WO2024117431A1 - 배터리 서브 모듈 - Google Patents

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WO2024117431A1
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battery
module
present
bus bar
battery cells
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PCT/KR2023/009705
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정기택
정혜미
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery submodule.
  • lithium secondary batteries have little memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so they can be freely charged and discharged. It is receiving attention for its extremely low self-discharge rate and high energy density.
  • a lithium secondary battery mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which positive and negative electrode plates coated with the positive and negative electrode active materials are disposed with a separator in between, and an exterior material, that is, a battery case, that seals and stores the electrode assembly together with an electrolyte.
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • secondary batteries have been widely used for driving or energy storage not only in small devices such as portable electronic devices, but also in medium to large devices such as electric vehicles and energy storage systems (ESS).
  • ESS electric vehicles and energy storage systems
  • a plurality of these secondary batteries can be electrically connected and stored together inside a module case to form one battery module. Additionally, multiple such battery modules can be connected to form one battery pack.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems and other problems.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery sub-module capable of suppressing heat propagation.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery submodule with reduced size or weight.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery submodule with a simplified structure.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery sub-module with improved assemblyability or productivity.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery sub-module with a sealed interior.
  • a battery sub-module for achieving the above object includes a plurality of battery cells stacked in left and right directions, each of which has at least one electrode lead protruding toward the front; an upper case including a front plate that covers the front side of the plurality of battery cells and a top plate that extends rearward from the front plate and covers the upper side of the plurality of battery cells; In addition, it may include a lower case that is coupled to the upper case and accommodates the plurality of battery cells together with the upper case.
  • front plate and the top plate may be formed integrally.
  • the upper case may further include a rear plate extending from the top plate and covering rear sides of the plurality of battery cells.
  • front plate, top plate, and rear plate may be formed as one piece.
  • At least one of the upper case and the lower case may further include a plurality of metal materials.
  • it may further include an adhesive member disposed between neighboring battery cells among the plurality of battery cells.
  • the upper case includes: a hole formed in the front plate; In addition, it may further include a bus bar located in the hole and electrically connected to the electrode leads of the plurality of battery cells.
  • it may further include a gasket located between the hole and the bus bar and electrically insulating the bus bar and the front plate.
  • gasket may extend along the circumference of the bus bar and seal between the hole and the bus bar.
  • the bus bar may further include a side surface extending toward the plurality of battery cells, and electrode leads of the plurality of battery cells may be connected to the side surface.
  • it may further include a sensor located outside the upper case and electrically connected to the bus bar.
  • a battery module according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes two or more battery sub-modules according to the present invention.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes two or more battery sub-modules according to the present invention.
  • a vehicle according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes two or more battery sub-modules according to the present invention.
  • a battery sub-module capable of suppressing heat propagation can be provided.
  • a battery sub-module with a reduced size or weight can be provided.
  • a battery sub-module with a simplified structure can be provided.
  • a battery sub-module with improved assemblyability or productivity can be provided.
  • a battery sub-module having a sealed interior can be provided.
  • the present invention may have various other effects, and these will be described in each implementation configuration, or the description of effects that can be easily inferred by those skilled in the art will be omitted.
  • Figure 1 is a perspective view showing the configuration of a battery sub-module in isolation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a battery sub-module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a diagram showing a plurality of battery cells according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram showing the combination of a bus bar, a gasket, and an upper case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a portion of the cross-sectional configuration along the cutting line A-A' in FIG. 1.
  • Figure 6 is a diagram showing the combination of a bus bar and a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7 to 9 are cross-sectional views taken along the cutting line B-B' of FIG. 6, showing the joined portion of the bus bar and the battery cell.
  • 10 to 12 are diagrams showing the combination of an upper case and a lower case according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is a diagram showing a plurality of battery sub-modules provided and interconnected according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 14 is a diagram showing a battery module including a plurality of battery sub-modules according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a diagram showing a battery pack including a plurality of battery sub-modules according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a diagram showing a vehicle equipped with a plurality of battery sub-modules according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view showing the configuration of the battery sub-module 200 in isolation according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram showing a battery sub-module 200 according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the battery sub-module 200 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells (100, 100a, 100b, 100c, 100d), an upper case 210, and a lower case 240. ) may include.
  • the battery submodule 200 may be referred to as a cell bank 200 or a cell assembly 200.
  • the battery sub-module 200 may include a smaller number of battery cells 100 than a typical battery module.
  • the battery sub-module 200 is a smaller unit than a typical battery module, and two or more battery sub-modules 200 may be included in one battery module.
  • a plurality of battery cells included in one battery module may be grouped by a predetermined number, and each grouped unit may become a battery sub-module 200.
  • the battery sub-module 200 may be smaller in size or have a simpler structure than a typical battery module.
  • the battery cells 100 may be provided in plural numbers.
  • the plurality of battery cells 100 may be 2 to 4 battery cells 100.
  • Each of the plurality of battery cells 100 may have at least one electrode lead (103, 103a, 103b, 103c, 103d) protruding toward the front. Additionally, each of the plurality of battery cells 100 may have another electrode lead 103 protruding toward the rear side.
  • the plurality of battery cells 100 may be pouch-type secondary batteries.
  • a pouch-type secondary battery may be configured with an electrode assembly and an electrolyte stored inside a pouch exterior material.
  • the pouch exterior material may be configured to seal the edges of two pouches in which the electrode assembly and electrolyte are stored.
  • a pouch-type secondary battery may be configured with a storage portion located in the center and a sealing portion surrounding the periphery.
  • the pouch-type secondary battery may be configured in a square shape with four corners, and three or four of the four corners may be sealed.
  • the upper case 210 may include a front plate 212.
  • the front plate 212 may cover the front side of the plurality of battery cells 100.
  • the upper case 210 may include a top plate 211.
  • the top plate 211 may extend rearward from the front plate 212.
  • the top plate 211 may be configured to cover the upper side of the plurality of battery cells 100.
  • the top plate 211 and the front plate 212 may form a space, and a plurality of battery cells 100 may be accommodated in the space formed by the top plate 211 and the front plate 212.
  • the upper case 210 may be made of metal material.
  • the lower case 240 may be combined with the upper case 210.
  • the lower case 240 may form a space, and a plurality of battery cells 100 may be accommodated in the space formed by the lower case 240.
  • the upper case 210 and lower case 240 can accommodate a plurality of battery cells 100 together.
  • the lower case 240 may be made of a metal material.
  • the upper case 210 and lower case 240 may form the exterior of the battery sub-module 200.
  • a plurality of battery cells are grouped into battery sub-modules 200, which can be said to be smaller units than conventional battery modules, and these battery sub-modules 200 are composed of a relatively small number of battery cells. It may include a battery cell 100. Accordingly, by controlling thermal events on a per battery sub-module 200 basis, damage from thermal events that may occur from the battery cell 100 can be minimized.
  • the battery cell 100 can be suppressed from propagating thermal events outside the battery sub-module 200 including.
  • the upper case 210 and lower case 240 of the battery sub-module 200 can block flame or venting gas generated from the battery cell 100 from leaking out of the battery sub-module 200. .
  • the damage range of the thermal event may be limited to the battery sub-module 200 including the battery cell 100 in which the thermal event occurred.
  • the battery submodule 200 in which no thermal event has occurred may be protected from the thermal event, and the overall thermal stability of the battery pack or product may be improved.
  • battery cells can be managed in smaller units than in the case where a typical battery module is adopted. Because of this, replacement or repair of battery cells may be easy.
