KR20230040629A - 친환경 자동차용 전지모듈 및 이에 적용되는 통기브라켓 - Google Patents

친환경 자동차용 전지모듈 및 이에 적용되는 통기브라켓 Download PDF

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KR20230040629A
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Abstract

냉각효율이 개선되도록, 본 발명은 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결되는 복수개의 배터리셀과, 각 상기 배터리셀 사이에 수평으로 배치되어 상기 배터리셀과 상호 대면되며 교번 배치되고 전방에 한쌍의 입출력단자가 돌출되어 구비되는 복수개의 통기브라켓부를 포함하는 배터리셀 적층체; 상기 배터리셀 적층체의 상면을 감싸며 적층 결합되는 상면커버부; 상기 배터리셀 적층체의 하면을 감싸며 적층 결합되는 하면커버부; 상기 배터리셀 적층체의 전방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부의 전단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부의 전단에 연결되는 전방커버부; 상기 배터리셀 적층체의 후방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부의 후단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부의 후단에 연결되는 후방커버부; 상기 배터리셀 적층체에 대향되는 상기 전방커버부의 대향부에 장착되되 상기 배터리셀 적층체의 전방에 전기적으로 접속되는 센싱피씨비부; 및 상기 센싱피씨비부의 후방에 배치되며, 일측이 상기 배터리셀에 전기적으로 연결되며 타측이 상기 입출력단자에 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하여, 상기 상면커버부, 상기 하면커버부, 상기 전방커버부 및 상기 후방커버부에 의해 감싸여진 내부에 상기 배터리셀 적층체와 연통되며 냉각유로가 측방향을 따라 개구되는 친환경 자동차용 전지모듈을 제공한다.

Description

친환경 자동차용 전지모듈 및 이에 적용되는 통기브라켓{battery module for eco-friendly vehicle and ventilation bracket applied to thereof}
본 발명은 친환경 자동차용 전지모듈 및 이에 적용되는 통기브라켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각효율이 개선되는 친환경 자동차용 전지모듈 및 이에 적용되는 통기브라켓에 관한 것이다.
최근 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
여기서, 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
그리고, 중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
일반적으로, 전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬로 연결하는 카트리지에 내장하고, 이러한 카트리지 다수 개를 전기적으로 연결하여 제작한다. 경우에 따라서는, 더욱 높은 출력을 제공하기 위하여 둘 이상의 전지모듈을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩 또는 시스템으로 제작되기도 한다.
따라서, 전지들(단위전지 포함), 전지 카트리지들, 전지 모듈들 상호간의 전기적 연결, 이들로부터 전력을 공급받기 위하여 외부기기와의 연결 등을 위해서는 전극단자의 연결이 필요하다.
그러나, 전극단자의 연결부위는 단락 위험성이 높은 부위이고 또한 수분 등에 의해 부식되기 쉬우며 고전압이 흐르는 부위이므로 작업 중 또는 사용 중 주의가 요구된다.
또한, 일부 전지셀들이 과전압, 과전류, 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이를 방지하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전지셀들의 전극단자 간의 연결시 퓨즈가 개재될 수 있다.
한편, 도 1은 종래의 전지셀 적층체를 나타낸 사시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 다수의 단위모듈들로 구성된 전지셀 적층체(300)의 사시도가 도시되어 있다.
전지셀 적층체(300)는 4 개의 단위모듈들(200, 201)로 이루고 있으며, 각 단위모듈(200) 당 2 개의 전지셀들(미도시)이 내장되어 있으므로, 전체적으로 8 개의 전지셀들이 포함되어 있다.
전지셀 상호간 및 단위모듈 상호간의 전극단자 결합은 직렬 방식이며, 이러한 전극단자 연결부(310)는 적층체의 구성을 위해 단면상으로 'ㄷ' 자 형태로 절곡되어 있고, 그 중 최외각에 있는 단위모듈들(200, 201)의 외측 전극단자(320, 321)는 다른 전극단자 연결부(310)보다 조금 돌출된 상태에서 안쪽을 향해 단면상으로 'ㄱ' 자 형태로 절곡되어 있다.
