KR20160115533A

KR20160115533A - 전지 가압 장치와 이를 포함하는 전지 모듈

Info

Publication number: KR20160115533A
Application number: KR1020150043427A
Authority: KR
Inventors: 박준규; 유재민
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-10-06
Also published as: KR102030119B1

Abstract

본 발명은, 전지 조립 구조물에서 하부 플레이트 및 상부 플레이트와 함께 전지 적층체를 단순한 구조로 가압하여 전지 조립 구조물의 초기 형상을 계속적으로 유지시키는데 적합한 전지 가압 장치와 이를 포함하는 전지 모듈을 개시한다. 본 발명에 따르는 전지 가압 장치는, 전지 조립 구조물의 하부 면과 양 측면들 상에 가압 부; 및 가압 부와 일체로 이루어지며, 전지 조립 구조물의 상부 면 상에서 마주보는 체결 부들을 포함하고, 가압 부는 하부 면 아래에 양 가장 자리들에서 굴곡지고, 체결 부들은 상부 면 상에서 전지 조립 구조물의 결합 부들에 클립(clip) 타입으로 각각 결속되는 것을 특징으로 한다.

Description

전지 가압 장치와 이를 포함하는 전지 모듈{Battery Pressurizing Device And Battery Module Comprising The Same}

본 발명은, 순차적으로 적층되는 구성 요소들을 가압하여 구성 요소들의 초기 형상을 계속해서 유지하고 구성 요소들을 서로 정렬시키는데 적합한 전지 가압 장치와 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.

최근에, 차량의 배출 가스에 기인한 대기 오염을 줄이기 위해서, 차량은 내연 기관 및/ 또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 연구에 바탕을 두고 제조되고 있다. 이에 따라서, 상기 차량은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 및 전기 자동차의 순서로 진화되었다. 이 경우에, 상기 하이브리드 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차는 내연 기관, 전기 모터와 배터리 팩을 가지며, 상기 전기 자동차는 내연 기관 없이 전기 모터와 배터리 팩을 갖는다.

더불어서, 상기 배터리 팩도 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 전기 자동차와 함께 진화되었다. 상기 배터리 팩은 전기 자동차의 외부에서 충전 가능하도록 구성된다. 상기 배터리 팩은 전지 모듈을 가지며, 상기 전지 모듈은 순차적으로 적층되는 하부 플레이트, 전지 셀 구조와 상부 플레이트를 갖는다. 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트는 금속 부재로 이루어진다. 상기 전지 셀 구조는 차례로 적층되는 전지 셀들과 전지 셀들을 수용하는 카트리지들로 이루어진다.

상기 전지 셀은 반복적인 충전 및 방전 시에 내부에서 전해질의 화학적 반응에 기인하여 가스의 발생으로 스웰링 현상을 야기시킨다. 상기 스웰링 현상은 외부적으로 볼 때에 전지 셀의 부피를 증가시킨다. 따라서, 상기 전지 셀들의 각각은 충전 및 방전에 대응하여 스웰링 현상을 통해 부피의 증가를 반복한다. 상기 전지 셀들은 카트리지들의 초기 형상을 변형시킨다. 여기서, 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트는 전지 셀 구조와 나사 결합해서 전지 셀 구조에 기계적 구조 강성을 부여하여 전지 셀 구조의 팽창을 억제시킨다.

그러나, 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트가 모서리들을 통해 전지 셀 구조를 가압하므로, 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트는 전지 셀 구조에서 중앙 영역의 팽창을 충분히 억제시키지 못한다. 따라서, 상기 전지 셀들의 반복적인 충전 및 방전 동안에 전지 셀 구조의 형상을 고려하여 전지 셀 구조의 팽창을 충분히 억제시키도록, 상기 하부 플레이트, 전지 셀 구조와 상부 플레이트의 결합 관계에 대한 연구들이 많이 수행되고 있다.

상기 연구들 중 일 예가 한국 공개특허공보 제10-2015-0000090호(공개일자; 2015년01월02일)의 '가압 브라켓을 포함하는 전지 모듈' 에서 개시되었다. 상기 전지 모듈은 하부 플레이트, 전지 셀 구조, 상부 플레이트와 가압 브라켓을 갖는다. 상기 가압 브라켓은 순차적으로 적층되는 하부 플레이트, 전지 셀 구조와 상부 플레이트를 둘러싼다. 상기 가압 브라켓은 브라켓 본체와 연결체를 갖는다. 상기 브라켓 본체는 하부 플레이트와 전지 셀 구조를 둘러싸면서 상부 플레이트로 연장되는 자유 단부들을 갖는다.

