(57)【要約】  本発明は、モジュールハウジングとエンドプレートとの接合における溶接性を向上させたバッテリーモジュールを開示する。前記の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るセルアセンブリーと、一つ以上の側壁を備え、前記側壁によって画定される内部空間に前記セルアセンブリーを収納するように構成されたモジュールハウジングと、メイン壁及び前記メイン壁の外周から前記モジュールハウジングが位置する方向へ延びた一つ以上の側壁を備えた本体フレーム、及び一側部が前記本体フレームの側壁に結合して固定され、他側部が前記モジュールハウジングの前端部または後端部に結合するように構成された接合プレートを備えたエンドフレームと、を含む。
2020520062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を備えるセルアセンブリーと、
一つ以上の側壁を備え、前記側壁によって画定される内部空間に前記セルアセンブリーを収納するように構成されたモジュールハウジングと、
メイン壁及び前記メイン壁の外周から前記モジュールハウジングが位置する方向へ延びた一つ以上の側壁を備えた本体フレーム、及び一側部が前記本体フレームの側壁に結合して固定され、他側部が前記モジュールハウジングの前端部または後端部に結合するように構成された接合プレートを備えたエンドフレームと、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】
前記接合プレートは、前記本体フレームの側壁と結合する本体部と、前記本体部に対して段差を有し、前記モジュールハウジングの内面に密着するように前記本体部の側端部から延びて形成された段差部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記段差部と対面する前記モジュールハウジングの内面には、前記段差部が位置する方向へ突出した固定突起が少なくとも一つ以上形成され、
前記段差部には、前記モジュールハウジングの固定突起が挿入されるように凹んだ固定溝が少なくとも一つ以上形成さ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】
前記段差部は、前記モジュールハウジングの内面を加圧するように前記接合プレートの本体部から前記モジュールハウジングの内面が位置する方向へ傾くように延び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５】
前記接合プレートの本体部には、前記本体フレームの側壁の一部が埋め込まれるように少なくとも一つ以上の固定ホールが形成されたことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記接合プレートの本体部には、外面の一部が内部方向へ凹み、凹んだ部位が一端から他端まで延びた凹溝部が形成され、前記本体フレームの側壁の一部が前記凹溝部に埋め込まれる埋込固定部が形成されたことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記凹溝部は、前記段差部と接しない前記本体部の側端部に形成されたことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記凹溝部は、前記接合プレートの本体部の中央から両側端へ延びたことを特徴とする請求項６又は７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項８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一つ以上含む、バッテリーパック。
【請求項１０】
請求項９に記載のバッテリーパックを備える、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドフレームを備えるバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、モジュールハウジングとエンドプレートとの接合における溶接性を向上させたバッテリーモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年１１月２９日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１６１９５４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、ニッケル系の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て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使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板及び負極板がセパレータ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、電池ケースと、を備える。
【０００５】
一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分けることができる。
【０００６】
なお、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する。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であるという長所からパウチ型二次電池がよく用いられる。
【０００７】
一方、従来技術では、バッテリーモジュールの構成において、複数の二次電池を収納するモジュールハウジング及び前記モジュールハウジングの前方及び後方を密閉するように構成された前端プレート及び後端プレートが備えられた。
