KR20200030965A - 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, 배터리 셀; 배터리 셀의 전극 리드와 연결되며, 배터리 셀의 양측면에 구비되는 버스바 어셈블리 및 배터리 셀과 버스바 어셈블리를 에워싸면서 배터리 셀과 버스바 어셈블리에 직접적으로 접촉되는 히트 싱크 어셈블리;를 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 모듈이나 배터리 팩의 경우, 최근 들어, 점점 배터리의 용량 및 출력이 증가됨에 따라 보다 우수한 냉각 성능을 요구하는 추세이다. 이를 위해, 최근 들어 배터리 셀, 예를 들어, 파우치형 이차 전지의 경우, 에너지 증대를 위해 파우치형 이차 전지의 전체 길이가 길어지고 있는 추세이다.
그러나, 이렇게 파우치형 이차 전지의 전체 길이가 길어짐에 따라, 배터리 셀 내부에서의 온도 편차가 커지는 문제가 있다. 아울러, 파우치형 이차 전지의 전극 리드 측의 발열로 인해 전극 리드가 가까운 부분이 그렇지 않은 부분보다 국부적으로 온도가 높게 되는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈이나 배터리 팩의 냉각 시 배터리 셀의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 셀의 냉각 온도 편차를 개선할 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, 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측면에 구비되는 버스바 어셈블리; 및 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리를 에워싸면서 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리에 직접적으로 접촉되는 히트 싱크 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 버스바 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측에 장착되는 버스바 하우징; 상기 버스바 하우징에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 접촉되는 연결 버스바; 및 상기 연결 버스바 또는 상기 전극 리드의 상기 히트 싱크 어셈블리 측으로의 연결을 가이드하는 열전달부재;를 포함할 수 있다.
상기 열전달부재는, 상기 연결 버스바에 장착되며, 상기 연결 버스바와 상기 히트 싱크 어셈블리에 각각 직접적으로 접촉될 수 있다.
상기 열전달부재는, 써멀 인터페이스 물질로 마련될 수 있다.
상기 히트 싱크 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 하측을 커버하는 하부 히트 싱크; 상기 하부 히트 싱크에 대향 배치되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 상측을 커버하는 상부 히트 싱크; 및 상기 상부 히트 싱크와 상기 하부 히트 싱크를 연결하며, 상기 버스바 어셈블리의 양측을 커버하는 한 쌍의 측면 히트 싱크;를 포함할 수 있다.
상기 하부 히트 싱크는, 외부에서 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비되며, 상기 상부 히트 싱크는, 상기 냉각수를 외부로 내보내는 냉각수 배출부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 측면 히트 싱크에는, 각각, 상기 하부 히트 싱크와 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로와 연통되는 내부 유로가 구비될 수 있다.
상기 냉각수 공급부에서 공급된 상기 냉각수는, 상기 하부 히트 싱크, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크 및 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로를 따라 유동한 후 상기 냉각수 배출부 측으로 내보내질 수 있다.
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 셀의 냉각 온도 편차를 개선할 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 버스바 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 히트 싱크 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 열 전달 경로 및 냉각수 유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 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 버스바 어셈블리를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 히트 싱크 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 버스바 어셈블리(200) 및 히트 싱크 어셈블리(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 배터리 셀(100)이 복수 개로 마련될 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 버스바 어셈블리(200)는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 전극 리드(150)와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측면에 구비될 수 있다.
이러한 상기 버스바 어셈블리(200)는, 버스바 하우징(210), 연결 버스바(230) 및 열전달부재(250)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 하우징(210)은, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측에 장착되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 버스바 하우징(210)은 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측을 커버할 수 있는 크기를 가질 수 있다.
상기 연결 버스바(230)는, 상기 버스바 하우징(210)에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과의 전기적 연결을 위해 상기 적어도 하나의 전극 리드(150)와 접촉될 수 있다. 이러한 상기 연결 버스바(230)는 상기 적어도 하나의 전극 리드(150)와 레이저 용접 등을 통해 상호 고정될 수 있다.
상기 열전달부재(250)는, 상기 연결 버스바(230) 또는 상기 전극 리드(150)의 후술하는 히트 싱크 어셈블리(300) 측으로의 연결을 가이드할 수 있다. 구체적으로, 상기 열전달부재(250)는, 상기 연결 버스바(230)에 장착되며, 상기 연결 버스바(230)와 상기 히트 싱크 어셈블리(300)에 각각 직접적으로 접촉될 수 있다. 이러한 상기 열전달부재(250)는 높은 열전달 효율을 갖는 써멀 인터페이스 물질로 마련될 수 있다.
상기 히트 싱크 어셈블리(300)는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)를 에워싸면서 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)에 직접적으로 접촉될 수 있다.
본 실시예에서는, 이러한 상기 히트 싱크 어셈블리(300)가 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)를 커버하기에, 별도의 모듈 케이스 등의 구성 부품이 생략될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 별도의 모듈 케이스 등의 구성 부품 생략에 따라, 보다 더 슬림하고 컴팩트한 구조를 갖는 상기 배터리 모듈(10)을 구현할 수 있다.
이하, 이러한 상기 히트 싱크 어셈블리(300)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
상기 히트 싱크 어셈블리(300)는, 하부 히트 싱크(310), 상부 히트 싱크(330) 및 측면 히트 싱크(350)를 포함할 수 있다.
상기 하부 히트 싱크(310)는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)의 하측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 하부 싱크(310)는, 외부에서 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(400)와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로(315)가 구비될 수 있다.
상기 상부 히트 싱크(330)는, 상기 하부 히트 싱크(310)에 대향 배치되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)의 상측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 상부 히트 싱크(330)는, 상기 냉각수를 외부로 내보내는 냉각수 배출부(500)와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로(335)가 구비될 수 있다.
상기 측면 히트 싱크(350)는, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)는, 상기 상부 히트 싱크(330)와 상기 하부 히트 싱크(310)를 연결하며, 상기 버스바 어셈블리(200)의 양측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)에는, 각각, 상기 하부 히트 싱크(310)와 상기 상부 히트 싱크(330)의 내부 유로(315, 335)와 연통되는 내부 유로(355)가 구비될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 열 전달 경로 및 냉각수 유동에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 열 전달 경로 및 냉각수 유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 발열 시, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상하측에서 발생되는 열은 상기 히트 싱크 어셈블리(300)의 상기 하부 히트 싱크(310) 및 상기 상부 히트 싱크(330)로 전달될 수 있다. 상기 하부 히트 싱크(310) 및 상기 상부 히트 싱크(330)는 내부 냉각수 유동에 따라 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상하측을 냉각시킬 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측, 즉, 상기 전극 리드(150)와 상기 버스바 어셈블리(200)의 상기 연결 버스바(230) 측에서 발생되는 열은 상기 히트 싱크 어셈블리(300)의 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350) 측으로 전달될 수 있다.
여기서, 상기 버스바 어셈블리(200)의 상기 열전달부재(250)는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 및 상기 연결 버스바(230) 측에서 발생된 열의 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350) 측으로의 열 전달을 보다 빠르게 촉진시킬 수 있다.
상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)는 내부 냉각수 유동에 따라 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 및 상기 연결 버스바(230) 측 부분을 냉각시킬 수 있다.
상기 냉각수의 유동에 대해 정리하면, 상기 냉각수 공급부(400)에서 공급된 상기 냉각수는, 상기 하부 히트 싱크(310)의 상기 내부 유로(315), 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)의 상기 내부 유로(355) 및 상기 상부 히트 싱크(330)의 상기 내부 유로(335)를 따라 유동한 후 상기 냉각수 배출부(500) 측으로 내보내질 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 버스바 어셈블리(200)와 접촉되는 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)를 통해 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 및 상기 연결 버스바(230) 측에서 발생된 열을 효과적으로 낮출 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)와 직접 접촉되는 열전달부재(250)를 통해 상기 냉각 효율이 보다 더 향상될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)를 통해 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 측의 발열로 인한 상기 전극 리드(150)와 가까운 부분이 그렇지 않은 부분보다 국부적으로 온도가 높게 되어 발생되는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 냉각 편차를 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 버스바 어셈블리(200)의 상기 열전달부재(250) 및 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)를 구비하는 상기 히트 싱크 어셈블리(300)를 통해 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 냉각 시 발생될 수 있는 냉각 온도 편차를 현저히 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 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.
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) 을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)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 셀(100)의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 상기 배터리 모듈(10), 이러한 상기 배터리 모듈(10)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.
V: 자동차
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
100: 배터리 셀
150: 전극 리드
200: 버스바 어셈블리
210: 버스바 하우징
230: 연결 버스바
250: 열전달부재
300: 히트 싱크 어셈블리
310: 하부 히트 싱크
330: 상부 히트 싱크
350: 측면 히트 싱크
400: 냉각수 공급부
500: 냉각수 배출부

