KR20220074593A - 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전력 저장 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 접속 부재의 배치 자유도를 높여, 제조 효율 및 에너지 밀도를 높인 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 전지셀; 상기 복수의 전지셀과 전기적으로 연결되고 상기 복수의 전지셀의 전방 또는 후방에 구비된 외부 단자; 및 전기 절연성을 가지고, 상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되며, 상기 외부 단자의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 노출구가 형성되고, 상기 외부 단자의 일부분을 수용하는 수용 공간을 형성하도록 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가지고 상기 수용 공간의 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트를 포함한다.
Description
본 발명은 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접속 부재의 배치 자유도를 높여, 제조 효율 및 에너지 밀도를 높인 배터리 모듈에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 배터리 모듈 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
종래기술의 배터리 팩은, 복수의 배터리 모듈을 구비하였다. 이러한 배터리 모듈은, 내부에 수용된 복수의 이차전지와 전기적으로 연결된 외부 단자를 구비하였다. 이러한 복수의 배터리 모듈 각각의 외부 단자는, 전력 케이블 또는 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결되었다. 또한, 종래기술의 배터리 팩은, 배터리 모듈 외에 다양한 부품들이 내장되므로, 전력 케이블 또는 버스바 외에, 센싱 케이블 등의 각종 케이블들이 내부에 배치될 필요가 있었다.
그러나, 종래기술의 배터리 모듈은, 외부 단자와 연결된 전력 케이블 또는 버스바의 배치 위치가 한 방향으로만 고정되어 있어, 상황에 따라 전력 케이블 또는 버스바의 배치 위치를 변경하는데 커다란 한계가 있었다. 이에 따라, 새로운 배터리 팩을 설계할 경우, 배터리 모듈의 배열에 따라, 전력 케이블 또는 버스바 배치를 변경해야 하므로, 매번 새로운 배터리 모듈을 설계해야 하는 번거로움이 있었다. 더욱이, 이러한 재설계로 인해 배터리 팩의 제조 비용과 제조 시간이 증가하는 문제가 있었다.
더욱이, 배터리 모듈의 전력 케이블 또는 버스바의 배치 위치를 변경할 수 없는 경우, 전력 케이블 또는 버스바의 길이가 길어지고 배치 형태가 매우 복잡 해져, 배터리 팩 내부에 사공간(dead zone)이 발생하게 되어, 배터리 팩의 공간 효율과 에너지 밀도를 감소되는 문제가 있었다.
나아가, 배치 위치를 변경할 수 없어, 불가피하게 전력 케이블 또는 버스바가 다른 케이블과 가까이 배치될 경우, 접속 부재들 간의 접촉이 발생되어 피복이 벗겨진 부분에서 합선이 발생될 가능성이 높았다. 이에 따라, 종래기술의 배터리 팩은, 합선으로 인한 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 접속 부재의 배치 자유도를 높여, 제조 효율 및 에너지 밀도를 높인 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
복수의 전지셀;
상기 복수의 전지셀과 전기적으로 연결되고 상기 복수의 전지셀의 전방 또는 후방에 구비된 외부 단자; 및
전기 절연성을 가지고, 상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되며, 상기 외부 단자의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 노출구가 형성되고, 상기 외부 단자의 일부분을 수용하는 수용 공간을 형성하도록 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가지고 상기 수용 공간의 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트를 포함한다.
또한, 상기 보호부의 수용 공간으로부터 개방된 상부 또는 하부로 연장되도록 배치된 연장부, 및 상기 연장부의 단부와 연결되고 상기 외부 단자와 전기적으로 접속하도록 구성된 접속 단자를 구비한 접속 부재를 더 포함될 수 있다.
