KR20210016296A - 다기능 엔드 플레이트를 갖는 전지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔드 플레이트의 공간 위 또는 공간 내에 냉각 커넥터 및/또는 고전압/저전압 인터페이스의 일체화를 가능하게 하여 기계적 응력이 제1 전지 셀과 마지막 전지 셀의 상부 영역에 고르게 분산시킬 수 있는 엔드 플레이트의 다기능 디자인을 갖는 전지 모듈을 제공한다.

Description

다기능 엔드 플레이트를 갖는 전지 모듈{Battery module with a multifunctional end-plate}

본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 커넥터와 일체화된 적어도 하나의 엔드 플레이트를 갖는 전지 모듈에 관한 것이다.

최근 몇 년 동안, 물건과 사람들의 운송 수단은 전력을 운전의 원천으로 사용하여 개발되었다. 이러한 전기 자동차는 충전식 전지에 저장된 에너지를 사용하여 전기 모터에 의해 추진되는 자동차이다. 전기 자동차는 전적으로 전지에 의해 구동되거나, 예를 들어 가솔린 발전기에 의해 구동되는 하이브리드(hybrid) 자동차의 형태일 수 있다. 또한, 차량은 전기 모터와 종래의 연소 엔진의 조합을 포함할 수 있다.

일반적으로, 전기 자동차 전지(EVB, Electric-Vehicle Battery) 또는 견인 전지(traction battery)는 전지 전기 자동차(BEV, Battery Electric Vehicles)의 추진에 사용되는 전지다. 전기 자동차 전지는 지속 시간 동안 전력을 공급할 수 있도록 설계되었으므로 시동, 조명 및 점화 전지와는 다르다. 충전식 또는 이차 전지는 충전 및 방전이 반복될 수 있다는 점에서 일차 전지와 다르며, 후자는 화학 물질을 전기 에너지로 비가역적 변환만 제공한다. 저용량의 충전식 전지는 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자 장치의 전원으로 사용되는 반면, 고용량의 충전식 전지는 하이브리드 자동차 등의 전원으로 사용된다.

일반적으로, 이차 전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 및 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 단자를 포함한다. 양극, 음극 및 전해질 용액의 전기 화학적 반응을 통해 전지의 충 방전을 가능하게 하기 위해 전해질 용액을 상기 케이스에 주입한다. 예를 들어, 원통형 또는 직사각형인 케이스의 형상은 전지의 용도에 따라 다르다. 랩톱 및 가전 제품에서 사용되는 것으로 널리 알려진 리튬 이온(및 유사한 리튬 폴리머) 전지는 개발중인 최신 전기 자동차 그룹에서 가장 두드러진다.

이차 전지는 고 에너지 밀도를 제공하기 위해, 특히 하이브리드 자동차의 모터 구동을 위해 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 단위 전지 셀로 형성된 전지 모듈로서 사용될 수 있다. 즉, 전지 모듈은 필요한 전력량에 따라 고출력 이차 전지를 구현하기 위하여 복수의 단위 전지 셀의 전극 단자를 연결함으로써 형성된다.

전지 팩은 여러 개의 (바람직하게는 동일한) 전지 모듈의 세트이다. 이들은 원하는 전압, 용량 또는 전력 밀도를 제공하기 위해 직렬, 병렬 또는 두 가지 혼합 방식으로 구성될 수 있다. 전지 팩의 구성 요소에는 개별 전지 모듈과, 그 사이에 전기 전도성을 제공하는 상호 연결부가 포함된다.

이러한 전지 팩의 기계적 통합은 개별 구성 요소들(예: 전지 모듈) 사이 및 전지 팩과 차량의 지지 구조물 사이의 적절한 기계적 연결을 필요로 한다. 이 연결은 전지 시스템의 평균 수명 동안 기능적이면서도 안전해야 한다. 더욱이, 설치 공간과 상호 호환성 요구 특히, 모바일 어플리케이션에서의 요구가 충족되어야 한다.

전지 모듈의 기계적인 통합은 캐리어 프레임워크(carrier framework)를 제공하고 이 캐리어 프레임워크 위에 전지 모듈을 배치하는 것에 의해 달성될 수 있다. 전지 셀 또는 전지 모듈의 고정은 프레임워크에 갖추어진 함몰부나 볼트 또는 스크류와 같은 기계적인 상호 연결구에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 전지 모듈은 캐리어 프레임워크의 측면에 측면 플레이트를 고정하는 것으로 구속된다. 또한, 커버 플레이트는 전지 모듈의 상단 및 하단에 고정될 수 있다.

일반적인 전지 모듈은 일 방향으로 정렬된 복수의 전지 셀과 이 복수의 전지 셀의 바닥면에 인접하여 제공된 열 교환 부재를 포함할 수 있다. 또한 한 쌍의 엔드 플레이트가 복수의 전지 셀의 외부에서 전지 셀의 넓은 표면과 마주하도록 제공된다.

통상, 다수의 전기 커넥터가 적어도 하나의 엔드 플레이트 상에 설치된다. 예를 들어, 고전압(HV) 커넥터는 전기 모듈을 전기 회로에 연결하여 전기 회로에 전력을 공급하기 위해 필요하다. 또한, 저전압(LV) 커넥터는 대개 전지 모듈에 통합된 제어 또는 측정 수단(예: 온도 센서)을 전지 관리 시스템(BMS) 또는 전지 관리 유닛(BMU)과 같은 각각의 제어 장치와 연결한다.

또한, 열 교환 부재는 냉각액 또는 냉매의 사용에 의해 작동될 수 있다. 열 교환 부재에서 냉각액 또는 냉매의 일정한 교환으로 인해, 열은 전지 셀로부터 방출 및/또는 소산된다. 이를 위해, 엔드 플레이트 중 적어도 하나에는 냉매 공급기/및 또는 냉매 배출기에 연결되기에 적합한 냉각 커넥터(예: 호스 또는 파이프)가 구비될 수 있다.

전지 팩의 캐리어 프레임워크는 차량의 운반 구조에 장착된다. 전지 팩이 차량의 바닥면에 고정되는 경우, 기계적 연결은 가령 차량의 바닥면에서 전지 팩의 캐리어 프레임워크를 통과하는 볼트에 의해 이루어질 수 있다. 프레임워크는 대개 구조물의 총 무게를 낮추기 위해 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다.

