WO2022114825A1 - 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전력 저장 장치 Download PDF

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WO2022114825A1
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battery module
battery
present
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정경수
이범현
임재범
홍석현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and a power storage device, and more particularly, to a battery module having increased manufacturing efficiency and energy density by increasing the degree of freedom of arrangement of connection members.
  • 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.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses 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 applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, and a casing for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery pouch casing.
  • 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.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • a pouch-type secondary battery is widely used in such a medium-to-large device due to the advantage of easy stacking.
  • the prior art battery pack has a plurality of battery modules.
  • This battery module has external terminals electrically connected to the plurality of secondary batteries accommodated therein.
  • the external terminals of each of the plurality of battery modules are electrically connected to each other through a power cable or a bus bar.
  • various cables such as a sensing cable in addition to the power cable or bus bar need to be disposed therein.
  • the arrangement position of the power cable or bus bar connected to the external terminal is fixed in only one direction, so there is a great limitation in changing the arrangement position of the power cable or the bus bar depending on the situation. Accordingly, when designing a new battery pack, it is necessary to change the arrangement of the power cable or busbar according to the arrangement of the battery module, so that it is inconvenient to design a new battery module every time. Moreover, there is a problem in that the manufacturing cost and manufacturing time of the battery pack increase due to such redesign.
  • an object of the present invention is to provide a battery module with increased manufacturing efficiency and energy density by increasing the degree of freedom of arrangement of connection members.
  • the battery module according to the present invention for achieving the above object,
  • It has electrical insulation and is configured to cover at least one side of the plurality of battery cells, an exposure hole is formed so that at least a portion of the external terminal is exposed to the outside, and an accommodating space for accommodating a part of the external terminal is formed. and a cover plate having a plate shape protruding forward or rearward from both sides of the exposure port in the left and right direction, and having a protective part in which upper and lower portions of the accommodating space are opened.
  • connection member having an extension portion arranged to extend upward or downward from the receiving space of the protection portion, and a connection terminal connected to an end of the extension portion and configured to be electrically connected to the external terminal.
  • extension parts extending forward or rearward from both sides of the exposure hole in the left and right directions of the cover plate;
  • It may further include bent parts extending in a shape bent in a left direction or a right direction from an end of each of the extension parts in a protruding direction.
  • it may further include a terminal cover fixed to the bent part of the protection unit to cover at least one side of the receiving space of the protection unit.
  • a body part configured to cover the front or rear side of the receiving space of the protection part
  • It may include a locking portion configured to extend in a bent form from one end of the body portion to cover the upper or lower portion of the receiving space of the protective portion and to be supported by the upper or lower end of the protective portion.
  • the bent part of the protection part may be interposed between the first fixing rib and the second fixing rib.
  • a fixing protrusion protruding to support one end of the bent part may be formed on the second fixing rib.
  • It may further include a guide part provided at the other end of the body part and having a part inside to form an insertion groove.
  • the battery module may further include a side cover having an end coupled to the cover plate and configured to cover side portions of the plurality of battery cells.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes at least one or more of the battery modules.
  • the power storage device includes at least one or more of the battery module.
  • the battery module of the present invention includes a cover plate having an upper and lower open protective part, so that the connection member is selectively inserted from the top to the bottom, or the connection member is moved from the bottom to the top can be inserted into Accordingly, according to the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in the arrangement of the connecting member for electrically connecting various battery modules, thereby reducing a factor that may cause a short circuit due to contact with another cable with a damaged sheath. Ultimately, the battery module of the present invention can increase the fire safety of the battery pack.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing the state of the separated components of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial perspective view illustrating some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial perspective view illustrating some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a bottom perspective view illustrating a terminal cover of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial perspective view illustrating some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front view schematically showing a battery pack according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing the state of the separated components of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a partial perspective view showing some configurations of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 100 includes a plurality of battery cells 110 , an external terminal 120 , a bus bar assembly 160 , and a cover plate 130 . ) can be provided.
  • each of the plurality of battery cells 110 may be a pouch-type battery cell 110 .
  • the pouch-type battery cell 110 may include an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch.
  • electrode leads 112 and 111 may be formed at the front and rear ends of the battery cell 110 , respectively.
  • each of the plurality of battery cells 110 may include a positive terminal 112 and a negative terminal 111 at front and rear ends.
  • the battery pack 200 according to the present invention is not limited to the aforementioned pouch-type battery cell 110, and various battery cells 110 known at the time of the filing of the present invention may be employed.
  • the present invention may include a plurality of cartridges 180 in which an inner space is formed to accommodate a portion of each of the plurality of battery cells.
  • a plurality of cartridges 180 in which an inner space is formed to accommodate a portion of each of the plurality of battery cells.
  • six cartridges 180 may be provided between the seven battery cells. That is, the cartridge 180 may be disposed in a state interposed between the two battery cells.
  • the bus bar assembly 160 may include at least one bus bar 161 configured to electrically interconnect the plurality of battery cells 110 , and at least one bus bar 161 to be mounted outside. It may include at least two or more bus bar frames 162 configured. An external terminal 120 may be provided on the bus bar 161 located at the most distal end of the bus bars 161 .
  • the external terminal 120 may be configured to be electrically connected to the plurality of battery cells 110 .
  • the external terminal 120 may be a positive external terminal 120 or a negative external terminal 120 depending on polarity.
  • the positive external terminal may be located at the front with respect to the plurality of battery cells 110
  • the negative external terminal may be located at the rear with respect to the plurality of battery cells 110 .
  • the external terminal 120 may have a bolt shape protruding forward or a bolt shape protruding rearward.
  • the external terminal 120 may be threaded so that a nut can be screwed.
  • the external terminal 120 may be configured to be electrically connected to a power cable having a ring terminal.
  • the external terminal 120 may have a bolt shape protruding forward, and after the ring terminal of the power cable is inserted, it is fastened using a nut (not shown). can be The external terminal 120 may be insert-injected and coupled to the bus bar frame 162 .
