KR20160148398A

KR20160148398A - 이차 전지용 셀 커버 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Info

Publication number: KR20160148398A
Application number: KR1020150085423A
Authority: KR
Inventors: 유하늘; 하종수; 손상일; 최윤기; 최항준
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2016-12-26
Also published as: EP3301738A1; US20180047954A1; CN107408650B; EP3301738B1; KR102005488B1; CN107408650A; PL3301738T3; EP3301738A4; WO2016204489A1; US10510999B2

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부 공간에 적어도 하나의 이차 전지를 수용하고 요철판 형태의 냉각 플레이트 상면에 형성된 요홈에 장착되는 이차 전지용 셀 커버에 있어서, 내부 공간의 양 측면을 형성하도록 상호 대향하는 형태로 구비되는 제1 측면판 및 제2 측면판, 내부 공간의 상면을 형성하고 제1 측면판 및 제2 측면판의 상부 모서리를 연결하는 상면판 및 내부 공간의 하면을 형성하도록 상기 제1 측면판의 하부 모서리에서 연장되는 제1 하면판과, 제2 측면판의 하부 모서리에서 제1 하면판에 대향하는 형태로 연장되는 제2 하면판을 포함하며, 상기 제1 하면판 및 제2 하면판은, 각각 수평면에 대해 아래로 소정 각도 경사진 형태로 구비되는 이차 전지용 셀 커버가 제공될 수 있다.

Description

이차 전지용 셀 커버 및 이를 포함하는 배터리 모듈{Cell Cover for secondary battery and battery module including the same}

본 발명은 이차 전지용 셀 커버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지를 내부에 수용하여 보호하고 이차 전지의 적층을 가이드하는 이차 전지용 셀 커버 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

현재 상용화된 이차 전지는 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 충방전이 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 장치 뿐만 아니라, 내연 기관 및/또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 전기 자동차에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 상기 전기 자동차에는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 내연 기관 없이 전기 모터와 배터리로만 구동되는 순수 전기 자동차등이 포함된다.

이러한 전기 자동차에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.

하지만, 파우치형 이차 전지는 일반적으로 알루미늄과 폴리머 수지의 라미네이트 시트의 전지 케이스로 포장되어 있으므로 기계적 강성이 크지 않다. 따라서, 다수의 파우치형 이차 전지를 포함하여 배터리 모듈을 구성할 때, 이차 전지를 외부의 충격 등으로부터 보호하고, 그 유동을 방지하고 적층이 용이하도록 하기 위해, 셀 커버를 이용하는 경우가 많다.

한편, 이차 전지는 적정 온도보다 높아지는 경우 이차 전지의 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 특히, 다수의 파우치형 이차 전지를 적층시켜 배터리 모듈을 구성할 때에는, 좁은 공간에서 다수의 이차 전지로부터 나오는 열이 합산되어 배터리 모듈의 온도가 더욱 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 더욱이, 차량용 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓여질 수 있다.

따라서, 다수의 이차 전지들을 이용하여 배터리 모듈을 구성하는 경우, 안정적이면서도 효과적으로 이차 전지들을 냉각시키는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. 도 1은, 종래 기술에 따른 셀 커버와 냉각 플레이트 간의 접촉 구조 및 열전달 경로를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 배터리 모듈은 이차 전지(B)를 수용하고 셀 커버(1)와 셀 커버(1)를 지지하는 냉각 플레이트(2)를 포함한다. 상기 냉각 플레이트(2)는 요철판 형태로 상면에 요홈(3)을 구비하고, 상기 요홈(3)에 셀 커버(1)가 장착될 수 있다.

도시하지 않았으나, 냉각 플레이트(2)의 하부에는 히트싱크가 위치할 수 있다. 이에 이차 전지(B)에서 발생한 열은 셀 커버(1)의 판면을 따라 냉각 플레이트(2)로 전달되고, 냉각 플레이트(2)로 흡수된 열은 히트싱크에 전달된다. 히트싱크는 내부의 유로를 따라 흐르는 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.