그러나, 종래에는 전지셀 적층체(300)를 먼저 배치한 후 외측 전극단자(320, 321)를 'ㄱ'자로 절곡하여 케이스에 삽입하는 구조로 외측 전극단자(320, 321)와 케이스간 충돌 가능성이 높고 제조상 불량이 발생할 확률이 높은 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 전압 검출부재는 전압 검출부재의 압축 스프링 형태의 접촉 단자로 스프링 압축력으로만 전압 센싱부를 접촉하는 방식으로 진동이나 충격시 전압 센싱 오류가 발생할 우려가 있으며 최악의 경우 스파크가 발생하여 화재 발생 가능성이 높은 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 전지셀 적층체가 결합되는 케이스가 단위모듈들과 수직으로 배치됨에 따라 단위모듈들 사이로 공기의 유입이 어려워 냉각성능이 저하되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-0896131호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 냉각효율이 개선되는 친환경 자동차용 전지모듈 및 이에 적용되는 통기브라켓을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결되는 복수개의 배터리셀과, 각 상기 배터리셀 사이에 수평으로 배치되어 상기 배터리셀과 상호 대면되며 교번 배치되고 전방에 한쌍의 입출력단자가 돌출되어 구비되는 복수개의 통기브라켓부를 포함하는 배터리셀 적층체; 상기 배터리셀 적층체의 상면을 감싸며 적층 결합되는 상면커버부; 상기 배터리셀 적층체의 하면을 감싸며 적층 결합되는 하면커버부; 상기 배터리셀 적층체의 전방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부의 전단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부의 전단에 연결되는 전방커버부; 상기 배터리셀 적층체의 후방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부의 후단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부의 후단에 연결되는 후방커버부; 상기 배터리셀 적층체에 대향되는 상기 전방커버부의 대향부에 장착되되 상기 배터리셀 적층체의 전방에 전기적으로 접속되는 센싱피씨비부; 및 상기 센싱피씨비부의 후방에 배치되며, 일측이 상기 배터리셀에 전기적으로 연결되며 타측이 상기 입출력단자에 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하여, 상기 상면커버부, 상기 하면커버부, 상기 전방커버부 및 상기 후방커버부에 의해 감싸여진 내부에 상기 배터리셀 적층체와 연통되며 냉각유로가 측방향을 따라 개구되는 친환경 자동차용 전지모듈을 제공한다.
한편, 본 발명은 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결되는 복수개의 배터리셀; 각 상기 배터리셀 사이에 수평으로 배치되어 상기 배터리셀과 상호 대면되며 교번 배치되고 전방에 한쌍의 입출력단자가 돌출되어 구비되며, 폭방향 양측에 측면통기공이 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며 각각 관통 형성되고, 각 상기 측면통기공에 연통되는 복수개의 통기유로가 중앙부에 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며, 상면 및 하면에 각 상기 통기유로의 테두리를 따라 상기 배터리셀의 외면에 대향 접촉되도록 격자돌출부가 복수개소 연속적으로 돌출 형성되고, 각 상기 격자돌출부 외면으로부터 통기홈이 함몰 형성되며, 폭방향 양측에 복수개의 확장돌출부가 전후방향을 따라 상호 이격 배치되되 각 상기 확장돌출부 및 상기 측면통기공은 전후방향을 따라 상호 교번되며 배치되고, 상기 확장돌출부의 폭방향 외면에 확장통기홈이 함몰 형성되는 복수개의 통기브라켓부; 상기 배터리셀 및 통기브라켓부의 전방을 커버하는 전방커버부; 및 상기 배터리셀 및 통기브라켓부의 후방을 커버하는 후방커버부를 포함하는 친환경 자동차용 전지모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 폭방향 양측에 측면통기공이 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며 각각 관통 형성되고, 각 상기 측면통기공에 연통되는 복수개의 통기유로가 중앙부에 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치되는 통기브라켓부; 상기 통기브라켓부의 상면 및 하면에 각 상기 통기유로의 테두리를 따라 복수개소 연속적으로 돌출 형성되되 외면으로부터 통기홈이 함몰 형성되는 격자돌출부; 상기 통기브라켓부의 폭방향 양측에 전후방향을 따라 상호 이격 배치되되 상기 측면통기공과 전후방향을 따라 상호 교번되며 배치되고 외면에 확장통기홈이 함몰 형성되는 복수개의 확장돌출부; 및 상기 통기브라켓부의 상면 및 하면의 각 전방 및 후방에 상하방향으로 각각 돌출 형성되는 복수개의 끼움돌출부를 포함하는 친환경 자동차용 전지모듈의 통기브라켓을 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 배터리셀 적층체의 배터리셀과 통기브라켓부가 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 적층되고 배터리셀 적층체와 연통되며 냉각유로가 측방향을 따라 개구되므로 냉각효율이 현저히 개선될 수 있다.
