KR20170085675A - Battery Pack Having Battery Modules of Symmetric Structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각각 복수의 전지셀들로 구성되어 있는 전지모듈들로서, 적어도 둘 이상의 전지모듈들은 나머지 전지모듈들과 이격된 상태로 대칭 구조를 이루면서 배열되어 있는 전지모듈들; 상기 전지모듈들에 인접하게 장착되어 있고, 전지모듈들의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery management System); 상기 전지모듈들에 인접하게 장착되어 있고, 전지모듈들의 전기적 연결을 제어하는 BDU(Battery Disconnect Unit); 상기 전지모듈들이 상면에 탑재되고 하단부가 외부 디바이스에 고정되는 구조의 베이스 플레이트(base plate); 및 상기 전지모듈들을 감싸면서 베이스 플레이트의 외주변에 결합되는 구조의 팩 커버(pack cover); 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.The present invention provides battery modules each comprising a plurality of battery cells, wherein at least two battery modules are arranged symmetrically with respect to the remaining battery modules, A battery management system (BMS) mounted adjacent to the battery modules for monitoring and controlling the operation of the battery modules; A Battery Disconnect Unit (BDU) mounted adjacent to the battery modules and controlling an electrical connection of the battery modules; A base plate having a structure in which the battery modules are mounted on an upper surface and a lower end is fixed to an external device; And a pack cover configured to surround the battery modules and to be coupled to an outer periphery of the base plate; And a battery pack.

Description

대칭 구조로 장착된 전지모듈들을 포함하는 전지팩 {Battery Pack Having Battery Modules of Symmetric Structure}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack having a symmetric structure,

본 발명은 대칭 구조로 장착된 전지모듈들을 포함하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack including battery modules mounted in a symmetrical structure.

최근, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 충방전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.2. Description of the Related Art [0002] Recently, as technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries capable of charging and discharging as energy sources has been rapidly increasing, and a lot of research has been conducted on secondary batteries that can meet various demands. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.

따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 수소 금속(Ni-MH) 이차전지가 주로 사용되고 있지만, 최근에는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.Accordingly, an electric vehicle (EV) that can be operated only by a battery, and a hybrid electric vehicle (HEV) that uses a battery and an existing engine have been developed, and some of them have been commercialized. BACKGROUND ART [0002] Nickel metal hydride (Ni-MH) secondary batteries are mainly used as secondary batteries as power sources for EV, HEV, etc. Recently, researches using lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage and output stability have been actively conducted And is in the process of commercialization.

이러한 이차전지가 자동차의 동력원으로 이용되는 경우, 상기 이차전지는 다수의 전지모듈 내지 전지모듈 어셈블리를 포함하는 전지팩의 형태로 이용된다.When such a secondary battery is used as a power source for an automobile, the secondary battery is used in the form of a battery pack including a plurality of battery modules or a battery module assembly.

그러나, 이러한 차량용 전지팩은 일반적으로 트렁크와 같은 내부 공간에 탑재된 상태에서, 각 장치들과 전기적으로 연결되므로, 상기 차량 내에서 지나치게 많은 공간을 차지하게 되며, 이에 따라, 상기 차량의 내부 공간을 충분히 활용하는데 한계가 발생하게 된다.However, since such an automotive battery pack is generally mounted in an internal space such as a trunk, it is electrically connected to each device, so that it occupies an excessively large space in the vehicle. Accordingly, There is a limit to fully utilizing it.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지모듈들 중에서 적어도 둘 이상의 전지모듈들은 나머지 전지모듈들과 이격된 상태로 대칭 구조를 이루면서 배열되어 있는 구조를 포함함으로써, 전지팩의 크기, 형상 및 구조를 보다 다양하게 구성할 수 있으며, 이에 따라, 자동차와 같은 디바이스 내에서, 전지팩의 탑재 위치에 대한 제한을 극복할 수 있고, 전지팩의 용량 대비 부피를 최소화할 수 있어, 디바이스의 공간 활용성을 극대화시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments. As described later, at least two or more battery modules among the battery modules are arranged in a symmetrical structure spaced apart from the remaining battery modules. The size, shape, and structure of the battery pack can be more variously configured. Accordingly, it is possible to overcome the limitation on the mounting position of the battery pack in a device such as an automobile, Can be minimized and space utilization of the device can be maximized, and the present invention has been accomplished.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 각각 복수의 전지셀들로 구성되어 있는 전지모듈들로서, 적어도 둘 이상의 전지모듈들은 나머지 전지모듈들과 이격된 상태로 대칭 구조를 이루면서 배열되어 있는 전지모듈들;To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a battery pack comprising battery modules each comprising a plurality of battery cells, wherein at least two battery modules are arranged in a symmetrical structure Battery modules;

상기 전지모듈들에 인접하게 장착되어 있고, 전지모듈들의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery management System);A battery management system (BMS) mounted adjacent to the battery modules for monitoring and controlling the operation of the battery modules;

상기 전지모듈들에 인접하게 장착되어 있고, 전지모듈들의 전기적 연결을 제어하는 BDU(Battery Disconnect Unit);A Battery Disconnect Unit (BDU) mounted adjacent to the battery modules and controlling an electrical connection of the battery modules;

상기 전지모듈들이 상면에 탑재되고 하단부가 외부 디바이스에 고정되는 구조의 베이스 플레이트(base plate); 및A base plate having a structure in which the battery modules are mounted on an upper surface and a lower end is fixed to an external device; And

상기 전지모듈들을 감싸면서 베이스 플레이트의 외주변에 결합되는 구조의 팩 커버(pack cover); A pack cover configured to surround the battery modules and to be coupled to an outer periphery of the base plate;

를 포함하고 있는 구조로 구성된다.As shown in FIG.