【０００８】
ここで、モジュールハウジングは、一体型で製作する場合、主に押出工法を用いて製造された。一方、前端プレート及び後端プレートは、多様な部品が装着されるので複雑な形状に具現される必要があり、このために、一般的にダイカスト工法によって製造された。
【０００９】
しかし、モジュールハウジングを密閉するために前端プレート及び後端プレートをモジュールハウジングの端部にレーザー溶接する場合、ダイカスト方式で製造された前端プレート及び後端プレートは、内部に不規則な気孔が内在していることから、モジュールハウジングとの溶接時、破裂や破断が発生し得、内部均一性が劣り、溶接条件の設定が難しくて頻繁な溶接不良をもたらす。
【００１０】
これによって、従来のバッテリーモジュールに適用された前端プレート及び後端プレートをプレス工法を用いて製作する場合、複雑な形状の具現が難しいことから、プレートへの多様な部品の装着または機能の付与に限界があった。
【００１１】
そこで、前述した従来技術の問題を解決することができる技術が必要な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、モジュールハウジングとエンドプレートとの接合における溶接性を向上させたバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
【００１３】
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】
【００１４】
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、
複数の二次電池を備えるセルアセンブリーと、
一つ以上の側壁を備え、前記側壁によって画定される内部空間に前記セルアセンブリーを収納するように構成されたモジュールハウジングと、
メイン壁及び前記メイン壁の外周から前記モジュールハウジングが位置する方向へ延びた一つ以上の側壁を備えた本体フレーム、及び一側部が前記本体フレームの側壁に結合して固定され、他側部が前記モジュールハウジングの前端部または後端部に結合するように構成された接合プレートを備えたエンドフレームと、を含み得る。
【００１５】
また、前記接合プレートは、前記本体フレームの側壁と結合する本体部と、前記本体部に対して段差を有し、前記モジュールハウジングの内面に密着するように前記本体部の側端部から延びて形成された段差部と、を備え得る。
【００１６】
さらに、前記段差部と対面する前記モジュールハウジングの内面には、前記段差部が位置する方向へ突出した固定突起が少なくとも一つ以上形成され得る。
【００１７】
そして、前記段差部には、前記モジュールハウジングの固定突起が挿入されるように凹んだ固定溝が少なくとも一つ以上形成され得る。
【００１８】
ひいては、前記段差部は、前記モジュールハウジングの内面を加圧するように前記接合プレートの本体部から前記モジュールハウジングの内面が位置する方向へ傾くように延び得る。
【００１９】
また、前記接合プレートの本体部には、前記本体フレームの側壁の一部が埋め込まれるように少なくとも一つ以上の固定ホールが形成され得る。
【００２０】
さらに、前記接合プレートの本体部には、外面の一部が内部方向へ凹み、凹んだ部位が一端から他端まで延びた凹溝部が形成され得る。
【００２１】
そして、前記本体フレームの側壁の一部が前記凹溝部に埋め込まれる埋込固定部が形成され得る。
【００２２】
ひいては、前記凹溝部は、前記段差部と接しない前記本体部の側端部に形成され得る。
【００２３】
また、前記凹溝部は、前記接合プレートの本体部の中央から両側端へ延び得る。
【００２４】
さらに、前記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パックは、バッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含み得る。
【００２５】
そして、前記のような目的を達成するための本発明による自動車は、本バッテリーパックを備え得る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一面によれば、バッテリーモジュールが備えた接合プレートは、側部よりも相対的に広い面を有した本体部が前記本体フレームの一側壁と結合することで、前記接合プレートが前記本体フレームとの高い結合力で結合できる利点がある。
【００２７】
また、本発明の一面によれば、モジュールハウジングの固定突起と前記段差部の固定溝とが相互結合することで、前記接合プレートが前記モジュールハウジングの内面における定位置に位置することをガイドでき、設置工程を容易にし、前記段差部と前記モジュールハウジングとの溶接がより容易になり、溶接信頼性を高めることができる。
【００２８】
さらに、本発明のこのような面によれば、別途の締結部材を用いることなく本体フレームをダイカスト工法で製造することで、前記接合プレートと前記本体フレームとを強い結束力で締結することができる。これによって、本発明は、部品の数を減らして製造コストを節減できるだけではなく、締結作業を省略することができて製造時間が短縮し、安定的な結合構造を形成することができる効果を奏する。
【００２９】
そして、本発明の一面によれば、接合プレートの外面に埋込固定部が前記本体フレームと一体型に形成されるによって、前記接合プレートの前記モジュールハウジングへの挿入時、前記段差部が前記エンドフレームの中心方向へ加圧されることで、前記接合プレートが前記本体フレームから離脱することを効果的に防止することができる。
【００３０】
