KR20220165637A

KR20220165637A - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법

Info

Publication number: KR20220165637A
Application number: KR1020220030702A
Authority: KR
Inventors: 박진용; 지호준; 박진하; 유재민
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2022-12-15
Also published as: US20240120571A1; JP2024503922A; EP4266469A1; WO2022260247A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 어셈블리를 수용하는 하우징 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법{BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY MODULE, AND FABRICATING METHOD OF THE BATTERY MODULE}

본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법에 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.

종래 배터리 모듈의 경우, 일반적으로, 복수 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리 및 이러한 배터리 셀 어셈블리의 저부를 지지하는 베이스 하우징, 베이스 플레이트와 결합되며 상기 배터리 셀 어셈블리의 양측면을 지지하는 사이드 하우징 및 상기 사이드 하우징과 결합되며 상기 배터리 셀 어셈블리의 상부를 커버하는 커버 하우징을 포함하여 구성된다. 여기서, 배터리 셀 어셈블리에는, 복수 개의 배터리 셀의 냉각을 위해 적어도 두 개의 배터리 셀을 수용하는 복수 개의 냉각 핀들을 포함하여 구성된다. 종래 복수 개의 냉각 핀들은, U자 형상으로 내부에 적어도 두 개의 배터리 셀들을 수용하면서 접촉 배치된다.

그러나, 종래 배터리 모듈의 경우, 이러한 적어도 두 개의 배터리 셀들의 냉각 핀들 내부에 수용 시, 작업자 등이 배터리 셀들의 수용을 위해 냉각 핀들의 양단을 벌린 다음 배터리 셀들을 냉각 핀들 내부에 수용하게 된다.

이에 따라, 종래 배터리 모듈의 경우, 이러한 냉각 핀들 내부에 배터리 셀들 수용을 위한 작업 공정에 상당 시간이 소요되어 조립 공정이 저하되는 문제가 있다.

아울러, 종래 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀 어셈블리 수용을 위한 복수 개의 하우징 부재들이 요구되어, 이들 하우징 부재들 간의 결합 공정을 위한 추가 공정이 요구되며, 이들 복수 개의 하우징 부재들로 인한 전체 배터리 모듈의 사이즈 증가로 인해 전체 배터리 모듈의 에너지 밀도 또한 저하되는 문제가 있다.

그러므로, 보다 더 슬림하고 컴팩트한 구조를 구현함과 아울러 조립 공정 효율을 개선할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법을 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 보다 더 슬림하고 컴팩트한 구조를 구현할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은, 조립 공정 효율을 개선할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 및 상기 배터리 셀 어셈블리를 수용하는 하우징 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.

바람직하게, 상기 하우징 시트는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 저부, 상기 배터리 셀 어셈블리의 양측부와 상기 배터리 셀 어셈블리의 상부를 통합적으로 감쌀 수 있다.

바람직하게, 상기 배터리 셀 어셈블리는, 상기 하우징 시트 내에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀 중 두 개의 배터리 셀을 수용하는 복수 개의 냉각 핀 유닛을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛은, 각각, 상기 두 개의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀을 지지하는 제1 냉각 핀; 상기 제1 냉각 핀과 이격되며, 상기 두 개의 배터리 셀 중 다른 하나의 배터리 셀을 지지하는 제2 냉각 핀; 및 상기 제2 냉각 핀과 상기 제1 냉각 핀을 연결하며, 상기 두 개의 배터리 셀의 저부에 구비되는 써멀 인터페이스 물질을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 냉각 핀은, 상기 어느 하나의 배터리 셀의 측면을 지지하는 제1 핀 바디; 및 상기 제1 핀 바디로부터 절곡되며, 상기 어느 하나의 배터리 셀의 저부에 배치되는 제1 핀 베이스를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제2 냉각 핀은, 상기 다른 하나의 배터리 셀의 측면을 지지하는 제2 핀 바디; 및 상기 제2 핀 바디로부터 절곡되며, 상기 다른 하나의 배터리 셀의 저부에 배치되는 제2 핀 베이스를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 핀 베이스와 상기 제2 핀 베이스는, 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 써멀 인터페이스 물질은, 상기 제1 핀 베이스와 상기 제2 핀 베이스를 연결하며, 상기 제1 핀 베이스와 상기 제2 핀 베이스의 상측에 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 하우징 시트는, 소정 길이를 갖는 절연 시트로 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 하우징 시트는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측부, 상기 배터리 셀 어셈블리의 저부, 상기 배터리 셀 어셈블리의 타측부 및 상기 배터리 셀 어셈블리의 상측부를 감싸면서 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측부에서 적어도 부분적으로 중첩 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 하우징 시트의 일단부 및 타단부는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측부에서 중첩되게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.