종래 기술에 따른 전지 시스템은 임의의 전지 모듈 구조에도 불구하고, 통상 외부 환경으로부터 전지 시스템을 밀봉하고 전지 시스템의 구성 요소의 구조적 보호를 제공하기 위한 인클로저로서 역할을 하는 전지 하우징을 포함한다. 내장 전지 시스템은 대개 어플리케이션 환경(예: 전기 차량)에 전체적으로 장착된다. 따라서, 결함 시스템 부품(예: 결함 전지 서브 모듈)의 교체는 전체 전지 시스템을 분리하고 하우징을 먼저 분리해야 한다. 소형 및/또는 저가 시스템 부품의 결함 조차도 완전한 전지 시스템의 분리와 교체, 그리고 별도의 수리가 이어질 수 있다. 고용량 전지 시스템은 고가이면서 부피가 크고 무거우므로 상기한 교체의 절차는 부담스럽고, 부피가 큰 전지 시스템의 저장이 어려워진다.

전지 시스템에 연결된 다양한 전기 소비자의 동적 전력 요구를 충족시키기 위해, 전지 전력 출력 및 충전의 정적 제어는 충분하지 않다. 따라서, 전지 시스템과 전기 소비자의 컨트롤러 사이에 정보의 꾸준한 교환이 요구된다. 이 정보에는 전지 시스템의 실제 충전 상태(SoC), 잠재적 전기 성능, 충전 기능 및 내부 저항은 물론 소비자의 실제 또는 예측된 전력 수요 또는 잉여가 포함된다.

일반적으로 전지 시스템은 전술한 정보를 처리하기 위해 전지 관리 시스템(BMS) 및/또는 전지 관리 유닛(BMU)을 포함한다. BMS/BMU는 적절한 통신 버스(예: SPI 또는 CAN 인터페이스)를 통해 다양한 전기 소자의 컨트롤러와 통신할 수 있다. 또한, BMS/BMU는 각각의 전지 서브 모듈, 특히 각 전지 서브 모듈의 셀 감시 회로(CSC)와 통신할 수 있다. 셀 감시 회로는 전지 서브 모듈의 전지 셀을 상호 연결하는 전지 서브 모듈의 셀 연결 및 감지 회로(CCU)와 더욱 연결될 수 있다.

따라서, BMS/BMU는 전지를 안전한 작동 영역 외부에서 작동하지 못하도록 보호하고, 전지의 상태를 모니터링하고, 보조 데이터를 계산하며, 데이터를 보고하고, 전지의 환경을 제어하며, 전지의 인증 및/또는 전지의 균형을 유지하는 등의 전지 팩을 관리하기 위해 제공된다.

전지 팩의 열적 제어를 제공하기 위해, 이차 전지로부터 발생된 열을 효율적으로 발산, 방출 및/또는 소산함으로써 적어도 하나의 전지 모듈을 안전하게 사용하기 위한 열 관리 시스템이 필요하다. 열 발산/방출/소산이 충분히 수행되지 않으면 적어도 하나의 전지 모듈이 원하는 양의 전력을 생성할 수 없도록 각각의 전지 셀 사이에 온도 편차가 발생한다. 게다가, 내부 온도가 상승하면 비정상적인 반응이 발생하여 이차 전지의 충,방전 기능이 저하되고 이차 전지의 수명이 단축된다. 따라서, 셀로부터 효과적으로 열을 발산/방출/소산시키기 위해 셀 냉각이 필요하다.

위에서 설명한 바와 같이, 전지 모듈의 엔드 플레이트는 2가지 목적을 위해 사용된다. 첫 번째로 엔드 플레이트는 전지 모듈에 포함된 셀의 위치를 기계적으로 안정화시키는 역할을 한다. 두 번째로 엔드 플레이트에는 전지 모듈이 전기 회로 또는 제어 장치와 같은 외부 장치와 전기적으로 연결됨은 물론, 냉매 공급기 및 냉매 배출기에 연결될 수 있도록 하는 다양한 커넥터가 갖춰진다.

US 10,017,073 B2는 2개의 엔드 플레이트를 갖는 전지 모듈의 전형적인 디자인을 기술한다. 여기서 엔드 플레이트 중 하나에는 엔드 플레이트로부터 수직하게 돌출된 긴 원통 형상을 갖는 튜브로 형성된 냉매 채널(냉매 입구 및 냉매 출구)이 장착된다.

이러한 전지 모듈의 구성에는 몇 가지 단점이 있을 수 있다. 전지 모듈의 최종 디자인은 긴 원통 형상의 튜브에 필요한 공간만큼 길어진다. 이로 인해 전지 모듈의 용량에 기여하지 않는 부재에 필요한 공간이 사용됨에 따라 전지 모듈의 부피 당 용량은 상당히 감소된다. 또한, 냉각 커넥터의 주요 부분이 엔드 플레이트 외부에 지지되지 않은 상태로 배치되므로, 냉각 커넥터는 기계적 힘 가령, 냉각 커넥터에 연결되는 냉매 공급기/배출기에 의해 가해지는 힘으로 인해 손상되기 쉽다. 또한, 냉각 커넥터가 설치되는 엔드 플레이트 상의 공간은 더 이상 저전압(LV) 커넥터 및/또는 고전압(HV) 커넥터와 같은 다른(더 작은) 커넥터를 배치하기 위해 사용할 수 없다.

전지 모듈의 특정 디자인의 사용에서 알 수 있는 다른 점이 여전히 있다. 예를 들어, 인접한 전지 셀의 전체 높이 및/또는 폭으로 연장하지 않는 엔드 플레이트가 사용된다. 이 경우, 셀 내부에서 일어나는 팽창력으로 인해 발생하는 기계적 응력이 엔드 플레이트에 의해 고르게 흡수되지 않아 적어도 엔드 플레이트에 인접한 전지 셀의 표면에서 굽힘 응력을 초래할 수 있다.

또한, 셀 내부에서 발생하는 팽창력에 의한 기계적인 응력으로 인해 엔드 플레이트가 구부러지고 전지 모듈 전체의 기계적 안정성이 저하되는 현상이 발생한다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점 중 적어도 일부를 극복하거나 감소시키며, 냉매 공급기/배출기와 안정적으로 연결될 수 있고, 냉각 커넥터를 위한 추가 공간을 필요로 하지 않는 전지 모듈을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 독립항에 개시된 바와 같은 전지 모듈에 의해 달성된다. 이하의 개시 및/또는 종속항에 개시된 본 발명의 실시예는 종래 기술에 존재하는 문제 중 적어도 하나를 해결하려고 한다.

