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KR-20260061844-A - Battery Module And Battery Pack Including the Same

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Abstract

본 개시(present disclosure)는, 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 조립체; 상기 셀 조립체를 수용하는 수용공간을 형성하며, 하부 케이스와, 상기 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 포함하는 모듈 케이스; 상기 셀 조립체와 상기 모듈 케이스 사이에 배치되는 사이드 플레이트;를 포함하며, 상기 하부 케이스는, 상기 사이드 플레이트와 대향하며 수직 방향인 제1 방향에 대해 경사를 이루는 제1 내측면과, 상기 제1 내측면에 함몰 형성된 제1 가이드 홈을 포함하며, 상기 사이드 플레이트는 상기 제1 가이드 홈에 삽입되어 안내되는 제1 가이드 돌기를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.

Inventors

  • 김세현
  • 곽도윤
  • 김지민
  • 신석호
  • 조승수

Assignees

  • 에스케이온 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (20)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 조립체; 상기 셀 조립체를 수용하는 수용공간을 형성하며, 하부 케이스와, 상기 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 포함하는 모듈 케이스; 상기 셀 조립체와 상기 모듈 케이스 사이에 배치되는 사이드 플레이트; 를 포함하며, 상기 하부 케이스는, 상기 사이드 플레이트와 대향하며 수직 방향인 제1 방향에 대해 경사를 이루는 제1 내측면과, 상기 제1 내측면에 함몰 형성된 제1 가이드 홈을 포함하며, 상기 사이드 플레이트는 상기 제1 가이드 홈에 삽입되어 안내되는 제1 가이드 돌기를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 내측면의 경사는 상측에서 하측으로 갈수록 상기 수용공간의 폭이 좁아지는 형상을 가지며, 상기 제1 가이드 홈과 상기 제1 가이드 돌기는 각각 상기 제1 방향에 대해 경사를 이루며 하측으로 연장되는 형상을 갖는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 방향에 대해 상기 제1 가이드 홈이 이루는 각도는 상기 제1 방향에 대해 상기 제1 가이드 돌기가 이루는 각도에 대응하는 값을 갖는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드 홈과 상기 제1 가이드 돌기는 각각 상기 제1 방향에서 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 갖는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀과 상기 사이드 플레이트는 제2 방향으로 배열되며, 상기 하부 케이스의 상기 제1 내측면은 상기 제2 방향에서 상기 사이드 플레이트와 대향하는 배터리 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이드 플레이트는 적어도 일부가 상기 제1 내측면과 접촉하며, 상기 제1 방향에 대해 경사를 이루며 하측으로 연장되는 형상을 갖는 제1 접촉 돌기를 추가로 포함하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 방향에 대해 상기 제1 내측면이 이루는 각도는 상기 제1 방향에 대해 상기 제1 접촉 돌기가 이루는 각도에 대응하는 값을 갖는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 사이드 플레이트는 상기 제1 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 횡단 돌기를 추가로 포함하며, 상기 횡단 돌기 중 적어도 일부는 상기 제1 내측면과 접촉하는 배터리 모듈.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 케이스는 상기 사이드 플레이트의 하부와 접촉하여 상기 사이드 플레이트를 지지하는 하측 지지부를 추가로 포함하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 케이스는, 상기 사이드 플레이트와 대향하며 상기 제1 방향에 대해 경사를 이루는 제2 내측면과, 상기 제2 내측면에 함몰 형성된 제2 가이드 홈을 포함하며, 상기 사이드 플레이트는 상기 제2 가이드 홈에 삽입되어 안내되는 제2 가이드 돌기를 추가로 포함하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 내측면의 경사는 하측에서 상측으로 갈수록 상기 수용공간의 폭이 좁아지는 형상을 가지며, 상기 제2 가이드 홈과 상기 제2 가이드 돌기는 각각 상기 제1 방향에 대해 경사를 이루며 상측으로 연장되는 형상을 갖는 배터리 모듈.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 가이드 돌기와 상기 제2 가이드 돌기는 상기 제1 방향에 수직한 평면에 대하여 대칭 형상을 갖는 배터리 모듈.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제2 가이드 홈과 상기 제2 가이드 돌기는 각각 상기 제1 방향에서 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 갖는 배터리 모듈.
