JP2022515326A - バッテリーモジュール - Google Patents
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Abstract
本発明のバッテリーモジュールは、セル積層体を支持する下部プレートと、前記下部プレートの上面の内側方向へ折り曲げられた下端部を備え、前記セル積層体の前方及び後方に取り付けられるバスバーフレームと、前記下部プレートの上面に予め塗布される熱伝導性樹脂と、前記バスバーフレームの前記下端部の終端に備えられ、前記下部プレートの上面に載置されて前記熱伝導性樹脂の漏洩を阻むフェンス部材と、を含む。
Description
本発明は、パウチ型二次電池を含むバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、パウチ型二次電池のセルボディーの下端による放熱方式で冷却性能を確保することができるバッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーパック、並びに自動車に関する。
本出願は、２０１９年１１月２６日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１５３７０４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。
通常、二次電池は、外装材の形状により、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、に分類される。
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。
しかし、パウチ型二次電池は、通常、アルミニウムとポリマー樹脂のラミネートシートの電池ケースで包装されているため、機械的剛性が大きくなく、自ら積層状態を維持しにくい。そこで、複数のパウチ型二次電池を含んでバッテリーモジュールを構成するとき、二次電池を外部の衝撃などから保護し、動きを防止し、積層を容易にするために、ポリマー材質のカートリッジを用いる場合が多い。
カートリッジは、通常、中央部分が空いている四角のプレート形態で構成される場合が多く、この際、四つの辺部分がパウチ型二次電池の外周部を囲むように構成される。そして、このようなカートリッジは、バッテリーモジュールを構成するために複数個が積層された形態で用いられ、二次電池は、カートリッジが積層されたときにできる内部の空間に位置し得る。
ところが、カートリッジを用いてバッテリーモジュールを構成する場合、前記カートリッジを固定するためにボルトやベルトのようにこれらを相互に固定できる締結部品が必要である。したがって、従来のバッテリーモジュールの構成によれば、カートリッジや締結部品などを設けるのに追加費用がかかり、組立てが容易でなくて作業性が低下し得る。また、このようなカートリッジや締結部品などによってバッテリーモジュールの体積が大きくなってしまい、バッテリーモジュールを小型化するのに限界がある。
また、二次電池は、適正温度よりも高くなる場合、二次電池の性能が低下し得、ひどい場合は爆発や発火の危険もある。特に、複数のパウチ型二次電池を積層してバッテリーモジュールを構成する場合には、狭い空間で複数の二次電池から出てくる熱が合わせられてバッテリーモジュールの温度がさらに速く上がり得る。さらに、車両用のバッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの場合、直射日光によく露出し、夏季や砂漠地域のような高温条件に置かれ得る。したがって、複数の二次電池を用いてバッテリーモジュールを構成する場合、安定的かつ効果的な冷却性能を確保することは非常に重要であるといえる。
このため、最近は、バッテリーモジュールを構成するに際し、カートリッジを用いない代わり、複数の二次電池を相互に対向するように密着させ、これらを上下方向へ立てて構成したセル積層体をモジュールハウジングの底面に接着して固定する。この際、接着剤として熱伝導性に優れたＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を用いて二次電池セルの熱がその下面を通してモジュールハウジングの底面に伝達され、前記モジュールハウジングの底面にはヒートシンクを置いて、セル積層体を冷却している。
