WO2018128294A1 - 전지 모듈 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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WO2018128294A1
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gasket
housing
housing frame
recess
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포샤닉귀도
자프카어게르노트
슈테이너게르하르드
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삼성에스디아이 주식회사
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a vehicle including the same, and more particularly, to a battery module and a vehicle including the same, the gasket of the battery module housing has a specific design.
  • Rechargeable or secondary cells differ from primary cells in that charging and discharging can be repeated, and primary cells provide only an irreversible conversion from chemical energy to electrical energy.
  • Low-capacity rechargeable batteries are used as power sources for small electronic devices such as mobile phones, laptops, computers, and camcorders, while large-capacity rechargeable batteries are used as power sources for automobiles and the like.
  • the secondary battery may include an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a case accommodating the electrode assembly, and an electrode terminal electrically connected to the electrode assembly.
  • the electrolyte is injected into the case to enable charge and discharge of the battery by the electrochemical reaction of the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte.
  • the shape of the case which may be provided in a cylindrical or rectangular shape, may vary depending on the use of the battery.
  • the rechargeable battery may be used in the form of a battery module composed of a plurality of unit battery cells coupled in series or in parallel to provide a high energy density, for example, for driving of a hybrid vehicle.
  • the battery module may implement a high-power rechargeable battery such as for an electric vehicle by interconnecting a plurality of unit battery cells according to the amount of power required.
  • Large battery systems used in electric vehicles and the like may include 3 to 1000 battery cells.
  • Such a battery cell may be composed of a plurality of battery modules including 10 to 20 battery cells in a typical housing.
  • the battery module may be configured in a block or modular form.
  • each battery may be coupled to a common current collector and a common battery management system and have a housing.
  • a plurality of battery cells are connected to form a sub module, and the plurality of sub modules are connected to form any one module.
  • the battery management function may be implemented at least partially at the module or submodule level, thereby improving compatibility.
  • One or more battery modules may be mechanically and electrically integrated, equipped with a thermal management system, and connected with one or more electrical consumers to form a battery system.
  • the battery system may have three main sealing areas, such as a gasket of an electronic device such as a housing gasket, a connector, and a gasket of a cooling system.
  • the housing gasket protects the interior space of the housing from liquid or dust and protects the environment from high voltages for the entire life of the battery system.
  • the battery When applied to automobiles, the battery must be able to withstand at least 30 minutes at a pressure of about 10,000 Pa and to prevent the ingress of dust. Furthermore, the housing gasket must be durable against contamination by oil or contact of electrolyte leaking from the battery cell.
  • the housing gasket should be openable and open to correct simple defects such as loose coupling of cooling pipes.
  • the design of the housing gasket should consider the material and surface structure of the housing.
  • the housing may include an auxiliary configuration to speed up the fastening process.
  • the housing of the battery may include three configurations, namely, a base plate, a housing frame and a cover plate.
  • Foamable gaskets may be provided in grooves or planes between the components that make up the housing.
  • the component provided with the gasket has a flat surface to prevent damage to the gasket, and the gasket is mainly provided in the housing frame in consideration of space limitations.
  • the housing frame can be provided with a gasket on the upper flange and the lower flange using a special and expensive workpiece in the manufacturing process, in order to prevent damage to the foam gasket.
  • the assembly of the gasket has a small tolerance, so the failure rate is high, and considering the tolerance, it is difficult to increase the feed rate in the machining process, it may be expensive to process the groove for the gasket is provided.
  • Embodiments of the present invention seek to provide a battery module comprising a housing that can be manufactured in a simple process using a low cost configuration and a motor vehicle comprising the same.
  • a battery module includes a housing including a base plate, a housing frame and a cover plate, two or more battery cells and a gasket interposed between the base plate and the housing frame and between the cover plate and the housing frame. do.
  • the battery module has a stepped shape such that an upper flange of the housing frame and a lower flange of the housing frame are formed to have a recess open to the inside of the housing frame, and the gasket is disposed in the recess.
  • the upper flange may face the cover plate, and the lower flange may face the base plate.
  • One embodiment of the present invention provides a battery module having a recess or a gasket rim in which the upper and lower portions of the housing frame communicate with the inner space of the housing frame (open toward the inner space). The gasket is seated in the recess.
  • the gasket is interposed between the bottom surface of the recess and the base plate or between the cover plate.
  • the gasket arrangement in the present invention ensures sufficient sealing of the housing against leakage of electrolyte, refrigerant, and the like from the inside of the housing to outside, or introduction of water or oil from the outside of the housing into the interior.
