KR20170037126A - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들 및 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드하며, 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지;를 포함하며, 적어도 하나의 배터리 셀은, 적어도 하나의 셀 카트리지 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리에서 적어도 하나의 셀 카트리지로부터 소정의 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 복수 개의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
여기서, 종래 배터리 모듈에서는 배터리 셀들의 적층을 가이드 함과 아울러 배터리 셀들의 유동을 방지할 수 있게 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지가 구비된다. 구체적으로, 배터리 셀은 셀 카트리지에 장착 시, 테두리를 이루는 모서리가 셀 카트리지 내부에 끼워지면서 셀 카트리지 내부에 수용된다. 이러한 셀 카트리지는 일반적으로 상호 적층될 수 있게 복수 개로 구비되어, 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드 하게 된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는, 배터리 셀의 모서리가 셀 카트리지 내부에 끼워질 때, 장착 시 발생할 수 있는 충격이나 진동 등이 배터리 셀의 모서리로 전달될 수 있고, 이에 따라, 배터리 셀 내부의 전극 조립체 또는 전극 리드가 파손되는 등 배터리 셀의 손상이 발생될 수 있는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 셀의 셀 카트리지 장착 시, 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 셀의 셀 카트리지 장착 시, 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀은, 상기 적어도 하나의 셀 카트리지 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리에서 상기 적어도 하나의 셀 카트리지로부터 소정의 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 적어도 하나의 셀 카트리지는, 상호 결합되어 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 내부에 수용하는 제1 카트리지 프레임; 및 제2 카트리지 프레임;을 포함하며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 적어도 두 모서리는, 상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임 중 적어도 하나와 상기 소정 간극을 갖게 배치될 수 있다.
상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각, 배터리 셀을 수용하며, 상기 제1 카트리지 프레임에 수용되는 배터리 셀의 적어도 두 모서리는, 상기 제1 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제1 카트리지 프레임으로부터 상기 소정의 간극을 갖게 배치되며, 상기 제2 카트리지 프레임에 수용되는 배터리 셀의 적어도 두 모서리는, 상기 제2 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제2 카트리지 프레임으로부터 상기 소정의 간극을 갖게 배치될 수 있다.
상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각, 상기 적어도 하나의 셀 카트리지의 테두리를 형성하는 테두리 프레임; 및 상기 테두리 프레임으로부터 소정 깊이로 형성되며, 상기 배터리 셀을 수용하는 셀 수용부;를 포함하며, 상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는, 상기 셀 수용부 내에서 상기 소정의 간극을 갖도록 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 바디와 상기 케이스 바디로부터 돌출되는 케이스 실링부를 구비하는 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 상기 케이스 실링부 밖으로 돌출되며, 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드;를 포함하며, 상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는, 상기 전극 리드의 돌출 방향에 따른 상기 케이스 바디의 양측 모서리일 수 있다.
상기 케이스 바디의 양측 모서리는, 각각, 상기 셀 수용부 내에서 마주 보는 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 상기 소정 간극을 갖도록 이격 배치될 수 있다.
상기 제1 카트리지 프레임의 테두리 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임의 테두리 프레임에는, 각각, 상기 제1 카트리지 프레임과 상기 제2 카트리지 프레임의 상호 결합을 가이드하기 위한 적어도 하나의 결합 가이드 리브가 구비될 수 있다.
상기 결합 가이드 리브는 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 제1 카트리지 프레임의 복수 개의 결합 가이드 리브들 및 상기 제2 카트리지 프레임의 복수 개의 결합 가이드 리브들은, 상호 조립될 수 있게 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 셀 수용부에는, 상기 배터리 셀의 셀 스웰링 시, 상기 셀 스웰링 압력을 흡수하는 적어도 하나의 스웰링 방지 테이프가 마련될 수 있다.
상기 적어도 하나의 스웰링 방지 테이프는, 상기 셀 수용부의 길이 방향을 따라 길게 형성되며, 상기 배터리 셀을 마주 보게 배치될 수 있다.
