KR20230143091A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20230143091A
KR20230143091A KR1020220153101A KR20220153101A KR20230143091A KR 20230143091 A KR20230143091 A KR 20230143091A KR 1020220153101 A KR1020220153101 A KR 1020220153101A KR 20220153101 A KR20220153101 A KR 20220153101A KR 20230143091 A KR20230143091 A KR 20230143091A
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강예란
김태근
강윤혁
이영빈
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은, 체결이 용이한 형태의 분리 구조가 내부에서 발생한 열에 의해 셀 또는 셀 적층체 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀이 적층된 셀 적층체 및 상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은, 높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽 및 상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고, 상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며, 서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결될 수 있다.

Description

배터리 모듈{THE BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 복수의 셀을 포함하는 이차 전지 배터리 모듈에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지 또는 배터리 모듈을 집합시킨 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있고, 이에 따라 배터리 모듈의 수요 역시 증가하고 있다.
배터리 모듈의 사용이 사용되면서 내부의 셀에서 열이 발생하게 되고 이에 따라 열과 고온의 가스가 내부에서 확산될 가능성이 존재한다. 이 때, 셀 적층체 사이에 열이 확산되는 것을 방지하고, 화염 및 고온 가스의 전이를 지연하기 위해 배터리 모듈은 분리 구조를 포함할 수 있다.
종래 배터리 모듈의 분리 구조는 화염 및 고온 가스를 효율적으로 지연시키지 못하고, 체결 방식이 복잡하며, 셀 단위의 화염 전이는 지연이 어려운 문제가 발생하였다.
이러한 문제의 해결을 위하여 다른 형태의 분리 구조를 포함하는 배터리 모듈이 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 체결이 용이한 형태의 분리 구조가 내부에서 발생한 열에 의해 셀 또는 셀 적층체 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀이 적층된 셀 적층체 및 상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은, 높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽 및 상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고, 상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며, 서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결될 수 있다.
배터리 모듈은, 내부에 상기 셀 적층체가 배치되도록 상기 셀 적층체의 하면과 측면을 감싸는 프레임을 더 포함하고, 상기 가로 격벽의 측면과 상기 프레임의 내면은 서로 맞물리며 체결되는 형상을 가질 수 있다.
상기 가로 격벽은, 상기 프레임과 접촉하는 측면에 높이 방향으로 연장되는 외측 홈이 형성되고, 상기 프레임은, 상기 가로 격벽과 접촉하는 내면에 상기 외측 홈과 맞물리는 형태의 프레임 돌출부를 포함하고, 상기 외측 홈과 상기 프레임 돌출부가 서로 맞물리며 체결될 수 있다.
상기 가로 격벽은, 상부에 상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장된 고정부를 포함하고, 상기 가로 격벽과 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 고정부가 상기 세로 격벽에 체결될 수 있다.
상기 고정부는, 상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장되는 고정 수평부 및 상기 고정 수평부의 양측으로부터 상기 세로 격벽의 높이 방향으로 연장되는 고정 수직부를 포함하고, 상기 고정 수평부 및 고정 수직부에 의해 형성된 공간에 상기 세로 격벽이 고정되도록 끼워질 수 있다.
배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 전면 및 후면이 커버되도록 상기 셀 적층체의 전면 및 후면에 배치되는 엔드 플레이트를 더 포함하고, 상기 엔드 플레이트는, 상기 셀 적층체와 대향하는 일면으로부터 상기 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되고, 상기 세로 격벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 중앙판을 포함하고, 상기 엔드 플레이트와 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 세로 격벽의 일부가 상기 중앙판 사이에 끼워질 수 있다.
상기 셀 적층체는, 일정 개수의 상기 셀 사이에 배치되어 일정 개수의 상기 셀들을 각각 분리시키는 내벽을 포함할 수 있다.
