KR101382011B1 - 이차 전지팩 - Google Patents

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Abstract

파우치 전지를 적층하는 것만으로도 이웃하는 파우치 전지 사이에 공랭식 유로를 형성하여 추가적인 방열 장치가 필요없이 파우치 전지에서 발생하는 열을 방열하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 이차 전지 셀이 포함되어 있는 파우치 전지;와 상기 파우치 전지가 삽입되는 파우치 케이스;와 상기 파우치 케이스가 삽입되는 모듈 케이스;와 상기 모듈 케이스가 복수개 연결되어 형성되는 모듈식 컨테이너;와 상기 모듈식 컨테이너의 측면에 연결되는 방열 커버;와 상기 모듈식 컨테이너의 상부에 위치하여 상기 파우치 전지의 극성 탭들을 연결하고 상기 파우치 전지의 전압을 측정하는 센싱 보드; 및 상기 모듈식 컨테이너와 상기 센싱 보드의 상부에 위치하여 외부의 충격으로부터 상기 파우치 전지와 상기 센싱 보드를 보호하고 상기 파우치 전지의 동작 상태를 표시하는 상부 커버;를 포함하는 이차 전지팩이 제공된다.

Description

이차 전지팩{Secondary battery pack}
본 발명은 이차 전지팩에 대한 것으로, 특히 리튬 전지셀을 파우치로 구성하여 파우치 전지를 만들고 이를 모듈식으로 구성된 케이스에 삽입하고 모듈 케이스를 복수개 연결하여 모듈식으로 구성된 컨테이너를 가지는 이차 전지팩에 대한 것이다.
최근에는 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
파우치형 전지는 일반적으로 사용자에 따라 요구되는 크기의 출력을 얻기 위해 여러개의 전지가 모듈로 구성되어 사용된다.
종래에는 파우치형 전지를 적층하여 전지 모듈을 구성하고, 그 모듈을 사용자의 요구에 맞게 밀폐된 컨테이너를 이용하여 내부에 배치하여 사용하였다. 이러한 종래의 전지 모듈은 각각의 전지의 일 측면이 서로 맞닿음으로써 전지 사이에 열이 응축되어 방열에 취약하다는 단점이 존재하였다.
종래에는 이러한 방열에 취약한 구조를 개선하기 위한 방안으로, 전지 사이에 적층구조 밖으로 돌출되는 방열판을 삽입하여 열을 외부로 배출하는 기술을 이용하였다.
그러나 이러한 방법은 추가적인 장치가 필요하므로 제품의 체적 증가, 중량 증가 및 생산비용 상승이라는 단점이 존재하였다.
따라서 종래에는 이러한 방열에 취약한 구조를 개선하기 위한 다른 방안으로, 다수의 전지가 적층된 전지모듈을 밀폐된 하우징에 기립하여 배치하고, 일측면의 상부로부터 강제로 유입된 냉매를 하우징 상부에서 하부로 수직으로 유동시켜, 다른 일측면의 하부로 냉매를 배출시켜 전지에서 발생하는 열을 방열하는 기술을 이용하였다.
그러나 이러한 종래의 기술 역시 방열을 위한 추가적인 장치가 필요하고 방열을 위해 이용하는 냉매의 흐름이 하우징 상부에서 하부로 이동하는 구조이기 때문에 냉매의 흐름이 원활하지 못하다는 단점이 존재하였다.
또한 종래에는 컨테이너가 단일 케이스로 구성되어 필요한 용량의 전지를 사용하는 경우에는 각기 다른 사이즈의 컨테이너를 사용해야 한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 파우치 전지를 적층하는 것만으로도 이웃하는 파우치 전지 사이에 공랭식 유로를 형성하여 추가적인 방열 장치가 필요없이 파우치 전지에서 발생하는 열을 방열하는 것이 목적이다.
