KR101297176B1 - 신규한 구조의 전지모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, (a) 전기적으로 연결된 둘 이상의 전지셀들 또는 단위모듈들이 상하 방향으로 적층되어 있는 전지셀 적층체; (b) 상기 전지셀 적층체의 일측면 단부 전체와 상단 및 하단의 일부 부위를 감싸고 있는 제 1 하우징; 및 (c) 상기 전지셀 적층체의 타측면 단부 전체와 상단 및 하단의 나머지 부위를 감싸고 있는 제 2 하우징;를 포함하고 있고, 상기 제 1 하우징과 제 2 하우징의 상호 결합을 위한 체결구는 측면방향에서 상기 체결구에 체결부재를 삽입할 수 있는 구조로 형성된 수평 체결구인 전지모듈을 제공한다.

Description

신규한 구조의 전지모듈 {Battery Module Having Novel Structure}
본 발명은 신규한 구조의 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 전기적으로 연결된 둘 이상의 전지셀들 또는 단위모듈들이 상하 방향으로 적층되어 있는 전지셀 적층체; (b) 상기 전지셀 적층체의 일측면 단부 전체와 상단 및 하단의 일부 부위를 감싸고 있는 제 1 하우징; 및 (c) 상기 전지셀 적층체의 타측면 단부 전체와 상단 및 하단의 나머지 부위를 감싸고 있는 제 2 하우징;를 포함하고 있고, 상기 제 1 하우징과 제 2 하우징의 상호 결합을 위한 체결구는 측면방향에서 상기 체결구에 체결부재를 삽입할 수 있는 구조로 형성된 수평 체결구인 전지모듈에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용된다.
전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
한편, 종래의 전지모듈은 전지셀들을 측면방향으로 배열하여 전지셀 적층체를 구성한 후 전지셀 적층체를 하부 케이스에 장착한 후 상부 케이스를 하부 케이스와 결합하는 구조로 구성되어 있으므로, 전지셀 적층체의 크기를 측면으로 증가시킬 수는 있으나 전지셀 적층체의 높이를 높일 수 없는 문제점이 있다.
또한, 하부 케이스에 전지셀 적층체를 장착한 후 상부 케이스를 하부 케이스와 결합하기 위한 툴링 방향이 상부에서 하부로 형성되어 있으므로, 접근성 문제로 인해 전지모듈을 길이 방향으로 배열할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 전지셀들을 상하방향으로 적층한 상태로 모듈화하여, 소망하는 전지모듈의 장착 높이에 따라 전지셀들의 개수를 조정함으로써 유연하게 전지모듈을 구성할 수 있고, 전지모듈을 길이 방향으로 배열이 가능하도록 툴링 방향을 변경한 구조의 전지모듈에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지모듈의 장착 높이에 따라 전지셀 적층체의 높이를 유연하게 구성할 수 있고, 소망하는 전지팩의 용량 및 출력에 따라 다수의 전지모듈들을 길이 방향으로 배열할 수 있는 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은,
(a) 전기적으로 연결된 둘 이상의 전지셀들 또는 단위모듈들이 상하 방향으로 적층되어 있는 전지셀 적층체;
(b) 상기 전지셀 적층체의 일측면 단부 전체와 상단 및 하단의 일부 부위를 감싸고 있는 제 1 하우징; 및
(c) 상기 전지셀 적층체의 타측면 단부 전체와 상단 및 하단의 나머지 부위를 감싸고 있는 제 2 하우징;
을 포함하고 있고,
상기 제 1 하우징과 제 2 하우징의 상호 결합을 위한 체결구는 측면방향에서 상기 체결구에 체결부재를 삽입할 수 있는 구조로 형성된 수평 체결구로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은 체결구가 측면방향에서 체결구에 체결부재를 삽입할 수 있는 구조로 형성된 수평 체결구이므로, 툴링을 수평 방향으로 수행할 수 있어서 툴링 방향과 관련한 접근성 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
또한, 전지셀들 또는 단위모듈들이 상하 방향으로 적층되어 있어서 전지모듈을 장착하는 디바이스의 공간에 따라 전체적인 전지모듈의 높이를 가변적으로 조절할 수 있고, 냉매가 전지셀들 또는 단위모듈들의 사이에 형성된 공간으로 흐를 수 있으므로 전지모듈들을 길이 방향으로 배열하여 냉매의 유동 공간을 콤팩트하게 구성할 수 있다.
