KR20240017739A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20240017739A
KR20240017739A KR1020230060104A KR20230060104A KR20240017739A KR 20240017739 A KR20240017739 A KR 20240017739A KR 1020230060104 A KR1020230060104 A KR 1020230060104A KR 20230060104 A KR20230060104 A KR 20230060104A KR 20240017739 A KR20240017739 A KR 20240017739A
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김성규
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은, 내부에서 발생되는 화염에 의해 커넥터가 소실되는 것을 방지하거나 지연시키고, 이를 통해 외부로의 열 전이 현상을 지연시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀을 포함하는 셀 집합체, 셀 집합체를 서로 전기적으로 연결하는 버스바가 배치되는 버스바 프레임, 셀 집합체의 양단에 배치되어 버스바 프레임을 커버하는 엔드 플레이트, 버스바와 접촉하여 셀 집합체와 전기적으로 연결되는 회로 기판, 외부와 회로 기판을 전기적으로 연결하는 커넥터 및 회로 기판과 커넥터 사이에 배치되어 열에 의한 커넥터의 변형을 방지하는 보호판을 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈{BATTERY MOUDLE}
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 에너지원으로서 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 저장원으로 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 사용에 따라 내부의 셀에서 열이 발생하게 되고, 이는 화염으로 번지는 경우가 있다. 종래의 배터리 모듈은 이와 같은 배터리 모듈 내부에서 발생되는 화염에 의해 배터리 모듈의 커넥터가 소실되는 문제점이 존재한다. 또한, 커넥터의 소실로 인하여 발생된 공간을 통해 인접한 다른 배터리 모듈로 열 전이(Thermal Propagation)가 가속화되는 문제점이 존재한다.
따라서, 이러한 문제의 해결을 위하여 내부에서 발생되는 화염에 의한 커넥터의 소실을 방지할 수 있는 형태의 배터리 모듈이 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 내부에서 발생되는 화염에 의해 커넥터가 소실되는 것을 방지하거나 지연시키고, 이를 통해 외부로의 열 전이 현상을 지연시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀을 포함하는 셀 집합체, 셀 집합체를 서로 전기적으로 연결하는 버스바가 배치되는 버스바 프레임, 셀 집합체의 양단에 배치되어 버스바 프레임을 커버하는 엔드 플레이트, 버스바와 접촉하여 셀 집합체와 전기적으로 연결되는 회로 기판, 외부와 회로 기판을 전기적으로 연결하는 커넥터 및 회로 기판과 커넥터 사이에 배치되어 열에 의한 커넥터의 변형을 방지하는 보호판을 포함할 수 있다.
커넥터는, 전기적 연결을 위해 회로 기판과 접촉하는 복수의 터미널을 포함하는 터미널부 및 터미널부의 측면을 커버하는 하우징을 포함할 수 있다.
배터리 모듈은, 절연 물질을 포함하며, 엔드 플레이트와 버스바 프레임 사이에 배치되어 하우징의 일부를 커버하는 절연 케이스를 더 포함할 수 있다.
보호판은, 터미널부가 배치되는 부분과 대응되는 위치에 배치되는 포팅부를 포함하고, 터미널이 포팅부를 관통하도록 연장될 수 있다.
포팅부는, 실리콘 포팅으로 형성될 수 있다.
보호판은, 포팅부와 함께 포팅부와 대향하는 커넥터의 일면을 커버하는 금속부를 더 포함할 수 있다.
보호판은, 금속부의 양단에 배치되며, 절곡된 형상을 갖는 절곡부를 더 포함할 수 있다.
엔드 플레이트는, 절곡부와 대응되는 위치에 배치되며, 절곡부와 대응되는 형상으로 절곡되는 대응부를 포함할 수 있다.
회로 기판은, 터미널과 접촉하며, 보호판과 대향하는 일면에 배치되는 보강판을 포함할 수 있다.
커넥터는, 하우징 양단에 연결되며, 버스바 프레임에 고정되는 고정부를 더 포함할 수 있다.
고정부는, 버스바 프레임과 대향하는 일면으로부터 타면까지 관통하는 체결홀이 형성되고, 체결홀에 연결 부재가 삽입되면서 버스바 프레임에 고정될 수 있다.
회로 기판은, 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있다.
인쇄 회로 기판은, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)일 수 있다.