상기 셀 적층체는, 적층된 상기 셀과 수직하게 배치되는 버스바 프레임을 더 포함하고, 상기 버스바 프레임은, 일면으로부터 상기 셀을 향하는 방향으로 연장되고, 상기 내벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 연장판을 포함하고, 상기 내벽의 일부가 상기 연장판 사이에 끼워지도록 배치될 수 있다.
상기 세로 격벽은, 인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 세로 연결공이 형성될 수 있다.
상기 가로 격벽은, 인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 가로 연결공이 형성될 수 있다.
상기 격벽은, 상기 프레임과 접촉하는 하면이 용접되어 상기 프레임과 결합될 수 있다.
배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 상부에 배치되는 천장 커버를 더 포함하고,
상기 격벽은, 상기 천장 커버과 접촉하는 상면이 용접되어 상기 천장 커버와 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀이 적층된 셀 적층체 및 상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은, 높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽 및 상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고, 상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며, 서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결될 수 있다.
그에 따라, 체결이 용이한 형태의 분리 구조가 내부에서 발생한 열에 의해 셀 또는 셀 적층체 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 격벽이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 격벽을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 가로 격벽을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 세로 격벽을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 프레임을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 엔드 플레이트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
실시예 1
본 발명은 배터리 모듈을 실시예 1로 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 셀 적층체(100), 프레임(200), 엔드 플레이트(300), 천장 커버(400) 및 격벽(500)을 포함할 수 있다.
배터리 모듈(10)의 셀 적층체(100)는 복수의 셀(110)이 적층되어 형성될 수 있다. 셀(110)은 한 개의 이차 전지를 의미할 수 있고, 여기서 셀(110)은 파우치 셀이 될 수 있다. 구체적으로, 셀 적층체(100)는 복수의 셀(110)이 서로 평행하도록 나란하게 적층되어 형성될 수 있다.
셀 적층체(100)가 배터리 모듈(10)의 전기적 에너지를 발생시킬 수 있다.
배터리 모듈(10)의 프레임(200)의 내부에는 셀 적층체(100)가 배치될 수 있다. 이 때, 프레임(200)은 셀 적층체(100)의 하면과 측면을 감싸도록 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예 1에 따른 프레임(200)은 정면에서 바라볼 때 U자 형태를 가질 수 있다.
프레임(200)의 내부에는 복수의 셀 적층체(100)가 배치될 수 있는데 본 발명의 실시예 1에 따른 프레임(200)의 내부에는 네 개의 셀 적층체(100)가 배치될 수 있다. 이 때, 셀 적층체(100)는 두 개씩 나란하게 두 줄로 프레임(200)의 내부에 배치될 수 있다.
프레임(200)에 의해 셀 적층체(100)는 형태를 유지하면서 배터리 모듈(10)의 내부에 배치될 수 있고, 프레임(200)은 셀 적층체(100)를 외부로부터 보호할 수 있다.
배터리 모듈(10)의 엔드 플레이트(300)는 내부에 셀 적층체(100)가 배치된 프레임(200)의 개구를 막으며 셀 적층체(100)의 전면 및 후면에 배치될 수 있다.
엔드 플레이트(300)는 대략 직육면체의 판 형상을 가질 수 있고, 셀 적층체(100)의 전면 및 후면에 각각 배치되므로, 한 쌍으로 형성될 수 있다.
엔드 플레이트(300)에 의해 셀 적층체(100)는 외부로부터 보호될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 자세히 나타나지 않지만 엔드 플레이트(300)에는 셀 적층체(100)와 외부를 전기적으로 연결하기 위한 추가적인 구성이 배치될 수 있는 공간 등이 형성될 수도 있다.
배터리 모듈(10)의 천장 커버(400)는 셀 적층체(100)의 상부에 배치될 수 있다.
