KR20210047478A

KR20210047478A - 배터리 모듈

Info

Publication number: KR20210047478A
Application number: KR1020190131121A
Authority: KR
Inventors: 강형관; 최영선
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2021-04-30

Abstract

본 발명에 따른 배터리 모듈에 의하면, 배터리 모듈을 조립함에 있어서 배터리 모듈 내부의 구성들이 외부 하우징과 기구적으로 결합되도록 함으로써, 정확한 배열 위치를 확보함으로써, 배터리 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 모듈 {BATTERY MODULE}

본 발명은 배터리 모듈의 강성을 확보하고, 스웰링 발생 시 이를 효과적으로 관리할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.

종래의 배터리 모듈은 외부 케이스 간의 결합, 다시 말하자면, 상부 하우징과 하부 하우징 간의 결합을 통해서 배터리 모듈의 결합이 이루어지는 경우가 대부분이다.

그렇기 때문에, 내부의 다양한 구성들의 위치가 정확히 정렬되기 어려울 뿐 아니라, 외부 케이스가 결합되기 전까지는 정확히 정렬되었다 하더라도 외부 케이스가 결합되는 과정에서 정렬이 틀어지는 문제가 있다.

또한, 배터리 모듈의 내부에 구비되는 다수 개의 배터리셀을 마운팅하는 과정에서, 별도의 하나의 부품에만 적용되어 있는 마운팅 홀(mounting hole)을 이용함으로써, 해당 부품의 이탈 발생 시 배터리 모듈 전체의 문제가 발생할 가능성이 매우 높다.

뿐만 아니라, 배터리 모듈의 외부 케이스 간의 결합이 맞대기 용접으로만 이루어져 있는 경우가 다수이기 때문에, 즉, 상부 하우징과 하부 하우징 간의 맞대기 용접을 통해서 배터리 모듈의 결합이 이루어져 있기 때문에, 배터리셀의 스웰링 발생 시, 용접 부위가 충격에 취약한 것은 당연하다. 상세하게는, 배터리셀에 스웰링 발생 시, 배터리셀이 감싸고 있는 케이스를 외측 방향으로 밀어내게 되는데, 단순하게 맞대기 용접을 통해서 결합되어 있을 경우에는, 해당 부위가 저항력이 취약하게 되어 배터리 모듈 자체가 손상될 가능성이 매우 높은 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제2017-0022783호(2017.03.02.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외부 하우징에 대한 정확한 위치를 잡도록 구성하고 있는 배터리 모듈을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 상부 하우징과 하부 하우징 간 용접에 의한 결합 시 강성을 증대시킴으로써, 배터리셀의 스웰링 발생 시 효과적인 관리가 가능하여, 배터리 모듈 자체의 강성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 장기적으로 배터리 모듈의 신뢰성을 확보할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 다수 개의 배터리셀; 상기 다수 개의 배터리셀의 양측에 각각 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀을 전기적으로 연결하는 버스바; 상기 다수 개의 배터리셀의 하부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 하부를 감싸는 하부 하우징; 및 상기 버스바의 외측에 배치되어, 상기 버스바를 감싸는 측면 하우징을 포함하며, 상기 하부 하우징에는 상기 하부 하우징의 양측에 제1 하부 결합부가 구비되고, 상기 측면 하우징에는 상기 제1 하부 결합부에 대향하도록 측면 결합부가 구비되며, 상기 제1 하부 결합부와 상기 측면 결합부를 통해 상기 하부 하우징과 상기 측면 하우징이 결합될 수 있다.

그리고 상기 제1 하부 결합부는 상기 하부 하우징의 양측에 각각 적어도 둘 이상 구비될 수 있다.

또한, 상기 제1 하부 결합부의 외측에는 상기 제1 하부 결합부로부터 돌출되는 보조 결합부가 구비되고, 상기 측면 결합부에는 상기 보조 결합부와 대향하는 위치에 체결부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 버스바의 하측에는 버스바 결합부가 구비되고, 상기 하부 하우징에는 상기 버스바 결합부에 대향하도록 제2 하부 결합부가 구비되며, 상기 버스바 결합부와 상기 제2 하부 결합부를 통해 상기 버스바와 상기 하부 하우징이 결합될 수 있다.

또한, 상기 버스바 결합부는 상기 버스바의 하측에 적어도 둘 이상 구비될 수 있다.

