KR20220100423A - 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

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Abstract

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀들이 적층되는 배터리 셀 적층체; 배터리 셀 적층체가 수납되는 케이스; 배터리 셀 적층체들 사이에 배치되고 복수의 구멍들이 형성된 공기순환덕트; 공기순환덕트의 일측에 결합된 배기팬을 포함하며, 공기순환덕트의 구멍들은 크기가 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기대 수명을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이차 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다. 그리고, 다양한 종류의 이차 전지는 배터리 셀을 보호할 수 있는 케이스가 구비되며, 복수의 배터리 셀들이 적층되어 케이스에 인입된 배터리 모듈과, 복수의 배터리 모듈들이 포함된 배터리 팩을 포함한다.
배터리 셀들은 도전체인 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 일반적으로 양극 전극 리드는 알루미늄 재질로 제작되고, 음극 전극 리드는 구리 재질로 제작되며, 버스바 역시 구리 재질로 제작된다.
배터리 모듈에 구비된 배터리 셀들을 계속적으로 사용하면 배터리 셀들로부터 열이 발생하므로 배터리 셀들은 다양한 방식으로 냉각된다. 예를 들어, 배기팬이 설치되고 배기팬에 의해 공기가 이동하면서 배터리 셀들을 냉각하도록 마련될 수 있다.
하지만, 종래 배기팬에 결합된 덕트의 길이가 길어지는 경우 배기팬으로부터 멀리 떨어진 부분에 위치한 배터리 셀들은 배기팬으로부터 가까운 부분에 위치한 배터리 셀들에 비해 냉각이 잘되지 않으므로, 배터리 셀들의 수명이 달라져 배터리 모듈의 수명을 저해하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 공개번호 제10-2013-0084722호(공개일자:2013년07월26일)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배터리 셀들의 위치에 관계없이 균일한 냉각을 통해 배터리 셀들간의 온도 차이를 최소화하여 기대 수명을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀들이 적층되는 배터리 셀 적층체; 상기 배터리 셀 적층체가 수납되는 케이스; 상기 배터리 셀 적층체들 사이에 배치되고 복수의 구멍들이 형성된 공기순환덕트; 상기 공기순환덕트의 일측에 결합된 배기팬을 포함하며, 상기 공기순환덕트의 상기 구멍들은 크기가 상이한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 복수의 배터리 셀 적층체들은 적어도 2행과 적어도 2열로 배열되며, 상기 공기순환덕트는 상기 복수의 배터리 셀 적층체들 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 공기순환덕트의 상기 구멍은 상기 구멍들 중 상기 배기팬에서 가장 가까운 구멍의 크기가 가장 작고, 상기 배치팬으로부터 멀어질수록 구멍의 크기가 증가하도록 마련될 수 있다.
또한, 복수의 배터리 셀들은 상면 엔드플레이트와, 하면 엔드플레이트와, 측면 엔드플레이트로 둘러싸여져 있고, 상기 측면 엔드플레이트에는 공기유입로가 형성되어 있으며, 상기 복수의 배터리 셀들 사이에는 내부에 공기가 흐를 수 있도록 중공이 형성된 공기냉각플레이트가 개재되어 있고, 상기 측면 엔드플레이트의 상기 공기유입로와 상기 공기냉각플레이트의 중공은 동일한 높이에 위치하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 방열플레이트의 내부의 상기 중공에는 적어도 하나의 격벽이 형성될 수 있다.
또한, 상기 격벽은 복수로 마련되어 등간격으로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 케이스는 상면 커버와, 측면 커버와, 하면 커버를 포함하며, 상기 공기유입로가 위치한 부분에는 측면 커버가 제거되어 상기 공기유입로가 외부에 노출될 수 있다.
또한, 상기 상면 커버에는 공기이동구가 형성되며, 상기 공기이동구를 통해 배터리 셀 적층체로 이동한 공기가 상기 공기유입로를 통과하여 상기 공기순환덕트로 이동하도록 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있고, 또한, 상기 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 전체 구조를 변경하여 배터리 셀들의 위치에 관계없이 균일한 냉각을 통해 배터리 셀들간의 온도 차이를 최소화하여 기대 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배터리 셀 적층체와, 공기순환덕트와, 배기팬이 분리된 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 공기순환덕트의 사시도이다.
