KR20170142048A - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 그리고 자동차에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 하나 또는 복수개의 단위 모듈 및 내부에 복수개의 단위 모듈이 놓이는 수용 공간을 가지는 모듈 케이스를 포함하되 상기 단위 모듈은 중공이 형성된 튜브 형태의 단위 케이스 캔형 이차 전지 형태로 구성되고, 상기 단위 케이스의 중공에 위치하며, 길 이 방향을 따라 일 방향으로 나란하게 배치되고, 상호 전기적으로 연결된 복수개의 배터리 셀 및 상기 단위 모듈의 일측면에 위치하는 양극 리드 및 타측면에 위치하는 음극 리드를 가지는 전극 리드를 포함하는 배터리 모듈를 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 복수개의 이차 전지를 가지는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 그리고 자동차에 관한 것으로, 새로운 결합 구조를 가지는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 그리고 자동차에 관한 것이다.
이차 전지는 다양한 제품군에 적용성이 높고, 높은 에너지 밀도를 가지는 전기적 특성을 가지고 있다. 이러한 이차 전지는 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 전력 저장 장치 등에 적용되고 있다.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 모듈을 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 개개의 배터리 셀은 전극 조립체로서, 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 종래의 원형의 이차 전지가 적용된 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀들 간의 결합 시 버스바에 각각의 배터리 셀들의 전극 단자를 용접에 의해서 결합시켰다. 또한, 원형의 이차 전지를 보호하기 위해, 상부 및 하부에 별도의 보호 플레이트를 제공하는 구조로 제공되었다.
그러나, 상술한 배터리 모듈의 구조의 경우, 배터리 셀들의 전기적 결합 시 용접으로 결합되는 별도의 버스바가 제공되어, 그 구조가 복잡해 배터리 모듈의 제조 공정이 복잡해지고, 별도의 버스바를 제공해야 함으로 재료비가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자, 제조가 쉬운 단순한 구조의 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 그리고 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 외부의 충격으로부터 배터리 셀을 보호하고, 배터리 셀의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 그리고 자동차를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 복수개의 이차 전지를 가지는 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 모듈은 하나 또는 복수개의 단위 모듈 및 내부에 복수개의 단위 모듈이 놓이는 수용 공간을 가지는 모듈 케이스를 포함하되 상기 단위 모듈은 중공이 형성된 튜브 형태의 단위 케이스 캔형 이차 전지 형태로 구성되고, 상기 단위 케이스의 중공에 위치하며, 길이 방향을 따라 일 방향으로 나란하게 배치되고, 상호 전기적으로 연결된 복수개의 배터리 셀 및 상기 단위 모듈의 일측면에 위치하는 양극 리드 및 타측면에 위치하는 음극 리드를 가지는 전극 리드를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 케이스 및 상기 배터리 셀은 원통형상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 셀의 외면은 상기 단위 케이스의 내부 중공면에 밀착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 케이스 내부에 인접하는 상기 배터리 셀들은 서로 전극 단자가 직접 접촉될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 케이스의 내부에는 복수개의 돌기가 형성되며, 상기 돌기는 상기 단위 케이스의 내부 중앙으로 돌출되고, 서로 인접하는 상기 돌기들은 상기 배터리 셀의 길이만큼 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 케이스의 외주면에는 원주 방향을 따라 형성되는 복수개의 홈이 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단위 케이스 및 상기 모듈 케이스는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 모듈은 상기 모듈 케이스의 양 측면에 위치하는 한 쌍의 엔드 플레이트 및 상기 엔드 플레이트의 면 중 상기 단위 모듈과 마주보는 면에 위치하며, 상기 단위 모듈의 전극 리드들과 전기적으로 연결되는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 모듈 케이스 및 상기 엔드 플레이트는 원통 형상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 연결 부재는 몸체부 및 상기 몸체부의 내부에 형성되는 복수개의 결합홈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합홈에는 상기 단위 모듈들의 상기 전극 리드가 삽입될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 엔드 플레이트에는 상기 모듈 케이스의 일부분이 삽입될 수 있도록 수용홈이 형성되며, 상기 수용홈은 그 단면이 링 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합홈은 상기 수용홈의 내측에 복수개 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배터리 모듈은 외부기기와 연결되며, 상기 엔드 플레이트의 외측면에 결합되는 커넥팅 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본 발명의 복수의 이차 전지를 가지는 단위 모듈 및 배터리 모듈을 원통형의 케이스에 제공하여, 배터리 모듈의 구조를 단순화하며, 배터리 모듈의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 배터리 모듈의 단위 모듈, 모듈 케이스, 엔드 플레이트 등의 구성을 결합이 용이하여, 배터리 모듈의 조립 공정의 효율을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 배터리 셀들의 단위 케이스에 직접 촉하는 구조를 제공하여, 배터리 셀의 열 전달이 용이하여 배터리 셀의 냉각 효율을 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 결합 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 방향에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 1의 단위 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4의 단위 모듈의 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대해서 보여주는 도면이다.
