KR20230006086A - 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체를 포함하는 전지 모듈, 상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임, 및 상기 전지셀 적층체와 상기 팩 프레임 사이에 위치하는 히트 싱크를 포함하고, 서로 인접한 두 개의 상기 전지셀 사이에는 냉각핀이 배치되고, 상기 냉각핀은 상기 전지셀과 접촉하는 본체부 및 상기 전지셀 적층체의 상측(z축)으로 연장되어 상기 히트 싱크와 근접하게 위치하는 연장부를 포함하며, 상기 연장부는 상기 상측(z축)과 상이한 방향으로 벤딩됨으로써 형성된 굴곡부를 가진다.

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 구체적으로 냉각 성능이 향상된 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 전기 자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(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 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 가장 많은 주목을 받고 있다.
한편, 소형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우, 주로 2-3개의 전지셀들이 사용되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우에는 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈(Battery module)이 사용된다. 중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다.
한편, 전지 모듈에 장착된 전지셀은 충, 방전 과정에서 다량의 열을 발생시킬 수 있으며, 과충전 등의 이유로 그 온도가 적정 온도보다 높아지는 경우 성능이 저하될 수 있고, 온도 상승이 과도한 경우 폭발 또는 발화될 위험이 있다. 전지 모듈의 내부에서 발화 현상이 발생하면, 전지 모듈 외부로 고온의 열, 가스 또는 화염이 방출될 수 있는데, 이 때 하나의 전지 모듈로부터 방출된 열, 가스, 스파크 또는 화염 등은 전지 팩 내에서 좁은 간격을 두고 인접한 다른 전지 모듈로 전달될 수 있고, 이에 따라 전지 팩 내에서 연속적인 열폭주 현상이 발생할 수 있다.
이러한 열폭주 현상을 방지하기 위해서 종래의 전지 모듈에는 냉각 부재 또는 방열 부재등이 제공되기도 하였으며, 최근에는 냉각수를 주입한 수냉식 냉각 부재 또는 수냉식 방열 부재의 적용이 시도되고 있다. 그러나, 냉각(방열) 부재가 전지 모듈에 제공된다고 하더라도, 조립 또는 설계상의 이유로 냉각(방열) 부재와 전지셀들 사이에는 이격 공간이 형성되고, 이러한 이격 공간에 따른 에어 갭(Air-gap)으로 인해 냉각(방열) 부재의 기능이 충분하게 발휘되지 못하는 문제가 있다.
따라서, 종래 기술의 이러한 문제를 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 냉각 부재와 전지셀 사이의 에어 갭에 따른 냉각 성능 저하를 최소화할 수 있는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체를 포함하는 전지 모듈, 상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임, 및 상기 전지셀 적층체와 상기 팩 프레임 사이에 위치하는 히트 싱크를 포함하고, 서로 인접한 두 개의 상기 전지셀 사이에는 냉각핀이 배치되고, 상기 냉각핀은 상기 전지셀과 접촉하는 본체부 및 상기 전지셀 적층체의 상측(z축)으로 연장되어 상기 히트 싱크와 근접하게 위치하는 연장부를 포함하며, 상기 연장부는 상기 상측(z축)과 상이한 방향으로 벤딩됨으로써 형성된 굴곡부를 가진다.
상기 히트 싱크는 상기 전지 모듈의 외부에 위치하고, 상기 연장부는 상기 히트 싱크와 접촉할 수 있다.
상기 연장부에 형성된 굴곡부는 L자형 스프링 형상 또는 S자형 스프링 형상을 가질 수 있다.
상기 냉각핀은 탄성체일 수 있다.
상기 굴곡부는 상기 전지셀 적층체와 상기 히트 싱크 사이의 거리에 따라 변형 가능할 수 있다.
상기 전지 팩은 상기 전지셀 적층체와 상기 히트 싱크 사이에 형성된 방열층을 포함할 수 있다.
상기 방열층은 상기 전지셀 적층체의 적층 방향상 비연속적으로 위치할 수 있다.
상기 냉각핀은 2개 이상이고, 상기 2개 이상의 냉각핀은 간격을 두고 배치되며, 상기 방열층은 상기 2개의 이상의 냉각핀과 각각 대응되도록 복수개로 형성될 수 있다.
상기 방열층은 상기 연장부와 접촉할 수 있다.
상기 방열층은 상기 본체부와 상기 연장부가 맞닿는 제1 지점 보다 상기 연장부의 말단인 제2 지점에 가깝게 위치할 수 있다.
상기 방열층은 상기 연장부 및 상기 히트 싱크와 접촉할 수 있다.
상기 전지 모듈은, 상기 전지셀 적층체의 최외곽 전지셀과 접촉하는 측면 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 측면 플레이트는 적어도 2개이고, 두 개의 상기 측면 플레이트 사이에 상기 전지셀 적층체가 배치되며, 두 개의 상기 측면 플레이트와 상기 전지셀 적층체의 상대적인 위치관계는 홀딩 스트랩에 의해 고정될 수 있다.
상기 홀딩 스트랩은 길이 방향상 말단에 형성된 걸고리를 포함하고, 상기 측면 플레이트에는 상기 걸고리와 대응되는 걸림홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스는 상술한 전지 팩을 적어도 하나 포함한다.
실시예들에 따르면, 냉각 부재와 전지셀 사이의 에어 갭에 따른 냉각 성능 저하를 최소화함으로써, 전지 팩 내부의 열이 효과적으로 제거될 수 있고, 연쇄적인 열폭주 현상이 방지될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 전지 팩에 포함된 전지 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 전지 팩에 포함된 히트 싱크의 사시도이다.