따라서, 본 발명에 따른 전지팩은 전지모듈들 중에서 적어도 둘 이상의 전지모듈들은 나머지 전지모듈들과 이격된 상태로 대칭 구조를 이루면서 배열되어 있는 구조를 포함함으로써, 전지팩의 크기, 형상 및 구조를 보다 다양하게 구성할 수 있으며, 이에 따라, 자동차와 같은 디바이스 내에서, 전지팩의 탑재 위치에 대한 제한을 극복할 수 있고, 전지팩의 용량 대비 부피를 최소화할 수 있어, 디바이스의 공간 활용성을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공한다.Therefore, the battery pack according to the present invention includes a structure in which at least two or more battery modules among the battery modules are arranged in a symmetrical structure spaced apart from the remaining battery modules, so that the size, shape, Thus, it is possible to overcome the limitation on the mounting position of the battery pack in a device such as an automobile, minimize the volume of the battery pack relative to the capacity, and maximize the space utilization of the device And provides an effect that can be achieved.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지모듈들의 대칭 배열 구조는, 둘 이상의 전지모듈들로 구성되어 있는 제 1 전지모듈 어셈블리와, 둘 이상의 전지모듈들로 구성되어 있는 제 2 전지모듈 어셈블리가, 베이스 플레이트 상에서 상호 이격된 상태로 배열되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the symmetrical arrangement of the battery modules comprises a first battery module assembly comprising two or more battery modules, and a second battery module assembly comprising two or more battery modules, They may be arranged so as to be spaced apart from each other.

이때, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리들에서 전지모듈들은 각각의 전지셀들이 동일한 배향을 가지도록 상호 배열되어 있는 구조일 수 있다. In this case, in the first battery module assembly and the second battery module assemblies, the battery modules may be arranged such that each battery cell has the same orientation.

상기의 구조의 전지팩은 평면상으로 자동차와 같은 디바이스의 좌석 시트 하단부에 위치해, 상기 다비이스의 좌우 양측에 인가되는 무게가 균형을 이루도록 구성할 수 있으며, 이에 따라, 상기 전지팩에 의해 인가되는 무게를 고려한 디바이스의 역학적 설계를 보다 용이하게 수행할 수 있다.The battery pack having the above structure may be arranged on the lower end of the seat of the device such as an automobile in a plan view so as to balance the weight applied to both sides of the device, It is possible to more easily perform the mechanical design of the device in consideration of the weight.

더욱 구체적으로, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리는 베이스 플레이트의 중심부를 기준으로 양측으로 분리 배열되어 있는 구조로 구성될 수 있다.More specifically, the first battery module assembly and the second battery module assembly may be arranged on both sides of the center of the base plate.

또한, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리의 상단에는 BMS가 장착되어 있고, 상기 제 2 지모듈 어셈블리의 상단에는 BDU가 장착되어 있는 구조로 구성되어, 자동차 등의 다비이스의 좌우 양측에 인가되는 무게가 균형을 이루도록 구성될 수 있다.In addition, the BMS is mounted on the upper end of the first battery module assembly, and the BDU is mounted on the upper end of the second paper module assembly, so that the weight applied to both the right and left sides of the device, Respectively.

또 다른 구체적인 예에서, 상기 BMS는 제 1 전지모듈 어셈블리의 상단에서 일측 단부쪽으로 편향된 위치에 장착되어 있고, 상기 BDU는 제 2 전지모듈 어셈블리의 상단에서 일측 단부쪽에 편향된 위치에 장착되어 있는 구조일 수 있으며, 상기 BMS 및 BDU는 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리의 상단에서 평행한 위치에 장착되어 있는 구조로 구성될 수 있다.In another specific example, the BMS is mounted at a position deviated from the upper end of the first battery module assembly toward the first end, and the BDU is mounted at a position deflected from the upper end of the second battery module assembly toward the first end. And the BMS and the BDU may be structured such that the BMS and the BDU are mounted in parallel positions at the top of the first battery module assembly and the second battery module assembly.

이러한 구조는 예를 들어, 자동차 등의 디바이스 후방 좌석 하단에서 전지팩이 장착되는 구조로 전지팩의 상단으로 BMS 및 BDU 등의 전장부재가 돌출되어 있는 구조로 구성될 수 있다.Such a structure may be configured such that a battery pack is mounted at a lower end of a rear seat of a device such as an automobile, for example, and an electric component such as a BMS and a BDU protrudes from the upper end of the battery pack.