바람직하게, 상기 배터리 팩은, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 상기 팩 케이스 사이에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 상기 팩 케이스에 고정하기 위한 접착부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.

또한, 본 발명은, 배터리 모듈의 제조 방법으로서, 소정 방향으로의 이송을 가이드 하는 컨베이어 벨트 상에 소정 길이의 하우징 시트를 배치시키는 단계; 상기 소정 길이의 하우징 시트 상에 배터리 셀들의 양측을 지지하기 위한 한 쌍의 제1 냉각 핀 및 제2 냉각 핀으로 구성되는 복수 개의 냉각 핀 유닛을 안착시키는 단계; 상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀 사이에 써멀 인테페이스 물질을 투입하여 상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀을 연결하는 단계; 상기 하우징 시트를 소정 높이의 곡면부를 형성하는 언덕부 롤러 상측으로 통과시키는 단계; 상기 하우징 시트의 언덕부 롤러 통과에 따라 상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀 사이 거리가 이격될 때 상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀 사이에 적어도 하나의 배터리 셀을 삽입하는 단계; 및 상기 하우징 시트가 상기 언덕부 롤러를 통과하면 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛을 커버할 수 있게 상기 하우징 시트를 감싸는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법을 제공한다.

이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 더 슬림하고 컴팩트한 구조를 구현할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.

아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 개선할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩과 자동차 및, 이러한 배터리 모듈의 제조 방법을 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 배터리 셀 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 셀 어셈블리의 냉각 핀 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 도 1의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9의 배터리 모듈의 배터리 셀 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10의 배터리 셀 어셈블리의 냉각 핀 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 15는 도 9의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 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 배터리 셀 어셈블리를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 배터리 셀 어셈블리의 냉각 핀 유닛을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 어셈블리(100) 및 하우징 시트(200)를 포함할 수 있다.

상기 배터리 셀 어셈블리(100)은, 복수 개의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 배터리 셀(110)은, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀(110)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 원통형 이차 전지 또는 각형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀(110)이 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.

상기 배터리 셀 어셈블리(100)는, 복수 개의 냉각 핀 유닛(150)을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 냉각 핀 유닛(150)은, 후술하는 하우징 시트(200) 내에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀(110) 중 두 개의 배터리 셀(110)을 수용할 수 있다.

이러한 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛(150)은, 각각, 제1 냉각 핀(160), 제2 냉각 핀(170) 및 써멀 인터페이스 물질(180)을 포함할 수 있다.

상기 제1 냉각 핀(160)은, 상기 배터리 셀(110)의 냉각함과 아울러 상기 배터리 셀(110)의 지지를 가이드 하기 위한 것으로서, 두 개의 배터리 셀(110) 중 어느 하나의 배터리 셀(110)을 지지할 수 있다. 이러한 상기 제1 냉각 핀(160)은, 알루미늄 재질로 구비될 수 있다.

상기 제1 냉각 핀(160)은, 제1 핀 바디(162) 및 제1 핀 베이스(166)를 포함할 수 있다.

