KR20230096847A - Battery module and battery pack and vehicle including the same - Google Patents

Battery module and battery pack and vehicle including the same Download PDF

Info

Publication number
KR20230096847A
KR20230096847A KR1020220161360A KR20220161360A KR20230096847A KR 20230096847 A KR20230096847 A KR 20230096847A KR 1020220161360 A KR1020220161360 A KR 1020220161360A KR 20220161360 A KR20220161360 A KR 20220161360A KR 20230096847 A KR20230096847 A KR 20230096847A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
heat dissipation
module
battery cells
battery module
Prior art date
Application number
KR1020220161360A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이창훈
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
Publication of KR20230096847A publication Critical patent/KR20230096847A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀, 복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 하우징, 모듈 하우징 내에서 복수의 배터리 셀의 일 측에 배치되며, 복수의 배터리 셀을 냉각하는 적어도 하나의 방열 핀을 포함한다.A battery module according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells, a module housing accommodating the plurality of battery cells, disposed on one side of the plurality of battery cells in the module housing, and cooling the plurality of battery cells. Includes one heat dissipation fin.

Description

배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 {Battery module and battery pack and vehicle including the same}Battery module and battery pack and vehicle including the same {Battery module and battery pack and vehicle including the same}

본 발명은 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and a vehicle.

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 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.Secondary batteries, which are highly applicable to each product group and have electrical characteristics such as high energy density, are used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by an electrical driving source. It is universally applied. These secondary batteries have not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels, but also the advantage of not generating any by-products due to the use of energy, so they are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement.

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 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Currently, types of secondary batteries widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and the like. The operating voltage of such a unit secondary battery cell, that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.5V. Therefore, when an output voltage higher than this is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to a charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage and/or charge/discharge capacity.

한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬 및/또는 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 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다.Meanwhile, when a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series and/or parallel, a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are configured using the at least one battery module. A method of configuring a battery pack or battery rack by adding a battery is common.

종래 배터리 모듈은, 일반적으로, 복수 개의 배터리 셀들 및 이러한 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 모듈 하우징을 포함한다. 이러한 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀이 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다.A conventional battery module generally includes a plurality of battery cells and a module housing accommodating the plurality of battery cells. Since these battery modules are manufactured in a form in which a plurality of battery cells are concentrated in a narrow space, it is important to easily dissipate heat generated from each secondary battery.

이와 관련하여, 모듈 내 배터리 셀의 상부가 다른 곳에 비해 온도가 특히 높아지는 것으로 알려져 있으나, 기존의 배터리 모듈 구조에서는 모듈 상부에 냉각 및/또는 방열 구조가 적용되어 있지 않은 문제점이 있었다.In this regard, it is known that the temperature of the upper part of the battery cell in the module is particularly high compared to other places, but in the existing battery module structure, there is a problem in that the cooling and / or heat dissipation structure is not applied to the upper part of the module.

본 발명은 배터리 모듈 내의 배터리 셀의 상부를 효율적으로 냉각하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to efficiently cool the top of a battery cell in a battery module.

본 발명은 배터리 셀의 상부를 효율적으로 냉각시킴과 동시에 절연 성능을 확보하는 방열 구조를 적용하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to apply a heat dissipation structure that efficiently cools the upper portion of a battery cell and at the same time secures insulation performance.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 하우징; 및 상기 모듈 하우징 내에서 상기 복수의 배터리 셀의 일 측에 배치되며, 상기 복수의 배터리 셀을 냉각하는 적어도 하나의 방열 핀을 포함한다.A battery module according to an embodiment of the present invention for solving the above object is a plurality of battery cells; a module housing accommodating the plurality of battery cells; and at least one heat dissipation fin disposed on one side of the plurality of battery cells within the module housing and cooling the plurality of battery cells.

바람직하게, 상기 방열 핀은, 상기 모듈 하우징의 일 면과 소정 간격 이격되며, 판 형상으로 연장된 냉각 플레이트; 및 상기 냉각 플레이트로부터 상기 모듈 하우징의 일 면 측으로 돌출된 적어도 하나의 지지 브릿지를 포함할 수 있다.Preferably, the heat dissipation fin may include a cooling plate spaced apart from one surface of the module housing by a predetermined distance and extending in a plate shape; and at least one support bridge protruding from the cooling plate toward one side of the module housing.

본 발명의 일 측면에서, 상기 모듈 하우징은, 상기 복수의 배터리 셀의 하부에 배치되는 하부 프레임; 상기 복수의 배터리 셀의 측부에 배치되는 측부 프레임; 및 상기 복수의 배터리 셀의 상부를 커버하는 상부 프레임을 포함할 수 있다. In one aspect of the present invention, the module housing includes a lower frame disposed under the plurality of battery cells; a side frame disposed on a side of the plurality of battery cells; and an upper frame covering upper portions of the plurality of battery cells.

여기서, 상기 방열 핀은, 상기 상부 프레임과 상기 복수의 배터리 셀 사이에 개재될 수 있다. Here, the heat dissipation fin may be interposed between the upper frame and the plurality of battery cells.

바람직하게, 상기 적어도 하나의 지지 브릿지는, 상기 모듈 하우징에 접촉 고정될 수 있다. Preferably, the at least one support bridge may be contact-fixed to the module housing.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 방열 핀은, 절연 성능을 갖는 재질을 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, the heat dissipation fin may include a material having insulating performance.

본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 방열 핀은, 열전도성 플라스틱을 포함할 수 있다. In another aspect of the present invention, the heat dissipation fin may include a thermally conductive plastic.