  • the parts that make up the exterior of the battery sub-module 200 are composed of the upper case 210 and the lower case 240, so the number of parts of the battery sub-module 200 is reduced to that of a typical battery. It may be less than the number of parts in the module. Because of this, the structure of the battery sub-module 200 can be simplified, and the assembly or productivity of the battery sub-module 200 can be improved.
  • the front plate 212 and top plate 211 of the battery sub-module 200 may be formed integrally.
  • the front plate 212 and the top plate 211 may be formed by bending one plate.
  • the structure or manufacturing process of the upper case 210 can be simplified. Because of this, the assembly quality or productivity of the battery sub-module 200 may be improved. Additionally, the weight of the battery sub-module 200 can be reduced. Additionally, according to this implementation configuration, since there is no gap between the front plate 212 and the top plate 211, leakage of flame or gas through the gap can be prevented.
  • the upper case 210 of the battery sub-module 200 may further include a rear plate 213, as shown in FIG. 1.
  • the rear plate 213 may extend from the top plate 211.
  • the rear plate 213 may cover the rear side of the plurality of battery cells 100.
  • the rear plate 213 may extend downward from the rear end of the top plate 211 and face the front plate 212.
  • the rear plate 213 may be made of metal material.
  • a plurality of battery cells 100 can be accommodated in the space formed by the front plate 212, top plate 211, and rear plate 213.
  • the plurality of battery cells may not be exposed to the outside due to the upper cover, and thermal events that may occur from the plurality of battery cells may be prevented from propagating to the outside.
  • the front plate 212, top plate 211, and rear plate 213 of the battery sub-module 200 may be formed integrally.
  • the front plate 212, top plate 211, and rear plate 213 may be formed by bending one plate.
  • the structure or manufacturing process of the upper case 210 can be simplified. Because of this, the assembly quality or productivity of the battery sub-module 200 may be improved. Additionally, the weight of the battery sub-module 200 can be reduced. Additionally, according to this implementation configuration, there is no gap between the rear plate 212 and the top plate 211, so leakage of flame or gas through the gap can be prevented.
  • Figure 3 is a diagram showing a plurality of battery cells 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery sub-module 200 may further include an adhesive member 120.
  • the adhesive member 120 may be disposed between neighboring battery cells 100 among the plurality of battery cells 100 .
  • the adhesive member 120 may be a double-sided tape.
  • a plurality of battery cells 100 may be fixed to each other by the adhesive member 120.
  • the plurality of battery cells 100 are fixed to each other, so that the alignment of the plurality of battery cells 100 can be stably maintained and the coupling with other components can be improved.
  • the battery sub-module 200 may further include a pad 110, as shown in FIG. 3.
  • the pad 110 may be attached to the side surface 105a of the outermost battery cells 100a and 100d among the plurality of battery cells 100.
  • An adhesive member 120 may be disposed between the pad 110 and the side surface of the battery cell 100a.
  • Pad 110 may have electrical insulating properties.
  • the pad 100 may include a silicone material.
  • the pad 110 can electrically insulate the plurality of battery cells 100 from other adjacent components and improve the electrical stability of the battery sub-module 200.
  • FIG. 4 is a diagram showing the combination of the bus bar 230, the gasket 220, and the upper case 210 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a portion of the cross-sectional configuration along the cutting line A-A' in FIG. 1.
  • Figure 6 is a diagram showing a bus bar 230 and a battery cell 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the upper case 210 of the battery sub-module 200 may further include a hole 212a formed in the front plate 212.
  • the hole 212a may be formed in a square shape.
  • the hole 212a may penetrate the front plate 212.
  • the upper case 210 may further include a bus bar 230.
  • the bus bar 230 may be located in the hole 212a and may be electrically connected to the electrode leads 103 of the plurality of battery cells 100.
  • the bus bar 230 may have a bar shape or a block shape.
  • the bus bar 230 may be referred to as a block (230), a busbar block (230), or a bus block (230).
  • the bus bar 230 can collect the output of a plurality of battery cells 100, and the output of the battery sub-module 200 can be configured differently depending on the number of battery cells 100. there is.
  • the bus bar 230 can be easily mounted on the upper case 210, and the coupled state can be stably maintained after the bus bar 230 is mounted.
  • the upper case 210 of the battery sub-module 200 may further include a gasket 220.
  • the gasket 220 may be located between the hole 212a and the bus bar 230.
  • the gasket 220 may electrically insulate the bus bar 230 and the front plate 212.
  • the gasket 220 may include a silicon material.
  • the gasket 220 can prevent contact between the bus bar 230 and the front plate 212 and prevent power output from the plurality of battery cells 100 from leaking. there is. Accordingly, the electrical stability of the battery sub-module 200 can be improved.
  • the gasket 220 of the battery sub-module 200 may extend along the circumference of the bus bar 230.
  • the bus bar 230 has a square bar shape and the hole 212a of the front plate 212 has a square shape
  • the gasket 220 may have a square shape with the hole 224 formed therein.
  • the gasket 220 may seal between the hole 224 and the bus bar 230.
  • the front plate 212 may be combined with the gasket 220 and the bus bar 230.
  • the gasket 220 may be assembled, fitted, fixed, glued, or coupled to the hole 212a of the front plate 212.
  • the bus bar 230 may be assembled, fitted, fixed, glued, or coupled to the hole 224 of the gasket 220.
  • the gasket 220 may include a first part 221 that is in contact with, fixed to, or coupled to the front surface of the front plate 212 .
  • the first part 221 may cover the front surface of the front plate 212.
  • the gasket 220 may include a second part 222 that is in contact with, fixed to, or coupled to the back of the front plate 212.
  • the second part 222 may cover the rear side of the front plate 212.
  • the gasket 220 may include a third part 223 connecting the first part 221 and the second part 222.
  • the third part 223 may be in contact with the front plate 212 and the bus bar 230.
  • the hole in the front plate can be sealed by the gasket 220 and the bus bar. Accordingly, the inflow and outflow of materials into and out of the battery sub-module can be blocked. Moreover, due to this, even if a thermal event occurs inside the battery sub-module, it can be blocked from propagating to the outside.
  • the assemblage or productivity of the battery sub-module 200 can be improved by inserting the bus bar 230 into the hole 224 and combining it with the gasket 220.
  • assembly or productivity of the battery sub-module 200 can be improved by inserting the gasket 220 into the hole 212a and combining it with the front plate 212. Additionally, in this case, the coupling force and sealing force between the gasket 220 and the front plate 212 can be stably secured.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams schematically showing some configurations of battery sub-modules according to various embodiments of the present invention.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams illustrating various embodiments of the coupling portion of the bus bar 230 and the battery cell 100 among the cross-sectional configurations taken along the cutting line B-B' of FIG. 6.
  • the bus bar 230 of the battery sub-module 200 further includes side surfaces 233 and 234 extending toward the plurality of battery cells 100. can do.
  • the bus bar 230 may include a front surface 231, a rear surface 232 facing the front surface 231, and sides 233 and 234 connecting the front surface 231 and the rear surface 232.
  • the sides 233 and 234 may have a right side 233 and a left side 234.
  • the electrode leads 103 of the plurality of battery cells 100 may be connected to the sides 233 and 234 of the bus bar 230.
  • the electrode lead 103 and the bus bar 230 may be connected through laser welding and form a welded portion W1.
  • the laser for welding can be irradiated in the +y-axis or -y-axis direction.
  • two battery cells 100a and 100b may be connected to one bus bar 230.
  • the electrode lead 103a of the first battery cell 100a may be contact-connected to the right side 233 of the bus bar 230, and a welding portion W2a may be formed.
