KR101293643B1 - Battery Module Employed with Patch Plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지들 자체 또는 둘 또는 그 이상의 이차전지들이 내장된 단위모듈들을 포함하고 있는 구조의 중대형 전지모듈로서, 상기 단위모듈들은 베이스 플레이트(base plate)에 탑재된 상태에서 디바이스의 소정 부위("전지모듈 장착부위")에 장착되며, 상기 베이스 플레이트는 단위모듈들이 탑재되는 상면부, 상기 상면부의 외주면을 따라 하향 절곡된 구조의 측면부, 및 베이스 플레이트를 전지모듈 장착부위에 고정하기 위해 상기 측면부로부터 돌출된 둘 이상의 체결부들을 포함하는 구조로 이루어져 있고, 상기 체결부들 중 적어도 하나의 체결부에는 상하 진동에 따른 변형을 방지하고 기계적 강성을 향상시킬 수 있도록, 체결부의 상면과 그에 대응하는 베이스 플레이트의 측면부 및 상면부를 감싸는 패치 플레이트(patch plate)가 추가로 장착되어 있는 전지모듈을 제공한다. The present invention is a medium-large battery module having a structure including a secondary battery itself or a unit module containing two or more secondary batteries, the unit modules are mounted on a base plate (base plate) And a base plate on which the unit modules are mounted, a side portion of a structure bent downward along the outer circumferential surface of the unit module, and the side plate for fixing the base plate to the battery module mounting portion. It consists of a structure comprising two or more fastening portions protruding from the at least one of the fastening portion of the fastening portion to prevent deformation due to vertical vibration and to improve the mechanical rigidity, the upper surface of the fastening portion and the corresponding base plate An additional patch plate is placed around the sides and top of the Provided that the battery module.
Description
본 발명은 안정적인 장착 구조의 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지들 자체 또는 둘 또는 그 이상의 이차전지들이 내장된 단위모듈들을 포함하고 있는 구조의 중대형 전지모듈로서, 단위모듈들은 베이스 플레이트(base plate)에 탑재된 상태에서 디바이스의 소정 부위("전지모듈 장착부위")에 장착되며, 베이스 플레이트는 상면부, 측면부, 및 체결부들을 포함하는 구조로 이루어져 있고, 체결부들 중 적어도 하나의 체결부에는 상하 진동에 따른 변형을 방지하고 기계적 강성을 향상시킬 수 있도록, 체결부의 상면과 그에 대응하는 베이스 플레이트의 측면부 및 상면부를 감싸는 패치 플레이트(patch plate)가 추가로 장착되어 있는 전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module having a stable mounting structure, and more particularly, to a medium-large battery module having a structure including unit modules in which secondary batteries themselves or two or more secondary batteries are built in. mounted on a predetermined part of the device ("battery module mounting part") in a state where it is mounted on a base plate, and the base plate has a structure including an upper surface part, a side part, and fastening parts, and fastening at least one of the fastening parts. The part relates to a battery module which is further provided with a patch plate surrounding the upper surface of the fastening portion and the side and upper portions of the base plate corresponding to the fastening portion to prevent deformation due to vertical vibration and to improve mechanical rigidity. .
가솔린, 경유 등의 화석 연료를 사용하는 차량의 가장 큰 문제점 중 하나는 대기오염을 유발한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 관심을 끌고 있다. 따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지가 사용되고 있지만, 최근에는 리튬 이온전지 등의 사용도 시도되고 있다.One of the biggest problems with vehicles using fossil fuels such as gasoline and diesel is that they cause air pollution. As a solution to this problem, a technique of using a power source of a vehicle as a secondary battery capable of charging and discharging has attracted attention. Accordingly, an electric vehicle (EV) that can be operated only by a battery, and a hybrid electric vehicle (HEV) that uses a battery and an existing engine have been developed, and some of them have been commercialized. BACKGROUND ART [0002] Nickel metal hydride (Ni-MH) batteries are mainly used as secondary batteries as power sources for EVs, HEVs and the like. Recently, however, use of lithium ion batteries has also been attempted.
이러한 이차전지가 EV, HEV 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되는 바, 이를 위하여 다수의 소형 이차전지(단위전지)들을 직렬로 연결하거나, 경우에 따라서는 직렬 및 병렬로 연결하여 전지모듈을 형성하고 있다.In order to use the secondary battery as a power source such as EV and HEV, a high output large capacity is required. For this purpose, a plurality of small secondary batteries (unit cells) are connected in series, or in some cases, a battery module connected in series and in parallel. To form.
일반적으로 이러한 전지모듈은 이차전지들이 내장된 단위모듈들을 보호하기 위한 구조물로서 대상 차량의 종류나 차량의 장착 위치에 따라 다양한 형태를 가지고 있다. 이 중 대용량의 단위모듈들을 효과적으로 고정하는 구조가 베이스 플레이트, 서포팅 바, 및 엔드 플레이트에 기반한 구조이다. 이러한 구조는 베이스 플레이트가 차량과 체결 위치를 가지고 있으므로, 전지모듈 전체의 안정성이 우수한 장점이 있으나, 베이스 플레이트의 체결 위치가 충분하지 않은 경우 상하 방향의 진동에 대해 변형이 크게 발생하는 문제점이 있다. In general, such a battery module is a structure for protecting the unit modules in which secondary batteries are built, and has various forms depending on the type of the target vehicle or the mounting position of the vehicle. Among them, a structure for effectively fixing a large capacity unit module is a structure based on a base plate, a supporting bar, and an end plate. Such a structure has an advantage that the base plate has a fastening position with the vehicle, and thus the stability of the entire battery module is excellent. However, when the fastening position of the base plate is not sufficient, deformation is largely caused in the up and down direction of vibration.
이러한 문제점을 해결하기 위해 베이스 플레이트의 두께를 크게 하는 하는 방안을 고려할 수 있으나, 이러한 방안은 비용과 중량이 증가하는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a method of increasing the thickness of the base plate may be considered, but this method has a problem of increasing cost and weight.
