KR102258174B1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

Info

Publication number
KR102258174B1
KR102258174B1 KR1020170053845A KR20170053845A KR102258174B1 KR 102258174 B1 KR102258174 B1 KR 102258174B1 KR 1020170053845 A KR1020170053845 A KR 1020170053845A KR 20170053845 A KR20170053845 A KR 20170053845A KR 102258174 B1 KR102258174 B1 KR 102258174B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
module
heat transfer
battery cells
module case
Prior art date
Application number
KR1020170053845A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180119990A (ko
Inventor
지호준
문정오
박진용
서성원
이윤구
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020170053845A priority Critical patent/KR102258174B1/ko
Priority to PL18791497T priority patent/PL3567669T3/pl
Priority to PCT/KR2018/004356 priority patent/WO2018199521A1/ko
Priority to CN201880004896.7A priority patent/CN110050381B/zh
Priority to EP18791497.3A priority patent/EP3567669B1/en
Priority to US16/461,167 priority patent/US11456500B2/en
Priority to JP2019531137A priority patent/JP7062164B2/ja
Publication of KR20180119990A publication Critical patent/KR20180119990A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102258174B1 publication Critical patent/KR102258174B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 상호 나란히 적층되는 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스, 모듈 케이스 외측에 장착되며, 복수 개의 배터리 셀들을 냉각하기 위한 히트 싱크 및 히트 싱크와 복수 개의 배터리 셀들에 접촉 배치되며, 적어도 부분적으로 모듈 케이스를 관통하는 적어도 하나의 열전달 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈은, 일반적으로, 상호 나란히 적층되는 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스 및 모듈 케이스 외측에 장착되며 복수 개의 배터리 셀들을 냉각하기 위한 히트 싱크를 포함하여 구성된다.
여기서, 종래 배터리 모듈은, 열전달 효율을 높일 수 있게 모듈 케이스 내부에서 배터리 셀들과 접촉 배치되는 내측 열전달부재 및 모듈 케이스를 사이에 두고 내측 열전달부재에 대향 배치되며 히트 싱크와 접촉 배치되는 외측 열전달부재를 더 포함하여 구성된다. 이러한 구조를 갖는 종래 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀들에서 발생한 열이 내측 열전달부재, 모듈 케이스 및 외측 열전달부재를 거쳐 히트 싱크로 전달되게 된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는, 배터리 셀들의 열이 히트 싱크로 전달될 때 두 개의 열전달부재들을 거치게 되고, 그 사이 경로에 모듈 케이스도 포함되기에, 열 전달 경로 거리가 길어지는 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 모듈에서는, 모듈 케이스를 사이에 둔 두 개의 열전달부재들로 인해 전체 모듈 사이즈가 커질 수 밖에 없기에, 최근의 슬림화 트렌드에 따른 모듈 슬림화를 저해하며, 에너지 밀도 측면에서도 불리한 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 모듈에서는, 두 개의 열전달부재들의 장착에 따라 제조 비용이 증가하며 제조 효율이 저하되는 문제가 있다.
그러므로, 전술한 문제점들을 해결할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 셀들로부터 히트 싱크 측으로의 열 전달 경로 거리를 단축시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 최근의 슬림화 트렌드에 따른 보다 더 슬림한 구조를 가지며, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제조 비용을 줄이며 제조 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 상호 나란히 적층되는 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스 외측에 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 냉각하기 위한 히트 싱크; 및 상기 히트 싱크와 상기 복수 개의 배터리 셀들에 접촉 배치되며, 적어도 부분적으로 상기 모듈 케이스를 관통하는 적어도 하나의 열전달 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 적어도 하나의 열전달 패드의 일단부는, 상기 복수 개의 배터리 셀들에 접촉 배치되며, 상기 적어도 하나의 열전달 패드의 타단부는, 상기 모듈 케이스 밖으로 돌출되어 상기 히트 싱크에 직접적으로 접촉될 수 있다.
상기 모듈 케이스에는, 상기 적어도 하나의 열전달 패드의 타단부가 관통되는 적어도 하나의 패드 관통홀;이 구비될 수 있다.
상기 모듈 케이스는, 상기 히트 싱크와 소정 간극을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 열전달 패드는, 단일 부재로 이루어질 수 있다.
상기 적어도 하나의 열전달 패드의 타단부에는, 적어도 하나의 돌기;가 마련될 수 있다.
상기 히트 싱크는, 상기 모듈 케이스의 하측에 구비되며, 상기 열전달 패드는, 단수로 구비되며, 상기 모듈 케이스의 저부에서 상기 복수 개의 배터리 셀들과 상기 히트 싱크를 연결할 수 있다.
상기 모듈 케이스의 양측면에 구비되며, 상기 열전달 패드는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 모듈 케이스의 양측면에서 상기 복수 개의 배터리 셀들과 상기 히트 싱크를 연결할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들은, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀들로부터 히트 싱크 측으로의 열 전달 경로 거리를 단축시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 최근의 슬림화 트렌드에 따른 보다 더 슬림한 구조를 가지며, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 제조 비용을 줄이며 제조 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 열전달 패드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 열전달 패드를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 히트 싱크(300), 지지부재(400) 및 열전달 패드(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 파우치형 이자 전지로 마련될 수 있으며, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 나란히 좌우 방향을 따라 적층되며, 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(200)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)의 저부에는 후술하는 열전달 패드(500)의 타단부(530)가 관통되는 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 복수 개의 패드 관통홀들(250)이 형성될 수 있다.