ひいては、本発明の一面によれば、モジュールハウジングに形成されたスリットまたは溶接ガイドラインは、前記接合プレートの段差部と前記モジュールハウジングとの溶接工程における熱を前記接合プレートの段差部まで効果的に伝達できるため、溶接工程時間を効果的に短縮させることができ、接合信頼度を高めることができる。
【００３１】
また、従来技術においては、ダイカスト方式で製造された前端プレートまたは後端プレートをモジュールハウジングと溶接結合する場合、プレート内部の不規則な気孔が内在していることから、溶接中における破裂や破断が発生してしまい、溶接不良をよく起こした。
【００３２】
しかし、本発明の一面によれば、本発明の複雑な構造の形成が必要な本体フレームをダイカスト工法で形成し、モジュールハウジングとの溶接結合する接合プレートをダイカストで形成する代りにプレスまたは押出形成することで、前記モジュールハウジングとエンドフレームとの溶接接合過程で発生する不良を効果的に減らすことができ、溶接性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
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。
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を分離して概略的に示した分離斜視図である。
【図３】図１の線Ａ−Ａ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である接合プレートを概略的に示した斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのモジュールハウジング及び接合プレートを概略的に示した一部垂直断面図である。
【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一部構成である接合プレートを概略的に示した側面図である。
【図７】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるエンドフレームを概略的に示した斜視図である。
【図８】図７の線Ｂ−Ｂ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。
【図９】本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのエンドフレームを概略的に示した斜視図である。
【図１０】図９の線Ｃ−Ｃ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。
【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のエンドフレームを概略的に示した斜視図である。
【図１２】図１１の線Ｄ−Ｄ’に沿って切断したバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。
【図１３】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を概略的に示した斜視図である。
【図１４】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を概略的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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、本明細書及び請求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。
【００３６】
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。
【００３７】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。そして、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を分離して概略的に示した分離斜視図である。
【００３８】
図１及び図２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、セルアセンブリー１００、モジュールハウジング２２０及びエンドフレーム２３０を含む。
【００３９】
ここで、前記セルアセンブリー１００は、複数の二次電池１１０を備え得る。また、前記二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。特に、このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体、電解質及びパウチ外装材を備え得る。
【００４０】
ここで、電極組立体は、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板がセパレーターを挟んで配置された形態で構成され得る。より具体的に、電極組立体は、一つの正極及び一つの負極がセパレーターと共に巻き取られた巻取型及び複数の正極及び複数の負極がセパレーターを挟んで相互積層されたスタック型などに分けられ得る。
【００４１】
また、パウチ外装材は、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備えるように構成され得る。このようなパウチ外装材は、電極組立体と電解液などの内部構成要素を保護し、電極組立体及び電解液による電気化学的性質に対する補完及び放熱性などを向上させるために、金属薄膜、例えば、アルミニウム薄膜が含まれた形態で構成され得る。そして、このようなアルミニウム薄膜は、電極組立体及び電解液のような二次電池１１０の内部の構成要素や二次電池１１０の外部の他の構成要素との電気的絶縁性を確保するために、絶縁物質から形成された絶縁層の間に介在され得る。