  • the gasket arrangement in the present invention may have the effect of protection against electromagnetic influences, in particular protection against electromagnetic interference (EMC / EMI protection).
  • EMC / EMI protection protection against electromagnetic interference
  • the concave portion in the present invention can form a higher feed rate in the machining process in consideration of tolerances and the like compared to the general groove that is not opened to the housing inner space.
  • the gasket is attached to a base plate or cover plate.
  • the gasket may comprise an adhesive layer or may be provided of a material having at least temporarily adhesive properties.
  • the conventional jig for handling the gasket does not need to be provided while preventing damage to the gasket during the assembly process, the cost of the manufacturing process can be reduced.
  • the gasket can be, for example, a foamable gasket, and the blowing agent forming the gasket can be provided directly on the baseplate and the coverplate.
  • FOG form-in-place foam gaskets
  • FIPFG processes generally use liquid blowing agents. Thixotropic properties of the blowing agent can ensure stable sealing even in complex and atypical sites.
  • the width of the recess is in the range of 1: 5 to 1: 2 of the total width in each of the upper flange and the lower flange.
  • the overall width of the upper flange is defined as the distance from the inner side of the housing frame to the outer side of the housing frame.
  • the upper frame represents a small portion of the housing that directly faces or contacts the inner side of the cover plate.
  • the width of the recess may be set in the range of 3: 1 to 1.2: 1 of the width of the gasket.
  • a preferred arrangement between the respective components of the housing can be achieved within a wider tolerance compared to a typical groove not open to the interior space of the housing. As a result, the proportion of defective items can be reduced.
  • the ratio is 3: 1 or more, only the manufacturing cost for forming the recess can be increased without improving the sealing function of the gasket. If the ratio is 1.2: 1 or less, inconsistencies between gaskets and recesses may occur in the process, and manufacturing losses may increase.
  • the depth of the recess is in the range of 1: 1.1 to 1: 2 of the gasket height.
  • the gasket is provided with a height slightly larger than the depth of the recess.
  • Gaskets for the purposes of the present invention can generally be provided with an elastic material, so that even if the tolerance further increases, stable sealing can be ensured. In addition, the proportion of the binder can be lowered.
  • the gasket may not seal the housing sufficiently. If the ratio is 1: 2 or more, the coupling between the housing frame and the base plate or the cover plate may not be performed correctly.
  • the recess includes a flange face extending substantially perpendicular to the inner side of the housing frame, and the columnar protrusion is provided on the flange face of the recess.
  • the gasket may be disposed at the center thereof on top of the columnar protrusion.
  • the columnar protrusions can have a height h 2 and the recess can have a height h 3.
  • the ratio of height h3 to height h2 may range from 2: 1 to 5: 1.
  • the overall sealing surface of the gasket can be increased considerably. If the ratio is 5: 1 or more, the sealing surface may not increase. If the ratio is 2: 1 or less, the housing may not close properly.
  • an automobile including the battery module described above may be provided.
  • the embodiments of the present invention can effectively reduce manufacturing costs, improve process efficiency, and improve sealing performance of the housing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a battery module housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a housing according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the housing illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a housing according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion in the embodiment shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a perspective view of the upper flange in the housing frame according to the embodiment shown in FIG.
  • a component when referred to as being 'connected' or 'connected' to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, but in between It will be understood that may exist.
  • a component when referred to as 'directly connected' or 'directly connected' to another component, it should be understood that there is no other component in between.
  • the term 'comprises' or 'having' is only intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more. It is to be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of other features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
  • 'and / or' includes any combination of the plurality of listed items or any of the plurality of listed items.
  • 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.
  • the battery module 100 may include a plurality of battery cells 10 arranged in one direction and a heat exchange member 110 provided adjacent to a lower surface of the plurality of battery cells 10. have.
  • the pair of end plates 18 are provided to face the wide surface of the battery cell 10 at the outside of the battery cell 10, and the connection plate 19 connects the pair of end plates 18 to form a plurality of end plates 18. It is provided to fix the battery cells 10 together.
  • the fastening portions 18a on both sides of the battery module 100 are fastened to the base plate 31 by bolts 40.
  • the base plate 31 constitutes a bottom surface of the housing 30. Other components of the housing, such as the cover plate and the housing frame, are not shown in FIG.
  • each of the battery cells 10 may be rectangular (or rectangular), and the wide planes of the battery cells 10 are stacked on each other to form the battery module 100.
