KR20140084564A - 차량용 배터리의 셀 모듈 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 배터리에 적용되고, 서로 전기적으로 직렬 연결된 2개의 단위 셀 쌍이 복수 개로 구성된 셀 모듈 조립체에 관한 것으로, 상기 셀 모듈 조립체는 상기 단위 셀 쌍들 별로 전후 방향에서 각각 하우징하기 위한 셀 커버 쌍을 구비하여 상기 단위 셀 쌍들로 마련된 셀 하우징을 복수 개 포함하고, 상기 단위 셀 쌍들 별로 마련된 셀 하우징들이 적층되고, 상기 셀 하우징의 셀 커버는 적층되는 다른 셀 하우징의 셀 커버에 접촉되며, 상기 단위 셀의 과충전 시 발생하는 상기 단위 셀의 팽창력이 상기 접촉된 다른 셀 하우징의 셀 커버의 일측 영역을 통해 편중 되게 전달되어, 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 파단시키는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 단위 셀의 팽창이 서로 접촉된 편중 비드를 통해 치우쳐 전달되어 다른 셀 모듈 조립체와 전기적 연결을 위에서 아래로 찢듯이 파단 시킴으로써, 종래 보다 효율적인 전류차단장치(Current Interrupt Device)를 구현할 수 있다.

Description

차량용 배터리의 셀 모듈 조립체{Cell module assembly for vehicle battery}

본 발명의 목적은 차량용 배터리의 셀 모듈 조립체에 관한 것으로, 과충전 시 셀의 보호를 위해 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)가 적용되는 차량용 배터리의 셀 모듈 조립체에 관한 것이다.

현재 차량용 배터리 팩 설계 시 과충전에 대한 안전 장치로 일반적으로 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)가 적용 되고 있다. 전류차단장치는 과충전에 대한 안전장치로 BMS(Battery Management System)등 전기적인 장치와 별도로 물리적인 힘으로 셀(Cell) 간 연결 구조를 단절시키는 안전장치이다.

배터리 셀 하우징은 배터리 셀을 수용하고, 수용되는 배터리셀의 충 방전시 발생하는 배터리 셀의 수축 및 팽창을 고려하여 보강 및 완충 기능을 수행할 수 있다.

또한 배터리 셀 하우징은 배터리셀의 과충전시 전류차단장치가 구현되도록 구조적으로 설계된다. 즉 배터리 셀 하우징은 배터리 셀의 팽창이 정해진 임계치를 넘으면 배터리 셀 간의 연결을 단절시킬 수 있다.

배터리 셀 하우징은 일반적으로 배터리 셀을 전면 및 후면의 양측에서 덮어서 수용하기 위한 2개의 셀 커버를 구비한다. 셀 커버는 일반적으로 금속 재질의 얇은 판재 형태로 구현되며, 셀 커버의 표면에 판재의 강성 및 평탄도 유지를 위한 보강비드가 형성될 수 있다.

그러나 이러한 배터리 셀 하우징에 과충전에 따른 배터리 셀들 간의 연결을 단절하기 위한 전류차단장치(CID)를 적용하는 데 있어, 과충전시 배터리 셀의 팽창력의 방향까지 고려한 설계상의 노력은 미흡한 실정이다.

KR 10-2012-0094707 A, 2012. 08. 27, 도면 1

본 발명의 목적은 배터리 셀 하우징에 전류차단장치를 적용하는 데 있어서 배터리셀의 팽창력이 가해지는 방향을 고려하여 셀 커버를 설계함으로써 종래보다 빠른 시간에 전류차단장치가 작동할 수 있는 셀 모듈 조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 차량의 배터리에 적용되고, 서로 전기적으로 직렬 연결된 2개의 단위 셀 쌍이 복수 개로 구성된 셀 모듈 조립체에 관한 것이다.

본 셀 모듈 조립체는 상기 단위 셀 쌍들 별로 전후 방향에서 각각 하우징하기 위한 셀 커버 쌍을 구비하여 상기 단위 셀 쌍들로 마련된 셀 하우징을 복수 개 포함하고, 상기 단위 셀 쌍들 별로 마련된 셀 하우징들이 적층되고, 상기 셀 하우징의 셀 커버는 적층되는 다른 셀 하우징의 셀 커버에 접촉되며, 상기 단위 셀의 과충전 시 발생하는 상기 단위 셀의 팽창력이 상기 접촉된 다른 셀 하우징의 셀 커버의 일측 영역을 통해 편중되게 전달되어, 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 파단시키는 것을 특징으로 한다.