본 발명의 또 다른 목적은 필요에 따라 파우치 전지를 포함하는 모듈 케이스를 연결하는 것만으로도 원하는 전압 및 원하는 사이즈의 배터리 컨테이너를 이용할 수 있는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 이차 전지 셀이 포함되어 있는 파우치 전지;와 상기 파우치 전지가 삽입되는 파우치 케이스;와 상기 파우치 케이스가 삽입되는 모듈 케이스;와 상기 모듈 케이스가 복수개 연결되어 형성되는 모듈식 컨테이너;와 상기 모듈식 컨테이너의 측면에 연결되는 방열 커버;와 상기 모듈식 컨테이너의 상부에 위치하여 상기 파우치 전지의 극성 탭들을 연결하고 상기 파우치 전지의 전압을 측정하는 센싱 보드; 및 상기 모듈식 컨테이너와 상기 센싱 보드의 상부에 위치하여 외부의 충격으로부터 상기 파우치 전지와 상기 센싱 보드를 보호하고 상기 파우치 전지의 동작 상태를 표시하는 상부 커버;를 포함하는 이차 전지팩이 제공된다.
여기서, 상기 파우치 케이스는 사각형의 창틀 모양의 좌측 케이스 및 우측 케이스를 포함하는 하나의 세트로 구성되어, 상기 좌측 케이스의 상부틀과 상기 우측 케이스의 상부틀 사이에 상기 파우치 전지의 상부 실링부가 삽입되고 상기 좌측 케이스의 하부틀과 상기 우측 케이스의 하부틀 사이에 상기 파우치 전지의 하부 실링부가 삽입되고, 상기 좌측 케이스와 상기 우측 케이스의 측부의 틀은 상기 파우치 전지의 측부 실링부의 일부만을 밀착하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 모듈 케이스는 상기 파우치 케이스가 슬라이딩 방식으로 끼워지는 구조를 가지는 'ㄷ'자 모양의 제1 모듈 케이스; 및 상기 제1 모듈 케이스의 개방된 부분을 커버하는 제2 모듈 케이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 파우치 케이스의 측면 폭이 상기 모듈 케이스의 측면 폭 보다 작아서 상기 파우치 케이스가 상기 모듈 케이스에 삽입되고 상기 모듈 케이스가 복수개 연결되어 상기 모듈식 컨테이너를 형성하는 경우에 상기 파우치 케이스 사이에는 상기 파우치 전지에서 발생되는 열을 식히는 공랭식 유로가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 방열 커버는 방열에 용이한 금속 재질 또는 엔지니어링 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 센싱 보드는 내부에 상기 극성 탭들을 연결하는 PCB(Printed Circuit Board) 및 상기 파우치 전지의 상기 전압/전류을 측정하는 전압/전류 측정 회로 또는 상기 파우치 전지의 온도를 측정하는 온도 측정센서가 포함되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 상부 커버의 내측에 형성된 홈에 부착되고 상기 센싱 보드의 상부에 위치하여 상기 파우치 전지의 전압, 전류 및 온도를 측정 또는 제어하는 밸런싱 보드를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 모듈식 컨테이너는 모듈식 연결 구조로 각각의 모듈이 서로 끼움식 구조 또는 파이프 결합형 구조로, 상기 모듈 케이스에 형성되어 있는 구멍을 통해서 상기 파이프가 끼워져서 상기 모듈 케이스가 연결되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 상부 커버는 상기 파우치 전지의 상기 전압과 상기 전류 및 상기 온도 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하고, BMS(Battery Management System)을 포함하거나 외부 장치와 연결되는 통신용 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 모듈식 컨테이너를 고정하는 받침대를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 모듈식 컨테이너를 이용하므로 다양한 사이즈의 배터리를 손쉽게 이용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 추가적인 발명 장치가 필요없이 파우치 전지에서 생성되는 열을 효과적으로 배터리 외부로 방출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 파우치 전지의 동작 상태를 표시부를 통해 손쉽게 알 수 있는 효과가 있다.
또한, 외부의 시스템이나 BMS 를 통해 배터리 상태를 검사 및 전지보호 및 열적제어를 할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일실시예로 본 발명의 이차 전지팩의 분해 사시도이다.
