WO2018062759A1 - Battery module - Google Patents

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윤진철
공진학
최용석
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주식회사 엘지화학
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Abstract

A battery module according to an embodiment of the present invention comprises: a plurality of battery cells; and a module case for accommodating the plurality of battery cells, wherein battery cells which are adjacent to each other in the width direction of the battery cell among the plurality of battery cells are positioned perpendicularly to each other.

Description

배터리 모듈Battery module
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 배터리 셀의 적층 방향에 수직한 방향으로 가해지는 힘에 대한 강성이 크게 향상된 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, and more particularly, to a battery module with improved rigidity against a force applied in a direction perpendicular to a stacking direction of battery cells.
본 출원은 2016년 09월 29일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2016-0125900호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.This application is a priority application for Korean Patent Application No. 10-2016-0125900 filed on September 29, 2016, and all the contents disclosed in the specification and drawings of the application are incorporated herein by reference.
복수의 파우치 타입 배터리 셀을 적층하여 얻어진 적층체를 포함하는 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀의 적층 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 높은 강성을 가질 수 있으나, 배터리 셀의 적층 방향과 수직한 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 매우 취약하다.In the case of a battery module including a laminate obtained by stacking a plurality of pouch-type battery cells, the force applied along the stacking direction of the battery cells may have high rigidity, but may be along a direction perpendicular to the stacking direction of the battery cells. Very vulnerable to the force applied.
도 1을 참조하면, 모듈 케이스(2) 내에서 복수의 파우치 타입 배터리 셀(1)을 한 방향으로 적층시키는 방식으로 제조된 종래의 배터리 모듈이 나타나 있다.Referring to FIG. 1, a conventional battery module manufactured by stacking a plurality of pouch type battery cells 1 in one direction in a module case 2 is illustrated.
이러한 종래의 배터리 모듈의 경우, 일 방향을 따라 적층된 배터리 셀(1)들에 대해 적층 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 어느정도 강성이 확보될 수 있으나, 적층 방향과 수직한 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서는 강성이 약할 수 밖에 없는 구조이기 때문에, 랜덤하게 가해지는 충격에 대해서는 취약할 수 밖에 없게 된다.In the case of such a conventional battery module, the rigidity can be secured to some extent with respect to the force applied along the stacking direction with respect to the battery cells 1 stacked in one direction, but the force applied along the direction perpendicular to the stacking direction. Since it is a structure that is inevitably weak in stiffness, it is inevitably vulnerable to a random impact.
따라서, 정해진 방향이 없이 랜덤하게 가해지는 충격에 대해서 안정성을 갖는 배터리 모듈 구조의 개발이 요구되는 실정이다.Therefore, there is a demand for development of a battery module structure having stability against a shock applied randomly without a predetermined direction.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 배터리 셀들의 배치 구조를 개선하여 일정한 방향성 없이 랜덤하게 가해지는 외부 충격에 대해 충분한 강성을 갖는 배터리 모듈을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a battery module having sufficient rigidity against external shocks applied randomly without constant direction by improving the arrangement structure of battery cells.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problem, another task that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀; 및 복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스; 를 포함하는 배터리 모듈로서, 상기 복수의 배터리 셀들 중 배터리 셀의 폭 방향을 따라 상호 인접한 배터리 셀들은 서로 수직하게 배치된다.Battery module according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, a plurality of battery cells; A module case accommodating a plurality of battery cells; A battery module comprising: battery cells adjacent to each other in the width direction of the battery cells of the plurality of battery cells are disposed perpendicular to each other.
상기 배터리 모듈의 중심부에는 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 관통되는 빈 공간이 형성될 수 있다.An empty space penetrating along a length direction of the battery cell may be formed at the center of the battery module.
상기 배터리 모듈은, 상기 빈 공간에 삽입되는 보강 심을 더 포함할 수 있다.The battery module may further include a reinforcement shim inserted into the empty space.