一方、このような従来技術によるバッテリーモジュールにも以下のような問題点が見つかる。即ち、既存に、モジュールハウジングの底面にＴＩＭを塗布した後にセル積層体を載置する過程で、セル積層体の重さ及び前記ＴＩＭの粘度によってＴＩＭがモジュールハウジングの前後方向へ漏れる問題がある。このような問題を防止するためにＴＩＭの塗布量を減らす場合、ＴＩＭの塗布領域の端部が二次電池のセルボディーの端部に到らなくなり、二次電池セルの両端における放熱が円滑にならず、その結果として二次電池セルの中央部と両端との温度偏差が大きくなり、セルの寿命及び性能が低下し得る。したがって、このような問題点を解決することができる方案が要求される。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、熱伝導性樹脂などのようなＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を下部プレートに塗布した後、その上にセル積層体を載置する過程において、熱伝導性樹脂が二次電池のセルボディーの下端全体を囲み、バッテリーモジュールの前方・後方へ漏れないように構成されたバッテリーモジュールを提供することを目的とする。
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。
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、上下方向へ立てられた形態で左右方向へ配列された複数個のパウチ型二次電池から構成されたセル積層体と、前記セル積層体の前方及び後方に取り付けられるバスバーフレームと、熱伝導性材質からなり、前記セル積層体の下部で前記セル積層体を支持する下部プレートと、前記下部プレートの上面に前記セル積層体が載置される前に予め塗布される熱伝導性樹脂と、前記下部プレートの前後方向における前記熱伝導性樹脂の外側に位置し、前記セル積層体を前記下部プレートに載置する過程で前記熱伝導性樹脂が前後方向へ漏れることを防止するように設けられたフェンス部材と、を含み得る。
前記バスバーフレームは、前記下部プレートの上面の内側方向へ折り曲げられて延びた下端部を備え、前記フェンス部材は、前記バスバーフレームの前記下端部の終端に備えられ、前記下部プレートの上面に載置されるように設けられ得る。
前記パウチ型二次電池は、パウチ外装材が電極組立体を囲むセルボディーと、前記セルボディーの外で前記パウチ外装材が熱溶着されて形成されたセルテラスと、を含み、前記フェンス部材は、前記セルボディーの外側に位置し得る。
前記フェンス部材は、前記セルテラスの一部が上下方向へ挿入可能に形成された挿入溝を備え得る。
前記フェンス部材は、前記セル積層体の幅方向の長さに対応する長さを有し、前記下部プレートの上面に塗布された熱伝導性樹脂の厚さよりも高い高さを有するように構成され得る。
前記熱伝導性樹脂は、接着性及び熱可塑性を有するものであり得る。
前記フェンス部材がフォーム（ｆｏａｍ）またはゴム材質からなるパッド形態で前記バスバーフレームの前記下端部に付着可能に設けられ得る。
前記セルテラスは、前記フェンス部材の上部に接触しないように一部が切り取られた形態で提供され得る。
前記バスバーフレームは、前記セル積層体の前方に装着される第１バスバーフレームと、前記セル積層体の後方に装着される第２バスバーフレームと、を含み、
前記フェンス部材は、前記第１バスバーフレームの下端部に備えられる第１フェンス部材と、前記第２バスバーフレームの下端部に備えられる第２フェンス部材と、を含み得る。
前記フェンス部材は、前記第１バスバーフレームの下端部に備えられる第１フェンス部材と、前記第２バスバーフレームの下端部に備えられる第２フェンス部材と、を含み得る。
前記下部プレートの上面で前記第１フェンス部材と前記第２フェンス部材との間に位置し、前記下部プレートの表面から突出し、前記下部プレートの左右方向へ延びるように設けられた樹脂隔離部材をさらに含み、前記熱伝導性樹脂は、前記樹脂隔離部材の両側に塗布され得る。
本発明の他の様態によれば、上述したバッテリーモジュールを一つ以上含むバッテリーパックが提供され得る。
本発明のさらに他の様態によれば、上述したバッテリーモジュールを一つ以上含む電気自動車が提供され得る。
本発明の一面によれば、熱伝導性樹脂などのようなＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を下部プレートに塗布した後、その上にセル積層体を載置する過程で、熱伝導性樹脂が二次電池のセルボディーの下端全体を囲むが、バッテリーモジュールの前方／後方へ漏れないようにすることができる。
これによって、熱伝導性樹脂によるセル積層体の固定性が向上でき、さらに、中央部分よりも相対的に温度の高い二次電池の電極リードに隣接した部分の熱伝達効率が向上することで、二次電池で領域ごとの温度差が減り、バッテリーモジュールの寿命及び性能が改善される。