한편, 본 발명에 따른 전지팩은 외부 디바이스와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자를 포함하는 매뉴얼 서비스 부재(manual service member)를 포함하는 구조일 수 있다.Meanwhile, the battery pack according to the present invention may have a structure including a manual service member including an external input / output terminal for electrical connection with an external device.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리의 상호 이격된 공간에는 외부 디바이스와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자를 포함하는 매뉴얼 서비스 부재가 위치하는 구조로 구성될 수 있다.In one specific example, the first battery module assembly and the second battery module assembly may be structured such that a manual service member including an external input / output terminal for electrical connection with an external device is disposed in a space between the first battery module assembly and the second battery module assembly .

또 다른 구체적인 예에서, 상기 매뉴얼 서비스 부재는 전지모듈 어셈블리들의 높이에 대해 50% 내지 100%에 대응하는 높이로 위치하고 있는 구조일 수 있으며, 상기 외부 입출력 단자에 대응하는 위치에서 팩 커버의 부위에는 개구가 형성되어 있고, 상기 외부 입출력 단자는 팩 커버의 개구를 통해 외부로 노출되어 있는 구조일 수 있다.In another specific example, the manual service member may be positioned at a height corresponding to 50% to 100% of the height of the battery module assemblies, and at a position corresponding to the external input / output terminal, And the external input / output terminal is exposed to the outside through the opening of the pack cover.

한편, 본 발명에 따른 전지팩은 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리의 하단에는 냉각부재가 장착되어 있는 구조일 수 있다.Meanwhile, the battery pack according to the present invention may have a structure in which a cooling member is mounted on the lower ends of the first battery module assembly and the second battery module assembly.

하나의 구체적인 예에서, 상기 냉각 부재는, In one specific example,

전지셀들 사이에 각각 개재되는 냉각 핀들(cooling fin); 및Cooling fins interposed between the battery cells, respectively; And

상기 냉각 핀들의 일측 단부들에 열접촉 되어 있고, 냉매의 유동을 위한 중공 구조의 냉매 유로가 구비되어 있으며, 전지모듈 어셈블리들과 베이스 플레이트의 사이에 위치하는 방열 플레이트;A heat dissipating plate which is in thermal contact with one side ends of the cooling fins and is provided with a refrigerant flow path of a hollow structure for the flow of the refrigerant and located between the battery module assemblies and the base plate;

를 포함하고 있는 구조로 구성될 수 있다.As shown in FIG.

상기 냉각 부재는 제 1 전지모듈 어셈블리의 하단에 장착되는 제 1 방열 플레이트와 제 2 전지모듈 어셈블리의 하단에 장착되는 제 2 방열 플레이트를 포함하고 있고, 상기 제 1 방열 플레이트와 제 2 방열 플레이트는 냉매 파이프로 연결되어 있는 구조로 구성될 수 있다.The cooling member includes a first heat dissipation plate mounted on a lower end of a first battery module assembly and a second heat dissipation plate mounted on a lower end of a second battery module assembly, A pipe-connected structure.

이때, 상기 제 1 방열 플레이트의 일측에는 냉매 유입구가 형성되어 있고, 상기 냉매 유입구에 대향하는 위치에서 제 2 방열 플레이트의 타측에는 냉매 배출구가 형성되어 있는 구조일 수 있다.At this time, a coolant inlet port may be formed at one side of the first heat dissipation plate, and a coolant outlet port may be formed at the other side of the second heat dissipation plate at a position facing the coolant inlet port.

또한, 상기 냉각 부재는 전지모듈 어셈블리의 전지모듈과 접촉하는 면에 개재되는 열 전도 패드(thermal pad)를 추가로 포함하고 있는 구조일 수 있다.The cooling member may further include a thermal pad interposed on a surface of the battery module assembly in contact with the battery module.

즉, 상기 냉각 부재는 대칭을 이루는 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리 각각의 하단에 대응되는 제 1 방열 플레이트와 제 2 방열 플레이트를 포함하고, 이들 사이에 냉매 파이프로 연결되어 있는 구조로 구성되어 전지팩 내부의 공간을 활용하는 구조일 수 있다.That is, the cooling member includes a first heat dissipating plate and a second heat dissipating plate corresponding to the lower ends of the first battery module assembly and the second battery module assembly, which are symmetrical, and are connected to each other by a refrigerant pipe And may be configured to utilize the space inside the battery pack.

본 발명에 따른 베이스 플레이트는 전지모듈들의 대칭 배열 구조를 안정적으로 장착하기 위한 구조로 구성되는 것이 바람직하다.The base plate according to the present invention is preferably configured to stably mount the symmetrical arrangement structure of the battery modules.

하나의 구체적인 예에서, 상기 베이스 플레이트는, In one specific example, the base plate comprises:

대칭 구조를 이루는 전지모듈들이 각각 안착되는 둘 이상의 모듈 수납부들;Two or more module receivers on which the battery modules having a symmetrical structure are respectively seated;

상기 모듈 수납부의 측벽에 위치하고, 전지모듈들의 적어도 일부 측면을 지지하는 둘 이상의 엔드 플레이트들(end plate);At least two end plates located on a side wall of the module housing part and supporting at least a part of the side surfaces of the battery modules;

전지모듈들이 위치하지 않은 중심부 상에서 전지모듈들 방향으로 상향 돌출되어 있는 격벽; 및A partition wall upwardly protruding toward the battery modules on a central portion where the battery modules are not located; And

팩 커버와 기계적 결합하기 위하여 외주변 부위에 형성되어 있는 체결부들;Fastening portions formed at outer peripheral portions for mechanical coupling with the pack cover;

을 포함하는 구조로 구성될 수 있다.As shown in FIG.

