KR102273881B1 - 온도 조절 성능이 개선된 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 온도 조절 성능이 개선된 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지가 내부에 구비되고, 상호 간 소정 거리 이격되게 배치된 다수의 배터리 모듈; 및 열전도성 물질을 구비하고, 상기 다수의 배터리 모듈 중 적어도 2개의 배터리 모듈 사이에 접촉 개재되어, 적어도 1개의 배터리 모듈로부터 발생한 열을 전달받도록 구성된 브릿지 부재를 포함한다.

Description

온도 조절 성능이 개선된 배터리 팩{Battery pack having improved temperature control performance}
본 발명은 하나 이상의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온도 조절 성능이 개선된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이차 전지는 배터리 팩에 구비되어 중대형 장치 등에 장착되는데, 이때 배터리 팩의 용량 및 출력을 높이기 위해 배터리 팩에는 많은 수의 이차 전지가 포함되어 상호 전기적으로 연결된다. 여기서, 다수의 이차 전지는 하나의 모듈 케이스 내부에 수납되어 하나의 배터리 모듈을 구성하고, 다수의 배터리 모듈이 하나의 팩 케이스 내부에 수납되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
통상적으로, 이차 전지는 적정 온도보다 높은 환경에서 사용되는 경우 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 더욱이, 다수의 이차 전지를 이용하여 배터리 팩을 구성할 때에는, 좁은 공간에서 다수의 이차 전지로부터 나오는 열이 합산되어 배터리 팩의 온도가 더욱 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 특히, 실외에서 주로 사용되는 차량용 배터리 팩이나 전력 저장 장치용 배터리 팩 등의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 심한 고온 조건에 놓여질 수 있다. 따라서, 배터리 팩에 있어서, 온도 제어, 특히 배터리 팩의 온도 증가 시 배터리 팩을 냉각하는 것은 매우 중요한 일이라 할 수 있다.
더욱이, 배터리 팩에 구비된 여러 배터리 모듈 중 일부 배터리 모듈, 또는 배터리 팩에 구비된 여러 이차 전지 중 일부 이차 전지에서, 비정상적인 상황이 발생하여 발열이 생길 수 있다. 그리고, 이러한 발열은 배터리의 온도를 지속적으로 상승시켜, 소정의 임계 온도를 넘어서게 되면, 열 폭주(thermal runaway) 상황으로 나아갈 수 있다. 만일, 이러한 발열 내지 열 폭주 상황을 제대로 제어하지 못하면, 배터리 팩의 안전성을 제대로 담보할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 발열이나 열 폭주 상황을 효과적으로 제어하여 안전성이 향상될 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 대표적으로 하기와 같은 구성을 가질 수 있다.
(1) 하나 이상의 이차 전지가 내부에 구비되고, 상호 간 소정 거리 이격되게 배치된 다수의 배터리 모듈; 및 열전도성 물질을 구비하고, 상기 다수의 배터리 모듈 중 적어도 2개의 배터리 모듈 사이에 접촉 개재되어, 적어도 1개의 배터리 모듈로부터 발생한 열을 전달받도록 구성된 브릿지 부재를 포함하는 배터리 팩.
(2) 상기 브릿지 부재는 상기 적어도 1개의 배터리 모듈로부터 발생한 열을, 상기 열전도성 물질을 통해 인접한 배터리 모듈로 전달할 수 있도록 구성된 상기 (1)에 기재된 배터리 팩.
(3) 상기 브릿지 부재는 상기 2개의 배터리 모듈 사이에서 상기 배터리 모듈의 적층 방향에 직교하는 방향으로 서로 이격된 형태로 2개 이상 개재된 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 배터리 팩.
(4) 상기 브릿지 부재는 양단에 접착 물질을 구비하여 상기 배터리 모듈의 외면에 접착 고정될 수 있도록 구성된 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(5) 상기 배터리 모듈은 상기 브릿지 부재가 접촉하는 부분에 상기 브릿지 부재를 상부 방향으로 지지하도록 구성된 브릿지 장착부를 구비하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(6) 상기 브릿지 부재는 열흡수 물질을 구비하여 상기 적어도 1개의 배터리 모듈로부터 발생한 열을 흡수하여 저장하도록 구성된 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(7) 상기 브릿지 부재는 내부에 빈 공간을 구비하며 내부 공간에 상기 열흡수 물질을 보유할 수 있도록 구성된 상기 (6)에 기재된 배터리 팩.
(8) 상기 브릿지 부재는 내부 공간에 구비된 상기 열흡수 물질의 보충 또는 인출이 가능하도록 구성된 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 배터리 팩.
(9) 상기 다수의 배터리 모듈은 수평 방향으로 배열되며, 상기 브릿지 부재는 상기 배터리 모듈의 상단 모서리부에 위치할 수 있도록 구성된 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(10) 상기 브릿지 부재는 상기 배터리 모듈로부터 착탈 가능하게 구성된 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(11) 상기 브릿지 부재는 상기 배터리 모듈의 외면에 대하여 결합 위치가 변경 가능하도록 구성된 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(12) 상기 배터리 모듈과 상기 브릿지 부재는 서로 접촉되는 부분에 상호 대응되는 형태로 요철이 형성된 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(13) 상기 브릿지 부재는 상기 2개의 배터리 모듈에 접촉되는 양 단부가 확장된 형태로 구성된 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(14) 하나의 배터리 모듈에 다수의 브릿지 부재가 장착되고, 상기 배터리 모듈은 상기 다수의 브릿지 부재 사이에 열을 전달하도록 구성된 열전달 부재를 더 구비하는 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩.
(15) 상기 (1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 배터리 팩을 포함하는 자동차.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩의 온도가 효과적으로 제어될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 팩에 포함된 일부 전지 또는 일부 배터리 모듈에 이상 상황이 생겨 발열이 발생하더라도, 열을 신속하게 분산 또는 저장함으로써 해당 이차 전지나 배터리 모듈이 열 폭주로 나아가는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 팩의 안전성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩의 기계적 강성이 증대될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성에서 열이 이동하는 모습을 개략적으로 도식화하여 나타내는 정면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 브릿지 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 브릿지 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 도 7의 A3-A3'선에 대한 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 브릿지 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈과 브릿지 부재의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재와 배터리 모듈의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 브릿지 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재와 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재와 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재와 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재와 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 18은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 19는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈(100) 및 브릿지 부재(200)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 내부에 하나 이상의 이차 전지를 구비할 수 있다. 여기서, 이차 전지는 파우치형 이차 전지일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 이차 전지의 형태로 한정되는 것은 아니다.
이차 전지는, 전극 조립체, 전해액 및 외장재를 구비할 수 있다. 여기서, 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되어 전극 리드와 연결될 수 있다. 특히, 파우치형 이차 전지의 경우, 하나 이상의 전극 탭이 전극 리드와 연결될 수 있으며, 전극 리드는, 파우치 외장재 사이에 개재되어 일단이 외부로 노출됨으로써 전극 단자로서 기능할 수 있다. 외장재는, 내부에 빈 공간을 구비하여 전극 조립체와 전해액을 수납하며, 밀폐된 형태로 구성될 수 있다. 외장재는, 캔형 이차 전지의 경우 금속 재질로 구성되며, 파우치형 이차 전지의 경우 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하는 형태로 구성될 수 있다.
이러한 이차 전지의 구성에 대해서는, 본원발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로, 보다 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지가 채용될 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 이러한 이차 전지를 수납하기 위해 모듈 케이스를 구비할 수 있다. 즉, 모듈 케이스는 배터리 모듈(100)의 외부 내지 외면을 구성한다고 할 수 있으며, 이러한 모듈 케이스의 내부에는 하나 이상의 이차 전지가 수납될 수 있다. 특히, 배터리 모듈(100)에 다수의 이차 전지가 구비된 경우, 이러한 이차 전지는 적어도 일 방향으로 다수 적층될 수 있다. 이때, 배터리 모듈(100)에 구비된 이차 전지가 파우치형 이차 전지인 경우, 이러한 파우치형 이차 전지의 적층을 용이하게 하는 한편, 고정성을 향상시키기 위해, 상호 적층 가능하게 구성되고 파우치형 이차 전지의 테두리에 프레임이 구비된 형태로 구성된 다수의 적층용 카트리지가 배터리 모듈(100)에 더 구비될 수 있다.
상기 모듈 케이스는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대략 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 모듈 케이스는, 상부, 하부, 좌측부, 우측부, 전단부 및 후단부를 구비할 수 있다. 그리고, 모듈 케이스의 전단부 및 후단부 중 적어도 하나에 모듈 단자가 구비될 수 있다. 상기 모듈 케이스는, 전단부 및/또는 후단부가 개방되며 내부에 중공이 형성되어 이차 전지를 수납하는 본체부, 전단부를 덮는 전단 커버 및/또는 후단부를 덮는 후단 커버를 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 또는, 상기 모듈 케이스는, 상부가 개방되며 박스 형태로 형성되어 내부 공간에 이차 전지를 수납하는 본체부 및 상부 개방단을 밀폐시키는 상부 커버를 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 이외에도, 모듈 케이스는 다른 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 모듈 케이스는, 내부에 수납된 이차 전지를 외부의 물리적, 화학적 요인 등으로부터 보호하기 위해, 밀폐된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 모듈 케이스는, 내부에 수납된 이차 전지의 상부, 하부, 좌측부, 우측부, 전방 및 후방이 외부로 노출되지 않도록, 상하, 좌우 및 전후가 모두 막혀진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이와 같은 구성에 의해, 모듈 케이스는, 하나의 배터리 모듈에 대하여 외측을 이루는 구성요소가 되어, 배터리 모듈의 외부와 내부를 구분하는 경계가 될 수 있다.
상기 모듈 케이스는, 배터리 모듈(100)의 외부 및 내부에서 전기 절연성을 확보하기 위해, 플라스틱과 같은 전기 절연성 재질을 구비할 수 있다. 다만, 이외에도 모듈 케이스는, 다른 다양한 재질로 구성되거나 다른 재질을 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)에 구비된 다수의 이차 전지는, 서로 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스 외부, 이를테면 모듈 케이스의 전면 상부에는 모듈 단자(+ 단자, - 단자)가 구비되어, 배터리 모듈(100) 내부의 이차 전지들과 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 이러한 모듈 단자는, 배터리 모듈(100) 상호 간 연결, 또는 배터리 모듈(100) 외부의 장치와 연결을 위해 버스바 등이 연결될 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 배터리 팩에 다수 구비될 수 있다. 그리고, 다수의 배터리 모듈(100)은, 측면이 대면된 형태로 좌우 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩에는 적어도 2개의 배터리 모듈(100)이 포함될 수 있다. 이때, 2개의 배터리 모듈(100)은, 각각 우측면과 좌측면이 서로 마주보는 형태로 좌우 방향으로 배열될 수 있다.
여기서, 배터리 모듈(100)의 측면이란, 배터리 모듈(100)이 대략 육면체 형태로 구성된 경우, 상면과 하면을 제외하고 측부에 위치한 4개의 면 중 적어도 일부 면을 나타낸다고 할 수 있다. 특히, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 특별한 설명이 없는 한, 측부에 위치한 4개의 면 중, 상대적으로 넓은 2개의 면을 측면이라 하고, 상대적으로 좁은 2개의 면을 전면 및 후면이라 한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 배터리 모듈(100)이 넓은 측면이 서로 마주보도록 좌우 방향으로 배치될 때, 각 배터리 모듈(100)에서 X축 방향으로 서로 마주보게 배치된 2개의 면을 측면, 즉 좌측면과 우측면이라 한다. 그리고, 이러한 배터리 모듈(100)에서 Y축 방향인 전후 방향으로 서로 마주보게 배치된 2개의 면을 전면 및 후면이라 한다.
