KR20160142171A - 배터리 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 배터리 모듈에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리 사이에 개재되는 홀더가 버스 바 절연 리브 및 상부 커버 체결 후크를 가질 뿐만 아니라, 추가적인 프레임없이 홀더의 상호간 결합에 의해 외관이 구성되는 배터리 모듈을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 제1배터리 셀; 제2배터리 셀; 및 제1,2배터리 셀 사이에 개재된 홀더를 포함하고, 홀더는 제1,2배터리 셀을 전기적으로 연결하는 버스바가 위치하도록 하는 리브를 더 포함하는 배터리 모듈을 개시한다.

Description

배터리 모듈{Battery module}

본 발명의 일 실시예는 배터리 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 충전하여 재사용이 가능한 배터리는 모바일 기기, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 전원으로 사용된다. 이들 배터리는 전극 조립체와 이를 수용하는 외장재로 이루어진다. 이때, 사용되는 외장재의 종류에 따라, 파우치형 배터리, 각형 배터리 또는 원통형 배터리로 구분할 수 있으며, 또한, 내부에 수납되는 전극 조립체는 그 구조에 따라 권취형 전극 조립체 또는 스택형 전극 조립체로 분류된다.

또한, 다수의 배터리가 직렬 및/또는 병렬로 연결될 경우, 이는 배터리 모듈 또는 배터리 팩으로 정의되며, 이들은 규격화된 하우징 또는 케이스에 수납된 후 내부 또는 외부의 배터리 모니터링 시스템에 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일 실시예는 배터리 셀들 사이에 개재되는 홀더가 버스바용 절연 리브 및 상부 커버용 체결 후크를 가질 뿐만 아니라, 추가적인 프레임없이 홀더의 상호간 결합에 의해 외관(하우징 또는 케이스)이 구성되는 배터리 모듈을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예는 홀더에 다수의 냉각홀이 구비되어 배터리 셀의 냉각 성능이 향상된 배터리 모듈을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 제1배터리 셀; 제2배터리 셀; 및

상기 제1,2배터리 셀 사이에 개재된 홀더를 포함하고, 상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀을 전기적으로 연결하는 버스바가 위치하도록 하는 리브를 더 포함한다.

상기 홀더는 상부 커버가 결합되는 체결 후크를 더 포함할 수 있다.

상기 제1,2배터리 셀 및 그 사이에 개재된 홀더는 구속 밴드로 구속될 수 있다.

상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀을 냉각시키기 위해 공기가 흘러 가는 냉각홀을 더 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀로부터 발생된 응축수가 배출되도록 하는 배출홀을 더 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀로부터 이격되도록 하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀의 장변과 접촉하는 장변부; 상기 장변부의 둘레로부터 연장되어 상기 제1,2배터리 셀의 단변과 접촉하는 단변부를 포함할 수 있다.

상기 리브는 상기 단변부로부터 수직하게 외측으로 연장될 수 있다.

체결 후크가 상기 단변부로부터 수직하게 외측으로 연장될 수 있다.

냉각홀 또는 배출홀이 상기 장변부와 단변부의 경계에 형성될 수 있다.

상기 홀더는 다른 홀더가 결합될 수 있도록 단변부에 결합 돌기 및 결합홈이 더 형성될 수 있다.

본 발명은 배터리 셀들 사이에 개재되는 홀더가 버스바용 절연 리브 및 상부 커버용 체결 후크를 가질 뿐만 아니라, 추가적인 프레임없이 홀더의 상호간 결합에 의해 외관(하우징 또는 케이스)이 구성되는 배터리 모듈을 제공한다. 즉, 본 발명은 홀더가 배터리를 대부분 감싸는 구조를 갖도록 함으로써, 추가적인 프레임없이 홀더가 하우징 또는 케이스 역할을 하도록 한다. 더욱이, 본 발명은 홀더에 리브가 형성되도록 함으로써, 버스바가 지정된 위치에서 결합되도록 하고, 또한 버스바들 끼리의 쇼트가 방지되도록 하며, 더욱이 체결 후크가 형성되도록 함으로써, 상부 커버가 홀더에 용이하게 결합되도록 한다. 즉, 본 발명은 홀더가 다기능을 가짐으로써, 여러가지 부품의 필요없이 간단하게 배터리 모듈을 조립하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예는 홀더에 다수의 냉각홀이 구비되어 배터리 셀의 냉각 성능이 향상된 배터리 모듈을 제공한다. 즉, 본 발명은 홀더의 둘레를 따라 다수의 냉각홀이 형성되도록 함으로써, 외부의 공기가 배터리 셀로 용이하게 전달되고, 또한 배터리 셀에 의해 데워진 공기가 용이하게 외부로 배출되도록 하여, 배터리 셀의 냉각 성능이 향상되도록 한다.

