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KR102437502B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR102437502B1
KR102437502B1 KR1020170095710A KR20170095710A KR102437502B1 KR 102437502 B1 KR102437502 B1 KR 102437502B1 KR 1020170095710 A KR1020170095710 A KR 1020170095710A KR 20170095710 A KR20170095710 A KR 20170095710A KR 102437502 B1 KR102437502 B1 KR 102437502B1
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곽노현
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는 복수개의 배터리 셀과, 음극과 양극에 인접하는 복수개의 배터리 셀의 일 단부 측에 설치되며, 복수개의 배터리 셀 각각의 음극과 양극을 노출시키는 제1 관통홀과, 제1 관통홀에 인접하도록 형성되되 복수개의 배터리 셀을 향하여 인입되는 제1 단차를 포함하는 제1 도전성 플레이트와, 제1 도전성 플레이트 상에 배치되며, 제1 관통홀의 적어도 일부와 중첩되는 제2 관통홀을 포함하는 절연 플레이트와, 절연 플레이트 상에 배치되며, 제2 관통홀의 적어도 일부와 중첩되는 제3 관통홀과, 제3 관통홀과 인접하도록 형성되되 절연 플레이트를 향하여 인입되는 제2 단차를 포함하는 제2 도전성 플레이트와, 음극 및 양극 중 하나와 제1 단차를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭과, 음극 및 양극 중 다른 하나와 제2 단차를 전기적으로 연결하는 제2 연결탭을 포함하는 배터리 모듈을 개시한다.

Description

배터리 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명의 실시예들은 배터리 모듈에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지로써, 최근 고에너지 밀도의 비수전해질을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있다.
통상적으로 이차 전지(이하 "배터리 셀")는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 그 형태를 변화시켜 사용할 수 있다.
예컨대, 휴대폰과 노트북 컴퓨터와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기는 단일 또는 수 개의 배터리 셀의 출력과 용량으로도 소정시간 동안 작동이 가능하다. 하지만, 전력소모가 많은 전동 자전거, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차와 같이 장시간, 고전력을 필요로 하는 기기에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 수십에서 수백 개의 배터리 셀들을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성할 수 있다.
수십에서 수백 개의 이차 전지를 포함하는 배터리 모듈의 경우, 충전과 방전을 통해 오랜 시간 사용되므로, 배터리 셀들 간의 기계적 및 전기적 연결이 안정적으로 유지될 필요가 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 기계적 및 전기적으로 안정적인 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는 복수개의 배터리 셀과, 음극과 양극에 인접하는 복수개의 배터리 셀의 일 단부 측에 설치되며, 복수개의 배터리 셀 각각의 음극과 양극을 노출시키는 제1 관통홀과, 제1 관통홀에 인접하도록 형성되되 복수개의 배터리 셀을 향하여 인입되는 제1 단차를 포함하는 제1 도전성 플레이트와, 제1 도전성 플레이트 상에 배치되며, 제1 관통홀의 적어도 일부와 중첩되는 제2 관통홀을 포함하는 절연 플레이트와, 절연 플레이트 상에 배치되며, 제2 관통홀의 적어도 일부와 중첩되는 제3 관통홀과, 제3 관통홀과 인접하도록 형성되되 절연 플레이트를 향하여 인입되는 제2 단차를 포함하는 제2 도전성 플레이트와, 음극 및 양극 중 하나와 제1 단차를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭과, 음극 및 양극 중 다른 하나와 제2 단차를 전기적으로 연결하는 제2 연결탭을 포함하는 배터리 모듈을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 복수개의 배터리 셀 각각의 양극과 음극 중 어느 하나는 각각의 배터리 셀의 일 단부 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 일 단부 측의 주변부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 연결탭과 제2 연결탭은 각각 배터리 셀과 제1 도전성 플레이트, 그리고 배터리 셀과 제2 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하되, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 배터리 셀과 제1 도전성 플레이트, 배터리 셀과 제2 도전성 플레이트 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 복수개의 배터리 셀들을 사이에 두고, 복수개의 배터리 셀들의 일 단부 측과 반대편인 타 단부 측에 설치되는 냉각부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 냉각부재는 열전도성 플레이트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 냉각부재는 냉각용 유체가 흐르는 유로를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 복수개의 배터리 셀은 복수개의 제1 서브 배터리 셀과, 복수개의 제2 서브 배터리 셀과, 복수개의 제3 서브 배터리 셀 및 복수개의 제4 서브 배터리 셀으 포함하고, 제1 도전성 플레이트는 복수개의 제1 서브 배터리 셀에 중첩하는 제1-1 도전성 플레이트와, 복수개의 제2 서브 배터리 셀 및 복수개의 제3 서브 배터리 셀에 중첩하는 제1-2 도전성 플레이트와, 복수개의 제4 서브 배터리 셀에 중첩하는 제1-3 도전성 플레이트를 포함하며, 제2 도전성 플레이트는 복수개의 제1 서브 배터리 셀 및 복수개의 제2 서브 배터리 셀에 대응하는 제2-1 도전성 플레이트와, 복수개의 제3 서브 배터리 셀 및 복수개의 제4 서브 배터리 셀에 대응하는 제2-2 도전성 플레이트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 연결탭은, 복수개의 제1 서브 배터리 셀의 양극과 제1-1 도전성 플레이트의 제1 단차를 연결하고, 복수개의 제2 서브 배터리 셀의 음극과 제1-2 도전성 플레이트의 제1 단차를 연결하며, 복수개의 제3 서브 배터리 셀의 양극과 제1-2 도전성 플레이트의 제1 단차를 연결하고, 복수개의 제4 서브 배터리 셀의 음극과 제1-3 도전성 플레이트의 제1 단차를 연결할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 연결탭은 복수개의 제1 서브 배터리 셀의 음극과 제2-1 도전성 플레이트의 제2 단차를 연결하고, 복수개의 제2 서브 배터리 셀의 양극과 제2-1 도전성 플레이트의 제2 단차를 연결하며, 복수개의 제3 서브 배터리 셀의 음극과 제2-2 도전성 플레이트의 제2 단차를 연결하고, 복수개의 제4 서브 배터리 셀의 양극과 제2-2 도전성 플레이트의 제2 단차를 연결할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 배터리 모듈에 의하면, 배터리 셀과 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하는 연결탭이 변형되거나 파단될 위험성을 방지할 수 있으며, 이에 따라 기계적 및 전기적으로 안정적인 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 