  • the cover plate 130 may include an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material may be, for example, polyvinyl chloride or polyethylene terephthalate. However, the cover plate 130 is not limited to these materials, and any material having electrical insulation may be applied.
  • the cover plate 130 may be configured to cover at least one side of the plurality of battery cells 110 .
  • the cover plate 130 may have a plate shape extending in up, down, left, and right directions. The cover plate 130 may be positioned to cover the front or rear of the plurality of battery cells 110 .
  • the cover plate 130 may have an exposure hole P formed therein.
  • the exposure hole P may be formed by being perforated so that at least a portion of the external terminal 120 is exposed to the outside.
  • the cover plate 130 may include a protection part 131 .
  • the protection part 131 may be configured to cover a portion of the external terminal 120 penetrating through the exposure hole P.
  • the protection part 131 may have a plate shape protruding forward or backward from each of both sides of the exposure hole P in the left and right directions.
  • An accommodation space S for accommodating a portion of the external terminal 120 may be formed.
  • the accommodation space S may be a spaced space between the plate shapes protruding forward or rearward of the protection part 131 .
  • the protection part 131 may be configured such that the upper and lower portions of the accommodation space S are opened. That is, the protection part 131 is not formed to cover the upper and lower portions of the external terminal 120 , so that the connecting member 140 is inserted from the upper part to the lower part, or the connecting member 140 is inserted from the lower part. It may be configured to be inserted in an upward direction.
  • the present invention includes the cover plate 130 having the upper and lower protection parts 131 open, so that the connection member 140 is selectively inserted from the top to the bottom.
  • the connection member 140 may be inserted from the bottom to the top. Accordingly, according to the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in the arrangement of the power cables that electrically connect the various battery modules 100 , thereby reducing factors that may cause a short circuit due to contact with other cables with damaged coatings.
  • the battery module 100 of the present invention can increase the fire safety of the battery pack.
  • the battery module may include a side cover 170 .
  • the battery module may include two side covers 170 disposed on the left and right sides of the plurality of battery cells, respectively.
  • the side cover 170 may be configured to cover side portions of the plurality of battery cells.
  • the side cover 170 may be configured such that both ends in the front-rear direction are coupled to the cover plate 130 .
  • the rear end or the front end of the cover plate 130 may be welded to the front end or the rear end of the side cover 170 .
  • the rear end or the front end of the cover plate 130 may be hook-coupled to the front end or the rear end of the side cover 170 .
  • a hook is formed in a part (rear end or front end) of the cover plate 130 facing the side cover 170 , and the cover plate of the side cover 170 is provided with a hook.
  • a coupling groove to which the hook is coupled may be formed in a portion (a front end or a rear end) facing the 130 .
  • the battery module 100 may further include a connection member 140 .
  • the connection member 140 may include an extension part 141 and a connection terminal 142 .
  • the extension part 141 may be disposed to extend upward or downward from the receiving space S of the protection part 131 .
  • the connection terminal 142 may be connected to an end of the extension part 141 .
  • the connection terminal 142 may be configured to be electrically connected to the external terminal 120 .
  • connection member 140 may be a power cable or a bus bar. As shown in FIG. 3 , when the connection member 140 is a power cable, the connection member 140 may include an extension part 141 provided with an electric wire, and a connection terminal 142 having a ring shape. can The external terminal 120 may be inserted into the ring of the connection terminal 142 .
  • the connecting member 140 is a bus bar (not shown)
  • a hole into which the external terminal 120 is inserted may be formed at one end of the bus bar.
  • the bus bar may have an elongated shape to navigate other battery modules.
  • the other end of the bus bar may be in contact with an external terminal of the other battery module.
  • FIG. 4 is a partial perspective view illustrating some configurations of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a bottom perspective view showing the terminal cover of the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a state in which the terminal cover 150 is removed for convenience of drawing description
  • FIG. 4 shows a state in which the terminal cover 150 is coupled.
  • the protection part 131 of the battery module 100 may include extension parts 131a and bent parts 131b.
  • the extension parts 131a may extend forward or rearward from both sides of the exposure hole P of the cover plate 130 in the left and right directions, respectively.
  • the extension parts 131a may have a plate shape extending in the vertical direction.
  • the extension parts 131a may be positioned to be spaced apart from each other in the left and right directions.
  • bent parts 131b may be formed to extend from an end of each of the extension parts 131a in a protruding direction to be bent in a left or right direction.
  • one bent part 131b may have a shape bent in the right direction from the end of the extended part 131a located on the left in the protrusion direction.
  • the other bent part 131b may have a shape bent leftward from the end of the extension part 131a located on the relatively right side in the protrusion direction.
  • the battery module 100 may further include a terminal cover 150 .
  • the terminal cover 150 may include an electrically insulating plastic material.
  • the terminal cover 150 may include a metal material having an electrically insulating coating layer formed on the outside thereof.
  • the terminal cover 150 may be configured to cover at least one side of the accommodation space S of the protection unit 131 .
  • the terminal cover 150 may be configured to cover the front side of the accommodation space S of the protection part 131 .
  • the terminal cover 150 may be fixed to the bent part 131b of the protection part 131 .
  • the terminal cover 150 may be fixed to the bent part 131b by moving from the top to the bottom of the protection part 131 .
  • the terminal cover 150 may be fixed to the bent part 131b by moving from a lower portion to an upper portion of the protective part 131 .
  • the coupling structure of the terminal cover 150 and the bent part 131b will be described in more detail.
  • the present invention further includes a terminal cover 150 to cover at least one side of the accommodation space S of the protection part 131 , so that the battery module 100 is It is possible to more effectively prevent a conductive foreign material from flowing into the external terminal 120 . Accordingly, the present invention can prevent the battery module from causing an electrical short or short circuit with other components.
  • the terminal cover 150 of the battery module 100 may include a body part 151 and a locking part 152 .