도 4는 도 1에 따른 전지 팩을 yz평면을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 전지 팩의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4의 전지 팩에 방열층이 제공된 경우를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 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 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
또한, 특정 부재의 상면/하면은 어느 방향을 기준으로 하느냐에 따라서 상이하게 판단될 수 있으므로, 명세서 전체에서, ‘상면’ 또는 ‘하면’은 해당 부재에서 z축상 마주보는 두 면을 의미하는 것으로 정의한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타내는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 따른 전지 팩에 포함된 전지 모듈의 사시도이다. 도 3은 도 1에 따른 전지 팩에 포함된 히트 싱크의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 적어도 하나의 전지 모듈(100), 전지 모듈(100)을 수용하는 팩 프레임(200), 팩 프레임(200)의 내부면에 형성된 수지층(300), 팩 프레임(200)의 개방된 면을 폐쇄하는 엔드 플레이트(400), 팩 프레임(200)과 전지셀 적층체(120) 사이에 배치된 히트 싱크(500), 및 전지셀(110)과 접촉함으로써 전지셀(110)의 열을 방출하는 냉각핀(600)을 포함할 수 있다. 그러나 전지 팩(1000)이 포함하는 구성 요소가 이에 한정되는 것은 아니며, 설계에 따라 전지 팩(1000)은 상술한 구성 요소 중 일부가 생략된 상태로 제공될 수도 있고, 언급되지 않은 다른 구성 요소가 추가된 상태로 제공될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 제공되는 전지 모듈(100)은 모듈 프레임이 생략된 형태의 모듈-리스(Module-less)구조를 가질 수 있다.
통상적으로, 종래의 전지 팩들은, 전지셀 적층체 및 이와 연결된 여러 부품들을 조립하여 전지 모듈을 형성하고, 복수의 전지 모듈이 다시 전지 팩에 수용되는 이중 조립 구조를 가지고 있다. 이 때, 전지 모듈은 그 외면을 형성하는 모듈 프레임등을 포함하므로, 종래의 전지셀들은 전지 모듈의 모듈 프레임 및 전지 팩의 팩 프레임에 의해 이중으로 보호되게 된다. 그러나, 이러한 이중 조립 구조는 전지 팩의 제조 단가 및 제조 공정을 증가시킬 뿐 아니라, 일부 전지셀에서 불량이 발생하는 경우 재조립성이 떨어진다는 단점이 있다. 또한 냉각 부재인 히트 싱크 등이 전지 모듈의 외부에 존재하는 경우, 전지셀과 히트 싱크 사이의 열전달 경로가 다소 복잡해지는 문제가 있다.
이에, 본 실시예의 전지 모듈(100)은 모듈 프레임이 생략된 ‘셀블록’의 형태로 제공될 수 있으며, 셀블록에 포함된 전지셀 적층체(120)들은 전지 팩(1000)의 팩 프레임(200)에 직접적으로 결합될 수 있다. 이를 통해, 전지 팩(1000)의 구조가 보다 단순해질 수 있으며, 제조 단가 및 제조 공정을 상의 이점을 획득할 수 있고, 전지 팩의 경량화가 달성되는 효과를 가질 수 있다.
이하에서 모듈 프레임을 가지지 않는 전지 모듈(100)은 모듈 프레임을 가지는 전지 모듈과의 구분을 위해 ‘셀블록’으로 지칭될 수 있다. 그러나, 전지 모듈(100)은 모듈 프레임의 유무와 관계없이 모듈화를 위해 소정의 단위로 세그먼트된 전지셀 적층체(120)를 가지는 것을 총칭하는 것으로써, 전지 모듈(100)은 모듈 프레임을 가지는 통상적인 전지 모듈 및 셀블록을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀(110)이 일방향을 따라 적층된 전지셀 적층체(120), 전지셀 적층체(120)의 적층 방향상 양단에 위치하는 측면 플레이트(130), 측면 플레이트(130)와 전지셀 적층체(120)의 둘레를 감싸 그 형태를 고정하는 홀딩 스트랩(140) 및 전지셀 적층체(120)의 전면 및 후면을 덮는 버스바 프레임(150)을 포함할 수 있다.
한편, 도 2에서는 셀블록의 형태로 제공되는 전지 모듈(100)을 도시하였으나, 이러한 도면의 내용이 본 실시예의 전지 팩(1000)에 모듈 프레임을 가지는 밀폐형 구조의 전지 모듈(100)의 적용되는 경우를 배제하는 것은 아니다.
전지셀(110)은 각각 전극 조립체, 셀 케이스 및 전극 조립체로부터 돌출된 전극 리드를 포함할 수 있다. 전지셀(110)은 단위 면적당 적층되는 수가 최대화될 수 있는 파우치형 또는 각형으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 파우치형으로 제공되는 전지셀(110)은 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체를 라미네이트 시트의 셀 케이스에 수납한 뒤 셀 케이스의 실링부를 열융착함으로써 제조될 수 있다. 한편, 도 1 및 도 2에서는 전지셀(110)의 양극 리드와 음극리드가 서로 반대 방향으로 돌출되는 것을 도시하였으나, 반드시 그러한 것은 아니고, 전지셀(110)의 전극 리드들이 동일한 방향으로 돌출되는 것도 가능하다.
전지셀 적층체(120)는 전기적으로 연결된 복수의 전지셀(110)이 일 방향을 따라 적층된 것일 수 있다. 복수의 전지셀(110)이 적층된 방향(이하에서는 ‘적층 방향’으로 지칭됨)은 도 1 및 도 2에서 도시된 것과 같이 y축 방향(또는 -y축 방향일 수 있으며, 이하에서는 ‘축 방향’이라는 표현이 +/-방향을 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있음)일 수 있다.