  • the electrode lead 103b of the second battery cell 100b may be connected to the seat surface 234 of the bus bar 230, and a welding portion W2b may be formed.
  • three battery cells 100a, 100b, and 100c may be connected to one bus bar 230.
  • the electrode lead 103b of the second battery cell 100b may be contact-connected to the right side 233 of the bus bar 230, and a welding portion W3a may be formed.
  • the electrode lead 103a of the first battery cell 100a may be contact-connected to the electrode lead 103b of the second battery cell 100b, and a welding portion W4a may be formed. That is, two or more electrode leads can be stacked on one surface of the bus bar 230 and then welded together with the bus bar 230.
  • the electrode lead 103c of the third battery cell 100c may be contact-connected to the seat surface 234 of the bus bar 230, and a welding portion W3b may be formed.
  • four battery cells 100a, 100b, 100c, and 100d may be connected to one bus bar 230.
  • the electrode lead 103b of the second battery cell 100b may be connected to the right side 233 of the bus bar 230, and a welding portion W6a may be formed.
  • the electrode lead 103a of the first battery cell 100a may be connected to the electrode lead 103b of the second battery cell 100b, and a welding portion W5a may be formed.
  • the electrode lead 103c of the third battery cell 100c may be connected to the seat surface 234 of the bus bar 230, and a welding portion W5b may be formed.
  • the electrode lead 103d of the fourth battery cell 100d may be connected to the electrode lead 103c of the third battery cell 100c, and a welding portion W6a may be formed.
  • a welding portion W6a may be formed.
  • two or more electrode leads are stacked on each of both sides of the bus bar 230 and welded to the bus bar 230.
  • weldability between the electrode lead and the bus bar 230 can be greatly improved.
  • the space 214 provided by the upper case 210 can be opened in the y-axis direction, and a laser for welding can be irradiated in the y-axis direction.
  • a laser irradiated in the -y-axis direction can weld the electrode lead 103 of the battery cell 100 to the right side 233 of the bus bar 230.
  • the laser irradiated in the +y-axis direction can weld the electrode lead 103 of the battery cell 100 to the seat surface 234 of the bus bar 230. Because of this, the assembly quality or productivity of the battery sub-module 200 may be improved.
  • Figure 10 is a diagram showing the combination of the upper case 210 and the lower case 240 according to an embodiment of the present invention.
  • the lower case 240 may form an empty space 244 inside together with the upper case 210.
  • the lower case 240 may include a bottom plate 241, a left plate 243, and a light plate 242.
  • the left plate 243 and the right plate 242 may extend upward from the bottom plate 241.
  • the left plate 243 and the right plate 242 may be parallel, opposite, or facing each other.
  • the left plate 243, right plate 242, and bottom plate 241 may be formed as one piece.
  • a plurality of battery cells 100 may be accommodated in the space 244 formed by the lower case 240.
  • the space 214 provided by the upper case 210 and the space 244 provided by the lower case 240 may overlap.
  • the lower case 240 and the upper case 210 may be configured to cover the entire cell assembly in a coupled state.
  • the lower case 240 and the upper case 210 may be configured to cover different sides of the cell assembly.
  • the lower case 240 may be configured in a U-shaped frame and cover the lower, left, and right sides of the battery cell 110.
  • the upper case 210 is configured in the form of an n-shaped frame and can cover the top, front side, and rear side of the battery cell 110. That is, the plurality of battery cells 110 can be stored in a limited and sealed internal space by combining the upper case 210 and the lower case 240.
  • the internal space of the battery sub-module 200 can be completely blocked from the outside. Accordingly, even if a thermal event occurs from a plurality of battery cells 100, propagation of such thermal event outside the battery sub-module 200 can be blocked.
  • the adhesive member 250 may be placed or applied on the upper surface of the bottom plate 241.
  • the adhesive member 250 may secure the battery cell 100 to the lower case 240.
  • the adhesive member 250 may transfer heat generated from the battery cell 100 to the lower case 240.
  • the adhesive member 250 may be adhesive or thermally conductive resin (thermal adhesive resin or thermal resin).
  • the stability of the battery sub-module 200 can be improved by fixing the plurality of battery cells 100 to the lower case 240.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the upper case 210 and the lower case 240.
  • the upper case 210 and the lower case 240 may further include a plurality of metal materials.
  • the upper case 210 and/or lower case 240 may have a multi-layer structure.
  • the upper case 210 or the lower case 240 may be made of a clad metal (201) material.
  • the clad metal 201 may include three layers.
  • the clad metal 201 may be laminated in the order of the first layer 202, the second layer 203, and the third layer 204.
  • the upper case 210 or lower case 240 may be configured such that the third layer 204 is located on the inside and the first layer 202 is located on the outside.
  • the upper case 210 or lower case 240 may be manufactured by processing the clad metal 201.
  • the upper case 210 or the lower case 240 may be manufactured by bending or cutting the clad metal 201.
  • the first layer 202 may be made of a metal material that is easy to weld.
  • the first layer 202 may be made of aluminum.
  • the first layer 202 may be formed to have a thickness of 1.5t to 1.8t.
  • the second layer 203 may be made of a metal material with high durability against heat.
  • the second layer 203 may be made of a metal material that has advantageous properties for blocking heat or flame.
  • the second layer 203 may be stainless steel (SUS).
  • the second layer 203 may be formed to have a thickness of 0.2 to 0.5 t.
  • the second layer 203 may be bonded on the first layer 202.
  • the third layer 204 may be made of an electrically insulating material.
  • the third layer 204 may be a polyethylene terephthalate (PET) film.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the structure or manufacturing process of the upper case 210 or the lower case 240 can be simplified. Because of this, the assembly quality or productivity of the battery sub-module 200 may be improved.
  • the upper case 210 or the lower case 240 includes aluminum, so the weight of the battery sub-module 200 can be reduced.
  • the upper case 210 or the lower case 240 includes an aluminum material, so the upper case 210 or the lower case 240 can be easily welded, and the battery submodule The assemblyability and productivity of (200) can be improved.
  • the upper case 210 or the lower case 240 includes a stainless steel material, so that even if a thermal event occurs from the plurality of battery cells 100, the outside of the battery sub-module 200 The spread can be prevented.
  • the upper case 210 or the lower case 240 includes an insulating material, so that the electrical stability of the battery sub-module 200 can be improved.
  • Figure 12 is a diagram showing the combination of the upper case 210 and the lower case 240 according to an embodiment of the present invention.
  • the upper case 210 and lower case 240 of the battery sub-module 200 according to an embodiment of the present invention may be combined.
  • the upper case 210 and lower case 240 may be composed of clad metal 201, and the outer surface of the upper case 210 and the outer surface of the lower case 240 may be the first layer 202.
  • the first layer 202 may include aluminum.
  • the upper case 210 and the lower case 240 may be joined through laser welding.
  • the welded portions W10, W20, W30, W40, W50, and W60 may be formed along the perimeter of the front plate 212, top plate 211, and rear plate 213 of the upper case 210.
  • the welded portions W10, W20, W30, W40, W50, and W60 may be formed along the perimeter of the bottom plate 241, left plate 243, and light plate 244 of the lower case 240.
  • assembly of the upper case 210 and the lower case 240 can be facilitated and coupling properties can be improved.
  • the interior of the battery sub-module 200 can be sealed by performing a welding process along the circumference of the upper case 210 or the lower case 240, and a plurality of battery cells 100 Even if a thermal event occurs from ), propagation to the outside of the battery sub-module 200 may be blocked.
  • the upper case 210 of the battery sub-module 200 may further include a step portion 215.
