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KR102066197B1 - 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 Download PDF

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KR102066197B1
KR102066197B1 KR1020150175022A KR20150175022A KR102066197B1 KR 102066197 B1 KR102066197 B1 KR 102066197B1 KR 1020150175022 A KR1020150175022 A KR 1020150175022A KR 20150175022 A KR20150175022 A KR 20150175022A KR 102066197 B1 KR102066197 B1 KR 102066197B1
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cartridge
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bushing member
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강태영
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유성천
최용준
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주식회사 엘지화학
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Abstract

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀을 수납하는 다수의 카트리지들이 적층되는 카트리지 조립체; 상기 카트리지 조립체를 둘러싸는 커버; 상기 카트리지 조립체와 상기 커버를 통해 삽입되며, 상기 커버의 외측으로 미리 설정된 간격만큼 돌출되는 부싱부재; 및 상기 부싱부재에 삽입되어 상기 커버를 체결하는 체결부재를 포함한다.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 체결부재가 커버 또는 카트리지에 직접 접촉되지 않으므로, 체결부재의 가압시 카트리지가 파손되는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 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.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.
일반적으로, 이차 전지의 배터리 모듈은 배터리 셀을 수납하는 카트리지들이 다수개 마련되어 적층되고, 이러한 다수개의 카트리지들이 커버에 의해 둘러 싸여진 후 볼트와 같은 체결부재에 의해 커버가 체결된다. 여기서, 볼트와 같은 체결부재가, 예를 들어 플라스틱 사출물인 카트리지에 직접 접촉되어 가압하게 되면 플라스틱 사출물이 파손될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해, 먼저 부싱부재가 삽입된 후 볼트와 같은 체결부재가 부싱부재에 삽입된다.
하지만, 볼트의 몸통 부분은 부싱부재에 접촉되므로 카트리지의 파손을 방지할 수 있지만, 볼트의 머리부분은 커버에 직접 접촉되므로 체결을 위해 볼트를 회전시키게 되면 볼트의 머리부분이 커버에 밀착되어 있는 카트리지를 가압하여 카트리지에 파손이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
없음
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 체결부재가 커버 또는 카트리지에 직접 접촉되지 않으므로, 체결부재의 가압시 카트리지가 파손되는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
또한, 배터리 모듈에 외력이 작용하는 경우 부싱부재를 따라 카트리지 또는 커버가 유동하는 것을 방지하여 카트리지와 카트리지 사이 내지 카트리지와 커버 사이에 간격을 일정하게 유지할 수 있는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 셀을 수납하는 다수의 카트리지들이 적층되는 카트리지 조립체; 상기 카트리지 조립체를 둘러싸는 커버; 상기 카트리지 조립체와 상기 커버를 통해 삽입되며, 상기 커버의 외측으로 미리 설정된 간격만큼 돌출되는 부싱부재; 및 상기 부싱부재에 삽입되어 상기 커버를 체결하는 체결부재를 포함하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 커버에는 완충부재가 구비되며, 상기 체결부재는 상기 완충부재에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 완충부재는 상기 부싱부재 외측의 둘레를 따라 상기 커버에 결합되며, 상기 체결부재는 외측에서 상기 완충부재에 접촉되고, 내측에서 상기 부싱부재에 접촉될 수 있다.
또한, 상기 완충부재는 고무패드로 마련될 수 있다.
그리고, 다수의 적층된 상기 카트리지들 상호 간에 간격이 형성될 수 있도록 상기 카트리지에 제1 돌기가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 돌기는 복수로 마련되어 상기 부싱부재의 둘레를 따라 상기 카트리지에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 커버는 상기 카트리지 조립체로부터 간격이 형성될 수 있도록 제2 돌기가 구비될 수 있다.
