KR20220147516A - 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20220147516A
KR20220147516A KR1020220047510A KR20220047510A KR20220147516A KR 20220147516 A KR20220147516 A KR 20220147516A KR 1020220047510 A KR1020220047510 A KR 1020220047510A KR 20220047510 A KR20220047510 A KR 20220047510A KR 20220147516 A KR20220147516 A KR 20220147516A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frame
heat dissipation
battery
dissipation member
battery pack
Prior art date
Application number
KR1020220047510A
Other languages
English (en)
Inventor
윤두한
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202280006495.1A priority Critical patent/CN116250116A/zh
Priority to PCT/KR2022/005652 priority patent/WO2022231202A1/ko
Priority to EP22796035.8A priority patent/EP4195366A1/en
Priority to JP2023514131A priority patent/JP2023540725A/ja
Priority to US18/025,383 priority patent/US20240014460A1/en
Publication of KR20220147516A publication Critical patent/KR20220147516A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지 모듈; 및 상기 복수의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는 상부 케이스를 포함하며, 상기 상부 케이스와 접촉하도록 형성된 방열 부재를 더 포함한다.

Description

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스{BATTERY PACK AND DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열 접촉 저항을 최소화하는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 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 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
전지 팩은 다수의 전지 모듈들이 조합된 구조로 이루어져 있어서, 일부 전지 모듈들이 과전압, 과전류 또는 과발열 되는 경우에는 전지 팩의 안전성과 작동효율이 문제될 수 있다. 또한, 전지 팩이 탑재되는 전기 자동차 등의 주행거리 향상을 위하여 전지 팩 용량은 점차 증가되는 추세이고, 그에 따라 팩 내부 에너지도 증가되는 가운데서 강화되는 안전성 기준을 만족하고 차량 및 운전자의 안전성 확보를 위하여, 모듈 내 발화 시 안전성 향상을 위한 구조의 설계가 필요하다.
특히, 전지 팩 내의 전지 모듈에 발화 상황이 발생하는 경우, 열 전이를 차단하고 열 에너지를 빠르게 이동시킬 수 있는 구조의 필요성이 대두되고 있다. 그러나, 상기 구조를 형성함에 있어, 열 에너지의 이동 경로를 이루는 구조들 사이의 접촉 저항으로 인해 열 에너지 이동이 원활히 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, 열 접촉 저항을 최소화하면서도 열 에너지를 신속하게 이동시킬 수 있는 열 에너지 이동 구조의 개발 필요성이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 열 접촉 저항을 최소화하는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지 모듈; 및 상기 복수의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는 상부 케이스를 포함하며, 상기 상부 케이스와 접촉하도록 형성된 방열 부재를 더 포함한다.
상기 방열 부재는 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부에는 냉각 패드가 형성될 수 있다.
상기 냉각 패드는 상기 함몰부에 끼움 결합되고, 상기 냉각 패드는 상기 함몰부와 동일한 크기로 형성될 수 있다.
상기 냉각 패드는 실리콘계 또는 아크릴계 소재로 형성될 수 있다.
상기 방열 부재는 직각으로 절곡되며, 상기 방열 부재가 상기 상부 케이스와 접하는 상기 방열 부재의 일면의 영역 중 함몰부 외의 영역에 복수의 체결부를 더 포함할 수 있다.
상기 체결부에서 결합되는 볼트 부재 및 너트 부재를 더 포함하고, 상기 너트 부재는 상기 체결부의 하단에 위치하여 결합될 수 있다.
상기 볼트 부재 및 너트 부재가 결합 시, 상기 너트 부재가 상승하며 상기 방열 부재는 상기 상부 케이스에 밀착될 수 있다.
상기 전지 모듈은 모듈 프레임을 포함하고, 상기 모듈 프레임은 상부 프레임 및 측면 프레임을 포함하고, 상기 방열 부재는 상기 상부 프레임 및 측면 프레임과 접할 수 있다.
상기 방열 부재는 상기 복수의 전지 모듈 중 인접하는 전지 모듈 사이에 형성될 수 있다.