모듈에 의하면, 배터리 셀들의 하측에는 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각구조를 배치함으로써 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 모듈을 분해하여 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2a는 도 1에서 하나의 배터리 셀을 발췌하여 나타내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 IIa-IIa선을 따라 취한 절개 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1 도전성 플레이트, 절연 플레이트 및 제2 도전성 플레이트의 측면을 부분적으로 확대 발췌한 확대 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 분해하여 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 배터리 셀들, 제1 도전성 플레이트 및 제2 도전성 플레이트의 전기적 연결을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 제1 도전성 플레이트의 배치를 나타내는 평면도이고, 도 7은 제2 도전성 플레이트의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7의 A 부분을 확대하여 나타내는 확대 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 팩의 하부를 발췌하여 나타내는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 이하의 실시예들에서 영역이나 구성요소 등의 어느 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 영역이나 구성요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 모듈을 분해하여 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 2a는 도 1에서 하나의 배터리 셀을 발췌하여 나타내는 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 IIa-IIa선을 따라 취한 절개 단면도이고, 도 3은 도 1의 제1 도전성 플레이트, 절연 플레이트 및 제2 도전성 플레이트의 측면을 부분적으로 확대 발췌한 확대 측면도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(100)은 복수개의 배터리 셀(110)들, 배터리 셀(110)들의 상부 및 하부에 각각 배치되는 제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130), 배터리 셀(110)들의 상부에 배치되는 제1 도전성 플레이트(140) 및 제2 도전성 플레이트(160), 그리고 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160)의 사이에 개재되는 절연 플레이트(150)와, 배터리 셀(110)과 제1 도전성 플레이트(140)를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭(170) 및 배터리 셀(110)과 제2 도전성 플레이트(160)를 전기적으로 연결하는 제2 연결탭(180)을 포함할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 배터리 셀(110)들은 전극 조립체를 수용하는 캔(111)과, 캔(111)의 상부를 커버하는 캡 플레이트(112)를 포함할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 전극 조립체는 음극판과 양극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 전극 조립체는 예컨대 원통형으로 돌돌 말려 캔(111)의 내부에 수용될 수 있다. 예컨대, 양극판은 코발트산리튜(LiCoO2)의 양극 활물질이 코팅된 알루미늄 포일일 수 있으며, 음극판은 흑연 등의 음극 호라물질이 코팅된 구리 포일일 수 있다. 세퍼레이터는 음극판과 양극판 사이에서 이들의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 할 수 있다.
캔(111)은 일측(예컨대, 상측)이 개방된 원통형의 형상일 수 있다. 캔(111)은 도전성 소재, 예컨대 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하나 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다.
캔(111)의 상부(111t)는 캡 플레이트(112)와 결합되어, 캡 플레이트(112)에 의해 밀봉될 수 있으며, 캔(111)의 상부(111t)와 캡 플레이트(112)의 사이에는 절연성 소재의 가스켓(111g)이 개재된다. 캡 플레이트(112)는 도전성 소재, 예컨대 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄 또는 이의 등가물로 형성 가능하나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다.
전극 조립체의 음극판 및 양극판 중 어느 하나는 캔(111)과 전기적으로 연결되고, 나머지 하나는 캡 플레이트(112)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 캔(111)의 상부(111t) 및 캡 플레이트(112)의 상부면(112t)은 각각 음극이거나 양극일 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 캔(111)의 상부(111t) 및 캡 플레이트(112)의 상부면(112t)이 각각 배터리 셀(110)의 음극과 양극인 경우로 설명하기로 하며, 캔(111)의 상부(111t)는 음극으로, 캡 플레이트(112t)의 상부면(112t)은 양극이라고 하기로 한다.
캔(111)의 측면 중 적어도 일부는 절연시트(111s)로 커버될 수 있다. 절연시트(111s)는 절연성 소재로 형성된 일종의 필름으로, 캔(111)의 측면을 커버하거나, 캔(111)의 측면 및 바닥면(캡 플레이트(112)의 반대면)의 일부 또는 전부를 커버할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 배터리 셀(110)은 전술한 바와 같이 음극(111t)과 양극(112t)이 동일한 측에 노출된, 즉 배터리 셀(110)의 상측에 노출된 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(110)의 상측면의 중심부에는 양극(112t)이 배치되고, 배터리 셀(110)의 상측면의 주변부에는 음극(111t)이 배치될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 배터리 셀(110)들은 제1 하우징(120)과 제2 하우징(130) 사이에 측면끼리 서로 나란하도록 배치될 수 있다. 배터리 셀(110)들은, 각각의 배터리 셀(110)의 음극(111t)과 양극(112t)이 모두 상측을 향하도록 배치될 수 있다.
제1 하우징(120)과 제2 하우징(130)은 각각 배터리 셀(110)들의 상측과 하측에 배치되어 서로 결합될 수 있다. 제1 하우징(120)은 배터리 셀(110)의 상측에 배치되되, 각 배터리 셀(110)의 상측에 배치되는 음극(111t)과 양극(112t)을 노출하는 홀(120h)을 구비하는 상부 하우징(upper housing, 120t)을 포함할 수 있다.
그리고, 제1 하우징(120)의 측부 하우징(side housing, 120s)은 상부 하우징(120t)에 대하여 하측으로 절곡되며, 제2 하우징(130)을 향해 연장되는 돌기(120p)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 하우징(120)의 돌기(120p)는 제2 하우징(130)의 측부 하우징(130s)의 홈(130g)에 삽입될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 제1 하우징(120)과 제2 하우징(130)은 서로 단단히 결합되어 배터리 셀(110)을 일정한 위치에 고정시킬 수 있다.
