WO2017095001A1 - 클램핑 부재 및 이를 이용한 배터리 모듈 - Google Patents

클램핑 부재 및 이를 이용한 배터리 모듈 Download PDF

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screw
snap fit
coupling portion
battery assembly
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안혁
이강우
박준규
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a clamping member and a battery module using the same. More particularly, the present invention relates to a clamping member for fixing a laminated structure of a battery assembly in which a plurality of batteries are stacked, and a battery module for fixing the battery assembly using the clamping member.
  • a secondary battery is a battery that can be charged and discharged, such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a nickel zinc battery, and the like.
  • a lithium ion battery a lithium polymer battery
  • a nickel cadmium battery a nickel hydride battery
  • nickel zinc battery a nickel zinc battery
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a clamping member and a battery module using the same to improve the durability of the battery module, while miniaturizing the battery module by fixing the battery stack structure efficiently and easily assembling the battery module To provide.
  • a pair of pressing portions for pressing the upper plate and the lower plate of the battery assembly, respectively, so that the stack structure of the battery assembly is stacked a plurality of batteries;
  • a support part configured to support the pair of pressing parts such that the top plate and the bottom plate of the battery assembly are pressed by the pair of pressing parts, and at least one of the pair of pressing parts includes: the top plate or the A snap fit coupler coupled to the bottom plate in a snap fit manner; And a screw coupling part coupled to the upper plate or the lower plate to which the snap fit coupling part is coupled in a screwing manner.
  • the snap fit coupling portion may include a locking hole coupled to the engaging projection provided on the top plate or the bottom plate.
  • the screw coupling portion may include a screw groove coupled to the upper plate or the lower plate coupled to the snap fit coupling portion in a screw fastening manner.
  • the screw groove may have a U-shape formed with an opening in the coupling direction side so that the screw shaft provided in the plate is inserted as the snap fit coupling portion is coupled to the top plate or the bottom plate. have.
  • At least one screw groove may be provided at both sides of the snap fit coupler.
  • the snap fit coupling portion and the screw coupling portion may have a mutual step.
  • the support portion is formed in a band (band) shape having a predetermined thickness and width and the length corresponding to the stacking thickness of the battery assembly, and has a curved portion protruding in one direction in the thickness direction at the center of the width Can be.
  • the pair of pressing portions and the support portion may be formed integrally with each other.
  • the pair of pressing portions may be bent to face each other extending from both ends in the longitudinal direction of the support portion, respectively.
  • the pair of pressing portions and the support portion may be formed of a metal material.
  • the battery module according to an embodiment of the present invention includes a battery assembly in which the clamping member and a plurality of batteries are stacked, and fixes the laminated structure of the battery assembly using the clamping member.
  • the battery assembly comprises a battery stack structure; And a top plate and a bottom plate disposed respectively at the top and bottom of the battery stack structure in a stacking direction, and at least one of the top plate and the bottom plate engages with a corresponding snap fit coupling portion of the clamping member. part; And a corresponding screw engaging portion engaging with the screw engaging portion of the clamping member.
  • the corresponding snap fit coupling portion may include a locking protrusion for engaging with a locking hole provided in the snap fit coupling portion of the clamping member.
  • the corresponding screw coupling portion may include: a screw shaft inserted into a screw groove provided in the screw coupling portion of the clamping member when the corresponding snap fit coupling portion engages with the snap fit coupling portion of the clamping member; And a nut member fastened to the screw shaft to fix the clamping member.
  • At least one screw shaft may be provided on both sides of the corresponding snap fit coupler.
  • the corresponding snap fit coupling portion and the corresponding screw coupling portion may have a mutual step corresponding to the step between the snap fit coupling portion and the screw coupling portion of the clamping member.
  • the battery assembly further comprises a bolt member which is screwed through the battery stack structure, the top plate and the bottom plate, the through hole through which the bolt member at a mutually corresponding position, respectively It may include.
  • Embodiments according to the present invention by fixing the laminated structure of the battery assembly in which a plurality of batteries are stacked by using a clamping member, to minimize the use of shoulder bolts, etc., which requires a separate fastening space and improve space efficiency, as well as To facilitate the assembly of the battery module.
  • the clamping member can be easily tightened while preventing the clamping member from being removed due to the load or external impact of the battery assembly and the durability of the entire battery module. To improve.
