WO2020067659A1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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battery
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문정오
박진용
지호준
김승준
진희준
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack including such a battery module, and an automobile including such a battery pack.
  • the secondary battery having high applicability according to the product group, and having electrical characteristics such as high energy density, etc. is not only portable equipment, but also electric vehicles (EV, Electric Vehicle) or hybrid vehicles (HEV, Hybrid Electric Vehicle) driven by electric driving sources. It is used universally.
  • This secondary battery is drawing attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement, in that not only does not generate any by-products due to the use of energy, as well as a primary advantage that can dramatically reduce the use of fossil fuels.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series / parallel, a battery module including at least one battery cell is configured first, and other components are added using the at least one battery module.
  • the method of constructing the battery pack is common.
  • an object of the present invention is to provide a battery module capable of increasing the assembly process efficiency, a battery pack including such a battery module, and a vehicle including such a battery pack.
  • the present invention as a battery module, a plurality of battery cells; A base frame supporting the plurality of battery cells; A cover frame coupled to the base frame to cover the plurality of battery cells; And a bus bar unit tiltingly coupled to the cover frame to be rotated at a predetermined angle between a first position fixed to the cover frame and a second position fixed to the base frame. .
  • the bus bar unit is rotatably coupled to the cover frame, the bus bar housing fixed to the base frame; And a connection bus bar provided in the bus bar housing and connected to electrode leads of the plurality of battery cells.
  • a tension stopper that is caught at the bottom of the cover frame in the first position and spaces the busbar housing at a predetermined angle from the base frame may be formed.
  • the tension stopper includes a protrusion projecting from the bus bar housing to a predetermined length; A first bent portion that is bent from the protrusion, is in close contact with the bottom surface of the cover frame in the first position, and is spaced from the bottom surface of the cover frame in the second position; And a second bent portion bent from the first bent portion, spaced apart from the bottom surface of the cover frame in the first location, and in close contact with or adjacent to the bottom surface of the cover frame in the second location.
  • a guide protrusion for guiding the positioning of the busbar housing at the second position may be formed on the busbar housing.
  • a guide groove into which the guide protrusion is inserted may be formed.
  • a fixing hook for fixing the busbar housing to the base frame at the second position may be formed on the busbar housing.
  • a hook insertion groove into which the fixing hook is inserted in the second position may be formed.
  • the present invention as a battery pack, at least one battery module according to the above-described embodiments; It provides a battery pack comprising a; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides, as a vehicle, at least one battery pack according to the above-described embodiments.
  • a battery module capable of increasing the assembly process efficiency, a battery pack including such a battery module, and a vehicle including such a battery pack.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 1.
  • 3 and 4 are views for explaining the combination of the cover frame and the bus bar unit of the battery module of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a view for explaining the arrangement of the bus bar unit of FIG. 3 at a first position.
  • 6 and 7 are views for explaining the tension stopper of the bus bar unit of FIG.
  • 8 to 10 are views for explaining the arrangement of the bus bar unit of FIG. 3 at the second position.
  • 11 to 16 are views for explaining an assembly process of the battery module of FIG. 1.
  • 17 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view for explaining a vehicle 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
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the battery module of Figure 1
  • Figures 3 and 4 are the cover frame and the bus bar of the battery module of Figure 2 5 is a view for explaining the combination of the unit
  • FIG. 5 is a view for explaining the arrangement of the busbar unit in the first position of FIG. 3
  • the battery module 10 includes a battery cell 100, a base frame 200, a cover frame 300, a front cover 400, a rear cover 450, and a bus bar unit ( 500).
  • the battery cell 100 may be any one of a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery and a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described as being limited to a pouch type secondary battery.
  • a plurality of such battery cells 100 may be provided.
  • the plurality of battery cells 100 may be stacked so that they can be electrically connected to each other. Electrical connection of the plurality of battery cells 100 may be performed through connection of electrode leads 150 of the plurality of battery cells 100 and a busbar unit 500 described below.
  • the base frame 200 is for supporting the plurality of battery cells 100, and may support the bottom of the plurality of battery cells 100.
  • the upper surface of the base frame 200 may have a shape corresponding to the bottom surface of the plurality of battery cells 100. Accordingly, the plurality of battery cells 100 may be stably supported on the top surface of the base frame 200.
  • the base frame 200 may include a hook insertion groove 210.