또한, 상기 다수 개의 배터리셀의 상부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 상부 및 측부를 감싸는 상부 하우징을 더 포함할 수 있으며, 상기 상부 하우징은 상기 하부 하우징과 맞물려 결합될 수 있다.

또한, 상기 하부 하우징은 상기 하부 하우징의 양측으로부터 상부 방향으로 돌출되는 결합부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부 하우징은 상기 결합부를 통해서 상기 상부 하우징을 일정 높이만큼 감싸며 결합될 수 있다.

또한, 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징은 단차지도록 결합될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈은, 다수 개의 배터리셀; 상기 다수 개의 배터리셀의 상부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 상부 및 측부를 감싸는 상부 하우징; 및 상기 다수 개의 배터리셀의 하부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 하부를 감싸는 하부 하우징을 포함하며, 상기 상부 하우징과 하부 하우징은 맞물려 결합될 수 있다.

그리고 상기 하부 하우징은 상기 하부 하우징의 양측으로부터 상부 방향으로 돌출되는 결합부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징은 단차지도록 맞물려 결합될 수 있다.

본 발명에 의하면, 배터리 모듈의 외부 하우징(상부 하우징, 하부 하우징, 측면 하우징)을 결합함에 있어서, 2개 이상의 부품을 이용하여 서로 체결함으로써 배터리 모듈 내부의 구성들에 대한 정확한 위치 배열이 가능할 뿐 아니라, 이탈 가능성을 원천 봉쇄할 수 있다. 특히, 본 발명에 의하면, 상부 하우징과 하부 하우징을 결합하는 과정에서 단순 맞대기 용접이 아닌 단차지도록 결합시킨 후 용접을 진행함으로써, 배터리셀의 스웰링 발생 시 용접 부위에 직접적인 전단력이 가해지지 않아 강성을 증대시킬 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈에 구비된 제1 하부 결합부와 측면 결합부의 예시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리 모듈에 구비된 보조 결합부와 체결부의 예시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 배터리 모듈에 구비된 버스바 결합부와 제2 하부 결합부의 예시도이다.
도 6은 배터리 모듈에 구비된 상부 하우징과 하부 하우징 간의 결합을 나타낸 예시도이다.
도 7은 배터리 모듈에 구비된 상부 하우징과 하부 하우징 간의 결합을 위한 용접 부위를 나타낸 예시도이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 모듈에 대해 상세히 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈에 구비되는 제1 하부 결합부와 측면 결합부의 예시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 배터리 모듈에 구비된 보조 결합부와 체결부의 예시도이다. 도 5는 도 2에 도시된 배터리 모듈에 구비된 버스바 결합부와 제2 하부 결합부의 예시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1000)은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 다수 개의 배터리셀(100), 버스바(200), 하부 하우징(300), 측면 하우징(400) 및 상부 하우징(500)을 포함하여 이루어질 수 있다.

다수 개의 배터리셀(100)은 상부 하우징(500), 하부 하우징(300) 및 측면 하우징(400)으로 둘러싸여 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(500)의 길이 방향과 수직인 방향으로 적층될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다수 개의 배터리셀(100)의 상부에는 절연체로 이루어지는 상부 커버 플레이트(150)가 위치할 수 있으며, 상부 커버 플레이트(150)에는 센싱 기판(155)이 결합될 수 있다. 여기서, 센싱 기판(155)은 다수 개의 배터리셀(110)의 전압, 온도 등을 센싱하여 배터리 관리 모듈(미도시)로 전송하는 역할을 한다.

버스바(200)는 다수 개의 배터리셀(100)의 길이 방향의 양측에 각각 배치되어, 다수 개의 배터리셀(100)을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서, 버스바(200)는 측면 하우징(400)의 내측에 배치될 수 있다.

하부 하우징(300)은 다수 개의 배터리셀(100)의 하부에 배치되어, 다수 개의 배터리셀(100)의 하부를 감싸도록 구비되고, 측면 하우징(400)은 버스바(200)의 외측에 배치되어, 버스바(200)를 감싸도록 구비될 수 있다.

이 때, 상술한 바와 같이, 단순히 상부 하우징(500), 하부 하우징(300) 및 측면 하우징(400) 간의 결합을 통해서 배터리 모듈(1000)을 조립할 경우에는, 이들 하우징의 내부에 위치하는 다수 개의 배터리셀(100), 버스바(200) 등의 정렬이 제대로 이루어질 수 없게 된다. 이에 따라, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 하우징(300)에 제1 하부 결합부(310)를 구비하고, 측면 하우징(400)에는 측면 결합부(410)를 구비함으로써, 배터리 모듈(1000)을 조립함에 있어서 내부 구성품과 외부 하우징 간의 정확한 위치 확보 및 모듈의 강성을 향상시킬 수 있다.

