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KR20120086656A - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈 Download PDF

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KR20120086656A
KR20120086656A KR1020120000512A KR20120000512A KR20120086656A KR 20120086656 A KR20120086656 A KR 20120086656A KR 1020120000512 A KR1020120000512 A KR 1020120000512A KR 20120000512 A KR20120000512 A KR 20120000512A KR 20120086656 A KR20120086656 A KR 20120086656A
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KR
South Korea
Prior art keywords
battery cells
battery
electrode terminal
spacer
battery module
Prior art date
Application number
KR1020120000512A
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English (en)
Inventor
김명철
Original Assignee
에스비리모티브 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 에스비리모티브 주식회사 filed Critical 에스비리모티브 주식회사
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Abstract

본 발명은 버스바를 체결하는 공구나 부품이 인접하는 전극단자와 쇼트(short)를 일으키는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은 전극단자를 구비하며, 일 방향으로 배열된 복수개의 배터리 셀; 상기 복수개의 배터리 셀에서 어느 하나의 배터리 셀의 전극단자 및 그와 인접하는 타 배터리 셀의 전극단자에 체결되는 버스바; 및 상기 버스바에 의해 전기적으로 연결된 복수개의 배터리 셀을 수용하는 하우징;을 포함하되, 상기 복수개의 배터리 셀의 일부는 배터리 셀의 적층방향에서 수직한 방향으로 어긋나서 배치되어 있다. 그리고, 복수개의 배터리 셀 각각의 측면에는 공간부가 형성되며, 공간부에는 스페이서를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 배터리 모듈의 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 배터리 모듈을 보다 슬림하게 구현할 수 있으며, 작업성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 안전성 및 작업성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 배터리 셀의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하다. 그러나, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 배터리 셀을 구성하여야 한다. 즉, 복수개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다. 이러한 배터리 모듈은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명은 복수개의 배터리 셀을 지그재그 형상으로 배열함에 의해 전극단자에 버스바를 체결하는 작업 시, 버스바를 체결하는 공구나 부품이 인접한 전극단자와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해 공구나 부품이 인접하는 전극단자와 쇼트(short)를 일으키는 것을 방지할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 배터리 셀을 지그재그 형상으로 배열함에 의해 인접하는 배터리 셀의 전극단자 간의 간격이 늘어나도록 할 수 있다. 이에 의해 버스바 체결 작업을 용이하게 할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈은 제1방향으로 적층된 복수개의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 일부가 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 어긋나서 배치되어(alternately offset) 있는 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명에서 상기 각 배터리 셀은 전극단자를 포함하고, 상기 전극단자는 인접하는 전극단자와 버스바를 통하여 전기적으로 연결되며, 상기 버스바는 상기 제1방향에 대하여 일정각도로 경사져 연장되어 있다.
본 발명에서 상기 각도는 약 30도에서 약 60도이다.
본 발명에서 상기 배터리 셀은 상기 제1방향을 따라서 지그재그 형태로 어긋나서 배치되어 있다.
본 발명에서 상기 각 배터리 셀은 복수의 전극단자를 포함하고 상기 전극단자는 제2방향으로 어긋나서 배치되어 있고, 상기 전극단자는 제1방향을 따라서 지그재그 형태로 어긋나서 배치되어 있다.
본 발명에서 상기 어긋나서 배치되어 있는 배터리 셀은 교번하는 배터리 셀 사이에서 규칙적으로 이격되어 있는 공간부를 형성한다.
본 발명에서 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 배터리 셀 사이 공간부의 어느 한곳에 배치되어 있다.
본 발명에서 상기 적어도 하나의 스페이서의 크기와 모양은 상기 배터리 셀 사이의 공간부의 크기와 모양에 대응된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 배터리 셀 사이의 규칙적으로 이격된 공간부를 형성하기 위하여 제1방향을 따라 적층된 복수의 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀을 수용하는 배터리 모듈 하우징을 포함하되, 상기 배터리 모듈 하우징은 엔드 플레이트 및 사이드 브라켓과 바텀 브라켓을 포함하며 상기 엔드 플레이트를 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 배터리 셀은 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 어긋나서 배치되어 있는 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 배터리 셀 사이의 공간부의 어느 한 곳에 배치되어 있다.