상기 방열 부재는 복수개 형성되고, 상기 복수개의 방열 부재가 상기 전지 모듈의 측면 프레임과 접하는 면의 타면은 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
상기 방열 부재는, 서로 연결되어 있는 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하되, 상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면이 서로 대면하도록 접혀 있는 프레임 부재; 상기 제1 프레임의 외면에 부착되어 있는 제1 단열 부재; 상기 제2 프레임의 외면에 부착되어 있는 제2 단열 부재; 상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면 사이에 위치하는 중앙 단열 부재; 상기 제1 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제1 열분산 부재; 및 상기 제2 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제2 열분산 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디바이스는 상기에서 설명한 전지 팩을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 신규한 형태의 열 에너지 이동 구조에 의해, 전지 팩 내 발화 시 열 에너지를 신속히 팩 프레임 및 팩 외부로 전달할 수 있다. 또한, 열 에너지 이동 구조의 열 접촉 저항을 최소화함으로써 열 에너지 이동 효율을 높이고, 전지 팩의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 팩에 형성되는 방열 부재를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 전지 팩에 포함되는 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈에 포함되는 전지 셀을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 전지 모듈 상에 형성되는 방열 부재 및 냉각 패드를 나타낸 사시도이다.
도 6은 방열 부재의 체결부 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 전지 팩에 포함되는 다른 일 실시예에 따른 방열 부재를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전지 팩의 일부 구성요소를 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 전지 팩의 전체를 기준으로 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 팩에 형성되는 방열 부재를 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 1의 전지 팩에 포함되는 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3의 전지 모듈에 포함되는 전지 셀을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)은, 복수의 전지 모듈(110) 및 상기 복수의 전지 모듈(110)을 수납하는 팩 케이스(150)를 포함하고, 팩 케이스(150)는 상부 케이스(150a)를 포함하며, 상부 케이스(150a)와 접촉하도록 형성된 방열 부재(200)를 더 포함한다.
이때, 도 3을 참조하면, 복수의 전지 모듈(110)은 복수의 전지셀(111)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 전지셀(111)이 기설정된 방향을 따라 적층된 후 모듈 프레임(118)에 장착되어 전지 모듈(110)을 구성할 수 있다. 또한, 복수의 전지셀(111)은 그 종류에 특별한 제한이 없으므로 파우치형 이차 전지 또는 각형 이차 전지일 수 있으나, 파우치형 이차 전지인 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지셀(111)은 두 개의 전극리드(116, 117)가 서로 대향하여 셀 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 보다 상세하게는 전극리드(116, 117)는 전극 조립체(미도시)와 연결되고, 전극 조립체(미도시)로부터 전지셀(111)의 외부로 돌출된다.
한편, 전지셀(111)은, 셀 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지셀(111)은 총 3군데의 실링부(114sa, 114sb, 114sc)를 갖고, 실링부(114sa, 114sb, 114sc)는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 벤딩부(115)로 이루어질 수 있다. 셀 케이스(114)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
또한, 벤딩부(115)는 전지셀(111)의 일 테두리를 따라 길게 뻗을 수 있고, 벤딩부(115)의 단부에는 배트 이어(bat-ear)라 불리우는 전지셀(111)의 돌출부(111p)가 형성될 수 있다. 전지셀(111)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(111)이 적층되면서 상호 전기적으로 연결된다.
도 5는 도 3의 전지 모듈 상에 형성되는 방열 부재 및 냉각 패드를 나타낸 사시도이다. 도 6은 본 발명의 방열 부재의 체결부 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 전지 팩(100)에 포함되는 전지 모듈(110)은 모듈 프레임(118)을 포함하고, 모듈 프레임(118)은 상부 프레임(130) 및 측면 프레임(140)을 포함할 수 있다. 이때, 방열 부재(200)는 전지 모듈(110)의 상부 프레임(130) 및 측면 프레임(140)과 접함으로써, 전지 모듈 내 발화 시, 전지 모듈에서 발생한 열 에너지를 신속히 전지 팩(100)의 상부 케이스(150a) 및 팩 케이스(150)로 전달할 수 있다. 전달된 열은 외부로 방출될 수 있다.
또한, 방열 부재(200)는 복수의 전지 모듈(110) 중 인접하는 전지 모듈(110) 사이에 형성될 수 있으며, 상기 인접하는 전지 모듈(110) 사이에 단수개 또는 복수개 형성될 수 있다. 복수개 형성된 방열 부재(200)는 각각의 방열 부재(200)가 전지 모듈(110) 측면 프레임(140)과 접하는 면의 타면들이 서로 마주보도록 형성될 수 있으며, 상기 타면들은 접하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 타면 사이에 고정 부재 등이 추가로 형성되어 복수개의 방열 부재(200)가 서로 고정되도록 형성될 수도 있다.
한편, 도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)에 포함되는 방열 부재(200)는 함몰부(250)를 포함하고, 함몰부(250)에는 냉각 패드(300)가 형성될 수 있다. 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드 일 수 있다. 냉각 패드(300)는 함몰부(250)에 끼움 결합될 수 있으며, 따라서, 냉각 패드(300)는 함몰부(250)와 동일한 크기로 형성될 수 있다.
