JP2023528056A - 電池モジュールおよびそれを含む電池パック - Google Patents

電池モジュールおよびそれを含む電池パック Download PDF

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Abstract

本発明の一実施形態による電池モジュールは、電池セル積層体および前記電池セル積層体の前後面に取り付けられたバスバーフレームを含む第１セルブロックアセンブリおよび第２セルブロックアセンブリ；前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリを収容し、前後方が開放されたモジュールフレーム；前記第１セルブロックアセンブリの上側面および前後面、前記第２セルブロックアセンブリの上側面および前後面をカバーする上部プレートを含み、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリに取り付けられた前記バスバーフレームが互いに対向する方向に離隔するように配置され、前記上部プレートは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間および前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリ全体の前後方で前記モジュールフレームの底部と結合される。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２０年１０月１９日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１３５４４６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関し、より詳細には拡張型構造を有する電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。
二次電池はモバイル機器および電気自動車などの多様な製品群でエネルギ源として多くの関心を集めている。このような二次電池は化石燃料を使用する既存製品の使用に代える有力なエネルギ資源であって、エネルギ使用による副産物が発生しないため環境に優しいエネルギ源として脚光を浴びている。
最近、二次電池のエネルギ貯蔵源としての活用をはじめとする大容量二次電池構造に対する必要性が高まるにつれ、多数の二次電池が直列／並列に連結された電池モジュールを集合させたマルチモジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。
一方、複数の電池セルを直列／並列に連結して電池パックを構成する場合、少なくとも一つの電池セルからなる電池モジュールを構成し、このような少なくとも一つの電池モジュールを用いてその他構成要素を追加して電池パックを構成することが一般的な方法である。
このような電池モジュールは複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、電池セル積層体を収容するモジュールフレームおよび電池セル積層体の両側面をカバーする絶縁カバーおよびエンドプレートを含む。
従来には電池モジュールを構成する電池セル積層体の積層方向と垂直な方向に位置した前記電池セル積層体の前後面にバスバーフレームを取り付けた。また、バスバーフレームの外側面には絶縁カバーを付着して電池セル積層体およびバスバーフレームと外部との電気的連結を遮断させた。また、絶縁カバーの外側面にはエンドプレートを取り付けて電池セル積層体およびそれと連結された電装品を物理的に保護した。ただし、このように絶縁カバーおよびエンドプレートを別に備えて電池モジュールを製造する際には電池モジュールの構造が複雑になる。
一方、最近電気自動車に取り付けられる電池モジュールの場合、自動車内部での空間を効率よく活用するために多様な形態の電池モジュール構造が市場に登場しており、セルブロックの個数が増加することにより自動車内部の空間活用が可能な拡張型電池モジュール構造に対する需要が発生している。
この時、少なくとも２個以上のセルブロックを含む拡張型電池モジュール構造の場合は、従来のエンドプレートと絶縁カバーの構造を適用する場合、それぞれの電池セル積層体ごとに絶縁カバーおよびエンドプレートを別に備えなければならないこともあり、電池モジュールの重量が増加し、製造工程が長くなり、電池モジュール構造自体が複雑になる。
本発明が解決しようとする課題は、拡張型電池モジュールの構造が単純化される電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。
前記課題を実現するための本発明の一実施形態による電池モジュールは、電池セル積層体および前記電池セル積層体の前後面に取り付けられたバスバーフレームを含む第１セルブロックアセンブリおよび第２セルブロックアセンブリ；前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリを収容し、前後方が開放されたモジュールフレーム；前記第１セルブロックアセンブリの上側面および前後面、前記第２セルブロックアセンブリの上側面および前後面をカバーする上部プレートを含み、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリに取り付けられた前記バスバーフレームが互いに対向する方向に離隔するように配置され、前記上部プレートは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間、ならびに前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリ全体の前後方で、前記モジュールフレームの底部と結合される。
前記上部プレートの内側面に形成された絶縁フィルムをさらに含み得る。
前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリは、前記電池セル積層体の積層方向と垂直な方向に沿って配置され得る。
前記モジュールフレームの底部の下側には冷却プレートが位置し得る。
前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリと前記モジュールフレームの底部との間には熱伝導性樹脂層が形成され、前記熱伝導性樹脂層は、第１セルブロックアセンブリの前後側下端および第２セルブロックアセンブリの前後側下端にそれぞれ形成され得る。
前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間には第１結合部材が位置し、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリ全体の前後方には第２結合部材および第３結合部材が位置し、前記結合部材は、前記上部プレートと前記モジュールフレームとを結合させ得る。
