WO2021107429A1 - 배터리 모듈 및 배터리 팩 - Google Patents

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filler
cylindrical battery
module
bus bar
battery cells
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PCT/KR2020/015154
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이범직
손영수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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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 same, and more particularly, to a battery module and battery pack having improved manufacturing efficiency and durability.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free, The self-discharge rate is very low and the energy density is high, attracting attention.
  • lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are respectively applied with a separator interposed therebetween, and a cylindrical battery can sealing the electrode assembly together with an electrolyte as an exterior material.
  • secondary batteries have been widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in medium and large devices such as automobiles and power storage devices. When used in such a medium-large device, a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • the pack housing it was common for the pack housing to use a metal material having excellent mechanical rigidity in order to protect the internal components from external impact.
  • a short circuit may occur, which may cause thermal runaway or ignition of the secondary battery.
  • it was necessary to do difficult manual work such as applying an adhesive to the fixed part and attaching the insulating sheet precisely in the correct position. Accordingly, there is a problem that becomes a major factor in the increase in production cost, such as an increase in operating cost and a long production time of the battery pack.
  • the battery pack of the prior art when mounted on a vehicle, it may be exposed for a long time to the effects of external shocks and vibrations of the vehicle body while the vehicle is moving. Accordingly, the secondary battery, which is an internal component of the battery pack, frequently collides with the internal frame to cause damage to the body or to easily cause problems such as disconnection of an electrical connection structure between the secondary battery and the bus bar.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and in particular, it is an object of the present invention to provide a battery module with improved manufacturing efficiency and durability.
  • the battery module according to the present invention for achieving the above object,
  • a module case provided with an accommodating part accommodating the plurality of cylindrical battery cells
  • bus bar having a main body configured in a plate shape with electrical conductivity, and a connection part configured to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells;
  • It has electrical insulation and includes a cured filling material filled between at least two of the plurality of cylindrical battery cells, the module case, and the bus bar.
  • the filler may surround at least a portion of an outer surface of each of the plurality of cylindrical battery cells, the module case, and the bus bar.
  • the receiving portion has an open structure in which the sides of the accommodated plurality of cylindrical battery cells are exposed to each other,
  • the filler may have a structure in which a plurality of cylindrical battery cells are connected through the open structure.
  • a connection terminal protruding from the connection port to be connected to the electrode terminal of the cylindrical battery cell may be provided.
  • the filler may be filled in at least a portion between the connection port and the electrode terminal.
  • an opening configured to allow the filler to flow in may be formed in the body portion of the bus bar.
  • a fixing hole configured to allow the filler to flow may be formed in the body portion of the bus bar.
  • the receiving portion of the module case may be formed with an inlet configured to introduce the filler.
  • a guide wall protruding in an outward direction to have electrical insulation and to guide injection of the filler between at least two of the plurality of cylindrical battery cells, the module case, and the bus bar may be provided.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes at least one or more battery modules.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes at least one battery pack.
  • the battery module of the present invention has electrical insulation and includes a cured filler in a state of being filled between at least two of a plurality of cylindrical battery cells, a module case, and a bus bar.
  • a separate configuration provided to achieve electrical insulation with the conductive object may be omitted, thereby reducing manufacturing cost and manufacturing time.
  • the filler may fix or protect a portion where the components of the battery module are vulnerable to frequent vibration or strong impact, thereby improving the durability of the components to which the filler is applied.
  • the battery module according to another embodiment may be easily manufactured because the manufacturing process of filling and curing the filler is simple.
  • the shape surrounding all of the battery module components may properly absorb internally generated heat due to the sufficient heat capacity of the filler, thereby preventing a sudden temperature change of the battery module.
  • the filler since the filler has a structure in which the plurality of cylindrical battery cells are connected through an open structure, heat generated in the plurality of cylindrical battery cells can be effectively transferred to the outside.
  • the filler it is possible to protect the plurality of cylindrical battery cells exposed to the outside from external impact.
  • the battery module when the battery module is exposed to a frequent vibration environment such as a vehicle, it is possible to stably fix the plurality of cylindrical battery cells, thereby improving the durability of the plurality of cylindrical battery cells.
  • the filler melted through the opening is completely filled between the bus bar and the module case. Accordingly, in the battery module of the present invention, the empty space between the bus bar and the module case is small, so that heat is accumulated in the empty space or the fixing force between the bus bar and the module case can be further increased.
  • the filler in the present invention, by forming an inlet configured to introduce the filler into the accommodating part of the module case, the filler can be properly introduced between the hollow structure of the accommodating part and the cylindrical battery cell. Accordingly, by the filler, it is possible to increase the bonding force between the receiving portion and the cylindrical battery cell. Ultimately, it is possible to increase the durability of the battery module.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a state in which some components of a battery pack are separated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a cylindrical battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically illustrating a state of some bus bars of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating the appearance of some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is an enlarged partial perspective view of a plurality of cylindrical battery cells and a region D of the module case of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a state cut along the line C-C' of the battery module of FIG. 5 .
  • FIG. 10 is a perspective view schematically illustrating a state of some bus bars of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partial enlarged view schematically illustrating a portion corresponding to region C of the module housing of FIG. 2 of the battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a state in which some components of a battery pack are separated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a cylindrical battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 300 of the present invention includes a BMS 380 , a battery module 200 , and a pack housing 310 .
  • the battery module 200 may include a plurality of cylindrical battery cells 100 , a module case 210 , a bus bar 220 , and a filler 230 .
  • the cylindrical battery cell 100 may include an electrode assembly 110 , a battery can 112 , and a cap assembly 113 .
  • the cylindrical battery cell 100 may be a lithium secondary battery.
  • the electrode assembly 110 may have a structure wound with a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the positive electrode tab 114 is attached to the positive electrode plate to be connected to the cap assembly 113 , and the negative electrode tab to the negative electrode plate A 115 may be attached and connected to the lower end of the battery can 112 .
  • the battery can 112 may have an empty space therein to accommodate the electrode assembly 110 .
  • the battery can 112 may be configured in a cylindrical or prismatic shape, with an open top.
  • the battery can 112 may be made of a metal material such as steel or aluminum to secure rigidity.
  • the battery can 112 may have a negative electrode tab attached to a lower end thereof, so that the battery can 112 itself may function as a negative terminal as well as the lower portion of the battery can 112 .
  • the cap assembly 113 may be coupled to the upper open portion of the battery can 112 to seal the open end of the battery can 112 .
  • the cap assembly 113 may have a circular or prismatic shape depending on the shape of the battery can 112, and includes sub-components such as a top cap (C1), a safety vent (C2), and a gasket (C3). can do.
  • the top cap C1 may be positioned at the top of the cap assembly 113 and configured to protrude upward.
  • the top cap C1 may function as a positive electrode terminal in the cylindrical battery cell 100 .
  • the top cap C1 may be electrically connected to another cylindrical battery cell 100 , a load, or a charging device through an external device, for example, the bus bar 220 .
