WO2017217652A2 - 클램핑 방식의 체결 부재로 결합된 외장 부재를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

클램핑 방식의 체결 부재로 결합된 외장 부재를 포함하는 전지모듈 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a battery module including an exterior member coupled to a fastening member of a clamping method.
  • the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle that has been proposed as a solution for air pollution of existing gasoline and diesel vehicles using fossil fuel. It is attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).
  • Ni-MH secondary batteries are mainly used as secondary batteries for EV and HEV, but recently, researches using lithium secondary batteries with high energy density, high discharge voltage and output stability have been actively conducted. And is in some stages of commercialization.
  • the secondary battery When the secondary battery is used in a device or a device that requires a large capacity such as a power source or an electric power storage device of an automobile, the secondary battery is used in the form of a battery cell assembly or a battery module in which a plurality of battery cells are arranged. .
  • such a battery cell assembly or a battery module in various operating environments of the device to the device, to prevent degradation of performance or degradation of safety due to physical damage of the battery cells constituting the battery cell assembly or battery module, It is used as a structure to improve structural stability by a plurality of exterior members surrounding the outer surface.
  • 1 and 2 are exploded views schematically showing various structures of a conventional battery module.
  • the battery module 100 includes a battery cell assembly 110 and an exterior member surrounding the outer surface of the battery cell assembly 110.
  • the battery cell assembly 110 is a structure in which a plurality of battery cells 111 are electrically connected to each other at an electrode terminal 112 portion, and are arranged in one surface direction, and have an overall hexahedral shape.
  • the exterior members 121 and 122 include a first exterior member 121 and a second exterior member 122.
  • the first exterior member 121 and the second exterior member 122 are opposed to each other on the basis of the protruding directions of the electrode terminals 112 of the battery cells 111 constituting the battery cell assembly 110. It is combined into a structure that surrounds the outer surfaces except for the face.
  • the first exterior member 121 has a “c” shape in a vertical cross section so as to continuously surround front, top and rear surfaces adjacent to each other among the outer surfaces except for the first and second surfaces of the battery cell assembly 110. Consists of a plate-like structure bent by.
  • the second exterior member 122 is one plate-shaped that surrounds the lower surface of the battery cell assembly 110 except for the front surface, the upper surface, and the rear surface, which is covered by the first exterior member 121, among the remaining surfaces. It consists of a structure.
  • the first exterior member 121 and the second exterior member 122 are coupled to each other by welding in the state in which the corner portions 121a, 121b, 122a, and 122b corresponding to each other are in contact with each other to surround the battery cell assembly 110. It consists of a structure.
  • the first exterior member 221 and the second exterior member 222 are adjacent to each other among the outer surfaces except for the first and second surfaces that face each other of the battery cell assembly 210. It consists of a plate-like structure bent in a "b" shape on a vertical cross section so as to continuously surround the side and top surfaces and the other side and the bottom surface.
  • such a battery module may directly cover the outer surface of the battery cell assembly in a state where no separate cover or protection member is interposed between the battery cell assembly and the exterior member so as to maximize capacity in a limited space. Since it is coupled by welding in a state, there is a problem that the battery cell assembly may be damaged by sparks or flying products generated in the welding process.
  • damage to the battery cell assembly due to such a spark may cause a risk such as fire and explosion of the battery cell assembly, thereby acting as a factor that makes the working environment of the worker interworking worse.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • the inventors of the present application configure the first exterior member and the second exterior member to be coupled to each other in a clamping manner by the fastening member, as will be described later.
  • the safety of the working environment can be further improved, and the welding site is set. Since no separate design or process is required to make the battery module easier to manufacture, it is confirmed that the time and cost required for manufacturing the battery module can be saved, and the present invention can be completed. Reached.
  • a battery cell assembly in which a plurality of battery cells are arranged in an electrically connected state
  • the first exterior member and the second exterior member include at least one or more slit-shaped fastening grooves drilled at positions corresponding to each other at corner portions in contact with each other.
  • the first exterior member and the second exterior member may have a structure in which opposing opposite ends of the coupling member are respectively inserted into the coupling grooves in a clamping manner to be coupled to each other.
  • the battery cell assembly is prevented from being damaged by scattering or sparks that may occur during the welding process for joining the exterior member, thereby preventing fire and explosion of the battery cell assembly, thereby improving safety of the working environment.
  • the battery module can be manufactured more easily, and the time and cost required for manufacturing the battery module can be saved.
  • the battery cell assembly is composed of a hexahedral structure arranged in one direction with a plurality of battery cells facing each other,
  • the first exterior member and the second exterior member have a structure surrounding the external surfaces of the battery cell assembly except for the first and second exterior surfaces facing each other based on the arrangement direction of the battery cell or the electrode terminal protruding direction. It may be a structure to be bonded.
  • the first outer surface and the second outer surface of the battery cell assembly may have a structure in which an electrical connection member electrically connected to the electrode terminal of the battery cell is located, more specifically, the electrical connection member is a battery It may be a bus bar for electrically connecting the electrode terminals of the cell, or an electrical connection member such as an external input / output terminal for electrically connecting the battery module to an external device.
  • the battery cell assembly may be coupled to the first exterior member and the second exterior member to form a battery module in an electrode terminal region, the first exterior member and the second exterior member being first connected to the electrical connection member, or the first exterior member and the second exterior body.
  • the battery cell assembly may be connected to the electrical connection member at the electrode terminal region through the first outer surface and the second outer surface that are open, and thus, between the members constituting the battery module.
  • the battery module can be manufactured more easily without interference.
  • the first exterior member is formed in a "c" shape on the vertical cross section so as to continuously surround three outer surfaces adjacent to each other among the outer surfaces except for the first outer surface and the second outer surface of the battery cell assembly. Bent plate-shaped structure,
  • the second exterior member is formed of a plate-shaped structure surrounding one outer surface of the battery cell assembly, except for the first outer surface and the second outer surface, except for the three outer surfaces that are covered by the first exterior member. It may be a structure.
