WO2019124869A1 - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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welding
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김경모
문정오
지호준
박진용
이정훈
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a battery pack including the battery module.
  • Secondary batteries having high electrical characteristics such as high energy density and high ease of application according to the product group can be applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric driving sources It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.
  • Types of secondary batteries widely used today include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel-zinc batteries.
  • the operating voltage of such a unitary secondary battery cell that is, the unit battery cell is about 2.5V to 4.6V. Therefore, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells may be connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel according to a charge / discharge capacity required for the battery pack to form a battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack can be variously set according to the required output voltage or the charge / discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module, Is generally used.
  • the battery cells constituting the battery module or the battery pack are generally provided as a pouch type secondary battery having an advantage that they can be easily stacked.
  • a battery module generally comprises at least one battery cell and a module case for packaging at least one battery cell.
  • the module case includes a top cover that covers at least one battery cell and a side plate that is coupled to the top cover and covers at least one side of the at least one battery cell and the lower side.
  • both the top cover and the side plate of the module case are made of a metal material and are coupled to each other through welding.
  • Still another object of the present invention is to provide a battery module and a battery pack including the battery module, which can perform a welding process without a separate guide guide jig for welding when the top cover and the side plate of the module case are welded together.
  • the present invention provides a battery module including at least one battery cell and a module case for packaging the at least one battery cell, Top cover; And a side plate covering both side surfaces of the top cover and both side surfaces of the at least one battery cell and being coupled with the top cover by interference fit.
  • At least one retaining ribs for preventing interference with the side plates may be formed on both sides of the top cover.
  • the plurality of interference ribs are provided at predetermined distances from each other to form a predetermined gap therebetween.
  • the top cover and the side plate may be welded to each other after the interference fit.
  • the plurality of the interference ribs may be melted and deformed in accordance with the welding to fill the predetermined gap.
  • the predetermined gap may be exposed to the outside of the module case so that the appearance of the user can be confirmed.
  • At least one deformation preventing rib may be formed on the bottom surface of the top cover to prevent deformation of the side plate when the at least one battery cell swells.
  • At least one deformation preventing rib insertion groove into which the at least one deformation preventing rib is inserted may be formed in the side plate.
  • the top cover may be made of a plastic composite material, and the side plate may be made of a metal material.
  • the present invention provides a battery pack comprising: at least one battery module according to the above-described embodiment; And a pack case for packaging the at least one battery module.
  • a battery module and a battery pack including the battery module which can secure the bonding strength when welding the top cover and the side plate of the module case.
  • a battery module and a battery pack including the battery module which can facilitate the welding quality inspection when welding the top cover and the side plate of the module case.
  • a battery module and a battery pack including the battery module, which can perform a welding process without a separate guide guide jig for welding when the top cover and the side plate of the module case are welded together .
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a top cover of a module case of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view for explaining a top cover of a module case of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining a side plate of a module case of the battery module of FIG.
  • FIGS. 4 and 5 are views for explaining a pre-welding assembly process of the module case of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a view for explaining the welding process of the module case of the battery module of FIG.
  • FIGS. 7 and 8 are views for explaining a state after the welding of the module case of the battery module of FIG. 1;
  • FIG. 9 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a top cover of a module case of the battery module of FIG. 1
  • Fig. 8 is a view for explaining the side plate of the module case.
  • the battery module 10 may include a battery cell 100 and a module case 200.
  • the battery cells 100 may be provided by a plurality of at least one or more.
  • the battery cell 100 may be a secondary battery, for example, a pouch type secondary battery.
  • the module case 200 is for packaging the battery cell 100 and may include a receiving space for receiving the battery cell 100.
  • the module case 200 may include a top cover 220 and a side plate 260.
  • the top cover 220 may cover the upper side of the battery cell 100.
  • the top cover 220 may be made of a plastic material to meet the trend of lightening the product according to the recent slimming trend.
  • the top cover 220 may be made of reinforced plastic and made of GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic).
  • the top cover 220 may be provided with an interference fit rib 222 and a deformation preventing rib 226.