더불어, 본 발명은 홀더의 둘레(특히, 하부 영역)에 다수의 배출홀이 형성되도록 함으로써, 배터리로부터 발생될 수 있는 응축수가 외부로 용이하게 배출되도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 상부 커버를 제거한 상태의 사시도이다.
도 3은 도 2의 2 영역 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 버스바를 제거한 상태의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 홀더를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 홀더와 배터리 셀의 결합 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 상부 커버 및 버스바를 제거한 상태의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 상부 커버 및 버스바를 제거한 상태의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 상부 커버 및 버스바를 제거한 상태의 측면도이다.
도 11은 도 10의 11 영역 확대도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 미들 커버를 제거한 상태의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 홀더를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 홀더를 도시한 평면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 홀더를 도시한 정면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 중에서 홀더끼리 결합된 상태를 도시한 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 설명되는 배터리 셀은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 또는 리튬 이온 폴리머 전지와 같이 재충전이 가능한 배터리 셀일 수 있으며, 더욱이 스마트폰, 휴대폰, 태블릿, 노트북, 디지털 카메라 등에 채택되는 소형 전지, 또는/및 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 전기 오토바이 등에 채택되는 대형 전지를 의미하나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 설명되는 홀더는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 수지(ABS), 아크릴로니트릴스티렌 수지(AN), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리브틸렌텔레프탈레이트(PBT), 변성 폴리페닐렌에테르, 불소 수지와 같은 열가소성 플라스틱, 페놀수지(PF), 유레아수지(UF), 멜라민 수지(MF), 불포화 폴리에스터 수지(UP), 에폭시 수지(EP), 폴리우레탄수지(PUR)와 같은 열경화성 수지로 제조될 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100) 중에서 상부 커버(150)가 제거된 상태의 사시도가 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면, 도 2의 2 영역 확대도가 도시되어 있고, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100) 중에서 버스바(130)가 제거된 상태의 사시도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)과, 배터리 셀(110)에 결합된 홀더(120)와, 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된 버스바(130)와, 배터리 셀(110)의 양측 끝단에 위치된 엔드 플레이트(140)와, 홀더(120) 및 엔드 플레이트(140)에 결합되는 상부 커버(150)와, 홀더(120) 및 엔드 플레이트(140)를 구속하는 구속 밴드(160)를 포함한다. 여기서, 엔드 플레이트(140)는 실질적으로 홀더(120)의 절반 형태와 동일 또는 유사하다.

배터리 셀(110)은 다수가 구비되며, 이는 수평 방향으로 및 일렬로 배열될 수 있다. 이러한 배터리 셀(110)은 2개의 장변 영역과, 4개의 단변 영역을 갖는 대략 육면체 형태일 수 있으며, 상측의 단변 영역에 양극 단자(110a)와 음극 단자(110b)가 구비될 수 있다.

홀더(120)는 배터리 셀들(110) 사이에 개재되며, 이 역시 수평 방향으로 및 일렬로 배열될 수 있다. 이러한 홀더(120)는 배터리 셀(110)을 정의하는 1개의 장변 영역과 4개의 단변 영역을 대략 감쌀 수 있도록, 마찬가지로 1개의 장변부(121)와 4개의 단변부(122a,122b,122c,122d)를 포함한다. 더불어, 이러한 홀더(120)는 마주하는 2개의 배터리 셀들(110)의 사이에 개재되므로, 상술한 1개의 장변부(121)와 4개의 단변부(122a,122b,122c,122d)는 장변부(121)를 중심으로 대략 대칭되는 형태로 형성된다.(도 5 참조)

