KR20150100471A - 전지모듈 - Google Patents

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양희국
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Abstract

전지모듈은 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기 단자를 가지는 제 1 전지셀을 포함하고 있다. 상기 제 1 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단(end)을 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 전기 단들은 각각 상기 제 3 및 제 4 단들로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크다. 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크다. 상기 전지모듈은 상기 제 1 전지셀에 인접하게 위치한 냉각 핀, 및 상기 냉각 핀에 결합하는 냉각 플레이트를 더 포함하고 있다.

Description

전지모듈 {Battery Module}
본 발명은 전지모듈에 관한 것이다.
본출원의 발명자들은 전지 시스템의 필요없는 공간을 감소시킴으로써 전지 시스템 에너지를 최소화하는 상호연결 보드들(interconnect boards)과 와이어 하니스들(wire harnesses) 같은 전기 기기들의 개선된 배치를 위한 전기 단자들의 개선된 배치를 가지는 전지셀을 포함하는 전지모듈에 대한 필요성을 인식하여 왔다. 나아가, 본 출원의 발명자들은 전기 단자들이 냉각 플레이트(cooling plate)에 인접하여 배치되도록 냉각 플레이트를 전지셀에 배치하는 것이 전지모듈로부터 열에너지의 향상된 방산을 야기한다는 것을 인식하여 왔다.
본 발명은 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 전기 단자들의 개선된 배치와 전기 단자들에 인접하여 배치된 냉각 플레이트를 가지는 전지모듈를 이용하여 상호연결 보드와 같은 전기 기기들의 개선된 배치가 가능하며, 향상된 열 방산 효과를 가지는 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 예시적인 실시예에 따른 전지모듈을 제공한다. 상기 전지모듈은 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기 단자를 가지는 제 1 전지셀을 포함하고 있다. 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상(rectangular-shaped)이고, 길이 방향으로 제 1 축을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축을 따라서 연장되어 있다. 상기 제 2 축은 상기 제 1 축에 실질적으로 수직이다. 상기 제 1 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단(end)을 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 단은 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 3 및 제 4 단은 제 2 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기 단자들의 길이의 합은 상기 제 2 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징의 길이보다 적어도 2배로 크다. 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 3 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(edge)를 포함하고 있다. 상기 제 1 전기 단자의 제 1 엣지는 제 1 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있다. 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크다. 상기 제 2 전기 단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 4 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고 있다. 상기 제 2 전기 단자의 제 1 엣지는 제 2 전기 단자의 제 2 엣지보다 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있다. 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크다. 상기 전지모듈은 상기 제 1 전지셀의 제 1 하우징에 대향하여 인접하게 위치한 제 1 면(side)을 포함하는 냉각 핀(cooling fin)을 더 포함하고 있다. 상기 전지모듈은 상기 제 1 하우징의 제 1 단에 근접한 냉각 핀에 결합하여 상기 제 1 전지셀의 온도 수준을 낮추도록 냉각 핀을 냉각하는 냉각 플레이트(cooling plate)를 더 포함하고 있다.
본 발명에 따른 전지모듈은, 전기 단자들을 효과적으로 배치함으로써, 다른 전지모듈보다 상호연결 보드와 같은 전기 기기들의 개선된 배치를 가능하게 할 뿐만 아니라, 냉각 플레이트를 전기 단자들에 인접하여 배치함으로써 전지모듈로부터의 열에너지를 효과적으로 방산시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 일부분의 모식도이다;
도 3은 도 1의 전지모듈의 다른 부분의 모식도이다;
도 4는 도 1의 전지모듈의 단면도이다;
도 5는 도 1의 전지모듈의 측면도이다;
도 6은 전지모듈에서 이용되는 전지셀과 프레임 부재를 설명하는 도 1의 전지모듈의 측면도이다;
도 7은 도 6의 전지셀의 보다 상세한 도면이다;
도 8은 도 1의 전지모듈에서 이용되는 다른 전지셀의 측면도이다;
도 9는 도 1의 전지모듈에서 이용되는 냉각 플레이트의 모식도이다;
도 10은 도 9의 냉각 플레이트의 일부분의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 전지모듈(10)이 도시되어 있다. 전지모듈(10)의 이점은 상기 전지모듈이 상호연결 보드들(100, 102)을 수령하는 개방 영역들(110, 120)을 가져서 전지모듈(10)이 전기 단자들의 향상된 배치를 가진다는 것이다. 따라서, 전지모듈(10)은 전기 자동차 내에 보다 용이하게 위치할 수 있도록 향상된 구조적인 배열을 가지고 있다. 나아가, 전지모듈(10)은 전지모듈(10) 내의 전지셀들로부터의 향상된 열방산을 위하여 전지모듈(10)의 전기 단자들에 인접하도록 배치된 냉각 플레이트(cooling plate)를 이용한다. 전지모듈(10)은 프레임 부재들(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34), 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60 ,62 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80), 상호연결 보드들(100, 102), 냉각 핀들(106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120), 및 냉각 플레이트(124)를 포함하고 있다.
