WO2018190498A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2018190498A1
WO2018190498A1 PCT/KR2018/001219 KR2018001219W WO2018190498A1 WO 2018190498 A1 WO2018190498 A1 WO 2018190498A1 KR 2018001219 W KR2018001219 W KR 2018001219W WO 2018190498 A1 WO2018190498 A1 WO 2018190498A1
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battery
battery module
housing
compression member
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PCT/KR2018/001219
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안상혁
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삼성에스디아이주식회사
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a battery pack.
  • a battery cell is used as an energy source of a mobile device, an electric vehicle, a hybrid vehicle, electricity, and the like, and may be used by changing its shape according to the type of external device to be applied.
  • a small mobile device such as a mobile phone can operate for a predetermined time even with the output and capacity of a single battery cell.
  • a large capacity battery module may be configured by electrically connecting a plurality of battery cells to increase output and capacity. That is, the battery module may adjust the output voltage or the output current according to the number of built-in battery cells.
  • the battery pack can be configured by electrically connecting a plurality of such battery modules.
  • the background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the embodiments of the present invention or acquired in the derivation process, and may be referred to as a publicly known technology disclosed to the general public before the application of the embodiments of the present invention. none.
  • Embodiments of the present invention improve the structure of a housing in which a plurality of battery modules are seated so that a battery that can prevent such an event from transitioning to another battery cell when one battery cell swells or heats up Pack can be provided.
  • An embodiment of the present invention provides a battery module including one or more battery cells, a plurality of battery modules arranged side by side in a first direction, a support wall surrounding at least one surface of the battery module, and each battery module.
  • a battery pack including a housing including a partition wall interposed therebetween, a compression member installed on the housing to pressurize the battery module, and a cover coupled to the housing to cover the battery module and the compression member.
  • the events that can occur in any one battery module is different
  • the transition to the battery module can be prevented.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded side view illustrating some components of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side view of the components of the battery pack of FIG. 2 assembled.
  • FIG. 4 is a front view of an assembly of some components of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a front view illustrating another embodiment of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a front view illustrating still another embodiment of FIG. 4.
  • An embodiment of the present invention provides a battery module including one or more battery cells, a plurality of battery modules arranged side by side in a first direction, a support wall surrounding at least one surface of the battery module, and each battery module.
  • a battery pack including a housing including a partition wall interposed therebetween, a compression member installed on the housing to pressurize the battery module, and a cover coupled to the housing to cover the battery module and the compression member.
  • the compression member may include a contact portion protruding toward the battery module to contact the battery module to press the battery module and a non-contact portion that is not in contact with the battery module.
  • the support wall comprises a first fastening hole
  • the compression member comprises a second fastening hole
  • the support wall and the compression member are first fixing members penetrating the first fastening hole and the second fastening hole. It can be fastened by.
  • the compression member may include a contact portion protruding toward the battery module to contact the battery module, and a non-contact portion that is not in contact with the battery module, and the second fastening hole may be formed in the non-contact portion.
  • the partition wall may include a third fastening hole, and the partition wall and the compression member may be fastened by the second fastening member penetrating the second fastening hole and the third fastening hole.
  • the battery modules may be seated in the housing at the same height as each other.
  • one or more of the battery modules may be seated in the housing at a different height than the other remaining battery modules.
  • each of the battery modules may be seated in the housing at different heights from each other.
  • the compression member may be partially bent to contact one or more battery modules having different heights from other battery modules.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded side view of some components of the battery pack of FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded side view of the battery pack of FIG. Side view of some components assembled from the side.
  • the battery pack 100 may include a battery module 110, a housing 120, a compression member 130, and a cover 140.
  • the battery module 110 is a high-capacity large-capacity battery module 110 and may have a structure in which a plurality of battery cells 111 are stacked and defined by the support wall 121 and the partition wall 122 of the housing 120. A plurality may be seated side by side along the first direction D1 in the space.
  • the battery cell 111 may be formed in various forms, but in the embodiments of the present invention will be described for the case in which the battery cell 111 is formed in a square.
