KR20230106219A - Vehicle battery module and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20230106219A
KR20230106219A KR1020220001853A KR20220001853A KR20230106219A KR 20230106219 A KR20230106219 A KR 20230106219A KR 1020220001853 A KR1020220001853 A KR 1020220001853A KR 20220001853 A KR20220001853 A KR 20220001853A KR 20230106219 A KR20230106219 A KR 20230106219A
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heat transfer
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battery module
module
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KR1020220001853A
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정기택
박준규
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

A vehicle battery module according to a preferred embodiment of the present invention includes: a cell stacking unit in which at least one battery cell is stacked; a module casing coupled to the cell stack so that the lead tab of the battery cell can be exposed to the outside and can come in contact with the bottom of the cell stack; at least one busbar coupled to the lead tab so as to be electrically connected to at least one battery cell, respectively; and at least one heat transfer member installed between each busbar and the module casing to transfer heat generated from the busbar to the module casing.

Description

차량용 배터리모듈 및 이의 제조 방법{Vehicle battery module and manufacturing method thereof}Vehicle battery module and manufacturing method thereof

본 발명은 차량용 배터리모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 상세하게는 충전시 버스바에서 발생된 열을 모듈케이싱으로 전달하여, 버스바의 발열에 의한 버스바의 주변 구성요소의 변형 또는 손상을 방지할 수 있는 차량용 배터리모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery module for a vehicle and a method for manufacturing the same, and in detail, heat generated from a bus bar during charging is transferred to a module casing to prevent deformation or damage to components around the bus bar due to heat generated by the bus bar. It relates to a battery module for a vehicle that can be used and a method for manufacturing the same.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 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.Secondary batteries, which are highly applicable to each product group and have electrical characteristics such as high energy density, are commonly applied not only to portable devices but also to electric or hybrid vehicles driven by an electrical driving source, power storage devices, and the like. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving energy efficiency and eco-friendliness in that they do not generate any by-products due to the use of energy as well as the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두 세개의 전지 셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.While one or two or three battery cells are used per device in small mobile devices, high power and large capacity are required in medium and large devices such as automobiles. Therefore, a middle or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected is used.

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 전지 셀로서 주로 사용되고 있다. 이러한 전지 모듈은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 전지 셀을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. Since it is preferable to manufacture medium and large-sized battery modules in a small size and weight as much as possible, prismatic batteries and pouch-type batteries that can be stacked with a high degree of integration and have a small weight compared to capacity are mainly used as battery cells of medium-large-sized battery modules. Such a battery module has a structure in which a plurality of cell assemblies including a plurality of unit battery cells are connected in series to obtain high output.

그리고, 상기 전지 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.In addition, the battery cell can be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between components including positive and negative current collectors, separators, active materials, electrolytes, and the like.

한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.On the other hand, as the need for a large-capacity structure has recently increased, including use as an energy storage source, there is an increasing demand for a multi-module structure battery pack in which a plurality of secondary batteries are assembled with a plurality of battery modules connected in series and / or parallel. .

복수개의 전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지 팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지 셀로 이루어지는 전지 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.When configuring a battery pack by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module composed of at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module to configure the battery pack. How to do it is common.

도 1은 종래의 전지 모듈에 따른 사시도 일부를 나타낸다. 도 2는 도 1의 절단선 A-A'를 기준으로 XZ 평면을 따라 자른 단면도 일부이다.1 shows a part of a perspective view according to a conventional battery module. FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the XZ plane based on the cutting line AA' of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 모듈은 상호 적층되는 복수개의 전지 셀(11)로 구성된 전지 셀 어셈블리(12) 및 복수개의 전지 셀(11)의 전극 리드들을 전기적으로 연결하는 버스바 어셈블리, 전지 셀 어셈블리(12)를 감싸는 모듈 프레임(13), 버스바 어셈블리를 덮는 외부 프레임(14)을 포함하여 구성된다. 1 and 2, a conventional battery module includes a battery cell assembly 12 composed of a plurality of battery cells 11 stacked on each other and a bus bar electrically connecting electrode leads of the plurality of battery cells 11. It is configured to include an assembly, a module frame 13 surrounding the battery cell assembly 12, and an external frame 14 covering the bus bar assembly.