또한, 제1 하우징(120)은 제1 도전성 플레이트(140)와 절연 플레이트(150) 및 제2 도전성 플레이트(160)의 개구(140_o, 150_o, 160_o)의 위치와 중첩되도록 형성되는 결합홈(120c)을 포함할 수 있다. 이러한 개구들(140_o, 150_o, 160_o) 및 결합홈(120c)에는 나사(S)가 삽입될 수 있으며, 즉 상측부터 차례대로 제2 도전성 플레이트(160), 절연 플레이트(150), 제1 도전성 플레이트(140) 및 제1 하우징(120)을 나사(S)가 차례대로 관통하여 각 구성요소들을 결합시킬 수 있다.
제1 도전성 플레이트(140)는 음극(111t)과 양극(112t)에 인접하는 복수개의 배터리 셀(110)의 일 단부 측에 설치되며, 복수개의 배터리 셀(110) 각각의 음극(111t)과 양극(112t)을 노출시키는 제1 관통홀(141)과, 제1 관통홀(141)에 인접하도록 형성되되 복수개의 배터리 셀(110)을 향하는 방향(하측)으로 인입되는 제1 단차(142)를 포함할 수 있다.
즉, 제1 도전성 플레이트(140)는 제1 하우징(120)의 상측, 예컨대 상부 하우징(120t) 상에 설치될 수 있다. 제1 도전성 플레이트(140)는 후술할 절연 플레이트(150) 아래에서, 예컨대 배터리 셀(110)과 절연 플레이트(150) 사이에서 좌우 방향을 따라 배열될 수 있다.
절연 플레이트(150)는 제1 도전성 플레이트(140) 상에 배치되며, 제1 도전성 플레이트(140)의 제1 관통홀(141)의 적어도 일부와 상하 방향을 따라 중첩되는 제2 관통홀(151)을 포함할 수 있다. 즉, 절연 플레이트(150)는 제1 도전성 플레이트(140)와 후술할 제2 도전성 플레이트(160) 사이에 개재될 수 있다.
상세히, 절연 플레이트(150)는 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160)가 서로 직접적으로 접촉하는 것을 방지하기 위해, 적어도 제2 도전성 플레이트(160)와 전체적으로 중첩될 수 있다.
제2 도전성 플레이트(160)는 절연 플레이트(150) 상에 배치되며, 절연 플레이트(150)의 제2 관통홀(151)의 적어도 일부와 중첩되는 제3 관통홀(161)과, 제3 관통홀(161)과 인접하도록 형성되되 절연 플레이트(150)를 향하는 방향(하측) 인입되는 제2 단차(162)를 포함할 수 있다.
상세히, 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160)는 도 1에서의 좌우 방향을 따라 일부가 중첩되도록 오프셋(offset)되어 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 도전성 플레이트(160)는, 이웃하는 절연 플레이트(150)와 제1 도전성 플레이트(140)와 동시에 중첩되도록 좌우 방향을 따라 오프셋 될 수 있다.
제1 연결탭(170)은 배터리 셀(110)의 음극(111t)과 양극(112t) 중 하나와 제1 도전성 플레이트(140)의 제1 단차(142)를 전기적으로 연결할 수 있다. 도면에는 제1 연결탭(170)이 제1 도전성 플레이트(140)의 제1 단차(142)와 배터리 셀(110)의 음극(111t)을 전기적으로 연결하는 것으로 묘사되어 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 예컨대 제1 연결탭(170)은 제1 도전성 플레이트(140)의 제1 단차(142)와 배터리 셀(110)의 양극(112t)을 전기적으로 연결할 수도 있다. 다만, 이하에서는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 연결탭(170)은 제1 단차(142)와 음극(111t)을 전기적으로 연결하는 구조를 중심으로 설명하기로 한다. 한편, 가능한 변형예에 대해서는 이하 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하면서 더 자세하게 묘사하기로 한다.
제2 연결탭(180)은 배터리 셀(110)의 음극(111t)과 양극(112t) 중 제1 연결탭(170)과 전기적으로 연결되지 않은 다른 하나와 제2 도전성 플레이트(160)의 제2 단차(162)를 전기적으로 연결할 수 있다. 도면에는 제2 연결탭(180)이 제2 도전성 플레이트(160)의 제2 단차(162)와 배터리 셀(110)의 양극(112t)을 전기적으로 연결하는 것으로 묘사되어 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 예컨대 제2 연결탭(180)은 제2 도전성 플레이트(160)의 제2 단차(162)와 배터리 셀(110)의 음극(111t)을 전기적으로 연결할 수도 있다. 다만, 이하에서는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 제2 연결탭(180)은 제2 단차(162)와 양극(112t)을 전기적으로 연결하는 구조를 중심으로 설명하기로 한다. 한편, 가능한 변형예에 대해서는 이하 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하면서 더 자세하게 묘사하기로 한다.
또한, 제1 연결탭(170)과 제2 연결탭(180)은 각각 배터리 셀(110)과 제1 도전성 플레이트(140), 그리고 배터리 셀(110)과 제2 도전성 플레이트(160)를 전기적으로 연결하되, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 배터리 셀(110)과 제1 도전성 플레이트(140), 그리고 배터리 셀(110)과 제2 도전성 플레이트(160) 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)일 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 제1 연결탭(170)은 제1 단차(142)와 양극(112t)을 전기적으로 연결하되, 제1 단차(142)는 제1 관통홀(141)보다 더 아래에 형성되므로, 제1 연결탭(170)은 제1 관통홀(141)을 관통하거나, 제1 관통홀(141)과 좌우 방향을 기준으로 중첩되지 않는다
이러한 구조에 의하면, 제1 연결탭(170)은 제1 도전성 플레이트(140)의 상측에 설치되는 절연 플레이트(150)나 제2 도전성 플레이트(160)와 접촉할 가능성이 원천적으로 배제되므로, 배터리 모듈(100)을 제조하는 공정 및 배터리 모듈(100)의 사용 시 제1 연결탭(170)과 제2 도전성 플레이트(160)와의 접촉에 의해 배터리 모듈(100)의 충전 및 방전 회로가 전기적으로 단락되는 위험을 방지할 수 있다.