  • each of the first exterior member and the second exterior member includes a vertical cross-section such that each of the first exterior member and the second exterior member is continuously surrounded by two outer surfaces adjacent to each other among the outer surfaces except for the first outer surface and the second outer surface of the battery cell assembly. It may be a structure consisting of a plate-shaped structure bent into a "b" shape.
  • the first exterior member and the second exterior member are other than the first outer surface and the second outer surface that face each other based on the electrode terminal protruding direction of the battery cell among the outer surfaces of the battery cell assembly having a hexahedral structure.
  • the first outer member may be formed of a plate-like structure bent to continuously surround three or two outer surfaces adjacent to each other.
  • the second exterior member may be formed of one plate-like structure surrounding the other outer surface or a plate-shaped structure bent to continuously surround the two outer surfaces.
  • first exterior member and the second exterior member may have a structure that is extended and bent so that an end portion of at least one corner portion overlaps with an end portion of the remaining corner portion among corner portions contacting each other.
  • the first exterior member and the second exterior member may improve structural stability, and at the same time, external foreign substances or moisture may be discharged through the coupling portion. Penetration into the module can be effectively prevented.
  • the fastening member has a plate-like structure bent in correspondence with the corner portions of the first and second sheathing member in contact with each other,
  • Both end portions of the contact member inserted into the fastening grooves of the first and second sheathing members may have a hook structure bent inwardly to prevent separation from the fastening grooves.
  • first exterior member and the second exterior member are mutually connected in a clamping manner by inserting both end portions of the coupling member into the coupling grooves drilled at positions corresponding to each other of the first exterior member and the second exterior member. It may be a structure to be bonded.
  • the fastening member is formed in a plate-like structure bent in correspondence with the corner portions of the first and second outer member and the outer contact with each other, is coupled in close contact with the corner portion, without excessive protrusion of the fastening member
  • the outer surface of the battery module can be formed more uniformly.
  • the fastening member has a hook structure in which both end portions are bent inwardly, so that the fastening member can stably maintain a state of being inserted into the fastening grooves of the first and second sheathing members corresponding thereto.
  • the fastening member has a hook structure in which both end portions are bent inwardly, so that the fastening member can stably maintain a state of being inserted into the fastening grooves of the first and second sheathing members corresponding thereto.
  • the fastening member may have a structure made of a metallic material or a composite material exhibiting elasticity.
  • the fastening member is a second housing member having one end is inserted into the fastening groove formed in the corner portion of the first exterior member or the second exterior member, the other end opposite to the corner portion or It may be a structure that is fastened in a clamping manner by being inserted into the fastening groove formed in the corner portion of the first exterior member by pressing.
  • the fastening member may be made of a material exhibiting elasticity, so that both ends of the fastening member having a hook structure are inserted into the fastening grooves of the first and second exterior members, respectively. In, more easily deformed can be inserted.
  • the fastening member may be inserted into the fastening grooves of the first exterior member and the second exterior member, respectively, in order to form a more stable fastening structure, more specifically, one end is inserted In the state, the other end portion to be inserted later has elasticity enough to be inserted by pressing, so that the fastening member is deformed, thereby effectively preventing the phenomenon of being separated from the fastening groove.
  • the clamping structure is a structure for coupling and supporting the first and second exterior members to be coupled to each other using a predetermined pressure applied from a fastening member having a structure such as a forceps.
  • the fastening member has a bent plate-like structure, which may be in close contact with corner portions of the first and second sheathing members that are in contact with each other, and provides pressure by elasticity exerted by the properties of the material. The coupling state of the first exterior member and the second exterior member can be stably maintained.
  • the fastening groove may be a structure spaced apart from the end portion of the edge portion of the outer member in contact with each other by a length of 1% to 20% based on the width of one surface of the corresponding outer member.
  • the fastening members are the first exterior member and the second exterior member.
  • the area facing the housing member is too small to form a stable coupling structure or, despite the elasticity of the fastening member, both ends of the fastening member are easily inserted into the fastening grooves of the first and second exterior members. You may not be able to insert it.
  • the fastening grooves are spaced apart from the end portions of the edge portions of the exterior members in contact with each other by more than 20% of the length of the corresponding one side of the exterior members, the size of the fastening members becomes too large.
  • the fastening member is easily separated from the fastening grooves of the first and second sheathing members, and thus it may not be possible to maintain a stable coupling structure.
  • an inner surface of at least one of the first exterior member and the second exterior member may be fixed to and support an arrangement state of the battery cells while facing the battery cells constituting the battery cell assembly. It may be a structure in which a groove is formed in a shape corresponding to the outer surface of the arranged battery cells.
  • the side surface of the battery cell assembly forms a predetermined groove by the arranged battery cells.
  • the first exterior member and the second exterior member directly surround the outer surface of the battery cell assembly, and grooves corresponding to the grooves formed on the side surfaces of the battery cell assembly are formed on the inner surface thereof, thereby providing The grooves formed on the side surfaces and the grooves formed on the inner surfaces of the first and second exterior members are engaged with each other, thereby stably fixing and supporting the arrangement state of the battery cells, and at the same time the battery is formed by the side grooves of the battery cell assembly.
  • the overall size of the battery module may be minimized, or the battery cell assembly may be configured at a higher density than a conventional battery module having the same size, thereby increasing the overall capacity. Can be.
  • At least one of the first exterior member and the second exterior member may have a structure including reinforcing beads for reinforcing rigidity of the exterior member.
  • the first exterior member and the second exterior member can maintain structural stability against physical shock or stress applied from the outside.
  • At least one of the first exterior member and the second exterior member is perforated to be exposed to the outside of the exterior member while the external device electrically connected to the battery cell assembly is mounted. It may be a structure including one or more openings.