  • the body part 151 may be configured to cover the front or rear side of the accommodation space S of the protection part 131 . That is, the main body 151 may be a portion extending in the vertical direction and the left and right directions of the terminal cover 150 .
  • the locking part 152 may be configured to cover an upper portion or a lower portion of the receiving space S of the protective part 131 .
  • the locking part 152 may extend from one end of the body part 151 in a bent form.
  • the locking part 152 may be formed to extend from the upper end of the body part 151 in a backward bent shape.
  • the locking part 152 may be configured to be supported by an upper end or a lower end of the protective part 131 .
  • the lower end of the locking part 152 of the terminal cover 150 may be supported upward by the upper end of the protection part 131 .
  • the locking part 152 of the terminal cover 150 may be located at the lower end of the protection unit 131 , and the upper end of the locking unit 152 may be supported in a downward direction by the lower end of the protection unit 131 .
  • the present invention includes a terminal cover 150 having a body portion 151 and a locking portion 152 , thereby accommodating space S of the protection portion 131 .
  • the locking part 152 is moved in the lower direction or the upper direction. can stop Accordingly, according to the present invention, it is possible to more effectively prevent a conductive external material from flowing into the external terminal 120 of the battery module 100 .
  • the terminal cover 150 can be easily fixed to the protection part 131, assembly processability can be improved.
  • the terminal cover 150 of the battery module 100 includes a first fixing rib 153 and a second fixing rib 154 .
  • the first fixing rib 153 may extend from the main body 151 to face the outer surface of the bent part 131b of the protection part 131 .
  • the first fixing rib 153 may be a rib extending from an end of the main body 151 .
  • the first fixing rib 153 may be positioned to face the outer surface of the bent part 131b of the protection unit 131 when the terminal cover 150 is fixed to the protection unit 131 . .
  • the second fixing rib 154 may extend from the main body 151 to face the inner surface of the bent part 131b of the protection part 131 .
  • a hook K configured to press the inner surface of the bent part 131b may be formed at an end of the second fixing rib 154 .
  • the second fixing rib 154 may be a rib extending from an end of the main body 151 .
  • the second fixing rib 154 may be positioned to face the inner surface of the bent part 131b of the protection unit 131 when the terminal cover 150 is fixed to the protection unit 131 . .
  • the terminal cover 150 may be inserted by sliding the bent part 131b of the protection part 131 into the space between the first and second fixing ribs 153 and 154 . have.
  • the second fixing rib 154 may be elastically deformed by being pressed by a worker. That is, the second fixing ribs 154 provided on both sides of the main body 151 may be mounted on the protection unit 131 while being moved to the inside of the terminal cover 150 by an operator. . Thereafter, the operator releases the pressing state of the second fixing rib 154 , so that the bent part 131b of the protection part 131 is moved to the first fixing rib 153 and the second fixing rib 154 . may be interposed between them. That is, in the terminal cover 150 , the bent part 131b of the protection unit 131 is interposed between the first fixing rib 153 and the second fixing rib 154 , so that the protection unit (131) can be fixed.
  • the second fixing rib 154 may be configured to be elastically bent. For example, when the terminal cover 150 is fixed to the protection unit 131 and the operator presses the second fixing rib 154 with a finger, the second fixing rib 154 is It may be separated from the inner surface of the bent part 131b.
  • a fixing protrusion 154p may be formed on the second fixing rib 154 of the terminal cover 150 of the battery module 100 according to another embodiment of the present invention.
  • the fixing protrusion 154p may have a shape that protrudes in a direction (rear or front) in which the protection unit 131 is positioned to support one end of the bent part 131b of the protection unit 131 .
  • fixing protrusions 154p may be provided on each of the second fixing ribs 154 provided on both sides of the main body 151 . .
  • the fixing protrusion 154p of the terminal cover 150 may be configured to support the lower end of the bent part 131b of the protection part 131 in an upward direction. That is, the terminal cover 150 can limit the movement of the terminal cover 150 in the lower direction by the locking part 152, and at the same time, the terminal cover 150 by the fixing protrusion 154p. 150) can be prevented from moving in the upward direction.
  • the terminal cover 150 of the present invention is fixed to the protection part 131 by having a fixing protrusion 154p protruding to support one end of the bent part 131b. can be maintained in a stable state. Accordingly, in the present invention, it is possible to prevent the terminal cover 150 from being separated from the protection part 131 of the cover plate 130 .
  • FIG. 6 is a partial perspective view illustrating some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the terminal cover 150 of the battery module 100 may further include a guide part 155 when compared to the terminal cover 150 of FIG. 5 .
  • Other components may be the same.
  • the guide part 155 may be provided at an upper end or a lower end of the main body 151 .
  • the terminal cover 150 may include a guide part 155 at the lower end thereof.
  • the guide part 155 may be formed with an insertion groove (H).
  • the insertion groove (H) may be formed by inserting a portion of the guide part 155 from the end.
  • the insertion groove (H) may be configured such that the extension portion 141 of the connection member 140 is inserted. That is, the guide part 155 can prevent the position of the extension part 141 of the connection member 140 from being changed during use by fixing the position of the extension part 141 of the connection member 140 . have.
  • the terminal cover 150 of the present invention includes the guide part 155 , so that the connection part of the connection member 140 connected to the external terminal 120 is moved by an external impact. can be effectively prevented. Accordingly, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit when the extension part 141 of the connection member 140 comes into contact with another conductive component or comes into contact with another cable ( 210 of FIG. 7 ).
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 200 includes at least one battery module 100 .
  • the battery pack 200 of the present invention may include three battery modules 100 arranged in one direction.
  • the external terminal 120 of the one battery module 100 may be electrically connected to the external terminal 120 of the other battery module 100 through the connection member 140 .
  • the extension portion of the connection member 140 extends downward from the receiving space of the protection unit, and then extends the other battery module 100 located on one side in a sail-bent form. can be
  • the present invention electrically connects the three battery modules 100 to each other.