또한, 홀더(120)는 버스바(130)가 안착되는 영역을 정의할 수 있도록 상부를 향하여 일정 길이 연장된 절연성 리브(123)를 더 포함한다. 즉, 리브(123)는 홀더(120)의 상측에 구비된 단변부(122a)으로부터 상부를 향하여 일정 길이 연장되어 형성된다. 더욱이, 이러한 리브(123)는 단변부(122a)의 일측에, 상부에서 보았을 때, 대략 "L" 형태로 형성된다. 이러한 리브(123)에 의해 버스바(130)는 지정된 영역에서만 배터리 셀(110)에 전기적으로 결합될 수 있고, 따라서 버스바(130)의 오조립이 방지된다. 다르게 설명하면, 이러한 리브(123) 위에 버스바(130)가 위치될 수 없고, 그 외측에만 버스바(130)가 위치될 수 있음으로써, 버스바(130)의 오조립이 방지된다. 더욱이, 이러한 리브(123)는 인접한 버스바들(130) 사이의 경계에 형성됨으로써, 인접한 버스바들(130) 사이의 전기적 쇼트가 방지되도록 하고, 이에 따라 배터리 모듈(100)의 안전성이 향상되도록 한다.

또한, 홀더(120)는 상부 커버(150)가 용이하게 결합될 수 있도록 상부를 향하여 일정 길이 연장된 체결 후크(124)를 더 포함한다. 즉, 체결 후크(124)는 홀더(120)의 상측에 구비된 단변부(122a)로부터 상부를 향하여 일정 길이 연장되어 형성된다. 더욱이, 이러한 체결 후크(124)는 단변부(122a)의 중앙에, 상부에서 보았을 때, 대략 "||" 형태로 형성된다. 이러한 체결 후크(124)에 의해 상부 커버(150)는 홀더(120)의 지정된 영역에 정확하게 결합될 수 있다. 실질적으로, 하나의 상부 커버(150)가 하나의 배터리 셀(110)을 덮으므로, 하나의 상부 커버(150)는 마주보는 두개의 홀더(120)에 구비된 체결 후크(124)에 각각 결합된다.

또한, 홀더(120)는 배터리 셀(110)의 냉각 효율이 향상되도록 장변부(121)와 단변부(122a,122b,122c,122d)의 경계를 따라 형성된 다수의 냉각홀(125a,125c,125d)과 배출홀(125b)을 더 포함한다. 즉, 냉각홀(125a,125c,125d)은 홀더(120)의 상측에 구비된 단변부(122a) 및 홀더(120)의 양측에 구비된 단변부(122c,122d)에 배터리 셀(110)을 향하여 형성되고, 배출홀(125b)은 홀더(120)의 하측에 구비된 단변부(122b)에 배터리 셀(110)을 향하여 형성된다. 이러한 냉각홀(125a,125c,125d)을 통해서 외부 공기가 배터리 셀(110)로 흘러 들어 가거나 흘러 나옴으로서 배터리 셀(110)이 냉각되고, 배출홀(125b)을 통해서는 배터리 셀(110)로부터 발생될 수 있는 응축수가 외부로 배출된다.

또한, 홀더(120)는 양측 단변부(122c,122d)에 구속 밴드(160)가 결합될 수 있도록 형성된 일정 깊이의 구속 요홈(128)을 더 포함한다. 이러한 구속 요홈(128)에는 구속 밴드(160)가 결합됨으로써, 다수의 배터리 셀(110) 및 홀더(120)가 하나의 배터리 모듈(100)을 구성하도록 한다.

버스바(130)는 인접한 배터리 셀(110)을 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결한다. 예를 들면, 일측 배터리 셀(110)의 양극 단자(110a)와 인접한 타측 배터리 셀(110)의 음극 단자(110b)가 버스바(130)에 의해 상호간 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 버스바(130)는 상술한 바와 같이 홀더(120)에 형성된 리브(123)로 인하여 지정된 영역에만 위치될 수 있어서, 버스바(130)의 오조립이 원천적으로 방지된다. 더욱이, 리브(123)에 의해 인접한 버스바들(130)끼리의 상호간 전기적 쇼트 현상도 예방된다.