또한, 본 발명에서 상기 연결부재는 상기 엔드 플레이트의 양측면에서 서로 마주하는 한 쌍의 사이드 브라켓을 포함하고,상기 배터리 모듈은 교대로 배열된 형태에서 상기 양 사이드 브라켓 상에 복수의 스페이서를 포함하되, 상기 일측 사이드 브라켓 상의 스페이서는 제1방향에서 타측 사이드 브라켓 상의 스페이서에 대하여 엇갈려(stagger) 배치된다.
본 발명에서 상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 사이드 브라켓과 일체로 형성되고, 상기 연결부재는 상기 엔드 플레이트와 일체로 형성된다.
또한, 상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 연결부재와 일체로 형성가능하다.
또한, 상기 적어도 하나의 스페이서의 크기와 모양은 상기 배터리 셀 사이의 공간부의 크기와 모양에 대응된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 각 배터리 셀은 전극단자를 포함하고, 상기 전극단자는 인접하는 전극단자와 버스바를 통하여 전기적으로 연결되며, 상기 버스바는 상기 제1방향에 대하여 일정각도로 경사져 연장되어 있다.
또한, 상기 배터리 셀은 상기 제1방향을 따라서 지그재그 형태로 어긋나서 배치되어 있으며, 또한, 상기 각 배터리 셀은 복수의 전극단자를 포함하고 상기 전극단자는 제2방향에서 서로 어긋나서 배치되어 있다.
본 발명에 의하면 복수개의 배터리 셀을 어긋나서 배치하거나 지그재그 형상으로 배열함에 의해 버스바를 체결하는 공구나 부품이 인접한 전극단자에 접촉하여 쇼트(short)를 일으키는 것을 방지함으로써, 배터리 모듈의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 인접하는 배터리 셀의 전극단자 간의 간격이 늘어남으로 인해 배터리 셀 간의 거리를 축소시킬 수 있음으로써, 배터리 모듈을 보다 슬림하게 구현할 수 있으며, 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 모듈의 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도.
도 4는 도 2를 상부에서 본 평면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 모듈의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 배터리 모듈(100)은 복수개의 배터리 셀(10)이 일 방향으로 배열된다. 그리고, 배터리 셀(10) 상부로 돌출된 양극단자(11) 및 음극단자(12)에 버스바(15)가 삽입된 후 너트(16)를 조여 체결된다. 이에 의해 복수개의 배터리 셀(10)은 전기적으로 연결된다. 본 발명의 실시예에서 상기 일 방향은 복수개의 배터리 셀이 적층된 제1방향으로 볼 수 있다. 또한 이하에서 언급하는 제2방향은 상기 제1방향에 수직한 방향으로 정의한다.
그리고, 양단부에 위치된 배터리 셀(10)에는 한 쌍의 엔드 플레이트(110,120)가 위치되고, 이러한 한 쌍의 엔드 플레이트(110,120)는 연결부재에 의해 체결되어 복수개의 배터리 셀(10)을 가압한다. 여기서, 연결부재는 사이드 브라켓(130)과 바텀 브라켓(140)으로 구성될 수 있다. 그리고, 미설명부호 13은 벤트이며, 벤트(13)는 배터리 셀(10) 내부에서 발생된 기체를 외부로 배출하는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 배터리 모듈(100)의 양극단자(11) 및 음극단자(12)는 번갈아가며 배터리 셀(10)이 배열된 방향을 따라 일렬로 위치된다. 이러한 구조의 배터리 모듈(100)은 어느 하나의 배터리 셀(10)의 양극단자(11)와, 그와 인접하는 타 배터리 셀의 음극단자(12) 간의 간격이 매우 좁다. 특히, 배터리 셀(10)의 두께가 얇아지는 경우 그 간격은 더욱 좁아지게 된다.