  • the top cap C1 may be formed of, for example, a metal material such as steel or aluminum.
  • the safety vent C2 may be configured to deform when the internal pressure of the cylindrical battery cell 100, ie, the internal pressure of the battery can 112, increases to a certain level or more.
  • the gasket C3 may be made of a material having electrical insulation so that the edge portions of the top cap C1 and the safety vent C2 may be insulated from the battery can 112 .
  • the cap assembly 113 may further include a current blocking member C4.
  • the current interrupting member C4 is also called a CID (Current Interrupt Device), and when the internal pressure of the battery increases due to gas generation and the shape of the safety vent C2 is reversed, between the safety vent C2 and the current interrupting member C4 is cut off or the current blocking member C4 is damaged, so that the electrical connection between the safety vent C2 and the electrode assembly 110 may be blocked.
  • CID Current Interrupt Device
  • the battery module 200 according to the present invention is not limited to the configuration of the cylindrical battery cell 100 having a specific shape. That is, various cylindrical battery cells 100 known at the time of filing of the present invention may be employed in the battery module 200 according to the present invention.
  • cylindrical battery cell 100 of FIG. 3 is not necessarily limited to a cylindrical shape, and a prismatic battery cell may also be applied to the battery module 200 according to the present invention.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be provided in a form arranged in the left-right direction (X-axis direction) and the vertical direction (Z-axis direction).
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be arranged in a vertical direction and a left and right direction.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be arranged in a form in which the tubular portions in the cylindrical battery can ( 112 in FIG. 3 ) face each other.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be configured to be laid down in a horizontal direction (Y-axis direction).
  • the horizontal direction means a direction parallel to the ground. That is, as shown in FIG. 2 , each of the 112 cylindrical battery cells 100 may be configured to be elongated in the front-rear direction. In this case, the entire cylindrical battery cell 100, when viewed in the F direction of FIG. 1 , the positive terminal 111a and the negative terminal 111b may be located in each of the front and rear directions.
  • directions such as before, after, left, right, up, and down described in the present specification may vary depending on the position of the observer or the placed shape of the object.
  • directions such as front, rear, left, right, top, and bottom are separately indicated with reference to the time of viewing in the F direction.
  • the module case 210 may include an accommodating part 212h accommodating the plurality of cylindrical battery cells 100 , and an outer wall 211 .
  • At least two or more cylindrical battery cells 100 may be accommodated in the accommodating part 212h of the module case 210 in a horizontal direction (Y-axis direction).
  • the stacking direction is not necessarily limited to one direction, and may be an up-down direction (Z-axis direction) according to the direction in which the cylindrical battery cell 100 is laid down.
  • the outer wall 211 may be formed to surround an inner space configured to insert and receive the plurality of cylindrical battery cells 100 .
  • the module case 210 when viewed in the F direction of FIG. 1, is formed in the front, rear, up, down, left and right directions to form an internal space, the front wall, the rear wall, the upper wall, the lower wall, the left wall , and a right wall.
  • the module case 210 may include a first case 217 and a second case 219 .
  • the first case 217 may be configured such that the second case 219 is stacked on the rear side in the Y direction.
  • the first case 217 and the second case 217 located at the rear of the first case 217 .
  • a case 219 may be provided.
  • a plurality of hollow structures H1 configured to insert each of a front portion and a rear portion of the cylindrical battery cell 100 are formed in the accommodating portion 212h of each of the first case 217 and the second case 219 . can be
  • the bus bar 220 is between the plurality of cylindrical battery cells 100 , that is, between all cylindrical battery cells 100 , or some of the cylindrical battery cells. (100) can be electrically connected between.
  • the bus bar 220 may be made of an electrically conductive material.
  • the bus bar 220 may be made of a metal material such as copper, aluminum, nickel, or the like.
  • the bus bar 220 may have a structure in which two plates using different address materials are joined.
  • the bus bar 220 may have a form in which a plate made of a nickel material and a plate made of a copper main material are joined.
  • the bus bar 220 may include a body portion 222 and a connection portion 224 as shown in FIG. 2 .
  • the body portion 222 of the bus bar 220 may be formed in a plate shape.
  • the bus bar 220 may be configured in the form of a metal plate to ensure rigidity and electrical conductivity.
  • the main body 222 may be configured in a vertical direction (the Z-axis direction in the drawing) along the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 100 to be erected.
  • the connection part 224 may include a connection port K1 and a connection terminal 223 .
  • the connector K1 may be a hole formed by being drilled at a position corresponding to the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 100 .
  • the connection terminal 223 may have a protruding shape extending from the connection port K1 to be connected to the electrode terminal 111 of the cylindrical battery cell 100 .
  • the connection terminal 223 may be fusion-bonded to the electrode terminal 111 by welding.
  • a plurality of cylindrical battery cells 100 are laid down long in the front-rear direction (Y-axis direction in FIG. 2) in the left-right direction (X-axis direction in FIG. 2) and in the vertical direction (Z-axis direction in FIG. 2) ), the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 100 may be positioned at the ends in the front-rear direction.
  • the main body 222 is formed in a plate-like shape extending flatly in the left and right and up and down directions according to the arrangement direction of the electrode terminals 111 of the plurality of cylindrical battery cells 100 and is erected with respect to the ground.
  • left and right side portions of the main body 222 of the bus bar 220 may be provided with external terminals 225 for sensing a voltage by a sensing member (not shown) or for transmitting power to the outside.
  • bus bar 220 may contact the same polarity of the plurality of cylindrical battery cells 100 to electrically connect them in parallel.
  • the bus bar 220 may contact the electrode terminals 111 of some of the cylindrical battery cells 100 and electrically connect them in parallel and in series.
  • the filler 230 may have an electrically insulating material.
  • the filler 230 may be an adhesive or a hot-melt resin.
  • the electrically insulating material may be a polyamide-based resin, a polyimide-based resin, an epoxy-based resin, or an acrylic resin. More specifically, Local 630 Resin (Austromelt), which is a polyamide-based resin, may be used as the hot melt resin.
  • the electrically insulating material may include an insulating inorganic filler.
  • the inorganic filler may be, for example, a glass filler.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the filler 230 is filled between at least two of the plurality of cylindrical battery cells 100 , the module case 210 , and the bus bar 220 . can be hardened.
  • the polyamide-based resin of the filler 230 may be melted at 200 degrees Celsius or more.
  • the filler 230 has a short curing time, so that it can be easily operated through injection.
  • the filler 230 may be filled between at least two of the plurality of cylindrical battery cells 100 , the module case 210 , and the bus bar 220 through low-temperature and low-pressure injection. Accordingly, the working time can also be reduced, which is easy for mass production.
  • the filler 230 may also be injected into the BMS (refer to FIG. 2 , 380 ). Accordingly, the filler 230 may have a cured form that is applied to surround the BMS 380 .
