WO2022108280A1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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양재훈
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Secondary batteries that are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density are not only portable devices but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels but also the fact that no by-products are generated from the use of energy.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • the types of secondary batteries currently widely used include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like.
  • the unit secondary battery cell that is, the operating voltage of the unit battery cell is about 2.5V ⁇ 4.5V. Accordingly, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells are connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel to form a battery pack according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • the pair of pulley units may include: a pulley body connected to the elastic strap; a pulley shaft passing through the pulley body; and a connection member connecting the pulley shaft and the pressure plate.
  • the pair of pulley units may include at least one elastic spring provided on the pulley shaft and disposed between the pulley body and the connection member.
  • the elastic spring is provided as a pair, and the pair of elastic springs may be disposed to face each other with the pulley body interposed therebetween.
  • the pair of pulley units may include: a first pulley unit disposed on one side of the battery cell assembly; and a second pulley unit spaced apart from the first pulley unit and disposed on the other side of the battery cell assembly.
  • the pair of elastic straps may include: a first elastic strap connected to the first pulley unit; and a second elastic strap spaced apart from the first elastic strap and connected to the second pulley unit.
  • the battery cells may be provided in plurality, and the plurality of battery cells may be stacked on each other in a height direction of the battery cell assembly.
  • the present invention provides a battery pack, comprising: at least one battery module according to the above-described embodiments; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides a vehicle comprising, as a vehicle, at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a battery module capable of improving the performance of a battery cell and effectively controlling cell swelling, a battery pack including the battery module, and a vehicle including the battery pack.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1 .
  • Fig. 3 is an enlarged view of the main part of Fig. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1 .
  • Fig. 5 is an enlarged view of the main part of Fig. 4;
  • FIG. 8 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along A-A' of FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged view of the main part of FIG. 2
  • FIG. 4 is It is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1
  • FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG.
  • the battery cell assembly 100 may include at least one battery cell 105 , or a plurality of battery cells 105 .
  • the battery cells 105 will be described as being provided in plurality.
  • the pressure pulley unit 300 is elastically connected to the base plate 200 , covers an upper side of the battery cell assembly 100 , and according to cell swelling of the battery cell assembly 100 , the battery It may be elastically deformable in the vertical direction of the cell assembly 100 .
  • the pressure pulley unit 300 may include a pressure plate 310 , a pair of pulley units 330 and 340 , and a pair of elastic straps 350 and 360 .
  • the pair of pulley units 330 and 340 may be connected to the pressure plate 310 and disposed on both sides of the battery cell assembly 100 .
  • the pair of pulley units 330 and 340 may include a first pulley unit 330 and a second pulley unit 340 .
  • the first pulley unit 330 may include a pulley body 331 , a pulley shaft 333 , a connection member 335 , and an elastic spring 337 .
  • the pulley body 331 may be connected to an elastic strap 350 to be described later. Specifically, the pulley body 331 may be connected to be engaged with the strap guide 355 of the first elastic strap 350 to be described later.
  • the pulley body 331 has a shape corresponding to the shape of the strap guide 355 of the first elastic strap 350 to be described later, and is inclined downward toward the center of the pulley shaft 333 to be described later. may be provided in the form.
  • the pulley shaft 343 may have a predetermined length and may pass through the pulley body 341 .
  • the connecting member 345 may connect the pulley shaft 343 and the pressing plate 310 to each other.
  • the connecting member 345 may be connected to both ends of the pulley shaft 343 and fixed to the pressing plate 310 .
  • the elastic spring 347 is provided on the pulley shaft 343 , and may be disposed between the pulley body 341 and the connection member 345 .
  • the elastic spring 347 may be provided as a pair.
  • the pair of elastic springs 347 may be disposed to face each other with the pulley body 341 interposed therebetween.
  • the pair of elastic straps 350 and 360 may be connected to the pair of pulley units 330 and 340 and be fixed to the base plate 200 .
  • the pair of elastic straps 350 and 360 may include a first elastic strap 350 and a second elastic strap 360 .