또한, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 도 1의 X축 방향은 좌우 방향, Y축 방향은 전후 방향, Z축 방향은 상하 방향이라 할 수 있다. 따라서, 도 1의 배터리 모듈(100)은, 전후 방향 길이가 좌우 방향 길이보다 길게 형성된 직육면체 형태로 형성된다고 할 수 있다. 그리고, 다수의 배터리 모듈(100)은, 좌우 측면이 대면되도록 좌우 방향으로 나란하게 배치된다고 할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 상호 간 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌측 배터리 모듈(BL)과 우측 배터리 모듈(BR) 사이에는 빈 공간이 형성되도록, 2개의 배터리 모듈(100)이 수평 방향(좌우 방향)으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 배터리 모듈은, 측면, 즉 좌측면과 우측면이 서로 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 그리고, 배터리 팩은, 이러한 측면 사이의 이격 공간의 대부분이 비어 있는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간으로 인해 배터리 모듈(100)의 스웰링 공간이 확보될 수 있다. 즉, 배터리 팩의 사용이 계속됨에 따라, 배터리 모듈(100)에 포함된 이차전지(셀)에서 스웰링 현상이 발생할 수 있는데, 이러한 셀의 스웰링 현상으로 인해 배터리 모듈(100)의 일부분이 팽창할 수 있다. 이때, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간은 이러한 팽창을 완충하여, 배터리 팩의 전체적인 구조가 틀어지거나 배터리 팩의 구성요소가 손상되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간은, 공차로서 배터리 팩 조립이 용이하도록 할 수 있다. 그리고, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간은, 배터리 팩에 진동이나 측면 충격 등이 가해진 경우, 배터리 모듈(100) 간 진동이나 충격 등이 전달되는 것을 방지하는 완충 공간으로서 기능할 수도 있다.
상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 모듈(100) 중 적어도 2개의 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간에 삽입될 수 있다. 특히, 상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 팩에 포함된 전체 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩에 6개의 배터리 모듈(100)이 포함되고, 이러한 6개의 배터리 모듈(100)이 좌우 방향으로 배열된 경우, 상기 브릿지 부재(200)는 적어도 5개 구비되어, 배터리 모듈(100) 사이마다 적어도 하나의 브릿지 부재(200)가 개재될 수 있다.
상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)과 접촉된 상태로 다수의 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 브릿지 부재(200)는, 적어도 2개의 부분, 이를테면 양단이 인접하는 서로 다른 배터리 모듈(100)에 접촉된 상태로 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는, 좌우 방향으로 배열된 2개의 배터리 모듈(100) 사이에 개재되되, 좌측 단부가 좌측 배터리 모듈(BL)에 접촉되고, 우측 단부가 우측 배터리 모듈(BR)에 접촉될 수 있다.
또한, 상기 브릿지 부재(200)는, 적어도 1개의 배터리 모듈(100)로부터 발생한 열을 전달받도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 브릿지 부재(200)는, 적어도 일측에 접촉된 배터리 모듈(100)로부터 열을 받아들일 수 있다. 그리고, 이를 위해, 상기 브릿지 부재(200)는, 열전도성 물질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는, 적어도 배터리 모듈(100)과 접촉된 부분에 열전도성 물질을 구비할 수 있다. 이 경우, 배터리 모듈(100)로부터 열이 발생하면, 이와 같이 발생된 열은, 접촉 부분에 구비된 열전도성 물질을 통해 상기 브릿지 부재(200)로 전달될 수 있다.
바람직하게는, 상기 브릿지 부재(200)는, 적어도 1개의 배터리 모듈(100)로부터 발생한 열을 인접한 배터리 모듈(100)로 전달하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성에서 열이 이동하는 모습을 개략적으로 도식화하여 나타내는 정면도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩에 좌우 방향으로 배치된 다수의 배터리 모듈(100)이 포함되고, 이러한 다수의 배터리 모듈(100)의 하부에는 히트 싱크(300)가 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 히트 싱크(300)에는 냉각수나 공기와 같은 냉매가 접촉한 상태로 흐를 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 히트 싱크(300)는 냉각 유체가 좌측에서 우측 방향으로 흐르도록 구성될 수 있다.
또한, 도 2의 실시 구성에 의하면, 배터리 팩에 구비된 다수의 배터리 모듈(100) 사이마다 브릿지 부재(200)가 개재될 수 있다. 그리고, 각각의 브릿지 부재(200)는, 양단, 즉 좌측 단부와 우측 단부가 서로 다른 배터리 모듈(100)에 접촉될 수 있다. 여기서는, 설명의 편의를 위해, 3개의 배터리 모듈(100)에 대하여, 각각 좌측에서 우측 방향으로, 제1 배터리 모듈(B1), 제2 배터리 모듈(B2) 및 제3 배터리 모듈(B3)이라 한다.
만일, 도 2에서 H로 표시된 바와 같이, 제2 배터리 모듈(B2)에서 열이 비정상적으로 발생하는 경우, 이와 같이 발생된 열은, 히트 싱크 및 브릿지 부재(200)로 전달될 수 있다. 여기서, 히트 싱크로 전달된 열(점선 화살표로 표시)은, 냉매에 의해 배터리 팩 외부로 배출될 수 있다. 또한, 브릿지 부재(200)로 전달된 열은, 다시 인접한 다른 배터리 모듈로 전달될 수 있다. 즉, 어느 하나의 배터리 모듈에서 생성된 열은, 도면에서 실선 화살표로 표시된 바와 같이, 브릿지 부재(200)를 통해, 인접한 다른 배터리 모듈로 전도될 수 있다. 이 경우, 브릿지 부재(200)를 통해 열을 전달받은 제1 배터리 모듈(B1) 및 제3 배터리 모듈(B3)은, 열을 분산 수용하거나, 다른 배터리 모듈로 전달하거나, 하부의 히트 싱크로 열을 배출할 수 있다.
특히, 브릿지 부재(200)는, 열전도성 물질을 통해, 일부 배터리 모듈(100)의 열을 다른 배터리 모듈(100)로 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 브릿지 부재(200)는, 열전도성 물질이 일단에서 타단까지 연속하여 길게 연장된 형태로 구비될 수 있다. 이 경우, 일부 배터리 모듈(100)에서 생성된 열은, 브릿지 부재(200)의 열전도성 물질을 통해 다른 배터리 모듈(100)로 전달될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩의 냉각 성능이 더욱 향상될 수 있다. 즉, 상기 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)와 히트 싱크가 모두 배터리 모듈(100)의 열을 흡수 내지 배출될 수 있도록 함으로써, 히트 싱크만 구비된 배터리 모듈(100)에 비해 냉각 성능이 더욱 향상될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성에서, 다른 배터리 모듈에 비해 제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 더 상승하면, 제2 배터리 모듈(B2)의 열은 하부 방향으로 이동하여 히트 싱크로 전달될 수 있다(점선 화살표로 표시). 뿐만 아니라, 상기 구성에 의하면, 제2 배터리 모듈(B2)의 열은, 브릿지 부재(200)를 통해 상부 방향으로 이동하여 제1 배터리 모듈(B1) 및 제3 배터리 모듈(B3)로 분산될 수 있다(실선 화살표로 표시). 그리고, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제3 배터리 모듈(B3)로 분산된 열은, 해당 배터리 모듈에서 수용하거나 하부의 히트 싱크 등으로 전달할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 제2 배터리 모듈에서 생성된 열이 신속하게 이동 및 분산됨으로써, 제2 배터리 모듈의 온도가 급격하게 상승하거나 열 폭주로 나아가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 2에서는, 3개의 배터리 모듈 및 2개의 브릿지 부재(200)가 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 배터리 모듈이나 브릿지 부재(200)의 구체적인 개수에 의해 제한되는 것은 아니다.
상기 브릿지 부재(200)는, 금속 재질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는, 금속 재질의 바 형태로 구성될 수 있다.
이처럼, 브릿지 부재(200)가 금속 재질로 구성되는 경우, 우수한 열전도성을 가짐으로써, 배터리 모듈(100) 사이의 열을 잘 흡수하여 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는, 알루미늄 재질을 구비함으로써, 접촉된 배터리 모듈(100)로부터 열을 잘 흡수하고 잘 전달할 수 있다.
뿐만 아니라, 브릿지 부재(200)가 금속 재질을 구비하는 경우, 강성이 향상되어, 그 자체의 형상 유지에 용이함은 물론이고, 배터리 팩의 전체적인 형태 변형을 방지할 수 있다. 더욱이, 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간에 개재되어 배터리 모듈(100) 사이를 유지하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는 스틸 재질을 구비할 수 있다. 이 경우, 브릿지 부재(200)를 통해 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간이 안정적으로 지지될 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)에 의해, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 거리가 유지됨으로써, 외부의 진동이나 충격에도 배터리 모듈(100)이 손상되는 것을 줄이고, 배터리 모듈(100) 사이의 스웰링 공간이 확보되도록 할 수 있다.
상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 팩에 하나 이상 포함될 수 있다. 특히, 배터리 팩에 3개 이상의 배터리 모듈(100)이 포함된 경우, 상기 브릿지 부재(200)는 둘 이상 포함되어, 각 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있다.
또한, 상기 브릿지 부재(200)는, 2개의 배터리 모듈(100) 사이에 2개 이상 개재될 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌측 배터리 모듈(BL)과 우측 배터리 모듈(BR) 사이에 적어도 2개의 브릿지 부재(200)가 삽입 개재될 수 있다. 이 경우, 동일한 배터리 모듈 사이의 이격 공간에 개재된 다수의 브릿지 부재(200)는, 서로 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 이때, 2개의 배터리 모듈(100) 사이에 개재된 2개의 브릿지 부재(200)의 이격 방향은, 2개의 배터리 모듈(100)의 적층 방향에 직교하는 방향이라 할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에서, 2개의 배터리 모듈(100)의 적층 방향은 X축 방향이라고 할 수 있는데, 이들 사이에 개재되는 2개의 브릿지 부재(200)의 이격 방향은 Y축 방향이라 할 수 있다. 또는, 도 1과 같은 구성에서, 2개의 브릿지 부재(200)는 Z축 방향으로 소정 거리 이격될 수 있다. 따라서, 2개의 배터리 모듈(100) 사이에 개재된 2개의 브릿지 부재(200)는, 2개의 배터리 모듈(100)의 적층 방향에 직교하는 평면 상에서 서로 소정 거리 이격되게 구성된다고 할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 2개의 배터리 모듈(BL, BR) 사이에서, 1개의 브릿지 부재(200)는 배터리 모듈의 전방 측 상부 모서리에 구비되고, 다른 1개의 브릿지 부재(200)는 배터리 모듈의 후방 측 상부 모서리에 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 부피를 크게 하지 않으면서도, 브릿지 부재(200)에 의해 2개의 배터리 모듈(100) 사이의 이격 상태가 잘 유지되도록 할 수 있다. 더욱이, 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 크기를 작게 함으로써, 2개의 배터리 모듈(100) 사이의 빈 공간이 충분히 확보되도록 할 수 있다. 따라서, 셀 스웰링에 의해 배터리 모듈(100)이 팽창하더라도, 배터리 모듈(100) 사이의 이격 공간으로 인해 이러한 배터리 모듈(100)의 팽창을 흡수하도록 할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 브릿지 부재(200)는, 기둥 형태로 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다. 보다 구체적으로, 도 3은, 도 1의 A1 부분에 대한 확대 구성이라 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 브릿지 부재(200)는, 원기둥 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 브릿지 부재(200)는, 속이 꽉 찬 원기둥 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는, 알루미늄이나 스틸과 같은 금속 기둥 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 브릿지 부재(200)는, 좌측과 우측에 각각 평행인 두 면, 즉 평평한 표면이 위치하여, 서로 다른 배터리 모듈(100)에 접촉될 수 있다. 즉, 도 1 및 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 상기 브릿지 부재(200)는, 평면이 좌측과 우측에 오도록 눕혀진 형태로 2개의 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있다. 이 경우, 브릿지 부재(200)의 좌측 평면은 좌측 배터리 모듈(BL)의 모듈 케이스에 접촉되고, 우측 평면은 우측 배터리 모듈(BR)의 모듈 케이스에 접촉될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 접촉면이 평면 형태로 구성되므로, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 접촉성이 향상될 수 있다. 즉, 이 경우, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 접촉 면적이 증대되고, 접촉 열 저항이 감소될 수 있다. 따라서, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 열전달 성능이 향상될 수 있다.
