KR20170043321A - 열전도 구조를 개선한 배터리 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 열 전도성 재질이며, 판상체 형태로 마련되는 베이스 플레이트; 적어도 일 측 사이드 부분에 열융착 형성된 윙을 구비하고, 상기 윙 부분이 상기 베이스 플레이트의 상면을 향하도록 기립 배치되는 복수의 파우치형 배터리 셀; 각각 상기 파우치형 배터리 셀의 셀 바디와 접촉하도록 상기 베이스 플레이트에 대해 기립 배치되는 벽체와, 상기 벽체와 일체로 형성되고 상기 베이스 플레이트의 상면과 접촉 배치되는 하단 플랜지를 구비하여 상기 파우치형 배터리 셀의 열을 상기 베이스 플레이트에 전달하는 복수의 셀 커버 플레이트; 및 상기 윙이 끼움 결합 가능하도록 마련된 홈부를 구비하고, 상기 파우치형 배터리 셀의 사이드 부분에 장착되어 상기 벽체 및 상기 하단 플랜지 중 적어도 어느 한 면과 접촉 배치되는 열전달 블럭을 포함한다.

Description

열전도 구조를 개선한 배터리 모듈{Battery Module improved heat conductive structure}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효과적이고 안정적인 열전도 구조를 갖는 배터리 모듈에 관한 것이다.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.

한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.

멀티 모듈 구조의 배터리 팩은 다수의 이차전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 이차전지 배터리의 충전 또는 방전의 과정은 앞서도 살펴본 바와 같이 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지므로 배터리는 주변 온도 조건 환경에 영향을 받게 되는데, 예를 들어 최적 온도가 유지되지 않는 극저온 또는 극고온 등의 온도 악조건에 노출된 상태에서 충방전 과정이 진행되게 되면, 배터리의 충방전 효율성이 낮아지게 되며 이에 따라 정상 구동에 대한 성능 보장이 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

이에 이차전지에서 발생한 열을 방출하는 다양한 방법 중 하나의 방법으로서, 대한민국 특허공개공보 제10-2013-0013947호에는 냉각수에 의한 냉각 방법을 개시하고 있다.

일반적으로 하나의 배터리 셀에 의해 생산할 수 있는 전력은 크지 않으므로 상용화된 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀을 필요한 수만큼 적층시킨 스택(Stack)을 포함한다. 그리고 단위 배터리 셀에서 전기가 생산되는 과정에서 발생된 열을 냉각시켜 배터리 모듈의 온도를 적정하게 유지하기 위해 배터리 셀 중간 중간에 냉각핀을 삽입한다. 각각의 단위 배터리 셀에서 열을 흡수한 냉각핀들은 냉각 플레이트에 그 열을 전달하고 냉각 플레이트는 히트 싱크에 의해 냉각된다.

그러나 기존의 배터리 모듈은 낮은 열전도율로 인해 배터리 셀에서 발생하는 열을 외부로 원활하게 배출시키지 못하는 한계가 있다. 예컨대, 종래 배터리 모듈은, 도 1의 (a)를 참조하면, 셀 바디(1) 부분을 통해서만 냉각핀(2)에 열전달이 이루어지는 구조를 갖는다. 그리고 배터리 셀의 윙(3) 부분은 폴딩된 형태로 냉각핀의 하단부(2a)와 떨어져 있다. 이로 인해 배터리 셀의 윙(3) 부분과 냉각핀의 하단부(2a) 사이에는 공기층(S)이 형성되어 있어서 배터리 셀의 윙(3) 부분 내지 셀 사이드 부분을 통해서는 열 전달이 효과적으로 이루어지지 않는다.