  • the screw shaft provided in the end plate of the battery assembly is automatically inserted into the U-shaped screw groove formed in the clamping member, thereby facilitating screwing of the clamping member. Let's do it.
  • the effect of preventing the clamping member from falling off can be further improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a clamping member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the clamping member of FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a clamping member coupling method of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a top plate of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 10 includes a battery assembly 100 and a clamping member 200 having a stacked structure in which a plurality of batteries are stacked.
  • the battery assembly 100 may include a battery stack structure 102 in which a plurality of battery cartridges containing one or more unit batteries are stacked, and a pair of battery cartridges disposed at the top and bottom of the battery stack structure 102 in a stacking direction, respectively.
  • the battery assembly 100 may further include a bolt member 130 that is screwed through the battery stack structure 102.
  • the clamping member 200 includes a pair of pressing parts 210 and 220 and a support part 230.
  • the pair of pressing units 210 and 220 press the upper plate 110 and the lower plate 120 of the battery assembly 100 so that the stacked structure of the battery assembly 100 is fixed.
  • the support part 230 may be configured to press the pair of pressing parts 210 and 220 to press the upper plate 110 and the lower plate 120 of the battery assembly 100 by the pair of pressing parts 210 and 220. Support.
  • FIGS. 2 and 3 show a clamping member according to an embodiment of the present invention in a perspective view and a front view, respectively.
  • the clamping member 200 includes a pair of pressing portions 210 and 220 and a support 230 supporting the pair. At least one of the pair of pressing portions 210 and 220 includes a snap fit coupling portion 212 and a screw coupling portion 216.
  • the snap fit coupler 212 is coupled to the end plate of the battery assembly 100, that is, the top plate 110 or the bottom plate 120 in a snap-fit manner.
  • the snap fit coupling unit 212 may include a locking hole 214 that engages with the locking protrusion. Can be.
  • the snap fit coupling unit 212 may include a locking protrusion that engages with the locking groove. It may be.
  • the screw coupling portion 216 is coupled to the top plate 110 or the bottom plate 120 of the battery assembly 100 to which the snap fit coupling portion 212 is coupled in a screw fastening manner.
  • the screw coupling portion 216 may include a screw groove 218 coupled to the upper plate 110 or the lower plate 120 in a screw fastening manner.
  • the screw groove 218 is such that the screw shaft provided in the plate is automatically inserted as the snap fit coupling portion 212 is coupled to the top plate 110 or the bottom plate 120 of the battery assembly 100. It may have a U-shape formed with an opening on the side of the coupling direction.
  • at least one screw groove 218 may be provided at both sides of the snap fit coupler 212.
  • the clamping member 200 is coupled to the battery assembly 100 in a snap-fit manner and screwed together, thereby facilitating the fastening while removing the battery assembly 100 due to a load or an external impact. Can be prevented.
  • the snap fit coupling portion 212 and the screw coupling portion 216 may have a mutual step.
  • the pressing portions 210 and 220 of the clamping member 200 have a stepped structure and are coupled to the upper plate 110 or the lower plate 120 of the battery assembly 100 to be joined thereto, thereby transversely (x). Axial direction) When the vibration or impact occurs, the clamping member 200 is also supported by the stepped structure can further improve the removal prevention effect of the clamping member.
  • the support part 230 is formed in a band shape having a predetermined thickness and width and a length corresponding to the stacking thickness of the battery assembly 100, and is curved in one side of the thickness direction (y-axis direction) at the center of the width. It may have a protruding curved portion 232.
  • the curved portion 232 may be formed by a beading process, and may improve the elastic strength of the support 230 than when the support 230 is formed in a simple flat form.
  • the pair of pressing portions 210 and 220 and the support 230 described above may be integrally formed with each other, and may be formed of a metal material having high elastic strength and high thermal conductivity.
  • the pair of pressing portions 210 and 220 extend from both ends in the longitudinal direction (z-axis direction) of the support portion 230, respectively, and are bent to face each other.
  • the laminated structure of the battery assembly 100 is fixed by using the above-described clamping member 200.
  • Figure 4 shows the clamping member coupling method of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a perspective view of a top plate of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the clamping member 200 is coupled to the end plates 110 and 120 of the battery assembly 100 by the pressing portions 210 and 220 thereof, thereby providing a Secure the laminate structure.