한편, 상기 도 3의 구성에서는, 브릿지 부재(200)가 원기둥 형태로 형성된 경우가 도시되어 있으나, 브릿지 부재(200)는 다각 기둥 형태로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는, 사각 기둥이나 삼각 기둥, 오각 기둥, 육각 기둥, 팔각 기둥과 같은 형태로도 구성될 수 있다. 그리고, 이처럼 브릿지 부재(200)가 다각 기둥 형태로 구성된 경우, 평면이 양측에 오도록 눕혀진 형태로 2개의 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 다각 기둥 형태의 브릿지 부재(200)는, 평평한 2개의 표면이 각각 좌측과 우측에 위치하여, 서로 다른 배터리 모듈(100)에 접촉될 수 있다.
상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)에 결합 고정될 수 있다. 특히, 상기 브릿지 부재(200)는, 접착 물질을 통해 배터리 모듈(100)의 외면에 고정될 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 브릿지 부재(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도 4는, 도 1의 A1 부분에 적용되는 구성일 수도 있다.
도 4를 참조하면, 상기 브릿지 부재(200)는, 양단에 접착 물질(D)을 구비할 수 있다. 즉, 상기 브릿지 부재(200)는, 좌측 단부가 좌측 배터리 모듈(BL)에 접촉되고, 우측 단부가 우측 배터리 모듈(BR)에 접촉될 수 있는데, 좌측 단부와 우측 단부에 각각, 접착 물질(D)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 브릿지 부재(200)는, 이러한 접착 물질(D)을 통해 배터리 모듈의 외면, 특히 모듈 케이스의 외면에 접착 고정될 수 있다.
여기서, 접착 물질(D)은, 본드와 같은 접착제 형태로 구성될 수 있다. 또는, 상기 접착 물질(D)은, 기재의 양면에 접착제가 구비된, 양면 테이프와 같은 접착 시트 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)이나 브릿지 부재(200)에 별도의 체결 구조를 형성하지 않더라도, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)에 용이하게 결합 고정될 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 배터리 모듈(100)에 브릿지 부재(200)의 일단을 접착시킨 상태에서 다른 배터리 모듈(100)을 브릿지 부재(200)의 타단에 접근시켜 접착하는 방식으로, 배터리 모듈(100)에 대하여 브릿지 부재(200)를 개재하여 고정시키는 공정이 손쉽게 이루어질 수 있다. 뿐만 아니라, 접착 물질(D)에 의해 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 접촉성이 향상되어, 열 접촉 저항이 감소될 수 있다. 특히, 이 경우, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 외면 사이에서 공기층이 제거되거나 감소될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 열전달 성능이 보다 향상되어, 배터리 팩의 냉각 성능이 더욱 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 접착 물질(D)은, 열전도성 접착 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 접착 물질(D)은, 액체 또는 겔 상태에서 경화됨으로써 대상물을 접착시키는 형태의 열전도성 본드일 수 있다.
이처럼 접착 물질(D)이 열전도성 물질로 구성된 경우, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 열전도 성능이 개선될 수 있다. 특히, 열전도성 접착제는, 일반적인 접착제에 비해, 열전도율이 높기 때문에, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이에서 열 전달량 및 열 전달속도 등이 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 이 경우, 브릿지 부재(200)를 통한 배터리 모듈(100)의 열 흡수 및 전달 성능이 더욱 향상되어, 배터리 팩의 냉각 성능이 보다 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩에는, 다양한 열전도성 접착제가 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에는, 열전도성 에폭시 접착제, 열전도성 실리콘 접착제 등 다양한 유기 및/또는 무기 열전도성 접착제가 채용될 수 있다.
또한, 상기 브릿지 부재(200)는, 열전달 물질(Thermal Interface Material; TIM)을 구비할 수 있다. 특히, 상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)과 접촉하는 양단 부위에 열전달 물질을 구비할 수 있다. 상기 열전달 물질은, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 열전달 물질이 채용될 수 있다. 또한, 상기 열전달 물질은, 겔, 패드 등과 같은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전달 물질에 의해, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이에서 접촉 열저항이 더욱 감소함으로써, 열전달 성능이 더욱 향상되어, 배터리 팩의 냉각 성능 및 안전성이 보다 향상될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 예를 들어, 도 5는, 도 1의 A1 부분에서 좌측 배터리 모듈(BL)과 브릿지 부재(200)의 결합 구성의 일 형태를 나타낸 도면이라 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리 모듈(100)은, 브릿지 부재(200)가 접촉하는 부분에 브릿지 부재(200)가 장착될 수 있도록 구성된 브릿지 장착부(110)를 구비할 수 있다. 상기 브릿지 장착부(110)는, 배터리 모듈(100)의 외면, 특히 모듈 케이스의 외면에서 외측 방향으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서, 상기 브릿지 장착부(110)는, 좌측 배터리 모듈(BL)의 우측 외면에서 다른 배터리 모듈이 위치한 방향, 즉 우측 방향(도면의 +X축 방향)으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 브릿지 장착부(110)는, 브릿지 부재(200)를 적어도 상부 방향으로 지지할 수 있다. 이를테면, 좌측 배터리 모듈(BL)의 우측 외면에 구비된 브릿지 장착부(110)는, 브릿지 부재(200)의 좌측 단부를 상부 방향으로 지지할 수 있다. 즉, 브릿지 장착부(110)는, 브릿지 부재(200)의 하부 방향 이동을 제한할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않지만, 우측 배터리 모듈(BR)의 좌측 외면에도 브릿지 장착부(110)가 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 우측 배터리 모듈의 브릿지 장착부는, 브릿지 부재(200)의 우측 단부를 상부 방향으로 지지할 수 있다.
상기 브릿지 장착부(110)는, 브릿지 부재(200)가 장착되기 위한 구성이므로, 브릿지 부재(200)의 외면에 대응되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 부재(200)가 원기둥 형태로 구성된 경우, 상기 브릿지 장착부(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 브릿지 부재(200)의 하부면에 대응되는 형태, 이를테면 눕혀진 'C'와 같은 형태로서, 곡선 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 조립성, 고정성 및 열전달 성능 등이 보다 향상될 수 있다. 예를 들어, 이러한 브릿지 장착부(110) 구성에 의해 브릿지 부재(200)의 장착 위치가 가이드될 수 있다. 또한, 접착 물질(D)에 의한 접착이 완전히 이루어지기 전에 브릿지 부재(200)의 위치를 유지시킴으로써, 접착 물질(D)에 의한 브릿지 부재(200)의 접착이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다. 특히, 접착 물질(D)이 액체 또는 겔 상태로 브릿지 부재(200)의 단부에 도포된 상태에서 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)의 외면에 부착될 수 있다. 이 경우, 상기 브릿지 장착부(110)는, 경화 전 접착 물질(D)이 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 제 위치에서 흘러나오지 않고 보유되도록 함으로써, 접착 물질(D)의 이탈로 인한 브릿지 부재(200)의 고정력 저하를 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 접착 물질(D)과는 별도로 브릿지 장착부(110)가 브릿지 부재(200)를 적어도 상부 방향으로 지지하므로, 브릿지 부재(200)의 고정력이 향상될 수 있다. 또한, 브릿지 부재(200)에 겔 상태의 열전달 물질이 구비되는 경우, 열전달 물질이 하부로 흘러내리지 않고, 브릿지 부재(200)의 단부에 잘 머무르도록 함으로써, 열전달 물질에 의한 열전달 성능이 확보되도록 할 수 있다.
더욱이, 상기 브릿지 장착부(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 방향으로 오목한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 도 5에서, 브릿지 장착부(110)는, A2로 표시된 부분과 같은 전단부와 A2'로 표시된 부분과 같은 후단부가, A2와 A2' 사이의 공간인 중앙 부분에 비해, 높이가 상대적으로 높게 구성될 수 있다.
물론, 도 5에서 이와 같은 형태는 브릿지 부재(200)가 원기둥 형태인 것에 기인한 것일 수 있으나, 브릿지 부재(200)가 다각 기둥 형태인 경우에도 이러한 구성은 적용될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 부재(200)가 사각 기둥 형태로 구성된 경우에도, 상기 브릿지 장착부(110)는, 전단부와 후단부의 높이가 중앙 부분의 높이에 비해 상대적으로 높게 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 양단에 구비된 접착 물질(D)이나 열전달 물질이 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 공간에서 옆으로 흘러내리지 않고, 잘 보유되도록 할 수 있다. 예를 들어, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이에 액체 또는 겔 상태의 접착 물질(D)이나 열전달 물질이 개재된 경우, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이 공간에서 전단 측 또는 후단 측 방향으로 이러한 접착 물질(D)이나 열전달 물질이 쉽게 빠져나오지 않고, 내부 공간에 보유되도록 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이에서 접착 물질(D)에 의한 접착 성능 향상이나 열전달 물질에 의한 열전달 성능 향상의 효과가 확보되도록 할 수 있다.
한편, 도 5의 구성에서는, 브릿지 장착부(110)가 배터리 모듈(100)의 외면에서 외측 방향으로 돌출된 형태로 구성되었으나, 본 발명이 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 예를 들어, 도 6은, 도 1의 A1 부분에서 좌측 배터리 모듈(BL)의 모듈 케이스와 브릿지 부재(200)의 결합 구성을 나타낸 다른 실시 형태라 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 브릿지 장착부(110)는, 배터리 모듈(100)의 외면에서 내측 방향으로 오목하게 형성된 홈 형태로 구성될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스는, 내측 방향으로 오목하게 형성된 홈을 구비할 수 있으며, 이러한 홈이 브릿지 장착부(110)로서 기능할 수 있다. 이 경우, 브릿지 부재(200)의 양단은, 이처럼 배터리 모듈(100)의 외면에서 오목하게 형성된 부분에 삽입됨으로써, 브릿지 부재(200)를 상부 방향으로 지지하고, 접착 물질(D) 및 열전달 물질이 흘러내리지 않고 보유되도록 할 수 있다. 더욱이, 이처럼 브릿지 장착부(110)가 홈 형태로 구성되는 경우, 브릿지 부재(200)의 하부 방향 이동뿐 아니라, 다른 방향, 이를테면 상부 방향(+Z축 방향) 및 전후 방향(±Y축 방향)으로 이동하는 것도 제한할 수 있다. 그러므로, 배터리 모듈(100)에 대한 브릿지 부재(200)의 고정성이 더욱 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이에 개재된 접착 물질(D)이나 열전달 물질이 브릿지 장착부(110)의 전단 및 후단 방향으로 흘러나오는 것이 보다 효과적으로 차단될 수 있다.
바람직하게는, 상기 브릿지 부재(200)는, 적어도 1개의 배터리 모듈(100)로부터 발생한 열을 흡수하여 저장하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 브릿지 부재(200)는, 열흡수 물질을 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 브릿지 부재(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 다만, 설명의 편의를 위해, 내부에 포함된 구성에 대해서는 점선으로 표시되도록 하였다. 또한, 도 8은, 도 7의 A3-A3'선에 대한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 브릿지 부재(200)는, 내부에 열흡수 물질(C)을 구비할 수 있다. 즉, 상기 브릿지 부재(200)는, 내부에 빈 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 열흡수 물질(C)이 충진되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지 부재(200)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 내부에 빈 공간이 형성되고 우측면이 개방된 형태로 구성된 본체(201) 및 이러한 본체의 우측 개방단에 결합하여 내부 공간을 밀폐시키는 커버(202)를 포함할 수 있다.