상기 복수의 배터리 셀은, 상기 보강 심을 둘러싸는 복수의 제1 배터리 셀; 및 상기 4개의 배터리 셀을 둘러싸는 복수의 제2 배터리 셀; 을 포함할 수 있다.The plurality of battery cells may include: a plurality of first battery cells surrounding the reinforcement shim; A plurality of second battery cells surrounding the four battery cells; It may include.
상기 제2 배터리 셀의 단변의 길이는 제1 배터리 셀의 단변의 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.The length of the short side of the second battery cell may be longer than the length of the short side of the first battery cell.
상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀은 각각 4개씩 구비될 수 있다.Four first battery cells and two second battery cells may be provided.
상기 배터리 셀은, 파우치 타입 배터리 셀일 수 있다.The battery cell may be a pouch type battery cell.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 셀 배치 구조의 개선을 통해 배터리 셀 적층 방향뿐만 아니라, 그와 수직한 방향을 따라 가해지는 힘에 대해서도 충분한 강성을 갖는 배터리 모듈을 제조할 수 있게 된다.According to an aspect of the present invention, it is possible to manufacture a battery module having sufficient rigidity not only in the direction of stacking the battery cells but also in the force applied along the direction perpendicular thereto through the improvement of the battery cell arrangement structure.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
도 1은 종래의 배터리 모듈에 적용된 배터리 셀 배치 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a battery cell arrangement structure applied to a conventional battery module.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용된 배터리 셀 배치 구조를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a battery cell arrangement structure applied to a battery module according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈을 A-A' 선을 따라 절개한 단면을 나타내는 도면이다.3 is a cross-sectional view of the battery module illustrated in FIG. 2 taken along line AA ′.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 배터리 셀의 구조를 나타내는 도면이다.4 and 5 are views showing the structure of a battery cell applied to the battery module according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 랜덤한 방향의 충격에 대해서 모두 우수한 강성을 가짐을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining that the battery module according to an embodiment of the present invention has all excellent stiffness against a shock in a random direction.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 전체적인 구조를 설명하기로 한다.First, the overall structure of a battery module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용된 배터리 셀 배치 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈을 A-A' 선을 따라 절개한 단면을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a battery cell arrangement structure applied to a battery module according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing a cross-section taken along the line AA 'battery module shown in FIG.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 모듈 케이스(10) 및 복수의 배터리 셀(20, 30)을 포함하는 형태로 구현될 수 있고, 배터리 셀(20,30)의 배치에 따라 배터리 모듈(10)의 중심부에 형성되는 빈 공간에 삽입되는 보강 심(40)을 더 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.2 and 3, a battery module according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form including a module case 10 and a plurality of battery cells 20 and 30, and a battery cell 20 According to the arrangement of the, 30 may be implemented in a form further comprising a reinforcement shim 40 is inserted into the empty space formed in the center of the battery module 10.
상기 복수의 배터리 셀(20,30)은, 예를 들어, 파우치 타입 배터리 셀이 적용될 수 있다. 도 4를 참조하면, 이러한 파우치 타입 배터리 셀은, 전극 조립체(21), 전극 조립체(21)를 수용한 채로 테두리 영역이 열 융착되어 전극 조립체(21)를 밀봉 하는 파우치 케이스(22), 그리고 전극 조립체(21)와 연결되어 파우치 케이스(22)의 외측으로 인출되는 한 쌍의 전극 리드(23)를 포함한다.The plurality of battery cells 20 and 30 may be, for example, a pouch type battery cell. Referring to FIG. 4, the pouch-type battery cell may include an electrode assembly 21, a pouch case 22 that seals the electrode assembly 21 by heat-sealing the edge region while accommodating the electrode assembly 21, and an electrode. A pair of electrode leads 23 connected to the assembly 21 and drawn out of the pouch case 22 are included.