또한, 본 발명에 따른 팩 커버는, 전지모듈 어셈블리들에 대면하는 제 1 커버부, BMS 및 BDU가 돌출되어 있는 부위에 대면하는 제 2 커버부를 포함하고 있는 구조로 구성될 수 있다.In addition, the pack cover according to the present invention may include a first cover portion facing the battery module assemblies, and a second cover portion facing the BMS and the portion where the BDU protrudes.

따라서, 상기 팩 커버는 내부에 위치하는 BMS 및 BDU에 대응하는 위치에서 돌출되어 있는 제 2 커버부 및 BMS 및 BDU 위치하지 않은 잉여부에 형성되는 제 1 커버부를 포함함으로써, 전지팩의 부피를 차지 하지 않는 잉여 공간을 활용할 수 있고, 전지팩 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.Therefore, the pack cover includes the second cover portion protruding from the position corresponding to the BMS and the BDU located inside, and the first cover portion formed at the position where the BMS and the BDU are not positioned, It is possible to utilize a surplus space that does not exist in the battery pack and to effectively utilize the space inside the battery pack.

한편, 상기의 전지팩 구조는 자동차 등의 디바이스 후방 좌석 하단에 탑재되는 구조로 바람직하게 적용될 수 있는 바, 구체적으로, 상기 후방 좌석들의 형상에 대응하여, BMS와 BDU는 차량 후미 방향쪽으로 편향된 위치에서 제 1 전지모듈 어셈블리의 상단과 제 2 전지모듈 어셈블리의 상단에 각각 장착되어 있는 구조로 구성될 수 있다.The BMS and the BDU are disposed at a position deflected toward the rear of the vehicle. The BMS and the BDU are disposed at the rear of the rear seat of the vehicle, And may be configured to be mounted on the upper end of the first battery module assembly and the upper end of the second battery module assembly, respectively.

또한, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리의 상호 이격된 공간에는 외부 디바이스와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자를 포함하는 매뉴얼 서비스 부재를 포함하는 바, 상기 전지팩의 매뉴얼 서비스 부재는 후방 좌석들 사이의 암레스트(armrest)의 하부 공간에 위치하는 구조일 수 있다.Also, the first battery module assembly and the second battery module assembly may include a manual service member including an external input / output terminal for electrical connection with an external device, Or in a lower space of the armrest between the rear seats.

참고로, 상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있으며, 상기 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성될 수 있다.For reference, the battery cell may be a lithium ion battery cell or a lithium ion polymer battery cell, and the secondary battery may be composed of an anode, a cathode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명은 또한 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공할 수 있는 바, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The present invention can also provide a device including the battery pack, and the device can be, but not limited to, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지모듈들 중에서 적어도 둘 이상의 전지모듈들은 나머지 전지모듈들과 이격된 상태로 대칭 구조를 이루면서 배열되어 있는 구조를 포함함으로써, 전지팩의 크기, 형상 및 구조를 보다 다양하게 구성할 수 있으며, 이에 따라, 자동차와 같은 디바이스 내에서, 전지팩의 탑재 위치에 대한 제한을 극복할 수 있고, 전지팩의 용량 대비 부피를 최소화할 수 있어, 디바이스의 공간 활용성을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.As described above, in the battery pack according to the present invention, at least two or more battery modules among the battery modules are arranged in a symmetrical structure spaced apart from the remaining battery modules, The shape and the structure of the battery pack can be further diversified. Accordingly, it is possible to overcome limitations on the mounting position of the battery pack in a device such as an automobile, minimize the volume of the battery pack, It is possible to provide an effect of maximizing space utilization.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩에서 전지모듈들이 탑재된 구조를 개략적으로 나타내는 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈들이 베이스 플레이트에 탑재되는 구조를 나타내는 모식도이다;
도 3 은 도 1의 전지모듈 어셈블리의 구조를 나타내는 모식도이다;
도 4 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리를 구성하는 전지모듈의 구조를 나타내는 모식도이다;
도 5 는 도 4의 전지모듈들의 하단에 장착되는 냉각 부재의 구조를 나타내는 모식도이다;
도 6은 도 1의 전지모듈들을 내장한 상태로 팩 커버가 결합된 전지팩의 구조를 나타내는 모식도이다.
1 is a schematic view showing a structure in which battery modules are mounted in a battery pack according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic view showing a structure in which the battery modules of FIG. 1 are mounted on a base plate;
3 is a schematic view showing the structure of the battery module assembly of FIG. 1;
4 is a schematic view showing the structure of a battery module constituting a battery module assembly according to an embodiment of the present invention;
5 is a schematic view showing a structure of a cooling member mounted at a lower end of the battery modules of FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic view showing a structure of a battery pack in which a pack cover is incorporated with the battery modules of FIG. 1 embedded therein.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1에는 하나의 실시예에 따른 전지팩에서 전지모듈들이 탑재된 구조를 개략적으로 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지모듈들이 베이스 플레이트에 탑재되는 구조 를 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1의 전지모듈 어셈블리의 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic view schematically showing a structure in which battery modules are mounted in a battery pack according to one embodiment, and FIG. 2 is a schematic view showing a structure in which the battery modules of FIG. 1 are mounted on a base plate And FIG. 3 is a schematic view showing the structure of the battery module assembly of FIG.