여기서, 버스바 어셈블리는, 각각의 전지 셀(11)의 전극 리드들을 개별적으로 통과시키는 리드 슬롯들을 구비하는 버스바 프레임(15) 및 버스바 프레임(15)에 장착되고, 리드 슬롯들 개수에 대응되도록 구비되는 버스바 슬롯들을 구비하며, 버스바 슬롯들을 통과한 전극 리드들과 용접 등으로 연결되는 버스바(16)를 포함하여 구성된다.Here, the bus bar assembly is mounted on the bus bar frame 15 having lead slots through which the electrode leads of each battery cell 11 individually pass and the bus bar frame 15, corresponding to the number of lead slots. It has bus bar slots provided as much as possible, and is configured to include a bus bar 16 connected to electrode leads passing through the bus bar slots by welding or the like.

최근 고용량, 고에너지, 급속 충전 등의 필요가 지속적으로 증가하여 버스바(16)에 흐르는 전류의 양도 증가하는 추세이다. 버스바에 흐르는 고전류로 인해 버스바에 발열이 발생한다. 이러한 버스바의 발열로 인해, 버스바 프레임의 변형을 초래한다. Recently, the need for high capacity, high energy, rapid charging, etc. is continuously increasing, and the amount of current flowing through the bus bar 16 is also increasing. Heat is generated in the bus bar due to the high current flowing through the bus bar. Due to the heat generated by the bus bar, deformation of the bus bar frame is caused.

한국공개특허 제10-2021-0042710호에는 버스바의 냉각 성능을 높일 수 있는 배터리 모듈이 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-2021-0042710 discloses a battery module capable of increasing the cooling performance of a bus bar.

본 발명은 버스바와 모듈케이싱 사이에 설치된 열전달부재를 통해, 충전시 버스바에서 발생된 열을 모듈케이싱으로 전달하여, 버스바의 발열에 의한 버스바의 주변 구성요소의 변형 또는 손상을 방지할 수 있는 차량용 배터리모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention transfers heat generated from the bus bar to the module casing through a heat transfer member installed between the bus bar and the module casing, thereby preventing deformation or damage to components around the bus bar due to heat generated by the bus bar. It is an object of the present invention to provide a battery module for a vehicle.

또한, 본 발명은 열전달부재를 통해 버스바의 냉각 효율을 향상시킴으로써, 고속 충전시 버스바에서 발생된 열의 배터리셀로의 전달을 최소화할 수 있는 차량용 배터리모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a vehicle battery module capable of minimizing the transfer of heat generated from the bus bar to the battery cell during high-speed charging by improving the cooling efficiency of the bus bar through a heat transfer member.

본 발명은 열전달부재의 일면이 버스바에 접촉되고, 열전달부재의 다른 일면이 모듈케이싱에 접촉되게, 버스바와 모듈케이싱 사이에 설치되어, 버스바와 모듈케이싱과의 접촉 면적을 최대화하여, 버스바에서 모듈케이싱으로의 열전달 효율을 극대화할 수 있는 차량용 배터리모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is installed between the bus bar and the module casing so that one side of the heat transfer member is in contact with the bus bar and the other side of the heat transfer member is in contact with the module casing, thereby maximizing the contact area between the bus bar and the module casing. An object of the present invention is to provide a vehicle battery module capable of maximizing heat transfer efficiency to a casing.

본 발명은 버스바 및 모듈케이싱에 대한 열전달부재의 열전달 면적을 증대시켜, 버스바의 발열을 신속하게 해소함으로써, 배터리모듈의 고속 충전 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 배터리모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a vehicle battery module capable of improving the high-speed charging performance of the battery module by increasing the heat transfer area of the heat transfer member with respect to the bus bar and the module casing and quickly eliminating heat from the bus bar. .