  • each battery cell 10 includes a battery case configured to receive an electrode assembly and an electrolyte.
  • the battery case is sealed by a cap assembly 14.
  • the cap assembly 14 includes a positive terminal 11, a negative terminal 12, and a vent 13 having different polarities.
  • the vent 13 corresponds to a safety means of the battery cell 10, and serves as a passage through which gas generated in the battery cell 10 is discharged to the outside of the battery cell 10.
  • the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 of the adjacent battery cell 10 may be electrically connected through the bus bar 15, and the bus bar 15 may be fixed by a nut 16 or the like. Therefore, the battery module 100 may be provided by electrically connecting the plurality of battery cells 10 in one bundle, and may be used as a power supply unit.
  • a rechargeable secondary battery in particular a lithium secondary battery, may be used as the battery cell 10.
  • the battery module 100 may be a 48V battery for automobiles.
  • the housing 30 includes a base plate 31, a housing frame 32 and a cover plate 33.
  • Each component of the housing 30 may be made of a rigid material, such as a metal such as stainless steel or aluminum.
  • the housing frame 32 includes an upper flange facing the inner surface of the cover plate 33 and a lower flange facing the inner surface of the base plate 31.
  • the gasket 50 may be interposed between the housing frame 32 and the cover plate 33 and the housing frame 32 and the base plate 31, respectively.
  • the gasket 50 may be located in the recess 60 in communication with or open to the internal space of the housing 30 in the upper flange and the lower flange.
  • the recess 60 includes a flange face 61 and an end face 62.
  • the gasket 50 may be disposed to be in close contact with the end surface 62 of the recess 60, but is not limited thereto.
  • the flange surface 61 may extend substantially perpendicular to the inner surface of the housing frame 32, while the end surface 62 may extend in substantially the same direction as the inner surface of the housing frame 32.
  • the flange face 61 and the end face 62 need not be limited thereto.
  • the recess 60 may be easily formed at a high speed in a separate machining process.
  • Gasket 50 may be formed of an elastomeric material, such as an elastomer such as polyolefin ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM). According to one embodiment of the invention, the gasket 50 may be a foam gasket. The gasket 50 may be attached to inner surfaces of the base plate 31 and the cover plate 33, respectively.
  • EPDM polyolefin ethylene-propylene-diene-monomer
  • the gasket 50 may be at least temporarily tacky or may have an adhesive film (not shown) provided between the base plate 31 and the cover plate 33.
  • the gasket 50 may be a tape including an adhesive surface, and the tape may be adhered to the base plate 31 and the cover plate 33 before the finishing process of the housing 30.
  • the recess 60 has a width of about 1/3 of the total width of the upper flange of the housing frame 32.
  • the recess 60 of the lower flange facing the base plate 31 also has the same dimensions as above, but is not necessarily limited thereto.
  • the ratio of the width of the gasket 50 to the width of the recess 60 is about 1: 2 in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the gasket 50 may be made of an elastic material
  • the height of the gasket 50 may be 1.1 to 2 times the height of the gasket 50 in order to ensure a reliable sealing of the inner space of the housing 30.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a housing 30 according to another embodiment of the present invention.
  • the cover plate 33 is shown translucent for visibility in the drawing.
  • the gasket 50 attached to the inner side surfaces of the base plate 31 and the cover plate 33 has the shape (belt shape) of the cylindrical tape.
  • the housing frame 32 is disposed above the base plate 31, and the cover plate 33 is disposed above the housing frame 32.
  • the ratio of the width of each recess 60 to the total width of the upper and lower flanges of the housing frame 32 is about 1: 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion of the housing 30 according to another embodiment of the present invention. 6 is an enlarged view of FIG. 5.
  • FIG. 5 shows the upper flange of the housing frame 32 including the recess 60 and the gasket 50.
  • FIG. 5 follows the embodiment of FIG. 2 except that the columnar protrusion 63 is provided on the flange face 61 of the recess 60.
  • the columnar protrusion may preferably be provided in a band shape extending along the upper flange or the lower flange to form a closed curve, and the gasket 50 may be located at the upper center side of the columnar protrusion 63.
  • the columnar protrusion 63 has a height h2, and the recess 60 has a height h3.
  • the ratio of the height h3 and the height h2 is preferably in the range of 2: 1 to 5: 1. In the embodiment illustrated in FIG. 6, the ratio is about 3.75: 1, but is not limited thereto.