  • at least one of the top plate 110 and the bottom plate 120 which are the end plates of the battery assembly 100, may have a corresponding snap fit coupling portion 212 that engages with the snap fit coupling portion 212 of the clamping member 200. 112, and a corresponding screw engagement 116 that engages with the screw engagement 216 of the clamping member 200.
  • the corresponding snap fit coupling portion 112 may include a locking protrusion 114 that engages with the locking hole 214 provided in the snap fit coupling portion 212 of the clamping member 200.
  • the engaging engaging with the engaging projection It may include a groove.
  • the corresponding screw engaging portion 116 is the screw engaging portion 216 of the clamping member 200 when the corresponding snap fit engaging portion 112 engages with the snap fit engaging portion 212 of the clamping member 200. It may include a screw shaft 118 inserted into the screw groove 218 provided in the, and a nut member 119 fastened to the screw shaft 118 to fix the clamping member 200. In this case, at least one screw shaft 118 may be provided at both sides of the corresponding snap fit coupler 112 corresponding to the screw groove 218 of the clamping member 200. In addition, the corresponding snap fit coupling portion 112 and the corresponding screw coupling portion 116 may have a mutual step corresponding to the step between the snap fit coupling portion 212 and the screw coupling portion 216 of the clamping member 200. Can be.
  • the locking protrusion 114 provided on the top plate 110 of the battery assembly 100 may clamp the clamping member 200. It is located in the engaging hole 214 provided in the upper pressing portion 210 of the () is coupled state, at the same time the screw shaft 118 of the upper plate 110 is U-shaped screw groove 218 of the clamping member 200 Through the opening in the screw groove 218 is automatically placed. Then, when the nut member 119 is fastened to the screw shaft 118, the engagement of the clamping member 200 is completed.
  • the battery module 10 fixing the laminated structure of the battery assembly 100 by using the bolt member 130, such as the clamping member 200 and the shoulder bolt (shoulder bolt) at the same time can do.
  • the bolt member 130 such as the clamping member 200 and the shoulder bolt (shoulder bolt) at the same time
  • one side of the battery assembly 100 may be fixed by coupling the aforementioned clamping member 200
  • the other side of the battery assembly 100 may be fixed by coupling the bolt member 130.
  • the upper plate 110 and the lower plate 120 of the battery assembly 100 may include a through hole 111 through which the bolt member 130 penetrates at a position corresponding to each other.
  • a clamping member to secure the laminated structure of a battery assembly is a plurality of batteries are stacked, thereby minimizing the use of shoulder bolts, etc. that requires a separate fastening space and space efficiency
  • the clamping member can be easily tightened while preventing the clamping member from being removed due to the load or external impact of the battery assembly, and the durability of the entire battery module. To improve.
  • the screw shaft provided in the end plate of the battery assembly is automatically inserted into the U-shaped screw groove formed in the clamping member, thereby facilitating screwing of the clamping member. Let's do it. Further, by having a step between the snap-fit engaging portion and the screw engaging portion of the end plate of the battery assembly and the clamping member so that the clamping member is supported by the step, the effect of preventing the clamping member from falling off can be further improved. Furthermore, the embodiments according to the present invention can solve various technical problems other than the contents mentioned in the related art as well as the related art.

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Abstract

클램핑 부재 및 이를 이용한 배터리 모듈에 관한에 관한 기술이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 부재는, 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리의 적층 구조가 고정되도록 상기 배터리 어셈블리의 상단 플레이트와 하단 플레이트를 각각 가압하는 한 쌍의 가압부; 및 상기 한 쌍의 가압부에 의해 상기 배터리 어셈블리의 상단 플레이트와 하단 플레이트가 가압되도록 상기 한 쌍의 가압부를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 한 쌍의 가압부 중 적어도 하나는, 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 스냅 피트(snap-fit) 방식으로 결합되는 스냅 피트 결합부; 및 상기 스냅 피트 결합부가 결합된 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 나사 체결 방식으로 결합되는 나사 결합부를 포함하여, 배터리 적층 구조를 공간 효율적으로 고정하고, 배터리 모듈의 조립을 용이하게 하면서도 배터리 모듈의 내구성을 개선한다.