상기 제1 핀 바디(162)는, 소정 길이를 갖도록 형성되며, 상기 어느 하나의 배터리 셀(110)의 측면을 지지할 수 있다. 이러한 상기 제1 핀 바디(162)는, 냉각 효율을 높일 수 있게 상기 어느 하나의 배터리 셀(110)의 측면에 면 접촉될 수 있다.

상기 제1 핀 베이스(166)는, 상기 제1 핀 바디(162)로부터 절곡되며, 상기 어느 하나의 배터리 셀(110)의 저부에 배치될 수 있다. 이러한 상기 제1 핀 베이스(166)은, 후술하는 제2 핀 베이스(176)와 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 상기 제1 핀 베이스(166)는, 상기 어느 하나의 배터리 셀(110)의 저부를 적어도 부분적으로 지지할 수 있다.

상기 제2 냉각 핀(170)은, 상기 배터리 셀(110)의 냉각함과 아울러 상기 배터리 셀(110)의 지지를 가이드 하기 위한 것으로서, 상기 제1 냉각 핀(160)과 이격되며, 상기 두 개의 배터리 셀(110) 중 다른 하나의 배터리 셀(110)을 지지할 수 있다. 이러한 상기 제2 냉각 핀(170)은, 알루미늄 재질로 구비될 수 있다.

상기 제2 냉각 핀(170)은, 제2 핀 바디(172) 및 제2 핀 베이스(176)를 포함할 수 있다.

상기 제2 핀 바디(172)는, 소정 길이를 갖도록 형성되며, 상기 다른 하나의 배터리 셀(110)의 측면을 지지할 수 있다. 이러한 상기 제2 핀 바디(172)는, 냉각 효율을 높일 수 있게 상기 다른 하나의 배터리 셀(110)의 측면에 면 접촉될 수 있다.

상기 제2 핀 베이스(176)는, 상기 제2 핀 바디(172)로부터 절곡되며, 상기 다른 하나의 배터리 셀(110)의 저부에 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 핀 베이스(176)는, 상기 다른 하나의 배터리 셀(110)의 저부를 적어도 부분적으로 지지할 수 있다.

상기 써멀 인터페이스 물질(180)은, 상기 제2 냉각 핀(170)과 상기 제1 냉각 핀(160)을 연결하며, 상기 두 개의 배터리 셀(110)의 저부에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 써멀 인터페이스 물질(180)은, 상기 제1 핀 베이스(166)와 상기 제2 핀 베이스(176)를 연결하며, 상기 제1 핀 베이스(166)와 상기 제2 핀 베이스(176)의 상측에 구비될 수 있다.

이러한 써멀 인터페이스 물질(180)은, 열 전도성 접착제로 구비될 수 있다. 아울러, 상기 써멀 인터페이스 물질(180)은, 포팅 레진으로 구비되는 것도 가능할 수 있다.

상기 하우징 시트(200)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 수용할 수 있다. 구체적으로, 상기 하우징 시트(200)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 수용하며, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 저부, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 양측부와 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상부를 통합적으로 감쌀 수 있다.

더 구체적으로, 상기 하우징 시트(200)는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측부, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 저부, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 타측부 및 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측부를 감싸면서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측부에서 적어도 부분적으로 중첩 배치될 수 있다. 이러한 중첩 배치에 따라, 상기 하우징 시트(200)의 일단부 및 타단부는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측부에서 중첩되게 배치될 수 있다.

상기 하우징 시트(200)는, 소정 길이를 갖는 절연 시트로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 하우징 시트(200)는, 고장력 및 고점착 소재를 포함하는 절연 시트로 구비될 수 있다. 예로써, 상기 하우징 시트(200)는, 일반 테이프형, 플라스틱, 절연 코팅된 금속 시트 등으로 마련될 수 있다.