  • the hook insertion groove 210 is for stably fixing the busbar housing 510 of the busbar unit 500 described later to the base frame 200 in a second position, which will be described later. 200) may be provided at the front and rear ends.
  • the hook insertion groove 210 may be provided in a plurality of at least one or more.
  • the hook insertion groove 210 is provided in a plurality, the plurality of hook insertion grooves 210 may be disposed spaced apart from each other a predetermined distance.
  • the cover frame 300 may be combined with the base frame 200 to cover the plurality of battery cells 100.
  • the cover frame 300 may cover the top and both sides of the plurality of battery cells 100.
  • the cover frame 300 and a rotation guide groove 310 may be included.
  • the rotation guide groove 310 is provided on the upper ends of both ends, and can guide the rotation of the bus bar unit 500 to be described later.
  • a rotation shaft protrusion 530 of the busbar unit 500 described later may be mounted on the rotation guide groove 310.
  • the cover frame 300 may include a connector 330.
  • the connector 330 is for connecting the battery module 10 with an external power supply or an electric component, and may be provided on the front inner wall of the cover frame 300.
  • the cover frame 300 may include a guide groove 350.
  • the guide groove 350 may be provided at both side end portions of the cover frame 300. In the guide groove 350, when the bus bar unit 500 described later is rotated from the first position to be described later to the second position to be described later, a guide protrusion 540 to be described later may be inserted.
  • the front cover 400 covers the front of the bus bar unit 500 and may form a front surface of the battery module 10.
  • the rear cover 450 covers the rear of the bus bar unit 500 and may form a rear surface of the battery module 10.
  • the bus bar unit 500 electrically connects the plurality of battery cells 100, a first position fixed at a predetermined angle to the cover frame 300, and a second fixed to the base frame 200. It may be tilted to the cover frame 300 to be rotated at a predetermined angle between positions.
  • the first position is a position where the busbar housing 510 of the busbar unit 500 described later is fixed at a predetermined angle from the cover frame 300, and the second position is a bus described later.
  • the bar housing 510 may mean a position fixed to the base frame 200.
  • bus bar unit 500 According to the present embodiment will be described in more detail.
  • the bus bar unit 500 may include a bus bar housing 510, a connecting bus bar 520, and a rotating shaft protrusion 530.
  • the bus bar housing 510 is rotatably coupled to the cover frame 300 and can be fixed to the base frame 200.
  • the bus bar housing 510 may cover the front and rear of the plurality of battery cells 100.
  • connection bus bar 520 is provided in the bus bar housing 510 and may be connected to the electrode leads 150 of the plurality of battery cells 100.
  • a plurality of the connection bus bars 520 may be provided and mounted on the bus bar housing 510 to be spaced apart from each other.
  • the rotation shaft protrusion 530 is provided on both sides of the upper portion of the bus bar housing 510, and may be rotatably inserted into the rotation guide groove 310 of the cover frame 300.
  • the bus bar unit 500 may include a guide protrusion 530.
  • the guide protrusion 530 is provided on the side of the busbar housing 510 and can guide the positioning of the busbar housing 510 in the second position.
  • the guide protrusion 530 may be inserted into the guide groove 350 to guide assembly of the bus bar housing 510 in place.
  • the bus bar unit 500 may include a fixing hook 550.
  • the fixing hook 550 is for fixing the busbar housing 510 to the base frame 200 in the second position, and may be provided at the bottom of the busbar housing 510.
  • the fixing hook 550 may be provided in a plurality of at least one or more.
  • the bus bar unit 500 may include a tension stopper 560.
  • the tension stopper 560 is provided in the busbar housing 510, and is caught at the bottom of the cover frame 300 in the first position, so that the busbar housing 510 is removed from the base frame 200. It can be spaced apart a predetermined angle.
  • the tension stopper 560 may include a protrusion 562, a first bend 564 and a second bend 566.
  • the protrusion 562 is provided on the upper surface of the bus bar housing 510, and may protrude to a predetermined length from the upper surface of the bus bar housing 510.
  • the first bent portion 564 is bent from the protruding portion 562, is in close contact with the bottom surface of the cover frame 300 in the first position, and from the bottom surface of the cover frame 300 in the second position. Can be separated.
  • the second bent portion 566 is bent from the first bent portion 564, spaced apart from the bottom surface of the cover frame 300 in the first position, and the cover frame 300 in the second position. It may be in close contact with the bottom of the or may be disposed adjacent.