도 7은 배터리 셀의 단면도이다.
도 8은 도 1의 엔드 플레이트의 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되게 도시된 부분도 있다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 결합 사시도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은 복수개의 배터리 셀(110)을 가지는 단위 모듈(100)을 하나 또는 복수개 가질 수 있다. 배터리 셀(110)은 이차 전지로 제공될 수 있다. 일 예로 배터리 셀(110)은 원통 형상을 가지는 캔형 이차 전지로 제공될 수 있다. 이하, 본 발명의 배터리 셀(110)은 원통 형상을 가지는 캔형 이차 전지로 제공되는 것을 예로 들어 설명한다.
배터리 모듈(10)은 단위 모듈(100), 모듈 케이스(200), 엔드 플레이트(300), 연결 부재(400) 그리고 커넥팅 부재(500)를 포함한다.
엔드 플레이트(300)는 한 쌍이 제공되며, 엔드 플레이트(300), 모듈 케이스(200), 그리고 엔드 플레이트(300)는 순차적으로 제1방향(12)을 따라 나란하게 배치된다. 여기서, 엔드 플레이트(300), 모듈 케이스(200) 그리고 엔드 플레이트(300)가 나란하게 배치되는 방향을 제1방향(12)이라 한다. 상부에서 바라 볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 한다. 제1방향(12) 및 제2방향(14)에 모두 수직한 방향을 제3방향(16)이라 한다.
도 4는 도 1의 단위 모듈의 사시도이고, 도 5는 도 4의 단위 모듈의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 단위 모듈(100)은 복수개의 이차 전지를 가진다. 본 발명의 실시 예서는 단위 모듈(100)이 6개의 캔형 이차 전지를 가지는 것을 예로 들어 설명한다. 그러나, 단위 모듈(100)이 가지는 이차 전지의 개수는 상술한 예로 한정되지 않는다.
단위 모듈(100)은 복수개가 제공될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 단위 모듈(100)이 7개가 제공되는 것을 예로 들었으나, 단위 모듈(100)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 복수개의 단위 모듈(100)은 후술하는 모듈 케이스(200)의 내부에 위치할 수 있다.
단위 모듈(100)은 배터리 셀(110), 단위 케이스(130) 그리고 전극 리드(150)를 포함한다.
배터리 셀(110)은 캔형 이차 전지로 제공될 수 있다. 배터리 셀(110)은 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 배터리 셀(110)은 제1방향(12)으로 나란하게 배치될 수 있다. 인접하는 배터리 셀(110)들은 각각 서로 다른 전극이 맞닿도록 위치할 수 있다. 인접하는 배터리 셀(110)들은 각각 서로 다른 전극이 직접 접촉하도록 위치할 수 있다. 본 발명은 배터리 셀(110)들 중 각각의 전극이 서로 다른 전극과 직접 접촉하여, 별도의 전기적 연결 구성이 필요하지 않다.
도 7은 배터리 셀의 단면도이다. 도 7을 참고하면, 배터리 셀(110)은 셀 케이스(111), 전극 조립체(113), 캡 조립체(115), 양극 탭(117) 그리고 음극 탭(118)을 포함한다.
셀 케이스(111)는 내부에 전극 조립체(113) 및 전해액이 수용되는 공간을 가질 수 있다. 셀 케이스(111)는 상부가 개방된 형태로 제공될 수 있다. 셀 케이스(111)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 셀 케이스(111)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 셀 케이스(111)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 제공될 수 있다.
전극 조립체(113)는 셀 케이스(111) 내부 공간에 위치할 수 있다. 전극 조립체(113)는 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 젤리롤 형태로 권취된 구조를 가질 수 있다. 양극 판에는 후술하는 양극 탭(117)이 부착 될 수 있다. 음극 판에는 음극 탭(118)이 부찰 될 수 있다.
캡 조립체(115)는 전극 조립체(113)의 상단에 위치할 수 있다. 캡 조립체(115)는 셀 케이스(111)의 개방된 공간에 결합될 수 있다. 캡 조립체(115)는 셀 케이스(111)의 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다. 캡 조립체(115)는 전극 조립체(113)로부터 생성된 전류를 외부로 출력시키는 전류 경로 역할을 할 수 있다. 캡 조립체(115)는 양극 탭(117)과 접촉될 수 있다. 캡 조립체(115)의 상부는 양극 단자로서 역할을 할 수 있다.