  • the lower case 240 may be in contact with, arranged, or aligned with the step portion 215 of the upper case 210.
  • the welding process of the upper case 210 and the lower case 240 can be performed quickly and accurately, and the assembling or productivity of the battery sub-module 200 can be improved.
  • Figure 13 is a diagram showing a plurality of battery sub-modules provided and interconnected according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of battery submodules 200 may be connected.
  • the plurality of battery sub-modules 200 may be arranged, aligned, or stacked along the horizontal direction (y-axis direction) and/or the vertical direction (z-axis direction).
  • the terminal bus bar 320 can electrically connect neighboring battery submodules 200.
  • the terminal bus bar 320 may be electrically connected to the bus bar 230 of each battery sub-module 200.
  • the bus bar 230 can collect the output of the plurality of battery sub-modules 200, and the plurality of battery sub-modules 200 according to the number of the plurality of battery sub-modules 200.
  • the output can be configured differently.
  • the battery sub-module 200 may be electrically connected to external electronic components.
  • the electronic component may be a sensor, BMS, or control unit.
  • the sensor may obtain status information such as voltage or temperature of one or more battery sub-modules 200.
  • a sensor for acquiring status information of the battery sub-module 200 is provided outside the battery sub-module 200, so that the size or weight of the battery sub-module 200 can be reduced. , the structure of the battery submodule 200 can be simplified.
  • Figure 14 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 400 may include two or more battery sub-modules 200 according to the present invention described above.
  • one battery module 400 may include two battery sub-modules 200.
  • the bus bars of the two battery sub-modules 200 may be electrically connected to each other by the terminal bus bar 320, as described in the embodiment of FIG. 13.
  • a plurality of battery cells are included inside one battery module, but the plurality of battery cells can be subdivided and located inside different battery sub-modules. Accordingly, events such as thermal runaway occurring in a specific battery cell are suppressed from propagating to other battery sub-modules, and thermal runaway of the entire battery module can be effectively prevented.
  • the battery module 400 includes various other components in addition to the battery sub-module 200, such as a bus bar assembly, a module case 410, a cooling unit, etc. known at the time of filing the present invention. It may further include battery module components, etc.
  • Figure 15 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 500 according to the present invention may include two or more battery sub-modules 200 according to the present invention described above.
  • the battery pack 500 includes various other components in addition to the battery sub-module 200, such as the BMS 510, bus bar, pack case 520, relay, current sensor, etc. It may further include components of a battery pack known at the time of filing.
  • Figure 16 is a perspective view schematically showing the configuration of a car according to an embodiment of the present invention.
  • a vehicle V according to the present invention may include two or more battery submodules 200 according to the present invention described above.
  • the battery sub-module 200 according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles. That is, the vehicle V according to the present invention may include a battery sub-module 200 according to the present invention, a battery module 400 according to the present invention, or a battery pack 500 according to the present invention.
  • the vehicle V according to the present invention may further include various other components included in the vehicle V in addition to the battery sub-module 200, battery module 400, or battery pack 500.
  • the vehicle V according to the present invention may further include a vehicle body, a motor, a control device such as an ECU (electronic control unit), etc., in addition to the battery submodule 200 according to the present invention.

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Abstract

배터리 서브 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 서브 모듈은, 각각 적어도 하나의 전극 리드가 전방 측으로 돌출되게 구비되며, 좌우 방향으로 적층된 다수의 배터리 셀; 상기 다수의 배터리 셀의 전방 측을 커버하는 프런트 플레이트 및 상기 프런트 플레이트에서 후방으로 연장되고 상기 다수의 배터리 셀의 상부 측을 커버하는 탑 플레이트를 포함하는 상부 케이스; 그리고, 상기 상부 케이스와 결합되고 상기 상부 케이스와 함께 상기 다수의 배터리 셀을 수용하는 하부 케이스를 포함할 수 있다.

Description

배터리 서브 모듈
본 발명은 배터리 서브 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 11월 28일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2022-0161981호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 로봇, 전기 자동차 등의 상용화가 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 이차 전지는 다수가 전기적으로 연결된 상태에서 모듈 케이스 내부에 함께 수납되는 형태로, 하나의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈이 다수 연결되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
그런데, 이와 같이 다수의 이차 전지(배터리 셀) 또는 다수의 배터리 모듈이 좁은 공간에 밀집되어 있는 경우, 열적 이벤트에 취약할 수 있다. 특히, 어느 하나의 배터리 셀에서 열폭주(thermal runaway) 등의 이벤트가 발생하는 경우, 고온의 가스나 화염, 열 등이 생성될 수 있다. 만일, 이러한 가스나 화염, 열 등이 동일한 배터리 모듈 내에 포함된 다른 배터리 셀로 전달되는 경우, 열 전파(thermal propagation)와 같은 폭발적인 연쇄 반응 상황이 나타날 수 있다. 그리고, 이러한 연쇄 반응은, 해당 배터리 모듈에서 화재나 폭발 등의 사고를 일으키는 것은 물론이고, 다른 배터리 모듈에 대해서도 화재나 폭발 등을 유발할 수 있다.
더욱이, 전기 자동차와 같은 중대형 배터리 팩의 경우, 출력 및/또는 용량 증대를 위해 많은 수의 배터리 셀과 배터리 모듈이 포함되어 열적 연쇄 반응에 대한 위험성은 더욱 커질 수 있다. 뿐만 아니라, 전기 자동차 등에 탑재된 배터리 팩의 경우, 주변에 운전자 등과 같은 사용자가 존재할 수 있다. 따라서, 특정 배터리 모듈에서 발생한 열적 이벤트가 적절하게 제어되지 못하고 연쇄 반응이 발생할 경우, 큰 재산상 피해는 물론이고 인명 피해까지 야기될 수 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 열 전파를 억제할 수 있는 배터리 서브 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 크기 또는 무게가 감소된 배터리 서브 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 구조가 단순해진 배터리 서브 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 조립성 또는 생산성이 향상된 배터리 서브 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 실링된 내부를 갖는 배터리 서브 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 서브 모듈은, 각각 적어도 하나의 전극 리드가 전방 측으로 돌출되게 구비되며, 좌우 방향으로 적층된 다수의 배터리 셀; 상기 다수의 배터리 셀의 전방 측을 커버하는 프런트 플레이트 및 상기 프런트 플레이트에서 후방으로 연장되고 상기 다수의 배터리 셀의 상부 측을 커버하는 탑 플레이트를 포함하는 상부 케이스; 그리고, 상기 상부 케이스와 결합되고 상기 상부 케이스와 함께 상기 다수의 배터리 셀을 수용하는 하부 케이스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프런트 플레이트와 상기 탑 플레이트는 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스는, 상기 탑 플레이트에서 연장되고, 상기 다수의 배터리 셀의 후방 측을 커버하는 리어 플레이트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프런트 플레이트, 상기 탑 플레이트 및 상기 리어 플레이트는 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 중 적어도 하나는, 복수의 금속 재질을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 배터리 셀 중 이웃하는 배터리 셀 사이에 배치되는 접착부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스는: 상기 프런트 플레이트에 형성된 홀; 그리고, 상기 홀에 위치하고 상기 다수의 배터리 셀의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 홀과 상기 버스바 사이에 위치하고, 상기 버스바와 상기 프런트 플레이트를 전기적으로 절연시키는 개스킷을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개스킷은 상기 버스바의 둘레를 따라 연장되고, 상기 홀과 상기 버스바 사이를 실링할 수 있다.