프레임 부재들(20-34)은 그 안에 전지셀들을 고정하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 프레임 부재들(20-34)은 플라스틱으로 이루어져 있다. 나아가, 각각의 프레임 부재들(20-34)은 서로 동일한 구조를 가진다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 프레임 부재(20)은 내부 영역(152)을 설정하는 외주벽(150)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(150)은 실질적으로 장방형 형상이다. 외주벽(150)은 제 1, 2, 3, 4 벽부들(154, 155, 156(도 2에 도시), 157(도 3에 도시))을 포함하고 있다. 벽부들(154, 155)은 실질적으로 서로 평행하게 연장되어 있다. 나아가, 벽부들(156, 157)은 실질적으로 서로 평행하고, 벽부들(154, 155)에 수직하게 연장되어 있다. 외주벽(150)은 그것을 통해서 냉각핀(106)의 일부분을 수령하도록 벽부(154)를 통해 연장하고 있는 간극(160)(도 4에 도시)을 포함하고 있다. 벽부(156)은 전기단자들을 수령하도록 그것을 통해서 연장 되어 있는 홈들 (161, 162)(도 3에 도시)을 포함하고 있고, 벽부(157)은 전기단자들을 수령하도록 그것을 통해서 연장 되어 있는 홈들(163, 164)(도 3에 도시)을 포함하고 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 프레임 부재(22)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(170)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(170)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(170)은 그것을 통해서 냉각핀(108)의 일부분을 수령하도록 간극(180)을 포함하고 있다. 프레임 부재(22)는 프레임 부재들(20, 24) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(24)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(190)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(190)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(190)은 그것을 통해서 냉각핀(110)의 일부분을 수령하도록 간극(200)을 포함하고 있다. 프레임 부재(24)는 프레임 부재들(22, 26) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(26)은 내부 영역을 설정하는 외주벽(210)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(210)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(210)은 그것을 통해서 냉각핀(112)의 일부분을 수령하도록 간극(220)을 포함하고 있다. 프레임 부재(26)은 프레임 부재들(24, 28) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(28)은 내부 영역을 설정하는 외주벽(230)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(230)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(230)은 그것을 통해서 냉각핀(114)의 일부분을 수령하도록 간극(240)을 포함하고 있다. 프레임 부재(28)은 프레임 부재들(26, 30) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(30)은 내부 영역을 설정하는 외주벽(250)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(250)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(250)은 그것을 통해서 냉각핀(116)의 일부분을 수령하도록 간극(260)을 포함하고 있다. 프레임 부재(30)은 프레임 부재들(28, 32) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(32)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(270)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(270)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(270)은 그것을 통해서 냉각핀(118)의 일부분을 수령하도록 간극(280)을 포함하고 있다. 프레임 부재(32)는 프레임 부재들(30, 34) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(34)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(290)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(290)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(290)은 그것을 통해서 냉각핀(120)의 일부분을 수령하도록 간극(300)을 포함하고 있다. 프레임 부재(34)는 프레임 부재(36)에 결합되어 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 냉각 핀들(106, 108, 112, 114, 116, 118, 120)이 열에너지를 전지셀들로부터 냉각 플레이트(124)에 전달하도록 제공되어 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 냉각 핀들(106-120)은 서로 동일한 구조를 가진다. 나아가, 각각의 냉각 핀들(106-120)은 예를 들어, 알루미늄, 구리, 또는 스틸 등과 같은 열 전도성 물질로 이루어져 있다.