이 경우, 우측 개방단을 통해 본체(201)의 내부 공간으로 열흡수 물질(C)이 삽입되고, 커버(202)가 본체(201)의 우측 개방단에 결합되어 본체(201)의 우측이 커버될 수 있다. 이때, 커버(202)와 본체(201)의 결합은, 용접, 본딩, 나사 결합 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구성에서, 브릿지 부재(200)는 열흡수 물질(C)이 내부 공간에 내장된 상태에서 내부 공간이 밀폐된 상태로 구성되어 있다고 할 수 있다. 즉, 배터리 팩의 사용 중에 열흡수 물질(C)은 브릿지 부재(200)의 내부 공간에 보유된 상태로 유지되고, 열흡수 물질(C)은 브릿지 부재(200)의 외부 또는 내부로 유출되거나 유입될 필요가 없다. 따라서, 브릿지 부재(200)에는 배터리 모듈(100)과 열을 교환하기 위해 열흡수 물질(C)이 유출입되기 위한 구성이 구비될 필요가 없다. 또한, 배터리 팩에도, 브릿지 부재(200)로 열흡수 물질(C)을 공급하거나 브릿지 부재(200)로부터 유출된 열흡수 물질(C)을 배출 내지 순환시키기 위한 구성이 별도로 필요하지 않을 수 있다.
이처럼 열흡수 물질(C)이 내장된 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)로부터 발생한 열을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시예에서, 제2 배터리 모듈(B2)에 비정상적으로 열이 발생한 경우, 발생된 열은 제2 배터리 모듈(B2)의 좌측 상단에 부착된 브릿지 부재(200)와 제2 배터리 모듈(B2)의 우측 상단에 부착된 브릿지 부재(200)로 전달될 수 있다. 그리고, 이러한 좌측 브릿지 부재(200) 및 우측 브릿지 부재(200)는, 제2 배터리 모듈(B2)로부터 전달받은 열을, 내장된 열흡수 물질(C)을 통해, 흡수하여 자체적으로 저장할 수 있다. 여기서, 열흡수 물질(C)은, 고체나 액체, 겔, 기체 등 다양한 상태의 물질일 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 열흡수 물질(C)을 통해 배터리 팩의 냉각 성능이 보다 향상될 수 있다. 즉, 특정 배터리 모듈(100)로부터 열이 발생한 경우, 이러한 열은 해당 배터리 모듈(100)에 부착된 브릿지 부재(200)로 전달되어 흡수될 수 있다. 이 경우, 브릿지 부재(200) 자체가 배터리 모듈(100)의 열을 빼앗는 역할을 하므로, 다른 배터리 모듈(100)의 유무나 배치 상태, 온도 상황 등에 관계 없이, 발열 배터리 모듈(100)의 냉각이 효과적으로 이루어질 수 있다.
이처럼, 브릿지 부재(200)에 포함되는 열흡수 물질(C)에는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 물질, 즉 열을 흡수할 수 있는 물질이 채용될 수 있다. 특히, 상기 브릿지 부재(200)는, 열흡수 물질(C)로서, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM)을 포함할 수 있다. 상변화 물질은, 고체, 액체, 기체 등의 상태가 변화함으로써, 많은 양의 열을 방출하거나 흡수할 수 있는 물질이다. 즉, 상변화 물질은, 특정 온도에서 온도 변화 없이, 상이 변하면서 많은 열을 흡수 내지 방출할 수 있는 물질일 수 있다. 이를테면, 상변화 물질은, 상 변화에 따라 흡열과 방열을 반복적으로 하는 물질로서, 잠열 저장 밀도가 일반 물질에 비해 50~100배 이상으로 높은 물질일 수 있다. 이러한 상변화 물질에 대해서는, 본 발명의 출원 시점에 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 예를 들어, 상기 상변화 물질은, 파라핀, 지방산 등의 유기 물질이나 수화물 형태의 염화칼슘 등과 같은 무기 물질을 포함할 수 있다.
본체(201) 및 커버(202)에 의해 한정된 내부 공간에 열흡수 물질(C)을 구비하는 브릿지 부재(200)의 구성에 있어서, 본체(201) 및 커버(202)의 적어도 일부분은 열전도성 재질을 구비할 수 있다. 이러한 구성의 경우, 배터리 모듈(100)에 직접 접촉된 부분은 브릿지 부재(200)의 본체(201) 및 커버(202)이므로, 이러한 본체(201) 및 커버(201)는 적어도 일부분이 열전도성 재질로 구성되어야 배터리 모듈(100)의 열을 내부의 열흡수 물질(C)로 원활하게 전달할 수 있다. 예를 들어, 브릿지 부재(200)의 본체(201) 및 커버(201)는 전체적으로 금속 재질로 구성될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 브릿지 부재(200)의 본체(201)는 일단이 개방된 상태의 중공이 형성된 알루미늄 재질의 파이프 형태로 구성되고, 브릿지 부재(200)의 커버(202)는, 알루미늄 재질의 플레이트 형태로 구성될 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 이하에서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예와 동일 또는 유사한 설명이 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 9를 참조하면, 상기 브릿지 부재(200)는, 열차단부(213)를 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 브릿지 부재(200)는, 제1 몸통부(211), 제2 몸통부(212) 및 열차단부(213)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1 몸통부(211)는 브릿지 부재(200)의 몸통 중 좌측에 위치하여 좌측에 구비된 배터리 모듈(100)과 접촉할 수 있다. 또한, 제2 몸통부(212)는 브릿지 부재(200)의 몸통 중 우측에 위치하여 우측에 구비된 배터리 모듈(100)과 접촉할 수 있다. 이때, 제1 몸통부(211)와 제2 몸통부(212)는, 서로 직접 접촉하지 않고 소정 거리 이격된 상태로 구비될 수 있다. 그리고, 열차단부(213)는, 제1 몸통부(211)와 제2 몸통부(212) 사이에 개재되어 제1 몸통부(211)와 제2 몸통부(212)를 서로 연결시킬 수 있다. 즉, 열차단부(213)는, 제1 몸통부(211)와 제2 몸통부(212)의 열전달 경로를 차단하여, 제1 몸통부와 제2 몸통부 사이에서 열이 직접 전도되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 열차단부(213)는, 다른 부분에 비해 열전도성이 낮거나 실질적으로 열전도성이 없는 재질로 구성될 수 있다. 즉, 상기 열차단부(213)는, 제1 몸통부(211) 및 제2 몸통부(212)에 비해 열전도성이 낮거나 없는 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 몸통부(211) 및 제2 몸통부(212)는 스틸과 같은 열전도도가 높은 재질로 구성되는 반면, 열차단부(213)는 플라스틱과 같이 열전도도가 낮은 재질로 구성될 수 있다.
이러한 구성에 이어서, 브릿지 부재(200)의 내부에는, 열흡수 물질(C)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 몸통부(211) 및 제2 몸통부(212)는, 중공이 형성되고 이러한 중공의 서로 마주보는 측 단부가 개방되며 반대 측 단부는 밀폐된 파이프 형태로 구성될 수 있다. 이를테면, 도 9의 구성에서, 제1 몸통부(211)는 좌우 방향으로 중공이 형성되되, 중공의 우측 단부는 개방되고 중공의 좌측 단부는 폐쇄된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 열차단부(213)는, 중공이 형성되고 이러한 중공의 양단이 개방된 링 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 몸통부(211)로 전달된 열이나 제2 몸통부(212)로 전달된 열은 열흡수 물질(C)로 전달될 수 있으며, 열흡수 물질(C)은 이와 같이 전달된 열을 흡수하여 저장할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 일단에서 타단까지 열이 쉽게 전달되지 않도록 할 수 있다. 즉, 열차단부(213)에 의해, 제1 몸통부(211)의 열은 제2 몸통부(212)로 직접 전달되지 않고, 제2 몸통부(212)의 열 역시 제1 몸통부(211)로 직접 전달되지 않을 수 있다. 따라서, 이 경우, 일부 배터리 모듈(100)에서 열이 발생하더라도, 다른 배터리 모듈(100)로 열이 쉽게 전달되지 않도록 할 수 있다. 그러므로, 특정 배터리 모듈(100)의 이상 발열로 인해, 다른 배터리 모듈(100)의 온도까지 높아지는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 구성에 의하면, 인접한 여러 배터리 모듈(100)에서 동시에 열이 발생하더라도, 필요에 따라 배터리 모듈 간 열이 전달되는 것을 차단하여 배터리 모듈(100)의 온도가 더욱 높아지는 것을 방지하고, 브릿지 부재(200)가 열을 보유하도록 할 수 있다.
상기와 같은 실시 구성에 있어서, 브릿지 부재(200)는 열차단부(213)의 교체가 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 부재(200)의 열차단부(213)는 제1 몸통부(211) 및/또는 제2 몸통부(212)와 착탈 가능하게 구성될 수 있다. 이 경우, 사용자는, 열차단부(213)를 제1 몸통부(211) 및/또는 제2 몸통부(212)에서 장착 및 분리시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열차단부(213)에 의한 제1 몸통부(211)와 제2 몸통부(212) 사이의 열차단 성능을 필요에 따라 적절하게 변화시키는 것이 가능하다. 이를테면, 사용자는, 제1 몸통부(211)와 제2 몸통부(212) 사이에서 열이 직접 전달될 필요가 있다고 판단하는 경우, 열전도성이 없거나 낮은 재질로 구성된 열차단부(213)를 제1 몸통부(211) 및 제2 몸통부(212)에서 분리시키고, 열전도성이 높은 재질로 이루어진 열차단부(213)를 새롭게 제1 몸통부(211) 및 제2 몸통부(212)에 결합시킬 수 있다. 그러므로, 브릿지 부재(200)에 의한 배터리 모듈 사이의 열흡수 내지 열전달 성능이 상황에 따라 적절하게 변화시키는 것이 가능하다.
또한 바람직하게는, 상기 브릿지 부재(200)는, 내부 공간에 구비된 열흡수 물질(C)의 보충 또는 인출이 가능하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 10을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 이하에서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예와 동일 또는 유사한 설명이 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 상기 브릿지 부재(200)는, 내부 공간에 열흡수 물질(C)을 구비할 수 있다. 이때, 브릿지 부재(200)는, 내부 공간을 개폐할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 브릿지 부재(200)는, 열흡수 물질(C)이 구비된 내부 공간을 개방시키는 개구부(O)를 구비할 수 있다. 그리고, 브릿지 부재(200)는, 이러한 개구부를 폐쇄시킬 수 있도록 덮개부(220)를 구비할 수 있다. 여기서, 덮개부(220)는, 일단이 브릿지 부재(200)의 몸체에 결합되고, 힌지 회동 가능하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 사용자는 덮개부(220)를 열어 개구부(O)를 통해 열흡수 물질(C)을 삽입하거나 인출할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열흡수 물질(C)의 보충이나 교체 등이 원활하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 열흡수 물질(C)의 변질이나 누출로 인해 브릿지 부재(200)의 열흡수 성능이 떨어진 경우, 사용자는, 상기 개구부(O) 및 덮개부(220) 구성을 통해 열흡수 물질(C)을 보충하거나 교체 등을 수행할 수 있다. 또는, 사용자는, 다양한 다른 성능을 가진 열흡수 물질(C)을 갖도록 브릿지 부재(200)를 구성할 수 있다. 즉, 일반적인 상황에서는, 열흡수 물질(C)이 브릿지 부재(200) 내부에 밀폐된 상태로 보유되며, 열흡수 물질(C)은 브릿지 부재(200) 내부로 유입되거나 브릿지 부재(200) 외부로 유출되지 않을 수 있다. 그러나, 열흡수 물질(C)이 교체되어야 하는 등 특수한 상황이 발생하면, 사용자는 개구부(O) 및 덮개부(220) 구성을 통해, 열흡수 물질(C)을 브릿지 부재(200) 외부로 인출하거나 브릿지 부재(200) 내부로 인입시킬 수 있다.
특히, 상기 브릿지 부재(200)는, 이러한 개구부(O) 및 덮개부(220) 구성을, 도 10에 도시된 바와 같이, 몸통의 중앙 부분에 구비하는 것이 좋다. 즉, 상기 브릿지 부재(200)의 개구부(O) 및 덮개부(220)는, 배터리 모듈(100)과 접촉하지 않는 부분, 다시 말해 배터리 모듈(100)과 결합되지 않는 부분에 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100) 사이에 장착 고정된 이후에도, 개구부(O) 및 덮개부(220)를 통해 열흡수 물질(C)의 삽입이나 인출이 가능해질 수 있다. 그러므로, 배터리 팩이 구성된 이후, 브릿지 부재(200)를 해체하지 않더라도, 열흡수 물질(C)의 교체나 보충 등이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 브릿지 부재(200)에 구비되는 열흡수 물질은, 액체나 겔 상태일 수도 있다. 이 경우, 개구부(O) 및 덮개부(220)는, 반드시 열흡수 물질의 전체 크기에 대응되는 크기를 가질 필요가 없으며, 작은 크기로 형성될 수도 있다.