이러한 전지모듈을 제조하는 과정은, 예를 들어, 단위모듈 내부 또는 단위모듈 상호간의 전지셀들에서 전기적 연결 부위의 적어도 일부가 직렬로 연결되어 있으며, 전지셀들을 그것의 전극단자들이 상호 인접하도록 배열한 상태에서 상기 전극단자들을 결합시킨 뒤, 소정의 단위로 셀 커버에 의해 감쌈으로써 다수의 단위모듈들을 제조할 수 있다. 이러한 제조과정은 일부 순서가 변경될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 다수의 단위모듈들을 각각 제조한 후 단위모듈간 전기적 접속을 행할 수도 있다.
전극단자들이 상호 연결되어 있고 높은 밀집도로 적층된 상기 전지셀 적층체는 조립식 체결구조로 결합되는 좌우 분리형의 제 1 및 제 2 하우징에 수평 방향으로 장착된다. 따라서, 전지셀 적층체를 제 1 및 제 2 하우징에 장착한 후 제 1 및 제 2 하우징을 상호 조립하게 된다.
상기 수평 체결구는 바람직하게는 전지모듈의 정면과 후면에서 제 1 하우징과 제 2 하우징에 각각 형성되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 체결부재를 전지모듈의 정면에서 후면 방향으로 제 1 하우징과 제 2 하우징의 수평 체결구에 연속적으로 삽입함으로써 제 1 하우징과 제 2 하우징의 결합을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 제 1 하우징 및/또는 제 2 하우징에는 전지모듈을 소정의 공간 또는 디바이스 상에 장착하기 위한 체결구가 형성되어 있고, 상기 체결구는 상부방향에서 체결부재를 삽입할 수 있는 구조로 형성된 수직 체결구일 수 있다.
따라서, 체결부재를 상부 방향에서 제 1 하우징 및/또는 제 2 하우징의 수직 체결구에 삽입함으로써 차량과 같은 디바이스에 용이하게 장착할 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 수직 체결구는 제 1 하우징과 제 2 하우징의 바닥면으로부터 소정의 이격 거리를 가지고 제 1 하우징과 제 2 하우징의 전면 및 후면으로부터 돌출된 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 수직 체결구의 형성 위치는 전지모듈이 장착되는 공간의 형상 또는 위치에 따라 달라질 수 있으며, 상기 소정 공간은, 구체적으로, 차체 프레임의 하부, 차량 시트의 하부, 또는 휠들 사이의 공간일 수 있다.
상기 전지셀은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀 적층체는 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 둘 이상의 단위모듈로 이루어져 있고, 상기 단위모듈은,
전극단자들이 직렬 또는 병렬로 상호 연결되어 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및
상기 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버;
를 포함하는 구조로 구성될 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 전지셀 적층체는 전지셀들이 직렬 및 병렬로 연결되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 구조에서, 병렬 연결은 전지셀들의 전극단자들을 직접 연결한 구조이고, 직렬 연결은 전지셀들의 전극단자들을 버스 바로 연결한 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 병렬 연결에서 전극단자들의 직접 연결은 초음파 용접에 의해 달성될 수 있다.