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。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。
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り、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冷却構成を説明するための図であり、図３は、本発明の一実施例によるセル積層体、下部プレートの上面に備えられる熱伝導性樹脂、バスバーフレームに備えられるフェンス部材を示した図である。
図１～図３を参照すれば、本発明によるバッテリーモジュールは、セル積層体１０と、バスバーフレーム２０ａ、２０ｂと、モジュールハウジング３０と、熱伝導性樹脂４０と、フェンス部材５０ａ、５０ｂと、を含み得る。
セル積層体１０は、複数のパウチ型二次電池１１から構成された二次電池１１の集合体である。前記パウチ型二次電池１１は、上下方向（±Ｚ軸）へ立てられた形態で左右方向（±Ｙ）へ配列されて前記セル積層体１０を形成し得る。
前記パウチ型二次電池１１は、電極組立体と電解質、これらをパッケージングするためのパウチ外装材から構成され得る。
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。前記電極組立体は、当業界によく知られているので、詳しい説明を省略する。
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形態で構成され得る。特に、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、電極組立体と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。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１１の内部の構成要素や二次電池１１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と内部接着層との間に介在され得る。
また、パウチ外装材は、左側パウチシート及び右側パウチシートから構成され得、左側パウチシート及び右側パウチシートの少なくとも一つには、凹んだ形態の内部空間が形成され、収納部を構成し得る。そして、このようなパウチの収納部に電極組立体が収納され得る。左側パウチシート及び右側パウチシートの外周面には封止部が備えられ、このような封止部の内部接着層が相互に熱溶着することで、電極組立体が収容された収納部が密閉される。
一方、電極組立体の各電極板には電極タブが備えられ、一つ以上の電極タブが電極リード１１ｃと接続し得る。そして、電極リード１１ｃは、左側パウチシートと右側パウチシートとの封止部の間に介在されてパウチ外装材の外部に露出することで、二次電池１１の電極端子として機能できる。
以下、前記パウチ型二次電池１１において電極組立体が収納されている収納部、即ち、電極組立体がパウチ外装材で囲まれている部分をセルボディー１１ａと称し、パウチ外装材が熱溶着された封止部をセルテラス１１ｂと称する。
バスバーフレーム２０ａ、２０ｂは、セル積層体１０の前方に装着される第１バスバーフレーム２０ａと、前記セル積層体１０の後方に装着される第２バスバーフレーム２０ｂと、を含み得る。前記バスバーフレーム２０ａ、２０ｂは、ほぼセル積層体１０の前方または後方を覆い得る面積を有する板状体の形態で設けられ、板面に二次電池１１の電極リード１１ｃが前後方向へ挿入されて通過できるスロット２３が左右方向に形成され得る。
また、前記バスバーフレーム２０ａ、２０ｂの前面部には、金属プレート形態で設けられた複数個のバスバー２１が予め決められたパターンで備えられ得る。例えば、二つ以上の二次電池１１の正極リードを重ねて前記スロット２３を通じてバスバーフレーム２０ａ、２０ｂの後面部から前面部へ取り出し、その端部を折り曲げて前記バスバー２１に並んで接触させた後、溶接する。そして、他の二つ以上の二次電池１１の負極リードも同様の方式で同じ前記バスバー２１に溶接する。このような方式でセル積層体１０を構成する全ての二次電池１１を電気的に直列及び並列連結できる。
また、本発明によるバスバーフレーム２０ａ、２０ｂは、下部プレート３３の上面の内側方向へ折り曲げて延びた下端部２２ａ、２２ｂを備える。即ち、バスバーフレームの下端部２２ａ、２２ｂは、バスバーフレーム２０ａ、２０ｂとセル積層体１０を結合すれば、セルボディー１１ａの下端に隣接する部分まで水平に配置できる形態であり、前記セル積層体１０を下部プレート３３の上面に載置するとき、前記バスバーフレームの下端部２２ａ、２２ｂが下部プレート３３の上面に接触するように構成され得る。後述するが、このようなバスバーフレームの下端部２２ａ、２２ｂの終端にフェンス部材５０ａ、５０ｂが備えられ得る。