한편, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 모듈(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, X-Y 평면 상에서 수평 방향으로 나란하게 배열될 수 있다. 이때, 각 배터리 모듈(100)은, 수평 방향으로 서로 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다.
이러한 구성에서, 상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)의 상단 모서리부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에서, 2개의 배터리 모듈(100)이 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 배열된 경우, 브릿지 부재(200)는 2개의 배터리 모듈(100) 사이 공간에서 상부에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 1개의 브릿지 부재(200)는, 제1 배터리 모듈(B1)의 우측면 상단 전방 모서리와 제2 배터리 모듈(B2)의 좌측면 상단 전방 모서리에 양단이 접촉 고정될 수 있다. 그리고, 다른 1개의 브릿지 부재(200)는, 제1 배터리 모듈(B1)의 우측면 상단 후방 모서리와 제2 배터리 모듈(B2)의 좌측면 상단 후방 모서리에 양단이 접촉 고정될 수 있다.
이처럼, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)의 상단 모서리부에 위치하도록 한 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 스웰링을 완충할 수 있는 공간이 확보될 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)의 측면 중 상단 모서리부에 위치하고 중앙 부분에는 위치하지 않음으로써, 배터리 모듈(100)의 중앙 부분은 다른 구성요소가 접촉하지 않고 빈 공간으로써, 인접하는 배터리 모듈(100)과 다소 이격될 수 있다. 따라서, 셀 스웰링으로 인해 배터리 모듈(100)의 중앙 부분이 부풀어오르더라도 다른 배터리 모듈(100)을 가압하는 등의 문제가 발생할 염려는 적다고 할 수 있다.
더욱이, 배터리 모듈(100)에 다수의 파우치형 이차 전지가 구비될 수 있는데, 각 파우치형 이차 전지는 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 형태로 좌우 방향(도면의 X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 각각의 파우치형 이차 전지는 넓은 표면이 좌측과 우측을 향하고, 실링부가 상, 하, 전, 후 방향에 위치하는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 다수의 파우치형 이차 전지는 서로 넓은 표면이 대면되는 형태로 좌우 방향으로 적층될 수 있다. 이 경우, 일부 이차 전지에서 스웰링이 발생하면, 배터리 모듈(100)의 좌측면과 우측면 중 중앙 부분이 가장 많이 부풀어오를 수 있다. 하지만, 상기 실시예에 의하면, 배터리 모듈(100)의 좌측면과 우측면의 중앙 부분에는 브릿지 부재(200)가 위치하지 않고 빈 공간으로 남아있게 되므로, 이러한 배터리 모듈(100)의 스웰링 현상에도 배터리 팩의 손상이나 변형이 방지될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은, 하부에 히트 싱크(300)와 같은 냉각 구성을 구비할 수 있다. 이 경우, 배터리 팩의 하부는 냉각이 잘 이루어질 수 있지만, 배터리 팩의 상부는 하부에 비해 냉각 효율이 다소 떨어질 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)의 상부에 위치하는 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)에 의해 냉각 성능이 증대되므로, 배터리 팩의 상부도 냉각이 효과적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 팩의 상부와 하부 전체적으로 냉각 성능이 안정적으로 확보될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)로부터 착탈 가능하게 구성될 수 있다. 또한 이 경우, 배터리 모듈(100)은, 브릿지 부재(200)가 착탈 가능하도록 하기 위한 대응 구성을 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 11을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200)의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 예를 들어, 도 11의 구성은, 도 1의 A1 부분에 적용될 수 있는 구성의 또 다른 형태라 할 수 있다.
도 11을 참조하면, 배터리 모듈(100)의 외면에 브릿지 부재(200)의 단부가 슬라이딩 결합 가능하도록 브릿지 장착부(110)가 구비될 수 있다. 이때, 브릿지 장착부(110)는, 브릿지 부재(200)의 상하 방향 슬라이딩 이동을 가이드할 수 있도록 가이드 레일 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 브릿지 장착부(110)는 가이드 레일로서 2개의 레일을 구비할 수 있다. 그리고, 각 레일은 브릿지 부재(200)의 단부가 결합된 상태에서 다른 배터리 모듈을 향하는 방향(도면의 +X축 방향)이나 배터리 모듈의 전방 또는 후방을 향하는 방향(도면의 Y축 방향)으로 이탈되지 않고 상하 방향으로만 슬라이딩 가능하도록 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 브릿지 장착부(110)의 하단, 이를테면 가이드 레일의 하단은, 브릿지 부재(200)가 더 이상 하부 방향으로 이동하지 않도록 구성될 수 있다. 또한, 이 경우, 브릿지 부재(200)는, 단부에 이러한 브릿지 장착부(110)의 가이드 레일을 따라 슬라이딩 결합될 수 있도록 외면에 슬라이딩홈(G)이 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)에 슬라이딩 결합으로 착탈 가능하게 구성되므로, 배터리 팩 조립 시, 배터리 모듈(100)에 대한 브릿지 부재(200)의 장착이 용이하게 이루어질 수 있다. 즉, 도 11에서 화살표로 표시된 바와 같이, 브릿지 부재(200)를 배터리 모듈(100)의 상부에 위치시킨 상태에서 하부 방향으로 이동시킴으로써 배터리 모듈(100)에 결합 고정되도록 할 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 조립성이 향상될 수 있다. 또한, 배터리 팩이 조립된 이후, 브릿지 부재(200)의 분리가 용이하게 이루어질 수 있으므로, 브릿지 부재(200)나 배터리 모듈(100)의 교체나 수리, 위치 변경 등이 보다 쉽게 이루어질 수 있다.
더욱이, 브릿지 부재(200)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 방향으로 이탈 가능하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)의 외면에 장착 결합되어 배터리 팩이 조립된 이후, 배터리 모듈(100)의 위치를 전체적으로 변경하지 않더라도, 브릿지 부재(200)를 상부 방향으로 쉽게 이탈시킬 수 있다. 또한, 브릿지 부재(200)를 교체하거나 수리하여 배터리 모듈(100)의 외면에 결합시키는 과정도 쉽게 수행될 수 있다.
한편, 도 11에서는, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)의 상부에서 하부 방향으로 결합되는 형태를 중심으로 도시되어 있으나, 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)의 전방에서 후방 방향, 또는 배터리 모듈(100)의 후방에서 전방 방향으로 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)의 상단 전방 모서리에 구비되어, 전방 측 방향으로 이탈 가능하도록 구성될 수 있다. 또는 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)의 상단 후방 모서리에 구비되어, 후방 측 방향으로 이탈 가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하더라도, 배터리 팩 조립 이후, 브릿지 부재(200)의 교체나 수리가 원활하게 이루어질 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)의 외측 방향으로 분리 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)과 결합 고정될 수 있다. 이를테면, 브릿지 부재(200)의 양단은, 배터리 모듈(100)과 결합되어 고정될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)과 결합된 상태에서 소정 방향으로 쉽게 이동되지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 모듈 케이스의 브릿지 장착부(110)는 가이드 레일 형태로 구성되어, 브릿지 부재(200)를 상하 방향(Z축 방향)으로만 이동 가능하도록 허용하고, 좌우 방향(X축 방향) 및 전후 방향(Y축 방향)으로는 이동이 제한되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 브릿지 장착부(110)가 다른 배터리 모듈을 향하는 방향(도 11의 +X축 방향)으로의 이탈을 제한함으로써, 브릿지 부재(200)에 의해 그 양측에 위치한 2개의 배터리 모듈(100)이 서로 결합 고정될 수 있다. 그러므로, 본원발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)에 의해, 배터리 팩의 전체적인 구조가 안정적으로 유지될 수 있다. 특히, 이 경우, 배터리 모듈 사이(100)에 별도의 체결 구성을 추가로 구비하지 않더라도, 브릿지 부재(200)에 의해 복수의 배터리 모듈(100)이 서로 결합 고정되며, 배터리 모듈(100) 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)의 외면에 대하여 결합 위치가 변경 가능하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 이하에서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하도록 한다.
도 12를 참조하면, 배터리 모듈(100)의 외면에는, 하나의 브릿지 부재(200)가 결합할 수 있는 결합 구성이 다수 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 11의 실시예와 유사하게, 배터리 모듈(100)의 외면에는 브릿지 부재(200)와 슬라이딩 결합 가능하도록 가이드 레일 형태의 브릿지 장착부(110)가 구비될 수 있다. 다만, 도 11의 실시예와 달리, 도 12의 실시예에서는, 이러한 가이드 레일이 서로 다른 위치에 다수 구비될 수 있다. 즉, 도 12의 실시예의 경우, 하나의 브릿지 부재(200)가 결합할 수 있는 구성으로서, E1, E2, E3의 3개의 가이드 레일이 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 하나의 브릿지 부재(200)는, E1, E2 및 E3 중 어느 하나의 가이드 레일, 즉 브릿지 장착부(110)에 슬라이딩 결합될 수 있다.
특히, 3개의 가이드 레일(브릿지 장착부)은, 배터리 모듈(100)에서의 높이나 깊이가 서로 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 12의 실시예에서, E2 가이드 레일은 E1 가이드 레일에 비해 깊은 위치, 즉 전후 방향(Y축 방향)으로 배터리 모듈(100)의 내측에 가깝게 위치할 수 있다. 또한, 도 12의 실시예에서, E3 가이드 레일은 E1 가이드 레일에 비해 낮은 위치, 즉 상하 방향(Z축 방향)으로 배터리 모듈(100)의 내측에 가깝게 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상황에 따라 적절하게 브릿지 부재(200)의 결합 위치를 조정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)에서 열이 많이 발생하거나 발생할 것으로 예상되는 부분에 가깝게 브릿지 부재(200)의 위치를 조정할 수 있다. 또는, 배터리 모듈(100)에서 팽창이 적게 발생하는 부분 측으로 브릿지 부재(200)의 위치를 조정할 수도 있다. 이를테면, 다수의 배터리 모듈이 적층되어 배터리 팩이 구성될 때, 배터리 팩의 중앙 부분에 가까운 위치일수록 온도가 더 높을 수 있다. 이 경우, 각 배터리 모듈(100)에 대하여 배터리 팩의 중앙 부분에 최대한 가깝게 위치한 브릿지 장착부(110)에 브릿지 부재가 장착 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 12의 구성에서, 도면에 도시된 배터리 모듈(100)이 배터리 팩의 중심에서 상부에 위치한 배터리 모듈이라면, E1 및 E2 브릿지 장착부보다 배터리 팩의 중심에 보다 가까운 E3 브릿지 장착부에 브릿지 부재(200)가 결합되는 것이 바람직할 수 있다. 또는, 도 12에 도시된 배터리 모듈(100)이 배터리 팩의 중심에서 하부에 위치한 배터리 모듈이라면, E3 브릿지 장착부보다는 E1 브릿지 장착부 또는 E2 브릿지 장착부에 브릿지 부재(200)가 결합되는 것이 바람직할 수 있다. 이처럼, 상기 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 구체적이고 개별적인 상황에 따라 적합한 부분에 브릿지 부재(200)를 위치시킬 수 있다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 이하에서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 13을 참조하면, 상기 브릿지 부재(200)는, 삽입부(231) 및 안착부(232)를 구비할 수 있다.