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 배터리모듈은, 적어도 하나의 배터리셀이 적층된 셀 적층부; 배터리셀의 리드탭이 외부로 노출되되, 셀 적층부의 바닥부와 접촉되게 셀 적층부에 결합되는 모듈케이싱; 적어도 하나의 배터리셀에 각각 전기적으로 연결되게, 리드탭에 결합되는 적어도 하나의 버스바; 및 각각의 버스바와 모듈케이싱 사이에 설치되어, 버스바에서 발생된 열을 모듈케이싱으로 전달하는 적어도 하나의 열전달부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. A vehicle battery module according to a preferred embodiment of the present invention includes a cell stacking unit in which at least one battery cell is stacked; A module casing coupled to the cell stacking unit so that the lead tab of the battery cell is exposed to the outside and is in contact with the bottom of the cell stacking unit; at least one bus bar coupled to a lead tab so as to be electrically connected to at least one battery cell, respectively; and at least one heat transfer member installed between each bus bar and the module casing to transfer heat generated from the bus bar to the module casing.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 버스바에 접촉되는 상단부와, 모듈케이싱의 내면에 접촉되는 하단부와, 상단부와 하단부를 연결하는 연결부가 마련된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is characterized in that an upper end in contact with the bus bar, a lower end in contact with the inner surface of the module casing, and a connection portion connecting the upper end and the lower end are provided.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 하단부가 상단부에 대해 절곡되게 마련된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is characterized in that the lower end is provided to be bent with respect to the upper end.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 연결부는 소정의 곡률로 만곡된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the connecting portion is characterized in that it is curved with a predetermined curvature.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 상단부의 전면적이 버스바에 접촉되고, 하단부의 전면적이 모듈케이싱의 내면에 접촉가능하게, 버스바와 모듈케이싱 사이에 결합된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is characterized in that the entire surface area of the upper end is in contact with the bus bar and the entire area of the lower end is coupled between the bus bar and the module casing so that the entire area of the lower end can contact the inner surface of the module casing.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 L형 단면을 가진 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is characterized in that it has an L-shaped cross section.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 버스바의 열전도율보다 낮은 열전도율을 가진 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is characterized in that it has a lower thermal conductivity than the thermal conductivity of the bus bar.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 절연성을 가진 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is characterized in that it has insulating properties.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 소정의 점성을 가져, 열전달부재의 상단부가 버스바에 점착되고, 열전달부재의 하단부가 모델케이싱에 점착되는 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member has a predetermined viscosity, so that the upper end of the heat transfer member is adhered to the bus bar and the lower end of the heat transfer member is adhered to the model casing.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 난연제(Flame Retardant), 옥사이드 필러(oxide filler) 및 실리카(sillca)가 함유된 재질을 가지는 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is characterized by having a material containing a flame retardant, an oxide filler, and silica.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 모듈케이싱에 결합되어, 열전달부재를 통해 버스바에서 모듈케이싱으로 전달된 열을 방열하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, it is coupled to the module casing, characterized in that it further comprises a heat dissipation unit for radiating heat transferred from the bus bar to the module casing through the heat transfer member.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 모듈케이싱은 셀 적층부의 바닥부와, 셀 적층부의 바닥부의 양측으로 연장된 측면부를 둘러싸는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the module casing is characterized in that it has a structure surrounding the bottom of the cell stack and side parts extending to both sides of the bottom of the cell stack.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 모듈케이싱은 U형 단면을 가진 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the module casing is characterized in that it has a U-shaped cross section.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 모델케이싱은 사각 단면을 가지는 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the model casing is characterized in that it has a rectangular cross section.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 리드탭이 노출된 방향에서, 셀 적층부에 설치된 버스바 프레임을 더 포함하되, 버스바 프레임에는 각각의 배터리셀에 마련된 리드탭이 외부로 노출되게 마련된 적어도 하나의 설치홀이 마련된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, in a direction in which the lead tabs are exposed, a bus bar frame installed in the cell stacking unit is further included, but at least one of the bus bar frames is provided so that the lead tabs provided in each battery cell are exposed to the outside. It is characterized in that the installation hole is provided.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 설치홀은 열전달부재와 버스바가 삽입가능하게 마련된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the installation hole is characterized in that the heat transfer member and the bus bar are provided to be inserted.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 열전달부재는 열전달부재의 상단부가 설치홀에 삽입되고, 열전달부의 하단부가 버스바 프레임의 하단과 이격되어 모듈케이싱의 내면과 접촉되게, 버스바 프레임과 모듈케이싱에 결합된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer member is installed in the bus bar frame and the module casing so that the upper end of the heat transfer member is inserted into the installation hole and the lower end of the heat transfer member is spaced apart from the lower end of the bus bar frame to contact the inner surface of the module casing. characterized by being combined.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 버스바는 버스바의 일면이 상단부의 후면과 접촉되고, 버스바의 다른 일면이 외부로 노출되게 설치홀에 설치된 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the bus bar is characterized in that it is installed in the installation hole so that one surface of the bus bar is in contact with the rear surface of the upper end and the other surface of the bus bar is exposed to the outside.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 배터리모듈 제조 방법은 버스바에서 발생된 열을 모델케이싱의 바닥면으로 전달하는 열전달부재가 구비된 차량용 배터리모듈을 제작하는 방법이다. Meanwhile, a method for manufacturing a battery module for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention is a method for manufacturing a battery module for a vehicle equipped with a heat transfer member that transfers heat generated from a bus bar to a bottom surface of a model casing.