이에 의해 인접하는 배터리 셀(10)의 전극단자 간에 버스바(15)를 체결할 시 사용되는 공구나 부품이 또 다른 배터리 셀(10)의 전극단자에 접촉하여 쇼트가 발생될 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위하여 배터리 셀(10) 간의 간격을 늘리거나 증가시켜 안전성을 확보하는 방안이 있지만, 이는 배터리 모듈(100)의 크기를 크게 한다는 단점이 있다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은 대용량의 배터리 모듈로서, 복수개의 배터리 셀(20)과, 복수개의 배터리 셀(20)을 전기적으로 연결시키는 버스바(25)와, 이들을 수용하는 하우징(210,220,230,240) 및 스페이서(50)를 포함한다.
이하 실시예에서는 배터리 셀로 각형의 배터리 셀(20)이 사용되는 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 복수개의 배터리 셀(20)은 일 방향으로 배열되되, 적층되는 제1방향과 수직한 제2방향으로 어긋나서 배치되어 있다. 예로 배터리 셀은 제1방향을 따라 적층되고 제2방향으로 어긋나서 배치되어 있다. 상기 제2방향으로 어긋나서 배치되는 것은 제2방향으로 배터리 셀 중 일부가 교번하여 돌출되어 배치된 형태를 의미한다. 이때 상기 제1방향에서 보았을 때 본 발명의 배터리 셀은 지그재그 형상으로 배치되는 것으로 볼 수 있다. 이는 또한 제2방향에서 교대로 오프셋된(alternately offset) 형태로 설명하는 것도 가능하다. 이때, 복수개의 배터리 셀(20)은 넓은 면이 서로 지그재그로 대향하도록 바닥면과 수평한 방향으로 어긋나도록 배열될 수 있다. 그리고, 각각의 배터리 셀(20)의 상부에 위치된 캡조립체(24)에는 두 개의 단자(양극단자(21)와 음극단자(22))가 일정 간격을 유지한 상태로 돌출되어 있다. 여기서, 양극단자(21)와 음극단자(22)는 각각 외주면에 나사산이 형성된 볼트 형태로 이루어진다.
그리고, 배터리 셀(20)의 양극단자(21)와 음극단자(22)는 캡조립체(24)의 상부면 양단에서 각각 동일한 간격으로 이격될 수 있다. 이에 의해 어느 하나의 배터리 셀(20a)의 음극단자(22a)는 그와 인접하는 타 배터리 셀(20b)의 양극단자(21b)와 복수개의 배터리 셀(20)의 배열 방향에 대하여 사선으로 배치될 수 있다. 예로 각 배터리 셀은 전극단자를 포함하고, 상기 전극단자는 인접하는 전극단자와 버스바를 통하여 전기적으로 연결되며, 상기 버스바는 상기 제1방향에 대하여 일정각도로 경사져 연장된다. 이때 상기 각도는 약 30도에서 약 60도이다.
여기서, 어느 하나의 배터리 셀(20a)의 전극단자(21b,22a)는 그와 인접한 타 배터리 셀(20b)의 전극단자(22b,21b)와 각각 사선으로 배치될 수 있다면, 캡조립체(24)의 양단에서 배터리 모듈(200)의 중심을 향하여 각각 동일한 간격으로 이격되지 않아도 됨은 물론이다.