한편, 전지셀(110)이 일방향을 따라 배치됨으로써 전지셀(110)의 전극 리드들은 전지셀 적층체(120)의 일면 또는 일면 및 일면과 마주보는 타면에 위치할 수 있다. 이처럼, 전지셀 적층체(120)에서 전극 리드들이 위치되는 면은 전지셀 적층체(120)의 전면 또는 후면으로 지칭될 수 있으며, 도 1 및 도 2에서 전지셀 적층체(120)의 전면 및 후면은 x축 상에서 서로 마주보는 두 면으로 도시되었다.
또, 전지셀 적층체(120)에서 최외각 전지셀(110)이 위치한 면은 전지셀 적층체(120)의 측면으로 지칭될 수 있으며, 도 1 및 도 2에서 전지셀 적층체(120)의 측면은 y축 상에서 서로 마주보는 두 면으로 도시되었다.
측면 플레이트(130)는 전지셀 적층체(120)의 전체 형상을 유지하기 위해 제공되는 것일 수 있다. 측면 플레이트(130)는 판상형 부재로써, 모듈 프레임을 대신하여 셀블록의 강성을 보완할 수 있다. 측면 플레이트(130)는 전지셀 적층체(120)의 적층 방향상 양단에 배치될 수 있고, 전지셀 적층체(120)의 양측 최외곽 전지셀(110)과 접촉할 수 있다.
측면 플레이트(130)는 다양한 소재로 제조될 수 있고, 다양한 제조 방법을 통해 제공될 수 있다. 일 예로, 측면 플레이트(130)는 사출 성형으로 제조되는 플라스틱 소재일 수 있다. 다른 예로, 측면 플레이트(130)는 판 스프링 소재로 제조될 수 있다. 또 다른 예로, 측면 플레이트(130)는 스웰링에 따른 전지셀 적층체(120)의 부피 변화에 대응하여 그 형상이 일부 변형될 수 있도록 탄성을 가진 물질로 제조될 수 있다.
홀딩 스트랩(140)은 전지셀 적층체(120)의 양측단 측면 플레이트(130)의 위치 및 형태를 고정하기 위한 것일 수 있다. 홀딩 스트랩(140)은 길이와 폭을 가지는 부재일 수 있다. 구체적으로, 전지셀 적층체(120)는 최외각 전지셀(110)과 접촉하는 두 개의 측면 플레이트(130)의 사이에 위치할 수 있고, 홀딩 스트랩(140)은 전지셀 적층체(120)를 횡단하여 두 개의 측면 플레이트(130)를 연결할 수 있다. 이를 통해 홀딩 스트랩(140)은 두 개의 측면 플레이트(130)의 거리가 일정 범위 이상으로 증가하지 않도록 할 수 있으며, 이에 따라 셀블록의 전체적인 형상이 일정 범위 내로 유지될 수 있다.
홀딩 스트랩(140)은 측면 플레이트(130)와의 안정적인 결합을 위해, 길이 방향상 양 말단에 걸고리를 가질 수 있다. 걸고리는 홀딩 스트랩(140)의 길이 방향상 양 말단이 휘어짐으로써 형성될 수 있다. 한편, 측면 플레이트(130)에는 걸고리와 대응하는 위치에 걸림홈이 형성될 수 있으며, 걸고리와 걸림 홈의 결합을 통해 홀딩 스트랩(140)과 측면 플레이트(130)가 안정적으로 결합될 수 있다.
홀딩 스트랩(140)은 다양한 소재로 또는 다양한 제조 방법을 통해 제공될 수 있다. 일 예로, 홀딩 스트랩(140)은 탄성을 가지는 소재로 제조될 수 있으며, 이를 통해 스웰링에 따른 전지셀 적층체(120)의 부피 변화를 일정 범위 내로 허용할 수 있다.
한편, 홀딩 스트랩(140)은 측면 플레이트(130)와 전지셀 적층체(120) 사이의 상대적인 위치를 고정하기 위한 것으로써, ‘고정 부재’로서의 그 목적이 달성된다면, 도시된 것과 다른 형태로 제공되는 것도 가능하다. 예를 들어, 고정 부재는 두 개의 측면 플레이트(130) 사이를 횡단할 수 있는 긴 볼트, 즉, 롱볼트(long bolt)의 형태로 제공될 수 있다. 측면 플레이트(130)에는 롱볼트가 삽입될 수 있는 홈이 구비될 수 있고, 롱볼트는 홈을 통해 두 측면 플레이트(130)와 동시에 결합함으로써 두 측면 플레이트(130)의 상대적인 위치를 고정할 수 있다. 롱볼트는 측면 플레이트(130)의 가장자리, 바람직하게는 측면 플레이트(130)의 꼭지점에 가까운 위치에 제공될 수 있다. 설계에 따라, 홀딩 스트랩(140)이 상술한 롱볼트로 대체되는 것도 가능하나, 홀딩 스트랩(140)과 롱볼트 모두가 셀블록에 제공되는 것도 가능할 것이다.
버스바 프레임(150)은 전지셀 적층체(120)의 일면 상에 위치하여, 전지셀 적층체(120)의 일면을 커버함과 동시에 전지셀 적층체(120)와 외부 기기와의 연결을 안내하기 위한 것일 수 있다. 버스바 프레임(150)은 전지셀 적층체(120)의 전면 또는 후면 상에 위치할 수 있다. 버스바 프레임(150)은 전지셀 적층체(120)의 전면 및 후면 상에 위치하도록 2개가 제공될 수 있다. 버스바 프레임(150)에는 버스바가 장착될 수 있으며, 이를 통해 전지셀 적층체(120)의 전극 리드가 버스바와 연결됨으로써 전지셀 적층체(120)가 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바 프레임(150)은 전기적으로 절연인 소재를 포함할 수 있다. 버스바 프레임(150)은, 버스바가 전극 리드와 접합된 부분 외에 전지셀(110)들의 다른 부분과 접촉하는 것을 제한할 수 있으며, 전기적 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
팩 프레임(200)은 전지 모듈(100) 및 이와 연결된 전장품을 외부의 물리적 충격으로부터 보호하기 위한 것일 수 있다. 팩 프레임(200)은 전지 모듈(100) 및 이와 연결된 전장품을 팩 프레임(200)의 내부 공간에 수용할 수 있다. 여기서, 팩 프레임(200)은 내부면 및 외부면을 포함하며, 팩 프레임(200)의 내부 공간은 내부면에 의해 정의될 수 있다.