상기 히트 싱크(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각하기 위한 것으로서, 상기 모듈 케이스(200)의 외측, 본 실시예의 경우, 상기 모듈 케이스(200)의 하측에 구비될 수 있다.
상기 지지부재(400)는 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 지지 및 완충 역할을 하기 위한 것으로서, 한 쌍으로 구비되어 상기 모듈 케이스(200)의 내벽 좌우측에 구비될 수 있다.
상기 열전달 패드(500)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에서 발생한 열을 상기 히트 싱크(300)로 전달하기 위한 것으로서, 하나의 단일 부재로 이루어지며, 상기 히트 싱크(300)와 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 접촉 배치될 수 있다.
이러한 상기 열전달 패드(500)는 단수 개로 구비되며, 상기 모듈 케이스(200)의 저부에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)과 상기 히트 싱크(300)를 연결할 수 있다. 여기서, 상기 열전달 패드(500)는 적어도 부분적으로 상기 모듈 케이스(200)를 관통하면서 상기 히트 싱크(300)에 곧바로 접촉 연결될 수 있다.
구체적으로 살펴 보면, 상기 열전달 패드(500)의 일단부(510)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 접촉 배치될 수 있다. 여기서, 상기 열전달 패드(500)의 일단부(510)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 보다 안정적으로 접촉시킴과 아울러 지지할 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)이 삽입되는 복수 개의 셀 삽입홀들(515)이 형성될 수 있다.
상기 열전달 패드(500)의 타단부(530)는 상기 모듈 케이스(200)의 저부 밖으로 돌출되어 상기 히트 싱크(300)에 직접적으로 접촉될 수 있다. 여기서, 상기 모듈 케이스(200)의 저부는 상기 히트 싱크(300)와 소정 간극을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 열전달 패드(500)의 타단부(530)에는 적어도 하나의 돌기가 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 돌기는 딤플 형상 등을 가질 수 있으며, 상기 모듈 케이스(200)의 저부 강성을 확보함과 아울러 열전달 효율을 보다 더 높일 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 열전달 패드(500)가 단일 부재로서 상기 배터리 셀들(100)과 상기 히트 싱크(300)를 곧바로 연결하기에, 상기 모듈 케이스(200)를 사이에 두고 다중 층으로 구비되는 케이스보다 열 전달 경로 거리가 현저히 단축될 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상기 열전달 패드(500)가 단일 부재로 마련되기에, 최근의 슬림화 트렌드에 따른 보다 더 슬림한 구조를 가지며, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 배터리 모듈(10)을 제공할 수 있다. 아울러, 상기 열전달 패드(500)의 개수를 줄일 수 있어, 상기 배터리 모듈(10)의 제조 비용을 줄이며 제조 효율도 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)은, 복수 개의 배터리 셀들(100), 모듈 케이스(600), 히트 싱크(700), 지지부재(800) 및 열전달 패드(900)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 후술하는 모듈 케이스(600) 내부에서 상호 상하 방향을 따라 적층될 수 있다. 상기 모듈 케이스(600)의 양측면에는 후술하는 각각의 열전달 패드(900)의 타단부(930)을 관통시키기 위한 복수 개의 패드 관통홀들(650)이 형성될 수 있다. 상기 히트 싱크(700)는 상기 모듈 케이스(600)의 양측면 외측에 구비될 수 있다. 상기 지지부재(800)는 상기 모듈 케이스(600) 내벽 상하측에 구비되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 지지할 수 있다.
상기 열전달 패드(900)는 한 쌍으로 구비되며, 상기 모듈 케이스(600)의 양측면에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)과 상기 히트 싱크(700)를 연결할 수 있다.
상기 열전달 패드(900)의 일단부(910)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)이 삽입되는 복수 개의 셀 삽입홀들(915)이 형성될 수 있다. 상기 열전달 패드(900)의 타단부(930)는 상기 복수 개의 패드 관통홀들(650)을 통과하여 상기 모듈 케이스(600)의 양측면 밖으로 돌출되어 상기 히트 싱크(700)에 접촉 배치될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 열전달 패드(900)는, 상기 모듈 케이스(600) 내에서 상하 방향에 따라 적층되는 배터리 셀들(100) 구조에서도 적용될 수 있으며, 이때에도 마찬가지로, 열 전달 경로 거리의 단축, 상기 배터리 모듈(20)의 슬림화, 에너지 밀도 및 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10)(20) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)(20)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)(20)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)(20)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀들(100)로부터 히트 싱크(300, 700) 측으로의 열 전달 경로 거리를 단축시킬 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 최근의 슬림화 트렌드에 따른 보다 더 슬림한 구조를 가지며, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 제조 비용을 줄이며 제조 효율을 높일 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
20: 배터리 모듈
50: 팩 케이스
100: 배터리 셀
200: 모듈 케이스
250: 패드 관통홀
300: 히트 싱크
400: 지지부재
500: 열전달 패드
515: 셀 삽입홀
600: 모듈 케이스
650: 패드 관통홀
700: 히트 싱크
800: 지지부재
900: 열전달 패드
915: 셀 삽입홀