이러한 상기 하우징 시트(200)는, 단일 부재로 구비되어 통합적으로 배터리 셀 어셈블리(200)를 감싸므로, 종래와 대비하여 모듈 하우징 구성을 위한 구성 부품 등의 개수를 줄일 수 있으며, 전체 배터리 모듈(10)의 슬림화를 도모할 수 있다.

이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 하우징 시트(200)를 통해 상기 배터리 모듈(10)의 제조 비용을 절감하면서 상기 배터리 모듈(10)의 에너지 밀도를 현저히 높일 수 있다.

이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 조립 공정에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.

도 4 내지 도 7은 도 1의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법에 대해 살펴 보면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈의 제조 방법은 하기의 단계들을 순차적으로 포함할 수 있다.

먼저, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 소정 방향으로의 이송을 가이드 하는 컨베이어 벨트(C) 상에 소정 길이의 하우징 시트(200)를 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 소정 길이의 하우징 시트(200) 상에 배터리 셀들(110)의 양측을 지지하기 위한 한 쌍의 제1 냉각 핀(160) 및 제2 냉각 핀(170)으로 구성되는 복수 개의 냉각 핀 유닛(150)을 안착시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 제1 냉각 핀(160)과 상기 제2 냉각 핀(170) 사이에 써멀 인테페이스 물질(180)을 투입하여 상기 제1 냉각 핀(160)과 상기 제2 냉각 핀(170)을 연결하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 하우징 시트(200)를 소정 높이의 곡면부를 형성하는 언덕부 롤러(R) 상측으로 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 하우징 시트(200)가 상기 언덕부 롤러(R) 상측을 통과한 이후, 상기 하우징 시트(200)의 언덕부 롤러(R) 통과에 따라 상기 제1 냉각 핀(160)과 상기 제2 냉각 핀(170) 사이 거리가 이격될 때 상기 제1 냉각 핀(160)과 상기 제2 냉각 핀(170) 사이에 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 하우징 시트(200)가 상기 언덕부 롤러(R)를 통과하면 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)과 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛(150)을 커버할 수 있게 상기 하우징 시트(200)를 감싸는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 본 실시예의 경우, 상기 하우징 시트(200)의 언덕부 롤러(R) 통과에 따라, 상기 제1 냉각 핀(160)과 상기 제2 냉각 핀(170) 사이가 자연스럽게 벌어졌다가 좁아지므로, 상기 배터리 셀들(110)의 상기 냉각 핀 유닛(150) 내부 삽입이 현저히 용이해질 수 있다.

아울러, 본 실시예의 경우, 상기 배터리 셀들(110)의 삽입이 완료되면, 여기서, 상기 하우징 시트(200)는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)과 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛(150)을 적어도 일 방향을 따라 순차적으로 감싸면서 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 패키징할 수 있다.

이처럼, 본 실시예에서는, 상기 언덕부 롤러(R)를 통해, 상기 냉각 핀 유닛(150) 내에 상기 배터리 셀들(110)의 삽입을 보다 더 용이하고 간편하게 수행할 수 있어 상기 배터리 모듈(10)의 조립 공정 효율을 현저히 높일 수 있다.

아울러, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 감싸는 하우징 시트(200)를 통해, 배터리 모듈(10)의 모듈 하우징 구성을 간소화할 수 있어, 전체 배터리 모듈(10)의 슬림화를 구현함과 아울러 상기 배터리 모듈(10)의 에너지 밀도를 현저히 높일 수 있다.

한편, 상기 배터리 모듈은, 전술한 하우징 시트(200)의 커버 이후, 상기 배터리 모듈의 제조를 위한 후속 공정으로 진행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 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.

상기 배터리 팩(1)은, 접착부재(70)를 더 포함할 수 있다.

상기 접착부재(70)는, 상기 배터리 모듈(10)을 보다 더 안정적으로 가이드 하기 위한 것으로서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)과 상기 팩 케이스(50) 사이에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 상기 팩 케이스(50)에 고정할 수 있다.