한편, 이러한 배터리 모듈에 있어서, 냉각 효율을 높이기 위해서는 셀 커버(1)와 냉각 플레이트(2)의 접촉 면적을 충분히 확보하는 것이 중요한데, 종래의 냉각 플레이트는 제조시 공차로 인해 셀 커버가 긴밀하게 장착되지 못하는 경우가 많다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(2)의 요홈(3)의 표면이 평평하지 못한 경우, 셀 커버(1)의 밑면과 요홈(3)의 표면이 완전히 접촉되지 않는다. 따라서 셀 커버(1)의 밑면과 요홈(3)의 표면 사이에 들뜨는 부분이 생겨나고, 이로 인해 열 접촉 저항이 커져 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 공차가 있는 냉각 플레이트와도 밀착되게 접촉될 수 있는 셀 커버를 제공하는 것이다.

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.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부 공간에 적어도 하나의 이차 전지를 수용하고 요철판 형태의 냉각 플레이트 상면에 형성된 요홈에 장착되는 이차 전지용 셀 커버에 있어서, 상기 내부 공간의 양 측면을 형성하도록 상호 대향하는 형태로 구비되는 제1 측면판 및 제2 측면판; 상기 내부 공간의 상면을 형성하고 상기 제1 측면판 및 제2 측면판의 상부 모서리를 연결하는 상면판; 및 상기 내부 공간의 하면을 형성하도록 상기 제1 측면판의 하부 모서리에서 연장되는 제1 하면판과, 상기 제2 측면판의 하부 모서리에서 상기 제1 하면판에 대향하는 형태로 연장되는 제2 하면판을 포함하며, 상기 제1 하면판 및 상기 제2 하면판은, 각각 수평면에 대해 아래로 소정 각도 경사진 형태로 구비되는 이차 전지용 셀 커버가 제공될 수 있다.

상기 경사진 형태에서 상기 제1 하면판의 끝단부와 상기 제2 하면판의 끝단부는 서로 이격될 수 있다.

상기 제1 하면판 및 제2 하면판은, 상기 요홈에 장착시 상기 요홈의 형태에 따라 변형될 수 있도록 유연성 재질로 형성될 수 있다.

상기 제1 하면판 및 상기 제2 하면판 중 적어도 어느 하나는, 상기 요홈의 폭과 나란한 방향으로 절개된 적어도 하나의 절개부를 구비할 수 있다.

상기 내부 공간에 위치하여 상기 제1 측면판과 상기 제2 측면판의 간격이 유지되도록 상기 제1 측면판 및 제2 측면판을 지지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.

상기 지지부재는 판상형으로 형성되고, 상기 상면판의 하면에 접촉되게 배치되는 상부 지지부재와, 상기 상부 지지부재와 대향하는 형태로 상기 제1 하면판 및 제2 하면판의 상부에 배치되는 하부 지지부재를 포함할 수 있다.

상기 상면판은, 상기 1 측면판의 상부 모서리에서 연장되는 제1 상면판과, 상기 제2 측면판의 상부 모서리에서 상기 제1 상면판에 대향하는 형태로 연장되는 제2 상면판을 포함하며, 상기 제1 상면판과 상기 제2 상면판은, 상호 간 착탈 결합 가능하게 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 이차 전지용 셀 커버의 구성을 포함하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다. 상기 자동차는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공차가 있는 냉각 플레이트와도 밀착되게 접촉될 수 있는 셀 커버를 제공할 수 있다. 따라서 셀 커버와 냉각 플레이트 간에 열전달이 원활해져 배터리 셀의 냉각 효율을 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 셀 커버와 냉각 플레이트 간의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있어, TIM(Thermal Interface Material)과 같은 추가 구성품을 사용할 필요가 없어져 제품 생산 단가를 절감시킬 수 있다.