본 발명의 일 측면에서, 상기 방열 핀은, 열전도성 폼 패드를 포함할 수 있다.In one aspect of the present invention, the heat dissipation fin may include a thermally conductive foam pad.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 배터리 모듈은, 상기 방열 핀과 상기 복수의 배터리 셀 사이에 구비된 열전도성 물질을 더 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, the battery module may further include a thermally conductive material provided between the heat dissipation fin and the plurality of battery cells.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 냉각 플레이트의 상기 복수의 배터리 셀과 대면하는 일면에는, 상기 복수의 배터리 셀의 형상과 상보적인 형상을 갖고 상기 복수의 배터리 셀 측으로 돌출된, 복수의 슬로프가 구비될 수 있다.In another aspect of the present invention, a plurality of slopes having a shape complementary to that of the plurality of battery cells and protruding toward the plurality of battery cells may be provided on one surface of the cooling plate facing the plurality of battery cells. can

본 발명의 다른 측면에서, 상기 냉각 플레이트는, 적어도 하나의 관통홀을 구비할 수 있다.In another aspect of the present invention, the cooling plate may include at least one through hole.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 열전도성 물질은, 상기 냉각 플레이트와 상기 모듈 하우징의 일 면 사이에 더 구비될 수 있다.In another aspect of the present invention, the thermally conductive material may be further provided between the cooling plate and one surface of the module housing.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 열전도성 물질은, 액상 열전도 실리콘일 수 있다.In another aspect of the present invention, the thermally conductive material may be liquid thermally conductive silicon.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 하우징의 적어도 어느 하나의 면과 상기 복수의 배터리 셀 사이에 개재된 방열 레진을 더 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, the battery module may further include a heat dissipation resin interposed between at least one surface of the module housing and the plurality of battery cells.

한편, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a battery pack including at least one battery module according to the above-described embodiment as a battery pack.

아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공한다.In addition, the present invention, as a vehicle, provides a vehicle including at least one battery pack according to the above-described embodiment.

본 발명에 의하면, 배터리 모듈 내의 균일한 온도 분포가 가능해진다.According to the present invention, a uniform temperature distribution within the battery module becomes possible.

이에 따라, 배터리 모듈 내의 배터리 셀 성능이 향상될 수 있다.Accordingly, performance of battery cells in the battery module may be improved.

다른 측면에서, 본 발명에 의하면, 배터리 셀의 급속 충전 및/또는 과충전에 따라 급속히 상승하는 온도에 대응하여, 배터리 모듈의 효율적인 냉각 및/또는 방열이 가능해진다.In another aspect, according to the present invention, it is possible to efficiently cool and/or dissipate heat from a battery module in response to a rapidly rising temperature due to rapid charging and/or overcharging of a battery cell.

다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 효과는 상술한 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적인 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtainable through the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 모듈의 내부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 배터리 셀의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 모듈 내부에 포함되는 방열 핀을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 방열 핀을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 방열 핀을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4의 방열 핀이 적용된 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5의 방열 핀이 적용된 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6의 방열 핀이 적용된 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 6의 방열 핀이 적용된 다른 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 1의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is the details described in such drawings should not be construed as limited to
1 is a view for explaining the inside of a battery module according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 1;
3 is a perspective view of a battery cell of the battery module of FIG. 1;
4 is a view for explaining heat dissipation fins included in the battery module according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a heat dissipation fin according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a heat dissipation fin according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining an embodiment to which the heat dissipation fin of FIG. 4 is applied.
8 is a view for explaining an embodiment to which the heat dissipation fin of FIG. 5 is applied.
9 is a view for explaining an embodiment to which the heat dissipation fin of FIG. 6 is applied.
FIG. 10 is a view for explaining another embodiment to which the heat dissipation fin of FIG. 6 is applied.
FIG. 11 is a diagram for explaining a battery pack including the battery module of FIG. 1 .
FIG. 12 is a diagram for explaining a vehicle including the battery pack of FIG. 11 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so various alternatives can be made at the time of this application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.In addition, in order to aid understanding of the present invention, the accompanying drawings may not be drawn to an actual scale, but the dimensions of some components may be exaggerated.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 모듈(10)의 내부를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈(10)의 분해 사시도이다.FIG. 1 is a view for explaining the inside of a battery module 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module 10 of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 복수의 배터리 셀(100), 모듈 하우징(200) 및 방열 핀(300, 310, 320)을 포함한다. 1 and 2, a battery module 10 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells 100, a module housing 200, and heat dissipation fins 300, 310, and 320. .

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 복수의 배터리 셀(100)은, 상기 모듈 하우징(200) 내에 수용될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀(100)은 상기 모듈 하우징(200) 내에서 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the plurality of battery cells 100 may be accommodated in the module housing 200 . The plurality of battery cells 100 may be stacked to be electrically connected to each other within the module housing 200 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 모듈 하우징(200)은, 내부에 복수의 배터리 셀(100)을 수용하도록 내부 공간을 형성할 수 있다. 이러한 상기 모듈 하우징(200)은, 6개의 프레임을 포함하는 육면체 형상으로 구비될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the module housing 200 may form an internal space to accommodate a plurality of battery cells 100 therein. The module housing 200 may have a hexahedral shape including six frames.

예를 들어, 모듈 하우징(200)은, 하부 프레임(210), 측부 프레임(230) 및 상부 프레임(250)을 포함할 수 있다. 상기 하부 프레임(210)은 상기 배터리 셀(100)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 측부 프레임(230)은 상기 배터리 셀(100)의 측부에 배치될 수 있다. 상기 상부 프레임(250)은 상기 배터리 셀(100)의 상부에 배치될 수 있다. For example, the module housing 200 may include a lower frame 210 , a side frame 230 and an upper frame 250 . The lower frame 210 may be disposed below the battery cell 100 . The side frame 230 may be disposed on the side of the battery cell 100 . The upper frame 250 may be disposed above the battery cell 100 .

상기 측부 프레임(230)은, 전방 프레임, 후방 프레임, 좌방 프레임 및 우방 프레임을 포함할 수 있다. 상기 측부 프레임(230)은 상기 하부 프레임(210) 및 상기 상부 프레임(250)과 함께 육면체 형상의 구조체를 형성할 수 있다. 각 프레임은 서로 볼트나 용접 등의 체결 방식으로 결합되어 형성될 수 있다. 또는 상기 모듈 하우징(200)은 각 프레임끼리 일체화된 형태로 제조될 수도 있다. 모듈 하우징(200)은, 강성 확보를 위해, 고강도의 플라스틱 등의 재질 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다.The side frame 230 may include a front frame, a rear frame, a left frame, and a right frame. The side frame 230 may form a hexahedron-shaped structure together with the lower frame 210 and the upper frame 250 . Each frame may be formed by being coupled to each other by a fastening method such as bolting or welding. Alternatively, the module housing 200 may be manufactured in an integrated form with each frame. The module housing 200 may be made of a material such as high-strength plastic or a metal material in order to secure rigidity.