본 발명의 측면은 전지 모듈에 관한 것이다. 전지 모듈은 복수의 전지 셀과, 제1 냉각 커넥터와 제2 냉각 커넥터 및 제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트를 포함한다. 상기 복수의 전지 셀 각각은 전면 및 상기 전면에 평행한 후면을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀 각각의 전면 및 후면이 기설된 방향에 대해 수직하도록 기설정된 방향을 따라 정렬되며, 임의의 2개의 인접 전지 셀에 대해 기설정된 방향으로 볼 때, 각각의 후속 전지 셀은 각각의 선행 전지 셀의 후면에 대해 전면이 마주하도록 하며, 상기 제1 엔드 플레이트는 평면의 전면과 상기 제1 엔드 플레이트의 전면에 평행한 평면의 후면을 가지며, 상기 제1 엔드 플레이트의 전면 및 후면이 기설정된 방향에 대해 수직하도록 정렬되며, 기설정된 방향으로 볼 때, 상기 제1 엔드 플레이트의 후면이 상기 복수의 전지 셀 중 제1 전지 셀의 전면과 마주한다.

여기서, 기설된 방향으로 볼 때, 제1 전지 셀이란 용어는 제1 엔드 플레이트에 인접한 전지 셀을 가리킨다. 상기 냉각 커넥터 각각은, 종 중심축을 갖는 긴 형상이며, 상기 제1 냉각 커넥터와 상기 제2 냉각 커넥터 중 하나는 외부 냉매 공급기와 연결되도록 구성되고, 다른 냉각 커넥터는 외부 냉매 배출기와 연결되도록 구성된다. 상기 제1 냉각 커넥터는 상기 제1 엔드 플레이트와 일체로 이루어지고, 상기 제1 냉각 커넥터의 종 중심축은 기설정된 방향에 대해 수직하다.

전지 모듈은 전지 셀을 냉각시키기 위한 냉각 수단(예: 열 교환 부재)을 포함할 수 있으며, 냉각 커넥터는 냉각 수단에 링크 또는 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제2 엔드 플레이트는 평면의 전면과 상기 제2 엔드 플레이트의 전면에 평행한 평면의 후면을 가지며, 상기 제2 엔드 플레이트의 전면 및 후면이 기설정된 방향에 대해 수직하도록 정렬된다. 기설정된 방향으로 볼 때, 상기 제2 엔드 플레이트의 전면이 마지막 전지 셀(예: 제2 엔드 플레이트에 인접한 전지 셀)의 후면과 마주한다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제2 냉각 커넥터는 상기 제1 엔드 플레이트와 일체이고, 상기 제2 냉각 커넥터의 종 중심축은 기설정된 방향에 대해 수직하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제2 냉각 커넥터는 상기 제2 엔드 플레이트와 일체이고, 상기 제2 냉각 커넥터의 종 중심축은 기설정된 방향에 대해 수직하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제1,2 냉각 커넥터 각각은 상기 제1,2 엔드 플레이트의 보어 홀 또는 컷 아웃에 의해 상기 제1,2 엔드 플레이트와 일체화된다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제1,2 냉각 커넥터 각각은 제1,2 엔드 플레이트의 보 어홀 또는 컷 아웃에 배열되어 상기 제1,2 엔드 플레이트와 일체화되며, 고무, 플라스틱(예: PET) 또는 금속을 포함하는 방수 물질로 이루어진 튜브 또는 파이프를 포함한다.

엔드 플레이트의 두께는 셀 팽창력 및 셀 폭에 따라 선택되어야 한다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제1 엔드 플레이트의 전면과 후면 사이의 거리에 의해 정의되는 상기 제1 엔드 플레이트의 두께는 32mm 내지 40mm이다. 즉, 적어도 32mm, 바람직하게는 38mm, 더욱 바람직하게는 40mm일 수 있다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제2 엔드 플레이트의 전면과 후면 사이의 거리에 의해 정의되는 상기 제2 엔드 플레이트의 두께는 20mm 내지 40mm이다. 즉, 적어도 20mm, 바람직하게는 30mm 일 수 있다. 택일적으로 제2 엔드 플레이트의 두께는 상기 제1 엔드 플레이트의 두께와 동일할 수 있다.

이하에서, 기설정된 방향으로 정의되는 제1 방향, 상기 제1 방향에 수직한 방향으로 정의되는 제2 방향 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 대해 수직한 방향으로 정의되는 제3 방향으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 복수의 전지 셀 각각은 상기 제1 방향에 대해 평행한 제1 가장 자리, 상기 제2 방향에 대해 평행한 제2 가장 자리 및 상기 제3 방향에 대해 평행한 제3 가장 자리를 포함하는 직육면체 형상(즉, 장방형 또는 마름돌 형상)을 갖는다. 또한 상기 제1 엔드 플레이트는 상기 제1 방향에 대해 평행한 제1 가장 자리, 상기 제2 방향에 대해 평행한 제2 가장 자리 및 상기 제3 방향에 대해 평행한 제3 가장 자리를 포함하는 직육면체 형상을 갖는다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 제2 엔드 플레이트는 상기 제1 방향에 대해 평행한 제1 가장 자리, 상기 제2 방향에 대해 평행한 제2 가장 자리 및 상기 제3 방향에 대해 평행한 제3 가장 자리를 포함하는 직육면체 형상을 갖는다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 상기 복수의 전지 셀 각각의 높이(제2 방향으로 크기) 및 상기 제1 엔드 플레이트의 높이(제2 방향으로 크기)는 서로 동일하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 복수의 전지 셀 각각의 폭(제3 방향으로 크기) 및 상기 제1 엔드 플레이트의 폭(제3방향으로 크기)은 서로 동일하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 복수의 전지 셀 각각의 높이(제2 방향으로 크기) 및 상기 제2 엔드 플레이트의 높이(제2 방향으로 크기)는 서로 동일하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 복수의 전지 셀 각각의 폭(제3 방향으로 크기) 및 상기 제2 엔드 플레이트의 폭(제3 방향으로 크기)은 서로 동일하다.

이하에서, 상기 복수의 전지 셀 각각의 높이는 제2 방향에 따른 각각의 길이로 정의된다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 제1 엔드 플레이트의 높이는 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 제1 전지 셀(제1 엔드 플레이트에 인접한)의 높이와 동일하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 제2 엔드 플레이트의 높이는 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 마지막 전지 셀(제2 엔드 플레이트에 인접한)의 높이와 동일하다.