  • gasket 60 upper flange, lower flange

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Abstract

전지모듈 및 이를 포함하는 자동차가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀, 베이스플레이트, 하우징프레임 및 커버플레이트를 포함하는 하우징 및 상기 하우징프레임과 상기 베이스플레이트 사이 및 상기 하우징프레임과 상기 커버플레이트 사이에 각각 개재되는 가스켓을 포함하고, 상기 커버플레이트를 마주하는 상기 하우징프레임의 상부플랜지 및 상기 베이스플레이트를 마주하는 상기 하우징프레임의 하부플랜지는 상기 하우징플레이트의 내측으로 개방된 오목부를 포함하는 단차 형상을 가지며, 상기 가스켓은 상기 오목부에 배치된다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전지 모듈용 하우징의 가스켓이 특정 디자인을 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
충전식 또는 2차 전지는 충전 및 방전이 반복 될 수 있다는 점에서 1차 전지와 다르며, 1차 전지는 화학에너지에서 전기에너지로의 비가역적 변환만을 제공한다.
저용량의 충전식 전지는 휴대 전화, 노트북, 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자장치의 전원으로 사용되고, 대용량의 충전식 전지는 자동차 등의 전원으로 사용된다.
이차 전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스 및 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되는 전극단자를 포함할 수 있다.
전해액은 양극, 음극 및 상기 전해액의 전기 화학적 반응으로 전지의 충방전이 가능하도록 하기 위해 케이스 내부로 주입된다. 예컨대 원통형 또는 직사각형 등으로 마련될 수 있는 케이스의 형상은 전지의 용도에 따라 다를 수 있다.
충전식 전지는 직렬 또는 병렬로 결합된 다수의 단위전지셀로 구성되는 전지 모듈 형태로 사용됨으로써, 예컨대 하이브리드 자동차의 주행 등을 위한 높은 에너지밀도를 제공할 수 있다.
즉, 전지 모듈은 필요한 전력량에 따라 다수의 단위전지셀을 상호 연결하여 전기 자동차용과 같이 고전력의 충전식 전지를 구현할 수 있다. 전기 자동차 등에 사용되는 대형 전지시스템은 3 내지 1000개의 전지셀을 포함할 수 있다. 이러한 전지셀은 일반적인 하우징에 10 내지 20개의 전지셀이 포함된 복수의 전지 모듈로 구성될 수 있다.
전지 모듈은 블록형 또는 모듈형으로 구성될 수 있다. 블록형의 경우, 각각의 전지는 공통 집전체와 공통 전지 관리시스템에 결합되고 하우징을 가질 수 있다.
모듈형의 경우, 복수의 전지셀이 연결되어 서브 모듈을 형성하고, 복수의 서브 모듈이 연결되어 어느 하나의 모듈을 형성한다. 전지 관리기능은 모듈 또는 서브 모듈 수준에서 적어도 부분적으로 구현될 수 있는 바, 호환성이 개선될 수 있다.
하나 이상의 전지 모듈은 기계적 및 전기적으로 통합되고, 열관리 시스템이 장착되며, 전지시스템을 형성하기 위해 하나 이상의 전기소비장치와 연결될 수 있다.
전지시스템은 하우징 가스켓, 커넥터 등과 같은 전자장치의 가스켓 및 냉각시스템의 가스켓과 같이 3개의 주요 실링영역을 가질 수 있다. 하우징 가스켓은 전지시스템의 전체 수명 동안 액체 또는 먼지로부터 하우징의 내부공간을 보호하고, 고전압으로부터 주변을 보호한다.
자동차에 적용되는 경우, 전지는 약 10,000 Pa의 압력에서 최소 30분동안 견딜 수 있어야 하고 먼지의 유입 등을 방지해야 한다. 나아가, 하우징 가스켓은 오일에 의한 오염이나 전지셀로부터 누출되는 전해액의 접촉에 대해 내구성이 좋아야 한다.
한편, 하우징 가스켓은 냉각파이프의 느슨한 결합과 같은 간단한 결함을 교정할 수 있도록 개폐가 가능해야 한다. 또한, 하우징 가스켓의 디자인은 하우징의 재질 및 표면 구조 등을 고려해야 한다.
시리얼 프로덕션(serial production )과 같이 연속 생산 공정에서는 하우징 가스켓 각각에 대한 제조 공정 최적화가 요구된다. 예컨대, 하우징은 체결과정을 가속화하기 위한 보조구성을 포함할 수 있다.