천장 커버(400)는 대략 직육면체의 판 형상을 가질 수 있고, 셀 적층체(100)와 마주보는 면이 대략 프레임(200)의 하면과 동일한 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
천장 커버(400)에 의해 셀 적층체(100)는 외부로부터 보호될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
셀 적층체(100)를 서로 분리시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 격벽(500)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 격벽(500)은 인접한 셀 적층체(100) 사이에 배치되어 셀 적층체(100)를 서로 분리시킬 수 있다. 격벽(500)이 셀 적층체(100)를 서로 분리시킴으로써, 배터리 모듈(10)의 사용에 따라 셀 적층체(100)에서 발생되는 열 및 고온 가스가 인접한 다른 셀 적층체(100)로 확산되는 것을 지연시킬 수 있다.
셀 적층체(100)를 서로 효율적으로 분리시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)은 가로 격벽(510) 및 세로 격벽(520)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 가로 격벽(510) 및 세로 격벽(520)은 각각 대략 직육면체 판 형상을 가질 수 있다. 또한, 가로 격벽(510)은 엔드 플레이트(300)와 평행하게 배치될 수 있고, 세로 격벽(520)은 가로 격벽(510)과 수직하게 배치될 수 있다. 따라서, 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 네 개의 셀 적층체(100)는 가로 격벽(510) 및 세로 격벽(520)에 의해 나누어지는 네 개의 구역에 각각 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 가로 격벽(510)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
세로 격벽(520)과의 효율적인 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 격벽(500)의 가로 격벽(510)은 가로 체결 공간(511) 및 내측 홈(512)이 형성될 수 있다.
구체적으로는, 가로 격벽(510)의 가로 체결 공간(511)은 엔드 플레이트(300)와 나란하게 배치되며 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 가로 격벽(510)의 내측 홈(512)은 가로 체결 공간(511)을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 가로 격벽(510)의 가로 체결 공간(511)은 하부에서부터 상부를 향해 일정 길이만큼 연장되어 형성될 수 있고, 가로 체결 공간(511)의 폭은 세로 격벽(520)의 폭과 동일할 수 있다. 따라서, 가로 체결 공간(511)에 세로 격벽(520)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 체결될 수 있다.
가로 격벽(510)의 내측 홈(512)은 가로 체결 공간(511)을 형성하는 가로 격벽(510)의 내측면에 형성될 수 있고, 내측 홈(512)에 의해 가로 격벽(510)의 내측면 표면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
가로 격벽(510)의 가로 체결 공간(511) 및 내측 홈(512)에 의해 가로 격벽(510)이 세로 격벽(520)과 효율적으로 체결될 수 있다. 체결 방식은 이후에 다시 설명한다.
가로 격벽(510)과 프레임(200)의 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 가로 격벽(510)은 외측 홈(513)이 형성될 수 있다.
가로 격벽(510)의 외측 홈(513)은 프레임(200)과 접촉하는 측면에 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 외측 홈(513)에 의해 가로 격벽(510)의 외측면 표면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
가로 격벽(510)의 외측면과 프레임(200)은, 외측 홈(513)이 이후에 설명할 프레임 돌출부(210)와 맞물리면서 체결될 수 있다.
가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)의 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 가로 격벽(510)은 고정부(514)를 포함할 수 있다.
고정부(514)는 가로 격벽(510)의 상부에 세로 격벽(520)의 연장 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 구체적으로는, 고정부(514)는 고정 수평부(514-1) 및 고정 수직부(514-2)를 포함할 수 있다.
고정 수평부(514-1)는 가로 격벽(510)의 상부로부터 세로 격벽(520)의 연장 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이 때, 고정 수평부(514-1)와 연결되는 가로 격벽(510)의 상부는, 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 교차하는 부분과 대응되는 위치를 의미할 수 있다.
고정 수직부(514-2)는 고정 수평부(514-1)의 양측으로부터 세로 격벽(520)의 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 구체적으로는, 고정 수직부(514-2)는 고정 수평부(514-1)의 양단으로부터 하부를 향해 연장된 형상을 가질 수 있다.
한편, 고정부(514)의 고정 수평부(514-1) 및 고정 수직부(514-2)는 모두 판 형상을 가지고, 판 형상의 고정 수평부(514-1)와 고정 수직부(514-2)에 의해 공간이 형성될 수 있다. 이 때, 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 고정되도록 이 공간에 세로 격벽(520)이 끼워질 수 있다. 또한, 이 공간의 폭은 세로 격벽(520)의 폭과 동일할 수 있다.