상기 연결체는 상부 플레이트 상에서 브라켓 본체의 자유 단부들과 나사 결합한다. 이 경우에, 상기 가압 브라켓은 두 개의 구성 요소들로 이루어져 조립 시에 구성 요소들의 분실에 대한 작업자의 주의를 요구하며 조립 관련 작업 공수를 줄이고 구성 요소의 개수를 줄여서 전지 모듈의 제조 단가에 대한 작업자의 고려를 계속적으로 요구하도록 만든다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 하부 플레이트와 상부 플레이트와 함께 전지 적층체를 단순한 구조로 가압하여, 전지 적층체의 적어도 하나의 전지 셀의 충전 및 방전 동안에 전지 셀의 스웰링 현상으로 인해 전지 적층체의 팽창을 충분히 억제시키는데 적합한 전지 가압 장치와 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 가압 장치는, 전지 조립 구조물의 외주 면을 둘러싸도록, 상기 전지 조립 구조물의 하부 면과 양 측면들 상에 위치되는 가압 부; 및 상기 가압 부와 일체로 이루어지며, 상기 전지 조립 구조물의 상부 면 상에서 마주보는 체결 부들을 포함하고, 상기 가압 부는 상기 하부 면 아래에 양 가장 자리들에서 중앙 영역과 단차를 이루도록 오목 형상으로 굴곡지며 상기 중앙 영역에서 볼록 형상으로 굴곡지고, 상기 체결 부들은 상기 상부 면 상에서 상기 전지 조립 구조물의 결합 부들에 클립(clip) 타입으로 각각 결속되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가압 부는 밴드 형상으로 이루어지며, 상기 하부 면 상에 견인(牽引) 대와 받침 대, 그리고 상기 양 측면들의 각각 상에 가압 대를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 견인 대는 상기 오목 형상을 가질 수 있다.

일 측면에서, 상기 받침 대는 상기 볼록 형상을 가질 수 있다.

다른 측면에서, 상기 견인 대는 상기 가압 부의 길이 방향으로 상기 받침 대보다 더 작은 길이를 가질 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 견인 대는 상기 가압 부의 길이 방향에 직각되는 방향으로 상기 받침 대보다 더 작은 폭을 가질 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 가압 대는 편평하게 이루어지며, 상기 가압 부의 길이 방향에 직각되는 방향으로 상기 견인 대와 동일한 폭 그리고 상기 받침 대보다 더 작은 폭을 가질 수 있다.

한편, 상기 체결 부들의 각각은 대략적으로 역 'マ' 자 형상을 가지며, 상기 상부 면 상에 차례로 위치되는 안착 대, 접촉 대와 누름 대를 포함하고, 상기 안착 대와 상기 접촉 대는 결합 부 아래에서 상기 결합 부에 의해 압착될 수 있다.

바람직하게, 상기 안착 대는 상기 가압 부로부터 상기 상부 면을 향해 상기 상부 면과 평행하도록 돌출될 수 있다.

일 측면에서, 상기 접촉 대는 상기 가압 부의 반대 편에서 상기 안착 대의 단부로부터 절곡되어 상기 안착 대에 대해 비스듬하게 경사질 수 있다.

다른 측면에서, 상기 접촉 대는 중앙 영역에 결속 홀과 상기 결속 홀을 부분적으로 덮는 결속 부재를 포함하고, 상기 결속 부재는 상기 결속 홀의 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 경사지게 융기하여 상기 결합 부의 관통 홀에 삽입 및 클립될 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 누름 대는 상기 가압 부 가까이에서 상기 접촉 대의 단부로부터 절곡되어 상기 안착 대에 대해 직각으로 위치될 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈은, 순차적으로 적층되는 하부 플레이트, 전지 적층체와 상부 플레이트; 및 상기 하부 플레이트, 상기 전지 적층체와 상기 상부 플레이트를 둘러싸며 상기 상부 플레이트 상에 마주보는 단부들을 가지는 전지 가압 장치를 포함하고, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 각각은 양 가장 자리들에서 상기 전지 적층체의 반대 편을 향해 볼록하게 굴곡지고, 상기 전지 가압 장치는 상기 하부 플레이트, 상기 전지 적층체와 상기 상부 플레이트의 결속 레인(lane) 상에서 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 볼록한 굴곡들에 정합(整合)되며 상기 단부들을 통해 상기 상부 플레이트의 결합 부들에 각각 클립되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하부 플레이트는, 상기 양 가장 자리들에 각각 위치하는 하부 융기 단(壇)들과, 상기 결속 레인을 따라 상기 전지 적층체의 반대편의 하부 면에 의해 정의되어 상기 하부 융기 단들과 교차하는 하부 그루브를 가질 수 있다.

바람직하게, 하부 융기 단은 상기 하부 그루브 주변보다 상기 하부 그루브에서 더 낮은 단차를 가지며 상기 전지 가압 장치를 향해 볼록하게 돌출할 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 전지 적층체는 하우징, 상기 하우징에 순차적으로 적층되는 전지 셀들과 상기 전지 셀들을 수용하는 카트리지들을 포함하며, 상기 하우징에서 상기 결속 레인을 따라 양 측면들에 각각 위치되는 중부 그루브들을 가질 수 있다.

본 발명에 따라서, 상기 상부 플레이트는 상기 양 가장 자리들에 각각 위치되며, 상기 전지 적층체의 반대편의 상부 면에서 상기 결속 레인을 따라 상기 양 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 돌출하고, 상기 결속 레인에 대응되는 상부 그루브들을 각각 정의하는 상부 융기 단들을 가질 수 있다.

바람직하게, 상부 융기 단은 상부 그루브 주변보다 상기 상부 그루브에서 더 낮은 단차를 가지며 상기 전지 가압 장치를 향해 볼록하게 돌출할 수 있다.