  14. 제10항에 있어서, 상기 사이드 플레이트는 적어도 일부가 상기 제2 내측면과 접촉하며, 상기 제1 방향에 대해 경사를 이루며 상측으로 연장되는 형상을 갖는 제2 접촉 돌기를 추가로 포함하는 배터리 모듈.
  15. 제10항에 있어서, 상기 사이드 플레이트는 상기 제1 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 횡단 돌기를 추가로 포함하며, 상기 횡단 돌기 중 적어도 일부는 상기 제2 내측면과 접촉하는 배터리 모듈.
  16. 제10항에 있어서, 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스는 각각 서로 결합되는 제1 결합부와 제2 결합부를 포함하며, 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부 사이에는 상기 수용공간을 밀봉하는 밀봉부재가 배치되며, 상기 밀봉부재는 일직선으로 각각 연장되는 4개의 직선 부재로 형성된 사각 링 형상을 갖는 배터리 모듈.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 버스바 조립체; 를 추가로 포함하며, 상기 셀 조립체, 상기 버스바 조립체 및 상기 사이드 플레이트는 일체로 결합되어 서브 모듈을 형성하며, 상기 셀 조립체와 상기 사이드 플레이트는 상기 서브 모듈을 형성한 상태에서 상기 하부 케이스에 설치되는 배터리 모듈.
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용공간에는 상기 셀 조립체를 냉각하도록 상기 셀 조립체와 접촉하는 냉매가 수용되며, 상기 모듈 케이스는 상기 수용공간에 냉매를 공급하는 냉매 유입구와 상기 수용공간으로부터 냉매를 배출하는 냉매 유출구를 추가로 포함하는 배터리 모듈.
  19. 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 조립체; 상기 셀 조립체를 수용하는 수용공간을 형성하며, 하부 케이스와, 상기 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 포함하는 모듈 케이스; 상기 셀 조립체와 상기 모듈 케이스 사이에 배치되는 사이드 플레이트; 를 포함하며, 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스 중 적어도 하나는 수직 방향인 제1 방향에 대해 경사를 이루는 내측면과 상기 내측면에 함몰 형성된 가이드 홈을 포함하며, 상기 사이드 플레이트는 상기 가이드 홈에 삽입되어 안내되는 가이드 돌기를 포함하는 배터리 모듈.
  20. 복수의 배터리 모듈; 및 상기 복수의 배터리 모듈을 수용하는 모듈 수용공간을 포함하는 팩 하우징; 을 포함하며, 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나는, 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 조립체; 상기 셀 조립체를 수용하는 수용공간을 형성하며, 하부 케이스와, 상기 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 포함하는 모듈 케이스; 상기 셀 조립체와 상기 모듈 케이스 사이에 배치되는 사이드 플레이트; 를 포함하며, 상기 하부 케이스는, 상기 사이드 플레이트와 대향하며 수직 방향인 제1 방향에 대해 경사를 이루는 제1 내측면과, 상기 제1 내측면에 함몰 형성된 제1 가이드 홈을 포함하며, 상기 사이드 플레이트는 상기 제1 가이드 홈에 삽입되어 안내되는 제1 가이드 돌기를 포함하는 배터리 팩.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{Battery Module And Battery Pack Including the Same} 본 개시는 충전과 방전이 가능한 복수의 배터리 셀(이차 배터리 셀)을 포함하는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 이차 배터리 셀은 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차, 전기자동차와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 이차 배터리 셀은 리튬 이차전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지 등을 포함할 수 있다. 이러한 이차 배터리 셀은 유연성을 지닌 파우치형(pouched type) 셀이나 강성을 가진 캔형(can type) 셀로 제조될 수 있다. 캔형 셀은 외형에 따라 각형 셀(prismatic cell), 원통형 셀(cylindrical cell), 코인형(coin type) 셀 등으로 구분할 수 있다. 