따라서, 상기의 문제점을 해결하는 방안으로서, 베이스 플레이트의 두께를 크게 하지 않도록, 체결부위에만 패치 플레이트를 추가로 장착하는 구조가 사용된다. 이러한 구조를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 패치 플레이트(60)는 베이스 플레이트(20)의 측면부(24)와 체결부(22) 상에 용접에 의해 장착되어 있고, 용접점들(62, 64)은 패치 플레이트(60)의 상면(68)과 측면(66)에 각각 위치하고 있다.Therefore, as a solution to the above problem, a structure in which the patch plate is additionally mounted only at the fastening portion is used so as not to increase the thickness of the base plate. 1 to 3, the
그러나, 본 출원의 발명자들이 실험을 통해 확인한 바로는, 이러한 구조는 상하 방향의 진동 하중 발생시 패치 플레이트(60)의 측면이 굽힘에 대한 저항을 가지게 되고 하중들도 측면의 용접점(62)을 통해 이동하므로, 패치 플레이트(60)의 측면(66)에 좌굴이 발생하여 충분한 강성 보강이 달성되지 않고 측면 용접점(62)에는 전단 하중이 걸리게 되어 용접점(62) 및 용접점(62)의 주변 부위들은 전단 하중에 취약한 문제점이 있다.However, as the inventors of the present application have confirmed through experiments, such a structure has a resistance to bending at the side of the
참고로, 좌굴은 기둥의 길이가 그 횡단면의 치수에 비해 클 때, 기둥의 양단에 압축 하중이 가해졌을 경우, 하중이 어느 크기에 이르면 기둥이 갑자기 휘는 현상을 의미하며, 여기서 전단 하중은 물체의 단면에 반대 방향인 한 쌍의 힘을 평행하게 작용시켜 물체를 절단시키는 하중을 의미한다.For reference, buckling means that when the length of the column is larger than the dimension of the cross section, when compressive load is applied to both ends of the column, the column suddenly bends when the load reaches a certain size, where shear load is It refers to a load that cuts an object by applying a pair of forces parallel to the cross section in parallel.
또한, 전지모듈이 차량의 트렁크 내부에 장착되는 경우, 차량의 레이아웃 상 베이스 플레이트의 일부가 스페어 타이어가 위치한 부위의 상부에 장착되기 때문에, 비대칭적인 장착구조를 가지게 된다. 이 때, 노면으로부터의 진동이 심한 경우, 전지모듈은 비틀림 하중을 받게 되고 이러한 비틀림 하중이 베이스 플레이트의 체결부 및 베이스 플레이트의 각 절곡부들에 응력이 집중되어 파손을 일으킬 가능성이 매우 크다.In addition, when the battery module is mounted in the trunk of the vehicle, since a part of the base plate is mounted on the upper portion of the portion where the spare tire is located on the layout of the vehicle, the battery module has an asymmetrical mounting structure. At this time, when the vibration from the road surface is severe, the battery module is subjected to a torsional load, and this torsional load is very likely to cause damage due to the concentration of stress on the fastening portions of the base plate and the respective bent portions of the base plate.
따라서, 중대형 전지모듈에서 단위모듈들의 적층 구조를 안정적으로 유지하고, 베이스 플레이트의 체결 위치가 비대칭으로 존재하여 상하 방향의 진동이 일측으로 더욱 심하게 인가되더라도 구조적 안정성을 확보할 수 있는 새로운 구조의 전지모듈에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, the stack structure of the unit modules in the medium-large battery module is stable and the fastening position of the base plate is asymmetric, so that even if the vibration in the up-down direction is more severely applied to one side, the battery module has a new structure. The need for this is very high.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 발명의 목적은 베이스 플레이트와 전지모듈 장착부위의 체결부에 특정 구조의 패치 플레이트를 장착함으로써, 체결부의 파손을 최소화할 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a battery module that can minimize the damage to the fastening portion by mounting a patch plate of a specific structure in the fastening portion of the base plate and the battery module mounting portion.
본 발명의 또 다른 목적은 차량의 일부 형태를 이용하여 전지모듈의 일부 구조를 형성함으로써 차량에 안정적으로 장착되고, 차량 내부에서 차지하는 부피를 최소화할 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a battery module that can be stably mounted in a vehicle and minimize the volume occupied in the vehicle by forming a partial structure of the battery module using some form of the vehicle.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은, According to an aspect of the present invention,
이차전지들 자체 또는 둘 또는 그 이상의 이차전지들이 내장된 단위모듈들을 포함하고 있는 구조의 중대형 전지모듈로서, A medium-large battery module having a structure including a secondary battery itself or a unit module containing two or more secondary batteries,
상기 단위모듈들은 베이스 플레이트(base plate)에 탑재된 상태에서 디바이스의 소정 부위("전지모듈 장착부위")에 장착되며, The unit modules are mounted on a predetermined portion of the device ("battery module mounting site") in a state of being mounted on a base plate,
상기 베이스 플레이트는 단위모듈들이 탑재되는 상면부, 상기 상면부의 외주면을 따라 하향 절곡된 구조의 측면부, 및 베이스 플레이트를 전지모듈 장착부위에 고정하기 위해 상기 측면부로부터 돌출된 둘 이상의 체결부들을 포함하는 구조로 이루어져 있고, The base plate includes a top surface on which unit modules are mounted, a side portion of a structure bent downward along the outer circumferential surface of the top surface, and two or more fastening portions protruding from the side portion to fix the base plate to the battery module mounting portion. It consists of,
상기 체결부들 중 적어도 하나의 체결부에는 상하 진동에 따른 변형을 방지하고 기계적 강성을 향상시킬 수 있도록, 체결부의 상면과 그에 대응하는 베이스 플레이트의 측면부 및 상면부를 감싸는 패치 플레이트(patch plate)가 추가로 장착되어 있는 구조로 구성되어 있다.At least one of the fastening portions may further include a patch plate surrounding the upper surface of the fastening portion and the side surface and the upper surface of the corresponding fastening portion to prevent deformation due to vertical vibration and improve mechanical rigidity. It consists of a structure that is attached.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은, 패치 플레이트가 체결부의 상면과 그에 대응하는 베이스 플레이트의 측면부 및 상면부를 감싸고 있으므로, 전지모듈에 인가되는 상하 진동에 따른 변형을 방지하고 기계적 강성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the battery module according to the present invention, since the patch plate surrounds the upper surface of the fastening portion and the side portion and the upper surface portion of the base plate corresponding thereto, it is possible to prevent deformation due to vertical vibration applied to the battery module and to improve mechanical rigidity. .
또한, 상기와 같이 패치 플레이트를 베이스 플레이트의 체결부 뿐만 아니라 상면부까지 감싸는 이중 절곡 구조는 베이스 플레이트의 두께를 크게 하지 않으면서 체결부의 변형을 방지함과 동시에 기계적 강성을 보완할 수 있으므로, 비용 및 중량 증가를 최소화할 수 있다.In addition, as described above, the double bending structure surrounding the patch plate not only to the fastening portion of the base plate but also to the upper surface portion can prevent the deformation of the fastening portion and increase the mechanical rigidity without increasing the thickness of the base plate. Weight gain can be minimized.