또한, 상기 버스바는, 상기 다수의 배터리 셀을 향해 연장된 측면을 더 포함하고, 상기 다수의 배터리 셀의 전극 리드는, 상기 측면에 연결될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스의 외부에 위치하고, 상기 버스바와 전기적으로 연결되는 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 모듈은, 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈을 둘 이상 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈을 둘 이상 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈을 둘 이상 포함한다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 열 전파를 억제할 수 있는 배터리 서브 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 크기 또는 무게가 감소된 배터리 서브 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 구조가 단순해진 배터리 서브 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 조립성 또는 생산성이 향상된 배터리 서브 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실링된 내부를 갖는 배터리 서브 모듈을 제공할 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시 구성에서 설명하거나, 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
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 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈의 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 2 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수의 배터리 셀을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스바, 개스킷, 상부 케이스의 결합을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 절단선 A-A'에 대한 단면 구성의 일부분을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스바와 배터리 셀의 결합을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 6의 절단선 B-B'에 대한 단면 구성 중 버스바와 배터리 셀의 결합부분을 나타낸 도면들이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스와 하부 케이스의 결합을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈이 복수로 구비되고 상호 연결되는 것을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈을 복수로 구비하는 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈을 복수로 구비하는 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈을 복수로 구비하는 자동차를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 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 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)을 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)은 다수의 배터리 셀(100, 100a, 100b, 100c, 100d), 상부 케이스(210), 하부 케이스(240)를 포함할 수 있다.
배터리 서브 모듈(200)은 셀 뱅크(200, cell bank) 또는 셀 어셈블리(200) 라고 칭할 수 있다. 배터리 서브 모듈(200)은 통상의 배터리 모듈 보다 적은 수의 배터리 셀(100)을 포함하는 것을 의미할 수 있다. 특히, 배터리 서브 모듈(200)은 통상의 배터리 모듈보다 작은 단위로서, 하나의 배터리 모듈에 둘 이상의 배터리 서브 모듈(200)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나의 배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀에 대하여, 소정 개수마다 그룹핑될 수 있고, 그룹핑된 각 단위가 곧 배터리 서브 모듈(200)이 될 수 있다. 또는, 배터리 서브 모듈(200)은 통상의 배터리 모듈 보다 크기가 작거나 구조가 단순해진 것을 의미할 수 있다.
배터리 셀(100)은 복수로 구비될 수 있다. 예를 들어, 다수의 배터리 셀(100)은 2 내지 4개의 배터리 셀(100)일 수 있다. 다수의 배터리 셀(100) 각각은 적어도 하나의 전극 리드(103, 103a, 103b, 103c, 103d)가 전방 측으로 돌출되게 구비할 수 있다. 또한, 다수의 배터리 셀(100) 각각은 다른 전극 리드(103)가 후방 측으로 돌출되게 구비할 수 있다.
다수의 배터리 셀(100)은 좌우 방향으로 적층될 수 있다. 또는, 다수의 배터리 셀(100)은 y축 방향으로 적층될 수 있다. 다수의 배터리 셀(100)은, 파우치형 이차 전지일 수 있다. 이러한 파우치형 이차 전지는, 파우치 외장재의 내부에 전극 조립체 및 전해질이 수납된 형태로 구성될 수 있다. 파우치 외장재는, 전극 조립체와 전해질이 수납된 상태로 2개의 파우치의 테두리를 실링하는 형태로 구성될 수 있다. 파우치형 이차 전지는, 중앙에 수납부가 위치하고 실링부가 그 주변을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다. 파우치형 이차 전지는 4개의 모서리를 갖는 사각 형태로 구성될 수 있는데, 4개의 모서리 중 3개 또는 4개의 모서리가 실링될 수 있다.
상부 케이스(210)는 프런트 플레이트(212)를 포함할 수 있다. 프런트 플레이트(212)는 다수의 배터리 셀(100)의 전방 측을 커버할 수 있다. 상부 케이스(210)는 탑 플레이트(211)를 포함할 수 있다. 탑 플레이트(211)는 프런트 플레이트(212)에서 후방으로 연장될 수 있다. 탑 플레이트(211)는 다수의 배터리 셀(100)의 상부 측을 커버하도록 구성될 수 있다. 탑 플레이트(211)와 프런트 플레이트(212)는 공간을 형성할 수 있고, 다수의 배터리 셀(100)은 탑 플레이트(211)와 프런트 플레이트(212)가 형성하는 공간에 수용될 수 있다. 상부 케이스(210)는 금속 재질로 구성될 수 있다.
하부 케이스(240)는 상부 케이스(210)와 결합될 수 있다. 하부 케이스(240)는 공간을 형성할 수 있고, 다수의 배터리 셀(100)은 하부 케이스(240)가 형성하는 공간에 수용될 수 있다. 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)는 다수의 배터리 셀(100)을 함께 수용할 수 있다. 하부 케이스(240)는 금속 재질로 구성될 수 있다. 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)는 배터리 서브 모듈(200)의 외관을 형성할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리의 열적 안전성이 확보될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 다수의 배터리 셀은, 종래의 배터리 모듈 대비 작은 단위라 할 수 있는 배터리 서브 모듈(200)로 그룹핑되며, 이러한 배터리 서브 모듈(200)은 상대적으로 적은 수의 배터리 셀(100)을 포함할 수 있다. 따라서, 배터리 서브 모듈(200) 단위로 열적 이벤트가 제어됨으로써, 배터리 셀(100)로부터 발생될 수 있는 열적 이벤트 피해를 최소화 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 배터리 서브 모듈(200)을 복수로 포함하는 배터리 모듈이나, 배터리 팩 또는 배터리 장착 제품의 경우, 어느 하나의 배터리 셀(100)로부터 열적 이벤트가 발생하더라도 그 배터리 셀(100)을 포함하는 배터리 서브 모듈(200) 외부로 열적 이벤트가 전파되는 것이 억제될 수 있다.
