KR20240055652A - 전지 모듈 - Google Patents

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KR20240055652A
KR20240055652A KR1020230136443A KR20230136443A KR20240055652A KR 20240055652 A KR20240055652 A KR 20240055652A KR 1020230136443 A KR1020230136443 A KR 1020230136443A KR 20230136443 A KR20230136443 A KR 20230136443A KR 20240055652 A KR20240055652 A KR 20240055652A
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restraining member
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battery
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KR1020230136443A
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요시히로 츠다
고쇼 아베
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프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

개구부(310)는, 에지(311)를 갖는다. 에지(311)는, 제1 부분(31) 및 제2 부분(32)과, 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)과, 접속부(35 내지 38)를 갖는다. 제3 부분(33)에 있어서의 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 중앙(33a) 및 양단(33b, 33c)의 3점을 포함하는 제1 가상 원호(A1)는, 제1 방향에 있어서 제3 부분(33)의 양단(33b, 33c)을 연결하는 제1 가상 직선(L1)으로부터 제4 부분(34) 측에 위치하는 제1 가상점(C1)을 중심으로 하여 규정된다. 제4 부분(34)에 있어서의 제2 방향의 중앙(34a) 및 양단(34b, 34c)의 3점을 포함하는 제2 가상 원호(A2)는, 제1 방향에 있어서 제4 부분(34)의 양단(34b, 34c)을 연결하는 제2 가상 직선(L2)으로부터 제3 부분(33) 측에 위치하는 제2 가상점(C2)을 중심으로 하여 규정된다.

Description

전지 모듈{BATTERY MODULE}
본 기술은, 전지 모듈에 관한 것이다.
전원 장치의 구성을 개시한 선행 기술 문헌으로서, 국제 공개 제2016/002178호가 있다. 국제 공개 제2016/002178호에 기재된 전원 장치는, 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 적층체와, 구속 부재를 구비한다. 구속 부재는, 전지 적층체를 구속한다. 구속 부재에는, 경량화를 목적으로 하여, 복수의 개구가 형성되어 있다. 복수의 개구의 각각은, 복수의 개구의 각각의 사이에 마련되는 복수의 보강부의 배치에 의해, 삼각 형상을 갖고 있다.
전원 장치의 구성을 개시한 선행 기술 문헌으로서, 국제 공개 제2021/024774호가 있다. 국제 공개 제2021/024774호에 기재된 전원 장치는, 복수의 전지 셀을 적층하여 이루어지는 전지 적층체와, 바인드 바를 구비한다. 바인드 바는, 전지 적층체를 체결한다. 바인드 바에는, 전지 셀끼리의 사이에 냉각 기체를 송풍할 수 있도록, 개구 영역이 마련되어 있다. 개구 영역은, 사각 형상 또는 사다리꼴 형상을 갖고 있다.
국제 공개 제2016/002178호 및 국제 공개 제2021/024774호의 전원 장치가 구비하는 구속 부재에 있어서, 구속 부재의 강도를 확보하면서, 구속 부재를 경량화할 수 있는 여지가 있다.
본 기술은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 구속 부재의 강도를 확보하면서, 구속 부재를 경량화할 수 있는, 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 기술은, 이하의 전지 모듈을 제공한다.
[1]
제1 방향으로 나란히 배치되며, 각형 형상을 각각 갖는 복수의 전지 셀과,
상기 복수의 전지 셀을 상기 제1 방향으로 구속하는 구속 부재를 구비하고,
상기 구속 부재는, 상기 제1 방향으로 연장되며, 개구부가 마련된 본체부를 포함하고,
상기 개구부는, 에지를 갖고,
상기 에지는,
상기 제1 방향을 따라서 대략 직선 상으로 연장되는 제1 부분 및 제2 부분과,
상기 제1 방향으로 나열되어, 서로 대향하는 제3 부분 및 제4 부분과,
상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 상기 제3 부분 및 상기 제4 부분을 각각 접속하는 접속부를 갖고,
상기 제3 부분에 있어서의 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 중앙 및 양단의 3점을 포함하는 제1 가상 원호는, 상기 제1 방향에 있어서 상기 제3 부분의 상기 양단을 연결하는 제1 가상 직선으로부터 상기 제4 부분 측에 위치하는 제1 가상점을 중심으로 하여 규정되고,
상기 제4 부분에 있어서의 상기 제2 방향의 중앙 및 양단의 3점을 포함하는 제2 가상 원호는, 상기 제1 방향에 있어서 상기 제4 부분의 상기 양단을 연결하는 제2 가상 직선으로부터 상기 제3 부분 측에 위치하는 제2 가상점을 중심으로 하여 규정되는, 전지 모듈.
[2]
상기 제1 가상점 및 상기 제2 가상점은, 상기 개구부의 외측에 위치하는, [1]에 기재된 전지 모듈.
[3]
상기 개구부는, 대략 배럴형의 형상을 갖고 있는, [1] 또는 [2]에 기재된 전지 모듈.