  • the BMS 380 refers to a battery management system that controls charging and discharging of a plurality of cylindrical battery cells.
  • the filler 230 may be cured while being filled between the plurality of cylindrical battery cells 100 , the module case 210 , and the bus bar 220 .
  • the filler 230 is added between the receiving portion 212h and the cylindrical battery cell 100 so as to fix the receiving portion 212h of the module case 210 and the cylindrical battery cell 100 . and can be hardened.
  • the filler 230 may be added and cured between the bus bar 220 and the cylindrical battery cell 100 and between the bus bar 220 and the outer surface of the module case 210 .
  • the battery module 200 of the present invention has electrical insulation and at least one of the plurality of cylindrical battery cells 100 , the module case 210 , and the bus bar 220 .
  • the cured filler 230 By including the cured filler 230 in a filled state between the two, a separate configuration provided to achieve electrical insulation with other conductive objects of the bus bar 220 can be omitted, thereby reducing manufacturing cost and manufacturing time.
  • the filler 230 may fix or protect a portion where the components of the battery module 200 are vulnerable to frequent vibration or strong impact, thereby improving durability of the components to which the filler 230 is applied.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the filler 230 includes the plurality of cylindrical battery cells 100 , the module case 210 , and the bus bar 220 , respectively. It may be added and cured in a form that surrounds at least a portion of the outer surface of the .
  • the filler 230 covers all of the outer surfaces of the plurality of cylindrical battery cells 100 , the module case 210 , and the bus bar 220 , respectively. can be formed with
  • the battery module 200A may be manufactured easily because the manufacturing process of filling and curing the filler 230 is simple.
  • the shape surrounding the entire configuration of the battery module 200A may properly absorb internally generated heat due to the sufficient heat capacity of the filler 230 , thereby preventing a sudden temperature change of the battery module 200A.
  • the pack housing 310 may include an upper cover 312 , an intermediate housing 314 , and a lower support portion 316 .
  • the intermediate housing 314 may be coupled to a lower portion of the upper cover 312
  • the lower support portion 316 may be coupled to a lower portion of the intermediate housing 314 .
  • the top cover 312 may include an upper wall and a side wall to cover the upper portion of the module case 210 accommodated in the pack housing 310 .
  • the intermediate housing 314 may have a rectangular tubular shape in which upper and lower portions are open.
  • the lower support part 316 is a box shape with an open top, and may include a side wall and a lower wall.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating the appearance of some components of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged partial perspective view of a plurality of cylindrical battery cells of the battery module and region D of the module case according to an embodiment of the present invention.
  • the accommodating part 212h of the module case 210 may have an open structure P1 in which a side of the accommodated cylindrical battery cell 100 is exposed.
  • the accommodating part 212h may have a hollow structure H1.
  • the open structure P1 is such that one side of the hollow structure H1 of the accommodating part 212h is opened so that the side of the received cylindrical battery cell 100 is adjacent to the side of the other cylindrical battery cell 100 communicates with each other. It may be an open structure.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may communicate with each other by the open structure P1 formed in the plurality of hollow structures H1 arranged in the left-right direction and the vertical direction.
  • the filler 230 may have a structure in which the plurality of cylindrical battery cells 100 are connected through the open structure P1 .
  • a portion of the filler 230 may have a structure filled in the open structure P1 between the three cylindrical battery cells 100 . That is, the filler 230 may have a structure in which a plurality of cylindrical battery cells 100 are connected.
  • the filler 230 has a structure in which the plurality of cylindrical battery cells 100 are connected through the open structure P1, so that in the plurality of cylindrical battery cells 100 The generated heat can be effectively transferred to the outside.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 exposed to the outside may be protected from external impact by the filler 230 .
  • the battery module 200 is exposed to a frequent vibration environment such as a vehicle, it is possible to stably fix the plurality of cylindrical battery cells 100 , thereby improving the durability of the plurality of cylindrical battery cells 100 . .
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a state cut along the line C-C' of the battery module of FIG. 5 .
  • the filler 230 may be filled in at least a portion between the connector K1 and the electrode terminal 111 . Also, as shown in FIG. 9 , the filler 230 may be configured to be filled between the connection port K1 and the electrode terminal 111 . In addition, the filler 230 may be configured to be filled between the main body 222 and the cylindrical battery cell 100 .
  • the filler 230 may be cured in a shape surrounding the upper end and the side of the cylindrical battery cell 100 .
  • the filler 230 includes a portion 230c located outside the main body 222 of the bus bar 220 , the cylindrical battery cell 100 and the bus bar ( 220 , it may have a portion 230a positioned between the body portions 222 , and a portion 230b coated to surround the outer surface of the cylindrical battery cell 100 .
  • the filler 230 can help to maintain the coupling state between the connection terminal 223 and the electrode terminal 111 .
  • the filler 230 may effectively transfer heat generated according to the electrical resistance between the connection terminal 223 and the electrode terminal 111 to the outside. Accordingly, the heat dissipation characteristics of the plurality of cylindrical battery cells 100 can be improved.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically illustrating a state of some bus bars of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • an opening K2 may be formed in a body portion 222 .
  • the opening K2 may be configured to allow the filler 230 to flow in. That is, when the molten filler 230 is added to the outside of the bus bar 220A, the inflow of the filler 230 is smooth in the place where the connection port K1 is formed, but the other connection port adjacent to one connection port K1. It may be difficult for the filler 230 to flow into the space between (K1).
  • the filler 230 in the present invention, by forming a plurality of openings (K2) in the bus bar (220A), the filler 230 melted through the opening (K2) and the bus bar (220A) It was made to be completely filled between the module case (210). Accordingly, in the battery module 200 of the present invention, there is little empty space in which the filler is not filled between the bus bar 220A and the module case 210, so that heat is accumulated in the empty space or the bus bar ( 220A) and the fixing force between the module case 210 may be further increased.
  • a plurality of fixing holes H2 configured to introduce the filler 230 into the body portion 222 of the bus bar 220A may be formed.
  • the fixing hole H2 may be formed by perforating a portion of the main body 222 .
  • the fixing hole H2 may have a shape in which a groove extending in a left and right direction from a circular opening K2 in a perforated form is formed.
  • ten fixing holes H2 may be formed in the bus bar 220A.
  • a portion of the filler may be hardened in a form inserted through the fixing hole H2.
  • a fixing hole H2 configured to introduce the filler 230 is formed in the body portion 222 of the bus bar 220A, so that the filler 230 and the bus bar are formed. It is possible to increase the bonding force between the 220A. Accordingly, it is possible to effectively prevent the flow (vibration) of the bus bar 220A due to an external shock or external vibration.
  • FIG. 11 is a partial enlarged view schematically illustrating a portion corresponding to region C of the module housing of FIG. 2 of the battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of hollow structures H1 may be arranged in the left and right directions in the receiving portion 212h of the module case 210A of FIG. 11 .