더욱이, 배터리 서브 모듈(200)의 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)는 배터리 셀(100)로부터 발생된 화염 또는 벤팅가스 등이 배터리 서브 모듈(200)의 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다. 이로 인해, 열적 이벤트의 피해 범위는 열적 이벤트가 발생된 배터리 셀(100)을 포함하는 배터리 서브 모듈(200)로 한정될 수 있다. 열적 이벤트가 발생하지 않은 배터리 서브 모듈(200)은 열적 이벤트로부터 보호될 수 있고, 배터리 팩 또는 제품의 전체적인 열적 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 서브 모듈(200)이 채택된 배터리 팩 또는 제품의 경우, 통상의 배터리 모듈이 채택된 경우보다 작은 단위로 배터리 셀이 관리될 수 있다. 이로 인해, 배터리 셀의 교체 또는 보수가 용이할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 서브 모듈(200)의 외관을 구성하는 부품이 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)로 이루어짐으로써 배터리 서브 모듈(200)의 부품 수는 통상의 배터리 모듈의 부품 수 보다 적을 수 있다. 이로 인해, 배터리 서브 모듈(200)의 구조가 단순해질 수 있으며, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 프런트 플레이트(212)와 탑 플레이트(211)는 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프런트 플레이트(212)와 탑 플레이트(211)는 하나의 플레이트를 굽힘가공(bending)시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210)의 구조 또는 제조 공정이 단순해질 수 있다. 이로 인해, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 배터리 서브 모듈(200)의 무게가 감소될 수 있다. 또한, 이러한 실시 구성에 의하면, 프런트 플레이트(212)와 탑 플레이트(211) 사이에 빈 틈이 존재하지 않게 되므로, 이러한 빈 틈을 통해 화염이나 가스 등이 누출되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 상부 케이스(210)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 리어 플레이트(213)를 더 포함할 수 있다. 리어 플레이트(213)는 탑 플레이트(211)에서 연장될 수 있다. 리어 플레이트(213)는 다수의 배터리 셀(100)의 후방 측을 커버할 수 있다. 리어 플레이트(213)는 탑 플레이트(211)의 후단에서 아래로 연장될 수 있고, 프런트 플레이트(212)와 마주할 수 있다. 리어 플레이트(213)는 금속 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다수의 배터리 셀(100)은 프런트 플레이트(212), 탑 플레이트(211) 및 리어 플레이트(213)가 형성하는 공간에 수용될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다수의 배터리 셀은 상부 커버로 인해 외부로 노출되지 않을 수 있고, 다수의 배터리 셀로부터 발생될 수 있는 열적 이벤트는 외부로 전파되는 것이 차단될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 프런트 플레이트(212), 탑 플레이트(211) 및 리어 플레이트(213)는 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프런트 플레이트(212), 탑 플레이트(211) 및 리어 플레이트(213)는 하나의 플레이트를 굽힘가공(bending)시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210)의 구조 또는 제조 공정이 단순해질 수 있다. 이로 인해, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 배터리 서브 모듈(200)의 무게가 감소될 수 있다. 또한, 이러한 실시 구성에 의하면, 리어 플레이트(212)와 탑 플레이트(211) 사이에 빈 틈이 존재하지 않게 되므로, 이러한 빈 틈을 통해 화염이나 가스 등이 누출되는 것이 방지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수의 배터리 셀(100)을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)은 접착부재(120)를 더 포함할 수 있다. 접착부재(120)는 다수의 배터리 셀(100) 중 이웃하는 배터리 셀(100) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 접착부재(120)는 양면테이프일 수 있다. 다수의 배터리 셀(100)은 접착부재(120)로 인해 상호 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다수의 배터리 셀(100)이 상호 고정됨으로써 다수의 배터리 셀(100)은 정렬 상태가 안정적으로 유지될 수 있고 다른 구성요소와 결합성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 패드(110)를 더 포함할 수 있다. 패드(110)는 복수의 배터리 셀(100) 중 가장 바깥쪽에 위치한 배터리 셀(100a, 100d)의 측면(105a)에 부착될 수 있다. 패드(110)와 배터리 셀(100a)의 측면 사이에 접착부재(120)가 배치될 수 있다. 패드(110)는 전기적으로 절연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 패드(100)는 실리콘 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 패드(110)는 복수의 배터리 셀(100)을 인접하는 다른 구성과 전기적으로 절연시킬 수 있고 배터리 서브 모듈(200)의 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스바(230), 개스킷(220), 상부 케이스(210)의 결합을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 1의 절단선 A-A'에 대한 단면 구성의 일부분을 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스바(230)와 배터리 셀(100)을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 상부 케이스(210)는 프런트 플레이트(212)에 형성된 홀(212a)을 더 포함할 수 있다. 홀(212a)은 사각형상으로 형성될 수 있다. 홀(212a)은 프런트 플레이트(212)를 관통할 수 있다.
또한, 상부 케이스(210)는 버스바(230)를 더 포함할 수 있다. 버스바(230)는 홀(212a)에 위치할 수 있고 다수의 배터리 셀(100)의 전극 리드(103)와 전기적으로 연결될 수 있다. 버스바(230)는 바(bar) 형상 또는 블록(block) 형상을 가질 수 있다. 버스바(230)는 블록(230, block), 버스바블록(230, busbar block) 또는 버스블록(230, busblock)이라고 칭할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 버스바(230)는 다수의 배터리 셀(100)의 출력을 모을 수 있고, 배터리 셀(100)의 개수에 따라 배터리 서브 모듈(200)의 출력을 다르게 구성할 수 있다. 또한, 이와 같은 실시구성에 의하면, 상부 케이스(210)에 버스바(230)의 장착이 용이하며, 버스바(230)의 장착 이후 결합 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 상부 케이스(210)는 개스킷(220)을 더 포함할 수 있다. 개스킷(220)은 홀(212a)과 버스바(230) 사이에 위치할 수 있다. 개스킷(220)은 버스바(230)와 프런트 플레이트(212)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 예를 들어, 개스킷(220)은 실리콘 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 개스킷(220)은 버스바(230)와 프런트 플레이트(212)의 접촉을 방지할 수 있고, 다수의 배터리 셀(100)로부터 출력되는 전력이 누설되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 배터리 서브 모듈(200)의 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 개스킷(220)은 버스바(230)의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 버스바(230)가 사각막대 형상을 갖고 프런트 플레이트(212)의 홀(212a)이 사각형상을 갖는 경우, 개스킷(220)은 홀(224)이 형성된 사각형상을 가질 수 있다. 개스킷(220)은 홀(224)과 버스바(230) 사이를 실링할 수 있다.
프런트 플레이트(212)는 개스킷(220) 및 버스바(230)와 결합될 수 있다. 개스킷(220)은 프런트 플레이트(212)의 홀(212a)에 조립, 끼움, 고정, 접착 또는 결합될 수 있다. 버스바(230)는 개스킷(220)의 홀(224)에 조립, 끼움, 고정, 접착 또는 결합될 수 있다.
도 5를 참조하면, 개스킷(220)은 프런트 플레이트(212)의 전면(front surface)에 접촉, 고정 또는 결합되는 제1 파트(221)를 포함할 수 있다. 제1 파트(221)는 프런트 플레이트(212)의 전면을 커버할 수 있다. 개스킷(220)은 프런트 플레이트(212)의 후면에 접촉, 고정 또는 결합되는 제2 파트(222)를 포함할 수 있다. 제2 파트(222)는 프런트 플레이트(212)의 후면을 커버할 수 있다. 개스킷(220)은 제1 파트(221)와 제2 파트(222)를 연결하는 제3 파트(223)를 포함할 수 있다. 제3 파트(223)는 프런트 플레이트(212)와 버스바(230)에 접촉될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프런트 플레이트의 홀은 개스킷(220)과 버스바에 의해 밀봉될 수 있다. 따라서, 배터리 서브 모듈의 내부와 외부는 물질의 유출입이 차단될 수 있다. 더욱이, 이로 인해, 배터리 서브 모듈의 내부에서 열적 이벤트가 발생하더라도 외부로 전파되는 것이 차단될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 버스바(230)를 홀(224)에 삽입하여 개스킷(220)과 결합시킴으로써, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 개스킷(220)을 홀(212a)에 삽입하여 프런트 플레이트(212)와 결합시킴으로써, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 이 경우, 개스킷(220)과 프런트 플레이트(212) 사이의 결합력 및 밀폐력 등이 안정적으로 확보될 수 있다.
도 7 내지 도 9는, 본 발명의 여러 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 예를 들어, 도 7 내지 도 9는 도 6의 절단선 B-B'에 대한 단면 구성 중 버스바(230)와 배터리 셀(100)의 결합부분에 대한 여러 실시 형태를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 버스바(230)는 다수의 배터리 셀(100)을 향해 연장된 측면(233, 234)을 더 포함할 수 있다. 버스바(230)는 전면(front surface 231), 전면(231)과 대향하는 후면(232) 및 전면(231)과 후면(232)을 연결하는 측면(233, 234)을 포함할 수 있다. 측면(233, 234)은 우면(233)과 좌면(234)을 구비할 수 있다.
다수의 배터리 셀(100)의 전극 리드(103)는 버스바(230)의 측면(233, 234)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 전극 리드(103)와 버스바(230)는 레이저 용접을 통해 연결될 수 있고, 용접부(W1)를 형성할 수 있다. 용접을 위한 레이저는 +y축 또는 -y축 방향으로 조사될 수 있다.