본 발명에 따라서, 결합 부는, 상부 융기 단 상에 고정되는 압착 대와, 상기 압착 대와 일체로 형성되어 상기 압착 대에 직각되게 위치되는 저지 대를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 압착 대는 상기 상부 그루브 상에 위치하며 상기 상부 그루브에 삽입되는 상기 전지 가압 장치의 단부를 압착시키고 상기 단부의 일 부분을 삽입 및 클립시키는 관통 홀을 가질 수 있다.

일 측면에서, 상기 압착 대와 상기 저지 대는 절곡 부위에 클립 풀림 홀을 정의하고, 상기 저지 대는 상기 상부 그루브에 상기 전지 가압 장치의 상기 단부를 밀어 넣거나 상기 클립 풀림 홀을 통해 상기 상부 그루브로부터 상기 전지 가압 장치의 상기 단부를 분리시키기 위해 외부 힘을 상기 전지 가압 장치에 충분히 전달하는 버퍼일 수 있다.

다른 측면에서, 상기 하부 플레이트는 상기 결속 레인 상에서 상기 양 가장 자리들에 각각 위치되는 하부 융기 단들을 가지고, 상기 상부 플레이트는 상기 결속 레인 상에서 상기 양 가장 자리들에 각각 위치되는 상부 융기 단들을 가지고, 하부 융기 단은 상기 결속 레인을 따라 상부 융기 단보다 더 작은 연장 길이를 가질 수 있다.

본 발명에서, 상기 전지 가압 장치는 상기 하부 플레이트, 상기 전지 적층체와 상기 상부 플레이트를 'U' 자 형상으로 둘러싸는 가압 부와, 상기 가압부와 일체로 이루어져 상기 상부 플레이트의 상기 결합 부들에 각각 클립되는 체결 부들을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 가압 부는 상기 하부 플레이트에서 중앙 영역보다 더 낮은 레벨에 양 가장 자리들을 가질 수 있다.

일 측면에서, 체결 부는 대략적인 역 'マ' 자 형상으로 이루어지도록 차례로 적층되는 안정 대, 접촉 대와 누름 대를 포함하며, 상기 안정 대와 상기 접촉대를 상기 결합 부의 압축 대 아래에 위치시켜 상기 접촉 대의 결합 부재를 상기 결합 부의 상기 압축 대의 관통 홀에 삽입시킬 수 있다.

본 발명에 따르는 전지 가압 장치는, 단일 구조로 이루어져 전지 모듈을 구성하기 위해 하부 플레이트, 전지 적층체와 상부 플레이트의 조립 동안에 부품 분실에 대한 작업자의 주의를 요구하지 않으며 전지 모듈의 제조 단가를 낮출 수 있다.

본 발명에 따르는 전지 가압 장치는, 하부 플레이트 및 상부 플레이트를 통하여 전지 적층체를 가압하기 위해 상부 플레이트의 결합 구조물과 클립 결합하므로 전지 적층체의 적어도 하나의 전지 셀의 반복적인 충전 및 방전 동안에 전지 적층체의 팽창을 충분히 억제시킬 수 있다.

본 발명에 따르는 전지 모듈은, 단일 구조의 전지 가압 장치를 이용해서 외부적으로 볼 때에 하부 플레이트, 전지 적층체와 상부 플레이트를 용이하게 조립하여 마련되며 내부적으로 볼 때에 전지 적층체의 팽창을 충분히 억제시켜 전지 적층체의 이용 수명 동안에 전기적 특성을 일정하게 유지할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 전지 모듈을 부분적으로 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 전지 가압 장치를 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 체결 부를 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 4는, 도 1의 전지 조립 구조물의 측면을 부분적으로 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 5는, 도 1의 상부 플레이트의 결합 부를 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 6은, 도 1 의 전지 조립 구조물과 전지 가압 장치를 결합시킨 후에 전지 모듈을 보여주는 측면도이다.
도 7은, 도 6의 체결 부와 결합 부의 결합 관계를 상세하게 보여주는 단면 사시도이다.
도 8 내지 도 11은 도 1의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 전지 모듈의 제조방법을 설명하는 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하에서 설명되는 실시 예에 있어서, 전지 셀은 리튬 이차 전지를 일컫는다. 여기서, 리튬 이차 전지라 함은 충전과 방전이 이루어지는 동안 리튬 이온이 작동 이온으로 작용하여 양극과 음극에서 전기화학적 반응을 유발하는 이차 전지를 총칭한다. 하지만 본 발명은 전지의 종류에 한정되지 않음은 자명하다.

도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 전지 모듈을 부분적으로 보여주는 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈(100)은 전지 가압 장치(30)와 전지 조립 구조물(95)을 포함한다. 상기 전지 가압 장치(30)는 전지 조립 구조물(95)의 외주 면에 정렬될 수 있다. 바람직하게, 상기 전지 가압 장치(30)는 전지 조립 구조물(95)의 결속 레인(lane)(55)에 정렬될 수 있다. 일 측면에서, 상기 전지 가압 장치(30)는 대략적으로 'U' 자 형상의 금속 부재로 이루어진다.

