KR20200012547A - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들을 냉각시키기 위한 히트 싱크, 히트 싱크가 일측에 장착되며, 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스 및 모듈 케이스의 내측에서 히트 싱크와 대향 배치되며, 모듈 케이스 내에서 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 적어도 부분적으로 커버하도록 충진되는 써멀 레진을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 종래 배터리 모듈의 경우, 충방전에 따른 발열에 따른 성능 저하를 해결하는 것이 중요하다. 이러한 배터리 모듈의 발열은 배터리 모듈의 충방전 시, 단위 면적이 가장 작은 부분 중 하나인 배터리 셀들의 전극 리드 부분에서 저항이 높기에 발열 또한 이러한 전극 리드 부분에서 가장 많고 이는 곧 배터리 셀들의 데미지로 이어지는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈의 냉각 시, 배터리 모듈에서 배터리 셀들의 전극 리드 부분에서 발열을 제어할 수 있는 보다 효과적인 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 셀들의 전극 리드 부분의 발열에 따른 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 적어도 부분적으로 커버하도록 충진되는 써멀 레진; 및 상기 모듈 케이스의 일측에 형성되며, 상기 써멀 레진 충진을 위한 적어도 하나의 레진 주입홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 냉각시키기 위해 상기 모듈 케이스의 일측에 장착되며, 상기 모듈 케이스를 사이에 두고 상기 써멀 레진과 대향 배치되는 히트 싱크;를 포함할 수 있다.
상기 레진 주입홀은, 상기 모듈 케이스의 일측 중앙에 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 레진 주입홀은, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드보다 높은 위치에 마련될 수 있다.
상기 모듈 케이스에는, 상기 적어도 하나의 레진 주입홀과 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 연결하는 레진 충진 유로;가 형성될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 케이스의 일측에 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분과 동일 선상에 배치되는 적어도 하나의 충진 확인홀;을 포함할 수 있다.
상기 충진 확인홀은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 충진 확인홀은, 상기 적어도 하나의 레진 주입홀을 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 케이스의 타측 내벽에 구비되며, 적어도 하나의 지지 스토퍼가 돌출 형성되는 사출 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 지지 스토퍼는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 향해 소정 길이로 돌출되며, 상기 써멀 레진과 접촉될 수 있다.
상기 사출 플레이트는 투명한 재질로 마련될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 케이스의 타측에 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분 및 상기 지지 스토퍼와 동일 선상에 배치되는 적어도 하나의 충진 확인홀;을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 지지 스토퍼에는, 상기 써멀 레진이 충진 가능한 소정 길이의 내부 중공이 형성될 수 있다.
상기 내부 중공은, 상기 적어도 하나의 충진 확인홀과 동일 선상에 배치될 수 있다.
상기 내부 중공에는, 상기 써멀 레진의 충진 높이를 확인하기 위한 레벨링 라인이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 냉각시키기 위한 히트 싱크; 상기 히트 싱크가 일측에 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스의 내측에서 상기 히트 싱크와 대향 배치되며, 상기 모듈 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 적어도 부분적으로 커버하도록 충진되는 써멀 레진;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀들의 전극 리드 부분의 발열에 따른 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
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 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 주요부의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 배터리 모듈의 써멀 레진 주입을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 냉각 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9의 주요부의 확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 주요부의 단면도이며, 도 3 및 도 4는 도 1의 배터리 모듈의 써멀 레진 주입을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 히트 싱크(300), 버스바 어셈블리(400), 써멀 레진(500), 레진 주입홀(600) 및 충진 확인홀(700)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차전지 또는 원통형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)은 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층될 수 있다. 상호 간의 전기적인 연결은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과 후술하는 버스바 어셈블리(400)의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(200)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 이외에도, 상기 모듈 케이스(200) 내에는 상기 배터리 모듈(10)을 구성하는 각종 전장 부품 등의 구성 부품 등도 수용될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 상측에는 상기 배터리 모듈(10)의 상기 배터리 셀들(100)의 냉각을 위한 히트 싱크(300)가 장착될 수 있다.