도2는 본 발명의 일실시예로 본 발명의 파우치 전지를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명이 일실시예로 파우치 전지모듈의 사시도이다.
도4는 본 발명의 일실시예로 파우치 전지모듈의 분해 사시도이다.
도5는 본 발명의 일실시예로 파우치 케이스의 측면도이다.
도6은 본 발명의 일실시예로 모듈 케이스의 사시도이다.
도7은 본 발명의 일실시예로 모듈 케이스에 파우치 전지모듈이 삽입되는 것을 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너의 사시도이다.
도9는 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너에 형성되는 공랭식 유로의 구조를 도시한 도면이다.
도10은 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너에 방열 커버가 연결되는 것을 나타낸 사시도이다.
도11은 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너를 결합하는 방법을 도시한 도면이다.
도12는 본 발명의 일실시예로 센싱 보드를 연결한 것을 도시한 도면이다.
도13은 본 발명의 일실시예로 상부 커버에 밸런싱 보드을 연결하는 것을 도시한 도면이다.
도14는 본 발명의 일실시예로 상부 커버의 사시도이다.
도15는 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너를 고정하는 받침대를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예로 본 발명의 이차 전지팩의 분해 사시도이다.
본 발명의 이차 전지팩은 파우치 전지모듈(20)이 모듈 케이스(300)에 삽입되고 이것이 복수개 연결된 모듈식 컨테이너(30)와 모듈식 컨테이너의 양 사이드 측을 커버하는 방열커버400)와 센싱보드(500) 및 상부커버(700)로 크게 구성되어 있다.
파우치 전지모듈(20)은 파우치 전지(100)에 파우치 케이스(200)가 부착되어 형성된 것으로 도3에서 도5를 통해 상세히 설명하기로 한다.
모듈 케이스(300)는 파우치 전지모듈(20)이 삽입되는 구조로 모듈케이스가 복수개 연결되어 모듈식 컨테이너(30)를 형성하게 된다.
방열커버(400)는 모듈식 케이스의 양 측면을 커버하는 방열판으로 열의 발산을 위해서 금속의 재질 또는 중량 및 비용 감소를 위해 엔지니어링 플라스틱으로도 형성될 수 있다.
센싱보드(500)는 파우치 전지(100)의 전압/전류 및 온도를 각각 측정하고 파우치 전지의 각각의 탭을 연결하는 기능을 수행한다.
상부커버(700)는 모듈식 컨테이너의 상부를 커버하는 기능을 수행하고 전압, 전류 및 온도와 같은 파우치 전지의 대한 동작 상태를 표시하는 표시부를 포함하여 구성된다. 또한 소형 BMS(Battery Management System)을 포함하여 구성될 수도 있다. 또한 외부 시스템이나 외부의 BMS(Battery Management System)와 연결되는 통신용 연결부를 더 포함하는 구성될 수 있다.
도2는 본 발명의 일실시예로 본 발명의 파우치 전지를 나타낸 도면이다.
파우치 전지(100)는 예 를들어 리튬과 같은 이차 전지 셀을 포함하는 파우치형태의 전지로 도2에 도시된 바와 같이 이차 전지 셀이 내장되어 있는 부분(110)과 파우치가 실링되어 있는 부분(120)과 이차 전지 셀의 극성을 나타내고 탭(130,140)으로 구성된다.
이차 전지 셀이 내장되어 있는 부분(110)은 파우치가 실링되어 있지 않은 부분으로 내부에 이차 전지 셀이 포함되어 있다.
파우치가 실링되어 있는 부분(120)은 파우치 전지의 외측부를 의미하며 접착제와 같은 접착재료를 이용하여 파우치가 실링되어 있어 내부의 전지셀이 외부와 격리될 수 있도록 한다.
탭(130,140)은 이차 전지 셀을 연결하여 필요한 전압을 가진 배터리를 형성하기 위한 극성부에 해당한다.
도3은 본 발명이 일실시예로 파우치 전지모듈의 사시도이다.