이하에서, 상기 복수의 전지 셀 각각의 폭 및 상기 제1,2 엔드 플레이트의 폭은 상기 제3 방향에 따른 각각의 길이로 정의된다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 제1 엔드 플레이트의 폭은 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 제1 전지 셀(제1 엔드 플레이트에 인접한)의 폭과 동일하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 제2 엔드 플레이트의 폭은 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 마지막 전지 셀(제2 엔드 플레이트에 인접한)의 폭과 동일하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에 있어, 상기 제1 엔드 플레이트는 제1 압출 프로파일, 바람직하게는 알루미늄 제1 압출 프로파일을 포함한다. 상기 제1 압출 프로파일의 가압 방향은 상기 제1 엔드 플레이트의 후면에 수직하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제2 엔드 플레이트는 제2 압출 프로파일, 바람직하게는 알루미늄 제2 압출 프로파일을 포함한다. 상기 제2 압출 프로파일의 가압 방향은 상기 제2 엔드 플레이트의 전면에 수직하다.

상기에서 여기서, 가압 방향은 압출 프로파일의 제조 동안 프로파일이 압출되는 방향이다. 이에 따라 다수의 스텝이 가압 방향으로 압출 프로파일 내에 형성된다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제1 압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 고전압 커넥터가 배치된다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제2 압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 고전압 커넥터가 배치된다.

고전압 커넥터는 컷 아웃에 의해 엔드 플레이트에 일체화되거나 압출 프로파일 기하학적 구조 내의 스텝 상에 배치될 수 있다. 그러면 고전압 커넥터는 각각의 엔드 플레이트 전면과 후면 사이에 배치되고 기설정된 제1 방향에 대해 수직한 방향으로 접근 가능하다. 바람직하게는 고전압 커넥터는 압출 프로파일의 가장 자리에 근접한 스텝 상에 배치되며 이로 인해 고전압 커넥터로의 접근이 간단해진다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제1 압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 저전압 커넥터가 배치된다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 상기 제2압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 저전압 커넥터가 배치된다.

저전압 커넥터는 컷 아웃에 의해 엔드 플레이트에 일체화되거나 압출 프로파일 기하학적 구조 내의 스텝 상에 배치될 수 있다. 그러면 저전압 커넥터는 각각의 엔드 플레이트 전면과 후면 사이에 배치되고 기설정된 제1 방향에 대해 수직한 방향으로 접근 가능하다. 바람직하게는 저전압 커넥터는 압출 프로파일의 가장 자리에 근접한 스텝 상에 배치되며 이로 인해 저전압 커넥터로의 접근이 간단해진다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 적어도 하나의 고전압 커넥터가 제1 엔드 플레이트의 전면 상에 배치된다. 그러면 엔드 플레이트의 두께는 전지 셀 앞에 고전압 커넥터를 일체화시키게 충분하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 적어도 하나의 고전압 커넥터가 제2 엔드 플레이트의 후면 상에 배치된다. 그러면 엔드 플레이트의 두께는 전지 셀 앞에 고전압 커넥터를 일체화시키게 충분하다.

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 적어도 하나의 저전압 커넥터가 제1 엔드 플레이트의 전면 상에 배치된다. 그러면 엔드 플레이트의 두께는 전지 셀 앞에 저전압 커넥터를 일체화시키게 충분하다

본 발명에 따른 전지 모듈의 일 실시예에서, 적어도 하나의 저전압 커넥터가 제2 엔드 플레이트의 후면 상에 배치된다. 그러면 엔드 플레이트의 두께는 전지 셀 앞에 저전압 커넥터를 일체화시키게 충분하다.

본 발명의 실시예는 엔드 플레이트의 공간 위 또는 공간 내에 냉각 커넥터와 고전압/저전압 인터페이스의 일체화를 가능하게 하여 기계적 응력이 제1 전지 셀과 마지막 전지 셀의 상부 영역에 고르게 분산시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 적정의 엔드 플레이트의 두께를 유지하여 엔드 플레이트의 굽힘을 줄여 전지 모듈의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있으며, 냉각 커넥터를 위한 별도의 공간을 필요로 하지 않을 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 상세하게 설명함으로써 통상의 기술자에게 특징이 명백해질 것이다:
도 1은 일반적인 전지 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2a는 일반적인 다른 전지 모듈을 도시한 측면도이다.
도 2b는 일반적인 다른 전지 모듈을 도시한 정 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 정 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈을 도시한 측면도이다.

이하, 실시예를 참조하여 상세하게 설명되며, 그 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그 구현 방법에 대하여 설명한다. 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하고 중복되는 설명은 생략한다. 본 명세서에 사용된 용어 “및/또는”은 관련된 열거 항목 중 하나 이상의 임의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명할 때 “할 수 있는”의 사용은 “본 발명의 하나 이상의 실시예”를 의미한다.

비록 “제1” 및 “제2”라는 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되지만, 이들 구성 요소는 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 이 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 발명의 개념 및 이들 달성하는 방법의 특징은 이하 실시예의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면 전체에 있어 동일 인용 부호는 도일 구성 요소를 지칭한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며, 여기서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 예시로서 제공되어 본 개시가 철저하고 완전하며, 본 발명의 측면 및 특징을 당업자에게 완전히 전달할 것이다. 따라서, 본 발명의 측면 및 특징을 완전히 이해하기 위해 당업자에게 필요하지 않는 프로세스, 구성 요소 및 기술은 설명되지 않을 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, 유사한 인용 부호는 첨부된 도면 및 기재된 설명 전체에서 유사한 구성 요소를 나타내므로 그 설명은 반복되지 않을 것이다.

"아래에", "밑에", "하부에", "위에", "상에", "상부에"와 같은 공간적인 표현은 도면에 도시된 바에 따라 일 구성요소 또는 특징을 다른 구성요소 또는 특징과 상대적으로 비교하기 위한 것이다. 한편, 장치의 사용 또는 작동에 따라 구성요소가 또 다른 방향을 갖거나 다양한 공간에 배치될 수 있으므로, 따라서 상기 공간적 표현은 본 발명이 반드시 도시된 바에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치의 방향이 반대로 뒤집힌다면, "아래에", "밑에", 또는 "하부에"로 기술된 일 구성요소는 다른 구성요소에 대해 상대적으로 "위에", "상에", "상부에" 에 배향될 것이다. 따라서, "아래" 및 "위에"와 같은 표현은 위와 아래 방향을 모두를 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 90도나 또 다른 방향으로 회전될 수 있는 등 다양한 방향으로 배치되는 것으로 해석해야 할 것이다.