또한, 회로가 구비되는 기판을 지지하는 기판지지체를 더 포함하며, 상기 기판지지체는 상기 커버와 상기 카트리지 조립체 사이에 배치되고, 상기 카트리지 조립체로부터 간격이 형성될 수 있도록 제3 돌기가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있고, 또한, 상기 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 부싱부재가 커버의 외측으로 돌출되어 부싱부재에 삽입되는 체결부재가 커버 또는 카트리지에 직접 접촉되지 않으므로, 체결부재의 가압시 카트리지가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 카트리지 또는 커버에 돌기가 형성되므로, 배터리 모듈에 외력, 특히 부싱부재에 나란한 방향으로의 외력이 작용하는 경우 부싱부재를 따라 카트리지 또는 커버가 유동하는 것을 방지하여 카트리지와 카트리지 사이 내지 카트리지와 커버 사이에 간격을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B'선을 따라 절단한 단면도와 부분 확대도이다.
도 4은 도 3에서 체결부재가 제거된 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 카트리지의 평면도와 부분 확대도이다.
도 6은 도 1의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 6의 D 부분의 확대도이다.
도 8은 도 6의 E 부분의 확대도이다.
도 9는 도 6의 F 부분의 확대도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 카트리지의 측면도와 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
한편, 본 발명에서 체결부재는 상측커버와 하측커버를 체결할 수 있는 다양한 체결부재를 포함할 수 있지만, 설명의 편의를 위해, 이하에서는 체결부재가 볼트인 경우에 대해 한정해서 설명함을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B'선을 따라 절단한 단면도와 부분 확대도이고, 도 4은 도 3에서 체결부재가 제거된 모습을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 카트리지의 평면도와 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 카트리지(120)는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있고, 배터리 셀(110)을 수납하는 수납부가 형성된다. 카트리지(120)는 배터리 셀(110)의 외곽에 결합되어 배터리 셀(110)을 보호하는 일종의 프레임으로 마련될 수 있다. 카트리지(120)는 다수개가 적층되도록 마련되어 카트리지 조립체(100)를 구성할 수 있으며, 다수개의 적층된 카트리지(120), 즉 카트리지 조립체(100)와, 카트리지 조립체(100)를 보호하는 커버(200)를 체결할 수 있도록 카트리지(120)에는 볼트(400)가 삽입되는 삽입공(121)이 형성될 수 있다.
한편, 카트리지(120)에는 다수개의 카트리지(120) 사이의 간격을 형성하여 유지할 수 있도록 제1 돌기(122)가 형성될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
카트리지 조립체(100)는 배터리 셀(110)을 수납하는 다수의 카트리지(120)들이 구비되며, 다수의 카트리지(120)들이, 예를 들면, 세로방향으로 적층되어 카트리지 조립체(100)를 구성할 수 있다. 카트리지 조립체(100)는 커버(200) 내부에 형성되는 내부 공간에 수용되며, 카트리지(120)에 수납된 배터리 셀(110)은 커버(200)의 내부 공간에 수용되어 보호될 수 있다.
한편, 카트리지 조립체(100)는 커넥터 요소(미도시) 또는 단자 요소(미도시)가 구비될 수 있다. 커넥터 요소(미도시)는, 예를 들어, 배터리 셀(110)의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다. 그리고, 단자 요소(미도시)는 배터리 셀(110)에 연결되는 메인 단자(미도시)로서 양극 단자(미도시)와 음극 단자(미도시)를 포함하며, 단자 요소(미도시)는 터미널 볼트(미도시)가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 커버(200)는 카트리지 조립체(100)를 수납하여 둘러싸며, 이에 의해 외부의 진동이나 충격으로부터 카트리지 조립체(100)를 보호한다. 커버(200)는 카트리지 조립체(100)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 카트리지 조립체(100)의 형상이 육면체 형상으로 마련되는 경우, 커버(200)도 이에 대응되도록 육면체 형상으로 마련될 수 있다. 커버(200)는 예를 들어, 금속 재질의 플레이트로 제조될 수 있고, 커버(200)가 금속 재질의 플레이트로 제조되는 경우, 커버(200)는 상측에서 카트리지 조립체(100)를 감싸는 상측커버(210)와, 카트리지 조립체(100)의 하측에서 상측커버(210)에 결합되는 하측커버(220)를 구비할 수 있다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다.