  • the first elastic strap 350 may be elastically connected to the first pulley unit 330 .
  • the first elastic strap 350 may include a strap band 351 and a strap guide 355 .
  • the strap band 351 is made of an elastic material of a predetermined length, and may be fixedly mounted to the base plate 200 .
  • the strap band 351 may be made of a metal material having a predetermined elasticity.
  • the present invention is not limited thereto, and the strap band 351 may be made of other materials having a predetermined elasticity in addition to the metal material, for example, a rubber material.
  • the strap guide 355 may be connected to the pair of pulley units 330 and 340 . Specifically, the strap guide 355 may be connected to be engaged with the pulley body 331 of the first pulley unit 330 .
  • the strap guide 355 may be formed to have a cross section inclined downward. Due to the inclined shape of the strap guider 355 , when the cell swelling control of the pressure pulley unit 300 is controlled, elastic sliding of the pulley body 331 of the first pulley unit 330 in the horizontal direction It can be done more easily than this.
  • the second elastic strap 360 may be spaced apart from the first elastic strap 350 , and may be elastically connected to the second pulley unit 340 .
  • the second elastic strap 360 may include a strap band 361 and a strap guide 365 .
  • the strap band 361 is made of an elastic material of a predetermined length, and may be fixedly mounted to the base plate 200 .
  • the strap band 361 may be made of a metal material having a predetermined elasticity.
  • the present invention is not limited thereto, and the strap band 361 may be made of other materials having a predetermined elasticity in addition to the metal material, for example, a rubber material.
  • the strap guide 365 is provided on the strap band 361 , and may be provided in at least one or more plurality.
  • the strap guide 365 may be made of a metal material.
  • the strap guide 365 may be connected to the pair of pulley units 330 and 340 . Specifically, the strap guide 365 may be connected to be engaged with the pulley body 341 of the second pulley unit 340 .
  • the strap guide 365 may be formed to have a cross section inclined downward. Due to the inclined shape of the strap guider 365 , when the cell swelling control of the pressure pulley unit 300 is controlled, the pulley body 341 of the second pulley unit 340 elastically slides in the horizontal direction. It can be done more easily than this.
  • cell swelling due to expansion or the like may occur in the battery cells 105 of the battery cell assembly 100 .
  • the pressure pulley unit 300 may effectively prevent excessive pressure applied to the battery cells 105 through the raising of the pressure plate 310 .
  • the pair of elastic springs 337 of the first pulley unit 330 are compressed according to the sliding of the pulley body 331 while at least partially buffering the cell swelling force while the pulley body 331 is compressed. ) can guide the sliding.
  • the pressure pulley unit 300 uses a force generated by itself in the battery cells 105 of the battery cell assembly 100 as an operating force, thereby regulating the battery cells 105 according to elasticity. By changing the height, the pressure level can be maintained at a constant level.
  • the battery pack 1 may include at least one battery module 10 according to the previous embodiment and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 .
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V as a fuel source for the vehicle.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V in an electric vehicle, a hybrid vehicle, and other ways in which the battery pack 1 may be used as a fuel source.
  • the battery pack 1 may be provided in other devices, devices, and facilities, such as an energy storage system using a secondary battery, in addition to the vehicle V.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 조립체, 배터리 셀 조립체의 하측을 지지하는 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트와 탄성적으로 연결되고, 배터리 셀 조립체의 상측을 커버하며, 배터리 셀 조립체의 셀 스웰링에 따라 배터리 셀 조립체의 상하 방향에서 탄성적으로 변형 가능한 가압 풀리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 11월 23일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2020-0158076호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀의 수명 등의 성능 향상을 위해, ㅌ그정 범위 내의 가압력을 배터리 셀에 인가하는 것이 중요하다. 아울러, 배터리 셀의 팽창, 즉, 셀 스웰링 시 이를 제어하는 것도 중요하다.
