KR20210144119A - 배터리 모듈 - Google Patents

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KR20210144119A
KR20210144119A KR1020200060965A KR20200060965A KR20210144119A KR 20210144119 A KR20210144119 A KR 20210144119A KR 1020200060965 A KR1020200060965 A KR 1020200060965A KR 20200060965 A KR20200060965 A KR 20200060965A KR 20210144119 A KR20210144119 A KR 20210144119A
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이계민
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에스케이이노베이션 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈은 복수의 이차전지셀, 내부에 밀폐공간부가 형성되며, 상기 밀폐공간부에 복수의 상기 이차전지셀이 수용되는 하우징부재 및 상기 하우징부재와 연결되며, 상기 밀폐공간부에 내압액체를 충전하되, 상기 내압액체의 공급량을 조정하여 상기 하우징부재 내부의 압력을 조정하는 면압조정유닛을 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기, 전기자동차 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지셀의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지셀은 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다.
이러한 이차전지셀은 이차전지의 주요 구성물인 양극, 음극, 분리막 및 전해액 등의 전극조립체 및 이를 보호하는 다층 외장재(Laminated Film Case)의 셀바디부재를 포함한다.
또한 상기 이차전지셀 복수 개를 장착하여 배터리 모듈로 전기자동차 등에 설치되기도 한다.
그런데 이러한 전극조립체는 충전 및 방전의 과정을 거치면서 발열이 발생하게 되는데, 이러한 발열에 의한 온도 상승은 이차전지셀의 성능을 저하시키게 된다.
또한, 이러한 이차전지셀의 온도 상승과 같은 배터리 모듈의 내부적인 요인으로 어느 하나의 이차전지셀이 폭발하거나, 외부적인 충격에 의해서 어느 하나의 이차전지셀이 폭발하는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 이차전지셀은 충전 및 방전의 과정을 거치면서 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생한다. 종래에는 이차전지셀들 사이, 이차전지셀과 하우징부재 사이에 갭필러나 완충패드와 같은 탄성부재를 구비시켜 배터리 셀의 스웰링시에 발생하는 공간에 대하여 이차전지셀을 지지하고, 보호하는 역할을 하게 된다.
그런데, 이러한 탄성부재를 사용하게 되면, 이차전지셀들은 탄성부재로부터 외압을 받게 되고, 탄성부재에 의해 이차전지셀이 받는 면압의 제어가 곤란해지는 한계가 있다. 또한, 종래에는 이차전지셀이 받는 면압의 측정이 어려워 더욱 이차전지셀의 면압 제어가 곤란한 문제가 있었다.
그리고, 상기 탄성부재를 사용함에 의해서, 탄성부재의 내구성에 의존하여 배터리 모듈의 수명이 단축될 수 있고, 탄성부재를 이차전지셀과 양면테이프 등으로 접착시킴에 의해서, 이차전지셀의 탈거가 곤란해지는 한계도 있다.
또한, 종래의 배터리 모듈은 그 내부의 온도를 정확히 측정하는 것이 어려워, 온도 상승 또는 하강에 대한 제어가 곤란한 문제가 있었다.