이러한 배터리 셀(20,30)은, 도 4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대 방향으로 인출된 형태를 가질 수도 있고, 필요에 따라서는 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극 리드가 서로 동일한 방향으로 인출된 형태를 가질 수도 있다.The battery cells 20 and 30 may have a form in which a pair of electrode leads are drawn out in opposite directions as shown in FIG. 4, and as shown in FIG. 5, if necessary, a pair of electrodes The leads may have a shape in which the leads are drawn in the same direction.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈은, 모듈 케이스(10) 내에 배치되는 복수의 배터리 셀(20,30)들이 서로 수직하게 배치되어 있기도 하고, 서로 나란하게 배치되어 있기도 하다.Referring to FIGS. 2 and 3 again, the battery module may include a plurality of battery cells 20 and 30 disposed in the module case 10 vertically or in parallel with each other.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 복수의 배터리 셀들은, 보강 심(40)을 둘러싸고 있는 4개의 제1 배터리 셀(20)들과 이러한 제1 배터리 셀(20)들을 둘러싸는 또 다른 4개의 제2 배터리 셀(30)들을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.More specifically, the plurality of battery cells may include four first battery cells 20 surrounding the reinforcement shim 40 and another four second batteries surrounding the first battery cells 20. It may be implemented in a form including the cells (30).
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 이러한 형태로 제한되는 것은 아니며, 보강 심(40)을 둘러싸는 4개의 제1 배터리 셀(20)들 만으로 구성될 수도 있고, 또는 상술한 4개의 제2 배터리 셀(30)들을 둘러싸는 또 다른 배터리 셀들을 더 포함할 수도 있는 것이다.However, the battery module according to an embodiment of the present invention is not limited to this form, and may be composed of only four first battery cells 20 surrounding the reinforcing shim 40, or the aforementioned 4 It may further include further battery cells surrounding the two second battery cells (30).
한편, 상기 배터리 셀(20,30)들간의 배치 형태를 살펴보면, 배터리 셀(20,30)의 폭 방향(즉 도 4에 도시된 배터리 셀(20)의 단면(S)이 연장되는 방향)을 따라 서로 인접한 배터리 셀(20,30)들은 서로 수직하게 배치된다. On the other hand, looking at the arrangement between the battery cells 20, 30, the width direction of the battery cells (20, 30) (that is, the direction in which the cross-section (S) of the battery cell 20 shown in Figure 4 extends) Accordingly, adjacent battery cells 20 and 30 are disposed perpendicular to each other.
이처럼, 상기 배터리 셀(20,30)의 폭 방향을 따라 인접한 배터리 셀(20,30) 끼리는 서로 수직을 이루도록 배치하게 되면, 제1 배터리 셀(20)들 각각의 단변(S, 도 4 참조)이 대략 정사각형을 이루게 되고, 이러한 정사각형의 내부에는 빈 공간이 형성되는데, 이러한 빈 공간 내에 보강 심(40)을 삽입함으로써 구조적 안정성을 확보할 수 있게 된다.As such, when the adjacent battery cells 20 and 30 are disposed to be perpendicular to each other along the width direction of the battery cells 20 and 30, the short sides of each of the first battery cells 20 (see FIG. 4). This substantially square is formed, and an empty space is formed inside the square, and by inserting the reinforcement shim 40 into the empty space, structural stability can be ensured.
또한, 상기 배터리 모듈이, 제1 배터리 셀(20) 둘레를 감싸는 제2 배터리 셀(30)을 더 구비하는 형태로 구현되는 경우에는, 상기 제2 배터리 셀(30)들 각각의 단변(S) 역시 대략 정사각형을 이루게 되며, 이처럼 제2 배터리 셀(30)들이 제1 배터리 셀(20)들을 감싸는 형태를 갖기 위해서 제2 배터리 셀(30)의 단변의 길이가 제1 배터리 셀(30)의 단변의 길이보다 더 길게 형성된다.In addition, when the battery module is implemented in a form further comprising a second battery cell 30 surrounding the first battery cell 20, the short side (S) of each of the second battery cells 30 Also, the second battery cell 30 has a substantially square shape, and thus, the length of the short side of the second battery cell 30 is shorter than that of the first battery cell 30 so that the second battery cells 30 surround the first battery cells 20. It is formed longer than the length of.