먼저, 도 1을 참조하면, 전지팩(100)은 전지모듈들(도 3 참조)이 상면에 탑재되고 하단부가 외부 디바이스에 결합되는 구조의 베이스 플레이트(110)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.1, the battery pack 100 includes a base plate 110 having a structure in which battery modules (see FIG. 3) are mounted on an upper surface and a lower end is coupled to an external device.

베이스 플레이트(110)의 상단에는 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)가 베이스 플레이트(110) 상에서 상호 이격된 상태로 배열되어 있는 구조로 구성되어 있다.The first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130 are arranged on the base plate 110 in a spaced relation to each other.

즉, 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)는 베이스 플레이트(110)의 중심부를 기준으로 양측으로 분리 배열되어 있는 대칭 구조를 이루고 있다.That is, the first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130 are symmetrically arranged on both sides of the center of the base plate 110.

또한, 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 상단에는 BMS(140)가 장착되어 있고, 제 2 지모듈 어셈블리(130)의 상단에는 BDU(150)가 장착되어 있는 구조로 구성되어 있고, BMS(140)는 제 1 전지모듈 어셈블리(120)의 상단에서 일측 단부쪽으로 편향된 위치에 장착되어 있고, BDU(150)는 제 2 전지모듈 어셈블리(130)의 상단에서 일측 단부쪽에 편향된 위치에 장착되어 있다.The BMS 140 is mounted on the upper end of the first battery module assembly 120 and the BDU 150 is mounted on the upper end of the second paper module assembly 130. The BMS 140, The BDU 150 is mounted at a position deflected from the upper end of the second battery module assembly 130 toward one end of the first battery module assembly 120.

상기의 구조는 복수개의 전지모듈들이 배열되어 있는 구조의 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)의 상단에서 상대적으로 크기가 작은 BMS(140) 및 BDU(150)가 일측 단부쪽에 편향된 위치에 장착되는 구조로서, 전지팩의 부피를 차지 하지 않는 잉여 공간을 활용할 수 있는 형상으로 전지팩의 외형이 형성된다.The above structure is applicable to a case where the BMS 140 and the BDU 150, which are relatively small in size at the upper end of the first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130, The outer shape of the battery pack is formed in such a shape as to utilize a surplus space which does not occupy the volume of the battery pack.

다음으로, 도 2를 도 1과 함께 참조하면, 베이스 플레이트(110)는 대칭 구조를 이루고 있는 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)가 각각 안착되는 모듈 수납부들(171, 172)을 포함하고 있다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the base plate 110 includes a first battery module assembly 120 and a second battery module assembly 130, each of which has a symmetrical structure, and module receiving portions 171 , 172).

모듈 수납부들(171, 172)은 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)가 장착된 상태에서, 전지모듈들의 외면을 지지하는 복수개의 엔드 플레이트(180)를 포함하는 구조로 구성된다.The module housings 171 and 172 include a plurality of end plates 180 that support the outer surfaces of the battery modules in a state where the first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130 are mounted. .

제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)이 위치하지 않은 중심부에는 전지모듈들 방향으로 상향 돌출되어 있는 격벽을 포함하고 있는 구조로 구성되어, 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130) 사이의 이격된 공간에 위치하는 부재들을 지지할 수 있는 구조로 구성되고, 전지팩의 하단으로 잉여 공간을 형성하여 공간을 활용할 수 있다.The first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130 are not located in a central portion of the first battery module assembly 120. The first battery module assembly 120 includes a partition wall protruding upward in the direction of the battery modules. And the second battery module assembly 130. The remaining space is formed at the lower end of the battery pack to utilize the space.

또한, 베이스 플레이트(110)에서 모듈 수납부들(171, 172)의 외주변 부위에는 팩 커버(하기 도 6 참조)와 기계적 결합하기 위한 체결부들(190)을 포함하고 있고, 상기 체결부들(190)에 볼트 또는 너트 등의 결합 부재를 통해 베이스 플레이트(110)와 팩 커버가 결합되는 구조로 구성된다.In addition, the outer peripheral portions of the module housings 171 and 172 on the base plate 110 include fastening portions 190 for mechanical coupling with a pack cover (see FIG. 6) The base plate 110 and the pack cover are coupled to each other through a coupling member such as a bolt or a nut.

다음으로, 도 3을 도 1과 함께 참조하면, 베이스 플레이트(110)의 상단에는 총 6개의 전지모듈(121, 122, 123, 131, 132, 133)로 구성되어 있는 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)가 장착된 상태로 고정되어 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 1, a first battery module assembly 120 (see FIG. 1), which is composed of six battery modules 121, 122, 123, 131, 132, And the second battery module assembly 130 are mounted.