제1 하부 결합부(310)는 하부 하우징(300)의 길이 방향의 양측에 각각 적어도 둘 이상 구비될 수 있다. 이때, 하부 하우징(300)의 일측에 구비되는 적어도 둘 이상의 제1 하부 결합부(310)는 하부 하우징(300)의 폭 방향으로 일정거리 이격되어 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 측면 결합부(410)는 측면 하우징(400)에 구비되되, 제1 하부 결합부(310)와 대향하는 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같은 제1 하부 결합부(310)와 측면 결합부(410)를 통해서 하부 하우징(300)과 측면 하우징(400)이 결합될 수 있으며, 이에 따라 측면 하우징(400)의 내측에 배치되는 버스바(200)의 위치가 정확히 고정될 수 있고, 버스바(200)를 통해서 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 배터리셀(100)의 위치 역시 정확히 고정될 수 있게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 하부 결합부(310)의 외측에는 제1 하부 결합부(310)로부터 돌출되는 보조 결합부(311)가 구비될 수 있으며, 이때 측면 결합부(410)에는 상기 보조 결합부(311)와 대향하는 위치에 체결부(411)가 구비될 수 있다.

이와 같은 보조 결합부(311)와 체결부(411)를 통해서, 하부 하우징(300)과 측면 하우징(400)의 결합을 더욱 견고히 할 수 있으며, 정확한 체결을 하는 것도 가능해지게 된다.

다만, 하부 하우징(300)과 측면 하우징(400)의 결합을 통해서 배터리 모듈(1000)을 조립하더라도, 버스바(200)가 배터리 모듈(1000)의 다른 구성품과의 고정이 이루어지지 않을 경우에는 다수 개의 배터리셀(100) 간의 전기적 연결 또는 배터리(100)과 버스바(200) 간의 전기적 연결이 취약해질 가능성이 있다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바 결합부(210)와 제2 하부 결합부(320)가 구비될 수 있다.

구체적으로, 버스바 결합부(210)는 버스바(200)의 하측에 구비될 수 있으며, 적어도 둘 이상 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 버스바(200)의 하측에 구비되는 적어도 둘 이상의 버스바 결합부(210)는 버스바(200)의 폭 방향으로 일정거리 이격되어 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 제2 하부 결합부(320)는 하부 하우징(300)에 구비되되, 버스바 결합부(210)와 대향하는 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같은 제2 하부 결합부(320)와 버스바 결합부(210)를 통해서 버스바(200)와 하부 하우징(300)이 결합될 수 있으며, 이에 따라 버스바(200)에 의해 전기적으로 연결되는 다수 개의 배터리셀(100)의 위치가 정확히 고정될 수 있게 된다. 여기서, 제2 하부 결합부(320)는 하부 하우징(300)에 홀 형태로 구비되거나, 오목부 형태로 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 모듈(1000)은 이와 같이 측면 하우징(400)과 하부 하우징(300)의 정확한 위치 맞춤을 통한 조립뿐 아니라, 하부 하우징(300)과 상부 하우징(500) 간의 견고한 조립을 통해서 신뢰성을 향상시키고 강성을 확보할 수 있다.

도 6은 배터리 모듈에 구비된 상부 하우징과 하부 하우징 간의 결합을 나타낸 예시도이고, 도 7은 배터리 모듈에 구비된 상부 하우징과 하부 하우징 간의 결합을 위한 용접 부위를 나타낸 예시도이다.

상부 하우징(500)은 다수 개의 배터리셀(100)의 상부에 배치되어, 다수 개의 배터리셀(100)의 상부 및 측부를 감싸도록 구비되며, 다수 개의 배터리셀(100)의 하부에 배치되는 하부 하우징(300)과는 맞물려 결합되게 된다.

상술한 바와 같이, 종래의 경우에는 상부 하우징(500)과 하부 하우징(300)이 단순히 맞대기 용접을 통해서 결합되기 때문에, 배터리셀의 스웰링 발생 시, 충격에 취약할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배터리 모듈에서는, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 하부 하우징(300)이 하부 하우징(300)의 양측으로부터 상부 방향으로 일정 높이를 갖도록 돌출되는 결합부(330)를 포함하도록 구성되어 있다.