모듈 하우징(200) 내에는 복수의 배터리 셀(100)이 수용되어 있다. 복수의 배터리 셀(100)은, 상기 실링부(150) 중, 상기 배터리 셀(100)의 길이 방향(Y축 방향)과 평행한 부분이, 배터리 모듈(10)의 상단 및 하단에 위치하도록, 상기 하부 프레임(210) 상에 기립 배치될 수 있다. 그리고 복수의 배터리 셀(100)은 배터리 셀(100)의 두께 방향(X축 방향)을 따라 복수 개 배치될 수 있다.A plurality of battery cells 100 are accommodated in the module housing 200 . In the plurality of battery cells 100, portions of the sealing portion 150 parallel to the longitudinal direction (Y-axis direction) of the battery cells 100 are located at the upper and lower ends of the battery module 10, It may be placed upright on the lower frame 210 . Also, the plurality of battery cells 100 may be disposed in plurality along the thickness direction (X-axis direction) of the battery cells 100 .

도 4 내지 도 10은 본 발명의 다양한 실시예를 따르는 방열 핀(300, 310, 320)을 설명하기 위한 도면이다. 4 to 10 are views for explaining heat dissipation fins 300, 310, and 320 according to various embodiments of the present disclosure.

예를 들어 자동차에 적용되는 종래의 배터리 모듈에서는, 배터리 셀의 상부와 배터리 모듈의 상부 프레임 사이에 절연 필름과 내부 공간이 개재되어 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 4와 같은 형태로 배터리 셀(100)이 적층되어 있는 경우, 배터리 셀(100)의 상부의 온도가 가장 높아지는데, 종래에는 상부를 특히 효율적으로 냉각할 수 있는 구조가 고려되지 않았다. 이에 따라, 배터리 셀(100) 내부 온도 불균일로 인한 성능 저하가 발생하였다.For example, in a conventional battery module applied to a vehicle, an insulating film and an internal space are interposed between the upper portion of the battery cell and the upper frame of the battery module. For example, when the battery cells 100 are stacked in the form shown in FIGS. 1 and 4, the temperature of the upper part of the battery cell 100 is the highest. Conventionally, the upper part can be cooled particularly efficiently. was not considered Accordingly, performance deterioration occurred due to uneven internal temperature of the battery cell 100 .

이에 본 발명자는 배터리 모듈(10)의 상부를 특히 효율적으로 냉각하기 위해 히트 싱크의 역할을 하는 방열 핀(300, 310, 320)의 특징적인 구조를 도출하였다. 또한, 상기 방열 핀(300, 310, 320)을 배터리 모듈(10)의 상부 프레임(250)과 배터리 셀(100) 사이의 여유 공간에 적용하였다. 이하에서는 도 4 내지 도 10을 참조하여 상기 방열 핀(300, 310, 320)에 대해 상세히 설명한다.Accordingly, the present inventors derived a characteristic structure of the heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 serving as a heat sink in order to particularly efficiently cool the upper portion of the battery module 10 . In addition, the heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 are applied to the free space between the upper frame 250 of the battery module 10 and the battery cell 100 . Hereinafter, the heat dissipation fins 300, 310, and 320 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 10.

도 1 및 도 7 내지 도 10을 참조하면, 상기 방열 핀(300, 310, 320)은 상기 모듈 하우징(200) 내에서 상기 복수의 배터리 셀(100)의 일 측에 배치될 수 있다. 상기 방열 핀(300, 310, 320)은 상기 복수의 배터리 셀(100)의 일 측에서 상기 복수의 배터리 셀(100)을 냉각할 수 있다. 바람직하게 상기 방열 핀(300, 310, 320)은 상기 배터리 셀(100)의 상측에 배치될 수 있다. 예를 들어 상기 방열 핀(300, 310, 320)은, 상기 상부 프레임(250)과 상기 복수의 배터리 셀(100) 사이에 개재될 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(100)에서 가장 고온이 되는 배터리 셀(100)의 상부를 특히 효율적으로 냉각할 수 있다. 이와 같은 방열 핀(300, 310, 320)은 상기 배터리 모듈(10) 내에 적어도 하나 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 4와 같은 형태로 배터리 셀(100)이 적층되어 있는 경우, 배터리 셀(100)의 상부의 온도가 가장 높아지기 때문에, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 방열 핀(300, 310, 320)이 상기 배터리 셀(100)의 상측에 배치되는 구조를 가지고 있으나, 배터리 셀(100)의 배치 구조가 도 1 및 도 4와 달라지면 상기 방열 핀(300, 310, 320)의 배치 구조도 변경될 수 있다. 즉, 배치된 배터리 셀(100)의 온도가 가장 높아지는 영역에 상기 방열 핀(300, 310, 320)이 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 7 to 10 , the heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 may be disposed on one side of the plurality of battery cells 100 within the module housing 200 . The heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 may cool the plurality of battery cells 100 at one side of the plurality of battery cells 100 . Preferably, the heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 may be disposed above the battery cell 100 . For example, the heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 may be interposed between the upper frame 250 and the plurality of battery cells 100 . Accordingly, the upper part of the battery cell 100 having the highest temperature in the battery cell 100 can be cooled particularly efficiently. At least one of the heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 may be included in the battery module 10 . For example, when the battery cells 100 are stacked in the form of FIGS. 1 and 4, since the temperature of the upper part of the battery cell 100 is the highest, in one embodiment of the present invention, the heat dissipation fin 300 , 310, 320) has a structure disposed above the battery cell 100, but if the arrangement structure of the battery cell 100 is different from that of FIGS. The structure may also change. That is, the heat dissipation fins 300 , 310 , and 320 may be disposed in regions where the temperature of the disposed battery cells 100 is highest.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 배터리 모듈(10) 내부에 포함되는 방열 핀(300)을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining the heat dissipation fins 300 included inside the battery module 10 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 측면에서 도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 방열 핀(300)은, 상기 모듈 하우징(200)의 일 면과 소정 간격 이격되며, 판 형상으로 연장된 냉각 플레이트(301) 및 상기 냉각 플레이트(301)로부터 상기 모듈 하우징(200)의 일 면 측으로 돌출된 적어도 하나의 지지 브릿지(302)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 냉각 플레이트(301)는 상기 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250)과 소정 간격 이격되며, 판 형상으로 연장된 형태일 수 있다. 바람직하게, 상기 지지 브릿지(302)는 상기 냉각 플레이트(301)로부터 상기 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250) 측으로 돌출된 형태일 수 있다. 즉, 상기 방열 핀(300)은 배터리 모듈(10) 내부에서 배터리 셀(100)을 직접 냉각 및/또는 방열하기 위한 핀(fin) 구조일 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 배터리 셀(100)의 상부의 방열 효율을 증가시킬 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 4 in one aspect of the present invention, the heat dissipation fin 300 is spaced apart from one surface of the module housing 200 by a predetermined distance and includes a cooling plate 301 extending in a plate shape and the At least one support bridge 302 protruding from the cooling plate 301 toward one side of the module housing 200 may be included. Preferably, the cooling plate 301 is spaced apart from the upper frame 250 of the module housing 200 by a predetermined distance and may be extended in a plate shape. Preferably, the support bridge 302 may protrude from the cooling plate 301 toward the upper frame 250 of the module housing 200 . That is, the heat dissipation fin 300 may have a fin structure for directly cooling and/or dissipating heat from the battery cell 100 inside the battery module 10 . With this structure, heat dissipation efficiency of the upper portion of the battery cell 100 may be increased.