여기서, 삽입부(231)는 배터리 모듈(100)의 측면 사이에 개재되는 구성으로서, 앞선 여러 실시예, 이를테면 도 3, 도 4, 도 7 내지 도 10의 브릿지 부재(200)에 적용된 구성 등이 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 삽입부(231)는, 전기 전도성 재질로 구성되거나 내부에 열흡수물질(C)을 포함할 수 있다. 또한, 삽입부(231)는, 양단이 배터리 모듈(100)에 접촉될 수 있다. 즉, 삽입부(231)의 좌측 단부와 우측 단부는, 각각 좌측 배터리 모듈(BL)의 우측면과 우측 배터리 모듈(BR)의 좌측면에 접촉될 수 있다. 따라서, 삽입부(231)는, 좌측 배터리 모듈(BL)과 우측 배터리 모듈(BR)로부터 열을 전달받아, 다른 배터리 모듈에 전달하거나, 스스로 열을 저장할 수 있다. 다만, 도 13의 구성에서, 삽입부(231)는, 형태가 사각 기둥 형태로 구성되어 있는데, 이러한 형태는 다른 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
상기 안착부(232)는, 삽입부(231)의 상부에 결합되며, 배터리 모듈(100)의 상면에 안착될 수 있다. 특히, 상기 안착부(232)는, 대체로 플레이트 형태로 구성되어, 배터리 모듈(100)의 상면에 안착되는 구성이 용이하게 달성될 수 있고, 배터리 모듈(100)의 상부 방향으로 돌출되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 안착부(232)는, 하면이 배터리 모듈(100)의 상면과 결합 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 안착부(232)의 하면에는 접착제가 구비되어 배터리 모듈(100)의 상면에 접착 고정될 수 있다. 또는, 상기 안착부(232)의 좌우 양단 하면에는 하부 방향으로 돌출된 형태의 체결돌기(미도시)가 구비될 수 있다. 그리고 배터리 모듈(BL, BR)의 상면에는, 이러한 체결돌기에 대응되는 위치 및 형태로 체결홈(미도시)이 구비될 수 있다. 그리고, 이 경우, 안착부(232)의 체결돌기가 배터리 모듈(100)의 체결홈에 삽입 결합됨으로써, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)과 체결 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 상면에 안착부(232)를 안착시키는 것으로 삽입부(231)가 배터리 모듈(100) 사이에 삽입되어 각 배터리 모듈(100)로부터 열을 전달받을 수 있다. 따라서, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 조립이 보다 용이하게 달성될 수 있다. 또한, 삽입부(231)의 양단과 배터리 모듈(100) 사이에 별도의 결합 구성, 이를테면 접착제를 구비하지 않아도 된다. 따라서, 배터리 모듈(100)의 구조가 간소화되고, 삽입부(231)와 배터리 모듈(100) 사이의 열전달 성능이 결합 구성에 의해 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 체결을 위한 구성은 안착부(232)에 마련되고 삽입부(231)에 마련되지 않아도 되므로, 삽입부(231)는 배터리 모듈(100)과의 사이에서 열을 전달하거나 흡수 또는 저장하는데 최적화된 형태로 구성될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 브릿지 부재(200)에 의한 냉각 성능이 보다 향상될 수 있다. 또한, 이와 반대로, 브릿지 부재(200)의 안착부(232)는 배터리 모듈(100), 특히 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스와 결합 고정하는데 최적화된 형태로 구성될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 브릿지 부재(200)에 의한 배터리 모듈 간 고정력 확보에 보다 용이할 수 있다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다. 예를 들어, 도 14는, 도 1의 A1 부분에 대하여 정면에서 바라본 단면의 일 형태라 할 수 있다. 본 실시예를 비롯한 이하의 여러 실시예에 대해서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 14를 참조하면, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200)는, 서로 접촉되는 부분에 상호 대응되는 형태로 요철이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 브릿지 부재(200)는 수평 외측 방향, 즉 좌측 및 우측 방향으로 돌출된 형태로 다수의 요철 돌기(P)가 형성될 수 있다. 그리고, 배터리 모듈(100)은 이러한 요철 돌기(P)에 대응되는 크기 및 형태로 내측 방향으로 파여진 형태의 다수의 요철홈(F)이 형성될 수 있다. 즉, 요철 돌기(P)는 요철홈(F)에 삽입 가능하도록 구성될 수 있다. 또는, 이러한 형태와 반대로, 배터리 모듈(100)은 외측 방향으로 돌출된 형태로 요철 돌기가 형성되고, 브릿지 부재(200)는 내측 방향으로 오목하게 파여진 형태로 요철홈이 형성될 수도 있다.
이와 같이 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200)에 서로 대응되는 형태 및 위치로 요철부가 형성된 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 접촉 면적이 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 열전달 성능이 더욱 향상될 수 있다. 그러므로, 특정 배터리 모듈(100)에서 발생한 열폭주 현상이 보다 신속하게 방지되는 등, 본 발명에 따른 배터리 팩의 온도 조절 성능이 보다 좋아질 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 요철 구성에 의해 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 결합성이 더욱 향상될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 요철 구성에 의해, 브릿지 부재(200)의 상하 방향(Z축 방향) 및 전후 방향(Y축 방향) 이동이 제한되어, 배터리 모듈(100)에 대한 브릿지 부재(200)의 고정력이 보다 개선될 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 요철 구성에 있어서, 각각의 요철 돌기(P) 및 요철홈(F)은, 하부가 평평하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 구성에서 각각의 요철 돌기(P)를 살펴보면, 요철 돌기(P)는 외측 방향으로 가장 돌출된 부분을 기준으로 상부와 하부로 구분될 수 있다. 그리고, 지면에 평행한 방향이 X축 방향이라 할 때, 요철 돌기(P)의 하부는 대략 지면에 평행한 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)가 배터리 모듈(100)에 보다 안정적으로 결합될 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)의 요철부가 배터리 모듈(100)의 요철부에 결합되면, 외측 방향, 이를테면 X축 방향이나 -Z축 방향으로 쉽게 이탈되지 않을 수 있다. 따라서, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 조립성 및 결합성이 향상될 수 있다.
한편, 이와 같은 실시 구성에서, 배터리 모듈(100) 중 브릿지 부재(200)의 요철부가 결합되는 부분은 앞선 실시예의 브릿지 장착부(110)라 할 수도 있다. 즉, 배터리 모듈(100)의 브릿지 장착부(110)에 요철부가 형성되어, 브릿지 부재(200)의 요철부가 결합된다고 할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200)의 요철 구성 사이에는 TIM이나 접착 물질이 개재될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 요철 구성 사이의 빈 공간이 감소되어, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 열전달 성능이 보다 향상될 수 있다.
도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 15를 참조하면, 도 14와 마찬가지로 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)이 서로 접촉되는 부분에 상호 대응되는 형태로 요철이 형성될 수 잇다. 더욱이, 배터리 모듈(100)의 요철은 배터리 모듈(100)의 브릿지 장착부(110)에 형성될 수 있다. 다만, 도 15의 실시 구성에서는, 도 14의 실시 구성과 요철부의 형태가 다르게 형성되어 있다. 즉, 도 14의 구성에서는 요철 구성이 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 형성된 반면, 도 15의 구성에서는 요철 구성이 수평 방향, 특히 전후 방향(도면의 Y축 방향)으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 도 15의 구성을 참조하면, 브릿지 부재(200)의 요철 돌기(P)는, 상하 방향(Z축 방향)으로 길게 연장되는 형태로 형성되고, 전후 방향(Y축 방향)으로 나아갈수록 볼록부와 오목부가 교대로 존재하는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)의 브릿지 장착부(110) 역시, 이러한 형태에 대응하여, 상하 방향으로 길게 연장되는 형태로 형성되고, 전후 방향으로는 볼록부와 오목부가 교호적으로 배치되어 요철부가 형성된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 요철 구성에 의해 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 접촉 면적이 넓어지고 결합성이 개선되는 한편, 브릿지 부재(200)의 상하 방향 이동이 가이드될 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 요철 구성에 마련된 볼록부 또는 오목부는 상하 방향으로 길게 연장된 형태로 구성되기 때문에, 브릿지 부재(200)는 상하 방향으로 슬라이딩되는 형태로 배터리 모듈(100)의 브릿지 장착부(110)에 장착될 수 있다. 그리고, 브릿지 부재(200)는 요철 구성이 끝나는 브릿지 장착부(110)의 하단 지점에서 하부 방향으로의 이동이 제한되어 상부 방향으로 지지될 수 있다. 따라서, 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200)의 조립성이 더욱 향상될 수 있다.
특히, 배터리 모듈(100)에 구비된 요철 구성은, 도 15에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(100)의 상단까지 연장 형성될 수 있다. 이 경우, 다수의 배터리 모듈(100)이 결합된 상태에서, 브릿지 부재(200)를 상부 방향으로 이탈하거나 결합하는 것이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 그러므로, 배터리 팩의 조립이나 수리 단계에서, 브릿지 부재(200)의 조립 또는 교환이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 더욱이, 이러한 실시 구성의 경우, 도 11 내지 도 12의 실시 구성과 조합되는 것이 용이할 수 있다.
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 여기서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 16을 참조하면, 상기 브릿지 부재(200)는, 본체(241)와 확장판(242)을 구비할 수 있다. 여기서, 본체(241)는, 앞선 여러 실시예에서의 브릿지 부재(200) 구성이 적용될 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다. 예를 들어, 이러한 본체(241)에는 열흡수 물질(C)이 보유될 수 있다.
다만, 도 16의 실시예에서는, 앞선 실시예와 달리, 브릿지 부재(200)의 양단에 확장판(242)이 더 구비되어 있다. 여기서, 확장판(242)은 본체(241)보다 크기, 이를테면 외경이 더 큰 형태로 구성될 수 있다. 즉, 도 16의 구성을 참조하면, 확장판(242)은 본체(241)보다 YZ 평면 상의 크기가 더 큰 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 모듈(100)이 좌우 방향으로 배치되고 그 사이에 브릿지 부재(200)가 개재되는 경우, 브릿지 부재(200)의 좌측 단부와 우측 단부에는, 본체(241)보다 전, 후, 좌, 우 방향으로 돌출된 형태로 구성된 확장판(242)이 구비될 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)에 접촉 내지 결합되는 양 단부가 다른 부분, 이를테면 중앙 부분보다 확장된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 브릿지 부재(200)의 확장 방향, 다시 말해 확장판(242)의 본체(241) 대비 확장 방향은, 브릿지 부재(200)의 양측에 위치한 배터리 모듈(100)의 배치 방향(도면의 X축 방향)에 직교하는 방향(도면의 Y-Z평면 상의 한 방향)이라 할 수 있다. 이 경우, 브릿지 부재(200)는, 배터리 모듈(100)의 적층 방향에 직교하는 단면적 기준으로, 확장판(242)의 크기가 본체(241)의 크기보다 클 수 있다.
이러한 확장판(242)은 판상으로 구성되어, 2개의 넓은 면이 각각 본체(241)와 배터리 모듈(100)의 외면에 대면될 수 있다. 또한, 확장판(242)은, 열전달 성능의 확보를 위해 열전도성이 높은 재질, 이를테면 금속 재질로 이루어질 수 있다. 특히, 확장판(242)은, 본체(241)와 동일한 재질로 구성되거나, 적어도 본체(241)의 외장재와 동일 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 열전달 성능이 더욱 향상될 수 있다. 즉, 확장판(242)에 의해 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)은 보다 넓은 면적으로 상호 접촉될 수 있으므로, 보다 신속하게 보다 많은 양의 열이 전달되도록 할 수 있다. 또한, 확장판(242)에 비해 본체(241)의 크기가 작게 구성되므로, 배터리 모듈(100) 사이의 공간은 넓게 확보될 수 있다.