도 1은, 종래 기술에 따른 셀 커버와 냉각 플레이트 간의 접촉 구조 및 열전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는, 도 2의 셀 커버를 하부에서 바라본 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버가 냉각 플레이트에 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버와 냉각 플레이트 간의 접촉 구조 및 열전달 경로를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 커버를 하부에서 바라본 사시도이다.

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 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 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.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이차 전지용 셀 커버는 하나 또는 둘 이상의 이차 전지를 적층 및 패키징하여 배터리 모듈을 구성할 때 이용되는 것으로 이차 전지를 홀딩함으로써 그 유동을 방지하고 상호 간 적층 가능하도록 구성되어 이차 전지의 조립을 가이드하는 구성품을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 셀 커버(10)는, 알루미늄 등 금속 재질로, 내부 공간이 대략 직육면체 형상인 박스 형태로, 내부에 이차 전지(B)를 수용할 수 있다. 여기서 이차 전지(B)는 파우치형 이차 전지일 수 있다. 파우치형 이차 전지는 외장재가 금속층과 수지층으로 구성되어 있어 기계적 강도가 약한데, 셀 커버(10)는 이러한 파우치형 이차 전지의 기계적 강성도를 보완한다. 또한, 이차 전지용 셀 커버(10)는 이차 전지(B)에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방열시키는 기능을 겸한다. 특히, 본 발명에 따른 이차 전지용 셀 커버(10)는 공차가 존재하여 표면이 평평하지 못한 냉각 플레이트(20)에 대해 열 접촉 저항을 최대한 줄일 수 있는 구조로 설계되어 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 이에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버를 나타내는 사시도이고, 도 3은, 도 2의 분해 사시도이고, 도 4는, 도 2의 셀 커버를 하부에서 바라본 사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 이차 전지용 셀 커버(10)는, 정면과 배면이 개방되고 내부 공간이 형성되는 대략 직육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 이차 전지용 셀 커버(10)는, 상기 내부 공간의 양 측면을 형성하도록 상호 대향하는 형태로 구비되는 제1 측면판(110) 및 제2 측면판(210), 상기 내부 공간의 상면을 형성하고 제1 측면판(110)과 제2 측면판(210)의 상부 모서리를 연결하는 상면판(120,220), 상기 내부 공간의 하면을 형성하는 하면판(130,230)을 포함한다.

본 실시예에 따른 상면판(120,220)은 제1 상면판(120)과 제2 상면판(220)을 포함한다. 제1 상면판(120)과 제2 상면판(220)은 각각 후크(121)와 후크 체결공(221)을 구비하고, 서로 후킹 방식으로 체결될 수 있다.

그리고 하면판(130,230)은 제1 하면판(130)과 제2 하면판(230)을 포함한다. 제1 하면판(130)은 제1 하면판(130)의 하부 모서리에서 연장되고, 제2 하면판(230)은 제2 하면판(230)의 하부 모서리에서 상기 제1 하면판(130)에 대향하는 형태로 연장된다. 특히, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 하면판(130)과 제2 하면판(230)은 각각 수평면에 대해 아래 방향으로 소정 각도 경사진 형태로 구비되고, 각각의 끝단부가 서로 이격되도록 구성된다. 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)에 대한 더 자세한 설명은 편의상 후술하기로 한다.

이러한 제1 측면판(110), 제2 측면판(210), 상면판(120,220) 및 하면판(130,230)은 개념적으로 구분되는 요소이고, 이들 판들 또는 일부의 판들이 상호 조립 또는 일체로 성형될 수 있음은 물론이다.

예컨대, 본 실시예에서 이차 전지용 셀 커버(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단위 셀 커버(100)와 제2 단위 셀 커버(200)로 구성될 수 있다. 상기 제1 단위 셀 커버(100)와 제2 단위 셀 커버(200)는 각각 일체로 형성된다. 여기서, 제1 단위 셀 커버(100)는 제1 상면판(120), 제1 측면판(110) 및 제1 하면판(130)이 일체화된 것을 의미하고, 제2 단위 셀 커버(200)는 제2 상면판(220), 제2 측면판(210) 및 제2 하면판(230)이 일체화된 것을 의미한다. 상기 제1 및 제2 단위 셀 커버(100,200)는 제1 및 제2 상면판(120,220)이 후킹 방식으로 체결됨으로서 서로 착탈 결합될 수 있다.