상기 스웰링 방지 테이프는 복수 개로 마련되며, 상기 복수 개의 스웰링 방지 테이프들은 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하기 위한 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 전술한 실시예에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 셀 카트리지 장착 시, 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 셀 카트리지의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 셀 카트리지의 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 셀 카트리지의 단면도이다.
도 5는 도 4의 B 부분의 확대도이다.
도 6은 도 4의 C 부분의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 셀 카트리지의 개략적인 사시도이며, 도 3은 도 2의 셀 카트리지의 개략적인 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 셀 카트리지의 단면도이며, 도 5는 도 4의 B 부분의 확대도이며, 도 6은 도 4의 C 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 셀 카트리지(200) 및 냉각 핀(300)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있고, 서로 적층될 수 있게 후술하는 셀 카트리지(200) 내부에 장착될 수 있다. 이때, 복수 개의 배터리 셀들(100)은 하나의 셀 카트리지(200)에 적어도 하나 이상으로 수용될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상기 셀 카트리지(200)에 수용 시, 즉, 상기 적어도 하나의 셀 카트리지(200) 내부에 장착 시, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)은 적어도 두 모서리에서 상기 적어도 하나의 셀 카트리지(200)로부터 소정의 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다. 이러한 배치에 대해서는 이하의 구성들을 설명하면서 더 자세히 살펴보겠다.
각각의 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110), 전지 케이스(120), 전극 리드(130) 및 절연 테이프(140)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(110)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전지 케이스(120)는 상기 전극 조립체(110)를 패키징하기 위한 것으로서, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 전지 케이스(120)는, 케이스 바디(122) 및 케이스 실링부(126)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 바디(122)는 상기 전극 조립체(110)를 수용할 수 있다. 이러한 상기 케이스 바디(122)는 상기 셀 카트리지(200)에 장착 시, 후술하는 상기 셀 카트리지(200)의 셀 수용부(216, 266)에 수용될 수 있다. 이때, 상기 케이스 바디(122)의 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 후술하는 전극 리드(130)의 돌출 방향(Y축 방향)에 따른 상기 케이스 바디(122)의 양측 모서리(125)는 상기 셀 수용부(216)의 내측벽(217, 267)으로부터 앞선 소정 간극(G)을 갖도록 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
여기서, 상기 케이스 바디(122)의 양측 모서리(125) 내부에는 상기 전극 조립체(110) 및 상기 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되는 전극 리드(130) 등의 상기 배터리 셀(100)의 주요한 구성들이 밀집되어 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 상기 케이스 바디(122)의 양측 모서리(125)가, 상기 셀 카트리지(200) 내부에 장착 시 상기 셀 카트리지(200)로부터 소정 간극(G)을 갖도록 이격되는 바, 상기 셀 카트리지(200) 내부에 끼워질 때 발생할 수 있는 충격이나 진동 등의 영향을 받지 않을 수 있다. 따라서, 상기 배터리 셀(100)의 상기 셀 카트리지(200) 장착 시 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(120) 내의 전극 조립체(110) 및 전극 리드(130) 등의 손상을 방지할 수 있다.
상기 케이스 실링부(126)는 상기 전극 조립체(110)를 수용하는 상기 케이스 바디(122) 내부를 밀봉할 수 있게 상기 케이스 바디(122)로부터 돌출되어 열융착될 수 있다.
상기 전극 리드(130)는 전지 케이스(120)의 상기 케이스 실링부(126) 밖으로 돌출되며, 상기 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 전극 리드(130)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 전극 리드들(130)은 각각 양극 리드 및 음극 리드로 이루어질 수 있고, 상기 전지 케이스(120)의 길이 방향(Y축 방향)에서 상기 케이스 실링부(126)의 양단부로부터 각각 돌출될 수 있다.
상기 절연 테이프(140)는 상기 전극 리드(130)의 개수에 대응되게 구비될 수 있으며, 상기 전지 케이스(120)와 상기 전극 리드(130) 사이에서의 단락 발생을 방지하고 상기 케이스 실링부(126)의 밀봉력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 절연 테이프(140)는 상기 전극 리드(130)와 같이 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 상기 전지 케이스(120)의 길이 방향(Y축 방향)에서 상기 케이스 실링부(126)와 상기 전극 리드(130) 사이에 배치될 수 있다.