따라서, 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위해서, 배터리 모듈에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명은 이차전지셀에 작용하는 면압을 조정할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은 이차전지셀에 작용하는 면압을 정확히 측정하여 조정할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈은 복수의 이차전지셀, 내부에 밀폐공간부가 형성되며, 상기 밀폐공간부에 복수의 상기 이차전지셀이 수용되는 하우징부재 및 상기 하우징부재와 연결되며, 상기 밀폐공간부에 내압액체를 충전하되, 상기 내압액체의 공급량을 조정하여 상기 하우징부재 내부의 압력을 조정하는 면압조정유닛을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압조정유닛은, 상기 내압액체가 저장되는 액저장부 및 상기 액저장부와 상기 하우징부재를 연결하는 이송관에 구비되며, 상기 하우징부재와 상기 액저장부 사이에서 상기 내압액체의 유동을 조정하는 조정펌프부를 포함할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압조정유닛은, 상기 밀폐공간부에 구비되고, 상기 밀폐공간부 내부의 압력을 측정하는 압력센싱부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 압력센싱부는, 상기 조정펌프부와 전기적으로 연결되며, 측정된 상기 밀폐공간부 내부의 압력에 따라 상기 조정펌프의 구동을 조정하여, 상기 이차전지셀이 받는 면압을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압조정유닛은, 상기 밀폐공간부에 구비되고, 상기 밀폐공간부 내부의 온도를 측정하는 온도센싱부를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 온도센싱부는, 상기 조정펌프부와 전기적으로 연결되며, 측정된 상기 밀폐공간부 내부의 온도에 따라 상기 조정펌프의 구동을 조정하여, 상기 액저장부에 저장된 내압액체와 상기 하우징부재에 충전된 내압액체의 순환을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 하우징부재는, 라운드진 형태로 모서리부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 모서리부는, 곡률반경이 적어도 1.5mm보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 하우징부재는, 외면을 가로지르는 방향으로 연속되게 형성된 형상유지부가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체는, 절연 내구력이 적어도 20kV보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체는, 끓는점이 적어도 48℃보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체는, 불연성 소재인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀에 작용하는 면압을 조정할 수 있는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀에 작용하는 면압을 정확히 측정하여 조정할 수 있는 효과가 있다.
더하여, 본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀과 종래의 탄성부재를 고정하기 위한 접착이 불필요하여, 이차전지셀의 탈착이 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 배터리 모듈은 그 내부의 온도를 정확히 측정할 수 있고, 온도의 제어가 가능한 이점이 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 배터리 모듈을 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 모듈에 압력센싱부, 온도센싱부가 더 부가된 실시예를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징부재의 모서리부를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징부재의 외면을 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 이차전지셀(10)에 작용하는 면압을 조정할 수 있으며, 이는 이차전지셀(10)에 작용하는 면압을 정확히 측정하여 상기 이차전지셀(10)에 작용하는 면압을 정확히 조정할 수 있는 내용을 포함할 수 있다.
더하여, 본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀(10)과 종래의 탄성부재를 고정하기 위한 접착이 불필요하여, 이차전지셀(10)의 탈착이 용이하고, 또한 배터리 모듈 내부의 온도를 정확히 측정할 수 있고, 배터리 모듈 내부의 온도를 제어할 수도 있다.
여기서, 배터리 모듈은 복수의 이차전지셀을 수용하는 종래의 배터리 팩, 배터리 모듈 등을 포함하는 것으로 정의한다.
구체적으로 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 배터리 모듈을 도시한 정면도로서, 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H)에 내압액체(L)가 채워지기 전의 상태를 도시한 것이다.
상기 도면에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈은 복수의 이차전지셀(10), 내부에 밀폐공간부(H)가 형성되며, 상기 밀폐공간부(H)에 복수의 상기 이차전지셀(10)이 수용되는 하우징부재(20) 및 상기 하우징부재(20)와 연결되며, 상기 밀폐공간부(H)에 내압액체(L)를 충전하되, 상기 내압액체(L)의 공급량을 조정하여 상기 하우징부재(20) 내부의 압력을 조정하는 면압조정유닛(30)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 배터리 모듈은 이차전지셀(10) 사이에 내압액체(L)를 충전하고, 이러한 내압액체(L)의 공급량을 조정하여, 상기 이차전지셀(10)이 구비되는 상기 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H)에서의 압력을 조정할 수 있게 된다. 이에 따라 상기 내압액체(L)와 접하는 상기 이차전지셀(10)이 받는 면압도 조정할 수 있게 된다.
여기서, 상기 이차전지셀(10)은 전극조립체 및 상기 전극조립체를 감싸는 셀바디부재를 포함할 수 있다.
상기 전극조립체는 실질적으로 전해액을 포함하여 함께 상기 셀바디부재에 수납되어 사용된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate) 등과 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4 등과 같은 리튬염을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
그리고, 상기 셀바디부재는 상기 전극조립체를 보호하며, 상기 전해액을 수용하는 구성으로, 일례로, 상기 셀바디부재는 파우치형 부재 또는 캔형 부재로 구비될 수 있다. 여기서, 파우치형 부재는 상기 전극조립체를 3면에서 실링하여 수용하는 형태로서, 주로 하면부인 일면부를 제외한 상면부 및 양측면부의 3면을 내부에 상기 전극조립체가 수용된 상태에서 포개어 접합하여 실링하게 구성되는 부재이다. 그리고, 상기 캔형 부재는 상기 전극조립체를 1면에서 실링하여 수용하는 형태로서, 주로 하면부 및 양측면부인 세개 면을 제외한 상면부의 1면을 내부에 상기 전극조립체가 수용된 상태에서 포개어 접합하여 실링하게 구성되는 부재이다.
