KR20180035255A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20180035255A KR1020160124596A KR20160124596A KR20180035255A KR 20180035255 A KR20180035255 A KR 20180035255A KR 1020160124596 A KR1020160124596 A KR 1020160124596A KR 20160124596 A KR20160124596 A KR 20160124596A KR 20180035255 A KR20180035255 A KR 20180035255A
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이길호
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Abstract

본 발명의 배터리 모듈은 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 고정되는 복수의 고정부와 상기 복수의 고정부를 연결하고 상기 배터리 셀의 팽창에 의해 인장되도록 구성되는 변형부를 포함하는 브래킷; 및 상기 복수의 고정부를 경유하여 충전 공급 회로와 연결되고, 상기 변형부의 휨 변형에 의해 절단되도록 구성되는 도선;를 포함한다.

Description

배터리 모듈{Battery Module}
본 발명은 배터리 셀의 과충전을 차단할 수 있도록 구성된 배터리 모듈에 관한 것이다.
2차 전지용 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀을 포함한다. 각각의 배터리 셀은 전원공급부와 연결되어 충전된다.
배터리 셀은 설정된 크기의 전류를 충전한다. 그러나 전원공급부의 이상으로 배터리 셀에 과전류가 공급되어, 배터리 셀에 설정된 크기 이상의 전류가 충전될 수 있다. 이 경우, 배터리 셀은 1차적으로 변형을 일으키고, 추가적인 과충전이 이루어지면 폭발 등의 안전사고를 유발할 수 있다.
따라서, 배터리 셀의 과충전 상태를 신속하고 정확하게 감지할 수 있는 안정장치 또는 이러한 안정장치를 구비한 배터리 모듈의 개발이 필요하다.
참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 및 2가 있다.
KR 2013-0044877 A KR 2014-0032165 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리 셀의 과충전 상태를 신속하게 감지할 수 있도록 구성된 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 고정되는 복수의 고정부와 상기 복수의 고정부를 연결하고 상기 배터리 셀의 팽창에 의해 인장되도록 구성되는 변형부를 포함하는 브래킷; 및 상기 복수의 고정부를 경유하여 충전 공급 회로와 연결되고, 상기 변형부의 휨 변형에 의해 절단되도록 구성되는 도선;을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈에서 상기 복수의 고정부에는 상기 도선을 고정하기 위한 돌기가 형성된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈에서 상기 변형부의 두께 또는 폭은 상기 복수의 고정부의 두께 또는 폭보다 작다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈에서 상기 변형부에는 상기 도선을 향해 돌출되어 상기 변형부의 휨 변형 시 상기 도선을 절단하도록 구성된 칼날이 형성된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 상기 브래킷 및 도선을 덮도록 구성되는 덮개를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈은 배터리 셀의 일면에 배치되는 제1부재; 상기 배터리 셀의 일면에 배치되고, 상기 제1부재와 연결되는 제2부재; 및 상기 제1부재 및 상기 제2부재에 감긴 상태로 상기 배터리 셀의 충전 공급 회로와 연결되는 도선;을 포함하고, 상기 제1부재는, 상기 제2부재와의 연결 지점으로부터 상기 제2부재의 일 단을 향해 연장되는 연장부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈에서 상기 제1부재 및 상기 제2부재에는 상기 도선이 감길 수 있는 돌기가 형성된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈에서 상기 연장부에는 상기 도선을 절단하기 위한 칼날이 형성된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈에서 상기 제1부재와 상기 제2부재의 연결 지점은 상기 배터리 셀의 이등분 지점이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈에서 상기 제2부재에는 상기 연장부를 수용하는 홈이 형성된다.
본 발명은 배터리 셀의 과충전을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 브래킷과 도선의 확대 정면도
도 3은 도 1에 도시된 배터리 모듈의 사용 예를 설명하기 위한 배터리 모듈의 평면도
도 4는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 변형 형태를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈의 정면도
도 6은 도 5에 도시된 브래킷의 확대 사시도
도 7은 도 5에 도시된 배터리 모듈의 사용 예를 설명하기 위한 배터리 모듈의 평면도
도 8은 도 5에 도시된 배터리 모듈의 변형 형태를 나타낸 평면도
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하여 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 설명한다.