  • the battery cell 111 includes an electrode assembly (not shown) having a separator (not shown) interposed therebetween, and disposed at both sides thereof with a positive electrode plate (not shown) and a negative electrode plate (not shown). It may be of a conventional structure for charging and discharging. In addition, the first terminal 112 and the second terminal 113 protrude from one surface of each battery cell 111 in a state in which the recognition interval is maintained. In this case, the battery cell 111 may be disposed such that the first terminal 112 and the second terminal 113 face the side of the housing 120. That is, the battery cell 111 may be disposed in the housing 120 so that a wide surface thereof faces the support 120s of the housing 120.
  • first terminal 112 and the second terminal 113 of one battery cell 111 may be connected to the first terminal 112 and the second terminal 113 of another adjacent battery cell 111 and the bus bar. It may be electrically connected via 150.
  • first terminal 112 and the second terminal 113 may have a polarity of the positive electrode or the negative electrode, respectively.
  • each battery cell 111 may be configured to be electrically connected to each other by being fastened to the bus bar 150. According to the fastening of the first terminal 112, the second terminal 113, and the bus bar 150 as described above, each battery cell 111 may be connected in series or in parallel.
  • the housing 120 supports the plurality of battery modules 110 arranged side by side in the first direction D1, and includes a support wall 121 covering at least one surface of the battery modules 110 and the battery modules 110.
  • the partition wall 122 may be interposed therebetween.
  • the support wall 121 and the partition wall 122 may be formed to protrude toward the second direction D2 from the support 120s facing the wide surface of the battery cell 111.
  • the support wall 121 may partition an area in which the battery module 110 is disposed on the support 120s.
  • the support wall 121 installed at one end and the other end based on the first direction D1 may cover two surfaces of the battery module 110, and the remaining support wall 121 except for these may be the battery module 110. It may be installed in the housing 120 to cover one surface of the.
  • the compression member 130 may be installed in the housing 120 to pressurize the battery module 110.
  • the compression member 130 protrudes toward the battery module 110 and contacts the battery module 110 to contact the battery module 110 and urges the battery module 110, and the non-contact portion non-contact with the battery module 110 ( 132).
  • the support wall 121 of the housing 120 may include a first fastening hole (121h)
  • the compression member 130 may include a second fastening hole (130h)
  • the partition wall 122 is It may include a third fastening hole (122h).
  • the support wall 121 and the compression member 130 may be coupled to each other by the first fixing member 170 passing through the first fastening hole 121h and the second fastening hole 130h
  • the partition wall 122 and the compression member 130 may be coupled to each other by the second fixing member 180 penetrating the second fastening hole 130h and the third fastening hole 122h.
  • the second fastening hole 130h may be formed in the non-contact portion 132 of the compression member 130.
  • the cover 140 may be coupled to the housing 120 to cover the battery module 110 and the compression member 130, and the fuses F and the relays RL may be formed at both sides of the first direction D1, respectively.
  • a first terminal hole T1 and a second terminal hole T2 in which a first terminal (not shown) and a second terminal (not shown) are installed at corresponding positions may be formed.
  • the first terminal may have the same polarity as the first terminal 112, and the second terminal may also have the same polarity as the second terminal 113. That is, as described above, the first terminal 112 and the second terminal 113 may be electrically connected to each other through the bus unit 150, and the bus unit 150 may again be a fuse F and a relay RL, respectively. ) May be electrically connected to protrude the positive electrode and the negative electrode of the battery module 110 through the first terminal and the second terminal.
  • the bus unit 150 electrically connecting the respective battery cells 111 and the bus unit 150 are electrically connected again to control the voltage and temperature of the battery module 110.
  • the controller 160 may be coupled to the battery module 110 at the side in which the first terminal 112 and the second terminal 113 of the battery module 110 are disposed.
  • the controller 160 may be a conventional battery management system (BMS), and includes a sensor for measuring voltage and temperature, and thus, the fuse F or the relay RL through the measured value measured by the sensor. ) Can be controlled.
  • BMS battery management system
  • FIG. 2 is an exploded side view showing a state before the battery module 110, the housing 120, and the pressing member 130 are coupled to each other
  • FIG. 3 is a side view illustrating the assembly of each component of FIG. 2.
  • the compression member 130 may include a contact portion 131 protruding in a direction toward the housing 120 by a reference numeral t.
  • the contact portion 131 as shown in FIG. 3, after the battery module 110 is seated in the housing 120, the housing 120 and the compression member 130 are fastened to the first fastening member 170 and the second fastening.
