KR20210011588A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20210011588A
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fixing member
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이승훈
김관용
김상연
이태구
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에스케이이노베이션 주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 모듈에 포함되는 한 쌍의 버스 바 고정부재를 연결하는 지지부재의 형상을 변경함으로써, 지지부재의 부피를 감소시켜 운송효율, 경제성을 향상시키면서, 배터리 셀의 방열성을 개선하고, 배터미 모듈의 조립을 용이하게 할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈{Battery Module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
배터리 모듈(Battery Module)은 배터리 셀(Battery Cell)을 외부충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 일종의 배터리 조립체를 의미한다.
일반적으로 배터리 모듈은 다수개의 배터리 셀, 배터리 셀의 배터리 탭을 전기적으로 연결하는 버스 바(Bus bar), 배터리 셀을 고정 및 배열하는 고정부재를 포함할 수 있다. 배터리 모듈에 포함되는 버스 바의 경우, 특정 부재에 고정되어 배터리 셀들을 전기적으로 연결할 수 있으며, 일반적으로 해당 부재를 버스 바 고정부재라고 한다.
도 1은 일반적인 버스 바 고정부재를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 버스 바 고정부재는 서로 이격되어 배치되는 제1버스 바 고정부재(11)와 제2버스 바 고정부재(12)로 이루어질 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 제1버스 바 고정부재(11)와 제2버스 바 고정부재(12) 사이에는 배터리 셀 다수개가 배열될 수 있고, 배열된 배터리 셀의 양단에 형성된 셀 탭이 제1버스 바 고정부재(11) 및 제2버스 바 고정부재(12) 각각에 형성된 홀(13) 삽입되며, 버스 바(미도시)가 제1버스 바 고정부재(11) 및 제2버스 바 고정부재(12)의 표면에서 각각의 탭과 결합되어, 배터리 셀들을 전기적으로 결합시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1버스 바 고정부재(11) 및 제2버스 바 고정부재(12)의 상단에는 디귿자 형상의 연결부재(20)가 결합된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연결부재(20)의 상면에는 배터리 셀의 상태를 센싱을 위한 센서와 연결되는 연성회로기판이 수용될 수 있는 홈(21)이 형성되어 있으며, 연결부재(20)는 디귿자 형상으로 형성되어 절곡된 양단(22)이 제1버스 바 고정부재(11)와 제2버스 바 고정부재(12)와 결합된다.
도 1에 도시된 바와 같은 배터리 모듈에 포함되는 연결부재(20)는 연성회로기판을 지지하기 위해 필요한 부재이지만, 디귿자 형상으로 형성되기 때문에 적재가 용이하지 않아 운송과정에서 부피를 많이 차지하고, 연결부재(20)의 하부에 위치한 배터리 셀에서 발생하는 열이 외부로 용이하게 배출되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 일반적으로 배터리 모듈의 조립은 도 1에 도시된 한 쌍의 버스 바 고정부재와 연결부재(20)가 결합된 상태에서 배터리 셀의 셀 탭을 제1버스 바 고정부재(11) 및 제2버스 바 고정부재(12) 각각에 형성된 홀(13)에 삽입한 후, 배터리 셀의 셀 탭과 한 쌍의 버스 바 고정부재의 표면에 배치되는 버스 바를 용접하여 고정하는데, 용접은 제1버스 바 고정부재(11), 제2버스 바 고정부재(12) 및 연결부재(20)로 둘러싸인 공간 내부에서 이루어지기 때문에 용접을 한 후, 용접상태를 확인하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2019-0046759호("배터리 모듈 및 그 작동 방법", 공개일 2019.05.07.)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 배터리 모듈의 목적은 배터리 모듈에 포함되는 한 쌍의 버스 바 고정부재를 연결하는 지지부재의 형상을 변경함으로써, 지지부재의 부피를 감소시켜 운송효율, 경제성을 향상시키면서, 배터리 셀의 방열성을 개선하고, 배터미 모듈의 조립을 용이하게 할 수 있는 배터리 모듈을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 배터리 모듈은, 일측으로 배열되는 다수개의 배터리 셀; 다수개의 상기 배터리 셀 양단에 각각 배치되어 상기 배터리 셀의 셀 탭이 삽입되고, 상기 셀 탭을 전기적으로 연결하는 버스 바를 고정하는 한 쌍의 버스 바 고정부재; 및 바 형상으로, 양단이 상기 한 쌍의 버스 바 고정부재의 단부와 결합되어, 상기 한 쌍의 버스 바 고정부재를 서로 연결하는 지지부재; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부재는, 중단부, 상기 중단부의 양단에 형성되는 결합부, 및 상기 중단부와 상기 결합부 사이에 형성되어, 상기 결합부를 회동 가능하게 하는 힌지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합부는 서로 이격되도록 상기 중단부와 연결되는 한 쌍의 고정단;을 포함하며, 상기 지지부재가 상기 버스 바 고정부재에 결합시, 상기 한 쌍의 고정단 사이로 상기 버스 바 고정부재의 단부가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 결합부와 상기 버스 바 고정부재의 단부는 서로 끼움구조로 결합될 수 있다.