이차 전지(B)는 이러한 이차 전지용 셀 커버(10)의 내부 공간에 밀집 배치될 수 있다. 즉, 이차 전지(B)는 외장재 일면이 제1 측면판(110) 또는 제2 측면판(210)과 접하게 위치 고정될 수 있다. 그리고 전극 리드 부분은 셀 커버(10)에서 개방된 정면 또는 배면을 통해 외부로 노출될 수 있다. 외부로 노출된 전극 리드들을 버스 바(미도시)로 서로 연결하여 이차 전지(B) 셀들을 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.

이차 전지(B)의 수납 방법을 간략히 설명하면, 예컨대, 먼저 제1 단위 셀 커버(100)에 이차 전지(B)를 하나 씩 포개어 안착시킨 다음, 제1 단위 셀 커버(100)로 제2 단위 셀 커버(200)를 덮고, 제1 및 제2 상면판(120,220)의 후크(121)를 체결하는 방식으로 이차 전지(B) 2개를 셀 커버(10)의 내부 공간에 수용할 수 있다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버(10)가 냉각 플레이트(20)에 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버(10)와 냉각 플레이트(20) 간의 접촉 구조 및 열전달 경로를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 이러한 이차 전지용 셀 커버(10)는 냉각 플레이트(20)에 장착될 수 있다. 상기 냉각 플레이트(20)는 복수의 셀 커버(10)들을 상부에 지지하는 구성품으로 요철판 형태로 상면에 복수 개의 요홈(21)을 갖는다. 그리고 배터리 모듈은 복수 개의 이차 전지용 셀 커버(10)가 각각, 냉각 플레이트(20)의 상부에 기립되도록 상기 요홈(21)들에 끼워져 형성될 수 있다. 여기서 냉각 플레이트(20)는, 열 전도성 금속 판재로 형성되어 셀 커버(10)들의 열을 흡수할 수 있다. 도시하지 않았으나, 냉각 플레이트(20)의 하부에는 히트싱크(미도시)가 위치할 수 있다. 히트싱크는 열 접촉에 의해 다른 물체로부터 열을 흡수하고 발산하는 물체를 의미한다. 예컨대, 히트싱크는 내부에 유로를 포함하는 중공 구조로 구성될 수 있고, 내부 유로에는 냉각수, 냉각 가스, 공기 등의 냉매가 흐를 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 도 6에 도시된 열의 흐름선을 참조하면, 이차 전지(B)에서 발생한 열은, 셀 커버(10)의 제1 및 제2 측면판(110,210)으로 흡수된 다음, 제1 및 제2 하면판(130,230)으로 전도되고, 제1 및 제2 하면판(130,230)과 접촉되어 있는 냉각 플레이트(20)에 전달될 수 있다. 그리고 냉각 플레이트(20)는 히트싱크에 의해 냉각될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈의 냉각 성능은 셀 커버(10)와 냉각 플레이트(20) 간의 열 전달율에 크게 좌우될 수 있으며, 열 전달율을 높이기 위해서는 셀 커버(10)와 냉각 플레이트(20) 간의 접촉 면적이 충분히 확보될 수 있어야 한다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 셀 커버(10)는, 도 2 내지 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 하면판(130,230)이, 각각 수평면에 대해 아래 방향으로 소정 각도 경사진 형태로 마련될 수 있다. 여기서 소정 각도는 냉각 플레이트(20) 제작시 공차로 인한 요홈(21)의 평균적인 형상에 따라 결정될 수 있다. 제1 및 제2 하면판(130,230)은, 상면판(120,220)과 달리, 서로 분리된 상태로 제1 하면판(130)의 끝단부(E1)와 제2 하면판(230)의 끝단부(E2)가 서로 이격되도록 구성된다. 그리고 상기 제1 및 제2 하면판(130,230)을 포함한 셀 커버(10)는, 열 전도율이 높고 유연성 소재인 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 따라서, 셀 커버(10)의 하면판(130,230) 즉, 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)이 냉각 플레이트(20)의 요홈(21)을 향하도록 셀 커버(10)가 요홈(21)에 삽입되면 제1 및 제2 하면판(130,230)이 요홈(21)의 형태에 따라 변형될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6의 (a)를 참조하면, 셀 커버(10)가 공차가 없는 냉각 플레이트(20)의 요홈(21)에 삽입될 경우, 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)은 유연성을 가짐으로서 요홈(21)의 표면에 밀착될 수 있다. 즉, 경사진 형태의 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)은 요홈(21)의 평평한 표면에 부딪혀 접혀짐으로서 평평하게 변형될 수 있다. 다시 말하면, 제1 하면판(130)은 제1 측면판(110)의 하부 모서리를 축으로 반시계 방향으로 접혀지고, 제2 하면판(230)은 제2 측면판(210)의 하부 모서리를 축으로 시계 방향으로 접혀져 각각 요홈(21) 표면에 밀착될 수 있다. 이때, 접혀진 제1 하면판(130)의 끝단부(E1)와 제2 하면판(230)의 끝단부(E2)가 서로 맞닿을 수 있도록 함으로써, 셀 커버(10) 밑면에 갭(gap) 없이 열 전달이 이루어지도록 한다.