따라서, 고정 수평부(514-1)와 고정 수직부(514-2)에 의해 형성되는 공간에 세로 격벽(520)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 체결될 수 있다.
가로 격벽(510)의 고정부(514)에 의해 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 체결될 때, 구조적 강성과 안정성이 향상될 수 있다.
셀 적층체(100) 사이의 전기적 연결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 가로 격벽(510)에는 가로 연결공(515)이 형성될 수 있다.
가로 연결공(515)에는 인접한 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바 등이 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 가로 연결공(515)은 가로 격벽(510)의 일면으로부터 반대쪽의 타면까지 연결되도록 형성될 수 있다. 가로 연결공(515)의 형태는 배치되는 버스바 등의 형태에 따라 달라질 수 있다.
가로 연결공(515)에는 버스바 등이 배치될 수 있고, 버스바가 배치되면 가로 격벽(510)을 사이에 두고 분리된 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 세로 격벽(520)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
가로 격벽(510)과의 효율적인 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 격벽(500)의 세로 격벽(520)은 세로 체결 공간(521) 및 돌출부(522)가 형성될 수 있다.
구체적으로는, 세로 격벽(520)의 세로 체결 공간(521)은 가로 격벽(510)과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 세로 격벽(520)의 돌출부(522)는 가로 격벽(510)과 접촉하는 측면에 가로 격벽(510)의 내측 홈(512)과 맞물리는 형태를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 세로 격벽(520)의 세로 체결 공간(521)은 세로 격벽(520)의 상부에서부터 하부를 향해 일정 길이만큼 연장되어 형성될 수 있고, 세로 체결 공간(521)의 폭은 가로 격벽(510)의 폭과 동일할 수 있다. 따라서, 세로 체결 공간(521)에 가로 격벽(510)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 체결될 수 있다. 즉, 세로 체결 공간(521)에 가로 격벽(510)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 고정될 수 있다.
세로 격벽(520)의 돌출부(522)는 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 체결될 때, 가로 격벽(510)과 접촉하는 측면에 형성될 수 있고, 가로 격벽(510)의 내측 홈(512)과 서로 맞물리는 형태로 형성될 수 있다. 돌출부(522)에 의해 세로 격벽(520)의 측면 표면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
따라서, 가로 격벽(510)의 내측면과 세로 격벽(520)의 측면은 내측 홈(512)과 돌출부(522)가 서로 맞물리도록 끼워지면서 체결될 수 있다. 즉, 내측 홈(512)에 돌출부(522)가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 고정될 수 있다. 이러한 체결 방식에 의해 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)은 체결이 용이하면서도 안정적으로 셀 적층체(100)를 서로 분리시킬 수 있다.
셀 적층체(100) 사이의 전기적 연결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 세로 격벽(520)에는 세로 연결공(523)이 형성될 수 있다.
세로 연결공(523)은 인접한 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바 등이 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 세로 연결공(523)은 세로 격벽(520)의 일면으로부터 반대쪽의 타면까지 연결되도록 형성될 수 있다. 세로 연결공(523)의 형태는 배치되는 버스바 등의 형태에 따라 달라질 수 있다.
세로 연결공(523)에 버스바 등이 배치될 수 있고, 버스바가 배치되면 세로 격벽(520)을 사이에 두고 분리된 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 프레임(200)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 프레임(200)은 내면의 일부에 프레임 돌출부(210)를 포함할 수 있다.
