(57)【要約】  本発明は、組立工程を単純化してエネルギー密度を向上させたモジュールハウジングを備えたバッテリーモジュールを開示する。このような目的を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、複数の二次電池を備え、前端部、後端部、上部、下部、左側部及び右側部を有する電池アセンブリーと、前記電池アセンブリーの左側に位置し、両端が右側へ折り曲げられたプレート形状で構成され、折り曲げられた部分が前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々に位置する第１フレーム、及び前記電池アセンブリーの右側に位置し、両端が左側に折り曲げられたプレート形状で構成され、前記折り曲げられた部分が前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々に位置し、前記第１フレームの折り曲げられた部分と結合した第２フレームを備えたモジュールハウジングと、を含む。
2021523517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を備え、前端部、後端部、上部、下部、左側部及び右側部を有する電池アセンブリーと、
前記電池アセンブリーの左側に位置し、両端が右側へ折り曲げられたプレート形状で構成され、折り曲げられた部分が前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々の少なくとも一部を囲むように前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々に位置する第１フレーム、及び前記電池アセンブリーの右側に位置し、両端が左側に折り曲げられたプレート形状で構成され、前記折り曲げられた部分が前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々の少なくとも一部を囲むように前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々に位置し、前記第１フレームの折曲部と結合した第２フレームを備えたモジュールハウジングと、を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。
【請求項２】
前記第１フレームの折り曲げられた部分と前記第２フレームの折り曲げられた部分との各々の端部が相互に重ねられたことを特徴にする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記第１フレームと前記第２フレームとが相互に重ねられた一部には、前記第１フレーム及び前記第２フレームの動きを相互いに拘束する雌雄結合構造の雌雄結合部が備えられたことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記第１フレーム及び前記第２フレームの相互に重ねられた一部には、相互に溶接結合した溶接結合部が備えられたことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記雌雄結合部には、前記雌雄結合構造に挟まれるように構成された固定クリップが設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記雌雄結合部は、前記第１フレーム及び前記第２フレームの前記雌雄結合構造に穿孔された固定ホールと、前記固定ホールに挿通する固定ボルトと、を備えることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記第１フレーム及び前記第２フレームのいずれか一つ以上は、前記電池アセンブリーと対向する内側面に前記複数の二次電池の一側部を加圧するように内側方向へ突出したガイド突起が形成されたことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記第１フレーム及び前記第２フレームのいずれか一つ以上の内側面には、前記複数の二次電池と接合固定されるように熱伝導性接着剤が塗布されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記第１フレームまたは前記第２フレームの内側には、内側上部から内側下部へ延びた内壁が形成されたことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも二つ以上を含む、バッテリーパック。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１フレーム及び第２フレームを備えるモジュールハウジングを含むバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、組立工程を単純化してエネルギー密度を向上させたモジュールハウジングを備えたバッテリーモジュール及びバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年１１月１２日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−０１３８４４９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず充放電が自由で、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板が、セパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止して収納する外装材、即ち、電池パウチ外装材を備える。
【０００５】
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であり、重量が軽いなどの長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。
【０００６】
一方、最近、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高くなるにつれ、電気的に直列及び／または並列接続した複数の二次電池を備えたバッテリーモジュールを複数個集合した構造のバッテリーパックに対する需要が増加しつつある。
【０００７】