또한, 도 1의 (b)를 참조하면, 온도 상승으로 인해 배터리 셀이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 시, 배터리 셀의 팽창 압력에 의해 냉각핀의 하단부(2a)가 냉각 플레이트(4) 상면과 완전히 맞닿지 않고 들뜨게 된다. 이러한 경우, 냉각핀(2)과 냉각 플레이트(4) 간에 열 접촉 저항이 증가해 모듈의 냉각 성능이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 셀의 윙 부분을 통해서도 열 전달이 효과적으로 이루어질 수 있으며, 또한 배터리 셀의 스웰링 시에도 냉각 부재들 간의 접촉이 안정적으로 유지될 수 있는 배터리 모듈을 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 따른 배터리 모듈은, 열 전도성 재질이며, 판상체 형태로 마련되는 베이스 플레이트; 적어도 일 측 사이드 부분에 열융착 형성된 윙을 구비하고, 상기 윙 부분이 상기 베이스 플레이트의 상면을 향하도록 기립 배치되는 복수의 파우치형 배터리 셀; 각각 상기 파우치형 배터리 셀의 셀 바디와 접촉하도록 상기 베이스 플레이트에 대해 기립 배치되는 벽체와, 상기 벽체와 일체로 형성되고 상기 베이스 플레이트의 상면과 접촉 배치되는 하단 플랜지를 구비하여 상기 파우치형 배터리 셀의 열을 상기 베이스 플레이트에 전달하는 복수의 셀 커버 플레이트; 및 상기 윙이 끼움 결합 가능하도록 마련된 홈부를 구비하고, 상기 파우치형 배터리 셀의 사이드 부분에 장착되어 상기 벽체 및 상기 하단 플랜지 중 적어도 어느 하나와 접촉 배치되는 열전달 블럭을 포함할 수 있다.

상기 파우치형 배터리 셀은 상기 윙이 평평한 형태로 마련될 수 있다.

상기 셀 커버 플레이트는, 2개가 상호 대향하도록 연결되어 적어도 하나의 상기 파우치형 배터리 셀을 수용하는 셀 커버를 형성할 수 있다.

상기 열전달 블럭은, 상기 파우치형 배터리 셀의 사이드 부분에 장착되어 상기 파우치형 배터리 셀과 함께 상기 셀 커버의 내부 공간을 모두 채우도록 마련될 수 있다.

상기 적어도 하나의 파우치형 배터리 셀은, 2개의 파우치형 배터리 셀이며, 상기 열전달 블럭은, 상기 2개의 파우치형 배터리 셀의 윙들과 각각 끼움 결합 가능하게 형성된 2개의 홈부를 구비하고, 상기 2개의 파우치형 배터리 셀의 사이드 부분들에 일체로 장착될 수 있다.

상기 열전달 블럭은, 열 전도성 금속 재질로 마련될 수 있다.

상기 베이스 플레이트의 하면에 배치되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 중공 구조의 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.

상기 베이스 플레이트는, 일 방향으로 소정 간격마다 표면으로부터 돌출 형성된 복수의 볼록부를 구비하고, 상기 셀 커버는 상기 볼록부들 사이에 하나씩 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 셀의 윙 부분에 열전달 블럭을 장착하여 열전달 면적을 추가로 확보함으로써 배터리 모듈의 냉각 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리 셀의 스웰링 시 열전달 블럭에 의해 셀 커버 플레이트의 변형이 억제됨으로써 냉각 부재들 간의 접촉이 안정적으로 유지될 수 있다.

도 1은, 종래 기술에 따른 배터리 모듈의 열전달 구조를 개략적으로 나타낸 구조도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 구조도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 셀 커버가 조립된 상태를 개략적으로 나타낸 구조도이다.
도 4는, 도 3의 열전달 블럭을 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 열전달 블럭의 분리 사시도이다.
도 6은, 도 5의 결합 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 구조도이다.

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 아니되며, 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.

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.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 구조도이고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 셀 커버가 조립된 상태를 개략적으로 나타낸 구조도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 베이스 플레이트(10)와 상기 베이스 플레이트(10) 상부에 배치되는 복수의 파우치형 배터리 셀(20)과, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀(20)을 홀딩하며 적층을 가이드하는 복수의 셀 커버 플레이트(30a,30b) 및 열전달 블럭(40)을 포함한다.