  • the battery module 110 When coupled to each other through the member 180, it means that the battery module 110 can be pressed by the contact portion 131 by the reference numeral t (see arrows in FIG. 3).
  • the thickness t of the contact portion 131 is to press the battery cell 111, it is preferable that the plurality of battery cells 111 are formed to such a close contact with each other by such a compressive force. That is, the thickness t of the contact portion 131 is designed to be within a range that does not damage or deform the battery cell 111 due to the reaction force to each other by applying excessive force to the battery cells (111). desirable.
  • Embodiments of the present invention by stacking a plurality of battery cells 111 to make a plurality of battery modules 110, by applying a structure in which the plurality of battery modules 110 are divided and compressed into a compression member 130, Each battery module 110 may be compressed uniformly.
  • the problem of sagging or twisting of each battery cell may be suppressed. Can be.
  • embodiments of the present invention is a phenomenon in which such an event (expansion or heat generation) is delivered to the surrounding battery cells 111 even if any one of the battery cells 111 swells, or heat is generated in the battery cells 111 By suppressing the occurrence of additional events can be prevented.
  • embodiments of the present invention by contacting the battery module 110 in a space partitioned by the support wall 121 and the partition wall 122 to compress the compression member 130, the bus bar 150, the controller 160 ), A space in which other components such as the fuse F and the relay RL may be compactly installed, thereby improving assembly productivity of the battery pack 100.
  • the wide surface of the battery cell 111 may have a structure seated on the support 120s of the housing 120, thereby lowering the overall height of the battery pack 100, thereby improving space efficiency.
  • FIG. 4 is a front view of an assembly of some components of the battery pack of FIG. 1, and FIG. 5 is a front view of another embodiment of FIG. 4, and FIG. 6 is a front view of another embodiment of FIG. 4.
  • Figure 4 shows a front view of the battery pack 100 according to an embodiment of the present invention shown in Figures 1 to 3, the cover 140 and bus bar 150, the controller 160, fuse It shows the state before (F) and the relay RL are combined.
  • each battery module 110 may be composed of six battery cells 111, but embodiments of the present invention are not limited thereto. That is, the battery module 110 may be composed of one or more battery cells 111. However, FIG. 4 shows that each battery module 110 may be seated on the housing 120 at the same height as each other. That is, the battery pack 100 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of battery modules 110 configured to have the same height in the second direction D2, and the plurality of battery modules 110 may be provided. As described above, a plurality may be installed side by side along the first direction D1, and may be installed in the housing 120 in a pressurized state by the compression member 130.
  • FIG. 5 is a height t1 of one of the plurality of battery modules 210a, 210b, 210c, and 210d, and the heights of the remaining battery modules 210a, 210c, and 210d are different. It shows the state installed in the housing 220 with a height different from the (t2). In this case, for example, one battery module 210b having a different height t1 may have a smaller number of battery cells 211 than other battery modules 210a, 210c, and 210d.
  • the compression member 230 may include a bent portion 230b having a part bent to press the battery module 210b having a different height from other battery modules 210a, 210c, and 210d. have. That is, the compression member 230 may be configured to be partially bent to contact the battery module 210b having a different height from the other battery modules 210a, 210c, and 210d.
  • each of the battery modules 310a, 310b, 310c, and 310d may be configured to have different heights t1, t2, t3, and t4, respectively.
  • the compression member 330 may be bent to contact the battery modules 310a, 310b, 310c and 310d having different heights. That is, the compression member 230 of FIG. 6 has the first bent portion 330b_1, the second bent portion 330b_2, and the third bent portion introduced into the battery cells 310a, 310b, 310c, 310d at different depths.
  • the part 330b_3 may be provided.
  • the partitions 322 may be configured to have the same height, respectively. That is, the housings 120, 220, and 320 that form the skeleton of the battery packs 100, 200, and 300 are continuously used as they are manufactured once, and the housings 120, 220, and 320 are used. This means that the number of battery cells 111, 211, and 311 installed in the cell can be adjusted. Therefore, the height of the battery modules 110, 210, 310 can be configured in various ways, in this case, the compression members 130, 230, 330 according to the height of the battery modules 110, 210, 310. As shown in FIGS.
  • the compression member having various shapes may be pressed to contact each battery module 110, 210, 310 to pressurize the battery modules 110, 210, 310.
