KR20180035597A - 배터리 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀; 및 복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스; 를 포함하는 배터리 모듈로서, 상기 복수의 배터리 셀들 중 배터리 셀의 폭 방향을 따라 상호 인접한 배터리 셀들은 서로 수직하게 배치된다.

Description

배터리 모듈{Battery module}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 배터리 셀의 적층 방향에 수직한 방향으로 가해지는 힘에 대한 강성이 크게 향상된 배터리 모듈에 관한 것이다.

복수의 파우치 타입 배터리 셀을 적층하여 얻어진 적층체를 포함하는 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀의 적층 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 높은 강성을 가질 수 있으나, 배터리 셀의 적층 방향과 수직한 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 매우 취약하다.

도 1을 참조하면, 모듈 케이스(2) 내에서 복수의 파우치 타입 배터리 셀(1)을 한 방향으로 적층시키는 방식으로 제조된 종래의 배터리 모듈이 나타나 있다.

이러한 종래의 배터리 모듈의 경우, 일 방향을 따라 적층된 배터리 셀(1)들에 대해 적층 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 어느정도 강성이 확보될 수 있으나, 적층 방향과 수직한 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 강성이 약할 수 밖에 없는 구조이기 때문에, 랜덤하게 가해지는 충격에 대해서는 취약할 수 밖에 없게 된다.

따라서, 정해진 방향이 없이 랜덤하게 가해지는 충격에 대해서 안정성을 갖는 배터리 모듈 구조의 개발이 요구되는 실정이다.

본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 배터리 셀들의 배치 구조를 개선하여 일정한 방향성 없이 랜덤하게 가해지는 외부 충격에 대해 충분한 강성을 갖는 배터리 모듈을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀; 및 복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스; 를 포함하는 배터리 모듈로서, 상기 복수의 배터리 셀들 중 배터리 셀의 폭 방향을 따라 상호 인접한 배터리 셀들은 서로 수직하게 배치된다.

상기 배터리 모듈의 중심부에는 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 관통되는 빈 공간이 형성될 수 있다.

상기 배터리 모듈은, 상기 빈 공간에 삽입되는 보강 심을 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 배터리 셀은, 상기 보강 심을 둘러싸는 복수의 제1 배터리 셀; 및 상기 4개의 배터리 셀을 둘러싸는 복수의 제2 배터리 셀; 을 포함할 수 있다.

상기 제2 배터리 셀의 단변의 길이는 제1 배터리 셀의 단변의 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.

상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀은 각각 4개씩 구비될 수 있다.

상기 배터리 셀은, 파우치 타입 배터리 셀일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 셀 배치 구조의 개선을 통해 배터리 셀 적층 방향뿐만 아니라, 그와 수직한 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서도 충분한 강성을 갖는 배터리 모듈을 제조할 수 있게 된다.

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 아니 된다.
도 1은 종래의 배터리 모듈에 적용된 배터리 셀 배치 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용된 배터리 셀 배치 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈을 A-A' 선을 따라 절개한 단면을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 배터리 셀의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 랜덤한 방향의 충격에 대해서 모두 우수한 강성을 가짐을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 전체적인 구조를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용된 배터리 셀 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈을 A-A' 선을 따라 절개한 단면을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 모듈 케이스(10) 및 복수의 배터리 셀(20, 30)을 포함하는 형태로 구현될 수 있고, 배터리 셀(20,30)의 배치에 따라 배터리 모듈(10)의 중심부에 형성되는 빈 공간에 삽입되는 보강 심(40)을 더 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.

상기 복수의 배터리 셀(20,30)은, 예를 들어, 파우치 타입 배터리 셀이 적용될 수 있다. 도 4를 참조하면, 이러한 파우치 타입 배터리 셀은, 전극 조립체(21), 전극 조립체(21)를 수용한 채로 테두리 영역이 열 융착되어 전극 조립체(21)를 밀봉 하는 파우치 케이스(22), 그리고 전극 조립체(21)와 연결되어 파우치 케이스(22)의 외측으로 인출되는 한 쌍의 전극 리드(23)를 포함한다.