이러한, 상기 모듈 케이스(200)에는, 레진 충진 유로(250)가 구비될 수 있다.
상기 레진 충진 유로(250)는, 상기 모듈 케이스(200) 내에 마련되며, 후술하는 적어도 하나의 레진 주입홀(600)과 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분을 연결할 수 있는 소정 공간을 형성할 수 있다.
상기 히트 싱크(300)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 냉각시키기 위한 것으로서, 상기 모듈 케이스(200)의 상측에 장착될 수 있다. 이러한 상기 히트 싱크(300)는 상기 모듈 케이스(200)를 사이에 두고 후술하는 써멀 레진(500)과 대향 배치될 수 있다.
상기 히트 싱크(300)는 공냉식 또는 수냉식 구조로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 히트 싱크(300)가 냉각수가 유동하는 수냉식 구조로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 버스바 어셈블리(400)는, 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 상기 버스바 어셈블리(400)는 상기 모듈 케이스(200)의 양측을 커버할 수 있다.
상기 써멀 레진(500)은, 상기 모듈 케이스(200)의 내측에서 상기 히트 싱크(300)와 대향 배치되며, 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분을 적어도 부분적으로 커버하도록 충진될 수 있다.
상기 써멀 레진(500)은, 높은 열 전도도를 가짐과 아울러 절연 특성을 갖는 재질로 마련될 수 있다. 이러한 상기 써멀 레진(500)은 상기 배터리 셀들(500)의 냉각을 가이드함과 아울러 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 배터리 셀들(500)의 안정적인 고정을 가이드 할 수 있다.
상기 레진 주입홀(600)은, 상기 모듈 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 상측에 형성되며, 상기 써멀 레진(500)의 충진을 위한 소정 크기의 홀로 마련될 수 있다.
이러한 상기 레진 주입홀(600)은 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 레진 주입홀(600)은 상기 모듈 케이스(200)의 일측 중앙, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 상측 중앙에 상호 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 레진 주입홀(600)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150)보다 높은 위치에 마련될 수 있다. 이에 따라, 레진 주입 장치(A)를 통한 상기 써멀 레진(500) 주입 시 상기 전극 리드(150) 측으로의 주입이 자중에 따라 자연스럽게 이루어질 수 있어 주입 효율이 향상될 수 있다.
상기 충진 확인홀(700)은, 상기 모듈 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 상측에 형성되며, 상기 복수 개의 레진 주입홀(600)과 이격되는 상기 모듈 케이스(200)의 상측 가장자리에 마련될 수 있다.
상기 충진 확인홀(700)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150) 부분의 충진 여부 확인이 용이하도록 상기 모듈 케이스(200)의 높이 방향에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150) 부분과 동일 선상에 배치될 수 있다.
상기 충진 확인홀(700)은 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 충진 확인홀(700)은 상기 복수 개의 레진 주입홀들(600)을 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
이러한 상기 충진 확인홀(700)을 통해 상기 써멀 레진(500) 주입 시, 제조자 등은 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150) 부분으로 충진이 제대로 되었는지 여부를 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 써멀 레진(500)이 지속적으로 주입되면서, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150)를 부분적으로 커버할 수 있게 상기 써멀 레진(500)이 충진될 수 있다.
이후, 써멀 레진(500)의 주입이 계속되면, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150)와 동일 선상에 배치된 상기 충진 확인홀(700) 측으로 상기 써멀 레진(500)이 유입될 수 있다.
상기 제조자 등은 이러한 상기 충진 확인홀(700) 측으로의 상기 써멀 레진(500) 유입 확인을 통해 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분의 충진을 확인함과 아울러 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 써멀 레진(500)이 충분히 충진되었음을 확인할 수 있다.
만약, 상기 충진 확인홀(700) 밖으로 상기 써멀 레진(500)이 넘칠 정도가 되면, 상기 제조자 등은 상기 레진 주입 장치(A)를 통한 상기 써멀 레진(500)을 중단하고, 상기 써멀 레진(500) 주입 공정을 완료할 수 있다.