커버(200)에는 전술한 커넥터 요소(미도시) 또는 단자 요소(미도시)가 외부로 노출될 수 있는 관통부(미도시)가 형성될 수 있다. 즉, 커넥터 요소(미도시) 또는 단자 요소(미도시)는 외부의 소정 부품 내지 부재와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이러한 전기적 연결이 커버(200)에 의해 방해되지 않도록 커버(200)에 관통부(미도시)가 형성될 수 있다. 그리고, 커버(200)에 형성된 관통부(미도시)를 통해 커넥터 요소(미도시) 또는 단자 요소(미도시)가 커버(200)의 외부로 노출되어 외부 구성과 연결될 수 있다. 관통부(미도시)는 커버(200)의 적어도 일면을 절개하도록 형성될 수 있다. 여기서, 관통부(미도시)는 반드시 커넥터 요소(미도시) 또는 단자 요소(미도시)가 외부로 노출되도록 절개되어 형성될 필요는 없으며, 커넥터 요소(미도시) 또는 단자 요소(미도시)가 외부 구성과 전기적으로 연결될 수만 있다면 전선 등이 들어갈 수 있는 작은 구멍으로 형성될 수도 있다.
한편, 커버(200)에는 커버(200)와 카트리지(120) 사이의 간격을 형성하여 유지할 수 있도록 제2 돌기(211)가 형성될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 부싱부재(300)는 카트리지 조립체(100)와 커버(200)를 통해 삽입될 수 있다. 카트리지(120)는 전술한 바와 같이, 사출 성형에 의해 플라스틱재로 제작될 수 있다. 그리고, 카트리지(120)가 다수개 적층된 카트리지 조립체(100)가 커버(200)에 둘러 싸여진 후 커버(200)가 볼트(400)에 의해 체결되는 경우 체결을 위한 볼트(400)의 회전시 볼트(400)가 카트리지(120)를 가압하게 되면, 플라스틱재의 카트리지(120)가 볼트(400)에 의해 파손될 수 있다. 이와 같은 카트리지(120)의 파손을 방지하기 위해 카트리지(120)와 커버(200)에 삽입공(121)이 마련되고, 커버(200)의 삽입공(121)과 다수개 적층된 카트리지(120)의 삽입공(121)을 관통하여 금속재질의 부싱부재(300)가 삽입된다. 그리고, 볼트(400)는 부싱부재(300)에 삽입되므로, 볼트(400)가 카트리지(120) 또는 커버(200)에 직접 접촉되는 것이 방지되며, 볼트(400)가 회전하더라도 카트리지(120)의 파손이 방지될 수 있다.
그러나, 만약, 커버(200)의 높이와 커버(200)에 삽입된 부싱부재(300)의 높이가 동일하다면, 볼트 머리 부분(420)이 커버(200)에 접촉되어 커버(200)를 가압하므로 커버(200)에 밀착된 카트리지(120)가 파손될 수 있다. 이에 대해 상세히 설명하면, 부싱부재(300)가 커버(200)와 카트리지 조립체(100)의 삽입공(121)을 관통하여 삽입되는 경우 부싱부재(300)는 커버(200)의 외측, 예를 들어, 커버(200)의 상측으로 전혀 돌출되지 않으므로, 이 경우, 볼트(400)를 회전하게 되면 볼트 머리 부분(420)은 커버(200)의 상측에 접촉하여 커버(200)를 가압하게 되며, 또한, 커버(200)에 밀착되어 있는 카트리지(120)에도 볼트(400)의 가압력이 전달되므로 카트리지(120)가 파손될 수 있다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 도 3을 참조하면, 부싱부재(300)는 커버(200)의 외측, 예를 들어, 상측커버(210)의 상측으로 미리 설정된 간격만큼 돌출된다. 즉, 부싱부재(300)가 상측커버(210)의 상측으로 돌출되므로 볼트 머리 부분(420)은 도 3에서와 같이 부싱부재(300)의 돌출된 부분에 접촉되어 상측커버(210)로부터 이격된다. 그리고, 볼트(400)가 회전하더라도 상측커버(210)에 직접 접촉되지 않으므로 볼트(400)의 회전에 의한 가압력이 카트리지(120)에 바로 전달되지 않아 카트리지(120)의 파손을 방지할 수 있다. 