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀;
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측면에 구비되는 버스바 어셈블리; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리를 에워싸면서 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리에 직접적으로 접촉되는 히트 싱크 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측에 장착되는 버스바 하우징;
    상기 버스바 하우징에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 접촉되는 연결 버스바; 및
    상기 연결 버스바 또는 상기 전극 리드의 상기 히트 싱크 어셈블리 측으로의 연결을 가이드하는 열전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재는,
    상기 연결 버스바에 장착되며, 상기 연결 버스바와 상기 히트 싱크 어셈블리에 각각 직접적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재는,
    써멀 인터페이스 물질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크 어셈블리는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 하측을 커버하는 하부 히트 싱크;
    상기 하부 히트 싱크에 대향 배치되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 상측을 커버하는 상부 히트 싱크; 및
    상기 상부 히트 싱크와 상기 하부 히트 싱크를 연결하며, 상기 버스바 어셈블리의 양측을 커버하는 한 쌍의 측면 히트 싱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부 히트 싱크는,
    외부에서 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비되며,
    상기 상부 히트 싱크는,
    상기 냉각수를 외부로 내보내는 냉각수 배출부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측면 히트 싱크에는, 각각,
    상기 하부 히트 싱크와 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로와 연통되는 내부 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각수 공급부에서 공급된 상기 냉각수는,
    상기 하부 히트 싱크, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크 및 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로를 따라 유동한 후 상기 냉각수 배출부 측으로 내보내지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023182841A1 (ko) * 2022-03-23 2023-09-28 주식회사 엘지에너지솔루션 전지모듈, 그를 포함하는 전지팩 및 자동차