팩 프레임(200) 내에 수용되는 전지 모듈(100)은 복수일 수 있다. 복수의 전지 모듈(100)들은 ‘모듈 어셈블리’로 지칭될 수 있다. 모듈 어셈블리는 팩 프레임(200) 내에서 행 및 열을 이루어 배치될 수 있다. 여기서‘행’ (row)이란 일 방향으로 배열되는 전지 모듈(100)들의 집합을 의미할 수 있고, ‘열’(column)이란 상기 일 방향과 수직하는 방향으로 배열되는 전지 모듈(100)들의 집합을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전지 모듈(100)들은 도 1 과 같이 전지셀 적층체의 적층 방향을 따라 배치되어 하나의 행 또는 열을 이루어 모듈 어셈블리를 형성할 수 있다.
팩 프레임(200)은 일방향을 따라 개방된 중공 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것과 같이 복수의 전지 모듈(100)이 전지셀(110)의 적층 방향을 따라 연이어 위치하고, 팩 프레임(200)은 상술한 적층 방향을 따라 개방된 중공 형태를 가질 수 있다.
팩 프레임(200)의 구조는 다양할 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시된 것과 같이 팩 프레임(200)은 하부 프레임(210) 및 상부 프레임(220)을 포함할 수 있다. 여기서, 하부 프레임(210)은 판 형상으로 제공될 수 있으며, 상부 프레임(220)은 U자 형상으로 제공될 수 있다. 판 형상의 하부 프레임(210)에는 적어도 하나의 전지 모듈(100)이 배치될 수 있으며, U자 형상의 상부 프레임(220)이 모듈 어셈블리의 상면 및 x축 상의 두 면을 감싸도록 제공될 수 있다.
팩 프레임(200)은 내부 공간에서 발생하는 열을 외부로 빠르게 방출하기 위하여 열전도율이 높은 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 팩 프레임(200)의 적어도 일부는 열전도율이 높은 금속으로 제조될 수 있으며, 그 예로는 알루미늄, 금, 은, 구리, 백금 또는 이들을 포함하는 합금 등일 수 있다. 또, 팩 프레임(200)은 부분적으로 전기 절연성을 가질 수 있으며, 절연이 요구되는 위치에는 절연 필름이 제공되거나, 절연성 도장이 적용될 수 있다. 팩 프레임(200)에서 절연 필름 또는 절연성 도장이 적용된 부분은 절연부로 지칭될 수도 있다.
전지 모듈(100)과 팩 프레임(200)의 내부면 사이에는 수지층(300)이 제공될 수 있다. 수지층(300)은 전지 모듈(100)의 바닥면과 하부 프레임(210)사이에 제공될 수 있다. 수지층(300)은 전지 모듈(100)의 상면과 상부 프레임(220) 사이에 제공될 수 있다. 여기서, 구체적으로, 수지층(300)은 후술할 히트 싱크(500)와 상부 프레임(220) 사이에 제공될 수 있다.
수지층(300)은 전지셀 적층체(120)와 팩 프레임(200)의 내부면 중 일측면 사이에 레진이 주액됨으로써 형성된 것일 수 있다. 그러나 반드시 그러한 것은 아니고, 수지층(300)은 판상 형으로 제공되는 부재일 수도 있다.
수지층(300)은 다양한 물질로 제조될 수 있으며, 그 물질에 따라 수지층(300)의 기능이 달라질 수 있다. 예를 들어, 수지층(300)은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 절연성 수지층(300)을 통해 전지 모듈(100)과 팩 프레임(200) 사이의 전자이동이 방지될 수 있다. 다른 예를 들어, 수지층(300)은 열전도성 물질로 형성될 수 있다. 열전도성 물질로 제조된 수지층(300)은 전지셀(110)에서 발생한 열을 팩 프레임(200)으로 전달함으로써, 열이 외부로 방출/전달되도록 할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 수지층(300)은 접착 물질을 포함할 수 있으며, 이를 통해 전지 모듈(100)과 팩 프레임(200)이 서로 고정될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 수지층(300)은 실리콘(Silicone)계 소재, 우레탄(Urethane)계 소재 및 아크릴(Acrylic)계 소재 중 적어도 하나를 포함하도록 제공될 수 있다.
엔드 플레이트(400)는 팩 프레임(200)의 개방된 면을 밀폐함으로써, 전지 모듈(100) 및 이와 연결된 전장품을 외부의 물리적 충격으로부터 보호하기 위한 것일 수 있다. 엔드 플레이트(400)의 각 모서리는 팩 프레임(200)의 대응하는 모서리와 용접 등의 방법으로 결합될 수 있다. 엔드 플레이트(400)는 팩 프레임(200)의 개방된 두 면을 밀폐하도록 두 개가 제공될 수 있으며, 소정의 강도를 가지는 금속 물질로 제조될 수 있다.
엔드 플레이트(400)에는 후술할 히트 싱크(500)의 인렛/아울렛 포트(530) 를 노출하기 위한 개구(410)가 형성될 수 있으며, 외부 기기와의 LV(Low voltage) 연결 또는 HV(High voltage) 연결을 위한 커넥터(420)가 장착될 수 있다.