엔드 플레이트(140)는 수평 방향으로 배열된 다수의 배터리 셀(110)중 대향되는 양측 끝단에 각각 위치된다. 이러한 엔드 플레이트(140)는 홀더(120)와 다른 별도의 제품으로 제조되거나, 또는 홀더(120)의 절반 형태와 동일할 수 있다. 일례로, 엔드 플레이트(140) 역시 1개의 장변부와 4개의 단변부를 포함하고, 또한 체결 후크(144), 냉각홀(145a, 145c) 및 배출홀(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상부 커버(150)는 홀더(120) 및 엔드 플레이트(140)에 결합되어, 버스바(130)를 외부 환경으로부터 보호한다. 즉, 상부 커버(150)는 홀더(120) 및 엔드 플레이트(140)에 구비된 체결 후크(124,144)에 결합됨으로써, 그 내부의 버스바(130)가 외부 환경으로부터 보호되도록 한다. 일례로, 상부 커버(150)는 일측의 홀더(120)에 구비된 체결 후크(124)와, 이에 인접한 타측의 홀더(120)에 구비된 체결 후크(124)에 결합된다. 다른예로, 상부 커버(150)는 일측의 홀더(120)에 구비된 체결 후크(124)와, 이에 인접한 엔드 플레이트(140)에 구비된 체결 후크(144)에 결합된다. 이를 위해, 상부 커버(150)는 하부가 개방되어 있는 대략 육면체 형태를 하며, 특히 버스바(130)가 관통하여 지나갈 수도록, 버스바(130)와 대응되는 영역에 형성된 개구(151)를 포함한다. 도면에서는 8개의 배터리 셀(110), 7개의 홀더(120), 2개의 엔드 플레이트(140) 및 8개의 상부 커버(150)가 도시되어 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.

구속 밴드(160)는 홀더(120) 및 엔드 플레이트(140)를 함께 구속함으로써, 배터리 셀(110), 홀더(120) 및 엔드 플레이트(140)가 하나의 배터리 모듈(100)을 구성하도록 한다. 이러한 구속 밴드(160)는 대략 "ㄷ" 형태로 절곡되어 있으며, 홀더(120)의 구속 요홈(128)에 결합된다. 또한, 구속 밴드(160)는 홀더(120)의 양측에 구비된 냉각홀(125c,125d)을 막지 않도록 평행한 두개의 라인 형태로 형성된다. 다르게 설명하면, 구속 밴드(160)는 일측의 엔드 플레이트(140)로부터 양측의 홀더(120)를 따라 타측의 엔드 플레이트(140)까지 연장된 형태를 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100) 중에서 홀더(120)의 사시도가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100) 중에서 홀더(120)와 배터리 셀(111,112)의 결합 상태에 대한 사시도가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 제1배터리 셀(111)과 제2배터리 셀(112) 사이에 개재되는 홀더(120)는 제1,2배터리 셀(111,112)을 전기적으로 연결하는 버스바(130)가 지정된 영역에 위치하도록 하고, 이웃하는 버스바들(130)끼리 상호간 쇼트되지 않도록 하는 절연성 리브(123)를 포함한다. 또한, 홀더(120)는 상부 커버(150)가 결합되는 체결 후크(124)를 더 포함한다. 또한, 홀더(120)는 제1,2배터리 셀(111,112)을 냉각시키기 위해 공기가 흘러 들어가고 나오는 냉각홀(125a,125c,125d)을 더 포함한다. 홀더(120)는 제1,2배터리 셀(111,112)로부터 발생될 수 있는 응축수가 배출되도록 하는 배출홀(125b)을 더 포함한다. 또한, 홀더(120)는 제1,2배터리 셀(111,112)로부터 일정 거리 이격되도록 하는 스페이서(127)를 더 포함한다.

이를 좀더 구체적으로 설명한다.