여기서, 적어도 하나의 지지 브릿지(302)는, 상기 모듈 하우징(200)에 접촉 고정될 수 있다. 바람직하게, 적어도 하나의 지지 브릿지(302)는, 상기 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250) 상에 접촉 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 방열 핀(300)이 상기 모듈 하우징(200) 내에서 이동 없이 견고하게 고정될 수 있다. Here, at least one support bridge 302 may be contact-fixed to the module housing 200 . Preferably, at least one support bridge 302 may be contact-fixed on the upper frame 250 of the module housing 200 . Accordingly, the heat dissipation fin 300 can be firmly fixed without moving within the module housing 200 .

본 발명의 다른 측면에서, 상기 방열 핀(300)은 배터리 셀(100)에 직접 접촉할 수 있다. 바람직하게, 상기 냉각 플레이트(301)가 배터리 셀(100)의 상부에 직접 접촉하는 구조일 수 있다. 이와 같은 직접 접촉 구조에 의하면 간접 냉각 구조에 비해 방열 성능이 더 높아질 수 있다. 또한, 위와 같은 방열 핀(300)을 구비하는 배터리 모듈(10)의 구조로 인해, 방열 핀(300)의 열을 배터리 모듈(10)의 외부로 용이하게 전달함으로써, 배터리 셀(100)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.In another aspect of the present invention, the heat dissipation fin 300 may directly contact the battery cell 100 . Preferably, the cooling plate 301 may have a structure in direct contact with an upper portion of the battery cell 100 . According to such a direct contact structure, heat dissipation performance may be higher than that of an indirect cooling structure. In addition, due to the structure of the battery module 10 having the heat dissipation fins 300 as described above, the heat of the heat dissipation fins 300 is easily transferred to the outside of the battery module 10, thereby cooling the battery cell 100. efficiency can be improved.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 방열 핀(300)은, 절연 성능을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 핀(300)은 열전도성 플라스틱을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 방열 핀(300)은 고 열전도성 방열 플라스틱을 포함할 수 있다. 또는, 상기 방열 핀(300)은 열전도성 폼(foam) 패드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250)이 금속을 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 셀(100)과 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250)이 접촉하면 단락이 발생할 수 있기 때문에, 절연 성능의 확보가 필요할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 배터리 셀(100)과 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250)이 접촉이 방지되어 절연 성능을 만족하는 동시에 배터리 셀(100) 상부의 효율적 냉각이 가능해진다.In another aspect of the present invention, the heat dissipation fin 300 may include a material having insulating performance. For example, the heat dissipation fin 300 may include thermally conductive plastic. Preferably, the heat dissipation fin 300 may include a high thermal conductivity heat dissipation plastic. Alternatively, the heat dissipation fin 300 may include a thermally conductive foam pad. For example, the upper frame 250 of the module housing 200 may include metal. In this case, since a short circuit may occur when the battery cell 100 and the upper frame 250 of the module housing 200 come into contact, it may be necessary to secure insulation performance. Therefore, according to the present invention, contact between the battery cell 100 and the upper frame 250 of the module housing 200 is prevented, thereby satisfying insulation performance and enabling efficient cooling of the upper portion of the battery cell 100.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 방열 핀(310)을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a heat dissipation fin 310 according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 방열 핀(310)은 앞선 실시예의 방열 핀(300)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.Since the heat dissipation fin 310 according to the present embodiment is similar to the heat dissipation fin 300 of the previous embodiment, redundant description of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, Focus on the differences.

도 5를 참조하면 상기 방열 핀(310)은 슬로프(313)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각 플레이트(311)의 상기 복수의 배터리 셀(100)과 대면하는 일면에는, 상기 복수의 배터리 셀(100)의 형상과 상보적인 형상을 갖고 상기 복수의 배터리 셀(100) 측으로 돌출된, 복수의 슬로프(313)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같은 파우치형 배터리 셀(100)에서는 제조 상의 특성 상 배터리 셀(100)의 중앙부보다 배터리 셀(100)의 상단부 및/또는 하단부의 두께가 작아질 수 있다. 즉, 전극 조립체를 감싸는 커버가 상부 및/또는 하부에서 접히거나 실링되면서 배터리 셀(100)의 두께가 작아질 수 있다. 이에 따라, 도 1과 같이 배터리 셀(100)의 상부의 형상은 중앙으로 갈수록 두께가 얇아지면서 높이가 높아지는 형태가 될 수 있다. 이 때, 도 5의 냉각 플레이트(311)가 상기 배터리 셀(100)의 상부의 형상과 상보적인 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 냉각 플레이트(311)는, 상기 배터리 셀(100)의 상부의 형상과 정합되도록 상기 배터리 셀(100) 측으로 돌출된 슬로프(313)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 배터리 셀(100)과 냉각 플레이트(311)의 접촉 면적이 최대화될 수 있다. 이에 따라 배터리 셀(100)의 냉각 효과가 더욱 증가될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the heat dissipation fin 310 may include at least one slope 313 . For example, one surface of the cooling plate 311 facing the plurality of battery cells 100 has a shape complementary to that of the plurality of battery cells 100 and moves toward the plurality of battery cells 100. A plurality of protruding slopes 313 may be provided. For example, in the pouch type battery cell 100 as shown in FIG. 3 , the upper and/or lower end of the battery cell 100 may have a smaller thickness than the center of the battery cell 100 due to manufacturing characteristics. That is, the thickness of the battery cell 100 may be reduced as the cover surrounding the electrode assembly is folded or sealed at the top and/or bottom. Accordingly, as shown in FIG. 1 , the upper portion of the battery cell 100 may have a shape in which the thickness decreases and the height increases toward the center. In this case, the cooling plate 311 of FIG. 5 may have a shape complementary to that of the upper portion of the battery cell 100 . That is, the cooling plate 311 may include at least one slope 313 protruding toward the battery cell 100 to match the shape of the upper portion of the battery cell 100 . According to this structure, the contact area between the battery cell 100 and the cooling plate 311 can be maximized. Accordingly, the cooling effect of the battery cell 100 may be further increased.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 방열 핀(320)을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a heat dissipation fin 320 according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 방열 핀(320)은 앞선 실시예의 방열 핀(300, 310)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.Since the heat dissipation fin 320 according to the present embodiment is similar to the heat dissipation fins 300 and 310 of the previous embodiment, redundant description of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, the previous embodiment will be described. It focuses on the differences between