히트 싱크(500)는 전지셀(110)들로부터 발생된 열을 방출함으로써, 전지 팩(1000) 내부를 냉각하기 위한 것일 수 있다. 고온의 공기 또는 전지셀(110)의 발화 시 방출되는 가스 등이 주로 중력과 반대 방향을 향해 이동하는 점을 고려할 때, 히트 싱크(500)는 도 1에 도시된 것과 같이 전지셀(110)들의 상부에 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 반드시 그러한 것은 아니고, 설계상의 다양한 이유에 따라 히트 싱크(500)가 전지셀(110)들의 하부에 위치하는 것도 가능할 것이다.
히트 싱크(500)는 냉매, 예를 들어 냉각수가 주입되는 수냉식 히트 싱크(500)일 수 있다. 이 때, 히트 싱크(500)에 사용되는 냉각수는 히트 싱크(500) 내부에서 유로를 따라 이동함으로써 전지셀(110)들의 열을 방출할 수 있는 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하다.
도 3을 참조하면, 히트 싱크(500)는 상부판(510), 하부판(520) 및 인렛/아울렛 포트(530)를 포함할 수 있다. 히트 싱크(500)는 상부판(510) 및 하부판(520)을 결합함으로써 형성될 수 있다. 결합된 상부판(510)과 하부판(520) 사이에는 빈공간이 형성될 수 있으며, 빈 공간에는 인렛/아울렛 포트(530)를 통해 냉각수가 주입될 수 있다. 냉각수는 인렛 포트(530)을 통해 공급되어 아울렛 포트(530)로 배출될 수 있다.
히트 싱크(500)에는 홈(540)이 형성될 수 있으며, 이를 통해 냉각수의 흐름이 결정될 수 있다. 도 3은 이에 대한 예시로, 히트 싱크(500)의 길이 방향을 따라 형성된 홈(540)에 의해 냉각 수의 흐름이 U자형으로 형성된 것이 도시되었다.
한편, 이상에서는 히트 싱크(500)가 전지 모듈(100) 외부에 제공되는 것을 기준으로 설명하였으나, 반드시 그러한 것은 아니며, 히트 싱크(500)가 전지 모듈(100) 내부에 배치되는 것도 가능하다. 히트 싱크(500)가 전지 모듈(100) 내부에 배치되면, 전지 모듈(100)이 모듈 프레임을 가지는 폐쇄형 구조라 하더라도, 히트 싱크(500)와 전지셀(110)들 사이의 열전달이 용이하게 달성될 수 있을 것이다.
이처럼 히트 싱크(500)가 전지 팩(1000) 또는 전지 모듈(100)에 제공됨으로써, 전지셀(110)에서 발생된 열은 히트 싱크(500)에 흡수되어 방출될 수 있다. 그러나, 각각 제조된 후 조립을 통해 결합되는 히트 싱크(500)와 전지셀(110)들이 전지 팩(1000) 또는 전지 모듈(100) 내에서 완전하게 접촉하도로 설계되는 것은 불가능에 가까우므로, 히트 싱크(500)와 전지셀(110)들 사이에는 통상적으로 이격 공간이 발생할 수 있다. 이처럼 히트 싱크(500)와 전지셀(110) 사이에 발생된 이격 공간에는 에어 갭 또는 에어 포켓(air pocket)이 형성될 수 있으므로, 전지셀(110)로부터 히트 싱크(500)로의 열전달이 원활하지 않을 수 있고, 히트 싱크(500)의 냉각 효율이 다소 저하될 수 있다.
에어 포켓 등에 의한 냉각 효율 저하를 극복하기 위해, 상술한 이격 공간에 방열 계면 물질(TIM: Thermal Interface Material)을 충진하여 열전달 통로를 형성하는 방법이 고안되기도 하였다. 그러나 방열 계면 물질의 단가로 인해 전지 팩(1000)의 전체적인 제조 단가가 상승하고, 공정이 추가됨으로써 전지 팩(1000)의 제조 시간이 증가하는 문제가 있었다. 따라서, 본 실시예의 전지 모듈(100) 또는 전지 팩(1000)에는 에어 갭에 의한 냉각 효율 저하를 최소화하기 위한 냉각핀(600)이 제공될 수 있다.
도 4는 도 1에 따른 전지 팩을 yz평면을 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 도 4의 전지 팩의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 6은 도 4의 전지 팩에 방열층이 제공된 경우를 도시한 도면이다. 여기서, 도 4 내지 도 6은 전지 팩이 분해된 상태에서의 단면을 도시한 것일 수 있으며, 도 4 내지 도 6의 화살표는 전지 팩 내의 각 구성의 결합 방향을 지칭하는 것일 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 냉각핀(600)은 전지 팩(1000) 또는 전지 모듈(100) 내의 온도를 적정 범위 내로 유지하기 위한 것일 수 있다.
냉각핀(600)은 그 일면을 마주한 전지셀(110)들 사이에 제공될 수 있으며, 냉각핀(600)은 전지셀(110)들의 일면과 접촉함으로써 전지셀(110)들로부터 발생한 열을 흡수할 수 있다. 냉각핀(600)은 전지셀(110)로부터 흡수한 열을 히트 싱크(500)를 향해 전달할 수 있다. 냉각핀(600)의 일부는 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이에 이격 공간에 존재할 수 있고, 이를 통해 전지셀(110)의 열은 냉각핀(600)을 통해 히트 싱크(500)로 전달될 수 있다. 냉각핀(600)이 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이의 이격 공간 내에 존재함으로써, 전지 모듈(100) 또는 전지 팩(1000)에 사용되는 방열 계면 물질의 양이 최소화될 수 있으며, 전지 모듈(100) 또는 전지 팩(1000)의 제조 비용의 절감 또는 제조 공정의 단순화가 달성될 수 있다.