  • the connecting power cable 140 may be disposed to extend downward from the receiving space of the protection unit 131 . Accordingly, in the present invention, it is possible to greatly reduce the possibility that a short circuit occurs when the power cable 140 is connected to another cable 210 , and thus safety can be improved.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • the extension part 141 of the connection member 140 extends upward from the receiving space of the protection part 131 , and then the other battery module 100 located at one side is removed. It can be extended in a nautical bent form.
  • the present invention electrically connects the three battery modules 100 to each other.
  • the connecting power cable 140 may be disposed to extend upwardly from the receiving space of the protection unit 131 . Accordingly, in the present invention, it is possible to greatly reduce the possibility that a short circuit occurs when the power cable 140 is connected to another cable 210 , and thus safety can be improved.
  • FIG. 9 is a front view schematically showing a battery pack according to still another embodiment of the present invention.
  • the battery pack 200 may have a different arrangement form of the battery module 100 , unlike the battery pack of FIG. 7 .
  • Each of the battery modules 100 of FIG. 9 together with FIG. 3 may have an arrangement by rotating the battery module 100 of FIG. 1 clockwise by 90 degrees.
  • the four battery modules 100 may be stacked in two stages.
  • a protection unit 131 may be positioned on the upper right side.
  • the power cable 140 extends from the receiving space S of the protection unit 131 to one side.
  • the power cable 140 extends from the receiving space of the protection unit 131 to the other side.
  • the power cables 140 that electrically connect the plurality of battery modules 100 can be arranged to extend in the shortest distance (straight line), so that the length between the power cables 140 . can be minimized.
  • the size, weight, and manufacturing cost of the battery pack 200 can be reduced, and the energy density and production efficiency of the battery pack 200 can be increased.
  • the battery pack may include a battery management device (not shown) capable of controlling charging and discharging of the battery module 100 .
  • the power storage device (not shown) according to an embodiment of the present invention includes at least one battery module 100 .
  • the power storage device may include a rack case configured to mount the battery module 100 .
  • battery module 110 battery cell
  • connection member 141 connection member 141
  • 142 extension part, connection terminal
  • first fixing rib first fixing rib
  • second fixing rib fixing projection
  • busbar assembly busbar, busbar frame

Landscapes

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

본 발명은 접속 부재의 배치 자유도를 높여, 제조 효율 및 에너지 밀도를 높인 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 전지셀, 복수의 전지셀과 전기적으로 연결되고 복수의 전지셀의 전방 또는 후방에 구비된 외부 단자, 및 전기 절연성을 가지고, 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되며, 외부 단자의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 노출구가 형성되고, 외부 단자의 일부분을 수용하는 수용 공간을 형성하도록 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가지고 수용 공간의 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트를 포함한다.

Description

배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접속 부재의 배치 자유도를 높여, 제조 효율 및 에너지 밀도를 높인 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 11월 27일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2020-0163271호에 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 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 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. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 배터리 모듈 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
종래기술의 배터리 팩은, 복수의 배터리 모듈을 구비하였다. 이러한 배터리 모듈은, 내부에 수용된 복수의 이차전지와 전기적으로 연결된 외부 단자를 구비하였다. 이러한 복수의 배터리 모듈 각각의 외부 단자는, 전력 케이블 또는 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결되었다. 또한, 종래기술의 배터리 팩은, 배터리 모듈 외에 다양한 부품들이 내장되므로, 전력 케이블 또는 버스바 외에, 센싱 케이블 등의 각종 케이블들이 내부에 배치될 필요가 있었다.
그러나, 종래기술의 배터리 모듈은, 외부 단자와 연결된 전력 케이블 또는 버스바의 배치 위치가 한 방향으로만 고정되어 있어, 상황에 따라 전력 케이블 또는 버스바의 배치 위치를 변경하는데 커다란 한계가 있었다. 이에 따라, 새로운 배터리 팩을 설계할 경우, 배터리 모듈의 배열에 따라, 전력 케이블 또는 버스바 배치를 변경해야 하므로, 매번 새로운 배터리 모듈을 설계해야 하는 번거로움이 있었다. 더욱이, 이러한 재설계로 인해 배터리 팩의 제조 비용과 제조 시간이 증가하는 문제가 있었다.
더욱이, 배터리 모듈의 전력 케이블 또는 버스바의 배치 위치를 변경할 수 없는 경우, 전력 케이블 또는 버스바의 길이가 길어지고 배치 형태가 매우 복잡 해져, 배터리 팩 내부에 사공간(dead zone)이 발생하게 되어, 배터리 팩의 공간 효율과 에너지 밀도를 감소되는 문제가 있었다.
나아가, 배치 위치를 변경할 수 없어, 불가피하게 전력 케이블 또는 버스바가 다른 케이블과 가까이 배치될 경우, 접속 부재들 간의 접촉이 발생되어 피복이 벗겨진 부분에서 합선이 발생될 가능성이 높았다. 이에 따라, 종래기술의 배터리 팩은, 합선으로 인한 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 접속 부재의 배치 자유도를 높여, 제조 효율 및 에너지 밀도를 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 전지셀;
상기 복수의 전지셀과 전기적으로 연결되고 상기 복수의 전지셀의 전방 또는 후방에 구비된 외부 단자; 및
전기 절연성을 가지고, 상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되며, 상기 외부 단자의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 노출구가 형성되고, 상기 외부 단자의 일부분을 수용하는 수용 공간을 형성하도록 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가지고 상기 수용 공간의 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트를 포함한다.
또한, 상기 보호부의 수용 공간으로부터 개방된 상부 또는 하부로 연장되도록 배치된 연장부, 및 상기 연장부의 단부와 연결되고 상기 외부 단자와 전기적으로 접속하도록 구성된 접속 단자를 구비한 접속 부재를 더 포함될 수 있다.