상기 셀 카트리지(200)는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)을 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 조립을 가이드 할 수 있다. 아울러, 상기 셀 카트리지(200)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적층을 가이드 할 수 있게 복수 개로 구비되어 상호 적층될 수 있다.
상기 복수 개의 셀 카트리지들(200)에는 적어도 하나의 배터리 셀(100)이 내부에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 셀 카트리지(200)에는, 각각, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)을 내부에 수용할 수 있게 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)이 내부에 끼워질 수 있다. 여기서, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 적어도 하나의 셀 카트리지(200) 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 상기 케이스 바디(122)의 두 모서리(125)에서 상기 적어도 하나의 셀 카트리지(200)로부터 소정의 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다.
각각의 셀 카트리지(200)는, 제1 카트리지 프레임(210), 제2 카트리지 프레임(260) 및 스웰링 방지 테이프(280)를 포함할 수 있다.
상기 제1 카트리지 프레임(210)은 상기 배터리 셀(100)을 수용할 수 있게 상기 배터리 셀(100)을 내부에 장착시킬 수 있다. 여기서, 상기 제1 카트리지 프레임(210)에 수용되는 상기 배터리 셀(100)의 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 상기 전지 케이스(120)의 상기 케이스 바디(122)의 두 모서리(125)는 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 내부에서 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 내벽(217)으로부터 소정의 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다.
이러한 상기 제1 카트리지 프레임(210)은, 테두리 프레임(212) 및 셀 수용부(216)를 포함할 수 있다.
상기 테두리 프레임(212)은 상기 셀 카트리지(200)의 테두리를 형성할 수 있다. 상기 테두리 프레임(212)에는 상기 배터리 셀(100)의 셀 카트리지(200) 장착 시, 상기 배터리 셀(100)의 전극 리드(130)가 배치될 수 있다.
이러한 상기 테두리 프레임(212)은 결합 가이드 리브(215)를 포함할 수 있다.
상기 결합 가이드 리브(215)는 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 후술하는 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 상호 결합을 가이드 하기 위한 것으로서, 상기 테두리 프레임(212)으로부터 돌출될 수 있다. 이러한 상기 결합 가이드 리브(215)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 네 개의 결합 가이드 리브(215)가 구비된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 셀 수용부(216)는 상기 테두리 프레임(212)으로부터 소정 깊이로 형성되며, 상기 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 구체적으로, 상기 셀 수용부(216)는 상기 셀 카트리지(200) 내에서 후방(-X축 방향)에 배치되는 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(120)의 케이스 바디(122) 중 상기 케이스 실링부(126)의 저부에 배치되는 상기 케이스 바디(122)를 수용할 수 있다. 이때, 상기 셀 수용부(216)에 수용되는 상기 케이스 바디(122)의 길이 방향(Y축 방향)에 따른 양측 모서리(125)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 셀 수용부(216) 내에서 마주 보는 상기 셀 수용부(216)의 내측벽(217)으로부터 상기 소정 간극(G)을 갖도록 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 제2 카트리지 프레임(260)은 제1 카트리지 프레임(210)과 같이 상기 배터리 셀(100)을 수용할 수 있게 상기 배터리 셀(100)을 내부에 장착시킬 수 있다. 여기서, 상기 제2 카트리지 프레임(260)에 수용되는 상기 배터리 셀(100)의 적어도 두 모서리(125), 구체적으로, 상기 전지 케이스(120)의 상기 케이스 바디(122)의 두 모서리(125)는 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 같이 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 내부에서 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 내벽(267)으로부터 소정의 간극(G)을 갖게 배치될 수 있다.
이러한 상기 제2 카트리지 프레임(260)은 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 상호 결합되어 상기 셀 카트리지(200)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 하나의 셀 카트리지(200)에는 두 개의 배터리 셀(100)이 수용될 수 있다.
이러한 상기 제2 카트리지 프레임(260)은, 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 같이, 테두리 프레임(262) 및 셀 수용부(266)를 포함할 수 있다.