상기 구조에서, 베이스 플레이트(110)의 중심부를 기준으로 좌측에 총 3개의 전지모듈들(121, 122, 123)로 구성되어 있는 제 1 전지모듈 어셈블리(120)가 위치하고, 우측에 총 3개의 전지모듈들(131, 132, 133)로 구성되어 있는 제 2 전지모듈 어셈블리(130)이 위치한 구조로 구성되어, 상호 이격된 상태로 배열되고, 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130) 사이의 이격된 공간에는 외부 디바이스와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자를 포함하는 매뉴얼 서비스 부재(160)가 위치한다.In this structure, the first battery module assembly 120, which is composed of three battery modules 121, 122 and 123, is located on the left side of the center of the base plate 110, The first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130 are arranged in a structure in which the second battery module assembly 130 composed of the modules 131, 132, and 133 are located, A manual service member 160 including an external input / output terminal for electrical connection with an external device is disposed in a space spaced apart from each other.

상기와 같은 구조는, 전지팩(100)의 크기, 형상 및 구조를 보다 다양하게 구성할 수 있으며, 이에 따라, 자동차와 같은 디바이스 내에서, 특히, 차량의 탑승 공간 중에서 후방 좌석들의 하부 공간에 장착되는 구조로 구성되어, 전지팩(100)의 탑재 위치에 대한 제한을 극복할 수 있고, 전지팩(100)의 용량 대비 부피를 최소화할 수 있어, 디바이스의 공간 활용성을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.The above-described structure can make the size, shape, and structure of the battery pack 100 more various. Accordingly, the battery pack 100 can be mounted in a device such as an automobile, particularly in a space below the rear seats So that the limitation on the mounting position of the battery pack 100 can be overcome and the volume of the battery pack 100 relative to the capacity can be minimized and the space utilization of the device can be maximized .

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리를 구성하는 전지모듈의 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 전지모듈들의 하단에 장착되는 냉각 부재의 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.4 is a schematic view showing a structure of a battery module constituting a battery module assembly according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic view showing a structure of a cooling member mounted at a lower end of the battery modules of FIG. Are shown.

먼저, 도 4를 도 3과 함께 참조하면, 베이스 플레이트(110)의 상단에 장착되어 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)를 구성하는 전지모듈(200)은 전지셀들이 동일한 배향을 가지도록 상호 배열되어 있는 구조로 구성되어 있다.Referring to FIG. 4 together with FIG. 3, the battery module 200, which is mounted on the upper end of the base plate 110 and constitutes the first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130, Are arranged so as to have the same orientation.

구체적으로, 전지모듈(200)은 도 5에 개시되어 있는 바와 같이, 전지셀들(210)이 지면에 대해 수직 방향으로 인접하게 배열되어 있는 구조로 이루어져 있고, 전지모듈(200)의 하단에 냉각 부재(220)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.5, the battery module 200 has a structure in which the battery cells 210 are arranged adjacent to each other in a direction perpendicular to the paper surface, and the battery module 200 is cooled And a member (220).

냉각 부재(220)는 전지셀들(210) 사이에 개재되는 냉각 핀(230) 및 냉각 핀들(230)의 일측 단부에 열접촉 되어 있고, 냉매의 유동을 위한 중공 구조의 냉매 유로가 구비되어 있으며, 전지모듈(200)의 하단 및 베이스 플레이트(110) 사이에 위치하는 방열 플레이트(240)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.The cooling member 220 is in thermal contact with one end of the cooling fins 230 and the cooling fins 230 interposed between the battery cells 210 and has a hollow refrigerant channel for flowing the refrigerant And a heat dissipation plate 240 positioned between the lower end of the battery module 200 and the base plate 110.

도 5에는 설명의 편의를 위하여 하나의 전지모듈(220)에 대해서 냉각 부재(240)가 장착되어 있는 구조로 도시되어 있으나, 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130) 하단에 대응하는 구조로 구성될 수 있음은 물론이고, 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130) 각각의 하단에 대응하는 2개의 부재로 구분되고, 냉매 파이프로 연결되어 냉각을 수행하는 구조로 구성될 수 있음은 물론이다.5 shows a structure in which the cooling member 240 is mounted on one battery module 220 for the sake of convenience of explanation. However, since the first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130 The first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130 are divided into two members corresponding to the lower ends of the first battery module assembly 120 and the second battery module assembly 130, It is to be understood that the present invention is not limited thereto.

도 6에는 도 1의 전지모듈들을 내장한 상태로 팩 커버가 결합된 전지팩의 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.FIG. 6 is a schematic view showing the structure of a battery pack in which a pack cover is incorporated with the battery modules of FIG. 1 embedded therein.

도 6을 도 1과 함께 참조하면, 팩 커버(300)는 전지모듈들을 내장한 상태로 복수의 체결 부재들(390)에 의해 베이스 플레이트(110)의 외주변과 결합하는 구조로 구성되어 있다.Referring to FIG. 6 together with FIG. 1, the pack cover 300 has a structure in which battery modules are embedded and joined with the outer periphery of the base plate 110 by a plurality of fastening members 390.

팩 커버(300)의 상단은, 내부에 위치한 제 1 전지모듈 어셈블리(120) 및 제 2 전지모듈 어셈블리(130)에 대면하는 제 1 커버부(311) 및 BMS(140), BDU(150)가 상단으로 돌출되어 있는 부위에 대면하는 제 2 커버부(312)를 포함하는 구조로 구성되어 있으며, 매뉴얼 서비스 부재(160)에 대응하는 위치에는 개구(320)가 형성되어 있는 구조로서, 매뉴얼 서비스 부재(160)가 개구(320)를 통해 외부로 노출되어 있는 구조로 구성되어 있다.The upper end of the pack cover 300 includes a first cover unit 311 facing the first battery module assembly 120 and a second battery module assembly 130 located inside and a BMS 140 and a BDU 150 And a second cover portion 312 facing a portion protruding from the upper end of the manual service member 160. An opening 320 is formed at a position corresponding to the manual service member 160, (160) is exposed to the outside through the opening (320).