절곡부는, 커넥터를 향하는 방향의 이동이 방지되도록 대응부에 걸리는 형태로 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀을 포함하는 셀 집합체, 셀 집합체를 서로 전기적으로 연결하는 버스바가 배치되는 버스바 프레임, 셀 집합체의 양단에 배치되어 버스바 프레임을 커버하는 엔드 플레이트, 버스바와 접촉하여 셀 집합체와 전기적으로 연결되는 회로 기판, 외부와 회로 기판을 전기적으로 연결하는 커넥터 및 회로 기판과 커넥터 사이에 배치되어 열에 의한 커넥터의 변형을 방지하는 보호판을 포함할 수 있다.
그에 따라, 배터리 모듈의 내부에서 발생되는 화염에 의해 커넥터가 소실되는 것을 방지하거나 지연시킬 수 있다.
또한, 배터리 모듈의 커넥터가 배터리 모듈 외부로 튀어나오는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 배터리 모듈에서 인접한 배터리 모듈로 확산되는 열 전이 현상을 지연시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시한 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 4는 도 3에서 엔드 플레이트가 조립되기 전의 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 회로 기판을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 커넥터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 4의 B-B'을 절단한 단면을 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈에서 엔드 플레이트가 조립되기 전의 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈의 보호판을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈의 커넥터와 보호판이 결합된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 도 8의 C-C'을 절단한 단면을 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
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 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 셀 집합체(100), 버스바 프레임(200), 엔드 플레이트(300), 회로 기판(400), 커넥터(500) 및 보호판(600)을 포함할 수 있다.
배터리 모듈(10)의 셀 집합체(100)는 일정 개수의 셀이 적층되어 형성되고, 전기적 에너지를 발생시킬 수 있다. 이 때, 셀 집합체(100)를 구성하는 셀은 한 개의 이차 전지를 의미할 수 있고, 여기서 셀은 파우치 셀이 될 수 있다. 구체적으로, 셀 집합체(100)는 복수의 셀이 서로 평행하도록 나란하게 적층되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 셀 집합체(100)의 일단 또는 양단에는 버스바 프레임(200)이 배치될 수 있다.
버스바는 셀 집합체(100)의 전극 리드와 연결되어 셀 집합체(100)를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있고, 이러한 버스바가 버스바 프레임(200)에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 엔드 플레이트(300)는 셀 집합체(100)의 양단에 배치될 수 있다. 구체적으로는, 버스바 프레임(200)을 사이에 두고 셀 집합체(100)의 반대쪽에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 프레임(800)을 더 포함할 수 있다. 프레임(800)은 셀 집합체(100)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 프레임(800)은 엔드 플레이트(300)와 결합하여 셀 집합체(100)를 보호할 수 있다. 이 때, 엔드 플레이트(300)는 프레임(800)과 결합하여 내부에 배치된 버스바 등을 보호할 수 있다. 본 발명에서 설명하는 프레임(800)의 형상은 하나의 예시에 불과하고, 프레임(800)은 셀 집합체(100)를 보호할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 3은 도 2의 A 부분을 개략적으로 도시한 확대도이고, 도 4는 도 3에서 엔드 플레이트(300)가 조립되기 전의 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 회로 기판(400)을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 커넥터(500)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 회로 기판(400)은 버스바와 접촉할 수 있다. 회로 기판(400)은 셀 집합체(100)의 전극 리드와 연결된 버스바와 접촉함으로써, 셀 집합체(100)와 전기적으로 연결될 수 있다.
회로 기판(400)은 셀 집합체(100)의 길이 방향으로 연장된 형상으로 셀 집합체(100)의 상부에 배치되는 가운데 부분과 가운데 부분의 양 말단에 형성되는 끝 부분을 포함할 수 있다. 본 발명은 회로 기판(400)의 끝 부분과 다른 구성들의 배치 관계에 대해 자세히 다룬다.
본 발명의 실시예 1에 따른 회로 기판(400)은 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있다. 구체적으로는, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예 1에 따른 회로 기판(400)은 연성이 뛰어나 원하는 형태로의 성형이 용이하고, 얇은 판 형상을 가져 공간 활용 측면에서 유리할 수 있다.
구조적 안정성을 강화하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 회로 기판(400)은 보강판(410)을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 보강판(410)은 회로 기판(400)의 끝 부분에서 이후 설명할 보호판(600)과 대향하는 일면에 배치될 수 있다. 또한, 보강판(410)은 보호판(600)과 접촉하도록 배치될 수 있고, 이후 설명할 커넥터(500)의 터미널부(510)가 포함하는 터미널(511)들과 접촉할 수 있다.