더욱이, 상기 보호부는,
상기 커버 플레이트의 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 연장된 연장 파트들; 및
상기 연장 파트들 각각의 돌출된 방향의 단부로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡 파트들을 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 보호부의 상기 수용 공간의 적어도 일측을 커버하도록 상기 보호부의 절곡 파트에 고정된 터미널 커버를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 터미널 커버는,
상기 보호부의 수용 공간의 전측 또는 후측을 커버하도록 구성된 본체부; 및
상기 보호부의 수용 공간의 상부 또는 하부를 커버하도록 상기 본체부의 일단부로부터 절곡된 형태로 연장되고 상기 보호부의 상단 또는 하단에 의해 지지되도록 구성된 걸림부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 터미널 커버는,
상기 보호부의 상기 절곡 파트의 외측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제1 고정 리브; 및
상기 보호부의 상기 절곡 파트의 내측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제2 고정 리브를 구비하고,
상기 보호부의 상기 절곡 파트는 상기 제1 고정 리브 및 상기 제2 고정 리브 사이에 개재될 수 있다.
더욱이, 상기 제2 고정 리브에는 상기 절곡 파트의 일단부를 지지하도록 돌출된 고정 돌기가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 터미널 커버는,
상기 본체부의 타단부에 구비되고 일부분이 내입되어 삽입홈이 형성된 가이드부를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈은, 단부가 상기 커버 플레이트와 결합되고 상기 복수의 전지셀의 측부를 커버하도록 구성된 사이드 커버를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트를 포함함으로써, 선택적으로 접속 부재가 상부에서 하부로 삽입되거나, 접속 부재가 하부에서 상부 방향으로 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 여러 배터리 모듈들을 전기적으로 연결하는 접속 부재의 배치의 자유도를 높일 수 있어, 피복이 훼손된 다른 케이블과 접촉되는 것으로 합선이 발생될 수 있는 요인을 줄일 수 있다. 궁극적으로 본 발명의 배터리 모듈은, 배터리 팩의 화재 안전성을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리된 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 터미널 커버를 나타내는 저면 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리된 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 터미널 커버를 나타내는 저면 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
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 안 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리된 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 전지셀(110), 외부 단자(120), 버스바 어셈블리(160), 및 커버 플레이트(130)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 전지셀(110) 각각은, 파우치형 전지셀(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 7개의 파우치형 전지셀(110)이 좌우 방향(X 방향)으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치형 전지셀(110)은, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치를 구비할 수 있다.
더욱이, 도 2에서와 같이, 상기 전지셀(110)은 전단 및 후단 각각에 전극 리드(112, 111)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 전지셀(110) 각각은 양극 단자(112)와 음극 단자(111)가 전단 및 후단에 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 전지셀(110)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀(110)이 채용될 수 있다.
나아가, 본 발명은, 복수의 전지셀 각각의 일부분을 수용하도록 내부 공간이 형성된 복수의 카트리지(180)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 7개의 전지셀 사이 사이에는 6개의 카트리지(180)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 카트리지(180)는 2개의 전지셀 사이에 개재된 상태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 버스바 어셈블리(160)는, 상기 복수의 전지셀(110)을 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(161), 및 적어도 하나의 상기 버스바(161)를 외측에 탑재하도록 구성된 적어도 둘 이상의 버스바 프레임(162)을 구비할 수 있다. 상기 버스바(161)들 중 가장 말단에 위치한 상기 버스바(161)에는 외부 단자(120)가 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 단자(120)는, 상기 복수의 전지셀(110)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 외부 단자(120)는, 극성에 따라, 양극 외부 단자(120) 또는 음극 외부 단자(120)일 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 외부단자는 복수의 전지셀(110)을 기준으로 전방에 위치하고, 음극 외부단자는 복수의 전지셀(110)을 기준으로 후방에 위치할 수 있다. 상기 외부 단자(120)는, 전방으로 돌출된 볼트 형태 또는 후방으로 돌출된 볼트 형태일 수 있다.