  • Means that the battery pack 100, 200, 300 can be configured by preparing (130, 230, 330) and coupled to the housing (120, 220, 320).
  • each battery module by partitioning each battery module with a partition wall, by applying a structure for compressing each battery module with a compression member, it can occur in any one battery module. It is possible to prevent certain events from transitioning to other battery modules.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈과, 제1 방향을 따라 나란히 배치되는 복수개의 배터리 모듈을 지지하고, 배터리 모듈의 적어도 일면을 감싸는 지지벽과, 각 배터리 모듈 사이에 개재되는 격벽을 포함하는 하우징과, 하우징에 설치되어 배터리 모듈을 가압하는 압축부재와, 하우징과 결합하여 배터리 모듈과 압축부재를 덮는 커버를 포함하는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩
본 발명의 실시예들은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 그 형태를 변화시켜 사용할 수 있다.
예컨대, 휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 배터리 셀의 출력과 용량으로도 소정시간 동안 작동이 가능하다. 하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 즉, 배터리 모듈은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력 전압이나 출력 전류를 조절할 수 있다. 이러한 배터리 모듈을 전기적으로 복수개 연결함으로써 배터리 팩을 구성할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 복수개의 배터리 모듈이 안착되는 하우징의 구조를 개선함으로써, 어느 하나의 배터리 셀이 부풀어 오르거나 열이 발생할 경우 다른 배터리 셀로 그러한 이벤트가 전이(transition)되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈과, 제1 방향을 따라 나란히 배치되는 복수개의 배터리 모듈을 지지하고, 배터리 모듈의 적어도 일면을 감싸는 지지벽과, 각 배터리 모듈 사이에 개재되는 격벽을 포함하는 하우징과, 하우징에 설치되어 배터리 모듈을 가압하는 압축부재와, 하우징과 결합하여 배터리 모듈과 압축부재를 덮는 커버를 포함하는 배터리 팩을 개시한다.
본 발명의 실시예들에 관한 배터리 팩에 의하면, 격벽으로 각 배터리 모듈들 사이를 구획하고, 압축부재로 각 배터리 모듈을 압축하는 구조를 적용함으로써, 어느 하나의 배터리 모듈에서 발생할 수 있는 이벤트들이 다른 배터리 모듈로 전이되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 설계 상 요구되는 배터리 셀의 개수가 많아질 경우에도 여러 개의 배터리 셀을 적층시켜 여러 개의 배터리 모듈로 구성함으로써 각 배터리 셀의 처짐이나 비틀림을 억제할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성요소들을 분해하여 측면에서 바라본 분해 측면도이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 일부 구성요소들을 조립하여 측면에서 바라본 측면도이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성요소들을 조립하여 정면에서 바라본 정면도이다.
도 5는 도 4의 다른 실시예를 나타내는 정면도이다.
도 6은 도 4의 또 다른 실시예를 나타내는 정면도이다.
본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈과, 제1 방향을 따라 나란히 배치되는 복수개의 배터리 모듈을 지지하고, 배터리 모듈의 적어도 일면을 감싸는 지지벽과, 각 배터리 모듈 사이에 개재되는 격벽을 포함하는 하우징과, 하우징에 설치되어 배터리 모듈을 가압하는 압축부재와, 하우징과 결합하여 배터리 모듈과 압축부재를 덮는 커버를 포함하는 배터리 팩을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 압축부재는, 배터리 모듈을 향해 돌출되어 배터리 모듈과 접촉하여 배터리 모듈을 가압하는 접촉부와, 배터리 모듈과 비접촉하는 비접촉부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 지지벽은 제1 체결공을 포함하고, 압축부재는 제2 체결공을 포함하며, 지지벽과 압축부재는 제1 체결공 및 제2 체결공을 관통하는 제1 고정부재에 의해 체결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 압축부재는, 배터리 모듈을 향해 돌출되어 배터리 모듈과 접촉하는 접촉부와, 배터리 모듈과 비접촉하는 비접촉부를 포함하고, 제2 체결공은 비접촉부에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 격벽은 제3 체결공을 포함하고, 격벽 및 압축부재는 제2 체결공 및 제3 체결공을 관통하는 제2 고정부재에 의해 체결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배터리 모듈은 서로 동일한 높이로 하우징에 안착될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배터리 모듈 중 하나 이상은 다른 나머지 배터리 모듈과 상이한 높이로 하우징에 안착될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배터리 모듈 각각은 서로 상이한 높이로 하우징에 안착될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 압축부재는 다른 배터리 모듈과 상이한 높이를 갖는 하나 이상의 배터리 모듈과 접촉하도록 일부가 절곡될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩을 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성요소들을 분해하여 측면에서 바라본 분해 측면도이며, 도 3은 도 2의 배터리 팩의 일부 구성요소들을 조립하여 측면에서 바라본 측면도이다.