Description

클램핑 부재 및 이를 이용한 배터리 모듈
본 출원은 2015년 11월 30일에 출원된 한국 특허출원 제10-2015-0168280호를 기초로 한 우선권 주장을 수반하며, 해당 특허출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 클램핑 부재 및 이를 이용한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리의 적층 구조를 고정하는 클램핑 부재와 이를 이용하여 배터리 어셈블리를 고정하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 배터리(secondary battery)는 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리, 니켈 아연 배터리 등과 같이 충·방전이 가능한 배터리로서, 단위 배터리의 출력 전압이 약 2.5V에서 4.2V에 이르는 것이다. 최근, 이차 배터리가 전기 차량(electric vehicle)이나 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle) 등과 같이 높은 출력 전압과 대량의 충전 용량을 요구하는 장치들에 적용되면서, 단위 배터리를 직렬 내지 병렬 연결하여 적층한 적층 구조의 배터리 모듈이 널리 사용되고 있다. 이에 따라, 배터리 적층 구조를 공간 효율적으로 고정하여 배터리 모듈을 소형화하거나, 배터리 모듈의 조립을 용이하게 하면서도 그 내구성을 개선할 수 있는 기술들에 대한 요청이 점차 증가하고 있는 추세이다.
그러나, 한국 공개특허공보 제10-2014-0041337호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 숄더 볼트(shoulder bolt)를 사용하여 배터리 적층 구조를 최종적으로 고정하기 때문에, 단위 배터리의 카트리지와 상·하단 엔드 플레이트의 네 모서리 부분에 숄더 볼트 체결 홈 마련을 위한 별도의 마진을 가지도록 설계해야 하며, 그 결과 배터리 모듈이 대형화되고 공간 효율성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2004-0043432호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 밴드 형태의 바플레이트를 배터리 스택의 상·하단 엔드 플레이트의 홈에 끼워 체결함으로써 배터리 적층 구조를 고정하기 때문에, 다수의 배터리가 적층되어 배터리 적층 구조체의 하중이 증가하는 경우, 배터리 스택의 하중이나 외부 충격 등에 의해 바플레이트가 탈거되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 배터리 적층 구조를 공간 효율적으로 고정하여 배터리 모듈을 소형화하고, 배터리 모듈의 조립을 용이하게 하면서도 배터리 모듈의 내구성을 개선할 수 있는 클램핑 부재 및 이를 이용한 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 부재는, 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리의 적층 구조가 고정되도록 상기 배터리 어셈블리의 상단 플레이트와 하단 플레이트를 각각 가압하는 한 쌍의 가압부; 및 상기 한 쌍의 가압부에 의해 상기 배터리 어셈블리의 상단 플레이트와 하단 플레이트가 가압되도록 상기 한 쌍의 가압부를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 한 쌍의 가압부 중 적어도 하나는, 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 스냅 피트(snap-fit) 방식으로 결합되는 스냅 피트 결합부; 및 상기 스냅 피트 결합부가 결합된 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 나사 체결 방식으로 결합되는 나사 결합부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 스냅 피트 결합부는, 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 구비된 걸림 돌기와 결합하는 걸림 홀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나사 결합부는, 상기 스냅 피트 결합부가 결합된 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 나사 체결 방식으로 결합되는 나사 홈을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나사 홈은, 상기 스냅 피트 결합부가 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 결합됨에 따라 해당 플레이트에 구비된 나사 축이 삽입되도록 결합 방향 측에 개구가 형성된 U 자 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나사 홈은, 상기 스냅 피트 결합부의 양측에 각각 적어도 하나씩 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스냅 피트 결합부와 상기 나사 결합부는, 상호 단차를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 지지부는, 소정 두께 및 폭과 상기 배터리 어셈블리의 적층 두께에 대응하는 길이를 가지는 밴드(band) 형상으로 형성되며, 폭 중심부에 두께 방향 일 측으로 만곡되어 돌출되는 만곡부를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 가압부 및 상기 지지부는, 상호 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 가압부는, 각각 상기 지지부의 길이 방향 양 단에서 연장되어 상호 대향하도록 절곡될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 가압부 및 상기 지지부는, 금속 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 상기 클램핑 부재와 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리를 포함하며, 상기 클램핑 부재를 이용하여 상기 배터리 어셈블리의 적층 구조를 고정한다.