  • an inlet K3 may be formed in each of the plurality of hollow structures H1 formed in the receiving portion 212h of the module case 210A.
  • the inlet K3 may have a perforated shape so that one hollow structure H1 and the other hollow structure H1 communicate with each other so that the filler 230 is introduced.
  • an inlet K3 may be formed in the hollow structure H1 of the module case 210A to communicate with the hollow structures H1 adjacent to the left and right.
  • the present invention by forming an inlet (K3) configured to introduce the filler 230 to the receiving portion (212h) of the module case (210A), the receiving portion (212h)
  • the filler 230 may be properly introduced between the hollow structure H1 of the battery cell 100 and the cylindrical battery cell 100 . Accordingly, the bonding force between the receiving part 212h and the cylindrical battery cell 100 may be increased by the filler 230 . Ultimately, durability of the battery module 200 may be increased.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically illustrating a state of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the battery module 200B according to another embodiment of the present invention has a guide protruding outward from the module case 210 when compared with the module case 210 of the battery module of FIG. 7 .
  • a wall W1 may be further provided.
  • the guide wall W1 may have electrical insulation properties.
  • the guide wall W1 may be configured to guide injection of the filler 230 between at least two of the plurality of cylindrical battery cells 100 , the module case 210 , and the bus bar 220 .
  • a guide wall W1 protruding forward may be provided on the front surface of the module case 210 .
  • the guide wall W1 may be formed to extend along the edge of the front surface of the module case 210 .
  • the guide wall W1 includes the filler 230 including the plurality of cylindrical battery cells 100, the front outer wall 211a or the rear outer wall 211b of the module case 210, and the bus bar ( 220), between the module case 210 and the plurality of cylindrical battery cells 100, and between the bus bar 220 and the module case 210, the filler 230 is It can be guided so that it flows evenly and fills.
  • the filler 230, the plurality of cylindrical battery cells 100, the module case 210, and the bus bar as much as the protruding height of the guide wall W1 by the guide wall W1. At least two of 220 may be intensively filled. Accordingly, the filler 230 may serve as a barrier to prevent the filler 230 from being applied to a portion outside the area requiring application.
  • the module case 210 may include a bumper 240 to absorb an external shock applied to the battery module 200 .
  • the bumper 240 may be formed at a position to face the intermediate housing 314 of the outer wall 211 of the module case 210 .
  • the bumper 240 may have a shape protruding outward from the outer surface of the outer wall 211 .
  • the bumper unit 240 may be formed on each of the left outer wall 211 and the right outer wall 211 of the module case 210 .
  • the bumper 240 may be configured to form a space between the outer walls of the intermediate housing 314 . That is, the bumper 240 may have a space spaced apart from the outer wall of the intermediate housing 314 by a predetermined distance.
  • the bumper unit 240 secures a separation distance from the outer wall of the intermediate housing 314 , so that the external shock applied to the battery module 200 is not directly transmitted to the built-in cylindrical battery cell 100 .
  • the bumper 240 may preferentially collide with the intermediate housing 314 to cause the bumper 240 to absorb more external shock.
  • the module case 210 is provided with a bumper unit 240 configured to absorb an external shock applied to the battery module 200 , thereby causing an external shock to the battery module 200 .
  • a bumper unit 240 configured to absorb an external shock applied to the battery module 200 , thereby causing an external shock to the battery module 200 .
  • the battery pack 300 may include at least one or more of the battery modules 200 .
  • the battery pack 300 includes various devices (not shown) for controlling the charging and discharging of the battery module 200, for example, a BMS (FIG. 2, 380, Battery Management System), a current sensor, a fuse, etc. may be included.
  • the electronic device (not shown) according to an embodiment of the present invention includes at least one or more of the above-described battery packs 300 .
  • the electronic device may further include a device housing (not shown) having an accommodation space for accommodating the battery module 200 and a display unit through which the user can check the charging state of the battery module 200 .
  • the battery pack 300 according to an embodiment of the present invention may be included in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, in a vehicle according to an embodiment of the present invention, at least one or more battery packs 300 according to the embodiment of the present invention described above may be mounted in a vehicle body.
  • module case 220 bus bar
  • 111, 111a, 111b electrode terminal, positive terminal, negative terminal
  • outer wall H1 hollow structure

Landscapes

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Abstract

본 발명은 제조 효율 및 내구성을 높인 배터리 모듈 및 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 원통형 전지셀; 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하는 수용부가 구비된 모듈 케이스; 전기 전도성을 가지고 판상으로 구성된 본체부, 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부를 구비한 버스바; 및 전기 절연성을 가지고 상기 복수의 원통형 전지셀, 상기 모듈 케이스, 및 상기 버스바 중 적어도 둘 사이에 채워진 상태로 경화된 충진재를 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 배터리 팩
본 발명은 배터리 모듈 및 그것을 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 효율 및 내구성을 높인 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 11월 25일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0152650호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 원통형 전지캔을 외장재로 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 이러한 이차전지를 내부에 수용한 모듈 케이스, 다수의 이차전지를 전기적으로 연결하는 버스바, 배터리 관리 시스템(BMS), 이들 구성들 내부에 수납하는 팩 하우징을 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
이때, 팩 하우징은 외부 충격으로부터 내부 구성들 보호하기 위해 기계적 강성이 우수한 금속 재질을 사용하는 경우가 일반적이었다. 그러나, 버스바는 금속 재질의 팩 하우징과 접촉될 경우, 쇼트가 발생되어 이차전지의 열폭주 내지 발화의 원인이 될 수 있었다. 이러한 사고를 방지하기 위해, 종래 기술에서는 팩 하우징과 버스바 사이에 전기 절연성의 절연 시트를 개재 시키는 것이 일반적이었다. 그러나, 버스바의 외측에 절연 시트를 고정하기 위해서는 고정 부분에 접착제를 도포하고 정 위치에 절연 시트를 정교하게 부착하는 등의 까다로운 수작업이 필요했다. 이에 따라, 작업비 상승 및 배터리 팩의 생산 시간이 길어지는 등, 생산 비용 상승의 큰 요인이 되는 문제가 있었다.
또한, 종래 기술의 배터리 팩은, 자동차에 탑재될 경우, 자동차의 이동 중, 외부 충격 및 차체의 떨림의 영향에 오랜 시간 노출될 수 있었다. 이에 따라, 배터리 팩의 내부 구성인 이차전지는 내부 프레임과 잦은 충돌을 일으켜 몸체의 손상이 발생되거나, 이차전지와 버스바의 전기적 연결 구조가 단선되는 등의 문제가 발생되기 쉬웠다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 상세하게는 제조 효율 및 내구성을 높인 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
복수의 원통형 전지셀;
상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하는 수용부가 구비된 모듈 케이스;
전기 전도성을 가지고 판상으로 구성된 본체부, 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부를 구비한 버스바; 및
전기 절연성을 가지고 상기 복수의 원통형 전지셀, 상기 모듈 케이스, 및 상기 버스바 중 적어도 둘 사이에 채워진 상태로 경화된 충진재를 포함한다.