양극 탭(117)은 일단은 전극 조립체(113)의 양극 판과 접촉하며, 타단은 캡 조립체(115)와 접촉될 수 있다. 양극 탭(117)은 전극 조립체(113)의 상단에 부착되어 양극 단자를 형성하는 캡 조립체(115)에 전기적으로 연결될 수 있다.
음극 탭(118)은 일단은 전극 조립체(113)의 음극 판과 접촉하며, 타단은 셀 케이스(111)의 하단에 접촉될 수 있다. 음극 탭(118)은 전극 조립체(113)의 하단에 부착되어, 음극 단자를 형성하는 셀 케이스(111)의 바닥에 연결될 수 있다.
다시, 도 4 및 도 5를 참고하면, 단위 케이스(130)는 내부에 빈 공간을 가진다. 단위 케이스(130)는 내부에 중공이 형성된 튜브 형상일 수 있다. 내부에 빈 공간에는 복수개의 배터리 셀(110)이 제1방향(12)으로 나란하게 위치 될 수 있다. 단위 케이스(130)는 원통형상으로 제공될 수 있다. 단위 케이스(130)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 단위 케이스(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 제공될 수 있다. 단위 케이스(130)가 금속 재질로 제공되는 경우, 외부의 충격으로부터 배터리 셀(110)을 보호할 수 있다.
또한, 단위 케이스(130)는 열전도성이 좋은 금속 재질로 제공될 수 있다. 단위 케이스(130) 내부에 배터리 셀(110)들은 단위 케이스(130)의 내면에 직접 접촉하여 제공될 수 있다. 따라서, 단위 케이스(130)가 열전도성이 좋은 금속 재질로 제공되는 경우, 배터리 셀(110)에서 발생된 열을 외부로 방출할 수 있어, 배터리 셀(110)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이와는 달리, 단위 케이스(130)는 고무 재질로 제공될 수 있다.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대해서 보여주는 도면이다. 도 4 내지 도 6을 참고하면, 단위 케이스(130)의 외면에는 홈(133)이 형성될 수 있다. 홈(133)은 단위 케이스(130)의 외주면에 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 홈(133)은 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 홈(133)은 제1방향(12)으로 일정거리 이격되어 위치할 수 있다.
단위 케이스(130)의 내부에는 복수개의 돌기(135)가 형성될 수 있다. 돌기(135)는 내부에 배터리 셀(110)을 고정할 수 있다. 돌기(135)는 단위 케이스(130)의 내부 중앙으로 돌출될 수 있다. 돌기(135)들은 제1방향(12)으로 일정거리 이격되어 위치할 수 있다. 서로 인접하는 돌기(135)들은 배터리 셀(110)의 길이만큼 이격되어 위치할 수 있다. 단위 케이스(130) 내부에 돌기(135)가 형성되어 배터리 셀(110)을 고정할 수 있으며, 외부의 충격에 의해 단위 케이스(130) 내부에 배터리 셀(110)들이 서로 부딪혀 파손되는 것을 방지할 수 있다.
단위 케이스(130) 내부의 배터리 셀(110)들의 외면은 단위 케이스(130)의 내부 중공면과 밀착될 수 있다. 즉, 배터리 셀(110)들의 외면은 단위 케이스(130)의 내면과 직접 접촉될 수 있다. 배터리 셀(110)들이 단위 케이스(130)의 내면과 직접 접촉하여, 배터리 셀(110)의 열을 단위 케이스(130)로 전달할 수 있다. 단위 케이스(130)가 열전도성이 좋은 알루미늄 재질로 제공되는 경우, 배터리 셀(110)로부터 받은 열을 외부로 방출할 수 있어, 배터리 셀(110)을 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 단위 케이스(130)의 내부에 인접하는 배터리 셀(110)들은 서로 전극 단자가 직접 접촉될 수 있다.
전극 리드(150)는 양극 리드(151)와 음극 리드(153)를 포함한다. 양극 리드(151)는 단위 모듈(100)의 일측면에 위치할 수 있다. 양극 리드(151)의 일단은 단위 케이스(130)의 외부로 노출될 수 있다. 양극 리드(151)의 타단은 내부의 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.