도면에서, 구성 요소, 층 및 영역의 상대적인 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 각 구성 요소의 크기 또는 두께는 예시적인 목적으로 임의로 도시될 수 있으며, 본 발명의 실시예가 이로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

일 구성 요소 또는 층이 다른 일 구성 요소 또는 층의 "위에", "연결되어" 또는 "결합한" 것으로 표현할 경우, 이는 다른 일 구성 요소 또는 층에 직접 연결될 수 있거나, 구성 요소 사이에 하나 이상의 개재된 또 다른 구성 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 또한, 일 구성 요소 또는 층이 2개의 다른 구성 요소 또는 층 "사이에" 있는 것으로 언급될 때, 2개의 구성 요소 또는 층 사이에 단지 구성 요소 또는 층이 있거나, 적어도 하나 이상의 중간 구성 요소 또는 층이 존재하는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용 된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 있는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥 상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

용어 "포함하다" 또는 "포함하는"은 특성, 영역, 고정된 수, 단계, 프로세스, 요소, 구성 요소 및 이들의 조합을 특정하지만, 다른 특성, 영역, 고정 숫자, 단계, 프로세스, 요소, 구성 요소 및 이들의 조합을 배제하지 않는다. “적어도 하나”와 같은 표현이 구성 요소의 목록 앞에 있을 때, 전체 구성요소 목록을 수식하고 목록의 개별 요소를 수식하지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “실질적으로”, “약” 및 이와 유사한 용어는 정도가 아닌 근사치로 사용되며, 통상의 기술자에 의해 인식될 측정된 또는 계산된 값의 내재적 편차를 설명하고자 하는 것이다. 또한, “실질적으로”라는 용어가 수치를 사용하여 표현될 수 있는 특징과 조합하여 사용되는 경우, “실질적으로”라는 용어는 값을 중심으로 한 값의 ±5 %의 범위를 나타낸다. 더욱이, 본 발명의 실시예를 설명할 때, “할 수 있는”의 사용은 “본 발명의 하나 이상의 실시예”를 의미한다. 여기서, 용어“상부”및 “하부”는 z 축에 따라 정의된다. 가령, 커버는 z 축 상부에 위치하고 그라운드 플레이트는 z 축의 하부에 위치한다.

또한, 명료성을 높이고 간결성을 위해, 전지 셀 및 전지 모듈이라는 표현 대신, 셀 및 모듈이 각기 사용될 수 있다.

다르게 정의되지 않는 한 여기서 사용되는 기술적 및 과학적인 용어를 포함한 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술 및/또는 본 명세서의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해하게 될 것이다.

도 1은 일반전인 전지 모듈을 도시한 사시도이다. 도 1을 참고하면, 통상적인 전지 모듈(100)은 일 방향으로 정렬된 복수의 전지 셀(10)과 이 복수의 전지 셀(10)의 바닥면에 인접하게 제공된 열 교환 부재(110)를 포함한다. 한 쌍의 엔드 플레이트(18)가 복수의 전지 셀(10) 중 최외측에 위치한 양 전지 셀(10)의 넓은 면에 마주하도록 제공되고, 연결 플레이트(19)가 한 쌍의 엔드 플레이트(18)를 서로 연결되도록 구성된다. 이에 따라 복수의 전지 셀(10)을 다 같이 고정된다. 전지 모듈(100)의 양 측면 상에 제공된 체결부(18a)는 볼트(40)에 의해 지지 플레이트(31)에 체결된다. 지지 플레이트(31)는 하우징(30)의 일부이다.

여기서, 각 전지 셀(10)은 각형 또는 직육면체형 셀이며, 셀의 넓은 면이 같이 적층되어 전지 모듈을 형성한다. 더욱이, 각 전지 셀(10)은 전극 조립체와 전해액을 수용하도록 구성된 전지 케이스를 포함한다. 전지 케이스는 캡 조립체(14)에 의해 밀봉된다. 캡 조립체(14)는 다른 극성을 갖는 양극 단자(11)와 음극 단자(12), 및 벤트(13)를 가지고 제공된다. 벤트(13)는 전지 셀(10)의 안전 수단으로 전지 셀(10) 내에서 발생된 가스가 전지 셀(10)의 외부로 배출되도록 하는 통로로서 작용한다. 이웃하는 전지 셀(10)의 양극 단자(11)와 음극 단자(12)는 버스 바(15)를 통해 전기적으로 연결된다. 버스 바(15)는 너트(16) 등에 의해 고정될 수 있다. 이로써 전지 모듈(100)은 하나의 번들로서 복수의 전지 셀(10)을 전기적으로 연결하는 것으로 전원 유닛으로서 사용될 수 있다.

일반적으로 전지 셀(10)은 충전/방전되는 동안 많은 양의 열을 발생시킨다. 이 발생된 열은 전지 셀(10) 내에 축적되며 이로 인해 전지 셀(10)의 열화가 가속화된다. 따라서, 전지 모듈(100)은 전지 셀(10)을 냉각시키기 위해 전지 셀(10)의 바닥면에 인접하여 제공된 열 교환 부재(110)를 더욱 포함한다. 또한, 고무나 다른 탄성 재질로 이루어진 탄성 부재(120)가 지지 플레이트(31)와 열 교환 부재(110) 사이에 개재될 수 있다.

열 교환 부재(110)는 복수의 전지 셀(10)의 바닥면에 대응하는 크기를 가진 냉각 플레이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각 플레이트는 전지 모듈(100)에서 모든 전지 셀(10)의 전체 바닥면에 완전히 중첩될 수 있다. 통상 냉각 플레이트는 냉각액 또는 냉매가 이동할 수 있는 통로를 포함할 수 있다. 냉매는 열 교환 부재(110)의 내부, 즉, 냉각 플레이트의 내부를 순환하면서 전지 셀(10)과의 열 교환을 수행한다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 통로의 입구와 냉매 공급기를 연결하고 통로의 출구와 냉매 배출기를 연결하기 위해, 냉각 커넥터가 엔드 플레이트의 하나 또는 둘 모두에 제공되는 것이 좋다.