이에 따라, 배터리 셀의 성능을 향상시키며 셀 스웰링을 효과적으로 제어할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 셀의 성능을 향상시키며 셀 스웰링을 효과적으로 제어할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 조립체; 상기 배터리 셀 조립체의 하측을 지지하는 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트와 탄성적으로 연결되고, 상기 배터리 셀 조립체의 상측을 커버하며, 상기 배터리 셀 조립체의 셀 스웰링에 따라 상기 배터리 셀 조립체의 상하 방향에서 탄성적으로 변형 가능한 가압 풀리 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 가압 풀리 유닛은, 상기 배터리 셀 조립체의 상측에 배치되며, 상기 상하 방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 가압 플레이트; 상기 가압 플레이트와 연결되며, 상기 배터리 셀 조립체의 양측에 배치되는 한 쌍의 풀리 유닛; 및 상기 한 쌍의 풀리 유닛과 연결되며, 상기 베이스 플레이트에 고정되는 한 쌍의 탄성 스트랩;을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 풀리 유닛은, 상기 탄성 스트랩과 연결되는 풀리 본체; 상기 풀리 본체를 관통하는 풀리 샤프트; 및 상기 풀리 샤프트와 상기 가압 플레이트를 연결하는 연결부재;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 풀리 유닛은, 상기 풀리 샤프트에 구비되며, 상기 풀리 본체와 상기 연결부재 사이에 배치되는 적어도 하나의 탄성 스프링;을 포함할 수 있다.
상기 탄성 스프링은, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 탄성 스프링은, 상기 풀리 본체를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 풀리 유닛은, 상기 배터리 셀 조립체의 일측에 배치되는 제1 풀리 유닛; 상기 제1 풀리 유닛과 이격 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 타측에 배치되는 제2 풀리 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 탄성 스트랩은, 상기 제1 풀리 유닛과 연결되는 제1 탄성 스트랩; 및 상기 제1 탄성 스트랩과 이격 배치되며, 상기 제2 풀리 유닛과 연결되는 제2 탄성 스트랩;을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀은, 상기 배터리 셀 조립체의 높이 방향에서 상호 적층될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 성능을 향상시키며 셀 스웰링을 효과적으로 제어할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'부분의 단면도이다.
도 3은 도 2의 주요부의 확대도이다.
도 4는 도 1의 B-B'부분의 단면도이다.
도 5는 도 4의 주요부의 확대도이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 배터리 모듈의 가압 풀리 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 A-A'부분의 단면도이며, 도 3은 도 2의 주요부의 확대도이며, 도 4는 도 1의 B-B'부분의 단면도이며, 도 5는 도 4의 주요부의 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 조립체(100), 베이스 플레이트(200) 및 가압 풀리 유닛(300)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 조립체(100)는, 적어도 하나의 배터리 셀(105), 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(105)을 포함할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(105)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀(105)은, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 높이 방향에서 상호 적층될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀(105)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지, 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(105)이 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 베이스 플레이트(200)는, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측을 지지할 수 있다. 이러한, 상기 베이스 플레이트(200)는 상기 배터리 셀 조립체(100)의 하측을 지지할 수 있는 형상 및 크기를 가질 수 있다.
상기 가압 풀리 유닛(300)은, 상기 베이스 플레이트(200)와 탄성적으로 연결되고, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상측을 커버하며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 셀 스웰링에 따라 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상하 방향에서 탄성적으로 변형 가능할 수 있다.
이러한 상기 가압 풀리 유닛(300)은, 가압 플레이트(310), 한 쌍의 풀리 유닛(330, 340) 및 한 쌍의 탄성 스트랩(350, 360)을 포함할 수 있다.
상기 가압 플레이트(310)는, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상측에 배치될 수 있다. 이러한 상기 가압 플레이트(310)는 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상측을 커버할 수 있는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 상기 가압 플레이트(310)는, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 상하 방향을 따라 탄성적으로 이동 가능하게 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 풀리 유닛(330, 340)는, 상기 가압 플레이트(310)와 연결되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 양측에 배치될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 풀리 유닛(330, 340)은, 제1 풀리 유닛(330) 및 제2 풀리 유닛(340)을 포함할 수 있다.
