지 모듈을 차량에 설치하기 위해 사용되는 마운팅 하드웨어가 차지하는 공간을 줄이기 위해 전지 모듈 구성을 위한 결합과 전지 모듈의 차량 설치를 위한 마운팅이 동일선상에서 이루어질 수 있는 전지 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 전지 모듈은, 전지 셀과 상기 전지 셀을 보호하기 위한 셀 커버로 구성되는 서브모듈이 적어도 두개 이상 평행하게 적층된 전지 모듈에 있어서, 상기 서브모듈 코너 각각에 마운팅부가 형성되고, 적어도 두개 이상의 상기 서브모듈이 적층된 상태로 고정시키기 위해 상기 마운팅부에 상호 연통되도록 천공되는 관통홀이 스페이서 코킹으로 결합되며, 마운팅 하드웨어가 상기 마운팅부를 관통하며 차량에 결합되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 마운팅부는, 상기 관통홀이 스페이서 코킹된 코킹부에 상기 마운팅 하드웨어가 관통되는 마운팅홀이 형성될 수 있다.

상기와 같은 마운팅 하드웨어는, 적어도 두개 이상의 상기 서브모듈이 적층된 두께보다 길이가 긴 마운팅 볼트일 수 있다.

또한, 상기 전지 셀은, 상기 전지 셀의 코너와, 상기 마운팅홀이 겹쳐지지 않도록 상기 전지 셀의 코너 각각이 커팅될 수 있다.

본 발명의 전지 모듈은, 상기 서브모듈과 서브모듈을 적층된 상태로 고정시키기 위하여 상기 마운팅부에 형성된 상기 관통홀을 스페이서 코킹하고, 상기 스페이서 코킹한 상기 코킹부에 형성된 마운팅홀에 상기 전지 모듈의 차량 설치를 위한 마운팅 하드웨어를 관통시킴으로써, 상기 전지 모듈 구성을 위해 다수의 상기 서브모듈을 적층된 상태로 고정 결합시키는 위치와 상기 전지 모듈을 상기 차량에 설치시키기 위한 마운팅 하드웨어의 결합위치가 동일선상에 위치되어 상기 마운팅 하드웨어가 차지하는 공간을 줄일 수 있기 때문에 상기 전지 모듈의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 전지 모듈은, 상기 전지 셀의 코너와 인접하게 형성되는 상기 마운팅홀과 상기 전지 셀이 겹쳐지지 않도록 상기 전지 셀의 코너 각각을 커팅하여, 상기 마운팅부가 외측방향으로 돌출되는 길이를 줄일 수 있기 때문에 상기 전지 모듈의 크기를 줄일 수 있다.

도1은 종래 전지 모듈의 정단면도.
도2는 본 발명의 사시도.
도3은 본 발명의 측단면도.
도4는 본 발명의 평면도.
도5는 본 발명의 전지 셀 각각의 코너를 절단하여 전지 모듈의 크기를 줄인 평면도.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도2는 본 발명의 사시도를, 도3은 본 발명의 측단면도를, 도4는 본 발명의 평면도를, 도5는 본 발명에서 전지 셀 각각의 코너를 절단하여 전지 모듈 크기를 줄인 평면도를 나타낸다.

도2를 참조하면, 본 발명의 전지 모듈(1000)은, 전해질이 수용되는 파우치(111)와 전기적 체결을 위해 상기 파우치(111)에 돌출 형성되는 전극탭(112)으로 구성되는 전지 셀(110)과 상기 전지 셀(110)을 보호하기 위해 상기 전지 셀(110)의 전극탭(112)을 제외한 외측면을 감싸는 셀 커버(120)로 구성되는 서브모듈(100)이 적어도 두개 이상 평행하게 적층된다.

이때, 상기 전지 셀(100)은 각형 전지 셀 또는 파우치형 전지 셀일 수 있다.