일 실시 예에 따른 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)을 포함한다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)은 설정된 크기의 전압 및 전류를 저장하도록 구성된 다수의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(110)은 충전공급회로(140)와 연결되며, 충전공급회로(140)를 통해 설정된 크기의 전류를 공급받을 수 있다.
배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)을 보관하도록 구성된 하우징을 포함한다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)은 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 다수의 배터리 셀(110)을 일체로 수용할 수 있는 하나 이상의 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 배터리 셀(110)의 상부 또는 하부만을 수용하거나 또는 배터리 셀(110)의 전체를 수용할 수 있는 면체 형상일 수 있다.
배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)의 과충전 상태를 인지하는 수단을 포함한다. 참고로, 본 실시 예에서는 브래킷(120)이 상기 수단을 대신하도록 구성된다.
브래킷(120)은 배터리 셀(110)에 배치된다. 예를 들어, 브래킷(120)은 과충전에 의해 팽창되는 배터리 셀(110)의 변형을 쉽게 감지할 수 있도록 배터리 셀(110)의 일면에 배치될 수 있다. 그러나 브래킷(120)의 배치위치가 배터리 셀(110)의 일면으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 브래킷(120)은 배터리 셀(110)의 양면에 각각 배치될 수도 있다.
브래킷(120)은 고정부(121, 122) 및 변형부(123)를 포함한다. 고정부(121, 122)는 배터리 셀(110)의 가장자리에 견고하게 고정된다. 예를 들어, 한 쌍의 고정부(121, 122)는 배터리 셀(110)의 일면의 양 모서리에 각각 고정될 수 있다. 변형부(123)는 한 쌍의 고정부(121, 122)를 연결하도록 구성된다. 예를 들어, 변형부(123)의 일 단은 제1고정부(121)와 연결되고, 변형부(123)의 타 단은 제2고정부(122)와 연결된다. 변형부(123)는 배터리 셀(110)의 팽창에 의해 쉽게 변형되도록 구성된다. 예를 들어, 변형부(123)는 배터리 셀(110)의 작은 체적변화에도 쉽게 인장되도록 고정부(121, 122)보다 작은 폭 또는 두께를 가질 수 있다.
브래킷(120)은 후술하는 도선(130)의 고정을 위한 구성을 포함한다. 예를 들어, 브래킷(120)은 도선(130)이 감길 수 있는 돌기(127, 128)를 포함한다. 돌기(127, 128)는 고정부(121, 122)에 각각 형성된다.
배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)의 과충전을 방지하기 위한 수단을 포함한다. 참고로, 본 실시 예에서는 도선(130)이 상기 수단을 대신하도록 구성된다.
도선(130)은 충전공급회로(140)와 연결되며, 충전공급회로(140)의 작동을 중지시킬 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 도선(130)과 충전공급회로(140)는 폐쇄회로를 구성하며, 도선(130)의 절단은 충전공급회로(140)의 작동을 중지시킬 수 있다.
도선(130)은 브래킷(120)과 평행하게 배치된다. 예를 들어, 도선(130)은 제1고정부(121), 변형부(123), 제2고정부(122)를 순차적으로 지나 제1고정부(121)로 회귀하는 형태로 배치된다.
도선(130)은 파단 직선 상태로 유지된다. 예를 들어, 제1고정부(121)의 돌기(127)와 제2고정부(122)의 돌기(128)에 감긴 도선(130)의 장력은 도선(130)의 파단 응력과 대체로 비슷할 수 있다. 이에 따라 미세한 응력이 도선(130)에 작용하면, 도선(130)는 그대로 절단될 수 있다.
도선(130)은 절연처리될 수 있다. 예를 들어, 도선(130)은 수지 등의 재질로 피복될 수 있다.
배터리 모듈(100)은 덮개(150)를 더 포함한다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)은 전술된 브래킷(120) 및 도선(130)을 외부의 충격으로부터 보호하도록 구성된 덮개(150)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 브래킷과 정면 형태를 설명한다.
브래킷(120)은 배터리 셀(110)의 과충전에 의해 변형되도록 구성된다. 예를 들어, 브래킷(120)의 변형부(123)는 배터리 셀(110)의 과충전에 의한 배터리 셀(110)의 팽창 시 인장되거나 또는 배터리 셀(110)의 외형에 따라 휘어질 수 있다. 이를 위해 변형부(123)의 폭(w2)은 도 2에 도시된 바와 같이 고정부(121, 122)의 폭(w1)보다 작게 구성된다.