본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)에서는, 상기 팩 케이스(50) 사이에서 상기 배터리 모듈(10)이 상기 접착부재(70)를 통해 고정되는 바, 별도의 체결을 위한 체결 구조나 볼팅 부재 등이 요구되지 않는다.

따라서, 본 실시예에 따라, 상기 하우징 시트(200, 도 1 참조)를 통해 외관을 형성하는 배터리 모듈(10)의 수용 구조를 보다 더 컴팩트하게 구현할 수 있어, 보다 더 슬림하면서 높은 에너지 효율을 갖는 배터리 팩(1)을 제공할 수 있다.

도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 도 9의 배터리 모듈의 배터리 셀 어셈블리를 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 도 10의 배터리 셀 어셈블리의 냉각 핀 유닛을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 배터리 모듈(20)은, 배터리 셀 어셈블리(300) 및 하우징 시트(400)를 포함할 수 있다.

상기 배터리 셀 어셈블리(300)은, 복수 개의 배터리 셀(310)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀(310)은 앞선 실시예와 실질적으로 동일한 바, 이하, 중복 설명을 생략한다.

상기 배터리 셀 어셈블리(300)는, 복수 개의 냉각 핀 유닛(350)을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 냉각 핀 유닛(350)은, 상기 배터리 셀들(310)을 냉각함과 아울러 지지하기 위한 것으로서, 상기 하우징 시트(400) 내에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀(310) 중 두 개의 배터리 셀(310)을 통합 지지할 수 있다.

이러한 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛(350)은, 각각, 통합 냉각 핀(360) 및 써멀 인터페이스 물질(380)을 포함할 수 있다.

상기 통합 냉각 핀(360)은, 알루미늄 재질로 구비되며, 상기 두 개의 배터리 셀(110)을 통합 지지할 수 있다. 이러한 상기 통합 냉각 핀(360)은, 핀 베이스(162) 및 핀 바디(165)를 포함할 수 있다.

상기 핀 베이스(362)는, 상기 두 개의 배터리 셀(310)의 저부를 지지할 수 있다. 이를 위해, 상기 핀 베이스(362)는, 상기 두 개의 배터리 셀(310)의 저부를 지지할 수 있는 면적을 가질 수 있다.

상기 핀 바디(365)는, 상기 핀 베이스(362)에 구비되며, 상기 두 개의 배터리 셀(310) 사이에 구비될 수 있다. 이러한 상기 핀 바디(365)는, 냉각 효율을 높일 수 있게 상기 두 개의 배터리 셀(310)과 각각 면 접촉될 수 있다.

상기 써멀 인터페이스 물질(380)은, 상기 통합 냉각 핀(360)의 저부에 구비될 수 있다. 구체적으로서, 상기 써멀 인터페이스 물질(380)은, 상기 통합 냉각 핀(360)의 핀 베이스(362) 상에 구비될 수 있다.

상기 하우징 시트(400)는, 앞선 실시예와 같이, 상기 배터리 셀 어셈블리(300)를 수용하며, 상기 배터리 셀 어셈블리(300)의 저부, 상기 배터리 셀 어셈블리(300)의 양측부와 상기 배터리 셀 어셈블리(300)의 상부를 통합적으로 감쌀 수 있다.

이하, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20)의 조립 공정에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.