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 어셈블리는, 배터리 적층 구조체; 및 상기 배터리 적층 구조체의 적층 방향 상단 및 하단에 각각 배치되는 상단 플레이트 및 하단 플레이트를 포함하고, 상기 상단 플레이트 및 하단 플레이트 중 적어도 하나는, 상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부와 결합하는 대응 스냅 피트 결합부; 및 상기 클램핑 부재의 나사 결합부와 결합하는 대응 나사 결합부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 대응 스냅 피트 결합부는, 상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부에 구비된 걸림 홀과 결합하는 걸림 돌기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 대응 나사 결합부는, 상기 대응 스냅 피트 결합부가 상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부와 결합하는 경우, 상기 클램핑 부재의 나사 결합부에 구비된 나사 홈에 삽입되는 나사 축; 및 상기 나사 축에 체결되어 상기 클램핑 부재를 고정하는 너트 부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나사 축은, 상기 대응 스냅 피트 결합부의 양측에 각각 적어도 하나씩 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 대응 스냅 피트 결합부 및 상기 대응 나사 결합부는, 상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부 및 나사 결합부 간의 단차에 대응하여 상호 단차를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 어셈블리는, 상기 배터리 적층 구조체를 관통하여 나사 결합되는 볼트 부재를 더 포함하고, 상기 상단 플레이트 및 하단 플레이트는, 각각 상호 대응하는 위치에 상기 볼트 부재가 관통하는 관통 홀을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들은, 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리의 적층 구조를 클램핑 부재를 이용하여 고정함으로써, 별도의 체결 공간이 요구되는 숄더 볼트 등의 사용을 최소화하고 공간 효율성을 개선함은 물론, 배터리 모듈의 조립을 용이하게 한다.
또한, 클램핑 부재를 배터리 어셈블리에 스냅 피트 방식으로 결합함과 동시에 나사 결합함으로써, 클램핑 부재의 체결을 용이하게 하면서도 배터리 어셈블리의 하중이나 외부 충격 등에 의한 클램핑 부재의 탈거를 방지하고, 전체 배터리 모듈의 내구성을 개선한다.
또한, 클램핑 부재가 배터리 어셈블리에 스냅 피트 방식으로 결합됨에 따라 클램핑 부재에 형성된 U 자 형상의 나사 홈에 배터리 어셈블리의 엔드 플레이트에 구비된 나사 축이 자동으로 삽입되도록 함으로써, 클램핑 부재의 나사 결합을 용이하게 한다.
또한, 배터리 어셈블리의 엔드 플레이트 및 클램핑 부재의 스냅 피트 결합 부분과 나사 결합 부분 간에 단차를 가지도록 하여 클램핑 부재로 하여금 상기 단차에 의해 지지되도록 함으로써, 클램핑 부재의 이탈 방지 효과를 더욱 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 부재를 나타낸 사시도.
도 3는 도 2의 클램핑 부재를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 클램핑 부재 결합 방식을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상단 플레이트를 나타낸 사시도.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 사시도로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 복수의 배터리가 적층된 적층 구조의 배터리 어셈블리(100)와 클램핑 부재(200)를 포함한다. 배터리 어셈블리(100)는, 단위 배터리를 1 또는 2 이상 수용하고 있는 배터리 카트리지가 다수 적층된 배터리 적층 구조체(102)와 이러한 배터리 적층 구조체(102)의 적층 방향 상단 및 하단에 각각 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트(end plate), 즉 상단 플레이트(110)와 하단 플레이트(120)를 포함한다. 또한, 배터리 어셈블리(100)는, 상기 배터리 적층 구조체(102)를 관통하여 나사 결합되는 볼트 부재(130)를 더 포함할 수 있다.
한편, 클램핑 부재(200)는, 한 쌍의 가압부(210, 220)와 지지부(230)를 포함한다. 한 쌍의 가압부(210, 220)는 배터리 어셈블리(100)의 적층 구조가 고정되도록 상기 배터리 어셈블리(100)의 상단 플레이트(110)와 하단 플레이트(120)를 각각 가압한다. 지지부(230)는, 상기 한 쌍의 가압부(210, 220)에 의해 배터리 어셈블리(100)의 상단 플레이트(110)와 하단 플레이트(120)가 가압되도록 상기 한 쌍의 가압부(210, 220)를 지지한다.