다만, 이러한 파우치형 이차전지셀(10), 캔형 이차전지셀(10)은 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(10)의 일례일 뿐이고, 본 발명의 배터리 모듈에 수용되는 이차전지셀(10)이 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
상기 하우징부재(20)는, 복수의 상기 이차전지셀(10)이 수용되는 배터리 모듈의 바디 역할을 하게 된다.
즉, 상기 하우징부재(20)는 복수의 이차전지가 설치되는 구성으로 상기 이차전지를 보호하면서도 상기 이차전지가 발생한 전기 에너지를 외부로 전달하거나, 외부에서 전기 에너지를 상기 이차전지로 전달하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 하우징부재(20)는 상기 복수의 이차전지셀(10)을 수용하는 바닥부재, 측벽부재 등으로 구성될 수 있다.
즉, 상기 하우징부재(20)는 상기 이차전지셀(10)의 하단부에 배치되는 바닥부재 및 상기 바닥부재의 모서리에 구비되는 측벽부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바닥부재는 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 열을 외부의 히트싱크로 전달하여 냉각시키게 구성될 수도 있다.
또한, 상기 하우징부재(20)의 측부를 형성하는 측벽부재도 상기 이차전지셀(10)에서 발생한 열을 외부로 배출할 수도 있다.
상기 하우징부재(20)는 상기 측벽부재의 상단에 구비되는 커버부재를 포함하여 상기 이차전지의 상단부를 보호하게 구성될 수 있다. 또한 상기 하우징부재(20)는 상기 측벽부재와 이웃한 전방부재, 후방부재를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 복수의 이차전지셀(10)을 감싸는 형태로 밀폐공간부(H)를 형성하게 구성될 수 있다.
그밖에 상기 하우징부재(20)에는 상기 이차전지를 외부와 전기적으로 연결하는 버스바부재 등의 부가 구성이 구비될 수도 있다.
더하여, 상기 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H)에는 상기 면압조정유닛(30)에서 공급되는 내압액체(L)에 의해서 충진될 수 있다.
그리고, 상기 하우징부재(20)는 상기 내압액체(L)의 의한 압력 상승시에 형상이 변형되지 않도록, 모서리부(21)가 라운드 형태로 구비될 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
또한, 상기 하우징부재(20)는 외면에 형상유지부(22)가 형성되여, 상기 내압액체(L)의 의한 압력 상승시에 형상이 변형되지 않도록 구비될 수도 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
그리고, 상기 하우징부재(20)는 수용되는 상기 이차전지셀(10)을 지지하기 위해서, 셀지지부(23)가 더 구비될 수 있다.
상기 셀지지부(23)는 상기 이차전지셀(10)의 단부에 접하게 돌출된 형태로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 셀지지부(23)는 상기 내압액체(L)가 자유롭게 이동될 수 있도록, 관통되는 연통홀이 두께 방향으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 셀지지부(23)는 상기 내압액체(L)가 자유롭게 이동될 수 있도록, 상기 하우징부재(20)의 폭 보다 작은 폭으로 복수 개가 구비될 수도 있다. 즉, 상기 내압액체(L)의 이동 경로를 확보하게 구비시키는 것이다.
상기 면압조정유닛(30)은, 상기 하우징부재(20)로 충진되는 상기 내압액체(L)의 공급량을 조정하여, 상기 하우징부재(20)의 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력을 조정하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 면압조정유닛(30)은 상기 하우징부재(20)와 연결될 수 있고, 구체적으로 액저장부(31), 조정펌프부(32) 등을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압조정유닛(30)은, 상기 내압액체(L)가 저장되는 액저장부(31) 및 상기 액저장부(31)와 상기 하우징부재(20)를 연결하는 이송관(33)에 구비되며, 상기 하우징부재(20)와 상기 액저장부(31) 사이에서 상기 내압액체(L)의 유동을 조정하는 조정펌프부(32)를 포함할 수 있다.