이러한 배터리 셀(20,30)은, 도 4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대 방향으로 인출된 형태를 가질 수도 있고, 필요에 따라서는 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극 리드가 서로 동일한 방향으로 인출된 형태를 가질 수도 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈은, 모듈 케이스(10) 내에 배치되는 복수의 배터리 셀(20,30)들이 서로 수직하게 배치되어 있기도 하고, 서로 나란하게 배치되어 있기도 하다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 복수의 배터리 셀들은, 보강 심(40)을 둘러싸고 있는 4개의 제1 배터리 셀(20)들과 이러한 제1 배터리 셀(20)들을 둘러싸는 또 다른 4개의 제2 배터리 셀(30)들을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 이러한 형태로 제한되는 것은 아니며, 보강 심(40)을 둘러싸는 4개의 제1 배터리 셀(20)들 만으로 구성될 수도 있고, 또는 상술한 4개의 제2 배터리 셀(30)들을 둘러싸는 또 다른 배터리 셀들을 더 포함할 수도 있는 것이다.

한편, 상기 배터리 셀(20,30)들간의 배치 형태를 살펴보면, 배터리 셀(20,30)의 폭 방향(즉 도 4에 도시된 배터리 셀(20)의 단면(S)이 연장되는 방향)을 따라 서로 인접한 배터리 셀(20,30)들은 서로 수직하게 배치된다.

이처럼, 상기 배터리 셀(20,30)의 폭 방향을 따라 인접한 배터리 셀(20,30) 끼리는 서로 수직을 이루도록 배치하게 되면, 제1 배터리 셀(20)들 각각의 단변(S, 도 4 참조)이 대략 정사각형을 이루게 되고, 이러한 정사각형의 내부에는 빈 공간이 형성되는데, 이러한 빈 공간 내에 보강 심(40)을 삽입함으로써 구조적 안정성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 배터리 모듈이, 제1 배터리 셀(20) 둘레를 감싸는 제2 배터리 셀(30)을 더 구비하는 형태로 구현되는 경우에는, 상기 제2 배터리 셀(30)들 각각의 단변(S) 역시 대략 정사각형을 이루게 되며, 이처럼 제2 배터리 셀(30)들이 제1 배터리 셀(20)들을 감싸는 형태를 갖기 위해서 제2 배터리 셀(30)의 단변의 길이가 제1 배터리 셀(30)의 단변의 길이보다 더 길게 형성된다.

또한, 상기 제1 배터리 셀(20)들 각각의 단변의 길이는 서로 동일하고, 마찬가지로 제2 배터리 셀(30)들 각각의 단변의 길이 역시 서로 동일하게 형성된다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀의 폭 방향을 따라 인접한 배터리 셀 간에는 서로 수직한 배치를 이루고, 배터리 모듈 중심부에 형성되는 빈 공간에는 보강 심(40)을 설치한 구조를 가짐으로써 도 6에 나타난 바와 같이, 여러 방향에서 충격이 가해지더라도 이에 대한 충분한 강성을 갖는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 보강 심(40)은, 중심부가 비어 있는 관 형태를 가질 수 있는데, 이와 같이 보강 심(40)의 중심부가 비어 있는 경우, 빈 공간을 냉각 유로로 이용할 수 있게 됨으로써 배터리 모듈의 냉각 성능 역시 향상시킬 수 있다.

이처럼 중심부가 비어 있는 관 형태의 보강 심(40)을 적용하여 냉각 성능을 향상시키고자 하는 경우에는, 모듈 케이스(10) 자체에도 보강 심(40)의 길이 방향 양 단부와 대응되는 위치에 홀이나 슬릿 등과 같이 외부로 열을 배출할 수 있는 통로를 만들어 줌으로써 배터리 냉각 성능을 극대화 할 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.

10: 모듈 케이스
20: 제1 배터리 셀
30: 제2 배터리 셀
40: 보강 심
21: 전극 조립체
22: 파우치 케이스
23: 전극 리드
S: 단변
L: 장변

Claims (7)

1. 복수의 배터리 셀; 및
   복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스;
   를 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
   상기 복수의 배터리 셀들 중 배터리 셀의 폭 방향을 따라 상호 인접한 배터리 셀들은 서로 수직하게 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 모듈의 중심부에는 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 관통되는 빈 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 배터리 모듈은, 상기 빈 공간에 삽입되는 보강 심을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 배터리 셀은,
   상기 보강 심을 둘러싸는 복수의 제1 배터리 셀; 및
   상기 4개의 배터리 셀을 둘러싸는 복수의 제2 배터리 셀;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 배터리 셀의 단변의 길이는 제1 배터리 셀의 단변의 길이보다 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀은 각각 4개씩 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 셀은, 파우치 타입 배터리 셀인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.

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