도 2 및 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 부재가 각각 사시도 및 정면도로 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 부재(200)는, 한 쌍의 가압부(210, 220)와 이를 지지하는 지지부(230)를 포함한다. 한 쌍의 가압부(210, 220) 중 적어도 하나는, 스냅 피트 결합부(212)와 나사 결합부(216)를 포함한다. 이 경우, 스냅 피트 결합부(212)는 배터리 어셈블리(100)의 엔드 플레이트, 즉 상단 플레이트(110) 또는 하단 플레이트(120)에 스냅 피트(snap-fit) 방식으로 결합된다. 아래에서 다시 설명하겠지만, 배터리 어셈블리(100)의 엔드 플레이트들(110, 120)에 소정 걸림 돌기가 구비되는 경우, 스냅 피트 결합부(212)는 상기 걸림 돌기와 결합하는 걸림 홀(214)을 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 배터리 어셈블리(100)의 엔드 플레이트들(110, 120)에 소정 걸림 홈이 구비되는 경우에는, 스냅 피트 결합부(212)는 상기 걸림 홈과 결합하는 걸림 돌기를 포함할 수도 있다.
또한, 나사 결합부(216)는, 상기 스냅 피트 결합부(212)가 결합된 배터리 어셈블리(100)의 상단 플레이트(110) 또는 하단 플레이트(120)에 나사 체결 방식으로 결합된다. 이를 위해, 나사 결합부(216)는 상단 플레이트(110) 또는 하단 플레이트(120)에 나사 체결 방식으로 결합되는 나사 홈(218)을 포함할 수 있다. 이 경우, 나사 홈(218)은 스냅 피트 결합부(212)가 배터리 어셈블리(100)의 상단 플레이트(110) 또는 하단 플레이트(120)에 결합됨에 따라 해당 플레이트에 구비된 나사 축이 자동으로 삽입되도록 결합 방향 측에 개구가 형성된 U 자 형상을 가질 수 있다. 또한, 이러한 나사 홈(218)은, 스냅 피트 결합부(212)의 양측에 각각 적어도 하나씩 구비될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 클램핑 부재(200)는, 배터리 어셈블리(100)에 스냅 피트 방식으로 결합됨과 동시에 나사 결합됨으로써, 그 체결을 용이하게 하면서도 배터리 어셈블리(100)의 하중이나 외부 충격 등에 의한 탈거를 방지할 수 있다. 또한, 스냅 피트 결합부(212)와 나사 결합부(216)는, 상호 단차를 가질 수 있다. 이와 같이, 클램핑 부재(200)의 가압부(210, 220)가 단차 구조를 가지고 그와 형합되는 배터리 어셈블리(100)의 상단 플레이트(110) 또는 하단 플레이트(120)에 결합됨으로써, 횡방향(x축 방향) 진동이나 충격이 발생하는 경우에 클램핑 부재(200)가 해당 단차 구조에 의해서도 지지되어 클램핑 부재의 탈거 방지 효과를 더욱 개선할 수 있다.
한편, 지지부(230)는, 소정 두께 및 폭과 배터리 어셈블리(100)의 적층 두께에 대응하는 길이를 가지는 밴드(band) 형상으로 형성되며, 폭 중심부에 두께 방향(y축 방향) 일 측으로 만곡되어 돌출되는 만곡부(232)를 가질 수 있다. 이러한 만곡부(232)는, 비딩 처리에 의해 형성될 수 있으며, 지지부(230)가 단순한 평판 형태로 형성되는 경우보다 지지부(230)의 탄성 강도를 개선할 수 있다.
상술한 한 쌍의 가압부(210, 220)와 지지부(230)는, 상호 일체로 형성될 수 있으며, 특히 탄성 강도가 크고 열전도율이 높은 금속 소재로 형성될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 가압부(210, 220)는, 각각 지지부(230)의 길이 방향(z축 방향) 양 단에서 연장되어 상호 대향하도록 절곡된다.