배터리 팩(100)은 배터리 모듈(110)과, 하우징(120)과, 압축부재(130) 및 커버(140)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(110)은 고전압의 대용량 배터리 모듈(110)로서, 복수개의 배터리 셀(111)이 적층된 구조를 가질 수 있으며, 하우징(120)의 지지벽(121)과 격벽(122)에 의해 정의되는 공간에 제1 방향(D1)을 따라 나란히 복수개가 안착될 수 있다. 여기서, 배터리 셀(111)은 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 본 발명의 실시예들에서는 배터리 셀(111)이 각형으로 형성되는 경우에 대하여 설명하기로 한다.
이러한 배터리 셀(111)은 세퍼레이터(미도시)를 사이에 두고, 이의 양측에 양극판(미도시)과 음극판(미도시)이 배치되는 전극조립체(미도시)를 구비하여, 기설정된 양의 전력을 충전 및 방전시키는 통상적인 구조로 구성될 수 있다. 그리고, 각 배터리 셀(111)의 일면에는 제1 단자(112)와 제2 단자(113)가 인정 간격을 유지한 상태로 돌출되어 있다. 이때, 배터리 셀(111)은 제1 단자(112)와 제2 단자(113)가 하우징(120)의 측면 측으로 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 배터리 셀(111)은 넓은 면이 하우징(120)의 지지대(120s)에 대향하도록 하우징(120)에 배치될 수 있다.
그리고, 어느 하나의 배터리 셀(111)의 제1 단자(112) 및 제2 단자(113)는 인접하는 타 배터리 셀(111)의 제1 단자(112) 및 제2 단자(113)와 버스바(150)를 매개로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제1 단자(112) 및 제2 단자(113)는 각각 양극 또는 음극의 극성을 가질 수 있다.
이와 같이, 각 배터리 셀(111)의 제1 단자(112) 및 제2 단자(113)가 버스바(150)에 체결됨에 의해 전기적으로 연결되는 배터리 모듈(110)을 구성할 수 있다. 이와 같은 배터리 모듈(110)에서 상기와 같은 제1 단자(112) 및 제2 단자(113)와 버스바(150)의 체결에 따라 각 배터리 셀(111)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
하우징(120)은 제1 방향(D1)을 따라 나란히 배치되는 복수개의 배터리 모듈(110)들을 지지하고, 배터리 모듈(110)들의 적어도 일면을 감싸는 지지벽(121)과, 배터리 모듈(110)들 사이에 개재되는 격벽(122)을 포함할 수 있다.
상세히, 지지벽(121)과 격벽(122)은 배터리 셀(111)의 넓은 면과 대향하는 지지대(120s)로부터 제2 방향(D2)을 향해 돌출되도록 형성될 수 있다. 지지벽(121)은 지지대(120s) 상에 배터리 모듈(110)이 배치되는 영역을 구획할 수 있다. 여기서, 제1 방향(D1)을 기준으로 일단 및 타단에 설치되는 지지벽(121)은 배터리 모듈(110)의 2개의 면을 덮을 수 있으며, 이들을 제외한 나머지 지지벽(121)은 배터리 모듈(110)의 일면을 덮을 수 있도록 하우징(120)에 설치될 수 있다.
압축부재(130)는 하우징(120)에 설치되어 배터리 모듈(110)을 가압할 수 있다. 상세히, 압축부재(130)는 배터리 모듈(110)을 향해 돌출되어 배터리 모듈(110)과 접촉하여 배터리 모듈(110)을 가압하는 접촉부(131)와, 배터리 모듈(110)과 비접촉하는 비접촉부(132)를 포함할 수 있다.