그러나 부싱부재(300)가 커버(200)의 외측으로 돌출되어 있으면 볼트(400)와 상측커버(210) 사이에 간격이 생기므로, 볼트(400)가 상측커버(210)와 하측커버(220)를 단단히 체결하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 이를 위해, 도 3을 참조하면, 부싱부재(300)로부터 근접한 위치에서 상측커버(210)에는 완충부재(500)가 구비되며, 볼트(400)가 부싱부재(300)에 삽입된 후 볼트 머리 부분(420)은 부싱부재(300)와 완충부재(500) 모두에 접촉한다. 도 3을 참조하여 예를 들어 설명하면, 완충부재(500)는 부싱부재(300) 외측의 둘레를 따라 커버(200)에 결합될 수 있으며, 이 경우, 볼트(400)가 부싱부재(300)에 삽입되면 볼트 머리 부분(420)은 볼트 머리 부분(420)의 상대적 외측에서 완충부재(500)에 접촉되고, 볼트 머리 부분(420)의 상대적 내측에서 부싱부재(300)에 접촉될 수 있다. 즉, 볼트(400)가 회전하면 볼트(400)의 가압력이 완충부재(500)를 통해 상측커버(210)에 전달되어 상측커버(210)와 하측커버(220)가 체결되며, 다만, 완충부재(500)가 볼트(400)의 가압력을 완충하므로, 상측커버(210)와 하측커버(220)가 체결될 수 있을뿐만 아니라 또한, 카트리지(120)의 파손도 방지될 수 있다. 이러한 완충을 위해, 완충부재(500)는 고무패드로 마련될 수 있다. 다만, 완충부재(500)가 고무패드에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 합성물질, 실리콘, 스펀지 또는 스프링 등과 같이 볼트(400)의 가압력을 완충할 수 있는 다양한 완충부재(500)가 사용될 수 있다. 그리고, 완충부재(500)와 부싱부재(300)는 서로 이격되어 있고, 완충부재(500)가 볼트(400)에 접촉되는 지점과, 부싱부재(300)가 볼트(400)에 접촉되는 지점은 높이 방향을 기준으로 상측에서 동일한 수평선 상에 위치한다.
볼트(400)는 부싱부재(300)에 삽입되어 상측커버(210)와 하측커버(220)를 체결한다. 즉, 볼트(400)가 상측커버(210)에 형성된 삽입공(121)에 먼저 삽입되고, 다수개가 적층되어 있는 카트리지(120)의 삽입공(121)에 순차적으로 삽입된 후 하측커버(220)에 결합된다. 여기서, 볼트(400)는 볼트 몸통 부분(410)과 볼트 머리 부분(420)으로 구성될 수 있다.
도 6은 도 1의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이고, 도 7은 도 6의 D 부분의 확대도이며, 도 8은 도 6의 E 부분의 확대도이고, 도 9는 도 6의 F 부분의 확대도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 카트리지의 측면도와 부분 확대도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 돌기(122)는 다수의 적층된 카트리지(120)들 상호 간에 간격이 형성될 수 있도록 카트리지(120)에 형성될 수 있다. 이에 대해 상세히 설명하면, 부싱부재(300)는 커버(200)와 카트리지(120)의 삽입공(121)에 억지끼움 방식으로 삽입되므로 부싱부재(300)가 커버(200)의 외측으로 미리 설정된 간격만큼 돌출되더라도 카트리지(120)들 사이의 간격은 유지될 수 있지만, 부싱부재(300)에 나란한 방향, 특히 부싱부재(300)에 평행한 방향으로 큰 외력이 직접 작용하는 경우, 다수의 카트리지(120)에서 어느 하나의 카트리지(120)와, 이웃하는 다른 하나의 카트리지(120) 사이에 유동이 발생될 수 있는 가성능을 완전히 배제할 수는 없다. 따라서, 도 6 및 도 7을 참조하면, 이와 같은 특별한 환경에서 생성될 수 있는 카트리지(120) 사이의 유동의 발생을 방지하기 위해, 카트리지(120)에는 제1 돌기(122)가 형성될 수 있다.