본 발명에 따른 배터리 모듈(10)은, 상술한 클램핑 부재(200)를 이용하여 배터리 어셈블리(100)의 적층 구조를 고정하게 된다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 클램핑 부재 결합 방식이 도시되어 있다. 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상단 플레이트가 사시도로 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 클램핑 부재(200)는 그 가압부(210, 220)에 의해 배터리 어셈블리(100)의 엔드 플레이트(110, 120)에 결합됨으로써, 배터리 어셈블리(100)의 적층 구조를 고정시킨다. 이를 위해, 배터리 어셈블리(100)의 엔드 플레이트인 상단 플레이트(110) 및 하단 플레이트(120) 중 적어도 하나는, 클램핑 부재(200)의 스냅 피트 결합부(212)와 결합하는 대응 스냅 피트 결합부(112), 및 클램핑 부재(200)의 나사 결합부(216)와 결합하는 대응 나사 결합부(116)를 포함한다. 이때, 대응 스냅 피트 결합부(112)는, 클램핑 부재(200)의 스냅 피트 결합부(212)에 구비된 걸림 홀(214)과 결합하는 걸림 돌기(114)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 클램핑 부재(200)의 스냅 피트 결합부(212)에 걸림 돌기가 구비되는 경우, 엔드 플레이트(110)의 대응 스냅 피트 결합부(112)는, 해당 걸림 돌기와 결합하는 결합 홈을 포함할 수 있다.
또한, 대응 나사 결합부(116)는, 대응 스냅 피트 결합부(112)가 클램핑 부재(200)의 스냅 피트 결합부(212)와 결합하는 경우, 클램핑 부재(200)의 나사 결합부(216)에 구비된 나사 홈(218)에 삽입되는 나사 축(118)과, 상기 나사 축(118)에 체결되어 클램핑 부재(200)를 고정하는 너트 부재(119)를 포함할 수 있다. 이 경우, 나사 축(118)은, 클램핑 부재(200)의 나사 홈(218)에 대응하여 대응 스냅 피트 결합부(112)의 양측에 각각 적어도 하나씩 구비될 수 있다. 또한, 상기 대응 스냅 피트 결합부(112)와 대응 나사 결합부(116)는, 클램핑 부재(200)의 스냅 피트 결합부(212)와 나사 결합부(216) 간의 단차에 대응하여 상호 단차를 가질 수 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 클램핑 부재(200)가 배터리 어셈블리(100)에 스냅 피트 방식으로 결합되면, 예컨대 배터리 어셈블리(100)의 상단 플레이트(110)에 구비된 걸림 돌기(114)가 클램핑 부재(200)의 상단 가압부(210)에 구비된 걸림 홀(214) 내에 위치하게 되어 결합 상태가 되며, 동시에 상단 플레이트(110)의 나사 축(118)이 클램핑 부재(200)의 U 자형 나사 홈(218)의 개구를 통해 상기 나사 홈(218) 내에 자동으로 위치하게 된다. 그 다음, 너트 부재(119)가 나사 축(118)에 체결되면, 클램핑 부재(200)의 결합이 완료된다. 클램핑 부재(200)의 상단 및 하단 가압부(210, 220)가 상호 대응하는 구조로 형성되고, 배터리 어셈블리(100)의 상단 및 하단 플레이트(110, 120)가 상호 대응하는 구조로 형성되는 경우, 클램핑 부재(200)의 하단 가압부(220)와 배터리 어셈블리(100)의 하단 플레이트(120) 간의 결합도 상술한 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 클램핑 부재(200)와 숄더 볼트(shoulder bolt) 등의 볼트 부재(130)를 동시에 사용하여 배터리 어셈블리(100)의 적층 구조를 고정할 수 있다. 예컨대, 배터리 어셈블리(100)의 일 측은 상술한 클램핑 부재(200)를 결합하여 고정하고 배터리 어셈블리(100)의 타 측은 볼트 부재(130)를 결합하여 고정할 수 있다. 이 경우, 배터리 어셈블리(100)의 상단 플레이트(110) 및 하단 플레이트(120)는, 각각 상호 대응하는 위치에 상기 볼트 부재(130)가 관통하는 관통 홀(111)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예들은, 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리의 적층 구조를 클램핑 부재를 이용하여 고정함으로써, 별도의 체결 공간이 요구되는 숄더 볼트 등의 사용을 최소화하고 공간 효율성을 개선함은 물론, 배터리 모듈의 조립을 용이하게 한다. 또한, 클램핑 부재를 배터리 어셈블리에 스냅 피트 방식으로 결합함과 동시에 나사 결합함으로써, 클램핑 부재의 체결을 용이하게 하면서도 배터리 어셈블리의 하중이나 외부 충격 등에 의한 클램핑 부재의 탈거를 방지하고, 전체 배터리 모듈의 내구성을 개선한다. 또한, 클램핑 부재가 배터리 어셈블리에 스냅 피트 방식으로 결합됨에 따라 클램핑 부재에 형성된 U 자 형상의 나사 홈에 배터리 어셈블리의 엔드 플레이트에 구비된 나사 축이 자동으로 삽입되도록 함으로써, 클램핑 부재의 나사 결합을 용이하게 한다. 또한, 배터리 어셈블리의 엔드 플레이트 및 클램핑 부재의 스냅 피트 결합 부분과 나사 결합 부분 간에 단차를 가지도록 하여 클램핑 부재로 하여금 상기 단차에 의해 지지되도록 함으로써, 클램핑 부재의 이탈 방지 효과를 더욱 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리의 적층 구조가 고정되도록 상기 배터리 어셈블리의 상단 플레이트와 하단 플레이트를 각각 가압하는 한 쌍의 가압부; 및