도 5는 도 4의 화살표 A를 따라 바라본 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 공기순환덕트와, 배기팬이 분리된 모습의 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배터리 셀들 사이에 공기냉각플레이트가 개재된 모습의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 측면 엔드플레이트에 공기유입로가 형성된 모습의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 공기의 이동을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배터리 셀 적층체와, 공기순환덕트와, 배기팬이 분리된 개략적인 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 공기순환덕트의 사시도이며, 도 5는 도 4의 화살표 A를 따라 바라본 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 공기순환덕트와, 배기팬이 분리된 모습의 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배터리 셀들 사이에 공기냉각플레이트가 개재된 모습의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 측면 엔드플레이트에 공기유입로가 형성된 모습의 측면도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 적층체(100)와, 케이스(200)와, 공기순환덕트(300)와, 배기팬(400)을 포함한다.
배터리 셀 적층체(100)는 전극 리드가 구비된 배터리 셀(110)이 복수로 마련되어 적층된다. 도 2를 참조하면, 복수의 배터리 셀 적층체(100)들은 적어도 2행과 적어도 2열로 배열된다.
배터리 셀(110)에 구비되는 전극 리드는 외부로 노출되어 외부 기기에 연결되는 일종의 단자로서 전도성 재질이 사용될 수 있다.
전극 리드는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드를 포함할 수 있다. 양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 배터리 셀(110)의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있고, 또는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드가 배터리 셀(110)의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치될 수도 있다.
양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 다양한 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 양극 전극 리드는 알루미늄 재질로 제작되고, 음극 전극 리드는 구리 재질로 제작될 수 있다.
전극 리드는 버스바(미도시)에 전기적으로 결합될 수 있다. 배터리 셀(110)은 양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열되는 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell)을 전지 용량에 맞게 복수개 적층시킨 구조를 가질 수 있다.
배터리 셀 적층체(100)는 복수의 배터리 셀(110)들이 서로 적층되도록 구성될 수 있다. 여기서, 배터리 셀(110)은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 또한, 복수의 배터리 셀(110)들은 다양한 방식으로 적층될 수 있다.
배터리 셀 적층체(100)는 각각의 배터리 셀(110)을 수납하는 카트리지(미도시)가 복수로 구비될 수 있다. 각각의 카트리지(미도시)는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있고, 배터리 셀(110)을 수납할 수 있는 수납부가 형성된 복수의 카트리지들(미도시)이 적층될 수 있다.
복수의 카트리지들(미도시)이 적층된 카트리지 조립체에는 커넥터 요소 또는 단자 요소가 구비될 수 있다. 커넥터 요소는, 예를 들어, 배터리 셀(110)의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다.
그리고, 단자 요소는 배터리 셀(110)에 연결되는 메인 단자로서 양극 단자와 음극 단자를 포함하며, 단자 요소는 터미널 볼트가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배터리 셀(110)은 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 케이스(200)에는 배터리 셀 적층체(100) 또는, 배터리 셀 적층체(100)가 수납된 카트리지 조립체가 수납된다. 예를 들어, 케이스(200)는 배터리 셀 적층체(100)를 둘러싸도록 마련될 수 있다.
케이스(200)는 배터리 셀 적층체(100) 또는 복수의 카트리지 조립체들의 전체를 둘러싸며 이에 의해 외부의 진동이나 충격으로부터 배터리 셀 적층체(100) 또는 카트리지 조립체를 보호한다.
케이스(200)는 배터리 셀 적층체(100) 또는 카트리지 조립체의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀 적층체(100) 또는 카트리지 조립체가 육면체 형상으로 마련되는 경우 케이스(200)도 이에 대응되도록 육면체 형상으로 마련될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 케이스(200)는 상면 커버(210)와, 측면 커버(220)와, 하면 커버(230)를 포함하도록 구성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 배터리 셀(110)들을 둘러싸는 측면 엔드플레이트(520)에는 공기유입로(521)가 형성되는데, 여기서, 케이스(200)의 측면 커버(220) 중 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)가 위치한 부분에는 측면 커버(220)가 제거되어 공기유입로(521)가 외부에 노출되도록 마련될 수 있다.