  • the force-inserting ribs 222 are provided on both sides of the top cover 220 and are coupled to the side plate 260 to be described later through interference fit.
  • the above-described interference fit ribs 222 may be provided by a plurality of at least one or more.
  • the plurality of force fitting ribs 222 may be spaced apart from each other by a predetermined distance to form a predetermined gap G (see FIGS. 4 and 5).
  • the predetermined gap G, FIGS. 4 and 5 See FIGS. 6 to 8) of welding (S, see FIGS. 6-8) described below. That is, the plurality of constraining ribs 222 may be melted and deformed according to a welding (S) described later to fill the predetermined gap G.
  • the deformation preventing rib 226 prevents the deformation of the side plate 260 to be described later according to the swelling when the battery cell 100 is swelled.
  • the deformation preventing rib 226 is provided on the lower surface of the top cover 220 .
  • the side plate 260 may cover both sides of the top cover 220 and both sides of the battery cell 100. Also, the side plate 260 may cover the bottom of the battery cell 100 as well. That is, the module case 200 may cover the bottom of the battery cell 100 through the side plate 260 instead of a separate bottom cover.
  • the side plate 260 may be made of a metal material, for example, an aluminum material.
  • the side plates 260 may be coupled to the top cover 220 through interference fit and welding. Specifically, the side plate 260 and the top cover 220 may be coupled to each other through the welding after mutual interference.
  • Laser patterning (P) may be performed on the weld interface welded to the top plate 220 of the side plate 260. At this time, since there is no structure that can interfere with the laser patterning P on the front side of the welding interface of the side plate 260, problems such as interference during laser patterning (P) may not occur.
  • the side plate 260 may be provided with a deformation preventing rib insertion groove 265.
  • the deformation preventing rib insertion groove 265 is provided on the upper side of the side plate 260, and the deformation preventing rib 226 can be inserted.
  • the insertion of the deformation preventing ribs 226 minimizes the risk of deformation due to the pressing of the side plate 260 due to expansion of the battery cell 100 when the battery cell 100 swells.
  • FIGS. 4 and 5 are views for explaining a pre-welding assembly process of the module case of the battery module of FIG. 1.
  • a worker or the like places a battery cell 100 inside the side plate 260 and then moves the upper side of the battery cell 100 in the direction of the side plate 260,
  • the cover 220 may be pressed to couple the top cover 220 and the side plate 260 together.
  • top cover 220 and the side plate 260 can be coupled with each other by interference with each other by the plurality of detent ribs 222 of the top cover 220.
  • the pressing force F due to the interference fit is generated in the side plate 260, that is, the restoring force F is generated in the side plate 260.
  • (260) can press the top cover (220) side.
  • a predetermined gap G may be formed between the plurality of the interference ribs 222 and the upper and lower sides of the plurality of interference ribs 22, respectively.
  • the width of the predetermined gap G may be approximately 0.5 mm and the predetermined gap G may be exposed to the outside of the module case 200 so that the appearance of the user can be confirmed.
  • the operator or the like can visually check the predetermined gap (G) width and compare the shapes and sizes of the widths to easily confirm whether or not the interference fit is properly performed.
  • FIG. 6 is a view for explaining the welding process of the module case of the battery module of FIG.
  • the operator or the like may additionally join the side plate 260 and the top cover 220 through the welding S at the outer side of the upper end of the side plate 260.
  • the welding (S) may be laser welding in such a manner as to irradiate a laser beam.
  • the side plate 260 presses the top cover 220, A jig or the like may not be required, and a sufficient bonding strength can be secured in the welding (S).
  • the operator in order to ensure smooth welding (S), the operator must secure a predetermined width of the welding bead.
  • the structure that interferes with the welding (S) outside the side plate (260) The weld bead width W can be easily secured.
  • the weld bead W may be about 6 mm or more.
  • FIGS. 7 and 8 are views for explaining a state after the welding of the module case of the battery module of FIG. 1;
  • the plurality of the detent ribs 222 of the top cover 220 are deformed to be deployed due to melting due to the welding S, . 6) is completed, the restoring force F of the side plate 260 may be lost. As shown in FIG.