본 발명은 버스바와 모듈케이싱 사이에 설치된 열전달부재를 통해, 충전시 버스바에서 발생된 열을 모듈케이싱으로 전달하여, 버스바의 발열에 의한 버스바의 주변 구성요소의 변형 또는 손상을 방지할 수 있다. The present invention transfers heat generated from the bus bar to the module casing through a heat transfer member installed between the bus bar and the module casing, thereby preventing deformation or damage to components around the bus bar due to heat generated by the bus bar. there is.

또한, 본 발명은 열전달부재를 통해 버스바의 냉각 효율을 향상시킴으로써, 고속 충전시 버스바에서 발생된 열의 배터리셀로의 전달을 최소화할 수 있다. In addition, the present invention can minimize the transfer of heat generated from the bus bar to the battery cell during high-speed charging by improving the cooling efficiency of the bus bar through the heat transfer member.

본 발명은 열전달부재의 일면이 버스바에 접촉되고, 열전달부재의 다른 일면이 모듈케이싱에 접촉되게, 버스바와 모듈케이싱 사이에 설치되어, 버스바와 모듈케이싱과의 접촉 면적을 최대화하여, 버스바에서 모듈케이싱으로의 열전달 효율을 극대화할 수 있다. The present invention is installed between the bus bar and the module casing so that one side of the heat transfer member is in contact with the bus bar and the other side of the heat transfer member is in contact with the module casing, thereby maximizing the contact area between the bus bar and the module casing. The heat transfer efficiency to the casing can be maximized.

본 발명은 버스바 및 모듈케이싱에 대한 열전달부재의 열전달 면적을 증대시켜, 버스바의 발열을 신속하게 해소함으로써, 배터리모듈의 고속 충전 성능을 향상시킬 수 있다. The present invention increases the heat transfer area of the heat transfer member with respect to the bus bar and the module casing, and quickly eliminates the heat generated by the bus bar, thereby improving the high-speed charging performance of the battery module.

도 1 및 도 2는 종래의 배터리모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리모듈에서, 배터리모듈의 충전시 배터리모듈에서 발생된 열이 버스바를 통해 방열부로 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에서 따른 배터리모듈에 조립된 버스바와 열전달부재의 조립 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전달부재의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 1 and 2 are views for explaining the structure of a conventional battery module.
3 is a view for explaining a process in which heat generated in a battery module is transferred to a heat dissipating unit through a bus bar when the battery module is charged in a vehicle battery module according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are views for explaining an assembly structure of a bus bar and a heat transfer member assembled to a battery module according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the structure of a heat transfer member according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in the drawings.

그러나, 이는 본 출원을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, this is not intended to limit the present application to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present application. In describing the present application, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present application, the detailed description will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present application. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms are only used to distinguish one component from another.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 출원의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 출원의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.Therefore, since the configurations shown in the embodiments described in this specification are only one of the most preferred embodiments of the present application and do not represent all of the technical ideas of the present application, various equivalents that can replace them at the time of the present application and variations may exist.

또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.In addition, it should be understood that the accompanying drawings in this application are enlarged or reduced for convenience of description.

이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 배터리모듈(100)에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a vehicle battery module 100 according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 배터리모듈(100)은, 모듈케이싱(110), 상부 플레이트(115), 셀 적층부(120), 버스바(140), 버스바 프레임(130), 열전달부재(150) 및 방열부(160)를 포함한다. A vehicle battery module 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a module casing 110, an upper plate 115, a cell laminate 120, a bus bar 140, a bus bar frame 130, and a heat transfer member. (150) and a heat dissipation part (160).

셀 적층부(120)는 적어도 하나의 배터리셀(121)이 적층된다. 여기서, 각각의 배터리셀(121)에 마련된 리드탭은 균일 간격으로 이격 배치된다. In the cell stacking unit 120, at least one battery cell 121 is stacked. Here, the lead tabs provided in each battery cell 121 are spaced apart at regular intervals.

배터리셀(122)에는 한 쌍의 리드탭(121a, 121b)이 마련된다. 여기서, 한 쌍의 리드탭(121a, 121b)은 양극 리드탭과 음극 리드탭이다. 배터리셀(121)은 공지된 기술인 바, 본 실시예에서는 배터리셀(121)에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. A pair of lead tabs 121a and 121b are provided in the battery cell 122 . Here, the pair of lead tabs 121a and 121b are a positive lead tab and a negative lead tab. Since the battery cell 121 is a well-known technology, a detailed description of the battery cell 121 will be omitted in this embodiment.