도 12 내지 도 15는 도 1의 배터리 모듈의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 12 내지 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조 방법은, 소정 방향으로의 이송을 가이드 하는 컨베이어 벨트(C) 상에 소정 길이의 하우징 시트(400)를 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 소정 길이의 하우징 시트(400) 상에 두 개의 배터리 셀(310)의 저부를 지지하는 핀 베이스(362) 및 상기 핀 베이스(362)에 구비되며 상기 두 개의 배터리 셀(310) 사이에 구비되는 핀 바디(365)를 포함하는 복수 개의 통합 냉각 핀(360)을 안착시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 핀 베이스(362) 상에 써멀 인테페이스 물질(380)을 투입하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 하우징 시트(400)를 소정 높이의 곡면부를 형성하는 언덕부 롤러(R) 상측으로 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 하우징 시트(400)의 언덕부 롤러(R) 통과에 따라 각각의 핀 바디(365)가 기울여질 때 상기 핀 바디(365)를 사이에 두고 상기 두 개의 배터리 셀(310)을 상기 핀 베이스(362)에 안착하는 단계를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 배터리 모듈의 제조 방법은, 상기 하우징 시트(400)가 상기 언덕부 롤러(R)를 통과하면 복수 개의 배터리 셀(310)과 상기 복수 개의 통합 냉각 핀(360)을 커버할 수 있게 상기 하우징 시트(400)를 감싸는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 본 실시예의 경우, 상기 하우징 시트(400)의 언덕부 롤러(R) 통과에 따라, 각각의 핀 바디(365)가 자연스럽게 소정 각도(θ)로 기울여지므로, 상기 배터리 셀들(310)의 상기 통합 냉각 핀(360)으로의 안착이 현저히 용이해질 수 있다.

아울러, 본 실시예의 경우, 상기 배터리 셀들(310)의 삽입이 완료되면, 여기서, 상기 하우징 시트(400)가, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(310)과 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛(350)을 적어도 일 방향을 따라 순차적으로 감싸면서 상기 배터리 셀 어셈블리(300)를 패키징할 수 있다.

이처럼, 본 실시예에서는, 상기 언덕부 롤러(R)를 통해, 상기 냉각 핀 유닛(350) 내에 상기 배터리 셀들(310)의 안착을 보다 더 용이하고 간편하게 수행할 수 있어 상기 배터리 모듈(20)의 조립 공정 효율을 현저히 높일 수 있다.

본 실시예에 따른 배터리 모듈의 제조를 위한 전술한 단계들은 순차적으로 진행될 수 있다. 한편, 상기 배터리 모듈, 또한, 전술한 하우징 시트(400)의 커버 이후, 상기 배터리 모듈의 제조를 위한 후속 공정으로 진행할 수 있다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 배터리 팩(2)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(20) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(20)을 패키징하는 팩 케이스(60)를 포함할 수 있다.

상기 배터리 팩(2)은, 앞선 실시예와 같은 접착부재(80)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 실시예, 또한, 앞선 실시예와 같이, 상기 하우징 시트(400, 도 9 참조)를 통해 외관을 형성하는 배터리 모듈(10)의 수용 구조를 보다 더 컴팩트하게 구현할 수 있어, 보다 더 슬림하면서 높은 에너지 효율을 갖는 배터리 팩(2)을 제공할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하면, 상기 배터리 팩(1, 2)은 자동차의 연료원으로써, 자동차(V)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1, 2)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1, 2)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)에 구비될 수 있다.

또한, 상기 배터리 팩(1, 2)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, 2)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10, 20)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1, 2) 및 이러한 배터리 팩(1, 2)을 구비하는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.

이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 보다 더 슬림하고 컴팩트한 구조를 구현할 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 팩(1, 2)과 자동차(V) 및, 이러한 배터리 모듈(10, 20)의 제조 방법을 제공할 수 있다.

아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 조립 공정 효율을 개선할 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 팩(1, 2)과 자동차(V) 및, 이러한 배터리 모듈(10, 20)의 제조 방법을 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, 2: 배터리 팩
10, 20: 배터리 모듈
50, 60: 팩 케이스
70, 80: 접착부재
100: 배터리 셀 어셈블리
110: 배터리 셀 150: 냉각 핀 유닛
160: 제1 냉각 핀 162: 제1 핀 바디 166: 제1 핀 베이스
170: 제2 냉각 핀 172: 제2 핀 바디 176: 제2 핀 베이스
180: 써멀 인터페이스 물질
200: 하우징 시트
300: 배터리 셀 어셈블리
310: 배터리 셀 350: 냉각 핀 유닛
360: 통합 냉각 핀 362: 핀 베이스 365: 핀 바디
380: 써멀 인터페이스 물질
400: 하우징 시트