상기 전지 조립 구조물(95)은 하부 플레이트(40), 전지 적층체(60)와 상부 플레이트(90)를 포함한다. 상기 하부 플레이트(40)는 하부 면(40a)에서 양 가장 자리들에 각각 위치하는 하부 융기 단(壇)(40b)들을 갖는다. 바람직하게, 상기 하부 융기 단(40b)들은 하부 면(40a)에서 마주본다. 일 측면에서, 상기 하부 플레이트(40)는 금속 부재로 이루어진다.

상기 전지 적층체(60)는 하부 플레이트(40)와 상부 플레이트(90) 사이에 위치된다. 바람직하게, 상기 전지 적층체(60)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(51), 하우징(51)에 차례로 적층되는 전지 셀(52)들과, 전지 셀(52)들을 수용하는 카트리지(53)들을 포함한다. 상기 상부 플레이트(90)는 상부 면(74)에서 양 가장 자리들에 각각 위치하는 상부 융기 단(壇)(78)들을 갖는다. 바람직하게, 상기 상부 융기 단(78)들은 상부 플레이트(90)에서 마주본다.

일 측면에서, 상기 상부 플레이트(90)는 금속 부재로 이루어진다. 상기 상부 플레이트(90)는 상부 융기 단(78)들 상에 결합 부(89)들을 갖는다. 바람직하게, 상기 결합 부(89)들은 전지 가압 장치(30)의 자유 단부들에 클립될 수 있다. 한편, 상기 하부 플레이트(40)와 상부 플레이트(90)는 전지 적층체(60)를 샌드 위치의 구조로 둘러싸서 전지 적층체(60)에 기계적 구조 강성을 부여한다.

여기서, 상기 결속 레인(55)은 하부 플레이트(40), 전지 적층체(60)와 상부 플레이트(90)에서 그루브(groove) 형상으로 정의된다. 상기 결속 레인(55)은 하부 플레이트(40)의 하부 융기 단(40b)들과 교차하며 상부 플레이트(90)의 상부 융기 단(78)들로 둘러싸인다.

도 2는, 도 1의 전지 가압 장치를 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 상기 전지 모듈(100)에서, 상기 전지 가압 장치(30)는 일체로 이루어진 가압 부(10)와 체결 부(20)를 포함한다. 상기 가압 부(10)는 밴드(band) 형상으로 이루어지며 도 1의 전지 조립 구조물(95)의 하부 면(40a)과 양 측면들(60a) 상에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 가압 부(10)는, 전지 조립 구조물(95)의 하부 면(40a) 아래에, 양 가장 자리들에서 중앙 영역과 단차를 이루도록 오목 형상으로 굴곡지며 중앙 영역에서 볼록 형상으로 굴곡진다.

좀 더 상세하게는, 상기 가압 부(10)는 전지 조립 구조물(95)의 하부 면(40a) 상에 위치되는 받침 대(4)와 견인(牽引) 대(6)들, 그리고 전지 조립 구조물(95)의 양 측면들(60a)에 각각 위치되는 가압 대(8)들을 포함한다. 여기서, 상기 받침 대(4)는 가압 부(10)의 하부 측에서 중앙 영역에 위치하여 볼록 형상을 갖는다. 상기 견인 대(6)들은 가압 부(10)의 하부 측에서 양 가장자리들에 각각 위치하여 오목 형상을 갖는다.

바람직하게, 상기 견인 대(6)는 가압 부(10)의 길이 방향으로 받침 대(4)보다 더 작은 길이를 갖는다. 일 측면에서, 상기 견인 대(6)는 가압 부(10)의 길이 방향에 직각되는 방향으로 받침 대(4)보다 더 작은 폭을 갖는다. 따라서, 상기 가압 부(10)는 받침 대(4)와 견인 대(6)의 크기 및 형상의 차이를 통해 견인 대(4)의 변형에 대해 탄성적인 복원력을 받침 대(4)로부터 얻을 수 있다.

상기 가압 대(8)는 견인 대(6)로부터 편평하게 돌출하며 받침 대(4)와 견인 대(6)로부터 탄성적인 지지를 받는다. 바람직하게. 상기 가압 대(8)는 가압 부(10)의 길이 방향에 직각되는 방향으로 받침 대(4)보다 더 작은 폭 그리고 견인 대(6)와 동일한 폭을 갖는다. 한편, 상기 체결 부(20)들은 도 1에서 전지 조립 구조물(95), 예를 들면, 도 1의 상부 플레이트(90)의 상부 면(74) 상에서 마주보게 위치될 수 있다.

여기서, 상기 체결 부(20)들은 상부 플레이트(90)의 상부 면(74) 상에서 도 1의 결합 부(89)들에 클립(clip) 타입으로 각각 결속될 수 있다.

도 3은, 도 2의 체결 부를 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 전지 가압 장치(30)에서, 상기 체결 부(20)들의 각각은 일본 문자에서 대략적으로 역 'マ' 자 형상을 가지며, 도 1의 상부 플레이트(90)의 상부 면(74) 상에 순차적으로 위치되는 안착 대(11), 접촉 대(13)와 누름 대(19)를 포함한다. 바람직하게, 상기 안착 대(11)는 가압 부(10)로부터 상부 플레이트(90)의 상부 면(74)을 향해 상부 면(74)과 평행하도록 돌출된다.