홀더(120)는 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역과 접촉하는 상대적으로 면적이 넓은 장변부(121)와, 장변부(121)의 둘레로부터 연장되어 제1,2배터리 셀(111,112)의 단변 영역과 접촉하는 단변부(122a,122b,122c,122d)를 포함한다. 실질적으로, 단변부(122a,122b,122c,122d)는 장변부(121)로부터 수직 방향으로 제1,2배터리 셀(111,112)을 향하여 일정 길이 연장되어 있으며, 이러한 단변부(122c,122d)의 외측 표면에 구속 밴드(160)가 결합될 수 있도록 일정 깊이의 구속 요홈(128)이 형성되어 있다. 또한, 실질적으로 홀더(120)는 1개의 장변부(121)와, 이로부터 수직 방향으로 연장된 4개의 단변부(122a,122b,122c,122d)를 포함한다. 또한, 홀더(120)는 장변부(121)를 중심으로 양측에 각각 제1,2배터리 셀(111,112)이 위치되므로, 단변부(122a,122b,122c,122d)는 장변부(121)를 중심으로 양측에 각각 대칭적으로 형성된다.

여기서, 장변부(121)에는 그것으로부터 수직하게 돌출된 다수의 스페이서(127)를 더 포함하며, 이러한 스페이서(127)에 의해 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역이 홀더(120)의 장변부(121)에 직접 접촉하지 않는다. 즉, 스페이서(127)에 의해 홀더(120)의 장변부(121)와 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역 사이에는 일정한 갭 또는 틈이 형성된다. 물론, 스페이서(127)에 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역이 접촉한다. 이와 같이 하여, 갭 또는 틈으로 외부 공기가 순환하여, 제1,2배터리 셀(111,112)이 냉각될 수 있다. 비록, 도면에서는 스페이서(127)가 타원형으로 도시되어 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.

리브(123)는 홀더(120) 중 상측에 구비된 단변부(122a)로부터 수직한 방향으로 연장되어 형성된다. 특히, 리브(123)는 상측의 단변부(122a) 중 일측에만 형성되며, 이는 대략 "L" 형태로 형성된다. 이와 같이 하여, 버스바(130)는 리브(123)가 정의하는 영역에만 위치될 수 있고, 리브(123) 위에 직접 위치될 수 없다. 따라서, 이러한 리브(123)는 버스바(130)가 정확한 영역에만 위치하도록 한다. 또한, 리브(123)는 상호간 인접한 버스바들(130)끼리 전기적으로 쇼트되지 않도록 함으로써, 배터리 모듈(100)의 안전성을 향상시킨다.

체결 후크(124)는 홀더(120) 중 상측에 구비된 단변부(122a)로부터 수직한 방향으로 연장되어 형성된다. 특히, 체결 후크(124)는 단변부(122a) 중 중앙에 형성되며, 이는 대략 "||" 형태로 형성된다. 이와 같이, 한쌍의 체결 후크(124)에 의해, 상부 커버(150)가 용이하게 결합된다.

냉각홀(125a,125c,125d)은 홀더(120) 중 상측에 형성된 단변부(122a)와 장변부(121)의 경계, 그리고 양측에 형성된 단변부(122c,122d)와 장변부(121)를 따라 형성된다. 실질적으로, 냉각홀(125a,125c,125d)은 상술한 경계를 따라 장공(長空) 형태로 형성된다. 따라서, 냉각홀(125a,125c,125d)을 통해 외부의 공기가 홀더(120)의 장변부(121)와 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역 사이에 구비된 갭 또는 틈 사이로 들어간다. 또한, 냉각홀(125a,125c,125d)을 통해 홀더(120)의 장변부(121)와 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역 사이에 구비된 갭 또는 틈 사이에서 가열된 공기가 외부로 빠져 나간다.

배출홀(125b)은 홀더(120) 중 하측에 구비된 단변부(122b)와 장변부(121)의 경계를 따라 형성된다. 실질적으로, 배출홀(125b)은 상술한 경계를 따라 장공 형태로 형성된다. 따라서, 배출홀(125b)을 통해, 온도 차이에 따라 발생될 수 있는 응축수가, 외부로 빠져 나간다. 즉, 외부 온도와 제1,2배터리 셀(111,112) 사이의 온도 차이가 특정 값 이상일 경우, 제1,2배터리 셀(111,112)의 표면에 응축수가 형성될 수 있는데, 이러한 응축수는 상술한 배출홀(125b)을 통해 외부로 배출된다. 물론, 이러한 배출홀(125b) 역시 상술한 냉각홀(125a,125c,125d)과 동일한 기능을 하기도 한다.