또한, 냉각 패드(300)의 두께는 함몰부(250)의 깊이와 동일하게 형성될 수 있다. 더불어, 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드로 형성될 수 있고 후술할 볼트 부재 및 너트 부재에 의해 상부 케이스(150a)에 밀착되는 바, 함몰부(250)의 깊이보다 두껍게 형성될 수도 있다.
냉각 패드(300)는 실리콘계 또는 아크릴계 소재로 형성될 수 있다. 구체적으로, 냉각 패드는 실리콘 패드, 실리콘 고무 패드, 실리콘 폴리머 패드 등 일 수 있으며, 아크릴 패드, 아크릴 폴리머 패드 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 방열 부재(200)의 함몰부(250) 상에 냉각 패드(300)를 형성하고 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드로 형성되어, 방열 부재(200)와 상부 케이스(150a) 상의 열 접촉 저항을 최소화하고, 밀착도를 높임은 물론, 추가적인 냉각 구조를 형성하여 전지 팩 내 발화 열 에너지의 신속한 외부 방출을 가능하게 할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 방열 부재(200)는 직각으로 절곡되며, 방열 부재(200)가 상부 케이스(150a)와 접하는 방열 부재(200)의 일면의 영역 중 함몰부(250) 외의 영역에는 복수의 체결부(270)를 더 포함할 수 있다.
특히, 복수의 체결부(270)를 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(200) 및 상부 케이스(150a)와 냉각 패드(300)간의 밀착이 일어날 수 있다. 상기 밀착을 효과적으로 형성하기 위해, 본 실시예에 따른 전지 팩(100)은 체결부(270)에서 결합되는 볼트 부재(280) 및 너트 부재(290)를 더 포함할 수 있다. 이때, 체결부(270)를 기준으로, 체결부의 상단에는 볼트 부재(280)가 위치하여 결합되고, 너트 부재(290)는 체결부(270)의 하단에 위치하여 결합될 수 있다.
더욱이, 도 6을 참조하면, 볼트 부재(280)와 너트 부재(290)가 결합 시, 너트 부재(290)가 체결부(270)의 하단에 위치하여 결합됨으로써, 너트 부재(290)가 상승하여 본 발명의 방열 부재(200)는 상부 케이스(150a)에 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 밀착을 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(200) 간의 열 접촉 저항이 최소화되므로, 모듈 내 발화 시 열 에너지가 신속히 방열 부재(200) 및 상부 케이스(150a)를 통해 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩(100)에 포함되는 방열 부재(400)에 대해 설명한다. 상기에서 설명한 방열 부재(200)와 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 전지 팩에 포함되는 다른 일 실시예에 따른 방열 부재를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(400)는, 도 2의 방열 부재(200)가 복수개 형성되어 각각의 방열 부재(200)가 전지 모듈(110)의 측면 프레임(140)과 접하는 면의 타면들이 서로 맞닿도록 형성된 일체형 형상으로 형성될 수 있다. 그러므로, 도 2의 방열 부재(200)는 본 실시예에 따른 방열 부재(400)에 포함되는 제1 열분산 부재(451) 또는 제2 열분산 부재(455)에 대응되는 것으로 파악할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 방열 부재(400)는 서로 연결되어 있는 제1 프레임(411) 및 제2 프레임(415)을 포함하되, 제1 프레임(411)의 내면과 제2 프레임(415)의 내면이 서로 대면하도록 접혀 있는 프레임 부재(410); 제1 프레임(411)의 외면에 부착되어 있는 제1 단열 부재(431); 제2 프레임(415)의 외면에 부착되어 있는 제2 단열 부재(435); 제1 프레임(411)의 내면과 제2 프레임(415)의 내면 사이에 위치하는 중앙 단열 부재(470); 제1 프레임(411)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치하는 제1 열분산 부재(451); 및 제2 프레임(415)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치하는 제2 열분산 부재(455)를 포함한다.
또한, 단열 부재(430)는 제1 단열 부재(431) 및 제2 단열 부재(435)를 포함할 수 있고, 제1 단열 부재(431)는 제1 프레임(411)의 외면에 부착되어 있고, 제2 단열 부재(435)는 제2 프레임(415)의 외면에 부착되어 있을 수 있다.
또한, 단열 부재(430)는 규소 산화물로 이루어질 수 있다. 일 예로, 상기 규소 산화물은 글라스 화이버(Glass fiber)와 같은 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 단열 부재(430)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니며, 단열성이 높은 소재라면 본 실시예에 포함될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서, 단열 부재(430)는 인접한 전지 모듈(110, 도 1) 사이의 열전이를 차단할 수 있다.