Claims

배터리 모듈에 있어서,
복수 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 및
상기 배터리 셀 어셈블리를 수용하는 하우징 시트
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하우징 시트는,
상기 배터리 셀 어셈블리의 저부, 상기 배터리 셀 어셈블리의 양측부와 상기 배터리 셀 어셈블리의 상부를 통합적으로 감싸는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀 어셈블리는,
상기 하우징 시트 내에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀 중 두 개의 배터리 셀을 수용하는 복수 개의 냉각 핀 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제3항에 있어서,
상기 복수 개의 냉각 핀 유닛은, 각각,
상기 두 개의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀을 지지하는 제1 냉각 핀;
상기 제1 냉각 핀과 이격되며, 상기 두 개의 배터리 셀 중 다른 하나의 배터리 셀을 지지하는 제2 냉각 핀; 및
상기 제2 냉각 핀과 상기 제1 냉각 핀을 연결하며, 상기 두 개의 배터리 셀의 저부에 구비되는 써멀 인터페이스 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제4항에 있어서,
상기 제1 냉각 핀은,
상기 어느 하나의 배터리 셀의 측면을 지지하는 제1 핀 바디; 및
상기 제1 핀 바디로부터 절곡되며, 상기 어느 하나의 배터리 셀의 저부에 배치되는 제1 핀 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제2 냉각 핀은,
상기 다른 하나의 배터리 셀의 측면을 지지하는 제2 핀 바디; 및
상기 제2 핀 바디로부터 절곡되며, 상기 다른 하나의 배터리 셀의 저부에 배치되는 제2 핀 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 제1 핀 베이스와 상기 제2 핀 베이스는,
상호 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 써멀 인터페이스 물질은,
상기 제1 핀 베이스와 상기 제2 핀 베이스를 연결하며, 상기 제1 핀 베이스와 상기 제2 핀 베이스의 상측에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하우징 시트는,
소정 길이를 갖는 절연 시트로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제9항에 있어서,
상기 하우징 시트는,
상기 배터리 셀 어셈블리의 일측부, 상기 배터리 셀 어셈블리의 저부, 상기 배터리 셀 어셈블리의 타측부 및 상기 배터리 셀 어셈블리의 상측부를 감싸면서 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측부에서 적어도 부분적으로 중첩 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제10항에 있어서,
상기 하우징 시트의 일단부 및 타단부는,
상기 배터리 셀 어셈블리의 일측부에서 중첩되게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제12항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 상기 팩 케이스 사이에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 상기 팩 케이스에 고정하기 위한 접착부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제12항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
배터리 모듈의 제조 방법에 있어서,
소정 방향으로의 이송을 가이드 하는 컨베이어 벨트 상에 소정 길이의 하우징 시트를 배치시키는 단계;
상기 소정 길이의 하우징 시트 상에 배터리 셀들의 양측을 지지하기 위한 한 쌍의 제1 냉각 핀 및 제2 냉각 핀으로 구성되는 복수 개의 냉각 핀 유닛을 안착시키는 단계;
상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀 사이에 써멀 인테페이스 물질을 투입하여 상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀을 연결하는 단계;
상기 하우징 시트를 소정 높이의 곡면부를 형성하는 언덕부 롤러 상측으로 통과시키는 단계;
상기 하우징 시트의 언덕부 롤러 통과에 따라 상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀 사이 거리가 이격될 때 상기 제1 냉각 핀과 상기 제2 냉각 핀 사이에 적어도 하나의 배터리 셀을 삽입하는 단계; 및
상기 하우징 시트가 상기 언덕부 롤러를 통과하면 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 복수 개의 냉각 핀 유닛을 커버할 수 있게 상기 하우징 시트를 감싸는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 제조 방법.