  • the external device includes a sensing device for detecting an abnormality of the battery cell assembly, a control device for controlling an electrical connection state of the battery cell assembly, or a conversion control device for converting and adjusting voltage and current of the battery cell assembly. It may be any one or more selected from the group.
  • the battery cell assembly may be connected to the external device in a state in which connection members for connection with the external device are arranged inside, rather than outside of the first and second exterior members, and thus, of the battery module.
  • the appearance can be further simplified.
  • the present invention provides a device including the battery module as a power source, the device is any one selected from the group consisting of a power tool, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device. Can be.
  • FIG. 1 and 2 are exploded views schematically showing various structures of a conventional battery module
  • FIG. 3 is an exploded view schematically showing the structure of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing a structure in which the exterior members of FIG. 3 are joined by a fastening member;
  • FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing a vertical cross-sectional structure of the portion "A" of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a schematic view schematically showing the structure of a fastening member of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the structure of the exterior members constituting the battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded view schematically showing the structure of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a schematic view schematically showing a structure in which the exterior member of Figure 3 is coupled by a fastening member have.
  • the battery module 300 includes a battery cell assembly 310 and the exterior members 321 and 322.
  • the battery cell assembly 310 is a structure in which a plurality of battery cells 311 are arranged in one surface direction, and has a hexahedral structure as a whole. Due to the arrangement structure of the battery cells 311, the battery cell assembly 310 is arranged on the upper and lower surfaces based on the ground. Groove 310a is formed.
  • Each of the first exterior member 321 and the second exterior member 322 may face the first exterior surface and the second exterior member facing each other based on the protruding direction of the electrode terminal 312 of the battery cell 311 constituting the battery cell assembly 310.
  • the outer surfaces other than the two outer surfaces a plate-like structure bent in a "b" shape on a vertical cross section so as to continuously surround two adjacent outer surfaces.
  • the first exterior member 321 and the second exterior member 322 directly surround the battery cell assembly 310 and directly contact the top and bottom surfaces of the battery cell assembly 310 in which the grooves 310a are formed.
  • the groove 322a formed in the shape corresponding to the inner surface is formed.
  • the grooves 310a formed on the top and bottom surfaces of the battery cell assembly 310 and the grooves 322a formed on the inner surfaces of the first exterior member 321 and the second exterior member 322 are engaged with each other to form a battery cell assembly (
  • the arrangement state of the battery cells 311 constituting the 310 can be stably fixed and supported, and inside the battery module 300 due to the grooves 310a formed on the top and bottom surfaces of the battery cell assembly 310.
  • the occurrence of unnecessary space can be minimized, and as a result, the overall size of the battery module 300 can be minimized.
  • the first exterior member 321 and the second exterior member 322 include slit-shaped fastening grooves 330 at positions corresponding to each other at corner portions in contact with each other.
  • the fastening groove 330 formed in the first exterior member 321 is based on the width 321b of one surface of the first exterior member 321 corresponding to the edge of the edge portion of the first exterior member 321. Spaced by about 12% of the length 321a.
  • both ends of the fastening member 340 are inserted into the fastening grooves 330 in a state where the first and second exterior members 321 and 322 are in contact with each other, and corner portions corresponding to each other are more easily formed. Can be coupled to each other, and due to the elasticity of the fastening member 340, a stable coupling structure can be formed.
  • FIG. 5 schematically shows a vertical cross-sectional structure of the portion “A” of FIG. 4.
  • the first exterior member 321 and the second exterior member 322 are coupled to each other by the fastening member 340 in contact with the corner portions 321c and 322b corresponding to each other. .
  • the edge portion 322b of the second sheathing member 322 is extended and bent and is in contact with the edge portion 321c of the first sheathing member 321 corresponding thereto.
  • the stability of the coupling structure of the first exterior member 321 and the second exterior member 322 may be improved, and at the same time, external foreign substances or moisture may penetrate into the battery module through the coupling site. Can be effectively prevented.
  • FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the structure of the fastening member of FIG.
  • the fastening member 340 has a plate-like structure that is bent in correspondence with corner portions of the first and second sheathing members that are in contact with each other.
  • the fastening member 340 is coupled in close contact with the broken portions of the first exterior member and the second exterior member, so that the outer surface of the battery module can be formed more uniformly without excessive protrusion of the fastening member 340. have.
  • Both ends 341 and 342 of the fastening member 340 have a hook structure bent inward twice.
  • FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the structure of the exterior members constituting the battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the battery module 700 includes a battery cell assembly 710 and an exterior member surrounding the outer surface of the battery cell assembly 710.
  • the battery cell assembly 710 is a structure in which a plurality of battery cells 711 are electrically connected to each other at an electrode terminal 712, and are arranged in one surface direction, and have a hexahedral shape as a whole.
  • 721 and the second exterior member 722 are the outer surface except for the first surface and the second surface facing each other based on the projecting direction of the electrode terminal 712 of the battery cell 711 constituting the battery cell assembly 710 Combined into a structure that surrounds them.
  • the first exterior member 721 is formed in a vertical cross-section so as to continuously surround the front, top, and rear surfaces adjacent to each other, based on the ground, among the outer surfaces except for the first and second surfaces of the battery cell assembly 710. Consists of a plate-shaped structure bent in a "c" shape.
  • the opening 721d is perforated so that the upper surface of the first exterior member 721 may be exposed to the outside of the first exterior member while the external device electrically connected to the battery cell assembly 710 is mounted on the ground. It is.
  • the second exterior member 722 may have a lower surface except for the front surface, the upper surface, and the rear surface that is covered by the first exterior member 721 among the remaining surfaces except the first and second surfaces of the battery cell assembly 710. It consists of a single plate-like structure that wraps.
  • the first exterior member 721 and the second exterior member 722 include a plurality of reinforcing beads 721b and 722b to reinforce rigidity, respectively.
  • Corresponding opposite ends of the fastening member are inserted into the corner portions 721a and 722a of the first exterior member 121 and the second exterior member 122 to correspond to each other so that they can be coupled in a clamping manner.
  • Slit-shaped fastening grooves 721c and 722c are respectively drilled at the position.
  • the battery module according to the present invention is configured such that the first exterior member and the second exterior member are coupled to each other in a clamping manner by the fastening member, and thus, a fly-by that may occur in the welding process for coupling the exterior member.

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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태로 배열되어 있는 전지셀 어셈블리; 및 상기 전지셀 어셈블리의 외면을 감싸는 판상형 구조로서, 서로 대응하는 모서리 부위가 접촉된 상태에서, 체결 부재에 의해 상호 결합되는 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재;를 포함하고 있고, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는, 상호 접촉되는 모서리 부위에서, 서로 대응되는 위치에 천공되어 있는 슬릿 형상의 체결홈을 적어도 하나 이상 포함하고 있으며, 상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재는 체결 부재의 서로 대향하는 양측 단부들이 클램핑 방식으로 체결홈들에 각각 삽입됨으로써 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.

Description

클램핑 방식의 체결 부재로 결합된 외장 부재를 포함하는 전지모듈
본 출원은 2016년 6월 15일자 한국 특허 출원 제2016-0074672호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 클램핑 방식의 체결 부재로 결합된 외장 부재를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
최근, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 충방전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 수소 금속(Ni-MH) 이차전지가 주로 사용되고 있지만, 최근에는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.
이러한 이차전지가 자동차의 동력원 또는 전력 저장 장치와 같이 대용량을 필요로 하는 디바이스 내지 장치에 사용되는 경우, 상기 이차전지는 다수의 전지셀들이 배열된 구조의 전지셀 어셈블리 내지 전지모듈의 형태로 이용된다.
일반적으로, 이러한 전지셀 어셈블리 또는 전지모듈은 상기 디바이스 내지 장치의 다양한 운용 환경에서, 상기 전지셀 어셈블리 또는 전지모듈을 구성하는 전지셀들의 물리적 손상에 따른 성능 저하 내지 안전성의 저하를 방지할 수 있도록, 외면을 감싸는 복수의 외장 부재에 의해 구조적 안정성을 향상시키는 구조로 이용된다.
도 1 및 2에는 종래의 전지모듈의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 분해도가 도시되어 있다.
우선, 도 1을 참조하면, 전지모듈(100)은 전지셀 어셈블리(110) 및 전지셀 어셈블리(110)의 외면을 감싸는 외장 부재를 포함하고 있다.
전지셀 어셈블리(110)는 복수의 전지셀(111)이 서로 전극 단자(112) 부위에서 전기적으로 연결된 상태에서, 일면 방향으로 배열되어 있는 구조로서, 전체적으로 육면체 형상으로 이루어져 있다.
외장 부재(121, 122)는 제 1 외장 부재(121) 및 제 2 외장 부재(122)를 포함하고 있다.
제 1 외장 부재(121) 및 제 2 외장 부재(122)는 전지셀 어셈블리(110)를 구성하는 전지셀(111)의 전극 단자(112) 돌출 방향을 기준으로 서로 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들을 감싸는 구조로 결합된다.
제 1 외장 부재(121)는 전지셀 어셈블리(110)의 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 서로 인접한 전면, 상면 및 후면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄷ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있다.
제 2 외장 부재(122)는 전지셀 어셈블리(110)의 전면과 후면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 제 1 외장 부재(121)에 의해 감싸지는 전면, 상면 및 후면을 제외한 나머지 하면을 감싸는 하나의 판상형 구조로 이루어져 있다.
제 1 외장 부재(121)와 제 2 외장 부재(122)는 서로 대응하는 모서리 부위들(121a, 121b, 122a, 122b)이 접촉된 상태에서, 용접에 의해 결합됨으로써 전지셀 어셈블리(110)를 감싸는 구조로 이루어져 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 외장 부재(221) 및 제 2 외장 부재(222)는 전지셀 어셈블리(210)의 서로 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 각각 서로 인접한 일 측면과 상면, 및 타측면과 하면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄴ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있다.
상기 구조를 제외한 나머지 구조는 도 1의 전지모듈과 동일하다.
그러나, 이러한 전지모듈은 제한된 공간에서의 용량을 최대화할 수 있도록, 전지셀 어셈블리와 외장 부재 사이에 별도의 커버 내지 보호 부재가 개재되지 않은 상태에서, 상기 외장 부재가 전지셀 어셈블리의 외면을 직접 감싼 상태로 용접에 의해 결합되므로, 상기 용접 과정에서 발생하는 불꽃 내지 비산물에 의해 전지셀 어셈블리가 손상을 입을 수 있는 문제가 있다.
또한, 이러한 불꽃에 의한 전지셀 어셈블리의 손상은 화재 및 전지셀 어셈블리의 폭발과 같은 위험을 초래할 수 있어, 상기 작업간 작업자의 작업 환경을 열악하게 만드는 요인으로 작용한다.
더욱이, 이러한 외장 부재의 용접 과정에서, 상기 문제점을 최소화하기 위한 용접 부위를 설정하는 것 역시 용이하지 않으며, 이러한 경우에, 상기 외장 부재의 결합을 위한 용접에 소요되는 시간이 증가하게 되므로, 전지모듈의 제조에 소요되는 시간 및 비용 역시 증가할 수 밖에 없는 문제점도 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재가 체결 부재에 의해 클램핑 방식으로 결합되도록 구성함으로써, 외장 부재의 결합을 위한 용접 과정에서 발생할 수 있는 비산물 내지 불꽃에 의한 전지셀 어셈블리의 손상을 방지하고, 이로 인한 화재 및 전지셀 어셈블리의 폭발을 예방함으로써, 작업 환경에 대한 안전성을 보다 향상시킬 수 있으며, 용접 부위를 설정하기 위한 별도의 설계 내지 공정이 요구되지 않으므로, 전지모듈을 보다 용이하게 제조할 수 있는 동시에, 상기 전지모듈의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,
복수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태로 배열되어 있는 전지셀 어셈블리; 및
상기 전지셀 어셈블리의 외면을 감싸는 판상형 구조로서, 서로 대응하는 모서리 부위가 접촉된 상태에서, 체결 부재에 의해 상호 결합되는 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재;
를 포함하고 있고,
상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는, 상호 접촉되는 모서리 부위에서, 서로 대응되는 위치에 천공되어 있는 슬릿 형상의 체결홈을 적어도 하나 이상 포함하고 있으며,
상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재는 체결 부재의 서로 대향하는 양측 단부들이 클램핑 방식으로 체결홈들에 각각 삽입됨으로써 상호 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 외장 부재의 결합을 위한 용접 과정에서 발생할 수 있는 비산물 내지 불꽃에 의한 전지셀 어셈블리의 손상을 방지하고, 이로 인한 화재 및 전지셀 어셈블리의 폭발을 예방함으로써, 작업 환경에 대한 안전성을 보다 향상시킬 수 있으며, 용접 부위를 설정하기 위한 별도의 설계 내지 공정이 요구되지 않으므로, 전지모듈을 보다 용이하게 제조할 수 있는 동시에, 상기 전지모듈의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 기 전지셀 어셈블리는 복수의 전지셀들이 상호 대면한 상태로 일면 방향으로 배열된 육면체 구조로 이루어져 있고,
상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는 전지셀 어셈블리의 외면들 중에서, 전지셀의 배열 방향 또는 전극 단자 돌출 방향을 기준으로 서로 대향하는 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들을 감싸는 구조로 결합되는 구조일 수 있다.
여기서, 상기 전지셀 어셈블리의 서로 대향하는 제 1 외면과 제 2 외면에는 전지셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되는 전기적 연결 부재가 위치하는 구조일 수 있으며, 보다 상세하게는, 상기 전기적 연결 부재는 전지셀의 전극 단자들을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바, 또는 전지모듈을 외부 장치와 전기적으로 연결하기 위한 외부 입출력 단자와 같은 전기적 연결 부재일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀 어셈블리는 전극 단자 부위에서, 상기 전기적 연결 부재와 우선적으로 연결된 상태에서, 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재가 결합되어 전지모듈을 형성하거나, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재가 우선적으로 결합된 상태에서, 개방되어 있는 제 1 외면 및 제 2 외면 부위를 통해, 상기 전지셀 어셈블리는 전극 단자 부위에서, 상기 전기적 연결 부재와 연결될 수 있으므로, 전지모듈을 구성하는 부재들 간의 간섭 없이, 보다 용이하게 상기 전지모듈을 제조할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 외장 부재는 전지셀 어셈블리의 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 서로 인접한 3개의 외면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄷ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있고,
상기 제 2 외장 부재는 전지셀 어셈블리의 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 제 1 외장 부재에 의해 감싸지는 3개의 외면을 제외한 나머지 1개의 외면을 감싸는 하나의 판상형 구조로 이루어져 있는 구조일 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 각각은 전지셀 어셈블리의 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 각각 서로 인접한 2개의 외면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄴ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는 육면체 구조로 이루어져 있는 전지셀 어셈블리의 외면들 중에서, 전지셀의 전극 단자 돌출 방향을 기준으로 서로 대향하는 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 4개의 외면들을 감싸는 구조로 결합되며, 이때, 상기 나머지 4개의 외면들은 연속적으로 인접한 구조이므로, 상기 제 1 외장 부재는 서로 인접한 3개 또는 2개의 외면을 연속적으로 감싸도록 절곡된 판상형 구조로 이루어질 수 있고, 제 2 외장 부재는 나머지 1개의 외면을 감싸는 하나의 판상형 구조 또는 2개의 외면을 연속적으로 감싸도록 절곡된 판상형 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 외장 부재의 총 수량을 최소화하는 동시에, 상기 외장 부재들의 결합 부위를 최소화함으로써, 상기 외장 부재들의 결합 부위에서 발생할 수 있는 구조적 안정성의 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
한편, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는, 서로 접촉되는 모서리 부위들 중에서, 적어도 하나의 모서리 부위의 단부가 나머지 모서리 부위의 단부와 중첩되도록, 연장 및 절곡되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재는 서로 접촉되는 모서리 부위의 단부가 중첩된 상태에서 상호 결합되므로, 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 동시에, 상기 결합 부위를 통해 외부의 이물질 내지 수분이 전지모듈의 내부로 침투하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 체결 부재는 서로 접촉되는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 모서리 부위에 대응하여 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있고,
상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 체결홈에 삽입되는 접촉 부재의 양측 단부들은, 상기 체결홈으로부터의 이탈을 방지할 수 있도록, 내측으로 절곡된 갈고리 구조로 이루어질 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재는 체결 부재의 양측 단부들이 상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 서로 대응되는 위치에 천공되어 있는 체결홈에 삽입됨으로써 클램핑 방식으로 상호 결합되는 구조일 수 있다.
이때, 상기 체결 부재는 서로 접촉되는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 모서리 부위에 대응하여 절곡된 판상형 구조로 이루어짐으로써, 상기 모서리 부위에 밀착된 상태로 결합되어, 상기 체결 부재의 지나친 돌출 없이, 전지모듈의 외면을 보다 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 체결 부재는 양측 단부들이 내측으로 절곡된 갈고리 구조로 이루어짐으로써, 이에 대응되는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 체결홈에 삽입된 상태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 외부로부터 인가되는 물리적 충격에도 불구하고, 상기 단부들이 체결홈으로부터 이탈되는 현상을 방지함으로써, 전지모듈의 구조적 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 체결 부재는 탄성을 발휘하는 금속 소재 또는 복합(composite) 소재로 이루어진 구조일 수 있다.