둘째, 통기브라켓부에는 복수개의 통기유로가 연장되며 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치되고, 통기브라켓부의 양측에 각 통기유로에 연통되는 측면통기공이 관통 형성되어 냉각유로에 연통되므로 배터리셀의 공기접촉면적이 현저히 증가되어 냉각성능이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 통기브라켓부의 상면 및 하면에 각 통기유로의 테두리를 따라 통기홈이 함몰된 격자돌출부가 복수개소 연속적으로 돌출 형성되어 배터리셀의 외면에 대향 접촉되므로 배터리셀과 통기브라켓부 간의 접촉면적을 줄이면서 지지력과 냉각성능을 동시에 개선하는 시너지효과를 제공할 수 있다.
넷째, 통기브라켓부의 양측에는 확장통기홈이 함몰된 복수개의 확장돌출부가 측면통기공과 교번되며 전후방향을 따라 형성되므로 다른 통기브라켓부의 확장돌출부와 수평방향으로 접촉 지지되어 안정적인 지지력을 제공할 수 있다.
다섯째, 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결되는 복수개의 배터리셀 사이에 통기브라켓부가 교번 배치되는 배터리셀 적층체 자체가 하나의 케이스 역할을 제공 가능하므로 제작 공수를 줄여 경제성이 개선될 수 있다.
도 1은 종래의 전지셀 적층체를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈의 사용상태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈에서 배터리셀 적증체를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈을 나타낸 분해사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈에서 통기브라켓부를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈에서 센싱피씨비부를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈의 사용상태를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈을 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈에서 배터리셀 적증체를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈을 나타낸 분해사시도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈에서 통기브라켓부를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈에서 센싱피씨비부를 나타낸 예시도이다.
도 2 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈(100)은 배터리셀 적층체(10), 상면커버부(20), 하면커버부(30), 전방커버부(40), 후방커버부(50), 센싱피씨비부(60) 및 버스바(70)를 포함하여 구비된다.
여기서, 도 2 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 자동차용 전지모듈(100)은 복수개가 상호간 결합되어 하나의 배터리팩(Battery Pack)으로서 구성될 수 있다. 또한, 각 상기 친환경 자동차용 전지모듈(100) 간의 냉각유로(80)가 상호 정렬 및 연통되어 공기흐름(f)이 일방향으로 유입되어 토출되도록 형성될 수 있다.
이때, 하나의 친환경 자동차용 전지모듈(100)에 구비된 입출력단자(13)가 다른 친환경 자동차용 전지모듈(100)의 입출력단자(13)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 각 상기 입출력단자(13)는 퓨즈(14)에 의해 상호간 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 퓨즈(14)는 상기 입출력단자(13)의 단부에 체결되는 너트(15)에 의해 고정될 수 있다. 또한, 하나의 친환경 자동차용 전지모듈(100)에는 양극단(+) 및 음극단(-)으로 구성된 한쌍의 입출력단자(13)가 구비되며, 하나의 친환경 자동차용 전지모듈(100)의 양극단(+)은 다른 친환경 자동차용 전지모듈(100)의 음극단(-)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 하나의 친환경 자동차용 전지모듈(100)의 음극단(-)은 다른 친환경 자동차용 전지모듈(100)의 양극단(+)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 7을 참조하면, 상기 배터리셀 적층체(10)는 복수개의 배터리셀(11) 및 복수개의 통기브라켓부(12)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 배터리셀(11)은 복수개 구비되며 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결됨이 바람직하다. 예컨대, 각 상기 배터리셀(11)의 양단, 즉 전단 및 후단에는 전극연결부가 구비될 수 있으며, 각 상기 전극연결부는 상호 인접한 다른 전극연결부에 결합되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 배터리셀(11)의 중앙부에는 사각 단면 형상의 돌출부(11a)가 상향 및 하향 돌출될 수 있다.
그리고, 상기 통기브라켓부(12)는 복수개 구비되어 각 상기 배터리셀(11) 사이에 수평으로 배치되어 상기 배터리셀(11)과 상호 대면되며 교번 배치되고 전방에 한쌍의 입출력단자(13)가 돌출되어 구비됨이 바람직하다.
예컨대, 하측으로부터 상측으로 2개의 배터리셀(11)이 하나의 세트로서 적층된 후 1개의 통기브라켓부(12)가 순차적으로 적층되는 패턴으로 복수개의 배터리셀(11) 및 복수개의 통기브라켓부(12)가 기설정된 개수 단위로 적층 배열될 수 있다.
여기서, 각 상기 배터리셀(11) 및 각 상기 구획브라켓(12) 간의 틈이 상기 냉각유로(80)에 연통됨과 더불어, 각 상기 구획브라켓(12) 내부에 형성된 공간이 상기 냉각유로(80)에 연통됨이 바람직하다.