また、従来のバッテリーモジュールは、内装された複数の二次電池を保護するか、または積層固定するためにプラスチック材質のカートリッジを複数個備えることが通常であった。
【０００８】
しかし、プラスチック素材のカートリッジは、スチール素材に比べて機械的剛性が劣り、バッテリーモジュールに外部衝撃が発生する場合、内部構成が損傷しやすかった。さらに、熱伝導性の低いカートリッジを複数個備えたバッテリーモジュールは放熱効率が大幅に低下し、バッテリーモジュールの冷却を難しくする要因となっていた。
【０００９】
さらに、このような複数のカートリッジは、組み立てるべき部品が多くて電池アセンブリーを製造するのに長い組立時間を要するので、製造コストを大幅に増加させる要素となる。さらに、複数のカートリッジの体積は、バッテリーモジュールのエネルギー密度を低下させる大きな要因となっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、組立工程を単純化してエネルギー密度を高めたモジュールハウジングを備えるバッテリーモジュール及びバッテリーパックを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、
【００１３】
複数の二次電池を備え、前端部、後端部、上部、下部、左側部及び右側部を有する電池アセンブリーと、
【００１４】
前記電池アセンブリーの左側に位置し、両端が右側へ折り曲げられたプレート形状で構成され、折り曲げられた部分が前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々の少なくとも一部を囲むように前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々に位置する第１フレーム、及び前記電池アセンブリーの右側に位置し、両端が左側に折り曲げられたプレート形状で構成され、前記折り曲げられた部分が前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々の少なくとも一部を囲むように前記電池アセンブリーの上部及び下部の各々に位置し、前記第１フレームの折り曲げられた部分と結合した第２フレームを備えたモジュールハウジングと、を含み得る。
【００１５】
さらに、前記第１フレームの折り曲げられた部分と前記第２フレームの折り曲げられた部分との各々の端部が相互に重ねられ得る。
【００１６】
そして、前記第１フレームと前記第２フレームとが相互に重ねられた一部には、前記第１フレーム及び前記第２フレームの動きを相互いに拘束する雌雄結合構造の雌雄結合部が備えられ得る。
【００１７】
さらに、前記第１フレーム及び前記第２フレームの相互に重ねられた一部には、相互に溶接結合した溶接結合部が備えられ得る。
【００１８】
また、前記雌雄結合部には、前記雌雄結合構造に挟まれるように構成された固定クリップが設けられ得る。
【００１９】
前記雌雄結合部は、前記第１フレーム及び前記第２フレームの前記雌雄結合構造に穿孔された固定ホールと、前記固定ホールに挿通する固定ボルトと、を備え得る。
【００２０】
そして、前記第１フレーム及び前記第２フレームのいずれか一つ以上は、前記電池アセンブリーと対向する内側面に前記複数の二次電池の一側部を加圧するように内側方向へ突出したガイド突起が形成され得る。
【００２１】
さらに、前記第１フレーム及び前記第２フレームのいずれか一つ以上の内側面には、前記複数の二次電池と接合固定されるように熱伝導性接着剤が塗布され得る。
【００２２】
また、前記第１フレームまたは第２フレームの内側には、内側上部から内側下部へ延びた内壁が形成され得る。
【００２３】
なお、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、本発明による少なくとも二つ以上のバッテリーモジュールを含む。
【００２４】
そして、上記の課題を達成するための本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一面によれば、バッテリーモジュールのモジュールハウジングに、第１フレーム及び第２フレームに相互の動きを拘束する締まり嵌め方式の雌雄結合構造を備えた雌雄結合部を形成することで、第１フレーム及び第２フレームを内側方向へ移動させて相互を簡単に加圧締結することができる。これによって、バッテリーモジュールの製造方法が単純化し、製造効率を大幅に向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明のバッテリーモジュールは、従来技術と異なり、複数の二次電池に備えられたカートリッジの使用を省略することで、製造工程の所要時間を短縮し、バッテリーモジュールのエネルギー密度を増加させることができる。
【００２７】
また、本発明の一面によれば、溶接ガイドラインは、作業者の溶接工程に役に立つだけでなく、相対的に厚さが薄いモジュールハウジングの一部はより速く溶接結合部を形成できるので、製造工程の時間を効果的に短縮することができる。さらに、雌雄結合構造と共に、溶接結合部を別に形成することで、第１フレームと第２フレームとの結合力を一層高めることができる。
【００２８】
そして、本発明のこのような面によれば、雌雄結合部に、密着固定部及び挿入部が備えられた固定クリップを別に備えることで、雌雄結合部の雌雄結合構造の前後方向及び左右方向の移動を拘束できることから、雌雄結合構造の分離を効果的に防止することができる。これによって、雌雄結合部の雌雄結合構造をより堅固に維持できる。
【００２９】
さらに、本発明の一面によれば、雌雄結合部に固定ホール及び固定ボルトを備えることで、雌雄結合部の雌雄結合構造の上下方向及び左右方向の移動をさらに強く拘束できるため、雌雄結合構造が分離されることを効果的に防止することができる。
【００３０】
そして、本発明の一面によれば、本発明のバッテリーモジュールは、第１フレーム及び第２フレームのいずれか一つ以上の内側面にガイド突起を形成することで、電池アセンブリーの複数の二次電池の積層配列された形態を効果的に維持できる。これによって、バッテリーモジュールの移動中に発生する衝撃による二次電池の損傷を効果的に防止することができる。
【００３１】
さらに、本発明の他面によれば、本発明のバッテリーモジュールは、第１フレームまたは第２フレームの内側に内壁を形成することで、電池アセンブリーの充放電による膨張収縮によって第１フレームまたは第２フレームが上下方向へ変形することを防止することができる。