상기 제1 풀리 유닛(330)은, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 일측에 배치될 수 있다.
상기 제1 풀리 유닛(330)은, 풀리 본체(331), 풀리 샤프트(333), 연결부재(335) 및 탄성 스프링(337)을 포함할 수 있다.
상기 풀리 본체(331)는, 후술하는 탄성 스트랩(350)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 풀리 본체(331)는, 후술하는 제1 탄성 스트랩(350)의 스트랩 가이드(355)와 맞물리게 연결될 수 있다.
더 구체적으로, 상기 풀리 본체(331)는, 후술하는 제1 탄성 스트랩(350)의 스트랩 가이드(355)의 형상에 대응되는 형상으로서, 후술하는 풀리 샤프트(333)의 중앙으로 갈수록 하방으로 경사진 형태로 마련될 수 있다.
상기 풀리 샤프트(333)는, 소정 길이로 형성되며, 상기 풀리 본체(331)를 관통할 수 있다.
상기 연결부재(335)는, 상기 풀리 샤프트(333)와 상기 가압 플레이트(310)를 연결할 수 있다. 이러한 상기 연결부재(335)는, 상기 풀리 샤프트(333)의 양단부에 연결되어 상기 가압 플레이트(310)에 고정될 수 있다.
상기 탄성 스프링(337)은, 상기 풀리 샤프트(333)에 구비되며, 상기 풀리 본체(331)와 상기 연결부재(335) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상기 탄성 스프링(337)은, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 탄성 스프링(337)은, 상기 풀리 본체(331)를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
상기 제2 풀리 유닛(340)은, 상기 제1 풀리 유닛(330)과 이격 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 타측에 배치될 수 있다.
상기 제2 풀리 유닛(340)은, 풀리 본체(341), 풀리 샤프트(343), 연결부재(345) 및 탄성 스프링(347)을 포함할 수 있다.
상기 풀리 본체(341)는, 후술하는 탄성 스트랩(360)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 풀리 본체(341)는, 후술하는 제2 탄성 스트랩(360)의 스트랩 가이드(365)와 맞물리게 연결될 수 있다.
더 구체적으로, 상기 풀리 본체(341)는, 후술하는 제2 탄성 스트랩(360)의 스트랩 가이드(365)의 형상에 대응되는 형상으로서, 후술하는 풀리 샤프트(343)의 중앙으로 갈수록 하방으로 경사진 형태로 마련될 수 있다.
상기 풀리 샤프트(343)는, 소정 길이로 형성되며, 상기 풀리 본체(341)를 관통할 수 있다.
상기 연결부재(345)는, 상기 풀리 샤프트(343)와 상기 가압 플레이트(310)를 연결할 수 있다. 이러한 상기 연결부재(345)는, 상기 풀리 샤프트(343)의 양단부에 연결되어 상기 가압 플레이트(310)에 고정될 수 있다.
상기 탄성 스프링(347)은, 상기 풀리 샤프트(343)에 구비되며, 상기 풀리 본체(341)와 상기 연결부재(345) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상기 탄성 스프링(347)은, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 탄성 스프링(347)은, 상기 풀리 본체(341)를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 탄성 스트랩(350, 360)은, 상기 한 쌍의 풀리 유닛(330, 340)과 연결되며, 상기 베이스 플레이트(200)에 고정될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 탄성 스트랩(350, 360)은, 제1 탄성 스트랩(350) 및 제2 탄성 스트랩(360)을 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성 스트랩(350)은, 상기 제1 풀리 유닛(330)과 탄성적으로 연결될 수 있다.
이러한 상기 제1 탄성 스트랩(350)은, 스트랩 밴드(351) 및 스트랩 가이드(355)를 포함할 수 있다.