파우치 전지모듈(20)은 상술한 바와 같이 파우치 전지(100) 및 파우치 전지(100)가 삽입되어 있는 파우치 케이스(200)를 포함한 것을 일컫는다.
파우치 전지모듈(20)은 모듈 케이스(300)에 잘 삽입될 수 있는 구조로 형성되어 있다. 예를 들어 모듈 케이스(300)에 슬라이딩 방식으로 삽입될 수 있다.
도4는 본 발명의 일실시예로 파우치 전지모듈의 분해 사시도이다.
파우치 케이스(200)는 사각형의 창틀 모양의 좌측 케이스 및 우측 케이스를 포함하는 하나의 세트로 구성되어, 그 사이에 파우치 전지(100)가 삽입되어 파우치 전지모듈(20)을 형성한다.
파우치 케이스(200)는 네모난 창틀 모양으로 중간에 뚫어진 부분에 파우치 전지(100)의 이차 전지 셀이 내장되어 있는 부분(110)이 위치한다. 그리고 외곽의 창틀에 해당되는 부분은 파우치 전지(100)의 실링부(120)을 둘러싸고 있다.
즉, 파우치 케이스(200)는 사각형의 창틀 모양으로 상부의 틀(210) 및 하부의 틀(230)의 일부분(211,231)이 각각 파우치 전지(100)의 상부 및 하부 실링부를 밀착하도록 형성되며, 측부의 틀(220)의 일부분은 파우치 전지(100)의 측부 실링부의 일부만을 밀착하도록 형성된다.
보다 상세히 설명하면, 좌측 케이스의 상부틀과 우측 케이스의 상부틀 사이에 파우치 전지(100)의 상부 실링부가 삽입되고 좌측 케이스의 하부틀과 우측 케이스의 하부틀 사이에 파우치 전지의 하부 실링부가 삽입되고, 좌측 케이스와 우측 케이스의 측부의 틀은 파우치 전지(100)의 측부 실링부의 일부만을 밀착하도록 형성된다.
도5는 본 발명의 일실시예로 파우치 케이스의 측면도이다.
파우치 케이스(200)는 도5에 도시된 바와 같이 측부의 틀(220)의 중간 부분이 파우치 전지(100)의 측면 실링부를 밀착하는 구조를 가지고 있어 중간이 오목한 구조(225)를 가지게 된다. 도5에 도시된 바와 같이 파우치 케이스(200)를 구성하는 이유는 파우치 전지(100)에 기계적인 안정성을 주면서도 파우치 전지(100)의 많은 부분을 외부로 노출시켜 열의 발산이 잘되도록 하기 위함이다.
즉, 파우치 케이스(200)의 하나의 셋트를 서로 밀착하여 부착하게 되면, 상부의 틀(210) 및 하부의 틀(230)의 일부분(211,231)이 각각 서로 밀착되어 연결되므로 기계적인 안정성을 가지게 되고 측부에 형성된 오목한 홈(225)를 통해서 파우치 전지(100)에서 발생되는 열을 보다 더 잘 발산할 수 있게 된다.
파우치 케이스(200)는 강화 플라스틱과 같은 절연 재질 또는 에노다이징(anodizing) 처리를 한 알루미늄으로도 형성된다.
도6은 본 발명의 일실시예로 모듈 케이스의 사시도이다.
본 발명의 모듈 케이스(300)는 파우치 케이스(200)가 슬라이딩 방식으로 끼워지는 구조를 가지는 'ㄷ'자 모양의 제1 모듈 케이스와 제1 모듈 케이스의 개방된 부분을 커버하는 제2 모듈 케이스(350)를 포함하여 구성된다.
제1 모듈 케이스는 상부틀(310), 측부틀(320) 및 하부틀(330)로 구성된다.
상부틀(310)은 중간에 파우치 케이스(200)의 상부의 틀(210)의 일부분(211)이 슬라이딩 방식으로 끼워질 수 있도록 홈이 형성되어 있다.