モジュールハウジング３０は、バッテリーモジュールの外観を形成する構成要素であって、セル積層体１０の上部をカバーする上部プレート３１と、セル積層体１０の左右側面部を覆う一対の側面プレート３２と、前記セル積層体１０の下部で前記セル積層体１０を支持する下部プレート３３と、前記バスバーフレーム２０ａ、２０ｂのバスバー２１が外部に露出しないようにするモジュール前方カバー３４と、モジュール後方カバー３５と、を含み得る。
このようなモジュールハウジング３０は、セル積層体１０及びバスバーフレーム２０ａ、２０ｂを外部衝撃などから保護する役割を果たす。したがって、モジュールハウジング３０は、剛性が確保できるようにスチールなどの金属材質から製作され得る。勿論、モジュールハウジング３０が必ずしも金属材質に限定されることではなく、剛性を有するものであれば、金属ではなくても良い。
特に、本発明によるバッテリーモジュールは、図２に示したように、モジュールハウジング３０の下部プレート３３の下面にヒートシンク１００を接触させてバッテリーモジュールの熱が外部に放出されるように、少なくとも前記モジュールハウジング３０の下部プレート３３は、熱伝導性材質から形成され得る。前記下部プレート３３の下面にヒートシンク１００を配置するときにも、これら構造物同士の表面粗度の差を相殺して熱接触抵抗を減らす目的で、これらの間にＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ，２００）を使い得る。
図３を参照すれば、前記下部プレート３３の上面には、接着性及び熱可塑性を有する熱伝導性樹脂４０が塗布され得る。セル積層体１０は、パウチ型二次電池１１が左右方向（±Ｙ軸）へ相互積層されるように配列され、各々のパウチ型二次電池１１は、下端部が下部プレート３３の上面に載置され得る。この際、パウチ型二次電池１１の下端部と下部プレート３３の上面との間に熱伝導性樹脂４０が介在され得る。即ち、下部プレート３３の上面に熱伝導性樹脂４０が予め塗布され、このような熱伝導性樹脂４０によってパウチ型二次電池１１と下部プレート３３とが相互に接着固定できる。
本発明のこのような構成によれば、パウチ型二次電池１１は、熱伝導性樹脂４０によって下部プレート３３に簡単に固定でき、従来のパウチ型二次電池１１を固定するためのボルトのような締結部品やカートリッジなどの構成要素をバッテリーモジュールに含ませなくてもよい。したがって、本発明のこのような面によれば、バッテリーモジュールの構造及び組立てが簡単になり、部品を減らすことができる。
また、パウチ型二次電池１１と下部プレート３３との距離を近くし、構成要素間の接触個数を減らすことで、パウチ型二次電池１１で生成された熱が下部プレート３３へより効果的に伝達されるようにすることができる。さらに、パウチ型二次電池１１と下部プレート３３との間の空間で空気層を排除または減少させることができるため、空気層による熱伝達の低下を防止することができる。
このような熱伝導性樹脂４０としては多様な熱伝導性接着剤を用い得る。例えば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールには、熱伝導性エポキシ接着剤、熱伝導性シリコーン接着剤、熱伝導性ウレタン接着剤などの多様な有機及び／または無機熱伝導性接着剤が採用され得る。
前記熱伝導性樹脂４０は、通常の接着剤に比べて熱伝導率が高いことから、パウチ型二次電池１１と下部プレート３３との間における熱伝達量及び熱伝達速度などをさらに高めることができる。したがって、下部プレート３３による二次電池１１の熱排出性能をより向上させることで、バッテリーモジュールの冷却性能をより改善することができる。
特に、本発明によるバッテリーモジュールは、前記下部プレート３３の上面に、その表面から所定の高さを有するように形成されたフェンス部材５０ａ、５０ｂを備える。前記フェンス部材５０ａ、５０ｂは、セル積層体１０の幅方向（±Ｙ軸）の長さに対応する長さを有し、前記下部プレート３３の上面に塗布された熱伝導性樹脂４０の厚さよりも高い高さを有するように設けられ得る。
このようなフェンス部材５０ａ、５０ｂは、下部プレート３３の上面において前記下部プレート３３の前後方向における熱伝導性樹脂４０の外側に位置し、セル積層体１０を前記下部プレート３３に載置する過程で前記熱伝導性樹脂４０が前後方向へ漏れることを防止する役割を果たす。
より具体的に、図３～図５を参照すれば、前記フェンス部材５０ａ、５０ｂは、前記第１バスバーフレーム２０ａの下端部に備えられる第１フェンス部材５０ａと、前記第２バスバーフレーム２０ｂの下端部に備えられる第２フェンス部材５０ｂと、を含み得る。
前記第１フェンス部材５０ａと第２フェンス部材５０ｂとは、例えば、衝撃吸収が可能なメモリーフォーム（Ｆｏａｍ）またはゴム材質から形成されたパッドであって、バスバーフレームの下端部２２ａ、２２ｂの終端に脱着可能に設けられ得る。しかし、本実施例とは異なり、前記第１フェンス部材５０ａ及び第２フェンス部材５０ｂを各々バスバーフレーム２０ａ、２０ｂと一体に形成することも可能である。
また、前記第１フェンス部材５０ａ及び前記第２フェンス部材５０ｂは、バッテリーモジュールの前後方向（Ｘ軸方向）におけるセルボディー１１ａの下端部の外側、即ち、セルテラス１１ｂの下端部の領域に位置するように構成され得る。
この場合、フェンス部材５０ａ、５０ｂがセルテラス１１ｂの下端部に干渉され得る。これに対し、本実施例によるフェンス部材５０ａ、５０ｂは、セルテラス１１ｂとの接触を避けるように、セルテラス１１ｂの下端部が上下方向へ挿入可能に形成された挿入溝５２を備える。
このようなフェンス部材５０ａ、５０ｂの挿入溝５２は、二次電池１１の個数だけ複数個が備えられる。セルテラス１１ｂは（図７参照）、電極リード１１ｃを重ねてバスバー２１に接触する目的で、前後方向（Ｘ軸）を基準で各々一定の角度へ折られた形態で延び得る。このようなセルテラス１１ｂの配列構造に合わせてフェンス部材５０ａ、５０ｂの本体を各々多様な角度に部分切開して挿入溝５２を形成し得る。
熱伝導性樹脂４０は、セル積層体１０を下部プレート３３に載置する過程で、その粘度による差はあるが、セル積層体１０の重さのため前後左右へ広がり得る。この際、図示していないが、左右方向（±Ｙ軸）は、モジュールハウジング３０を構成する側面プレート３２に遮られて熱伝導性樹脂４０の移動が制限される。しかし、前記フェンス部材５０ａ、５０ｂがないと仮定すると、熱伝導性樹脂４０が二次電池１１のセルボディー１１ａ部分から外れるほどに前後方向（±Ｘ軸）へ移動するようになると、セル積層体１０と下部プレート３３との接着固定性が弱くなり、ひいてはセルテラス１１ｂ部位またはバスバーフレーム２０ａ、２０ｂに悪影響を及ぼし得る。一方、セル積層体１０の重さによる熱伝導性樹脂４０の過度な広がり現象を考慮して初期の熱伝導性樹脂４０の塗布量を減少させると、逆にセルボディー１１ａの下端で熱伝導性樹脂４０と接触しない部分が発生するため、この場合はセル積層体１０の固定性が弱くなるだけでなく、熱伝導性も悪くなる。
したがって、前記のような状況を考慮して、本実施例は、図４のように、熱伝導性樹脂４０を、セル積層体１０において全体の二次電池１１のセルボディー１１ａの下端部の面積とほぼ同一であるか、または少し小さい面積だけ下部プレート３３の上面に塗布し、前記セル積層体１０を載置する過程で前記熱伝導性樹脂４０が前後方向（±Ｘ軸方向）へ移動しても、図５のように、前記第１フェンス部材５０ａ及び第２フェンス部材５０ｂに遮られてセルボディー１１ａの外へ漏れないようにする。
即ち、本発明のこのような構成によれば、セル積層体１０を下部プレート３３の上面に載置する過程で、前記セル積層体１０の重さによって熱伝導性樹脂４０が前後方向へ移動しても第１フェンス部材５０ａ及び第２フェンス部材５０ｂによってセルボディー１１ａの外側へ漏れなくなる。したがって、図６に示したように、熱伝導性樹脂４０がフェンス部材５０ａ、５０ｂに沿ってセルボディー１１ａの端部を囲む形態で硬化でき、最終的には前記熱伝導性樹脂４０がセルボディー１１ａの下端全体を完全に囲むので、二次電池１１と熱伝導性樹脂４０と下部プレート３３との間における熱伝達量が増加して冷却性能がさらに改善される。特に、相対的に温度の高い前記セルボディー１１ａの端部の熱が効果的に下部プレート３３に伝達されることによって、二次電池１１の領域ごとの温度差が減り、二次電池１１の寿命及び性能が向上できる。
続いて、下記の図面を参照して本発明の他の実施例を説明する。
図８は、本発明の他の実施例としてセルテラス１１ｂの一部が切り取られた二次電池１１を用いたバッテリーモジュールの主要構成を概略的に示した図であり、図９は、図８の二次電池１１のセルテラス１１ｂとその変形例を示した図である。
図面において、同じ部材符号は同じ部材を示し、同じ部材についての重複する説明は省略し、前述の実施例との相違点を中心にして説明する。
前述した実施例では、セルテラス１１ｂの下端部とフェンス部材５０ａ、５０ｂとの干渉を回避するために、フェンス部材５０ａ、５０ｂに挿入溝５２を構成したが、本実施例は、前記挿入溝５２を採用しない代わり、図８のように、セルテラス１１ｂの下端部を所定の形態で切り取ってフェンス部材５０ａ、５０ｂの上部に接触しないように構成した。前記セルテラス１１ｂの下端部は、フェンス部材５０ａ、５０ｂの形状に応じて図９の（ａ）のように丸く切り取るか、または図９の（ｂ）のように角形に切り取り得る。
このような本実施例によれば、セル積層体１０を下部プレート３３に載置するとき、一々セルテラス１１ｂの下端部をフェンス部材５０ａ、５０ｂの挿入溝５２に合わせて挿入しなければならない煩わしさと、セルテラス１１ｂの下端部に対するフェンス部材５０ａ、５０ｂの正位置を合わせにくいという短所があるが、このような短所を全て解消することができ、前述した実施例よりも容易かつ迅速に積層体１０とバスバーフレーム２０ａ、２０ｂとを結合することができる。また、フェンス部材５０ａ、５０ｂにおいて挿入溝５２を加工しなくてもよいので、フェンス部材５０ａ、５０ｂの構造が簡単になり、製作コストを節減することができる。
一方、本実施例と類似な方式として、セルテラス１１ｂの下端部を曲げるか、または折り畳んでフェンス部材５０ａ、５０ｂとの干渉を回避する方式を適用することもできる。
続いて、下記の図面を参照して本発明のさらに他の実施例を説明する。
続いて、下記の図面を参照して本発明のさらに他の実施例を説明する。
図１０及び図１１は、本発明のさらに他の実施例による下部プレート３３の上面とセル積層体１０の下端との間に介在される熱伝導性樹脂４０の分布を説明するための図であり、図１２は、図１１のＢ領域の拡大図である。
同様に、図面において同じ部材符号は同じ部材を示し、同じ部材についての重複する説明は省略し、前述の実施例との相違点を中心にして説明する。
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は、樹脂隔離部材６０をさらに含む。
樹脂隔離部材６０は、下部プレート３３の表面から突出して下部プレート３３の左右方向（±Ｙ軸）へ延びるように設けられ得る。前記樹脂隔離部材６０は、前述したフェンス部材５０ａ、５０ｂと類似なパッド形態で設けられ、下部プレート３３の中央に付着され得る。そして、本実施例において、熱伝導性樹脂４０は、前記樹脂隔離部材６０を基準にして両側に塗布され得る。
このような本実施例の構成によれば、前記樹脂隔離部材６０がセルボディー１１ａの中央部を支持して熱伝導性樹脂４０がセルボディー１１ａの下端に沿って前後方向（±Ｘ軸）へ均一に広がるように誘導できる。特に、パウチ型二次電池１１の特性上、セルボディー１１ａの中央部よりもセルボディー１１ａの端が縁部の温度が高いが、樹脂隔離部材６０をセルボディー１１ａの中央部に位置させることでセルボディー１１ａの端部からセルボディー１１ａの中央部への熱移動を遮断することができ、二次電池１１の領域ごとの相対的な温度差を減少させることができる。また、樹脂隔離部材６０が占める空間ほど熱伝導性樹脂４０の塗布量を減らすことができ、それによる費用節減の効果も奏する。
一方、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を一つ以上含み得る。また、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に加え、バッテリーモジュールを収納するためのパックケース、バッテリーモジュール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。
本発明によるバッテリーモジュールは、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、本発明によるバッテリーモジュールを含み得る。特に、電気自動車のようにバッテリーから駆動力を得る自動車の場合、バッテリーモジュールの冷却性能は非常に重要となる。したがって、このような自動車に本発明によるバッテリーモジュールが適用される場合、効果的な冷却性能によって安定的かつ安全なバッテリーモジュールを提供することができる。
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有する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。
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。
１０ 積層体、セル積層体
１１ 電極リード
１１ 二次電池、パウチ型二次電池
１１ａ セルボディー
１１ｂ セルテラス
２０ バスバーフレーム
２０ａ 第１バスバーフレーム
２０ｂ 第２バスバーフレーム
２１ バスバー
２２ａ、２２ｂ 下端部
２３ スロット
３０ モジュールハウジング
３１ 上部プレート
３２ 側面プレート
３３ 下部プレート
３４ モジュール前方カバー
３５ モジュール後方カバー
４０ 熱伝導性樹脂
５０ａ フェンス部材第１フェンス部材
５０ｂ フェンス部材、第２フェンス部材
５２ 挿入溝
６０ 樹脂隔離部材
１００ ヒートシンク
１１ 電極リード
１１ 二次電池、パウチ型二次電池
１１ａ セルボディー
１１ｂ セルテラス
２０ バスバーフレーム
２０ａ 第１バスバーフレーム
２０ｂ 第２バスバーフレーム
２１ バスバー
２２ａ、２２ｂ 下端部
２３ スロット
３０ モジュールハウジング
３１ 上部プレート
３２ 側面プレート
３３ 下部プレート
３４ モジュール前方カバー
３５ モジュール後方カバー
４０ 熱伝導性樹脂
５０ａ フェンス部材第１フェンス部材
５０ｂ フェンス部材、第２フェンス部材
５２ 挿入溝
６０ 樹脂隔離部材
１００ ヒートシンク
Claims (11)
- 上下方向へ立てられた形態で左右方向へ配列された複数個のパウチ型二次電池から構成されたセル積層体と、
前記セル積層体の前方及び後方に取り付けられるバスバーフレームと、
熱伝導性材質からなり、前記セル積層体の下部で前記セル積層体を支持する下部プレートと、
前記下部プレートの上面に前記セル積層体が載置される前に予め塗布される熱伝導性樹脂と、
前記下部プレートの前後方向における前記熱伝導性樹脂の外側に位置し、前記セル積層体を前記下部プレートに載置する過程で前記熱伝導性樹脂が前後方向へ漏洩されることを防止するように設けられたフェンス部材と、
を含み、
前記バスバーフレームは、前記下部プレートの上面の内側方向へ折り曲げられて延びた下端部を備え、
前記フェンス部材は、前記バスバーフレームの前記下端部の終端に備えられ、前記下部プレートの上面に載置されることを特徴とする、バッテリーモジュール。 - 前記パウチ型二次電池は、パウチ外装材が電極組立体を囲むセルボディーと、前記セルボディーの外で前記パウチ外装材が熱溶着されて形成されたセルテラスと、を含み、
前記フェンス部材は、前記セルボディーの外側に位置す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。 - 前記フェンス部材は、前記セルテラスの一部が上下方向へ挿入可能に形成された挿入溝を備えることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
- 前記フェンス部材は、前記セル積層体の幅方向の長さに対応する長さを有し、前記下部プレートの上面に塗布された熱伝導性樹脂の厚さよりも高い高さを有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
- 前記熱伝導性樹脂が、接着性及び熱可塑性を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
- 前記フェンス部材が、フォームまたはゴム材質からなるパッド形態で前記バスバーフレームの前記下端部に付着可能に設けられることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
- 前記セルテラスは、前記フェンス部材の上部に接触しないように一部が切り取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。
- 前記バスバーフレームは、前記セル積層体の前方に装着される第１バスバーフレームと、前記セル積層体の後方に装着される第２バスバーフレームと、を含み、
前記フェンス部材は、前記第１バスバーフレームの下端部に備えられる第１フェンス部材と、前記第２バスバーフレームの下端部に備えられる第２フェンス部材と、を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のバッテリーモジュール。 - 前記下部プレートの上面で前記第１フェンス部材と前記第２フェンス部材との間に位置し、前記下部プレートの表面から突出し、前記下部プレートの左右方向へ延びるように設けられた樹脂隔離部材をさらに含み、
前記熱伝導性樹脂は、前記樹脂隔離部材の両側に塗布されることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーモジュール。 - 請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。
- 請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、電気自動車。
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