프레임 돌출부(210)는 가로 격벽(510)과 접촉하는 프레임(200)의 내면에 형성되어 가로 격벽(510)의 외측 홈(513)과 맞물리는 형태를 가질 수 있다. 따라서 프레임 돌출부(210)에 의해 가로 격벽(510)과 접촉하는 프레임(200)의 내면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
프레임 돌출부(210)에 의해 가로 격벽(510)의 측면과 프레임(200)의 내면은 외측 홈(513)과 프레임 돌출부(210)가 서로 맞물리며 체결될 수 있다. 이러한 방식에 의해 가로 격벽(510)과 프레임(200)은 효율적으로 체결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 엔드 플레이트(300)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
엔드 플레이트(300)에 세로 격벽(520)이 체결되기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 엔드 플레이트(300)는 중앙판(310)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 중앙판(310)은 대략 직육면체 판 형상을 가질 수 있고, 한 쌍으로 형성될 수 있다. 또한, 엔드 플레이트(300)의 중앙판(310)은 셀 적층체(100)와 대향하는 엔드 프레이트(130)의 일면으로부터 셀 적층체(100)를 향하는 방향으로 연장되고, 세로 격벽(520)의 두께만큼 한 쌍이 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다.
이 때, 서로 이격되어 나란하게 배치된 중앙판(310) 사이에 공간이 형성될 수 있고, 세로 격벽(520)의 일부가 중앙판(310) 사이에 끼워지도록 배치되면서 세로 격벽(520)이 엔드 플레이트(300)에 체결될 수 있다. 즉, 세로 격벽(520)이 중앙판(310) 사이에 끼워지면서 엔드 플레이트(300)와 세로 격벽(520)이 서로 고정될 수 있다.
중앙판(310)에 의해 세로 격벽(520)은 엔드 플레이트(300)에 효율적으로 체결될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)은 프레임(200)과 접촉하는 하면이 용접되어 프레임(200)과 결합될 수 있고, 천장 커버(400)와 접촉하는 상면이 용접되어 천장 커버(400)와 결합될 수 있다.
배터리 모듈(10)의 격벽(500)은 프레임(200) 및 천장 커버(400)와 서로 접촉하는 면이 용접에 의해 결합되므로, 구조적 강성 및 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 체결이 용이한 형태의 격벽(500)이 내부에서 발생한 열에 의해 셀 적층체(100) 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.
실시예 2
본 발명은 다른 형태의 배터리 모듈(20)을 실시예 2로 제공한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 구성과 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
셀(110)들을 서로 분리시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 내벽(120)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)은 하나의 셀 적층체를 포함할 수 있다. 여기서 프레임(200) 내부에 배치되는 하나의 셀 적층체는 일정 개수의 셀(110) 사이에 배치되는 내벽(120)을 포함하여 일정 개수의 셀(110)들을 서로 분리시킬 수 있다.
따라서, 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 일정 개수의 셀(110)과 내벽(120)이 차례대로 반복되면서 나란하게 배치되는 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 내벽(120)을 포함하여 일정 개수의 셀(110)에서 발생한 손상 및 화염이 인접한 다른 셀(110)들에게 미치는 영향을 감소시킬 수 있고, 열이 전이되는 것을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 2에는 나타내지 않았지만 내벽(120) 사이에 배치되는 일정 개수의 셀(110)은 하나가 될 수도 있다. 이 때, 각각의 셀(110)이 내벽(120)에 의해 분리되므로, 내벽(120)은 각각의 셀(110) 사이에 열이 전이되는 것을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 버스바 프레임(130)을 더 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 버스바 프레임(130)은 셀 적층체의 전면 및 후면을 형성하도록 양쪽에 각각 적층된 셀(110)과 수직하게 배치될 수 있다. 즉, 버스바 프레임(130)은 엔드 플레이트(300)와 나란하게 배치될 수 있다.
버스바 프레임(130)에 의해 각각의 셀(110)들이 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바 프레임(130)에 내벽(120)이 체결되기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 버스바 프레임(130)은 연장판을 포함할 수 있다.
연장판은 대략 직육면체 판 형상을 가질 수 있고, 한 쌍으로 형성될 수 있다. 또한, 버스바 프레임(130)의 연장판은 버스바 프레임(130)의 일면으로부터 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되고, 내벽(120)의 두께만큼 한 쌍이 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다.