그리고, 도 6 및 도 10을 참조하면, 제1 돌기(122)는 복수로 마련되어 부싱부재(300)의 둘레를 따라 카트리지(120)에 형성될 수 있다. 여기서, 어느 하나의 카트리지(120)에 형성된 제1 돌기(122)는 이웃하는 다른 하나의 카트리지(120)에 접촉되어 카트리지(120) 사이의 간격을 유지한다. 제1 돌기(122)는 예를 들어, 카트리지(120)의 하측에 형성되어 이웃하는 카트리지(120)의 상측에 접촉될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 제1 돌기(122)는 카트리지(120)의 다양한 방향, 특히, 카트리지(120)의 상측에 형성될 수 있다. 여기서, 제1 돌기(122)는 상측으로부터 하측으로 갈수록 직경이 작아지면서 끝부분이 뾰족하게 형성된다. 이러한 제1 돌기(122)에 의해 카트리지(120) 사이에 소정의 간격이 형성되고 간격이 유지될 수 있으며, 또한 카트리지(120) 사이에 발생될 수 있는 유동이 방지될 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 6 및 도 8을 참조하면, 제2 돌기(211)는 커버(200)와 카트리지 조립체(100) 사이의 간격이 유지될 수 있도록 커버(200)에 형성될 수 있다. 즉, 예를 들어, 제2 돌기(211)가 커버(200)의 하측에 형성되는 경우를 고려하면, 커버(200)에 형성된 제2 돌기(211)가 커버(200) 바로 아래에 위치하고 있는 카트리지(120)의 상측에 접촉되어 커버(200)와 카트리지(120) 사이의 간격을 유지한다. 다만, 커버(200)의 하측에 후술하는 기판지지체(600)가 배치되는 경우 제2 돌기(211)는 카트리지(120)가 아닌 커버(200) 아래에 위치하고 있는 기판지지체(600)의 상측에 접촉되어 커버(200)와 기판지지체(600) 사이의 간격을 유지한다. 여기서, 제2 돌기(211)의 기능, 작용 및 효과는 제1 돌기(122)와 공통되므로, 전술한 제1 돌기(122)의 설명으로 대체한다.
도 6을 참조하면, 기판지지체(600)는 회로가 구비되는 기판을 지지할 수 있다. 여기서, 기판은 배터리 모듈(10)의 각종 전기 회로가 구비되는 판으로, 기판에는 전기에너지를 전달하도록 마련되는 버스바(Bus Bar)가 포함될 수 있다. 그리고, 기판지지체(600)는 커버(200)와 카트리지 조립체(100) 사이에 배치될 수 있으며, 기판지지체(600)에는 제3 돌기(610)가 형성될 수 있다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 제3 돌기(610)는 기판지지체(600)와 카트리지 조립체(100)에 포함된 하나의 카트리지(120) 사이의 간격이 유지될 수 있도록 기판지지체(600)에 형성될 수 있다. 즉, 예를 들어, 제3 돌기(610)가 기판지지체(600)의 하측에 형성되는 경우를 고려하면, 기판지지체(600)에 형성된 제3 돌기(610)가 기판지지체(600) 바로 아래에 위치하고 있는 카트리지(120)의 상측에 접촉되어 기판지지체(600)와 카트리지(120) 사이의 간격을 유지한다. 여기서, 제3 돌기(610)의 기능, 작용 및 효과는 제1 돌기(122)와 공통되므로, 전술한 제1 돌기(122)의 설명으로 대체한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 3을 참조하면, 배터리 셀(110)을 수납하는 카트리지(120)가 다수개 적층되어 카트리지 조립체(100)를 구성하고, 카트리지 조립체(100)는 커버(200)에 둘러싸여 보호된다. 그리고, 카트리지(120)의 파손을 방지하기 위해, 다수개가 적층된 카트리지(120)와 커버(200)를 관통하여 부싱부재(300)가 삽입되고, 볼트(400)가 부싱부재(300)에 삽입되어 상측커버(210)와 하측커버(220)를 체결한다.