냉각핀(600)은 전지셀(110)의 일면과 면접촉하는 본체부(610) 및 전지셀 적층체(120)의 상면을 넘어 연장되어 히트 싱크(500)와 근접하게 위치되는 연장부(620)를 포함할 수 있다. 본체부(610)는 전지셀(110)과 접촉함으로써 전지셀(110)로부터 열을 전달받고, 연장부(620)는 히트 싱크(500)와 근접하게 위치함으로써 히트 싱크(500)를 향해 전달된 열을 방출할 수 있다. 여기서, 냉각핀(600)의 연장부(620)는 히트 싱크(500)의 하부판(520)과 근접하게 위치하거나, 하부판(520)과 접촉하도록 위치될 수 있다.
냉각핀(600)은 전지셀 적층체(120)에 복수로 제공될 수 있다. 냉각핀(600)은 인접한 두 전지셀(110)들 사이에 모두 제공될 수도 있으나, 반드시 그러한 것은 아니며, 인접한 두 전지셀(110)들 중 일부에만 제공될 수도 있다. 이 때, 냉각핀(600)이 인접한 두 전지셀(110)들 중 일부에만 제공되는 경우, 냉각핀(600)의 효과가 전지셀 적층체(120)에 고르게 나타나도록 냉각핀(600)은 일정 간격을 두고 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
냉각핀(600)은 열전도성이 높은 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각핀(600)은 알루미늄, 금, 은, 구리, 백금 또는 이들을 포함하는 합금 등으로 제조될 수 있다. 열전도성이 높은 물질로 제조된 냉각핀(600)은 공기보다 열저항이 매우 낮을 수 있고, 이러한 냉각핀(600)에 의해 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이에서 열이 보다 원활하게 이동될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조할 때, 본 실시예의 냉각핀(600)의 탄성 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 냉각핀(600)의 연장부(620)는 굴곡을 가지는 스프링 형태로 제공될 수 있다. 연장부(620)는 전지셀 적층체(120)의 상측(z축)과 상이한 방향으로 벤딩됨으로써 형성된 굴곡부를 가질 수 있다.
예를 들어, 냉각핀(600)의 연장부(620)는 도 4와 같이, z축 방향을 따라 전지셀 적층체(120)의 외부로 연장되되, 그 연장 방향이 x축 또는 y축 성분을 가지도록 꺾거나 휘어질 수 있다. 냉각핀(600)의 일부가 굴곡됨으로써 전지셀(110)과 히트 싱크(500)의 이격 공간 내에 존재하는 냉각핀(600)의 절대 길이는 보다 길어질 수 있다. 이처럼, 냉각핀(600)에 굴곡부가 형성됨에 따라 냉각핀(600)이 에어 갭 내의 공간을 더 많이 횡단함으로써, 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이의 에어 갭에 의한 냉각 성능 저하가 최소화될 수 있다. 여기서, 냉각핀(600)의‘절대 길이’란, 굴곡이 형성되기 전의 길이, 또는, 굴곡이 형성된 냉각핀(600)을 직선형으로 성형했을 때의 길이를 의미하는 것일 수 있다. 한편, 도 4와 같이 제공되는 냉각핀(600)의 굴곡부의 형상은 L자형 스프링 형상으로 지칭될 수 있다.
다른 예를 들어, 냉각핀(600)의 연장부(620)는 도 5와 같이, x축 또는 y축 성분을 가지도록 두 번 이상 꺾거나 휘어질 수 있다. 냉각핀(600)에 형성된 굴곡부의 굴곡 횟수 또는 굴곡된 길이 구간이 증가함으로써 도 4 보다 도 5에서 전지셀(110)과 히트 싱크(500)의 이격 공간 내에 존재하는 냉각핀(600)의 절대 길이가 보다 길어질 수 있다. 도 4의 냉각핀(600)과 비교할 때, 도 5의 냉각핀(600)은 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이의 에어 갭 공간에 더 많이 존재할 수 있으므로, 냉각핀(600)의 굴곡 횟수 또는 굴곡된 길이 구간이 늘어날 수록, 냉각핀(600)에 의한 효과가 보다 극대화될 수 있다. 한편, 도 5와 같이 두 번 이상 굴곡됨으로써 형성되는 냉각핀(600)의 굴곡부의 형상은 S자형 스프링 형상으로 지칭될 수 있다.
냉각핀(600)은 외력에 의해 그 형상이 변형되는 탄성체일 수 있다. 냉각핀(600)에 의한 방열 효과가 우수하게 나타나기 위해서는, 냉각핀(600)의 길이 방향 상 단부가 히트 싱크(500)와 접촉하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 전지 팩(1000) 또는 전지 모듈(100) 내에서 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이에 형성된 이격 공간을 크기를 예측하는 것은 불가능하므로, 적절한 냉각핀(600)의 크기를 설계하는 것이 매우 까다로울 수 있다. 냉각핀(600)이 탄성체로 제공되면, 냉각핀(600)의 연장부(620)가 실제 에어 갭의 크기보다 크게 설계되더라도 조립 과정 중에 적절히 변형됨으로써 냉각핀(600)의 연장부(620)가 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이에 에어 갭 크기에 맞추어질 수 있으므로, 냉각핀(600)의 설계가 보다 간단해질 수 있다. 즉, 냉각핀(600)이 탄성체로 제공되는 경우, 외력이 가해지지 않은 상태에서 연장부(620)의 길이는 전지셀 적층체(120)와 히트 싱크(500) 사이의 거리보다 길 수 있다. 여기서, 연장부(620)의 길이는 냉각핀(600)에서 연장부(620)가 차지하는 z축 상의 길이일 수 있다. 이 때, 전지셀 적층체(120)와 히트 싱크(500) 사이의 거리는 z축 상의 거리를 의미하는 것일 수 있다.