  • the operator or the like can visually check the degree of filling of the predetermined gap (G) to easily confirm the quality of the welding (S).
  • the operator or the like can visually confirm whether or not the predetermined gap G is completely filled. If the welding is not sufficiently performed, that is, in the case of weak welding, the operator or the like can confirm that the predetermined gap G has not disappeared.
  • the operator or the like can judge this by boiling the bubble or the like at the welding interface.
  • the quality of the welding S can be easily confirmed through the predetermined gap G that can be visually confirmed by the user during the welding (S).
  • FIG. 9 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 may include at least one battery module 10 according to the previous embodiment and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10.
  • the battery pack 1 may be provided in a vehicle as a fuel source for an automobile.
  • the battery pack 1 may be provided in an automobile in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or any other manner in which the battery pack 1 can be used as a fuel source.
  • the battery pack 1 may be provided in other devices such as an energy storage system using a secondary battery as well as the automobile, apparatuses, and the like.
  • the battery pack 1 according to the present embodiment and the apparatus, mechanism, and equipment including the battery pack 1 such as the automobile include the battery module 10 described above, A battery pack 1 having all the merits of the battery pack 10, and an apparatus, apparatus, and equipment such as an automobile having such a battery pack 1 can be realized.
  • the battery module 10 capable of securing the bonding strength when the top cover 220 and the side plate 260 of the module case 200 are welded together, and the battery pack 1) < / RTI >
  • a battery module 10 capable of facilitating a welding quality inspection when welding the top cover 220 of the module case 200 and the side plate 260,
  • the battery pack 1 can be provided.
  • a battery module (10) and a battery pack (1) including the same.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 배터리 셀을 패키징하는 모듈 케이스를 포함하는 배터리 모듈에서, 모듈 케이스는, 배터리 셀의 상측을 커버하는 탑 커버 및 탑 커버의 양측면과 배터리 셀의 양측면을 모두 커버하며, 탑 커버와 억지 끼움으로 결합되는 사이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 12월 20일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2017-0176338호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
종래 배터리 모듈은, 일반적으로, 적어도 하나의 배터리 셀 및 적어도 하나의 배터리 셀을 패키징하는 모듈 케이스를 포함하여 구성된다. 여기서, 모듈 케이스는 적어도 하나의 배터리 셀을 상측을 커버하는 탑 커버와 탑 커버와 결합되며 적어도 하나의 배터리 셀의 양측면 및 하측 등을 커버하는 사이드 플레이트를 포함하여 구성된다. 이러한 종래 배터리 모듈에서, 모듈 케이스의 탑 커버와 사이드 플레이트는 모두 금속 재질로 구비되어 용접 결합을 통해 상호 결합되었다.
하지만, 최근 들어, 슬림화 트렌드에 따른 배터리 모듈의 경량화를 위해, 탑 커버의 경우, 플라스틱 복합 소재 계열로 구비되는 추세이다. 이 경우, 플라스틱 재질의 탑 커버와 금속 재질의 사이드 플레이트 양자의 용접 결합 시 결합 강도 확보가 중요한 이슈로 등장하고 있다. 아울러, 이러한 비금속 재질과 금속 재질의 용접에 따라, 용접 결합 시의 용접 품질 확인 여부 등도 제조 시의 중요한 고려 사항으로 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 모듈 케이스의 탑 커버와 사이드 플레이트의 용접 결합 시 결합 강도를 확보할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 모듈 케이스의 탑 커버와 사이드 플레이트의 용접 결합 시 용접 품질 검사를 용이하게 할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 모듈 케이스의 탑 커버와 사이드 플레이트의 용접 결합 시 별도의 용접용 밀착 가이드 지그 없이 용접 공정을 수행할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 패키징하는 모듈 케이스를 포함하는 배터리 모듈로서, 상기 모듈 케이스는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 상측을 커버하는 탑 커버; 및 상기 탑 커버의 양측면과 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측면을 모두 커버하며, 상기 탑 커버와 억지 끼움으로 결합되는 사이드 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 탑 커버의 양측면에는, 상기 사이드 플레이트와 억지 끼움되는 적어도 하나의 억지 끼움 리브;가 형성될 수 있다.