여기서, 부싱부재(300)는 커버(200)의 외측, 예를 들어, 커버(200)의 상측으로 미리 설정된 간격만큼 돌출된다. 즉, 부싱부재(300)가 커버(200)의 상측으로 돌출되므로 볼트 머리 부분(420)은 도 3에서와 같이 부싱부재(300)의 돌출된 부분에 접촉되어 커버(200)로부터 이격된다. 그리고, 볼트(400)가 회전하더라도 커버(200)에 직접 접촉되지 않으므로 볼트(400)의 회전에 의한 가압력이 카트리지(120)에 바로 전달되지 않아 카트리지(120)의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이 경우, 부싱부재(300)에 나란한 방향, 특히 부싱부재(300)에 평행한 방향으로 큰 외력이 직접 작용하는 경우, 다수의 카트리지(120)에서 어느 하나의 카트리지(120)와, 이웃하는 다른 하나의 카트리지(120) 사이 또는 카트리지(120)와 커버(200) 사이 또는 커버(200)와 기판지지체(600) 사이 또는 기판지지체(600)와 카트리지(120) 사이에 유동이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 도 6을 참조하면, 카트리지(120)에는 제1 돌기(122)가 형성되고, 커버(200)에는 제2 돌기(211)가 형성되며, 기판지지체(600)에는 제3 돌기(610)가 형성될 수 있으며, 이에 의해, 부싱부재(300)를 따라 카트리지(120), 커버(200) 또는 기판지지체(600)가 유동하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(미도시)은, 이러한 배터리 모듈(10) 이외에, 이러한 배터리 모듈(10)을 수납하기 위한 케이스, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 모듈(10) 또는 배터리 팩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 팩(미도시)에는 상기 배터리 모듈(10)이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 수 있다.
이상에서 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.
10 : 배터리 모듈 100 : 카트리지 조립체
110 : 배터리 셀 120 : 카트리지
121 : 삽입공 122 : 제1 돌기
200 : 커버 210 : 상측커버
211 : 제2 돌기 220 : 하측커버
300 : 부싱부재 400 : 볼트
410 : 볼트 몸통 부분 420 : 볼트 머리 부분
500 : 완충부재 600 : 기판지지체
610 : 제3 돌기

Claims (10)

  1. 배터리 셀을 수납하는 다수의 카트리지들이 적층되는 카트리지 조립체;
    상기 카트리지 조립체를 둘러싸고, 완충부재가 구비되는 커버;
    상기 카트리지 조립체와 상기 커버를 통해 삽입되며, 상기 커버의 외측으로 미리 설정된 간격만큼 돌출되는 부싱부재; 및
    상기 부싱부재에 삽입되어 상기 커버를 체결하는 체결부재를 포함하며,
    상기 완충부재는 상기 부싱부재 외측의 둘레를 따라 상기 커버에 결합되며,
    상기 체결부재는 몸통 부분과, 머리 부분을 포함하고, 상기 체결부재가 단단하게 체결될 수 있도록, 상기 체결부재는 상기 완충부재와 상기 부싱부재의 돌출된 부분 모두에 접촉되되,
    상기 완충부재와 상기 부싱부재는 서로 이격되어 있고,
    상기 완충부재가 상기 체결부재에 접촉되는 지점과, 상기 부싱부재가 상기 체결부재에 접촉되는 지점은 높이 방향을 기준으로 상측에서 동일한 수평선 상에 위치하며,
    상기 체결부재의 상기 머리 부분은 상기 머리 부분의 외측에서 상기 완충부재에 접촉되고, 상기 머리 부분의 내측에서 상기 부싱부재에 접촉되며,
    다수의 적층된 상기 카트리지들 상호 간에 간격이 형성될 수 있도록 상기 카트리지에 제1 돌기가 구비되고,
    상기 제1 돌기는 복수로 마련되어 상기 부싱부재의 둘레를 따라 상기 카트리지에 형성되며,
    상기 제1 돌기는 상측으로부터 하측으로 갈수록 직경이 작아지면서 끝부분이 뾰족하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 완충부재는 고무패드로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 상기 카트리지 조립체로부터 간격이 형성될 수 있도록 제2 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    회로가 구비되는 기판을 지지하는 기판지지체를 더 포함하며,
    상기 기판지지체는 상기 커버와 상기 카트리지 조립체 사이에 배치되고, 상기 카트리지 조립체로부터 간격이 형성될 수 있도록 제3 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항, 제4항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  10. 제1항, 제4항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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