따라서, 갈고리 구조로 이루어진 상기 체결 부재의 양측 단부들이 각각 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 체결홈에 삽입되는 과정에서, 보다 용이하게 변형되어 삽입될 수 있으며, 상기 탄성에 의해 원형으로 용이하게 복원될 수 있으므로, 상기 체결 부재가 변형되어 체결홈으로부터 이탈되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 체결 부재는 일측 단부가 제 1 외장 부재 또는 제 2 외장 부재의 모서리 부위에 형성되어 있는 체결홈에 삽입된 상태에서, 이에 대향하는 타측 단부가 상기 모서리 부위와 접촉하는 제 2 외장 부재 또는 제 1 외장 부재의 모서리 부위에 형성되어 있는 체결홈에 가압에 의해 삽입됨으로써 클램핑 방식으로 체결되는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 체결 부재는 탄성을 발휘하는 소재로 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 갈고리 구조로 이루어진 상기 체결 부재의 양측 단부들이 각각 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 체결홈에 삽입되는 과정에서, 보다 용이하게 변형되어 삽입될 수 있다.
이때, 상기 체결 부재는 보다 안정적인 체결 구조를 형성할 수 있도록, 양측 단부들이 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 체결홈에 각각 순차적으로 삽입될 수 있으며, 보다 상세하게는, 일측 단부가 삽입된 상태에서, 이후에 삽입되는 타측 단부가 가압에 의해 삽입될 수 있을 정도의 탄성을 가짐으로써, 상기 체결 부재가 변형되어, 체결홈으로부터 이탈되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 상기 클램핑 방식으로 체결되는 구조는 상호 결합하고자 하는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재를 집게와 같은 구조로 이루어진 체결 부재로부터 인가되는 소정의 압력을 사용하여 결합 및 지지하는 구조로서, 보다 상세하게는 상기 체결 부재는 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있어, 서로 접촉되는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 모서리 부위에 밀착될 수 있으며, 소재의 특성으로 인해 발휘되는 탄성에 의해 압력을 제공함으로써, 상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 결합 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 체결홈은, 서로 접촉하는 외장 부재들의 모서리 부위의 단부로부터, 이에 대응하는 외장 부재 일면의 폭을 기준으로 1% 내지 20%의 길이만큼 이격되어 있는 구조일 수 있다.
만일, 상기 체결홈이 서로 접촉하는 외장 부재들의 모서리 부위의 단부로부터, 이에 대응하는 외장 부재 일면의 폭을 기준으로 1% 미만의 길이만큼 이격되어 있는 경우, 체결 부재가 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재와 대면하는 면적이 지나치게 작아져, 안정적인 결합 구조를 형성하지 못하거나, 상기 체결 부재의 탄성에도 불구하고, 체결 부재의 양측 단부들을 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 체결홈에 용이하게 삽입할 수 없을 수 있다.
이와 반대로, 상기 체결홈이 서로 접촉하는 외장 부재들의 모서리 부위의 단부로부터, 이에 대응하는 외장 부재 일면의 폭을 기준으로 20%를 초과하는 길이만큼 이격되어 있는 경우, 체결 부재의 크기가 지나치게 커져, 상대적으로 작은 물리적 충격에도 불구하고, 상기 체결 부재의 탄성으로 인해, 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 체결홈으로부터 체결 부재가 이탈되기 쉬워, 안정적인 결합 구조를 유지하지 못할 수 있다.
한편, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 중에서 적어도 하나의 외장 부재의 내면에는, 전지셀 어셈블리를 구성하는 전지셀들에 대면한 상태에서, 상기 전지셀들의 배열 상태를 고정 및 지지할 수 있도록, 상기 배열된 전지셀들의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 그루브(groove)가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 전지셀 어셈블리를 구성하기 위해 전지셀들이 배열되는 경우, 상기 전지셀 어셈블리의 측면은 배열된 전지셀들에 의해 소정의 그루브를 형성한다.
이에 따라, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는 전지셀 어셈블리의 외면을 직접 감싸는 구조로서, 상기 전지셀 어셈블리의 측면에 형성되는 그루브에 대응되는 그루브가 내면에 형성됨으로써, 상기 전지셀 어셈블리의 측면에 형성된 그루브와 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 내면에 형성된 그루브가 서로 맞물려, 상기 전지셀들의 배열 상태를 안정적으로 고정 및 지지할 수 있는 동시에, 상기 전지셀 어셈블리의 측면 그루브로 인한 전지모듈 내부의 불필요한 공간 발생을 최소화해, 결과적으로 전지모듈의 전체적인 크기를 최소화하여 구성하거나, 동일한 크기를 갖는 종래의 전지모듈에 비해 높은 밀도로 전지셀 어셈블리를 구성할 수 있어, 전체적인 용량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 중에서 적어도 하나의 외장 부재는, 외장 부재의 강성을 보강하기 위한 보강용 비드를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는 외부로부터 인가되는 물리적 충격 또는 응력에 대해, 구조적 안정성을 유지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 중에서 적어도 하나의 외장 부재는, 전지셀 어셈블리와 전기적으로 연결된 외부 장치가 탑재된 상태에서, 상기 외장 부재의 외부로 노출될 수 있도록 천공된 하나 이상의 개구를 포함하는 구조일 수 있다.
