KR20220023224A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20220023224A
KR20220023224A KR1020200104829A KR20200104829A KR20220023224A KR 20220023224 A KR20220023224 A KR 20220023224A KR 1020200104829 A KR1020200104829 A KR 1020200104829A KR 20200104829 A KR20200104829 A KR 20200104829A KR 20220023224 A KR20220023224 A KR 20220023224A
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KR
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secondary battery
tube
battery module
battery cell
surface pressure
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KR1020200104829A
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황창묵
문신영
조윤지
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에스케이온 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈은 복수의 이차전지셀, 복수의 상기 이차전지셀이 내부에 수용되는 하우징부재 및 상기 하우징부재에 배치되고, 면압유체가 충전되는 튜브포킷부가 구비되며, 적어도 상기 이차전지셀의 일면에 상기 튜브포킷부가 밀착되면서 상기 이차전지셀에 면압을 인가하는 면압튜브유닛을 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기, 전기자동차 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지셀의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지셀은 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다.
이러한 이차전지셀은 이차전지의 주요 구성물인 양극, 음극, 분리막 및 전해액 등의 전극조립체 및 이를 보호하는 다층 외장재(Laminated Film Case)의 셀바디부재를 포함한다.
또한 상기 이차전지셀 복수 개를 장착하여 배터리 모듈로 전기자동차 등에 설치되기도 한다.
그런데 이러한 전극조립체는 충전 및 방전의 과정을 거치면서 발열이 발생하게 되는데, 이러한 발열에 의한 온도 상승은 이차전지셀의 성능을 저하시키게 된다.
그리고, 이차전지셀은 충전 및 방전의 과정을 거치면서 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생한다. 종래에는 이차전지셀들 사이, 이차전지셀과 하우징부재 사이에 완충패드 등을 구비시켜 배터리 셀의 스웰링시에 발생하는 공간에 대하여 이차전지셀을 지지하고, 보호하는 역할을 하게 된다.
그런데, 이러한 완충패드를 사용하게 되면, 이차전지셀들은 완충패드로부터 외압을 받게 되고, 완충패드에 의해 이차전지셀이 받는 면압의 제어가 곤란해지는 한계가 있다.
또한 이러한 완충패드는 이차전지셀들의 스웰링에 따라 점점 이차전지셀들에 작용하는 외압이 증가하여, 시간에 따른 균일한 면압을 인하지 못하는 문제도 있다.
그리고, 완충패드를 이차전지셀과 양면테이프 등으로 접착시킴에 의해서, 이차전지셀의 탈거가 곤란해지는 한계도 있다.
따라서, 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위해서, 배터리 모듈에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명은 이차전지셀에 균일한 면압을 인가할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은 이차전지셀에 작용하는 면압을 조정할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈은 복수의 이차전지셀, 복수의 상기 이차전지셀이 내부에 수용되는 하우징부재 및 상기 하우징부재에 배치되고, 면압유체가 충전되는 튜브포킷부가 구비되며, 적어도 상기 이차전지셀의 일면에 상기 튜브포킷부가 밀착되면서 상기 이차전지셀에 면압을 인가하는 면압튜브유닛을 포함할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 튜브포킷부는, 상기 이차전지셀의 측면에 접하게 배치되는 사이드튜브부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 사이드튜브부재는, 외면에 복수의 오목한 형태의 딤플 또는 볼록한 형태의 도트가 균일하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 튜브포킷부는, 상기 이차전지셀의 탑면에 접하게 배치되며, 상기 사이드튜브부재와 연통되는 탑튜브부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탑튜브부재는, 상기 하우징부재에 배치되는 복수의 상기 사이드튜브부재 모두와 연통되게 결합될 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탑튜브부재는, 상기 하우징부재의 일부 영역에 배치되는 적어도 하나의 상기 사이드튜브부재와 연통되게 결합될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탑튜브부재는, 두께 변경이 가능하도록, 측부가 주름진 