본 발명에서의 상기 단위모듈은 이차전지 자체이거나 또는 둘 또는 그 이상의 이차전지들을 내장한 형태의 소형 모듈일 수 있다. 둘 또는 그 이상의 이차전지들을 내장한 형태의 단위모듈의 예로는 본 출원인의 한국 특허출원 제2006-12303호의 모듈을 들 수 있다. 상기 출원에서의 단위모듈은 두 개의 이차전지들을 서로 대면하도록 밀착시킨 상태로 입출력 단자가 형성되어 있는 프레임 부재에 장착된 구조로 이루어져 있다. The unit module in the present invention may be a secondary battery itself or a small module having two or more secondary batteries built therein. An example of a unit module having two or more secondary batteries embedded therein may be the module of Korean Patent Application No. 2006-12303. The unit module in the above application has a structure mounted on a frame member in which an input / output terminal is formed in close contact with two secondary batteries facing each other.
단위모듈의 또 다른 예로는 본 출원인의 한국 특허출원 제2006-20772호와 제2006-45444호의 모듈들을 들 수 있다. 이들 출원들에서의 단위모듈은 두 개의 이차전지들을 서로 대면하도록 밀착시킨 상태로 그것의 외면을 한 쌍의 고강도 셀 커버로 감싼 구조로 이루어져 있다. Another example of a unit module may include the modules of Korean Patent Application Nos. 2006-20772 and 2006-45444. The unit module in these applications consists of a structure in which two secondary batteries are covered with a pair of high-strength cell covers while their outer surfaces are in close contact with each other.
상기 출원들은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. 그러나, 본 발명의 전지모듈에서 단위모듈의 구조가 상기 출원들의 예로 한정되는 것이 아님은 물론이다.The above applications are incorporated by reference in the context of the present invention. However, of course, the structure of the unit module in the battery module of the present invention is not limited to the examples of the above applications.
상기 단위모듈들은 수직으로 세워진 상태로 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있고, 상기 베이스 플레이트에 하단이 고정된 상태로 최외각 단위모듈들의 외면에 밀착되는 한 쌍의 엔드 플레이트(end plate), 및 상기 엔드 플레이트들을 상호 연결하여 지지하기 위해 엔드 플레이트들의 상부 양측 또는 측면 양측을 연결하고 있는 서포팅 바(supporting bar)로 구성되어 있는 구조일 수 있다.The unit modules are mounted on the base plate in a vertical state, a pair of end plates in close contact with the outer surface of the outermost unit modules in a state where the lower end is fixed to the base plate, and the end plate It may be a structure consisting of a supporting bar that connects the upper both sides or the side both sides of the end plates to interconnect them to support.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은 베이스 플레이트에 적층되어 있는 단위모듈들을 엔드 플레이트로 밀착시켜 주고, 상기 엔드 플레이트를 서포팅 바로 다시 고정시켜 주므로, 단위모듈의 두께 방향으로의 이동 및 스웰링 현상을 방지하여 전지모듈의 안전성을 향상시키고 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.Therefore, the battery module according to the present invention closely adheres the unit modules stacked on the base plate to the end plate, and fixes the end plate again to the supporting bar, thereby preventing movement and swelling in the thickness direction of the unit module. Therefore, it is possible to improve the safety of the battery module and effectively prevent performance degradation.
상기 패치 플레이트는, 예를 들어, 베이스 플레이트의 상면부 상에 장착되는 제 1 장착부, 베이스 플레이트의 측면부 상에 장착되는 제 2 장착부, 및 베이스 플레이트의 체결부 상에 장착되는 제 3 장착부를 형성하는 절곡된 판상형 플레이트로 이루어질 수 있다.The patch plate forms, for example, a first mounting portion mounted on an upper surface portion of the base plate, a second mounting portion mounted on a side portion of the base plate, and a third mounting portion mounted on the fastening portion of the base plate. It may consist of a curved plate-shaped plate.
상기 구조의 바람직한 하나의 예로서, 베이스 플레이트의 체결부에는 체결구가 천공되어 있고, 상기 제 3 장착부에는 상기 체결구에 연통되는 관통구가 형성되어 있어서, 볼트와 같은 삽입부재를 베이스 플레이트의 체결구와 패치 플레이트의 관통구에 연속적으로 삽입하여 전지모듈을 소망하는 디바이스의 전지모듈 장착부위에 용이하게 장착할 수 있다.As a preferable example of the structure, a fastener is perforated in the fastening portion of the base plate, and a through hole communicating with the fastener is formed in the third mounting portion, so that an insertion member such as a bolt is fastened to the base plate. The battery module can be easily mounted on the battery module mounting portion of the desired device by inserting the battery module continuously into the through hole of the sphere and the patch plate.
상기 패치 플레이트와 베이스 플레이트의 결합 방법은 상호간의 결합을 견고하고 용이하게 달성할 수 있는 방법이면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 패치 플레이트가 용접에 의해 베이스 플레이트에 장착됨으로써 상호간의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.The patch plate and the base plate is not particularly limited as long as it is a method of firmly and easily bonding to each other, but preferably, the patch plate is mounted on the base plate by welding to further improve the mutual bonding force. Can be.
바람직하게는, 상기 용접이 제 1 장착부와 베이스 플레이트의 상면부 및 제 3 장착부와 베이스 플레이트의 체결부 사이에 행해질 수 있다.Preferably, the welding may be performed between the first mounting portion and the upper surface portion of the base plate and the third mounting portion and the fastening portion of the base plate.
따라서, 패치 플레이트의 1 장착부와 제 3 장착부 상부에만 용접점들이 위치하고 있으므로, 패치 플레이트의 제 2 장착부에 좌굴이 발생하지 않는다.Therefore, since the welding points are located only on the first mounting portion and the third mounting portion of the patch plate, no buckling occurs in the second mounting portion of the patch plate.
또한, 하중이 용접 방향과 평행하게 작용하므로 전단 하중이 발생하지 않고, 그 결과 패치 플레이트의 제 2 장착부가 굽힘 강성을 보강하는 역할을 충실히 수행하여 용접점 주위에 파손이 일어날 가능성을 미연에 방지할 수 있다.In addition, since the load acts parallel to the welding direction, no shear load is generated, and as a result, the second mounting portion of the patch plate faithfully plays a role of reinforcing the bending stiffness, thereby preventing the possibility of breakage around the welding point. Can be.
더욱이, 용접점이 패치 플레이트의 상면인 제 1 장착부에 위치하도록 하는 것이 바람직하고, 측면인 제 2 장착부에 용접점이 위치하는 경우, 전단에 의한 크랙이 발생하므로 바람직하지 않다.Furthermore, it is preferable that the welding point is located in the first mounting part, which is the upper surface of the patch plate, and when the welding point is located in the second mounting part, which is the side surface, cracks due to shearing are not preferable.