또한, 제2 연결탭(180)은 제2 단차(162)와 음극(111t)을 전기적으로 연결하고, 제2 단차(162)는 제2 관통홀(161)보다 더 아래에 형성되므로, 제2 연결탭(180)은 제2 관통홀(161)을 관통하거나, 제2 관통홀(161)과 좌우 방향을 기준으로 중첩되지 않는다.
이러한 구조에 의하면, 제2 연결탭(180)은 배터리 모듈(100)의 조립 시 제2 도전성 플레이트(160)의 상측에 설치되는 상부 커버(미도시, 동일하지는 않으나, 유사한 구조인 도 4의 290u 참조)와 접촉할 가능성이 원천적으로 배재되므로, 배터리 모듈(100)을 제조하는 공정 및 배터리 모듈(100)의 사용 시 제2 연결탭(180)에 외부의 충격이 전달되어 제2 연결탭(180)이 변형되거나, 심할 경우 파단될 위험을 방지할 수 있다.
또한, 제1 연결탭(170) 및 제2 연결탭(180)을 통해, 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160)는 배터리 셀(110)들을 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 연결할 수 있다. 바꾸어 말하면, 배터리 셀(110)들은 제1 연결탭(170) 및 제2 연결탭(180)들에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 도전성 플레이트(140)와, 제2 도전성 플레이트(160)와, 제1 연결탭(170)과 제2 연결탭(180)은 도전성 소재, 예컨대 알루미늄, 구리, 니켈, 티타늄 등이나 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않고 이들의 등가물을 포함할 수 있다.
다만, 도 1 및 도 3은 배터리 셀(110)들이 제1 연결탭(170) 및 제2 연결탭(180), 그리고 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160)에 의해 서로 병렬로 연결되는 구조를 묘사하나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 이에 대한 다른 실시예와 관련하여서는 이하 도 4 내지 도 9를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 모듈(100)은 보호회로모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 보호회로모듈은 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160)와 중첩되도록 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160) 상에 배치될 수 있다. 보호회로모듈은 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160)를 매개로 배터리 셀(110)들과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(110)들의 충전 및 방전을 제어할 수 있으며, 과충전, 과방전 또는 과전류로 인해 발생되는 과열 및 폭발을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 보호회로모듈의 상부에는 상부 커버(미도시, 동일하지는 않으나, 유사한 구조인 도 4의 290u 참조)가 더 설치될 수 있다. 이러한 상부 커버는 제1 도전성 플레이트(140)와 제2 도전성 플레이트(160), 그리고 보호회로모듈을 모두 커버하며, 배터리 모듈(100)을 외부의 도전체 및 이물질 등으로부터 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 모듈(100)은 복수개의 배터리 셀(110)들을 사이에 두고, 제1 도전성 플레이트(140), 절연 플레이트(150) 및 제2 도전성 플레이트(160)가 배치되는 배터리 셀(110)들의 일 단부 측과 반대편인 타 단부 측에 설치되는 냉각부재(도 10의 295 참조)를 더 포함할 수 있다. 즉, 냉각부재(295)는 배터리 셀(110)들의 하부에 설치될 수 있다. 일 실시예로, 냉각부재(295)는 열전도성 플레이트(도 10의 295p 참조)를 포함할 수 있다. 예컨대, 열전도성 플레이트(295p)는 애노다이징된 알루미늄 판일 수 있다. 또한, 냉각부재(295)는 냉각용 유체가 흐르는 유로(도 10의 295f 참조)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 분해하여 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 배터리 셀들, 제1 도전성 플레이트 및 제2 도전성 플레이트의 전기적 연결을 개략적으로 나타내는 개념도이며, 도 6은 도 제1 도전성 플레이트의 배치를 나타내는 평면도이고, 도 7은 제2 도전성 플레이트의 배치를 나타내는 평면도이며, 도 8은 도 4의 배터리 셀들, 제1 도전성 플레이트 및 제2 도전성 플레이트와 제1 연결탭 및 제2 연결탭이 조립된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 9은 도 8의 A 부분을 확대하여 나타내는 확대 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은 복수개의 배터리 셀(210)들과, 복수개의 배터리 셀(210)들의 상부 및 하부에 각각 배치되는 제1 하우징(220) 제2 하우징(230)과, 배터리 셀(210)들의 상부에 배치되는 제1 도전성 플레이트(240) 및 제2 도전성 플레이트(260)와, 제1 도전성 플레이트(240)와 제2 도전성 플레이트(260) 사이에 개재되는 절연 플레이트(250)와, 배터리 셀(210)과 제1 도전성 플레이트(240)를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭(270) 및 배터리 셀(210)과 제2 도전성 플레이트(260)를 전기적으로 연결하는 제2 연결탭(280)과, 측면 커버(290s)와, 베이스 커버(290b) 및 상부 커버(290u)를 포함하는 케이싱(290) 및 냉각부재(295)를 포함할 수 있다.