[4]
상기 구속 부재는, 상기 본체부의 상기 제2 방향의 양단에, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향을 따라서 상기 복수의 전지 셀 측으로 돌출되는 플랜지부를 포함하는, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[5]
상기 제3 부분 및 상기 제4 부분은, 원호상으로 형성되어 있는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[6]
상기 제3 부분 및 상기 제4 부분은, 곡선상으로 형성되어 있는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[7]
상기 접속부는, 각부(角部)를 갖고 있지 않은, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[8]
상기 개구부는, 상기 제1 방향으로 나란히 복수 마련되어 있는, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[9]
상기 개구부는, 상기 복수의 전지 셀의 각각의 사이에 대응하는 위치에 마련되어 있는, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[10]
상기 복수의 전지 셀을 수용하여 적어도 상기 제1 방향으로 지지하고, 상기 복수의 전지 셀을 포함하는 유닛을 형성하는 케이스를 더 구비하는, [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
[11]
상기 구속 부재에 있어서의 재료의 압연 방향은, 상기 제2 방향을 따르고 있는, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 전지 모듈.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 내부의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 전지 셀의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 기술의 일 실시 형태에 관한 구속 부재의 개구부의 배치를 도시하는 측면도이다.
도 6은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 구속 부재에 있어서의 개구부의 에지의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 7은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 구속 부재의 개구부 주변에 하중이 가해지는 방향을 도시하는 측면도이다.
도 8은 제1 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다.
도 9는 제2 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다.
도 10은 제3 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다.
도 11은 제4 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다.
도 12는 제5 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다.
이하에, 본 기술의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 동일 또는 상당하는 부분에 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 반복하지 않는 경우가 있다.
또한, 이하에 설명하는 실시 형태에 있어서, 개수, 양 등에 언급하는 경우, 특별히 기재가 있는 경우를 제외하고, 본 기술의 범위는 반드시 그 개수, 양 등에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시 형태에 있어서, 각각의 구성 요소는, 특별히 기재가 있는 경우를 제외하고, 본 기술에 있어서 반드시 필수의 것은 아니다. 또한, 본 기술은, 본 실시 형태에 있어서 언급하는 작용 효과를 반드시 모두 발휘하는 것으로 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「구비한다(comprise)」 및 「포함한다(include)」, 「갖는다(have)」의 기재는, 오픈 엔드 형식이다. 즉, 어떤 구성을 포함하는 경우에, 당해 구성 이외의 다른 구성을 포함해도 되고, 포함하지 않아도 된다.
또한, 본 명세서에 있어서 기하학적인 문언 및 위치·방향 관계를 나타내는 문언, 예를 들어 「평행」, 「직교」, 「경사 45°」, 「동축」, 「따라서」 등의 문언이 사용되는 경우, 그것들의 문언은, 제조 오차 내지 약간의 변동을 허용한다. 본 명세서에 있어서 「상측」, 「하측」 등의 상대적인 위치 관계를 나타내는 문언이 사용되는 경우, 그것들의 문언은, 1개의 상태에 있어서의 상대적인 위치 관계를 나타내는 것으로서 사용되는 것이며, 각 기구의 설치 방향(예를 들어 기구 전체를 상하 반전시키는 것 등)에 의해, 상대적인 위치 관계는 반전 내지 임의의 각도로 회동할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「전지」는, 리튬 이온 전지에 한정되지는 않고, 니켈 수소 전지 및 나트륨 이온 전지 등의 다른 전지를 포함할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 「전극」은 정극 및 부극을 총칭할 수 있다.
또한, 「전지 모듈」은, 하이브리드차(HEV: Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 및 전기 자동차(BEV: Battery Electric Vehicle) 등에 탑재 가능하다. 단, 「전지 모듈」의 용도는, 차량 탑재용에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면에 있어서는, 전지 셀의 정극 단자 및 부극 단자가 나열되는 방향을 제3 방향으로서의 X 방향, 복수의 전지 셀이 적층되는 방향을 제1 방향으로서의 Y 방향, 전지 모듈의 높이 방향을 제2 방향으로서의 Z 방향으로 한다.
도 1은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 2는 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈의 내부의 구성을 도시하는 사시도이다.
먼저, 전지 모듈(1)의 전체 구조에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 전지 모듈(1)은, 복수의 유닛(10)과, 엔드 플레이트(20)와, 구속 부재(30)와, 버스 바(40)와, 커버 부재(60)와, 가스 덕트(70)와, 단자 부재(80)를 구비한다.
복수의 유닛(10)은, 제1 방향(Y 방향)으로 나란히 배치되어 있다. 본 실시 형태에 관한 복수의 유닛(10)은, Y 방향으로 6개 나란히 배치되어 있다. 또한, 복수의 유닛(10)의 수량은, 2개 이상이면, 특별히 한정되지는 않는다.
복수의 유닛(10)은, 2개의 엔드 플레이트(20) 사이에 놓여 지지되어 있다. 본 실시 형태에 관한 복수의 유닛(10)은, 엔드 플레이트(20)에 의해 가압되어, 2개의 엔드 플레이트(20) 사이에 구속되어 있다.
엔드 플레이트(20)는, 복수의 유닛(10)의 Y 방향의 양단에 마련되어 있다. 엔드 플레이트(20)는, 전지 모듈(1)을 수납하는 팩 케이스 등의 기대에 고정된다. 엔드 플레이트(20)는, 예를 들어 알루미늄 또는 철로 구성되어 있다.