복수의 배터리 셀은 모듈 케이스의 내부에 배치되어 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 복수의 배터리 모듈은 배터리 팩을 구성할 수 있다. 도 1은 일 실시예에 따른(according to one embodiment) 배터리 모듈의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 배터리 모듈에서 서브 모듈을 도시한 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 사이드 플레이트의 정면도이다. 도 5는 도 4의 I-I' 선에 따른 가이드 돌기의 단면도이다. 도 6은 도 4의 II-II' 선에 따른 접촉 돌기의 단면도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 하부 케이스의 사시도이다. 도 8은 일 실시예에 따른 상부 케이스를 상하 반전하여 도시한 사시도이다. 도 9는 도 1의 III-III' 선에 따라 하부 케이스, 서브 모듈, 상부 케이스의 조립 전 상태를 도시한 단면도이다. 도 10은 도 10에서 서브 모듈이 하부 케이스에 결합된 상태를 도시한 단면도이다. 도 11은 도 10에서 서브 모듈에 상부 케이스가 결합된 상태를 도시한 단면도이다 도 12는 도 1의 IV-IV' 선에 따른 하부 케이스 부분의 횡단면도이다. 도 13은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다. 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서, 서로 다른 실시예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명할 수 있다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성 요소를 도시하고 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 모두 하나의 실시예를 의미하는 것은 아니다. 이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "구성하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이하의 설명에서 상측, 상부, 하측, 하부, 측면, 전면, 후면 등의 표현은 도면에 도시된 방향을 기준으로 표현한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀 둔다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안될 것이다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 개시에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이는 예시에 불과하고 본 개시가 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다. 도 1은 일 실시예에 따른(according to one embodiment) 배터리 모듈(100)의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈(100)의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 배터리 모듈(100)에서 서브 모듈(110)을 도시한 사시도이다. 일 실시예에 의한 배터리 모듈(100)은, 복수의 배터리 셀(121)을 포함하는 셀 조립체(120)와, 셀 조립체(120)를 수용하는 수용공간(160a)을 형성하며, 하부 케이스(161)와, 하부 케이스(161)에 결합되는 상부 케이스(166)를 포함하는 모듈 케이스(160)와, 셀 조립체(120)와 모듈 케이스(160) 사이에 배치되는 사이드 플레이트(140)를 포함할 수 있다. 하부 케이스(161)는 사이드 플레이트(140)와 대향하며 수직 방향인 제1 방향(Z)에 대해 경사를 갖는 제1 내측면(162)과, 제1 내측면(162)에 함몰 형성된 제1 가이드 홈(163)을 포함할 수 있다. 사이드 플레이트(140)는 제1 가이드 홈(163)에 삽입되어 안내되는 제1 가이드 돌기(143a)를 포함할 수 있다. 하부 케이스(161)와 상부 케이스(166) 중 적어도 하나는 수직 방향인 제1 방향(Z)에 대해 경사를 이루는 내측면과 내측면에 함몰 형성된 가이드 홈을 포함하며, 사이드 플레이트(140)는 가이드 홈에 삽입되어 안내되는 가이드 돌기(143)를 포함할 수 있다. 셀 조립체(120)는 복수의 배터리 셀(121)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 배터리 셀(121)은 파우치형 셀을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀(121)은 제2 방향(Y)으로 배열될 수 있으나, 배터리 셀(121)의 배열 방향이나 배열 구조는 다양한 변경이 가능하다. 