그리고, 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 양측에는 측면통기공(12c)이 상기 통기브라켓부(12)의 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며 각각 관통 형성되고, 상기 통기브라켓부(12)의 중앙부에는 각 상기 측면통기공(12c)에 연통되는 복수개의 통기유로(12a)가 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치됨이 바람직하다.
상세히, 도 6을 참조하면, 상기 통기브라켓부(12)에는 복수개의 통기유로(12a)가 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향을 따라 연장되며 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치됨이 바람직하다.
즉, 상기 통기브라켓부(12)는 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향을 따라 연장되며 상기 통기유로(12a)을 사이에 두고 전후방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수개의 제1격자브라켓바(12b)를 포함함이 바람직하다. 또한, 상기 통기브라켓부(12)는 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 양측에 구비되되 전후방향을 따라 연장되며 각 상기 제1격자브라켓바(12b)의 양단이 연결되는 한쌍의 제2격자브라켓바(12d)를 포함함이 바람직하다. 이때, 각 상기 제1격자브라켓바(12b) 및 각 상기 제2격자브라켓바(12d)는 직육면체의 바(Bar) 형상으로 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 각 상기 통기유로(12a)가 형성된 영역에 대응되는 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 양측에는 각 상기 통기유로(12a)에 연통되는 복수개의 측면통기공(12c)이 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향으로 각각 관통 형성됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 제2격자브라켓(12d)에는 각 상기 측면통기공(12c)이 상기 통기브라켓부(12)의 전후방향을 따라 상호 구획 이격되며 각각 관통 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 통기브라켓부(12)의 상면 및 하면에는 각 상기 통기유로(12a)의 테두리를 따라 'ㅁ'자 형상으로 격자돌출부(12f)가 복수개소 연속적으로 돌출 형성됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 격자돌출부(12f)의 단부, 즉 상단 또는 하단은 상기 배터리셀(11)의 돌출부(11a) 외면에 대향 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 통기브라켓부(12)의 상면 및 하면에는 각 상기 통기유로(12a)의 테두리를 따라 복수개의 통기홈(12e)이 상하방향 내측으로 함몰 형성되며 연속적으로 정렬 배치됨이 바람직하다. 여기서, 각 상기 통기홈(12e)은 각 상기 격자돌출부(12f)의 외면으로부터 상하방향 내측으로 함몰 형성됨이 바람직하다.
한편, 각 상기 통기홈(12e)이 형성된 영역에 대응되는 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 양측에는 복수개의 확장돌출부(12g)가 상기 통기브라켓부(12)의 전후방향을 따라 상호 이격 배치됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 제2격자브라켓(12d)에는 각 상기 확장돌출부(12g)가 상기 통기브라켓부(12)의 전후방향을 따라 상호 구획 이격되며 각각 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 양측으로 돌출 형성됨이 바람직하다.
이때, 각 상기 제2격자브라켓바(12d)에는 각 상기 확장돌출부(12g) 및 각 상기 측면통기공(12c)이 상기 통기브라켓부(12)의 전후방향을 따라 상호 교번되며 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 확장돌출부(12g)는 상기 격자돌출부(12f) 및 상기 통기홈(12e)의 폭방향 양측에 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 확장돌출부(12g)의 폭방향 외면에는 확장통기홈(12h)이 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 내측으로 함몰 형성됨이 바람직하다. ]
여기서, 상기 친환경 자동차용 전지모듈(100) 중 어느 하나에 구비된 상기 확장돌출부(12g)는 상기 친환경 자동차용 전지모듈(100) 중 인접한 다른 하나에 구비된 확장돌출부와 상호간 대향 접촉될 수 있다. 더욱이, 경우에 따라 상호 대향 접촉된 각 확장돌출부(12g)를 연결하도록 각 상기 확장통기홈(12h)에 삽입되어 걸림 결합되는 별도의 결합수단(미도시)가 더 구비될 수도 있다.
한편, 상기 통기브라켓부(12)에는 상기 배터리셀(11)의 상면 및 하면으로부터 돌출되는 상기 돌출부(11a)의 테두리에 끼움 결합되도록 상면 및 하면의 각 전방 및 후방에 복수개의 끼움돌출부(12k)가 상하방향으로 각각 돌출 형성됨이 바람직하다.