이와 같은 구조에 의해 공기가 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)를 통해 원활하게 배터리 셀(110)들측으로 이동할 수 있다.
그리고, 상면 커버(210)에는 공기이동구(211)가 형성될 수 있으며, 공기이동구(211)를 통해 배터리 셀 적층체(100)로 이동한 공기가 공기유입로(521)를 통과하여 공기순환덕트(300)로 이동하면서 배터리 셀(110)들을 냉각시킨다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 아래에서 구체적으로 설명한다.
케이스(200)는 예를 들어, 금속 재질의 플레이트를 절곡하여 제조될 수 있고 또는 플라스틱 사출물에 의해 제조될 수도 있다. 그리고, 케이스(200)는 일체형으로 제조될 수도 있고, 또는 분리형으로 제조될 수도 있다.
케이스(200)에는 전술한 커넥터 요소 또는 단자 요소가 외부로 노출될 수 있는 관통부(미도시)가 형성될 수 있다. 즉, 커넥터 요소 또는 단자 요소는 외부의 소정 부품 내지 부재와 전기적으로 연결될 수 있는데, 이러한 전기적 연결이 케이스(200)에 의해 방해되지 않도록 케이스(200)에 관통부가 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 공기순환덕트(300)는 복수의 배터리 셀 적층체(100)들 사이에 배치되고 복수의 구멍(310)들이 형성된다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 공기순환덕트(300)의 구멍(310)들은 크기가 상이하도록 마련된다. 예를 들어, 도 6에서와 같이 공기순환덕트(300)의 구멍(310)들 중 배기팬(400)에서 가장 가까운 구멍(310a)의 크기가 가장 작고, 배치팬으로부터 멀어질수록 구멍(310)의 크기가 증가하며, 배기팬(400)에서 가장 멀리 있는 구멍(310b)의 크기가 가장 크게 마련된다.
이와 같이, 공기순환덕트(300)의 구멍(310)들의 크기가 배치팬으로부터 멀어질수록 증가하게 형성되면 배기팬(400)으로부터 멀리 떨어진 부분에 위치한 배터리 셀(110)들로 많은 공기가 한번에 유입될 수 있다.
즉, 배기팬으로부터 멀리 떨어진 부분에 위치한 배터리 셀들도 많은 양의 공기가 한번에 유입됨으로 인해 충분히 냉각될 수 있으므로, 이에 의해 배터리 셀(110)들간의 온도 차이가 최소화되어 기대 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
배기팬(400)은 공기순환덕트(300)의 일측에만 결합되며, 케이스(200) 외부의 공기가 케이스(200) 내부로 유입된 후 순환하면서 배터리 셀(110)들을 냉각시키도록 마련된다.
여기서, 배기팬(400)은 공기순환덕트(300)의 양측 단부가 아니라 일측 단부에만 결합되며, 도 5를 참조하면, 공기순환덕트(300)의 후방은 막혀 있다.
배기팬(400)은 다양하게 마련될 수 있으며 공기를 순환시킬 수 있는 다양한 종류의 각종 팬을 포함한다.
한편, 도 2를 참조하면, 복수의 배터리 셀(110)들은 엔드플레이트(500)에 의해 보호될 수 있다. 엔드플레이트(500)는 상면 엔드플레이트(510)와, 하면 엔드플레이트(530)와, 측면 엔드플레이트(520)를 포함할 수 있으며, 복수의 배터리 셀(110)들은 상면 엔드플레이트(510)와, 하면 엔드플레이트(530)와, 측면 엔드플레이트(520)로 둘러싸여 지도록 구성될 수 있다. 그리고, 측면 엔드플레이트(520)에는 공기유입로(521)가 형성된다.
여기서, 도 7을 참조하면, 복수의 배터리 셀(110)들 사이에는 공기냉각플레이트(600)가 개재될 수 있다.
공기냉각플레이트(600)는 복수로 마련되며, 복수의 공기냉각플레이트(600)가 복수의 배터리 셀(110)들 사이에 각각 배치될 수 있다. 즉, 복수의 배터리 셀(110)들 사이사이마다 복수의 공기냉각플레이트(600)가 각각 배치된다.