본 개시에서 배터리 셀(121)의 종류는 파우치형 셀에 한정되는 것은 아니며, 각형 셀이나 원통형 셀을 포함하는 것도 가능하다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 파우치형 셀을 예로 들어 배터리 셀(121)에 대해 설명한다. 배터리 셀(121)은 파우치로 형성되는 셀 케이싱(122)의 내부에 수용된 전극조립체와 전극조립체에 전기적으로 연결되는 전극리드(123)를 포함할 수 있다. 전극조립체는 양극판, 음극판, 분리막을 포함할 수 있다. 셀 케이싱(122)은 전극조립체를 둘러싸며, 전극조립체에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 셀 케이싱(122)의 둘레 중 적어도 일부는 밀봉될 수 있다. 셀 케이싱(122)의 밀봉된 부분 중에서 일부는 절곡되어 절곡부(124)를 형성할 수 있다. 전극리드(123)는 셀 케이싱(122)의 외부로 노출될 수 있다. 전극리드(123)는 양극판에 연결된 양극리드와 음극판에 연결된 음극리드를 포함할 수 있다. 전극리드(123)는 셀 케이싱(122)의 길이방향인 제3 방향(X)에서 양측에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 양극리드와 음극리드는 각각 셀 케이싱(122)의 길이방향에서 일측과 타측에 각각 배치될 수 있다. 도 2에서는 전극리드(123)가 셀 케이싱(122)의 양측에 하나씩 배치되는 구조를 도시하고 있지만, 전극리드(123)의 배치 위치, 개수는 다양한 변경이 가능하다. 배터리 셀(121)은 셀 케이싱(122)의 길이가 높이 보다 큰 형상을 가질 수 있다. 배터리 셀(121)의 에너지 밀도를 높이기 위하여, 셀 케이싱(122)의 길이는 셀 케이싱(122)의 높이의 2배 이상일 수 있다. 다만, 셀 케이싱(122)의 형상은 다양한 변경이 가능하다. 모듈 케이스(160)는 셀 조립체(120)를 수용하는 수용공간(160a)을 형성할 수 있다. 모듈 케이스(160)는 하부 케이스(161)와, 하부 케이스(161)에 결합되는 상부 케이스(166)를 포함할 수 있다. 하부 케이스(161)는 하부 수용공간(161a)을 형성할 수 있다. 하부 케이스(161)는 사이드 플레이트(140)와 대향하는 제1 내측면(162)과 제1 가이드 홈(163)을 포함할 수 있다. 제1 내측면(162)은 소정의 경사를 가질 수 있다. 제1 내측면(162)은 수직방향인 제1 방향(Z)에 대해 경사를 가질 수 있다. 제1 내측면(162)의 경사는 상측에서 하측으로 갈수록 수용공간(160a)의 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 제1 내측면(162)은 하측으로 갈수록 수용공간(160a)의 내측을 향하는 경사를 가질 수 있다. 제1 가이드 홈(163)은 제1 내측면(162)에 함몰 형성될 수 있다. 제1 가이드 홈(163)은 제1 내측면(162)에 복수로 형성될 수 있다. 상부 케이스(166)는 하부 케이스(161)의 상부에서 하부 케이스(161)와 결합될 수 있다. 상부 케이스(166)는 하부 케이스(161)에 셀 조립체(120)와 사이드 플레이트(140)가 수용된 상태에서 하부 케이스(161)를 덮을 수 있다. 하부 케이스(161)와 상부 케이스(166)는 각각 서로 결합되는 제1 결합부(165)와 제2 결합부(169)를 포함할 수 있다. 제1 결합부(165)는 하부 케이스(161)의 상측에서 절곡되어 외측으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 제2 결합부(169)는 상부 케이스(166)의 하측에서 절곡되어 외측으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 제1 결합부(165)와 제2 결합부(169)는 서로 접촉하는 평평한 접촉면을 포함할 수 있다. 제1 결합부(165)와 제2 결합부(169) 사이에는 수용공간(160a)을 밀봉하는 밀봉부재(180)가 배치될 수 있다. 제1 결합부(165)는 밀봉부재(180)의 하부가 안착되는 제1 수용홈(165a)을 포함하고, 제2 결합부(169)는 밀봉부재(180)의 상부를 수용하는 제2 수용홈(169a)을 포함할 수 있다. 제1 수용홈(165a)과 제2 수용홈(169a)은 밀봉부재(180)의 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 가질 수 있다. 밀봉부재(180)는 일직선으로 각각 연장되는 4개의 직선 부재로 형성된 사각 링 형상을 가질 수 있다. 밀봉부재(180)는 제1 결합부(165)와 제2 결합부(169)가 접촉하는 평면 상에서 사각형을 이룰 수 있다.