한편, 하우징(120)의 지지벽(121)은 제1 체결공(121h)을 포함할 수 있으며, 압축부재(130)는 제2 체결공(130h)을 포함할 수 있으며, 격벽(122)은 제3 체결공(122h)을 포함할 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 지지벽(121)과 압축부재(130)는 제1 체결공(121h) 및 제2 체결공(130h)을 관통하는 제1 고정부재(170)에 의해 서로 결합될 수 있으며, 또한 격벽(122)과 압축부재(130)는 제2 체결공(130h)과 제3 체결공(122h)을 관통하는 제2 고정부재(180)에 의해 서로 결합될 수 있다. 이때, 제2 체결공(130h)은 압축부재(130)의 비접촉부(132)에 형성될 수 있다.
커버(140)는 하우징(120)과 결합하여 배터리 모듈(110)과 압축부재(130)를 덮을 수 있으며, 제1 방향(D1)을 기준으로 양측에 각각 퓨즈(F)와 릴레이(RL)와 대응하는 위치에 제1 터미널(미도시)과 제2 터미널(미도시)이 설치되는 제1 터미널홀(T1)과 제2 터미널홀(T2)이 형성될 수 있다.
여기서, 도면에 도시하지는 않았으나 제1 터미널은 제1 단자(112)와 동일한 극성을 띨 수 있으며, 제2 터미널 또한 제2 단자(113)와 동일한 극성을 띨 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이 제1 단자(112)와 제2 단자(113)는 각각 버스부(150)를 통해 전기적으로 연결될 수 있으며, 버스부(150)는 다시 각각 퓨즈(F)와 릴레이(RL)와 전기적으로 연결되어 제1 터미널 및 제2 터미널을 통해 외부로 배터리 모듈(110)의 양극 및 음극을 돌출시킬 수 있다.
그리고, 도면에 도시된 바와 같이 각각의 배터리 셀(111)들을 전기적으로 연결하는 버스부(150)와, 버스부(150)와 또다시 전기적으로 연결되어 배터리 모듈(110)의 전압과 온도를 제어하는 제어부(160)는 배터리 모듈(110)의 제1 단자(112)와 제2 단자(113)가 배치되는 측면에서 배터리 모듈(110)과 결합할 수 있다.
여기서, 제어부(160)는 통상적인 배터리 관리 시스템(Battery management system, BMS)을 일 수 있으며, 전압과 온도를 측정하는 센서를 구비함으로써 센서에서 측정되는 측정값을 통해 퓨즈(F) 또는 릴레이(RL)의 작동을 제어할 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 배터리 모듈(110)과 하우징(120) 및 가압부재(130)의 결합구조에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 배터리 모듈(110)과 하우징(120) 및 가압부재(130)가 서로 결합되기 이전의 모습을 나타낸 분해 측면도이고, 도 3은 도 2의 각 구성요소들을 조립한 모습을 나타내는 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 압축부재(130)는 참조부호 t만큼 하우징(120)을 향하는 방향으로 돌출되는 접촉부(131)를 포함할 수 있다. 이러한 접촉부(131)는, 도 3에 나타난 바와 같이 배터리 모듈(110)이 하우징(120)에 안착된 후, 하우징(120)과 압축부재(130)가 제1 체결부재(170)와 제2 체결부재(180)를 통해 서로 결합될 경우 배터리 모듈(110)은 참조부호 t만큼 접촉부(131)에 의해 가압될 수 있음을 의미한다(도 3의 화살표 참조).
여기서, 접촉부(131)의 두께(t)는 배터리 셀(111)을 가압하되, 그러한 압축력에 의해 복수개의 배터리 셀(111)들이 서로 밀착될 수 있는 정도로 형성됨이 바람직하다. 즉, 접촉부(131)의 두께(t)는 배터리 셀(111)들에 무리한 힘을 가하여 서로에 대한 반력(reaction force)으로 인해 배터리 셀(111)이 파손되거나 변형되지 않는 범위 내에서 설계되는 것이 바람직하다.
종래에는, 다수의 배터리 셀을 하나의 묶음으로 압축하여 배터리 모듈을 구성함으로써, 각 배터리 셀의 편차에 의해 각 배터리 셀의 압축이 불균일한 경우가 발생하였다. 즉, 배터리 셀의 개수가 많아질수록 하나로 묶인 각각의 배터리 셀에 처짐 및 비틀림이 발생함에 따라, 배터리 팩을 구조적으로 보완하기 위한 부품들이 추가적으로 필요하였다. 또한, 여러 개의 배터리 셀이 서로 묶여 구성된 배터리 모듈 중에 어느 하나의 배터리 셀에서 이벤트(예컨대 부풀어 오름, 또는 발열)가 발생하게 되면, 다른 배터리 셀들로 그 이벤트가 전달되기 쉬운 구조적인 한계가 있었다.