다만, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 셀 적층부(120)에 대해, 모듈케이싱(110)에 의해 보호되는 부분에 대해 "셀 적층부(120)의 바닥부"로 지칭하고, 상부 플레이트(115)에 의해 보호되는 부분에 대해 "셀 적층부(120)의 상단부"로 지칭한다. However, in this embodiment, for convenience of description, the cell stack 120 is referred to as the "bottom of the cell stack 120" for the portion protected by the module casing 110, and the upper plate The part protected by 115 is referred to as "the upper end of the cell stack 120".

도 4 및 도 5을 참조하면, 모듈케이싱(110)과 상부 플레이트(115)는 장치의 외관을 구성하는 부품으로서, 셀 적층부(120)를 보호하기 위해 마련된 것이다. 모듈케이싱(110)과 상부 플레이트(115)는 셀 적층부(120)의 외면을 둘러싸게 설치된다. Referring to FIGS. 4 and 5 , the module casing 110 and the upper plate 115 are components constituting the external appearance of the device and are provided to protect the cell laminate 120 . The module casing 110 and the upper plate 115 are installed to surround the outer surface of the cell stack 120 .

모듈케이싱(110)은 배터리셀(121)의 리드탭(121a, 121b)이 외부로 노출되되, 셀 적층부(120)의 바닥부와 접촉되게 셀 적층부(120)에 결합된다. 모듈케이싱(110)은 U형 단면을 가진다. 또는, 모듈케이싱은 사각 단면을 가질 수 있다.The module casing 110 is coupled to the cell stacking unit 120 so that the lead tabs 121a and 121b of the battery cell 121 are exposed to the outside and are in contact with the bottom of the cell stacking unit 120 . The module casing 110 has a U-shaped cross section. Alternatively, the module casing may have a rectangular cross section.

모듈케이싱(110)은 셀 적층부(120)의 바닥부와, 셀 적층부(120)의 바닥부의 양측으로 연장된 측면부를 둘러싸는 구조를 가진다. 모듈케이싱(110)은 셀 적층부(120)와 방열부(160) 사이에 설치된다. The module casing 110 has a structure that surrounds the bottom of the cell stack 120 and side parts extending to both sides of the bottom of the cell stack 120 . The module casing 110 is installed between the cell stacking part 120 and the heat dissipating part 160 .

구체적으로, 모듈케이싱(110)은 바닥면의 내측이 셀 적층부(120)의 바닥부에 접촉되고, 바닥면의 외측이 방열부(160)와 접촉되게, 셀 적층부(120)와 방열부(160) 사이에 설치된다. 셀 적층부(120)에서 발생된 열은 모듈케이싱(110)의 바닥면을 통해 방열부(160)로 전달된다. Specifically, the module casing 110 has the cell stack 120 and the heat dissipation unit such that the inside of the bottom surface is in contact with the bottom of the cell stack 120 and the outside of the bottom surface is in contact with the heat dissipation unit 160. It is installed between (160). Heat generated in the cell stacking unit 120 is transferred to the heat dissipation unit 160 through the bottom surface of the module casing 110 .

도 3을 참조하면, 방열부(160)는 모듈케이싱(110)에 결합되어, 모듈케이싱(110)으로 전달된 열을 방열한다. 방열부(160)는 셀 적층부(120)에서 모듈케이싱(110)으로 전달된 열 및 열전달부재(150)를 통해 버스바(140)에서 모듈케이싱(110)으로 전달된 열을 방열한다. Referring to FIG. 3 , the heat dissipation unit 160 is coupled to the module casing 110 and dissipates heat transferred to the module casing 110 . The heat dissipation unit 160 dissipates heat transferred from the cell stacking unit 120 to the module casing 110 and heat transferred from the bus bar 140 to the module casing 110 through the heat transfer member 150 .

도 4 내지 도 6을 참조하면, 버스바 프레임(130)은 리드탭(121a, 121b)이 노출된 방향에서, 셀 적층부(120)에 설치된다. 버스바 프레임(130)에는 각각의 배터리셀(121)에 마련된 리드탭(121a, 121b)이 외부로 노출되게 마련된 적어도 하나의 설치홀(131)이 마련된다. 설치홀(131)은 열전달부재(150)와 버스바(140)가 삽입가능하게 마련된 개구이다. Referring to FIGS. 4 to 6 , the bus bar frame 130 is installed on the cell stack 120 in the direction in which the lead tabs 121a and 121b are exposed. At least one installation hole 131 is provided in the bus bar frame 130 to expose the lead tabs 121a and 121b of each battery cell 121 to the outside. The installation hole 131 is an opening into which the heat transfer member 150 and the bus bar 140 can be inserted.