한편, 냉각 플레이트(20)의 요홈(21)은 공차로 인해 표면이 평평하지 못하고 다소 오목하거나 볼록한 형태로 가공될 수도 있다. 본 실시예에 따른 셀 커버(10)에 의하면, 이러한 공차를 갖는 냉각 플레이트(20)의 요홈(21)에도 셀 커버(10)의 밑면이 밀착되게 장착될 수 있다. 즉, 도 6의 (b)를 참조하면, 상기 요홈(21)의 표면이 다소 오목한 형태를 갖더라도, 셀 커버(10)가 요홈(21)에 완전히 삽입된 상태에서, 경사진 형태의 제1 하면판(130)과 제2 하면판(230)은 요홈(21)의 오목한 표면에 접촉되는 정도 이상으로 변형되지 않는다. 따라서, 셀 커버(10)의 하면판(130,230)이 냉각 플레이트(20)의 요홈(21)에 최대한 밀착되게 접촉될 수 있다. 참고로, 도시하지는 않았으나, 요홈(21)의 표면이 볼록한 형태를 갖는 경우, 셀 커버(10) 장착시 제1 하면판(130)과 제2 하면판(230)이 요홈(21)의 볼록한 표면에 밀착되게 변형될 수도 있음으로, 이러한 경우에도 셀 커버(10)의 하면판과 요홈(21)의 표면 간의 밀착 접촉이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지용 셀 커버(10)는, 하면판(130,230)이 수평면에 대해 일정 각도 아래로 경사진 형태로 구비됨으로서, 공차로 인해 요홈(21)의 표면이 평평하지 않은 냉각 플레이트(20)와 조립되더라도 하면판(130,230)이 플렉서블하게 변형될 수 있다. 따라서 셀 커버(10)와 냉각 플레이트(20) 간의 접촉 저항이 현저히 줄어들 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, TIM(Thermal interface material)등의 열 접촉 저항 개선 부재를 사용하지 않더라도, 셀 커버(10)와 냉각 플레이트(20) 사이에 들뜨는 빈 공간을 없애고 열전달 면적을 충분히 확보할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 셀 커버(10)는, 도 2 및 도 3을 참조하면, 내부 공간에 위치하여 제1 측면판(110)과 제2 측면판(210)의 간격이 일정하게 유지되도록 제1 측면판(110)과 제2 측면판(210)을 지지하는 지지부재(300)를 더 포함할 수 있다.