도2, 도3 및 도4를 참조하면, 상기와 같은 서브모듈(100)은 코너 각각에 마운팅부(130)가 형성된다. 상기 전지 모듈(1000)을 차량(10)에 설치하기 위해서는 마운팅 하드웨어(150)에 의해 상기 전지 모듈(1000)이 상기 차량(10)에 고정되어야 하며, 상기 전지 모듈(1000)은, 상기 마운팅 하드웨어(150)가 결합되는 상기 마운팅부(130)가 구비되어야 하고, 상기 마운팅부(130)는 상기 전지 셀(110)이 적층되는 위치와 겹치지 않도록 코너에 형성될 수 있다. 상기 마운팅부(130)는 상호 연통되도록 천공되는 관통홀(131)이 형성되며, 적어도 두개 이상의 상기 관통홀(131)은 스페이서(Spacer: 나란히 조립되는 물품과 물품 사이의 간격을 고르게 유지하기 위하여 그 틈새에 끼우는 라이너.) 코킹으로 결합된다. 상기와 같은 결합 방법으로 적어도 두개 이상의 상기 서브모듈(100)을 적층된 상태로 고정시켜 상기 전지 모듈(1000)을 구성한 후, 상기 마운팅 하드웨어(150)가 상기 마운팅부를 관통하면서 차량에 결합하여, 상기 전지 모듈(1000)을 상기 차량(10)에 설치한다. 상기와 같은 구조는 상기 전지 모듈(1000) 구성을 위해 다수의 상기 서브모듈(100)을 적층시킨 상태로 결합시키는 위치와 상기 전지 모듈(1000)을 상기 차량(10)에 설치시키기 위한 마운팅 하드웨어(150)의 결합위치가 동일하여 상기 전지 모듈(1000)의 크기를 줄일 수 있다.

도2 및 도3을 참조하면, 상기 마운팅부(130)는, 스페이서 코킹된 상기 코킹부(140)에 마운팅홀(141)이 형성되고, 상기 마운팅 하드웨어(150)가 상기 마운팅홀(141)을 관통하며 상기 차량(10)에 결합시킬 수 있다. 상기 코킹부(140)에 상기 마운팅홀(141)을 미리 형성하지 않으면, 상기 전지 모듈(1000)을 상기 차량(10)에 설치하기 위해 상기 마운팅부(130)에 상기 마운팅 하드웨어(150)를 관통시키는 과정에서 상기 코킹부(140)가 파손될 수 있기 때문에 상기 코킹부(140)에 상기 마운팅홀(141)을 형성하는 것이 바람직하다.

도2 및 도4를 참조하면, 상기와 같은 전지 모듈(1000)을 구성하는 서브모듈(100)은 상기 셀 커버(120)의 내측에 상기 전지 셀(110)이 배치되는 공간과 겹치지 않도록 상기 마운팅부(130)를 형성할 공간이 부족하기 때문에 상기 마운팅부(130)는 외측으로 일부가 돌출 형성될 수 있으며, 상기 전지 셀(110)의 전극탭(112)이 외부로 돌출되는 동일한 방향으로 상기 마운팅부(130)가 형성될 수 있다. 상기와 같이 전극탭(112)이 돌출되는 방향에 마운팅부(130)를 형성하여, 전극탭(112) 좌우측 공간을 활용하는 것이 상기 전지 모듈(1000)의 크기를 줄이기 용이하다.

도2 및 도3을 참조하면, 상기 전지 모듈(1000)은, 상기 마운팅 하드웨어(150)가 적어도 두개 이상의 상기 서브모듈(100)이 적층된 두께보다 길이가 긴 마운팅 볼트(151)일 수 있다. 상기 전지 모듈(1000)을 차량(10)의 설치 위치에 배치시킨 후 상기 마운팅 볼트(151)가 상기 마운팅홀(141)을 관통하고, 상기 마운팅 볼트(151)의 숫나사선이 상기 차량(10)에 형성되는 결합홈(11)의 암나사선에 삽입되면서 상기 마운팅 볼트(151)의 머리 부분이 상기 전지 모듈(1000)의 상단을 지지하여 상기 전지 모듈(1000)이 고정될 수 있다. 상기와 같은 마운팅 볼트(151)는 상기 차량(10)의 결합홈(11)에 결합되는 하단부에만 숫나사선이 형성될 수 있다. 이때 상기 마운팅 볼트(151) 머리 하단과 상기 전지 모듈(1000) 상단 사이와 상기 전지 모듈(1000) 하단과 상기 차량 사이에는 고무패킹(152)이 구비되어 차량(10)으로부터 떨림이나 충격 전달을 완화시킬 수 있다. 또한, 상기 마운팅 볼트 머리 하단과 상기 전지 모듈 상단 사이에는 면적이 넓은 와셔(153)가 구비되어 상기 마운팅 볼트(151)에 지지되는 상기 전지 모듈(1000) 상단이 받는 압력을 분산시킬 수 있다.