여기서, 상기 외부 장치는 전지셀 어셈블리의 이상을 감지하는 감지 장치, 전지셀 어셈블리의 전기적 연결 상태를 제어하기 위한 제어 장치, 또는 전지셀 어셈블리의 전압 및 전류를 변환 및 조절하기 위한 변환 조절 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀 어셈블리는 상기 외부 장치와의 연결을 위한 연결 부재들이 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재의 외부가 아닌, 내부에 정리된 상태에서, 상기 외부 장치와 연결될 수 있으므로, 전지모듈의 외관을 보다 간소화하여 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 전지모듈을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 파워 툴, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 디바이스 및 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 및 2는 종래의 전지모듈의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이다;
도 4는 도 3의 외장 부재들이 체결 부재에 의해 결합된 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 5는 도 4의 "A" 부분의 수직 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 6은 도 4의 체결 부재의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈을 구성하는 외장 부재들의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 외장 부재들이 체결 부재에 의해 결합된 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 전지모듈(300)은 전지셀 어셈블리(310)와 외장 부재(321, 322)를 포함하고 있다.
전지셀 어셈블리(310)는 복수의 전지셀(311)이 일면 방향으로 배열된 구조로서, 전체적으로 육면체 구조로 이루어져 있으며, 전지셀(311)의 배열 구조로 인해, 지면을 기준으로 상면 및 하면에 규칙적인 그루브(310a)가 형성되어 있다.
제 1 외장 부재(321)와 제 2 외장 부재(322)는 각각 전지셀 어셈블리(310)를 구성하는 전지셀(311)의 전극 단자(312) 돌출 방향을 기준으로 서로 대향하는 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 서로 인접한 2개의 외면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄴ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있다.
제 1 외장 부재(321)와 제 2 외장 부재(322)는 전지셀 어셈블리(310)를 직접 감싸는 구조로서, 그루브(310a)가 형성되어 있는 전지셀 어셈블리(310)의 상면 및 하면에 직접 접촉하는 내면에는 이에 대응하는 형상으로 이루어진 그루브(322a)가 형성되어 있다.
따라서, 전지셀 어셈블리(310)의 상면 및 하면에 형성된 그루브(310a)와 제 1 외장 부재(321) 및 제 2 외장 부재(322)의 내면에 형성된 그루브(322a)가 서로 맞물려, 전지셀 어셈블리(310)를 구성하는 전지셀(311)의 배열 상태를 안정적으로 고정 및 지지할 수 있는 동시에, 상기 전지셀 어셈블리(310)의 상면 및 하면에 형성된 그루브(310a)로 인한 전지모듈(300) 내부의 불필요한 공간 발생을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 전지모듈(300)의 전체적인 크기를 최소화할 수 있다.
제 1 외장 부재(321) 및 제 2 외장 부재(322)는, 상호 접촉되는 모서리 부위에서, 서로 대응되는 위치에 슬릿 형상의 체결홈(330)을 포함하고 있다.
제 1 외장 부재(321)에 형성되어 있는 체결홈(330)은 제 1 외장 부재(321)의 모서리 부위의 단부로부터, 이에 대응하는 제 1 외장 부재(321) 일면의 폭(321b)을 기준으로 약 12%의 길이(321a)만큼 이격되어 있다.
따라서, 제 1 외장 부재(321) 및 제 2 외장 부재(322)는 서로 대응하는 모서리 부위들이 상호 접촉된 상태에서, 체결 부재(340)의 양측 단부들이 체결홈(330)에 삽입됨으로써, 보다 용이하게 결합될 수 있으며, 체결 부재(340)의 탄성으로 인해, 안정적인 결합 구조를 형성할 수 있다.
도 5에는 도 4의 "A" 부분의 수직 단면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 제 1 외장 부재(321) 및 제 2 외장 부재(322)는 서로 대응하는 모서리 부위들(321c, 322b)이 접촉된 상태에서, 체결 부재(340)에 의해 상호 결합되어 있다.
제 2 외장 부재(322)의 모서리 부위(322b)는 단부가 연장 및 절곡되어 있어, 이에 대응되는 제 1 외장 부재(321)의 모서리 부위(321c)와 중첩된 상태로 접촉되어 있다.
따라서, 제 1 외장 부재(321) 및 제 2 외장 부재(322)의 결합 구조에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 동시에, 상기 결합 부위를 통해 외부의 이물질 내지 수분이 전지모듈의 내부로 침투하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 6에는 도 4의 체결 부재의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 체결 부재(340)는 서로 접촉되는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 모서리 부위에 대응하여 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있다.
따라서, 체결 부재(340)는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 부서리 부위에 밀착된 상태로 결합됨으로써, 체결 부재(340)의 지나친 돌출 없이, 전지모듈의 외면을 보다 균일하게 형성할 수 있다.
체결 부재(340)의 양측 단부들(341, 342)은 내측으로 2회 절곡된 갈고리 구조로 이루어져 있다.
따라서, 체결 부재(340)의 양측 단부들(341, 342)이 각각 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 체결홈에 삽입되는 경우, 상기 체결홈으로부터의 이탈을 방지할 수 있으며, 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 안정적인 결합 구조를 유지할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈을 구성하는 외장 부재들의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 전지모듈(700)은 전지셀 어셈블리(710) 및 전지셀 어셈블리(710)의 외면을 감싸는 외장 부재를 포함하고 있다.
전지셀 어셈블리(710)는 복수의 전지셀(711)이 서로 전극 단자(712) 부위에서 전기적으로 연결된 상태에서, 일면 방향으로 배열되어 있는 구조로서, 전체적으로 육면체 형상으로 이루어져 있으며, 제 1 외장 부재(721) 및 제 2 외장 부재(722)는 전지셀 어셈블리(710)를 구성하는 전지셀(711)의 전극 단자(712) 돌출 방향을 기준으로 서로 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들을 감싸는 구조로 결합된다.
제 1 외장 부재(721)는 전지셀 어셈블리(710)의 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 지면을 기준으로, 서로 인접한 전면, 상면 및 후면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄷ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있다.