【００３２】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールを概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成であるパウチ型二次電池を概略的に一側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を分離して概略的に示す分離正面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【図５】図１のバッテリーモジュールのＡ領域を拡大して概略的に示す部分斜視図である。
【図６】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの第１フレーム及び第２フレームの一部を概略的に示す部分斜視図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの第１フレーム及び第２フレームの一部を概略的に示す部分斜視図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である固定クリップを概略的に示す部分斜視図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す部分斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す部分斜視図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す部分斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【図１５】本発明の一実施例による二つ以上のバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００３５】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールを概略的に示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成であるパウチ型二次電池を概略的に示す側面図である。そして、図３は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を分離して概略的に示す分離正面図である。
【００３７】
図１〜図３を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール２００は、電池アセンブリー２１０、モジュールハウジング２２０及びバスバーアセンブリー２５０を含み得る。
【００３８】
具体的に、前記電池アセンブリー２１０は、電極リード１１１が備えられた複数の二次電池を備え得る。ここで、二次電池１００は、パウチ型二次電池１００であり得る。特に、このようなパウチ型二次電池１００は、電極組立体（図示せず）、電解液（図示せず）及びパウチ１２０を備え得る。
【００３９】
ここで、前記パウチ１２０は、凹んだ形態の収納部１１５が形成されている左側パウチ及び右側パウチの二つのパウチから構成され得る。また、前記収納部１１５に電極組立体及び電解液が収納され得る。そして、二つのパウチの各々は、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備え、パウチ１２０の周縁部には、内部接着層が相互に溶着することで、シーリング部が形成され得る。さらに、前記パウチ１２０の正極リード１１１ａ及び負極リード１１１ｂが形成された両端部の各々にテラス部Ｓが形成され得る。
【００４０】
そして、前記電極組立体（図示せず）は電極と分離膜との組立体であって、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板が分離膜を挟んで配置されるように構成され得る。また、前記電極組立体の正極板には正極タブが備えられ、一つ以上の正極タブが正極リード１１１ａと接続し得る。
【００４１】
ここで、前記正極リード１１１ａは、一端が前記正極タブに接続し、他端がパウチ１２０の外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１００の電極端子、例えば、二次電池１００の正極端子として機能し得る。
【００４２】
また、前記電極組立体の負極板には負極タブが備えられ、一つ以上の負極タブが負極リード１１１ｂと接続し得る。そして、前記負極リード１１１ｂは、一端が前記負極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１００の電極端子、例えば、二次電池１００の負極端子として機能し得る。
【００４３】
さらに、前記正極リード１１１ａ及び前記負極リード１１１ｂは、二次電池１００の中心を基準で相互に反対方向の両端部に形成され得る。即ち、前記正極リード１１１ａは、前記二次電池１００の中心を基準で一端部に備えられ得る。また、前記負極リード１１１ｂは、二次電池１００の中心を基準で他端部に備えられ得る。例えば、図１及び図２に示したように、各二次電池１００は、正極リード１１１ａ及び負極リード１１１ｂが前方及び後方へ突出するように構成され得る。
【００４４】
したがって、本発明のこのような構成によれば、一つの二次電池１００において、正極リード１１１ａと負極リード１１１ｂとの間の干渉がなくなり、電極リード１１１の面積を広げることができる。
【００４５】
また、前記正極リード１１１ａ及び前記負極リード１１１ｂは、プレート形態で構成され得る。特に、前記正極リード１１１ａ及び前記負極リード１１１ｂは、広い面が左側と右側に向けるように立てられた状態で水平方向へ突出し得る。ここで、水平方向とは、前記バッテリーモジュール２００が地面に置かれる場合、地面と平行な方向を意味する。
【００４６】
この際、各々のパウチ型二次電池１００は、Ｆ方向（図１に示す）から見たとき、二つの広い面が左右側に各々位置し、上部と下部、前方及び後方にはシーリング部が位置するように地面に略垂直に立てられて配置され得る。言い換えれば、各二次電池１００は、上下方向に立てられるように構成され得る。一方、本明細書においては、特に説明しない限り、上、下、前、後、左、右方向は、Ｆ方向から見た場合を基準とする。