구속 부재(30)는, 복수의 유닛(10) 및 엔드 플레이트(20)의 X 방향의 양단에 마련되어 있다. 나란히 배치된 복수의 유닛(10) 및 엔드 플레이트(20)에 대하여 Y 방향의 압축력을 작용시킨 상태에서 구속 부재(30)를 엔드 플레이트(20)에 걸림 결합시키고, 그 후에 압축력을 해방함으로써, 2개의 엔드 플레이트(20)를 접속하는 구속 부재(30)에 인장력이 작용한다. 그 반작용으로서, 구속 부재(30)는, 2개의 엔드 플레이트(20)를 서로 접근하는 방향으로 압박한다. 그 결과, 구속 부재(30)는, 후술하는 복수의 전지 셀(100)을 각각 갖는 복수의 유닛(10)을 제1 방향(Y 방향)으로 구속한다.
구속 부재(30)는, 본체부(300)와, 제1 플랜지부(320)와, 제2 플랜지부(330)를 포함한다. 구속 부재(30)는, 예를 들어 철로 구성되어 있다.
본체부(300)는, 제1 방향(Y 방향)으로 연장되어 있는 부재이다. 본체부(300)에는, 복수의 개구부(310)가 마련되어 있다. 복수의 개구부(310)는, 제1 방향(Y 방향)으로 나열되며, 서로 간격을 두고 마련되어 있다. 개구부(310)는, X 방향에 있어서, 본체부(300)를 관통하는 관통 구멍으로 구성되어 있다.
제1 플랜지부(320)는, 본체부(300)의 제2 방향(Z 방향)의 양단에, 제1 방향(Y 방향) 및 제2 방향(Z 방향)에 직교하는 제3 방향(X 방향)을 따라서 복수의 전지 셀(100) 측으로 돌출된다. 제1 플랜지부(320)를 마련함으로써, 비교적 얇게 형성된 구속 부재(30)의 강성을 확보할 수 있다.
제2 플랜지부(330)는, 본체부(300)의 Y 방향의 양단에 접속되어 있다. 제2 플랜지부(330)는, 엔드 플레이트(20)에 고정된다. 제2 플랜지부(330)는, 예를 들어 볼트 체결 등의 공지의 고정 방법에 의해 엔드 플레이트(20)에 고정된다. 이에 의해, 구속 부재(30)는, 2개의 엔드 플레이트(20)를 서로 접속한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 버스 바(40)는, 도전체로 이루어진다. 버스 바(40)는, 도시하지 않은 제1 버스 바부와, 제2 버스 바부(420)와, 제3 버스 바부(430)를 포함한다.
도시하지 않은 제1 버스 바부는, 유닛(10) 내의 복수의 전지 셀을 서로 전기적으로 접속한다. 제2 버스 바부(420)는, Y 방향의 일단에 배치되는 전지 셀과 플러스측의 단자 부재(80)를 전기적으로 접속한다. 제3 버스 바부(430)는, Y 방향의 타단에 배치되는 전지 셀과 마이너스측의 단자 부재(80)를 전기적으로 접속한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 커버 부재(60)는, 전지 모듈(1)의 전기적 접속을 보호한다. 커버 부재(60)는, 유닛(10)의 상방에 위치하여, 버스 바(40) 등의 도전체를 덮는다. 가스 덕트(70)는, Y 방향으로 연장되어 있다. 가스 덕트(70)는, Z 방향에 있어서, 복수의 유닛(10)과, 커버 부재(60) 사이에 배치되어 있다.
단자 부재(80)는, Y 방향으로 나란히 배치되는 복수의 유닛(10)의 양측에 배치되어 있다. 단자 부재(80)는, Z 방향으로부터 보아, 엔드 플레이트(20)와 대략 겹치는 위치에 마련되어 있다. 단자 부재(80)는, 전지 모듈(1)과, 전지 모듈(1)의 외부에 배치되는 도시하지 않은 케이블 등의 외부 배선을 접속한다.
다음으로, 유닛(10)의 구조에 대하여 설명한다. 도 3은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 유닛의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 유닛(10)의 각각은, 복수의 전지 셀(100)과, 케이스(140)를 포함한다.
유닛(10)은, 2개 이상의 전지 셀(100)을 포함하고 있다. 본 기술의 일 실시 형태에 관한 유닛(10)은, 짝수의 개수로서 2개의 전지 셀(100)을 포함하고 있다. 또한, 복수의 유닛(10)의 각각에 구비되는 전지 셀(100)의 수는, 2개 이상이면, 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 복수의 유닛(10)의 각각에 구비되는 전지 셀(100)의 수는, 홀수개여도 된다.
복수의 전지 셀(100)은, 제1 방향(Y 방향)으로 나란히 배치되어 있다. 본 기술의 일 실시 형태에 관한 복수의 전지 셀(100)은, Y 방향으로 2개 나란히 배치되어 있다. 복수의 유닛(10)의 배열 방향과, 복수의 유닛(10)의 각각에 있어서의 복수의 전지 셀(100)의 배열 방향은, 동일 방향이다.
케이스(140)는, 직육면체 형상의 외관을 갖는다. 케이스(140)는, 복수의 전지 셀(100)을 수용하여 적어도 제1 방향(Y 방향)으로 지지하고 있다. 케이스(140)는, 예를 들어 폴리프로필렌 등의 수지로 형성되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 케이스(140)는, 구속 부재(30)에 의해 제1 방향(Y 방향)으로 압축되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 케이스(140)는, 전방 벽부(150)와, 후방 벽부(160)와, 제1 측벽부(170)와, 제2 측벽부(171)와, 상면부(180)를 갖는다.