형태로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압튜브유닛은, 상기 탑튜브부재의 상면에 접하고, 상기 탑튜브부재를 탄성적으로 가압하는 탄성가압부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탄성가압부는, 상기 탑튜브부재에 접하는 접촉판부재 및 상기 접촉판부재에 구비되며, 상기 탑튜브부재 방향으로 상기 접촉판부재를 가압하는 스프링부재를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 스프링부재는, 코일스프링 및 판스프링 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 스프링부재는, 상기 접촉판부재에 일정 간격으로 배치되어 복수 개가 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 접촉판부재는, 상기 탑튜브부재의 상면 전체에 대응되는 면적으로 구비될 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 튜브포킷부는, 적어도 상기 이차전지셀에 밀착되는 부분이 열전도성 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀에 균일한 면압을 인가할 수 있는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀에 작용하는 면압을 조정할 수 있는 효과가 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 배터리 모듈을 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 모듈을 분해하여 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 탑튜브부재가 일정 영역에 배치된 사이드튜브부재와 결합된 실시예들을 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 사이드튜브부재에 딤플 또는 도트가 형성된 실시예를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 모듈에서 탑튜브부재의 측부가 주름진 형태인 실시예를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 배터리 모듈에서 탄성가압부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 배터리 모듈에서 스프링부재가 판스프링인 실시예를 도시한 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 이차전지셀(10)에 균일한 면압을 인가할 수 있으며, 다른 측면에서 이차전지셀(10)에 작용하는 면압을 조정할 수 있다.
이를 위해서, 본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀(10), 하우징부재(20), 면압튜브유닛(30)을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 배터리 모듈은 상기 면압튜브유닛(30)에 튜브포킷부(31)가 구비되고, 이러한 튜브포킷부(31)에 면압유체가 충전되어 상기 이차전지셀(10)에 밀착됨으로서, 상기 이차전지셀(10)에 면압을 인가하게 되는 것이다.
또한 상기 이차전지셀(10)이 스웰링(swelling)에 의해서 부풀어 오르는 경우에는 상기 튜브포킷부(31) 내부의 면압유체가 다른 부분으로 위치가 이동됨으로서, 상기 이차전지셀(10)에 작용하는 면압이 과도하게 증가하는 문제를 개선하게 된다.
구체적으로 도면을 참고하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 배터리 모듈을 도시한 정면도이며, 도 2는 본 발명의 배터리 모듈을 분해하여 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈은 이차전지셀(10), 하우징부재(20), 면압튜브유닛(30)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하우징부재(20)는 복수의 상기 이차전지셀(10)이 내부에 수용될 수 있다. 그리고 상기 면압튜브유닛(30)은 상기 하우징부재(20)에 배치되고, 면압유체가 충전되는 튜브포킷부(31)가 구비될 수 있다. 또한 상기 면압튜브유닛(30)은 적어도 상기 이차전지셀(10)의 일면에 상기 튜브포킷부(31)가 밀착되면서 상기 이차전지셀(10)에 면압을 인가할 수 있다.
상기 이차전지셀(10)은 전극조립체 및 상기 전극조립체를 감싸는 셀바디부재를 포함할 수 있다.
상기 전극조립체는 실질적으로 전해액을 포함하여 함께 상기 셀바디부재에 수납되어 사용된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate) 등과 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4 등과 같은 리튬염을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
그리고, 상기 셀바디부재는 상기 전극조립체를 보호하며, 상기 전해액을 수용하는 구성으로, 일례로, 상기 셀바디부재는 파우치형 부재 또는 캔형 부재로 구비될 수 있다. 여기서, 파우치형 부재는 상기 전극조립체를 3면, 4면에서 실링하여 수용하는 형태로서, 주로 하면부인 일면부를 제외한 상면부 및 양측면부의 3면을 내부에 상기 전극조립체가 수용된 상태에서 포개어 접합하여 실링하게 구성되는 부재이다. 그리고, 상기 캔형 부재는 상기 전극조립체를 1면에서 실링하여 수용하는 형태로서, 주로 상면부의 1면을 내부에 상기 전극조립체가 수용된 상태에서 실링하게 구성되는 부재이다.