【００４７】
しかし、本発明によるバッテリーモジュール２００には、前述したパウチ型二次電池１００のみに限定されず、本願の出願時点における公知の多様な二次電池が採用できる。
【００４８】
一方、前記電池アセンブリー２１０は、Ｆ方向から見ると、前端部２２０ａ、後端部２２０ｂ、上部２２０ｃ、下部２２０ｄ、左側部２２０ｅ及び右側部２２０ｆを有し得る。
【００４９】
具体的に、前記電池アセンブリー２１０の前端部２２０ａ及び後端部２２０ｂには、前後方向へ突出した電極リード１１１が形成され得る。また、前記電池アセンブリー２１０の上部２２０ｃ、下部２２０ｄ、前端部２２０ａ及び後端部２２０ｂには、複数の二次電池１００のシーリング部が位置し得る。
【００５０】
そして、前記電池アセンブリー２１０は、複数の二次電池１００が一方向（左右方向）へ積層されるように配列され得る。例えば、図１に示したように、電池アセンブリー２１０は、複数のパウチ型二次電池１００が左右方向へ並んで相互に積層されるように構成され得る。
【００５１】
図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【００５２】
また、図１及び図３と共に、図４を参照すれば、前記モジュールハウジング２２０は、第１フレーム２２１及び第２フレーム２２６を備え得る。ここで、図３及び図４は、前記モジュールハウジング２２０の第１フレーム２２１及び第２フレーム２２６の結合過程を示した。この際、第１フレーム２２１及び第２フレーム２２６は、電気絶縁性の物質であり、めっきされたスチール素材またはステンレススチール素材を含み得る。即ち、スチールまたはステンレススチール素材は熱伝導度が優秀であるため、電池アセンブリー２１０で発生した熱を効果的に放出できる。さらに、前記スチールまたはステンレススチール素材は、機械的剛性に優れるため、バッテリーモジュール２００に外部衝撃による損傷を効果的に防止できる。
【００５３】
具体的に、前記第１フレーム２２１は、一面が側面よりも相対的に広いプレート形状を有し得る。また、前記第１フレーム２２１は、Ｆ方向から見ると、前記電池アセンブリー２１０の左側に位置し得る。さらに、前記第１フレーム２２１は、プレートの両端が右側へ折り曲げられた折曲部２２１ｔを有し得る。そして、前記折曲部２２１ｔが前記電池アセンブリー２１０の上部２２０ｃ及び下部２２０ｄの各々に位置するように構成され得る。
【００５４】
例えば、図１に示したように、前記第１フレーム２２１は、両端が右側へ折り曲げられたプレート形状を有し得る。また、前記第１フレーム２２１の左側部は、前記電池アセンブリー２１０の左側部２２０ｅと密着して位置し得る。さらに、前記第１フレーム２２１の折り曲げられた両端部２２１ｔは、前記電池アセンブリー２１０の上部２２０ｃ及び下部２２０ｄの各々の少なくとも一部分を囲むように位置し得る。
【００５５】
具体的に、前記第２フレーム２２６は、一面が側面よりも相対的に広いプレート形状を有し得る。そして、前記第２フレーム２２６の右側部は、前記電池アセンブリー２１０の右側に位置し得る。さらに、前記第２フレーム２２６は、プレートの両端が左側へ折り曲げられた折曲部２２６ｔを有し得る。そして、前記折曲部２２６ｔが前記電池アセンブリー２１０の上部２２０ｃ及び下部２２０ｄの各々に位置するように構成され得る。また、前記第２フレーム２２６の前記折曲部２２６ｔが前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔと結合し得る。
【００５６】
例えば、図４に示したように、前記第２フレーム２２６は、両端が左側へ折り曲げられたプレート形状を有し得る。また、前記第２フレーム２２６は、前記電池アセンブリー２１０の右側部２２０ｆと密着して位置し得る。さらに、前記第２フレーム２２６の折り曲げられた両端部２２６ｔは、前記電池アセンブリー２１０の上部２２０ｃ及び下部２２０ｄの各々の少なくとも一部を囲むように位置し得る。
【００５７】
また、前記モジュールハウジング２２０は、前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔと前記第２フレーム２２６の折曲部２２６ｔの各々の端部が相互に重ねられるように構成され得る。例えば、図４に示したように、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の両端部は、前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔが前記第２フレーム２２６の折曲部２２６ｔの外側を囲むように相互に重ねられ得る。
【００５８】
そして、図３及び図４を参照すれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の各々両端部（折曲部）２２１ｔ、２２６ｔは、上下方向の間隔が相違し得る。例えば、図３及び図４に示したように、前記第１フレーム２２１の両端部の上下方向の間隔は、前記第２フレーム２２６の両端部の上下方向の間隔より大きくてもよい。
【００５９】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の各々の両端部２２１ｔ、２２６ｔの上下方向の間隔を相違に形成することで、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の両端部２２１ｔ、２２６ｔが重ねられて相互に加圧締結されるようにすることができる。
【００６０】
また、本発明のバッテリーモジュール２００は、従来技術とは異なり、カートリッジの使用を省略することで、製造工程の所要時間を短縮し、バッテリーモジュール２００のエネルギー密度を増加させることができるという利点がある。
【００６１】
そして、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６は、相互に結合する過程で、前記電池アセンブリー２１０の左側面２１０ｅ及び右側面２１０ｆを内側方向へ加圧するように構成され得る。ここで、「内側方向」とは、前記電池アセンブリー２１０の本体の内部中心に向けた方向を意味する。
【００６２】
例えば、図４に示したように、前記第１フレーム２２１のプレート形状の左側部及び前記第２フレーム２２６の右側部は、前記電池アセンブリー２１０の左側面２１０ｅ及び右側面２１０ｆを内側方向へ加圧するように構成され得る。