또한, 상기 충진재는 상기 복수의 원통형 전지셀, 상기 모듈 케이스, 및 상기 버스바 각각의 외측면의 적어도 일부를 감싸고 있을 수 있다.
더욱이, 상기 수용부는 수용된 복수의 원통형 전지셀의 측부가 서로 노출되도록 개방된 개방 구조를 가지고,
상기 충진재는 상기 개방 구조를 통해 복수의 원통형 전지셀 사이를 연결한 구조를 가질 수 있다.
그리고, 상기 버스바의 접속부는,
상기 원통형 전지셀의 전극 단자와 대응되는 위치에서 천공되어 형성된 접속구; 및
상기 원통형 전지셀의 전극 단자와 접속하도록 상기 접속구로부터 연장 돌출된 접속 단자를 구비할 수 있다.
나아가, 상기 충진재는 상기 접속구와 상기 전극 단자 사이의 적어도 일부에 채워질 수 있다.
또한, 상기 버스바의 본체부에는 상기 충진재가 유입되도록 구성된 개구가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바의 본체부에는 상기 충진재가 유입되도록 구성된 고정홀이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 모듈 케이스의 수용부에는 상기 충진재가 유입되도록 구성된 유입구가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 모듈 케이스는,
전기 절연성을 가지고 상기 충진재가 상기 복수의 원통형 전지셀, 상기 모듈 케이스, 및 상기 버스바 중 적어도 둘 사이에 주입되는 것을 가이드 하도록 외측 방향으로 돌출된 가이드 벽을 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 전기 절연성을 가지고 복수의 원통형 전지셀, 모듈 케이스, 및 버스바 중 적어도 둘 사이에 채워진 상태로 경화된 충진재를 포함함으로써, 버스바의 다른 전도성 물체와 전기 절연을 이룰 수 있도록 마련된 별도의 구성을 생략할 수 있어, 제조 비용 및 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 충진재가 배터리 모듈의 구성들이 잦은 진동이나 강한 충격에 취약한 부위를 고정 내지 보호할 수 있어, 충진재가 도포된 구성들의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 충진재를 충진하고 경화하는 제조 과정이 간단하여, 제조가 용이해질 수 있다. 또한, 배터리 모듈 구성들 전체를 감싸는 형태는 충진재의 충분한 열용량에 의해, 내부 발생된 열을 적절히 흡수하여, 배터리 모듈의 급격한 온도 변화를 저지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 충진재는 개방 구조를 통해 복수의 원통형 전지셀 사이를 연결한 구조를 가짐으로써, 복수의 원통형 전지셀에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 전달 시킬 수 있다. 또한, 충진재에 의해, 외부로 노출된 복수의 원통형 전지셀을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 나아가, 배터리 모듈이 자동차와 같은 잦은 진동 환경에 노출되는 경우, 복수의 원통형 전지셀을 안정적으로 고정시킬 수 있어, 복수의 원통형 전지셀의 내구성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명은, 버스바에 복수의 개구를 형성시킴으로써, 개구를 통해 용융된 충진재가 버스바와 모듈 케이스 사이에 온전히 충진되도록 하였다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 모듈은, 버스바와 모듈 케이스 사이에 충전재가 채워지지 않은 빈공간이 적어, 빈공간에 열이 축적되거나, 버스바와 모듈 케이스 사이의 고정력을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명은, 모듈 케이스의 수용부에 충진재가 유입되도록 구성된 유입구를 형성시킴으로써, 수용부의 중공 구조와 원통형 전지셀 사이에 충진재가 적절히 유입될 수 있다. 이에 따라, 충진재에 의해, 수용부와 원통형 전지셀 사이의 결합력을 높일 수 있다. 궁극적으로 배터리 모듈의 내구성을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지셀의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 복수의 원통형 전지셀 및 모듈 케이스의 D 영역을 확대하여 나타낸 부분 사시도이다.
도 9는, 도 5의 배터리 모듈의 C-C' 라인을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 도 2의 모듈 하우징의 C 영역에 해당되는 부분을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 분리시킨 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지셀의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(300)은, BMS(380), 배터리 모듈(200) 및 팩 하우징(310)을 포함한다.
상기 배터리 모듈(200)은, 복수의 원통형 전지셀(100), 모듈 케이스(210), 버스바(220), 및 충진재(230)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(100)은, 전극 조립체(110), 전지 캔(112) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다. 이때, 원통형 전지셀(100)은 리튬 이차전지일 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(112)의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔(112)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(110)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(112)은, 원통형 또는 각형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(112)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(112)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(112)의 하부는 물론이고, 전지 캔(112) 자체가 음극 단자로서 기능할 수 있다.
상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(112)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 안전 벤트(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체(113)의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 원통형 전지셀(100)에서 양극 단자로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면, 상기 버스바(220) 등을 통해 다른 원통형 전지셀(100)나 부하, 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어, 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(C2)는, 원통형 전지셀(100)의 내압, 즉, 전지 캔(112)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 형태가 변형되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 안전 벤트(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(112)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 캡 조립체(113)는 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 안전 벤트(C2)의 형상이 역전되면, 안전 벤트(C2)와 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 안전 벤트(C2)와 전극 조립체(110) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
이러한 원통형 전지셀(100)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 4에 원통형 전지셀(100)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)은 특정한 형태의 원통형 전지셀(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 원통형 전지셀(100)이 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에 채용될 수 있다.
더욱이, 도 3의 원통형 전지셀(100)은, 반드시 원통형으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 각형의 전지셀도 적용될 수도 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 좌우 방향(X축 방향) 및 상하 방향(Z축 방향)으로 배열된 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 원통형 전지셀(100)은 상하 방향 및 좌우 방향으로 배열된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 복수의 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지 캔(도 3의 112)에서 관형으로 형성된 부분이 서로 대면하는 형태로 배열될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에 있어서, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 수평 방향(Y축 방향)으로 눕혀진 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 지면과 평행한 방향을 의미한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 112개 각각의 원통형 전지셀(100)은, 전후 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전체 원통형 전지셀(100)은, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 양극 단자(111a) 및 음극 단자(111b)가 전후 방향 각각에 위치할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
도 2와 함께 도 5를 참조하면, 또한, 상기 모듈 케이스(210)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 수용하는 수용부(212h), 및 외벽(211)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 모듈 케이스(210)의 수용부(212h)에는 적어도 둘 이상의 원통형 전지셀(100)이 수평 방향(Y축 방향)으로 눕혀진 형태로 수용될 수 있다. 반드시, 상기 적층 방향이 하나의 방향으로 한정되는 것은 아니고, 상기 원통형 전지셀(100)의 눕혀진 방향에 따라 상하 방향(Z축 방향)이 될 수 있다.