다만, 이러한 파우치형 이차전지셀(10), 캔형 이차전지셀(10)은 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(10)의 일례일 뿐이고, 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(10)이 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
상기 하우징부재(20)는, 복수의 상기 이차전지셀(10)이 수용되는 배터리 모듈의 바디 역할을 하게 된다.
즉, 상기 하우징부재(20)는 복수의 이차전지가 설치되는 구성으로 상기 이차전지를 보호하면서도 상기 이차전지가 발생한 전기 에너지를 외부로 전달하거나, 외부에서 전기 에너지를 상기 이차전지로 전달하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 하우징부재(20)는 상기 복수의 이차전지셀(10)을 수용하는 바닥부재, 측벽부재 등으로 구성된 수용부재(21)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 하우징부재(20)는 수용부재(21)를 포함하고, 상기 수용부재(21)는 상기 이차전지셀(10)의 하단부에 배치되는 바닥부재 및 상기 바닥부재의 모서리에 구비되는 측벽부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바닥부재는 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 열을 외부의 히트싱크로 전달하여 냉각시키게 구성될 수도 있다. 상기 측벽부재도 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 열을 외부로 배출할 수도 있다.
또한 상기 수용부재(21)는 상기 측벽부재와 이웃한 전방부재, 후방부재를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 복수의 이차전지셀(10)을 감싸는 형태로 내부 공간을 형성하게 구성될 수 있다.
상기 하우징부재(20)는 상기 수용부재(21)의 상단에 구비되는 커버부재(22)를 포함하여 상기 이차전지의 상단부를 보호하게 구성될 수 있다.
그밖에 상기 하우징부재(20)에는 상기 이차전지를 외부와 전기적으로 연결하는 버스바부재 등의 부가 구성이 구비될 수도 있다.
더하여, 상기 하우징부재(20)의 내부공간에는 상기 이차전지셀(10)에 밀착되는 면압튜브유닛(30)이 배치될 수 있다.
상기 면압튜브유닛(30)은 상기 이차전지셀(10)에 면압을 인가하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서 상기 면압튜브유닛(30)은 면압유체가 충전되는 튜브포킷부(31)를 포함하게 된다.
즉, 상기 튜브포킷부(31)는 상기 면압유체가 충전되면서 상기 이차전지셀(10)에 밀착됨으로서, 상기 이차전지셀(10)에 면압을 인가하게 되는 것이다.
이를 위해서, 상기 튜브포킷부(31)는 상기 면압유체가 충전되지 않은 상태로 상기 이차전지셀(10)에 인접하여 배치되고, 이후에 상기 튜브포킷부(31)의 내부로 상기 면압유체가 충전되면서 부풀어올라 상기 이차전지셀(10)에 밀착되게 된다.
또한 상기 튜브포킷부(31)는 상기 이차전지셀(10)의 스웰링(swelling)에 의해서 상기 이차전지셀(10)이 부풀어 오르는 경우에도, 상기 튜브포킷부(31) 내부의 면압유체가 다른 부분으로 위치가 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 튜브포킷부(31)는 상기 이차전지셀(10)에 스웰링 현상이 발생한 경우에도, 상기 이차전지셀(10)과의 밀착력을 유지할 수 있는 것과 동이세 상기 이차전지셀(10)에 면압이 과도하게 증가하는 문제를 개선하게 된다.
일례로 상기 튜브포킷부(31)는 면압유체가 충진되면 부피가 증가되면서도 상기 이차전지셀(10)에 밀착될 수 있는 고무소재 등의 플렉시블한 소재로 형성될 수 있다. 그리고 상기 튜브포킷부(31)는 내부에 상기 면압유체가 충진될 수 있도록 주머니 형태일 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 튜브포킷부는 적어도 상기 이차전지셀에 밀착되는 부분이 열전도성 소재로 형성될 수 있다.