도 6을 참조하면, 상기 냉각 플레이트(321)는, 적어도 하나의 관통홀(320H)을 구비할 수 있다. 상기 관통홀(320H)을 통해, 배터리 셀(100)의 열 및/또는 방열 핀(320)의 열이 원활하게 외부로 배출될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the cooling plate 321 may include at least one through hole 320H. Heat of the battery cell 100 and/or heat of the heat dissipation fin 320 may be smoothly discharged to the outside through the through hole 320H.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 관통홀(320H)은 대략 원형의 형상을 가질 수 있다. 다만, 관통홀(320H)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 다각형의 관통홀(320H) 형상도 가능함은 물론이다. 예를 들면, 상기 관통홀(320H)은 육각 벌집 형상일 수 있다. 이 경우 냉각 플레이트(321) 제조에 필요한 재질은 최소화될 수 있다. In another aspect of the present invention, the through hole 320H may have a substantially circular shape. However, the shape of the through hole 320H is not limited thereto, and a polygonal shape of the through hole 320H is also possible. For example, the through hole 320H may have a hexagonal honeycomb shape. In this case, materials required for manufacturing the cooling plate 321 may be minimized.

본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 관통홀(320H)은 비워져 있을 수 있다. 또는, 상기 관통홀(320H)에는, 열 전달을 용이하게 하기 위한 물질이 채워질 수도 있다. 예를 들면, 상기 관통홀(320H)에는, 열계면 재료(TIM, Thermal interface material)가 채워질 수 있다. 상기 열계면 재료는, 예를 들면, 방열 그리스, 열 전도성 접착제 및 상변화물질 등일 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면 배터리 셀(100)에 대한 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.In another aspect of the present invention, the through hole 320H may be empty. Alternatively, a material for facilitating heat transfer may be filled in the through hole 320H. For example, a thermal interface material (TIM) may be filled in the through hole 320H. The thermal interface material may be, for example, a thermal grease, a thermally conductive adhesive, and a phase change material. According to this structure, the cooling performance of the battery cell 100 can be further improved.

도 7은 도 4의 방열 핀(300)이 적용된 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a view for explaining an embodiment to which the heat dissipation fin 300 of FIG. 4 is applied.

도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)은, 상기 방열 핀(300)과 상기 복수의 배터리 셀(100) 사이에 구비된 열전도성 물질(400)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열전도성 물질(400)은, 액상 열전도 실리콘 또는 폼(foam) 소재의 열전도성 물질(400)일 수 있다. 또는 상기 열전도성 물질(400)은 열계면 재료(TIM, Thermal interface material)을 포함할 수 있다. 상기 열계면 재료는, 예를 들면, 방열 그리스, 열 전도성 접착제 및 상변화물질 등일 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면 배터리 셀(100)에 대한 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 열전도성 물질(400)은 절연 성능을 갖는 물질일 수도 있다. 이와 같이 열전도성 물질(400)을 추가로 구비함으로써, 배터리 셀(100) 상부의 방열 효과가 보다 높아질 수 있다. Referring to FIG. 7 , the battery module 10 may further include a thermally conductive material 400 provided between the heat dissipation fin 300 and the plurality of battery cells 100 . For example, the thermally conductive material 400 may be liquid thermally conductive silicon or a thermally conductive material 400 made of a foam material. Alternatively, the thermally conductive material 400 may include a thermal interface material (TIM). The thermal interface material may be, for example, a thermal grease, a thermally conductive adhesive, and a phase change material. According to this structure, the cooling performance of the battery cell 100 can be further improved. The thermally conductive material 400 may be a material having insulating properties. In this way, by additionally providing the thermally conductive material 400, the heat dissipation effect of the upper portion of the battery cell 100 may be higher.

본 발명의 다른 측면에서, 상기 열전도성 물질(400)은 방열 핀(300)과 배터리 셀(100)을 접착할 수 있다. 이에 따라 상기 방열 핀(300)이 배터리 모듈(10) 내에서 더욱 견고하게 고정될 수 있다. 따라서 외부 충격이 가해지더라도 방열 핀(300)의 내부 이동이 제한될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(10)의 내구성이 향상될 수 있다.In another aspect of the present invention, the thermally conductive material 400 may adhere the heat dissipation fin 300 and the battery cell 100 . Accordingly, the heat dissipation fin 300 may be more firmly fixed within the battery module 10 . Accordingly, internal movement of the heat dissipation fin 300 may be restricted even when an external shock is applied. That is, durability of the battery module 10 may be improved.

본 발명의 또 다른 측면에서, 열전도성 물질(400)이 배터리 셀(100)과 방열 핀(300) 사이의 빈 공간이 채워지기 때문에 열전도 효과가 더욱 높아질 수 있다.In another aspect of the present invention, since the empty space between the battery cell 100 and the heat dissipation fin 300 is filled with the thermally conductive material 400, the thermal conductivity effect can be further enhanced.

도 8은 도 5의 방열 핀(310)이 적용된 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining an embodiment to which the heat dissipation fin 310 of FIG. 5 is applied.