여기서, 냉각핀(600)이 탄성체인 것은 냉각핀(600)의 소재가 10xx 계열의 알루미늄 합금과 같이 탄성을 가지는 소재로 제조되기 때문일 수도 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다. 다시 말해서, 냉각핀(600)이 탄성 소재로 제공되지 않거나, 탄성력이 다소 낮은 소재로 제조되더라도, 도 4 및 도 5와 같은 탄성 구조를 가지는 이상, 냉각핀(600)은 탄성체로 제공되는 냉각핀(600)의 효과를 모두 발휘할 수 있을 것이다.
구체적으로, 냉각핀(600)이 도 4 및 도 5와 같은 형상으로 제공되는 경우, 냉각핀(600)에서‘overlap ’으로 도시된 부분이 외력에 의해 압축됨으로써 냉각핀(600)의 연장부(620)가 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이에 에어 갭 크기에 맞추어질 수 있다. 이 때, 압축에 의해 냉각핀(600)의 더 많은 부분이 히트 싱크(500)에 접촉할 수 있으므로, 냉각핀(600)에 의한 방열 효과가 보다 향상될 수 있을 것이다.
한편, 냉각핀(600)이 제공됨으로써 전지 팩(1000)에 방열 계면 물질을 전혀 사용하지 않을 수도 있으나, 전지 팩(1000)의 냉각 성능을 보다 향상시키기 위해 냉각핀(600)이 제공된 전지 팩(1000)에 방열 계면 물질을 추가로 적용할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 전지셀(110)과 히트 싱크(500)의 이격 공간의 적어도 일부에는 방열층(700)이 제공될 수 있다.
방열층(700)은 전지셀(110)과 히트 싱크(500)의 이격 공간 내에서 열전달 통로를 제공함으로써, 전지 팩(1000)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 방열층(700)은 공기 보다 열저항이 낮은 열전달 물질, 즉 방열 계면 물질로 형성되는 것일 수 있다. 방열층(700)은 열전도성이 높은 물질로 형성되므로, 전지셀(110)과 히트 싱크(500) 사이에서 에어 갭에 의한 냉각 성능 저하를 방지하는데 기여할 수 있다.
이 때, 본 실시예의 전지 팩(1000)은 상술한 냉각핀(600)을 포함하므로, 방열층(700)이 형성되더라도 냉각핀(600)이 사용되지 않는 경우와 비교하여 그 방열층(700)의 크기(부피)가 획기적으로 줄어들 수 있다. 따라서, 도 6의 전지 팩(1000)이 방열층(700)을 포함하더라도, 냉각핀(600)을 포함하는 이상, 사용된 방열 계면 물질의 양은 최소화될 수 있고 이에 따라 제조 비용이 크게 절감될 수 있다.
예를 들어, 방열층(700)은 냉각핀(600), 구체적으로는 연장부(620) 주변에만 형성될 수 있다. 또, 방열층(700)은 연장부(620)의 일 말단 주변에만 형성될 수도 있다. 다시 말해서, 냉각핀(600)에서 상기 본체부(610)와 연장부(620)가 맞닿는 제1 지점 및 연장부(620)의 말단인 제2 지점을 정의할 때, 방열층(700)은 제1 지점 보다 제2 지점에 가깝게 위치할 수 있다. 여기서, 연장부(620)의 말단은 냉각핀(600)의 말단과 대응될 수 있다.
여기서, 도 6에 도시된 것과 같이 방열층(700)은 냉각핀(600)과 대응되는 위치에 비연속적으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수개로 제공되는 냉각핀(600)은 간격을 두고 배치될 수 있으며, 이 때, 방열층(700)은 복수개의 냉각핀(600)과 각각 대응되도록 복수개로 형성될 수 있다. 즉, 방열층(700)은 전지셀 적층체(120)의 적층 방향상 비연속적으로 존재할 수 있으며, 이를 통해 냉각핀(600)의 성능을 향상시키기 위한 방열 계면 물질의 사용이 최소화될 수 있다.
방열층(700)은 냉각핀(600)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다. 상술한 것과 같이 냉각핀(600)이 탄성체로 제공되더라도, 냉각핀(600)의 형상을 변형하는 것은 다소 큰 외력이 가해져야 할 수 있으므로 실질적인 냉각핀(600)의 변형 수준은 크지 않을 수 있다. 또, 냉각핀(600)이 변형되더라도 냉각핀(600)과 히트 싱크(500) 사이의 열전도 면적은 충분히 크지 않을 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 방열층(700)이 냉각핀(600)의 말단에 부가되는 경우, 방열층(700)에 의해 냉각핀(600)과 히트 싱크(500)의 열전도 통로가 크게 형성될 수 있으므로, 냉각핀(600)의 방열 성능이 더욱 향상될 수 있다.
방열층(700)은 냉각핀(600)과 접촉할 수 있다. 방열층(700)은 냉각핀(600)의 연장부(620) 주변에 형성됨으로써, 냉각핀(600)의 열용량을 향상시킬 수 있다. 방열층(700)은 냉각핀(600)과 히트 싱크(500) 사이에 위치하고, 냉각핀(600) 및 히트 싱크(500)와 모두 접촉할 수 있다. 이 때, 방열층(700)은 냉각핀(600)과 히트 싱크(500) 사이에서 열이 전달되는데 기여할 수 있으므로, 방열층(700)에 의해 냉각핀(600)과 히트 싱크(500) 사이의 열의 이동이 촉진될 수 있다.