또한, 어느 하나의 배터리 셀(20a)의 양극단자(21a) 및 음극단자(22a)는 인접하는 타 배터리 셀(20b)의 양극단자(21b) 및 음극단자(22b)와 어긋나거나 엇갈리도록 교차 배열될 수 있다. 이에 따라 배터리 모듈(200)은 배터리 셀(20)의 상부면 중앙을 기준으로 양쪽에 각각 양극단자(21)와 음극단자(22)가 번갈아가며 반복 배열된다. 그리고, 복수개의 배터리 셀(20)은 제2방향에서 어긋나서 배치되어 있으므로, 복수개의 배터리 셀(20) 각각의 측면에는 공간부가 형성된다. 이러한 공간부에는 스페이서(50)가 위치된다. 따라서, 배터리 모듈(200)은 어긋나서 배치된 형상이나 지그재그 형상의 배열이 흐트러지지 않을 수 있다. 예로 상기 교대로 오프셋된 배터리 셀(20)는 상기 인접 배터리 셀(20) 사이에 규칙적으로 이격된 공간부를 형성할 수 있다.
이로 인해 어느 하나의 배터리 셀(20a)의 음극단자(22a)는 인접하는 타 배터리 셀(20b)의 양극단자(21b)와 복수개의 배터리 셀(20)의 배열 방향에 대하여 사선으로 배치될 수 있다. 이와 같이 인접하는 배터리 셀(20a,20b)의 양극단자(21b) 및 음극단자(22a)에는 버스바(25a)가 복수개의 배터리 셀(20) 배열 방향에 대하여 사선으로 체결되며, 배터리 셀(20a,20b)을 전기적으로 연결시킨다.
여기서, 양극단자(21b) 및 음극단자(22a)는 수나사 형태로 캡조립체(24) 외측으로 돌출되며, 너트(27)가 양극단자(21b) 및 음극단자(22a) 각각에 체결되어 조여짐으로써 캡조립체(24) 상에 조립 고정된다. 그리고, 버스바(25a)는 인접하는 배터리 셀(20a,20b)의 양극단자(21b) 및 음극단자(22a)에 삽입되어 너트(27) 상에 안착된다. 이 상태에서 버스바(25a)를 관통하여 돌출된 양극단자(21b) 및 음극단자(22a)에 각각 너트(26)를 체결하여 조여줌에 따라 버스바(25a)가 고정된다.
상기와 같이 인접하는 배터리 셀(20a,20b)을 버스바(25a)에 의해 연결하고, 타 버스바(25b)를 이용하여 타 배터리 셀(20b)과 인접하는 또 다른 배터리 셀(20c)을 연결한다. 즉, 타 배터리 셀(20b)의 음극단자(22b)와, 또 다른 배터리 셀(20c)의 양극단자(21c)에 버스바(25b)가 삽입된다. 그리고, 버스바(25b)를 관통하여 돌출된 양극단자(21c) 및 음극단자(22b)에 각각 너트(26)를 체결하여 조여줌에 따라 버스바(25b)가 고정된다.
이와 같이 각 배터리 셀(20)의 양극단자(21) 및 음극단자(22)는 버스바(25)를 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 어느 하나의 배터리 셀(20a)의 음극단자(22a)와 인접하는 타 배터리 셀(20b)의 양극단자(21b)를 버스바(25a)로 연결한다. 그리고, 이 배터리 셀(20b)의 음극단자(22b)를 인접하는 또 다른 배터리 셀(20c)의 양극단자(21c)에 타 버스바(25b)로 연결하는 구조로 이루어진다. 이와 같은 배터리 셀(20)의 직렬 접속은 하나의 배터리 모듈(200)에서 복수개의 배터리 셀(20)과 복수개의 버스바(25)를 사용하여 반복되는 구조를 형성한다.
이하에서는 배터리 모듈(200)의 하우징(210,220,230,240)에 대하여 상세하게 설명한다.
하우징(210,220,230,240)은 배터리 셀(20)의 외측에 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)와, 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)를 연결하는 연결부재(230,240)로 이루어질 수 있다.