도 8을 참조하면, 냉각 플레이트(311)에 구비된 복수의 슬로프(313)는 복수의 배터리 셀(100)의 상부와 정합하는 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면 열전도성 물질(400)이 배터리 셀(100)과 방열 핀(310) 사이의 빈 공간이 채워지기 때문에 열전도 효과가 더욱 높아질 수 있다.Referring to FIG. 8 , the plurality of slopes 313 provided on the cooling plate 311 may have a shape matching upper portions of the plurality of battery cells 100 . According to this structure, since the thermally conductive material 400 fills the empty space between the battery cell 100 and the heat dissipation fin 310, the thermal conductivity effect can be further increased.

도 9는 도 6의 방열 핀(320)이 적용된 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 6의 방열 핀(320)이 적용된 다른 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a view for explaining an embodiment to which the heat dissipation fin 320 of FIG. 6 is applied, and FIG. 10 is a view for explaining another embodiment to which the heat dissipation fin 320 of FIG. 6 is applied.

도 9를 참조하면, 열전도성 물질(400)이 상기 냉각 플레이트(321)와 배터리 셀(100) 사이에만 개재되어 있다. 다른 실시 형태로서, 도면에 도시되지는 않았으나, 열전도성 물질(400)이 상기 관통홀(320H)에 채워질 수도 있다. 또 다른 실시 형태로서, 도 10을 참조하면, 상기 열전도성 물질(400)은, 상기 관통홀(320H)을 통과하여 상기 냉각 플레이트(321)와 상기 모듈 하우징(200)의 일 면 사이에 더 구비될 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 열전도성 물질(400)은, 상기 냉각 플레이트(321)와 상기 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250) 사이에 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전도성 물질(400)이 모듈 하우징(200)의 상부 프레임(250) 상에 접촉할 정도로 채워질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면 모듈 하우징(200) 내부의 빈 공간이 열전도성 물질(400)로 채워지는 비율이 높아지기 때문에 방열 효과가 더욱 증대될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a thermally conductive material 400 is interposed only between the cooling plate 321 and the battery cell 100 . As another embodiment, although not shown in the drawings, a thermally conductive material 400 may be filled in the through hole 320H. As another embodiment, referring to FIG. 10 , the thermally conductive material 400 is further provided between the cooling plate 321 and one surface of the module housing 200 by passing through the through hole 320H. It can be. More preferably, the thermally conductive material 400 may be further provided between the cooling plate 321 and the upper frame 250 of the module housing 200 . For example, the thermally conductive material 400 may be filled to the extent of contacting the upper frame 250 of the module housing 200 . According to this structure, since the ratio of filling the empty space inside the module housing 200 with the thermally conductive material 400 increases, the heat dissipation effect can be further increased.

한편, 상기 배터리 모듈(10)은, 방열 레진(500)을 더 포함할 수도 있다. 방열 레진(500)은, 예를 들면, 높은 열 전도도를 갖는 열 전도성 접착제일 수 있다.Meanwhile, the battery module 10 may further include a heat dissipation resin 500 . The heat dissipating resin 500 may be, for example, a thermally conductive adhesive having high thermal conductivity.

상기 방열 레진(500)은, 모듈 하우징(200) 내에 구비될 수 있다. 상기 방열 레진(500)은 상기 모듈 하우징(200)의 적어도 어느 하나의 면과 상기 복수의 배터리 셀(100) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 레진(500)은 상기 모듈 하우징(200)의 내면과 상기 배터리 셀(100) 사이에 개재될 수 있다. 특히, 도 1과 같이 배터리 셀(100)의 하방에 구비될 수 있다. 즉, 상기 방열 레진(500)은 모듈 하우징(200)의 하부 프레임(210) 상에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 방열 레진(500)은, 상기 모듈 하우징(200)의 하부 프레임(210)의 내면 상에 소정 높이로 도포될 수 있다. 도포된 상기 방열 레진(500) 상에, 복수의 배터리 셀(100)이 구비될 수 있다. The heat dissipation resin 500 may be provided in the module housing 200 . The heat dissipation resin 500 may be interposed between at least one surface of the module housing 200 and the plurality of battery cells 100 . For example, the heat dissipation resin 500 may be interposed between the inner surface of the module housing 200 and the battery cell 100 . In particular, it may be provided below the battery cell 100 as shown in FIG. 1 . That is, the heat dissipation resin 500 may be provided on the lower frame 210 of the module housing 200 . For example, referring to FIGS. 1 and 2 , the heat dissipation resin 500 may be applied to an inner surface of the lower frame 210 of the module housing 200 at a predetermined height. A plurality of battery cells 100 may be provided on the applied heat dissipation resin 500 .

본 발명의 이러한 구조에 의하면, 복수의 배터리 셀(100)을 견고하게 고정시킬 수 있다. 즉, 배터리 셀(100)이 방열 레진(500) 상에 삽입 고정될 수 있어서, 별도의 추가 고정 부재 없이도 상기 배터리 셀(100)의 고정력을 향상시킬 수 있다.According to this structure of the present invention, the plurality of battery cells 100 can be firmly fixed. That is, since the battery cell 100 can be inserted and fixed onto the heat dissipating resin 500, the fixing force of the battery cell 100 can be improved without a separate additional fixing member.

본 발명의 다른 측면에서, 복수의 배터리 셀(100)과 방열 레진(500)의 접촉 면적이 최대화되어 방열 성능이 보다 향상될 수 있다. 즉, 배터리 셀(100)에서 발생한 열이 방열 레진(500)으로 바로 전달될 수 있어, 배터리 셀(100)의 냉각 효율이 더욱 높아질 수 있다.In another aspect of the present invention, the contact area between the plurality of battery cells 100 and the heat dissipation resin 500 is maximized, so that heat dissipation performance can be further improved. That is, heat generated in the battery cell 100 can be directly transferred to the heat dissipation resin 500, so that the cooling efficiency of the battery cell 100 can be further increased.

한편, 상기 방열 레진(500)은, 히트 싱크(미도시)에 접촉할 수도 있다. 이 때, 상기 방열 레진(500)은, 배터리 셀(100)로부터 전달받은 열을, 상기 히트 싱크로 전달할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 히트 싱크는, 상기 방열 레진(500)으로부터 전달받은 열을, 별도의 냉각수 또는 공기로 전달할 수 있다.Meanwhile, the heat radiation resin 500 may contact a heat sink (not shown). In this case, the heat dissipation resin 500 may transfer heat received from the battery cell 100 to the heat sink. Although not shown in the drawing, the heat sink may transfer the heat transferred from the heat dissipation resin 500 to a separate coolant or air.