한편, 상기 체결부들은 베이스 플레이트 중 서로 대면하는 장변의 측면부들에 형성되어 있어서, 체결부들이 베이스 플레이트 중 서로 대면하는 단변의 측면부들에 형성되어 있는 구조와 비교할 때, 디바이스의 전지모듈 장착부위와 더욱 안정적으로 결합될 수 있다. On the other hand, the fastening portions are formed on the side parts of the long sides facing each other of the base plate, compared with the structure formed in the side parts of the short sides facing each other of the base plate, compared with the battery module mounting portion of the device It can be combined more stably.
상기 구조의 바람직한 예로서, 장변의 측면부들 중에서, 하나의 측면부에는 양측 모서리 인접 부위에만 체결부가 형성되어 있고, 상기 체결부에 패치 플레이트가 장착되어 있는 구조일 수 있다.As a preferred example of the structure, one side portion of the long side, one side portion has a fastening portion is formed only in the adjacent portions on both sides, may be a structure in which a patch plate is mounted on the fastening portion.
구체적인 하나의 예로서, 차량의 트렁크에 전지모듈이 장착되는 경우, 차량의 레이아웃 상 베이스 플레이트의 일부분에 스페어 타이어 또는 휠 하우징이 위치하기 때문에, 베이스 플레이트의 장변의 측면부들은 서로 비대칭적인 체결 위치를 가지게 된다.As a specific example, when the battery module is mounted in the trunk of the vehicle, since the spare tire or wheel housing is located on a portion of the base plate on the layout of the vehicle, the side portions of the long sides of the base plate may have asymmetrical fastening positions with each other. do.
따라서, 장변의 측면부들 중 비대칭적인 체결위치를 가지는 스페어 타이어 또는 휠 하우징이 위치하는 공간 상부에 대응하는 하나의 측면부에는 구조적으로 양측 모서리 인접부위에만 2개의 체결부가 형성되고, 다른 하나의 측면부는 스페어 타이어 또는 휠 하우징이 위치하고 있지 않으므로 4개의 체결부가 형성될 수 있다. 이 경우, 베이스 플레이트 중 2개의 체결부만 형성된 측면부는 4개의 체결부가 형성된 측면부보다 차량에 대한 장착 결합력이 약화되므로, 패치 플레이트를 2개의 체결부 상에 추가로 장착함으로 차량에 대한 장착 결합력을 보완할 수 있다. Accordingly, two fastening portions are structurally formed only at two corner portions adjacent to one side portion corresponding to an upper portion of a space in which a spare tire or wheel housing having an asymmetrical fastening position among the long sides is formed, and the other side portion is a spare. Since no tire or wheel housing is located, four fasteners can be formed. In this case, since the side coupling portion formed of only two fastening portions of the base plate is weaker than the side portion on which the four coupling portions are formed, the mounting coupling force on the vehicle is weakened, thereby additionally mounting the patch plate on the two coupling portions to compensate for the mounting coupling force on the vehicle. can do.
경우에 따라서는, 상기 패치 플레이트와 체결부는 전지모듈 장착부위에 대응하는 형상으로 이루어져 있어서, 상호간의 결합력을 강화하고 외부로부터 외력이 인가되더라도 서로 분리되는 것을 최소화할 수 있다. In some cases, the patch plate and the fastening portion is formed in a shape corresponding to the battery module mounting portion, it is possible to strengthen the mutual coupling force and minimize the separation from each other even if an external force is applied from the outside.
본 발명은 또한, 특정 구조의 엔드 플레이트를 포함하는 전지모듈을 제공한다.The present invention also provides a battery module comprising an end plate of a specific structure.
구체적으로, 상기 엔드 플레이트는, 단위모듈들과 서포팅 바로부터의 굽힘 하중을 분산시킬 수 있도록, 상기 단위모듈에 접하는 본체부와, 상기 본체부의 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출된 형상의 상단벽, 하단벽, 및 한 쌍의 측벽을 포함하고 있고, 상기 측벽은 상단벽으로부터 하단벽 방향으로 두께가 증가하는 구조로 이루어질 수 있다. In detail, the end plate may include a main body part in contact with the unit module and a top wall and a bottom wall protruding outwardly from the outer circumferential surface of the main body part so as to distribute bending loads from the unit modules and the supporting bar. And a pair of sidewalls, and the sidewalls may have a structure in which thickness increases from the top wall to the bottom wall.
여기서, "외측 방향"이란 상기 압력에 대향하는 방향, 즉, 엔드 플레이트의 본체부를 중심으로 단위모듈들과 서포팅 바가 위치하는 방향의 반대 방향을 의미한다. Here, the "outward direction" refers to the direction opposite to the pressure, that is, the direction opposite to the direction in which the unit modules and the supporting bar are positioned around the main body of the end plate.
따라서, 엔드 플레이트는 단위모듈에 접하는 본체부와, 본체부의 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출된 형상의 상단벽, 하단벽, 및 한 쌍의 측벽을 포함하고 있고, 측벽은 상단벽으로부터 하단벽 방향으로 두께가 증가하는 구조로 구성되어 있어서, 단위모듈들과 서포팅 바로부터의 압력(굽힘 하중)을 상단벽, 하단벽 및 측벽에 골고루 분산시킬 수 있다.Accordingly, the end plate includes a main body portion in contact with the unit module and a top wall, a bottom wall, and a pair of side walls protruding outwardly from the outer circumferential surface of the main body portion, and the side walls are thick in the direction from the top wall to the bottom wall. Since the structure is increased, the pressure (bending load) from the unit modules and the supporting bar can be evenly distributed on the top wall, the bottom wall and the side wall.
본 발명의 전지모듈에서 엔드 플레이트는 단위모듈들과 서포팅 바로부터의 굽힘 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다.In the battery module of the present invention, the end plate may have various structures that can effectively distribute the bending loads from the unit modules and the supporting bar.
이러한 구조의 하나의 예로서, 상기 측벽의 외주면은 직선 형상을 이루고 있고, 상기 측벽은 측면 방향에서 직삼각형 형상을 이루고 있는 구조일 수 있다.As an example of such a structure, an outer circumferential surface of the side wall may have a straight shape, and the side wall may have a right triangle shape in a lateral direction.
따라서, 이러한 구조는 종래의 측벽이 측면방향에서 일자형(직사각형)으로 형성된 엔드 플레이트의 구조(도 10: 30a)보다, 단위모듈들과 서포팅 바로부터의 굽힘 하중을 보다 효과적으로 지지할 수 있다. Therefore, this structure can support the bending loads from the unit modules and the supporting bar more effectively than the structure of the end plate (Fig. 10: 30A) in which the side wall is formed in a straight (rectangular) shape in the lateral direction.