도 2a 및 도 2b는 일반적인 전지 모듈(100’)의 다른 전형적인 디자인의 측면도 및 일부 정 단면도이다. 복수의 전지 셀(10a,10b,10c,…)은 전지 셀(10a)을 시작으로 기설정된 방향(X)으로 정렬된다. 전지 셀(10a)은 이하 제1 전지 셀이라 칭한다. 이 제1 전지 셀은 기설된 방향(X)으로 셀(10a,10b,10c,…) 스택을 봤을 때, 스택에서 첫 번째 전지 셀을 의미한다. 제1 전지 셀(10a)에 인접하여 엔드 플레이트(18’, 점선으로 도면에 표시됨)가 배열된다. 전지 셀(10a,10b,10c,…)과 엔드 플레이트(18’) 모두는 직육면체 형상을 갖는다. 전지 셀(10a,10b,10c,…)은 서로 동일하게 형성, 특히 동일한 높이(높이는 Z 방향의 크기로 정의됨)를 보이는 반면, 엔드 플레이트(18’)의 크기는 전지 셀(10a,10b,10c,…)보다 상당히 작다. 엔드 플레이트(18’)의 상측에는 제1 전지 셀(10a)의 단자에 전기적으로 연결되며, 전지 모듈(100’)이 외부 회로에 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 고전압(HV) 접촉 표면(60)이 배치된다.

그런데, 일반적인 전지 모듈(100’)의 디자인 결과에는 제1 전지 셀(10a)의 전면 상부 부분, 즉, 엔드 플레이트(18’)와 마주하는 제1 전지 셀(10a)의 측면이 엔드 플레이트(18’)에 의해 완전히 덮이지 않는 것이 있다. 따라서, 기계적인 응력-전지 셀(10a,10b,10c,…) 내부에서 화학적 프로세스로 인해 일어나는 소위 “셀 스웰링 포스(cell swelling forces)”는 제1 전지 셀(10a)의 전면이 엔드 플레이트(18’)를 가압하도록 한다-은 엔드 플레이트(18’)의 영역에서만 흡수된다. 반면, 제1 전지 셀(10a)의 상부 영역에서는 엔드 플레이트(18’)에 의한 반대 힘이 유효하지 않으므로, 제1 전지 셀(10a)의 상부 부분은 구부러지는 결과가 초래된다. 다시 말해, 전지 모듈(100’)의 적어도 제1 전지 셀(10a)은 사용 중에 비틀어질 확률이 높다. 전지 셀의 이러한 기계적 변형은 열 폭주까지의 오작동을 불러 일으킬 수 있으므로 전체 전지 모듈의 기능을 심각하게 위태롭게 할 수 있다.

다른 단점은 하나 이상의 냉각 커넥터(도면에 도시되지 않음)를 수용하는데 필요한 엔드 플레이트(18’)의 앞의 여분의 공간(70)에 있다. 이는 일반적인 전지 모듈(100’)의 전체 공간을 크게 확장시킨다. 여부의 공간(70)은 에너지 저장과 관련해서는 손실이기 때문에, 전지 모듈을 위한 체적당 높은 레벨의 용량을 달성한다는 목표와는 상반된다.

상기한 설명을 요약하면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 전지 모듈(100’)의 디자인 상태는 제1 전지 셀(10a) 보다 낮은 작은 엔드 플레이트(18’)를 포함한다. 결과적으로 셀 스웰링 포스는 제1 전지 셀의 상부 영역 상(도 2a 및 도2b에 도시되지는 않았지만 엔드 플레이트가 대칭적으로 배열된 경우, 마지막 전지 셀의 상부 영역 상에도)에 높은 기계적 응력을 발생시킨다. 도시되지는 않았지만 더욱이 냉각 커넥터를 위한 추가적인 공간이 필요하다.

도 3 내지 5는 각기 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(200)은 도시한 정 단면도, 평면도 및 측면도이다. 도면을 참고하면, 복수의 전지 셀(10a,10b,10c,…)이 전지 셀(10a)을 시작으로 기설정된 방향(X)으로 정렬된다. 전지 셀(10a)은 이하 제1 전지 셀이라 칭하며, 이 제1 전지 셀(10a)은 기설된 방향(X)으로 셀(10a,10b,10c,…) 스택을 봤을 때, 스택에서 첫 번째 전지 셀을 의미한다. 제1 전지 셀(10a)을 이웃해서 제1 엔드 플레이트(180)가 배열된다. 도 4 및 도 5에서, 제1 엔드 플레이트(180)는 이의 내부 구조를 설명하기 위해 투명한 방식으로 도시되었다.

전지 셀(10a,10b,10c,…)의 스택은 커버 플레이트(230)으로 상부가 덮여지고 측면 플레이트(240a,240b)로 측면이 덮여진다. 제1 엔드 플레이트(180)와 마주하는 측면에 대향하는 측면에서, 전지 셀(10a,10b,10c,…)의 스택은 통상적인 엔드 플레이트 또는 제2 엔드 플레이트(미도시)에 의해 덮일 수 있다. 제2 엔드 플레이트는 도면에 도시되고 아래에서 더욱 상세하게 설명될 제1 엔드 플레이트(180)와 유사하다. 제2 엔드 플레이트는 아래에서 설명된 제1 엔드 플레이트(180)의 버전 중 하나의 버전에 거울 대칭(X 축에 수직한 평면에 대해)된 버전이다.

제1 엔드 플레이트(180)의 높이는 제1 전지 셀(10a)의 전면 높이, 즉, 제1 엔드 플레이트 (180) 마주하는 제1 전지 셀의 측면 높이와 동일하다. 결과적으로, 제1 전지 셀(10a)의 전면은 제1 엔드 플레이트(180)에 의해 완전히 덮인다. 이에 따라 제1 엔드 플레이트(180)의 방향으로 제1 전지 셀(10a)의 전면을 가압하는 힘을 고르게(균일하게) 흡수하거나 완화시킬 수 있다. 반면, 제1 엔드 플레이트(180)로부터 제1 전지 셀(10a)에 가해지는 기계적인 응력은 제1 전지 셀(10a)의 상단으로부터 바닥까지 고르게 분포된다. 따라서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 일반적인 전지 모듈에서 설명된 것처럼 제1 전지 셀(10a)이 벤딩되는 일은 회피된다.