예컨대, 상기 끼움돌출부(12k)는 상기 통기브라켓부(12)의 상면 전방의 폭방향 일측, 상면 전방의 폭방향 타측, 상면 후방의 폭방향 일측, 상면 후방의 폭방향 타측, 하면 전방의 폭방향 일측, 하면 전방의 폭방향 타측, 하면 후방의 폭방향 일측 및 하면 후방의 폭방향 타측에 8개소 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 배터리셀(11)과 상기 통기브라켓부(12)가 상하방향을 따라 상호 적층되어 결합시, 각 상기 끼움돌출부(12k)의 테두리가 상기 돌출부(11a)의 테두리에 끼움 결합됨에 따라 상호간 결합될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 상면커버부(20)는 상기 배터리셀 적층체(10)의 상면을 감싸며 적층 결합됨이 바람직하다. 더불어, 상기 하면커버부(30)는 상기 배터리셀 적층체(10)의 하면을 감싸며 적층 결합됨이 바람직하다.
여기서, 상기 상면커버부(20) 및 상기 하면커버부(30)에는 상기 배터리셀 적층체(10)에 대향되는 각 대향면에 상기 배터리셀(11)의 상면 및 하면으로부터 돌출되는 상기 돌출부(11a)의 외면 윤곽에 대응되는 사각 단면 형상의 윤곽으로 끼움장착홈(21,31)이 각각 함몰 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 배터리셀 적층체(10)의 상단 및 하단에 배치된 각 배터리셀(11)의 돌출부(11a)가 상기 상면커버부(20)의 끼움장착홈(21) 및 상기 하면커버부(30)의 끼움장착홈(31)에 각각 끼움 결합되어 고정될 수 있다. 이를 통해, 상기 배터리셀(11) 및 그에 결합된 상기 통기브라켓부(12)를 포함하는 상기 배터리셀 적층체(10)가 상기 상면커버부(20) 및 상기 하면커버부(30) 사이에 고정되어 유동이 방지될 수 있다.
그리고, 상기 상면커버부(20) 및 상기 하면커버부(30)에는 상기 배터리셀 적층체(10)에 대향되는 각 대향면측 후방에 후단측이 개구된 연통홈(22,32)이 각각 함몰 형성될 수 있다. 이때, 상기 연통홈(22,32)은 상기 끼움장착홈(21,31)과 구획 이격됨이 바람직하다. 또한, 상기 연통홈(22,32)은 후술되는 후방커버부(50)의 연통공(42)에 연통될 수 있다. 이를 통해, 공기가 유동될 수 있는 면적이 확장되어 냉각성능이 더욱 개선될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 연통홈(22,32)은 상기 상면커버부(20) 및 상기 하면커버부(30)의 전방에 전단측이 개구되도록 형성될 수도 있다.
한편, 상기 전방커버부(40)는 상기 배터리셀 적층체(10)의 전방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부(20)의 전단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부(30)의 전단에 연결됨이 바람직하다.
더불어, 상기 후방커버부(50)는 상기 배터리셀 적층체(10)의 후방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부(20)의 후단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부(30)의 후단에 연결됨이 바람직하다.
즉, 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)는 측면에서 바라보는 경우 'ㅁ'자 형상으로 중앙에 상기 냉각유로(80)가 형성되는 형태로 상호간 결합될 수 있다. 여기서, 상기 냉각유로(80)는 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)와 상기 배터리셀 적층체(10) 사이에 형성되는 틈과 같은 공간을 포함함으로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)는 상호간 용접 결합될 수 있으나, 결합 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50) 중 적어도 어느 하나에는 상기 배터리셀 적층체(10)에 대향되는 각 대향면측 테두리에 상기 배터리셀 적층체(1)를 향하여 커버장착돌기(41)가 연장 돌출될 수 있다. 예컨대, 상기 커버장착돌기(41)는 상기 배터리셀 적층체(10)에 대향되는 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)의 대향면측 모서리로부터 4개소 연장 돌출될 수 있다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 커버장착돌기(41)가 상기 전방커버부(40)에만 형성된 경우를 예로써 도시 및 설명한다.
이에 따라, 상기 배터리셀 적층체(10)의 전단 및 후단이 상기 커버장착돌기(41)에 대향 접촉될 수 있다. 이를 통해, 상기 배터리셀 적층체(10)가 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50) 사이에 고정되어 유동이 방지될 수 있다.
또한, 상기 배터리셀 적층체(10)는 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)에 의해 4면이 감싸여짐과 동시에 폭방향 양측의 2면은 개구된 상태로 배치된다.
그리고, 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)에는 각 폭방향 중앙부에 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)의 각 폭방향을 따라 연장되되 상하방향으로 상호 구획 이격되는 복수개의 연통공(42,52)이 전후방향으로 관통됨이 바람직하다.