이와 같이 하여, 본 발명은 홀더(120)가 배터리 셀(110)을 대부분 감싸는 구조를 갖도록 함으로써, 추가적인 프레임없이 홀더(120)가 하우징 또는 케이스 역할을 겸하도록 한다. 예를 들면, 두개의 마주보는 홀더(120)에 의해 하나의 배터리 셀(110) 중 양측의 단변 영역 및 하측의 단변 영역이 완전히 밀봉된다. 더욱이, 배터리 셀(110) 중 상측의 단변 영역 역시 대부분 밀봉된다. 따라서, 본 발명에서는 추가적인 하우징 또는 케이스가 필요없다.

더욱이, 본 발명은 홀더(120)에 리브(123)가 형성되도록 함으로써, 버스바(130)가 지정된 위치에서 결합되도록 하고, 또한 인접한 버스바들(130) 사이의 전기적 쇼트가 방지되도록 하며, 더욱이 체결 후크(124)가 형성되도록 함으로써, 상부 커버(150)가 용이하게 결합되도록 한다.

또한, 본 발명은 홀더(120)의 둘레를 따라 다수의 냉각홀(125a,125c,125d)이 형성되도록 함으로써, 외부의 공기가 배터리 셀(110)로 용이하게 전달되고, 또한 배터리 셀(110)에 의해 데워진 공기가 용이하게 외부로 배출되도록 하여, 배터리 셀(110)의 냉각 성능이 향상되도록 한다.

더욱이, 본 발명은 홀더(120)의 하부에 다수의 배출홀(125b)이 형성되도록 함으로써, 배터리 셀(110)로부터 발생될 수 있는 응축수가 외부로 용이하게 배출되도록 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 사시도가 도시되어 있고, 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 상부 커버(250) 및 버스바(230)가 제거된 평면도가 도시되어 있으며, 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 상부 커버(250) 및 버스바(230)가 제거된 사시도가 도시되어 있고, 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 상부 커버(250) 및 버스바(230)가 제거된 상태의 측면도가 도시되어 있으며, 도 11을 참조하면, 도 10의 11 영역 확대도가 도시되어 있고, 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 미들 커버(270)가 제거된 상태의 사시도가 도시되어 있다.

도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 배터리 셀(210)과, 배터리 셀(210)에 결합된 홀더(220)와, 배터리 셀(210)에 전기적으로 연결된 버스바(230)와, 배터리 셀(210)의 양측 끝단에 위치된 엔드 플레이트(240)와, 홀더(220) 및 엔드 플레이트(240)에 결합되는 미들 커버(270)와, 미들 커버(270) 위에 결합된 상부 커버(250)와, 홀더(220) 및 엔드 플레이트(240)를 구속하는 구속 밴드(260)를 포함한다. 여기서, 엔드 플레이트(240)는 실질적으로 홀더(220)의 절반 형태와 동일하다. 실질적으로, 이러한 배터리 모듈(200)은 상술한 배터리 모듈(100)과 비교하여, 미들 커버(270)와 홀더(220)를 제외한, 나머지 구성 요소가 거의 동일하다.

즉, 도 7 내지 도 12에 도시된 배터리 모듈(200) 역시, 하나의 홀더(220)를 중심으로 양측에 제1,2배터리 셀(111,112)이 결합되며, 이러한 방식으로 다수의 배터리 셀(210)이 수평 방향으로 스택된다. 더욱이, 이러한 홀더(220) 및 배터리 셀(210)은 구속 밴드(260)에 의해 구속됨으로써, 외부 충격에 안정적인 하나의 배터리 모듈(200)을 구성하게 된다.

다만, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 홀더(220) 자체가 구속 밴드(260)없이도 상호간 결합될 수 있는 구조를 가지고 있다는 점, 그리고 버스바(230)의 전기적 쇼트를 방지하기 위해 별도의 미들 커버(270)가 구비된다는 점에서 상술한 배터리 모듈(100)과 다르다.