도 7을 참조하면, 하나의 버스바(230)에 2개의 배터리 셀(100a, 100b)이 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 배터리 셀(100a)의 전극 리드(103a)는 버스바(230)의 우면(233)에 접촉 연결될 수 있고, 용접부(W2a)가 형성될 수 있다. 제2 배터리 셀(100b)의 전극 리드(103b)는 버스바(230)의 좌면(234)에 접촉 연결될 수 있고, 용접부(W2b)가 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 하나의 버스바(230)에 3개의 배터리 셀(100a, 100b, 100c)이 연결될 수 있다. 이 경우, 제2 배터리 셀(100b)의 전극 리드(103b)는 버스바(230)의 우면(233)에 접촉 연결될 수 있고, 용접부(W3a)가 형성될 수 있다. 제1 배터리 셀(100a)의 전극 리드(103a)는 제2 배터리 셀(100b)의 전극 리드(103b)에 접촉 연결될 수 있고, 용접부(W4a)가 형성될 수 있다. 즉, 버스바(230)의 일면에 둘 이상의 전극 리드가 적층된 상태에서 버스바(230)와 함께 용접될 수 있다. 또한, 제3 배터리 셀(100c)의 전극 리드(103c)는 버스바(230)의 좌면(234)에 접촉 연결될 수 있고, 용접부(W3b)가 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 하나의 버스바(230)에 4개의 배터리 셀(100a, 100b, 100c, 100d)이 연결될 수 있다. 이 경우, 제2 배터리 셀(100b)의 전극 리드(103b)는 버스바(230)의 우면(233)에 연결될 수 있고, 용접부(W6a)가 형성될 수 있다. 제1 배터리 셀(100a)의 전극 리드(103a)는 제2 배터리 셀(100b)의 전극 리드(103b)에 연결될 수 있고, 용접부(W5a)가 형성될 수 있다. 제3 배터리 셀(100c)의 전극 리드(103c)는 버스바(230)의 좌면(234)에 연결될 수 있고, 용접부(W5b)가 형성될 수 있다. 제4 배터리 셀(100d)의 전극 리드(103d)는 제3 배터리 셀(100c)의 전극 리드(103c)에 연결될 수 있고, 용접부(W6a)가 형성될 수 있다. 이러한 실시 예에서는, 버스바(230)의 양면 각각에 둘 이상의 전극 리드가 적층된 상태에서 버스바(230)와 용접되어 있다고 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극 리드와 버스바(230) 사이의 용접성이 크게 향상될 수 있다. 특히, 상부 케이스(210)가 제공하는 공간(214)은 y축 방향으로 개방될 수 있고, 용접을 위한 레이저가 y축 방향으로 조사될 수 있다. 예를 들어, -y축 방향으로 조사되는 레이저는 배터리 셀(100)의 전극 리드(103)를 버스바(230)의 우면(233)에 용접시킬 수 있다. 또한, +y축 방향으로 조사되는 레이저는 배터리 셀(100)의 전극 리드(103)를 버스바(230)의 좌면(234)에 용접시킬 수 있다. 이로 인해, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)의 결합을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 케이스는(240)는 상부 케이스(210)와 함께 내부에 빈 공간(244)을 형성할 수 있다. 하부 케이스(240)는 바텀 플레이트(241), 레프트 플레이트(243) 그리고 라이트 플레이트(242)를 포함할 수 있다. 레프트 플레이트(243)와 라이트 플레이트(242)는 바텀 플레이트(241)에서 위로 연장될 수 있다. 레프트 플레이트(243)와 라이트 플레이트(242)는 평행, 대향 또는 마주할 수 있다.
레프트 플레이트(243), 라이트 플레이트(242) 그리고 바텀 플레이트(241)는 일체로 형성될 수 있다. 복수의 배터리 셀(100)은 하부 케이스(240)가 형성하는 공간(244)에 수용될 수 있다. 상부 케이스(210)가 제공하는 공간(214)과 하부 케이스(240)가 제공하는 공간(244)은 중첩될 수 있다.
하부 케이스(240)와 상부 케이스(210)는, 서로 결합된 상태로 셀 어셈블리의 전체 부분을 커버하도록 구성될 수 있다. 특히, 하부 케이스(240)와 상부 케이스(210)는, 셀 어셈블리의 서로 다른 측면을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 케이스(240)는, U자형 프레임과 같은 형태로 구성되어, 배터리 셀(110)의 하부, 좌측 및 우측을 커버할 수 있다. 그리고, 상부 케이스(210)는, n자형 프레임과 같은 형태로 구성되어, 배터리 셀(110)의 상부, 전방 측 및 후방 측을 커버할 수 있다. 즉, 다수의 배터리 셀(110)은, 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)의 결합에 의해 한정되고 밀폐된 내부 공간에 수납될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 서브 모듈(200)의 내부공간은 외부와 완전히 차단될 수 있다. 따라서, 다수의 배터리 셀(100)로부터 열적 이벤트가 발생되더라도, 배터리 서브 모듈(200)의 외부로 이러한 열적 이벤트가 전파되는 것이 차단될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 접착부재(250)는 바텀 플레이트(241)의 상면에 배치 또는 도포될 수 있다. 접착부재(250)는 배터리 셀(100)을 하부 케이스(240)에 고정시킬 수 있다. 접착부재(250)는 배터리 셀(100)에서 발생되는 열을 하부 케이스(240)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 접착부재(250)는 접착성 또는 열전도성을 갖는 수지(thermal adhesive resin or thermal resin)일 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다수의 배터리 셀(100)이 하부 케이스(240)에 고정됨으로써, 배터리 서브 모듈(200)의 안정성이 향상될 수 있다.
도 11은 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(240) 중 적어도 하나는 복수의 금속 재질을 더 포함할 수 있다. 특히, 상부 케이스(210) 및/또는 하부 케이스(240)는, 다층 구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)는 클래드 메탈(201, clad metal) 재질로 구성될 수 있다. 특히, 클래드 메탈(201)은 3개의 레이어(layer)를 포함할 수 있다. 클래드 메탈(201)은 제1 레이어(202), 제2 레이어(203) 그리고 제3 레이어(204) 순서로 적층될 수 있다. 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)는 내측에 제3 레이어(204)가 위치하고 외측에 제1 레이어(202)가 위치하도록 구성될 수 있다. 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)는 클래드 메탈(201)을 가공하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)는 클래드 메탈(201)을 굽힘(bending)가공 또는 절단(cutting)가공하여 제조될 수 있다.