【００４２】
特に、パウチ外装材は、二つのパウチで構成され得、そのうち少なくとも一つには凹んだ形態の内部空間が形成され得る。そして、このようなパウチの内部空間には、電極組立体が収納され得る。そして、二つのパウチの外周面にはシーリング部が備えられ、このようなシーリング部が相互溶着することで、電極組立体が収容された内部空間を密閉することがでｋる。
【００４３】
各々のパウチ型二次電池１１０は、電極リード１１１を備え得、このような電極リード１１１には、正極リード及び負極リードが含まれ得る。
より具体的に、電極リード１１１は、パウチ外装材の前方または後方の外周縁に位置したシーリング部から前方または後方へ引き出されるように構成され得る。そして、このような電極リード１１１は、二次電池１１０の電極端子として機能できる。例えば、図２に示したように、一つの電極リード１１１が二次電池１１０から前方へ引き出されるように構成され得、他の一つの電極リード１１１が二次電池１１０から後方へ引き出され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１１０において、正極リードと負極リードとの干渉がなくなり、電極リード１１１の面積を広げることができ、電極リード１１１とバスバーとの溶接工程などをより容易に行うことができる。
【００４５】
また、パウチ型二次電池１１０は、バッテリーモジュール２００に複数個が含まれ、少なくとも一方向に積層されるように配列され得る。例えば、図２に示したように、複数のパウチ型二次電池１１０が左右方向へ並んで積層されるように構成され得る。この際、各々のパウチ型二次電池１１０は、Ｆ方向から見たとき、二つの広い面が左右側に各々位置し、上部及び下部、前方及び後方にはシーリング部が位置するように略地面に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１１０は、上下方向へ立てられて構成され得る。
【００４６】
一方、本明細書で記載された、前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語は、観測者の位置や対象の置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から見たときを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向を区分して示す。
【００４７】
前述したパウチ型二次電池１１０の構成については、本発明が属する技術分野における当業者にとって自明な事項であるため、より詳細な説明を省略する。そして、本発明によるセルアセンブリー１００には、本願の出願時点における公知の多様な二次電池１１０を採用することができる。
【００４８】
一方、前記モジュールハウジング２２０は、バッテリーモジュール２００において、外装材の役割を果すことができる。これによって、前記モジュールハウジング２２０は、バッテリーモジュール２００に構造的な安定性を付与し、衝撃や異物などの外部の他の物理的な要素からセルアセンブリー１００のように内部に収納された構成要素を保護する役割を果す。このために、前記モジュールハウジング２２０は、スチールまたはアルミニウムのような金属材質から構成され得る。
【００４９】
特に、アルミニウムを含む金属材質でモジュールハウジング２２０を構成する場合、アルミニウムの高い熱伝導性を用いてセルアセンブリー１００で発生した熱をモジュールハウジング２２０の外部へ効果的に放出することができる。
【００５０】
また、前記モジュールハウジング２２０は、一つ以上の側壁２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄを備え得る。
【００５１】
具体的に、前記側壁２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、複数個で構成される場合、相互接続している構造であり得る。例えば、前記側壁２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、Ｆ方向から見たとき、セルアセンブリー１００を基準で、上壁２２０ａ、下壁２２０ｂ、左側壁２２０ｃ及び右側壁２２０ｄを備え得、また、前記壁２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、相互接続した構造であり得る。
【００５２】
そして、前記モジュールハウジング２２０には、前記セルアセンブリー１００を収納するように前記側壁２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄによって画定された内部空間が形成され得る。具体的に、前記内部空間は、セルアセンブリー１００の外観形状と対応する内部構造を有し得る。
【００５３】
例えば、図２に示したように、前記モジュールハウジング２２０は、大略の全体形状が直方体に形成されたセルアセンブリー１００を内部に収容可能となるように、前記モジュールハウジング２２０の上壁２２０ａ及び下壁２２０ｂが左側壁２２０ｃ及び右側壁２２０ｄと相互直角をなすように接続した構造であり得る。
【００５４】
延いては、前記モジュールハウジング２２０の上壁２２０ａ、下壁２２０ｂ、左側壁２２０ｃ及び右側壁２２０ｄのうち、一つ以上がセルアセンブリー１００の少なくとも一つ以上の側面と接するように内部空間が備えられ得る。即ち、前記モジュールハウジング２２０の側壁２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄとセルアセンブリー１００の外面とが直接接触する面積が大きくなるほどセルアセンブリー１００で生成した熱が効果的にモジュールハウジング２２０へに伝導できる。