전방 벽부(150)는, 한쪽의 구속 부재(30)에 인접하는 면이다. 전방 벽부(150)에는, 제1 덕트부(151)가 마련되어 있다. 제1 덕트부(151)는, 전방 벽부(150)로부터 한쪽의 구속 부재(30) 측으로 돌출되어 있다. 제1 덕트부(151)는, X 방향에 있어서 전방 벽부(150)를 관통하도록 마련되어 있다.
후방 벽부(160)는, X 방향에 있어서 복수의 전지 셀(100)을 사이에 두고 전방 벽부(150)에 대향하는 면이다. 후방 벽부(160)에는, 제2 덕트부(161)가 마련되어 있다. 제2 덕트부(161)는, 후방 벽부(160)로부터 다른 쪽의 구속 부재(30) 측으로 돌출되어 있다. 제2 덕트부(161)는, X 방향에 있어서 후방 벽부(160)를 관통하도록 마련되어 있다. 제2 덕트부(161)는, 후술하는 냉각 매체 통로(11)에 의해, 제1 덕트부(151)와 연통하고 있다.
제1 측벽부(170) 및 제2 측벽부(171)는, 제1 방향(Y 방향)으로 나란히 배치되어, 서로 대향하고 있다.
상면부(180)는, 복수의 벽부(181)와, 걸림 결합면(182)과, 복수의 구멍부(183)를 포함한다. 복수의 벽부(181)는, Z 방향으로 기립해서 마련된다. 복수의 벽부(181)는, 버스 바(40)의 설치 개소를 구획한다. 걸림 결합면(182)에는, 구속 부재(30)의 제1 플랜지부(320)가 걸림 결합한다. 복수의 구멍부(183)는, 후술하는 전극 단자(110) 및 가스 배출 밸브(130)가 상면부(180)으로부터 노출되도록 마련되어 있다.
도 4는 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈이 구비하는 전지 셀의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전지 셀(100)은, 예를 들어 리튬 이온 전지이다. 전지 셀(100)은, 각형 형상을 갖는다. 전지 셀(100)의 출력 밀도는, 예를 들어 8000W/L 이상 정도이다. 전지 셀(100)의 전압은, 예를 들어 1.0V 이상 정도이다.
본 실시 형태에 관한 전지 셀(100)은, 전극 단자(110)와, 하우징(120)과, 가스 배출 밸브(130)를 갖는다.
전극 단자(110)는, 하우징(120) 상에 형성되어 있다. 전극 단자(110)는, 제3 방향(X 방향)을 따라서 나열되는 2개의 전극 단자(110)로서, 정극 단자(111) 및 부극 단자(112)를 갖는다.
정극 단자(111) 및 부극 단자(112)는, 제3 방향(X 방향)에 있어서, 서로 이격되어 마련되어 있다. 정극 단자(111) 및 부극 단자(112)는, 제3 방향(X 방향)에 있어서, 가스 덕트(70)의 양측에 각각 마련되어 있다. 정극 단자(111) 및 부극 단자(112)는, 버스 바(40)와 레이저 용접 등에 의해 접합된다.
하우징(120)은, 직육면체 형상을 갖고, 전지 셀(100)의 외관을 이루고 있다. 하우징(120)에는, 도시하지 않은 전극체 및 전해액이 수용되어 있다.
가스 배출 밸브(130)는, 하우징(120)의 상면 부분에 마련되어 있다. 가스 배출 밸브(130)는, 하우징(120)의 내부에서 발생한 가스에 의해 하우징(120)의 내압이 소정값 이상이 된 경우에, 그 가스를 하우징(120)의 외부로 배출한다. 가스 배출 밸브(130)로부터의 가스는, 가스 덕트(70)를 흘러, 전지 모듈(1)의 외부로 배출된다.
도 5는 본 기술의 일 실시 형태에 관한 구속 부재의 개구부의 배치를 도시하는 측면도이다. 또한, 도 5에 도시한 개구부는, 복수의 개구부(310) 중, 제1 방향(Y 방향)의 중앙 부근에 위치하는 개구부(310)를 나타내고 있다. 복수의 개구부(310) 중, 제1 방향(Y 방향)의 양단에 위치하는 2개의 개구부(310)는, 후술하는 에지(311)의 제3 부분(33) 또는 제4 부분(34)의 일부에 직선 형상을 갖고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 케이스(140)의 내부에는, 격벽 부재(190)가 형성되어 있다. 격벽 부재(190)는, 절연성을 갖는다. 격벽 부재(190)는, Y 방향에 있어서 복수의 전지 셀(100) 사이에 마련되어 있다.
격벽 부재(190)는, 판상부(191)와, 복수의 돌출부(192)를 포함한다. 판상부(191)는, 복수의 전지 셀(100) 사이에 있어서 Z 방향으로 연장되어 있다.
복수의 돌출부(192)는, 복수의 전지 셀(100) 중 사이에 놓인 2개의 전지 셀(100)을 향하여 판상부(191)로부터 돌출되어 있다. 복수의 돌출부(192)는, 2개의 전지 셀(100)의 각각에 접촉하고 있다.