전지의 하우징은 3개의 구성, 즉 베이스플레이트, 하우징프레임 및 커버플레이트를 포함할 수 있다. 발포성 가스켓은 하우징을 이루는 상기 구성 사이의 홈이나 평면에 제공될 수 있다.
가스켓이 구비되는 구성부는 가스켓의 손상을 방지하기 위해 편평한 표면을 가지며, 상기 가스켓은 공간적인 제한을 고려하여 주로 하우징프레임에 제공된다.
결과적으로, 하우징프레임은 발포성 가스켓의 손상을 방지 하기 위해, 제조과정상에서 특수하고 고가의 공작물을 이용하여 상부플랜지 및 하부플랜지에 가스켓을 구비할 수 있다.
또한, 가스켓의 조립에는 허용오차가 작아서 불량율이 높고, 상기 허용오차를 고려할 때 가공 과정에서 이송 속도를 빠르게 하기 어려운 바, 가스켓이 제공되기 위한 홈을 가공하는 데에 비용이 많이 들 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명의 실시예들은 저가의 구성을 사용하는 간단한 공정으로 제조될 수 있는 하우징을 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 자동차를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 전지 모듈은 베이스플레이트, 하우징프레임 및 커버플레이트를 포함하는 하우징, 2개 이상의 전지셀 및 상기 베이스플레이트 및 하우징프레임 사이와 커버플레이트 및 하우징프레임 사이에 개재되는 가스켓을 포함한다.
상기 전지 모듈은 하우징프레임의 상부플랜지 및 하우징프레임의 하부플랜지가 하우징프레임의 내측으로 개방된 오목부가 형성되도록 단차 형상을 가지고, 상기 가스켓은 상기 오목부 내에 배치된다. 상기 상부플랜지는 커버플레이트와 마주하고, 하부플랜지는 베이스플레이트와 마주할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 하우징프레임의 상부 및 하부가 하우징프레임의 내부공간과 연통하는(내부공간을 향해 개방된) 오목부 또는 가스켓림(gasket rim)을 가지는 전지 모듈을 제공한다. 상기 가스켓은 상기 오목부에 안착된다.
구체적으로, 가스켓은 상기 오목부의 바닥면과 베이스플레이트 사이 또는 커버플레이트 사이에 개재된다.
본 발명에서의 가스켓 배치는 전해액이나 냉매 등이 하우징 내부에서 외부로 누출되거나, 물 또는 오일 등이 하우징 외부에서 내부로 유입되는 것에 대해 하우징의 충분한 실링을 보장한다.
또한, 본 발명에서의 가스켓 배치는 전자기영향에 대한 보호, 특히 전자기간섭에 대한 보호(EMC/EMI보호) 효과를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에서의 오목부는 하우징 내부공간으로 개방되지 않은 일반적인 홈에 비해 허용 오차 등을 고려할 때 가공 공정에서 더 높은 이송 속도를 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 가스켓은 베이스플레이트 또는 커버플레이트에 부착된다. 따라서, 가스켓은 접착층을 포함하거나, 적어도 일시적으로 접착 특성을 가지는 재료로 마련될 수 있다.
베이스플레이트와 커버플레이트에 각각 가스켓을 배치하면, 베이스플레이트 및 커버플레이트가 조립 공정에서 마지막 공정 중 하나로서 조립되는 것을 고려할 때, 베이스플레이트 및 커버플레이트에 제공된 가스켓의 취급 과정이 줄어든다. 따라서, 전지 모듈의 조립 과정에서 가스켓의 손상이 효과적으로 방지될 수 있다.
또한, 조립 과정에서 가스켓의 손상을 방지하면서 상기 가스켓을 취급하는 종래의 지그(jig)가 구비되지 않아도 되므로, 제조 공정의 비용을 감소시킬 수 있다.
상기 가스켓은 예컨대 발포성 가스켓일 수 있고, 상기 가스켓을 형성하는 발포제가 상기 베이스플레이트 및 커버플레이트상에 직접 제공될 수 있다.
종래의 가스켓은 복수의 표면 사이를 실링할 수 있도록 평면 형태의 시트로부터 절단되어 구비되었으나, 폼-인-플레이스 발포성 가스켓(form-in-place foam gasket, FIPFG)은 이러한 성형 과정없이 어느 하나의 표면상에 직접 제공된다. 이에 따라 제조상의 시간 및 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
FIPFG 공정은 일반적으로 액상 발포제를 사용한다. 발포제의 틱소트로피(thixotropic) 특성은 복잡하고 비정형적인 부위에서도 안정적인 실링을 보장할 수 있다.