前記上部プレートは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間に形成された間底部および前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリ全体の前後方に形成された前後端底部を含み、前記間底部は、前記モジュールフレームの底部と離隔し、前記第１結合部材は、前記間底部と前記モジュールフレームの底部とを連結して結合させ得る。
前記前後端底部は、前記モジュールフレームの底部と接し、前記第２結合部材および前記第３結合部材によって互いに結合され得る。
前記上部プレートの内側面に形成された絶縁フィルムをさらに含み、前記絶縁フィルムは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間で前記間底部と離隔して前記モジュールフレームの底部と接するように形成され得る。
本発明の他の一実施形態による電池パックは前記電池モジュールを含む。
実施形態によれば、拡張型電池モジュール構造で従来に使用されていたエンドプレートおよび絶縁カバー構造を除去することによって電池モジュールを軽量化させ、組立性が向上し、電池モジュールの製造単価を減らすことができ、部品数量の縮小による部品管理コストを節減できる効果を提供することができる。
本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されることができる。
本発明の一実施形態による電池モジュールを示す分解斜視図である。 図１の電池モジュールが組み立てられた様子を示す斜視図である。 図２を上側から見た上面図である。 本発明の一実施形態による上部プレートを示す斜視図である。 図２のＡ－Ａ部分であり、本発明の一実施形態による電池モジュールを示す断面図である。 比較例として従来の電池モジュールでエンドプレートが含まれた構造を示す図である。
以下で説明される実施形態は発明の理解を深めるために例示的に示すものであり、本発明はここで説明される実施形態とは異に多様に変形して実施できることを理解しなければならない。ただし、本発明を説明するにあたり関連する公知機能あるいは構成要素に係る具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明および具体的な図示を省略する。また、添付する図面は発明の理解を深めるために実際の縮尺のとおり図示されたものでなく一部構成要素の寸法を誇張して示す場合もある。
本出願で使用される第１、第２の用語は多様な構成要素を説明するために使用できるが、構成要素は用語によって限定されるべきではない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
また、本出願で使用される用語は単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、権利範囲を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含む。本出願で「含む」、「からなる」または「構成される」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせたものの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
以下、図１ないし図５を参照して、本発明の一実施形態による電池モジュールの構造について説明する。
図１は本発明の一実施形態による電池モジュールを示す分解斜視図である。図２は図１の電池モジュールが組み立てられた様子を示す斜視図である。図３は図２を上側から見た上面図である。図４は本発明の一実施形態による上部プレートを示す斜視図である。図５は図２のＡ－Ａ部分であり、本発明の一実施形態による電池モジュールを示す断面図である。
図１ないし図５を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュールは、電池セル積層体１１０および電池セル積層体１１０の前後面に取り付けられたバスバーフレーム１２０を含む第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００を収容して前後方が開放されたモジュールフレーム３００および第１セルブロックアセンブリ１００の上側面および前後面、第２セルブロックアセンブリ２００の上側面および前後面をカバーする上部プレート４００を含む。モジュールフレーム３００はＵ字型であり得る。
この時、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００は、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００に取り付けられたバスバーフレーム１２０が互いに対向する方向に離隔するように配置され、上部プレート４００は第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００の間、ならびに第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００全体の前後方でモジュールフレーム３００の底部と結合される。
本実施形態による電池セルは二次電池であって、パウチ型二次電池で構成されることができる。このような電池セルは複数で構成でき、複数の電池セルは相互電気的に接続されるように相互積層されて電池セル積層体１１０を形成することができる。複数の電池セルはそれぞれ電極組立体、セルケースおよび電極組立体から突出した電極リードを含み得る。
本発明の実施形態によれば、積層される電池セルの個数が従来に比べて多く増える大面積セルブロックで形成されることができる。大面積セルブロックは、既に一つのセルブロック内に概ね１２個～２４個の電池セルが積層された場合に備え、概ね３２個～４８個の電池セルが一つのセルブロック内に積層されて電池セル積層体１１０を構成する場合を含み得る。
モジュールフレーム３００は第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００を収容する。モジュールフレーム３００は底部３１０および両側面部３２０で形成され、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００全体の下面部および両側面部をカバーする。より詳細には、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００はバスバーフレームが互いに対向する方向に互いに離隔するように配置され、モジュールフレーム３００は第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００、ならびにその間の離隔空間まで収容する大きさで形成され、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００を収容し得る。この時、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００は電池セル積層体１１０の積層方向と垂直な方向に沿って配置される。