하부 하우징(300)은 이에 포함된 결합부(330)를 통해서 상부 하우징(500)을 일정 높이만큼 감싸며 결합될 수 있으며, 이로 인해 상부 하우징(500)과 하부 하우징(300)은 서로 단차지도록 결합되게 된다.

특히, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(500)과 결합부(330)의 경계는 'ㄴ'자 형태로 마련될 수 있으며, 상기 'ㄴ'자 형태의 경계에는 용접이 이루어질 수 있다. 그리고 이와 같은 용접에 의해 상부 하우징(500)과 하부 하우징(300)의 결합이 이루어질 수 있으며, 이 경우에는 배터리셀(100)에 스웰링이 발생하더라도 용접 부위에는 부풀어오른 배터리셀에 의한 전단력이 직접적으로 가해지지 않게 된다. 그리고 이에 따라, 상부 하우징(500)과 하부 하우징(300) 간 결합의 강성을 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 배터리 모듈(1000)의 신뢰도 역시 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상부 하우징(500)과 하부 하우징(300)의 조립 과정에서 구비되는 단차로 인해 용접 강도를 향상시킬 수 있어, 배터리 모듈(1000) 자체의 강성 또한 확보할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예만으로 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1000 : 배터리 모듈
100 : 배터리셀
200 : 버스바
210 : 버스바 결합부
300 : 하부 하우징
310 : 제1 하부 결합부
311 : 보조 결합부
320 : 제2 하부 결합부
330 : 결합부
400 : 측면 하우징
410 : 측면 결합부
411 : 체결부
500 : 상부 하우징

Claims

다수 개의 배터리셀;
상기 다수 개의 배터리셀의 양측에 각각 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀을 전기적으로 연결하는 버스바;
상기 다수 개의 배터리셀의 하부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 하부를 감싸는 하부 하우징; 및
상기 버스바의 외측에 배치되어, 상기 버스바를 감싸는 측면 하우징을 포함하며,
상기 하부 하우징에는 상기 하부 하우징의 양측에 제1 하부 결합부가 구비되고, 상기 측면 하우징에는 상기 제1 하부 결합부에 대향하도록 측면 결합부가 구비되며,
상기 제1 하부 결합부와 상기 측면 결합부를 통해 상기 하부 하우징과 상기 측면 하우징이 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 하부 결합부는 상기 하부 하우징의 양측에 각각 적어도 둘 이상 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 하부 결합부의 외측에는 상기 제1 하부 결합부로부터 돌출되는 보조 결합부가 구비되고, 상기 측면 결합부에는 상기 보조 결합부와 대향하는 위치에 체결부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 버스바의 하측에는 버스바 결합부가 구비되고, 상기 하부 하우징에는 상기 버스바 결합부에 대향하도록 제2 하부 결합부가 구비되며, 상기 버스바 결합부와 상기 제2 하부 결합부를 통해 상기 버스바와 상기 하부 하우징이 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제4항에 있어서,
상기 버스바 결합부는 상기 버스바의 하측에 적어도 둘 이상 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 다수 개의 배터리셀의 상부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 상부 및 측부를 감싸는 상부 하우징을 더 포함하고,
상기 상부 하우징은 상기 하부 하우징과 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 하부 하우징은 상기 하부 하우징의 양측으로부터 상부 방향으로 돌출되는 결합부를 포함하는 배터리 모듈.
제7항에 있어서,
상기 하부 하우징은 상기 결합부를 통해서 상기 상부 하우징을 일정 높이만큼 감싸며 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징은 단차지도록 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
다수 개의 배터리셀;
상기 다수 개의 배터리셀의 상부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 상부 및 측부를 감싸는 상부 하우징; 및
상기 다수 개의 배터리셀의 하부에 배치되어, 상기 다수 개의 배터리셀의 하부를 감싸는 하부 하우징을 포함하며,
상기 상부 하우징과 하부 하우징은 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제10항에 있어서,
상기 하부 하우징은 상기 하부 하우징의 양측으로부터 상부 방향으로 돌출되는 결합부를 포함하는 배터리 모듈.
제11항에 있어서,
상기 하부 하우징은 상기 결합부를 통해서 상기 상부 하우징을 일정 높이만큼 감싸며 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제10항에 있어서,
상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징은 단차지도록 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.