즉, 실링이 요구되는 대상품에 적절한 로봇 기술 등을 이용하여 복잡한 3차원 실링 형상과 비정형적인 단면 변화를 구현할 수 있고, 이를 안정적으로 실링할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 오목부의 폭은 상부플랜지 및 하부플랜지 각각에서 전체 폭의 1:5 내지 1:2의 범위 내에 있다.
상기 범위 내로 오목부 치수를 구현하는 것은 하우징프레임의 기계적 완전성을 보장한다. 상기 비율이 1:2 이상이면 플랜지는 충분한 기계적 완전성을 갖지 못할 수 있다. 비율이 1:5 이하이면 플랜지가 너무 작아 가스켓을 올바르게 놓을 수 없다.
상부플랜지의 전체 폭은 하우징프레임의 내측면으로부터 하우징프레임의 외측면까지의 거리로 정의된다. 상부프레임은 커버플레이트의 내측면과 직접 대면하거나 접촉하는 하우징의 작은 일부분을 나타낸다.
전술한 실시예와는 독립적일 수 있지만 조합될 수 있는 관계에서, 오목부의 폭은 가스켓의 폭의 3:1 내지 1.2:1의 범위로 설정될 수 있다.
따라서, 하우징의 내부공간에 대해 개방되지 않은 일반적인 홈에 비해 더 넓은 허용오차 내에서 하우징의 각 구성부간의 바람직한 배치가 달성될 수 있다. 결과적으로 불량품의 비율이 감소될 수 있다.
상기 비율이 3:1 이상이면, 가스켓의 실링기능 향상이 없이 오목부를 형성하는 제조비용만 증가할 수 있다. 상기 비율이 1.2:1 이하이면, 공정상에서 가스켓 및 오목부간 불일치가 발생하여 제조상 손실이 증가할 수 있다.
상기한 실시예들 중 어느 하나 또는 모두와 조합될 수 있는 또 다른 실시예에 따르면, 오목부의 깊이는 가스켓 높이의 1:1.1 내지 1:2의 범위에 있다.
즉, 가스켓은 그 높이가 오목부의 깊이보다 약간 더 크게 마련된다. 본 발명의 목적을 위한 가스켓은 일반적으로 탄성 소재로 마련될 수 있고, 이에 따라 허용오차를 더 증가시키더라도 안정적인 실링이 보장될 수 있다. 또한, 결합품의 비율이 낮아질 수 있다.
상기 비율이 1:1.1 이하이면 가스켓은 하우징을 충분히 실링하지 못할 수 있고, 상기 비율이 1:2 이상이면 하우징프레임과 베이스플레이트 또는 커버플레이트간의 결합이 올바르게 이루어지지 못할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 오목부는 실질적으로 하우징프레임의 내측면에 수직하게 연장되는 플랜지면을 포함하고, 원주형 돌기가 오목부의 플랜지면상에 제공된다.
가스켓은 그 중앙이 원주형 돌기의 상부에 배치될 수 있다. 원주형 돌기는 높이 h2 를 가질 수 있고, 오목부는 높이 h3 를 가질 수 있다. 높이 h2 에 대한 높이 h3 의 비는 2:1 내지 5:1의 범위일 수 있다.
이에 따라, 가스켓의 전체 실링면이 상당히 증가될 수 있다. 상기 비율이 5:1 이상이면 실링면이 증가하지 않을 수 있다. 상기 비율이 2:1 이하이면 하우징이 올바르게 닫히지 않을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전술한 전지 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
상술한 바와 본 발명의 실시예들은 제조상의 비용을 효과적으로 절감하고, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 하우징의 실링 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 전지 모듈용 하우징을 부분적으로 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하우징의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 하우징을 부분적으로 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하우징을 부분적으로 절개한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 실시예에서 일부에 대한 확대도이다.
도 7은 도 5에 도시된 실시예에 따른 하우징프레임에서 상부플랜지에 대한 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전지 모듈(100)은 일방향으로 배열된 복수의 전지 셀(10)과, 상기 복수의 전지셀(10) 하면에 인접하게 마련되는 열교환부재(110)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 엔드플레이트(18)는 전지셀(10)의 외측에서 전지셀(10)의 넓은면에 대향하도록 마련되고, 연결플레이트(19)가 상기 한 쌍의 엔드플레이트(18)를 연결하여 복수의 전지셀(10)을 함께 고정하도록 마련된다. 전지 모듈(100) 양측의 체결부(18a)는 볼트(40)에 의해 베이스플레이트(31)에 체결된다. 베이스플레이트(31)는 하우징(30)의 바닥면을 구성한다. 커버플레이트 및 하우징프레임과 같은 하우징의 다른 구성부는 도 1에 도시하지 않았다.