여기서, 배터리 셀(210)과 제1 도전성 플레이트(240), 절연 플레이트(250) 및 제2 도전성 플레이트(250)를 제외한 나머지 구성요소들은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 각 구성요소들과 유사하거나 동일하므로 이를 원용하기로 하고, 이하에서는 배터리 셀(210)과 제1 도전성 플레이트(240), 절연 플레이트(250) 및 제2 도전성 플레이트(250)의 구조에 대해 도 5 내지 도 9를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
도 5에 도시된 점선은 전기적 연결을 나타낸다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 제1 도전성 플레이트(240)들은 세 개 구비되고(도 6 참조), 제2 도전성 플레이트(250)들은 두 개 구비되는(도 7 참조) 실시예로 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 복수개의 배터리 셀(210)은 복수개의 제1 서브 배터리 셀(210a)과, 복수개의 제2 서브 배터리 셀(210b)과, 복수개의 제3 서브 배터리 셀(210c) 및 복수개의 제4 서브 배터리 셀(210d)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 도전성 플레이트(240)들은 좌우 방향을 따라 순서대로 제1-1 도전성 플레이트(240A)와, 제1-2 도전성 플레이트(240B) 및 제1-3 도전성 플레이트(240C)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 도전성 플레이트(260)들은 좌우 방향을 따라 순서대로 제2-1 도전성 플레이트(260A)와 제2-2 도전성 플레이트(260B)를 포함할 수 있다.
이하에서, 별도의 서술이 없는 한, 제1 도전성 플레이트(240)는 제1-1, 1-2 및 1-3 도전성 플레이트(240A, 240B, 240C) 중 어느 하나를, 제2 도전성 플레이트(260)는 제2-1 및 2-2 도전성 플레이트(260A, 260B) 중 어느 하나를 지칭한다고 가정하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제1 도전성 플레이트(240)와 제2 도전성 플레이트(260)들은 배터리 셀(210)들 상부에 배치되며, 일부만 중첩되도록 좌우 방향(제1 도전성 플레이트와 제2 도전성 플레이트의 면 방향)을 따라 소정의 거리만큼 오프셋 될 수 있다. 예컨대, 제2 도전성 플레이트(260)들 각각은 이웃한 두 개의 제1 도전성 플레이트(240)들과 중첩되도록 오프셋 될 수 있다.
상세히, 제2-1 도전성 플레이트(260A)의 일부는 제1-1 도전성 플레이트(240A)와 중첩되고, 나머지 영역은 제1-2 도전성 플레이트(240B)와 중첩될 수 있다. 또한, 제2-2 도전성 플레이트(260B)의 일부는 제1-2 도전성 플레이트(240B)와 중첩되고, 나머지 영역은 제1-3 도전성 플레이트(240C)와 중첩될 수 있다.
배터리 셀(210)들 중 제1 서브-그룹(SG1)의 제1 서브 배터리 셀(210a), 예컨대 제1-1 도전성 플레이트(240A)와 제2-1 도전성 플레이트(260A)와 중첩되도록 배치된 제1 서브 배터리 셀(210a)들은 제1-1 도전성 플레이트(240A)와 제2-1 도전성 플레이트(260A)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 서브 배터리 셀(210a)들의 음극(211t)은 제2-1 도전성 플레이트(260A)에 형성된 제2 단차(262A)와 전기적으로 연결되고, 양극(212t)은 제1-1 도전성 플레이트(240A)에 형성된 제1 단차(242A)에 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 셀(210)들 중 제2 서브-그룹(SG2)의 제2 서브 배터리 셀(210b), 예컨대 제1-2 도전성 플레이트(240B)와 제2-1 도전성 플레이트(260A)와 중첩되도록 배치된 제2 서브 배터리 셀(210b)들은 제1-2 도전성 플레이트(240B)와 제2-1 도전성 플레이트(260A)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 서브 배터리 셀(210b)들의 음극(211t)은 제1-2 도전성 플레이트(240B)에 형성된 제1 단차(242B)에 전기적으로 연결되고, 양극(212t)은 제2-1 도전성 플레이트(260A)에 형성된 제2 단차(262B)와 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 셀(210)들 중 제3 서브-그룹(SG3)의 제3 서브 배터리 셀(210c), 예컨대 제1-2 도전성 플레이트(240B)와 제2-2 도전성 플레이트(260B)와 중첩되도록 배치된 제3 서브 배터리 셀(210c)들은 제1-2 도전성 플레이트(240B)와 제2-2 도전성 플레이트(260B)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제3 서브 배터리 셀(210c)들의 음극(211t)은 제2-2 도전성 플레이트(260B)에 형성된 제2 단차(262B)에 전기적으로 연결되고, 양극(212t)은 제1-2 도전성 플레이트(240B)에 형성된 제1 단차(242B)와 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 셀(210)들 중 제4 서브-그룹(SG4)의 제4 서브 배터리 셀(210d), 예컨대 제1-3 도전성 플레이트(240C)와 제2-2 도전성 플레이트(260B)와 중첩되도록 배치된 제4 서브 배터리 셀(210d)들은 제1-3 도전성 플레이트(240C)와 제2-2 도전성 플레이트(260B)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제4 서브 배터리 셀(210d)들의 음극(211t)은 제1-3 도전성 플레이트(240C)에 형성된 제1 단차(242B)에 전기적으로 연결되고, 양극(212t)은 제2-2 도전성 플레이트(260B)에 형성된 제2 단차(262B)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 도전성 플레이트(240) 중 가운데 배치되는 제1-2 도전성 플레이트(240B)는 하나의 서브-그룹의 배터리 셀(도 5에서는 제2 서브-그룹(SG2) 또는 제3 서브-그룹(SG3))의 배터리 셀(210b 또는 210c)들을 전기적으로 병렬로 연결할 수 있으며, 동시에 이웃한 서브-그룹(도 5에서는 제2 서브-그룹(SG2) 및 제3 서브-그룹(SG3))의 배터리 셀(210b 및 210c)들을 전기적으로 직렬로 연결할 수 있다.
반면, 제1 도전성 플레이트(240)중 가장자리에 배치되는 제1-1 도전성 플레이트(240A)와 제1-3 도전성 플레이트(240C) 각각은 하나의 서브-그룹(도 5에서는 제1 서브-그룹(SG1) 또는 제4 서브-그룹(SG4))의 배터리 셀(210a 또는 210d)들을 전기적으로 병렬로 연결할 수 있다.