따라서, 팩 커버(300)의 상단에서 돌출되어 있지 않은 제 1 커버부(311)는 차량의 탑승 공간 중에서 후방 좌석에 적용되는 것이 가능하며, 매뉴얼 서비스 부재(160)가 전지모듈들이 위치하지 않은 부위에 형성되어 있어 차량의 후방 좌석들 사이의 암레스트 부위에 돌출될 수 있는 구조로 구성되므로, 공간을 효율적으로 활용할 수 있고, 전기적 연결이 용이한 구조로 구성된다. Accordingly, the first cover portion 311, which is not protruded from the upper end of the pack cover 300, can be applied to the rear seat in the vehicle's passenger space, and the manual service member 160 can be installed in a portion So that it can protrude from the armrest portion between the rear seats of the vehicle. Therefore, it is possible to utilize the space efficiently and to have an easy electrical connection structure.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (22)

각각 복수의 전지셀들로 구성되어 있는 전지모듈들로서, 적어도 둘 이상의 전지모듈들은 나머지 전지모듈들과 이격된 상태로 대칭 구조를 이루면서 배열되어 있는 전지모듈들;
상기 전지모듈들에 인접하게 장착되어 있고, 전지모듈들의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery management System);
상기 전지모듈들에 인접하게 장착되어 있고, 전지모듈들의 전기적 연결을 제어하는 BDU(Battery Disconnect Unit);
상기 전지모듈들이 상면에 탑재되고 하단부가 외부 디바이스에 고정되는 구조의 베이스 플레이트(base plate); 및
상기 전지모듈들을 감싸면서 베이스 플레이트의 외주변에 결합되는 구조의 팩 커버(pack cover);
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
Wherein the at least two battery modules are arranged in a symmetrical structure with the remaining battery modules being spaced apart from each other;
A battery management system (BMS) mounted adjacent to the battery modules for monitoring and controlling the operation of the battery modules;
A Battery Disconnect Unit (BDU) mounted adjacent to the battery modules and controlling an electrical connection of the battery modules;
A base plate having a structure in which the battery modules are mounted on an upper surface and a lower end is fixed to an external device; And
A pack cover configured to surround the battery modules and to be coupled to an outer periphery of the base plate;
The battery pack comprising:
제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈들의 대칭 배열 구조는, 둘 이상의 전지모듈들로 구성되어 있는 제 1 전지모듈 어셈블리와, 둘 이상의 전지모듈들로 구성되어 있는 제 2 전지모듈 어셈블리가, 베이스 플레이트 상에서 상호 이격된 상태로 배열되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery module of claim 1, wherein the symmetrical arrangement of the battery modules comprises: a first battery module assembly including two or more battery modules; and a second battery module assembly including two or more battery modules, Wherein the battery pack is arranged in a state of being spaced apart from each other. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리들에서 전지모듈들은 각각의 전지셀들이 동일한 배향을 가지도록 상호 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩. The battery pack according to claim 2, wherein the battery modules in the first battery module assembly and the second battery module assemblies are arranged so that each battery cell has the same orientation. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리는 베이스 플레이트의 중심부를 기준으로 양측으로 분리 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 3, wherein the first battery module assembly and the second battery module assembly are arranged on both sides of the center of the base plate. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리의 상단에는 BMS가 장착되어 있고, 상기 제 2 지모듈 어셈블리의 상단에는 BDU가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 4, wherein a BMS is mounted on an upper end of the first battery module assembly, and a BDU is mounted on an upper end of the second paper module assembly. 제 5 항에 있어서, 상기 BMS는 제 1 전지모듈 어셈블리의 상단에서 일측 단부쪽으로 편향된 위치에 장착되어 있고, 상기 BDU는 제 2 전지모듈 어셈블리의 상단에서 일측 단부쪽에 편향된 위치에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The BMS according to claim 5, wherein the BMS is mounted at a position deviated from the upper end of the first battery module assembly toward the first end, and the BDU is mounted at a position deviated toward the first end of the second battery module assembly Battery pack. 제 6 항에 있어서, 상기 BMS 및 BDU는 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리의 상단에서 평행한 위치에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 6, wherein the BMS and the BDU are mounted in parallel positions at the top of the first battery module assembly and the second battery module assembly. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리의 상호 이격된 공간에는 외부 디바이스와의 전기적 연결을 위한 외부 입출력 단자를 포함하는 매뉴얼 서비스 부재(manual service member)가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery module assembly of claim 2, wherein a manual service member including an external input / output terminal for electrical connection with an external device is disposed in a space between the first battery module assembly and the second battery module assembly Features a battery pack. 제 8 항에 있어서, 상기 매뉴얼 서비스 부재는 전지모듈 어셈블리들의 높이에 대해 50% 내지 100%에 대응하는 높이로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 8, wherein the manual service member is positioned at a height corresponding to 50% to 100% of the height of the battery module assemblies. 제 8 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자에 대응하는 위치에서 팩 커버의 부위에는 개구가 형성되어 있고, 상기 외부 입출력 단자는 팩 커버의 개구를 통해 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 8, wherein an opening is formed in a portion of the pack cover at a position corresponding to the external input / output terminal, and the external input / output terminal is exposed to the outside through an opening of the pack cover. 제 2 항에 있어서, 제 1 전지모듈 어셈블리 및 제 2 전지모듈 어셈블리의 하단에는 냉각부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 2, wherein a cooling member is mounted on a lower end of the first battery module assembly and the second battery module assembly. 제 11 항에 있어서, 상기 냉각 부재는,