이 때, 서로 이격되어 나란하게 배치된 연장판 사이에 공간이 형성될 수 있고, 내벽(120)의 일부가 연장판 사이에 끼워지도록 배치되면서 내벽(120)이 버스바 프레임(130)에 체결될 수 있다. 따라서, 내벽(120)의 개수가 증가함에 따라 연장판의 개수도 증가할 수 있다.
연장판에 의해 내벽(120)은 버스바 프레임(130)에 안정적이고 효율적으로 체결될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에는 나타내지 않았지만 배터리 모듈은 내벽(120)을 포함하는 셀 적층체를 복수개 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)은 셀 적층체를 이루는 셀(110) 사이에 열이 전이되는 것을 지연하여 셀 적층체 사이의 열 확산을 사전에 방지할 수 있다.
이상에서 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 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10, 20: 배터리 모듈
100: 셀 적층체
110: 셀
120: 내벽
130: 버스바 프레임
200: 프레임
210: 프레임 돌출부
300: 엔드 플레이트
310: 중앙판
400: 천장 커버
500: 격벽
510: 가로 격벽
511: 가로 체결 공간
512: 내측 홈
513: 외측 홈
514: 고정부
514-1: 고정 수평부
514-2: 고정 수직부
515: 가로 연결공
520: 세로 격벽
521: 세로 체결 공간
522: 돌출부
523: 세로 연결공

Claims (12)

  1. 복수의 셀이 적층된 셀 적층체; 및
    상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고,
    상기 격벽은,
    높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽; 및
    상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고,
    상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며,
    서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    내부에 상기 셀 적층체가 배치되도록 상기 셀 적층체의 하면과 측면을 감싸는 프레임을 더 포함하고,
    상기 가로 격벽의 측면과 상기 프레임의 내면은 서로 맞물리며 체결되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가로 격벽은,
    상기 프레임과 접촉하는 측면에 높이 방향으로 연장되는 외측 홈이 형성되고,
    상기 프레임은,
    상기 가로 격벽과 접촉하는 내면에 상기 외측 홈과 맞물리는 형태의 프레임 돌출부를 포함하고,
    상기 외측 홈과 상기 프레임 돌출부가 서로 맞물리며 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가로 격벽은,
    상부에 상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장된 고정부를 포함하고,
    상기 가로 격벽과 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 고정부가 상기 세로 격벽에 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장되는 고정 수평부; 및
    상기 고정 수평부의 양측으로부터 상기 세로 격벽의 높이 방향으로 연장되는 고정 수직부를 포함하고,
    상기 고정 수평부 및 고정 수직부에 의해 형성된 공간에 상기 세로 격벽이 고정되도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 적층체의 전면 및 후면이 커버되도록 상기 셀 적층체의 전면 및 후면에 배치되는 엔드 플레이트를 더 포함하고,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 셀 적층체와 대향하는 일면으로부터 상기 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되고, 상기 세로 격벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 중앙판을 포함하고,
    상기 엔드 플레이트와 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 세로 격벽의 일부가 상기 중앙판 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 적층체는,
    일정 개수의 상기 셀 사이에 배치되어 일정 개수의 상기 셀들을 각각 분리시키는 내벽을 포함하는 배터리 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 셀 적층체는,
    적층된 상기 셀과 수직하게 배치되는 버스바 프레임을 더 포함하고,
    상기 버스바 프레임은,
    일면으로부터 상기 셀을 향하는 방향으로 연장되고, 상기 내벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 연장판을 포함하고,
    상기 내벽의 일부가 상기 연장판 사이에 끼워지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 세로 격벽은,
    인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 세로 연결공이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 가로 격벽은,
    인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 가로 연결공이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 격벽은,
    상기 프레임과 접촉하는 하면이 용접되어 상기 프레임과 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 적층체의 상부에 배치되는 천장 커버를 더 포함하고,
    상기 격벽은,
    상기 천장 커버과 접촉하는 상면이 용접되어 상기 천장 커버와 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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