이와 유사하게, 제2 도전성 플레이트(260), 예컨대 제2-1 도전성 플레이트(260A)는 하나의 서브-그룹(도 5에서는 제1 서브-그룹(SG1) 또는 제2 서브-그룹(SG2))의 배터리 셀(210a 또는 210b)들을 전기적으로 병렬로 연결할 수 있으며, 서로 이웃하는 서브-그룹(도 5에서는 제1 서브-그룹(SG1)과 제2 서브-그룹(SG2))의 배터리 셀(210a 및 210b)들을 전기적으로 직렬로 연결할 수 있다.
또한, 제2-2 도전성 플레이트(260B)는 하나의 서브-그룹(도 5에서는 제3 서브-그룹(SG3) 또는 제4 서브-그룹(SG4))의 배터리 셀(210c 또는 210d)들을 전기적으로 병렬로 연결할 수 있으며, 서로 이웃하는 서브-그룹(도 5에서는 제3 서브-그룹(SG3)과 제4 서브-그룹(SG4))의 배터리 셀(210c 및 210d)들을 전기적으로 직렬로 연결할 수 있다.
도 6은 제1 도전성 플레이트의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 도전성 플레이트(240)는 도 5에서 설명한 바와 같이 제1-1 도전성 플레이트(240A)와, 제1-2 도전성 플레이트(240B) 및 제1-3 도전성 플레이트(240C)를 포함할 수 있다. 각각의 제1 도전성 플레이트(240)는 배터리 셀(210)의 음극(211t)과 양극(212t)을 노출시키는 제1 관통홀(241)을 포함할 수 있으며, 제1 관통홀(241)과 인접하는 위치에는 배터리 셀(210)들을 향해 인입되는 제1 단차(242)가 형성될 수 있다.
도 5에서 설명한 바와 같이, 제1-1 도전성 플레이트(240A)는 제1 서브-그룹(SG1)의 제1 서브 배터리 셀(210a)들과 중첩되도록 배치되며, 제1-2 도전성 플레이트(240B)는 제2 서브-그룹(SG2)의 제2 서브 배터리 셀(210b)들과 제3 서브-그룹(SG3)의 제3 서브 배터리 셀(210c)들과 중첩되도록 배치되고, 제1-3 도전성 플레이트(240C)는 제4 서브-그룹(SG4)의 제4 서브 배터리 셀(210d)들과 중첩되도록 배치될 수 있다.
도 7은 제2 도전성 플레이트의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 제2 도전성 플레이트(260)는 도 5에서 설명한 바와 같이 제2-1 도전성 플레이트(260A)와 제2-2 도전성 플레이트(260B)를 포함할 수 있다. 각각의 제2 도전성 플레이트(260)는 배터리 셀(210)의 음극(211t)과 양극(212t)을 노출시키는 제3 관통홀(261)을 포함할 수 있으며, 제3 관통홀(261)과 인접하는 위치에는 절연 플레이트(250)를 향해 인입되는 제2 단차(262)가 형성될 수 있다.
도 5에서 설명한 바와 같이, 제2-1 도전성 플레이트(260A)는 제1 서브-그룹(SG1)의 제1 서브 배터리 셀(210a)들 및 제2 서브-그룹(SG2)의 제2 서브 배터리 셀(210b)들과 중첩되도록 배치되며, 제2-2 도전성 플레이트(260B)는 제3 서브-그룹(SG3)의 제3 서브 배터리 셀(210c)들 및 제4 서브-그룹(SG4)의 제4 서브 배터리 셀(210d)들과 중첩되도록 배치될 수 있다.
한편, 도 8은 도 7의 A 부분을 확대하여 나타내는 확대 사시도이다.
도 8는 절연 플레이트(250)를 제1 도전성 플레이트(240)와 제2 도전성 플레이트(260)의 사이에 개재한 모습을 도시한다.
이하에서는, 도 6 내지 도 8를 참조하여 제1 연결탭(270)과 제2 연결탭(280)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상술한 바와 같이 배터리 셀(210)은 제1 서브-그룹(SG1)의 제1 서브 배터리 셀(210a)과, 제2 서브-그룹(SG2)의 제2 서브 배터리 셀(210b)과, 제3 서브-그룹(SG3)의 제3 서브 배터리 셀(210c) 및 제4 서브-그룹(SG4)의 제4 서브 배터리 셀(210d)로 구분될 수 있다. 이러한 제1 내지 제4 서브 배터리 셀(210d)은 각각 제1 도전성 플레이트(240)와 제2 도전성 플레이트(260)와 전기적으로 접속하는 방식이 다른 점을 제외하고는, 동일한 종류의 배터리 셀(210)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 서브-그룹(SG1)의 제1 서브 배터리 셀(210a)의 음극(211t_a)은 제2-1 도전성 플레이트(260A)에 형성된 제2 단차(262A)에 제2 연결탭(280a)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 서브-그룹(SG1)의 제1 서브 배터리 셀(210a)의 양극(212t_a)은 제1-1 도전성 플레이트(240A)에 형성된 제1 단차(242A)에 제1 연결탭(270a)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 제2 서브-그룹(SG2)의 제2 서브 배터리 셀(210b)의 음극(211t_b)은 제1-2 도전성 플레이트(240B)에 형성된 제1 단차(242B)에 제1 연결탭(270b)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 서브-그룹(SG2)의 제2 서브 배터리 셀(210b)의 양극(212t_b)은 제2-1 도전성 플레이트(260A)에 형성된 제2 단차(262A)에 제2 연결탭(280b)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 제3 서브-그룹(SG3)의 제3 서브 배터리 셀(210c)의 음극(211t_c)은 제2-2 도전성 플레이트(260B)에 형성된 제2 단차(262B)에 제2 연결탭(280c)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제3 서브-그룹(SG3)의 제3 서브 배터리 셀(210c)의 양극(212t_c)은 제1-2 도전성 플레이트(240B)에 형성된 제1 단차(242B)에 제1 연결탭(270c)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 제4 서브-그룹(SG4)의 제4 서브 배터리 셀(210d)의 음극(211t_d)은 제1-3 도전성 플레이트(240C)에 형성된 제1 단차(242C)에 제1 연결탭(270d)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제4 서브-그룹(SG4)의 제4 서브 배터리 셀(210d)의 양극(212t_d)은 제2-2 도전성 플레이트(260B)에 형성된 제2 단차(262B)에 제2 연결탭(280d)을 매개로 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 정리하면 제1 연결탭(270)은 복수개의 제1 서브 배터리 셀(210a)의 양극(212t_a)과 상기 제1-1 도전성 플레이트(240A)의 제1 단차(242A)를 연결하고, 복수개의 제2 서브 배터리 셀(210b)의 음극(211t_b)과 제1-2 도전성 플레이트(240B)의 상기 제1 단차(242B)를 연결하며, 복수개의 제3 서브 배터리 셀(210c)의 양극(212t_c)과 제1-2 도전성 플레이트(240B)의 제1 단차(242B)를 연결하고, 복수개의 제4 서브 배터리 셀(210d)의 음극(211t_d)과 제1-3 도전성 플레이트(240C)의 상기 제1 단차(242C)를 연결할 수 있다.