【００６３】
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明のバッテリーモジュール２００は、電池アセンブリー２１０の充放電による膨張を阻止するように、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６を備えることで、電池アセンブリー２１０の充放電中に発生する副反応を減少させることができる効果を奏する。
【００６４】
図５は、図１のバッテリーモジュールのＡ領域を拡大して概略的に示す部分斜視図である。
【００６５】
また、図４と共に、図５を参照すれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の相互に重ねられた一部には、雌雄結合部２２３が備えられ得る。具体的に、前記雌雄結合部２２３は、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の動きを相互に拘束する雌雄結合構造２２３ｂが形成され得る。例えば、前記第１フレーム２２１の折曲部には、外側へ突出して圧延され第１凸構造２２１ｂが形成され得る。そして、前記第１凸構造２２１ｂは、一側に一方向へ開放された開口Ｈ１が形成され得る。
【００６６】
例えば，図１に示したように、前記第１フレーム２２１の折曲部には、外側へ突出して圧延され第１凸構造２２１ｂが３個形成され得る。さらに、前記第１凸構造２２１ｂは、右側に右方向へ開放された開口Ｈ１が形成され得る。
【００６７】
例えば、前記第２フレーム２２６の折曲部２２６ｔには、外側へ突出して圧延され第２凸構造２２６ｂが形成され得る。そして、前記第２凸構造２２６ｂは、前記第１凸構造２２１ｂの内面の大きさに類似（同一）であるか、または少し大きく形成され得る。さらに、前記第２凸構造２２６ｂは、前記第１凸構造２２１ｂｓの開口Ｈ１に上部が挿入された形態を有し得る。
【００６８】
例えば、図１及び図５に示したように、前記第２フレーム２２６の折曲部２２６ｔには、外側へ突出して圧延され第２凸構造２２６ｂが３個形成され得る。さらに、前記第２凸構造２２６ｂは、前記第１凸構造２２１ｂの内部に挿入されるように前記第１凸構造２２１ｂの内面の大きさに類似（同一）であるか、または少し大きく形成され得る。
【００６９】
さらに、前記第１凸構造２２１ｂと前記第２凸構造２２６ｂとが相互に結合して雌雄結合構造２２３ｂを形成し得る。
【００７０】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６に相互の動きを拘束する締まり嵌め方式の雌雄結合構造２２３ｂを備えた雌雄結合部２２３を形成することで、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６を内側方向へ移動させて簡単に相互に加圧締結できる。これによって、バッテリーモジュール２００の製造方法が単純化し、製造効率を大幅に向上させることができるという利点がある。
【００７１】
図６は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールの第１フレーム及び第２フレームの一部を概略的に示す部分斜視図である。
【００７２】
図６を参照すれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６における相互に重ねられた一部には、相互に溶接結合した溶接結合部２２５が備えられ得る。
【００７３】
例えば、前記溶接結合部２２５には、効率的な溶接工程のために溶接ガイドライン２２５Ｌが形成され得る。ここで、前記溶接ガイドライン２２５Ｌは、前記モジュールハウジング２２０の第１フレーム２２１及び第２フレーム２２６の各々の折曲部２２１ｔ、２２６ｔが残りの部分よりも薄い厚さを有し、線状で連続的に延びた形態であり得る。
【００７４】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記溶接ガイドライン２２５Ｌは、作業者の溶接工程に役に立つだけでなく、相対的に厚さが薄いモジュールハウジング２２０の一部はより速く前記溶接結合部２２５を形成できるため、製造工程の時間を効果的に短縮することができる。
【００７５】
図７は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの第１フレーム及び第２フレームの一部を概略的に示す部分斜視図である。
【００７６】
図７を参照すれば、前記溶接結合部２２５には、複数のスリット２２５ｓが形成され得る。また、前記スリット２２５ｓは、前記第１フレーム２２１の外周部で内側方向（左方向）へ延びた形態であり得る。例えば、図７に示したように、前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔには、外周部から左方向へ延びた４個のスリット２２５ｓが形成され得る。
【００７７】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の相互に重ねられた折曲部２２１ｔに抵抗溶接を行う場合、前記第１フレーム２２１に形成されたスリット２２５ｓによって、加えられた電流が溶接部位に集中され、溶接工程の時間を効果的に短縮することができ、接合信頼度を高めることができる。
【００７８】
図８は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である固定クリップを概略的に示す部分斜視図である。そして、図９は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す部分斜視図である。
【００７９】
図８及び図９を参照すれば、前記雌雄結合部２２３には、固定クリップ２３０Ａが設けられ得る。具体的に、前記固定クリップ２３０Ａは、前記第１凸構造２２１ｂ及び第２凸構造２２６ｂが結合した雌雄結合構造２２３ｂの外側面を囲むように密着固定部２３１が形成され得る。より具体的に、前記密着固定部２３１は、前記第１フレーム２２１の第１凸構造２２１ｂの上部を覆うように水平方向へ延びたプレート形状を有し得る。また、前記密着固定部２３１には、第１折曲構造２３１ａ及び第２折曲構造２３１ｂが形成され得る。
【００８０】
