KR20140015859A - 밀폐형 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 전극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 전극탭을 이웃하는 배터리셀의 전극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 밀폐형 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리셀이 안착되는 하부케이스, 상기 배터리셀이 삽입되는 배터리홀이 천공되어 있는 중앙케이스, 상기 중앙케이스의 상부면에 밀착되고, 외부와 연통되게 형성되는 배출부를 포함하는 상부케이스를 포함하되, 상기 상부케이스의 하부면이 상기 중앙케이스의 상부면에 밀착되어, 상기 상부케이스 내부의 기체가 배출구로만 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

밀폐형 배터리 모듈{Hermetic Battery Module}
본 발명은 밀폐형 배터리 모듈에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 배터리 모듈에서 발생되는 유해가스를 외부로 배출하고, 공랭식으로 배터리를 냉각할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.
상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치 형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.
상기 파우치형으로 되는 배터리 셀은 다수 개를 적층하여 직렬 또는 병렬로 연결하는 배터리 모듈 형태로 구현될 수 있다. 상기 배터리 셀은 전지부와, 상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하는 케이스를 포함하며, 다수 개를 병렬 또는 직렬로 연결하기 위해 케이스 외부로 노출되는 양극탭과 음극탭을 구비하고, 상기 양극탭과 음극탭은 터미널을 통해 연결된다.
상기 케이스가 완전히 밀폐되지 않아, 배터리 셀에서 발생되는 유해가스가 차량내부로 유입되어 운전자 또는 탑승자에게 유해가스가 노출되는 문제점이 있었다.
한국공개특허 10-2011-0131541
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 배터리 모듈에서 발생되는 유해가스를 외부로 누출되지 않고, 공랭식으로 냉각이 가능한 배터리모듈을 제공함 에 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 양극탭 및 음극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭을 이웃하는 배터리셀의 양극탭 및 음극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 밀폐형 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리셀이 안착되는 하부케이스, 상기 배터리셀이 삽입되는 배터리홀이 천공되어 있는 중앙케이스, 상기 중앙케이스의 상부면에 밀착되고, 외부와 연통되게 형성되는 배출부를 포함하는 상부케이스를 포함하되, 상기 상부케이스의 하부면이 상기 중앙케이스의 상부면에 밀착되어, 상기 상부케이스 내부의 기체가 배출구로만 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙케이스는 탄력성을 가지고, 상기 배터리홀이 형성되는 중앙내부케이스와 상기 중앙내부케이스의 외부를 감싸는 중앙외부케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부케이스는 상기 배터리셀이 삽입되어 고정되는 배터리홈이 형성되는 바닥케이스, 상기 배터리셀의 양측면에 위치하고, 외부의 기체가 유입 또는 배출되는 복수개의 측면홀이 형성되는 측면케이스, 상기 배터리셀의 전면에 위치하고, 상기 측면케이스에 결합되는 전면커버 및 상기 배터리셀의 후면에 위치하는, 상기 측면케이스에 결합되는 후면커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 모듈은 내부에 PCB를 더 포함하고, 상기 상부케이스의 상부에 PCB홀이 천공되어 있고, 상기 PCB의 상부면에 PCB실링부가 형성되어, 상기 상부케이스의 하부면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 PCB는 제작할 경우, 상기 PCB 실링부는 이중사출로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 밀폐형 배터리모듈은 상부케이스와 하부케이스 사이에 중앙케이스가 위치하여, 상부케이스 내부에서 발생되는 가스가 외부로 누출되지 않고, 일정장소로 송출하며, 하부케이스는 냉각유체가 통과 할 수 있는 측면홀이 형성되어 있어, 배터리셀을 효율적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리셀의 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 중앙케이스의 분해사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상부케이스의 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 상부케이스와 중앙케이스의 결합관계를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 PCB의 사시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리모듈의 단면도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 의한 밀폐형 배터리모듈을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밀폐형 배터리모듈(10)의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 밀폐형 배터리모듈(10)의 분해도 이다.
도 1과 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 밀폐형 배터리모듈(10)에 대해서 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 밀폐형 배터리모듈(10)은 복수개의 배터리셀(100)과 배터리케이스(200)를 포함한다.