전지셀들 사이에 각각 개재되는 냉각 핀들(cooling fin); 및
상기 냉각 핀들의 일측 단부들에 열접촉 되어 있고, 냉매의 유동을 위한 중공 구조의 냉매 유로가 구비되어 있으며, 전지모듈 어셈블리들과 베이스 플레이트의 사이에 위치하는 방열 플레이트;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
The cooling device according to claim 11,
Cooling fins interposed between the battery cells, respectively; And
A heat dissipating plate which is in thermal contact with one side ends of the cooling fins and is provided with a refrigerant flow path of a hollow structure for the flow of the refrigerant and located between the battery module assemblies and the base plate;
The battery pack comprising:
제 12 항에 있어서, 상기 냉각 부재는 제 1 전지모듈 어셈블리의 하단에 장착되는 제 1 방열 플레이트와 제 2 전지모듈 어셈블리의 하단에 장착되는 제 2 방열 플레이트를 포함하고 있고, 상기 제 1 방열 플레이트와 제 2 방열 플레이트는 냉매 파이프로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.13. The battery module of claim 12, wherein the cooling member includes a first heat dissipating plate mounted on a lower end of the first battery module assembly and a second heat dissipating plate mounted on a lower end of the second battery module assembly, And the second heat dissipation plate is connected by a refrigerant pipe. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 방열 플레이트의 일측에는 냉매 유입구가 형성되어 있고, 상기 냉매 유입구에 대향하는 위치에서 제 2 방열 플레이트의 타측에는 냉매 배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.14. The battery pack according to claim 13, wherein a coolant inlet port is formed at one side of the first heat dissipating plate, and a coolant outlet port is formed at the other side of the second heat dissipating plate at a position facing the coolant inflow port. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 부재는 전지모듈 어셈블리의 전지모듈과 접촉하는 면에 개재되는 열 전도 패드(thermal pad)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the cooling member further comprises a thermal pad interposed on a surface of the battery module assembly in contact with the battery module. 제 2 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트는,
대칭 구조를 이루는 전지모듈들이 각각 안착되는 둘 이상의 모듈 수납부들;
상기 모듈 수납부의 측벽에 위치하고, 전지모듈들의 적어도 일부 측면을 지지하는 둘 이상의 엔드 플레이트들(end plate);
전지모듈들이 위치하지 않은 중심부 상에서 전지모듈들 방향으로 상향 돌출되어 있는 격벽; 및
팩 커버와 기계적 결합하기 위하여 외주변 부위에 형성되어 있는 체결부들;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
3. The base plate according to claim 2,
Two or more module receivers on which the battery modules having a symmetrical structure are respectively seated;
At least two end plates located on a side wall of the module housing part and supporting at least a part of the side surfaces of the battery modules;
A partition wall upwardly protruding toward the battery modules on a central portion where the battery modules are not located; And
Fastening portions formed at outer peripheral portions for mechanical coupling with the pack cover;
The battery pack comprising:
제 1 항에 있어서, 상기 팩 커버는, 전지모듈 어셈블리들에 대면하는 제 1 커버부, BMS 및 BDU가 돌출되어 있는 부위에 대면하는 제 2 커버부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the pack cover includes a first cover portion facing the battery module assemblies, and a second cover portion facing a portion where the BMS and the BDU protrude. 제 1 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 1. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그인 하이브리드 전기자동차로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.19. The device of claim 18, wherein the device is any one selected from the group consisting of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle. 제 19 항에 있어서, 차량의 탑승 공간 중에서 후방 좌석들(rear seats)의 하부 공간에 전지팩이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.20. The device according to claim 19, wherein a battery pack is mounted in a lower space of rear seats among a boarding space of the vehicle. 제 20 항에 있어서, 상기 후방 좌석들의 형상에 대응하여, BMS와 BDU는 차량 후미 방향쪽으로 편향된 위치에서 제 1 전지모듈 어셈블리의 상단과 제 2 전지모듈 어셈블리의 상단에 각각 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.21. The battery module of claim 20, wherein the BMS and the BDU are mounted on the upper end of the first battery module assembly and the upper end of the second battery module assembly, respectively, at a position deviated toward the vehicle rear direction, corresponding to the shape of the rear seats device. 제 20 항에 있어서, 상기 전지팩의 매뉴얼 서비스 부재는 후방 좌석들 사이의 암레스트(armrest)의 하부 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 디바이스.21. The device of claim 20, wherein the manual service member of the battery pack is located in a lower space of an armrest between rear seats.
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