보강판(410)에서 터미널(511)과 접촉하는 부분은 터미널(511)과 전기적으로 연결될 수 있어야 하므로, 도체로 구성될 수 있다. 또한, 보강판(410)은 얇은 판 형태를 가질 수 있고, 구체적으로는 대략 직사각형 단면을 가지는 판 형상을 가질 수 있다.
강성이 약한 회로 기판(400)의 표면에 보호판(600)을 배치할 경우 구조적 안정성이 약화될 우려가 있으므로, 보강판(410)을 보호판(600)과 접촉하도록 배치하여 구조적 안정성을 보완할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 커넥터(500)는 외부와 회로 기판(400)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도 3을 참조하면, 커넥터(500)는 엔드 플레이트(300)에 형성된 개방된 공간을 통해 외부로 노출되도록 배치될 수 있다. 또한, 커넥터(500)는 회로 기판(400)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 커넥터(500)에 의해 배터리 모듈(10)이 발생시키는 전기적 에너지를 외부로 전달할 수 있다.
회로 기판(400)과의 효율적인 전기적 연결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 커넥터(500)는 터미널부(510) 및 하우징(520)을 포함할 수 있다.
커넥터(500)의 터미널부(510)는 전기적 연결을 위해 회로 기판(400)과 직접 접촉하는 복수의 터미널(511)을 포함할 수 있다. 터미널(511)은 커넥터(500)의 폭 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 또한, 각각의 터미널(511)은 대략 막대 형상을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 하우징(520)은 터미널부(510)의 측면을 커버하는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로는, 하우징(520)은 터미널부(510)의 연장 방향에 대해 대향하는 양면이 개방되어 있고, 다른 측면이 커버되는 형태일 수 있다. 개방된 양면을 통해 터미널부(510)의 터미널(511)이 외부 및 회로 기판(400)과 연결될 수 있다.
버스바 프레임(200)과의 연결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 커넥터(500)는 고정부(530)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 고정부(530)는 커넥터(500)의 하우징(520) 양단에 연결될 수 있다. 구체적으로는, 하우징(520)에서 멀어지는 방향으로 연장되는 형상으로 형성될 수 있다. 조금 더 구체적으로는, 하우징(520)의 양단에서 버스바 프레임(200)과의 연결을 위해 버스바 프레임(200)과 인접하게 배치될 수 있다.
고정부(530)가 버스바 프레임(200)에 고정됨으로써, 커넥터(500)가 고정될 수 있고, 구조적 안정성이 향상될 수 있다.
고정부(530)가 버스바 프레임(200)에 효율적으로 고정되기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터(500)의 고정부(530)에는 체결홀(531)이 형성될 수 있다.
체결홀(531)은 고정부(530)에서 버스바 프레임(200)과 대향하는 일면으로부터 타면까지 관통하는 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 체결홀(531)은 연결 부재(532)의 삽입이 용이하도록 대략 원형의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
연결 부재(532)는 고정부(530)에 형성된 체결홀(531)에 삽입되고, 체결홀(531)을 통과한 연결 부재(532)가 버스바 프레임(200)에 체결될 수 있다. 이를 통해 커넥터(500)는 버스바 프레임(200)에 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 연결 부재(532)는 볼트가 될 수 있다. 따라서, 체결홀(531)의 내면에는 볼트인 연결 부재(532)가 삽입되면서 체결될 수 있도록 나사선이 형성될 수 있다.
커넥터(500)의 고정부(530)에 체결홀(531)이 형성됨으로써, 커넥터(500)는 효율적으로 버스바 프레임(200)에 고정될 수 있다.
도 7은 도 4의 B-B'을 절단한 단면을 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
커넥터(500)의 보호를 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 보호판(600)을 포함할 수 있다.
보호판(600)은 회로 기판(400)과 커넥터(500)의 사이에 배치될 수 있고, 열에 의한 커넥터(500)의 변형을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 보호판(600)은 배터리 모듈(10)의 내부에 배치된 셀 집합체(100)에서 발생되는 열 또는 화염에 의해 커넥터(500)의 터미널부(510)가 변형되거나 소실되는 것을 방지할 수 있다.
커넥터(500)의 터미널부(510)를 효율적으로 보호하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 보호판(600)은 포팅부(610)를 포함할 수 있다.
포팅부(610)는 커넥터(500)의 터미널부(510)가 배치되는 부분과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 구체적으로는, 터미널부(510)의 터미널(511)이 포팅부(610)를 관통하도록 연장되게 형성될 수 있다. 여기서, 포팅부(610)를 관통하여 연장된 터미널(511)은 회로 기판(400)의 보강판(410)과 접촉할 수 있다.