  • the busbar housing 510 is fixed while being spaced apart from the cover frame 300 at a predetermined angle to open the front and rear of the cover frame 300 to a predetermined size. You can keep it.
  • the fixed arrangement of the bus bar housing 510 at a predetermined angle may be possible through the tension stopper 560. 7, in the first position, since the first bent portion 564 of the tension stopper 560 is in close contact with the inner wall of the cover frame 300, the busbar housing 510 Flow can be prevented.
  • the busbar housing 510 is disposed without being fixed at a predetermined angle in the first position, when assembling the cover frame 300 and the base frame 200, the busbar It is possible to prevent damage to the electrode lead 150 of the battery cells 100 or other components such as damage caused by the flow of the housing 510 or the like.
  • the bus bar housing 510 of the bus bar housing 500 is the second position ( 8), the bus bar housing 510 may be rotated.
  • connection busbars 520 of the busbar unit 500 and the electrode leads 150 of the battery cells 100 can electrically connect the connection busbars 520 of the busbar unit 500 and the electrode leads 150 of the battery cells 100.
  • the guide protrusion 540 is inserted into the guide groove 350 of the cover frame 300 while the bus bar housing ( 510).
  • the tension stopper 560 When the busbar housing 510 is rotated from the first position to the second position, the tension stopper 560 is also rotated together, and the first bent portion of the tension stopper 560 ( As the 564 is spaced apart from the inner wall of the cover frame 300, the second bent portion 566 may be placed in contact with or adjacent to the inner wall of the cover frame 300.
  • the fixed hook 550 of the busbar housing 510 is inserted into the hook insertion groove 210 in the base frame 200 according to the rotation, and the busbar housing 510 is moved from the second position. Can be fixed.
  • the bus bar housing 510 is formed and arranged (see FIG. 6) with the connector 330 provided in the cover frame 300 and the spaced space S of a predetermined space.
  • the interference problem with 330 may not occur.
  • 11 to 16 are views for explaining an assembly process of the battery module of FIG. 1.
  • the manufacturer or the like may first stack the plurality of battery cells 100 side by side in a predetermined direction.
  • the manufacturer or the like can seat the plurality of battery cells on the base frame 200.
  • the manufacturer or the like may attach the cover frame 300 to the base frame 200 so as to cover the top and both sides of the plurality of battery cells 200.
  • the manufacturer or the like can operate the bus bar unit 500 without interference.
  • the cover frame 300 can be smoothly assembled to the base frame 200.
  • Electrode leads 150 may be electrically connected to the bus bar unit 500.
  • the manufacturer or the like can then mount the front cover 400 and the rear cover 450 to cover the front and rear of the bus bar unit 500.
  • the manufacturer may include the base frame 200, the cover frame 300, the front cover 400 and the The rear cover 450 may be finally coupled through a welding bond (S) or the like to hermetically package the battery cells 100 (see FIG. 11) and the busbar unit 500 (see FIG. 15).
  • S welding bond
  • the assembly process can be performed without generating interference between component parts that are combined during the assembly process of the battery module 10, the assembly process efficiency of the battery module 10 can be significantly improved. .
  • FIG 17 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 18 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 includes at least one battery module 10 and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 according to the previous embodiment. You can.
  • the battery pack 1 is a fuel source of the vehicle V and may be provided in the vehicle V.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V in other ways in which electric vehicles, hybrid vehicles, and other battery packs 1 can be used as a fuel source.
  • the battery pack 1 may be provided in other devices, apparatus, and equipment, such as an energy storage system using a secondary battery in addition to the vehicle V, of course.
  • the device, mechanism, and equipment provided with the battery pack 1 such as the battery pack 1 and the vehicle V according to the present embodiment includes the battery module 10 described above, It is possible to implement devices, apparatus and equipment such as a battery pack 1 having all the advantages due to one battery module 10 and a vehicle V having such a battery pack 1.
  • the battery module 10 that can increase the assembly process efficiency, including the battery pack 1 including the battery module 10 and the battery pack 1 It can provide the vehicle (V).