또한 하부틀(330) 역시, 중간에 파우치 케이스(200)의 하부의 틀(230)의 일부분(231)이 슬라이딩 방식으로 끼워질 수 있도록 홈이 형성되어 있다.
제1 모듈 케이스의 측부틀(320) 및 제2 모듈 케이스(350)는 파우치 케이스(200)의 측부의 틀(220)과 유사한 구조를 가지고 있어 파우치 전지모듈(20)이 삽입되는 경우에 파우치 전지(100)에서 발생되는 열을 보다 더 잘 발산할 수 있도록 한다.
모듈 케이스(300)는 도6에 도시된 바와 같이 모듈 케이스(300)가 복수개 연결되어 모듈식 컨테이너(30)을 형성하는 경우에 각각의 모듈 케이스를 파이프로 연결하기 위한 연결 구멍(311,331,351,352)이 형성되어 있다.
모듈 케이스(300)는 강도가 높고 산화가 방지되는 강화 플라스틱과 같은 재질로 형성할 수 있다.
도7은 본 발명의 일실시예로 모듈 케이스에 파우치 전지모듈이 삽입되는 것을 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이 모듈 케이스(300)의 상부틀(310)과 하부틀(330)에 각각 형성되어 있는 홈을 통해 파우치 전지모듈(20)이 슬라이딩 방식으로 삽입된다.
도7에는 파우치 전지모듈(20)이 화살표 방향으로 슬라이딩 되어 모듈 케이스(300)에 삽입되는 것을 나타나 있다.
도8은 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너의 사시도이다.
상술한 바와 같이 모듈식 컨테이너(30)는 모듈 케이스(300)가 복수개 연결되어 형성된다.
본 발명의 모듈식 컨테이너(30)의 특징은 모듈식으로 구성되므로 필요한 전압에 따라 컨테이너를 손쉽게 구성할 수 있다는 장점이 있다.
예를 들어 파우치 전지(100)의 개당 전압이 약 3.6V 라고 할 때, 필요한 차량용 배터리 전압이 약 28.8V 라고 하면, 8개의 파우치 전지모듈(20)을 연결하는 구성으로 모듈식 컨테이너를 구성할 수 있다. 또한, 필요한 차량용 배터리 전압이 약 14.4V 라고 하면, 4개의 파우치 전지모듈(20)을 연결하는 구성으로 모듈식 컨테이너를 구성하여 필요한 UPS(Uninterruptible Power Supply), ESS(Energy Storage System)용 배터리 또는 차량용 배터리를 구성할 수 있다.
따라서 필요한 UPS, ESS 또는 차량용 배터리의 전압에 따라 별도의 컨테이너를 만들 필요 없이 필요한 모듈 케이스(300) 수만을 연결하여 원하는 용도의 배터리 전압을 가지는 컨테이너를 만들 수 있다.
도9는 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너에 형성되는 공랭식 유로의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 모듈식 컨테이너(30)에 파우치 전지모듈(20)을 삽입하면 도9에 도시된 바와 같이 이웃하는 파우치 전지모듈(20) 사이에 빗금친 공간이 형성되는데 이것이 공랭식 유로이다.
보다 상세히 설명하면, 모듈 케이스(300)의 폭을 도면에 도시된 바와 같이 A라고 하고, 파우치 전지모듈(20)의 폭을 B라고 하면, 이웃하는 파우치 전지모듈(20) 간에는 폭이 C 만큼의 공간(도9에 빗금친 공간을 의미한다)이 형성된다.
즉, 모듈 케이스(300)의 측면 폭(A)이 파우치 케이스(200)의 측면 폭(B) 보다 작아서 파우치 케이스(200)가 모듈 케이스(300)에 삽입되고, 모듈 케이스(300)가 복수개 연결되어 모듈식 컨테이너(30)를 형성하면, 이웃하는 파우치 케이스(200) 사이에는 파우치 전지(100)에서 발생되는 열을 식히는 공랭식 유로(C)가 형성된다.