例えば、前記第１折曲構造２３１ａは、Ｆ方向から見ると、前記固定クリップ２３０Ａの一側に形成され、前記第１フレーム２２１の雌雄結合部２２３に備えられた第１凸構造２２１ｂの左側面を囲むように内側方向へ折り曲げられた形状を有し得る。そして、前記第２折曲構造２３１ｂは、前記固定クリップ２３０Ａの他側に形成され、前記第２フレーム２２６の雌雄結合部２２３に備えられた第１凸構造２２１ｂの右側面を囲むように内側方向へ折り曲げられた形状を有し得る。
【００８１】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記雌雄結合部２２３に、密着固定部２３１が備えられた固定クリップ２３０Ａを別に備えることで、前記雌雄結合部２２３の雌雄結合構造２２３ｂの前後方向の移動を拘束できるため、雌雄結合構造２２３ｂの分離を効果的に防止することができる。これによって、前記雌雄結合部２２３の雌雄結合構造２２３ｂをより堅固に維持させることができる効果を奏する。
【００８２】
一方、図８及び図９を参照すれば、前記固定クリップ２３０Ａは、前記密着固定部２３１の第２折曲構造２３１ｂの折り曲げられた端部には、一部が前記雌雄結合構造２２３ｂに入るように水平方向Ｈへ折り曲げられた挿入部２３５が形成され得る。さらに、前記挿入部２３５は、前記第１フレーム２２１の第１凸構造２２１ｂに形成された開口Ｈ１の内部に位置した第２フレーム２２６の第２凸構造２２６ｂに形成された開口Ｈ２に挿入されるように構成され得る。
【００８３】
例えば、図９に示したように、前記挿入部２３５は、前記第１凸構造２２１ｂに形成された開口Ｈ１内に配置された前記第２凸構造２２６ｂの開口Ｈ２に挿入されるように、前記密着固定部２３１の第２折曲構造２３１ｂの端部から左側方向へ折り曲げられた部分を有し得る。
【００８４】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記挿入部２３５が形成された固定クリップ２３０Ａを備えることで、前記雌雄結合部２２３の雌雄結合構造２２３ｂの上下方向の移動を拘束できるので、雌雄結合構造２２３ｂが分離されることを効果的に防止することができる。これによって、前記雌雄結合部２３０の雌雄結合構造２２３ｂをより堅固に維持することができる効果を奏する。また、前記固定クリップ２３０Ａの設置方法は、単に挿入するだけで簡便に完了でき、設置が効率的である。
【００８５】
図１０は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す部分斜視図である。
【００８６】
図１０を参照すれば、図５の雌雄結合部２２３と異なり、図１０の雌雄結合部２２３Ｂは、前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔに第１凸構造２２１ｂが形成されず、上下方向に穿孔された開放部Ｈ５が形成され得る。即ち、前記第１フレーム２２１の開放部Ｈ５には、前記第２フレーム２２６の第２凸構造２２６ｂの上部が挿入されるように構成され得る。
【００８７】
また、図１０の雌雄結合部２２３には、図８の固定クリップ２３０Ａと異なる形態の固定クリップ２３０Ｂが設けられ得る。図８の固定クリップ２３０Ａと比較して、図１０の固定クリップ２３０Ｂは、前記密着固定部２３１の第２折曲構造２３１ｂが一側へさらに延びた形態を有し得る。即ち、前記固定クリップ２３０Ｂの密着固定部２３１は、第２折曲構造２３１ｂが前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔの上面に一部が位置するように延びて形成され得る。
【００８８】
さらに、前記密着固定部２３１の第１折曲構造２３１ａは、前記第２フレーム２２６の第２凸構造２２６ｂの外側面を囲むように折り曲げられた形態を有し得る。
【００８９】
例えば、図１０に示したように、雌雄結合部２２３Ｂには、固定クリップ２３０Ｂが前記第２フレーム２２６の第２凸構造２２６ｂの開口Ｈ２に挿入部２３５の一部が挿入されて固定され得る。そして、前記固定クリップ２３０Ｂの密着固定部２３１は、第２折曲構造２３１ｂが前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔの上面に一部が位置するように左右方向へ長く延びて形成され得る。
【００９０】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記雌雄結合部２２３が相異なる形態の固定クリップ２３０Ｂを備えることで、前記雌雄結合部２２３の雌雄結合構造２２３ｂの上下方向及び左右方向の移動を拘束できるため、雌雄結合構造２２３ｂが分離されることを効果的に防止することができる。これによって、前記雌雄結合部２２３の雌雄結合構造２２３ｂをより堅固に維持することができる効果を奏する。また、前記固定クリップ２３０Ｂの設置方法は、挿入することだけで簡便に完了することができ、設置が効率的である。
【００９１】
図１１は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示す部分斜視図である。
【００９２】
図１１を参照すれば、図５の雌雄結合部２２３と同様に、図１１の第１フレーム２２１及び第２フレーム２２６には、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の動きを相互に拘束するように他の形態の雌雄結合構造２２３ｂが形成され得る。例えば、前記第１フレーム２２１の折曲部２２１ｔには、外側へ突出して圧延され第１凸構造２２１ｂが形成され得る。また、前記第２フレーム２２６の折曲部２２６ｔには、外側へ突出して圧延され第２凸構造２２６ｂが形成され得る。
【００９３】
さらに、図１１の雌雄結合部２２３は、図５の雌雄結合部２２３と比較すると、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６の雌雄結合構造２２３ｂに穿孔された固定ホール２２３ｈと、前記固定ホール２２３ｈに貫通挿入される固定ボルト２２３ｔと、をさらに備え得る。
【００９４】
例えば、図１１に示したように、一つの雌雄結合部２２３の第１凸構造２２１ｂ及び第２凸構造２２６ｂの各々には、上下方向へ穿孔された固定ホール２２３ｈが形成され得る。そして、前記固定ホール２２３ｈには、固定ボルト２２３ｔが貫通挿入されて固定され得る。