상기 테두리 프레임(262)은 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 테두리 프레임(212)과 같이 상기 셀 카트리지(200)의 테두리를 형성할 수 있다. 상기 테두리 프레임(262)에는 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 테두리 프레임(212)과 같이 상기 배터리 셀(100)의 셀 카트리지 장착 시, 상기 배터리 셀(100)의 전극 리드(130)가 배치될 수 있다.
이러한 상기 테두리 프레임(262), 또한, 결합 가이드 리브(265)를 포함할 수 있다.
상기 결합 가이드 리브(265)는 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 상호 결합을 가이드 하기 위한 것으로서, 상기 테두리 프레임(262)으로부터 돌출될 수 있다. 이러한 상기 결합 가이드 리브(265)는 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 결합 가이드 리브(215)의 개수에 대응되게 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 결합 가이드 리브(215)와 상호 조립될 수 있게 제1 카트리지 프레임(210)의 결합 가이드 리브(215)와 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이러한 결합 가이드 리브들(215, 265)을 통해, 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 상기 제2 카트리지 프레임(260)은 서로 안정적으로 조립되어 상기 셀 카트리지(200)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 셀 카트리지(200) 내의 상기 배터리 셀들(100), 또한, 상기 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 조립 시, 상기 제1 카트리지 프레임(210)과 상기 제2 카트리지 프레임(260) 내에서 위치가 틀어지는 등 유동이 발생되지 않고 안정적으로 홀딩될 수 있다.
상기 셀 수용부(266)는 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 상기 셀 수용부(216)와 같이, 상기 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 구체적으로, 상기 셀 수용부(266)는 상기 셀 카트리지(200) 내에서 전방(+X축 방향)에 배치되는 상기 배터리 셀(100)의 상기 전지 케이스(120)의 케이스 바디(122) 중 상기 케이스 실링부(126)의 상부에 배치되는 상기 케이스 바디(122)를 수용할 수 있다. 이때, 상기 셀 수용부(266)에 수용되는 상기 케이스 바디(122)의 길이 방향(Y축 방향)에 따른 양측 모서리(125)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 셀 수용부(266) 내에서 마주 보는 상기 셀 수용부(266)의 내측벽(267)으로부터 상기 소정 간극(G)을 갖도록 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 스웰링 방지 테이프(280)는 상기 배터리 셀(100)의 셀 스웰링 시, 상기 셀 스웰링 압력을 흡수하기 위한 것으로서, 양면 테이프로서, 상기 제1 카트리지 프레임(210) 및 상기 제2 카트리지 프레임(260)에 각각 한 쌍씩 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 스웰링 방지 테이프(280)는 상기 셀 수용부(216, 266) 내에서 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이러한 상기 한 쌍의 스웰링 방지 테이프(280)는 상기 배터리 셀(100)을 마주 보게 배치될 수 있게 상기 제1 카트리지 프레임(210) 및 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 상기 셀 수용부(216, 266)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 길게 형성될 수 있으며, 상기 배터리 셀(100)의 셀 스웰링 시, 상기 배터리 셀(100)을 가압하여 상기 셀 스웰링에 따른 상기 배터리 셀(100)의 팽창을 방지할 수 있다.