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들을 지지하는 베이스 프레임, 베이스 프레임과 결합되어 복수 개의 배터리 셀들을 커버하는 커버 프레임 및 커버 프레임에 고정되는 제1 위치와 베이스 프레임에 고정되는 제2 위치 사이에서 소정 각도로 회동되게 상기 커버 프레임에 틸팅 결합되는 버스바 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 09월 28일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0116525호에 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 ~ 4.5V이다. 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 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성할 때, 조립 공정 효율을 높이는 것은 제품 생산성이나 가격 경쟁력 등에서 중요한 인자이다. 최근 들어, 고용량의 배터리 셀 수요가 높아짐에 따라, 배터리 모듈이나 배터리 팩에 대한 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이기에, 제품의 시장 경쟁력 확보 차원에서 이러한 배터리 모듈이나 배터리 팩의 조립 공정 효율을 높일 수 있는 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임과 결합되어 상기 복수 개의 배터리 셀들을 커버하는 커버 프레임; 및 상기 커버 프레임에 고정되는 제1 위치와 상기 베이스 프레임에 고정되는 제2 위치 사이에서 소정 각도로 회동되게 상기 커버 프레임에 틸팅 결합되는 버스바 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 버스바 유닛은, 상기 커버 프레임에 회동 가능하게 결합되며, 상기 베이스 프레임에 고정되는 버스바 하우징; 및 상기 버스바 하우징에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들과 연결되는 연결 버스바;를 포함할 수 있다.
상기 버스바 하우징에는, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임의 저부에 걸림되어 상기 버스바 하우징을 상기 베이스 프레임으로부터 소정 각도 이격시키는 텐션 스토퍼;가 형성될 수 있다.
상기 텐션 스토퍼는, 상기 버스바 하우징으로부터 소정 길이로 돌출되는 돌출부; 상기 돌출부로부터 절곡되고, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임의 저면에 밀착되며, 상기 제2 위치에서 상기 커버 프레임의 저면으로부터 이격되는 제1 절곡부; 및 상기 제1 절곡부로부터 절곡되고, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임의 저면으로부터 이격되며, 상기 제2 위치에서 상기 커버 프레임의 저면에 밀착되거나 인접 배치되는 제2 절곡부;를 포함할 수 있다.
상기 버스바 하우징에는, 상기 제2 위치에서 상기 버스바 하우징의 배치 위치 결정을 가이드하는 가이드 돌기;가 형성될 수 있다.
상기 커버 프레임에는, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치 측으로의 상기 버스바 유닛의 회동 시, 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈;이 형성될 수 있다.
상기 버스바 하우징에는, 상기 제2 위치에서 상기 버스바 하우징을 상기 베이스 프레임에 고정하기 위한 고정 후크;가 형성될 수 있다.
상기 베이스 프레임에는, 상기 제2 위치에서 상기 고정 후크가 삽입되는 후크 삽입홈;이 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 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 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 배터리 모듈의 커버 프레임과 버스바 유닛의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 버스바 유닛의 제1 위치에서의 배치 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 버스바 유닛의 텐션 스토퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 3의 버스바 유닛의 제2 위치에서의 배치 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 16은 도 1의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 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 분해 사시도이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 배터리 모듈의 커버 프레임과 버스바 유닛의 결합을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 3의 버스바 유닛의 제1 위치에서의 배치 모습을 설명하기 위한 도면이며, 도 6 및 도 7은 도 5의 버스바 유닛의 텐션 스토퍼를 설명하기 위한 도면이며, 도 8 내지 도 10은 도 3의 버스바 유닛의 제2 위치에서의 배치 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 베이스 프레임(200), 커버 프레임(300), 전방 커버(400), 후방 커버(450) 및 버스바 유닛(500)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 및 원통형 이차 전지 중 어느 하나일 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상호 적층될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전기적 연결은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과 후술하는 버스바 유닛(500)의 연결을 통해 수행될 수 있다.
상기 베이스 프레임(200)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 지지하기 위한 것으로서, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 저부를 지지할 수 있다. 이러한 상기 베이스 프레임(200)의 상면은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 저면에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상기 베이스 프레임(200)의 상면에 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 베이스 프레임(200)은, 후크 삽입홈(210)을 포함할 수 있다.
상기 후크 삽입홈(210)은, 후술하는 제2 위치에서, 후술하는 버스바 유닛(500)의 버스바 하우징(510)을 상기 베이스 프레임(200)에 안정적으로 고정하기 위한 것으로서, 상기 베이스 프레임(200)의 전후 단부에 마련될 수 있다.
이러한 상기 후크 삽입홈(210)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서, 상기 후크 삽입홈(210)은 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 후크 삽입홈들(210)은 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 커버 프레임(300)은, 상기 베이스 프레임(200)과 결합되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 커버할 수 있다. 이러한 상기 커버 프레임(300)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상측 및 양측을 커버할 수 있다.