복수의 돌출부(192) 사이에, 제3 방향(X 방향)을 따르는 냉각 매체 통로(11)가 형성되어 있다. 냉각 매체 통로(11)를 흐르는 냉각 매체는, 예를 들어 공기이다.
냉각 매체 통로(11)는, 제1 덕트부(151) 및 제2 덕트부(161)와 X 방향에 있어서 연통하고 있다. 제1 덕트부(151) 또는 제2 덕트부(161)를 통해 냉각 매체 통로(11)에 냉각 매체가 유통함으로써, 전지 셀(100)이 냉각된다.
개구부(310)는, 복수의 전지 셀(100)의 각각의 사이에 대응하는 위치에 마련되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 개구부(310)는, X 방향으로부터 보아, 복수의 전지 셀(100)의 각각의 사이에 있어서의 냉각 매체 통로(11)가 개구부(310)의 내부에 위치하도록 마련되어 있다.
개구부(310)는, 제3 방향(X 방향)으로부터 보아, 대략 배럴형의 형상을 갖고 있다. 개구부(310)의 형상의 구성에 대해서는 후술한다.
개구부(310)의 제2 방향(Z 방향)의 양단에 있어서의 인접하는 개구부(310)끼리의 사이의 제1 방향(Y 방향)의 폭 W1은, 예를 들어 22㎜이다. 개구부(310)의 제2 방향(Z 방향)의 중앙에 있어서의 인접하는 개구부(310)끼리의 사이의 제1 방향(Y 방향)의 폭 W2는, 폭 W1보다도 좁고, 예를 들어 8㎜이다. 제2 방향(Z 방향)에 있어서의 개구부(310)의 폭 W3은, 예를 들어 52.8㎜이다.
개구부(310)의 제2 방향(Z 방향)의 양단에 있어서의 인접하는 개구부(310)끼리의 사이의 제1 방향(Y 방향)의 폭 W1에 대한, 개구부(310)의 제2 방향(Z 방향)의 중앙에 있어서의 인접하는 개구부(310)끼리의 사이의 제1 방향(Y 방향)의 폭 W2의 비(W1/W2)는, 예를 들어 2.8이다. 또한, 이 비(W1/W2)는, 1보다 크면 되고, 2.8 이상이어도 된다.
도 6은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 구속 부재에 있어서의 개구부의 에지의 구성을 도시하는 모식도이다. 도 6에 있어서는, 개구부(310)의 에지를 구성하는 각 선분을 점선으로 구분하여 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, 개구부(310)는, 에지(311)를 갖는다. 에지(311)는, 제1 부분(31)과, 제2 부분(32)과, 제3 부분(33)과, 제4 부분(34)과, 접속부를 갖는다.
제1 부분(31) 및 제2 부분(32)은, 제1 방향(Y 방향)을 따라서 대략 직선 상으로 연장되어 있다. 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)은, 제1 방향(Y 방향)으로 나열되어, 서로 대향하고 있다. 또한, 제1 부분(31) 및 제2 부분(32)은 직선상이어도 되고, 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)보다도 곡률이 작은 곡선이어도 된다.
접속부는, 제1 부분(31) 및 제2 부분(32)과 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)을 각각 접속한다. 본 실시 형태에 관한 접속부는, 제1 접속부(35)와, 제2 접속부(36)와, 제3 접속부(37)와, 제4 접속부(38)를 갖는다. 제1 내지 제4 접속부(35 내지 38)는, 곡선으로 구성되어 있다.
제1 접속부(35)는, 제1 부분(31)과 제3 부분(33)을 접속한다. 제2 접속부(36)는, 제1 부분(31)과 제4 부분(34)을 접속한다. 제3 접속부(37)는, 제2 부분(32)과 제3 부분(33)을 접속한다. 제4 접속부(38)는, 제2 부분(32)과 제4 부분(34)을 접속한다. 또한, 접속부는, 곡선으로 구성되어 있지만, 이 구성에 한정되지는 않고, 직선 또는 점으로 구성되어 있어도 된다.
개구부(310)의 대략 배럴형의 형상은, 상술한 제1 내지 제4 부분(31 내지 34) 및 제1 내지 제4 접속부(35 내지 38)를 이하와 같이 규정함으로써 구성된다. 구체적으로는, 개구부(310)의 대략 배럴형의 형상은, 제1 가상 원호 A1, 제1 가상 직선 L1, 제1 가상점 C1, 제2 가상 원호 A2, 제2 가상 직선 L2 및 제2 가상점 C2를 사용하여 규정된다.
제1 가상 원호 A1은, 제3 부분(33)에 있어서의 제1 방향(Y 방향)에 직교하는 제2 방향(Z 방향)의 중앙(33a) 및 양단(33b, 33c)의 3점을 포함하는 원호이다. 제1 가상 직선 L1은, 제3 부분(33)의 양단(33b, 33c)을 연결하는 직선이다. 제1 가상점 C1은, 제1 가상 원호 A1의 중심이다.
제1 가상 원호 A1은, 제1 방향(Y 방향)에 있어서 제1 가상 직선 L1로부터 제4 부분(34) 측에 위치하는 제1 가상점 C1을 중심으로 하여 규정된다. 이에 의해, 제3 부분(33)은, 제1 방향(Y 방향)에 있어서 중앙(33a)이 양단(33b, 33c)과 비교하여 제4 부분(34)으로부터 이격되는 방향으로 볼록해지는 배럴형 형상의 일부를 구성한다.