본 발명의 실시예들은 여러 개의 배터리 셀(111)을 적층하여 복수개의 배터리 모듈(110)로 만들고, 이러한 복수개의 배터리 모듈(110)을 분할하여 압축부재(130)로 압축하는 구조를 적용함으로써, 균일하게 각 배터리 모듈(110)을 압축할 수 있다. 또한, 설계 상 요구되는 배터리 셀(111)의 개수가 많아질 경우에도 여러 개의 배터리 셀(111)을 적층시켜 여러 개의 배터리 모듈(110)로 구성함으로써 각 배터리 셀의 처짐이나 비틀림의 문제를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 어느 하나의 배터리 셀(111)이 부풀어 오르거나, 배터리 셀(111)에서 열이 발생하더라도 주변의 배터리 셀(111)로 그러한 이벤트(팽창 또는 발열)가 전달되는 현상을 억제하여 추가적인 이벤트 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 지지벽(121)과 격벽(122)에 의해 구획되는 공간에 배터리 모듈(110)을 밀착시켜 압축부재(130)로 압축함으로써, 버스바(150), 제어부(160), 퓨즈(F), 릴레이(RL)와 같은 다른 구성품들이 설치될 수 있는 공간을 컴팩트하게 구성할 수 있어 배터리 팩(100)의 조립 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도면에 나타나는 바와 같이 배터리 셀(111)의 넓은 면이 하우징(120)의 지지대(120s)에 안착되는 구조를 취함으로써 배터리 팩(100)의 전체 높이를 낮추어 공간의 효율성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 팩(100)의 배터리 모듈(110)들이 다양한 높이를 갖도록 구성될 수 있음을 설명하기로 한다.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성요소들을 조립하여 정면에서 바라본 정면도이고, 도 5는 도 4의 다른 실시예를 나타내는 정면도이며, 도 6은 도 4의 또 다른 실시예를 나타내는 정면도이다.
먼저 도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 정면을 모습을 나타내되, 커버(140)와 버스바(150), 제어부(160), 퓨즈(F) 및 릴레이(RL)가 결합되기 이전의 모습을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 각 배터리 모듈(110)은 각각 여섯 개의 배터리 셀(111)들로 구성될 수 있음을 도시하나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 배터리 모듈(110)은 하나 이상의 배터리 셀(111)로 구성될 수 있다. 다만, 도 4는 각각의 배터리 모듈(110)이 서로 동일한 높이로 하우징(120)에 안착될 수 있음을 나타낸다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 제2 방향(D2)으로 서로 동일한 높이를 갖도록 구성된 복수개의 배터리 모듈(110)을 구비할 수 있으며, 이러한 복수개의 배터리 모듈(110)은 상술한 바와 같이 제1 방향(D1)을 따라 복수개가 나란히 설치될 수 있으며, 압축부재(130)에 의해 가압된 상태로 하우징(120)에 설치될 수 있다.
한편, 도 5는 복수개의 배터리 모듈(210a)(210b)(210c)(210d) 중 하나의 배터리 모듈(210b)의 높이(t1)가 다른 나머지 배터리 모듈(210a)(210c)(210d)들의 높이(t2)와는 상이한 높이를 가진 상태로 하우징(220)에 설치된 모습을 나타낸다. 이러한 경우, 예컨대 상이한 높이(t1)를 갖는 어느 하나의 배터리 모듈(210b)은 다른 배터리 모듈(210a)(210c)(210d)보다 적은 개수의 배터리 셀(211)들을 구비할 수 있다.