이때, 각 상기 통기브라켓부(12)의 양단, 즉 전단 및 후단은 각 상기 연통공(42,52)의 테두리(43,53)에 대향 배치될 수 있으며, 각 상기 배터리셀(11)의 양단, 즉 전단 및 후단은 각 상기 연통공(42,52)에 연통되며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리셀(11)의 양단이 상기 연통공(42,52)을 통해 외부와 연통되어 냉각성능이 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 연통공(42,52) 중 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50) 중 적어도 어느 하나의 상단 및 하단에 형성되는 연통공은 상측 및 하측으로 각각 개구될 수도 있다.
예컨대, 도 5를 참조하면, 상기 후방커버부(50)의 상단에 형성된 연통공(52a)은 전후방향으로 관통 형성됨과 동시에 상측이 개구될 수 있다. 더불어, 상기 후방커버부(50)의 하단에 형성된 연통공(52b)은 전후방향으로 관통 형성됨과 동시에 하측이 개구될 수 있다. 이때, 상기 연통홈(22,32)은 상기 후방커버부(50)의 상단에 형성된 연통공(52a) 및 상기 후방커버부(50)의 하단에 형성된 연통공(52b)에 대향 배치될 수 있다. 이를 통해, 공기가 유동될 수 있는 면적이 확장되어 냉각성능이 더욱 개선될 수 있다.
그리고, 상기 친환경 자동차용 전지모듈(100)에는 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)에 의해 감싸여진 내부에 상기 배터리셀 적층체(10)와 연통되며 상기 냉각유로(80)가 측방향을 따라 관통 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 측방향이라 함은 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)의 폭방향과 동일한 방향으로 이해함이 바람직하며, 상기 공기흐름(f)이 형성되는 방향으로 이해함이 바람직하다. 즉, 상기 냉각유로(80)는 측면에서 바라볼 때 'ㅁ'자 형의 형상으로 관통될 수 있으며, 상기 냉각유로(80)에 상기 배터리셀 적층체(10)가 배치됨으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 냉각유로(80)는 각 상기 보조통기유로(12c)에 연통됨과 더불어, 각 상기 보조통기유로(12c)을 경유하여 각 상기 통기유로(12a)에 연통됨에 따라 상기 배터리셀 적층체(10)의 상면 및 하면과 상기 냉각유로(80) 간의 접촉면적이 증가되어 냉각성능이 현저히 개선될 수 있다.
물론, 경우에 따라 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)에 의해 감싸여진 내부에 상기 배터리셀 적층체(10)의 폭방향 양측을 커버하는 보호커버(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 이때, 상기 보호커버(미도시)의 테두리는 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)에 용접 결합될 수 있다.
한편, 도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 센싱피씨비부(60)는 상기 배터리셀 적층체(10)에 대향되는 상기 전방커버부(40)의 후방측 대향부에 장착되되 상기 배터리셀 적층체(10)의 전방에 전기적으로 접속되도록 구비될 수 있다.
그리고, 상기 버스바(70)는 상기 센싱피씨비부(60)의 후방에 배치되어 상기 센싱피씨비부(60)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 일측이 상기 배터리셀(11)에 전기적으로 연결되며 타측이 상기 입출력단자(13)에 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 버스바(70)는 한쌍으로 구비됨이 바람직하며, 각 상기 버스바(70)의 일측은 각 상기 배터리셀(11)의 양단에 형성된 상기 전극연결부에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 각 상기 버스바(70)의 타측은 양극단(+)측 입출력단자(13) 및 음극단(-)측 입출력단자(13)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
이처럼, 본 발명은 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결되는 복수개의 배터리셀(11) 사이에 상기 통기브라켓부(12)가 교번 배치되어 배터리셀 적층체(10) 자체가 하나의 케이스 역할을 제공 가능하므로 제작 공수를 줄여 경제성이 개선될 수 있다.
물론, 본 발명의 일실시예에서 상술한 바와 같이, 상기 상면커버부(20), 상기 하면커버부(30), 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)에 의해 상기 배터리셀 적층체(10)가 감싸여진 내부로 배치되면 상기 배터리셀 적층체(10)가 외부 충격으로부터 보호될 수 있다. 이때, 상기 상면커버부(20) 및 상기 하면커버부(30)가 상기 배터리셀 적층체(10)의 상부 및 하부에 상호 대면 배치되어 적층 배열되고 상기 전방커버부(40) 및 상기 후방커버부(50)에 용접 결합되어 신속한 조립이 가능하므로 조립성이 개선될 수 있다.