상기 접촉 대(13)는 가압 부(10), 예를 들면 가압 대(8)의 반대 편에서 안착 대(11)의 단부로부터 절곡되어 안착 대(11)에 대해 소정 각(θ)으로 비스듬하게 경사진다. 상기 접촉 대(13)는 중앙 영역에 결속 홀(15)과 결속 홀(15)을 부분적으로 덮는 결속 부재(17)를 포함한다.

바람직하게, 상기 결속 부재(17)는 결속 홀(15)의 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 경사지게 융기하여 상부 플레이트(90)의 결합 부(89)에서 도 5 또는 도 7의 관통 홀(81)에 삽입 및 클립될 수 있다. 여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 안착 대(11)와 접촉 대(13)는 상부 플레이트(90)의 결합 부(89) 아래에서 결합 부(89)에 의해 압착될 수 있다.

상기 누름 대(19)는 가압 부(10), 예를 들면 가압 대(8) 가까이에서 접촉 대(13)의 단부로부터 절곡되어 안착 대(11)에 대해 직각으로 위치된다. 바람직하게, 상기 누름 대(19)는 외부 힘을 직접적으로 적용받아서 가압 대(8), 안착 대(11)와 접촉 대(13)를 상부 플레이트(90)의 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 움직이게 해줄 수 있다.

도 4는, 도 1의 전지 조립 구조물의 측면을 부분적으로 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 전지 조립 구조물(95)에서, 상기 하부 플레이트(40), 전지 적층체(60)와 상부 플레이트(90)는 결속 레인(55)을 정의한다. 상기 하부 플레이트(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 양 가장 자리들에서 하부 융기 단(40b)들을 통해 전지 적층체(60)의 반대 편을 향해 볼록하게 굴곡진다.

바람직하게, 상기 하부 플레이트(40)는, 결속 레인(55)을 따라 전지 적층체(60)의 반대편의 하부 면(도 1의 40a)에 의해 정의되어 하부 융기 단(40b)들과 교차하는 하부 그루브(55a)를 갖는다. 상기 하부 그루브(55a)는 결속 레인(55) 상에 위치된다. 일 측면에서, 상기 하부 융기 단(40b)은 하부 그루브(55a) 주변보다 하부 그루브(55a)에서 더 낮은 단차를 갖는다.

상기 전지 적층체(60)는 하우징(51)에서 결속 레인(55)을 따라 측면(60a)에 위치되는 중부 그루브(55b)을 갖는다. 여기서, 상기 하우징(51)은 도 8에 도시된 바와 같이 전지 셀(52)들과 카트리지(53)들을 수용한다. 상기 상부 플레이트(90)는 도 1에 도시된 바와 같이 양 가장 자리들에서 상부 융기 단(78)들을 통해 전지 적층체(60)의 반대 편을 향해 볼록하게 굴곡진다.

바람직하게, 상기 상부 융기 단(78)은 전지 적층체(60)의 반대편의 상부 면(도 1의 74)에서 결속 레인(55)에 대응되는 상부 그루브(55c)를 정의한다. 일 측면에서, 상기 상부 융기 단(78)은 상부 그루브(55c) 주변보다 상부 그루브(55c)에서 더 낮은 단차를 갖는다.

도 5는, 도 1의 상부 플레이트의 결합 부를 확대해서 상세하게 보여주는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 상기 상부 플레이트(90)는 상부 면(74) 상에 상부 융기 단(78)과 결합 부(89)를 포함한다. 상기 상부 면(74)은 도 4의 전지 적층체(60)의 반대편에 위치된다. 상기 상부 융기 단(78)은 상부 면(74)의 가장 자리를 따라 위치하여 상부 면(74)으로부터 돌출하며, 결속 레인(55), 예를 들면 상부 그루브(55c)를 따라 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 돌출한다.

상기 결합 부(89)는, 상부 융기 단(78) 상에 고정되는 압착 대(83)와, 압착 대(83)와 일체로 형성되어 압착 대(83)에 직각되게 위치되는 저지 대(87)를 포함한다. 상기 압착 대(83)는 상부 그루브(55c) 상에 위치하여 상부 융기 단(78)과 함께 상부 그루브(55c)를 둘러싼다. 바람직하게, 상기 압착 대(83)는 상부 그루브(55c) 주변에서 보다 상부 그루브(55c) 바로 위에서 더 높은 레벨에 위치된다.

상기 압착 대(83)는 상부 그루브(55c) 상에서 관통 홀(81)을 갖는다. 상기 저지 대(97)는 압착 대(83) 상에 위치된다. 여기서, 상기 압착 대(83)와 저지 대(87)는 상부 그루브(55c) 상에서 절곡 부위에 클립 풀림 홀(85)을 정의한다.

도 6은, 도 1의 전지 조립 구조물과 전지 가압 장치를 결합시킨 후에 전지 모듈을 보여주는 측면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 전지 가압 장치(30)는 전지 조립 구조물(95)의 외주 면 상에 위치된다. 좀 더 상세하게는, 상기 전지 가압 장치(30)는 하부 플레이트(40), 전지 적층체(60)와 상부 플레이트(90)의 결속 레인(55) 상에 위치된다. 바람직하게, 상기 전지 가압 장치(30)는 하부 플레이트(40)의 하부 그루브(55a), 전지 적층체(60)의 중부 그루브(55b)와 상부 플레이트(90)의 상부 그루브(55c)에 위치된다.