배터리셀(100)은 전극탭(110)이 노출되어 복수개의 배터리셀(100)이 적층되며, 배터리 셀의 전극탭(110)을 이웃하는 배터리셀(100)의 전극탭(110)과 직렬 또는 병렬로 연결된다.(도 3 참조)
또한, 전극탭(110)에 버스바(300)가 연결되어 외부에서 배터리셀(100)에 전력을 공급받을 수 있다. 이때, 버스바(300)가 배터리케이스(200) 외부로 돌출될 경우, 버스바(300)와 배터리케이스(200)가 접하는 부위는 실링재를 이용하여 실링하는 것이 바람직하다.
배터리 케이스는 상부케이스(210), 중앙케이스(220), 및 하부케이스(230)를 포함한다.
하부케이스(230)는 베터리셀의 하부가 삽입되어 고정되는 배터리셀홈(231a)이 형성되는 하부바닥케이스(231), 배터리셀(100)의 양측면에 위치하고, 외부의 유체가 유입 또는 배출되는 복수개의 측면홀(232a)이 형성되는 측면케이스(232), 배터리셀(100)의 전면에 위치하면 전면커버(233), 및 배터리셀(100)의 후면에 위치하는 후면커버(234)를 포함한다.
이때, 측면케이스(232)의 측면홀(232a)은 배터리셀(100)이 적층되어 있는 사이에 유체가 원활히 공급되기 위해서, 배터리셀(100)과 배터리셀(100)의 사이 공간과 대응되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 전면커버(233)와 후면커버(234)는 양측면에 결합홀이 형성되어, 측면커버에 형성되는 돌출부에 결합되어 고정되며, 열전도율이 높은 알루미늄과 같은 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 전면커버(233)와 후면커버(234)가 측면케이스(232)에 결합되는 방법은 일반적인 홀과 돌출부의 형성되어 결합되는 것이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
중앙케이스(220)는 배터리셀(100)의 중앙부에 고정되며, 상부케이스(210)는 중앙케이스(220)의 상부에 밀착되어 위치한다. 중앙케이스(200)와 상부케이스(210)의 상세한 설명은 후술하도록 한다.
도 4를 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 중앙케이스(220)에 대해서 상세히 설명한다.
중앙케이스(220)는 배터리셀(100)이 삽입되어 중앙부에 고정되는 배터리셀홀(223)이 형성되는 중앙내부케이스(222)와 중앙내부케이스(222)의 외부를 감싸는 중앙외부케이스(221)를 포함한다.
중앙내부케이스(222)는 탄력성이 있는 재질로 제작되어, 배터리셀(100)에 밀착되어 배터리셀홀(223)에 배터리셀(100)이 삽입되어 있을 경우, 배터리셀홀(223)로 상부케이스(210) 내부에 위치하는 유체가 유동되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 중앙외부케이스(221)는 도시된 바와 같이 중앙내부케이스(222)와 각각 제작하여 결합할 수 도 있고, 이중사출을 이용하여 제작할 수 도 있다.
도 5를 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 상부케이스(210)에 대해서 상세히 설명한다.
상부케이스(210)는 내부에 배터리셀(100)의 상부를 수용할 수 있는 공간이 형성되며, 내부의 유체가 배출될 수 있는 배출구(212)가 형성되어 있다. 또한, 후술되는 PCB(400)가 외부에서 연결할 수 있도록 형성되는 PCB홀(211)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 6을 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 상부케이스(210)와 중앙케이스(220)의 결합방법에 대해서 설명한다.
중앙케이스(220)에 형성되는 배터리셀(100)홀에 배터리셀(100)을 삽입하여, 고정한 후 상부케이스(210)를 중앙케이스(220)의 상부에 결합한다.
이때, 일반적으로 사용되는 볼트 또는 나사를 이용하여 상부케이스(210)와 중앙케이스(220)를 결합한 후, 결합부위를 실링재를 이용하여 상부케이스(210) 내부의 유체가 결합부위를 통해서 외부로 누출되지 않도록 결합하는 것이 바람직하다.