먼저, 베이스 플레이트(10)는 배터리 셀(20)들과 셀 커버 플레이트(30a,30b)들이 기립 배치될 수 있는 장소를 제공한다. 베이스 플레이트(10)는 열 전도성 재질이며, 판상체 형태로 마련될 수 있다. 다시 말하면, 베이스 플레이트(10)는 많은 양의 열을 흡수 및 방출할 수 있도록 소정의 넓이와 두께를 갖도록 마련될 수 있다.

베이스 플레이트(10)의 상면은 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 하단부와 맞닿고 베이스 플레이트(10)의 하면은 히트 싱크(T)와 맞닿도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의해 배터리 셀(20)들의 열은 셀 커버 플레이트(30a,30b)에 전달되고, 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 열은 베이스 플레이트(10)로 전달된다. 그리고 베이스 플레이트(10)는 외부 공기 및 히트 싱크(T)에 의해 냉각될 수 있다.

여기서 히트 싱크(T)는 열 접촉에 의해 다른 물체로부터 열을 흡수하고 발산하는 물체를 의미한다. 본 실시예의 히트 싱크(T)는 내부에 유로를 구비할 수 있다. 히트 싱크(T) 내부의 유로에 흐르는 냉매는 유로에서 용이하게 흐르면서 냉각성이 우수한 유체이면 특별한 제한은 없으며, 기체 또는 액체일 수 있다. 예를 들어, 잠열이 높아 냉각 효율성을 극대화할 수 있는 물일 수 있다. 그러나 이것에 한정하지 않고, 흐름이 발생하는 것이며, 부동액, 가스 냉매, 공기 등일 수도 있다.

본 실시예의 배터리 셀(20)로는 파우치형 배터리 셀(20)이 적용된다. 파우치형 배터리 셀(20)은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 판상형이고, 일면 또는 양면이 인접한 배터리 셀(20)에 대면하도록 적층 배열된다.

파우치형 배터리 셀(20)은 전극 조립체, 전해액 및 파우치 외장재로 구성될 수 있다. 전극 조립체는 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체는, 하나의 양극판과 하나의 음극판이 분리막과 함께 권취된 권취형과 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 교대로 적층된 스택형 등으로 구분될 수 있다.

파우치 외장재는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로, 전극 조립체와 전해액을 내장한 상태에서 외주면을 열융착하여 빌봉되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 파우치 외장재는 2개의 라미네이트 시트로 구성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나에는 오목한 형태의 내부 공간이 형성될 수 있다. 이러한 파우치의 내부 공간에 전극 조립체가 수납될 수 있다. 그리고 파우치 외장재는 전극 조립체가 수납된 상태에서 2개의 라미네이트 시트의 테두리 부분이 열융착됨으로서 밀봉될 수 있다.

전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되며, 하나 이상의 전극 탭이 전극 리드와 연결될 수 있다. 그리고 전극 리드(L)는 2개의 파우치의 열융착부 사이에 개재되어 파우치 외장재의 외부로 노출되고, 배터리 셀(20)의 전극 단자로서 기능할 수 있다.

이하에서 설명의 편의상 파우치형 배터리 셀(20)에 있어서, 전극 조립체가 수납되어 부분을 셀 바디(21)라고 정의하고 (도 5 참조), 배터리 셀(20)의 장변 측, 다시 말하면 전극 리드가 돌출되어 있지 않은 사이드 부분에 열융착된 부분을 윙(22)이라고 정의한다.

또한, 본 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 파우치형 배터리 셀(20)은 윙(22) 부분이 평평한 형태를 갖는다. 즉, 기존의 파우치형 배터리 셀은 전극 리드가 연장되어 있는 열융착부를 제외한 사이드 부분이 폴딩되어 있음에 반해, 본 발명의 파우치형 배터리 셀(20)은 상기 사이드 부분이 폴딩되지 않은 평평한 상태로 마련된다. 이에 대해서는, 설명의 편의상 후술하기로 한다.

이러한 파우치형 배터리 셀(20)은 기계적 강성이 약한 편이기 때문에 적층이 용이하도록 셀 커버 플레이트(30a,30b)에 의해 지지된 상태로 일 방향으로 적층 배열될 수 있다.