    상기 한 쌍의 가압부에 의해 상기 배터리 어셈블리의 상단 플레이트와 하단 플레이트가 가압되도록 상기 한 쌍의 가압부를 지지하는 지지부를 포함하고,
    상기 한 쌍의 가압부 중 적어도 하나는,
    상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 스냅 피트(snap-fit) 방식으로 결합되는 스냅 피트 결합부; 및
    상기 스냅 피트 결합부가 결합된 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 나사 체결 방식으로 결합되는 나사 결합부를 포함하는 클램핑 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스냅 피트 결합부는, 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 구비된 걸림 돌기와 결합하는 걸림 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나사 결합부는, 상기 스냅 피트 결합부가 결합된 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 나사 체결 방식으로 결합되는 나사 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나사 홈은, 상기 스냅 피트 결합부가 상기 상단 플레이트 또는 상기 하단 플레이트에 결합됨에 따라 해당 플레이트에 구비된 나사 축이 삽입되도록 결합 방향 측에 개구가 형성된 U 자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 나사 홈은, 상기 스냅 피트 결합부의 양측에 각각 적어도 하나씩 구비되는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스냅 피트 결합부와 상기 나사 결합부는, 상호 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 소정 두께 및 폭과 상기 배터리 어셈블리의 적층 두께에 대응하는 길이를 가지는 밴드(band) 형상으로 형성되며, 폭 중심부에 두께 방향 일 측으로 만곡되어 돌출되는 만곡부를 가지는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가압부 및 상기 지지부는, 상호 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가압부는, 각각 상기 지지부의 길이 방향 양 단에서 연장되어 상호 대향하도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가압부 및 상기 지지부는, 금속 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 클램핑 부재.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 클램핑 부재와 복수의 배터리가 적층된 배터리 어셈블리를 포함하며, 상기 클램핑 부재를 이용하여 상기 배터리 어셈블리의 적층 구조를 고정하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 어셈블리는,
    배터리 적층 구조체; 및
    상기 배터리 적층 구조체의 적층 방향 상단 및 하단에 각각 배치되는 상단 플레이트 및 하단 플레이트를 포함하고,
    상기 상단 플레이트 및 하단 플레이트 중 적어도 하나는,
    상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부와 결합하는 대응 스냅 피트 결합부; 및
    상기 클램핑 부재의 나사 결합부와 결합하는 대응 나사 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 대응 스냅 피트 결합부는, 상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부에 구비된 걸림 홀과 결합하는 걸림 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 대응 나사 결합부는,
    상기 대응 스냅 피트 결합부가 상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부와 결합하는 경우, 상기 클램핑 부재의 나사 결합부에 구비된 나사 홈에 삽입되는 나사 축; 및
    상기 나사 축에 체결되어 상기 클램핑 부재를 고정하는 너트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 나사 축은, 상기 대응 스냅 피트 결합부의 양측에 각각 적어도 하나씩 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 대응 스냅 피트 결합부 및 상기 대응 나사 결합부는, 상기 클램핑 부재의 스냅 피트 결합부 및 나사 결합부 간의 단차에 대응하여 상호 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 어셈블리는, 상기 배터리 적층 구조체를 관통하여 나사 결합되는 볼트 부재를 더 포함하고,
    상기 상단 플레이트 및 하단 플레이트는, 각각 상호 대응하는 위치에 상기 볼트 부재가 관통하는 관통 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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