더욱이, 상기 보호부는,
상기 커버 플레이트의 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 연장된 연장 파트들; 및
상기 연장 파트들 각각의 돌출된 방향의 단부로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡 파트들을 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 보호부의 상기 수용 공간의 적어도 일측을 커버하도록 상기 보호부의 절곡 파트에 고정된 터미널 커버를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 터미널 커버는,
상기 보호부의 수용 공간의 전측 또는 후측을 커버하도록 구성된 본체부; 및
상기 보호부의 수용 공간의 상부 또는 하부를 커버하도록 상기 본체부의 일단부로부터 절곡된 형태로 연장되고 상기 보호부의 상단 또는 하단에 의해 지지되도록 구성된 걸림부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 터미널 커버는,
상기 보호부의 상기 절곡 파트의 외측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제1 고정 리브; 및
상기 보호부의 상기 절곡 파트의 내측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제2 고정 리브를 구비하고,
상기 보호부의 상기 절곡 파트는 상기 제1 고정 리브 및 상기 제2 고정 리브 사이에 개재될 수 있다.
더욱이, 상기 제2 고정 리브에는 상기 절곡 파트의 일단부를 지지하도록 돌출된 고정 돌기가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 터미널 커버는,
상기 본체부의 타단부에 구비되고 일부분이 내입되어 삽입홈이 형성된 가이드부를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈은, 단부가 상기 커버 플레이트와 결합되고 상기 복수의 전지셀의 측부를 커버하도록 구성된 사이드 커버를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트를 포함함으로써, 선택적으로 접속 부재가 상부에서 하부로 삽입되거나, 접속 부재가 하부에서 상부 방향으로 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 여러 배터리 모듈들을 전기적으로 연결하는 접속 부재의 배치의 자유도를 높일 수 있어, 피복이 훼손된 다른 케이블과 접촉되는 것으로 합선이 발생될 수 있는 요인을 줄일 수 있다. 궁극적으로 본 발명의 배터리 모듈은, 배터리 팩의 화재 안전성을 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 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리된 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 터미널 커버를 나타내는 저면 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
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 모듈의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리된 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 복수의 전지셀(110), 외부 단자(120), 버스바 어셈블리(160), 및 커버 플레이트(130)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 전지셀(110) 각각은, 파우치형 전지셀(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 7개의 파우치형 전지셀(110)이 좌우 방향(X 방향)으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치형 전지셀(110)은, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치를 구비할 수 있다.
더욱이, 도 2에서와 같이, 상기 전지셀(110)은 전단 및 후단 각각에 전극 리드(112, 111)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 전지셀(110) 각각은 양극 단자(112)와 음극 단자(111)가 전단 및 후단에 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 전지셀(110)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀(110)이 채용될 수 있다.
나아가, 본 발명은, 복수의 전지셀 각각의 일부분을 수용하도록 내부 공간이 형성된 복수의 카트리지(180)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 7개의 전지셀 사이 사이에는 6개의 카트리지(180)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 카트리지(180)는 2개의 전지셀 사이에 개재된 상태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 버스바 어셈블리(160)는, 상기 복수의 전지셀(110)을 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(161), 및 적어도 하나의 상기 버스바(161)를 외측에 탑재하도록 구성된 적어도 둘 이상의 버스바 프레임(162)을 구비할 수 있다. 상기 버스바(161)들 중 가장 말단에 위치한 상기 버스바(161)에는 외부 단자(120)가 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 단자(120)는, 상기 복수의 전지셀(110)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 외부 단자(120)는, 극성에 따라, 양극 외부 단자(120) 또는 음극 외부 단자(120)일 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 외부단자는 복수의 전지셀(110)을 기준으로 전방에 위치하고, 음극 외부단자는 복수의 전지셀(110)을 기준으로 후방에 위치할 수 있다. 상기 외부 단자(120)는, 전방으로 돌출된 볼트 형태 또는 후방으로 돌출된 볼트 형태일 수 있다.
또한, 상기 외부 단자(120)는 너트가 나사 결합될 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다. 또한, 상기 외부 단자(120)는, 링 단자를 구비한 전력 케이블과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 단자(120)는 전방으로 돌출된 볼트 형태를 가질 수 있고, 상기 전력 케이블의 링 단자가 삽입된 후, 너트(도시하지 않음)를 사용해 체결될 수 있다. 상기 외부 단자(120)는 인서트 사출되어, 상기 버스바 프레임(162)에 결합된 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 커버 플레이트(130)는, 전기 절연성 소재를 구비할 수 있다. 상기 전기 절연성 소재는 예를 들면, 폴리염화비닐, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다. 그러나, 커버 플레이트(130)는 이러한 소재들로만 한정되지 않고, 전기 절연성을 가진 소재라면 적용이 가능하다. 상기 커버 플레이트(130)는, 상기 복수의 전지셀(110)의 적어도 일측을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 커버 플레이트(130)는 상하 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 커버 플레이트(130)는 상기 복수의 전지셀(110)의 전방 또는 후방을 커버하도록 위치될 수 있다.