Claims (11)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    상호 나란히 적층되는 복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스 외측에 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 냉각하기 위한 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크와 상기 복수 개의 배터리 셀들에 접촉 배치되며, 적어도 부분적으로 상기 모듈 케이스를 관통하는 적어도 하나의 열전달 패드;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 열전달 패드의 일단부는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들에 접촉 배치되며,
    상기 적어도 하나의 열전달 패드의 타단부는,
    상기 모듈 케이스 밖으로 돌출되어 상기 히트 싱크에 직접적으로 접촉되며,
    상기 적어도 하나의 열전달 패드의 일단부에는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 안정적으로 접촉시킴과 아울러 지지할 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀들이 삽입되는 복수 개의 셀 삽입홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스에는,
    상기 적어도 하나의 열전달 패드의 타단부가 관통되는 적어도 하나의 패드 관통홀;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는,
    상기 히트 싱크와 소정 간극을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열전달 패드는,
    단일 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열전달 패드의 타단부에는,
    적어도 하나의 돌기;가 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크는,
    상기 모듈 케이스의 하측에 구비되며,
    상기 열전달 패드는,
    단수로 구비되며, 상기 모듈 케이스의 저부에서 상기 복수 개의 배터리 셀들과 상기 히트 싱크를 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 양측면에 구비되며,
    상기 열전달 패드는,
    한 쌍으로 구비되며, 상기 모듈 케이스의 양측면에서 상기 복수 개의 배터리 셀들과 상기 히트 싱크를 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은,
    파우치형 이차 전지로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020170053845A 2017-04-26 2017-04-26 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 KR102258174B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170053845A KR102258174B1 (ko) 2017-04-26 2017-04-26 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
PL18791497T PL3567669T3 (pl) 2017-04-26 2018-04-13 Moduł akumulatorowy, pakiet akumulatorowy zawierający moduł akumulatorowy i samochód zawierający pakiet akumulatorowy
PCT/KR2018/004356 WO2018199521A1 (ko) 2017-04-26 2018-04-13 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
CN201880004896.7A CN110050381B (zh) 2017-04-26 2018-04-13 电池模块、包括电池模块的电池组以及包括电池组的车辆
EP18791497.3A EP3567669B1 (en) 2017-04-26 2018-04-13 Battery module, battery pack comprising battery module, and automobile comprising battery pack
US16/461,167 US11456500B2 (en) 2017-04-26 2018-04-13 Battery module, battery pack including battery module, and vehicle including battery pack
JP2019531137A JP7062164B2 (ja) 2017-04-26 2018-04-13 バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170053845A KR102258174B1 (ko) 2017-04-26 2017-04-26 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180119990A KR20180119990A (ko) 2018-11-05
KR102258174B1 true KR102258174B1 (ko) 2021-05-28