셀 커버 플레이트(30a,30b)는 소정의 자체 기계적 강성 특성을 포함하고 있어, 우수하지 못한 파우치 외장재의 기계적 강성을 보강할 수 있다. 이러한 셀 커버 플레이트(30a,30b)에 의하면 배터리 셀(20) 자체의 기계적 강성을 보강할 수 있도록 추가적인 부재가 필요치 않게 되므로 컴팩트한 배터리 모듈 제작이 가능해질 수 있다.

또한, 셀 커버 플레이트(30a,30b)는 충,방전시 발생하는 배터리 셀(20)의 열을 흡수하는 역할을 수행할 수 있다.

이러한 셀 커버 플레이트(30a,30b)는 열전도성을 가지는 박형의 부재라면 그것의 두께나 구조가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 금속 소재의 시트형 판재가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 금속 소재는 금속 중에서도 열전도성이 높고 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다. 그러나 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 구리, 금, 은, 금속이외의 질화알루미늄, 탄화규소와 같은 세라믹 물질도 가능하다.

본 실시예에 따른 셀 커버 플레이트(30a,30b)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 2개가 상호 대향하도록 연결되어 셀 커버(30)를 형성할 수 있다. 셀 커버(30)의 내부 공간에는 적어도 하나의 파우치형 배터리 셀(20)이 수용될 수 있다.

셀 커버(30)는 복수 개가 구성되고 베이스 플레이트(10)의 상면에 기립 배치될 수 있다. 이를테면, 도 2에 도시되 바와 같이, 본 실시예에 의하면 셀 커버(30) 하나 당 2개의 배터리 셀(20)이 수용되며, 4개의 셀 커버(30)가 베이스 플레이트(10)의 상면에 일렬로 기립배치될 수 있다.

본 실시예에 따른 셀 커버 플레이트(30a,30b)는, 벽체(31)와 플랜지(32)로 구성될 수 있다. 벽체(31)는 베이스 플레이트(10)에 대해 기립 배치되어 있는 부분으로 배터리 셀(20)의 셀 바디(21)와 면 접촉되어 있다. 따라서 배터리 셀(20)의 열은 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 벽체(31)를 통해 대부분 흡수될 수 있다.

플랜지(32a,32b)는 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 상단과 하단을 형성하는 부분이다. 플랜지(32a,32b)는 벽체(31)의 양단부를 절곡시킴으로서 일체로 형성될 수 있다. 여기서 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 상단에 해당하는 플랜지(32a,32b)를 상단 플랜지(32a), 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 하단에 해당하는 플랜지(32a,32b)를 하단 플랜지(32b)라고 지칭한다. 참고로 상단 플랜지(32a)와 하단 플랜지(32b)는 개념상 구분한 것으로 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 배치 방향에 따라 달라질 수 있다.

셀 커버 플레이트(30a,30b)의 열은 상기 하단 플랜지(32b)와 베이스 플레이트(10) 간의 열교환을 통해 방출될 수 있다.

열전달 블럭(40)은, 배터리 셀(20)의 사이드 부분에 장착되는 구성품으로 열전도성 금속일 수 있다. 예컨대, 열전달 블럭(40)은 셀 커버 플레이트(30a,30b)와 같이 열전도성이 높고 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다.

도 4는, 도 3의 열전달 블럭(40)을 나타내는 사시도이고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(20)과 열전달 블럭(40)의 분리 사시도이며, 도 6은, 도 5의 결합 사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 열전달 블럭(40)은, 배터리 셀(20)의 사이드 부분 형상에 대응되는 장착면(42)과 홈부(41)를 구비한다. 상기 홈부(41)에는 배터리 셀(20)의 윙(22) 부분이 끼워넣어 질 수 있다. 그리고 상기 홈부(41)에 윙(22) 부분이 완전히 삽입됨으로써 상기 장착면(42)과 배터리 셀(20)의 사이드 부분이 형상 맞춤될 수 있다.