음극 리드(153)의 일단은 단위 케이스(130)의 외부로 노출될 수 있다. 음극 리드(153)의 타단은 내부의 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 모듈 케이스(200)는 내부에 빈 공간을 가질 수 있다. 모듈 케이스(200)는 중공이 형성된 튜브 형태로 제공될 수 있다. 모듈 케이스(200)는 원통형상으로 제공될 수 있다. 모듈 케이스(200)의 내부 공간에는 복수개의 단위 모듈(100)이 위치할 수 있다. 모듈 케이스(200)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 모듈 케이스(200)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 모듈 케이스(200)가 알루미늄 재질로 제공되는 경우, 외부의 충격으로부터 단위 모듈(100)을 보호할 수 있다. 또한, 배터리 셀(110)에서 발생한 열을 단위 모듈(100) 케이스에서 모듈 케이스(200)로 전단 받아 외부로 방출 할 수 있어, 냉각 효과를 상승 시킬 수 있다. 모듈 케이스(200) 중 제1방향(12)의 양측면은 개방된 형태로 제공될 수 있다.
모듈 케이스(200) 내부에는 걸림턱(210)이 제공될 수 있다. 걸림턱(210)은 모듈 케이스(200) 중 제1방향(12)의 양측 끝단부에 한 쌍이 제공될 수 있다. 걸림턱(210)은 모듈 케이스(200)의 내부 중앙을 향해 돌출된 형상으로 제공될 수 있다. 걸림턱(210)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 걸림턱(210)의 일단은 단위 모듈(100)의 일부와 접촉되어, 단위 모듈(100)이 모듈 케이스(200)의 외부로 빠져 나오는 것을 방지할 수 있다. 또한, 걸림턱(210)은 후술하는 모듈 케이스(200)와 엔드 플레이트(300)의 결합력을 상승시킬 수 있다.
도 8은 도 1의 엔드 플레이트의 정면도이다. 도 1 내지 도 3, 도 8을 참고하면, 엔드 플레이트(300)는 한 쌍이 제공될 수 있다. 한 쌍의 엔드 플레이트(300)는 모듈 케이스(200)의 제1방향(12)의 양측면에 결합될 수 있다. 엔드 플레이트(300)는 원통 형상을 제공 될 수 있다. 엔드 플레이트(300)의 일측면에는 후술하는 커넥팅 부재(500)가 결합되며, 타측면에는 연결 부재(400)가 위치할 수 있다.
엔드 플레이트(300)는 수용홈(310)이 형성될 수 있다. 수용홈(310)은 모듈 케이스(200)의 일부분이 삽입될 수 있다. 수용홈(310)은 그 단면이 링 형상으로 제공될 수 있다. 수용홈(310)은 엔드 플레이트(300)의 면 중 모듈 케이스(200)와 마주보는 면에 형성될 수 있다. 수용홈(310)은 모듈 케이스(200)의 일부분이 삽입되며, 엔드 플레이트(300)와 모듈 케이스(200)를 결합시킬 수 있다. 엔드 플레이트(300)에 형성된 수용홈(310)을 통해서 엔드 플레이트(300)와 모듈 케이스(200) 간에 결합력을 상승시킬 수 있다. 상술한 예와는 달리, 엔드 플레이트(300)와 모듈 케이스(200)는 용접 결합, 볼팅 결합 등 다양한 결합 방식으로 결합될 수 있다.
연결 부재(400)는 단위 모듈(100)의 전극 리드(150)들과 전기적으로 결합될 수 있다. 연결 부재(400)는 엔드 플레이트(300)에 위치할 수 있다. 연결 부재(400)는 단위 모듈(100)의 전극 리드(150)와 전기적으로 결합될 수 있다.
연결 부재(400)는 몸체부(410) 및 결합홈(430)을 포함한다. 몸체부(410)는 그 단면이 원형의 형상을 가질 수 있다.
결합홈(430)은 몸체부(410)의 내부에 형성될 수 있다. 결합홈(430)은 복수개 제공될 수 있다. 결합홈(430)은 단위 모듈(100)의 개수와 대응되는 개수로 제공될 수 있다. 복수개의 결합홈(430)은 수용홈(310)의 내측에 위치할 수 있다. 결합홈(430)에는 단위 모듈(100)의 전극 리드(150)가 결합될 수 있다. 일 예로 단위 모듈(100)의 전극 리드(150) 중 양극 리드(151)가 삽입될 수 있다. 결합홈(430)은 전극 리드(150)와 대응되는 형상으로 제공될 수 있다.
커넥팅 부재(500)는 배터리 모듈(10)을 외부기기와 연결시켜줄 수 있다. 커넥팅 부재(500)는 앤드 플레이트의 외측면에 결합될 수 있다. 커넥팅 부재(500)는 한 쌍의 엔드 플레이트(300)에 각각 제공될 수 있다.