상기 스트랩 밴드(351)는, 소정 길이의 탄성 재질로 마련되며, 상기 베이스 플레이트(200)에 고정되게 장착될 수 있다. 예로써, 상기 스트랩 밴드(351)는, 소정의 탄성을 갖는 메탈 재질로 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 스트랩 밴드(351)는 상기 메탈 재질 이외에도 소정의 탄성을 갖는 기타 다른 재질, 예로써, 러버 재질 등으로 마련되는 것도 가능할 수 있다.
상기 스트랩 가이드(355)는, 상기 스트랩 밴드(351)에 구비되며, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 스트랩 가이드(355)는 메탈 재질로 구비될 수 있다.
상기 스트랩 가이드(355)는, 상기 한 쌍의 풀리 유닛(330, 340)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 스트랩 가이드(355)는, 상기 제1 풀리 유닛(330)의 상기 풀리 본체(331)에 맞물리게 연결될 수 있다.
여기서, 상기 스트랩 가이드(355)는, 하방으로 경사지게 경사진 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 상기 스트랩 가이더(355)의 경사진 형상으로 인해, 상기 가압 풀리 유닛(300)의 셀 스웰링 제어 시, 상기 제1 풀리 유닛(330)의 상기 풀리 본체(331)의 수평 방향의 탄성적 슬라이딩이 보다 더 간편히 수행될 수 있다.
상기 제2 탄성 스트랩(360)은, 상기 제1 탄성 스트랩(350)과 이격 배치되며, 상기 제2 풀리 유닛(340)과 탄성적으로 연결될 수 있다.
이러한 상기 제2 탄성 스트랩(360)은, 스트랩 밴드(361) 및 스트랩 가이드(365)를 포함할 수 있다.
상기 스트랩 밴드(361)는, 소정 길이의 탄성 재질로 마련되며, 상기 베이스 플레이트(200)에 고정되게 장착될 수 있다. 예로써, 상기 스트랩 밴드(361)는, 소정의 탄성을 갖는 메탈 재질로 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 스트랩 밴드(361)는 상기 메탈 재질 이외에도 소정의 탄성을 갖는 기타 다른 재질, 예로써, 러버 재질 등으로 마련되는 것도 가능할 수 있다.
상기 스트랩 가이드(365)는, 상기 스트랩 밴드(361)에 구비되며, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 스트랩 가이드(365)는 메탈 재질로 구비될 수 있다.
상기 스트랩 가이드(365)는, 상기 한 쌍의 풀리 유닛(330, 340)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 스트랩 가이드(365)는, 상기 제2 풀리 유닛(340)의 상기 풀리 본체(341)에 맞물리게 연결될 수 있다.
여기서, 상기 스트랩 가이드(365)는, 하방으로 경사지게 경사진 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 상기 스트랩 가이더(365)의 경사진 형상으로 인해, 상기 가압 풀리 유닛(300)의 셀 스웰링 제어 시, 상기 제2 풀리 유닛(340)의 상기 풀리 본체(341)의 수평 방향의 탄성적 슬라이딩이 보다 더 간편히 수행될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 셀 스웰링 시 상기 가압 풀리 유닛(300)의 동작을 구체적으로 살펴 본다.
도 6 및 도 7은 도 1의 배터리 모듈의 가압 풀리 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)에서, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 배터리 셀들(105)에서 팽창 등에 따른 셀 스웰링 현상이 발생할 수 있다.
이러한 상기 셀 스웰링 시, 상기 가압 풀리 유닛(300)은, 상기 가압 플레이트(310)의 상승을 통해, 상기 배터리 셀들(105)에 가해지는 압력이 과다해지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
예로써, 도 7에 개시된 바와 같이, 상기 셀 스웰링에 따른 상기 가압 플레이트(300)의 상승 시, 상기 가압 풀리 유닛(300)의 상기 제1 풀리 유닛(330)의 상기 풀리 본체(331)가 수평 방향에서, 마주 하는 연결부재(335) 측으로 슬라이딩될 수 있다.