스택에서 정렬된 전지 셀(10a,10b,10c,…)을 더욱 안정화시키기 위해(가령 엔드 플레이트에 의한 커버리지에도 불구하고 전지 셀의 전면 중간 부분에서 전지 셀의 내부 압력으로 인해 발생할 수 있는 제1 전지 셀의 굽힘을 방지하기 위해), 제1 엔드 플레이트(180)의 두께가 확장될 수 있다. 재료를 줄이고 무게가 증가되는 것을 방지하기 위해, 제1 엔드 플레이트(180)는 압출 프로파일(210)(예: 알루미늄 압출 프로파일)로서 제조되는 것이 이점이 있다. 압출 프로파일(210)의 스텝들(단들)(220a, 220b, 220c)은 제1 엔드 플레이트(180) 상에 제1 전지 셀(10a)이 가하는 압력 방향에 대해 평행하게 배열되는 것이 좋다. 즉, 스텝(220a, 220b, 220c)의 가압 방향은 X 축에 대해 평행하다. 이러한 배열은 X 축에 대해 수직한 가압 방향에 비해 압출 프로파일의 굽힘 강성을 증가시킨다.

일반적 기술 가령, 도 2a 및 도 2b에 도시된 전지 모듈(100’)에 비해 제1 엔드 플레이트(180)의 두께는 확장될 수 있으나, 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b)가 제1 엔드 플레이트(180)와 일체화된 본 발명에 따른 전지 모듈(200)의 전체 길이(X 방향으로)는 일반적인 전지 모듈(100’)에 비해 감소할 수 있다. 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b)의 수용은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 압출 프로파일(210) 내의 원통형(도 4에 도시된 바와 같이 단면이 원형인) 컷 아웃(cut-out)에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명에 있어 냉각 커넥터의 수용은 이로써 한정되는 것은 아니고 압출 프로파일에 형성된 보어 홀(bore hole)(미도시)에 의해서도 이루어질 수 있다. 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b)는 압출 프로파일(210)의 컷 아웃이나 보어 홀을 통해 제1 엔드 플레이트(180)와 일체로 구성될 수 있다.

본 실시예에 있어, 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b) 각각은, 종 중심축을 갖는 긴 형상이며, 제1 냉각 커넥터(170a)와 제2 냉각 커넥터(170b) 중 하나는 외부 냉매 공급기와 연결되도록 구성되고, 다른 냉각 커넥터는 외부 냉매 배출기와 연결되도록 구성된다. 제1 냉각 커넥터(170a)는 제1 엔드 플레이트(180)와 일체로 이루어지고, 제1 냉각 커넥터(170a)의 종 중심축은 기설정된 방향(X)에 대해 수직하다.

본 실시예에 있어, 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b)는 고무, 플라스틱(예: PET) 또는 금속을 포함하는 방수 물질로 이루어진 튜브 또는 파이프를 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(200)에 의해 냉각 커넥터를 위한 임의의 여분의 공간(도 2b에 나타낸 인용 부호 70 참조)을 피할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 전지 모듈(200)은 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b)에 대한 개선된 기계적 안정성을 제공한다. 즉, 제1, 2 냉각 커넥터(170a, 170b)는 둘러친 제1 엔드 플레이트(180)에 의해 타격 또는 트러스트와 같은 외부 기계적 충격으로부터 완벽히 보호된다. 이로써 장치의 기능 신뢰성이 더욱 향상된다. 다시 말해, 압출 프로파일(210)의 두께는 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b)를 위한 공간을 제공하고 제1,2 냉각 커넥터(170a, 170b)를 위한 원통형 컷 아웃의 영역에서 강성을 향상시키도록 선택된다.

전지 모듈(200)의 디자인의 다른 유리한 측면은 제1 엔드 플레이트(180)의 전면의 영역 즉, 이웃한 제1 전지 셀(10a)과 마주하는 제1 엔드 플레이트의 측면에 대향하는 제1 엔드 플레이트 측면 영역이 냉각 커넥터에 의해 차지되지 않는 것이며 따라서 일반적으로 냉각 커넥터와 비교할 때 공간을 덜 차지하는 저전압(LV) 또는 고전압(HV) 커넥터 배열하기 위해 사용될 수 있다.

제1 엔드 플레이트(180)가 상기한 압출 프로파일(210)을 포함하는 경우, 압출 프로파일(210)의 여러 스텝(220a, 220b, 220c)이 이용 가능하다. 이는 전지 모듈(200)에서 저전압(LV) 또는 고전압(HV) 커넥터를 수용할 수 있는 즉, 압출 프로파일의 스텝에 저전압(LV) 및/또는 고전압(HV) 커넥터를 배치할 수 있는 다른 가능을 열어 둔다. 이에 따라, 제1 엔드 플레이트(180)의 가장 자리에 근접한 스텝(단)을 사용하는 것이 좋은데, 이는 저전압(LV) 또는 고전압(HV) 커넥터 각각에 용이하게 접근할 수 있기 때문이다. 그러나, 이 목적을 위해 다른 스텝(단)도 사용될 수 있다. 도 3 내지 5를 참조하면, 고전압(HV) 커넥터(50)가 제1 엔드 플레이트(180)에 포함되는 압출 프로파일(210)의 가장 높은(Z축 방향으로) 스텝(220a)에 위치된다. 전지 모듈(200) 내부에서, 고전압(HV) 커넥터(50)는 적합한 커넥터(50’)를 통해 제1 전지 셀(10a)의 단자(미도시)에 전기적으로 연결된다.

압출 프로파일을 사용하면 향상된 안정성을 보이는 엔드 플레이트를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 압출 프로파일에 내재된 빈 공간이 전기 커넥터의 적어도 일부를 수용하는데 사용될 수 있다는 점에서 전기 커넥터를 위한 필요 공간을 더욱 줄일 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10,10a,10b,10c 전지 셀
11, 12 전극 단자
13 벤트
14 캡 조립체
15 버스 바
16 너트
18,18’ 엔드 플레이트
18a 체결부
19 연결부
30 하우징
31 지지 플레이트
40 볼트
50,150 고전압 커넥터
50’ 고전압 커넥터용 커넥터
60 고전압 접촉면
70 냉각 커넥터를 위한 공간
100,100’ 일반적인 전지 모듈
110 열 교환 부재
120 탄성 부재
170a,170b 냉각 커넥터
180 제1 엔드 플레이트
200 전지 모듈
210 압출 프로파일
220a,220b,220c 압출 프로파일의 스텝(단)
230 커버 플레이트
240a, 240b 측면 플레이트