포팅부(610)는 대략 직사각형의 단면을 가지는 판 형상을 가질 수 있고, 터미널부(510)의 단면적 이상의 단면적을 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 포팅부(610)를 터미널부(510)의 반대쪽에서 바라볼 경우 포팅부(610)에 의해 터미널부(510)가 가려질 수 있다.
터미널(511)이 관통하는 형상의 효율적인 제조 방식의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 포팅부(610)는 실리콘 포팅을 통해 형성될 수 있다. 여기서, 실리콘 포팅은 실리콘을 액체 형태로 도포하여 전기 부품을 덮거나 틈을 메우는 공정을 의미할 수 있다.
실리콘 포팅을 통해 포팅부(610)를 형성하면, 터미널(511)을 고정하는 동시에 빈 공간을 효율적으로 채울 수 있고, 제조 공정 상의 효율성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 보호판(600)의 포팅부(610)를 형성하기 위한 실리콘은 고내열 실리콘일 수 있다. 따라서, 포팅부(610)가 고온에 견디기 유리하고, 이를 통해 터미널부(510)가 변형되거나 소실되는 것을 방지 또는 지연시킬 수 있다.
커넥터(500)의 보호를 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 보호판(600)은 금속부(620)를 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 금속부(620)는 포팅부(610)와 함께 커넥터(500)의 일면을 커버할 수 있다. 구체적으로는, 금속부(620)는 포팅부(610)와 함께 포팅부(610)와 대향하는 커넥터(500)의 일면을 커버할 수 있다. 따라서, 금속부(620)를 커넥터(500)의 반대쪽에서 바라볼 경우 금속부(620)에 의해 커넥터(500)가 가려질 수 있다.
금속부(620)는 금속으로 이루어질 수 있다. 구체적으로는, 내열성이 뛰어난 금속으로 이루어질 수 있다. 따라서, 금속부(620)가 고온에 견딜 수 있고, 이를 통해 커넥터(500)가 고온에 의해 변형되는 것을 방지 또는 지연시킬 수 있다.
금속부(620)는 대략 직사각형 형상의 단면을 가지도록 형성될 수 있고, 커넥터(500)를 커버할 수 있도록 커넥터(500)의 단면적 이상의 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.
보호판(600)이 금속부(620)를 포함하여 배터리 모듈(10)의 내부에서 발생한 화염으로부터 커넥터(500)가 보호될 수 있다.
부품들 사이의 절연을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 절연 케이스(700)를 더 포함할 수 있다.
절연 케이스(700)는 커넥터(500)의 일부를 커버하도록 배치될 수 있다. 구체적으로는, 엔드 플레이트(300)와 버스바 프레임(200) 사이에 배치되어 하우징(520)의 일부를 커버하도록 배치될 수 있다.
절연 케이스(700)는 절연 물질을 포함하므로, 커넥터(500) 및 버스바를 다른 구성들로부터 절연시킬 수 있다. 따라서, 불필요한 쇼트 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 배터리 모듈(10)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
배터리 모듈(10)이 포함하는 셀 집합체(100)에서는 열과 화염이 발생할 수 있고, 배터리 모듈(10) 내부에서 외부로 열과 화염이 번질 수 있다. 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 보호판(600)을 포함하므로, 절연 케이스(700) 등이 열에 의해 녹더라도 보호판(600)이 커넥터(500)를 향하는 화염 등을 차단할 수 있다. 이를 통해, 커넥터(500)가 밖으로 튀어나오는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 보호판(600)의 포팅부(610)에 의해 커넥터(500)의 터미널부(510)가 보호될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 효율적으로 고온에 견딜 수 있어 화염 등에 대처할 수 있는 시간이 증가될 수 있다.
실시예 2
본 발명은 다른 형태의 보호판(600')을 포함하는 배터리 모듈을 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 모듈에서 엔드 플레이트(300)가 조립되기 전의 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈의 보호판(600')을 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한, 도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈의 커넥터(500)와 보호판(600')이 결합된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
화염으로부터 커넥터(500)의 효율적인 보호를 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈의 보호판(600')은 절곡부(630)를 더 포함할 수 있다.
도 8 내지 10을 참조하면, 절곡부(630)는 금속부(620)의 양단에 배치될 수 있다. 구체적으로는, 금속부(620)의 양단에서 포팅부(610)와 멀어지는 방향으로 연장되며 형성될 수 있다.