즉, 상기 튜브포킷부는 열전도 효과를 높일 수 있도록 열전도성 소재로 표면을 코팅하거나, 고무 소재에서의 열전도성 소재의 함유량을 증가시켜 열전도성을 증가시키게 형성될 수 있다.
이와 같은 열전도성 소재의 일례로는 카본 필름, 카본 나노 튜브(CNT) 등의 카본 소재가 있을 수 있다.
또한 상기 면압유체는 일례로 공기나, 물, 기름 등의 기체 또는 액체, 이를 조합한 유체일 수 있다.
그리고 상기 튜브포킷부(31)는 내부에 상기 면압유체가 충진되면 팽창하고, 상기 면압유체가 빠져나가면 수축되기 때문에, 종래의 완충패드와 비교하여 내구성이 향상되고 수명이 연장될 수 있다.
즉, 종래의 완충패드는 수축 팽창 과정에서 탄성 범위를 벗어난 변형이 발생하면 원래 형태로 돌아갈 수 없는 반면에, 본 발명의 상기 튜브포킷부(31)는 형상 변형이 내부에 충진된 면압유체의 유량에 따라 변하는 것으로, 이러한 문제가 발생하지 않는 것이다.
또한 상기 튜브포킷부(31)는 내부에 상기 면압유체가 충진되거나, 빠져나가면서 부피나, 형상이 변하는 것이기 때문에, 종래의 완충패드가 탄성 소재의 고체를 이용하여 이차전지셀(10)의 스웰링에 의한 형상 변화를 수용하는 것보다 형상 변형의 범위를 확대시킬 수 있게 된다.
따라서, 상기 튜브포킷부(31)는 종래의 완충패드에 비교하여 상기 하우징부재(20)에 구비되는 부피가 작더라도 필요로 하는 스웰링 현상 수용 성능을 만족할 수 있기 때문에, 배터리 모듈의 에너지 밀도를 높일 수 있다.
이러한 상기 튜브포킷부(31)는 구체적으로 사이드튜브부재(32), 탑튜브부재(33)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 튜브포킷부(31)는 상기 이차전지셀(10)의 측면에 접하게 배치되는 사이드튜브부재(32)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 사이드튜브부재(32)에 의하면, 상기 이차전지셀(10)의 측면에 면압을 인가할 수 있다.
이와 같이 상기 사이드튜브부재(32)는 내부에 면압유체가 충진되면서 팽창되어 상기 이차전지셀(10)에 균일하게 밀착되기 때문에, 상기 이차전지셀(10)에 균일한 면압을 인가할 수 있게 된다.
그리고 상기 이차전지셀(10)의 측면이 발열에 의해서 부풀어 오르는 경우에는 상기 사이드튜브부재(32) 내부에 충진된 면압유체가 다른 부분으로 이동하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 튜브포킷부(31)는, 상기 이차전지셀(10)의 탑면에 접하게 배치되며, 상기 사이드튜브부재(32)와 연통되는 탑튜브부재(33)를 포함할 수 있다.
이와 같은 상기 탑튜브부재(33)는 상기 사이드튜브부재(32)와 연통되기 때문에, 상기 이차전지셀(10)의 측면이 부풀어 오르는 경우에, 상기 사이드튜브부재(32) 내부에서 이동되는 면압유체를 수용할 수 있게 된다.
또한 상기 탑튜브부재(33)는 상기 이차전지셀(10)의 탑면에 밀착되어 상기 이차전지셀(10)을 상기 하우징부재(20)의 바닥부재 방향으로 눌러주는 역할도 할 수 있다. 이에 의해서 상기 이차전지셀(10)과 상기 바닥부재를 밀착시킴으로서, 상기 바닥부재를 통한 냉각효율도 높일 수 있게 된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탑튜브부재(33)는 상기 하우징부재(20)에 배치되는 복수의 상기 사이드튜브부재(32) 모두와 연통되게 결합될 수 있다.
즉, 상기 튜브포킷부(31)는 전체가 연통되게 형성될 수 있다. 이에 의해서 부풀어오르는 이차전지셀(10)에 인접한 사이드튜브부재(32) 또는 탑튜브부재(33) 내부에 위치하던 면압유체가 이동할 수 있는 영역이 최대로 확장될 수 있게 된다.
이러한 경우에 상기 튜브포킷부(31)는 수평하게 배치된 탑튜브부재(33)의 하면에 복수의 사이드튜브부재(32)가 수직하게 결합된 형태가 된다.
그리고 이러한 상기 튜브포킷부(31)는 상기 하우징부재(20) 내부에 수용된 복수의 상기 이차전지셀(10)들 사이에 상기 사이드튜브부재(32)가 끼워지게 삽입하여 결합되게 된다.
따라서 상기 튜브포킷부(31)는 별도로 상기 이차전지셀에 밀착하여 결합시킬 종래의 양면테이프 등이 불필요하다. 이에 의하면, 상기 튜브포킷부(31)는 상기 하우징부재에 장착이 용이하고, 또한 탈거도 용이하게 된다.
또한, 상기 탑튜브부재(33)는 일부 사이드튜브부재(32)와만 연통되는 형태로 구비될 수도 있는데, 이는 도 3을 참조하여 후술한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압튜브유닛(30)은 탄성가압부(34)를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 탄성가압부(34)는 상기 탑튜브부재(33)의 상면에 접하고, 상기 탑튜브부재(33)를 탄성적으로 가압할 수 있다.
즉, 상기 탄성가압부(34)는 상기 이차전지셀(10)에 스웰링 현상이 발생하는 등으로 상기 튜브포킷부(31)가 상기 이차전지셀(10)에 의해서 가압되는 경우에, 탄성적으로 이를 수용함으로서, 상기 이차전지셀(10)에 가해지는 면압을 일정하게 유지할 수 있다.
다시 말해, 상기 탄성가압부(34)는 상기 이차전지셀(10)의 스웰링 발생 등에 의해서 상기 튜브포킷부(31) 내부에 충진된 면압유체가 이동할 공간을 탄성적으로 변경하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 탄성가압부(34)는 접촉판부재(35), 스프링부재(36)를 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 6 및 도 7을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 탑튜브부재(33)가 일정 영역에 배치된 사이드튜브부재(32)와 결합된 실시예들을 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탑튜브부재(33)는 상기 하우징부재(20)의 일부 영역에 배치되는 적어도 하나의 상기 사이드튜브부재(32)와 연통되게 결합될 수 있다.
즉, 상기 튜브포킷부(31)는 전체가 연통되게 형성될 수도 있으나, 일부가 분할된 형태로 형성될 수도 있는 것이다.
일례로, 상기 튜브포킷부(31)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 "ㄱ"자 형태, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 "n"자 형태, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 "T"자 형태 등으로 형성될 수 있는 것이다.
이는 상기 탑튜브부재(33)가 일정 영역마다 분할된 형태이고, 이와 같이 분할된 탑튜브부재(33)에 적어도 하나의 사이드튜브부재(32)가 연통되게 결합되는 형태이다.
이와 같은 형태로 상기 튜브포킷부(31)가 구비되면, 상기 하우징부재(20)에 수용된 복수의 이차전지셀(10)들 사이에 상기 튜브포킷부(31)의 장착을 용이하게 할 수 있다.
즉, 서로 이웃하는 이차전지셀(10)들 사이에 상기 사이드튜브부재(32)가 끼워지듯 결합될 수 있기 때문에, 상기 튜브포킷부(31)의 장착을 더 용이하게 할 수 있다.
이러한 경우에 상기 튜브포킷부(31)는 별도로 상기 이차전지셀에 밀착하여 결합시킬 종래의 양면테이프 등이 불필요하다. 이에 의하면, 상기 튜브포킷부(31)는 상기 하우징부재에 장착이 용이하고, 또한 탈거도 용이하게 된다.
도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 사이드튜브부재(32)에 딤플(32a) 또는 도트(32b)가 형성된 실시예를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 사이드튜브부재(32)는 외면에 복수의 오목한 형태의 딤플(32a) 또는 볼록한 형태의 도트(32b)가 균일하게 형성될 수 있다.
이와 같이 상기 딤플(32a)이나 도트(32b)가 형성되면, 상기 사이드튜브부재(32)가 상기 이차전지셀(10)을 가압하여 면압을 인가하는 균일하게 유지하면서도, 상기 이차전지셀(10)과 상기 사이드튜브부재(32)의 접촉 면적은 줄일 수 있게 된다.
이에 의해서, 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 열이 상기 사이드튜브부재(32)로 전달되는 비율을 줄일 수 있게 된다. 따라서 상기 사이드튜브부재(32) 내부의 면압유체가 가열되어 팽창되는 문제를 개선할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 배터리 모듈에서 탑튜브부재(33)의 측부가 주름진 형태(33a)인 실시예를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탑튜브부재(33)는 두께 변경이 가능하도록, 측부가 주름진 형태(33a)로 형성될 수 있다.
즉, 상기 탑튜브부재(33)는 내부 공간이 확장될 수 있게 구성될 수 있는 것이다. 이에 의하면, 상기 사이드튜브부재(32)에서 전달되는 면압유체를 수용하는 공간을 확보할 수 있게 된다.
따라서 상기 탑튜브부재(33)에 주름진 형태(33a)가 없는 실시예와 비교하여 상기 탑튜브부재(33)에 주름진 형태(33a)가 형성된 실시예의 경우가 정도가 더 심한 스웰링 현상 발생시에도 이를 수용할 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 이차전지셀(10)의 측면이 부풀어올라 이에 접하는 상기 사이드튜브부재(32)가 수축되면, 상기 사이드튜브부재(32) 내부의 면압유체는 상기 탑튜브부재(33) 방향으로 이동된다. 이때 상기 탑튜브부재(33)의 주름진 형태(33a)의 측부가 늘어나면서 상기 사이드튜브부재(32)에서 이동된 면압유체를 수용할 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 배터리 모듈에서 탄성가압부(34)를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 배터리 모듈에서 스프링부재(36)가 판스프링인 실시예를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 탄성가압부(34)는 접촉판부재(35), 스프링부재(36)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 접촉판부재(35)는 상기 탑튜브부재(33)에 접하게 구비될 수 있다. 그리고 상기 스프링부재(36)는 상기 접촉판부재(35)에 구비되며, 상기 탑튜브부재(33) 방향으로 상기 접촉판부재(35)를 가압하게 구성될 수 있다.
즉, 상기 탄성가압부(34)는 상기 튜브포킷부(31)를 탄성적으로 가압하여, 상기 튜브포킷부(31) 내부 압력이 상승한 경우에 이를 수용하게 된다. 이에 따라 상기 튜브포킷부(31)와 접하는 상기 이차전지셀(10)에 작용하는 면압을 균일하게 유지시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 사이드튜브부재(32)는 상기 이차전지셀(10)의 측면이 부풀어오르면 그에 따라 수축되어 상기 사이드튜브부재(32) 내부의 면압유체가 상기 탑튜브부재(33) 방향으로 이동된다. 그리고 상기 탑튜브부재(33)로 상기 면압유체가 이동됨에 따라 상기 탑튜브부재(33) 내부의 압력도 상승하게 되어, 상기 탑튜브부재(33)는 확장되게 된다. 이에 따라 상기 탑튜브부재(33)는 상기 접촉판부재(35)를 밀게 된다. 그리고 상기 접촉판부재(35)가 상기 탑튜브부재(33)에 의해서 밀림에 따라 상기 접촉판부재(35)도 상기 스프링부재(36)를 밀게 되고, 상기 스프링부재(36)는 이를 탄성적으로 수용하게 된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 스프링부재(36)는 코일스프링 및 판스프링 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 코일스프링은 일정한 탄성력을 유지할 수 있기 때문에, 상기 튜브포킷부(31)에 작용하는 탄성력을 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 판스프링은 상기 코일스프링보다 상기 튜브포킷부(31)와 상기 하우징부재(20) 사이에 배치되는 공간이 작더라도 배치될 수 있기 때문에, 배터리 모듈의 에너지 밀도를 상기 코일스프링이 구비된 실시예보다 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 스프링부재(36)는 상기 접촉판부재(35)에 일정 간격으로 배치되어 복수 개가 구비될 수 있다.