제2 가상 원호 A2는, 제4 부분(34)에 있어서의 제2 방향(Z 방향)의 중앙(34a) 및 양단(34b, 34c)의 3점을 포함하는 원호이다. 제2 가상 직선 L2는, 제4 부분(34)의 양단(34b, 34c)을 연결하는 직선이다. 제2 가상점 C2는, 제2 가상 원호 A2의 중심이다.
제2 가상 원호 A2는, 제1 방향(Y 방향)에 있어서 제2 가상 직선 L2로부터 제3 부분(33) 측에 위치하는 제2 가상점 C2를 중심으로 하여 규정된다. 이에 의해, 제4 부분(34)은, 제1 방향(Y 방향)에 있어서 중앙(34a)이 양단(34b, 34c)과 비교하여 제3 부분(33)으로부터 이격되는 방향으로 볼록해지는 배럴형 형상의 일부를 구성한다.
제1 가상점 C1 및 제2 가상점 C2는, 개구부(310)의 외측에 위치하고 있다. 이에 의해, 대략 배럴형의 형상의 일부를 구성하는 제3 부분(33)의 중앙(33a) 및 제4 부분(34)의 중앙(34a)이 제1 방향(Y 방향)으로 너무 확대되지 않아, 구속 부재(30)의 강도를 확보하면서 경량화할 수 있는 개구부(310)의 최적의 형상을 구성하기 쉽다.
제3 부분(33) 및 제4 부분(34)은, 원호상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)으로의 응력 집중을 억제할 수 있다. 또한, 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)을 연속적으로 곡률을 변경하는 경우와 비교하여, 개구부(310)의 설계 및 제작을 간이하게 할 수 있다.
접속부는, 각부를 갖고 있지 않다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 내지 제4 접속부(35 내지 38)가 각부를 갖고 있지 않다. 이에 의해, 제1 내지 제4 접속부(35 내지 38)에 응력 집중되는 것이 억제되기 때문에, 구속 부재(30)의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 구속 부재의 개구부 주변에 하중이 가해지는 방향을 도시하는 측면도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 구속 부재(30)에는, 전지 셀(100)의 팽창 또는 외부 부하에 의해 다양한 방향으로부터 하중이 가해진다. 구체적으로는, 구속 부재(30)에는, 예를 들어 제1 방향(Y 방향)을 따르는 하중 F1, F2, 또는 제2 방향(Z 방향)을 따르는 하중 F3, F4, F5가 가해지는 경우가 있다.
제1 방향(Y 방향)으로 하중이 가해지는 경우에는, 본체부(300)에 있어서의 개구부(310)의 상부 또는 하부에 있어서 당해 하중 F1, F2를 받을 수 있다. 이 때문에, 본체부(300)에 있어서의 개구부(310) 사이의 제2 방향(Z 방향)의 중앙부(300a)의 폭이 양단(300b, 300c)과 비교하여 좁아도 구속 부재(30)가 필요로 하는 강도는 만족된다.
또한, 제2 방향(Z 방향)을 따라서 하중이 가해질 때, 제2 방향(Z 방향)에 평행인 하중 F3 또는 제2 방향(Z 방향)으로부터 경사진 하중 F4, F5가 개구부(310)끼리의 사이에 가해지는 경우가 있다. 이 경우, 본체부(300)의 중앙부(300a)는, 제1 방향(Y 방향)의 폭이 좁아도, 하중 F3, F4, F5 모두가 중앙부(300a)에 가해진다.
한편, 본체부(300)의 양단(300b, 300c)에 있어서는, 양단(300b, 300c)의 제1 방향(Y 방향)의 폭이 중앙부(300a)와 동일 정도로 좁으면, 하중 F4, F5를 양단(300b, 300c)에 있어서 받기 어렵다. 이 때문에, 양단(300b, 300c)의 제1 방향(Y 방향)의 폭이 좁으면, 구속 부재(30)는 하중 F4, F5에 대하여 내성이 낮아진다. 따라서, 제2 방향(Z 방향)에 있어서의 양단(300b, 300c)의 제1 방향(Y 방향)의 폭은, 중앙부(300a)의 폭에 대하여 넓게 할 필요가 있다. 이 개구부(310)끼리의 사이의 폭의 규정에 의해, 개구부(310)의 형상은 대략 배럴형으로 규정된다.