절곡부(630)는 절곡된 형상을 가질 수 있다. 도 9를 참조하면, 절곡부(630)는 금속부(620)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된 부분과 금속부(620)의 연장 방향과 평행한 방향으로 절곡되어 형성된 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 보호판(600')은 절곡부(630)를 제외한 다른 구성은 본 발명의 실시예 1에 따른 보호판(600)과 동일할 수 있다.
도 11은 도 8의 C-C'을 절단한 단면을 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 보호판(600')은 절곡부(630)를 포함하므로, 본 발명의 실시예 1에 따른 보호판(600)보다 더 넓은 면적을 커버할 수 있다.
화염으로부터 커넥터(500)의 효율적인 보호를 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈의 엔드 플레이트(300)는 절곡부(630)와 대응되는 형상으로 절곡될 수 있다. 구체적으로는, 엔드 플레이트(300)는 절곡부(630)와 대응되는 위치에 배치되는 부분이 절곡부(630)와 대응되는 형상으로 절곡될 수 있다. 이하, 엔드 플레이트(300)에서 절곡부(630)와 대응되는 형상으로 절곡된 부분을 대응부(310)라 한다(도 3 참고).
도 11을 참조하면, 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)와 보호판(600')의 절곡부(630)는 절연 케이스(700)를 사이에 두고 서로 대응되는 형상으로 절곡될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈 내부에서 발생한 화염에 의해 절연 케이스(700)가 녹더라도 보호판(600')의 절곡부(630)가 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)에 걸리면서 화염으로부터 커넥터(500)를 효율적으로 커버할 수 있다.
이하, 보호판(600')의 절곡부(630)와 대응되는 형상으로 절곡되는 엔드 플레이트(300) 대응부(310)와 관련하여 보다 자세히 설명한다.
엔드 플레이트(300)의 대응부(310)에 대한 일 예시로, 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)는 프레임(800) 또는 버스바 프레임(200)과 연결되기 위한 체결 부재가 될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 프레임(800)은 셀 집합체(100)를 둘러싸는 케이스를 의미할 수 있다(도 1 참고). 이 때, 엔드 플레이트(300)는 셀 집합체(100)의 외면을 둘러싸는 프레임(800)과 결합하여 셀 집합체(100)를 보호할 수 있다. 즉, 엔드 플레이트(300)는 프레임(800)과 함께 셀 집합체(100)를 외부로부터 보호할 수 있다. 또한, 엔드 플레이트(300)와 셀 집합체(100) 사이에 버스바 프레임(200)이 배치되므로, 엔드 플레이트(300)는 외부로부터 버스바 프레임(200)을 보호할 수 있다.
엔드 플레이트(300)의 체결 부재는 볼트, 너트 등의 추가적인 부품과 함께 조립되어 엔드 플레이트(300)를 프레임(800) 또는 버스바 프레임(200)과 결합시킬 수 있다. 이 때, 체결 부재의 역할을 하는 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)는 커넥터(500)의 양측에 배치될 수 있다(도 3 참고).
엔드 플레이트(300)의 대응부(310)에 대한 다른 예시로, 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)는 셀 집합체(100)의 터미널(미도시)이 관통할 수 있는 연결 부재가 될 수 있다. 여기서, 셀 집합체(100)의 터미널은 앞서 설명한 커넥터(500)의 터미널부(510)가 포함하는 터미널(511)과는 다른 구성을 의미할 수 있다. 구체적으로, 셀 집합체(100)의 터미널은 셀 집합체(100)를 외부와 전기적으로 연결하기 위한 구성으로 볼 수 있다.
셀 집합체(100)가 외부와 전기적으로 연결되기 위하여 셀 집합체(100)의 터미널은 엔드 플레이트(300)를 관통할 수 있다. 이 때, 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)는 셀 집합체(100)의 터미널이 관통할 수 있는 통로가 될 수 있다. 이 때, 연결 부재의 역할을 하는 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)는 커넥터(500)의 양측에 배치될 수 있다(도 3 참고).
앞서 설명한 예시들에서 설명한 바와 같이, 엔드 플레이트(300)는 대응부(310)를 필수적으로 포함할 수 있다. 따라서, 절곡부(630)를 포함하는 보호판(600')은 엔드 플레이트(300)에 걸리는 형태로 배치될 수 있다. 구체적으로, 보호판(600')에 커넥터(500)를 향하는 힘이 작용하더라도 절곡부(630)를 포함하는 보호판(600')은 물리적인 이동이 제한될 수 있다. 즉, 보호판(600')은 엔드 플레이트(300)에 물리적으로 걸리므로, 커넥터(500)를 향하는 방향으로의 이동이 제한될 수 있다.