상기 커버 프레임(300), 회전 가이드 홈(310)을 포함할 수 있다.
상기 회전 가이드 홈(310)은, 양측 단부 상측에 마련되며, 후술하는 버스바 유닛(500)의 회동을 가이드 할 수 있다. 이러한 상기 회전 가이드 홈(310)에는 후술하는 버스바 유닛(500)의 회전 샤프트 돌기(530)가 장착될 수 있다.
상기 커버 프레임(300)은, 커넥터(330)를 포함할 수 있다.
상기 커넥터(330)는, 상기 배터리 모듈(10)을 외부 전원 등이나 전장 부품과의 연결을 위한 것으로서, 상기 커버 프레임(300)의 전방 내벽에 구비될 수 있다.
상기 커버 프레임(300)은, 가이드 홈(350)을 포함할 수 있다.
상기 가이드 홈(350)은, 상기 커버 프레임(300)의 양측면 단부에 구비될 수 있다. 상기 가이드 홈(350)에는, 후술하는 제1 위치에서 후술하는 제2 위치 측으로의 후술하는 버스바 유닛(500)의 회동 시, 후술하는 가이드 돌기(540)가 삽입될 수 있다.
상기 전방 커버(400)는, 상기 버스바 유닛(500)의 전방을 커버하며, 상기 배터리 모듈(10)의 전면을 형성할 수 있다. 상기 후방 커버(450)는, 상기 버스바 유닛(500)의 후방을 커버하며, 상기 배터리 모듈(10)의 후면을 형성할 수 있다.
상기 버스바 유닛(500)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 전기적으로 연결하며, 상기 커버 프레임(300)에 소정 각도에서 고정되는 제1 위치와 상기 베이스 프레임(200)에 고정되는 제2 위치 사이에서 소정 각도로 회동되게 상기 커버 프레임(300)에 틸팅 결합될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 위치는, 후술하는 버스바 유닛(500)의 버스바 하우징(510)이 상기 커버 프레임(300)으로부터 소정 각도에서 고정되는 위치이며, 상기 제2 위치는 후술하는 버스바 하우징(510)이 상기 베이스 프레임(200)에 고정되는 위치를 의미할 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 버스바 유닛(500)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
이러한 상기 버스바 유닛(500)은, 버스바 하우징(510), 연결 버스바(520) 및 회전 샤프트 돌기(530)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 하우징(510)은, 상기 커버 프레임(300)에 회동 가능하게 결합되며, 상기 베이스 프레임(200)에 고정될 수 있다. 이러한 상기 버스바 하우징(510)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전방 및 후방을 커버할 수 있다.
상기 연결 버스바(520)는, 상기 버스바 하우징(510)에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)과 연결될 수 있다. 이러한 상기 연결 버스바(520)는 복수 개로 구비되어 상호 소정 거리 이격되게 상기 버스바 하우징(510)에 장착될 수 있다.
상기 회전 샤프트 돌기(530)는, 상기 버스바 하우징(510)의 상부 양측에 구비되며, 상기 커버 프레임(300)의 상기 회전 가이드 홈(310)에 회동 가능하게 삽입될 수 있다.
상기 버스바 유닛(500)은, 가이드 돌기(530)를 포함할 수 있다.
상기 가이드 돌기(530)는, 상기 버스바 하우징(510)의 측면에 구비되며, 상기 제2 위치에서 상기 버스바 하우징(510)의 배치 위치 결정을 가이드 할 수 있다. 이러한 상기 가이드 돌기(530)는 상기 가이드 홈(350)에 삽입되어 상기 버스바 하우징(510)의 정 위치 조립을 가이드 할 수 있다.
상기 버스바 유닛(500)은, 고정 후크(550)를 포함할 수 있다.
상기 고정 후크(550)는, 상기 제2 위치에서, 상기 버스바 하우징(510)을 상기 베이스 프레임(200)에 고정하기 위한 것으로서, 상기 버스바 하우징(510)의 저부에 구비될 수 있다.
이러한 상기 고정 후크(550)는, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 버스바 유닛(500)은, 텐션 스토퍼(560)를 포함할 수 있다.
상기 텐션 스토퍼(560)는, 상기 버스바 하우징(510)에 구비되며, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임(300)의 저부에 걸림되어 상기 버스바 하우징(510)을 상기 베이스 프레임(200)으로부터 소정 각도 이격시킬 수 있다.