이러한 엔드 플레이트 형상이 굽힘 하중을 효과적으로 지지하는 이유는, 엔드 플레이트 고정 위치의 면적을 넓히고 굽힘 하중을 지지하기 위한 측벽이 상단벽으로부터 하단벽 방향으로 두께가 증가하며 측면 방향에서 직삼각형 형상으로 형성되어 있으므로 엔드 플레이트의 체결 부위로 집중되는 하중을 측벽 및 하단벽으로 분산시킬 수 있기 때문이다.The reason why the end plate shape effectively supports the bending load is that the side plate fixing area and the side wall for supporting the bending load increase in thickness from the top wall to the bottom wall and are formed in a right triangle shape in the lateral direction. This is because the load concentrated on the fastening portion of the end plate can be distributed to the side walls and the bottom wall.
또 다른 예로서, 상기 측벽의 외주면은 포물선 형상을 이루고 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 엔드 플레이트는 측벽의 외주면이 포물선 형상으로 이루어져 있으므로, 외주면이 직선 형상으로 이루어진 경우보다 단위모듈들과 서포팅 바로부터의 굽힘 하중을 완만하게 흡수할 수 있다.As another example, the outer circumferential surface of the side wall may have a parabolic structure. Since the outer circumferential surface of the side wall has a parabolic shape, the end plate of this structure can gently absorb the bending loads from the unit modules and the supporting bar than when the outer circumferential surface is linear.
이 경우, 상기 포물선 형상은 다양한 형상으로 이루어질 수 있는 바, 하나의 예로서, 최외각 단위모듈의 하단 모서리를 기준으로 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 형상일 수 있다. 이러한 구조의 엔드 플레이트는 전지모듈의 부피 증가를 최대한 억제하면서 굽힘 하중을 최대한 효과적으로 흡수할 수 있으므로 특히 바람직하다.In this case, the parabolic shape may be formed in various shapes. For example, the parabolic shape may protrude convexly outward from the bottom edge of the outermost unit module. The end plate of such a structure is particularly preferable because it can absorb the bending load as effectively as possible while suppressing the increase in volume of the battery module as much as possible.
경우에 따라서는, 상기 포물선 형상은 최외각 단위모듈의 하단 모서리를 기준으로 내측 방향으로 오목하게 만입되어 있는 형상일 수 있다.In some cases, the parabolic shape may be a shape recessed inwardly with respect to the bottom edge of the outermost unit module.
이러한 구조의 엔드 플레이트는 본 발명의 발명자들이 실험한 결과에 따르면, 포물선 형상이 최외각 단위모듈의 하단 모서리를 기준으로 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 형상보다 굽힘 하중으로 인한 변형량이 크나 측벽의 외주면이 직선 형상으로 이루어진 경우보다는 변형량이 작은 것으로 확인되었다.According to the results of experiments by the inventors of the present invention, the end plate having such a structure has a larger deformation amount due to bending load than the shape protruding outwardly from the bottom edge of the outermost unit module, but the outer peripheral surface of the side wall is It was confirmed that the deformation amount was smaller than the case of the straight shape.
상기 엔드 플레이트는 면적 크기가 상단벽, 측벽, 및 하단벽 순으로 증가하는 구조로 이루어져 있어서, 구조 역학적으로 서포팅 바와 단위모듈들로부터의 압력을 용이하게 견딜 수 있다.The end plate has a structure in which the area size increases in the order of the top wall, the side wall, and the bottom wall, so that the structural dynamics can easily withstand the pressure from the supporting bar and the unit modules.
상기 구조에서, 측벽의 면적은 하단벽의 면적을 기준으로 40% 초과 내지 90% 이하의 크기로 이루어질 수 있다.In the above structure, the area of the side wall may be greater than 40% to 90% of the size of the bottom wall.
상기 측벽의 면적이 하단벽의 면적보다 40% 미만인 경우, 측벽이 서포팅 바와 단위모듈들로부터의 굽힘 하중을 지지하기 어렵고, 90%를 초과하는 경우 전지모듈의 부피가 전체적으로 증가하므로 바람직하지 않다.When the area of the side wall is less than 40% of the area of the bottom wall, the side wall is difficult to support the bending load from the supporting bar and the unit modules, and if it exceeds 90%, it is not preferable because the volume of the battery module increases as a whole.
더욱 바람직하게는, 상기 측벽의 면적은 하단벽의 면적을 기준으로 55% 내지 75%의 크기로 이루어질 수 있다. 이러한 범위의 측벽 면적 크기는 전지모듈의 전체 부피 증가를 최소화하면서도 굽힘 하중을 용이하게 지지할 수 있으므로 매우 바람직하다.More preferably, the area of the side wall may be of a size of 55% to 75% based on the area of the bottom wall. The side wall area size in this range is highly desirable because it can easily support the bending load while minimizing the increase in the overall volume of the battery module.
한편, 상기 엔드 플레이트의 본체부 상부에는 서포팅 바를 장착하기 위한 한 쌍의 관통홀이 엔드 플레이트의 상부에 형성되어 있으므로, 서포팅 바는 엔드 플레이트의 관통홀에 삽입됨으로써 상호간의 결합이 용이하게 달성된다. On the other hand, since a pair of through holes for mounting the supporting bar is formed on the upper end of the main body of the end plate, the supporting bars are easily inserted into the through holes of the end plate to achieve mutual coupling.
서포팅 바는 엔드 플레이트들의 상부 양측을 연결하는 구조일 수도 있고, 엔드 플레이트들의 측면 양측을 연결하는 구조일 수 있다. The supporting bar may be a structure connecting the upper both sides of the end plates, or may be a structure connecting the both sides of the side of the end plates.
서포팅 바가 엔드 플레이트들의 상부 양측을 연결하는 구조에서, 바람직하게는, 엔드 플레이트의 상단벽이 서포팅 바를 장착하기 위해 최외각 단위모듈의 상단면을 기준으로 상향 돌출되어 있어서, 서포팅 바는 단위모듈들의 상부에 위치하면서 엔드 플레이트에 결합된 구조일 수 있다.In the structure in which the supporting bar connects the upper both sides of the end plates, preferably, the top wall of the end plate protrudes upward with respect to the top surface of the outermost unit module for mounting the supporting bar, so that the supporting bar is at the top of the unit modules. It may be located in the structure coupled to the end plate.
상기 상단벽의 상향 돌출된 높이는 최외각 단위모듈의 높이를 기준으로 2 내지 20%의 크기로 이루어질 수 있으며, 상기 높이가 최외각 단위모듈의 높이보다 2% 미만인 경우, 서포팅 바를 엔드 플레이트에 장착하기 어렵거나 그에 맞는 크기의 서포팅 바를 사용하여야 하므로 전체적인 강성이 떨어질 수 있다. 반대로, 20%을 초과하는 경우, 전지모듈의 부피 증가 정도가 지나치게 커지므로 바람직하지 않다.The upwardly protruding height of the upper wall may be 2 to 20% in size based on the height of the outermost unit module, and when the height is less than 2% of the height of the outermost unit module, mounting the supporting bar to the end plate. The overall stiffness can be impaired because of the difficulty or size of supporting bars. On the contrary, when it exceeds 20%, the increase in volume of the battery module becomes too large, which is not preferable.