이하에서는, 홀더(220)를 중심으로 배터리 모듈(200)의 특징을 설명한다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 홀더(220)의 사시도가 도시되어 있고, 도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 홀더(220)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 홀더(220)의 정면도가 도시되어 있고, 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200) 중에서 홀더(220)끼리 결합된 상태의 측면도가 도시되어 있다.

도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 홀더(220)는 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역과 접촉하는 상대적으로 넓은 면적의 장변부(221)와, 장변부(221)의 둘레로부터 연장되어 제1,2배터리 셀(111,112)의 단변 영역과 접촉하는 상대적으로 좁은 면적의 단변부(222a,222b,222c,222d)를 포함한다. 실질적으로, 단변부(222a,222b,222c,222d)는 장변부(221)로부터 수직 방향으로 배터리 셀(110)을 향하여 일정 길이 연장되어 있으며, 이러한 단변부(222a,222b,222c,222d)의 표면에 구속 밴드(260)가 결합될 수 있도록 일정 깊이의 구속 요홈(228)이 형성되어 있다. 또한, 실질적으로 홀더(220)는 1개의 장변부(221)와, 이로부터 수직 방향으로 연장된 4개의 단변부(222a,222b,222c,222d)를 포함한다. 또한, 홀더(220)는 장변부(221)를 중심으로 양측에 각각 제1,2배터리 셀(111,112)이 위치되므로, 단변부(222a,222b,222c,222d)는 장변부(221)를 중심으로 양측에 각각 대칭적으로 형성된다.

더욱이, 장변부(221)를 중심으로 그것의 양측에 형성된 단변부(222c,222d)의 연장 길이가, 장변부(221)를 중심으로 그것의 상,하측에 형성된 단변부(222a,222b)의 연장 길이보다, 더 길게 형성되어 있다. 따라서, 양측에 형성된 단변부(222c,222d)가 상대적으로 배터리 셀(210)의 양측 영역을 더 많이 감싼다.

또한, 홀더(220) 중 양측에 형성된 단변부(222c,222d)는 이중 구조이다. 즉, 양측에 형성된 단변부(222c,222d)는 상호간 일정 거리 이격된 프레임(222e)과, 프레임(222e) 내측에 형성된 평탄 영역(222f)을 포함한다. 물론, 이러한 프레임(222e)이 장변부(221)의 양측에서 수직 방향으로 연장된다. 이와 같은 프레임(222e)으로 인해, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 외부 충격(특히, 양측부로부터의 외부 충격)에 강한 구조를 갖게 된다.

또한, 단변부(222c,222d)는 한쌍의 결합 돌기(223a) 및 결합홈(223b)을 더 포함한다. 여기서, 결합홈(223b)의 내경은 결합 돌기의 외경(223a)과 동일 또는 유사하다. 따라서, 인접한 홀더들(220)끼리 이러한 결합 돌기(223a) 및 결합홈(223b)에 의해 상호간 결합될 수 있다. 즉, 본 발명은 구속 밴드(260)없이도, 다수의 홀더(220)가 배터리 셀(210)을 감싸며 결합될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(200)의 조립 작업이 더욱 용이해진다.

한편, 장변부(221)에는 그것으로부터 수직하게 돌출된 대략 타원 라인 형태의 스페이서(227)를 더 포함하며, 이러한 스페이서(227)에 의해 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역이 홀더(220)의 장변부(221)에 직접 접촉하지 않는다. 즉, 스페이서(227)에 의해 홀더(220)의 장변부(221)와 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역 사이에는 일정한 갭 또는 틈이 형성된다. 물론, 스페이서(227)에 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역이 접촉한다. 따라서, 이러한 갭 또는 틈으로 외부 공기가 순환하여, 제1,2배터리 셀(111,112)이 냉각될 수 있다.

냉각홀(225c,225d)은 홀더(220) 중 양측 상부에 형성된 단변부(222c,222d)와 장변부(221)의 경계를 따라 형성된다. 실질적으로, 냉각홀(225c,225d)은 상술한 경계를 따라 장공 형태로 형성된다. 따라서, 냉각홀(225c,225d)을 통해 외부의 공기가 홀더(220)의 장변부(221)와 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역 사이에 구비된 갭 또는 틈 사이로 들어간다. 또한, 냉각홀(225c,225d)을 통해 홀더(220)의 장변부(221)와 제1,2배터리 셀(111,112)의 장변 영역 사이에 구비된 갭 또는 틈 사이에서 가열된 공기가 외부로 빠져 나간다.