또한, 상기 힌지부의 두께는 상기 결합부 및 상기 중단부의 두께보다 작을 수 있다.
또한, 상기 힌지부는 주름 구조일 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 복수개이며, 복수개의 상기 지지부재는 서로 이격되어 상기 버스 바 고정부재와 결합될 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 양면 중, 상기 배터리 셀의 반대측 일면에 배치되는 연성 회로 기판; 을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 버스 바 고정부재의 표면에 배치되는 버스 바와 상기 배터리 셀의 리드 탭은 서로 용접되는 배터리 모듈.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 배터리 모듈에 의하면, 한 쌍의 버스 바 고정부재를 연결하는 지지부재의 형상을 바 형태로 변경함으로써 종래 판 형상의 연결부재에 비해 제조하는 원료의 양을 절감할 수 있어 경제성을 개선할 수 있고, 지지부재에 포함되는 힌지부의 구성을 통해 결합부를 회동시킬 수 있어 지지부재의 운송시 차지하는 부피를 감소시켜 운송성을 향상시킬 수 있으며, 지지부재가 바 형상을 가짐으로써, 버스 바와 배터리 셀 탭을 연결하는 용접부분의 상태를 보다 용이하게 파악할 수 있고, 배터리 모듈의 조립시 배터리 셀에서 발생하는 열이 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 배터리 모듈에 포함되는 버스 바 고정부재 및 연결부재의 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈 중 일부의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈의 지지부재의 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈의 지지부재의 부분 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈의 일부의 분해 및 결합 사시도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 모듈의 지지부재의 부분 단면도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 배터리 모듈의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈 중 일부 구성만이 분해된 상태를 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈은 배터리 셀(100), 제1버스 바 고정부재(210), 제2버스 바 고정부재(220) 및 지지부재를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 셀(100)은 다수개가 일측으로 배열되어 있으며, 배터리 셀(100)의 양단에는 셀 탭(110, 120)이 돌출되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1버스 바 고정부재(210)와 제2버스 바 고정부재(220)는 배터리 셀(110)의 양단, 즉 배터리 셀(100)에 셀 탭(110, 120)이 형성된 방향 양측에 배치될 수 있으며, 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220) 각각에는 배터리 셀(100)에 형성된 한 쌍의 셀 탭(110, 120) 중 하나가 삽입되는 셀 탭 홀(211, 221)이 형성되어 있다.
도 2에는 도시되지 않았지만, 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)의 표면에는 버스 바가 형성되어, 배터리 셀(110)들을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
지지부재는 바(Bar) 형상으로, 양단이 한 쌍의 버스 바 고정부재의 단부와 결합되어, 한 쌍의 버스 바 고정부재를 서로 연결시킨다. 지지부재는 바 형상을 가지기 때문에, 앞서 배경기술에서 도 1을 참조하여 설명했던 디귿자 형상을 가진 판 부재와 달리 지지부재의 제작에 필요한 원료의 양을 절감할 수 있어, 경제성이 향상될 수 있다. 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈에서 지지부재는 제1지지부재(310) 및 제2지지부재(320) 한 쌍으로 형성될 수 있으며, 제1지지부재(310)와 제2지지부재(320)는 한 쌍이 서로 이격되어 각각의 단부가 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)의 단부와 결합된다. 도 2를 기준으로 지지부재의 상면에는 배터리 셀의 상태를 센싱하는 센서와 연결되는 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuits Board, 이하 FPCB)이 배치될 수 있다. 지지부재는 절연이 가능한 재질로 제조될 수 있으며, 경제성 및 생산성을 고려하여 지지부재는 합성수지로 제조될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 제1지지부재(310)만을 확대하여 도시한 것이다.