특히, 본 발명은 배터리셀 적층체(10)의 배터리셀(11)과 통기브라켓부(12)가 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 적층되고 상기 배터리셀 적층체(10)와 연통되며 상기 냉각유로(80)가 측방향을 따라 개구되므로 냉각효율이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상기 통기브라켓부(12)에는 복수개의 통기유로(12a)가 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향을 따라 연장되며 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치되고, 각 상기 통기유로(12a)가 형성된 영역에 대응되는 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 양측에는 각 상기 통기유로(12a)에 연통되는 상기 측면통기공(12c)이 각각 관통 형성되되, 각 상기 측면통기공(12c)은 상기 냉각유로(80)에 연통되므로 상기 배터리셀(11)의 공기접촉면적이 현저히 증가되어 냉각성능이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 통기브라켓부(12)의 상면 및 하면에는 각 상기 통기유로(12a)의 테두리를 따라 상기 통기홈(12e)이 상하방향 내측으로 함몰된 상기 격자돌출부(12f)가 복수개소 연속적으로 돌출 형성되어 상기 배터리셀(11)의 외면에 대향 접촉되므로 배터리셀(11)과 통기브라켓부(12) 간의 접촉면적을 줄이면서 지지력과 냉각성능을 동시에 개선하는 시너지효과를 제공할 수 있다.
또한, 각 상기 통기홈(12e)이 형성된 영역에 대응되는 상기 통기브라켓부(12)의 폭방향 양측에는 확장통기홈(12h)이 함몰된 복수개의 확장돌출부(12g)가 상기 측면통기공(12c)과 교번되며 전후방향을 따라 형성되므로 다른 통기브라켓부(12)의 확장돌출부(12g)와 수평방향으로 접촉 지지되어 안정적인 지지력을 제공할 수 있다.
더욱이, 상기 통기브라켓부(12)의 끼움돌출부(12k), 상기 상면커버부 및 상기 하면커버부의 끼움장착홈(21,31) 그리고 상기 전방커버부 및 상기 후방커버부의 커버장착돌기(41)가 상기 배터리셀의 돌출부(11a)에 간편하게 결합되어 조립성이 현저히 개선되며 진동발생이 최소화될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10: 배터리셀 적층체 11: 배터리셀
12: 통기브라켓부 13: 입출력단자
20: 상면커버부 30: 하면커버부
40: 전방커버부 50: 후방커버부
60: 센싱피씨비부 70: 버스바
100: 친환경 자동차용 전지모듈

Claims (16)

  1. 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결되는 복수개의 배터리셀과, 각 상기 배터리셀 사이에 수평으로 배치되어 상기 배터리셀과 상호 대면되며 교번 배치되고 전방에 한쌍의 입출력단자가 돌출되어 구비되는 복수개의 통기브라켓부를 포함하는 배터리셀 적층체;
    상기 배터리셀 적층체의 상면을 감싸며 적층 결합되는 상면커버부;
    상기 배터리셀 적층체의 하면을 감싸며 적층 결합되는 하면커버부;
    상기 배터리셀 적층체의 전방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부의 전단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부의 전단에 연결되는 전방커버부;
    상기 배터리셀 적층체의 후방을 커버하되, 상단이 상기 상면커버부의 후단에 연결되며 하단이 상기 하면커버부의 후단에 연결되는 후방커버부;
    상기 배터리셀 적층체에 대향되는 상기 전방커버부의 대향부에 장착되되 상기 배터리셀 적층체의 전방에 전기적으로 접속되는 센싱피씨비부; 및
    상기 센싱피씨비부의 후방에 배치되며, 일측이 상기 배터리셀에 전기적으로 연결되며 타측이 상기 입출력단자에 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하여,
    상기 상면커버부, 상기 하면커버부, 상기 전방커버부 및 상기 후방커버부에 의해 감싸여진 내부에 상기 배터리셀 적층체와 연통되며 냉각유로가 측방향을 따라 개구되는 친환경 자동차용 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통기브라켓부의 폭방향 양측에는 측면통기공이 상기 통기브라켓부의 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며 각각 관통 형성되고,
    상기 통기브라켓부의 중앙부에는 각 상기 측면통기공에 연통되는 복수개의 통기유로가 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통기브라켓부의 상면 및 하면에는 각 상기 통기유로의 테두리를 따라 격자돌출부가 복수개소 연속적으로 돌출 형성되고,