여기서, 냉각핀(600)은 방열층(700)과 단순 접촉할 수도 있으나, 냉각핀(600)이 방열층(700)을 관통하도록, 또는 냉각핀(600)의 일부가 방열층(700)에 함침되도록 형성될 수도 있다. 냉각핀(600)이 방열층(700)을 관통하거나 이에 함침되는 경우과 같이 냉각핀(600)과 방열층(700)이 접촉하는 면적이 커질 수록, 두 부재 사이의 열전달은 더욱 용이하게 수행될 수 있을 것이다.
방열층(700)은 냉각핀(600)의 설계 또는 조립상의 오차를 보완할 수 있다. 구체적으로, 냉각핀(600)은 설계 또는 조립상의 오차로 인해 히트 싱크(500)와 접촉하지 않을 수 있는데, 냉각핀(600) 주변에 방열층(700)이 위치하면, 방열층(700)을 통해 냉각핀(600)과 히트 싱크(500) 사이에 열전도가 가능하므로, 이러한 설계상의 오차가 극복될 수 있다. 또, 전지 모듈(100)의 조립 과정에서 방열층(700)이 냉각핀(600)의 탄성력에 의해 다소 압축될 수 있으므로, 냉각핀(600)과 히트 싱크(500)가 서로 접촉하도록 또는 다소 이격되도록 제조/설계된 경우에도, 방열층(700)에 의해 냉각핀(600)의 열전달 통로가 보다 안정적으로 형성될 수 있다. 따라서, 전지 팩(1000)에 방열층(700)이 제공됨으로써 히트 싱크(500) 또는 냉각핀(600)의 설계가 보다 자유로워질 수 있다.
방열층(700)은 액체 상태의 물질이 경화됨으로써 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 팩 프레임(200) 내부에 전지 모듈(100)들이 배치된 후 액체 상태의 레진이 도포되고, 도포된 레진이 경화됨으로써 방열층(700)이 형성될 수 있다.
한편, 이상에서 구체적으로 언급되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 전지의 온도나 전압 등을 관리해 주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS) 및/또는 냉각 장치 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전지 팩이 적용되는 디바이스는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단일 수 있다. 그러나, 상술한 디바이스가 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 예시 외에 다양한 디바이스에 본 실시예에 따른 전지 팩이 사용될 수 있고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지셀
120: 전지셀 적층체
130: 측면 플레이트
140: 홀딩 스트랩
150: 버스바 프레임
200: 팩 프레임
300: 수지층
400: 엔드 플레이트
500: 히트 싱크
600: 냉각핀
700: 방열층

Claims (15)

  1. 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체를 포함하는 전지 모듈,
    상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임, 및
    상기 전지셀 적층체와 상기 팩 프레임 사이에 위치하는 히트 싱크를 포함하고,
    서로 인접한 두 개의 상기 전지셀 사이에는 냉각핀이 배치되고,
    상기 냉각핀은 상기 전지셀과 접촉하는 본체부 및 상기 전지셀 적층체의 상측(z축)으로 연장되어 상기 히트 싱크와 근접하게 위치하는 연장부를 포함하며,
    상기 연장부는 상기 상측(z축)과 상이한 방향으로 벤딩됨으로써 형성된 굴곡부를 가지는 전지 팩.
  2. 제1항에서,
    상기 히트 싱크는 상기 전지 모듈의 외부에 위치하고,
    상기 연장부는 상기 히트 싱크와 접촉하는 전지 팩.
  3. 제1항에서,
    상기 연장부에 형성된 굴곡부는 L자형 스프링 형상 또는 S자형 스프링 형상을 가지는 전지 팩.
  4. 제1항에서,
    상기 냉각핀은 탄성체인 전지 팩.
  5. 제1항에서,
    상기 굴곡부는 상기 전지셀 적층체와 상기 히트 싱크 사이의 거리에 따라 변형 가능한 전지 팩.
  6. 제1항에서,
    상기 전지 팩은 상기 전지셀 적층체와 상기 히트 싱크 사이에 형성된 방열층을 포함하는 전지 팩.
  7. 제6항에서,
    상기 방열층은 상기 전지셀 적층체의 적층 방향상 비연속적으로 위치하는 전지 팩.
  8. 제6항에서,
    상기 냉각핀은 2개 이상이고, 상기 2개 이상의 냉각핀은 간격을 두고 배치되며,
    상기 방열층은 상기 2개의 이상의 냉각핀과 각각 대응되도록 복수개로 형성되는 전지 팩.
  9. 제6항에서,
    상기 방열층은 상기 연장부와 접촉하는 전지 팩.
  10. 제6항에서,
    상기 방열층은 상기 본체부와 상기 연장부가 맞닿는 제1 지점 보다 상기 연장부의 말단인 제2 지점에 가깝게 위치하는 전지 팩.
  11. 제6항에서,
    상기 방열층은 상기 연장부 및 상기 히트 싱크와 접촉하는 전지 팩.
  12. 제1항에서,
    상기 전지 모듈은, 상기 전지셀 적층체의 최외곽 전지셀과 접촉하는 측면 플레이트를 포함하는 전지 팩.
  13. 제12항에서,
    상기 측면 플레이트는 적어도 2개이고,
    두 개의 상기 측면 플레이트 사이에 상기 전지셀 적층체가 배치되며,
    두 개의 상기 측면 플레이트와 상기 전지셀 적층체의 상대적인 위치관계는 홀딩 스트랩에 의해 고정되는 전지 팩.
  14. 제13항에서,
    상기 홀딩 스트랩은 길이 방향상 말단에 형성된 걸고리를 포함하고,
    상기 측면 플레이트에는 상기 걸고리와 대응되는 걸림홈이 형성된 전지 팩.
  15. 제1항에 따른 적어도 하나의 전지 팩을 포함하는 디바이스.
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