도 3에 도시된 제1지지부재(310)와 앞서 도 2에 도시되었던 제2지지부재(320)는 서로 동일한 구성이기 때문에, 제1지지부재(310)만을 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1지지부재(310)는 중단부(311) 및 결합부(312)를 포함할 수 있다. 중단부(311)는 제1지지부재(310)가 연장된 방향, 즉 도 2에 도시된 제1버스 바 고정부재(210)와 제2버스 바 고정부재(220) 사이의 간격정도로 연장되는 부재이며, 배터리 모듈의 조립시 배터리 셀의 상부에 위치한다. 결합부(312)는 중단부(311)의 양단에 각각 형성되는 부분으로, 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)의 상단과 결합되는 부분이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 결합부(312)는 중단부(311)가 연장된 방향을 기준으로 수직한 하측으로 절곡되어 있다. 결합부(312)는 중단부(311)와 수직하게 절곡되도록 고정되지 않으며, 제1지지부재(310)는 중단부(311)와 결합부(312) 사이에 형성되어 중단부(311)를 기준으로 결합부(312)를 소정 각도 회동시키는 힌지부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 힌지부에 대해서는 후술한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1지지부재(310)의 결합부(312)에는 홀(313)이 형성될 수 있다. 홀(313)은 제1지지부재(310)가 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)와 결합될 때, 서로 끼움 결합되는 구조로써, 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)의 단부에는 홀(313)에 대응되는 돌기가 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 본 실시예에서는 홀(313)이 형성되어 있으나, 본 발명은 끼움 구조를 홀(313)에 한정하는 것은 아니며, 홀이 아닌 홈이 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 제1지지부재(310)의 결합부(312)에 홀(313)이 형성되고, 버스 바 고정부재의 단부에는 돌기가 형성되나, 그 반대로 제1지지부재(310)의 결합부(312)에 돌기가 형성되고, 버스 바 고정부재의 단부에 홀 또는 홈이 형성되어 제1지지부재(310)와 버스 바 고정부재가 서로 끼움 결합되는 실시예 또한 있을 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 제1지지부재(310)의 결합부(312)의 단면을 확대 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1지지부재(310)의 중단부(311)와 결합부(312) 사이에 위치한 힌지부(314)는 중단부(311)를 기준으로 결합부(312)를 소정각도 회동 가능하도록 한 것이다. 본 실시예에서 지지부재가 힌지부(314)의 구성을 통해 결합부(312)를 회전하도록 한 것은, 본 실시예의 지지부재가 제작된 후, 운송될 때 도 4a에 도시된 바와 같이 결합부(312)가 기역자 형태로 절곡된 것보다 도 4b에 도시된 바와 같이 일자로 펴진 상태의 부피가 덜 차지하기 때문이다. 즉, 본 실시예는 힌지부(314)의 구성을 통해 지지부재의 운송성을 향상시킬 수 있으며, 배터리 모듈의 조립시에는 결합부(312)를 절곡시켜, 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)를 연결할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 힌지부(314)의 두께는 힌지부(314)의 양단에 각각 형성된 결합부(312)와 중단부(311)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 이는 힌지부(314)가 보다 용이하게 결합부(312)가 중단부(311)를 기준으로 회동 가능하게 하기 위한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이 제1지지부재(310)의 결합부(312)는 중단부(311)에서 분기되어 연장되는 제1고정단(315) 및 제2고정단(316)을 포함할 수 있으며, 제1고정단(315) 및 제2고정단(316) 사이에는 결합공간(317)이 형성된다. 결합공간(317)은 제1지지부재(310)가 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)와 결합할 때, 제1버스 바 고정부재(210) 또는 제2버스 바 고정부재(220)의 단부가 삽입되는 부분으로, 제1고정단(315) 및 제2고정단(316)은 버스 바 고정부재의 단부를 감싼다.
도 5는 상술한 제1지지부재(310) 및 제2지지부재(320)가 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)와 결합되기 이전의 상태를 도시한 것이고, 도 6은 제1지지부재(310) 및 제2지지부재(320)가 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)와 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1버스 바 고정부재(210)에는 결합부(312)와 끼움 방식으로 결합되는 고정판(212)이 형성되며, 고정판(212)에는 결합부(312)에 형성됨 홈(313)에 삽입되는 돌기(213)가 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 돌기(213)는 홈(313)의 개수 및 위치에 대응되도록 형성될 수 있으며, 결합부(312)와 고정판(212)이 결합시, 돌기(213)는 홈(313)에 삽입되어 결합부(312)와 고정판(212)을 결합시킬 수 있다.