배출홀(225a,225b)은 홀더(220) 중 양측 하부에 형성된 단변부(222c,222d)와 장변부(221)의 경계를 따라 형성된다. 실질적으로, 배출홀(225a,225b)은 상술한 경계를 따라 장공 형태로 형성된다. 따라서, 배출홀(225a,225b)을 통해, 온도 차이에 따라 발생될 수 있는 응축수가, 외부로 빠져 나간다. 즉, 외부 온도와 제1,2배터리 셀(111,112) 사이의 온도 차이가 특정 값 이상일 경우, 제1,2배터리 셀(111,112)의 표면에 응축수가 형성될 수 있는 데, 이러한 응축수는 상술한 배출홀(225a,225b)을 통해 외부로 용이하게 배출된다. 물론, 이러한 배출홀(225a,225b) 역시 상술한 냉각홀(225c,225d)과 동일한 기능을 하기도 한다.

이와 같이 하여, 본 발명은 홀더(220)가 배터리 셀(210)을 대부분 감싸는 구조를 갖도록 함으로써, 추가적인 프레임없이 홀더(220)가 하우징 또는 케이스 역할을 하도록 한다. 더욱이, 홀더(220)가 한쌍의 결합 돌기(223a) 및 결합홈(223b)을 가짐으로써, 홀더(220)가 배터리 셀(210)을 감싸면서 상호간 용이하게 결합될 수 있고, 이에 따라 배터리 모듈(200)의 조립 작업이 더욱 용이해진다.

또한, 본 발명은 홀더(220)의 양측 상부에 다수의 냉각홀(225c,225d)이 형성되도록 함으로써, 외부의 공기가 배터리 셀(210)로 용이하게 전달되고, 또한 배터리에 의해 데워진 공기가 용이하게 외부로 배출되도록 하여, 배터리 셀(210)의 냉각 성능이 향상되도록 한다.

더욱이, 본 발명은 홀더(220)의 양측 하부에 다수의 배출홀(225a,225b)이 형성되도록 함으로써, 배터리 셀(210)로부터 발생될 수 있는 응축수가 외부로 용이하게 배출되도록 한다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100,200; 본 발명에 따른 배터리 모듈
110; 배터리 셀 110a; 양극단자
110b; 음극단자 111; 제1배터리 셀
112; 제2배터리 셀 120; 홀더
121; 장변부 122a,122b,122c,122d; 단변부
123; 리브 124; 체결 후크
125a,125c,125d; 냉각홀 125b; 배출홀
127; 스페이서 128; 구속 요홈
130; 버스바 140; 엔드 플레이트
150; 상부 커버 160; 구속 밴드

Claims (11)

1. 제1배터리 셀;
   제2배터리 셀; 및
   상기 제1,2배터리 셀 사이에 개재된 홀더를 포함하고,
   상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀을 전기적으로 연결하는 버스바가 위치하도록 하는 리브를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀더는 상부 커버가 결합되는 체결 후크를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 모듈.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1,2배터리 셀 및 그 사이에 개재된 홀더는 구속 밴드로 구속됨을 특징으로 하는 배터리 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀을 냉각시키기 위해 공기가 흘러 가는 냉각홀을 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀로부터 발생된 응축수가 배출되도록 하는 배출홀을 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 모듈.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀더는 상기 제1,2배터리 셀로부터 이격되도록 하는 스페이서를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀더는
   상기 제1,2배터리 셀의 장변과 접촉하는 장변부;
   상기 장변부의 둘레로부터 연장되어 상기 제1,2배터리 셀의 단변과 접촉하는 단변부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 모듈.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 리브는 상기 단변부로부터 수직하게 외측으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
9. 제 7 항에 있어서,
   체결 후크가 상기 단변부로부터 수직하게 외측으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
10. 제 7 항에 있어서,
    냉각홀 또는 배출홀이 상기 장변부와 단변부의 경계에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 홀더는 다른 홀더가 결합될 수 있도록 단변부에 결합 돌기 및 결합홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.

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