도선(130)은 배터리 셀(110)의 과충전에 의한 배터리 셀(110)의 체적 변화를 그대로 전달받을 수 있도록 브래킷(120)과 결합한다. 예를 들어, 도선(130)은 배터리 셀(110)의 체적변화가 가장 잘 일어나는 영역(즉, 중심부)에 배치된다. 또한, 도선(130)은 배터리 셀(110)의 체적 변화에 의해 쉽게 절단될 수 있도록 브래킷(120)의 돌기(127, 128)에 팽팽한 상태로 연결된다. 참고로, 응력에 따른 물체의 변형률은 물체의 길이 비례하므로, 도선(130)의 용이한 절단을 위해서는 돌기(127)와 돌기(128) 간의 거리(L)가 작을수록 좋다.
도 3을 참조하여 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 사용 예를 설명한다.
위와 같이 구성된 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)의 과충전을 신속히 감지하여 배터리 셀(110)로의 전류공급을 차단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(110)이 도 3에 도시된 바와 같이 과충전에 의해 팽창하게 되면, 변형부(123)가 인장되면서 돌기(127)와 돌기(128) 간의 거리가 늘어나게 된다. 이는 도선(130)에 가해지는 장력을 증가시키고, 도선(130)의 절단과 충전공급회로(140)의 단선을 야기하여, 배터리 셀(110)로의 전류 공급을 중지시키게 된다.
도 4를 참조하여 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 변형 형태를 설명한다.
본 실시 예의 변형 형태에 따르면, 변형부(123)는 인장변형이 용이하도록 구성된다. 예를 들어, 본 실시 예에서 변형부(123)의 두께(t2)는 고정부(121, 122)의 두께(t1)보다 작을 수 있다.
아울러, 변형 형태에 따른 배터리 모듈(100)은 도선(130)의 신속한 절단을 가능케 하는 칼날(129)을 더 포함할 수 있다. 칼날(129)은 변형부(123)에 형성된다. 이와 같이 구성된 칼날(129)은 정상 상태에서는 도선(130)과 접촉하지 않으나, 배터리 셀(110)의 팽창 시에는 도선(130)과 맞닿아 도선(130)을 절단시킬 수 있다.
다음에서는 도 5를 참조하여 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈을 설명한다. 참고로, 전술된 실시 예와 동일한 구성요소는 전술된 실시 예와 동일한 도면부호를 사용하고 이들 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 예에 따른 배터리 모듈(102)은 브래킷(120)의 형태에 있어서 전술된 실시 예와 구별된다. 예들 들어, 본 실시 예에 따른 브래킷(120)은 2개의 부재(124, 126)가 힌지 등을 통해 접히도록 연결된 형태이다.
도 6을 참조하여 브래킷의 상세 구조를 설명한다.
브래킷(120)은 대체로 동일한 길이를 갖는 제1부재(124)와 제2부재(126)를 포함한다. 제1부재(124)와 제2부재(126)는 핀(160)에 의해 연결된다. 예를 들어, 제1부재(124)와 제2부재(126)는 경첩부(1202)에 끼워지는 핀(160)에 의해 접철 가능하게 연결된다. 이와 같이 연결된 제1부재(124)와 제2부재(126)는 배터리 셀(110)의 팽창변형 시 전방으로 돌출되면서 접힐 수 있다.
제1부재(124)는 제2부재(126) 방향으로 돌출되는 연장부(125)를 포함한다. 연장부(125)는 배터리 셀(110)의 정상 상태에서는 제2부재(126)의 홈에 끼워져 도선(130)과 접촉하지 않으나, 배터리 셀(110)의 과충전에 의한 팽창변형 시에는 제1부재(124)와 제2부재(126)의 연결지점을 기준으로 선회하면서 도선(130)과 접촉하게 된다.
돌기(127, 128)는 제1부재(124)와 제2부재(126)에 각각 형성된다. 돌기(127, 128)는 도선(130)이 감길 수 있는 공간을 제공하며, 도선(130)이 연장부(125)의 상에 위치될 수 있도록 연장부(125)와 나란하게 배치된다.