도 6에는 도시되지 않았지만, 상술했듯 결합된 한 쌍의 제1지지부재(310) 및 제2지지부재(320)의 하부에는 배터리 셀들이 배열된다. 배터리 셀들의 셀 탭과 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)의 내면에 배치되는 버스 바는 서로 용접을 통해 전기적/물리적으로 연결되는데, 본 실시예에서 제1지지부재(310) 및 제2지지부재(320)는 바(Bar) 형상을 가지고 있어 제1버스 바 고정부재(210)와 제2버스 바 고정부재(220)의 상부가 개방되어 있기 때문에, 버스 바와 배터리 셀들의 셀 탭과 용접이 제대로 되어 있는지 확인하기 용이한 효과가 있다. 또한, 상술했듯 제1버스 바 고정부재(210)와 제2버스 바 고정부재(220)의 상부가 개방되어 있기 때문에, 도 1에 도시된 종래의 배터리 모듈보다 배터리 셀에서 발생하는 열이 외부로 보다 용이하게 배출될 수 있어, 배터리 셀의 온도 유지를 보다 용이할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 모듈의 제1지지부재(310)의 단면을 도시한 것이다. 도 7에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 모듈의 제1지지부재(310)는 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 모듈의 제1지지부재(310)와 힌지부(314)의 형상만이 다르고 그 외에는 동일하며, 이하 차이점인 힌지부(314)에 대해서만 상세히 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 모듈의 힌지부(314)는 주름 구조를 가짐으로써, 중단부(311)를 기준으로 결합부(312)가 보다 용이하게 회동할 수 있도록 하면서도, 결합부(312)가 단순히 힌지부(314)를 통해 회동하는 것 뿐 아니라, 일정 정도 결합부(312)의 위치를 조절할 수 있게 함으로써 배터리 모듈의 조립시 조립오차에 의한 제1버스 바 고정부재(210) 및 제2버스 바 고정부재(220)의 간격 변화에 대응할 수 있다.
상술한 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에서 지지부재는 중단부(311), 힌지부(314) 및 결합부(312)가 서로 일체화되어 형성되지만, 본 발명은 지지부재의 형상을 이에 한정하지 않고, 중단부(311)와 결합부(312)가 별개로 형성되고, 중단부(311)와 결합부(312)가 회동 가능하게 서로 삽입되는 구조(경첩구조)로 힌지부가 형성되는 실시예 또한 있을 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
11, 210 : 제1버스 바 고정부재 12, 220 : 제2버스 바 고정부재
13 : 홀 20 : 연결부재
21 : 홈 22 : 양단
100 : 배터리 셀 110, 120 : 셀 탭
211, 221 : 셀 탭 홀 212 : 고정판
213 : 돌기
310 : 제1지지부재 311 : 중단부
312 : 결합부 313 : 홀
314 : 힌지부 315 : 제1고정단
316 : 제2고정단 317 : 결합공간
320 : 제2지지부재

Claims (9)

  1. 일측으로 배열되는 다수개의 배터리 셀;
    다수개의 상기 배터리 셀 양단에 각각 배치되어 상기 배터리 셀의 셀 탭이 삽입되고, 상기 셀 탭을 전기적으로 연결하는 버스 바를 고정하는 한 쌍의 버스 바 고정부재; 및
    바 형상으로, 양단이 상기 한 쌍의 버스 바 고정부재의 단부와 결합되어, 상기 한 쌍의 버스 바 고정부재를 서로 연결하는 지지부재;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    중단부,
    상기 중단부의 양단에 형성되는 결합부, 및
    상기 중단부와 상기 결합부 사이에 형성되어, 상기 결합부를 회동 가능하게 하는 힌지부를 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결합부는
    서로 이격되도록 상기 중단부와 연결되는 한 쌍의 고정단;을 포함하며,
    상기 지지부재가 상기 버스 바 고정부재에 결합시, 상기 한 쌍의 고정단 사이로 상기 버스 바 고정부재의 단부가 삽입되는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 결합부와 상기 버스 바 고정부재의 단부는 서로 끼움구조로 결합되는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 힌지부의 두께는 상기 결합부 및 상기 중단부의 두께보다 작은 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 힌지부는 주름 구조인 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 복수개이며,
    복수개의 상기 지지부재는 서로 이격되어 상기 버스 바 고정부재와 결합되는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 양면 중, 상기 배터리 셀의 반대측 일면에 배치되는 연성 회로 기판; 을 더 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 버스 바 고정부재의 표면에 배치되는 버스 바와 상기 배터리 셀의 리드 탭은 서로 용접되는 배터리 모듈.
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