도면에 도시 하지 않았으나, 배터리 모듈(10)은 센싱 부재를 더 포함할 수 있다. 센싱 부재는 단위 모듈(100)들의 전압을 센싱하고 센싱된 정보를 외부로 전송하도록 할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에서는 단위 모듈(100)의 단위 케이스(130) 및 모듈 케이스(200)가 원통 형상으로 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 그 케이스의 형상은 이에 한정되지 않으며, 직육면체, 다면체 등의 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
본 발명은 원통 형상의 단위 모듈(100) 및 복수개의 단위 모듈(100)을 가지는 원통 형상의 모듈 케이스(200)를 가지는 배터리 모듈(10)을 제공하는 발명으로, 기존의 없던 신규한 구조의 배터리 모듈(10) 구조를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 간단한 배터리 모듈(10) 구조로 그 제조 공정이 간단하며, 단위 모듈(100) 내부에 복수개의 배터리 셀(110)들을 밀집시켜 배터리 모듈(10)의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 단위 모듈(100) 내부에 배터리 셀(110)들을 전기적을 접촉시켜 전기적 연결이 쉽다. 또한, 전극 리드(150)들은 연결 부재(400)의 결합홈(430)에 결합시켜 단위 모듈(100)의 전기적 연결이 쉬운 장점이 있다. 또한, 엔드 플레이트(300)와 모듈 케이스(200)의 결합을 통해서 각 구성 요소들 간에 결합력을 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 모듈(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 배터리 팩에는 배터리 모듈(10) 이외에, 이러한 배터리 모듈(10)을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치가 더 포함될 수 있다. 일 예로 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 자동차는 본 발명에 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩을 하나 이상 포함 할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 배터리 모듈 100: 단위 모듈
110: 배터리 셀 130: 단위 케이스
150: 전극리드 200: 모듈 케이스
210: 걸림턱 300: 엔드 플레이트
310: 수용홈 400: 연결부재
410: 몸체부 430: 결합홈
500: 커넥팅 부재

Claims (16)

  1. 하나 또는 복수개의 단위 모듈; 및
    내부에 복수개의 단위 모듈이 놓이는 수용 공간을 가지는 모듈 케이스를 포함하되,
    상기 단위 모듈은,
    중공이 형성된 튜브 형태의 단위 케이스;
    캔형 이차 전지 형태로 구성되고, 상기 단위 케이스의 중공에 위치하며, 길 이 방향을 따라 일 방향으로 나란하게 배치되고, 상호 전기적으로 연결된 복수개의 배터리 셀; 및
    상기 단위 모듈의 일측면에 위치하는 양극 리드 및 타측면에 위치하는 음극 리드를 가지는 전극 리드를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위 케이스 및 상기 배터리 셀은 원통형상으로 제공되는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 외면은 상기 단위 케이스의 내부 중공면에 밀착되는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위 케이스 내부에 인접하는 상기 배터리 셀들은 서로 전극 단자가 직접 접촉되는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단위 케이스의 내부에는 복수개의 돌기가 형성되며, 상기 돌기는 상기 단위 케이스의 내부 중앙으로 돌출되고, 서로 인접하는 상기 돌기들은 상기 배터리 셀의 길이만큼 이격되어 위치하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단위 케이스의 외주면에는 원주 방향을 따라 형성되는 복수개의 홈이 제공되는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단위 케이스 및 상기 모듈 케이스는 알루미늄 재질을 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은
    상기 모듈 케이스의 양 측면에 위치하는 한 쌍의 엔드 플레이트; 및
    상기 엔드 플레이트의 면 중 상기 단위 모듈과 마주보는 면에 위치하며, 상기 단위 모듈의 전극 리드들과 전기적으로 연결되는 연결 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모듈 케이스 및 상기 엔드 플레이트는 원통 형상으로 제공되는 배터리 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연결 부재는,
    몸체부; 및
    상기 몸체부의 내부에 형성되는 복수개의 결합홈을 포함하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 결합홈에는 상기 단위 모듈들의 상기 전극 리드가 삽입되는 배터리 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트에는 상기 모듈 케이스의 일부분이 삽입될 수 있도록 수용홈이 형성되며, 상기 수용홈은 그 단면이 링 형상으로 형성되는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 결합홈은 상기 수용홈의 내측에 복수개 위치하는 배터리 모듈.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 외부기기와 연결되며, 상기 엔드 플레이트의 외측면에 결합되는 커넥팅 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  16. 제15항의 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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