여기서 배터리 셀(20)의 윙(22)이, 전술한 바와 같이, 평평하게 형성되어 있음으로서 홈부(41)의 가공이 쉬워지고, 열전달 블럭(40)의 장착면(42)과 배터리 셀(20)의 사이드 부분의 형상 맞춤성 내지 접촉성이 좋아질 수 있다. 참고로 열전달 블럭(40)의 장착면(42)과 배터리 셀(20)의 사이드 부분을 서로 본딩(bonding)시킴으로써 열전달 블럭(40)과 배터리 셀(20)의 사이드 부분의 접촉성을 더 높일 수도 있을 것이다.

열전달 블럭(40)은 배터리 셀(20)의 적어도 일측 사이드 부분에 장착될 수 있다. 즉 열전달 블럭(40)은, 본 실시예와 같이 배터리 셀(20)의 양측 사이드 부분에 모두 장착되거나, 배터리 셀(20)의 일측 사이드 부분에만 장착될 수도 있다. 그리고 열전달 블럭(40)은, 바람직하게는, 배터리 셀(20)과 함께 셀 커버(30)의 내부 공간을 모두 채울 수 있는 사이즈(size)로 마련될 수 있다.

따라서, 이러한 열전달 블럭(40)은 배터리 셀(20)의 사이드(side) 부분과 접촉되고, 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 벽체(31) 및 플랜지(32) 중 적어도 일측과 접촉될 수 있다.

이러한 본 발명의 구성에 의하면, 열전달 블럭(40)이 배터리 셀(20)의 사이드 부분과 셀 커버 플레이트(30a,30b) 사이에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 열 전달 매개체가 됨으로써 배터리 셀(20)의 사이드 부분을 통한 방열이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 이를테면, 도 3의 화살표로 표시된 바와 같이, 열이 배터리 셀(20)의 윙(22) 또는 사이드 부분에서 열전달 블럭(40)을 통해 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 하단 플랜지(32b)로 전달될 수 있으므로 종래 보다 냉각 효율이 더 증대될 수 있다.

또한, 배터리 셀(20)의 스웰링 시 열전달 블럭(40)에 의해 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 변형이 억제됨으로써 냉각 부재들 간의 접촉이 안정적으로 유지될 수 있다.

특히, 온도 상승으로 인한 배터리 셀(20)의 스웰링(swelling) 시 배터리 셀(20)의 팽창 압력으로 인해, 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 벽체(31)가 변형되더라도, 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 하단 플랜지(32b)는 열전달 블럭(40)에 의해 변형이 억제됨으로써 베이스 플레이트(10)의 상면에 밀착된 상태를 계속 유지할 수 있다.

이러한 경우, 배터리 셀(20)의 스웰링 시에도 셀 커버 플레이트(30a,30b)의 하단 플랜지(32b)와 베이스 플레이트(10) 간의 접촉이 유지될 수 있어 배터리 모듈의 냉각 성능이 저하되지 않는다. 따라서 배터리 셀(20)의 스웰링(swelling)이 더욱 심화되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 열전달 블럭(40)은 하나의 배터리 셀(20)의 사이드 부분에 장착되거나 중첩된 2개의 배터리 셀(20)의 사이드 부분에 일체로 장착되도록 구성될 수 있다.

이를테면, 본 실시예와 같이, 열전달 블럭(40)은 장착면(42)에 2개의 홈부(41)를 구비하고 중첩된 2개의 배터리 셀(20)들의 사이드 부분들에 일체로 장착될 수 있다. 그리고 결합된 2개의 배터리 셀(20)들과 열전달 블럭(40)은 일체로 셀 커버(30)에 수용될 수 있다. 물론 열전달 블럭(40)은 장착면(42)에 하나의 홈부(41)를 구비하고 하나의 배터리 셀(20)의 사이드 부분에만 장착되게 구성할 수도 있다.

도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 구조도이다.