한편, 중앙 단열 부재(470)는 제1 프레임(411)의 내면과 제2 프레임(415)의 내면 사이에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 중앙 단열 부재(470)는 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455) 사이에 위치할 수 있다.
또한, 중앙 단열 부재(470)는 규소 산화물로 이루어질 수 있다. 일 예로, 상기 규소 산화물은 글라스 화이버(Glass fiber)와 같은 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 중앙 단열 부재(470)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니며, 단열성이 높은 소재라면 본 실시예에 포함될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서, 전지 모듈(110, 도 1)로부터 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455)에 열이 각각 전달되더라도, 중앙 단열 부재(470)가 제1 열분산 부재(451)와 제2 열분산 부재(455) 사이의 열전이를 차단할 수 있다.
한편, 열분산 부재(450)는 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 열분산 부재(451)는 제1 프레임(411)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치하고, 제2 열분산 부재(455)는 제2 프레임(415)의 내면과 중앙 단열 부재(470) 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 열분산 부재(450)는 프레임 부재(410)와 수직인 방향으로 절곡되어 있는 면을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 열분산 부재(451)는 제1 프레임(411)에 수직인 방향으로 절곡되어 있는 면을 더 포함하고, 제2 열분산 부재(455)는 제2 프레임(415)에 수직인 방향으로 절곡되어 있는 면을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 열분산 부재(451) 및 제2 열분산 부재(455)는 서로 반대 방향으로 절곡되어 있을 수 있다.
또한, 열분산 부재(450)는 알루미늄(Al), 그라파이트(Graphite) 등과 같은 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 열분산 부재(450)의 소재는 이에 한정되는 것은 아니며, 열전도성이 높은 소재라면 본 실시예에 포함될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서, 전지 모듈(110, 도 1)의 상부는 제1 열분산 부재(451)의 절곡된 면 또는 제2 열분산 부재(455)의 절곡된 면에 각각 인접하게 위치하여, 전지 모듈(110, 도 1)에서 발생된 열은 제1 열분산 부재(451) 또는 제2 열분산 부재(455)로 용이하게 분산될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 방열 부재(400)는 함몰부(452, 456)을 포함하고, 함몰부(452, 456)에는 냉각 패드(300)가 형성될 수 있다. 이때, 냉각 패드(300)는 압축성 냉각 패드일 수 있다. 본 실시예에 따른 방열 부재(400)의 함몰부(452, 456) 상에 냉각 패드(300)를 형성함으로써, 방열 부재(200)와 상부 케이스(150a) 상의 열 접촉 저항을 최소화하고, 밀착도를 높임은 물론, 추가적인 냉각 구조를 형성하여 전지 팩 내 발화 열 에너지의 신속한 외부 방출을 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 실시예의 방열 부재(400)는 직각으로 절곡되며, 방열 부재(400)가 상부 케이스(150a)와 접하는 방열 부재(400)의 일면의 영역 중 함몰부(452, 456) 외의 영역에는 복수의 체결부(481)를 더 포함할 수 있다.
특히, 복수의 체결부(481)를 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(400) 및 상부 케이스(150a)와 냉각 패드(300)간의 밀착이 일어날 수 있다. 따라서, 상기 밀착을 통해 상부 케이스(150a)와 방열 부재(400) 간의 열 접촉 저항이 최소화되므로, 모듈 내 발화 시 열 에너지가 신속히 방열 부재(400) 및 상부 케이스(150a)를 통해 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
종래의 열 전달을 위한 구조는, 전지 팩의 팩 케이스 및 상부 케이스, 특히, 전지 모듈이 위치하는 전지 팩 내부와 인접하는 상부 케이스의 일면과 밀착되지 않아 열 접촉 저항이 증가하는 문제가 발생하였다. 또한 상기 열 접촉 저항이 증가할수록 전지 팩 내의 열 에너지가 신속히 전달되지 못하므로, 모듈 내 발화 시 열 에너지를 신속히 전달하여 발화를 진압하는데 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 전지 팩은 방열 부재를 포함하며, 상기 방열 부재는 함몰부 및 상기 함몰부 상에 형성되는 압축성 냉각 패드를 포함하므로, 상기 방열 부재는 전지 팩의 상부 케이스와 밀착될 수 있다. 또한, 상기 방열 부재 상에 포함되는 체결부를 통해 상부 케이스에 대한 방열 부재의 밀착 정도를 높이고, 상기 방열 부재가 상기 상부 케이스와 고정되도록 하여 안정적인 열 전달 구조를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
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 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 전지 팩
110: 전지 모듈
111: 전지 셀
118: 모듈 프레임
130: 상부 프레임
140: 측면 프레임
150: 팩 케이스
150a: 상부 케이스
150b: 측면 케이스
200,400: 방열 부재
250: 함몰부
270: 체결부
280: 볼트 부재
290: 너트 부재
300: 냉각 패드

Claims (12)

  1. 복수의 전지 모듈; 및
    상기 복수의 전지 모듈을 수납하는 팩 케이스를 포함하고,
    상기 팩 케이스는 상부 케이스를 포함하며,
    상기 상부 케이스와 접촉하도록 형성된 방열 부재를 더 포함하는 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는 함몰부를 포함하고,
    상기 함몰부에는 냉각 패드가 형성되는 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각 패드는 상기 함몰부에 끼움 결합되고,
    상기 냉각 패드는 상기 함몰부와 동일한 크기로 형성되는 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각 패드는 실리콘계 또는 아크릴계 소재로 형성되는 전지 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열 부재는 직각으로 절곡되며,
    상기 방열 부재가 상기 상부 케이스와 접하는 상기 방열 부재의 일면의 영역 중 함몰부 외의 영역에 복수의 체결부를 더 포함하는 전지 팩