상기 억지 끼움 리브는, 복수 개로 마련되며, 상기 복수 개의 억지 끼움 리브는, 상호 소정 거리 이격 배치되어 상호 소정의 갭을 형성할 수 있다.
상기 탑 커버와 상기 사이드 플레이트는, 상기 억지 끼움 후 상호 용접 결합될 수 있다.
상기 복수 개의 억지 끼움 리브는, 상기 용접에 따라 용융 변형되면서 상기 소정의 갭을 메울 수 있다.
상기 소정의 갭은, 사용자 외관 확인이 가능할 수 있게 상기 모듈 케이스 밖으로 노출될 수 있다.
상기 탑 커버의 하면에는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 스웰링 시 상기 사이드 플레이트의 변형을 방지하기 위한 적어도 하나의 변형 방지 리브;가 형성될 수 있다.
상기 사이드 플레이트에는, 상기 적어도 하나의 변형 방지 리브가 삽입되는 적어도 하나의 변형 방지 리브 삽입홈;이 형성될 수 있다.
상기 탑 커버는, 플라스틱 복합 재질로 마련되며, 상기 사이드 플레이트는, 금속 재질로 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스의 탑 커버와 사이드 플레이트의 용접 결합 시 결합 강도를 확보할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스의 탑 커버와 사이드 플레이트의 용접 결합 시 용접 품질 검사를 용이하게 할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스의 탑 커버와 사이드 플레이트의 용접 결합 시 별도의 용접용 밀착 가이드 지그 없이 용접 공정을 수행할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
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 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 탑 커버를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 사이드 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 용접 전 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 용접 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 용접 후 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 탑 커버를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 사이드 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100) 및 모듈 케이스(200)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(100)은 이차 전지로 구비될 수 있으며, 예로써, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 상기 배터리 셀(100)을 패키징하기 위한 것으로서, 상기 배터리 셀(100)을 수용할 수 있는 수용 공간을 구비할 수 있다. 이러한 상기 모듈 케이스(200)는, 탑 커버(220) 및 사이드 플레이트(260)를 포함할 수 있다.
상기 탑 커버(220)는, 상기 배터리 셀(100)의 상측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 탑 커버(220)는 최근의 슬림화 트렌드에 따른 제품 경량화 추세에 맞추어 플라스틱 재질로 구비될 수 있다. 예로써, 상기 탑 커버(220)는 강화 플라스틱으로서, GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 재질로 구비될 수 있다.
이러한 상기 탑 커버(220)에는, 억지 끼움 리브(222) 및 변형 방지 리브(226)가 구비될 수 있다.
상기 억지 끼움 리브(222)는, 상기 탑 커버(220)의 양측면에 구비되며, 후술하는 사이드 플레이트(260)와 억지 끼움을 통해 결합될 있다. 이러한 상기 억지 끼움 리브(222)는, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 억지 끼움 리브들(222)은 상호 소정 거리 이격 배치되어 상호 소정의 갭(G, 도 4 및 도 5 참조)을 형성할 수 있는데, 이러한 상기 소정의 갭(G, 도 4 및 도 5 참조) 후술하는 용접(S, 도 6 내지 도 8 참조)을 통한 상기 억지 끼움 리브들(222)의 용융 변형으로 메꿔질 수 있다. 즉, 상기 복수 개의 억지 끼움 리브들(222)은 후술하는 용접(S)에 따라 용융 변형되면서 상기 소정의 갭(G)을 메울 수 있다.
상기 변형 방지 리브(226)는, 상기 배터리 셀(100)의 스웰링 시 상기 스웰링에 따른 후술하는 사이드 플레이트(260)의 변형을 방지하기 위한 것으로서, 상기 탑 커버(220)의 하면에 구비될 수 있다.
상기 사이드 플레이트(260)는, 상기 탑 커버(220)의 양측면과 상기 배터리 셀(100)의 양측면을 모두 커버할 수 있다. 또한, 상기 사이드 플레이트(260)는 상기 배터리 셀(100)의 저부 또한 커버하는 것도 가능할 수 있다. 즉, 상기 모듈 케이스(200)는 별도의 바텀 커버 대신에 상기 사이드 플레이트(260)를 통해 상기 배터리 셀(100)의 저부를 커버하는 것도 가능할 수 있다.