이어서 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명한다. 전술한 실시예의 도면들과 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

도 7을 참조하며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베이스 플레이트(10')는 일 방향으로 소정 간격마다 표면으로부터 돌출 형성된 복수의 볼록부(11)를 구비한다. 그리고 셀 커버(30)는 상기 볼록부(11)들 사이에 하나씩 배치될 수 있다. 이를테면, 볼록부(11)들 사이 간격은 셀 커버(30)의 하단부 너비에 대응될 수 있고, 셀 커버(30)의 하단부는 양쪽 볼록부(11)에 의해 지지될 수 있다.

이와 같이 요철 구조를 갖는 베이스 플레이트(10)는 셀 커버(30) 조립시 셀 커버(30)의 고정력을 높이는데 유리할 수 있다.

또한, 볼록부(11)는 베이스 플레이트(10)의 아래로 케이블(미도시)이 배선될 수 있도록 공간을 제공할 수 있다. 다시 말하면, 각종 케이블들이 볼록부(11) 아래 공간을 통해 배선될 수 있으므로 케이블 배선이 쉬워지고, 케이블이 외부로 노출되지 않음으로서 케이블 손상을 방지할 수 있다.

또한, 베이스 플레이트(10')는 표면이 평평한 경우보다, 열을 흡수할 수 있는 단면적이 더 넓어짐으로 열용량이 더 커질 수 있다. 따라서 본 실시예의 베이스 플레이트(10')는 배터리 셀(20)들로부터 보다 많은 양의 열을 흡수하고 방열시킬 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에도, 이러한 배터리 모듈을 커버하기 위한 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 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 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: 베이스 플레이트 20: 배터리 셀
21: 셀 바디 22: 윙
30a,30b: 셀 커버 플레이트 31: 벽체
32a,32b: 플랜지 40: 열전달 블럭
41: 홈부 T: 히트 싱크

Claims (10)

1. 열 전도성 재질이며, 판상체 형태로 마련되는 베이스 플레이트;
   적어도 일 측 사이드 부분에 열융착 형성된 윙을 구비하고, 상기 윙 부분이 상기 베이스 플레이트의 상면을 향하도록 기립 배치되는 복수의 파우치형 배터리 셀;
   각각 상기 파우치형 배터리 셀의 셀 바디와 접촉하도록 상기 베이스 플레이트에 대해 기립 배치되는 벽체와, 상기 벽체와 일체로 형성되고 상기 베이스 플레이트의 상면과 접촉 배치되는 하단 플랜지를 구비하여 상기 파우치형 배터리 셀의 열을 상기 베이스 플레이트에 전달하는 복수의 셀 커버 플레이트; 및
   상기 윙이 끼움 결합 가능하도록 마련된 홈부를 구비하고, 상기 파우치형 배터리 셀의 사이드 부분에 장착되어 상기 벽체 및 상기 하단 플랜지 중 적어도 어느 하나와 접촉 배치되는 열전달 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 파우치형 배터리 셀은 상기 윙이 평평한 형태로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 셀 커버 플레이트는,
   2개가 상호 대향하도록 연결되어 적어도 하나의 상기 파우치형 배터리 셀을 수용하는 셀 커버를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 열전달 블럭은,
   상기 파우치형 배터리 셀의 사이드 부분에 장착되어 상기 파우치형 배터리 셀과 함께 상기 셀 커버의 내부 공간을 모두 채우도록 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
5. 제3항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 파우치형 배터리 셀은, 2개의 파우치형 배터리 셀이며,
   상기 열전달 블럭은, 상기 2개의 파우치형 배터리 셀의 윙들과 각각 끼움 결합 가능하게 형성된 2개의 홈부를 구비하고, 상기 2개의 파우치형 배터리 셀의 사이드 부분들에 일체로 장착되도록 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열전달 블럭은, 열 전도성 금속 재질로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
7. 제1항에 있어서,
   상기 베이스 플레이트의 하면에 배치되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 중공 구조의 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
8. 제3항에 있어서,
   상기 베이스 플레이트는, 일 방향으로 소정 간격마다 표면으로부터 돌출 형성된 복수의 볼록부를 구비하고,
   상기 셀 커버는 상기 볼록부들 사이에 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.

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