지면을 기준으로 제 1 외장 부재(721)의 상면에는 전지셀 어셈블리(710)와 전기적으로 연결된 외부 장치가 탑재된 상태에서, 제 1 외장 부재의 외부로 노출될 수 있도록, 개구(721d)가 천공되어 있다.
제 2 외장 부재(722)는 전지셀 어셈블리(710)의 제 1 면과 제 2 면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 제 1 외장 부재(721)에 의해 감싸지는 전면, 상면 및 후면을 제외한 나머지 하면을 감싸는 하나의 판상형 구조로 이루어져 있다.
제 1 외장 부재(721)와 제 2 외장 부재(722)는 강성을 보강하기 위한 다수의 보강용 비드들(721b, 722b)을 각각 포함하고 있다.
제 1 외장 부재(121)와 제 2 외장 부재(122)의 서로 대응하는 모서리 부위들(721a, 722a)에는 체결 부재의 서로 대향하는 양측 단부들이 삽입됨으로써, 클램핑 방식으로 결합될 수 있도록, 서로 대응되는 위치에 슬릿 형상의 체결홈들(721c, 722c)이 각각 천공되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은, 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재가 체결 부재에 의해 클램핑 방식으로 결합되도록 구성됨으로써, 외장 부재의 결합을 위한 용접 과정에서 발생할 수 있는 비산물 내지 불꽃에 의한 전지셀 어셈블리의 손상을 방지하고, 이로 인한 화재 및 전지셀 어셈블리의 폭발을 예방함으로써, 작업 환경에 대한 안전성을 보다 향상시킬 수 있으며, 용접 부위를 설정하기 위한 별도의 설계 내지 공정이 요구되지 않으므로, 전지모듈을 보다 용이하게 제조할 수 있는 동시에, 상기 전지모듈의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 복수의 전지셀들이 전기적으로 연결된 상태로 배열되어 있는 전지셀 어셈블리; 및
    상기 전지셀 어셈블리의 외면을 감싸는 판상형 구조로서, 서로 대응하는 모서리 부위가 접촉된 상태에서, 체결 부재에 의해 상호 결합되는 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재;
    를 포함하고 있고,
    상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는, 상호 접촉되는 모서리 부위에서, 서로 대응되는 위치에 천공되어 있는 슬릿 형상의 체결홈을 적어도 하나 이상 포함하고 있으며,
    상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재는 체결 부재의 서로 대향하는 양측 단부들이 클램핑 방식으로 체결홈들에 각각 삽입됨으로써 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리는 복수의 전지셀들이 상호 대면한 상태로 일면 방향으로 배열된 육면체 구조로 이루어져 있고,
    상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는 전지셀 어셈블리의 외면들 중에서, 전지셀의 전극 단자 돌출 방향을 기준으로 서로 대향하는 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들을 감싸는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리의 서로 대향하는 제 1 외면과 제 2 외면에는 전지셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되는 전기적 연결 부재가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재는 전지셀 어셈블리의 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 서로 인접한 3개의 외면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄷ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있고,
    상기 제 2 외장 부재는 전지셀 어셈블리의 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 제 1 외장 부재에 의해 감싸지는 3개의 외면을 제외한 나머지 1개의 외면을 감싸는 하나의 판상형 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 각각은 전지셀 어셈블리의 제 1 외면과 제 2 외면을 제외한 나머지 외면들 중에서, 각각 서로 인접한 2개의 외면을 연속적으로 감싸도록, 수직 단면상의 "ㄴ"자 형으로 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재는, 서로 접촉되는 모서리 부위들 중에서, 적어도 하나의 모서리 부위의 단부가 나머지 모서리 부위의 단부와 중첩되도록, 연장 및 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 부재는 서로 접촉되는 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 모서리 부위에 대응하여 절곡된 판상형 구조로 이루어져 있고,
    상기 제 1 외장 부재와 제 2 외장 부재의 체결홈에 삽입되는 접촉 부재의 양측 단부들은, 상기 체결홈으로부터의 이탈을 방지할 수 있도록, 내측으로 절곡된 갈고리 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 부재는 탄성을 발휘하는 금속 소재 또는 복합(composite) 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 부재는 일측 단부가 제 1 외장 부재 또는 제 2 외장 부재의 모서리 부위에 형성되어 있는 체결홈에 삽입된 상태에서, 이에 대향하는 타측 단부가 상기 모서리 부위와 접촉하는 제 2 외장 부재 또는 제 1 외장 부재의 모서리 부위에 형성되어 있는 체결홈에 가압에 의해 삽입됨으로써 클램핑 방식으로 체결되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 체결홈은, 서로 접촉하는 외장 부재들의 모서리 부위의 단부로부터, 이에 대응하는 외장 부재 일면의 폭을 기준으로 1% 내지 20%의 길이만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 중에서 적어도 하나의 외장 부재의 내면에는, 전지셀 어셈블리를 구성하는 전지셀들에 대면한 상태에서, 상기 전지셀들의 배열 상태를 고정 및 지지할 수 있도록, 상기 배열된 전지셀들의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 그루브(groove)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 중에서 적어도 하나의 외장 부재는, 외장 부재의 강성을 보강하기 위한 보강용 비드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외장 부재 및 제 2 외장 부재 중에서 적어도 하나의 외장 부재는, 전지셀 어셈블리와 전기적으로 연결된 외부 장치가 탑재된 상태에서, 상기 외장 부재의 외부로 노출될 수 있도록 천공된 하나 이상의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 외부 장치는 전지셀 어셈블리의 이상을 감지하는 감지 장치, 전지셀 어셈블리의 전기적 연결 상태를 제어하기 위한 제어 장치, 또는 전지셀 어셈블리의 전압 및 전류를 변환 및 조절하기 위한 변환 조절 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  15. 제 1 항에 따른 전지모듈을 전원으로 포함하는 디바이스.
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