그리고, 상기 커버 플레이트(130)는 노출구(P)가 형성될 수 있다. 상기 노출구(P)는 상기 외부 단자(120)의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 천공되어 형성될 수 있다. 상기 커버 플레이트(130)는, 보호부(131)를 구비할 수 있다. 상기 보호부(131)는 상기 노출구(P)를 관통하고 있는 상기 외부 단자(120)의 일부분을 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 보호부(131)는, 상기 노출구(P)의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 외부 단자(120)의 일부분을 수용하는 수용 공간(S)을 형성할 수 있다. 상기 수용 공간(S)은, 상기 보호부(131)의 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상들 사이의 이격된 공간일 수 있다. 상기 보호부(131)는, 상기 수용 공간(S)의 상부 및 하부가 개방되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 보호부(131)는, 상기 외부 단자(120)의 상부 및 하부를 커버하는 부분이 형성되지 않아, 접속 부재(140)가 상부에서 하부로 삽입되거나, 접속 부재(140)가 하부에서 상부 방향으로 삽입되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상부 및 하부가 개방된 보호부(131)를 구비한 커버 플레이트(130)를 포함함으로써, 선택적으로 접속 부재(140)가 상부에서 하부로 삽입되거나, 접속 부재(140)가 하부에서 상부 방향으로 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 여러 배터리 모듈(100)들을 전기적으로 연결하는 전력 케이블의 배치의 자유도를 높일 수 있어, 피복이 훼손된 다른 케이블과 접촉되는 것으로 합선이 발생될 수 있는 요인을 줄일 수 있다. 궁극적으로 본 발명의 배터리 모듈(100)은, 배터리 팩의 화재 안전성을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 상기 배터리 모듈은, 사이드 커버(170)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈은, 상기 복수의 전지셀의 좌측 및 우측 각각에 배치된 2개의 사이드 커버(170)를 구비할 수 있다. 상기 사이드 커버(170)는 상기 복수의 전지셀의 측부를 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 사이드 커버(170)는 전후 방향의 양 단부가 상기 커버 플레이트(130)와 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 커버 플레이트(130)의 후단부 또는 전단부가 상기 사이드 커버(170)의 전단부 또는 후단부와 용접 결합될 수 있다. 또는, 상기 커버 플레이트(130)의 후단부 또는 전단부가 상기 사이드 커버(170)의 전단부 또는 후단부와 후크 결합될 수 있다. 예를 들면, 도면에 도시하진 않았으나, 상기 커버 플레이트(130)의 상기 사이드 커버(170)의 대면하는 일부분(후단부 또는 전단부)에는 후크가 형성되고, 상기 사이드 커버(170)의 상기 커버 플레이트(130)와 대면하는 일부분(전단부 또는 후단부)에는 상기 후크가 결합되는 결합홈이 형성될 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 접속 부재(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 접속 부재(140)는, 연장부(141) 및 접속 단자(142)를 구비할 수 있다. 상기 연장부(141)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)으로부터 개방된 상부 또는 하부로 연장되도록 배치될 수 있다. 상기 접속 단자(142)는 상기 연장부(141)의 단부에 연결될 수 있다. 상기 접속 단자(142)는 상기 외부 단자(120)와 전기적으로 접속하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 접속 부재(140)는 전력 케이블 또는 버스바일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 접속 부재(140)가 전력 케이블일 경우, 상기 접속 부재(140)는 전선이 구비된 연장부(141), 및 링 형태를 가진 접속 단자(142)를 구비할 수 있다. 상기 접속 단자(142)의 링에 상기 외부 단자(120)가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 접속 부재(140)가 버스바(도시하지 않음)일 경우, 상기 버스바는 일측 단부에 상기 외부 단자(120)가 삽입되는 홀이 형성될 수 있다. 상기 버스바는 다른 배터리 모듈을 항해 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 버스바는 타측 단부가 상기 다른 배터리 모듈의 외부 단자와 접촉될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 터미널 커버를 나타내는 저면 사시도이다. 참고로, 도 3에서는, 도면 설명의 편의를 위해 터미널 커버(150)를 제거한 모습을 나타냈고, 도 4에서는 터미널 커버(150)가 결합된 모습을 나타냈다.
도 3과 함께 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 보호부(131)는, 연장 파트(131a)들, 및 절곡 파트(131b)들을 구비할 수 있다. 상기 연장 파트(131a)들은, 상기 커버 플레이트(130)의 상기 노출구(P)의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 연장 파트(131a)들은 상하 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 연장 파트(131a)들은 서로 좌우 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.
또한, 상기 절곡 파트(131b)들은, 상기 연장 파트(131a)들 각각의 돌출된 방향의 단부로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 절곡 파트(131b)는 상대적으로 좌측에 위치한 연장 파트(131a)의 돌출 방향의 단부로부터 우 방향으로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 다른 절곡 파트(131b)는 상대적으로 우측에 위치한 연장 파트(131a)의 돌출 방향의 단부로부터 좌 방향으로 절곡된 형태를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 터미널 커버(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 터미널 커버(150)은 전기 절연성의 플라스틱 소재를 구비할 수 있다. 또는 상기 터미널 커버(150)는 외측에 전기 절연성 코팅층이 형성된 금속 소재를 구비할 수 있다. 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 상기 수용 공간(S)의 적어도 일측을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 전방측을 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)에 고정될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)는 상기 보호부(131)의 상부에서 하부 방향으로 이동하여 상기 절곡 파트(131b)에 고정될 수 있다. 또는, 상기 터미널 커버(150)는 상기 보호부(131)의 하부에서 상부 방향으로 이동하여 상기 절곡 파트(131b)에 고정될 수 있다. 이후, 상기 터미널 커버(150)와 상기 절곡 파트(131b)의 결합 구조를 좀더 구체적으로 설명하겠다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 보호부(131)의 상기 수용 공간(S)의 적어도 일측을 커버하도록 터미널 커버(150)를 더 포함함으로써, 상기 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)로 전도성의 외부 물질이 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 배터리 모듈이 다른 구성들과 전기적 단락 내지 합선이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)는, 본체부(151), 및 걸림부(152)를 구비할 수 있다. 상기 본체부(151)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 전측 또는 후측을 커버하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 본체부(151)는, 상기 터미널 커버(150)의 상하 방향과 좌우 방향으로 연장된 부분일 수 있다.