이때, 복수개의 배터리 셀(20)은 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)와, 연결부재(230,240)에 의하여 구획된 공간 속에 제1방향으로 배열되어 구비될 수 있다. 또한, 복수개의 배터리 셀(20)은 넓은 면이 제1방향에 수직한 제2방향에서 어긋나서 배치된다. 이에 의해, 어느 하나의 배터리 셀(20a)의 음극단자(22a) 및 그와 인접하는 타 배터리 셀(20b)의 양극단자(21b)는 복수개의 배터리 셀(20)의 제1방향에 대하여 사선으로 체결된 버스바(25a)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 버스바(25a)에는 양극단자(21b) 및 음극단자(22a)가 관통할 수 있는 홀이 구비되어 있고, 전극단자들(21b,22a)이 관통하여 연결된 버스바(25a)는 너트(26) 등의 부재에 의하여 고정될 수 있다.
또한, 연결부재(230,240)는 배터리 셀(20)의 양측면을 지지하는 사이드 브라켓(230) 및 배터리 셀(20)의 바닥면을 지지하는 바텀 브라켓(240)을 포함할 수 있다. 각각의 브라켓(230,240)은 배터리 모듈(200)의 각각 양 측단에서 엔드 플레이트(210,220)에 각각 체결된다. 이때, 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)와, 사이드 브라켓(230) 및 바텀 브라켓(240)은 볼트-너트 등의 부재에 의하여 체결될 수 있다.
한 쌍의 엔드 플레이트(210,220)는 각각 최외곽의 배터리 셀(20)과 면접촉도록 하여, 복수개의 배터리 셀(20)을 내측으로 가압한다. 이때, 한 쌍의 엔드 플레이트(210,220), 사이드 브라켓(230) 및 바텀 브라켓(240)에 의하여 지지되는 복수개의 배터리 셀(20)은 양극 단자(21) 및 음극 단자(22)가 서로 교대로 위치되어, 직렬로 연결될 수 있다.
이러한 하우징(210,220,230,240)은 복수개의 배터리 셀(20)을 안정적으로 고정할 수 있다. 따라서, 하우징(210,220,230,240)은 본 실시예의 형태에 제한되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 또한, 배터리 셀(20)의 연결 구조 및 개수는 배터리 모듈(200)의 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이와 같이 제1방향에서 적층된 복수개의 배터리 셀(20)을 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 어긋나서 배치하고, 공간부에 스페이서(50)를 형성함으로써, 인접하는 배터리 셀(20)의 양극단자(21)와 음극단자(22) 사이의 간격을 늘릴 수 있다. 예로 적어도 하나의 스페이서(50)가 배터리 셀(20) 사이 적어도 하나의 공간부에 배치될 수 있다. 또한 적어도 하나의 스페이서(50)는 배터리 셀(20) 사이의 공간부의 크기와 모양에 대응되는 형상을 갖는다. 이에 의해 양극단자(21)와 음극단자(22)에 버스바(25)를 체결할 시 사용되는 공구나 부품이 인접하는 양극단자(21) 또는 음극단자(22)와 접촉하여 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
게다가, 배터리 셀(20) 간의 안전거리 확보가 불필요해짐으로 인하여 배터리 셀(20) 간의 간격을 줄일 수 있음으로써, 배터리 모듈(200)의 크기를 더 얇게 형성할 수 있다.
또한, 버스바(25)가 체결되는 양극단자(21)와 음극단자(22) 사이의 거리가 늘어남으로써, 버스바(25)에서 발생되는 열을 버스바(25) 하부의 공간으로 용이하게 배출 또는 분산할 수 있다. 더욱이, 버스바(25)가 일 방향으로 체결되므로, 양극단자(21)와 음극단자(22)에 버스바(25) 체결 시 오류를 줄일 수 있어 작업효율이 향상될 수 있다.
도 4는 도 2의 배터리 모듈을 상부에서 본 평면도이다.