냉각 핀(106)은 제 1 시트부(600) 및 제 2 시트부(602)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(600)은 제 2 시트부(602)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(602)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(600) 및 제 2 시트부(602)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(602)는 프레임 부재(20)의 간극(160)을 통해 프레임 부재(20)의 내부 영역(152) 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(600)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(602)는 제 1 면(604) 및 제 1 면(604)에 반대하여 위치하는 제 2 면(606)을 포함하고 있다. 전지셀(50)은 프레임 부재(20)의 내부 영역(152) 내에서 제 1 면(604)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(52)는 프레임 부재(20)의 내부 영역(152) 내에서 제 2 면(604)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(106)은 열에너지를 전지셀들(50, 52)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(108)은 제 1 시트부(620) 및 제 2 시트부(622)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(620)은 제 2 시트부(622)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(622)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(620) 및 제 2 시트부(622)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(622)는 프레임 부재(22)의 간극(180)을 통해 프레임 부재(22)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(620)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(622)는 제 1 면(624) 및 제 1 면(624)에 반대하여 위치하는 제 2 면(626)을 포함하고 있다. 전지셀(54)는 프레임 부재(22)의 내부 영역 내에서 제 1 면(624)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(56)은 프레임 부재(22)의 내부 영역 내에서 제 2 면(626)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(108)은 열에너지를 전지셀들(54, 56)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(110)은 제 1 시트부(630) 및 제 2 시트부(632)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(630)은 제 2 시트부(632)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(632)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(630) 및 제 2 시트부(632)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(632)는 프레임 부재(24)의 간극(200)을 통해 프레임 부재(24)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(630)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(632)는 제 1 면(634) 및 제 1 면(634)에 반대하여 위치하는 제 2 면(636)을 포함하고 있다. 전지셀(58)은 프레임 부재(24)의 내부 영역 내에서 제 1 면(634)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(60)은 프레임 부재(24)의 내부 영역 내에서 제 2 면(636)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(110)은 열에너지를 전지셀들(58, 60)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(112)는 제 1 시트부(640) 및 제 2 시트부(642)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(640)은 제 2 시트부(642)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(642)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(640) 및 제 2 시트부(642)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(642)는 프레임 부재(26)의 간극(220)을 통해 프레임 부재(26)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(640)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(642)는 제 1 면(644) 및 제 1 면(644)에 반대하여 위치하는 제 2 면(646)을 포함하고 있다. 전지셀(62)는 프레임 부재(26)의 내부 영역 내에서 제 1 면(644)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(64)는 프레임 부재(26)의 내부 영역 내에서 제 2 면(646)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(112)는 열에너지를 전지셀들(62, 64)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(114)는 제 1 시트부(650) 및 제 2 시트부(652)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(650)은 제 2 시트부(652)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(652)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(650) 및 제 2 시트부(652)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(652)는 프레임 부재(28)의 간극(240)을 통해 프레임 부재(28)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(650)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(652)는 제 1 면(654) 및 제 1 면(654)에 반대하여 위치하는 제 2 면(656)을 포함하고 있다. 전지셀(66)은 프레임 부재(28)의 내부 영역 내에서 제 1 면(654)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(68)은 프레임 부재(28)의 내부 영역 내에서 제 2 면(656)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(114)는 열에너지를 전지셀들(66, 68)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(116)은 제 1 시트부(660) 및 제 2 시트부(662)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(660)은 제 2 시트부(662)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(662)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(660) 및 제 2 시트부(662)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(662)는 프레임 부재(30)의 간극(260)을 통해 프레임 부재(30)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(660)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(662)는 제 1 면(664) 및 제 1 면(664)에 반대하여 위치하는 제 2 면(666)을 포함하고 있다. 전지셀(70)은 프레임 부재(30)의 내부 영역 내에서 제 1 면(664)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(72)는 프레임 부재(30)의 내부 영역 내에서 제 2 면(666)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(116)은 열에너지를 전지셀들(70, 72)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(118)은 제 1 시트부(670) 및 제 2 시트부(6&2)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(670)은 제 2 시트부(672)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(672)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(670) 및 제 2 시트부(672)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(672)는 프레임 부재(32)의 간극(280)을 통해 프레임 부재(32)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(670)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(672)는 제 1 면(674) 및 제 1 면(674)에 반대하여 위치하는 제 2 면(676)을 포함하고 있다. 전지셀(74)는 프레임 부재(32)의 내부 영역 내에서 제 1 면(674)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(76)은 프레임 부재(32)의 내부 영역 내에서 제 2 면(676)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(118)은 열에너지를 전지셀들(74, 76)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(120)은 제 1 시트부(680) 및 제 2 시트부(682)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(680)은 제 2 시트부(682)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(682)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(680) 및 제 2 시트부(682)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(682)는 프레임 부재(34)의 간극(300)을 통해 프레임 부재(34)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(680)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(682)는 제 1 면(684) 및 제 1 면(684)에 반대하여 위치하는 제 2 면(686)을 포함하고 있다. 전지셀(78)은 프레임 부재(34)의 내부 영역 내에서 제 1 면(684)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(80)은 프레임 부재(34)의 내부 영역 내에서 제 2 면(686)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(120)은 열에너지를 전지셀들(78, 80)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
도 1, 도 4, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 냉각 플레이트(124)는 냉각 핀들(106-120) 과 전지셀들(50-80)로부터 열에너지를 추출하도록 제공되어 있다. 냉각 핀들(106-120)의 제 1 시트부들은 냉각 플레이트(124)에 대향하여 위치하고 있고 냉각 플레이트(124)에 열적으로 결합되어 있다. 나아가, 냉각 플레이트(124)는 전지셀들(50-80)의 온도 수준을 효과적으로 낮추도록 전지셀들(50-80)의 하우징들의 하단들에 근접한 냉각 핀들(106-120)에 결합되어 있다.
냉각 플레이트(124)는 냉각 플레이트 하우징(800) , 유입구(802) 및 배출구(804)를 가지고 있다. 냉각 플레이트 하우징(800)은 유로를 설정하는 내부 영역(810)을 가지고 있다. 유입구(802) 및 배출구(804)는 냉각 플레이트 하우징(800)에 결합되어 있고 냉각 플레이트 하우징(800)의 내부 영역(810)과 유동적으로 통하고 있다.
냉각 플레이트 하우징(800)은 하부벽(820), 상부벽(822), 측벽들(824, 826, 828, 830), 및 내부벽들(850, 852, 854, 856, 858, 860, 862, 864, 866, 868, 870, 872, 874, 876, 878, 880, 882)을 포함하고 있다. 하부벽(820)은 상부벽(824)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 측벽들(824, 826, 828, 830)은 내부 영역(810)을 설정하도록 하부벽(820)과 상부벽(822) 사이에 결합되어 있다. 내부벽들(850-882)은 하부벽(820)과 상부벽(822) 사이에 결합되어 있고 내부 영역(810) 내에 유입구(802)로부터 배출구(804)까지의 유로를 설정하고 있다.
하나의 실시예에서, 작동 동안, 외부 냉각제 공급 장치는 냉각 플레이트 하우징(800)의 내부 영역(810)을 통해 배출구(804)로 유동하는 냉각제(refrigerant)를 유입구(802)를 통해 펌핑한다. 그 후에, 냉각제는 배출구(804)로 나가고 외부 냉각제 공급 장치로 돌려 보내진다. 냉각 핀들(106-120)은 전지셀들(50-80)로부터 냉각 플레이트(124)를 관류하는 냉각제 내로 열에너지를 전달하는 냉각 플레이트(124)에 열에너지를 전달한다. 결과적으로, 전지셀들(50-80)의 온도 수준을 낮추고 소망하는 온도 범위 내로 유지시킨다.
또 다른 실시예에서, 작동 동안, 외부 냉매 공급 장치는 냉각 플레이트 하우징(800)의 내부 영역(810)을 통해 배출구(804)로 관류하는 냉매를 유입구(802)를 통해 공급한다. 그 후에, 냉매는 배출구(804)로 나가고 외부 냉매 공급 장치로 돌려 보내진다. 냉각 핀들(106-120)은 전지셀들(50-80)로부터 냉각 플레이트(124)를 관류하는 냉매 내로 열에너지를 전달하는 냉각 플레이트(124)에 열에너지를 전달한다. 결과적으로, 전지셀들(50-80)의 온도 수준을 낮추고 소망하는 온도 범위 내로 유지시킨다.
도 1, 도 2, 도 4, 및 도 6을 참조하면, 전지셀들(50-80)은 작동 전압들을 생성하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 전지셀들(50-80)은 상호연결 보드들(100, 102)을 이용하여 전기적으로 직렬 연결되어 있다. 각각의 전지셀들(50-80)이 동일한 구조를 가지기 때문에, 전지셀들(62, 64)의 구조만이 하기에서 매우 상세하게 설명될 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 전지셀(64)가 도시되어 있다. 전지셀(64)는 하우징(400)과 제 1 및 제 2 전기 단자들(404, 406)을 포함하고 있다. 하우징(400)은 제 1 및 제 2 전기 단자들(404, 406)에 작동 전압을 생성하도록 구성되는 활물질을 그 안에 보유하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 하우징(400)은 플라스틱으로 이루어져 있고 실질적으로 장방형 형상의 파우치형 하우징이다. 하우징(400)은 길이 방향으로 제 1 축(410)을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축(412)를 따라서 연장되어 있다. 제 2 축(412)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하다. 하우징(400)은 본체부(420), 테두리부(422), 제 1 단(431), 제 2 단(432), 제 3 단(433), 및 제 4 단(434)를 가지고 있다. 하나의 실시예에서, 본체부(420)는 제 1 및 제 2 전기 단자들(404, 406) 사이에 전압을 생성하도록 구성되는 리튬 이온 활물질을 그 안에 고정하고 있다. 또한, 본체부(420)는 실질적으로 장방형 형상의 본체부이고, 테두리부(422)는 실질적으로 장방형 형상의 본체부의 외주를 따라 연장되어 있다. 제 1 및 제 2 단들(431, 432)은 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 3 및 제 4 단들(433, 434)은 제 2 축(412)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 1 축(410)에 평행한 방향에서 하우징(400)과 전기 단자들(404, 406)의 길이의 합(예를 들어, 길이 B1)은 제 2 축(412)에 평행한 방향에서 하우징(400)의 길이(예를 들어, 길이 A1)보다 적어도 2배로 크다.
제 1 전기 단자(404)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(400)의 제 3 단(433)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 1 전기 단자(404)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(451, 452)를 포함하고 있다. 제 1 전기 단자(404)의 제 1 엣지(451)는 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)보다 하우징(400)의 제 1 단(431)에 더 가깝게 위치되어 있다.
하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)까지의 거리(예를 들어, C1)는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 1 엣지(451)까지의 거리(예를 들어, D1)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)까지의 거리는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 1 엣지(451)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
제 2 전기 단자(406)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(400)의 제 4 단(434)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 2 전기 단자(406)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(461, 462)를 포함하고 있다. 제 2 전기 단자(406)의 제 1 엣지(461)는 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)보다 하우징(400)의 제 1 단(431)에 더 가깝게 위치되어 있다.
하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)까지의 거리(예를 들어, C2)는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 1 엣지(461)까지의 거리(예를 들어, D2)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)까지의 거리는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 1 엣지(461)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
도 8을 참조하면, 전지셀(62)가 도시되어 있다. 전지셀(62)는 하우징(500)과 제 1 및 제 2 전기 단자들(504, 506)을 포함하고 있다. 하우징(500)은 제 1 및 제 2 전기 단자들(504, 506)에 작동 전압을 생성하도록 구성되는 활물질을 그 안에 고정하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 하우징(500)은 플라스틱으로 이루어져 있고 실질적으로 장방형 형상의 파우치형 하우징이다. 하우징(500)은 길이 방향으로 제 1 축(510)을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축(512)를 따라서 연장되어 있다. 제 2 축(512)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하다. 하우징(500)은 제 1 단(531), 제 2 단(532), 제 3 단(533), 및 제 4 단(534)를 가지고 있다. 제 1 및 제 2 단들(531, 532)은 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 3 및 제 4 단들(533, 534)은 제 2 축(512)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 1 축(510)에 평행한 방향에서 하우징(500)과 전기 단자들(504, 506)의 길이의 합(예를 들어, 길이 B3)은 제 2 축(512)에 평행한 방향에서 하우징(500)의 길이(예를 들어, 길이 A3)보다 적어도 2배로 크다.
제 1 전기 단자(504)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(500)의 제 3 단(533)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 1 전기 단자(504)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(551, 552)를 포함하고 있다. 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)는 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)보다 하우징(500)의 제 1 단(531)에 더 가깝게 위치되어 있다.
하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)까지의 거리(예를 들어, C3)는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)까지의 거리(예를 들어, D3)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)까지의 거리는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
제 2 전기 단자(506)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(500)의 제 4 단(534)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 2 전기 단자(506)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(561, 562)를 포함하고 있다. 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)는 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)보다 하우징(500)의 제 1 단(531)에 더 가깝게 위치되어 있다. 또한, 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)는 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)와 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있다. 나아가, 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)는 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)에 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있다.