상기 전지 가압 장치(30)는 하부 플레이트(40)와 상부 플레이트(90)의 볼록한 굴곡들에 정합(整合)된다. 즉, 상기 전지 가압 장치(30)는, 결속 레인(55)을 따라서, 가압 부(10)의 견인 대(6)를 통해 하부 플레이트(40)의 하부 융기 단(40b)을 수용하며, 가압 부(10)의 가압 대(8)를 통해 전지 적층체(60)의 하우징(51)에 밀착되고, 체결 부(20)를 통해 상부 플레이트(90)의 결합 부(89)에 압착되어 상부 플레이트(90)의 상부 융기 단(78)에 밀착된다.

도 7은, 도 6의 체결 부와 결합 부의 결합 관계를 상세하게 보여주는 단면 사시도이다.

도 7을 참조하면, 상기 전지 가압 장치(30)는 체결 부(20)를 통해 상부 플레이트(90)의 결합 부(89)들에 각각 클립된다. 좀 더 상세하게는, 상기 결합 부(89)의 압착 대(83)는 상부 그루브(55c) 상에서 상부 그루브(55c)에 삽입되는 체결 부(20)의 안착 대(11)와 접촉 대(13)를 압착시키고 관통 홀(81)을 통해 접촉 대(13)의 결속 부재(17)를 삽입 및 클립시킨다.

여기서, 상기 안착 대(11)는 상부 그루브(55c)의 바닥, 예를 들면 상부 융기 단(78)에 밀착된다. 상기 안착 대(11)와 접촉 대(13)는 상부 그루브(55c)에서 제 1 탄성을 가질 수 있다. 상기 결속 부재(17)는 접촉 대(13)의 결속 홀(15)의 가장 자리에 매달리며 결속 홀(15)을 부분적으로 덮고 접촉 대(13)로부터 융기되어 있으므로 접촉 대(13)에 대해 제 2 탄성을 가질 수 있다.

따라서, 상기 접촉 대(13)는 제 1 및 제 2 탄성들을 통해 결속 부재(17)와 누름 대(19) 사이의 단차에 압착 대(83)를 끼우고, 결속 부재(17)를 통해 압착 대(83)의 관통 홀(81)에 삽입 및 클립된다. 상기 누름 대(19)는 압착 대(83)의 관통 홀(81)에 결속 부재(17)의 클립을 통해 압착 대(83)와 지지대(87) 사이의 클립 풀림 홀(85)에 삽입된다.

도 8 내지 도 11은 도 1의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 전지 모듈의 제조방법을 설명하는 개략도이다.

도 8을 참조하면, 하부 플레이트(40)가 준비될 수 있다. 상기 하부 플레이(40)는 양 가장 자리들에 각각 위치되는 하부 융기 단(40b)들을 가지며 하부 그루브(55a)를 정의한다. 계속해서, 상기 하부 플레이트(40) 상에 전지 적층체(60)가 배치될 수 있다. 상기 전지 적층체(60)는 하우징(51), 하우징(51)에 차례로 적층되는 전지 셀(52)들과, 전지 셀(52)들을 수용하는 카트리지(53)들을 포함한다.

여기서, 상기 하우징(51)은 전지 셀(52)들과 카트리지(53)들을 둘러싼다. 상기 하우징(51)은 전지 셀(52)들 및/ 또는 카트리지(53)들에 기계적 구조 강성을 부여할 수 있다. 또한, 상기 전지 적층체(60)는 중부 그루브(55b)를 정의한다. 다음으로, 상기 전지 적층체(60) 상에 상부 플레이트(90)가 배치될 수 있다. 상기 상부 플레이트(90)는 양 가장 자리들에 각각 위치되는 상부 융기 단(78)들을 가지며 상부 융기 단(78)들을 통해 상부 그루부(55c)를 정의한다.

상기 상부 플레이트(90)는 상부 융기 단(78)들 상에 각각 위치되는 결합 부(89)들을 갖는다. 바람직하게, 상기 하부 융기 단(40b)은 결속 레인(55)을 따라 상부 융기 단(78)보다 더 작은 연장 길이를 갖는다. 여기서, 상기 하부 플레이트(40), 전지 적층체(60)와 상부 플레이트(90)는 전지 조립 구조물(95)을 구성할 수 있다.

도 9를 참조하면, 상기 상부 플레이트(90)가 전지 적층체(60) 상에 배치된 후에, 전지 가압 장치(30)가 준비될 수 있다. 상기 전지 가압 장치(30)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 가압 부(10)와 체결 부(20)들을 갖는다. 상기 전지 가압 장치(30)는 가압 부(10)와 체결 부(20)들을 통해 도 8의 전지 조립 구조물(95)에 끼워질 수 있다.

상기 전지 가압 장치(30)가 전지 조립 구조물(95)에 끼워지는 동안에, 상기 가압 부(10)는 전지 가압 장치(30)와 전지 조립 구조물(95)의 형상을 고려해서 초기 형상(도 1 또는 도 2 참조)으로부터 벌려질 수 있다. 계속해서, 상기 가압 부(10)의 가압 대(8)들은 받침 대(4)와 견인 대(6)들을 통해 복원력을 적용받아 전지 조립 구조물(95)의 중부 그루브(55b)를 향해 이동하여 결속 레인(55)에 접촉할 수 있다.