한편, 이러한 구성에 있어서, 배터리 모듈(100)에는 확장판(242)이 삽입되기 위한 슬릿이 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 16에서 J2로 표시된 바와 같이, 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스에는, 확장판(242)이 삽입될 수 있도록 구성된 슬릿이 마련될 수 있다. 이러한 슬릿(J2)은, 확장판(242)에 대응되는 크기로서, 상하 방향으로 연장되는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 슬릿(J2)의 상단은, 배터리 모듈(100)의 상부로 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스에는, 슬릿(J2)보다 크기가 작고 브릿지 부재(200)의 본체(241)에 대응되는 크기 및 형태로서 본체 삽입홈(J1)이 형성될 수 있다. 여기서, 본체 삽입홈(J1)은, 슬릿(J2)과 마찬가지로 상부 방향으로 연장되는 형태로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 브릿지 부재(200)의 확장판(242)을 통해 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 열전달 성능이 향상되는 것은 물론이고, 배터리 모듈(100)과 브릿지 부재(200) 사이의 조립성과 결합성도 개선될 수 있다. 즉, 브릿지 부재(200)가 상부에서 하부 방향으로 슬라이딩되어 배터리 모듈(100)에 용이하게 체결될 수 있으며, 브릿지 부재(200)가 하부에서 상부 방향으로 슬라이딩되어 배터리 모듈(100)로부터 용이하게 이탈될 수 있다. 또한, 이 경우, 배터리 모듈의 슬릿(J2)에 열전달 물질이나 접착 물질이 보유되기 용이하다. 따라서, 열전달 물질이나 접착 물질에 의한 열전달 성능이나 고정 성능이 보다 안정적으로 확보될 수 있다. 한편, 이러한 실시 구성에 있어서, 배터리 모듈의 삽입홈(J1)과 슬릿(J2)의 전부, 또는 일부는 브릿지 장착부(110)로서 기능한다고 할 수 있다.
도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100)의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 여기서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 17을 참조하면, 배터리 모듈(100)에 브릿지 장착부(110)가 구비되되, 브릿지 장착부(110)에는, K로 표시된 바와 같이, 하부 방향으로 오목하게 파여진 형태의 보유홈이 형성될 수 있다. 이러한 보유홈(K)은, 브릿지 장착부(110)에서 브릿지 부재(200)가 안착되는 부분에 비해 낮게 형성될 수 있다. 즉, 보유홈(K)에는 브릿지 부재(200)가 직접 접촉되지 않을 수 있다. 다만, 보유홈(K)에는 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이에 개재되는 물질이 충진되어 보유될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이에는, 열전달 물질이나 접착 물질 등이 개재될 수 있는데, 상기 보유홈(K)에는 이러한 중간 개재 물질이 보유될 수 있다. 특히, TIM이나 접착제는 완전 고체가 아닌 겔이나 액체와 같은 유동성이 있는 상태로 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이에 개재될 수 있는데, 상기 보유홈(K)은 이러한 중간 개재 물질이 브릿지 부재(200)와 배터리 모듈(100) 사이의 공간에서 흘러내려 외부로 유출되는 것을 방지하고 해당 공간에 안정적으로 위치하도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전달 물질이나 접착 물질에 의한 열전달 성능이나 접착 성능 등이 보다 안정적으로 확보될 수 있다.
도 18은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다. 여기서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)은, 열전달 부재(103)를 더 구비할 수 있다.
상기 열전달 부재(103)는, 하나의 배터리 모듈(100)에 다수의 브릿지 부재(200)가 장착될 때, 브릿지 부재(200) 사이에 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 열전달 부재는, 금속과 같은 열전도성 재질로 구성될 수 있다. 또한, 열전달 부재(103)의 일측은 하나의 브릿지 장착부까지 연장되어 연결되고, 열전달 부재(103)의 타측은 다른 하나의 브릿지 장착부까지 연장되어 연결된 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(100)의 좌측과 우측에 각각 브릿지 장착부(110)가 형성되고, 열전달 부재(103)의 좌측 단부는 좌측 브릿지 장착부에 연결되도록 위치하고, 열전달 부재(103)의 우측 단부는 우측 브릿지 장착부에 연결되도록 위치할 수 있다. 따라서, 각각의 브릿지 장착부(110)에 좌측 브릿지 부재(IL)와 우측 브릿지 부재(IR)가 장착되는 경우, 열전달 부재(103)는 좌측 브릿지 부재(IL)와 우측 브릿지 부재(IR) 사이에서 열을 전달하는 경로로서 기능할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다수의 브릿지 부재가 열을 효과적으로 공유할 수 있다. 예를 들어, 도 18의 실시예에서, 우측 브릿지 부재(IR)로 열이 공급된 경우, 공급된 열은 우측 브릿지 부재(IR)에서 좌측 브릿지 부재(IL)로 신속하게 전달될 수 있다. 따라서, 이 경우, 다수의 브릿지 부재로 열이 분산될 수 있으므로, 브릿지 부재(200)에 의한 열흡수 성능이 보다 향상될 수 있다. 또한, 일반적으로 모듈 케이스(102)는 전기 절연성이나 경량성과 같은 소정 특성을 확보하기 위해 플라스틱과 같이 열전달 성능이 떨어지는 재질로 구성되는 경우가 많다. 하지만, 상기 구성에 의할 경우 모듈 케이스(102)가 이와 같은 재질로 구성되더라도, 다수의 브릿지 부재(200) 사이, 및 다수의 배터리 모듈(100) 사이의 열분산 효과가 더욱 높아질 수 있다.
상기 열전달 부재(103)는, 판상으로 구성될 수 있다. 이 경우, 넓은 면이 이차 전지(101) 또는 이차 전지 적층체를 향하여 대면된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전달 부재(103)는, 금속판으로 구성되어, 넓은 2개의 면이 각각 상부와 하부를 향하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 열전달 부재(103)가 하나 이상의 이차 전지(101)로부터 열을 용이하게 흡수하도록 할 수 있다. 또한 이 경우, 배터리 모듈(100) 내부에 수납된 다수의 이차 전지(101) 중, 어느 이차 전지에서 열이 발생하더라도 해당 이차 전지(101)의 열이 열전달 부재(103)로 쉽게 전달되도록 할 수 있다.
또한, 상기 열전달 부재(103)는, 도 18에 도시된 바와 같이, 적어도 배터리 모듈(100)의 상부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 열전달 부재(103)는, 모듈 케이스(102)의 내부에 수납된 이차 전지(101)보다 상부에 위치하도록 구성될 수 있다. 열의 특성 상, 소정 이차 전지에서 발생된 열은 상부 측으로 이동하기 쉬우므로, 배터리 모듈의 상부 측 온도가 하부 측 온도보다 높을 가능성이 많다. 따라서, 상기 실시예와 같이, 열전달 부재(103)가 이차 전지(101)의 상부 측에 위치하는 경우, 배터리 모듈(100), 특히 이차 전지(101)의 열을 보다 효과적으로 흡수할 수 있다.
또한, 상기 열전달 부재(103)는, 도 18에 도시된 바와 같이, 적어도 일부분이 모듈 케이스(102)에 매립된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 열전달 부재(103)는, 브릿지 장착부(110)에 위치한 부분, 이를테면 양 단부를 제외하고는, 모듈 케이스(102)의 내부에 매장되어, 모듈 케이스(102)의 외부로 노출되지 않도록 구성될 수 있다. 여기서, 모듈 케이스(102)의 외부란, 배터리 모듈의 외부를 향하는 방향은 물론이고, 배터리 모듈의 내부, 다시 말해 이차 전지 등의 구성요소를 향하는 방향도 함께 의미한다고 할 수 있다. 다만, 열전달 부재(103)는, 브릿지 장착부(110)에 위치하는 부분이 외부로 노출되어 브릿지 부재(200)와 직접 접촉하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(102)의 브릿지 장착부(110)에는 내부에 매립된 열전달 부재(103)가 외측으로 노출될 수 있도록 홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전달 부재(103)에 의해 배터리 모듈(100)의 전기적 절연성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 열전달 부재(103)는 열전도성을 확보하기 위해 금속과 같이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 그런데, 상기 구성에 의하면, 열전달 부재(103)의 노출을 최소화하여, 열전달 부재(103)와 이차 전지(101) 또는 모듈 단자(미도시)나 모듈 버스바(미도시)와의 전기적 연결이 비의도적으로 일어나는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 배터리 모듈(100) 및 배터리 팩의 전기적 절연성이 안정적으로 확보되도록 할 수 있다.
또한, 이러한 실시 구성에 의하면, 하나의 배터리 모듈(100)에서, 하나의 브릿지 부재(200)로부터 다른 브릿지 부재(200)로 열이 전달될 때, 이차 전지로 열이 전달되는 것을 방지 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 18의 구성에서, 우측 브릿지 부재(IR)로부터 좌측 브릿지 부재(IL)로 열이 전달될 때, 열전달 부재(103)는 모듈 케이스(102)의 내부에 매장되어 있으므로, 열전달 부재(103)의 열이 이차 전지(101) 측으로 전달되는 것을 방지하거나 줄일 수 있다.
도 19는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다. 이는 도 18의 구성에 대한 변형예라 할 수 있으므로, 도 18과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 19를 참조하면, 상기 열전달 부재(103)는, 열흡수판(S)을 구비할 수 있다.
상기 열흡수판(S)은, 판상으로 구성되며, 적어도 일측이 상기 열전달 부재(103)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 열흡수판(S)의 양단은 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성되어 열전달 부재(103)의 본체에 연결될 수 있다. 특히, 상기 열흡수판(S)은, 열전달 부재(103)의 본체에 비해, 이차 전지(101) 측으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열흡수판(S)에 의해 배터리 모듈(100)의 내부에 수납된 이차 전지(101)의 열이 흡수되어, 열전달 부재를 통해 다수의 브릿지 부재(200)로 전달될 수 있다. 따라서, 이 경우, 해당 배터리 모듈(100) 내부의 이차 전지(101)에서 열이 발생한 경우, 발생된 열은 열흡수판(S)을 통해 브릿지 부재(200)로 보다 신속하게 전달되어, 열폭주 방지 성능이 보다 향상될 수 있다.
더욱이, 이러한 열흡수판(S)은 이차 전지(101)의 상부 측에 위치할 수 있다. 이차 전지(101)에서 열이 발생하는 경우, 발생된 열은 상부 측으로 향하기 쉽기 때문에, 상기 실시예와 같이 열흡수판(S)이 상부에 위치하는 경우, 이차 전지(101) 및 배터리 모듈(100) 내부의 열을 흡수하기 용이하다. 뿐만 아니라, 통상적으로 배터리 모듈(100)의 내부 공간에서, 빈 공간은 이차 전지(101)의 상부 측에 상대적으로 많이 존재하기 마련이므로, 상기 구성에 의하면 열흡수판(S)의 탑재 공간이 용이하게 확보될 수 있다.
특히, 배터리 모듈(100)의 내부 공간에서 이차 전지(101)가 지면에 평행한 방향, 다시 말해 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스(101)의 하부면에 평행한 방향(도면의 X축 방향)으로 다수 적층될 때, 상기 열흡수판(S)은 이차 전지의 적층 방향으로 중앙 부분에 위치할 수 있다. 이를테면, 상기 열흡수판(S)은, 배터리 모듈(100)의 내부 공간 중, 상부 측 중앙 부분에 위치할 수 있다. 여기서, 열흡수판(S)이 중앙 부분에 위치한다는 것은, 가장 중앙에 적층된 이차 전지(101)와 열흡수판(S)의 거리가 가장 외곽에 적층된 이차 전지(101)와 열흡수판(S)의 거리보다 짧다는 것을 의미할 수 있다.
배터리 모듈(100)의 내부에서 좌우 방향으로 중앙에 위치하는 부분의 온도가 가장 높게 나타날 수 있는데, 상기 구성에 의하면, 배터리 모듈의 온도가 가장 높은 부분의 열을 신속하게 흡수하여 브릿지 부재(200) 측으로 분산시킬 수 있다. 더욱이, 중앙에 위치한 이차 전지(101)의 경우, 외곽에 위치한 이차 전지(101)에 비해 브릿지 부재(200)까지의 거리가 멀다고 할 수 있으므로, 열폭주 현상 발생 시 열 배출이 다소 늦어질 우려가 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이 열흡수판(S)이 배터리 모듈(100)의 중앙에 위치하도록 하는 경우, 중앙에 위치한 이차 전지(101)에서 열폭주 현상이 발생하더라도, 해당 열이 브릿지 부재(200)나 배터리 모듈(100) 외부로 신속하게 배출될 수 있다.