상기 베이스플레이트(31)와 열교환부재(110) 사이에는 고무 등의 탄성 소재로 이루어진 탄성부재(120)가 개재될 수 있다. 여기서, 각각의 전지셀(10)은 각형(또는 직사각형)일 수 있고, 전지셀(10)의 넓은 평면이 서로 적층되어 상기 전지 모듈(100)을 형성한다.
또한, 각각의 전지셀(10)은 전극조립체 및 전해질을 수용하도록 구성된 전지케이스를 포함한다. 상기 전지케이스는 캡조립체(14)에 의해 밀폐되어 있다.
상기 캡조립체(14)는 극성이 서로 다른 양극단자(11), 음극단자(12) 및 벤트(13)를 구비한다. 상기 벤트(13)는 상기 전지셀(10)의 안전수단에 해당하고, 전지셀(10)에서 발생된 가스가 전지셀(10)의 외부로 배출되는 통로 역할을 한다
인접한 전지셀(10)의 양극단자(11)와 음극단자(12)는 버스바(15)를 통해 전기적으로 연결되고, 버스바(15)는 너트(16)등에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(10)을 하나의 묶음으로 전기적으로 연결하여 마련될 수 있고, 전원부로 사용할 수 있다.
충전식 이차 전지, 특히 리튬 이차 전지가 상기 전지셀(10)로 이용될 수 있다. 전지 모듈(100)은 자동차용으로서 48V 전지일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하우징(30)의 부분 단면도이다. 하우징(30)은 베이스플레이트(31), 하우징프레임(32) 및 커버플레이트(33)를 포함한다.
하우징(30)의 각 구성부는 강성 소재, 예컨대 스테인레스강 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 하우징프레임(32)은 커버플레이트(33)의 내측면에 대향하는 상부플랜지 및 베이스플레이트(31)의 내측면에 대향하는 하부플랜지를 포함한다.
가스켓(50)은 하우징프레임(32)과 커버플레이트(33) 및 하우징프레임(32)과 베이스플레이트(31) 사이에 각각 개재될 수 있다. 특히, 상기 가스켓(50)은 상기 상부플랜지 및 하부플랜지에서 상기 하우징(30)의 내부공간에 연통 또는 개방되는 오목부 내(60)에 위치될 수 있다.
본 실시예에 따른 오목부(60)는 플랜지면(61)과 단부면(62)을 포함한다. 가스켓(50)은 오목부(60)의 단부면(62)에 대해 밀착되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 플랜지면(61)은 실질적으로 하우징프레임(32)의 내측면에 수직하게 연장되는 반면, 단부면(62)은 하우징프레임(32)의 내측면과 실질적으로 동일한 방향으로 연장될 수 있다.
그러나, 플랜지면(61) 및 단부면(62)이 이에 한정될 필요는 없다. 상기 오목부(60)는 별도의 기계 가공 공정에서 고속으로 쉽게 형성될 수 있다.
가스켓 (50)은 탄성 소재, 예컨대 폴리올레핀 에틸렌 - 프로필렌 - 디엔 - 단량체(EPDM)와 같은 탄성중합체(elastomer)로 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 가스켓(50)은 발포성 가스켓일 수 있다. 가스켓(50)은 베이스플레이트(31) 및 커버 플레이트(33)의 내측면에 각각 부착될 수 있다.
따라서, 가스켓(50)은 적어도 일시적으로 점착성을 가지거나 베이스플레이트(31) 및 커버플레이트(33) 사이에 제공된 접착필름(미도시)을 가질 수 있다.
예컨대, 가스켓(50)은 접착면을 포함하는 테이프일 수 있고, 상기 테이프는 하우징(30)의 마무리 공정 전에 베이스플레이트(31) 및 커버플레이트(33)에 접착될 수 있다.
도 1의 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 오목부(60)는 하우징프레임(32)의 상부플랜지의 전체 폭에 대해 약 1/3의 폭을 가진다. 베이스플레이트(31)를 마주하는 하부플랜지의 오목부(60) 또한 위와 같은 치수를 가지지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
나아가, 가스켓(50)의 폭과 오목부(60)의 폭의 비는 본 발명의 일실시예에 따라 약 1:2이다. 상기 가스켓(50)은 탄성 소재로 이루어질 수 있으므로 상기 가스켓 (50)의 높이는 상기 하우징(30)의 내부공간의 확실한 실링을 보장하기 위하여 상기 가스켓 (50) 높이의 1.1 내지 2배일 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하우징(30)의 분해 사시도이다. 도면상의 가시성을 위해 커버플레이트(33)는 반투명으로 도시되어있다.
여기서, 베이스플레이트(31) 및 커버플레이트(33)의 내측면에 부착된 가스켓(50)은 원주형 테이프의 형상(띠 형상)을 갖는다. 제조 과정에서 하우징프레임(32)은베이스플레이트(31)의 상측에 배치되고, 커버플레이트(33)는 하우징프레임(32)의 상측에 배치된다.
도 4는 도 1에 도시된 하우징(30)의 일부에 대한 단면도이다. 여기서, 하우징프레임(32)의 상부 및 하부플랜지의 전체 폭에 대한 각 오목부(60) 폭의 비는 약 1:2이다. 베이스플레이트(31), 하우징프레임(32) 및 커버플레이트(33)의 결합에 의해, 가스켓(50)은 오목부(60) 내에 배치되고 하우징(30) 내부공간을 실링한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하우징(30) 일부의 단면도이다. 도 6은 도 5에 대한 확대도이다. 도 5는 오목부(60)와 가스켓(50)을 포함하는 하우징프레임(32)의 상부플랜지를 도시한 것이다.
기본적으로, 도 5는 원주형 돌기(63)가 오목부(60)의 플랜지면(61)에 제공되는 것을 제외하고 도 2의 실시예를 따른다. 상기 원주형 돌기는 바람직하게는 상부플랜지 또는 하부플랜지를 따라 연장되어 폐곡선을 형성하는 띠 형상으로 마련될 수 있으며, 가스켓(50)은 원주형 돌기(63)의 상부 중앙측에 위치될 수 있다.
상기 구조에 의해 가스켓(50)의 총 실링면이 20%까지 증가할 수 있다. 원주형 돌기(63)는 높이 h2 를 가지고, 오목부(60)는 높이 h3 를 가진다. 높이 h3 와 높이 h2 의 비는 바람직하게는 2 : 1 내지 5 : 1의 범위에 있다. 도 6에 도시된 실시예에서 상기 비율은 약 3.75 : 1이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
- 부호의 설명 -
30 : 하우징 31 : 베이스플레이트
32 : 하우징프레임 33 : 커버플레이트
50 : 가스켓 60 : 상부플랜지, 하부플랜지
61 : 플랜지면 62 : 단부면
63 : 원주형 돌기

Claims (10)

  1. 복수의 전지셀;
    베이스플레이트, 하우징프레임 및 커버플레이트를 포함하는 하우징; 및
    상기 하우징프레임과 상기 베이스플레이트 사이 및 상기 하우징프레임과 상기 커버플레이트 사이에 각각 개재되는 가스켓;을 포함하고,
    상기 커버플레이트를 마주하는 상기 하우징프레임의 상부플랜지 및 상기 베이스플레이트를 마주하는 상기 하우징프레임의 하부플랜지는 상기 하우징플레이트의 내측으로 개방된 오목부를 형성하는 단차 형상을 가지며,
    상기 가스켓은 상기 오목부에 배치되는 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓은 상기 베이스플레이트 및 커버플레이트에 각각 부착되는 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스켓은 상기 베이스플레이트 및 커버플레이트 각각에 발포제를 제공하여 형성되는 발포성 가스켓인 전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오목부의 폭은 상기 상부플랜지 및 하부플랜지 각각의 총 폭에 대해 1:5에서 1:2의 범위를 가지는 전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오목부의 폭은 상기 가스켓의 폭에 대해 3:1에서 1.2:1의 범위를 가지는 전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오목부의 깊이는 상기 가스켓의 높이에 대해 1:1.1에서 1:2의 범위를 가지는 전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 하우징프레임의 내측면과 교차하는 방향으로 연장된 플랜지면을 포함하고, 상기 오목부의 플랜지면에 원주형 돌기가 마련되는 전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스켓은 상기 원주형 돌기의 상측에 배치되는 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 원주형 돌기는 높이 h2 를 가지고, 상기 오목부는 높이 h3 을 가지며,
    상기 h3와 h2의 비는 2:1에서 5:1의 범위를 가지는 전지 모듈.
  10. 제1 내지 9항 중 어느 하나에 따른 전지 모듈을 포함하는 자동차.
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