상기 액저장부(31)는 상기 내압액체(L)가 저장되는 구성으로, 상기 조정펌프부(32)에 의해서 하우징부재(20)로 내압액체(L)를 공급할 수 있게 된다.
더하여, 상기 액저장부(31)는 상기 하우징부재(20) 내부의 온도보다 비교적 저온의 외부와 접하게 구비되거나, 별도의 히트싱크 등에 의해서, 상기 하우징부재(20) 내부의 온도보다 저온으로 상기 내압액체(L)를 보관하게 구성될 수도 있다. 이에 의하면, 후술할 온도센싱부(35)에서 측정한 상기 하우징부재(20) 내부의 온도에 따라 상기 하우징부재(20)와 내압액체(L)를 교환하여, 상기 하우징부재(20) 내부의 온도를 비교적 저온으로 형성할 수도 있다.
또는, 상기 액저장부(31)는 상기 하우징부재(20) 내부의 온도보다 비교적 고온의 외부와 접하게 구비되거나, 별도의 히터 등에 의해서, 상기 하우징부재(20) 내부의 온도보다 고온으로 상기 내압액체(L)를 보관하게 구성될 수도 있다. 이에 의하면, 후술할 온도센싱부(35)에서 측정한 상기 하우징부재(20) 내부의 온도에 따라 상기 하우징부재(20)와 내압액체(L)를 교환하여, 상기 하우징부재(20) 내부의 온도를 비교적 고온으로 형성할 수도 있다.
상기 조정펌프부(32)는, 상기 액저장부(31) 내부에 저장된 내압액체(L)를 상기 하우징부재(20)로 공급하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 조정펌프부(32)는 상기 액저장부(31)와 상기 하우징부재(20)를 연결하는 이송관(33)에 구비될 수 있다.
이와 같이, 상기 조정펌프부(32)는 상기 액저장부(31)에서 상기 하우징부재(20)로 상기 내압액체(L)의 공급량을 조정함에 의해서, 상기 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H) 내부의 압력을 조정할 수 있게 된다.
즉, 상기 조정펌프부(32)가 상기 액저장부(31)에서 상기 하우징부재(20)로 상기 내압액체(L)를 공급하게 구동되는 경우에는, 상기 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H) 내부에 충진되는 내압액체(L)의 양이 증가하기 때문에, 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력이 증가하게 된다. 이에 따라 상기 밀폐공간부(H) 내부에 수용되는 상기 이차전지셀(10)의 면압도 동일하게 증가하게 된다.
반대로, 상기 조정펌프부(32)가 상기 하우징부재(20)에서 상기 액저장부(31)로 상기 내압액체(L)를 전달하게 역으로 구동되는 경우에는, 상기 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H) 내부에 충진되는 내압액체(L)의 양이 감소하기 때문에, 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력이 감소하게 된다. 이에 따라 상기 밀폐공간부(H) 내부에 수용되는 상기 이차전지셀(10)의 면압도 동일하게 감소하게 된다.
이와 같이, 상기 조정펌프부(32)가 상기 내압액체(L)를 상기 밀폐공간부(H)로 공급하는 양을 조정함으로서, 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력을 조정할 수 있게 되며, 동시에 상기 이차전지셀(10)이 받는 면압도 조정할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 밀폐공간부(H) 내부에는 상기 이차전지셀(10)과 접하는 내압액체(L)가 채워져 있기 때문에, 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력은 상기 이차전지셀(10)이 받는 면압과 동일하게 된다.
그리고, 상기 이송관(33)은 상기 액저장부(31)와 상기 하우징부재(20) 사이에 구비된다. 여기서, 상기 하우징부재(20)와 연결되는 상기 이송관(33)의 일단부는 상기 하우징부재(20)의 내부 방향으로 더 연장되게 구비될 수 있다. 이에 의해서, 상기 하우징부재(20) 내부에 수용되는 상기 이차전지셀(10)의 일부를 지지할 수도 있다.