지지부재(300)는 기계적 강성도가 높은 플라스틱 재질의 판상체일 수 있다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 지지부재(300)는 셀 커버(10)의 형태를 유지시킬 수 있는 것이라면, 그 형태나 재질이 특별히 한정되는 것은 아니다.

이러한 지지부재(310,320)는 알루미늄 재질의 제1 단위 셀 커버(100)와 제2 단위 셀 커버(200)의 기계적 강도를 보완하고 외부 충격을 흡수하여 제1 측면판(110) 및 제2 측면판(210) 사이의 간격이 좁혀지지 않도록 한다. 또한, 열을 흡수한 셀 커버(10)가 쉽게 변형되지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있다. 따라서 셀 커버(10) 내부 공간이 일정하게 유지됨으로서 이차 전지(B)들이 안정적으로 보호될 수 있다.

본 실시예에서 지지부재(300)는 상면판(120,220)의 하면에 접촉되게 배치되는 상부 지지부재(310)와, 상부 지지부재(310)와 대향하는 형태로 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)의 상부에 배치되는 하부 지지부재(320)를 포함할 수 있다.

즉 상부 지지부재(310)는 제1 및 제2 측면판(110,210)과, 상면판(120,220)에 3면이 접하도록 배치되어 제1 및 제2 측면판(110,210) 사이의 간격을 유지할 뿐만 아니라, 상면판(120,220)을 지지하는 역할을 할 수 있다.

하부 지지부재(320)는 이차 전지(B)들을 사이에 두고 상부 지지부재(310)의 하부에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 하부 지지부재(320)는 제1 및 제2 측면판(110,210)의 하부 모서리 영역에 배치된다. 그리고 하부 지지부재(320)는 평평한 요홈(21)의 표면에 셀 커버(10)가 삽입될 때 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)이 수평하게 접혀지도록 가이드하는 역할을 할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)의 접힘 각도가 하부 지지부재(320)에 의해 제한될 수 있다. 물론, 본 실시예와 달리, 하부 지지부재(320)의 위치 다르게 하여, 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)의 접힘 각도가 제한되지 않도록 할 수 있다. 예컨대, 볼록한 형태의 표면을 갖는 요홈(21)의 경우, 제1 하면판(130) 및 제2 하면판(230)의 접힘 각도를 고려하여 하부 지지부재(320)를, 도 6에 도시된 것보다, 더 높이 위치시킬 수도 있다.

이하에서 설명할 본 발명의 다른 실시예는 전술한 실시예와 비교할 때, 도 4에 대응되는 구성이라 할 수 있다. 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 커버(10')를 하부에서 바라본 사시도이다.

본 실시예의 구성은, 전술한 실시예와 비교할 때에 하면판의 구성에 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 전술한 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 셀 커버(10')의 하면판(130',230')은, 전술한 실시예의 구성과 같이, 제1 하면판(130)과 제2 하면판(230)이 서로 분리되고 경사진 형태인 것은 같으나, 본 실시예의 제1 하면판(130')과 제2 하면판(230')은, 냉각 플레이트(20)의 요홈(21)의 폭과 나란한 방향으로 절개된 적어도 하나의 절개부(S)를 더 구비한다.