다음으로, 상기 체결 부(20)는 누름 대(19)를 통해 외부 힘(F)을 적용받아 도면에 도시된 바와 같이 소정 방향(D)을 따라 움직일 수 있다. 바람직하게, 상기 체결 부(20)는 외부 힘(F)을 통해 상부 플레이트(90)의 상부 융기 단(78)과 압착 대(83) 사이, 예를 들면 상부 그루브(55c)를 향해 움직일 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 체결 부(20)가 외부 힘(F)을 계속적으로 적용받는 동안에, 상기 체결 부(20)의 안착 대(11)와 접촉 대(13)는 상부 플레이트(90)의 상부 융기 단(78)과 압착 대(83) 사이에 삽입되어 압착 대(83)에 의해 압착될 수 있다.

상기 접촉 대(13)는 결속 부재(17)를 이용하여 압착 대(83)의 관통 홀(81)에 삽입되어 클립되고, 압착 대(83)는 관통 홀(81) 주변에서 결속 부재(17)와 누름 대(19) 사이에 삽입된다. 여기서, 상기 누름 대(19)는 압착 대(83)와 저지 대(87) 사이의 클립 풀림 홀(85)에 삽입된다. 이를 통해서, 상기 체결 부(20)는 안착 대(11)를 통해 상부 그루브(55c)에 안착될 수 있다.

한편, 상기 저지 대(87)는 상부 그루브(55c)에 전지 가압 장치(30)의 체결 부(20)를 밀어 넣거나 상기 클립 풀림 홀(85)을 통해 상부 그루브(55c)로부터 전지 가압 장치(30)의 체결 부(20)를 분리시키기 위해 외부 힘(F)을 전지 가압 장치(30)에 충분히 전달하는 버퍼일 수 있다.

도 11을 참조하면, 상기 전지 가압 장치(30)가 상부 플레이트(90)의 결합 부(89)에 클립된 후에, 상기 하부 플레이트(40)의 하부 융기 단(40b)들과 상부 플레이트(90)의 상부 융기 단(78)들은 전지 가압 장치(30)에 정합될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 상기 하부 융기 단(40b)들은 전지 가압 장치(30)의 견인 대(6)들을 향해 볼록하게 돌출하여 견인 대(6)들에 각각 수용될 수 있다.

또한, 상기 상부 융기 단(78)들은 전지 가압 장치(30)의 안착 대(11)를 향해 볼록하게 돌출하여 안착 대(11)에 밀착될 수 있다. 이를 통해서, 상기 전지 가압 장치(30)는 하부 플레이트(40), 전지 적층체(60)와 상부 플레이트(90)와 함께 전지 모듈(100)을 구성할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

30; 전지 가압 장치, 40; 하부 플레이트
40a;하부 면, 40b;하부 융기 단
55; 결속 레인, 60; 전지 적층체
60a; 측면, 74; 상부 면
78; 상부 융기 단, 89; 결합 부
90; 상부 플레이트, 95; 전지 조립 구조물
100; 전지 모듈.