【００９５】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記雌雄結合部２２３に固定ホール２２３ｈ及び固定ボルト２２３ｔを備えることで、前記雌雄結合部２２３の雌雄結合構造２２３ｂの上下方向及び左右方向の移動をさらに強く拘束できるため、雌雄結合構造２２３ｂが分離されることを効果的に防止することができる。
【００９６】
図１２は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【００９７】
図１２を参照すれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６のいずれか一つ以上には、前記複数の二次電池１００の積層配列された形態を効果的に維持するようにガイド突起２２７が形成され得る。具体的に、前記ガイド突起２２７は、前記電池アセンブリー２１０と対向する内側面に、前記複数の二次電池１００の一側部を加圧するように内側方向へ突出した形態であり得る。
【００９８】
例えば、図１２に示したように、前記モジュールハウジング２２０の第２フレーム２２６の折曲部２２６ｔの内側上面及び内側下面には、前記複数の二次電池１００の一側部（上部または下部）を加圧するように内側方向へ突出した形態のガイド突起２２７が複数個形成され得る。
【００９９】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６のいずれか一つ以上の内側面にガイド突起２２７を形成することで、前記電池アセンブリー２１０の前記複数の二次電池１００の積層配列された形態を効果的に維持できる。これによって、バッテリーモジュール２００の移動中に発生する衝撃による二次電池１００の損傷を効果的に防止することができる。
【０１００】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【０１０１】
図１３を参照すれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６のいずれか一つ以上の内側面には、前記複数の二次電池１００と接合固定されるように熱伝導性接着剤２４０が塗布され得る。具体的に、前記熱伝導性接着剤２４０は、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６のいずれか一つ以上の内側面と前記電池アセンブリー２１０の上面２２０ｃ、下面２２０ｄ、左側面２２０ｅ及び右側面２２０ｆのいずれか一つ以上と接合するように塗布され得る。
【０１０２】
例えば、図１３に示したように、前記第２フレーム２２６の折曲部２２６ｔの内側上面及び内側下面に電池アセンブリー２１０の上面２２０ｃ及び下面２２０ｄと間隙が生じないように熱伝導性接着剤２４０が塗布され得る。
【０１０３】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６のいずれか一つ以上の内側面に熱伝導性接着剤２４０を備えることで、前記電池アセンブリー２１０と前記第１フレーム２２１及び前記第２フレーム２２６との間隙を埋めることができ、間隙に形成された空気によるバッテリーモジュール２００の放熱効率の減少を防止することができる。さらに、前記熱伝導性接着剤２４０は、前記電池アセンブリー２１０の充放電による膨張収縮によって前記モジュールハウジング２２０の変形が発生することを防止できる効果も発揮することができる。
【０１０４】
図１４は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す正面図である。
【０１０５】
図１４を参照すれば、前記第１フレーム２２１または第２フレーム２２６の内側には、内側上部から内側下部へ延びた内壁２２９が形成され得る。具体的に、前記内壁２２９は、前記第１フレーム２２１または第２フレーム２２６の一部が延びた形態であり得る。即ち、前記内壁２２９は、前記第１フレーム２２１または第２フレーム２２６と同じ素材からなり得、一体型に形成され得る。
【０１０６】
例えば、図１４に示したように、前記第２フレーム２２６の内側には、内側上部２２６ｉから内側下部２２６ｆへ延びた内壁２２９が形成され得る。また、前記内壁２２９は、前記複数の二次電池１００の間に介在されるように位置し得る。
【０１０７】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記第１フレーム２２１または第２フレーム２２６の内側に内壁２２９を形成することで、前記電池アセンブリー２１０の充放電による膨張収縮によって前記第１フレーム２２１または第２フレーム２２６が上下方向へ変形することを防止することができる。
【０１０８】
一方、図１をさらに参照すれば、前記バスバーアセンブリー２５０は、バスバープレート２５１及びバスバーフレーム２５５を含み得る。
【０１０９】
ここで、前記バスバーフレーム２５５は、前記バスバープレート２５１を前面に据え付けるように構成され得る。そして、前記バスバーフレーム２５５は、前記電池アセンブリー２１０の電極リード１１１と前記バスバープレート２５１とが適切な位置で相互に接触するように前記バスバープレート２５１を位置させることができる。
【０１１０】
具体的に、前記バスバーフレーム２５５は、電気絶縁性の素材を含み得る。例えば、前記電気絶縁性の素材はプラスチックであり得る。
【０１１１】
また、前記バスバーフレーム２５５は、前記二次電池１００の本体前方と前記バスバープレート２５１の後方との間に位置し得る。即ち、前記バスバーフレーム２５５には、前記電池アセンブリー２１０の電極リード１１１が貫通する貫通口Ｈ３が形成されるか、または前記電極リード１１１が前記バスバーフレーム２５５の側部を通して前方へ突出するように構成され得る。また、前記正極リード１１１ａ及び前記負極リード１１１ｂの各々の端部は、前記バスバープレート２５１と接触するように左右方向へ折り曲げられた形態を有し得る。
【０１１２】
例えば、図１に示したように、バッテリーモジュール２００は、前方及び後方の各々に位置した二つバスバーフレーム２５５を備えている。また、前記前方に位置したバスバーフレーム２５５は、前記電池アセンブリー２１０の二次電池１００の本体前方と前記バスバープレート２５１の後方との間に位置し、前記バスバープレート２５１を前面に取り付けている。さらに、前記後方に位置したバスバーフレーム２５５は、前記電池アセンブリー２１０の二次電池１００の本体後方と前記バスバープレート（図示せず）の前方との間に位置し、前記バスバープレート２５１を後面に取り付けている。