이때, 상기 풀리 본체(331)는, 상기 제1 탄성 스트랩(350)의 스트랩 밴드(351)에 연결된 상기 스트랩 가이드(335)의 맞물린 경사진 단면을 따라 슬라이딩될 수 있다. 이에 따라, 이러한 상기 풀리 본체(331)의 슬라이딩 시 발생될 수 있는 간섭 등의 문제가 최소화될 수 있다.
아울러, 상기 제1 풀리 유닛(330)의 상기 한 쌍의 탄성 스프링(337)은, 상기 풀리 본체(331)의 슬라이딩에 따라 압축되면서 상기 셀 스웰링 힘을 적어도 부분적으로 완충시키면서 상기 풀리 본체(331)의 슬라이딩을 가이드할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만 상기 셀 스웰링 시, 상기 제2 풀리 유닛(340)도 상기 제1 풀리 유닛(330)과 같은 매커니즘으로 동작할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 가압 풀리 유닛(300)은, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 배터리 셀들(105)에서 자체 발생하는 힘을 작동력을 하여, 탄성에 따라 상기 배터리 셀들(105)을 규제하는 높이의 변화를 주어 압력 수준을 일정 수준으로 유지할 수 있다.
이러한 상기 가압 풀리 유닛(300)을 통한 일정한 압력 수준 유지는, 상기 배터리 셀 조립체(100)의 배터리 셀들(105)의 셀 스웰링 이외에도 상기 배터리 셀들(105)의 수명 성능 향상을 위한 소정의 가압력 제공 시에도 적용될 수 있음은 물론이다. 즉, 상기 가압 풀리 유닛(300)은, 상기 셀 스웰링 현상 발생 전에도 상기 배터리 셀들(105) 측으로 일정한 가압력을 제공하여 상기 배터리 셀들(105)의 성능을 유지하면서 배터리 셀들(105)의 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차(V)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀(105)의 성능을 향상시키며 셀 스웰링을 효과적으로 제어할 수 있는 배터리 모듈(10), 이러한 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 포함하는 자동차(V)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 조립체;
    상기 배터리 셀 조립체의 하측을 지지하는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트와 탄성적으로 연결되고, 상기 배터리 셀 조립체의 상측을 커버하며, 상기 배터리 셀 조립체의 셀 스웰링에 따라 상기 배터리 셀 조립체의 상하 방향에서 탄성적으로 변형 가능한 가압 풀리 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 풀리 유닛은,
    상기 배터리 셀 조립체의 상측에 배치되며, 상기 상하 방향을 따라 이동 가능하게 구비되는 가압 플레이트;
    상기 가압 플레이트와 연결되며, 상기 배터리 셀 조립체의 양측에 배치되는 한 쌍의 풀리 유닛; 및
    상기 한 쌍의 풀리 유닛과 연결되며, 상기 베이스 플레이트에 고정되는 한 쌍의 탄성 스트랩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 풀리 유닛은, 각각,
    상기 탄성 스트랩과 연결되는 풀리 본체;
    상기 풀리 본체를 관통하는 풀리 샤프트; 및
    상기 풀리 샤프트와 상기 가압 플레이트를 연결하는 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 풀리 유닛은,
    상기 풀리 샤프트에 구비되며, 상기 풀리 본체와 상기 연결부재 사이에 배치되는 적어도 하나의 탄성 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성 스프링은,
    한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 탄성 스프링은,
    상기 풀리 본체를 사이에 두고 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 풀리 유닛은,
    상기 배터리 셀 조립체의 일측에 배치되는 제1 풀리 유닛;
    상기 제1 풀리 유닛과 이격 배치되며, 상기 배터리 셀 조립체의 타측에 배치되는 제2 풀리 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 탄성 스트랩은,
    상기 제1 풀리 유닛과 연결되는 제1 탄성 스트랩; 및
    상기 제1 탄성 스트랩과 이격 배치되며, 상기 제2 풀리 유닛과 연결되는 제2 탄성 스트랩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 배터리 셀은,
    상기 배터리 셀 조립체의 높이 방향에서 상호 적층되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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