상기 써멀 레진(500) 주입 공정이 완료되면, 이후, 상기 충진 확인홀(700) 및 상기 레진 주입홀(600)이 마련된 상기 모듈 케이스(200)의 상측에는 상기 히트 싱크(300)가 장착될 수 있다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 냉각 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 발열 시, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분에서 가장 높은 발열(H)이 발생할 수 있다. 이는 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150) 부분의 단면적이 다른 배터리 모듈(10)의 구성 부품의 단면적보다 상대적으로 작아서, 충방전에 따른 전류 흐름에 있어 저항이 가장 높기 때문이다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150)의 발열 부분(H)에 상기 써멀 레진(500)이 충진되어 있기에, 상기 전극 리드(150)의 발열 부분(H)의 열을 효과적으로 상기 히트 싱크(300) 측으로 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 전극 리드(150)의 발열 부분(H)의 열은 상기 써멀 레진(500)을 통해 상기 모듈 케이스(200)의 상측에 이동하며, 이후, 곧바로, 상기 모듈 케이스(200) 상측에 배치되는 상기 히트 싱크(300)로 전달되기에, 상기 배터리 모듈(10)의 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 가장 높은 열이 발생하는 상기 전극 리드(150) 부분의 열로 인한 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀들(100)의 전극 리드(150) 부분을 적어도 부분적으로 커버하는 상기 써멀 레진(500)을 통해 상기 배터리 셀들(100)의 온도 상승으로 인한 데미지를 최소화하여 배터리 셀들(100)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 상기 배터리 셀들(100)의 발열에 따른 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 이러한 상기 써멀 레진(500)의 충진 주입에 따라 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150)의 부분을 커버하므로, 상기 전극 리드(150) 부분 냉각을 위해 완성된 부속품과 같은 형태의 열전도 부재 등을 상기 모듈 케이스(200) 내측에 별도로 추가하는 구조보다 조립 공정 절차가 보다 더 간편해질 수 있다.
구체적으로 살펴 보면, 만약, 별도로 전극 리드(150) 부분 냉각을 위해 사전에 미리 완성된 소정의 형상을 갖는 열전도 부재 등을 추가할 경우, 조립 공정 시 상기 모듈 케이스(100) 내의 기타 다른 전장 부품이나 상기 배터리 셀들(100)과의 간섭 등이 발생하여, 이러한 구성 부품이나 상기 배터리 셀들(100) 등의 파손이 발생할 위험이 커질 수 있고, 또한, 이와 같은 별도의 열전도 부재의 모듈 케이스 내에서의 조립 시 조립 공차 등에 따른 오조립 가능성도 커질 수 있다.
그러나, 본 실시예의 경우, 상기 써멀 레진(500)의 충진 공정을 통해 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분을 커버하기에, 별도의 열전도 부재 등의 추가 조립과 달리 상기 모듈 케이스(100) 내부의 기타 전장 부품이나 배터리 셀들(100)의 파손 위험이 없고, 또한, 조립 공차 등에 따른 오조립 문제가 원천적으로 방지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(11)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예와 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 상기 배터리 모듈(11)은, 배터리 셀(100, 도 2 참조), 모듈 케이스(200), 히트 싱크(300), 버스바 어셈블리(400), 써멀 레진(500, 도 2 참조), 레진 주입홀(600) 및 충진 확인홀(705)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100, 도 2 참조), 상기 모듈 케이스(200), 상기 히트 싱크(300), 상기 버스바 어셈블리(400), 상기 써멀 레진(500, 도 2 참조) 및 상기 레진 주입홀(600)은, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 충진 확인홀(705)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 충진 확인홀(705)은, 상기 모듈 케이스(200)의 폭 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되며, 상기 복수 개의 레진 주입홀(600)을 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 충진 확인홀(705)이 상기 모듈 케이스(200)의 폭 방향을 따라 복수 개로 구비되기에, 상기 써멀 레진(500) 주입 시 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 써멀 레진(500)이 고르게 충진되었는지 여부, 각 배터리 셀(100)의 전극 리드(150)에서 충분히 충진 및 도포되었는지 여부 등을 보다 균질적으로 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(12)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10, 11)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예와 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(12)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 히트 싱크(300), 버스바 어셈블리(400), 써멀 레진(500), 레진 주입홀(600), 충진 확인홀(700) 및 사출 플레이트(800)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100), 상기 모듈 케이스(200), 상기 히트 싱크(300), 상기 버스바 어셈블리(400), 상기 써멀 레진(500), 상기 레진 주입홀(600) 및 상기 충진 확인홀(700)은 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 사출 플레이트(800)는, 상기 모듈 케이스(200)의 타측 내벽, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 하측 내벽에 구비될 수 있다. 이러한 상기 사출 플레이트(800)는 플라스틱 사출물로 마련될 수 있으며, 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 배터리 셀들(100)의 보다 안정적인 고정을 가이드 할 수 있다.