【０１１３】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記バスバーフレーム２５５は電気絶縁性素材からなり、前記バスバープレート２５１と前記二次電池１００との短絡の発生を防止することができる。また、前記バスバーフレーム２５５の前面に前記バスバープレート２５１を固定することで、前記バスバープレート２５１と前記電極リード１１１との電気的接続が容易になる。
【０１１４】
具体的に、前記バスバープレート２５１は、前記電池アセンブリー２１０の電極リード１１１のうち二つ以上が接触するように構成され得る。即ち、前記バスバープレート２５１は、二つ以上の二次電池１００を電気的に相互に並列及び／または直列に接続するように構成され得る。
【０１１５】
そして、前記バスバープレート２５１は、電気伝導性の素材を含み得る。より具体的に、前記電気伝導性の素材は伝導性の高い金属であり得る。例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、金であり得る。
【０１１６】
例えば、図１に示したように、二つのバスバーフレーム２５５の各々には二つのバスバープレート２５１が外側に搭載され得る。そして、４個のバスバープレート２５１は、６個の二次電池１００を電気的に並列及び直列に複合的に接続するように構成され得る。具体的に、図１のように、一つのバスバープレート２５１には、３個の正極リード１１１ａまたは３個の負極リード１１１ｂが接触し得る。
【０１１７】
図１５は、本発明の一実施例による二つ以上のバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックに対して概略的に示す斜視図である。
【０１１８】
図１５を参照すれば、本発明のバッテリーパック３００は、前記バッテリーモジュール２００を複数個備え得る。また、前記複数のバッテリーモジュール２００は、一方向へ積層されて配置され得る。このような複数のバッテリーモジュール２００は、別途のバスバー（図示せず）を用いて電気的に直列及び／または並列に接続し得る。
【０１１９】
そして、このようなバッテリーパック３００は、バッテリーモジュール２００に加え、電池アセンブリー２１０の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ（図示せず、Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー（図示せず）、ヒューズ（図示せず）などをさらに含み得る。  
【０１２０】
また、本発明によるバッテリーモジュール２００は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。即ち、本発明による自動車は、前記バッテリーモジュール２００を含み得る。
【０１２１】
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
【０１２２】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、モジュールハウジングを含むバッテリーモジュールに関する。また、本発明は、前記バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車関連産業に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１００    二次電池
１１１  電極リード
１１１ａ  正極リード
１１１ｂ  負極リード
１１５  収納部
１２０  パウチ
２００    バッテリーモジュール
２１０    電池アセンブリー
２１０ｅ  左側面
２１０ｆ  右側面
２２０    モジュールハウジング
２２０ａ    前端部
２２０ｂ    後端部
２２０ｃ    上面，上部
２２０ｄ    下面，下部
２２０ｅ    左側面，左側部
２２０ｆ    右側面，右側部
２２１    第１フレーム
２２１ｂ，２２１ｂｓ  第１凸構造
２２１ｔ  折曲部
２２６    第２フレーム
２５０    バスバーアセンブリー
２２３    雌雄結合部
２２３ｂ  雌雄結合構造
２２３Ｂ  雌雄結合部
２２３ｈ  固定ホール
２２３ｔ  固定ボルト
２２５    溶接結合部
２３０Ａ、２３０Ｂ    固定クリップ
２２３ｈ    固定ホール
２２３ｔ    固定ボルト
２２５  溶接結合部
２２５Ｌ  溶接ガイドライン
２２５ｓ  スリット
２２６  第２フレーム
２２６ｂ  第２凸構造
２２６ｆ  内側下部
２２６ｉ  内側上部
２２６ｔ  折曲部
２２７    ガイド突起
２４０    熱伝導性接着剤
２２９    内壁
２３０  雌雄結合部
２３０Ａ  固定クリップ
２３０Ｂ  固定クリップ
２３１  密着固定部
２３１ａ  第１折曲構造
２３１ｂ  第２折曲構造
２３５  挿入部
２４０  熱伝導性接着剤
２５０  バスバーアセンブリー
２５１  バスバープレート
２５５  バスバーフレーム
３００    バッテリーパック
【図１】
2021523517.tif 000003
【図２】
2021523517.tif 000004
【図３】
2021523517.tif 000005
【図４】
2021523517.tif 000006
【図５】
2021523517.tif 000007
【図６】
2021523517.tif 000008
【図７】
2021523517.tif 000009
【図８】
2021523517.tif 000010
【図９】
2021523517.tif 000011
【図１０】
2021523517.tif 000012
【図１１】
2021523517.tif 000013
【図１２】
2021523517.tif 000014
【図１３】
2021523517.tif 000015
【図１４】
2021523517.tif 000016
【図１５】
2021523517.tif 000017
【国際調査報告】
2021523517.tif 000018
2021523517.tif 000019
2021523517.tif 000020
2021523517.tif 000021