이러한 상기 텐션 스토퍼(560)는, 돌출부(562), 제1 절곡부(564) 및 제2 절곡부(566)를 포함할 수 있다.
상기 돌출부(562)는, 상기 버스바 하우징(510)의 상면에 구비되며, 상기 버스바 하우징(510)의 상면으로부터 소정 길이로 돌출될 수 있다.
상기 제1 절곡부(564)는, 상기 돌출부(562)로부터 절곡되고, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임(300)의 저면에 밀착되며, 상기 제2 위치에서 상기 커버 프레임(300)의 저면으로부터 이격될 수 있다.
상기 제2 절곡부(566)는, 상기 제1 절곡부(564)로부터 절곡되고, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임(300)의 저면으로부터 이격되며, 상기 제2 위치에서 상기 커버 프레임(300)의 저면에 밀착되거나 인접 배치될 수 있다.
이하, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 상기 버스바 유닛(500)의 회전 동작에 대해 구체적으로 살펴 본다.
먼저, 상기 제1 위치(도 5 참조)에서, 상기 버스바 하우징(510)은 상기 커버 프레임(300)으로부터 소정 각도로 이격된 채로 고정되어 상기 커버 프레임(300)의 전후방을 소정 크기로 개구된 채로 유지시킬 수 있다.
이러한 상기 버스바 하우징(510)의 소정 각도에서의 고정 배치는, 상기 텐션 스토퍼(560)를 통해 가능할 수 있다. 도 7에 개시된 바와 같이, 상기 제1 위치에서, 상기 텐션 스토퍼(560)의 상기 제1 절곡부(564)는 상기 커버 프레임(300)의 내벽에 밀착되기에, 상기 버스바 하우징(510)의 유동을 방지할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 위치에서 상기 버스바 하우징(510)이 소정 각도에서 고정된 채로 유동 없이 배치되기에, 상기 커버 프레임(300)과 상기 베이스 프레임(200)의 조립 시, 상기 버스바 하우징(510)의 유동 등으로 인해 야기될 수 있는 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150) 등의 손상이나 기타 다른 구성 부품 등의 파손 등을 방지할 수 있다.
그러므로, 본 실시예에서는, 상기 커버 프레임(300)과 상기 베이스 프레임(200)의 조립 시, 양자 간의 조립을 보다 더 정확히 수행할 수 있어, 상기 커버 프레임(300)과 상기 베이스 프레임(200) 내측에 배치되는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 조립 위치를 보다 더 정확히 할 수 있으며, 이러한 조립 공정 시 야기될 수 있는 상기 버스바 하우징(510) 부근의 전장 부품이나 전극 리드(150)의 파손 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 커버 프레임(300)과 상기 베이스 프레임(200) 내에 상기 배터리 셀들(100)을 정확히 배치시킨 이후, 제조자 등은 상기 버스바 하우징(500)의 상기 버스바 하우징(510)이 상기 제2 위치(도 8 참조)로 배치되도록 상기 버스바 하우징(510)을 회동시킬 수 있다.
이후, 상기 제조자 등은, 상기 버스바 유닛(500)의 상기 연결 버스바들(520)와 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드들(150)을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 상기 버스바 하우징(510)의 회동 시, 상기 가이드 돌기(540)는 상기 커버 프레임(300)의 상기 가이드 홈(350)에 삽입되면서 상기 버스바 하우징(510)의 정 위치 정렬을 가이드 할 수 있다.
이러한, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 상기 버스바 하우징(510)의 회동 시, 상기 텐션 스토퍼(560), 또한, 함께 회동되며, 상기 텐션 스토퍼(560)의 상기 제1 절곡부(564)가 상기 커버 프레임(300)의 내벽으로부터 이격되면서 상기 제2 절곡부(566)가 상기 커버 프레임(300)의 내벽에 접촉 또는 인접 배치될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 하우징(510)의 고정 후크(550)는 상기 회동에 따라 상기 베이스 프레임(200)에 상기 후크 삽입홈(210)에 삽입되면서 상기 버스바 하우징(510)을 상기 제2 위치에서 고정시킬 수 있다.
한편, 상기 버스바 하우징(510)은 상기 커버 프레임(300)에 마련되는 상기 커넥터(330)와 소정 공간의 이격 공간(S)을 형성하며 배치(도 6 참조)되기에, 이러한 회동 시 상기 커넥터(330)와의 간섭 문제가 발생되지 않을 수 있다.