Claims (14)

1. 복수의 전지 셀;
   제1 냉각 커넥터와 제2 냉각 커넥터; 및
   제1 엔드 플레이트와 제2 엔드 플레이트
   를 포함하고,
   상기 복수의 전지 셀 각각은 전면 및 상기 전면에 평행한 후면을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀 각각의 전면 및 후면이 기설된 방향에 대해 수직하도록 상기 기설정된 방향을 따라 정렬되며, 임의의 2개의 인접 전지 셀에 대해 상기 기설정된 방향으로 볼 때, 각각의 후속 전지 셀은 각각의 선행 전지 셀의 후면에 대해 전면이 마주하도록 하며,
   상기 제1 엔드 플레이트는 전면과 상기 제1 엔드 플레이트의 전면에 평행한 후면을 가지며, 상기 제1 엔드 플레이트의 전면 및 후면이 상기 기설정된 방향에 대해 수직하도록 정렬되며, 상기 기설정된 방향으로 볼 때, 상기 제1 엔드 플레이트의 후면이 상기 복수의 전지 셀 중 제1 전지 셀의 전면과 마주하며,
   상기 냉각 커넥터 각각은, 종 중심축을 갖는 긴 형상이며, 상기 제1 냉각 커넥터와 상기 제2 냉각 커넥터 중 하나는 외부 냉매 공급기와 연결되도록 구성되고, 다른 냉각 커넥터는 외부 냉매 배출기와 연결되도록 구성되며,
   상기 제1 냉각 커넥터는 상기 제1 엔드 플레이트와 일체로 이루어지고 그리고,
   상기 제1 냉각 커넥터의 종 중심축은 상기 기설정된 방향에 대해 수직한, 전지 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 엔드 플레이트는 전면과 상기 제2 엔드 플레이트의 전면에 평행한 후면을 가지며, 상기 제2 엔드 플레이트의 전면 및 후면이 상기 기설정된 방향에 대해 수직하도록 정렬되며, 상기 기설정된 방향으로 볼 때, 상기 제2 엔드 플레이트의 전면이 마지막 전지 셀의 후면과 마주하는, 전지 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 냉각 커넥터는 상기 제1 엔드 플레이트와 일체이고, 상기 제2 냉각 커넥터의 종 중심축은 상기 기설정된 방향에 대해 수직한, 전지 모듈.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 냉각 커넥터는 상기 제2 엔드 플레이트와 일체이고, 상기 제2 냉각 커넥터의 종 중심축은 상기 기설정된 방향에 대해 수직한, 전지 모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1,2 냉각 커넥터 각각은 상기 제1,2 엔드 플레이트의 보어 홀 또는 컷 아웃에 의해 상기 제1,2 엔드 플레이트와 일체화된, 전지 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1,2 냉각 커넥터 각각은 제1,2 엔드 플레이트의 보어 홀 또는 컷 아웃에 배열되어 상기 제1,2 엔드 플레이트와 일체화되며, 고무, 플라스틱 또는 금속을 포함하는 방수 물질로 이루어진 튜브 또는 파이프를 포함하는, 전지 모듈.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 엔드 플레이트의 전면과 후면 사이의 거리에 의해 정의되는 상기 제1 엔드 플레이트의 두께는 32mm 내지 40mm이며,
   상기 제2 엔드 플레이트의 전면과 후면 사이의 거리에 의해 정의되는 상기 제2 엔드 플레이트의 두께는 20mm 내지 40mm인, 전지 모듈.
8. 제2항에 있어서,
   상기 기설정된 방향으로 정의되는 제1 방향, 상기 제1 방향에 수직한 방향으로 정의되는 제2 방향 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 대해 수직한 방향으로 정의되는 제3 방향으로 할 때,
   상기 복수의 전지 셀 각각은 상기 제1 방향에 대해 평행한 제1 가장 자리, 상기 제2 방향에 대해 평행한 제2 가장 자리 및 상기 제3 방향에 대해 평행한 제3 가장 자리를 포함하는 직육면체 형상을 가지며,
   상기 제1 엔드 플레이트는 상기 제1 방향에 대해 평행한 제1 가장 자리, 상기 제2 방향에 대해 평행한 제2 가장 자리 및 상기 제3 방향에 대해 평행한 제3 가장 자리를 포함하는 직육면체 형상을 가지고,
   상기 제2 엔드 플레이트는 상기 제1 방향에 대해 평행한 제1 가장 자리, 상기 제2 방향에 대해 평행한 제2 가장 자리 및 상기 제3 방향에 대해 평행한 제3 가장 자리를 포함하는 직육면체 형상을 가진, 전지 모듈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 전지 셀 각각의 높이 및 상기 제1,2 엔드 플레이트의 높이는 상기 제2 방향을 따른 각각의 길이로 정의되며,
   상기 제1 엔드 플레이트의 높이는 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 제1 전지 셀의 높이와 동일하며,
   상기 제2 엔드 플레이트의 높이는 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 마지막 셀의 높이와 동일한, 전지 모듈.
10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 각각의 폭 및 상기 제1,2 엔드 플레이트의 폭은 상기 제3 방향을 따른 각각의 길이로 정의되며,
    상기 제1 엔드 플레이트의 폭은 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 제1 전지 셀의 폭과 동일하며,
    상기 제2 엔드 플레이트의 폭은 상기 제1 방향으로 볼 때, 상기 마지막 전지 셀의 폭과 동일한, 전지 모듈.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔드 플레이트는 제1 압출 프로파일을 포함하며,
    상기 제1 압출 프로파일의 가압 방향은 상기 제1 엔드 플레이트의 후면에 수직하며,
    상기 제2 엔드 플레이트는 제2 압출 프로파일을 포함하며,
    상기 제2 압출 프로파일의 가압 방향은 상기 제2 엔드 플레이트의 전면에 수직한, 전지 모듈.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 고전압 커넥터가 배치되며,
    상기 제2 압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 고전압 커넥터가 배치되는, 전지 모듈.
13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 저전압 커넥터가 배치되며,
    상기 제2 압출 프로파일의 적어도 하나의 스텝 상에 적어도 하나의 저전압 커넥터가 배치되는, 전지 모듈.
14. 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 저전압 커넥터가 상기 제1 엔드 플레이트의 전면 상에 배치되고, 적어도 하나의 저전압 커넥터가 상기 제2 엔드 플레이트의 후면 상에 배치된, 전지 모듈.

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