도 1 내지 도 3을 참조하여 복수 개의 배터리 셀(100) 각각에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.Each of the plurality of battery cells 100 will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 3 .

도 3은 도 1의 배터리 모듈(10)의 배터리 셀(100)을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining the battery cell 100 of the battery module 10 of FIG. 1 .

도 3을 참조하면, 상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지일 수 있고, 예를 들어 파우치형 배터리 셀(100)일 수 있다. 다만, 이로써 상기 배터리 셀(100)의 종류를 한정하는 것은 아니며, 이를테면 원통형 셀이나 각형 셀 등과 같은 다른 형태의 배터리 셀(100)도 본 발명의 배터리 모듈(10)에 채용될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the battery cell 100 may be a secondary battery, for example, a pouch type battery cell 100 . However, this does not limit the type of the battery cell 100, and other types of battery cells 100, such as cylindrical cells or prismatic cells, may also be employed in the battery module 10 of the present invention.

이하, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 셀인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 도 3을 참조하면, 상기 배터리 셀(100)은, 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 수용부(130), 수용부(130)의 둘레에 형성되는 실링부(150) 및 전극 조립체와 연결되며 실링부(150)의 외부로 인출되는 한 쌍의 전극 리드(170)를 포함할 수 있다. Hereinafter, as shown in FIG. 3 , a case in which the battery cell 100 is a pouch type cell will be described as an example. Referring to FIG. 3 , the battery cell 100 is connected to an electrode assembly, an accommodating portion 130 accommodating the electrode assembly, a sealing portion 150 formed around the accommodating portion 130, and the electrode assembly, and is sealed. A pair of electrode leads 170 drawn out of the unit 150 may be included.

상기 한 쌍의 전극 리드(170)는, 전극 조립체에 구비된 전극 탭(미도시)과 결합되며, 실링부(150)를 통해 실링부(150)의 외측으로 인출될 수 있다. 상기 한 쌍의 전극 리드(170)는, 배터리 셀(100)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 한 쌍의 전극 리드(170)는 서로 동일한 방향 또는 서로 반대 방향으로 인출될 수 있다.The pair of electrode leads 170 are coupled to electrode tabs (not shown) provided in the electrode assembly, and may be drawn out of the sealing portion 150 through the sealing portion 150 . The pair of electrode leads 170 may have a shape extending along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the battery cell 100 . The pair of electrode leads 170 may be pulled out in the same direction or opposite directions.

도 11은 도 1의 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩(1)을 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 도 11의 배터리 팩(1)을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for explaining the battery pack 1 including the battery module 10 of FIG. 1 , and FIG. 12 is a diagram for explaining a vehicle including the battery pack 1 of FIG. 11 .

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈(10)을 적어도 하나 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 수용할 수 있는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다. 아울러, 이러한 배터리 모듈(10) 이외에 다른 다양한 구성요소, 이를테면, BMS, 팩 케이스, 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩(1)의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , a battery pack 1 according to the present invention may include at least one battery module 10 described above. In addition, the battery pack 1 according to the present invention may include a pack case 50 capable of accommodating the at least one battery module 10 . In addition, in addition to the battery module 10, other various components, such as components of the battery pack 1 known at the time of filing of the present invention, such as a BMS, a pack case, a relay, a current sensor, etc. may be further included. .

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 자동차(V)는, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)을 적어도 하나 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , a vehicle V according to the present invention may include at least one battery pack 1 according to the present invention.

이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀(100)의 상부가 과열되더라도 배터리 모듈(10) 상부에 구비된 방열 핀(300, 310, 320)을 통해 배터리 모듈(10)의 상부를 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 이에 따라 배터리 모듈(10)의 균일한 온도 분포가 가능해질 수 있다. 결과적으로 배터리 모듈(10)에 포함된 배터리 셀(100)의 성능이 향상될 수 있다. 즉, 위와 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀(100)의 급속 충전 및/또는 과충전 시 급속하게 상승하는 온도에 대응하여 효율적인 냉각 및/또는 방열이 가능해질 수 있다.According to various embodiments as described above, even if the upper portion of the battery cell 100 is overheated, the upper portion of the battery module 10 is efficiently removed through the heat dissipation fins 300, 310, and 320 provided on the upper portion of the battery module 10. can be cooled Accordingly, uniform temperature distribution of the battery module 10 may be possible. As a result, the performance of the battery cell 100 included in the battery module 10 may be improved. That is, according to various embodiments as described above, efficient cooling and/or heat dissipation may be possible in response to a rapidly rising temperature during rapid charging and/or overcharging of the battery cell 100 .

따라서, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 방열 및 절연 성능이 향상된 배터리 모듈(10), 이를 포함하는 배터리 팩(1) 및 자동차(V)를 제공할 수 있다.Accordingly, according to various embodiments as described above, the battery module 10 having improved heat dissipation and insulation performance, the battery pack 1 including the same, and the vehicle V may be provided.

한편, 본 명세서에서는 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 통상의 기술자에게 자명하다.On the other hand, although terms indicating directions such as up and down are used in this specification, these terms are only for convenience of description, and may vary depending on the location of a target object or the location of an observer. self-evident

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.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below and the technical spirit of the present invention by those skilled in the art to which the present invention belongs. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

V 자동차
1 배터리 팩
10 배터리 모듈
50 팩 케이스
100 배터리 셀
200 모듈 하우징
210 하부 프레임
230 측부 프레임
250 상부 프레임
300 방열 핀
301 냉각 플레이트
302 지지 브릿지
310 방열 핀
311 냉각 플레이트
312 지지 브릿지
313 슬로프
320 방열 핀
321 냉각 플레이트
322 지지 브릿지
320H 관통홀
400 열전도성 물질
500 방열 레진
V car
1 battery pack
10 battery module
50 pack case
100 battery cells
200 module housing
210 lower frame
230 side frame
250 upper frame
300 heat dissipation fin
301 cooling plate
302 support bridge
310 heatsink fin
311 cooling plate
312 support bridge
313 slope
320 heat dissipation fin
321 cooling plate
322 support bridge
320H through hole
400 thermally conductive materials
500 Thermal Resin

Claims (15)