이러한 상기 사출 플레이트(800)에는 적어도 하나의 지지 스토퍼(850)가 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 지지 스토퍼(850)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분을 향해 소정 길이로 돌출 형성될 수 있다. 이러한 상기 적어도 하나의 지지 스토퍼(850)의 단부는 상기 써멀 레진(500)과 접촉될 수 있으며, 상기 써멀 레진(500)과 함께 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150)를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(13)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10, 11, 12)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예와 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 모듈(13)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 히트 싱크(300), 버스바 어셈블리(400), 써멀 레진(500), 레진 주입홀(600), 충진 확인홀(700, 750) 및 사출 플레이트(805)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100), 상기 모듈 케이스(200), 상기 히트 싱크(300), 상기 버스바 어셈블리(400), 상기 써멀 레진(500) 및 상기 레진 주입홀(600)은, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 충진 확인홀(700, 750)은, 상기 모듈 케이스(200)의 상하측에 각각 구될 수 있다. 구체적으로, 상기 충진 확인홀(700)은 상기 모듈 케이스(200)의 상측에 구비될 수 있다. 그리고, 상기 충진 확인홀(750)은 상기 모듈 케이스(200)의 타측, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 하측에 형성되며, 상기 충진 확인홀(700)과 대향 배치되며, 상기 모듈 케이스(200)의 높이 방향에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분 및 후술하는 사출 플레이트(805)의 지지 스토퍼(855)와 동일 선상에 배치될 수 있다.
상기 사출 플레이트(805)는, 앞선 실시예와 같이, 지지 스토퍼(855)를 포함할 수 있으며, 투명한 재질로 마련될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 사출 플레이트(805)가 투명 재질로 마련됨에 따라, 상기 모듈 케이스(200)의 하측에 구비되는 충진 확인홀(750)을 통해 상기 써멀 레진(500)의 상기 전극 리드(150) 부분으로의 충진 여부를 제조자 육안 등으로 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 써멀 레진(500)의 충진 시 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분에서의 충진 여부를 보다 더 정확히 판별할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 도 9의 주요부의 확대도이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10, 11, 12, 13)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예와 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배터리 모듈(14)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 히트 싱크(300), 버스바 어셈블리(400), 써멀 레진(500), 레진 주입홀(600), 충진 확인홀(700, 750) 및 사출 플레이트(900)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100), 상기 모듈 케이스(200), 상기 히트 싱크(300), 상기 버스바 어셈블리(400), 상기 써멀 레진(500), 상기 레진 주입홀(600) 및 상기 충진 확인홀(700, 750)은 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 사출 플레이트(900)는, 앞선 실시예와 같이, 투명 재질로 마련되며, 적어도 하나의 지지 스토퍼(950)를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 지지 스토퍼(950)에는 내부 중공(955)이 마련될 수 있다.
상기 내부 중공(955)은, 상기 지지 스토퍼(950)의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되며, 상기 써멀 레진(500)이 충진 가능한 소정 공간을 형성할 수 있다. 이러한 상기 내부 중공(955)은 상기 충진 확인홀(700, 750), 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 하측에 마련되는 충진 확인홀(750)과 동일 선상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제조자 등은 상기 충진 확인홀(750)을 통해 상기 내부 중공(955)을 보다 용이하게 식별할 수 있다.