Family

ID=63920339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170053845A KR102258174B1 (ko) 2017-04-26 2017-04-26 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11456500B2 (ko)
EP (1) EP3567669B1 (ko)
JP (1) JP7062164B2 (ko)
KR (1) KR102258174B1 (ko)
CN (1) CN110050381B (ko)
PL (1) PL3567669T3 (ko)
WO (1) WO2018199521A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110406395A (zh) * 2019-07-22 2019-11-05 江苏奥新新能源汽车有限公司 一种电动汽车防爆燃电池包
KR20210056703A (ko) 2019-11-11 2021-05-20 에스케이이노베이션 주식회사 가변엠보싱유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20210143600A (ko) 2020-05-20 2021-11-29 주식회사 엘지에너지솔루션 케이스 외부에 냉각부를 구비한 배터리 팩
KR20220037245A (ko) * 2020-09-17 2022-03-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전지모듈
KR20220078765A (ko) * 2020-12-03 2022-06-13 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20220082297A (ko) * 2020-12-10 2022-06-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20230037161A (ko) * 2021-09-09 2023-03-16 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20230059532A (ko) * 2021-10-26 2023-05-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100998845B1 (ko) * 2007-11-09 2010-12-08 주식회사 엘지화학 방열특성의 전지모듈, 열교환 부재 및 이를 이용하는 중대형 전지팩
DE102008061277A1 (de) 2008-12-10 2010-06-24 Conti Temic Microelectronic Gmbh Energiespeicher
US8999546B2 (en) * 2009-01-12 2015-04-07 A123 Systems Llc Structure of prismatic battery modules with scalable architecture
KR101106373B1 (ko) * 2009-11-19 2012-01-18 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
KR101057558B1 (ko) * 2010-01-27 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 전지 팩
US9196938B2 (en) 2010-07-06 2015-11-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
WO2012091459A2 (ko) * 2010-12-28 2012-07-05 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 수납장치, 배터리 모듈 온도조절 장치 및 이들을 포함하는 전력 저장 시스템
KR101191425B1 (ko) * 2011-03-02 2012-10-16 주식회사 명신이엔지 냉각팬을 구비하는 배터리 장치
KR101271858B1 (ko) * 2011-03-08 2013-06-07 로베르트 보쉬 게엠베하 방열 특성이 향상된 배터리 팩
DE102011075820B4 (de) * 2011-05-13 2018-06-28 Lisa Dräxlmaier GmbH Traktionsbatterie
CN203950846U (zh) 2011-08-14 2014-11-19 格拉弗技术国际控股有限公司 电池组组件
KR101413488B1 (ko) * 2012-04-06 2014-07-02 인지컨트롤스 주식회사 전지용 냉매 매니폴드
KR101501026B1 (ko) * 2012-05-04 2015-03-10 주식회사 엘지화학 우수한 냉각 효율성과 콤팩트한 구조의 전지모듈
KR101307992B1 (ko) * 2012-05-08 2013-09-13 주식회사 엘지화학 높은 효율성의 냉각 구조를 포함하는 전지모듈
KR101571774B1 (ko) * 2012-06-12 2015-11-25 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 전지셀
JP2014093244A (ja) 2012-11-06 2014-05-19 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュールの伝熱構造
KR20140110233A (ko) 2013-03-06 2014-09-17 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 배터리 냉각 시스템
KR20140145250A (ko) 2013-06-12 2014-12-23 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 배터리 냉각 시스템
JP6172016B2 (ja) 2014-03-26 2017-08-02 株式会社デンソー 電池モジュールおよび電池パック
KR101767634B1 (ko) * 2014-07-31 2017-08-14 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR101800067B1 (ko) 2014-07-31 2017-11-21 주식회사 엘지화학 냉매 매니폴드 지그
KR101731957B1 (ko) 2014-12-11 2017-05-02 주식회사 엘지화학 냉각 효율이 향상된 전지모듈
US20160197323A1 (en) * 2015-01-05 2016-07-07 Johnson Controls Technology Company Battery module vent and handle configuration system and method
KR101990590B1 (ko) * 2015-08-17 2019-06-18 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102067709B1 (ko) * 2015-08-18 2020-01-17 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20170053845A (ko) 2015-11-07 2017-05-17 정지훈 오뚜기텀블러

Also Published As

Publication number Publication date
US11456500B2 (en) 2022-09-27
PL3567669T3 (pl) 2021-07-26
KR20180119990A (ko) 2018-11-05
JP2020513666A (ja) 2020-05-14
CN110050381B (zh) 2022-10-28
EP3567669B1 (en) 2020-12-23
EP3567669A4 (en) 2020-02-05
CN110050381A (zh) 2019-07-23
EP3567669A1 (en) 2019-11-13
JP7062164B2 (ja) 2022-05-06
WO2018199521A1 (ko) 2018-11-01
US20200067038A1 (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102258174B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102277035B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102201348B1 (ko) 배터리 모듈의 제조 방법
KR102207881B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102330872B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 팩을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102201332B1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR102112716B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102094445B1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
EP3291360B1 (en) Battery pack and vehicle including such battery pack
KR102204302B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102353367B1 (ko) 배터리 셀 조립체, 이러한 배터리 셀 조립체를 포함하는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102250204B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102184753B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102172518B1 (ko) 배터리 셀, 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102325438B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102256606B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102164632B1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 전력 저장 장치
KR102061292B1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
US20220247010A1 (en) Battery Pack and Vehicle Comprising Battery Pack
JP7150034B2 (ja) バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
KR102097086B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20210007244A (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
EP3467903B1 (en) Battery pack
KR102067709B1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20210035522A (ko) 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant