KR20160084222A - Battery module and battery pack including the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a battery module and a battery pack comprising the same. The battery module comprises: a cell stack body including a plurality of battery cells; an intake duct attached to one side of the cell stack body; and an exhaust duct attached to the other side of the cell stack body, wherein the exhaust duct comprises a duct cover and an exhaust driving unit installed inside the duct cover to compulsively circulate air, and the duct cover comprises a protrusion unit protruding to the outside to form a space which accommodates a driving wiring connected to the exhaust driving unit.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩{Battery module and battery pack including the same}[0001] The present invention relates to a battery module and a battery pack including the battery module,

본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 냉각을 위한 공기의 흐름이 원활하도록 개선된 구조를 갖는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery module and a battery pack including the battery module, and more particularly, to a battery module having an improved structure for smoothly flowing air for cooling and a battery pack including the battery module.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones has rapidly increased, and electric vehicles, storage batteries for energy storage, robots, and satellites have been developed in earnest. Are being studied actively.

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. The secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.

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.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively. The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an outer casing, that is, a battery case, for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution.

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. Generally, a lithium secondary battery can be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the casing.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 배터리 팩이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리 팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다. 그리고, 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 배터리 팩에는 다수의 이차 전지가 포함되며, 이러한 다수의 이차 전지들은 서로 직렬 및 병렬로 연결됨으로써 용량 및 출력을 향상시킨다. 배터리 모듈은 이처럼 용량 및 출력 등을 높이기 위해 다수의 이차 전지가 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다고 할 수 있다. In recent years, secondary batteries are widely used not only in small-sized devices such as portable electronic devices, but also in medium to large-sized devices such as automobiles and electric power storage devices. Particularly, as carbon energy is getting depleted and the interest in the environment is increasing, attention is focused on hybrid cars and electric cars worldwide, including the US, Europe, Japan, and Korea. The most important components in such hybrid vehicles and electric vehicles are battery packs that give drive power to vehicle motors. Since hybrid vehicles and electric vehicles can obtain the driving force of the vehicle through charging and discharging of the battery pack, the fuel efficiency is higher than that of the vehicle using only the engine, and the users are increasingly increasing in terms of not discharging or reducing pollutants. to be. The battery pack of the hybrid vehicle or the electric vehicle includes a plurality of secondary batteries, and the plurality of secondary batteries are connected in series and in parallel to improve capacity and output. The battery module may be referred to as a component in which a plurality of secondary batteries are connected in series or in parallel in order to increase capacity and output.

이와 같은 배터리 모듈을 구성할 때, 주요 이슈 중 하나가 냉각의 문제라 할 수 있다. 이차 전지는 충방전을 반복하는 과정에서 자체적으로 열을 발생시킬 수 있으며, 배터리 모듈은 다수의 이차 전지가 좁은 공간에 밀집되어 있기 때문에 배터리 모듈은 사용 중에 온도가 크게 상승할 수 있다. 더욱이, 자동차나 전력저장장치 등과 같은 중대형 장치는 실외에서 사용되는 경우가 많으므로 여름과 같은 고온 상황에서는 이에 장착된 배터리 모듈의 온도는 더욱 크게 상승할 수 있다. 그런데, 배터리 모듈에 포함된 이차 전지는 그 온도가 적정 온도보다 높아지는 경우 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 따라서, 배터리 모듈을 구성함에 있어서 냉각 성능을 확보하는 것은 매우 중요한 문제이다.When constructing such a battery module, one of the major issues is the problem of cooling. The secondary battery can generate heat by itself in the process of repeated charging and discharging. Since the plurality of secondary batteries are concentrated in a narrow space in the battery module, the temperature of the battery module may increase significantly during use. In addition, since the middle- or large-sized devices such as an automobile or a power storage device are often used outdoors, the temperature of the battery module mounted thereon can be further increased in a high-temperature situation such as summer. However, when the temperature of the secondary battery included in the battery module is higher than the proper temperature, the performance may be deteriorated and, in severe cases, there is a risk of explosion or ignition. Therefore, securing the cooling performance in constituting the battery module is a very important problem.

배터리 모듈의 냉각 방식에는 크게 공냉식과 수냉식, 두 가지를 들 수 있는데, 누전이나 이차 전지의 방수 문제 등으로 인해 공냉식이 널리 이용되고 있다. 이러한 공냉식의 냉각 방식은 이차 전지 주변에 냉각 핀이라고도 불리는 냉각 플레이트를 위치시키고, 이러한 냉각 플레이트 주변에 냉각 유로를 형성하여, 냉각 유로로 공기와 같은 냉각 유체가 유입되도록 함으로써, 냉각 유체가 이차 전지와 열교환을 수행할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.The cooling method of the battery module can be classified into air cooling type and water cooling type. Air cooling type is widely used due to leakage current or waterproofing of the secondary battery. In this air cooling type cooling system, a cooling plate, which is also called a cooling fin, is placed around the secondary battery, a cooling channel is formed around the cooling plate, and a cooling fluid such as air is introduced into the cooling channel, So that heat exchange can be performed.

그런데, 종래의 배터리 모듈 구조에서는, 배터리 모듈에 구비된 다양한 부품들이 냉각을 위한 유체의 흐름에 방해가 되는 경우가 많이 있고, 이로 인해 냉각 유로를 통한 유체의 흐름이 원활하게 이루어지지 못해 냉각효율에 있어서 손실이 발생되는 문제점이 있다.However, in the conventional battery module structure, various components provided in the battery module often interfere with the flow of the fluid for cooling. As a result, the flow of the fluid through the cooling channel can not be smoothly performed, There is a problem that loss occurs.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 냉각 유로 상에 설치된 부품으로 인해 유체의 흐름이 원활하지 못한 부분을 구조 변경을 통해 해소함으로써 보다 나은 냉각효율을 갖는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems and it is an object of the present invention to provide a battery module having a better cooling efficiency and a battery pack including the same by eliminating a portion, The present invention has been made in view of the above problems.

다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood, however, that the technical subject matter of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.

본 발명자들은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 배터리 모듈의 구조를 개선시키기 위한 연구를 거듭해 왔고, 마침내 기존의 구조를 크게 변경시키지 않으면서도 냉각 효율을 크게 개선시키기에 이르렀다.The inventors of the present invention have conducted studies to improve the structure of the battery module to solve the above-mentioned problems, and finally, the cooling efficiency has been greatly improved without greatly changing the existing structure.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 적층체; 상기 셀 적층체의 일 측에 부착되는 흡기 덕트; 및 상기 셀 적층체의 타 측에 부착되는 배기 덕트;를 포함하며, 상기 배기 덕트는, 덕트 커버; 및 상기 덕트 커버 내에 설치되어 공기를 강제 순환시키는 배기 구동부를 포함하고, 상기 덕트 커버는, 상기 배기 구동부에 연결된 구동 배선을 수용하는 공간을 형성하기 위해 외측으로 돌출된 돌출부를 구비한다.The battery module according to an embodiment of the present invention includes: a cell stack body including a plurality of battery cells; An intake duct attached to one side of the cell stack; And an exhaust duct attached to the other side of the cell stack body, wherein the exhaust duct comprises: a duct cover; And an exhaust driving unit installed in the duct cover for forcibly circulating air. The duct cover has protrusions protruding outward to form a space for accommodating a driving wiring connected to the exhaust driving unit.

상기 배기 덕트는, 상기 구동부를 지지하는 것으로서 상기 덕트 커버의 내측 면으로부터 셀 적층체를 향하는 방향으로 돌출 형성되는 구동부 지지부를 더 포함할 수 있다.The exhaust duct may further include a driving part supporting part supporting the driving part and protruding from the inner surface of the duct cover toward the cell stack body.

상기 구동 배기부는, 상기 덕트 커버의 내측 벽면에 밀착될 수 있다.The driving exhaust part may be in close contact with an inner wall surface of the duct cover.

상기 셀 적층체는, 배터리 셀 및 상기 배터리 셀을 커버하는 셀 카트리지를 포함하는 카트리지 조립체가 복수 개 적층되어 구현될 수 있다.The cell stack may be formed by stacking a plurality of cartridge assemblies including a battery cell and a cell cartridge covering the battery cell.

복수 개의 상기 카트리지 조립체 각각의 사이에는 냉각 매체가 통과할 수 있는 냉각 유로가 형성될 수 있다.A cooling passage through which the cooling medium can pass may be formed between each of the plurality of the cartridge assemblies.

상기 흡기 덕트와 셀 적층체 사이 및 상기 배기 덕트와 셀 적층체 사이에는 각각 빈 공간이 형성되며, 상기 빈 공간은 상기 유로와 연결될 수 있다.A hollow space may be formed between the intake duct and the cell stack, and between the exhaust duct and the cell stack, and the empty space may be connected to the flow passage.

상기 배터리 모듈은, 상기 셀 적층체를 구성하는 복수의 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하는 커넥팅 조립체를 더 포함할 수 있다.The battery module may further include a connecting assembly for electrically connecting a plurality of battery cells constituting the cell stack body.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 복수개 연결됨으로써 구현된다.Also, a battery pack according to an embodiment of the present invention is implemented by connecting a plurality of battery modules according to an embodiment of the present invention.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구비한다.Meanwhile, an automobile according to an embodiment of the present invention includes a battery module according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 모듈 및/또는 배터리 팩의 냉각효율이 향상됨으로써 배터리 사용 상의 안전성이 확보될 수 있을 뿐만 아니라, 배터리의 수명 또한 연장시킬 수 있게 된다.According to an aspect of the present invention, since the cooling efficiency of the battery module and / or the battery pack is improved, the safety of the battery can be secured and the service life of the battery can be prolonged.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 냉각효율 향상을 위한 배터리 모듈의 구조적 변경을 최소화 함으로써, 변경된 구조를 갖는 배터리 모듈 및/또는 배터리 팩을 생산하는데 들어가는 비용 상승을 최소화 할 수 있으며, 이로써 생산성 향상에 이바지하게 된다.According to another aspect of the present invention, by minimizing the structural change of the battery module for improving the cooling efficiency, it is possible to minimize an increase in cost of producing the battery module and / or the battery pack having the changed structure, .

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 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 완성 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 셀 적층체, 커넥팅 조립체, 흡기 덕트 및 배기 덕트를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는, 본 발명이 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 셀 적층체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 셀 적층체에 엔드 플레이트가 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 측면도이다.
도 8은, 도 6의 X-X' 라인, 도 7의 Y-Y' 라인을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 배기 덕트의 외측 면을 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 배기 덕트의 내측 면을 나타내는 도면이다.
도 11은, 도 8의 A 영역을 확대한 부분 확대 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is an exploded perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
2 is a completed perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view showing a cell laminate, a connecting assembly, an intake duct, and an exhaust duct constituting a battery module according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view showing a cell stack body constituting a battery module according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing an end plate coupled to a cell stack body constituting a battery module according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
7 is a side view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a section taken along line XX 'of FIG. 6 and line YY' of FIG.
9 is an external view of an exhaust duct constituting a battery module according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing an inner surface of an exhaust duct constituting a battery module according to an embodiment of the present invention.
Fig. 11 is a partially enlarged cross-sectional view of the area A in Fig. 8 enlarged.

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 아니 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 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)의 전체적인 구성을 설명하기로 한다.1 to 3, a general configuration of a battery module 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 완성 사시도이며, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 셀 적층체, 커넥팅 조립체, 흡기 덕트 및 배기 덕트를 나타내는 분해 사시도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a completed perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross- A connecting assembly, an intake duct, and an exhaust duct constituting a battery module according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 전력 공급을 위한 복수의 배터리 셀들 및 그 밖의 다양한 부품들이 결합되어 구현된 배터리 셀 조립체(100) 및 이를 케이싱 하는 한 쌍의 모듈 커버(200, 300)를 포함하는 형태를 가질 수 있다.1 to 3, a battery module 1 according to an embodiment of the present invention includes a battery cell assembly 100 implemented by combining a plurality of battery cells and various other components for power supply, And a pair of module covers (200, 300).

상기 배터리 셀 조립체(100)는 셀 적층체(110)에 커넥팅 조립체(120), 흡기 덕트(130), 배기 덕트(140) 및 보호회로 유닛(150) 등의 다양한 부품들이 부착되어 구현된다.The battery cell assembly 100 is implemented by attaching various components such as a connecting assembly 120, an intake duct 130, an exhaust duct 140, and a protection circuit unit 150 to the cell stack body 110.

상기 셀 적층체(110)는 배터리 셀 및 배터리 셀을 커버하는 셀 카트리지를 포함하는 카트리지 조립체가 복수 개 적층되어 구현되는 것으로서, 이러한 셀 적층체(110)의 구체적인 구조에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.The cell stack 110 is formed by stacking a plurality of cartridge assemblies including a battery cell and a cell cartridge covering the battery cell. The specific structure of the cell stack 110 is shown in FIGS. 4 and 5 Will be described later in detail.

상기 커넥팅 조립체(120)는 셀 적층체(110)의 길이방향 일 측에 부착되어 서로 인접한 배터리 셀의 전극 리드 사이를 연결함으로써 복수의 배터리 셀 사이가 전기적으로 연결되도록 한다. 또한, 상기 커넥팅 조립체(120)는 배터리 셀과 외부 기기 사이를 연결할 수 있도록 하는 외부 커넥터(C)를 더 구비할 수도 있다.The connecting assembly 120 is attached to one side of the longitudinal direction of the cell stack 110 to connect between the electrode leads of the battery cells adjacent to each other, thereby electrically connecting the plurality of battery cells. In addition, the connecting assembly 120 may further include an external connector C for connecting the battery cell to an external device.

상기 흡기 덕트(130) 및 배기 덕트(140)는 각각 셀 적층체(110)의 폭 방향 일 측 및 그와 반대편인 타 측에 부착되어 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각 매체를 유입 및 배출시키는 기능을 하는 것이다.The intake duct 130 and the exhaust duct 140 are respectively attached to one side in the width direction of the cell stack body 110 and the other side opposite to the side in the width direction of the cell stack body 110 to allow the cooling medium for cooling the battery cells to be introduced .

즉, 상기 흡기 덕트(130)의 상단에 구비된 흡기구(130a)를 통해 유입된 공기는 셀 적층체(110)에 형성된 냉각 유로를 통과한 후 배기 덕트(140)의 상단에 구비된 배기구(140a)를 통해 배출됨으로써 배터리 셀의 발열로 인한 온도 상승을 일정 수준 이하로 억제한다.That is, the air introduced through the intake port 130a provided at the upper end of the intake duct 130 passes through the cooling flow path formed in the cell stack 110, and then flows through the exhaust port 140a provided at the upper end of the exhaust duct 140 So that the temperature rise due to the heat generation of the battery cell can be suppressed to a certain level or less.

이러한 냉각 매체의 흐름이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서 배기 덕트(140) 는 공기를 강제로 순환시킬 수 있도록 구성되는데, 이러한 배기 덕트(140)의 상세한 구조에 대해서는 도 8 내지 도 11을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.In order to smoothly flow the cooling medium, the exhaust duct 140 is configured to forcibly circulate the air. The detailed structure of the exhaust duct 140 will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 11 .

상기 보호회로 유닛(150)은 셀 적층체(110)를 이루는 배터리 셀들과 연결되어 배터리 모듈(1)에 대한 과충전을 방지하는 등의 역할을 수행하는 것으로서, 셀 적층체(110) 중 최 상단에 위치하는 셀 카트리지에 부착될 수 있다. 이러한 보호회로 유닛(150)은, 예를 들어 보호회로 기판(PCB) 및 그 위에 실장된 각종 전자부품들로 이루어질 수 있다.The protection circuit unit 150 is connected to the battery cells constituting the cell stack 110 to prevent overcharging of the battery module 1. The protection circuit unit 150 is connected to the uppermost cell stack 110 And can be attached to the cell cartridge in which it is located. The protection circuit unit 150 may be formed of, for example, a protection circuit board (PCB) and various electronic components mounted thereon.

상기 한 쌍의 모듈 커버(200, 300)는 배터리 셀 조립체(100)의 상부를 커버하는 제1 모듈 커버(200) 및 하부를 커버하는 제2 모듈 커버(300)를 포함할 수 있다.The pair of module covers 200 and 300 may include a first module cover 200 covering the upper portion of the battery cell assembly 100 and a second module cover 300 covering the lower portion.

이 경우, 상기 제1 모듈 커버(200)는 흡기 덕트(130)에 구비된 흡기구(130a)에 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성되는 흡기 슬릿(200a) 및 배기 덕트(140)에 구비된 배기구(140a)에 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성되는 배기 슬릿(200b)을 구비할 수 있다.In this case, the first module cover 200 includes an intake slit 200a formed in a shape corresponding to a position corresponding to the intake port 130a provided in the intake duct 130 and an exhaust slit 200b formed in the exhaust duct 140, And an exhaust slit 200b formed in a shape corresponding to a position corresponding to the exhaust port 140a.

또한, 상기 제2 모듈 커버(300)는 셀 적층체(110)에 구비된 고정 홀에 삽입되어 셀 적층체(110)를 모듈 커버(200, 300) 내에서 움직이지 않도록 고정시키는 복수의 고정 봉(300a)을 구비할 수 있다.The second module cover 300 is inserted into the fixing holes of the cell stack 110 to fix the cell stack 110 in the module covers 200 and 300 (300a).

다음은, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)에 적용된 셀 적층체(110)의 구체적인 구조를 설명하기로 한다.4 and 5, a specific structure of the cell stack 110 applied to the battery module 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는, 본 발명이 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 셀 적층체를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 셀 적층체에 엔드 플레이트가 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating a cell stack constituting a battery module according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of a cell stack constituting a battery module according to an embodiment of the present invention. FIG.

먼저, 도 4를 참조하면, 상기 셀 적층체(110)는 셀 카트리지(111) 및 배터리 셀(112)이 반복적으로 적층되어 셀 카트리지(111)가 배터리 셀(112)의 상면 및/또는 하면을 커버하는 형태를 갖는다.4, the cell stack 110 is formed by repeatedly stacking the cell cartridges 111 and the battery cells 112 so that the cell cartridges 111 are stacked on the upper and / or lower surfaces of the battery cells 112 And covers.

상기 셀 카트리지(111)는 배터리 셀(112)의 고정 틀로서 기능할 수 있으며, 하나의 셀 카트리지(111)의 일 면 또는 양 면 상에 배터리 셀(112)이 위치할 수 있다. 즉, 상기 셀 적층체(110)의 최 상부에 위치하는 셀 카트리지(111) 및 최 하부에 위치하는 셀 카트리지(111)의 경우는 일 면 상에만 배터리 셀(112)이 위치하며, 나머지 셀 카트리지(111)들은 양 면 상에 배터리 셀(112)이 위치하는 구조를 갖는다.The cell cartridge 111 may function as a fixing frame of the battery cell 112 and the battery cell 112 may be positioned on one or both surfaces of one cell cartridge 111. That is, in the case of the cell cartridge 111 located at the uppermost position of the cell stack 110 and the cell cartridge 111 located at the lowermost position, the battery cell 112 is located on only one side, (111) have a structure in which the battery cell (112) is located on both sides.

적층된 복수의 셀 카트리지(111) 사이에는 냉각 매체가 통과할 수 있도록 셀 카트리지(111)의 폭 방향을 따라 냉각 유로가 형성된다. 이러한 냉각 유로에 대해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.Between the plurality of stacked cell cartridges 111, a cooling channel is formed along the width direction of the cell cartridge 111 so that the cooling medium can pass through. Such a cooling flow path will be described later with reference to Fig.

본 발명에 적용되는 배터리 셀(112)은 파우치 타입 배터리 셀로서 파우치 외장 케이스 내에 전극 조립체를 수용시킨 후 전극 조립체와 연결된 한 쌍의 전극 리드가 파우치 외장 케이스의 외측으로 인출된 상태로 파우치 외장 케이스의 테두리 부분을 열 융착함으로써 얻어질 수 있다.The battery cell 112 according to the present invention is a pouch-type battery cell, in which a pair of electrode leads connected to the electrode assembly are received outside the pouch case after receiving the electrode assembly in the pouch case, Can be obtained by thermally fusing the rim portion.

한편, 상기 셀 카트리지(111)의 테두리 영역 중 일부에는 고정 홀(H)이 구비될 수 있으며, 이 경우 각각의 셀 카트리지(111)에 구비된 고정 홀(H)에 고정 봉(300a, 도 1 참조)이 삽입됨으로써 복수의 셀 카트리지(111)가 일체로 고정될 수 있다.In this case, the fixing holes H provided in the cell cartridges 111 may be provided with fixing rods 300a (see FIG. 1 The plurality of cell cartridges 111 can be integrally fixed.

또한, 상기 셀 적층체(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 적층체의 최 상단에 위치하는 셀 카트리지 및 최 하단에 위치하는 셀 카트리지를 각각 커버하며 체결되는 한 쌍의 엔드 플레이트(113,114)를 더 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.5, the cell laminate 110 includes a pair of end plates 113 and 114 (see FIG. 5) which cover and fasten the cell cartridges positioned at the uppermost end and the cell cartridges positioned at the uppermost end of the laminate, respectively ) May be further included.

다음은, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)에 적용된 배기 덕트(140)의 구제척인 구조에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, a structure of the exhaust duct 140 applied to the battery module 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 11. FIG.

도 8은, 도 6의 X-X' 라인, 도 7의 Y-Y' 라인을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이고, 도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 배기 덕트의 외측 면을 나타내는 도면이다. 또한, 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 구성하는 배기 덕트의 내측 면을 나타내는 도면이고, 도 11은, 도 8의 A 영역을 확대한 부분 확대 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line XX 'of FIG. 6 and the line YY' of FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the outer surface of the exhaust duct constituting the battery module according to an embodiment of the present invention Fig. Fig. 10 is an inner side view of an exhaust duct constituting a battery module according to an embodiment of the present invention, and Fig. 11 is an enlarged partial cross-sectional view of an area A in Fig.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 상기 배기 덕트(140)는 셀 적층체(110)의 일 측에 설치되되, 셀 적층체(110)를 사이에 두고 흡기 덕트(130)와 반대 편에 설치된다.8 to 11, the exhaust duct 140 is installed on one side of the cell stack 110, and is installed on the opposite side of the intake duct 130 with the cell stack 110 interposed therebetween .

이러한 배기 덕트(140)는 덕트 커버(141), 배기 구동부(142) 및 구동부 지지부(143)를 포함한다.The exhaust duct 140 includes a duct cover 141, an exhaust driving part 142, and a driving part supporting part 143.

상기 덕트 커버(141)는 배기 덕트(140)의 외측 벽에 해당하며, 상기 배기 구동부(142)는 이러한 덕트 커버(141)와 셀 적층체(110) 사이에 위치하여 덕트 커버(141)와 셀 적층체(110) 사이에 형성되는 빈 공간(S2)을 지나는 냉각 매체를 상방으로 끌어 올려 배기구 배기구(140a, 도 3 참조)를 통해 배기 덕트(140)의 외부로 배출시킨다.The duct cover 141 corresponds to the outer side wall of the exhaust duct 140 and the exhaust driving part 142 is positioned between the duct cover 141 and the cell stack 110 to cover the duct cover 141, The cooling medium passing through the empty space S2 formed between the stacked bodies 110 is lifted upward and discharged to the outside of the exhaust duct 140 through the exhaust port 140a (see FIG. 3).

즉, 도 8을 참조하여 냉각 매체의 흐름을 살펴보면, 배터리 모듈(1)의 외부로부터 흡기 덕트(130)를 통해 흡기 덕트(130)와 셀 적층체(110) 사이의 빈 공간(S1)으로 유입된 공기는 셀 적층체(110)에 구비된 냉각 유로(P)를 통과하면서 배터리 셀(112)들로부터 나오는 열기를 식힌 후 배기 덕트(140)와 셀 적층체(110) 사이의 빈 공간(S2)으로 들어온다. 이처럼 상기 빈 공간(S2)으로 들어온 뜨거워진 공기는 배기 덕트(140)의 상부에 구비된 배기구(140a, 도 3 참조)를 통해 외부로 배출된다.Referring to FIG. 8, the flow of the cooling medium flows from the outside of the battery module 1 through the intake duct 130 into the empty space S1 between the intake duct 130 and the cell stack 110, The air passing through the cooling passage P provided in the cell stack body 110 is cooled while the heat from the battery cells 112 is cooled and then the empty space S2 between the exhaust duct 140 and the cell stack body 110 ). The hot air that has entered the empty space S2 is discharged to the outside through the exhaust port 140a (see FIG. 3) provided in the upper portion of the exhaust duct 140.

한편, 상기 배기 구동부(142)는 모터 및 모터에 연결되어 회전함으로써 공기의 강제 순환을 가능하게 하는 배기 팬을 포함하는 형태로 구현될 수 있으며, 이러한 배기 구동부(142)는 덕트 커버(141)의 내측 면(셀 적층체와 마주하는 면)으로부터 셀 적층체(110)를 향하는 방향으로 단차를 이루며 돌출된 구동부 지지부(143)에 의해 지지된다.The exhaust driving unit 142 may include an exhaust fan that is connected to the motor and the motor to enable forced circulation of air by rotating the exhaust driving unit 142. And is supported by a driving portion supporting portion 143 protruding from the inner surface (the surface facing the cell stack body) in a direction toward the cell stacked body 110.

좀 더 구체적으로, 상기 구동부 지지부(143)는 배기 구동부(142)의 설치를 위한 배기 홀을 구비할 수 있으며, 배기 구동부(142)는 이러한 배기 홀 내에 위치하여 배기 홀의 내벽 면에 고정될 수 있다.More specifically, the driving part support part 143 may include an exhaust hole for installing the exhaust driving part 142, and the exhaust driving part 142 may be positioned within the exhaust hole and fixed to the inner wall surface of the exhaust hole .

한편, 상기 배기 구동부(142)에는 동력 발생용 전력의 공급을 위한 구동 배선(L)이 연결되는데, 만약 구동 배선(L)과 맞닿는 덕트 커버(141)의 내측 면이 플랫한 형태로 이루어져 있다면 배기 구동부(142)는 덕트 커버(141)의 내측 면에 밀착되지 못하게 된다. 즉, 이 경우, 상기 배기 구동부(142)는 배선(L)으로 인해 소요되는 공간만큼 덕트 커버(141)의 내측 면으로부터 이격될 수 있다.If the inner surface of the duct cover 141 contacting the driving wiring L is formed in a flat shape, the driving wire L for supplying power for generating power is connected to the exhaust driving unit 142. If the inner surface of the duct cover 141, The driving unit 142 can not be brought into close contact with the inner surface of the duct cover 141. That is, in this case, the exhaust driving part 142 may be separated from the inner surface of the duct cover 141 by a space required by the wiring L.

이처럼 배기 구동부(142)와 덕트 커버(141)의 내측 면 사이에 이격이 발생되는 경우 배기 구동부(142)에 의한 강제 순환 시에 공기의 배출이 원활히 이루어지지 않게 되므로, 배터리 모듈(1)에 대한 냉각이 전체적으로 원활히 이루어지지 않게 된다.When the gap between the exhaust driving part 142 and the inner surface of the duct cover 141 is generated, the air is not smoothly discharged during the forced circulation by the exhaust driving part 142, The cooling can not be smoothly performed as a whole.

본 발명에 따른 배터리 모듈(1)의 경우, 덕트 커버(141)에 구동 배선(L)을 수용하기 위한 수용공간(S3)을 형성하기 위해 덕트 커버(141)의 외측으로 돌출된 형태로 형성된 돌출부(141a)를 구비한다.The battery module 1 according to the present invention includes the duct cover 141 and the duct cover 141. The battery module 1 according to the present invention includes the duct cover 141, (141a).

즉, 상기 구동 배선(L)은 이러한 돌출부(141a)에 의해 덕트 커버(141)의 내측 면에 형성된 홈 형태의 수용 공간 내에 수용되며, 이로써 배기 구동부(142)는 덕트 커버(141)의 내측 면에 밀착이 가능하게 된다. 또한, 이러한 밀착 구조는 팬의 회전에 의한 배출 공기압을 높여 줌으로써 더욱 향상된 냉각 효율을 확보할 수 있도록 한다.That is, the driving wiring L is housed in the groove-shaped receiving space formed on the inner surface of the duct cover 141 by the projecting portion 141a, whereby the exhaust driving portion 142 is connected to the inner surface of the duct cover 141 As shown in Fig. In addition, such a close contact structure enhances the cooling efficiency by raising the exhaust air pressure by the rotation of the fan.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 배출할 수 있는 구조를 가짐으로써 과열에 따른 성능 저하, 수명 저하 등의 문제를 해결할 수 있다.As described above, the battery module 1 according to an embodiment of the present invention has a structure capable of efficiently discharging heat generated therein, thereby solving the problems of performance degradation and life span degradation due to overheating .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 복수 개 연결함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 구현할 수 있으며, 이러한 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 전력 공급원으로 이용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 구현할 수도 있다.Also, by connecting a plurality of battery modules according to an embodiment of the present invention, a battery pack according to an embodiment of the present invention can be realized. In an embodiment of the present invention using such a battery module or the battery pack as a power source It is possible to implement a car according to the present invention.