구속 부재(30)에 있어서의 재료의 압연 방향은, 제2 방향(Z 방향)을 따르고 있다. 일반적으로, 복수의 결정립을 갖는 금속 재료가 압연된 경우, 금속 재료는 압연 방향에 직교하는 방향과 비교하여 압연 방향의 인성이 높다. 본 실시 형태에 있어서의 구속 부재(30)는, 제1 방향(Y 방향)과 비교하여, 제2 방향(Z 방향)에 대하여 높은 인성을 갖는다. 이 때문에, 개구부(310)에 있어서의 제2 방향(Z 방향)의 중앙부(300a)에 있어서 제1 방향(Y 방향)의 폭이 좁더라도, 구속 부재(30)는 중앙부(300a)에 있어서 필요한 내하중 특성을 만족시킨다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 구속 부재(30)에 마련한 개구부(310)의 에지(311)에 있어서의 제1 내지 제4 부분(31 내지 34)이 제1 가상 원호 A1, 제1 가상 직선 L1, 제1 가상점 C1, 제2 가상 원호 A2, 제2 가상 직선 L2 및 제2 가상점 C2를 사용하여 규정된다. 이에 의해, 개구부(310)에 있어서의 제2 방향(Z 방향)의 양단과 비교하여 중앙을 제1 방향(Y 방향)으로 광폭으로 할 수 있기 때문에, 구속 부재(30)의 강도를 확보하면서, 구속 부재(30)를 경량화할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 개구부(310)의 에지(311)를 구성하는 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)을 규정하는 제1 가상점 C1 및 제2 가상점 C2가 개구부(310)의 외측에 위치하고 있다. 이에 의해, 개구부(310)에 있어서의 제2 방향(Z 방향)의 양단과 비교하여, 제3 부분(33)의 중앙(33a) 및 제4 부분(34)의 중앙(34a)이 제1 방향(Y 방향)으로 너무 확대되지 않아, 구속 부재(30)의 강도를 확보하면서 경량화할 수 있는 개구부(310)의 최적의 형상을 구성하기 쉽게 할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 구속 부재(30)에 마련한 개구부(310)가 대략 배럴형의 형상임으로써, 내하중 특성이 필요한 개소에서만 구속 부재(30)를 구성할 수 있기 때문에, 구속 부재(30)의 강도를 확보하면서, 구속 부재(30)를 경량화할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 구속 부재(30)의 본체부(300)에 대하여 제1 플랜지부(320)를 제3 방향(X 방향)으로 마련함으로써, 본체부(300)의 변형을 억제할 수 있기 때문에, 구속 부재(30)의 강도를 확보하기 쉽게 할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 개구부(310)의 에지(311)를 구성하는 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)이 원호상으로 형성되어 있음으로써, 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)으로의 응력 집중을 억제할 수 있다. 또한, 제3 부분(33) 및 제4 부분(34)을 연속적으로 곡률을 변경하는 경우와 비교하여, 개구부(310)의 설계 및 제작을 간이하게 할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 개구부(310)의 에지(311)를 구성하는 제1 내지 제4 접속부(35 내지 38)가 각부를 갖고 있지 않다. 이에 의해, 에지(311)의 접속부에 응력 집중되는 것이 억제되기 때문에, 구속 부재(30)의 강도를 향상시킬 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 대략 배럴형의 형상을 갖는 복수의 개구부(310)를 제1 방향(Y 방향)으로 나열함으로써, 구속 부재(30)를 경량화할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 개구부(310)를 복수의 전지 셀(100)의 각각의 사이에 대응하는 위치에 마련함으로써, 냉각 매체 통로(11)와 개구부(310)를 연통시켜 전지 셀(100)끼리의 사이에 냉각 매체를 유통시킬 수 있기 때문에, 전지 셀(100)을 냉각할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 복수의 전지 셀(100)을 수용하는 케이스(140)를 사용하여 유닛(10)을 형성하는 경우라도 구속 부재(30)에 대략 배럴형의 형상을 갖는 개구부(310)의 구성을 적용할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)에 있어서는, 구속 부재(30)의 압연 방향을 제2 방향(Z 방향)으로 함으로써, 구속 부재(30)의 제2 방향(Z 방향)에 대한 인성을 높임으로써, 복수의 개구부(310) 간의 중앙부(300a)에 있어서의 제1 방향(Y 방향)의 폭을 좁게 할 수 있기 때문에, 구속 부재(30)를 경량화할 수 있다.
이하, 본 기술의 일 실시 형태의 변형예에 관한 전지 모듈에 대하여 설명한다. 본 변형예에 관한 전지 모듈은, 구속 부재에 있어서의 개구부의 구성이 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)과 다르기 때문에, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전지 모듈(1)과 마찬가지인 구성에 대해서는 설명을 반복하지 않는다. 또한, 변형예를 도시하는 도 8 내지 도 12에 있어서는, 개구부의 에지를 구성하는 각 선분을 점선으로 구분하여 나타내고 있는 개소가 있다.
도 8은 제1 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 변형예에 관한 구속 부재에 있어서의 개구부(310A)의 에지(311A)는, 제1 접속부(35A), 제2 접속부(36A), 제3 접속부(37A) 및 제4 접속부(38A)의 각각이 점 형상으로 구성되어 있다. 이에 의해, 에지(311A)는, 각부를 갖고 있다.
제1 변형예에 관한 전지 모듈에 있어서는, 개구부(310A)의 에지(311A)가 각부를 갖고 있는 경우라도, 개구부(310A)에 있어서의 제2 방향(Z 방향)의 양단과 비교하여 중앙을 제1 방향(Y 방향)으로 광폭으로 할 수 있기 때문에, 구속 부재의 강도를 확보하면서, 구속 부재를 경량화할 수 있다.
도 9는 제2 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 변형예에 관한 구속 부재에 있어서의 개구부(310B)의 에지(311B)는, 제3 부분(33B) 및 제4 부분(34B)이 곡선상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 다른 곡률을 가진 제1 곡선(33d), 제2 곡선(33e) 및 제3 곡선(33f)에 의해 제3 부분(33B)이 구성되어 있다. 또한, 다른 곡률을 가진 제4 곡선(34d), 제5 곡선(34e) 및 제6 곡선(34f)에 의해 제4 부분(34B)이 구성되어 있다.