또한, 이러한 경우 압축부재(230)는 다른 배터리 모듈(210a)(210c)(210d)들과는 상이한 높이를 갖는 배터리 모듈(210b)을 가압하도록 일부가 절곡된 형태의 절곡부(230b)를 구비할 수 있다. 즉, 압축부재(230)는 다른 배터리 모듈(210a)(210c)(210d)들과는 상이한 높이를 갖는 배터리 모듈(210b)과 접촉하도록 일부가 절곡된 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 도 6은 복수개의 배터리 모듈(310a)(310b)(310c)(310d) 각각이 상이한 (t1, t2, t3, t4) 구성되어 하우징(320)에 설치된 모습을 나타낸다. 즉, 각각의 배터리 모듈(310a)(310b)(310c)(310d)은 각각 상이한 높이(t1, t2, t3, t4)를 갖도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에도, 압축부재(330)는 각기 다른 높이를 갖는 배터리 모듈(310a)(310b)(310c)(310d)과 접촉하도록 절곡될 수 있다. 즉, 도 6의 압축부재(230)는 상이한 깊이로 배터리 셀(310a)(310b)(310c)(310d) 측으로 인입되는 제1 절곡부(330b_1), 제2 절곡부(330b_2) 및 제3 절곡부(330b_3)를 구비할 수 있다.
다만, 이러한 경우에도 격벽(322)은 각각 동일한 높이로 구성될 수 있다. 즉, 배터리 팩(100)(200)(300)의 골격을 이루는 하우징(120)(220)(320)은 1회 제조된 그 상태로 지속적으로 사용하되, 하우징(120)(220)(320)에 설치되는 배터리 셀(111)(211)(311)의 개수를 조절할 수 있음을 의미한다. 따라서, 배터리 모듈(110)(210)(310)의 높이를 다양하게 구성할 수 있으며, 이러한 경우 배터리 모듈(110)(210)(310)에 높이에 따라 압축부재(130)(230)(330)가 각각의 배터리 모듈(110)(210)(310)에 접촉하여 배터리 모듈(110)(210)(310)을 가압할 수 있도록 상기 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 다양한 형태의 압축부재(130)(230)(330)를 준비하여 하우징(120)(220)(320)에 결합함으로써 배터리 팩(100)(200)(300)을 구성할 수 있음을 의미한다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 관한 배터리 팩에 의하면, 격벽으로 각 배터리 모듈들 사이를 구획하고, 압축부재로 각 배터리 모듈을 압축하는 구조를 적용함으로써, 어느 하나의 배터리 모듈에서 발생할 수 있는 이벤트들이 다른 배터리 모듈로 전이되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈;
    제1 방향을 따라 나란히 배치되는 복수개의 상기 배터리 모듈을 지지하고, 상기 배터리 모듈의 적어도 일면을 감싸는 지지벽과, 상기 각 배터리 모듈 사이에 개재되는 격벽을 포함하는 하우징;
    상기 하우징에 설치되어 상기 배터리 모듈을 가압하는 압축부재; 및
    상기 하우징과 결합하여 상기 배터리 모듈과 상기 압축부재를 덮는 커버;를 포함하는, 배터리 팩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 압축부재는,
    상기 배터리 모듈을 향해 돌출되어 상기 배터리 모듈과 접촉하여 상기 배터리 모듈을 가압하는 접촉부와,
    상기 배터리 모듈과 비접촉하는 비접촉부를 포함하는, 배터리 팩.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 지지벽은 제1 체결공을 포함하고,
    상기 압축부재는 제2 체결공을 포함하며,
    상기 지지벽과 상기 압축부재는 상기 제1 체결공 및 상기 제2 체결공을 관통하는 제1 고정부재에 의해 체결되는, 배터리 팩.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 압축부재는,
    상기 배터리 모듈을 향해 돌출되어 상기 배터리 모듈과 접촉하는 접촉부와,
    상기 배터리 모듈과 비접촉하는 비접촉부를 포함하고,
    상기 제2 체결공은 상기 비접촉부에 형성되는, 배터리 팩.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 격벽은 제3 체결공을 포함하고,
    상기 격벽 및 상기 압축부재는 상기 제2 체결공 및 상기 제3 체결공을 관통하는 제2 고정부재에 의해 체결되는, 배터리 팩.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 서로 동일한 높이로 상기 하우징에 안착되는, 배터리 팩.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 중 하나 이상은 다른 나머지 상기 배터리 모듈과 상이한 높이로 상기 하우징에 안착되는, 배터리 팩.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 각각은 서로 상이한 높이로 상기 하우징에 안착되는, 배터리 팩.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 압축부재는 다른 상기 배터리 모듈과 상이한 높이를 갖는 하나 이상의 상기 배터리 모듈과 접촉하도록 일부가 절곡되는, 배터리 팩.
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