한편, 상기 제 1 하우징 또는 제 2 하우징에는 한 쌍의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 구조에서, 외부 입출력 단자에 연결하기 위한 외부 입출력 단자 연결용 버스 바가 전지셀 적층체 중 최외각 전지셀의 단자에 구비되어 있는 구조일 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 외부 입출력 단자 연결용 버스 바는 전지셀 적층체의 최외각 전극단자와 전기적으로 접속되는 전극단자 접속부와 제 1 하우징 또는 제 2 하우징의 외부 입출력 단자와 연결되는 입출력 단자 접속부로 이루어져 있고, 상기 입출력 단자 접속부는 전극단자 접속부에 대해 측면방향으로 연장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 구조의 하나의 예로서, 상기 외부 입출력 단자는 상향 돌출된 구조로 제 1 하우징 또는 제 2 하우징에 형성되어 있고, 상기 입출력 단자 접속부는 내측으로 만입된 구조로 형성되어 있으며, 상기 입출력 단자 접속부의 만입 구조에 외부 입출력 단자가 삽입되는 구조로 외부 입출력 단자 연결용 버스 바와 외부 입출력 단자의 전기적 연결이 달성될 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 외부 입출력 단자는 제 2 하우징의 일측 상부에 장착되어 있는 제 1 외부 입출력 단자와, 제 2 하우징의 대향측 하부에 장착되어 있는 제 2 외부 입출력 단자로 이루어져 있고,
상기 외부 입출력 단자 연결용 버스 바는 전지셀 적층체의 상단에 위치한 전지셀의 전극단자와 접속되어 있고 상기 제 1 외부 입출력 단자와 접속되는 제 1 버스 바와, 전지셀 적층체의 하단에 위치한 전지셀의 전극단자와 접속되어 있고 상기 제 2 외부 입출력 단자와 접속되는 제 2 버스 바로 이루어져 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 구조에서 제 2 버스 바는 제 1 버스 바보다 상대적으로 길이가 긴 구조일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지모듈은, 상기 제 2 하우징의 하부 케이스의 전면부와 후면부 상의 공간에 각각 삽입되어 장착되는 센싱부들과 상기 센싱부들을 연결하는 도전부로 구성된 센싱 부재를 추가로 포함하고 있는 구조일 수 있다.
상기 제 1 하우징 및 제 2 하우징의 내면에는 전지셀 또는 단위모듈의 외주면이 삽입되기 위한 다수의 장착홈들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지모듈은 전체적으로 콤팩트한 구조를 가지며, 많은 수의 부재들을 사용하지 않고도 구조적으로 안정한 기계적 체결과 전기적 접속을 이룰 수 있다. 또한, 소정의 단위들, 예를 들어, 4개, 6개, 8개, 10개 등의 전지셀들 또는 단위모듈들로 전지모듈을 구성함으로써, 전지모듈을 필요한 수만큼 한정된 공간내에 효과적으로 장착할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 중대형 전지팩을 제공한다.
하나의 바람직한 예에서, 중대형 전지팩은 전지모듈들이 측면 및/또는 후면 방향으로 배열되어 있고, 전지모듈들의 외부 입출력 단자들은 케이블에 의해 연결되어 있는 구조일 수 있다.
한편, 상기 전지모듈들은 각각 전압 센싱부재와 전지모듈용 온도 측정센서를 포함하고 있는 구조로 이루어져 있어서, 전압 및 온도의 지나친 상승을 감지하여 이를 제어함으로써, 전지모듈의 발화 또는 폭발을 미연에 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 전지모듈용 온도 측정센서는, 예를 들어, 써미스터일 수 있고, 전지모듈용 온도 측정센서의 상단부는 제 1 하우징의 관통구 좌측 또는 제 2 하우징의 관통구 우측으로 돌출되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 차량에 대한 전지모듈의 장착 위치에 따라 전지모듈용 온도 측정센서를 제 1 하우징 또는 제 2 하우징의 관통구에 선택적으로 장착할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 상기 전지팩의 구조에서, 전압 센싱부재들과 전지모듈용 온도 측정센서들은 각각 와이어링 하니스에 의해 BMS(Battery Management System)에 연결되어 있어서, BMS는 전압 센싱부재들로부터 전송된 전압 검출값과 온도 측정센서들로부터 전송된 온도 측정값을 가지고 전지팩을 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 중대형 전지팩은 소망하는 출력 및 용량에 따라 전지모듈들을 조합하여 제조될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 전지셀들 또는 단위모듈들이 상하 방향으로 적층되어 있고, 수평 체결구가 제 1 하우징과 제 2 하우징에 형성되어 있으므로, 전지모듈의 장착 높이에 따라 전지셀 적층체의 높이를 유연하게 구성할 수 있고, 소망하는 전지팩의 용량 및 출력에 따라 다수의 전지모듈들을 길이 방향으로 배열할 수 있다.