또한 상기 이송관(33)은 상기 액저장부(31)와 상기 하우징부재(20) 사이에서 상기 내압액체(L)가 이동될 수 있도록, 파이프 형태로 구비될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 내압액체(L)가 이동될 수 있는 형태라면, 본 발명의 이송관(33)일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체(L)는, 절연 내구력(Dielectric strength)이 적어도 20kV보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
이는 상기 이차전지셀(10)에서 발생하는 전기에너지가 상기 내압액체(L)를 통하여 외부로 방전되는 문제를 방지하기 위한 것이다.
즉, 상기 내압액체(L)는 상기 이차전지셀(10)에서 발생시키는 전압에 대한 절연 성능을 확보할 수 있는 최소의 절연 내구력보다는 크게 구비되는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체(L)는, 끓는점이 적어도 48℃보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
이는 상기 이차전지셀(10)이 충전 및 방전 과정을 거치면서 발생한 열에 의해서 상기 내압액체(L)가 상변화됨에 따라 발생되는 제어할 수 없는 내압 상승을 방지하기 위한 것이다.
즉, 상기 내압액체(L)는 상기 이차전지셀(10)에서 발생하는 열을 흡수하게 되는데, 이에 따라 상기 내압액체(L)도 온도가 상승하여 끓는점 이상으로 가열되면 액체에서 기체로 상변화되면서 부피가 갑자기 증가하게 된다. 이에 의해서 상기 하우징부재(20) 내부는 압력이 갑자기 증가하게 되어 압력을 제어할 수 없게 된다.
따라서 본 발명은 끓는점이 상기 이차전지셀(10)에서 발생하는 최대 온도보다 높은 소재로 내압액체(L)의 소재를 한정하여, 이와 같은 문제를 방지할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체(L)는, 불연성(non-flammable) 소재인 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 의해서, 상기 이차전지셀(10)의 충전 및 방전 과정에서 발생한 열에 의해서 이차전지셀(10)에서 발화되거나 폭발 후에 이웃하는 다른 이차전지셀(10)이 연쇄적으로 발화 또는 폭발하는 문제를 방지할 수 있게 된다.
즉, 어느 하나의 이차전지셀(10)이 발화 또는 폭발되더라도, 상기 내압액체(L)가 화염 또는 열을 차단하여, 이웃하는 다른 이차전지셀(10)이 연쇄적으로 발화 또는 폭발하는 문제를 방지할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체(L)는, 밀도가 적어도 1.4g/㎤보다 큰 소재로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 내압액체(L)는, 알루미늄, 구리, 플라스틱, 폴리우레탄 등과 상호 영향 없는 소재로 구비될 수 있다.
이는 상기 이차전지셀(10), 하우징부재(20) 등의 소재가 알루미늄, 구리, 플라스틱, 폴리우레탄 등의 소재로 형성될 수 있는데, 이와 같은 소재와 상기 내압액체(L)가 부식 등의 상호 영향을 끼치게 되면 목적한 성능을 발휘할 수 없기 때문이다.
도 2는 본 발명의 배터리 모듈에 압력센싱부(34), 온도센싱부(35)가 더 부가된 실시예를 도시한 정면도로서, 상기 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H)에 내압액체(L)가 채워진 상태를 도시한 것이다.
상기 도면에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압조정유닛(30)은, 상기 밀폐공간부(H)에 구비되고, 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력을 측정하는 압력센싱부(34)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압력센싱부(34)는 상기 밀폐공간부(H)에 충진된 상기 내압액체(L)의 압력을 측정하게 된다.
그리고, 내압액체(L)는 상기 밀폐공간부(H)에 수용된 상기 이차전지셀(10)과도 접하게 되므로, 상기 압력센싱부(34)가 측정하는 압력은 상기 이차전지셀(10)이 받는 면압과 동일하다.