여기서, 도 7을 참조하면, 공기냉각플레이트(600)의 내부는 유체가 흐를 수 있도록 중공(610)이 형성된다. 즉, 공기가 공기냉각플레이트(600) 내부의 중공(610)을 따라 이동하면서 공기냉각플레이트(600)에 접촉하고 있는 배터리 셀(110)들을 냉각시킨다. 이에 의해, 복수의 배터리 셀(110)들 각각 모두를 방열시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 공기냉각플레이트(600)는 배터리 셀(110)에 스웰링이 발생한 경우에도 변형되지 않도록 미리 설정된 강성을 가지도록 마련된다.
배터리 셀(110)은 충전과 방전 과정에 배터리 셀(110) 내부에 가스가 생성되어 배터리 셀(110)이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생한다.
공기냉각플레이트(600)는 복수의 배터리 셀(110)들 사이사이마다 배치되므로, 만약, 공기냉각플레이트(600)의 강성이 약하다면 스웰링에 의해 배터리 셀(110)들이 부풀어 오르는 경우 공기냉각플레이트(600)가 가압되면서 변형되어 공기냉각플레이트(600) 내부에 형성된 중공(610)이 좁아지게 되며, 이에 의해 공기가 이동할 수 있는 통로가 좁아져 방열 효과가 감소될 수 있다.
따라서, 공기냉각플레이트(600)는 배터리 셀(110)의 스웰링 현상이 발생하더라도 형상이 변형되지 않도록 미리 설정된 범위의 강성을 가져야한다. 여기서, 공기냉각플레이트(600)의 강성의 범위는 실험적으로 결정될 수 있다.
한편, 배터리 셀(110)의 스웰링 현상이 발생하더라도 공기냉각플레이트(600)가 변형되지 않으면서 공기가 통과하는 중공(610)이 그대로 유지될 수 있도록 공기냉각플레이트(600)의 내부의 중공(610)에는 적어도 하나의 격벽(620)이 형성될 수 있다.
격벽(620)은 복수로 마련되어 등간격으로 배치될 수 있다. 이와 같이, 등간격으로 배치된 격벽(620)에 의해 배터리 셀(110)의 스웰링 현상이 발생하더라도 공기냉각플레이트(600)의 중공(610)의 형상이 유지될 수 있으며, 이에 의해 배터리 셀(110)의 스웰링이 발생한 경우에도 냉각 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 공기냉각플레이트(600)는 열전도가 가능한 금속 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들어 열전도도 뛰어난 알루미늄 재질로 마련될 수 있다. 다만, 공기냉각플레이트(600)의 재질이 알루미늄에 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 공기냉각플레이트(600)는 배터리 셀(110)의 한쪽면에만 접촉하고 있는데, 이는 배터리 셀 적층체(100)의 전체 높이를 고려한 것으로, 공기냉각플레이트(600)가 배터리 셀(110)의 양쪽면에 모두 접촉하도록 마련될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)와 공기냉각플레이트(600)의 중공(610)은 동일한 높이에 위치하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)를 통해 유입된 공기는 공기냉각플레이트(600)의 중공(610)을 통해 이동하면서 배터리 셀(110)들을 냉각시키며, 공기냉각플레이트(600)로부터 공기순환덕트(300)로 이동 후 배기팬(400)을 통해 배출된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)에서 공기의 이동을 나타낸 도면이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 케이스(200)의 측면 커버(220) 중 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)가 위치한 부분에는 측면 커버(220)가 제거되어 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)가 외부에 노출되도록 마련될 수 있다.
여기서, 도 8을 참조하면, 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)와 공기냉각플레이트(600)의 중공(610)은 동일한 높이에 위치하도록 마련될 수 있다.
도 9를 참조하여, 배기팬(400)이 작동하면, 측면 엔드플레이트(520)의 공기유입로(521)를 통해 유입(도 9의 화살표 a 참조)된 공기가 공기냉각플레이트(600)의 중공(610)을 통해 이동하면서 배터리 셀(110)들을 냉각시키며, 공기냉각플레이트(600)로부터 공기순환덕트(300)의 구멍(310)을 통해 공기순환덕트(300)로 이동 후 배기팬(400)을 통해 배출(도 9의 화살표 d 참조)된다.