【００５５】
例えば、図２に示したように、前記モジュールハウジング２２０は、セルアセンブリー１００の上面、下面、左側面及び右側面と接するように上壁２２０ａ、下壁２２０ｂ、左側壁２２０ｃ及び右側壁２２０ｄが形成され得る。
【００５６】
そして、前記モジュールハウジング２２０は、前記内部空間が両方へ開放された中空構造の形態で構成され得る。具体的に、前記中空構造は、複数のバッテリーモジュール２００が前後方向へ配列されるとき、バッテリーモジュール２００の配列方向に沿って内部空間が開放された構造を有するように構成され得る。
【００５７】
より具体的に、前記モジュールハウジング２２０は、上壁２２０ａ、下壁２２０ｂ、左側壁２２０ｃ及び右側壁２２０ｄが一体化して形成されたモノーフレームで構成され得る。
【００５８】
ここで、一体化した形態とは、ダイカスト方法などを用いて、一つの本体として構成された形態を意味する。具体的に、前記モジュールハウジング２２０は、上壁２２０ａ、下壁２２０ｂ、左側壁２２０ｃ及び右側壁２２０ｄの両端部が相互接続した構造であり得る。
【００５９】
例えば、図２に示したように、モジュールハウジング２２０は、前後方向が開放され、上壁２２０ａ、下壁２２０ｂ、左側壁２２０ｃ及び右側壁２２０ｄの両端部が相互接続した四角の管状で構成され得る。
【００６０】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記モジュールハウジング２２０は、前記セルアセンブリー１００の側面を囲むように形成されることで、バッテリーモジュール２００の充放電に際し、前記セルアセンブリー１００で生成された熱を効果的に外部へ放出できる。
【００６１】
また、図１及び図２をさらに参照すれば、前記エンドフレーム２３０は、本体フレーム２３２及び接合プレート２３６を備え得る。
【００６２】
ここで、前記本体フレーム２３２は、メイン壁２３２ａを含み得る。即ち、前記メイン壁２３２ａは、上下方向へ直立したプレート形状であり得る。また、前記メイン壁２３２ａには、前記セルアセンブリー１００と外部デバイスとの電気的接続をなすようにモジュール端子（図示せず）が備えられ得る。
【００６３】
そして、前記本体フレーム２３２は、前記メイン壁２３２ａの外周から前記モジュールハウジング２２０が位置する方向へ延びた一つ以上の側壁２３３を備え得る。具体的に、前記本体フレーム２３２は、Ｆ方向から見たとき、前記メイン壁２３２ａを中央として、上側壁２３３ａ、下側壁２３３ｂ、左側壁２３３ｃ及び右側壁２３３ｄを備え得る。さらに、前記側壁２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄは、相互接続した構造であり得る。
【００６４】
さらに、前記本体フレーム２３２は、バッテリーモジュール２００において、外装材の役割を果すことができる。これによって、前記本体フレーム２３２は、バッテリーモジュール２００に構造的安定性を付与し、衝撃や異物などの外部の他の物理的な要素からセルアセンブリー１００のように内部に収納された構成要素を保護する役割を果す。このために、前記本体フレーム２３２は、スチールまたはアルミニウムのような金属材質から構成され得る。または、前記本体フレーム２３２は、電気絶縁性素材を備え得る。例えば、前記本体フレーム２３２は、プラスチック素材を備え得る。例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）  素材であり得る。
【００６５】
また、前記接合プレート２３６は、一側部が前記本体フレーム２３２の側壁２３３に結合して固定され得る。即ち、前記接合プレート２３６の上で所定の位置における左右方向の線を基準にして、前方部と後方部とに分け得、前記接合プレート２３６の前方部または後方部は、前記本体フレーム２３２の側壁２３３の外面に結合固定しできる。
【００６６】
また、前記接合プレート２３６は、前記接合プレート２３６の前方部が前記本体フレーム２３２の側壁２３３の外面に結合して固定される場合、後方部は、前記モジュールハウジング２２０の前端部に結合するように構成され得る。逆に、前記接合プレート２３６の後方部が前記本体フレーム２３２の側壁２３３の外面に結合して固定される場合、前方部は、前記モジュールハウジング２２０の後端部に結合するように構成され得る。
【００６７】
さらに、前記接合プレート２３６は、スチールまたはアルミニウムのような金属材質から構成され得る。
【００６８】
図３は、図１の線Ａ−Ａ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した一部断面図である。そして、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である接合プレートを概略的に示した斜視図である。
【００６９】
図２〜図４を参照すれば、前記接合プレート２３６は、前記本体フレーム２３２の側壁２３３と結合する本体部２３７を備え得る。ここで、前記本体部２３７は、上下面が側面よりも相対的に広く形成されたプレート形状であり得る。例えば、前記本体フレーム２３２の４個の側壁２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄの各々には、４個の接合プレート２３６の本体部２３７が結合している。
【００７０】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記接合プレート２３６は、側部よりも相対的に広い面を有する本体部２３７が前記本体フレーム２３２の一つの側壁２３３と結合することで、前記接合プレート２３６が前記本体フレーム２３２との高い結合力で結合可能であるという利点がある。