도 4를 참조하면, 복수개의 배터리 셀(20)은 제1방향으로 배열되되 상기 제1방향에 수직한 제2방향에서 어긋나서 배치된다. 상기 제1방향에서 보면 이는 지그재그 형태가 될 수 있다. 그리고, 복수개의 배터리 셀(20) 각각의 측면에 형성된 공간부에 스페이서(50)를 형성함으로써, 복수개의 배터리 셀(20)이 제1방향에서 지그재그 또는 제2방향에서 어긋나서 배치된 형상을 유지할 수 있다.
이에 의해 어느 하나의 배터리 셀(20a)의 음극단자(22a)는 그와 인접하는 타 배터리 셀(20b)의 양극단자(21b)와 복수개의 배터리 셀(20)의 배열 방향에 대하여 사선으로 배치될 수 있다. 따라서, 버스바(25a)도 복수개의 배터리 셀(20)이 배열된 방향에 대하여 사선으로 배치된다.즉 버스바(25a)는 제1방향에 대하여 경사진 방향으로 연장될 수 있고 상기 경사진 각도는 약 30도에서 약 60도 범위이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도로, 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈(300)은 복수개의 배터리 셀(30)과, 복수개의 배터리 셀(30)을 전기적으로 연결하는 버스바(35)와, 이들을 수용하는 하우징(310,320,330,340) 및 스페이서(60)를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 하우징(310,320,330,340)은 복수개의 배터리 셀(30)을 안정적으로 고정하기 위하여 형성되는 것으로, 상기 하우징(310,320,330,340)은 배터리 셀(30)의 외측에 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트(310,320)와, 한 쌍의 엔드 플레이트(310,320)를 연결하는 연결부재(330,340)를 포함할 수 있다. 그리고, 연결부재(330,340)는 배터리 셀(30)의 양측면을 지지하는 사이드 브라켓(330) 및 배터리 셀(30)의 바닥면을 지지하는 바텀 브라켓(340)을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 가지는 하우징(310,320,330,340) 중 사이드 브라켓(330)은 스페이서(60)와 일체형으로 형성될 수 있다. 이에 의해 지그재그 형상으로 배열된 복수개의 배터리 셀(30)은 사이드 브라켓(330)과 일체로 형성된 스페이서(60)에 의하여 그 형태를 유지할 수 있다. 따라서, 인접하는 배터리 셀(30a,30b)의 음극단자(32a)와 양극단자(31b)는 복수개의 배터리 셀(30)의 배열 방향에 대하여 사선으로 배치될 수 있다. 즉, 버스바(35a)가 복수개의 배터리 셀(30)의 배열 방향인 제1방향에 대하여 사선, 즉 일정한 각도를 가지고 경사지게 배치될 수 있다.
이처럼 스페이서(60)가 사이드 브라켓(330)과 일체로 형성됨에 따라 복수개의 배터리 셀(30)의 배열이 초기에 일부 흐트러지더라도 사이드 브라켓(330)을 체결함과 동시에 복수개의 배터리 셀(30)이 정확한 위치에 배열될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈의 분해사시도로, 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈(400)은 복수개의 배터리 셀(40)과, 복수개의 배터리 셀(40)을 전기적으로 연결시키는 버스바(45)와, 이들을 수용하는 하우징(410)을 포함한다.
여기서, 하우징(410)은 지그재그 형태로 배열된 복수개의 배터리 셀(40)을 수용가능하도록 하우징의 내측면에 돌출부(70a) 및 삽입부(70b)를 포함할 수 있다. 이때, 마주보는 내측면 각각의 돌출부(70a) 및 삽입부(70b)는 서로 반대되도록 형성될 수 있다. 즉, 하나의 내측면에 돌출부(70a)가 형성되면 그와 마주보는 다른 내측면에는 삽입부(70b)가 형성될 수 있다. 그리고, 하나의 내측면에는 돌출부(70a)와 삽입부(70b)가 번갈아가며 형성될 수 있다.
이와 같은 하우징(410) 내부 구조에 의하여 복수개의 배터리 셀(40)을 적층방향에 수직한 방향에서 어긋나서 배치되도록 한다. 이러한 하우징(410)에 의하면 제1 실시예 또는 제2 실시예의 스페이서(50,60)가 필요하지 않으므로, 보다 용이하게 복수개의 배터리 셀(40)을 제1방향에서 보았을 때 지그재그 형상 또는 제2방향에서 보았을 때 어긋나서 배치된 형상으로 배열할 수 있다.
이에 의해 어느 하나의 배터리 셀(40a)의 음극단자(42a)는 인접하는 타 배터리 셀(40b)의 양극단자(41b)와 복수개의 배터리 셀(40)의 배열 방향에 대하여 사선으로 배치될 수 있다. 이에 의해 버스바(45a) 역시 복수개의 배터리 셀(40)의 배열 방향에 대하여 사선으로 배치될 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

Claims (20)

  1. 제1방향으로 적층된 복수개의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 일부가 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 어긋나서 배치되어(alternately offset) 있는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 배터리 셀은 전극단자를 포함하고, 상기 전극단자는 인접하는 전극단자와 버스바를 통하여 전기적으로 연결되며,
    상기 버스바는 상기 제1방향에 대하여 일정각도로 경사져 연장되어 있는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각도는 30도에서 60도 범위인 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 상기 제1방향을 따라서 지그재그 형태로 어긋나서 배치되어 있는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 배터리 셀은 복수의 전극단자를 포함하고 상기 전극단자는 제2방향으로 어긋나서 배치되어 있는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전극단자는 제1방향을 따라서 지그재그 형태로 어긋나서 배치되어 있는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 어긋나서 배치되어 있는 배터리 셀은 교번하는 배터리 셀 사이에서 규칙적으로 이격되어 있는 공간부를 형성하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 스페이서를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 배터리 셀 사이 공간부의 어느 한곳에 배치되어 있는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스페이서의 크기와 모양은 상기 배터리 셀 사이의 공간부의 크기와 모양에 대응되는 배터리 모듈.
  10. 배터리 셀 사이의 규칙적으로 이격된 공간부를 형성하기 위하여 제1방향을 따라 적층된 복수의 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀을 수용하는 배터리 모듈 하우징을 포함하되,
    상기 배터리 모듈 하우징은 엔드 플레이트 및 사이드 브라켓과 바텀 브라켓을 포함하며 상기 엔드 플레이트를 연결하는 연결부재를 포함하고,
    상기 배터리 셀은 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 어긋나서 배치되어 있는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    적어도 하나의 스페이서를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 배터리 셀 사이의 공간부의 어느 한곳에 배치되어 있는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 엔드 플레이트의 양측면에서 서로 마주하는 한 쌍의 사이드 브라켓을 포함하고,
    상기 배터리 모듈은 교대로 배열된 형태에서 상기 양 사이드 브라켓상에 복수의 스페이서를 포함하되,
    상기 일측 사이드 브라켓상의 스페이서는 제1방향에서 타측 사이드 브라켓상의 스페이서에 대하여 엇갈려(stagger) 배치된 배터리 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 사이드 브라켓과 일체로 형성된 배터리 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 엔드 플레이트와 일체로 형성된 배터리 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 연결부재와 일체로 형성된 배터리 모듈.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스페이서의 크기와 모양은 상기 배터리 셀 사이의 공간부의 크기와 모양에 대응되는 배터리 모듈.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 각 배터리 셀은 전극단자를 포함하고, 상기 전극단자는 인접하는 전극단자와 버스바를 통하여 전기적으로 연결되며,
    상기 버스바는 상기 제1방향에 대하여 일정각도로 경사져 연장되어 있는 배터리 모듈.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 각도는 30도에서 60도 범위인 배터리 모듈.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 상기 제1방향을 따라서 지그재그 형태로 어긋나서 배치되어 있는 배터리 모듈.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 각 배터리 셀은 복수의 전극단자를 포함하고 상기 전극단자는 제2방향에서 서로 어긋나서 배치되어 있는 배터리 모듈.
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