따라서, 상기 압력센싱부(34)가 측정한 압력을 토대로 상기 조정펌프부(32)를 제어하여 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력을 조정하게 되면, 상기 이차전지셀(10)이 받는 면압도 조정되게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 압력센싱부(34)는, 상기 조정펌프부(32)와 전기적으로 연결되며, 측정된 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력에 따라 상기 조정펌프의 구동을 조정하여, 상기 이차전지셀(10)이 받는 면압을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 압력센싱부(34)는 상기 밀폐공간부(H)에 단일하게 구비될 수도 있으나, 각 부분마다 구비되어 복수의 지점에서 압력을 측정하게 구비될 수도 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 면압조정유닛(30)은, 상기 밀폐공간부(H)에 구비되고, 상기 밀폐공간부(H) 내부의 온도를 측정하는 온도센싱부(35)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 온도센싱부(35)는 상기 내압액체(L)의 온도를 측정하게 되는데, 상기 내압액체(L)는 상기 밀폐공간부(H)에 충진되어 있으므로, 결과적으로 상기 밀폐공간부(H) 내부의 온도를 측정하게 되는 것이다.
그리고, 내압액체(L)는 상기 밀폐공간부(H)에 수용된 상기 이차전지셀(10)과도 접하게 되므로, 상기 내압액체(L)와 상기 이차전지셀(10)이 열평형이 이루어진 경우에는, 상기 온도센싱부(35)가 측정하는 온도는 상기 이차전지셀(10)의 온도와 동일하게 된다.
또한 상기 온도센싱부(35)는 상기 밀폐공간부(H)에 단일하게 구비될 수도 있으나, 각 부분마다 구비되어 복수의 지점에서 온도를 측정하게 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 온도센싱부(35)는 감지한 상기 밀폐공간부(H) 내부 온도를 토대로 상기 조정펌프부(32)를 제어하여 상기 밀폐공간부(H) 내부의 온도를 조정할 수도 있다.
즉, 상기 하우징부재(20)의 밀폐공간부(H)는 상기 액저장부(31)의 내압액체(L)가 충진되거나 상기 액저장부(31)로 내압액체(L)를 배출하게 되는데, 이때 상기 액저장부(31)에 저장된 내압액체(L)와 상기 밀폐공간부(H)에 충진된 내압액체(L)의 온도 차이를 이용하여, 상기 밀폐공간부(H)의 온도를 조정할 수 있는 것이다.
먼저, 상기 밀폐공간부(H)의 온도를 저온으로 형성하는 경우는, 상기 액저장부(31)에 저장된 내압액체(L)가 외기와 접촉하거나 히트싱크 등과 접촉되게 구비되어 상기 밀폐공간부(H)에 충진된 내압액체(L)보다 비교적 저온인 경우이다. 이 경우에 상기 조정펌프부(32)를 구동하여, 상기 액저장부(31)의 비교적 저온의 내압액체(L)를 상기 밀폐공간부(H)로 공급하여, 상기 밀폐공간부(H)의 온도를 낮출 수 있게 된다.
반대로, 상기 밀폐공간부(H)의 온도를 고온으로 형성하는 경우는, 상기 액저장부(31)에 저장된 내압액체(L)가 히터 등과 접촉되게 구비되어 상기 밀폐공간부(H)에 충진된 내압액체(L)보다 비교적 고온인 경우이다. 이 경우에 상기 조정펌프부(32)를 구동하여, 상기 액저장부(31)의 비교적 고온의 내압액체(L)를 상기 밀폐공간부(H)로 공급하여, 상기 밀폐공간부(H)의 온도를 낮출 수 있게 된다.
이때, 상기 조정펌프부(32)는 상기 액저장부(31)에 저장된 내압액체(L)를 상기 밀폐공간부(H)에 공급하면서도, 상기 밀폐공간부(H)에 충진된 내압액체(L)는 상기 액저장부(31)로 배출함으로서, 상기 밀폐공간부(H) 내부의 압력은 유지할 수 있게 내압액체(L)를 순환하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 온도센싱부(35)는, 상기 조정펌프부(32)와 전기적으로 연결되며, 측정된 상기 밀폐공간부(H) 내부의 온도에 따라 상기 조정펌프의 구동을 조정하여, 상기 액저장부(31)에 저장된 내압액체(L)와 상기 하우징부재(20)에 충전된 내압액체(L)의 순환을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징부재(20)의 모서리부(21)를 도시한 정면도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 하우징부재(20)는, 라운드진 형태로 모서리부(21)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 상기 모서리부(21)를 라운드진 형태로 형성하는 것은, 상기 내압액체(L)의 공급량이 증가하여 압력이 증가하는 경우에, 상기 모서리부(21)의 변형에 의한 압력 제어의 신뢰도가 저하되는 문제를 방지하기 위한 것이다.