복수의 배터리 셀;
상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 모듈 하우징; 및
상기 모듈 하우징 내에서 상기 복수의 배터리 셀의 일 측에 배치되며, 상기 복수의 배터리 셀을 냉각하는 적어도 하나의 방열 핀
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
a plurality of battery cells;
a module housing accommodating the plurality of battery cells; and
At least one heat dissipation fin disposed on one side of the plurality of battery cells in the module housing and cooling the plurality of battery cells
A battery module comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 방열 핀은,
상기 모듈 하우징의 일 면과 소정 간격 이격되며, 판 형상으로 연장된 냉각 플레이트; 및
상기 냉각 플레이트로부터 상기 모듈 하우징의 일 면 측으로 돌출된 적어도 하나의 지지 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 1,
The heat dissipation fin,
a cooling plate spaced apart from one surface of the module housing by a predetermined distance and extending in a plate shape; and
and at least one support bridge protruding from the cooling plate toward one side of the module housing.
제 1 항에 있어서,
상기 모듈 하우징은,
상기 복수의 배터리 셀의 하부에 배치되는 하부 프레임;
상기 복수의 배터리 셀의 측부에 배치되는 측부 프레임; 및
상기 복수의 배터리 셀의 상부를 커버하는 상부 프레임을 포함하고,
상기 방열 핀은,
상기 상부 프레임과 상기 복수의 배터리 셀 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 1,
The module housing,
a lower frame disposed below the plurality of battery cells;
a side frame disposed on a side of the plurality of battery cells; and
An upper frame covering upper portions of the plurality of battery cells,
The heat dissipation fin,
Battery module, characterized in that interposed between the upper frame and the plurality of battery cells.
제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 지지 브릿지는,
상기 모듈 하우징에 접촉 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 2,
The at least one support bridge,
Battery module, characterized in that contact fixed to the module housing.
제 1 항에 있어서,
상기 방열 핀은,
절연 성능을 갖는 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 1,
The heat dissipation fin,
A battery module comprising a material having insulating performance.
제 1 항에 있어서,
상기 방열 핀은,
열전도성 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 1,
The heat dissipation fin,
Battery module comprising a thermally conductive plastic.
제 1 항에 있어서,
상기 방열 핀은,
열전도성 폼 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 1,
The heat dissipation fin,
A battery module comprising a thermally conductive foam pad.
제 2 항에 있어서,
상기 배터리 모듈은,
상기 방열 핀과 상기 복수의 배터리 셀 사이에 구비된 열전도성 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 2,
The battery module,
The battery module further comprises a thermally conductive material provided between the heat dissipation fin and the plurality of battery cells.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각 플레이트의 상기 복수의 배터리 셀과 대면하는 일면에는,
상기 복수의 배터리 셀의 형상과 상보적인 형상을 갖고 상기 복수의 배터리 셀 측으로 돌출된, 복수의 슬로프가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 2,
On one surface of the cooling plate facing the plurality of battery cells,
A battery module, characterized in that a plurality of slopes having a shape complementary to the shape of the plurality of battery cells and protruding toward the plurality of battery cells are provided.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각 플레이트는,
적어도 하나의 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 2,
The cooling plate,
Battery module characterized in that it has at least one through hole.
제 8 항에 있어서,
상기 열전도성 물질은,
상기 냉각 플레이트와 상기 모듈 하우징의 일 면 사이에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 8,
The thermally conductive material,
The battery module, characterized in that further provided between the cooling plate and one surface of the module housing.
제 8 항에 있어서,
상기 열전도성 물질은,
액상 열전도 실리콘인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 8,
The thermally conductive material,
A battery module, characterized in that the liquid thermal conductive silicon.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리 모듈은,
상기 모듈 하우징의 적어도 어느 하나의 면과 상기 복수의 배터리 셀 사이에 개재된 방열 레진을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 1,
The battery module,
The battery module further comprises a heat dissipation resin interposed between at least one surface of the module housing and the plurality of battery cells.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 모듈을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.A battery pack comprising at least one battery module according to any one of claims 1 to 13. 제 14 항에 기재된 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.An automobile comprising at least one battery pack according to claim 14.
KR1020220161360A 2021-12-23 2022-11-28 Battery module and battery pack and vehicle including the same KR20230096847A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210186549 2021-12-23
KR20210186549 2021-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230096847A true KR20230096847A (en) 2023-06-30

Family

ID=86959759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220161360A KR20230096847A (en) 2021-12-23 2022-11-28 Battery module and battery pack and vehicle including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230096847A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116979180A (en) * 2023-08-29 2023-10-31 深圳海辰储能控制技术有限公司 Energy storage device, power utilization system and energy storage system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116979180A (en) * 2023-08-29 2023-10-31 深圳海辰储能控制技术有限公司 Energy storage device, power utilization system and energy storage system
CN116979180B (en) * 2023-08-29 2023-12-26 深圳海辰储能控制技术有限公司 Energy storage device, power utilization system and energy storage system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10971770B2 (en) Battery pack having crash beam structure
KR102112716B1 (en) Battery module, battery pack the battery module and vehicle comprising the battery pack
KR102625202B1 (en) Battery module
KR101910244B1 (en) Battery Module Having Improved Cooling Performance
KR101965373B1 (en) Cylindrical Battery Module
US8343649B2 (en) Electricity storage device with enhanced heat dissipation
KR101571774B1 (en) Battery Cell of Improved Cooling Efficiency
US20200343604A1 (en) Battery Module
KR101675013B1 (en) Battery pack for vehicle with improved cooling efficiency
KR102050025B1 (en) Battery Pack of coolant direct contact cooling type
US20220093986A1 (en) Battery Module
KR20210065268A (en) Busbar Frame Assembly and Battery module including the same
KR102284606B1 (en) Pouch for secondary battery, Secondary battery and Battery module including the secondary battery
KR20200065192A (en) Battery Pack Having Heat Dissipating Member
KR20230096847A (en) Battery module and battery pack and vehicle including the same
KR102527004B1 (en) Battery module
JP2023537015A (en) Battery modules and battery packs containing the same
KR102085339B1 (en) Battery Module improved heat conductive structure
KR102056364B1 (en) Battery Module
JP6787725B2 (en) Vehicle battery pack
KR20230012931A (en) Battery module, battery pack comprising the battery module and vehicle comprising the battery pack
KR20230012930A (en) Battery module, battery pack comprising the battery module and vehicle comprising the battery pack
US11855269B2 (en) Battery module
KR20230098049A (en) Battery module and battery pack and vehicle including the same
KR20220082297A (en) Battery module and battery pack including the same