하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)까지의 거리(예를 들어, C4)는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)까지의 거리(예를 들어, D4)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)까지의 거리는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
도 1 및 도 6 내지 도 8을 참조하면, 제 1 개방 영역(110)이 제 1 전기 단자들의 제 2 엣지들(예를들어, 상부 엣지들)을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(50-80)의 제 2 단들(예를 들어, 상부 단들)을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록 전지셀들(50-80)의 제 1 전기 단자들의 제 2 엣지들은 서로 동일 평면상에 위치하고 있다. 예를 들어, 제 1 개방 영역(110)이 제 1 전기 단자들(404, 504)의 제 2 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(62, 64)의 제 2 단들을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록, 전지셀(64)의 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)는 전지셀(62)의 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)와 동일 평면상에 위치하고 있다
나아가, 제 2 개방 영역(120)이 제 2 전기 단자들의 제 2 엣지들(예를들어, 상부 엣지들)을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(50-80)의 제 2 단들(예를 들어, 상부 단들)을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록 전지셀들(50-80)의 제 2 전기 단자들의 제 2 엣지들은 서로 동일 평면상에 위치하고 있다. 예를 들어, 제 2 개방 영역(120)이 제 1 전기 단자들(406, 506)의 제 2 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(62, 64)의 제 2 단들을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록 전지셀(64)의 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)는 전지셀(62)의 제 1 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)와 동일 평면상에 위치하고 있다.
상호연결 보드(100)은 제 1 개방 영역(110) 내 프레임 부재들에 결합되어 있고 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 연결하고 있다. 하나의 실시예에서, 상호 연결 보드(100)은 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 직렬 연결하고 있다. 또 다른 실시예에서, 상호연결 보드(100)은 전지셀들(50-80)을 서로 평행하게 연결하고 있다. 나아가, 상호연결 보드(100)은 전지셀들(50-80)의 작동 파라미터(operational parameter)들을 모니터하는 마이크로프로세서(microprocessor)를 포함하고 있다.
상호연결 보드(102)는 제 2 개방 영역(120) 내 프레임 부재들에 결합되어 있고 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 연결하고 있다. 하나의 실시예에서, 상호 연결 보드(102)는 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 직렬 연결하고 있다. 또 다른 실시예에서, 상호연결 보드(102)는 전지셀들(50-80)을 서로 평행하게 연결하고 있다. 나아가, 상호연결 보드(102)는 전지셀들(50-80)의 작동 파라미터들을 모니터하는 마이크로프로세서를 포함하고 있다.
여기에 설명된 전지모듈은 다른 전지모듈들에 비해 실질적인 이점을 제공한다. 구체적으로, 상기 전지모듈은 전지모듈이 그 안에 상호연결 보드들을 수령하기 위한 개방 영역들을 가지도록 하는 전기 단자들의 개선된 배치의 기술적인 효과를 제공한다. 나아가, 상기 전지모듈은 전지모듈로부터 개선된 열방산을 위해 전지모듈 내 적어도 하나의 전지셀의 전기 단자들에 인접하여 배치된 냉각 플레이트를 이용한다.
비록 본 발명은 단지 한정된 수의 실시예들과의 관계에서 구체적으로 기술되었지만, 본 발명이 상기에 표현된 실시예들에만 제한되는 것은 아니라는 점은 자명하다. 또한, 본 발명은, 여기에 기재되어 있지 않지만 본 발명의 사상과 범위에 상응하는 변형, 개조, 치환, 또는 동등한 배열을 합체하여 개량될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다양한 실시예들이 기재되어 있는 반면에, 본 발명의 양상은 단지 일부 기재된 실시예들을 포함한 것에 지나지 않는다고 이해되어야 한다. 할 수 있다는 점을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 제한되지 않아야 한다.