따라서, 제1 연결탭(270)은 제1 단차(242)와 배터리 셀(210)의 음극(211t) 또는 양극(212t)을 전기적으로 연결하되, 제1 단차(242)는 제1 관통홀(241)보다 더 하측에 형성되므로, 제1 연결탭(270)은 제1 관통홀(241)을 관통하거나, 제1 관통홀(241)과 좌우 방향을 기준으로 중첩되지 않는다.
이러한 구조에 의하면, 제1 연결탭(270)은 제1 도전성 플레이트(240)의 상측에 설치되는 절연 플레이트(250)나 제2 도전성 플레이트(260)와 접촉할 가능성이 원천적으로 배체죄므로, 배터리 모듈(200)을 제조하는 공정 및 배터리 모듈(200)의 사용 시 제1 연결탭(270)과 제2 도전성 플레이트(260)와의 접촉에 의해 배터리 모듈(100)의 충전 및 방전 회로가 전기적으로 단락되는 위험성을 방지할 수 있다.
또한, 제2 연결탭(280)은 복수개의 제1 서브 배터리 셀(210a)의 음극(211t_a)과 제2-1 도전성 플레이트(260A)의 제2 단차(262A)를 연결하고, 복수개의 제2 서브 배터리 셀(210b)의 양극(212t_b)과 제2-1 도전성 플레이트(260A)의 제2 단차(262A)를 연결하며, 복수개의 제3 서브 배터리 셀(210c)의 음극(211t_c)과 제2-2 도전성 플레이트(260B)의 제2 단차(262B)를 연결하고, 복수개의 제4 서브 배터리 셀(210d)의 양극(212t_d)과 상기 제2-2 도전성 플레이트(260B)의 상기 제2 단차(262B)를 연결할 수 있다.
따라서, 제2 연결탭(280)은 제2 단차(262)와 배터리 셀(210)의 음극(211t) 또는 양극(212t)을 전기적으로 연결하되, 제2 단차(262)는 제2 관통홀(261)보다 더 하측에 형성되므로, 제2 연결탭(280)은 제2 관통홀(261)을 관통하거나, 제2 관통홀(261)과 좌우 방향을 기준으로 중첩되지 않는다.
이러한 구조에 의하면, 제2 연결탭(280)은 제2 도전성 플레이트(260)의 상측에 설치되는 상부 커버(290u)와 접촉할 가능성이 원천적으로 배재되므로, 배터리 모듈(200)을 제조하는 공정 및 배터리 모듈(200)의 사용 시 제2 연결탭(280)에 외부의 충격이 전달되어 제2 연결탭(280)이 변형되거나, 심할 경우 파단될 위험성을 방지할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1-1 도전성 플레이트(240A)는 상부 하우징(220t)의 외측으로, 즉 배터리 모듈(200)의 외부로 노출되는 양극단자(P)를 포함할 수 있으며, 제1-3 도전성 플레이트(240C)는 상부 하우징(220t)의 외측으로, 즉 배터리 모듈(200)의 외부로 노출되는 음극단자(N)를 포함할 수 있다. 이러한 양극단자(P)와 음극단자(N)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200)에 포함된 각각의 배터리 셀(210)들 전체가 서로 전기적으로 연결된 하나의 전지라는 관점에서, 하나의 배터리 모듈(200)의 양극과 음극일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 팩의 하부를 발췌하여 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 냉각부재(195)는 배터리 셀(210)들의 하측에 배치될 수 있다. 냉각부재(295)는 열전도성 플레이트(295p) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(295f)를 포함할 수 있다. 배터리 셀(210)들의 하측면은 제2 하우징(230)의 하부 하우징(230b)에 형성된 홀(230h)을 통해 노출될 수 있다.
열전도성 플레이트(295p)는 전술한 바와 같이 애노다이징된 알루미늄관과 같은 열전도성 소재를 포함할 수 있으며, 열전도 실리콘(195s)과 같은 열전도체를 매개로 배터리 셀(210)들의 하측면과 열적으로 연결될 수 있다.
유로(295f)는 열전도성 플레이트(295p)의 하측에 배치될 수 있으며, 이러한 유로(295f)를 통해 배터리 셀(210)들을 냉각시키기 위한 냉각용 유체가 이동할 수 있다. 여기서, 냉각용 유체는 예컨대 물과 같은 액체 또는 공기와 같은 기체가 사용될 수 있다.