제1 레이어(202)는 용접이 용이한 금속 재질일 수 있다. 예를 들어, 제1 레이어(202)는 알루미늄 재질일 수 있다. 제1 레이어(202)는 1.5t 내지 1.8t 의 두께로 형성될 수 있다. 제2 레이어(203)는 열에 대해 내구성이 높은 금속 재질일 수 있다. 제2 레이어(203)는 열이나 화염을 차단하는데 유리한 성질을 갖는 금속 재질일 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어(203)는 스테인리스 스틸(SUS)일 수 있다. 제2 레이어(203)는 0.2 내지 0.5t의 두께로 형성될 수 있다. 제2 레이어(203)는 제1 레이어(202) 상에 접합될 수 있다. 제3 레이어(204)는 전기적으로 절연성을 갖는 재질일 수 있다. 예를 들어, 제3 레이어(204)는 PET(polyethylene terephthalate) 필름일 수 있다. 제3 레이어(204)는 제2 레이어(203)에 부착될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)의 구조 또는 제조 공정이 단순해질 수 있다. 이로 인해, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)가 알루미늄 재질을 포함함으로써, 배터리 서브 모듈(200)의 무게가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)가 알루미늄 재질을 포함함으로써, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)는 용접이 용이할 수 있고, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성과 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)가 스테인리스 스틸 재질을 포함함으로써, 다수의 배터리 셀(100)로부터 열적 이벤트가 발생되더라도 배터리 서브 모듈(200)의 외부로 전파되는 것이 차단될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)가 절연 재질을 포함함으로써, 배터리 서브 모듈(200)의 전기적 안정성이 향상될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)의 결합을 나타낸 도면이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)는 결합될 수 있다. 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)는 클래드 메탈(201)로 구성될 수 있고, 상부 케이스(210)의 외면과 하부 케이스(240)의 외면은 제1 레이어(202) 일 수 있다. 특히, 제1 레이어(202)는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)는 레이저 용접을 통해 결합될 수 있다. 용접부(W10, W20, W30, W40, W50, W60)는 상부 케이스(210)의 프런트 플레이트(212), 탑 플레이트(211), 리어 플레이트(213)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 용접부(W10, W20, W30, W40, W50, W60)는 하부 케이스(240)의 바텀 플레이트(241), 레프트 플레이트(243), 라이트 플레이트(244)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)의 조립이 용이해지고, 결합성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210) 또는 하부 케이스(240)의 둘레를 따라 용접공정이 이루어짐으로써 배터리 서브 모듈(200)의 내부는 밀폐될 수 있고, 다수의 배터리 셀(100)로부터 열적 이벤트가 발생되더라도 배터리 서브 모듈(200)의 외부로 전파되는 것이 차단될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)의 상부 케이스(210)는 단차부(215)를 더 포함할 수 있다. 하부 케이스(240)는 상부 케이스(210)의 단차부(215)에 접촉, 배열 또는 정렬될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(210)와 하부 케이스(240)의 용접공정이 빠르고 정확하게 이루어질 수 있고, 배터리 서브 모듈(200)의 조립성 또는 생산성이 향상될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈이 복수로 구비되고 상호 연결되는 것을 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)은 복수로 연결될 수 있다. 복수의 배터리 서브 모듈(200)은 수평 방향(y축 방향) 및/또는 수직 방향(z축 방향)을 따라 배열, 정렬 또는 적층될 수 있다. 터미널 버스바(320)는 이웃하는 배터리 서브 모듈(200)을 전기적으로 연결할 수 있다. 터미널 버스바(320)는 각각의 배터리 서브 모듈(200)의 버스바(230)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 버스바(230)는 복수의 배터리 서브 모듈(200)의 출력을 모을 수 있고, 복수의 배터리 서브 모듈(200)의 개수에 따라 복수의 배터리 서브 모듈(200)의 출력을 다르게 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 서브 모듈(200)은 외부에 위치하는 전자부품과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전자부품은 센서, BMS 또는 제어부일 수 있다. 센서는 하나 이상의 배터리 서브 모듈(200)의 전압 또는 온도와 같은 상태 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 서브 모듈(200)의 상태 정보를 획득하기 위한 센서가 배터리 서브 모듈(200)의 외부에 구비됨으로써, 배터리 서브 모듈(200)의 크기 또는 무게는 감소될 수 있고, 배터리 서브 모듈(200)의 구조는 단순해질 수 있다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈(400)은 상술한 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈(200)을 둘 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 하나의 배터리 모듈(400)에 2개의 배터리 서브 모듈(200)이 포함될 수 있다. 이때, 도면에는 도시되지 않았으나, 2개의 배터리 서브 모듈(200)의 버스바 사이는, 도 13의 실시 예에서 설명한 바와 같이, 터미널 버스바(320)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 실시 구성에 의하면, 하나의 배터리 모듈 내부에 다수의 배터리 셀이 포함되되, 다수의 배터리 셀은, 소분화되어 서로 다른 배터리 서브 모듈 내부에 위치할 수 있다. 따라서, 특정 배터리 셀에서 발생한 열폭주 등의 이벤트는, 다른 배터리 서브 모듈로 전파되는 것이 억제되어, 배터리 모듈 전체가 열 폭주로 나아가는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈(400)은, 이러한 배터리 서브 모듈(200) 이외에 다른 다양한 구성요소, 이를테면, 버스바 어셈블리, 모듈 케이스(410), 냉각유닛 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 모듈의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다.
도 15는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(500)은 상술한 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈(200)을 둘 이상 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(500)은, 이러한 배터리 서브 모듈(200) 이외에 다른 다양한 구성요소, 이를테면, BMS(510)나 버스바, 팩 케이스(520), 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다.
도 16은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차(V)는 상술한 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈(200)을 둘 이상 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈(200)은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차(V)는, 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈(200), 본 발명에 따른 배터리 모듈(400) 또는 본 발명에 따른 배터리 팩(500)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차(V)는, 이러한 배터리 서브 모듈(200), 배터리 모듈(400) 또는 배터리 팩(500) 이외에 자동차(V)에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차(V)는, 본 발명에 따른 배터리 서브 모듈(200) 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 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.

Claims (14)

  1. 각각 적어도 하나의 전극 리드가 전방 측으로 돌출되게 구비되며, 좌우 방향으로 적층된 다수의 배터리 셀;
    상기 다수의 배터리 셀의 전방 측을 커버하는 프런트 플레이트 및 상기 프런트 플레이트에서 후방으로 연장되고 상기 다수의 배터리 셀의 상부 측을 커버하는 탑 플레이트를 포함하는 상부 케이스; 그리고,
    상기 상부 케이스와 결합되고 상기 상부 케이스와 함께 상기 다수의 배터리 셀을 수용하는 하부 케이스를 포함하는 배터리 서브 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 프런트 플레이트와 상기 탑 플레이트는 일체로 형성되는 배터리 서브 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 케이스는,
    상기 탑 플레이트에서 연장되고, 상기 다수의 배터리 셀의 후방 측을 커버하는 리어 플레이트를 더 포함하는 배터리 서브 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 프런트 플레이트, 상기 탑 플레이트 및 상기 리어 플레이트는 일체로 형성되는 배터리 서브 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 중 적어도 하나는,
    복수의 금속 재질을 더 포함하는 배터리 서브 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 셀 중 이웃하는 배터리 셀 사이에 배치되는 접착부재를 더 포함하는 배터리 서브 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 케이스는:
    상기 프런트 플레이트에 형성된 홀; 그리고,
    상기 홀에 위치하고 상기 다수의 배터리 셀의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바를 더 포함하는 배터리 서브 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 홀과 상기 버스바 사이에 위치하고, 상기 버스바와 상기 프런트 플레이트를 전기적으로 절연시키는 개스킷을 더 포함하는 배터리 서브 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 개스킷은 상기 버스바의 둘레를 따라 연장되고, 상기 홀과 상기 버스바 사이를 실링하는 배터리 서브 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 버스바는,
    상기 다수의 배터리 셀을 향해 연장된 측면을 더 포함하고,
    상기 다수의 배터리 셀의 전극 리드는,
    상기 측면에 연결되는 배터리 서브 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 케이스의 외부에 위치하고, 상기 버스바와 전기적으로 연결되는 센서를 더 포함하는 배터리 서브 모듈.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 서브 모듈을 둘 이상 포함하는 배터리 모듈.
  13. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 서브 모듈을 둘 이상 포함하는 배터리 팩.
  14. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 서브 모듈을 둘 이상 포함하는 자동차.
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