즉, 상기 모서리부(21)는 라운드진 형태로 구비됨에 의해서, 상기 내압액체(L) 의해 상기 밀폐공간부(H)의 압력이 증가하더라도 형태가 변형되지 않을 수 있는 것이다.
이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 모서리부(21)는, 곡률반경(R)이 적어도 1.5mm보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 모서리부(21)의 곡률반경(R)이 1.5mm보다 작게 되면 상기 내압액체(L) 의해 상기 밀폐공간부(H)의 압력이 증가하는 경우에 형태가 변형될 수 있기 때문에, 상기 모서리부(21)의 곡률반경(R)을 1.5mm보다 크게 제시한 것이다.
도 4는 본 발명의 배터리 모듈에서 하우징부재(20)의 외면을 도시한 사시도로서, 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 상기 하우징부재(20)는, 외면을 가로지르는 방향으로 연속되게 형성된 형상유지부(22)가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 상기 하우징부재(20)의 외면에 상기 형상유지부(22)를 더 구비한 것은, 상기 내압액체(L)의 공급량이 증가하여 압력이 증가하는 경우에, 상기 하우징부재(20)의 변형에 의한 압력 제어의 신뢰도가 저하되는 문제를 방지하기 위한 것이다.
즉, 상기 하우징부재(20)의 외면에 상기 형상유지부(22)가 돌출된 형태로 연속되게 가로지는 방향으로 형성됨에 의해서, 상기 내압액체(L) 의해 상기 밀폐공간부(H)의 압력이 증가하더라도 형태가 변형되지 않을 수 있는 것이다.
일례로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 형상유지부(22)는 상기 하우징부재(20)의 일면의 대각선 방향으로 연속되게 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 이차전지셀 20: 하우징부재
21: 모서리부 22: 형상유지부
23: 셀지지부 30: 면압조정유닛
31: 액저장부 32: 조정펌프부
33: 이송관 34: 압력센싱부
35: 온도센싱부

Claims (12)

  1. 복수의 이차전지셀;
    내부에 밀폐공간부가 형성되며, 상기 밀폐공간부에 복수의 상기 이차전지셀이 수용되는 하우징부재; 및
    상기 하우징부재와 연결되며, 상기 밀폐공간부에 내압액체를 충전하되, 상기 내압액체의 공급량을 조정하여 상기 하우징부재 내부의 압력을 조정하는 면압조정유닛;
    을 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면압조정유닛은,
    상기 내압액체가 저장되는 액저장부; 및
    상기 액저장부와 상기 하우징부재를 연결하는 이송관에 구비되며, 상기 하우징부재와 상기 액저장부 사이에서 상기 내압액체의 유동을 조정하는 조정펌프부;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 면압조정유닛은,
    상기 밀폐공간부에 구비되고, 상기 밀폐공간부 내부의 압력을 측정하는 압력센싱부;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압력센싱부는, 상기 조정펌프부와 전기적으로 연결되며, 측정된 상기 밀폐공간부 내부의 압력에 따라 상기 조정펌프의 구동을 조정하여, 상기 이차전지셀이 받는 면압을 조정하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 면압조정유닛은,
    상기 밀폐공간부에 구비되고, 상기 밀폐공간부 내부의 온도를 측정하는 온도센싱부;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도센싱부는, 상기 조정펌프부와 전기적으로 연결되며, 측정된 상기 밀폐공간부 내부의 온도에 따라 상기 조정펌프의 구동을 조정하여, 상기 액저장부에 저장된 내압액체와 상기 하우징부재에 충전된 내압액체의 순환을 조정하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부재는, 라운드진 형태로 모서리부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모서리부는, 곡률반경이 적어도 1.5mm보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부재는, 외면을 가로지르는 방향으로 연속되게 형성된 형상유지부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내압액체는, 절연 내구력이 적어도 20kV보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 내압액체는, 끓는점이 적어도 48℃보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 내압액체는, 불연성 소재인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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