이상에서 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

1: 배터리 모듈
100: 배터리 셀 조립체
110: 셀 적층체
111: 셀 카트리지
112: 배터리 셀
113: 상부 엔드 플레이트
114: 하부 엔드 플레이트
120: 커넥팅 조립체
130: 흡기 덕트
130a: 흡기구
140: 배기 덕트
140a: 배기구
141: 덕트 커버
141a: 돌출부
142: 배기 구동부
143: 구동부 지지부
L: 구동 배선
150: 보호회로 유닛
200: 제1 모듈 커버
200a: 흡기 슬릿
200b: 배기 슬릿
300: 제2 모듈 커버
300a: 고정 봉1: Battery module
100: Battery cell assembly
110: Cell laminate
111: cell cartridge
112: Battery cell
113: upper end plate
114: Lower end plate
120: connecting assembly
130: Intake duct
130a:
140: exhaust duct
140a:
141: Duct cover
141a:
142:
143:
L: drive wiring
150: Protection circuit unit
200: first module cover
200a: intake slit
200b: exhaust slit
300: second module cover
300a: Fixing rod

Claims (9)

복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 적층체; 상기 셀 적층체의 일 측에 부착되는 흡기 덕트; 및 상기 셀 적층체의 타 측에 부착되는 배기 덕트;를 포함하며,
상기 배기 덕트는, 덕트 커버; 및 상기 덕트 커버 내에 설치되어 공기를 강제 순환시키는 배기 구동부를 포함하고,
상기 덕트 커버는, 상기 배기 구동부에 연결된 구동 배선을 수용하는 공간을 형성하기 위해 외측으로 돌출된 돌출부를 구비하는 배터리 모듈.A cell stack comprising a plurality of battery cells; An intake duct attached to one side of the cell stack; And an exhaust duct attached to the other side of the cell stack body,
The exhaust duct includes a duct cover; And an exhaust driving unit installed in the duct cover for forcibly circulating air,
Wherein the duct cover has protrusions protruding outward to form a space for accommodating driving wiring connected to the exhaust driving part. 제1항에 있어서,
상기 배기 덕트는,
상기 구동부를 지지하는 것으로서 상기 덕트 커버의 내측 면으로부터 셀 적층체를 향하는 방향으로 돌출 형성되는 구동부 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method according to claim 1,
In the exhaust duct,
Further comprising a driving part supporting part which supports the driving part and is protruded in a direction from the inner surface of the duct cover toward the cell stack body. 제1항에 있어서,
상기 구동 배기부는,
상기 덕트 커버의 내측 벽면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the drive exhaust unit includes:
And is closely attached to an inner wall surface of the duct cover. 제1항에 있어서,
상기 셀 적층체는,
배터리 셀 및 상기 배터리 셀을 커버하는 셀 카트리지를 포함하는 카트리지 조립체가 복수 개 적층되어 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method according to claim 1,
The cell laminate includes:
And a plurality of cartridge assemblies including a battery cell and a cell cartridge covering the battery cell are stacked. 제4항에 있어서,
복수 개의 상기 카트리지 조립체 각각의 사이에는 냉각 매체가 통과할 수 있는 냉각 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.5. The method of claim 4,
And a cooling channel through which the cooling medium can pass is formed between each of the plurality of the cartridge assemblies. 제5항에 있어서,
상기 흡기 덕트와 셀 적층체 사이 및 상기 배기 덕트와 셀 적층체 사이에는 각각 빈 공간이 형성되며, 상기 빈 공간은 상기 유로와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.6. The method of claim 5,
Wherein an empty space is formed between the intake duct and the cell stack, and between the exhaust duct and the cell stack, and the empty space is connected to the flow path. 제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈은,
상기 셀 적층체를 구성하는 복수의 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하는 커넥팅 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.The method according to claim 1,
The battery module includes:
Further comprising a connecting assembly for electrically connecting a plurality of battery cells constituting the cell stack body to each other. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈이 전기적으로 복수 개 연결되어 구현되는 배터리 팩.A battery pack in which a plurality of battery modules according to any one of claims 1 to 7 are electrically connected and implemented. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.A vehicle comprising a battery module according to any one of claims 1 to 7.
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