또한, 상기 걸림부(152)는, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 상부 또는 하부를 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 걸림부(152)는 상기 본체부(151)의 일단부로부터 절곡된 형태로 연장될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 걸림부(152)는 상기 본체부(151)의 상단으로부터 후방으로 절곡된 형태로 연장되어 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 걸림부(152)는, 상기 보호부(131)의 상단 또는 하단에 의해 지지되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)의 상기 걸림부(152)는 하단은 상기 보호부(131)의 상단에 의해 상부 방향으로 지지될 수 있다. 도면에 나타내진 않았으나, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)에 하부에서 상부 방향으로 이동하여 고정될 경우, 상기 터미널 커버(150)의 상기 걸림부(152)는 상기 보호부(131)의 하단에 위치할 수 있고, 상기 걸림부(152)의 상단은 상기 보호부(131)의 하단에 의해 하부 방향으로 지지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 본체부(151), 및 걸림부(152)를 구비한 터미널 커버(150)를 포함함으로써, 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)의 상부 또는 하부를 커버할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 걸림부(152)가 상기 보호부(131)의 상단 또는 하단에 지지되는 것으로, 상기 터미널 커버(150)가 하부 방향 또는 상부 방향으로 이동되는 것을 저지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)로 전도성의 외부 물질이 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 터미널 커버(150)를 손쉽게 상기 보호부(131)에 고정시킬 수 있어, 조립 공정성을 높일 수 있다.
한편, 다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)는, 제1 고정 리브(153) 및 제2 고정 리브(154)를 구비할 수 있다. 상기 제1 고정 리브(153)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)의 외측면과 대면하도록 상기 본체부(151)로부터 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 고정 리브(153)는, 상기 본체부(151)의 단부로부터 연장된 리브일 수 있다. 상기 제1 고정 리브(153)는, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)에 고정될 경우, 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)의 외측면에 대면하도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 제2 고정 리브(154)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)의 내측면과 대면하도록 상기 본체부(151)로부터 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 제2 고정 리브(154)의 단부는 상기 절곡 파트(131b)의 내측면을 가압하도록 구성된 후크(K)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 고정 리브(154)는, 상기 본체부(151)의 단부로부터 연장된 리브일 수 있다. 상기 제2 고정 리브(154)는, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)에 고정될 경우, 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)의 내측면에 대면하도록 위치될 수 있다.
즉, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)가 상기 제1 고정 리브(153) 및 제2 고정 리브(154)에 사이 공간에 슬라이드 이동하여 삽입될 수 있다. 이때, 상기 제2 고정 리브(154)는, 작업자에 의해 가압되어 탄성적으로 변형될 수 있다. 즉, 상기 본체부(151) 양측에 구비된 상기 제2 고정 리브(154)는, 작업자에 의해 상기 터미널 커버(150)의 안쪽으로 이동된 상태에서, 상기 보호부(131)에 탑재될 수 있다. 이후, 작업자가 상기 제2 고정 리브(154)의 가압 상태를 해제하여, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)가 상기 제1 고정 리브(153) 및 상기 제2 고정 리브(154) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)가 상기 제1 고정 리브(153) 및 상기 제2 고정 리브(154) 사이에 개재되는 것에 의해 상기 보호부(131)에 고정될 수 있다.
또한, 상기 제2 고정 리브(154)는, 탄력적으로 절곡되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 터미널 커버(150)가 상기 보호부(131)에 고정되어 있을 경우, 작업자가 손가락으로 상기 제2 고정 리브(154)를 가압할 경우, 상기 제2 고정 리브(154)는 상기 절곡 파트(131b)의 내측면으로부터 분리될 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)의 제2 고정 리브(154)에는 고정 돌기(154p)가 형성될 수 있다. 상기 고정 돌기(154p)는, 상기 보호부(131)의 상기 절곡 파트(131b)의 일단부를 지지하도록 상기 보호부(131)가 위치한 방향(후방 또는 전방)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 본체부(151) 양측에 구비된 제2 고정 리브(154)들 각각에 고정 돌기(154p)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)의 고정 돌기(154p)는 상기 보호부(131)의 절곡 파트(131b)의 하단부를 상부 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 터미널 커버(150)는, 상기 걸림부(152)에 의해 하부 방향으로 상기 터미널 커버(150)가 이동되는 것을 제한할 수 있고, 동시에, 상기 고정 돌기(154p)에 의해 상기 터미널 커버(150)가 상부 방향으로 이동되는 것을 저지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 터미널 커버(150)는, 상기 절곡 파트(131b)의 일단부를 지지하도록 돌출된 고정 돌기(154p)를 구비함으로써, 상기 보호부(131)에 고정된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 터미널 커버(150)가 상기 커버 플레이트(130)의 상기 보호부(131)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성들을 나타내는 부분 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 터미널 커버(150)는, 도 5의 터미널 커버(150)와 비교할 경우, 가이드부(155)가 더 구비될 수 있다. 그외 나머지 구성들은 동일할 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드부(155)는, 상기 본체부(151)의 상단부 또는 하단부에 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 커버(150)는, 하단부에 가이드부(155)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(155)는 삽입홈(H)이 형성될 수 있다. 상기 삽입홈(H)은, 상기 가이드부(155)의 일부분이 단부로부터 내입되어 형성될 수 있다. 상기 삽입홈(H)은, 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)가 삽입되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 가이드부(155)는 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)의 위치를 고정하여, 사용 중에 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)의 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 터미널 커버(150)는 가이드부(155)를 구비함으로써, 상기 외부 단자(120)와 연결된 접속 부재(140)의 연결부가 외부 충격에 의해 이동되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 상기 접속 부재(140)의 상기 연장부(141)가 다른 전도성 부품과 접촉하거나, 다른 케이블(도 7의 210)과 접촉되어 합선이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 상기 배터리 모듈(100)을 적어도 하나 이상 포함한다. 예를 들면, 도 7에서와 같이, 본 발명의 배터리 팩(200)은 일방향으로 배열된 3개의 배터리 모듈(100)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 하나의 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)는 다른 배터리 모듈(100)의 외부 단자(120)와 상기 접속 부재(140)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 접속 부재(140)의 연장부는 상기 보호부의 수용 공간으로부터 하부 방향으로 연장된 후, 일측에 위치한 다른 배터리 모듈(100)을 항해 절곡된 형태로 연장될 수 있다.