Claims (14)

  1. 하기 제 1 하우징(housing)과 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하는 제 1 전지셀로서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상(rectangular-shaped)이고, 길이 방향으로 제 1 축을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축을 따라서 연장되어 있고, 상기 제 2 축은 상기 제 1 축에 실질적으로 수직이며; 상기 제 1 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단(end)을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단은 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 상기 제 3 및 제 4 단은 제 2 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있으며; 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기 단자들의 길이의 합은 상기 제 2 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징의 길이보다 적어도 2배로 크며; 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 3 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(edge)를 포함하고, 상기 제 1 전기 단자의 제 1 엣지는 제 1 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며; 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크며; 상기 제 2 전기 단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 4 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고, 상기 제 2 전기 단자의 제 1 엣지는 제 2 전기 단자의 제 2 엣지보다 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며; 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 큰 제 1 전지셀;
    상기 제 1 전지셀의 제 1 하우징에 대향하여 인접하게 위치한 제 1 면(side)을 포함하는 냉각 핀(cooling fin); 및
    상기 제 1 하우징의 제 1 단에 근접한 냉각 핀에 결합하여 상기 제 1 전지셀의 온도 수준을 낮추도록 냉각 핀을 냉각하는 냉각 플레이트(cooling plate);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 핀은 제 1 및 제 2 시트부(sheet portion)를 포함하고, 상기 제 1 시트부는 제 2 시트부의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부에 실질적으로 수직하게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 시트부는 제 1 하우징에 대향하여 인접하게 위치하고, 상기 제 1 시트부는 냉각 플레이트에 대향하여 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각 플레이트는 냉각 플레이트 하우징, 유입구 및 배출구를 포함하고; 상기 냉각 플레이트 하우징은 유로(flow path)를 설정하는 내부 영역(interior region)을 포함하며; 상기 유입구 및 배출구는 냉각 플레이트 하우징에 결합되어 있고 냉각 플레이트 하우징의 내부 영역과 유동적으로 통하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상의 파우치형 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전기 단자의 제 1 엣지는 제 2 전기 단자의 제 1 엣지와 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 전기 단자의 제 2 엣지는 제 2 전기 단자의 제 2 엣지와 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상의 본체부(central body portion), 및 상기 실질적으로 장방형 형상의 본체부의 외주(periphery)를 따라 연장되어 있는 테두리부(flange portion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    하기 제 2 하우징과 제 3 및 제 4 전기 단자들을 포함하는 제 2 전지셀로서, 상기 제 2 하우징은 실질적으로 장방형 형상이고, 길이 방향으로 제 3 축을 따라서, 수직 방향으로는 제 4 축을 따라서 연장되어 있고, 상기 제 4 축은 상기 제 3 축에 실질적으로 수직이며; 상기 제 2 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단은 상기 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 상기 제 3 및 제 4 단은 상기 제 4 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있으며, 상기 제 3 축에 평행한 방향에서 제 2 하우징과 제 3 및 제 4 전기 단자들의 길이의 합은 상기 제 4 축에 평행한 방향에서 제 2 하우징의 길이보다 적어도 2배로 크며;
    상기 제 3 전기 단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행한 제 2 하우징의 제 3 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 3 전기 단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고, 상기 제 3 전기 단자의 제 1 엣지는 상기 제 3 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 2 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며;
    상기 제 2 하우징의 제 2 단으로부터 제 3 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 상기 제 2 하우징의 제 1 단으로부터 제 3 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크며;
    상기 제 4 전기 단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 2 하우징의 제 4 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 4 전기단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고, 상기 제 4 전기 단자의 제 1 엣지는 상기 제 4 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 2 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며;
    상기 제 2 하우징의 제 2 단으로부터 제 4 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 상기 제 2 하우징의 제 1 단으로부터 제 4 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 큰 제 2 전지셀;
    상기 제 2 전지셀의 제 2 하우징에 대향하여 인접하게 위치한 제 2 면을 포함하는 냉각 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 11 항에 있어서, 제 1 개방 영역(open region)이 제 1 및 제 3 전기 단자와 상기 제 1 및 제 2 전지셀의 각각의 제 2 단 사이에 형성되도록 상기 제 1 전지셀의 제 1 전기 단자의 제 2 엣지는 상기 제 2 전지셀의 제 3 전기 단자의 제 2 엣지와 동일 평면상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상호연결 보드(interconnect board)의 일부분은 상기 제 1 개방 영역 내에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 제 2 개방 영역이 제 2 및 제 4 전기 단자와 상기 제 1 및 제 2 전지셀의 각각의 제 2 단 사이에 형성되도록 상기 제 1 전지셀의 제 2 전기 단자의 제 2 엣지는 상기 제 2 전지셀의 제 4 전기 단자의 제 2 엣지와 동일 평면상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
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