또한, 상기 외부 단자(120)는 너트가 나사 결합될 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다. 또한, 상기 외부 단자(120)는, 링 단자를 구비한 전력 케이블과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 단자(120)는 전방으로 돌출된 볼트 형태를 가질 수 있고, 상기 전력 케이블의 링 단자가 삽입된 후, 너트(도시하지 않음)를 사용해 체결될 수 있다. 상기 외부 단자(120)는 인서트 사출되어, 상기 버스바 프레임(162)에 결합된 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 커버 플레이트(130)는, 전기 절연성 소재를 구비할 수 있다. 상기 전기 절연성 소재는 예를 들면, 폴리염화비닐, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다. 그러나, 커버 플레이트(130)는 이러한 소재들로만 한정되지 않고, 전기 절연성을 가진 소재라면 적용이 가능하다. 상기 커버 플레이트(130)는, 상기 복수의 전지셀(110)의 적어도 일측을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 커버 플레이트(130)는 상하 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 커버 플레이트(130)는 상기 복수의 전지셀(110)의 전방 또는 후방을 커버하도록 위치될 수 있다.
그리고, 상기 커버 플레이트(130)는 노출구(P)가 형성될 수 있다. 상기 노출구(P)는 상기 외부 단자(120)의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 천공되어 형성될 수 있다. 상기 커버 플레이트(130)는, 보호부(131)를 구비할 수 있다. 상기 보호부(131)는 상기 노출구(P)를 관통하고 있는 상기 외부 단자(120)의 일부분을 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 보호부(131)는, 상기 노출구(P)의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 외부 단자(120)의 일부분을 수용하는 수용 공간(S)을 형성할 수 있다. 상기 수용 공간(S)은, 상기 보호부(131)의 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상들 사이의 이격된 공간일 수 있다. 상기 보호부(131)는, 상기 수용 공간(S)의 상부 및 하부가 개방되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 보호부(131)는, 상기 외부 단자(120)의 상부 및 하부를 커버하는 부분이 형성되지 않아, 접속 부재(140)가 상부에서 하부로 삽입되거나, 접속 부재(140)가 하부에서 상부 방향으로 삽입되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상부 및 하부가 개방된 보호부(131)를 구비한 커버 플레이트(130)를 포함함으로써, 선택적으로 접속 부재(140)가 상부에서 하부로 삽입되거나, 접속 부재(140)가 하부에서 상부 방향으로 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 여러 배터리 모듈(100)들을 전기적으로 연결하는 전력 케이블의 배치의 자유도를 높일 수 있어, 피복이 훼손된 다른 케이블과 접촉되는 것으로 합선이 발생될 수 있는 요인을 줄일 수 있다. 궁극적으로 본 발명의 배터리 모듈(100)은, 배터리 팩의 화재 안전성을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 상기 배터리 모듈은, 사이드 커버(170)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈은, 상기 복수의 전지셀의 좌측 및 우측 각각에 배치된 2개의 사이드 커버(170)를 구비할 수 있다. 상기 사이드 커버(170)는 상기 복수의 전지셀의 측부를 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 사이드 커버(170)는 전후 방향의 양 단부가 상기 커버 플레이트(130)와 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 커버 플레이트(130)의 후단부 또는 전단부가 상기 사이드 커버(170)의 전단부 또는 후단부와 용접 결합될 수 있다. 또는, 상기 커버 플레이트(130)의 후단부 또는 전단부가 상기 사이드 커버(170)의 전단부 또는 후단부와 후크 결합될 수 있다. 예를 들면, 도면에 도시하진 않았으나, 상기 커버 플레이트(130)의 상기 사이드 커버(170)의 대면하는 일부분(후단부 또는 전단부)에는 후크가 형성되고, 상기 사이드 커버(170)의 상기 커버 플레이트(130)와 대면하는 일부분(전단부 또는 후단부)에는 상기 후크가 결합되는 결합홈이 형성될 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 접속 부재(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 접속 부재(140)는, 연장부(141) 및 접속 단자(142)를 구비할 수 있다. 상기 연장부(141)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)으로부터 개방된 상부 또는 하부로 연장되도록 배치될 수 있다. 상기 접속 단자(142)는 상기 연장부(141)의 단부에 연결될 수 있다. 상기 접속 단자(142)는 상기 외부 단자(120)와 전기적으로 접속하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 접속 부재(140)는 전력 케이블 또는 버스바일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 접속 부재(140)가 전력 케이블일 경우, 상기 접속 부재(140)는 전선이 구비된 연장부(141), 및 링 형태를 가진 접속 단자(142)를 구비할 수 있다. 상기 접속 단자(142)의 링에 상기 외부 단자(120)가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 접속 부재(140)가 버스바(도시하지 않음)일 경우, 상기 버스바는 일측 단부에 상기 외부 단자(120)가 삽입되는 홀이 형성될 수 있다. 상기 버스바는 다른 배터리 모듈을 항해 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 버스바는 타측 단부가 상기 다른 배터리 모듈의 외부 단자와 접촉될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 터미널 커버를 나타내는 저면 사시도이다. 참고로, 도 3에서는, 도면 설명의 편의를 위해 터미널 커버(150)를 제거한 모습을 나타냈고, 도 4에서는 터미널 커버(150)가 결합된 모습을 나타냈다.
도 3과 함께 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 보호부(131)는, 연장 파트(131a)들, 및 절곡 파트(131b)들을 구비할 수 있다. 상기 연장 파트(131a)들은, 상기 커버 플레이트(130)의 상기 노출구(P)의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 연장 파트(131a)들은 상하 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 연장 파트(131a)들은 서로 좌우 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.
또한, 상기 절곡 파트(131b)들은, 상기 연장 파트(131a)들 각각의 돌출된 방향의 단부로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 절곡 파트(131b)는 상대적으로 좌측에 위치한 연장 파트(131a)의 돌출 방향의 단부로부터 우 방향으로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 다른 절곡 파트(131b)는 상대적으로 우측에 위치한 연장 파트(131a)의 돌출 방향의 단부로부터 좌 방향으로 절곡된 형태를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 터미널 커버(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 터미널 커버(150)은 전기 절연성의 플라스틱 소재를 구비할 수 있다. 또는 상기 터미널 커버(150)는 외측에 전기 절연성 코팅층이 형성된 금속 소재를 구비할 수 있다. 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 상기 수용 공간(S)의 적어도 일측을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 전방측을 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)에 고정될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)는 상기 보호부(131)의 상부에서 하부 방향으로 이동하여 상기 절곡 파트(131b)에 고정될 수 있다. 또는, 상기 터미널 커버(150)는 상기 보호부(131)의 하부에서 상부 방향으로 이동하여 상기 절곡 파트(131b)에 고정될 수 있다. 이후, 상기 터미널 커버(150)와 상기 절곡 파트(131b)의 결합 구조를 좀더 구체적으로 설명하겠다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 보호부(131)의 상기 수용 공간(S)의 적어도 일측을 커버하도록 터미널 커버(150)를 더 포함함으로써, 상기 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)로 전도성의 외부 물질이 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 배터리 모듈이 다른 구성들과 전기적 단락 내지 합선이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)는, 본체부(151), 및 걸림부(152)를 구비할 수 있다. 상기 본체부(151)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 전측 또는 후측을 커버하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 본체부(151)는, 상기 터미널 커버(150)의 상하 방향과 좌우 방향으로 연장된 부분일 수 있다.
또한, 상기 걸림부(152)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 상부 또는 하부를 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 걸림부(152)는 상기 본체부(151)의 일단부로부터 절곡된 형태로 연장될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 걸림부(152)는 상기 본체부(151)의 상단으로부터 후방으로 절곡된 형태로 연장되어 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 걸림부(152)는, 상기 보호부(131)의 상단 또는 하단에 의해 지지되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)의 상기 걸림부(152)는 하단은 상기 보호부(131)의 상단에 의해 상부 방향으로 지지될 수 있다. 도면에 나타내진 않았으나, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)에 하부에서 상부 방향으로 이동하여 고정될 경우, 상기 터미널 커버(150)의 상기 걸림부(152)는 상기 보호부(131)의 하단에 위치할 수 있고, 상기 걸림부(152)의 상단은 상기 보호부(131)의 하단에 의해 하부 방향으로 지지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 본체부(151), 및 걸림부(152)를 구비한 터미널 커버(150)를 포함함으로써, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 상부 또는 하부를 커버할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 걸림부(152)가 상기 보호부(131)의 상단 또는 하단에 지지되는 것으로, 상기 터미널 커버(150)가 하부 방향 또는 상부 방향으로 이동되는 것을 저지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)로 전도성의 외부 물질이 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 터미널 커버(150)를 손쉽게 상기 보호부(131)에 고정시킬 수 있어, 조립 공정성을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)는, 제1 고정 리브(153) 및 제2 고정 리브(154)를 구비할 수 있다. 상기 제1 고정 리브(153)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)의 외측면과 대면하도록 상기 본체부(151)로부터 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 고정 리브(153)는, 상기 본체부(151)의 단부로부터 연장된 리브일 수 있다. 상기 제1 고정 리브(153)는, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)에 고정될 경우, 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)의 외측면에 대면하도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 제2 고정 리브(154)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)의 내측면과 대면하도록 상기 본체부(151)로부터 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 제2 고정 리브(154)의 단부는 상기 절곡 파트(131b)의 내측면을 가압하도록 구성된 후크(K)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 고정 리브(154)는, 상기 본체부(151)의 단부로부터 연장된 리브일 수 있다. 상기 제2 고정 리브(154)는, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)에 고정될 경우, 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)의 내측면에 대면하도록 위치될 수 있다.
즉, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)가 상기 제1 고정 리브(153) 및 제2 고정 리브(154)에 사이 공간에 슬라이드 이동하여 삽입될 수 있다. 이때, 상기 제2 고정 리브(154)는, 작업자에 의해 가압되어 탄성적으로 변형될 수 있다. 즉, 상기 본체부(151) 양측에 구비된 상기 제2 고정 리브(154)는, 작업자에 의해 상기 터미널 커버(150)의 안쪽으로 이동된 상태에서, 상기 보호부(131)에 탑재될 수 있다. 이후, 작업자가 상기 제2 고정 리브(154)의 가압 상태를 해제하여, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)가 상기 제1 고정 리브(153) 및 상기 제2 고정 리브(154) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)가 상기 제1 고정 리브(153) 및 상기 제2 고정 리브(154) 사이에 개재되는 것에 의해 상기 보호부(131)에 고정될 수 있다.
또한, 상기 제2 고정 리브(154)는, 탄력적으로 절곡되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)에 고정되어 있을 경우, 작업자가 손가락으로 상기 제2 고정 리브(154)를 가압할 경우, 상기 제2 고정 리브(154)는 상기 절곡 파트(131b)의 내측면으로부터 분리될 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)의 제2 고정 리브(154)에는 고정 돌기(154p)가 형성될 수 있다. 상기 고정 돌기(154p)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)의 일단부를 지지하도록 상기 보호부(131)가 위치한 방향(후방 또는 전방)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 본체부(151) 양측에 구비된 제2 고정 리브(154)들 각각에 고정 돌기(154p)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)의 고정 돌기(154p)는 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)의 하단부를 상부 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 걸림부(152)에 의해 하부 방향으로 상기 터미널 커버(150)가 이동되는 것을 제한할 수 있고, 동시에, 상기 고정 돌기(154p)에 의해 상기 터미널 커버(150)가 상부 방향으로 이동되는 것을 저지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 터미널 커버(150)는, 상기 절곡 파트(131b)의 일단부를 지지하도록 돌출된 고정 돌기(154p)를 구비함으로써, 상기 보호부(131)에 고정된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 터미널 커버(150)가 상기 커버 플레이트(130)의 상기 보호부(131)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)는, 도 5의 터미널 커버(150)와 비교할 경우, 가이드부(155)가 더 구비될 수 있다. 