도9에는 이웃하는 파우치 전지모듈(20) 사이에 형성되는 빗금친 공간인 공랭식 유로를 각각 화살표로 표시하고 있다.
도10은 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너에 방열 커버가 연결되는 것을 나타낸 사시도이다.
모듈식 컨테이너(30)의 양측면을 형성하는 모듈 케이스(300)의 상부틀(310)과 하부틀(330)에는 방열 커버(400)를 연결하기 위한 연결돌기(312, 332)가 각각 형성되어 있어 이를 통해 방열 커버가 부착된다. 예를 들어 도10에 도시된 바와 같이 방열 커버(400)는 슬라이딩 방식으로 모듈 컨테이너(30)의 양 측면에 각각 부착될 수 있다.
방열 커버(400)는 파우치 전지(100)에서 발생되는 열을 외부로 잘 전달할 수 있는 금속 또는 중량 및 체적이 적게 나가는 절연물질(예를 들어 엔지니어링 플라스틱)로 구성된다.
도11은 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너를 결합하는 방법을 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이 모듈식 컨테이너(30)는 모듈 케이스(300)에 형성되어 있는 연결 구멍(311,331,351,352)을 통해 파이프(360)가 체결되어 연결된다. 또는 도면에 표시되어 있지는 않으나 각각의 모듈이 서로 끼움식 구조로 연결될 수 있다. 이를 위해서 서로 접하는 모듈 케이스(300)의 면들 중 하나의 면은 볼록한 구조를 가지고 있고 다른 면에는 오목한 구조가 형성되어 있어 서로 접하는 경우에 볼록한 구조와 오목한 구조가 서로 끼움식으로 연결된다.
도12는 본 발명의 일실시예로 센싱 보드를 연결한 것을 도시한 도면이다.
본 발명은 모듈식 컨테이너(30)의 상부에 위치하여 파우치 전지(100)의 극성 탭(130,140)들을 연결하고 파우치 전지(100)의 전압을 측정하는 센싱 보드(500)를 포함한다.
센싱 보드(500)의 내부에는 각각의 전지 탭을 연결하는 PCB가 위치한다. 또한 파우치 전지(100)의 전압 또는 온도를 측정할 수 있는 측정회로가 포함되어 있다. 온도 센싱은 별도의 커넥터를 통해 각각의 파우치 전지(100)와 연결되어 온도를 측정할 수 있다. 여기서 온도 측정 센서로 필름 타입의 온도 센서를 이용할 수도 있다.
도13은 본 발명의 일실시예로 상부 커버에 밸런싱 보드을 연결하는 것을 도시한 도면이다.
본 발명의 이차 전지팩은 상부 커버(700)의 내측에 형성된 홈(750)에 부착되어 센싱 보드(500)의 상부에 위치하여 파우치 전지(100)의 전압/전류 및 온도를 측정하는 밸런싱 보드(600)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해서 밸런싱 보드(600)에는 전압/전류 및 온도를 측정하는 회로장치 및 측정된 값을 통해 전압/전류 및 온도를 제어하는 제어장치가 더 포함되어 있을 수 있다.
여기서, 파우치 전지(100)의 전압, 전류 및 온도는 센싱 보드(500)에서 측정될 수도 있고 밸런싱 보드(600)에서 측정될 수도 있다. 만일 센싱 보드(500)에서 파우치 전지(100)의 전압, 전류 및 온도를 모두 측정하는 경우에는 밸런싱 보드(600)는 생략될 수 있다. 또한 둘 다 구성할 수도 있으며 이러한 경우에는 데이터 커넥터를 통해서 센싱 보드(500)와 밸런싱 보드(600)가 연결된다.
도14는 본 발명의 일실시예로 상부 커버의 사시도이다.
본 발명의 이차 전지팩은 모듈식 컨테이너(30)와 센싱 보드(500)의 상부에 위치하여 외부의 충격으로부터 파우치 전지(100)와 센싱 보드(500)를 보호하고 파우치 전지(100)의 동작 상태를 표시하는 상부 커버(700)를 포함한다.