상기 냉각 핀(300)은 알루미늄과 같은 열 전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 배터리 셀(100)과 열교환을 가능할 수 있게 각각의 셀 카트리지(200)의 제1 카트리지 프레임(210) 및 제2 카트리지 프레임(260)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 냉각 핀(300)은 상기 제1 카트리지 프레임(210)의 후면에 장착되며, 상기 제2 카트리지 프레임(260)의 전면에 장착되어, 각각의 셀 카트리지(200)의 전후방(X축 방향)에 각각 구비될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는, 상기 배터리 셀(100)이 상기 셀 카트리지(200) 내부에 장착될 때, 상기 배터리 셀(100)의 전극 조립체(110) 및 전극 리드(130)가 내부에 구비되는 적어도 두 모서리(125)에서 상기 셀 카트리지(200)의 셀 수용부(216, 266)의 내벽(217, 267)으로부터 소정 간극(G)을 갖도록 이격 배치되는 바, 상기 장착 시 발생할 수 있는 충격이나 진동 등이 상기 배터리 셀(100)의 모서리(125)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 배터리 셀(100)의 상기 셀 카트리지(200) 장착 시, 상기 배터리 셀(100) 내부의 전극 조립체(110) 및 상기 전극 리드(130)의 파손을 방지하여 상기 배터리 셀(100)의 손상을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 자동차를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩 10: 배터리 모듈
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀
110: 전극 조립체 120: 전지 케이스
122: 케이스 바디 126: 케이스 실링부
130: 전극 리드 140: 절연 테이프
200: 셀 카트리지 210: 제1 카트리지 프레임
212: 테두리 프레임 215: 결합 가이드 리브
216: 셀 수용부 260: 제2 카트리지 프레임
262: 테두리 프레임 265: 결합 가이드 리브
266: 셀 수용부 280: 스웰링 방지 테이프
300: 냉각 핀

Claims (14)

  1. 복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층을 가이드하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 내부에 장착되는 적어도 하나의 셀 카트리지;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀은,
    상기 적어도 하나의 셀 카트리지 내부에 장착 시, 적어도 두 모서리에서 상기 적어도 하나의 셀 카트리지로부터 소정의 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 셀 카트리지는,
    상호 결합되어 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 내부에 수용하는 제1 카트리지 프레임; 및 제2 카트리지 프레임;을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 적어도 두 모서리는,
    상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임 중 적어도 하나와 상기 소정 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각, 배터리 셀을 수용하며,
    상기 제1 카트리지 프레임에 수용되는 배터리 셀의 적어도 두 모서리는,
    상기 제1 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제1 카트리지 프레임으로부터 상기 소정의 간극을 갖게 배치되며,
    상기 제2 카트리지 프레임에 수용되는 배터리 셀의 적어도 두 모서리는,
    상기 제2 카트리지 프레임의 내부에서 상기 제2 카트리지 프레임으로부터 상기 소정의 간극을 갖게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 카트리지 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임은, 각각,
    상기 적어도 하나의 셀 카트리지의 테두리를 형성하는 테두리 프레임; 및
    상기 테두리 프레임으로부터 소정 깊이로 형성되며, 상기 배터리 셀을 수용하는 셀 수용부;를 포함하며,
    상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는,
    상기 셀 수용부 내에서 상기 소정의 간극을 갖도록 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 바디와 상기 케이스 바디로부터 돌출되는 케이스 실링부를 구비하는 전지 케이스; 및
    상기 전지 케이스의 상기 케이스 실링부 밖으로 돌출되며, 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드;를 포함하며,
    상기 배터리 셀의 상기 적어도 두 모서리는,
    상기 전극 리드의 돌출 방향에 따른 상기 케이스 바디의 양측 모서리인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 케이스 바디의 양측 모서리는, 각각,
    상기 셀 수용부 내에서 마주 보는 상기 셀 수용부의 내측벽으로부터 상기 소정 간극을 갖도록 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 카트리지 프레임의 테두리 프레임 및 상기 제2 카트리지 프레임의 테두리 프레임에는, 각각,
    상기 제1 카트리지 프레임과 상기 제2 카트리지 프레임의 상호 결합을 가이드하기 위한 적어도 하나의 결합 가이드 리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 결합 가이드 리브는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 카트리지 프레임의 복수 개의 결합 가이드 리브들 및 상기 제2 카트리지 프레임의 복수 개의 결합 가이드 리브들은,
    상호 조립될 수 있게 서로 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 셀 수용부에는,
    상기 배터리 셀의 셀 스웰링 시, 상기 셀 스웰링 압력을 흡수하는 적어도 하나의 스웰링 방지 테이프가 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스웰링 방지 테이프는,
    상기 셀 수용부의 길이 방향을 따라 길게 형성되며, 상기 배터리 셀을 마주 보게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스웰링 방지 테이프는 복수 개로 마련되며,
    상기 복수 개의 스웰링 방지 테이프들은 서로 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하기 위한 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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