    각 상기 격자돌출부의 단부는 상기 배터리셀의 외면에 대향 접촉됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 통기브라켓부의 상면 및 하면에는 각 상기 격자돌출부의 외면으로부터 복수개의 통기홈이 상하방향 내측으로 함몰 형성됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각 상기 통기홈이 형성된 영역에 대응되는 상기 통기브라켓부의 폭방향 양측에는 복수개의 확장돌출부가 전후방향을 따라 상호 이격 배치됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각 상기 확장돌출부 및 상기 측면통기공은 상기 통기브라켓부의 전후방향을 따라 상호 교번되며 배치됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 확장돌출부의 폭방향 외면에는 확장통기홈이 상기 통기브라켓부의 폭방향 내측으로 함몰 형성됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 통기브라켓부에는 상기 배터리셀의 상면 및 하면으로부터 돌출되는 돌출부의 테두리에 끼움 결합되도록 상면 및 하면의 각 전방 및 후방에 복수개의 끼움돌출부가 상하방향으로 각각 돌출 형성됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면커버부 및 상기 하면커버부에는 상기 배터리셀 적층체에 대향되는 각 대향면에 상기 배터리셀의 상면 및 하면으로부터 돌출되는 돌출부의 외면 윤곽에 대응되는 윤곽으로 끼움장착홈이 함몰 형성됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방커버부 및 상기 후방커버부에는 상기 배터리셀 적층체에 대향되는 각 대향면측 테두리에 상기 배터리셀 적층체를 향하여 커버장착돌기가 연장 돌출됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방커버부 및 상기 후방커버부에는 중앙부에 상하방향으로 상호 구획 이격되는 복수개의 연통공이 전후방향으로 관통됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 연통공 중 상기 전방커버부 및 상기 후방커버부 중 적어도 어느 하나의 상단 및 하단에 형성되는 연통공은 상측 및 하측으로 각각 개구되며,
    상기 상면커버부 및 상기 하면커버부에는 상기 배터리셀 적층체에 대향되는 각 대향면측 후방에 후단측이 개구된 연통홈이 함몰 형성됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  13. 제 11 항에 있어서,
    각 상기 통기브라켓부의 양단은 각 상기 연통공의 테두리에 대향 배치되며,
    각 상기 배터리셀의 양단은 각 상기 연통공에 연통되며 배치됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 버스바의 일측은 상기 배터리셀의 양단에 형성된 전극연결부에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  15. 수평으로 배치되어 상하방향을 따라 기설정된 개수 단위로 상호간 대면 배치되며 적층 배열되되 상호간 직렬 연결되는 복수개의 배터리셀;
    각 상기 배터리셀 사이에 수평으로 배치되어 상기 배터리셀과 상호 대면되며 교번 배치되고 전방에 한쌍의 입출력단자가 돌출되어 구비되며, 폭방향 양측에 측면통기공이 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며 각각 관통 형성되고, 각 상기 측면통기공에 연통되는 복수개의 통기유로가 중앙부에 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며, 상면 및 하면에 각 상기 통기유로의 테두리를 따라 상기 배터리셀의 외면에 대향 접촉되도록 격자돌출부가 복수개소 연속적으로 돌출 형성되고, 각 상기 격자돌출부 외면으로부터 통기홈이 함몰 형성되며, 폭방향 양측에 복수개의 확장돌출부가 전후방향을 따라 상호 이격 배치되되 각 상기 확장돌출부 및 상기 측면통기공은 전후방향을 따라 상호 교번되며 배치되고, 상기 확장돌출부의 폭방향 외면에 확장통기홈이 함몰 형성되는 복수개의 통기브라켓부;
    상기 배터리셀 및 통기브라켓부의 전방을 커버하는 전방커버부; 및
    상기 배터리셀 및 통기브라켓부의 후방을 커버하는 후방커버부를 포함하는 친환경 자동차용 전지모듈.
  16. 폭방향 양측에 측면통기공이 전후방향을 따라 상호 이격 배치되며 각각 관통 형성되고, 각 상기 측면통기공에 연통되는 복수개의 통기유로가 중앙부에 상하방향으로 관통 형성되되 전후방향을 따라 상호 이격 배치되는 통기브라켓부;
    상기 통기브라켓부의 상면 및 하면에 각 상기 통기유로의 테두리를 따라 복수개소 연속적으로 돌출 형성되되 외면으로부터 통기홈이 함몰 형성되는 격자돌출부;
    상기 통기브라켓부의 폭방향 양측에 전후방향을 따라 상호 이격 배치되되 상기 측면통기공과 전후방향을 따라 상호 교번되며 배치되고 외면에 확장통기홈이 함몰 형성되는 복수개의 확장돌출부; 및
    상기 통기브라켓부의 상면 및 하면의 각 전방 및 후방에 상하방향으로 각각 돌출 형성되는 복수개의 끼움돌출부를 포함하는 친환경 자동차용 전지모듈의 통기브라켓.
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