상기 셀 커버들 각각은 강성을 보완하기 위해 세로방향으로 형성된 복수 개의 비드들을 포함하고, 상기 셀 커버의 비드들은 상기 적층되는 다른 셀 하우징의 셀 커버의 동일 위치에 형성된 비드들과 서로 접촉될 수 있다.

상기 비드들은 상기 셀 커버의 일측 영역에 치우쳐 형성되는 편중 비드를 포함하고, 상기 셀 커버의 일측 영역에 형성된 편중 비드는 상기 적층되는 다른 셀 하우징의 셀 커버의 동일 위치에 형성되는 편중 비드에 서로 접촉되고, 상기 단위 셀의 과충전시 발생하는 단위 셀의 팽창력이 상기 접촉되는 다른 셀 하우징의 셀 커버에 형성된 편중 비드를 통해 전달되어 상기 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 파단시킬 수 있다.

상기 편중 비드는 상기 셀 커버들 표면의 양 측면에 형성될 수 있다.

본 셀 모듈 조립체는 상기 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 위한 버스바를 더 포함하고, 상기 단위 셀의 과충전시 상기 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결의 파단은 상기 버스바와의 연결을 파단시키는 것에 의해 수행될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 과충전에 의한 단위 셀의 팽창이 서로 접촉된 편중 비드를 통해 치우쳐 전달되어 다른 셀 모듈 조립체와 전기적 연결을 위에서 아래로 찢듯이 파단 시킴으로써, 단위 셀의 과충전 발생 시 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 짧은 시간에 적은 힘으로 단절할 수 있어 종래 보다 효율적인 전류차단장치(Current Interrupt Device)를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 셀 모듈 조립체를 구성하는 2개의 단위 셀 쌍이 하우징되는 것을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A에 따른 단면도이다.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈조립체(Cell Module Assembly)에 대해 설명한다.

여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈 조립체의 사시도이고, 도2는 도 1의 셀 모듈 조립체를 구성하는 2개의 단위 셀 쌍이 하우징되는 것을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈 조립체(1)는 차량의 배터리에 적용되고, 서로 전기적으로 직렬 연결된 2개의 단위 셀(10) 쌍이 복수 개로 구성된다.

도 1을 참조하면, 셀 모듈 조립체(1)는 2개의 단위 셀(10) 쌍들 별로 마련된 셀 하우징들(20)이 4개 적층되어 있다. 셀 모듈 조립체(1)가 포함할 수 있는 셀 하우징들(20)의 개수는 설계 조건에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

셀 하우징들(20)은 단위 셀(10) 한 쌍들 별로 전후 방향에서 각각 하우징하기 위한 셀 커버(22, 24) 쌍을 구비할 수 있고, 셀 커버(22, 24)는 수용되는 단위 셀(10)의 충전 및 방전에 따라 팽창 및 수축되는 금속 재질의 평판 형태일 수 있다.

본 실시예에 따른 셀 커버(22)는 적층되는 셀 하우징들(20)의 구조에 의해 이웃하는 셀 하우징의 셀 커버(24)에 서로 접촉될 수 있다.

한편 셀 커버들(22, 24)은 강성을 보완하기 위해 세로방향으로 형성된 복수 개의 비드들(222, 242)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 셀 커버(22)의 비드들(222)은 적층되는 다른 셀 하우징(20)의 셀 커버(24)의 동일 위치에 형성된 비드(242)에 서로 접촉될 수 있다.

또한 비드들(222, 242)은 상기 셀 커버의 일측 영역에 치우쳐 형성되는 편중 비드(222A, 242A)를 포함할 수 있다. 이러한 셀 커버(22)에 형성된 편중 비드(222A)는 적층되는 다른 셀 하우징(20)의 셀 커버(24)의 동일 위치에 형성된 편중 비드(242A)에 서로 접촉될 수 있다.