도 1은 전지모듈에 장착되는 판상형 전지셀의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 3은 도 2의 전지모듈의 분해 사시도이다;
도 4는 도 3의 전지모듈에서 전지셀 적층체의 확대 사시도이다;
도 5는 도 3의 전지모듈에서 제 1 하우징의 확대 사시도이다;
도 6은 도 3의 전지모듈에서 제 2 하우징의 확대 사시도이다;
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 사시도들이다.
도 9는 도 8의 냉각구조를 나타내는 평면 모식도이다;
도 10은 도 8의 전기적 연결을 나타내는 평면 모식도이다;
도 11은 도 8의 전압 센싱부재 연결을 나타내는 평면 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 단위모듈에 장착되는 하나의 예시적인 판상형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 판상형 전지셀(10)은 두 개의 전극리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14b)과 상단부(14a) 및 하단부(14c)를 부착시킴으로써 전지셀(10)이 만들어진다. 외장부재(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14b)과 상단부 및 하단부(14a, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14b)은 상하 외장부재(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(14a)와 하단부(14c)에는 전극리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨 구조로 구성되어 있다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지모듈의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 전지모듈에서 전지셀 적층체의 확대 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지모듈(700)은 전지셀 적층체(200), 제 1 하우징(300), 및 제 2 하우징(400)으로 구성되어 있다.
전지셀 적층체(200)는 전기적으로 연결된 6개의 단위모듈들(208)이 상하 방향으로 적층되어 있다.
제 1 하우징(300)은 전지셀 적층체(200)의 일측면 단부 전체와 상단 및 하단의 일부 부위를 감싸고 있고, 제 2 하우징(400)은 전지셀 적층체(200)의 타측면 단부 전체와 상단 및 하단의 나머지 부위를 감싸고 있다.
수평 체결구(310)는 제 1 하우징(300)과 제 2 하우징(400)의 상호 결합을 위해 측면방향에서 체결부재(320)를 삽입할 수 있도록 구성되어 있고, 전지모듈(700)의 정면과 후면에서 제 1 하우징(300)과 제 2 하우징(400)에 각각 형성되어 있다.
제 1 하우징(300)과 제 2 하우징(400)에는 전지모듈(700)을 소정의 공간 또는 디바이스 상에 장착하기 위해 상부방향에서 체결부재(320)를 삽입할 수 있도록 수직 체결구(330)가 형성되어 있고, 한 쌍의 외부 입출력 단자(402, 404)가 형성되어 있다.
도 4를 도 3과 함께 참조하면, 전지셀 적층체(200)는 6개의 단위모듈들(208)로 구성되어 있고, 각각의 단위모듈(208)은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 2개의 판상형 전지셀들(220)로 구성되어 있다.
구체적으로, 단위모듈(208)은 전극단자들이 직렬과 병렬로 상호 연결되어 있고, 전극단자들의 연결부(204)가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 2개의 전지셀들(220), 및 전지셀들(220)의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체(200)의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버(210)로 구성되어 있다.
전지셀 적층체(200)는 전지셀들(220)이 직렬 및 병렬로 연결되어 있는 구조로서, 병렬 연결은 전지셀들(220)의 전극단자들을 직접 연결한 구조로 이루어져 있고, 직렬 연결은 전지셀들(220)의 전극단자들을 버스 바(202)로 연결한 구조로 이루어져 있다.
또한, 제 2 하우징(400)의 외부 입출력 단자들(402, 404)에 연결하기 위한 외부 입출력 단자 연결용 버스 바들(205, 206)이 전지셀 적층체(200) 중 최외각 전지셀의 전극단자와 전기적 연결되어 있다.
외부 입출력 단자 연결용 버스 바들(205, 206)은 전지셀 적층체(200)의 최외각 전극단자와 전기적으로 접속되는 전극단자 접속부(214)와 제 2 하우징(400)의 외부 입출력 단자들(402, 404)과 연결되는 입출력 단자 접속부(212)로 이루어져 있고, 입출력 단자 접속부(212)는 전극단자 접속부(214)에 대해 측면방향으로 연장되어 있다.