  6. 제5항에 있어서,
    상기 체결부에서 결합되는 볼트 부재 및 너트 부재를 더 포함하고,
    상기 너트 부재는 상기 체결부의 하단에 위치하여 결합되는 전지 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 볼트 부재 및 너트 부재가 결합 시, 상기 너트 부재가 상승하며 상기 방열 부재는 상기 상부 케이스에 밀착되는 전지 팩.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 전지 모듈은 모듈 프레임을 포함하고,
    상기 모듈 프레임은 상부 프레임 및 측면 프레임을 포함하고,
    상기 방열 부재는 상기 상부 프레임 및 측면 프레임과 접하는 전지 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열 부재는 상기 복수의 전지 모듈 중 인접하는 전지 모듈 사이에 형성되는 전지 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방열 부재는 복수개 형성되고,
    상기 복수개의 방열 부재가 상기 전지 모듈의 측면 프레임과 접하는 면의 타면은 서로 마주보도록 형성되는 전지 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는,
    서로 연결되어 있는 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하되, 상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면이 서로 대면하도록 접혀 있는 프레임 부재;
    상기 제1 프레임의 외면에 부착되어 있는 제1 단열 부재;
    상기 제2 프레임의 외면에 부착되어 있는 제2 단열 부재;
    상기 제1 프레임의 내면과 상기 제2 프레임의 내면 사이에 위치하는 중앙 단열 부재;
    상기 제1 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제1 열분산 부재; 및
    상기 제2 프레임의 내면과 상기 중앙 단열 부재 사이에 위치하는 제2 열분산 부재를 포함하는 전지 팩.
  12. 제1항에 따른 전지 팩을 포함하는 디바이스.
KR1020220047510A 2021-04-27 2022-04-18 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 KR20220147516A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280006495.1A CN116250116A (zh) 2021-04-27 2022-04-20 电池组和包括该电池组的装置
PCT/KR2022/005652 WO2022231202A1 (ko) 2021-04-27 2022-04-20 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
EP22796035.8A EP4195366A1 (en) 2021-04-27 2022-04-20 Battery pack and device including same
JP2023514131A JP2023540725A (ja) 2021-04-27 2022-04-20 電池パックおよびこれを含むデバイス
US18/025,383 US20240014460A1 (en) 2021-04-27 2022-04-20 Battery pack and device including the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210054358 2021-04-27
KR1020210054358 2021-04-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220147516A true KR20220147516A (ko) 2022-11-03

Family

ID=84040659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220047510A KR20220147516A (ko) 2021-04-27 2022-04-18 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220147516A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4087018A1 (en) Battery pack and device including same
JP2022534482A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20220049870A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220101306A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220101313A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210150843A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP7222589B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20220135081A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220144714A (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20220147516A (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20220101308A (ko) 전지 모듈, 이를 포함하는 전지팩 및 이의 제조 방법
US20240014460A1 (en) Battery pack and device including the same
KR20210133540A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20210046339A (ko) 전지 모듈 및 이을 포함하는 전지 팩
WO2022149885A1 (ko) 전지 모듈 및 이의 제조 방법
WO2021145626A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
CN216958206U (zh) 电池模块及包含该电池模块的电池组
KR102611921B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
US20230327279A1 (en) Flame arrester and battery pack including the same
KR102439229B1 (ko) 전지 모듈, 그 제조 방법 및 전지 모듈을 포함하는 전지 팩
KR20220146319A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220144715A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20210107472A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20220101305A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220041426A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