예를 들면 편중 비드(222A, 242A)는 도 1에 도시된 바와 같이 셀 커버(22, 24)의 표면의 양 측면 형성될 수 있다. 도 1에서는 표면의 양 측면에 형성되는 편중비드(222A)가 상부에 치우쳐 형성되어 있으나, 설계 조건에 따라서는 하부에 치우쳐 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 셀 모듈 조립체(1)는 단위 셀(10)들의 과충전시 버스바(30)에 의해 연결된 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 단절함으로써, 과충전에 의해 단위 셀(10)들이 손상되는 것을 막기 위한 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)를 적용하고 있다.

이하에서는 도 3를 참조하여, 본 실시예에 따른 셀 모듈 조립체(1)의 전류차단장치에 대해 설명한다. 도 3은 도 1의 A-A에 따른 단면도이다.

도 3를 참조하면, 본 실시예에 따른 셀 커버들(22, 24)에 형성된 편중 비드들(222A, 242A)은 셀 하우징들(20)의 적층에 의해 서로 접촉되어 있다.

따라서, 단위 셀(10)의 과충전 시 발생하는 단위 셀(10)의 팽창력은 도 3의 B와 같이 접촉된 다른 셀 하우징의 셀 커버(24)에 형성된 편중 비드(242A)를 통해 전달되어, 도 3의 C와 같이 부풀어 오름으로써 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 파단 시킬 수 있다.

예를 들면, 단위 셀(10)의 과충전시 다른 셀 모듈 조립체(1)와의 전기적 연결의 파단은 버스바(30)와의 연결을 파단 시키는 것에 의해 수행될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 셀 모듈 조립체(1)는 과충전시 다른 셀 모듈 조립체(1)와 전기적 연결을 수행하는 버스바(30)와 셀 리드의 연결부를 위에서 아래로 찢듯이 파단시킴으로써, 종래에 비해 보다 작은 힘 및 짧은 시간에 연결을 끊을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈 조립체(1)는 위에서 설명한 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않으며, 사용자의 필요에 따라 실시예의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

1: 셀 모듈 조립체
10: 단위 셀
20: 셀 하우징
22, 24: 셀 커버
222, 242: 비드
222A, 242A: 편중 비드
30: 버스바

Claims (5)

1. 차량의 배터리에 적용되고, 서로 전기적으로 직렬 연결된 2개의 단위 셀 쌍이 복수 개로 구성된 셀 모듈 조립체에 있어서,
   상기 단위 셀 쌍들 별로 전후 방향에서 각각 하우징하기 위한 셀 커버 쌍을 구비하여 상기 단위 셀 쌍들로 마련된 셀 하우징을 복수 개 포함하고,
   상기 단위 셀 쌍들 별로 마련된 셀 하우징들이 적층되고, 상기 셀 하우징의 셀 커버는 적층되는 다른 셀 하우징의 셀 커버에 접촉되며, 상기 단위 셀의 과충전 시 발생하는 상기 단위 셀의 팽창력이 상기 접촉된 다른 셀 하우징의 셀 커버의 일측 영역을 통해 편중 되게 전달되어, 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 파단시키는 것을 특징으로 하는 셀 모듈 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 셀 커버들 각각은 강성을 보완하기 위해 세로방향으로 형성된 복수 개의 비드들을 포함하고, 상기 셀 커버의 비드들은 상기 적층되는 다른 셀 하우징의 셀 커버의 동일 위치에 형성되는 비드들과 서로 접촉되는 것을 특징으로 하는 셀 모듈 조립체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 비드들은 상기 셀 커버의 일측 영역에 치우쳐 형성되는 편중 비드를 포함하고,
   상기 셀 커버의 일측 영역에 형성된 편중 비드는 상기 적층되는 다른 셀 하우징의 셀 커버의 동일 위치에 형성되는 편중 비드에 서로 접촉되고, 상기 단위 셀의 과충전시 발생하는 단위 셀의 팽창력이 상기 접촉되는 다른 셀 하우징의 셀 커버에 형성된 편중 비드를 통해 전달되어 상기 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 파단시키는 것을 특징으로 하는 셀 모듈 조립체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 편중 비드는 상기 셀 커버들의 표면 양 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 셀 모듈 조립체.
5. 제1항에 있어서,
   상기 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결을 위한 버스바를 더 포함하고,
   상기 단위 셀의 과충전시 상기 다른 셀 모듈 조립체와의 전기적 연결의 파단은 상기 버스바와의 연결을 파단시키는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 셀 모듈 조립체.

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