또한, 상기 제1 배터리 셀(20)들 각각의 단변의 길이는 서로 동일하고, 마찬가지로 제2 배터리 셀(30)들 각각의 단변의 길이 역시 서로 동일하게 형성된다. In addition, the lengths of the short sides of the first battery cells 20 are the same, and the lengths of the short sides of the second battery cells 30 are the same.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀의 폭 방향을 따라 인접한 배터리 셀 간에는 서로 수직한 배치를 이루고, 배터리 모듈 중심부에 형성되는 빈 공간에는 보강 심(40)을 설치한 구조를 가짐으로써 도 6에 나타난 바와 같이, 여러 방향에서 충격이 가해지더라도 이에 대한 충분한 강성을 갖는다.As such, the battery module according to an embodiment of the present invention has a structure in which vertically arranged mutually adjacent battery cells are arranged along a width direction of the battery cell, and a reinforcing shim 40 is installed in an empty space formed at the center of the battery module. As shown in FIG. 6, even when an impact is applied in various directions, it has sufficient rigidity thereto.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 보강 심(40)은, 중심부가 비어 있는 관 형태를 가질 수 있는데, 이와 같이 보강 심(40)의 중심부가 비어 있는 경우, 빈 공간을 냉각 유로로 이용할 수 있게 됨으로써 배터리 모듈의 냉각 성능 역시 향상시킬 수 있다.In addition, the reinforcement shim 40 applied to the battery module according to an embodiment of the present invention may have a tubular shape in which the center is empty. By being available as a cooling channel, the cooling performance of the battery module can also be improved.
이처럼 중심부가 비어 있는 관 형태의 보강 심(40)을 적용하여 냉각 성능을 향상시키고자 하는 경우에는, 모듈 케이스(10) 자체에도 보강 심(40)의 길이 방향 양 단부와 대응되는 위치에 홀이나 슬릿 등과 같이 외부로 열을 배출할 수 있는 통로를 만들어 줌으로써 배터리 냉각 성능을 극대화 할 수 있다.In this case, in order to improve cooling performance by applying a reinforcing shim 40 having a hollow core, the module case 10 itself may be provided at a position corresponding to both ends in the longitudinal direction of the reinforcing shim 40. By creating a passage to release heat to the outside, such as slits, battery cooling performance can be maximized.
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 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

Claims (7)

  1. 복수의 배터리 셀; 및A plurality of battery cells; And
    복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스;A module case accommodating a plurality of battery cells;
    를 포함하는 배터리 모듈에 있어서,In the battery module comprising:
    상기 복수의 배터리 셀들 중 배터리 셀의 폭 방향을 따라 상호 인접한 배터리 셀들은 서로 수직하게 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The battery module of the plurality of battery cells, characterized in that the battery cells adjacent to each other along the width direction of the battery cells are disposed perpendicular to each other.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 배터리 모듈의 중심부에는 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 관통되는 빈 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The battery module, characterized in that the empty space is formed in the center of the battery module penetrates along the length direction of the battery cell.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 배터리 모듈은, 상기 빈 공간에 삽입되는 보강 심을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The battery module further comprises a reinforcement shim inserted into the empty space.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 복수의 배터리 셀은,The plurality of battery cells,
    상기 보강 심을 둘러싸는 복수의 제1 배터리 셀; 및A plurality of first battery cells surrounding the reinforcement shim; And
    상기 4개의 배터리 셀을 둘러싸는 복수의 제2 배터리 셀;A plurality of second battery cells surrounding the four battery cells;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.Battery module comprising a.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 제2 배터리 셀의 단변의 길이는 제1 배터리 셀의 단변의 길이보다 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The length of the short side of the second battery cell is a battery module, characterized in that formed longer than the length of the short side of the first battery cell.
  6. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀은 각각 4개씩 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The battery module, characterized in that each of the first battery cell and the second battery cell is provided with four.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 배터리 셀은, 파우치 타입 배터리 셀인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The battery cell is a battery module, characterized in that the pouch type battery cell.
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