도 7을 참조하여 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈의 사용 예를 설명한다.
위와 같이 구성된 배터리 모듈(102)은 제1부재(124)와 제2부재(126)의 연결지점을 기준으로 돌출되는 연장부(125)를 통해 도선(130)을 더욱 효과적으로 절단시킬 수 있다.
배터리 셀(110)이 과충전에 의해 팽창하면, 제1부재(124)와 제2부재(126)의 연결지점은 도 7에 도시된 바와 같이 배터리 셀(110)의 팽창변위만큼 이동하면서 접히게 된다. 이러한 제1부재(124)와 제2부재(126)의 변위는 매우 작으므로, 도선(130)의 절단에 필요한 응력을 도출하기 어렵다.
그러나, 연장부(125)의 단부는 제1부재(124)와 제2부재(126)의 연결지점을 기준으로 연장부(125)의 길이에 비례하여 전방으로 돌출되므로, 도선(130)의 절단에 필요한 응력을 충분히 발휘할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 배터리 모듈(102)은 배터리 셀(110)의 과충전에 의한 미세한 체적변화를 감지하여 배터리 셀(110)로 공급되는 전류를 신속하게 차단할 수 있다.
도 8을 참조하여 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈의 변형 형태를 설명한다.
변형 형태에 따른 배터리 모듈(102)은 도선(130)의 신속한 절단을 가능케 하는 칼날(129)을 더 포함할 수 있다. 칼날(129)은 연장부(125)의 끝 부분에 형성된다. 이와 같이 구성된 칼날(129)은 정상 상태에서는 도선(130)과 접촉하지 않으나, 배터리 셀(110)의 팽창 시에는 연장부(125)와 함께 도선(130) 쪽으로 돌출되어 도선(130)을 절단시킬 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.
100, 102 배터리 모듈
110 배터리 셀
120 브래킷
121, 122 고정부
123 변형부
124 제1부재
125 연장부
126 제2부재
127, 128 돌기
129 칼날
130 도선
140 충전공급회로
150 덮개

Claims (10)

  1. 배터리 셀;
    상기 배터리 셀에 고정되는 복수의 고정부와 상기 복수의 고정부를 연결하고 상기 배터리 셀의 팽창에 의해 인장되도록 구성되는 변형부를 포함하는 브래킷; 및
    상기 복수의 고정부를 경유하여 충전 공급 회로와 연결되고, 상기 변형부의 휨 변형에 의해 절단되도록 구성되는 도선;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 고정부에는 상기 도선을 고정하기 위한 돌기가 형성되는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변형부의 두께 또는 폭은 상기 복수의 고정부의 두께 또는 폭보다 작은 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변형부에는 상기 도선을 향해 돌출되어 상기 변형부의 휨 변형 시 상기 도선을 절단하도록 구성된 칼날이 형성되는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 브래킷 및 도선을 덮도록 구성되는 덮개를 포함하는 배터리 모듈.
  6. 배터리 셀의 일면에 배치되고, 연결 부위를 중심으로 접철되도록 결합하는 제1부재 및 제2부재를 포함하는 브래킷; 및
    상기 제1부재 및 상기 제2부재에 감긴 상태로 상기 배터리 셀의 충전 공급 회로와 연결되는 도선;
    를 포함하고,
    상기 제1부재는, 상기 제2부재와의 연결 지점으로부터 상기 제2부재의 일 단을 향해 연장되는 연장부를 포함하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1부재 및 상기 제2부재에는 상기 도선이 감길 수 있는 돌기가 형성되는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 연장부에는 상기 도선을 절단하기 위한 칼날이 형성되는 배터리 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 연결 지점은 상기 배터리 셀의 이등분 지점인 배터리 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2부재에는 상기 연장부를 수용하는 홈이 형성되는 배터리 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130044877A (ko) 2011-10-25 2013-05-03 현대자동차주식회사 배터리의 과충전 방지장치
KR20140032165A (ko) 2012-09-06 2014-03-14 현대자동차주식회사 전기자동차 배터리모듈 안전장치
KR20150058730A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 현대모비스 주식회사 배터리의 과충전 방지 장치
KR20160048658A (ko) * 2014-10-24 2016-05-04 타이코에이엠피 주식회사 센싱 모듈 조립체 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체

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