즉, 본 실시예에서, 제1 하면판(130') 및 제2 하면판(230')은 여러 갈래로 절개된 형태로 구성됨으로서, 셀 커버(10')를 상기 요홈(21)에 장착했을 때, 요홈(21)의 굴곡진 형태에 따라 제1 하면판(130') 및 제2 하면판(230')이 절개된 단위 영역별로 개별적으로 변형될 수 있다. 예컨대, 냉각 플레이트(20)의 요홈(21)은, 공차로 인해, 길이 방향으로 표면의 높낮이가 다르게 가공될 수도 있다. 본 실시예에 따른 셀 커버(10')는, 특히 이러한 굴곡진 요홈(21)에도 효과적으로 접촉될 수 있다. 즉, 굴곡진 요홈(21)의 표면 부위에 따라 하면판(130',230')이 단위 영역별로 접혀지는 정도가 각각 달라질 수 있음으로, 제1 하면판(130')과 제2 하면판(230')이 일체로 변형되는 경우에 비해, 하면판(130',230')과 요홈(21)의 표면 사이에 들뜸이 적어지고 접촉 면적은 넓어질 수 있다. 이에 따라 셀 커버(10')와 냉각 플레이트(20) 간에 접촉 면적이 충분히 확보될 수 있어 열 전달율이 높아져 냉각 효율이 향상될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 모듈은 상술한 본 발명에 따른 이차 전지용 셀 커버와 냉각 플레이트를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 모듈은 이러한 이차 전지용 셀 커버와 냉각 플레이트 이외에도, 이들을 커버하기 위한 케이스, 이차 전지들의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를 테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

10: 이차 전지용 셀 커버 100 : 제1 단위 셀 커버
110: 제1 측면판 120: 제1 상면판
130: 제1 하면판 200: 제2 단위 셀 커버
210: 제2 측면판 220: 제2 상면판
230: 제2 하면판 300: 지지부재
S: 절개부 B: 이차 전지

Claims

내부 공간에 적어도 하나의 이차 전지를 수용하고 요철판 형태의 냉각 플레이트 상면에 형성된 요홈에 장착되는 이차 전지용 셀 커버에 있어서,
상기 내부 공간의 양 측면을 형성하도록 상호 대향하는 형태로 구비되는 제1 측면판 및 제2 측면판;
상기 내부 공간의 상면을 형성하고 상기 제1 측면판 및 제2 측면판의 상부 모서리를 연결하는 상면판; 및
상기 내부 공간의 하면을 형성하도록 상기 제1 측면판의 하부 모서리에서 연장되는 제1 하면판과, 상기 제2 측면판의 하부 모서리에서 상기 제1 하면판에 대향하는 형태로 연장되는 제2 하면판을 포함하며,
상기 제1 하면판 및 상기 제2 하면판은, 각각 수평면에 대해 아래로 소정 각도 경사진 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 셀 커버.
제1항에 있어서,
상기 경사진 형태에서 상기 제1 하면판의 끝단부와 상기 제2 하면판의 끝단부는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 셀 커버.
제1항에 있어서,
상기 제1 하면판 및 제2 하면판은, 상기 요홈에 장착시 상기 요홈의 형태에 따라 변형될 수 있도록 유연성 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 셀 커버.
제1항에 있어서,
상기 제1 하면판 및 상기 제2 하면판 중 적어도 어느 하나는, 상기 요홈의 폭과 나란한 방향으로 절개된 적어도 하나의 절개부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 셀 커버.
제1항에 있어서,
상기 내부 공간에 위치하여 상기 제1 측면판과 상기 제2 측면판의 간격이 유지되도록 상기 제1 측면판 및 제2 측면판을 지지하는 지지부재를 더 포함하는 이차 전지용 셀 커버.
제5항에 있어서,
상기 지지부재는 판상형으로 구비되고,
상기 상면판의 하면에 접촉되게 배치되는 상부 지지부재와, 상기 상부 지지부재와 대향하는 형태로 상기 제1 하면판 및 제2 하면판의 상부에 배치되는 하부 지지부재를 포함하는 이차 전지용 셀 커버.
제1항에 있어서,
상기 상면판은,
상기 1 측면판의 상부 모서리에서 연장되는 제1 상면판과, 상기 제2 측면판의 상부 모서리에서 상기 제1 상면판에 대향하는 형태로 연장되는 제2 상면판을 포함하며,
상기 제1 상면판과 상기 제2 상면판은, 상호 간 착탈 결합 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 셀 커버.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이차 전지용 셀 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제8항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.