도 11 내지 도 16은 도 1의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 제조자 등은, 먼저, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 소정 방향으로 나란히 상호 적층시킬 수 있다. 도 12를 참조하면, 상기 제조자 등은 상기 복수 개의 배터리 셀들을 상기 베이스 프레임(200)에 안착시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 제조자 등은 상기 복수 개의 배터리 셀들(200)의 상측 및 양측을 커버할 수 있게 상기 커버 프레임(300)을 상기 베이스 프레임(200)에 장착시킬 수 있다.
이때, 상기 커버 프레임(300)과 결합된 상기 버스바 유닛(500)이 소정 각도에서 고정된 채로 유동 없이 배치되기에, 상기 제조자 등은 상기 버스바 유닛(500)의 유동 등에 따른 간섭 문제 없이 상기 커버 프레임(300)을 상기 베이스 프레임(200)에 원활히 조립할 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 커버 프레임(300)과 상기 베이스 프레임(200)의 조립이 완료되면, 상기 제조자 등은 상기 버스바 유닛(500)을 회동시켜 상기 배터리 셀들(100, 도 11 참조)의 전극 리드들(150)을 상기 버스바 유닛(500)에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 제조자 등은 이후, 상기 전방 커버(400) 및 상기 후방 커버(450)를 상기 버스바 유닛(500)의 전후방을 커버하게끔 장착시킬 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 전방 커버(400) 및 상기 후방 커버(450)의 장착이 완료되면, 상기 제조자 등은 상기 베이스 프레임(200), 상기 커버 프레임(300), 전방 커버(400) 및 상기 후방 커버(450)를 최종적으로 용접 결합(S) 등을 통해 결합시켜, 상기 배터리 셀들(100, 도 11 참조) 및 상기 버스바 유닛(500, 도 15 참조)를 기밀하게 패키징할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈(10)의 조립 공정 시 결합되는 구성 부품들 사이의 간섭 발생 없이 조립 공정을 진행할 수 있기에, 상기 배터리 모듈(10)의 조립 공정 효율이 현저히 향상될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 도 18을 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 자동차(V)의 연료원으로써, 자동차(V)에 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 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 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 자동차(V)와 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(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 높일 수 있는 상기 배터리 모듈(10), 이러한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 상기 배터리 팩(1) 및 이러한 상기 배터리 팩(1)을 포함하는 상기 자동차(V)를 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. 배터리 모듈에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 지지하는 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임과 결합되어 상기 복수 개의 배터리 셀들을 커버하는 커버 프레임; 및
    상기 커버 프레임에 고정되는 제1 위치와 상기 베이스 프레임에 고정되는 제2 위치 사이에서 소정 각도로 회동되게 상기 커버 프레임에 틸팅 결합되는 버스바 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 유닛은,
    상기 커버 프레임에 회동 가능하게 결합되며, 상기 베이스 프레임에 고정되는 버스바 하우징; 및
    상기 버스바 하우징에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들과 연결되는 연결 버스바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 하우징에는,
    상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임의 저부에 걸림되어 상기 버스바 하우징을 상기 베이스 프레임으로부터 소정 각도 이격시키는 텐션 스토퍼;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 텐션 스토퍼는,
    상기 버스바 하우징으로부터 소정 길이로 돌출되는 돌출부;
    상기 돌출부로부터 절곡되고, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임의 저면에 밀착되며, 상기 제2 위치에서 상기 커버 프레임의 저면으로부터 이격되는 제1 절곡부; 및
    상기 제1 절곡부로부터 절곡되고, 상기 제1 위치에서 상기 커버 프레임의 저면으로부터 이격되며, 상기 제2 위치에서 상기 커버 프레임의 저면에 밀착되거나 인접 배치되는 제2 절곡부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 하우징에는,
    상기 제2 위치에서 상기 버스바 하우징의 배치 위치 결정을 가이드하는 가이드 돌기;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버 프레임에는,
    상기 제1 위치에서 상기 제2 위치 측으로의 상기 버스바 유닛의 회동 시, 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 하우징에는,
    상기 제2 위치에서 상기 버스바 하우징을 상기 베이스 프레임에 고정하기 위한 고정 후크;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 프레임에는,
    상기 제2 위치에서 상기 고정 후크가 삽입되는 후크 삽입홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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