도2 및 도5를 참조하면, 상기 전지 셀(110)은, 상기 전지 셀(110)의 코너와 인접하게 형성되는 마운팅홀(141)과 전지 셀(110)이 겹쳐지지 않도록 상기 전지 셀(110)의 코너 각각이 커팅될 수 있다. 상기 전지 모듈(1000)의 부피를 줄이기 위해 외측으로 일부가 돌출 형성되는 상기 마운팅부(130)의 돌출 부분을 줄일 수 있다. 상기 마운팅부(130)의 돌출 부분이 줄어들면 상기 마운팅부(130)에 형성되는 관통홀(131)이 전지 셀(110)의 코너와 겹치는 위치에 형성될 수 있다. 따라서 전지 셀(110)의 코너를 커팅하여 상기 관통홀(131)과 전지 셀(110)의 코너 부분이 겹치지 않도록 한다.

도4 및 도5를 참조하면, 상기 전지 셀(110)은 상기 파우치가 전해질을 수용하는 수용부(111a)와 전해질을 밀봉하기 위해 상기 수용부(111a)의 둘레면을 실링한 실링부(111b)로 나누어질 수 있으며, 상기 전지 셀(110)의 코너 부분을 커팅할 때는 상기 수용부(111a)가 커팅되지 않도록 실링부(111b)의 일부를 절단하여 실링이 유지되도록 한다. 또한, 상기 마운팅부(130)가 외측으로 돌출되는 부분은 상기 전지 셀(110)의 전극탭(112)이 외측으로 돌출된 길이만큼 돌출되는 것이 레이아웃 측면에서 유리하다.

상기와 같은 본 발명의 전지 모듈(1000)은, 상기 서브모듈(100)과 서브모듈(100)을 적층된 상태로 고정시키기 위하여 상기 마운팅부(130)에 형성된 상기 관통홀(131)을 스페이서 코킹하고, 상기 스페이서 코킹한 상기 코킹부(140)에 형성된 마운팅홀(141)에 상기 전지 모듈(1000)의 차량 설치를 위한 마운팅 하드웨어(150)를 관통시킴으로써, 상기 전지 모듈(1000) 구성을 위해 다수의 상기 서브모듈(100)을 적층된 상태로 고정 결합시키는 위치와 상기 전지 모듈(1000)을 상기 차량(10)에 설치시키기 위한 마운팅 하드웨어(150)의 결합위치가 동일선상에 위치되어 상기 마운팅 하드웨어(150)가 차지하는 공간을 줄일 수 있기 때문에 상기 전지 모듈(1000)의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 전지 모듈(1000)은, 상기 전지 셀(110)의 코너와 인접하게 형성되는 상기 마운팅홀(141)과 상기 전지 셀(110)이 겹쳐지지 않도록 상기 전지 셀(110)의 코너 각각을 커팅하여, 상기 마운팅부(130)가 외측방향으로 돌출되는 길이를 줄일 수 있기 때문에 상기 전지 모듈(1000)의 크기를 줄일 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

10: 차량 11: 결합홈
1000: 전지 모듈
100: 서브 모듈
110: 전지 셀 111: 파우치
111a: 수용부 111b: 실링부
112:　전극탭
120: 셀커버
130: 마운팅부 131: 관통홀
140: 코킹부 141: 마운팅홀
150: 마운팅 하드웨어 151: 마운팅 볼트
152: 고무패킹 153: 와셔

Claims (4)

1. 전지 셀과 상기 전지 셀을 보호하기 위한 셀 커버로 구성되는 서브모듈이 적어도 두개 이상 평행하게 적층된 전지 모듈에 있어서,
   상기 서브모듈 코너 각각에 마운팅부가 형성되고, 적어도 두개 이상의 상기 서브모듈이 적층된 상태로 고정시키기 위해 상기 마운팅부에 상호 연통되도록 천공되는 관통홀이 스페이서 코킹으로 결합되며, 마운팅 하드웨어가 상기 마운팅부를 관통하며 차량에 결합되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 마운팅부는,
   상기 관통홀이 스페이서 코킹된 코킹부에 상기 마운팅 하드웨어가 관통되는 마운팅홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 마운팅 하드웨어는, 적어도 두개 이상의 상기 서브모듈이 적층된 두께보다 길이가 긴 마운팅 볼트인 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전지 셀은,
   상기 전지 셀의 코너와, 상기 마운팅홀이 겹쳐지지 않도록 상기 전지 셀의 코너 각각이 커팅되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.

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