그외 나머지 구성들은 동일할 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드부(155)는, 상기 본체부(151)의 상단부 또는 하단부에 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)는, 하단부에 가이드부(155)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(155)는 삽입홈(H)이 형성될 수 있다. 상기 삽입홈(H)은, 상기 가이드부(155)의 일부분이 단부로부터 내입되어 형성될 수 있다. 상기 삽입홈(H)은, 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)가 삽입되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 가이드부(155)는 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)의 위치를 고정하여, 사용 중에 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)의 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 터미널 커버(150)는 가이드부(155)를 구비함으로써, 상기 외부 단자(120)와 연결된 접속 부재(140)의 연결부가 외부 충격에 의해 이동되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 접속 부재(140)의 상기 연장부(141)가 다른 전도성 부품과 접촉하거나, 다른 케이블(도 7의 210)과 접촉되어 합선이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 상기 배터리 모듈(100)을 적어도 하나 이상 포함한다. 예를 들면, 도 7에서와 같이, 본 발명의 배터리 팩(200)은 일방향으로 배열된 3개의 배터리 모듈(100)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 하나의 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)는 다른 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)와 상기 접속 부재(140)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 접속 부재(140)의 연장부는 상기 보호부의 수용 공간으로부터 하부 방향으로 연장된 후, 일측에 위치한 다른 배터리 모듈(100)을 항해 절곡된 형태로 연장될 수 있다.
예를 들어, 3개의 배터리 모듈(100)들 각각의 보호부(131) 상부에 다른 케이블(210)이 수평 방향으로 연장되어 배치될 경우, 본 발명은, 3개의 배터리 모듈(100)들을 전기적으로 연결하는 전력 케이블(140)을 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 하부 방향으로 연장되도록 배치시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 전력 케이블(140)이 다른 케이블(210)과 접속하는 것에 의해 합선이 발생될 가능성을 크게 줄일 수 있어, 안전성을 높일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께 도 8을 참조하면, 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)는 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 상부 방향으로 연장된 후, 일측에 위치한 다른 배터리 모듈(100)을 항해 절곡된 형태로 연장될 수 있다.
예를 들어, 3개의 배터리 모듈(100)들 각각의 보호부(131) 아래에 다른 케이블(210)이 수평 방향으로 연장되어 배치될 경우, 본 발명은, 3개의 배터리 모듈(100)들을 전기적으로 연결하는 전력 케이블(140)을 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 상부 방향으로 연장되도록 배치시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 전력 케이블(140)이 다른 케이블(210)과 접속하는 것에 의해 합선이 발생될 가능성을 크게 줄일 수 있어, 안전성을 높일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 도 7의 배터리 팩과 달리, 배터리 모듈(100)의 배치 형태가 다를 수 있다.
도 3과 함께 도 9의 배터리 모듈(100)들 각각은, 도 1의 배터리 모듈(100)을 시계 방향으로 90도 회전하여 배치를 가질 수 있다. 4개의 배터리 모듈(100)이 2단으로 적층된 형태를 가질 수 있다. 4개의 배터리 모듈(100)은, 상단 우측에 보호부(131)가 위치될 수 있다. 4개의 배터리 모듈(100)의 중심을 기준으로 좌측에 위치한 배터리 모듈(100)은, 상기 전력 케이블(140)이 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)으로부터 일측으로 연장되어 있다. 4개의 배터리 모듈(100)의 중심을 기준으로 우측에 위치한 배터리 모듈(100)은, 상기 전력 케이블(140)이 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 타측으로 연장되어 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩은, 복수의 배터리 모듈(100)을 전기적으로 연결하는 상기 전력 케이블(140)이 최단 거리(직선)로 연장되도록 배치할 수 있어, 전력 케이블(140)의 간의 길이를 최소화할 수 있다. 궁극적으로, 본 발명은, 배터리 팩(200)의 크기, 무게, 및 제조 비용이 감소하고, 배터리 팩(200)의 에너지 밀도, 생산 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈(100)의 충방전을 제어할 수 있는 배터리 관리 장치(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(도시하지 않음)는, 상기 배터리 모듈(100)을 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 전력 저장 장치는, 상기 배터리 모듈(100)을 탑재하도록 구성된 랙 케이스를 구비할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 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.