Claims

전지 조립 구조물의 외주 면을 둘러싸는 전지 가압 장치에 있어서,
상기 전지 조립 구조물의 하부 면과 양 측면들 상에 위치되는 가압 부; 및
상기 가압 부와 일체로 이루어지며, 상기 전지 조립 구조물의 상부 면 상에서 마주보는 체결 부들을 포함하고,
상기 가압 부는 상기 하부 면 아래에 양 가장 자리들에서 중앙 영역과 단차를 이루도록 오목 형상으로 굴곡지며 상기 중앙 영역에서 볼록 형상으로 굴곡지고,
상기 체결 부들은 상기 상부 면 상에서 상기 전지 조립 구조물의 결합 부들에 클립(clip) 타입으로 각각 결속되는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압 부는 밴드 형상으로 이루어지며, 상기 하부 면 상에 견인(牽引) 대와 받침 대, 그리고 상기 양 측면들의 각각 상에 가압 대를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제2항에 있어서,
상기 견인 대는 상기 오목 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제2항에 있어서,
상기 받침 대는 상기 볼록 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제2항에 있어서,
상기 견인 대는 상기 가압 부의 길이 방향으로 상기 받침 대보다 더 작은 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제2항에 있어서,
상기 견인 대는 상기 가압 부의 길이 방향에 직각되는 방향으로 상기 받침 대보다 더 작은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제2항에 있어서,
상기 가압 대는 편평하게 이루어지며, 상기 가압 부의 길이 방향에 직각되는 방향으로 상기 견인 대와 동일한 폭 그리고 상기 받침 대보다 더 작은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제1항에 있어서,
상기 체결 부들의 각각은 대략적으로 역 'マ' 자 형상을 가지며, 상기 상부 면 상에 차례로 위치되는 안착 대, 접촉 대와 누름 대를 포함하고,
상기 안착 대와 상기 접촉 대는 결합 부 아래에서 상기 결합 부에 의해 압착되는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제8항에 있어서,
상기 안착 대는 상기 가압 부로부터 상기 상부 면을 향해 상기 상부 면과 평행하도록 돌출되는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제8항에 있어서,
상기 접촉 대는 상기 가압 부의 반대 편에서 상기 안착 대의 단부로부터 절곡되어 상기 안착 대에 대해 비스듬하게 경사지는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제8항에 있어서,
상기 접촉 대는 중앙 영역에 결속 홀과 상기 결속 홀을 부분적으로 덮는 결속 부재를 포함하고,
상기 결속 부재는 상기 결속 홀의 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 경사지게 융기하여 상기 결합 부의 관통 홀에 삽입 및 클립되는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
제8항에 있어서,
상기 누름 대는 상기 가압 부 가까이에서 상기 접촉 대의 단부로부터 절곡되어 상기 안착 대에 대해 직각으로 위치되는 것을 특징으로 하는 전지 가압 장치.
순차적으로 적층되는 하부 플레이트, 전지 적층체와 상부 플레이트; 및
상기 하부 플레이트, 상기 전지 적층체와 상기 상부 플레이트를 둘러싸며 상기 상부 플레이트 상에 마주보는 단부들을 가지는 전지 가압 장치를 포함하고,
상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 각각은 양 가장 자리들에서 상기 전지 적층체의 반대 편을 향해 볼록하게 굴곡지고,
상기 전지 가압 장치는 상기 하부 플레이트, 상기 전지 적층체와 상기 상부 플레이트의 결속 레인(lane) 상에서 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 볼록한 굴곡들에 정합(整合)되며 상기 단부들을 통해 상기 상부 플레이트의 결합 부들에 각각 클립되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제13항에 있어서,
상기 하부 플레이트는, 상기 양 가장 자리들에 각각 위치하는 하부 융기 단(壇)들과, 상기 결속 레인을 따라 상기 전지 적층체의 반대편의 하부 면에 의해 정의되어 상기 하부 융기 단들과 교차하는 하부 그루브를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제14항에 있어서,
하부 융기 단은 상기 하부 그루브 주변보다 상기 하부 그루브에서 더 낮은 단차를 가지며 상기 전지 가압 장치를 향해 볼록하게 돌출하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제13항에 있어서,
상기 전지 적층체는 하우징, 상기 하우징에 순차적으로 적층되는 전지 셀들과 상기 전지 셀들을 수용하는 카트리지들을 포함하며, 상기 하우징에서 상기 결속 레인을 따라 양 측면들에 각각 위치되는 중부 그루브들을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제13항에 있어서,
상기 상부 플레이트는 상기 양 가장 자리들에 각각 위치되며, 상기 전지 적층체의 반대편의 상부 면에서 상기 결속 레인을 따라 상기 양 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 돌출하고, 상기 결속 레인에 대응되는 상부 그루브들을 각각 정의하는 상부 융기 단들을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제17항에 있어서,
상부 융기 단은 상부 그루브 주변보다 상기 상부 그루브에서 더 낮은 단차를 가지며 상기 전지 가압 장치를 향해 볼록하게 돌출하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제17항에 있어서,
결합 부는, 상부 융기 단 상에 고정되는 압착 대와, 상기 압착 대와 일체로 형성되어 상기 압착 대에 직각되게 위치되는 저지 대를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제19항에 있어서,
상기 압착 대는 상기 상부 그루브 상에 위치하며 상기 상부 그루브에 삽입되는 상기 전지 가압 장치의 단부를 압착시키고 상기 단부의 일 부분을 삽입 및 클립시키는 관통 홀을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제19항에 있어서,
상기 압착 대와 상기 저지 대는 절곡 부위에 클립 풀림 홀을 정의하고,
상기 저지 대는 상기 상부 그루브에 상기 전지 가압 장치의 상기 단부를 밀어 넣거나 상기 클립 풀림 홀을 통해 상기 상부 그루브로부터 상기 전지 가압 장치의 상기 단부를 분리시키기 위해 외부 힘을 상기 전지 가압 장치에 충분히 전달하는 버퍼인 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제13항에 있어서,
상기 하부 플레이트는 상기 결속 레인 상에서 상기 양 가장 자리들에 각각 위치되는 하부 융기 단들을 가지고,
상기 상부 플레이트는 상기 결속 레인 상에서 상기 양 가장 자리들에 각각 위치되는 상부 융기 단들을 가지고,
하부 융기 단은 상기 결속 레인을 따라 상부 융기 단보다 더 작은 연장 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제13항에 있어서,
상기 전지 가압 장치는 상기 하부 플레이트, 상기 전지 적층체와 상기 상부 플레이트를 'U' 자 형상으로 둘러싸는 가압 부와, 상기 가압부와 일체로 이루어져 상기 상부 플레이트의 상기 결합 부들에 각각 클립되는 체결 부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제23항에 있어서,
상기 가압 부는 상기 하부 플레이트에서 중앙 영역보다 더 낮은 레벨에 양 가장 자리들을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
제23항에 있어서,
체결 부는 대략적인 역 'マ' 자 형상으로 이루어지도록 차례로 적층되는 안정 대, 접촉 대와 누름 대를 포함하며, 상기 안정 대와 상기 접촉대를 상기 결합 부의 압축 대 아래에 위치시켜 상기 접촉 대의 결합 부재를 상기 결합 부의 상기 압축 대의 관통 홀에 삽입시키는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.