【００７１】
延いては、前記接合プレート２３６は、前記本体部２３７から前記エンドフレーム２３０の中心方向へ延びた段差構造を有した段差部２３９を備え得る。そして、前記段差部２３９は、前記モジュールハウジング２２０の内面に密着するように前記本体部２３７の側端部から延びて形成され得る。
【００７２】
例えば、図３及び図４に示したように、前記本体フレーム２３２の上側壁２３３ａに結合している前記接合プレート２３６は、本体部２３７及び前記本体部２３７から延びた段差部２３９を備えている。また、前記段差部２３９は、上面が前記モジュールハウジング２２０の内面と密着するように前記モジュールハウジング２２０の内部空間に挿入され得る。
【００７３】
図５は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのモジュールハウジング及び接合プレートを概略的に示した一部垂直断面図である。
【００７４】
図５を参照すれば、前記図３のモジュールハウジング２２０の構成と比較すれば、前記段差部２３９Ａと対面する前記モジュールハウジング２２０Ａの内面には、前記段差部２３９Ａが位置する方向へ突出した固定突起２２５が少なくとも一つ以上が形成され得る。
【００７５】
また、図５の接合プレート２３６Ａは、前記図３の接合プレート２３６の構成と比較すれば、前記段差部２３９Ａには、前記モジュールハウジング２２０Ａの固定突起２２５が挿入されるように凹んだ固定溝２３９ａが少なくとも一つ以上形成され得る。
【００７６】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記モジュールハウジング２２０Ａの固定突起２２５と前記段差部２３９Ａの固定溝２３９ａとが相互結合することで、前記接合プレート２３６が前記モジュールハウジング２２０Ａの内面における定位置に位置することをガイドすることができ、設置工程を容易にする。また、前記固定突起２２５と前記固定溝２３９ａとの結合構造は、エンドフレーム２３０が前記モジュールハウジング２２０Ａと結合した後に離脱することを防止することができる。
【００７７】
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一部構成である接合プレートを概略的に示した側面図である。
【００７８】
図２と共に図６を参照すれば、前記接合プレート２３６Ａ２は、前記段差部２３９Ａ２が前記モジュールハウジング２２０の内面を加圧するように前記接合プレート２３６Ａ２の本体部２３７から前記モジュールハウジング２２０の内面が位置する方向へ傾くように延び得る。
【００７９】
例えば、図６に示したように、前記接合プレート２３６Ａ２は、前記本体フレーム（図２、２３２）の上側壁（図３、２３３）に結合でき、段差部２３９Ａ２が前記本体部２３７から上方へ所定の角度Ａで傾くように延び得る。即ち、前記接合プレート２３６Ａ２は、前記モジュールハウジング２２０の内面に密着するように挿入される場合、上方へ傾いた前記段差部２３９Ａ２が前記モジュールハウジング２２０の内面を上方へ加圧できる。
【００８０】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記本体部２３７から傾くように延びた段差部２３９Ａ２は、前記モジュールハウジング２２０の内面を加圧するように位置するため、前記段差部２３９Ａ２が前記モジュールハウジング２２０の内面にさらに密着でき、前記段差部２３９Ａ２と前記モジュールハウジング２２０との溶接がより容易になり、溶接信頼性を高めることができる。
【００８１】
図７は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるエンドフレームを概略的に示した斜視図である。そして、図８は、図７の線Ｂ−Ｂ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。
【００８２】
図７及び図８を参照すれば、前記エンドフレーム２３０の本体フレーム２３２は、ダイカスト工法で製造し得る。ここで、ダイカストとは、金属材料を加熱して溶かした後、所望する模様の型枠に注入して鋳物を製造する方式である。このようなダイカストによって本体フレーム２３２を製造する場合、追加的な仕上げ作業なく複雑な構造を精密に形成することができる。
【００８３】
また、前記接合プレート２３６は、前記本体フレーム２３２にインサート射出成形して製造し得る。具体的に、前記インサート射出成形を用いた製造方法は、前記接合プレート２３６が、前記本体フレーム２３２を鋳造するための金型の内部に予め接合プレート２３６を配置し、前記本体フレーム２３２の溶融した材料を前記金型に注入した後、前記接合プレート２３６の本体部２３７が前記本体フレーム２３２の側壁２３３と結合するように固化させて製造し得る。
【００８４】
さらに、前記接合プレート２３６は、プレスまたは押出成形して製造されたものであり得る。したがって、前記接合プレート２３６を前記本体フレーム２３２とともにインサート射出成形する場合、前記本体フレーム２３２の溶融した材料の温度が前記接合プレート２３６の外面に伝導されながら、前記本体フレーム２３２の側壁２３３の素材と前記接合プレート２３６の本体部２３７の素材とが相互混合した形態で溶融接合できる。
【００８５】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記本体フレーム２３２にダイカスト工法を用いて複雑な形状を形成することができ、前記プレスまたは押出成形された接合プレート２３６を前記本体フレーム２３２と結合するように形成することで、前記モジュールハウジング２２０とエンドフレーム２３０  との溶接工程で発生する不良を効果的に減らすことができ、溶接性を向上させることができる。