외부 입출력 단자들(402, 404)은 상향 돌출된 구조로 제 2 하우징(400)에 형성되어 있고, 입출력 단자 접속부(212)는 내측으로 만입된 구조로 형성되어 있으며, 입출력 단자 접속부(212)의 만입 구조에 외부 입출력 단자들(402, 404)이 삽입되는 구조로 외부 입출력 단자 연결용 버스 바들(205, 206)과 외부 입출력 단자들(402, 404)의 전기적 연결이 달성된다.
또한, 외부 입출력 단자들(402, 404)은 제 2 하우징(400)의 일측 상부에 장착되어 있는 제 1 외부 입출력 단자(402)와, 제 2 하우징(400)의 대향측 하부에 장착되어 있는 제 2 외부 입출력 단자(404)로 이루어져 있다.
외부 입출력 단자 연결용 버스 바는, 전지셀 적층체(200)의 상단에 위치한 전지셀의 전극단자와 접속되어 있고 제 1 외부 입출력 단자(402)와 접속되는 제 1 버스 바(205)와, 전지셀 적층체(200)의 하단에 위치한 전지셀의 전극단자와 접속되어 있고 제 2 외부 입출력 단자(404)와 접속되는 제 2 버스 바(206)로 이루어져 있다.
제 2 버스 바(206)의 길이(D)는 제 1 버스 바(205)의 길이(d)보다 긴 구조로 형성되어 있다.
도 5에는 도 3의 전지모듈에서 제 1 하우징의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 도 3의 전지모듈에서 제 2 하우징의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 4와 함께 참조하면, 센싱부들과 센싱부들을 연결하는 도전부로 구성된 센싱 부재(도시하지 않음)가 제 2 하우징(400)의 전면부와 후면부 상의 공간에 각각 삽입되어 장착되어 있다.
또한, 제 1 하우징(300) 및 제 2 하우징(400)의 내면에는 단위모듈(208)의 외주면이 삽입되기 위한 다수의 장착홈들(406)이 형성되어 있다.
도 7 및 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 사시도들이 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 도 7의 전지팩(800)은 6개의 단위모듈들이 직렬 연결되어 있는 전지모듈들(702) 8개와 10개의 단위모듈들이 직렬 연결되어 있는 전지모듈들(710) 4개가 측면 및 후면 방향으로 배열되어 있어서, 전체적으로 88개의 단위모듈들이 직렬 연결되어 있는 구조(88S)로 이루어져 있다
또한, 각각의 전지모듈들(702, 710)은 2개씩 인접하여 한 쌍을 이루고 있다.
도 8의 전지팩(900)은 6개의 단위모듈들이 직렬 연결되어 있는 전지모듈들(702) 16개가 측면 및 후면 방향으로 배열되어 있어서, 전체적으로 96개의 단위모듈들이 직렬 연결되어 있는 구조(96S)로 이루어져 있다
도 9에는 도 8의 냉각구조를 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 냉매는 전지팩(900)의 우측 단부에서 유입되어 전지팩(900)의 단위모듈들 사이를 통과한 후 전지팩(900)의 중앙에 있는 유로(902)를 통해 좌측 단부로 배출된다.
따라서, 전지모듈들(702) 2개가 측면으로 인접하여 배열되더라도 상하방향으로 적층된 단위모듈들 사이의 공간을 통해 냉매가 유동하므로, 전체적으로 전지팩(900)의 냉각구조를 콤팩트하게 구성한다.
도 10에는 도 8의 전기적 연결을 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.
도 10을 참조하면, 전지팩(900)은 전지모듈들(702)이 측면(a)과 후면(b) 방향으로 배열되어 있고, 전지모듈들(702)의 외부 입출력 단자들은 케이블(904)에 의해 전기적 연결되어 있다.
도 11에는 도 8의 전압 센싱부재 연결을 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.