상기 내부 중공(955)에는 레벨링 라인(957)이 형성될 수 있다.
상기 레벨링 라인(957)은, 상기 써멀 레진(500)의 충진 높이를 확인하기 위한 것으로서, 상기 내부 중공(955)의 높이 방향을 따라 소정 간격으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는, 이러한 상기 적어도 하나의 지지 스토퍼(950)의 내부 중공(955) 및 상기 내부 중공(955)에 구비되는 레벨링 라인(957)을 통해 상기 써멀 레진(500)의 충진 시, 상기 써멀 레진(500)의 충진양을 보다 더 정확히 파악할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 써멀 레진(500)의 충진 시 상기 써멀 레진(500)을 충진을 보다 더 정확히 제어할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(11, 12, 13, 14)들 중 적어도 하나로 구비되는 것도 가능할 수 있으며, 복수 개로 구비되는 것도 가능할 수 있다. 상기 배터리 모듈(10, 11, 12, 13, 14)이 복수 개로 구비되는 경우, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 상기 배터리 모듈(11, 12, 13, 14)의 집합체로 마련되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차(V)의 연료원으로써, 자동차(V)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차(V)와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10, 11, 12, 13, 14)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10, 11, 12, 13, 14)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 상기 배터리 셀들(100)의 상기 전극 리드(150) 부분의 발열에 따른 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있는 상기 배터리 모듈(10, 11, 12, 13, 14), 이러한 상기 배터리 모듈(10, 11, 12, 13, 14)을 포함하는 상기 배터리 팩(1) 및 이러한 상기 배터리 팩(1)을 포함하는 상기 자동차(V)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩
10, 11, 12, 13, 14: 배터리 모듈
100: 배터리 셀
150: 전극 리드
200: 모듈 케이스
250: 레진 충진 유로
300: 히트 싱크
400: 버스바 어셈블리
500: 써멀 레진
600: 레진 주입홀
700, 705, 750: 충진 확인홀
800: 사출 플레이트
850: 지지 스토퍼
805: 사출 플레이트
855: 지지 스토퍼
900: 사출 플레이트
950: 지지 스토퍼
955: 중공
957: 레벨링 라인

Claims (16)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 적어도 부분적으로 커버하도록 충진되는 써멀 레진; 및
    상기 모듈 케이스의 일측에 형성되며, 상기 써멀 레진 충진을 위한 적어도 하나의 레진 주입홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 냉각시키기 위해 상기 모듈 케이스의 일측에 장착되며, 상기 모듈 케이스를 사이에 두고 상기 써멀 레진과 대향 배치되는 히트 싱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레진 주입홀은,
    상기 모듈 케이스의 일측 중앙에 복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 레진 주입홀은,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드보다 높은 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 모듈 케이스에는,
    상기 적어도 하나의 레진 주입홀과 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 연결하는 레진 충진 유로;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 일측에 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분과 동일 선상에 배치되는 적어도 하나의 충진 확인홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충진 확인홀은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 충진 확인홀은,
    상기 적어도 하나의 레진 주입홀을 사이에 두고 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 타측 내벽에 구비되며, 적어도 하나의 지지 스토퍼가 돌출 형성되는 사출 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 스토퍼는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 향해 소정 길이로 돌출되며, 상기 써멀 레진과 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 사출 플레이트는 투명한 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 타측에 형성되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분 및 상기 지지 스토퍼와 동일 선상에 배치되는 적어도 하나의 충진 확인홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 스토퍼에는,
    상기 써멀 레진이 충진 가능한 소정 길이의 내부 중공이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내부 중공은,
    상기 적어도 하나의 충진 확인홀과 동일 선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내부 중공에는,
    상기 써멀 레진의 충진 높이를 확인하기 위한 레벨링 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 배터리 모듈에 있어서,
    상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 냉각시키기 위한 히트 싱크;
    상기 히트 싱크가 일측에 장착되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스의 내측에서 상기 히트 싱크와 대향 배치되며, 상기 모듈 케이스 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드 부분을 적어도 부분적으로 커버하도록 충진되는 써멀 레진;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.

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