【００８６】
さらに、前記接合プレート２３６の本体部２３７には、少なくとも一つ以上の固定ホール２３７ａが形成され得る。そして、前記固定ホール２３７ａの内部には、前記本体フレーム２３２の側壁２３３の一部が埋め込まれ得る。即ち、前記接合プレート２３６の固定ホール２３７ａは、前記接合プレート２３６の本体部２３７と前記本体フレーム２３２の側壁２３３とが相互結合するように形成され得る。
【００８７】
ひいては、前記本体フレーム２３２がダイカスト工法によって前記接合プレート２３６をインサート射出成形する場合、前記接合プレート２３６の固定ホール２３７ａの内部に前記本体フレーム２３２の溶融材料が埋め込まれた後、硬化し得る。
【００８８】
例えば、図７に示したように、前記接合プレート２３６の本体部２３７には  ５個の固定ホール２３７ａが形成され得、前記固定ホール２３７ａには、前記本体フレーム２３２の側壁２３３の一部が埋め込まれることで、前記接合プレート２３６との結合構造を形成し得る。
【００８９】
したがって、本発明のこのような構成によれば、別の締結部材を使わなくても前記本体フレーム２３２をダイカスト工法で製造することで、前記接合プレート２３６と前記本体フレーム２３２とを強い結束力で結合することができる。これによって、部品の数を減らして製造コストを節減できるのみならず、締結作業を省略することができるので、製造時間を短縮し、安定的な結合構造を形成することができる。
【００９０】
図９は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールのエンドフレームを概略的に示した斜視図である。そして、図１０は、図９の線Ｃ−Ｃ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。
【００９１】
図９及び図１０を参照すれば、前記接合プレート２３６Ｂの本体部２３７Ｂには、外面の一部が内部方向に凹み、凹んだ部位が一端から他端まで延びた凹溝部２３５が形成され得る。即ち、前記凹溝部２３５は、前記接合プレート２３６Ｂの本体部２３７Ｂの一部の厚さが薄く形成された部分であり得る。
【００９２】
また、前記凹溝部２３５には、前記本体フレーム２３２Ｂの側壁２３３の一部が埋め込まれる埋込固定部２３４Ｂが形成され得る。即ち、前記接合プレート２３６Ｂを前記本体フレーム２３２Ｂとインサート射出成形する場合、前記本体フレーム２３２Ｂの一部が前記凹溝部２３５に埋め込まれ得る。
【００９３】
さらに、前記凹溝部２３５は、本体部２３７Ｂの一端から他端まで延びることで、前記埋込固定部２３４Ｂが前記接合プレート２３６Ｂの本体部２３７Ｂの一端から他端まで延びて前記本体フレーム２３２Ｂの側壁２３３と接続した構造で形成され得る。
【００９４】
具体的に、前記凹溝部２３５は、前記段差部２３９Ｂと接しない前記本体部２３７Ｂの側端部２３８に形成され得る。より具体的に、前記凹溝部２３５は、前記段差部２３９Ｂが位置する方向と反対方向の前記接合プレート２３６Ｂの本体部２３７Ｂの側端部２３８に形成され得る。
【００９５】
または、図９には示していないが、前記凹溝部２３５は、前記接合プレート２３６Ｂの本体部２３７Ｂの左右方向における左側端部２３８ｃ及び右側端部２３８ｄに形成される場合、前記埋込固定部２３４Ｂは、前記本体フレーム２３２Ｂの側壁２３３から延びて前記接合プレート２３６Ｂの左側端部２３８ｃ及び右側端部２３８ｄに形成され得る。
【００９６】
例えば、図１０に示したように、前記凹溝部２３５は、前記段差部２３９Ｂが位置する方向の反対方向である前記接合プレート２３６Ｂの本体部２３７Ｂの前方に向けた側端部２３８に形成され得る。また、前記埋込固定部２３４Ｂは、前記本体フレーム２３２Ｂの側壁２３３から延びて前記接合プレート２３６Ｂの本体部２３７Ｂの前方に向けた側端部２３８に形成され得る。
【００９７】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記埋込固定部２３４Ｂが前記本体フレーム２３２Ｂと一体型で形成されることで、前記接合プレート２３６Ｂが前記モジュールハウジング２２０に挿入される場合、前記段差部２３９Ｂが前記エンドフレーム２３０の中心方向へ加圧されることによって、前記接合プレート２３６Ｂが前記本体フレーム２３２Ｂから離脱することを効果的に防止することができる。
【００９８】
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のエンドフレームを概略的に示した斜視図である。そして、図１２は、図１１の線Ｄ−Ｄ’に沿って見たバッテリーモジュールの断面を概略的に示した垂直断面図である。
【００９９】
図１１及び図１２を参照すれば、前記凹溝部２３５Ｃは、前記接合プレート２３６Ｃの本体部２３７Ｃの外表面の中央から左側端部２３８ｃ及び右側端部２３８ｄに延びた形態であり得る。これによって、前記埋込固定部２３４Ｃは、前記接合プレート２３６Ｃの中央から左側端部２３８ｃ及び右側端部２３８ｄに延び、前記本体フレーム２３２Ｃの側壁２３３と接続するように形成され得る。
【０１００】
例えば、図１２に示したように、前記凹溝部２３５Ｃは、前記接合プレート２３６Ｃの本体部２３７Ｃの外表面の中央から左右方向の左側端部２３８ｃ及び右側端部２３８ｄに延びて形成され得る。また、前記埋込固定部２３４Ｃは、前記接合プレート２３６Ｃの中央から左右方向の左側端部２３８ｃ及び右側端部２３８ｄに延び、前記本体フレーム２３２Ｃの側壁２３３と接続するように形成され得る。
【０１０１】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記図９の埋込固定部２３４Ｂと比較して、前記接合プレート２３６Ｃの本体部２３７Ｃの中央に形成された埋込固定部２３４Ｃは、前記接合プレート２３６Ｃが前記本体フレーム２３２Ｃの側壁２３３から離脱することをより安定的に防止できる。