이러한 상기 사이드 플레이트(260)는 금속 재질로 마련될 수 있으며, 예로써, 알루미늄 재질로 구비될 수 있다. 상기 사이드 플레이트(260)는 상기 탑 커버(220)와 억지 끼움 및 용접 결합을 통해 상호 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 사이드 플레이트(260)와 상기 탑 커버(220)는 상기 억지 끼움 후 상호 용접 결합을 통해 상호 결합될 수 있다.
상기 사이드 플레이트(260)의 상기 탑 플레이트(220)와 용접되는 용접 계면에는 레이저 패터닝(P)이 수행될 수 있다. 이때, 상기 사이드 플레이트(260)의 용접 계면 전방에는 레이저 패터닝(P)을 방해할 수 있는 구조가 없기에, 이러한 레이저 패터닝(P) 시 간섭 등의 문제가 발생하지 않을 수 있다.
이러한 상기 사이드 플레이트(260)에는, 변형 방지 리브 삽입홈(265)이 구비될 수 있다.
상기 변형 방지 리브 삽입홈(265)은, 상기 사이드 플레이트(260)의 상측에 구비되며, 상기 변형 방지 리브(226)가 삽입될 수 있다. 이러한 상기 변형 방지 리브(226)의 삽입으로 인해 상기 사이드 플레이트(260)는 상기 배터리 셀(100)의 스웰링 시 상기 배터리 셀(100)의 팽창에 따른 가압으로 인한 변형 위험이 최소화될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 상기 모듈 케이스(200)의 조립 공정에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 4 및 도 5는 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 용접 전 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저, 작업자 등은 상기 사이드 플레이트(260) 내측에 배터리 셀(100)을 배치시킨 다음 상기 배터리 셀(100)의 상측에서 상기 사이드 플레이트(260) 방향으로 상기 탑 커버(220)를 가압하여 상기 탑 커버(220)와 상기 사이드 플레이트(260)를 상호 결합시킬 수 있다.
이때, 상기 탑 커버(220)의 상기 복수 개의 억지 끼움 리브들(222)로 인해 상기 탑 커버(220)와 상기 사이드 플레이트(260)는 상호 억지 끼움으로 결합될 수 있다.
이에 따라, 상기 사이드 플레이트(260)에는 상기 억지 끼움으로 인한 가압력(F), 즉, 상기 사이드 플레이트(260)에는 복원력(F)이 발생하여, 상기 탑 커버(220)의 수평 방향에서 상기 사이드 플레이트(260)가 상기 탑 커버(220) 측을 가압할 수 있다.
한편, 상기 복수 개의 억지 끼움 리브들(222) 사이 및 상기 복수 개의 억지 끼움 리브들(22) 상하측에는 각각 소정의 갭(G)이 형성될 수 있다. 상기 소정의 갭(G)의 너비는 대략 0.5mm일 수 있으며, 상기 소정의 갭(G)은 사용자 외관 확인이 가능할 수 있게 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 노출될 수 있다.
상기 작업자 등은 상기 소정의 갭(G) 너비 등을 육안으로 확인하여 상기 너비들의 형상이나 크기 등을 비교하여 상기 억지 끼움 결합이 제대로 수행되었는지 여부를 용이하게 확인할 수 있다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 용접 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 이후, 상기 작업자 등은 상기 사이드 플레이트(260)의 상단부 외측에서 용접(S)을 통해 상기 사이드 플레이트(260)와 상기 탑 커버(220)를 추가적으로 결합시킬 수 있다. 상기 용접(S)은 레이저 빔을 조사하는 방식의 레이저 용접일 수 있다.
이러한 상기 용접(S) 시, 상기 사이드 플레이트(260)의 상기 복원력(F)으로 인해, 상기 사이드 플레이트(260)가 상기 탑 커버(220)를 가압하기에, 별도의 용접을 위한 용접용 밀착 가이드 지그 등이 요구되지 않을 수 있으며, 상기 용접(S) 시 충분한 결합 강도를 확보할 수 있다.