상부 커버(700)에는 배터리의 각 극성을 나타내는 터미널(710,720)이 형성되어 있고 터미널(710,720) 주변에는 각 터미널의 극성을 표시하는 극성 표시가 되어 있다.
또한, 상부 커버(700)에는 파우치 전지(100)의 전압, 전류 및 온도를 표시하는 표시부(730)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상부 커버(700)에는 외부 시스템 또는 BMS(Battery Management System)와 연결되는 통신용 연결부(740)를 더 포함할 수 있다.
도15는 본 발명의 일실시예로 모듈식 컨테이너를 고정하는 받침대를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이차 전지팩은 모듈식 컨테이너(30)를 고정하는 받침대(800)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
20 : 파우치 전지모듈
30 : 모듈식 컨테이너
100 : 파우치 전지
200 : 파우치 케이스
300 : 모듈 케이스
400 : 방열 커버
500 : 센싱 보드
600 : 밸런싱 보드
700 : 상부 커버
800 : 받침대

Claims (10)

  1. 이차 전지 셀이 포함되어 있는 파우치 전지;
    상기 파우치 전지가 삽입되는 파우치 케이스;
    상기 파우치 케이스가 삽입되는 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스가 복수개 연결되어 형성되는 모듈식 컨테이너;
    상기 모듈식 컨테이너의 측면에 연결되는 방열 커버;
    상기 모듈식 컨테이너의 상부에 위치하여 상기 파우치 전지의 극성 탭들을 연결하고 상기 파우치 전지의 전압을 측정하는 센싱 보드;를 포함하고 있고,
    상기 모듈 케이스는 상기 파우치 케이스가 슬라이딩 방식으로 끼워지는 구조를 가지는 'ㄷ'자 모양의 제1 모듈 케이스; 및
    상기 제1 모듈 케이스의 개방된 부분을 커버하는 제2 모듈 케이스;로 구성되어,
    별도의 외부 케이스를 구성하지 않아도 상기 모듈 케이스를 필요한 수만큼 연결하여 원하는 사이즈의 전지팩을 구성하는 이차 전지팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스는 사각형의 창틀 모양의 좌측 케이스 및 우측 케이스를 포함하는 하나의 세트로 구성되어, 상기 좌측 케이스의 상부틀과 상기 우측 케이스의 상부틀 사이에 상기 파우치 전지의 상부 실링부가 삽입되고 상기 좌측 케이스의 하부틀과 상기 우측 케이스의 하부틀 사이에 상기 파우치 전지의 하부 실링부가 삽입되고, 상기 좌측 케이스와 상기 우측 케이스의 측부의 틀은 상기 파우치 전지의 측부 실링부의 일부만을 밀착하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스의 측면 폭이 상기 모듈 케이스의 측면 폭 보다 작아서 상기 파우치 케이스가 상기 모듈 케이스에 삽입되고 상기 모듈 케이스가 복수개 연결되어 상기 모듈식 컨테이너를 형성하는 경우에 상기 파우치 케이스 사이에는 상기 파우치 전지에서 발생되는 열을 식히는 공랭식 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방열 커버는 방열에 용이한 금속 재질 또는 엔지니어링 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 보드는 내부에 상기 극성 탭들을 연결하는 PCB(Printed Circuit Board) 및 상기 파우치 전지의 전압/전류을 측정하는 전압/전류 측정 회로 또는 상기 파우치 전지의 온도를 측정하는 온도 측정센서가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모듈식 컨테이너와 상기 센싱 보드의 상부에 위치하여 외부의 충격으로 부터 상기 파우치 전지와 상기 센싱 보드를 보호하고 상기 파우치 전지의 동작 상태를 표시하는 상부 커버;를 더 포함하고 있으며,
    상기 상부 커버의 내측에 형성된 홈에 부착되고 상기 센싱 보드의 상부에 위치하여 상기 파우치 전지의 전압, 전류 및 온도를 측정 또는 제어하는 밸런싱 보드를 더 포함하는 이차 전지팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모듈식 컨테이너는 모듈식 연결 구조로 각각의 모듈이 서로 끼움식 구조 또는 파이프 결합형 구조로, 상기 모듈 케이스에 형성되어 있는 구멍을 통해서 상기 파이프가 끼워져서 상기 모듈 케이스가 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 상부 커버는 상기 파우치 전지의 상기 전압과 상기 전류 및 상기 온도 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하고, BMS(Battery Management System)을 포함하거나 외부 장치와 연결되는 통신용 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모듈식 컨테이너를 고정하는 받침대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11247572B2 (en) 2016-12-05 2022-02-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Removable battery component carrier, battery system including removable battery component carrier, and vehicle including battery system