【０１０２】
図１３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を概略的に示した斜視図である。
【０１０３】
図１３を参照すれば、前記接合プレート２３６の段差部２３９と溶接される前記モジュールハウジング２２０Ｂの前端部及び後端部には、複数のスリット２２７が形成され得る。前記スリット２２７は、前後方向へ延びた形態、または、前記モジュールハウジング２２０Ｂの側壁２３３の前端部または後端部に沿って延びて形成され得る。例えば、図１３に示したように、前記モジュールハウジング２２０Ｂの４個の側壁２３３の前端部には、前後方向へ延びた複数のスリット２２７が形成され得る。
【０１０４】
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記スリット２２７は、前記接合プレート２３６の段差部２３９と前記モジュールハウジング２２０Ｂとの溶接工程において熱を前記接合プレート２３６の段差部２３９まで効果的に伝達できるため、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。
【０１０５】
図１４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を概略的に示した斜視図である。
【０１０６】
図１４を参照すれば、前記接合プレート２３６の段差部２３９と溶接される前記モジュールハウジング２２０Ｃの前端部及び後端部には、溶接ガイドライン２２９が形成され得る。ここで、前記溶接ガイドライン２２９は、前記モジュールハウジング２２０Ｃの前端部及び後端部の残り部分よりも厚さが薄い部位が線状で連続して延びた形態であり得る。また、前記溶接ガイドライン２２９は、前記モジュールハウジング２２０Ｃの側壁２３３の前端部または後端部に沿って延びて形成され得る。
【０１０７】
例えば、図１４に示したように、前記モジュールハウジング２２０Ｃの４個の側壁２３３の各々に溶接ガイドライン２２９が形成され得る。この際、前記溶接ガイドライン２２９が前記モジュールハウジング２２０Ｃの側壁２３３の前端部に沿って延びて形成され得る。
【０１０８】
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２２９は、作業者の溶接工程に助かるだけでなく、相対的に厚さが薄いモジュールハウジング２２０Ｃの一部はより速く前記接合プレート２３６の段差部２３９と溶接可能できるため、製造工程時間を効果的に短縮することができる。
【０１０９】
また、本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュール２００を少なくとも一つ以上含み得る。さらに、本発明によるバッテリーパックは、このようなバッテリーモジュール２００に加え、バッテリーモジュール２００を収納するためのパックケース、バッテリーモジュール２００の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
【０１１０】
そして、本発明によるバッテリーパックは、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することができる。即ち、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み得る。
【０１１１】
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。
【０１１２】
以上のように、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】
【０１１３】
本発明は、エンドフレームを備えたバッテリーモジュールに関する。また、本発明の複数のバッテリーモジュール及び電装部品を備えたバッテリーパック、及び前記バッテリーパックを備えた電子デバイス、またはエネルギー貯蔵システム、または自動車関連産業に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
２００    バッテリーモジュール
２３０    エンドフレーム
１００    セルアセンブリー
２３２    本体フレーム
１１０    二次電池
２３４Ｂ、２３４Ｃ    埋込固定部
１１１    電極リード
２３６    接合プレート
２２０    モジュールハウジング
２３７    本体部
２２５    固定突起
２３９    段差部
２３７ａ    固定ホール
【図１】
2020520062.tif 000003
【図２】
2020520062.tif 000004
【図３】
2020520062.tif 000005
【図４】
2020520062.tif 000006
【図５】
2020520062.tif 000007
【図６】
2020520062.tif 000008
【図７】
2020520062.tif 000009
【図８】
2020520062.tif 000010
【図９】
2020520062.tif 000011
【図１０】
2020520062.tif 000012
【図１１】
2020520062.tif 000013
【図１２】
2020520062.tif 000014
【図１３】
2020520062.tif 000015
【図１４】
2020520062.tif 000016
【国際調査報告】
2020520062.tif 000017
2020520062.tif 000018
2020520062.tif 000019
2020520062.tif 000020