즉, 이러한 경우에는 상기 스프링부재(36)는 상기 튜브포킷부(31)와 접하는 상기 접촉판부재(35) 전체에 대하여 균일한 탄성력을 부가할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 접촉판부재(35)는 상기 탑튜브부재(33)의 상면 전체에 대응되는 면적으로 구비될 수 있다.
이러한 경우에는 상기 접촉판부재(35)는 상기 탑튜브부재(33) 전체에 탄성력을 가할 수 있기 때문에, 상기 탑튜브부재(33)와 연통된 상기 사이드튜브부재(32) 전체에 균일한 탄성력을 가할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 이차전지셀 20: 하우징부재
21: 수용부재 22: 커버부재
30: 면압튜브유닛 31: 튜브포킷부
32: 사이드튜브부재 33: 탑튜브부재
34: 탄성가압부 35: 접촉판부재
36: 스프링부재

Claims (13)

  1. 복수의 이차전지셀;
    복수의 상기 이차전지셀이 내부에 수용되는 하우징부재; 및
    상기 하우징부재에 배치되고, 면압유체가 충전되는 튜브포킷부가 구비되며, 적어도 상기 이차전지셀의 일면에 상기 튜브포킷부가 밀착되면서 상기 이차전지셀에 면압을 인가하는 면압튜브유닛;
    을 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜브포킷부는,
    상기 이차전지셀의 측면에 접하게 배치되는 사이드튜브부재;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사이드튜브부재는, 외면에 복수의 오목한 형태의 딤플 또는 볼록한 형태의 도트가 균일하게 형성된 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 튜브포킷부는,
    상기 이차전지셀의 탑면에 접하게 배치되며, 상기 사이드튜브부재와 연통되는 탑튜브부재;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탑튜브부재는, 상기 하우징부재에 배치되는 복수의 상기 사이드튜브부재 모두와 연통되게 결합된 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탑튜브부재는, 상기 하우징부재의 일부 영역에 배치되는 적어도 하나의 상기 사이드튜브부재와 연통되게 결합된 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 탑튜브부재는, 두께 변경이 가능하도록, 측부가 주름진 형태로 형성된 배터리 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 면압튜브유닛은,
    상기 탑튜브부재의 상면에 접하고, 상기 탑튜브부재를 탄성적으로 가압하는 탄성가압부;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄성가압부는,
    상기 탑튜브부재에 접하는 접촉판부재; 및
    상기 접촉판부재에 구비되며, 상기 탑튜브부재 방향으로 상기 접촉판부재를 가압하는 스프링부재;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스프링부재는, 코일스프링 및 판스프링 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 스프링부재는, 상기 접촉판부재에 일정 간격으로 배치되어 복수 개가 구비되는 배터리 모듈.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 접촉판부재는, 상기 탑튜브부재의 상면 전체에 대응되는 면적으로 구비되는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 튜브포킷부는, 적어도 상기 이차전지셀에 밀착되는 부분이 열전도성 소재로 형성되는 배터리 모듈.
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