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023004720A1 (zh) 2021-07-29 2023-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池、用电装置以及电池的制造方法和制造系统
WO2023090710A1 (ko) * 2021-11-19 2023-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170019229A (ko) * 2015-08-11 2017-02-21 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20170021122A (ko) * 2015-08-17 2017-02-27 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20170095052A (ko) * 2016-02-12 2017-08-22 주식회사 엘지화학 배터리 셀 냉각용 버스바 및 이를 이용한 배터리 모듈

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4747576B2 (ja) * 2004-12-27 2011-08-17 日産自動車株式会社 組電池
JP5221913B2 (ja) * 2007-08-29 2013-06-26 本田技研工業株式会社 電池格納ユニット
JP2010272403A (ja) 2009-05-22 2010-12-02 Toyota Motor Corp 燃料電池スタック
EP2273162B1 (de) * 2009-07-06 2019-01-09 Carl Freudenberg KG Dichtungsrahmen zur Verwendung in einer Batterie
KR20110024954A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 삼성전자주식회사 냉각용 유로를 갖는 이차 전지 모듈
JP5663282B2 (ja) 2010-12-01 2015-02-04 カルソニックカンセイ株式会社 組電池
JP5916500B2 (ja) 2012-04-27 2016-05-11 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 組電池
FR2990567B1 (fr) 2012-05-14 2014-09-12 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique et de connexion pour module de batterie
KR102002350B1 (ko) 2012-07-19 2019-07-23 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 어셈블리
KR20140056835A (ko) 2012-11-01 2014-05-12 주식회사 엘지화학 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
CN103178231B (zh) * 2013-03-28 2017-04-12 凯迈嘉华（洛阳）新能源有限公司 电极引出结构装配工艺
JP2014216298A (ja) 2013-04-30 2014-11-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池モジュール
KR101642326B1 (ko) 2013-10-18 2016-07-26 주식회사 엘지화학 수직 배치된 공통 출입구가 형성된 2이상의 분리된 유로를 가진 히트싱크
FR3014249A1 (fr) 2013-11-29 2015-06-05 Valeo Systemes Thermiques Module de batterie pour vehicule electrique ou hybride integrant un echangeur de chaleur en contact avec les bornes du module
FR3015126B1 (fr) 2013-12-16 2018-04-27 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de refroidissement d'un module de batterie electrique
JP2015122165A (ja) 2013-12-20 2015-07-02 三菱重工業株式会社 電池モジュールおよびそれに用いられるバスバー
DE102015216029A1 (de) 2015-08-21 2017-02-23 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
KR102259414B1 (ko) 2015-11-20 2021-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 히트싱크 및 이를 포함하는 배터리 모듈
CN108140915B (zh) 2015-12-14 2021-09-10 株式会社Lg化学 电池模块、包括电池模块的电池组以及包括电池组的车辆
KR102034208B1 (ko) * 2016-03-03 2019-10-18 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102295950B1 (ko) 2016-06-17 2021-08-30 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지용 냉각 지지 구조체 및 이를 포함하는 이차 전지 팩
KR102413433B1 (ko) 2016-07-13 2022-06-28 에스케이온 주식회사 배터리 모듈
US10396410B2 (en) 2016-09-07 2019-08-27 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system housing with internal busbar
US10230140B2 (en) * 2016-09-27 2019-03-12 GM Global Technology Operations LLC Vehicle battery cooling system
WO2018153479A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Applied Materials, Inc. Carrier for use in a vacuum system, system for vacuum processing, and method for vacuum processing of a substrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170019229A (ko) * 2015-08-11 2017-02-21 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20170021122A (ko) * 2015-08-17 2017-02-27 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20170095052A (ko) * 2016-02-12 2017-08-22 주식회사 엘지화학 배터리 셀 냉각용 버스바 및 이를 이용한 배터리 모듈
KR102018719B1 (ko) * 2016-02-12 2019-09-04 주식회사 엘지화학 배터리 셀 냉각용 버스바 및 이를 이용한 배터리 모듈

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023182841A1 (ko) * 2022-03-23 2023-09-28 주식회사 엘지에너지솔루션 전지모듈, 그를 포함하는 전지팩 및 자동차

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Publication number Publication date
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CN111727527A (zh) 2020-09-29
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KR102389184B1 (ko) 2022-04-20
CN111727527B (zh) 2023-12-12
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US20210013563A1 (en) 2021-01-14
WO2020054997A1 (ko) 2020-03-19
JP7150034B2 (ja) 2022-10-07
EP3742542A4 (en) 2021-04-14

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