도 9에서는 냉각부재(295)가 열전도성 플레이트(295p) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(295f)를 모두 포함하는 경우를 도시하나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 냉각부재(295)는 열전도성 플레이트(295p) 및 냉각용 유체가 지나가는 유로(295f) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예들를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 배터리 모듈 130s: 측부 하우징
110: 배터리 셀 140: 제1 도전성 플레이트
111: 캔 141: 제1 관통홀
111t: 상부(음극) 142: 제1 단차
111g: 가스켓 150: 절연 플레이트
111s: 절연시트 151: 제2 관통홀
112: 캡 플레이트 160: 제2 도전성 플레이트
112t: 상부면(양극) 161: 제3 관통홀
120: 제1 하우징 162: 제2 단차
120c: 결합홈 170: 제1 연결탭
120h: 홀 180: 제2 연결탭
120t: 상부 하우징 195: 냉각부재
120s: 측부 하우징 195p: 열전도성 플레이트
120p: 돌기 195f: 유로
130: 제2 하우징 290: 케이싱
130g: 홈

Claims (9)

  1. 음극과 양극이 동일한 측에 배치되는 복수개의 배터리 셀;
    상기 음극과 상기 양극에 인접하는 상기 복수개의 배터리 셀의 일 단부 측에 설치되며, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 음극과 상기 양극을 노출시키는 제1 관통홀이 형성된 본체와, 상기 제1 관통홀에 인접하도록 본체로부터 연장되되, 상기 복수개의 배터리 셀을 향하여 인입되는 제1 단차를 포함하는 제1 도전성 플레이트;
    상기 제1 도전성 플레이트 상에 배치되며, 상기 제1 관통홀의 적어도 일부와 중첩되는 제2 관통홀을 포함하는 절연 플레이트;
    상기 절연 플레이트 상에 배치되며, 상기 제2 관통홀의 적어도 일부와 중첩되는 제3 관통홀이 형성된 본체와, 상기 제3 관통홀과 인접하도록 본체로부터 연장되되, 상기 절연 플레이트를 향하여 인입되는 제2 단차를 포함하는 제2 도전성 플레이트;
    상기 음극 및 상기 양극 중 하나와 상기 제1 단차를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭; 및
    상기 음극 및 상기 양극 중 다른 하나와 제2 단차를 전기적으로 연결하는 제2 연결탭;을 포함하고,
    상기 제1, 제2 도전성 플레이트의 본체는 각각 복수개의 배터리 셀과 인접한 하면 및 복수개의 배터리 셀과 반대되는 상면을 포함하고,
    상기 제1, 제2 연결탭은 각각 제1, 제2 도전성 플레이트의 본체의 하면 및 상면에 배치되지 않고, 제1, 제2 도전성 플레이트의 본체 아래에 배치되며,
    상기 제1, 제2 연결탭은 제1, 제3 관통홀 보다 아래에 배치되어, 제1, 제3 관통홀을 관통하지 않으며,
    상기 절연 플레이트는, 절연 플레이트의 제2 관통홀이 형성된 상하 방향을 따라, 절연 플레이트의 제2 관통홀을 통하여 제1 연결탭이 연결된 제1 단차는 노출시키되, 제2 연결탭이 연결된 제2 단차는 커버하는, 배터리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀 각각의 상기 양극과 상기 음극 중 어느 하나는 각각의 상기 배터리 셀의 상기 일 단부 측의 중심부에 위치하고, 다른 하나는 상기 일 단부 측의 주변부에 위치하는, 배터리 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 연결탭과 상기 제2 연결탭은 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 플레이트, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하되, 과도한 전류가 흐르는 경우 용융되어 각각 상기 배터리 셀과 상기 제1 도전성 플레이트, 상기 배터리 셀과 상기 제2 도전성 플레이트 사이의 통전을 차단하는 퓨저블 링크(fusible link)인 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀들을 사이에 두고, 상기 복수개의 배터리 셀들의 상기 일 단부 측과 반대편인 타 단부 측에 설치되는 냉각부재를 더 포함하는, 배터리 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 냉각부재는 열전도성 플레이트를 포함하는, 배터리 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 냉각부재는 냉각용 유체가 흐르는 유로를 포함하는, 배터리 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 셀은 복수개의 제1 서브 배터리 셀과, 복수개의 제2 서브 배터리 셀과, 복수개의 제3 서브 배터리 셀 및 복수개의 제4 서브 배터리 셀을 포함하고,
    상기 제1 도전성 플레이트는 상기 복수개의 제1 서브 배터리 셀에 중첩하는 제1-1 도전성 플레이트와, 상기 복수개의 제2 서브 배터리 셀 및 상기 복수개의 제3 서브 배터리 셀에 중첩하는 제1-2 도전성 플레이트와, 상기 복수개의 제4 서브 배터리 셀에 중첩하는 제1-3 도전성 플레이트를 포함하며,
    상기 제2 도전성 플레이트는 상기 복수개의 제1 서브 배터리 셀 및 상기 복수개의 제2 서브 배터리 셀에 대응하는 제2-1 도전성 플레이트와, 상기 복수개의 제3 서브 배터리 셀 및 상기 복수개의 제4 서브 배터리 셀에 대응하는 제2-2 도전성 플레이트를 포함하는, 배터리 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 연결탭은,
    상기 복수개의 제1 서브 배터리 셀의 양극과 상기 제1-1 도전성 플레이트의 상기 제1 단차를 연결하고,
    상기 복수개의 제2 서브 배터리 셀의 음극과 상기 제1-2 도전성 플레이트의 상기 제1 단차를 연결하며,
    상기 복수개의 제3 서브 배터리 셀의 양극과 상기 제1-2 도전성 플레이트의 상기 제1 단차를 연결하고,
    상기 복수개의 제4 서브 배터리 셀의 음극과 상기 제1-3 도전성 플레이트의 상기 제1 단차를 연결하는, 배터리 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 연결탭은
    상기 복수개의 제1 서브 배터리 셀의 음극과 상기 제2-1 도전성 플레이트의 상기 제2 단차를 연결하고,
    상기 복수개의 제2 서브 배터리 셀의 양극과 상기 제2-1 도전성 플레이트의 상기 제2 단차를 연결하며,
    상기 복수개의 제3 서브 배터리 셀의 음극과 상기 제2-2 도전성 플레이트의 상기 제2 단차를 연결하고,
    상기 복수개의 제4 서브 배터리 셀의 양극과 상기 제2-2 도전성 플레이트의 상기 제2 단차를 연결하는, 배터리 모듈.
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