US11355804B2 (en) 2016-12-05 2022-06-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Removable battery component carrier, battery system including removable battery component carriers and vehicle including the battery system

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101805757B1 (ko) 2013-08-23 2017-12-07 주식회사 엘지화학 전면에 bms의 통신단자가 돌출되어 있는 전지모듈 어셈블리
KR101658587B1 (ko) * 2013-08-28 2016-09-21 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩
KR101658589B1 (ko) * 2013-09-30 2016-09-30 주식회사 엘지화학 메탈 pcb를 포함하는 전지모듈
US10770762B2 (en) 2014-05-09 2020-09-08 Lg Chem, Ltd. Battery module and method of assembling the battery module
US10084218B2 (en) 2014-05-09 2018-09-25 Lg Chem, Ltd. Battery pack and method of assembling the battery pack
US9960465B2 (en) 2015-07-30 2018-05-01 Lg Chem, Ltd. Battery pack
PL3373358T3 (pl) 2015-12-18 2021-05-31 Lg Chem, Ltd. Pakiet akumulatorowy
JP6594435B2 (ja) * 2015-12-18 2019-10-23 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーモジュール
CN114421062B (zh) * 2016-12-06 2024-04-12 Sk新能源株式会社 二次电池模块
KR102302274B1 (ko) * 2017-07-13 2021-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102381760B1 (ko) 2017-11-27 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 연결 보드 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20210017275A (ko) * 2019-08-07 2021-02-17 주식회사 엘지화학 상부 냉각 방식 배터리 팩
KR102388157B1 (ko) * 2021-11-15 2022-04-20 덕양산업 주식회사 적층형 배터리셀에 대한 가압구조를 갖는 배터리모듈
KR102413270B1 (ko) * 2021-11-17 2022-06-28 덕양산업 주식회사 개폐형 커버구조를 갖는 배터리모듈
KR102383202B1 (ko) * 2021-11-17 2022-04-11 덕양산업 주식회사 일체형 다중커버를 갖는 배터리모듈
KR102433321B1 (ko) * 2022-03-07 2022-08-19 덕양산업 주식회사 접철식 커버구조를 갖는 배터리모듈

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876458B1 (ko) * 2004-12-24 2008-12-29 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지 카트리지와 그것을 포함하고 있는개방형 전지 모듈
KR100948470B1 (ko) * 2007-10-26 2010-03-17 엘에스엠트론 주식회사 에너지 저장장치 모듈
KR20110112900A (ko) * 2010-04-08 2011-10-14 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 센싱부재를 포함하는 전지모듈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876458B1 (ko) * 2004-12-24 2008-12-29 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지 카트리지와 그것을 포함하고 있는개방형 전지 모듈
KR100948470B1 (ko) * 2007-10-26 2010-03-17 엘에스엠트론 주식회사 에너지 저장장치 모듈
KR20110112900A (ko) * 2010-04-08 2011-10-14 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 센싱부재를 포함하는 전지모듈

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11247572B2 (en) 2016-12-05 2022-02-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Removable battery component carrier, battery system including removable battery component carrier, and vehicle including battery system
US11355804B2 (en) 2016-12-05 2022-06-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Removable battery component carrier, battery system including removable battery component carriers and vehicle including the battery system

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