예를 들어, 3개의 배터리 모듈(100)들 각각의 보호부(131) 상부에 다른 케이블(210)이 수평 방향으로 연장되어 배치될 경우, 본 발명은, 3개의 배터리 모듈(100)들을 전기적으로 연결하는 전력 케이블(140)을 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 하부 방향으로 연장되도록 배치시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 전력 케이블(140)이 다른 케이블(210)과 접속하는 것에 의해 합선이 발생될 가능성을 크게 줄일 수 있어, 안전성을 높일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2와 함께 도 8을 참조하면, 상기 접속 부재(140)의 연장부(141)는 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 상부 방향으로 연장된 후, 일측에 위치한 다른 배터리 모듈(100)을 항해 절곡된 형태로 연장될 수 있다.
예를 들어, 3개의 배터리 모듈(100)들 각각의 보호부(131) 아래에 다른 케이블(210)이 수평 방향으로 연장되어 배치될 경우, 본 발명은, 3개의 배터리 모듈(100)들을 전기적으로 연결하는 전력 케이블(140)을 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 상부 방향으로 연장되도록 배치시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 전력 케이블(140)이 다른 케이블(210)과 접속하는 것에 의해 합선이 발생될 가능성을 크게 줄일 수 있어, 안전성을 높일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 도 7의 배터리 팩과 달리, 배터리 모듈(100)의 배치 형태가 다를 수 있다.
도 3과 함께 도 9의 배터리 모듈(100)들 각각은, 도 1의 배터리 모듈(100)을 시계 방향으로 90도 회전하여 배치를 가질 수 있다. 4개의 배터리 모듈(100)이 2단으로 적층된 형태를 가질 수 있다. 4개의 배터리 모듈(100)은, 상단 우측에 보호부(131)가 위치될 수 있다. 4개의 배터리 모듈(100)의 중심을 기준으로 좌측에 위치한 배터리 모듈(100)은, 상기 전력 케이블(140)이 상기 보호부(131)의 수용 공간(S)으로부터 일측으로 연장되어 있다. 4개의 배터리 모듈(100)의 중심을 기준으로 우측에 위치한 배터리 모듈(100)은, 상기 전력 케이블(140)이 상기 보호부(131)의 수용 공간으로부터 타측으로 연장되어 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩은, 복수의 배터리 모듈(100)을 전기적으로 연결하는 상기 전력 케이블(140)이 최단 거리(직선)로 연장되도록 배치할 수 있어, 전력 케이블(140)의 간의 길이를 최소화할 수 있다. 궁극적으로, 본 발명은, 배터리 팩(200)의 크기, 무게, 및 제조 비용이 감소하고, 배터리 팩(200)의 에너지 밀도, 생산 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈(100)의 충방전을 제어할 수 있는 배터리 관리 장치(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(도시하지 않음)는, 상기 배터리 모듈(100)을 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 전력 저장 장치는, 상기 배터리 모듈(100)을 탑재하도록 구성된 랙 케이스를 구비할 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]
100: 배터리 모듈 110: 전지셀
120: 외부 단자 130: 커버 플레이트
P: 노출구 S: 수용 공간
131: 보호부 131a, 131b: 연장 파트, 절곡 파트
140: 접속 부재 141, 142: 연장부, 접속 단자
150: 터미널 커버 151, 152: 본체부, 걸림부
153, 154, 154p: 제1 고정 리브, 제2 고정 리브, 고정 돌기
155: 가이드부 H: 삽입홈
160, 161, 162: 버스바 어셈블리, 버스바, 버스바 프레임
170: 사이드 커버 카트리지: 180
200: 배터리 팩

Claims (11)

  1. 복수의 전지셀;
    상기 복수의 전지셀과 전기적으로 연결되고 상기 복수의 전지셀의 전방 또는 후방에 구비된 외부 단자; 및
    전기 절연성을 가지고, 상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되며, 상기 외부 단자의 적어도 일부분이 외부로 노출되도록 노출구가 형성되고, 상기 외부 단자의 일부분을 수용하는 수용 공간을 형성하도록 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 돌출된 플레이트 형상을 가지고 상기 수용 공간의 상부 및 하부가 개방된 보호부를 구비한 커버 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호부의 수용 공간으로부터 개방된 상부 또는 하부로 연장되도록 배치된 연장부, 및 상기 연장부의 단부와 연결되고 상기 외부 단자와 전기적으로 접속하도록 구성된 접속 단자를 구비한 접속 부재
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호부는,
    상기 커버 플레이트의 상기 노출구의 좌우 방향의 양측부 각각으로부터 전방 또는 후방으로 연장된 연장 파트들; 및
    상기 연장 파트들 각각의 돌출된 방향의 단부로부터 좌 방향 또는 우 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡 파트들을 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호부의 상기 수용 공간의 적어도 일측을 커버하도록 상기 보호부의 절곡 파트에 고정된 터미널 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 터미널 커버는,
    상기 보호부의 수용 공간의 전측 또는 후측을 커버하도록 구성된 본체부; 및
    상기 보호부의 수용 공간의 상부 또는 하부를 커버하도록 상기 본체부의 일단부로부터 절곡된 형태로 연장되고 상기 보호부의 상단 또는 하단에 의해 지지되도록 구성된 걸림부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 터미널 커버는,
    상기 보호부의 상기 절곡 파트의 외측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제1 고정 리브; 및
    상기 보호부의 상기 절곡 파트의 내측면과 대면하도록 상기 본체부로부터 연장된 제2 고정 리브
    를 구비하고,
    상기 보호부의 상기 절곡 파트는 상기 제1 고정 리브 및 상기 제2 고정 리브 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 고정 리브에는 상기 절곡 파트의 일단부를 지지하도록 돌출된 고정 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 터미널 커버는,
    상기 본체부의 타단부에 구비되고 일부분이 내입되어 삽입홈이 형성된 가이드부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    단부가 상기 커버 플레이트와 결합되고 상기 복수의 전지셀의 측부를 커버하도록 구성된 사이드 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항 내지 제9항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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