더욱이, 상기 외벽(211)은 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 삽입 수용되도록 구성된 내부 공간을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모듈 케이스(210)는, 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 내부 공간을 형성하도록 이루어지도록 전, 후, 상, 하, 좌, 우 방향으로 형성된 전벽, 후벽, 상벽, 하벽, 좌벽, 및 우벽을 구비할 수 있다.
상기 모듈 케이스(210)는, 제1 케이스(217) 및 제2 케이스(219)를 구비할 수 있다. 상기 제1 케이스(217)는 후방에 제2 케이스(219)가 Y방향으로 적층되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)은, Y축 방향에서 바라볼 경우, 상기 제1 케이스(217) 및 상기 제1 케이스(217)에 후방에 위치된 제2 케이스(219)를 구비할 수 있다. 상기 제1 케이스(217) 및 상기 제2 케이스(219) 각각의 수용부(212h)에는 상기 원통형 전지셀(100)의 전방 부분 및 후방 부분 각각이 삽입되도록 구성된 복수의 중공 구조(H1)가 형성될 수 있다.
한편, 다시 도 2와 함께 도 5를 참조하면, 상기 버스바(220)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 사이, 이를 테면 모든 원통형 전지셀(100) 사이, 또는 그 중 일부 원통형 전지셀(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 위해, 상기 버스바(220)는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스바(220)는, 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바(220)는 서로 다른 주소재를 사용한 2장의 플레이트를 접합한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바(220)는 니켈 소재의 플레이트와 구리 주소재의 플레이트를 접합한 형태를 가질 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 버스바(220)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체부(222) 및 접속부(224)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바(220)의 본체부(222)는 판상으로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바(220)는 강성 및 전기적 전도성을 확보하기 위해, 금속판 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 본체부(222)는 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)를 따라 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
상기 접속부(224)는 접속구(K1), 및 접속 단자(223)를 구비할 수 있다. 상기 접속구(K1)는 상기 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)와 대응되는 위치에서 천공되어 형성된 구멍일 수 있다. 상기 접속 단자(223)는 상기 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)와 접속하도록 상기 접속구(K1)로부터 연장되어 돌출된 형태를 가질 수 있다. 상기 접속 단자(223)는 상기 전극 단자(111)와 용접에 의해 용융 접합될 수 있다.
즉, 본 발명에서 복수의 원통형 전지셀(100)이 전후 방향(도 2의 Y축 방향)으로 길게 눕혀진 형태로 좌우 방향(도 2의 X축 방향) 및 상하 방향(도 2의 Z축 방향)으로 배열되는 경우, 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)들은 전후 방향으로 단부에 위치된 형태일 수 있다. 이때, 상기 본체부(222)는, 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)의 배열 방향에 따라, 판상으로서 좌우 방향 및 상하 방향으로 평평하게 연장되고 지면을 기준으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 버스바(220)의 본체부(222)의 좌우 측부는 센싱 부재(도시하지 않음)에 의해 전압을 센싱하거나 외부로 전력을 전송하기 위한 외부 단자(225)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 버스바(220)는, 복수의 원통형 전지셀(100)의 동일 극성에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 연결할 수 있다. 또는, 상기 버스바(220)는, 모든 원통형 전지셀(100) 중, 일부 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 및 직렬 연결할 수도 있다.
그리고, 상기 충진재(230)는 전기 절연성의 소재를 가질 수 있다. 상기 충진재(230)는 접착제(glue) 또는 핫멜트수지(Hot-melt resin)일 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는, 폴리아마이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 또는 아크릴계 수지 등일 수 있다. 더욱 구체적으로, 핫 멜트 수지로서 폴리아마이드 계열 수지인 Local 630 Resin(Austromelt)을 사용할 수 있다. 또한, 상기 전기 절연성의 소재에는 절연성 무기 필러를 포함될 수 있다. 상기 무기 필러는, 예를 들면, 유리 필러일 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께, 도 5를 참조하면, 상기 충진재(230)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 채워진 상태로 경화될 수 있다. 이때, 충진재(230)의 폴리아마이드 계열의 수지는 섭씨 200도 이상에서 용융될 수 있다. 상기 충진재(230)는 경화시간이 짧아 사출을 통해 작업이 용이할 수 있다.
즉, 상기 충진재(230)는, 저온 저압 사출을 통해 가지고 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 작업 시간 또한 감소시킬 수 있어 대량생산에 용이하다.
예를 들면, 상기 충진재(230)를 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 채워진 상태로 경화시키는 제조 방법은,
(a) 복수의 원통형 전지셀(100), 모듈 케이스(210), 및 버스바(220)를 조립하여 준비하는 과정;
(b) 조립된 구성들을 금형(도시하지 않음) 내부에 삽입하는 과정;
(c) 금형의 용융된 충진재(230)를 주입할 수 있는 복수의 사출구(도시하지 않음)를 통해 금형 내에 배치된 복수의 원통형 전지셀(100), 모듈 케이스(210), 및 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 주입시키는 과정; 및
(d) 충진재(230)를 충분히 경화시킨 후, 금형으로부터 충진재(230)로 충진된 복수의 원통형 전지셀(100), 모듈 케이스(210), 및 버스바(220)를 취출하는 과정을 포함할 수 있다.
경우에 따라, 배터리 모듈(200)은 BMS(도 2 참조, 380)에도 충진재(230)가 주입될 수 있다. 이에 따라, 상기 충진재(230)는 상기 BMS(380)를 감싸는 형태로 도포되어 경화된 형태를 가질 수 있다. 여기서, BMS(380)는 복수의 원통형 전지셀의 충방전을 제어하는 배터리 관리 시스템을 의미한다.
예를 들면, 상기 충진재(230)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 사이에 채워진 상태로 경화될 수 있다. 구체적으로, 상기 충진재(230)는 모듈 케이스(210)의 수용부(212h)와 상기 원통형 전지셀(100)을 고정할 수 있도록 상기 수용부(212h)와 상기 원통형 전지셀(100) 사이에 부가되어 경화될 수 있다. 또한, 상기 충진재(230)는 상기 버스바(220)와 원통형 전지셀(100) 사이, 및 상기 버스바(220)와 상기 모듈 케이스(210)의 외측면 사이에 부가되어 경화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 전기 절연성을 가지고 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 채워진 상태로 경화된 충진재(230)를 포함함으로써, 버스바(220)의 다른 전도성 물체와 전기 절연을 이룰 수 있도록 마련된 별도의 구성을 생략할 수 있어, 제조 비용 및 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 충진재(230)가 배터리 모듈(200)의 구성들이 잦은 진동이나 강한 충격에 취약한 부위를 고정 내지 보호할 수 있어, 충진재(230)가 도포된 구성들의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200A)은, 상기 충진재(230)가 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 각각의 외측면의 적어도 일부를 감싸고 있는 형태로 부가되어 경화될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 충진재(230)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 각각의 외측면 모두를 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200A)은 충진재(230)를 충진하고 경화하는 제조 과정이 간단하여, 제조가 용이해질 수 있다. 또한, 배터리 모듈(200A) 구성들 전체를 감싸는 형태는 충진재(230)의 충분한 열용량에 의해, 내부 발생된 열을 적절히 흡수하여, 배터리 모듈(200A)의 급격한 온도 변화를 저지할 수 있다.