또한, 열전달 부재(103)의 본체가 모듈 케이스(102)의 내부에 매립된 경우, 상기 열흡수판(S)은 모듈 케이스(102)의 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 열흡수판(S)은, 상면이 모듈 케이스(102)의 상측 내부면에 대면 접촉되고, 하면이 이차 전지(101)의 적층체에 대면되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 열흡수판(S)은 이차 전지(101)에 가깝게 위치하면서 이차 전지(101)에 대면될 수 있으므로, 이차 전지(101)로부터 열을 보다 신속하게 흡수할 수 있다. 따라서, 열흡수판(S)에 의한 열흡수 성능이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 상기 도 19의 실시예에서는, 열흡수판(S)이 대체로 수평 방향으로 눕혀진 플레이트 형태로 구성되고 좌측 및 우측 단부가 상부 방향으로 절곡된 형태로 구성되었으나, 본 발명이 반드시 이러한 열흡수판(S)의 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열흡수판(S)은, 상하 방향, 다시 말해 모듈 케이스(102)의 하면에 수직인 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 이때, 열흡수판(S)의 상측 단부는 열전달 부재(103)에 연결되고, 열흡수판(S)의 하측 단부는 이차 전지(101) 측으로 향할 수 있다. 또한, 상기 열흡수판(S)은, 하나의 열전달 부재(103)에 복수 구비될 수 있다. 이 경우, 다수의 열흡수판(S)은 배터리 모듈(100)의 내부 상측 부분에서 중앙 측에 위치할 수 있다. 또는, 다수의 열흡수판(S)은 배터리 모듈(100)의 내부 상측 중앙 부분이 상측 외곽 부분에 비해 상대적으로 많은 수가 배치되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 도 19의 실시예에서는, 열흡수판(S)이 열전달 부재(103)의 본체에 덧붙여진 형태로 도시되었으나, 열흡수판(S)은 열전달 부재(103)의 일부분이 절곡된 형태로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 19의 실시 형태에서, 열전달 부재(103)의 중앙 부분이 하부 방향으로 절곡된 형태로 구성되어, 모듈 케이스(102)의 상부 내측면에서 이차 전지(101) 측으로 노출되도록 구성될 수도 있다. 이 밖에도, 열흡수판(S)은 다른 다양한 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 여러 도면 내지 여러 설명을 통해, 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다. 이때, 각각의 실시예는, 특별한 설명이 없더라도, 양립 불가능한 경우를 제외하고는, 둘 이상이 조합된 형태로 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 14나 도 15를 참조하여 설명된 브릿지 부재(200) 및/또는 배터리 모듈(100)의 요철 구성은, 도 16 내지 도 18의 실시예나 도 1 내지 도 13의 실시예에서 설명된 구성 중 적어도 하나 이상과 조합된 형태로 본 발명에 채용될 수 있다. 다른 예로, 도 16을 참조하여 설명된 브릿지 부재(200)의 확장판(242) 구비 구성은, 도 17 내지 도 18, 및 도 1 내지 도 13의 실시예에 설명된 구성 중 적어도 하나 이상과 조합된 형태로 본 발명에 채용될 수 있다. 또한, 이와 마찬가지로, 도 17이나 도 18을 참조하여 설명된 구성 역시, 본 발명의 다른 도면 등을 참조하여 설명된 여러 구성과 조합된 형태로 본 발명에 채용될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 특히, 전기 자동차 등의 경우, 배터리 팩에는 많은 이차 전지가 포함될 수 있는데, 어느 이차 전지에서 열이 발생하더라도, 해당 이차 전지나 그러한 이차 전지가 속한 배터리 모듈(100)로부터 열을 빠르게 배출할 수 있다. 따라서, 이차 전지나 배터리 모듈(100)의 열폭주 현상 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 자동차 등의 경우, 진동 내지 강한 충격에 노출될 가능성이 많다. 그런데, 본 발명에 따른 배터리 팩이 적용되는 경우, 진동이나 충격에도 강성이 안정적으로 확보되어 배터리 팩의 휨 현상 등이 발생하는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 배터리 모듈
101: 이차 전지, 102: 모듈 케이스, 103: 열전달 부재
110: 브릿지 장착부
200: 브릿지 부재
201: 본체, 202: 커버
211: 제1 몸통부, 212: 제2 몸통부, 213: 열 차단부
220: 덮개부
231: 삽입부, 232: 안착부
241: 본체, 242: 확장판
300: 히트 싱크
D: 접착 물질, C: 열흡수 물질, G: 슬라이딩홈, F: 요철홈, P: 요철 돌기, J1: 본체 삽입홈, J2: 슬릿, K: 보유홈, S: 열흡수판

Claims (15)

  1. 하나 이상의 이차 전지가 내부에 구비되고, 상호 간 소정 거리 이격되게 배치된 다수의 배터리 모듈; 및
    열전도성 물질을 구비하고, 상기 다수의 배터리 모듈 중 적어도 2개의 배터리 모듈 사이에 접촉 개재되어, 적어도 1개의 배터리 모듈로부터 발생한 열을 전달받도록 구성된 브릿지 부재
    를 포함하고,
    상기 브릿지 부재는, 양단이 서로 다른 배터리 모듈에 각각 접촉되며, 일측 단부에 접촉된 배터리 모듈로부터 발생된 열을 타측 단부에 접촉된 다른 배터리 모듈로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 상기 적어도 1개의 배터리 모듈로부터 발생한 열을, 상기 열전도성 물질을 통해 인접한 배터리 모듈로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 상기 2개의 배터리 모듈 사이에서 상기 배터리 모듈의 적층 방향에 직교하는 방향으로 서로 이격된 형태로 2개 이상 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 양단에 접착 물질을 구비하여 상기 배터리 모듈의 외면에 접착 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 브릿지 부재가 접촉하는 부분에 상기 브릿지 부재를 상부 방향으로 지지하도록 구성된 브릿지 장착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 열흡수 물질을 구비하여, 상기 적어도 1개의 배터리 모듈로부터 발생한 열을 흡수하여 저장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 내부에 빈 공간을 구비하며, 내부 공간에 상기 열흡수 물질을 보유하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 내부 공간에 구비된 상기 열흡수 물질의 보충 또는 인출이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈은, 수평 방향으로 배열되며,
    상기 브릿지 부재는, 상기 배터리 모듈의 상단 모서리부에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 상기 배터리 모듈로부터 착탈 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 상기 배터리 모듈의 외면에 대하여 결합 위치가 변경 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈과 상기 브릿지 부재는, 서로 접촉되는 부분에 상호 대응되는 형태로 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지 부재는, 상기 2개의 배터리 모듈에 접촉되는 양 단부가 확장된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    하나의 배터리 모듈에 다수의 브릿지 부재가 장착되고,
    상기 배터리 모듈은 상기 다수의 브릿지 부재 사이에 열을 전달하도록 구성된 열전달 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102263291B1 (ko) * 2019-03-19 2021-06-10 주식회사 성우하이텍 전기자동차용 배터리 모듈 조립체
DE102019205049A1 (de) * 2019-04-09 2020-10-15 Audi Ag Kühlungsanordnung zur Kühlung von Batteriemodulen, Hochvoltbatterie und Kraftfahrzeug
CN111900293B (zh) * 2019-05-14 2022-11-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模块和电池包
KR20210046342A (ko) * 2019-10-18 2021-04-28 주식회사 엘지화학 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
FR3104821B1 (fr) * 2019-12-13 2022-09-30 Commissariat Energie Atomique Batterie électrique à risque de propagation d’emballement thermique limité
EP3852163A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-21 Samsung SDI Co., Ltd. Housing, battery system and method of manufacturing a housing
WO2022005095A1 (ko) * 2020-07-03 2022-01-06 주식회사 엘지에너지솔루션 인접한 배터리 모듈 간의 열 확산 방지 구조를 갖는 배터리 팩, 그리고 이를 포함하는 ess 및 자동차
US20230071517A1 (en) * 2020-07-03 2023-03-09 Lg Energy Solution, Ltd. Battery pack having structure for preventing heat diffusion between adjacent battery modules, and ess and vehicle including same
JP7504827B2 (ja) 2021-03-29 2024-06-24 ダイムラー トラック エージー バッテリモジュール、車両用バッテリパック、及び電動車両
KR20240031611A (ko) 2022-09-01 2024-03-08 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
KR20240031609A (ko) 2022-09-01 2024-03-08 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
EP4333174A1 (en) * 2022-09-02 2024-03-06 Volvo Truck Corporation Battery pack system, chassis arrangement, electrified heavy-duty vehicle and method
CN117219947B (zh) * 2023-11-08 2024-03-08 中创新航科技集团股份有限公司 一种电池包以及电池包的装配和拆卸方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105789733A (zh) * 2016-05-10 2016-07-20 华霆（合肥）动力技术有限公司 一种热管理装置及电源装置
KR101688484B1 (ko) * 2011-12-22 2016-12-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4870858B2 (ja) 1998-08-06 2012-02-08 株式会社東芝 電池パック
IT1311924B1 (it) 1999-04-13 2002-03-20 Nicox Sa Composti farmaceutici.
JP4717990B2 (ja) * 2000-09-13 2011-07-06 パナソニック株式会社 電池パック
JP3831642B2 (ja) 2001-09-03 2006-10-11 三洋電機株式会社 組電池
JP5240963B2 (ja) * 2003-10-01 2013-07-17 日産自動車株式会社 組電池
KR101112442B1 (ko) * 2008-10-14 2012-02-20 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 전지모듈 어셈블리
US8541126B2 (en) * 2009-08-31 2013-09-24 Tesla Motors, Inc. Thermal barrier structure for containing thermal runaway propagation within a battery pack
EP2325923B1 (en) * 2009-11-19 2014-04-16 Samsung SDI Co., Ltd. Battery pack with improved stability
CN102362388B (zh) 2009-11-25 2013-09-25 松下电器产业株式会社 电池模块
KR101058102B1 (ko) * 2009-12-18 2011-08-24 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
WO2012055044A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Dana Canada Corporation Heat exchanger and battery unit structure for cooling thermally conductive batteries
JP2013012458A (ja) * 2011-05-27 2013-01-17 Sony Corp バッテリユニット、バッテリモジュール、蓄電システム、電子機器、電力システムおよび電動車両
US9689624B2 (en) * 2011-11-18 2017-06-27 GM Global Technology Operations LLC Method for mitigating thermal propagation of batteries using heat pipes
KR101447057B1 (ko) * 2012-01-26 2014-10-07 주식회사 엘지화학 전지셀의 장착 및 방열을 위한 방열 지지부재를 포함하는 전지모듈
KR101449103B1 (ko) 2012-06-04 2014-10-10 현대자동차주식회사 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈
KR20150127863A (ko) * 2012-08-30 2015-11-18 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
KR102023921B1 (ko) 2012-09-11 2019-09-23 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
CN102868005B (zh) * 2012-09-14 2014-12-17 杭州万好万家新能源科技有限公司 一种具有温度调节结构的锂离子电池
US9761919B2 (en) 2014-02-25 2017-09-12 Tesla, Inc. Energy storage system with heat pipe thermal management
KR101785538B1 (ko) * 2014-07-31 2017-10-17 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR101690575B1 (ko) * 2014-10-14 2016-12-28 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지 모듈
KR101960922B1 (ko) * 2015-08-21 2019-03-21 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR102050531B1 (ko) 2015-11-02 2019-11-29 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR101761161B1 (ko) * 2015-12-29 2017-08-07 유진레이델 주식회사 배터리 모듈용 히트싱크
KR20170103091A (ko) 2016-03-03 2017-09-13 희성금속 주식회사 수소화 반응용 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법
KR102292303B1 (ko) * 2016-06-17 2021-08-20 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지 팩
CN106129526B (zh) * 2016-08-11 2019-09-10 苏州安尚新能源科技有限公司 电池组和具有该电池组的动力电池
KR102065103B1 (ko) * 2016-11-04 2020-01-10 주식회사 엘지화학 배터리 팩

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101688484B1 (ko) * 2011-12-22 2016-12-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
CN105789733A (zh) * 2016-05-10 2016-07-20 华霆（合肥）动力技术有限公司 一种热管理装置及电源装置

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