本実施形態によれば、上部プレート４００は第１セルブロックアセンブリ１００の上側面および前後面、第２セルブロックアセンブリ２００の上側面および前後面を一体でカバーするように複数の凹凸部が形成された形状を有することができる。上部プレート４００はバスバーフレーム１２０が位置した部分をすべてカバーするように形成され、同時に第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００の上面部をカバーするように形成されることができる。
図６は比較例として従来の電池モジュールでエンドプレートが含まれた構造を示す図である。
従来の電池モジュールは、大面積で形成された電池セル積層体１０、電池セル積層体１０を収容するモジュールフレーム２０、電池セル積層体１０の上面部をカバーする上部プレート３０、電池セル積層体１０の前後面をカバーするエンドプレート４０およびモジュールフレーム２０の底面下側に形成されたヒートシンク５０を含む。
この時、電池セル積層体１０を収容するモジュールフレーム２０以外にも上部面をカバーする上部プレート３０および前後面をカバーするエンドプレート４０が別に備えられて電池セル積層体１０のフレーム構造を形成した。ただし、エンドプレート４０構造の場合、図６に示すように、大面積で形成された電池セル積層体１０の一側面のすべてをカバーする大きさで形成され、一側に電池パックにマウンティングするためのモジュールマウンティング部４１が形成されているなど一定水準以上の強度が必要な付属構造を含んでおり、エンドプレート４０の重量が電池モジュールの総重量の相当部分を占める。また、モジュールフレーム２０以外にも上部プレート３０およびエンドプレート４０を別に設けなければならないので組み立て過程が複雑である問題があった。
また、本発明のように二つのセルブロックが配置された拡張型電池モジュール構造の場合は図６に示す単一セルブロックを含む電池モジュールに比べて電池モジュールの重量が相当になり、電池モジュールの構造が相対的に複雑になるので、電池モジュールの重量減少および構造単純化のためのコンパクト化された構造が必須として求められる実情である。
したがって、本実施形態によれば、一体に形成された上部プレート４００を用いて第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００のバスバーフレーム１２０が備えられた部分をカバーすることができる。これにより従来の電池モジュールに備えられていたエンドプレートを除去することができ、二つのセルブロックアセンブリの上面部および前後面部のすべてを上部プレート４００一つでカバーできるようになり、従来のエンドプレートが占めた重量を減少させて拡張型大面積電池モジュールの構造を単純化させることができる。
本実施形態によれば、図５に示すように上部プレート４００の内側面には絶縁フィルム５００が形成される。従来にはエンドプレートとバスバーフレームの間に絶縁カバーを追加配置する構造を採用し、絶縁カバーをバスバーフレームとエンドプレートの間に組み立てる工程が別に必要であった。したがって、本実施形態によれば、上部プレート４００の内側面に絶縁フィルム５００を付着させることによって上部プレート４００の組み立ての際絶縁フィルム５００も同時に電池モジュールに取り付けることができ、簡単な組み立て過程だけでも電池モジュールの絶縁性を確保することができる。
本実施形態によれば、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００とモジュールフレーム３００の底部３１０の間には熱伝導性樹脂層７００が形成される。熱伝導性樹脂層７００は第１セルブロックアセンブリ１００の前後側下端および第２セルブロックアセンブリ２００の前後側下端にそれぞれ形成される。熱伝導性樹脂層７００は第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００から発生する熱を外部に伝達する機能を行う。熱伝導性樹脂層はサーマルレジン（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｉｎ）を含み得る。
本実施形態によれば、モジュールフレーム３００の底部３１０の下側には冷却プレート６００が位置する。冷却プレート６００の内部には冷媒が流動することによって電池モジュールを冷却させる。冷媒の流路は冷却プレート６００と底部３１０の間に形成される。これにより、従来の別途のヒートシンクが設けられている冷却構造とは異なり底部３１０が冷媒流動通路の一部になるように冷媒が流動する構造を採用することによって電池モジュールの冷却性能が改善されて電池モジュールの軽量化を図ることができる。
上部プレート４００はモジュールフレーム３００の底部３１０と結合される。より詳細には、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００の間には第１結合部材４１０が位置し、第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００の全体の前後方には第２結合部材４２０および第３結合部材４３０が位置し、結合部材４１０，４２０，４３０は上部プレート４００とモジュールフレーム３００を結合させる。
上部プレート４００とモジュールフレーム３００の結合構造について詳細に調べると、上部プレート４００は第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００の間に形成された間底部４０１および第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００の全体の前後方に形成された前後端底部４０２，４０３を含み得る。この時、図５を参照すると、間底部４０１はモジュールフレーム３００の底部３１０と離隔し、第１結合部材４１０は間底部４０１とモジュールフレーム３００の底部３１０を連結して結合させ得る。
絶縁フィルム５００は第１セルブロックアセンブリ１００および第２セルブロックアセンブリ２００の間で間底部４０１と離隔してモジュールフレーム３００の底部３１０と接するように形成される。前後端底部４０２，４０３はモジュールフレーム３００の底部３１０と接し、第２結合部材４２０および第３結合部材４３０によって互いに結合される。
上部プレート４００の両端および中央部分にはモジュールフレーム３００と結合される底部が形成され、底部とモジュールフレーム３００の底部が接する部分は結合部材により結合されることによって上部プレート４００とモジュールフレーム３００が堅固に締結されることができる。同時に上部プレート４００およびモジュールフレーム３００の間に位置した二つのセルブロックアセンブリを物理的に保護することができる。
前述した電池モジュールは電池パックに含まれ得る。電池パックは、本実施形態による電池モジュールを一つ以上集めて電池の温度や電圧などを管理する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）と冷却装置などを追加してパッキングした構造であり得る。
前記電池パックは多様なデバイスに適用することができる。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用できるが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールを使用できる多様なデバイスに適用可能であり、これもまた本発明の権利範囲に属する。
以上では本発明の好ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該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多様な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別に理解されるべきではない。
１００ 第１セルブロックアセンブリ
１１０ 電池セル積層体
１２０ バスバーフレーム
２００ 第２セルブロックアセンブリ
２１０ 電池セル積層体
２２０ バスバーフレーム
３００ モジュールフレーム
３１０ モジュールフレーム底部
３２０ モジュールフレーム両側面部
４００ 上部プレート
４０１ 間底部
４０２ 前端底部
４０３ 後端底部
４１０ 第１結合部材
４２０ 第２結合部材
４３０ 第３結合部材
５００ 絶縁フィルム
６００ 冷却プレート
７００ 熱伝導性樹脂層

Claims (10)

  1. 電池セル積層体および前記電池セル積層体の前後面に取り付けられたバスバーフレームを含む第１セルブロックアセンブリおよび第２セルブロックアセンブリ；
    前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリを収容し、前後方が開放されたモジュールフレーム；
    前記第１セルブロックアセンブリの上側面および前後面、前記第２セルブロックアセンブリの上側面および前後面をカバーする上部プレートを含み、
    前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリに取り付けられた前記バスバーフレームが互いに対向する方向に離隔するように配置され、
    前記上部プレートは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間、ならびに前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリ全体の前後方で、前記モジュールフレームの底部と結合される、電池モジュール。
  2. 前記上部プレートの内側面に形成された絶縁フィルムをさらに含む、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリは、前記電池セル積層体の積層方向と垂直な方向に沿って配置される、請求項１または２に記載の電池モジュール。
  4. 前記モジュールフレームの底部の下側には冷却プレートが位置する、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  5. 前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリと前記モジュールフレームの底部との間には熱伝導性樹脂層が形成され、前記熱伝導性樹脂層は、第１セルブロックアセンブリの前後側下端および第２セルブロックアセンブリの前後側下端にそれぞれ形成される、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  6. 前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間には第１結合部材が位置し、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリ全体の前後方には第２結合部材および第３結合部材が位置し、前記結合部材は、前記上部プレートと前記モジュールフレームとを結合させる、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
  7. 前記上部プレートは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間に形成された間底部、ならびに前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリ全体の前後方に形成された前後端底部を含み、
    前記間底部は、前記モジュールフレームの底部と離隔し、前記第１結合部材は、前記間底部と前記モジュールフレームの底部とを連結して結合させる、請求項６に記載の電池モジュール。
  8. 前記前後端底部は、前記モジュールフレームの底部と接し、前記第２結合部材および前記第３結合部材によって互いに結合される、請求項７に記載の電池モジュール。
  9. 前記上部プレートの内側面に形成された絶縁フィルムをさらに含み、
    前記絶縁フィルムは、前記第１セルブロックアセンブリおよび前記第２セルブロックアセンブリの間で前記間底部と離隔して前記モジュールフレームの底部と接するように形成された、請求項７または８に記載の電池モジュール。
  10. 請求項１～９のいずれか一項による電池モジュールを含む、電池パック。
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US9601733B2 (en) * 2015-03-16 2017-03-21 Thunder Power Hong Kong Ltd. Battery pack of electric vehicle, electric vehicle chassis and method for replacing battery modules
KR102065098B1 (ko) * 2016-08-12 2020-01-10 주식회사 엘지화학 프레임의 구조가 개선된 배터리 모듈 및 이를 위한 프레임 어셈블리
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