도 7과 도 8을 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 PCB(400)와 상부케이스(210)의 결합방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리모듈(10)은 내부에 PCB(400)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상부케이스(210)의 상부에 PCB홀(211)이 천공되어 외부에서 PCB(400)에 입력된 데이터를 전송받을 수 있다. 또한, PCB(400)의 상부면에 PCB실링부(410)가 형성되어 상부케이스(210)의 하부면에 밀착되어 PCB홀(211)로 내부의 유체가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 PCB(400)는 Printed Circuit Board를 뜻하는 것으로서, 배터리셀(100)의 전극탭(110)에 연결되어 각 배터리셀(100)의 전압을 외부에서 확인할 수 있는 장치를 뜻한다.
PCB(400)를 상기 배터리모듈(10)에 장착할 경우, PCB실링부(410)는 이중사출로 형성될 수 있다. 또한, PCB실링부는 이중사출로 형성되는 것에 한정되는 것이 아니라, PCB실링부(410)를 별도로 제작하여 PCB(400)의 상부면에 부착할 수 도 있다. 이때, PCB실링부는 탄력성이 있는 재질로 제작되어, 상부케이스의 하부면에 견고히 밀착되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 밀폐형 배터리모듈(10)은 상부케이스(210)와 하부케이스(230) 사이에 중앙케이스(220)가 위치하고, 상부케이스(210)와 중앙케이스(220)가 접촉되는 부분에 실링재를 이용하여 실링을 하며, PCB(400)의 상부면에 PCB실링부(410)가 형성되어 있어, 상부케이스(210)에 형성되는 PCB홀(211)로 유체가 외부로 누출되지 않고, 배출구(212)로 유체가 유출되게 된다. 또한, 측면케이스(232)에 복수개의 측면홀(232a)이 형성되어 배터리셀(100)을 효율적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 배터리모듈 100 : 배터리셀
110 : 전극탭
200 : 배터리케이스 210 : 상부케이스
211 : PCB홀 212 : 배출구
220 : 중앙케이스 221 : 중앙외부케이스
222 : 중앙내부케이스 223 : 배터리셀홀
230 : 하부케이스
231 : 하부바닥케이스 231a : 배터리셀홈
232 : 측면케이스 232a : 측면홀
233 : 전면커버 234 : 후면커버
300 : 버스바 400 : PCB
410 : PCB실링부

Claims (6)

  1. 전극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 전극탭을 이웃하는 배터리셀의 전극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 밀폐형 배터리 모듈에 있어서,
    상기 배터리셀이 안착되는 하부케이스;
    상기 배터리셀이 삽입되는 배터리홀이 천공되어 있는 중앙케이스;
    상기 중앙케이스의 상부면에 밀착되고, 외부와 연통되게 형성되는 배출부를 포함하는 상부케이스;를 포함하되,
    상기 상부케이스의 하부면이 상기 중앙케이스의 상부면에 밀착되어, 상기 상부케이스 내부의 기체가 배출구로만 배출되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중앙케이스는
    탄력성을 가지고, 상기 배터리홀이 형성되는 중앙내부케이스;와
    상기 중앙내부케이스의 외부를 감싸는 중앙외부케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 하부케이스는
    상기 배터리셀이 삽입되어 고정되는 배터리홈이 형성되는 바닥케이스;
    상기 배터리셀의 양측면에 위치하고, 외부의 기체가 유입 또는 배출되는 복수개의 측면홀이 형성되는 측면케이스;
    상기 배터리셀의 전면에 위치하고, 상기 측면케이스에 결합되는 전면커버; 및
    상기 배터리셀의 후면에 위치하는, 상기 측면케이스에 결합되는 후면커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 배터리 모듈은
    내부에 PCB(Printed Circuit Board)를 더 포함하고, 상기 상부케이스의 상부에 PCB홀이 천공되어 있고, 상기 PCB의 상부면에 PCB실링부가 형성되어, 상기 상부케이스의 하부면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 PCB를 상기 배터리모듈에 장착할 경우, 상기 PCB 실링부는 이중사출로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 PCB를 상기 배터리모듈에 장착할 경우, 상기 PCB실링부를 제작하여 상기 PCB의 상부에 부착하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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