도 11을 참조하면, 전지모듈들(702)은 각각 전압 센싱부재(908)를 포함하고 있고, 전압 센싱부재들(908)은 각각 와이어링 하니스(906)에 의해 BMS(904)에 연결되어 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. (a) 전기적으로 연결된 둘 이상의 전지셀들 또는 단위모듈들이 상하 방향으로 적층되어 있는 전지셀 적층체;
    (b) 상기 전지셀 적층체의 일측면 단부 전체와 상단 및 하단의 일부 부위를 감싸고 있는 제 1 하우징; 및
    (c) 상기 전지셀 적층체의 타측면 단부 전체와 상단 및 하단의 나머지 부위를 감싸고 있는 제 2 하우징;
    를 포함하고 있고,
    상기 제 1 하우징과 제 2 하우징의 상호 결합을 위한 체결구는 측면방향에서 상기 체결구에 체결부재를 삽입할 수 있는 구조로 형성된 수평 체결구이고, 상기 제 1 하우징 및 제 2 하우징의 내면에는 전지셀 또는 단위모듈의 외주면이 삽입되기 위한 다수의 장착홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 체결구는 전지모듈의 정면과 후면에서 제 1 하우징과 제 2 하우징에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징, 또는 제 2 하우징, 또는 제 1 하우징 및 제 2 하우징에는 전지모듈을 소정의 공간 또는 디바이스 상에 장착하기 위한 체결구가 형성되어 있고, 상기 체결구는 상부방향에서 체결부재를 삽입할 수 있는 구조로 형성된 수직 체결구인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 적층체는 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 둘 이상의 단위모듈로 이루어져 있고, 상기 단위모듈은,
    전극단자들이 직렬 또는 병렬로 상호 연결되어 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및
    상기 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버;
    를 포함하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 적층체는 전지셀들이 직렬 및 병렬로 연결되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 병렬 연결은 전지셀들의 전극단자들을 직접 연결한 구조로 이루어져 있고, 상기 직렬 연결은 전지셀들의 전극단자들을 버스 바로 연결한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징 또는 제 2 하우징에는 한 쌍의 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자에 연결하기 위한 외부 입출력 단자 연결용 버스 바가 전지셀 적층체 중 최외각 전지셀의 단자에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자 연결용 버스 바는 전지셀 적층체의 최외각 전극단자와 전기적으로 접속되는 전극단자 접속부와 제 1 하우징 또는 제 2 하우징의 외부 입출력 단자와 연결되는 입출력 단자 접속부로 이루어져 있고, 상기 입출력 단자 접속부는 전극단자 접속부에 대해 측면방향으로 연장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자는 상향 돌출된 구조로 제 1 하우징 또는 제 2 하우징에 형성되어 있고, 상기 입출력 단자 접속부는 내측으로 만입된 구조로 형성되어 있으며, 상기 입출력 단자 접속부의 만입 구조에 외부 입출력 단자가 삽입되는 구조로 외부 입출력 단자 연결용 버스 바와 외부 입출력 단자의 전기적 연결이 달성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자는 제 2 하우징의 일측 상부에 장착되어 있는 제 1 외부 입출력 단자와, 제 2 하우징의 대향측 하부에 장착되어 있는 제 2 외부 입출력 단자로 이루어져 있고,
    상기 외부 입출력 단자 연결용 버스 바는 전지셀 적층체의 상단에 위치한 전지셀의 전극단자와 접속되어 있고 상기 제 1 외부 입출력 단자와 접속되는 제 1 버스 바와, 전지셀 적층체의 하단에 위치한 전지셀의 전극단자와 접속되어 있고 상기 제 2 외부 입출력 단자와 접속되는 제 2 버스 바로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 버스 바는 제 1 버스 바보다 상대적으로 길이가 긴 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 하우징의 전면부와 후면부 상의 공간에 각각 삽입되어 장착되는 센싱부들과 상기 센싱부들을 연결하는 도전부로 구성된 센싱 부재를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  15. 삭제
  16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 단위체로 사용하여 제조되는 고출력 대용량의 전지팩.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 전지팩은 전지모듈들이 측면, 또는 후면, 또는 측면 및 후면 방향으로 배열되어 있고, 전지모듈들의 외부 입출력 단자들은 케이블에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 전지모듈들은 각각 전압 센싱부재와 전지모듈용 온도 측정센서를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전압 센싱부재들과 전지모듈용 온도 측정센서들은 각각 와이어링 하니스에 의해 BMS(Battery Management System)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 전원인 것을 특징으로 하는 전지팩.
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