100: 배터리 모듈
110: 전지셀
120: 외부 단자 130: 커버 플레이트
P: 노출구 S: 수용 공간
131: 보호부 131a, 131b: 연장 파트, 절곡 파트
140: 접속 부재 141, 142: 연장부, 접속 단자
150: 터미널 커버 151, 152: 본체부, 걸림부
153, 154, 154p: 제1 고정 리브, 제2 고정 리브, 고정 돌기
155: 가이드부 H: 삽입홈
160, 161, 162: 버스바 어셈블리, 버스바, 버스바 프레임
170: 사이드 커버 카트리지: 180
200: 배터리 팩
120: 외부 단자 130: 커버 플레이트
P: 노출구 S: 수용 공간
131: 보호부 131a, 131b: 연장 파트, 절곡 파트
140: 접속 부재 141, 142: 연장부, 접속 단자
150: 터미널 커버 151, 152: 본체부, 걸림부
153, 154, 154p: 제1 고정 리브, 제2 고정 리브, 고정 돌기
155: 가이드부 H: 삽입홈
160, 161, 162: 버스바 어셈블리, 버스바, 버스바 프레임
170: 사이드 커버 카트리지: 180
200: 배터리 팩
Claims (11)
- 복수의 전지셀;
상기 복수의 전지셀과 전기적으로 연결되고 상기 복수의 전지셀의 전방 또는 후방에 구비된 외부 단자; 및
전기 절연성을 가지고, 상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되며, 상기 외부 단자의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 노출구가 형성되고, 상기 외부 단자의 일부분을 수용하는 수용 공간을 형성하도록 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가지고 상기 수용 공간의 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 보호부의 수용 공간으로부터 개방된 상부 또는 하부로 연장되도록 배치된 연장부, 및 상기 연장부의 단부와 연결되고 상기 외부 단자와 전기적으로 접속하도록 구성된 접속 단자를 구비한 접속 부재
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 보호부는,
상기 커버 플레이트의 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 연장된 연장 파트들; 및
상기 연장 파트들 각각의 돌출된 방향의 단부로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡 파트들을 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 보호부의 상기 수용 공간의 적어도 일측을 커버하도록 상기 보호부의 절곡 파트에 고정된 터미널 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 터미널 커버는,
상기 보호부의 수용 공간의 전측 또는 후측을 커버하도록 구성된 본체부; 및
상기 보호부의 수용 공간의 상부 또는 하부를 커버하도록 상기 본체부의 일단부로부터 절곡된 형태로 연장되고 상기 보호부의 상단 또는 하단에 의해 지지되도록 구성된 걸림부
를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 터미널 커버는,
상기 보호부의 상기 절곡 파트의 외측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제1 고정 리브; 및
상기 보호부의 상기 절곡 파트의 내측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제2 고정 리브
를 구비하고,
상기 보호부의 상기 절곡 파트는 상기 제1 고정 리브 및 상기 제2 고정 리브 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제6항에 있어서,
상기 제2 고정 리브에는 상기 절곡 파트의 일단부를 지지하도록 돌출된 고정 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 터미널 커버는,
상기 본체부의 타단부에 구비되고 일부분이 내입되어 삽입홈이 형성된 가이드부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
단부가 상기 커버 플레이트와 결합되고 상기 복수의 전지셀의 측부를 커버하도록 구성된 사이드 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제1항 내지 제9항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제1항 내지 제9항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020200163271A KR20220074593A (ko) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전력 저장 장치 |
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| EP21898651.1A EP4175036A1 (en) | 2020-11-27 | 2021-11-25 | Battery module, battery pack, and power storage device |
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| KR102441019B1 (ko) * | 2018-03-08 | 2022-09-05 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 외부 단락 방지 구조가 적용된 배터리 모듈 |
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- 2021-11-25 CN CN202180057569.XA patent/CN116114104A/zh active Pending
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