한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 팩 하우징(310)은, 상단 커버(312), 중간 하우징(314), 및 하단 받침부(316)를 구비할 수 있다. 구체적으로, F 방향으로 바라 볼 경우, 상기 상단 커버(312)의 하부에는 상기 중간 하우징(314)이 결합되고, 상기 중간 하우징(314)의 하부에는 상기 하단 받침부(316)가 결합될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 상단 커버(312)는, 상기 팩 하우징(310) 내부에 수용된 모듈 케이스(210)의 상부를 커버하도록 상벽 및 측벽이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 중간 하우징(314)은 상부 및 하부가 개방된 사각 관형을 가질 수 있다. 나아가, 상기 하단 받침부(316)는, 상부가 개방된 박스형태로서, 측벽 및 하벽을 구비할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 복수의 원통형 전지셀 및 모듈 케이스의 D 영역을 확대하여 나타낸 부분 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)의 상기 수용부(212h)는 수용된 원통형 전지셀(100)의 측부가 노출되도록 개방된 개방 구조(P1)를 가질 수 있다. 상기 수용부(212h)는 중공 구조(H1)의 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 개방 구조(P1)는 상기 수용부(212h)의 중공 구조(H1)의 일측이 개방되어 수용된 원통형 전지셀(100)의 측부가 인접한 다른 원통형 전지셀(100)의 측부가 서로 연통되도록 개방된 구조일 수 있다. 따라서, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 좌우 방향 및 상하 방향으로 배열된 복수의 중공 구조(H1)에 형성된 개방 구조(P1)에 의해 서로 연통될 수 있다.
또한, 상기 충진재(230)는 상기 개방 구조(P1)를 통해 복수의 원통형 전지셀(100) 사이를 연결한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 충진재(230)의 일부는 3개의 원통형 전지셀(100)의 사이의 개방 구조(P1)에 충진된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 충진재(230)는 복수의 원통형 전지셀(100)들 사이를 연결한 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 충진재(230)는 상기 개방 구조(P1)를 통해 복수의 원통형 전지셀(100) 사이를 연결한 구조를 가짐으로써, 복수의 원통형 전지셀(100)에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 전달 시킬 수 있다. 또한, 상기 충진재(230)에 의해, 상기 외부로 노출된 복수의 원통형 전지셀(100)을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 나아가, 배터리 모듈(200)이 자동차와 같은 잦은 진동 환경에 노출되는 경우, 복수의 원통형 전지셀(100)을 안정적으로 고정시킬 수 있어, 복수의 원통형 전지셀(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 9는, 도 5의 배터리 모듈의 C-C' 라인을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 2 및 도 5와 함께 도 9를 참조하면, 상기 충진재(230)는 상기 접속구(K1)와 상기 전극 단자(111) 사이의 적어도 일부에 채워질 수 있다. 또한, 도 9에 나타난 바와 같이, 상기 충진재(230)는 상기 접속구(K1)와 상기 전극 단자(111) 사이에 채워지도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 충진재(230)는 상기 본체부(222)와 상기 원통형 전지셀(100) 사이에 채워지도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 충진재(230)의 일부분은 상기 원통형 전지셀(100)의 상단부와 측부를 감싼 형태로 경화될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 충진재(230)는, 상기 버스바(220)의 본체부(222)의 외측에 위치한 부분(230c), 상기 원통형 전지셀(100)과 버스바(220)의 본체부(222) 사이에 위치한 부분(230a), 및 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면을 감싸도록 도포된 부분(230b)을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 충진재(230)는 상기 접속 단자(223)와 상기 전극 단자(111) 결합 상태를 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 더불어, 상기 충진재(230)는 상기 접속 단자(223)와 상기 전극 단자(111) 사이에 전기 저항에 따라 발생된 열을 효과적으로 외부로 열전달 시킬 수 있다. 이에, 복수의 원통형 전지셀(100)의 방열 특성을 높일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 버스바의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상기 버스바(220A)는, 본체부(222)에 개구(K2)가 형성될 수 있다. 상기 개구(K2)는 상기 충진재(230)가 유입되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 버스바(220A) 외측에 용융된 충진재(230)가 부가될 경우, 상기 접속구(K1)가 형성된 곳은 충진재(230)의 유입이 원할 하지만, 하나의 접속구(K1)와 인접한 다른 접속구(K1) 사이의 내부에는 충진재(230)가 유입되기 어려울 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 버스바(220A)에 복수의 개구(K2)를 형성시킴으로써, 상기 개구(K2)를 통해 용융된 충진재(230)가 버스바(220A)와 상기 모듈 케이스(210) 사이에 온전히 충진되도록 하였다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 상기 버스바(220A)와 상기 모듈 케이스(210) 사이에 상기 충전재가 채워지지 않은 빈공간이 적어, 빈공간에 열이 축적되거나, 버스바(220A)와 상기 모듈 케이스(210) 사이의 고정력을 더욱 높일 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 상기 버스바(220A)의 본체부(222)에는 상기 충진재(230)가 유입되도록 구성된 복수의 고정홀(H2)이 형성될 수 있다. 상기 고정홀(H2)은 상기 본체부(222)의 일부분이 천공되어 형성될 수 있다. 상기 고정홀(H2)은 천공된 형태에서 원형의 개구(K2)에서 좌우 방향으로 연장된 홈이 형성된 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(220A)에는 10개의 고정홀(H2)이 형성될 수 있다. 상기 고정홀(H2)을 통해 상기 충전재의 일부가 삽입된 형태로 경화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 버스바(220A)의 본체부(222)에는 상기 충진재(230)가 유입되도록 구성된 고정홀(H2)이 형성됨으로써, 상기 충진재(230)와 상기 버스바(220A) 간의 결합력을 높일 수 있다. 이에 따라, 외부 충격 내지 외부 진동으로 인한 버스바(220A)의 유동(떨림)을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 도 2의 모듈 하우징의 C 영역에 해당되는 부분을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 11을 참조하면, 도 11의 모듈 케이스(210A)의 수용부(212h)에는 복수의 중공 구조(H1)가 좌우 방향으로 배열된 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 모듈 케이스(210A)의 수용부(212h)에 형성된 복수의 중공 구조(H1) 각각에는 유입구(K3)가 형성될 수 있다. 상기 유입구(K3)는 상기 충진재(230)가 유입되도록 하나의 중공 구조(H1)와 다른 하나의 중공 구조(H1)가 연통되도록 천공된 형태를 가질 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(210A)의 중공 구조(H1)에는 좌우에 인접한 중공 구조(H1)와 연통되도록 유입구(K3)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 모듈 케이스(210A)의 수용부(212h)에 상기 충진재(230)가 유입되도록 구성된 유입구(K3)를 형성시킴으로써, 상기 수용부(212h)의 중공 구조(H1)와 상기 원통형 전지셀(100) 사이에 충진재(230)가 적절히 유입될 수 있다. 이에 따라, 상기 충진재(230)에 의해, 상기 수용부(212h)와 상기 원통형 전지셀(100) 사이의 결합력을 높일 수 있다. 궁극적으로 배터리 모듈(200)의 내구성을 높일 수 있다.