상기 엔드 플레이트는 하단벽이 베이스 플레이트 상에 결합되어 있는 구조로 고정되어 있어서, 외부로부터 엔드 플레이트에 충격이 인가되더라고 엔드 플레이트가 베이스 플레이트로부터 정위치 이탈하는 것을 방지할 수 있다.The end plate is fixed in a structure in which the bottom wall is coupled on the base plate, so that the end plate is prevented from being released from the base plate even when an impact is applied to the end plate from the outside.
예를 들어, 엔드 플레이트의 하단벽 일부 부위에 한 쌍의 체결홈이 형성되어 있고, 이러한 체결홈에 볼트를 삽입하여 엔드 플레이트를 베이스 플레이트에 고정시키거나, 용접을 통해 상호간의 결합을 달성할 수 있다.For example, a pair of fastening grooves are formed in a portion of the bottom wall of the end plate, and a bolt may be inserted into the fastening grooves to fix the end plates to the base plate, or to achieve mutual coupling through welding. have.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 전원으로 사용하며 한정된 장착 공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차를 제공한다.The present invention also provides an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle that uses the battery module as a power source and has a limited mounting space and is exposed to frequent vibrations and strong shocks.
자동차의 전원으로 사용되는 전지모듈은 소망하는 출력 및 용량에 따라 조합하여 제조될 수 있음은 물론이다.The battery module used as the power source of the vehicle can of course be manufactured in combination according to the desired output and capacity.
이 경우, 상기 자동차는 전지모듈이 차량의 트렁크에 장착되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차일 수 있다.In this case, the vehicle may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle in which the battery module is mounted in the trunk of the vehicle.
전지모듈을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. Electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles using the battery module as a power source is known in the art, so a detailed description thereof will be omitted.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 베이스 플레이트와 전지모듈 장착부위의 체결부에 특정 구조의 패치 플레이트를 장착함으로써, 체결부의 파손을 최소화할 수 있다.As described above, in the battery module according to the present invention, by attaching a patch plate having a specific structure to a fastening portion between the base plate and the battery module mounting portion, damage of the fastening portion can be minimized.
또한, 차량의 일부 형태를 이용하여 전지모듈의 일부 구조를 형성함으로써 차량에 안정적으로 장착되고, 차량 내부에서 차지하는 전지모듈의 부피를 최소화할 수 있다. In addition, by forming a partial structure of the battery module by using some form of the vehicle it can be stably mounted on the vehicle, it is possible to minimize the volume of the battery module occupies in the vehicle.
도 1은 종래의 전지모듈의 사시도이다;
도 2 및 도 3은 도 1의 A 부위를 확대한 모식도들이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 5는 도 4의 배면도이다;
도 6 및 도 7은 도 4의 B 부위를 확대한 모식도들이다;
도 8은 예시적인 종래의 패치 플레이트의 사시도이다;
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치 플레이트의 사시도이다;
도 10은 종래의 엔드 플레이트 구조를 나타내는 모식도이다;
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 엔드 플레이트의 사시도들이다;
도 14 및 도 15는 도 8 및 도 9의 패치 플레이트 구조에 따른 체결부위의 변형량을 나타내는 실험결과를 나타내는 사진들이다.1 is a perspective view of a conventional battery module;
2 and 3 are enlarged schematic views of the portion A of FIG. 1;
4 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention;
5 is a rear view of FIG. 4;
6 and 7 are enlarged schematics of the portion B of FIG. 4;
8 is a perspective view of an exemplary conventional patch plate;
9 is a perspective view of a patch plate according to another embodiment of the present invention;
10 is a schematic diagram showing a conventional end plate structure;
11-13 are perspective views of end plates according to various embodiments of the present invention;
14 and 15 are photographs showing experimental results showing the deformation amount of the fastening portion according to the patch plate structure of FIGS. 8 and 9.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지모듈의 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the drawings of the battery module according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 배면도가 모식적으로 도시되어 있다.4 is a schematic perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a schematic rear view of FIG.
또한, 도 6 및 도 7은 도 4의 B 부위를 확대한 모식도들로서, 도 6은 패치 플레이트를 베이스 플레이트에 용접하기 전의 구조를 나타내고, 도 7은 패치 플레이트를 베이스 플레이트에 용접한 후의 구조를 나타내고 있다.6 and 7 are enlarged schematic views of the portion B of FIG. 4, FIG. 6 shows a structure before welding the patch plate to the base plate, and FIG. 7 shows a structure after welding the patch plate to the base plate. have.
이들 도면을 참조하면, 전지모듈(200)은 이차전지들이 내장된 단위모듈들(10), 베이스 플레이트(20), 한 쌍의 엔드 플레이트들(30), 한 쌍의 패치 플레이트들(70), 및 서포팅 바(40)로 구성되어 있다.Referring to these drawings, the
단위모듈들(10)은 베이스 플레이트(20)에 탑재된 상태에서 디바이스의 전지모듈 장착부위(도시하지 않음)에 장착되어 있다. The
베이스 플레이트(20)는 단위모듈들(10)이 탑재되는 상면부(23), 상면부(23)의 외주면을 따라 하향 절곡된 구조의 측면부(24), 및 베이스 플레이트(20)를 전지모듈 장착부위(예를 들어, 차량의 내부 등)에 고정하기 위해 측면부(24)로부터 돌출된 6개의 체결부들(22)을 포함하고 있다. The
체결부들(22)은 베이스 플레이트(20) 중 서로 대면하는 장변의 측면부들(24, 25)에 형성되어 있다.The
또한, 플레이트(70)는 장변의 측면부들(24, 25) 중 하나의 측면부(24)에는 양측 모서리 인접 부위에만 체결부(22)가 형성되어 있다. In addition, the
패치 플레이트(70)는 체결부(22)의 상면과 그에 대응하는 베이스 플레이트(20)의 측면부(24) 및 상면부(23)를 감싸고 있어서, 상하 진동에 따른 변형을 방지하고 기계적 강성을 향상시킨다.The
또한, 패치 플레이트(70)는 절곡된 판상형 플레이트로서, 베이스 플레이트(20)의 상면부(23) 상에 장착되는 제 1 장착부(72), 베이스 플레이트(20)의 측면부(24) 상에 장착되는 제 2 장착부(74), 및 베이스 플레이트(20)의 체결부(22) 상에 장착되는 제 3 장착부(76)로 구성되어 있다.In addition, the
베이스 플레이트(20)의 체결부(22)에는 체결구(26)가 천공되어 있고, 패치 플레이트(70)의 제 3 장착부(76)에는 베이스 플레이트(20)의 체결구(26)에 연통되는 관통구(78)가 형성되어 있다. A
또한, 패치 플레이트(70)는 용접에 의해 베이스 플레이트(20)에 장착되어 있고, 용접점들(77, 79)은 패치 플레이트(70)의 제 1 장착부(72)와 제 3 장착부(79)의 상부에 형성되어 있다.In addition, the
한편, 베이스 플레이트(20)의 상부에는 단위모듈들(10)이 수직으로 세워져 적층되어 있고, 엔드 플레이트(30)는 베이스 플레이트(20)에 하단이 고정된 상태로 최외각 단위모듈들(10)의 외면에 밀착되어 있다. Meanwhile, the
서포팅 바(40)는 한 쌍의 엔드 플레이트들(30)을 상호 연결하여 지지하기 위해 엔드 플레이트들(30)의 상부 양측을 연결하고 있다.The supporting
엔드 플레이트(30)는, 단위모듈(10)에 접하는 본체부(32), 본체부(32)의 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출된 형상의 상단벽(34), 하단벽(36), 및 한 쌍의 측벽(38)을 포함하고 있고, 측벽(38)은 상단벽(34)으로부터 하단벽(36) 방향으로 두께가 증가하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 단위모듈들(10)과 서포팅 바(40)로부터의 굽힘 하중을 본체부(32)로부터 측벽(38) 및 하단벽(36)으로 분산시키게 된다.The
이러한 엔드 플레이트(30)는 하단벽(36)이 베이스 플레이트(20) 상에 용접에 의해 결합되어 있는 구조로 고정된다.The
도 8에는 예시적인 종래의 패치 플레이트의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치 플레이트의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 8 schematically illustrates a perspective view of an exemplary conventional patch plate, and FIG. 9 schematically illustrates a perspective view of a patch plate according to another embodiment of the present invention.
먼저 도 8을 참조하면, 패치 플레이트(80)와 체결부(22a)는 전지모듈 장착부위인 스페어 타이어 장착 공간에 대응하는 형상으로 이루어져 있고, 베이스 플레이트(20a)의 체결부(22a)와 측면부(24a)에 각각 용접에 의해 장착되어 있다.First, referring to FIG. 8, the
또한, 배선 부재를 삽입하기 위한 배선 부재용 관통구(82)가 패치 플레이트의 측면에 형성되어 있다. In addition, a wiring member through
이에 대비하여, 도 9를 참조하면, 패치 플레이트(90)가 베이스 플레이트(20a)의 체결부(22a)와 상면부(23a)에 각각 용접에 의해 장착되어 있는 것이 도 8의 구조와 차이가 있다.In contrast, referring to FIG. 9, the
도 11 내지 도 13에는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 엔드 플레이트의 사시도들이 모식적으로 도시되어 있다.11 to 13 schematically illustrate perspective views of an end plate according to various embodiments of the present disclosure.
먼저, 도 11을 도 4와 함께 참조하면, 엔드 플레이트(30b)는 측벽(38)의 외주면이 직선 형상을 이루고 있고, 측벽(38)은 측면 방향에서 대략 직삼각형 형상을 이루고 있다. First, referring to FIG. 11 together with FIG. 4, the outer circumferential surface of the
이러한 엔드 플레이트(30b)는 면적 크기가 상단벽(34), 측벽(38), 및 하단벽(36) 순으로 증가하는 구조로서, 측벽(38)의 면적은 하단벽(36)의 면적을 기준으로 약 60%의 크기로 이루어져 있다.The
더욱이, 엔드 플레이트(30b)의 본체부(32) 상부에는 서포팅 바(40)를 장착하기 위한 한 쌍의 관통홀(302)이 형성되어 있고, 엔드 플레이트(30b)의 외주면은 필렛(31) 처리되어 있어서 서포팅 바(40)와 단위모듈들(10)로부터의 응력이 엔드 플레이트(30b)의 외주면에 집중되는 것을 효과적으로 방지한다.Furthermore, a pair of through
엔드 플레이트(30b)의 상단벽(34)은 최외각 단위모듈(10)의 상단면을 기준으로 최외각 단위모듈(10)의 높이(H)의 10% 크기로 상향 돌출되어 있어서, 서포팅 바(40)는 엔드 플레이트(30)의 상부 양측에 용이하게 장착된다.The
다음으로, 도 12를 도 4와 함께 참조하면, 엔드 플레이트(30c)는 측벽(38c)의 외주면이 최외각 단위모듈(10)의 하단 모서리를 기준으로 내측 방향으로 오목하게 만입되어 있는 포물선 형상으로 이루어져 있다.Next, referring to FIG. 12 together with FIG. 4, the
마지막으로, 도 13을 도 4와 함께 참조하면, 엔드 플레이트(30d)는 측벽(38d)의 외주면이 최외각 단위모듈(10)의 하단 모서리를 기준으로 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 포물선 형상으로 이루어져 있다.Finally, referring to FIG. 13 together with FIG. 4, the
한편, 도 8 내지 도 9의 패치 플레이트 구조에 따른 체결부위의 변형량을 확인하기 위하여, 이들 도면들의 형상을 가진 패치 플레이트들을 도 4와 같은 구조로 전지모듈에 각각 장착한 상태에서 최대응력에 대한 시뮬레이션을 수행하였다.On the other hand, in order to check the deformation amount of the fastening portion according to the patch plate structure of Figures 8 to 9, the simulation of the maximum stress in the state in which the patch plate having the shape of these figures mounted in the battery module in the same structure as Figure 4 Was performed.
패치 플레이트들의 보다 정확한 크기 및 형상은 도 14 및 도 15에 개시되어 있으며, 이들 도면에는 응력 분포가 함께 표시되어 있다. 또한, 하기 표 1에는, 도 8의 패치 플레이트의 최초 공진 주파수와 도 9의 패치 플레이트의 최초 공진 주파수가 기재되어 있다.More accurate sizes and shapes of patch plates are disclosed in FIGS. 14 and 15, which are shown with stress distributions. In addition, in Table 1 below, the initial resonance frequency of the patch plate of FIG. 8 and the initial resonance frequency of the patch plate of FIG. 9 are described.
<표 1>TABLE 1
도 14에서 보는 바와 같이, 도 8의 패치 플레이트 구조는 패치 플레이트의 하면과 측면에서 전반적으로 높은 응력 분포를 보여 주고 있고, 특히, 패치 플레이트의 하면 중 전지모듈 장착부위와 결합되는 관통구 부위에 매우 높은 응력 분포가 나타나고 있다. 따라서, 높은 응력 분포를 나타내는 부위는 외력의 인가시 파손의 가능성이 높다. As shown in FIG. 14, the patch plate structure of FIG. 8 shows a high stress distribution on the lower surface and the side surface of the patch plate. In particular, the patch plate structure of the patch plate has a very high surface area at the through hole coupled to the battery module mounting portion of the patch plate. High stress distributions are shown. Therefore, the site | part which shows high stress distribution has a high possibility of a failure at the time of applying an external force.
반면에, 도 15에서 보는 바와 같이, 도 9의 패치 플레이트 구조는 도 8의 패치 플레이트 구조와 비교하여 응력이 급격히 감소함을 알 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 15, the patch plate structure of Figure 9 it can be seen that the stress is significantly reduced compared to the patch plate structure of FIG.
또한, 도 9의 패치 플레이트 구조는 상기 표 1에서 보는 바와 같이 최초 공진 주파수가 도 8의 패치 플레이트 구조보다 크므로 차량이 노면에 따라 진동이 발생하더라고 내진동성이 상대적으로 우수함을 알 수 있다. In addition, as shown in Table 1, the patch plate structure of FIG. 9 has an initial resonance frequency greater than that of the patch plate structure of FIG. 8, and thus the vibration resistance is relatively excellent even if the vehicle generates vibration along the road surface.
따라서, 상기의 실험 결과는 패치 플레이트의 형상과 용접점의 위치를 변경하는 것만으로 변형량과 응력을 줄일 수 있음을 의미하며, 전혀 예상치 못한 결과이다.Therefore, the above experimental results mean that the deformation amount and the stress can be reduced only by changing the shape of the patch plate and the position of the welding point, which is an unexpected result.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (21)
상기 단위모듈들은 베이스 플레이트(base plate)에 탑재된 상태에서 디바이스의 소정 부위("전지모듈 장착부위")에 장착되며,
상기 베이스 플레이트는 단위모듈들이 탑재되는 상면부, 상기 상면부의 외주면을 따라 하향 절곡된 구조의 측면부, 및 베이스 플레이트를 전지모듈 장착부위에 고정하기 위해 상기 측면부로부터 돌출된 둘 이상의 체결부들을 포함하는 구조로 이루어져 있고,
상기 체결부들 중 적어도 하나의 체결부에는 상하 진동에 따른 변형을 방지하고 기계적 강성을 향상시킬 수 있도록, 체결부의 상면과 그에 대응하는 베이스 플레이트의 측면부 및 상면부를 감싸는 패치 플레이트(patch plate)가 추가로 장착되어 있고,
상기 단위모듈들은 수직으로 세워진 상태로 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있고, 상기 베이스 플레이트에 하단이 고정된 상태로 최외각 단위모듈들의 외면에 밀착되는 한 쌍의 엔드 플레이트(end plate), 및 상기 엔드 플레이트들을 상호 연결하여 지지하기 위해 엔드 플레이트들의 상부 양측 또는 측면 양측을 연결하고 있는 서포팅 바(supporting bar)로 구성되어 있으며,
상기 엔드 플레이트는, 단위모듈들과 서포팅 바로부터의 굽힘 하중을 분산시킬 수 있도록, 상기 단위모듈에 접하는 본체부와, 상기 본체부의 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출된 형상의 상단벽, 하단벽, 및 한 쌍의 측벽을 포함하고 있고, 상기 측벽은 상단벽으로부터 하단벽 방향으로 두께가 증가하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.A medium-large battery module having a structure including a secondary battery itself or a unit module containing two or more secondary batteries,
The unit modules are mounted on a predetermined portion of the device ("battery module mounting site") in a state of being mounted on a base plate,
The base plate includes a top surface on which unit modules are mounted, a side portion of a structure bent downward along the outer circumferential surface of the top surface, and two or more fastening portions protruding from the side portion to fix the base plate to the battery module mounting portion. It consists of,
At least one of the fastening portions may further include a patch plate surrounding the upper surface of the fastening portion and the side surface and the upper surface of the corresponding fastening portion to prevent deformation due to vertical vibration and improve mechanical rigidity. Is equipped,
The unit modules are mounted on the base plate in a vertical state, a pair of end plates in close contact with the outer surface of the outermost unit modules in a state where the lower end is fixed to the base plate, and the end plate It consists of a supporting bar which connects the upper side or both sides of the end plates to interconnect them.
The end plate may include a main body portion in contact with the unit module and a top wall, a bottom wall, and a shape protruding outward from an outer circumferential surface of the main body portion so as to distribute bending loads from the unit modules and the supporting bar. And a pair of side walls, wherein the side walls have a structure in which a thickness increases in a direction from a top wall to a bottom wall.
상기 단위모듈들은 베이스 플레이트(base plate)에 탑재된 상태에서 디바이스의 소정 부위("전지모듈 장착부위")에 장착되며,
상기 베이스 플레이트는 단위모듈들이 탑재되는 상면부, 상기 상면부의 외주면을 따라 하향 절곡된 구조의 측면부, 및 베이스 플레이트를 전지모듈 장착부위에 고정하기 위해 상기 측면부로부터 돌출된 둘 이상의 체결부들을 포함하는 구조로 이루어져 있고,
상기 체결부들 중 적어도 하나의 체결부에는 상하 진동에 따른 변형을 방지하고 기계적 강성을 향상시킬 수 있도록, 체결부의 상면과 그에 대응하는 베이스 플레이트의 측면부 및 상면부를 감싸는 패치 플레이트(patch plate)가 추가로 장착되어 있으며,
상기 체결부들은 베이스 플레이트 중 서로 대면하는 장변의 측면부들에 형성되어 있고,
상기 장변의 측면부들 중에서, 하나의 측면부에는 양측 모서리 인접 부위에만 체결부가 형성되어 있고, 상기 체결부에 패치 플레이트가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A medium-large battery module having a structure including a secondary battery itself or a unit module containing two or more secondary batteries,
The unit modules are mounted on a predetermined portion of the device ("battery module mounting site") in a state of being mounted on a base plate,
The base plate includes a top surface on which unit modules are mounted, a side portion of a structure bent downward along the outer circumferential surface of the top surface, and two or more fastening portions protruding from the side portion to fix the base plate to the battery module mounting portion. It consists of,
At least one of the fastening portions may further include a patch plate surrounding the upper surface of the fastening portion and the side surface and the upper surface of the corresponding fastening portion to prevent deformation due to vertical vibration and improve mechanical rigidity. Equipped with
The fastening parts are formed on side parts of the long sides facing each other of the base plate,
Among the side parts of the long side, one side portion of the battery module, characterized in that the fastening portion is formed only in the adjacent portions on both side corners, the patch plate is mounted on the fastening portion.
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JP2008239067A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Toyota Motor Corp | Automobile |
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