한편, 원활한 용접(S)을 위해 상기 작업자 등은 소정의 용접 비드 너비를 확보해야 하는데, 본 실시예에서는, 상기 사이드 플레이트(260) 외측에서 상기 용접(S)을 방해하는 구조물이나 상기 가압 지그 등이 배치되기 않기에, 상기 용접 비드 너비(W) 확보가 용이할 수 있다. 여기서, 상기 용접 비드 너버(W)는 대략 6mm 이상일 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 용접 후 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 탑 커버(220)의 상기 복수 개의 억지 끼움 리브들(222)은 상기 용접(S)에 따른 용융으로 인해 펼쳐지는 형태로 변형되어 상기 소정의 갭(G)을 모두 메울 수 있다. 한편, 상기 소정의 갭(G)이 모두 메워져 상기 용접(S, 도 6 참조)이 완료되면 상기 사이드 플레이트(260)의 상기 복원력(F)은 상실될 수 있다.
그리고, 상기 작업자 등은 상기 소정의 갭(G)이 메워지는 정도를 육안으로 확인하여 상기 용접(S)의 품질을 용이하게 확인할 수 있다. 정상적인 용접일 경우, 작업자 등은 육안을 통해 상기 소정의 갭(G)의 모두 메워졌는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 용접이 충분하게 이루어지지 않을 경우, 즉, 약용접일 경우, 상기 작업자 등은 상기 소정의 갭(G)이 사라지지 않은 것을 확인할 수 있다. 아울러, 용접이 필요 이상으로 이루어진 경우, 즉, 과용접일 경우, 상기 작업자 등은 상기 용접 계면에서 기포 등의 끓어오름 등으로 이를 판단할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 용접(S) 시 상기 사용자 육안으로 확인 가능한 상기 소정의 갭(G)을 통해 상기 용접(S)의 품질을 간단하게 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스(200)의 탑 커버(220)와 사이드 플레이트(260)의 용접 결합 시 결합 강도를 확보할 수 있는 배터리 모듈(10) 및 이를 포함하는 배터리 팩(1)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스(200)의 탑 커버(220)와 사이드 플레이트(260)의 용접 결합 시 용접 품질 검사를 용이하게 할 수 있는 배터리 모듈(10) 및 이를 포함하는 배터리 팩(1)을 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 모듈 케이스(200)의 탑 커버(220)와 사이드 플레이트(260)의 용접 결합 시 별도의 용접용 밀착 가이드 지그 없이 용접 공정을 수행할 수 있는 배터리 모듈(10) 및 이를 포함하는 배터리 팩(1)을 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 패키징하는 모듈 케이스를 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
    상기 모듈 케이스는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 상측을 커버하는 탑 커버; 및
    상기 탑 커버의 양측면과 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측면을 모두 커버하며, 상기 탑 커버와 억지 끼움으로 결합되는 사이드 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탑 커버의 양측면에는,
    상기 사이드 플레이트와 억지 끼움되는 적어도 하나의 억지 끼움 리브;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 억지 끼움 리브는,
    복수 개로 마련되며,
    상기 복수 개의 억지 끼움 리브는,
    상호 소정 거리 이격 배치되어 상호 소정의 갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탑 커버와 상기 사이드 플레이트는,
    상기 억지 끼움 후 상호 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 억지 끼움 리브는,
    상기 용접에 따라 용융 변형되면서 상기 소정의 갭을 메우는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 소정의 갭은,
    사용자 외관 확인이 가능할 수 있게 상기 모듈 케이스 밖으로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탑 커버의 하면에는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 스웰링 시 상기 사이드 플레이트의 변형을 방지하기 위한 적어도 하나의 변형 방지 리브;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트에는,
    상기 적어도 하나의 변형 방지 리브가 삽입되는 적어도 하나의 변형 방지 리브 삽입홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탑 커버는,
    플라스틱 복합 재질로 마련되며,
    상기 사이드 플레이트는,
    금속 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
PCT/KR2018/015796 2017-12-20 2018-12-12 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 WO2019124869A1 (ko)

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