한편, 커넥터(500)의 양측에 배치되는 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)는 앞서 설명한 바와 같이 보호판(600')의 절곡부(630)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 보호판(600')의 절곡부(630)는 엔드 프레이트(300)의 대응부(310)에 걸릴 수 있도록 절곡된 형상을 갖는다. 따라서, 화염에 의해 절연 케이스(700)가 녹더라도 보호판(600')의 절곡부(630)가 엔드 플레이트(300)의 대응부(310)에 걸리면서 화염과 커넥터(500) 사이에 배치되는 형태를 유지할 수 있다. 구체적으로, 보호판(600')은 커넥터(500)의 반대편에서 커넥터(500)를 향해 작용하는 압력에 견딜 수 있다. 즉, 화재 등으로 발생하는 가스에 의해 커넥터(500)를 향하는 압력이 발생하는 경우에도 보호판(600')이 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈의 보호판(600')은 절곡부(630)를 포함하고, 엔드 플레이트(300)가 절곡부(630)와 대응되는 형상으로 절곡됨으로써, 보호판(600')의 구조적 안정성이 향상될 수 있다. 따라서, 화염이 외부로 번지는 것을 효율적으로 방지할 수 있어 다른 배터리 모듈로 화염이 전이되는 것을 지연할 수 있다. 또한, 보호판(600')이 효율적으로 화염으로부터 커넥터(500)가 소실되는 것을 방지 또는 지연할 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: 배터리 모듈
100: 셀 집합체
200: 버스바 프레임
300: 엔드 플레이트
310: 대응부
400: 회로 기판
410: 보강판
500: 커넥터
510: 터미널부
511: 터미널
520: 하우징
530: 고정부
531: 체결홀
532: 연결 부재
600, 600': 보호판
610: 포팅부
620: 금속부
630: 절곡부
700: 절연 케이스
800: 프레임

Claims (14)

  1. 복수의 셀을 포함하는 셀 집합체;
    상기 셀 집합체를 서로 전기적으로 연결하는 버스바가 배치되는 버스바 프레임;
    상기 셀 집합체의 양단에 배치되어 상기 버스바 프레임을 커버하는 엔드 플레이트;
    상기 버스바와 접촉하여 상기 셀 집합체와 전기적으로 연결되는 회로 기판;
    외부와 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 커넥터; 및
    상기 회로 기판과 상기 커넥터 사이에 배치되어 열에 의한 상기 커넥터의 변형을 방지하는 보호판을 포함하는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커넥터는,
    전기적 연결을 위해 상기 회로 기판과 접촉하는 복수의 터미널을 포함하는 터미널부; 및
    상기 터미널부의 측면을 커버하는 하우징을 포함하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    절연 물질을 포함하며, 상기 엔드 플레이트와 상기 버스바 프레임 사이에 배치되어 상기 하우징의 일부를 커버하는 절연 케이스를 더 포함하는 배터리 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 보호판은,
    상기 터미널부가 배치되는 부분과 대응되는 위치에 배치되는 포팅부를 포함하고,
    상기 터미널이 상기 포팅부를 관통하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 포팅부는,
    실리콘 포팅으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 보호판은,
    상기 포팅부와 함께 상기 포팅부와 대향하는 커넥터의 일면을 커버하는 금속부를 더 포함하는 배터리 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보호판은,
    상기 금속부의 양단에 배치되며, 절곡된 형상을 갖는 절곡부를 더 포함하는 배터리 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 절곡부와 대응되는 위치에 배치되며, 상기 절곡부와 대응되는 형상으로 절곡되는 대응부를 포함하는 배터리 모듈.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 회로 기판은,
    상기 터미널과 접촉하며, 상기 보호판과 대향하는 일면에 배치되는 보강판을 포함하는 배터리 모듈.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 커넥터는,
    상기 하우징 양단에 연결되며, 상기 버스바 프레임에 고정되는 고정부를 더 포함하는 배터리 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 버스바 프레임과 대향하는 일면으로부터 타면까지 관통하는 체결홀이 형성되고,
    상기 체결홀에 연결 부재가 삽입되면서 상기 버스바 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 회로 기판은,
    인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은,
    연성 인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 절곡부는,
    상기 커넥터를 향하는 방향의 이동이 방지되도록 상기 대응부에 걸리는 형태로 배치되는 배터리 모듈.
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