이때, 도 6을 참조하면, 공기순환덕트(300)의 구멍(310)들은 배기팬(400)에서 가장 가까운 구멍(310a)의 크기가 가장 작고, 배기팬(400)으로부터 멀어질수록 구멍(310)의 크기가 증가하여 배기팬(400)에서 가장 멀리 있는 구멍(310b)의 크기가 가장 크게 구성될 수 있으며, 이에 의해, 배기팬(400)으로부터 멀리 떨어진 부분에 위치한 배터리 셀(110)들도 충분히 냉각될 수 있다.
그리고, 도 1 및 도 2에서와 같이 상면 커버(210)에는 공기이동구(211)가 형성될 수 있으며, 공기이동구(211)를 통해 배터리 셀 적층체(100)측으로 이동(도 9의 화살표 b 참조)한 공기가 공기유입로(521)를 통과하고 공기냉각플레이트(600)의 중공(610)을 통해 이동하면서 배터리 셀(110)들을 냉각시키며 공기냉각플레이트(600)로부터 공기순환덕트(300)의 구멍(310)을 통해 공기순환덕트(300)로 이동(도 9의 화살표 c 참조) 후 배기팬(400)을 통해 배출(도 9의 화살표 d 참조)된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 전체적으로 이와 같은 구조에 의해 배터리 셀(110)들을 용이하게 냉각시킬 뿐만 아니라 배터리 셀(110)들간의 온도 차이를 최소화하여 기대 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(미도시)은, 이러한 배터리 모듈(10) 이외에, 이러한 배터리 모듈(10)을 수납하기 위한 하우징, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 모듈(10) 또는 배터리 팩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 팩(미도시)에는 상기 배터리 모듈(10)이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 배터리 모듈 100 : 배터리 셀 적층체
110 : 배터리 셀 200 : 케이스
210 : 상면 커버 211 : 공기이동구
220 : 측면 커버 230 : 하면 커버
300 : 공기순환덕트 310 : 구멍
400 : 배기팬 500 : 엔드플레이트
510 : 상면 엔드플레이트 520 : 측면 엔드플레이트
521 : 공기유입로 530 : 하면 엔드플레이트
600 : 공기냉각플레이트 610 : 중공
620 : 격벽

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 셀들이 적층되는 배터리 셀 적층체;
    상기 배터리 셀 적층체가 수납되는 케이스;
    상기 배터리 셀 적층체들 사이에 배치되고 복수의 구멍들이 형성된 공기순환덕트;
    상기 공기순환덕트의 일측에 결합된 배기팬을 포함하며,
    상기 공기순환덕트의 상기 구멍들은 크기가 상이한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 배터리 셀 적층체들은 적어도 2행과 적어도 2열로 배열되며,
    상기 공기순환덕트는 상기 복수의 배터리 셀 적층체들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기순환덕트의 상기 구멍은 상기 구멍들 중 상기 배기팬에서 가장 가까운 구멍의 크기가 가장 작고, 상기 배치팬으로부터 멀어질수록 구멍의 크기가 증가하도록 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    복수의 배터리 셀들은 상면 엔드플레이트와, 하면 엔드플레이트와, 측면 엔드플레이트로 둘러싸여져 있고, 상기 측면 엔드플레이트에는 공기유입로가 형성되어 있으며,
    상기 복수의 배터리 셀들 사이에는 내부에 공기가 흐를 수 있도록 중공이 형성된 공기냉각플레이트가 개재되어 있고,
    상기 측면 엔드플레이트의 상기 공기유입로와 상기 공기냉각플레이트의 중공은 동일한 높이에 위치하도록 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열플레이트의 내부의 상기 중공에는 적어도 하나의 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 격벽은 복수로 마련되어 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 케이스는 상면 커버와, 측면 커버와, 하면 커버를 포함하며,
    상기 공기유입로가 위치한 부분에는 측면 커버가 제거되어 상기 공기유입로가 외부에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상면 커버에는 공기이동구가 형성되며,
    상기 공기이동구를 통해 배터리 셀 적층체로 이동한 공기가 상기 공기유입로를 통과하여 상기 공기순환덕트로 이동하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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