제2 변형예에 관한 전지 모듈에 있어서는, 곡률이 다른 곡선을 조합하여 제3 부분(33B) 및 제4 부분(34B)을 구성할 수 있기 때문에, 개구부(310B)의 필요한 강도를 갖는 대략 배럴형의 형상을 얻기 쉽게 할 수 있다.
도 10은 제3 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 제3 변형예에 관한 구속 부재에 있어서의 개구부(310C)의 에지(311C)는, 제3 부분(33C) 및 제4 부분(34C)의 각각이 그 일부에 직선 형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 제1 곡선(33g), 제1 직선(33h) 및 제2 곡선(33j)에 의해 제3 부분(33C)이 구성되어 있다. 또한, 제3 곡선(34g), 제2 직선(34h) 및 제4 곡선(34j)에 의해 제4 부분(34C)이 구성되어 있다.
도 11은 제4 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제4 변형예에 관한 구속 부재에 있어서의 개구부(310D)의 에지(311D)는, 제1 부분(31D), 제2 부분(32D), 제3 부분(33D) 및 제4 부분(34D)의 각각이 곡선으로 구성되어 있다. 제1 내지 제4 부분(31D 내지 34D)의 각각은, 점으로 구성되는 제1 내지 제4 접속부(35D 내지 38D)에 의해 접속되어 있다.
도 12는 제5 변형예에 관한 구속 부재의 개구부를 도시하는 모식도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 제5 변형예에 관한 구속 부재에 있어서의 개구부(310E)의 에지(311E)는, 제3 부분(33E) 및 제4 부분(34E)의 각각이 직선으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 제3 부분(33E)은, 제1 직선(33k) 및 제2 직선(33m)으로 구성되어 있다. 제4 부분(34C)은, 제3 직선(34k) 및 제4 직선(34m)으로 구성되어 있다. 제1 내지 제4 부분(31 내지 34E)의 각각은, 점으로 구성되는 제1 내지 제4 접속부(35E 내지 38E)에 의해 접속되어 있다.
제3 내지 제5 변형예에 관한 전지 모듈에 있어서도, 개구부(310C 내지 310E)에 있어서의 제2 방향(Z 방향)의 양단과 비교하여 중앙을 제1 방향(Y 방향)으로 광폭으로 할 수 있기 때문에, 구속 부재의 강도를 확보하면서, 구속 부재를 경량화할 수 있다.
또한, 상술한 개구부는, 제3 방향(X 방향)으로부터 보아, 제3 부분 및 제4 부분이 좌우 대칭의 구성이지만, 이 구성에 한정되지는 않는다. 개구부는, 제3 부분 및 제4 부분이 서로 다른 형상으로 구성되어 있어도 된다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내어지고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (11)

  1. 제1 방향으로 나란히 배치되며, 각형 형상을 각각 갖는 복수의 전지 셀과,
    상기 복수의 전지 셀을 상기 제1 방향으로 구속하는 구속 부재를 구비하고,
    상기 구속 부재는, 상기 제1 방향으로 연장되며, 개구부가 마련된 본체부를 포함하고,
    상기 개구부는, 에지를 갖고,
    상기 에지는,
    상기 제1 방향을 따라서 대략 직선 상으로 연장되는 제1 부분 및 제2 부분과,
    상기 제1 방향으로 나열되어, 서로 대향하는 제3 부분 및 제4 부분과,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 상기 제3 부분 및 상기 제4 부분을 각각 접속하는 접속부를 갖고,
    상기 제3 부분에 있어서의 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 중앙 및 양단의 3점을 포함하는 제1 가상 원호는, 상기 제1 방향에 있어서 상기 제3 부분의 상기 양단을 연결하는 제1 가상 직선으로부터 상기 제4 부분 측에 위치하는 제1 가상점을 중심으로 하여 규정되고,
    상기 제4 부분에 있어서의 상기 제2 방향의 중앙 및 양단의 3점을 포함하는 제2 가상 원호는, 상기 제1 방향에 있어서 상기 제4 부분의 상기 양단을 연결하는 제2 가상 직선으로부터 상기 제3 부분 측에 위치하는 제2 가상점을 중심으로 하여 규정되는, 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가상점 및 상기 제2 가상점은, 상기 개구부의 외측에 위치하는, 전지 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구부는, 대략 배럴형의 형상을 갖고 있는, 전지 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구속 부재는, 상기 본체부의 상기 제2 방향의 양단에, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향을 따라서 상기 복수의 전지 셀 측으로 돌출되는 플랜지부를 포함하는, 전지 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 부분 및 상기 제4 부분은, 원호상으로 형성되어 있는, 전지 모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 부분 및 상기 제4 부분은, 곡선상으로 형성되어 있는, 전지 모듈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접속부는, 각부를 갖고 있지 않은, 전지 모듈.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 제1 방향으로 나란히 복수 마련되어 있는, 전지 모듈.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 복수의 전지 셀의 각각의 사이에 대응하는 위치에 마련되어 있는, 전지 모듈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀을 수용하여 적어도 상기 제1 방향으로 지지하고, 상기 복수의 전지 셀을 포함하는 유닛을 형성하는 케이스를 더 구비하는, 전지 모듈.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구속 부재에 있어서의 재료의 압연 방향은, 상기 제2 방향을 따르고 있는, 전지 모듈.
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