즉, 복수의 원통형 전지셀(100)이 상기 수용부(212h)의 복수의 중공 구조(H1) 각각에 삽입된 상태에서, 충진재(230)가 부가될 경우, 상기 중공 구조(H1)와 상기 원통형 전지셀(100)이 대면한 사이에 충진재(230)가 유입되기 매우 어려울 수 있다. 이를 보완하기 위해, 수용부(212h)에 유입구(K3)를 형성시킴으로써, 상기 수용부(212h)와 상기 원통형 전지셀(100) 사이의 결합력의 저하를 방지할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200B)은, 도 7의 배터리 모듈의 모듈 케이스(210)와 비교할 경우, 상기 모듈 케이스(210)에 외측 방향으로 돌출된 가이드 벽(W1)이 더 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드 벽(W1)은 전기 절연성을 가질 수 있다. 상기 가이드 벽(W1)은, 상기 충진재(230)가 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 주입되는 것을 가이드 하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(210)의 전면에는 상기 전방으로 돌출된 가이드 벽(W1)이 구비될 수 있다. 상기 가이드 벽(W1)은 상기 모듈 케이스(210)의 전면의 테두리를 따라 연장되어 형성될 수 있다.
즉, 상기 가이드 벽(W1)은, 상기 충진재(230)가 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210)의 전측 외벽(211a) 또는 후측 외벽(211b), 및 상기 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 주입될 경우, 상기 모듈 케이스(210)와 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 사이, 및 상기 버스바(220)와 상기 모듈 케이스(210) 사이에 충진재(230)가 고르게 유입되어 충진되도록 가이드 할 수 있다.
또한, 상기 충진재(230)는, 상기 가이드 벽(W1)에 의해, 가이드 벽(W1)의 돌출된 높이만큼, 상기 복수의 원통형 전지셀(100), 상기 모듈 케이스(210), 및 상기 버스바(220) 중 적어도 둘 사이에 집중적으로 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 충진재(230)가 도포가 필요한 영역을 벗어난 부분에 충진재(230)가 도포되는 것을 방지하는 베리어 역할을 수행할 수 있다.
다시 도 2와 함께 도 7을 참조하면, 상기 모듈 케이스(210)는 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 범퍼부(240)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 범퍼부(240)는, 상기 모듈 케이스(210)의 외벽(211)의 상기 중간 하우징(314)과 대면하도록 위치에 형성될 수 있다. 상기 범퍼부(240)는 상기 외벽(211)의 외측면으로부터 외측 방향으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 범퍼부(240)는 상기 모듈 케이스(210)의 좌측 외벽(211) 및 우측 외벽(211) 각각에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 범퍼부(240)는 상기 중간 하우징(314)의 외벽 사이에 이격 공간이 형성되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 범퍼부(240)는 상기 중간 하우징(314)의 외벽과 소정 거리로 이격된 공간을 가질 수 있다.
이때, 상기 범퍼부(240)는, 상기 중간 하우징(314)의 외벽과의 이격 거리를 확보함으로써, 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격이 직접적으로 내장된 원통형 전지셀(100)에 전달되지 않고, 상기 범퍼부(240)가 상기 중간 하우징(314)과 우선적으로 충돌하여 상기 범퍼부(240)가 외부 충격을 보다 많이 흡수할 수 있는 작용을 일으킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 케이스(210)는, 상기 배터리 모듈(200)에 가해진 외부 충격을 흡수하도록 구성된 범퍼부(240)를 구비함으로써, 상기 배터리 모듈(200)에 외부 충격이 발생할 경우, 우선적으로 상기 범퍼부(240)가 파괴되면서 충격을 흡수하여 모듈 케이스(210)에 내장된 원통형 전지셀(100)을 보호할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 안정성을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩(300)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩(300)은, 상기 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(도 2, 380, Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(미도시)는 상술한 배터리 팩(300)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 전자 디바이스는, 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 디바이스 하우징(미도시) 및 사용자가 배터리 모듈(200)의 충전 상태를 확인할 수 있는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나 이상의 배터리 팩(300)을 탑재할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
300: 배터리 팩
100: 원통형 전지셀 200: 배터리 모듈
210: 모듈 케이스 220: 버스바
111, 111a, 111b: 전극 단자, 양극 단자, 음극 단자
230: 충진재 212h: 수용부
211: 외벽 H1: 중공 구조
P1: 개방 구조
310: 팩 하우징 K1: 접속구
312: 상단 커버 223: 접속 단자
314: 중간 하우징 313: 하단 받침부
240: 범퍼부 K2: 개구
H2: 고정홀 K3: 유입구
W1: 가이드 벽

Claims (10)

  1. 복수의 원통형 전지셀;
    상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하는 수용부가 구비된 모듈 케이스;
    전기 전도성을 가지고 판상으로 구성된 본체부, 상기 복수의 원통형 전지셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부를 구비한 버스바; 및
    전기 절연성을 가지고 상기 복수의 원통형 전지셀, 상기 모듈 케이스, 및 상기 버스바 중 적어도 둘 사이에 채워진 상태로 경화된 충진재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충진재는 상기 복수의 원통형 전지셀, 상기 모듈 케이스, 및 상기 버스바 각각의 외측면의 적어도 일부를 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용부는 수용된 복수의 원통형 전지셀의 측부가 서로 노출되도록 개방된 개방 구조를 가지고,
    상기 충진재는 상기 개방 구조를 통해 복수의 원통형 전지셀 사이를 연결한 구조를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버스바의 접속부는,
    상기 원통형 전지셀의 전극 단자와 대응되는 위치에서 천공되어 형성된 접속구; 및
    상기 원통형 전지셀의 전극 단자와 접속하도록 상기 접속구로부터 연장 돌출된 접속 단자
    를 구비하고,
    상기 충진재는 상기 접속구와 상기 전극 단자 사이의 적어도 일부에 채워진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버스바의 본체부에는 상기 충진재가 유입되도록 구성된 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버스바의 본체부에는 상기 충진재가 유입되도록 구성된 고정홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 수용부에는 상기 충진재가 유입되도록 구성된 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는,
    전기 절연성을 가지고 상기 충진재가 상기 복수의 원통형 전지셀, 상기 모듈 케이스, 및 상기 버스바 중 적어도 둘 사이에 주입되는 것을 가이드 하도록 외측 방향으로 돌출된 가이드 벽을 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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