여기서, 버스바(140)는 적어도 하나의 배터리셀(121)에 각각 전기적으로 연결되게, 리드탭(121a, 121b)에 결합된다. Here, the bus bar 140 is coupled to the lead tabs 121a and 121b to be electrically connected to at least one battery cell 121, respectively.

도 7을 참조하면, 열전달부재(150)는 버스바(140)에서 발생된 열을 모듈케이싱(110)으로 전달하는 구성요소이다. 열전달부재(150)는 상단부(151), 연결부(153)와 하단부(152)가 일체로 형성되되, L형 단면으로 절곡된 구조를 가진다. Referring to FIG. 7 , the heat transfer member 150 is a component that transfers heat generated from the bus bar 140 to the module casing 110 . The heat transfer member 150 has a structure in which an upper end 151, a connection part 153, and a lower end 152 are integrally formed and bent into an L-shaped cross section.

여기서, 상단부(151)는 버스바(140)에 접촉되는 부분이다. 하단부(152)는 모듈케이싱(110)과 접촉되는 부분이다. 본 실시예에서는 상단부(151)와 하단부(152)를 연결하는 부분에 대해 "연결부(153)"로 지칭한다. Here, the upper end 151 is a part in contact with the bus bar 140 . The lower part 152 is a part in contact with the module casing 110 . In this embodiment, the part connecting the upper part 151 and the lower part 152 is referred to as a "connection part 153".

연결부(153)는 소정의 곡률로 만곡된 곡면이다. 연결부는 소정의 곡률로 만곡되어, 상단부의 열을 하단부로 굴곡없이 전달할 수 있다.The connecting portion 153 is a curved surface with a predetermined curvature. The connecting portion is curved with a predetermined curvature, so that heat from the upper end can be transferred to the lower end without bending.

도 6을 참조하면, 열전달부재(150)는 상단부(151)의 전면적이 버스바(140)에 접촉되고, 하단부(152)의 전면적이 모듈케이싱(110)의 내면에 접촉가능하게, 버스바(140)와 모듈케이싱(110) 사이에 설치된다. Referring to FIG. 6, the heat transfer member 150 is such that the entire area of the upper end 151 is in contact with the bus bar 140 and the entire area of the lower end 152 is in contact with the inner surface of the module casing 110, so that the bus bar ( 140) and the module casing 110.

열전달부재(150)는 절연성을 가져, 버스바(140)에 통전되지 않고, 버스바(140)에서 발생된 열만 전달받아 모듈케이싱(110)으로 전달한다. 그리고, 열전달부재(150)는 버스바(140)의 열전도율보다 낮은 열전도율을 가진 재질을 가진다. The heat transfer member 150 has an insulating property, so that the bus bar 140 is not energized, and receives only the heat generated from the bus bar 140 and transfers it to the module casing 110. Also, the heat transfer member 150 has a material having a lower thermal conductivity than the thermal conductivity of the bus bar 140 .

열전달부재(150)는 소정의 점성을 가진 재질로 제작된다. 열전달부재(150)는 난연제(Flame Retardant), 옥사이드 필러(oxide filler) 및 실리카(sillca)가 함유된 재질을 가진다. 여기서, 실리카 성분은 소정의 점성을 가진 화학물이다. The heat transfer member 150 is made of a material having a predetermined viscosity. The heat transfer member 150 has a material containing a flame retardant, an oxide filler, and silica. Here, the silica component is a chemical substance having a certain viscosity.

열전달부재(150)는 소정의 점성을 가져, 열전달부재(150)의 상단부가 버스바(140)에 점착되고, 열전달부재(150)의 하단부가 모듈케이싱에 점착된다. 이에 따라, 열전달부재(150)는 접착제 또는 접착 테이프의 사용없이도, 열전달부재(150)의 자체 점성에 의해, 버스바(140)와 모듈케이싱(110)에 결합될 수 있다.The heat transfer member 150 has a predetermined viscosity, so that the upper end of the heat transfer member 150 is adhered to the bus bar 140 and the lower end of the heat transfer member 150 is adhered to the module casing. Accordingly, the heat transfer member 150 can be coupled to the bus bar 140 and the module casing 110 by its own viscosity without using an adhesive or adhesive tape.

열전달부재(150)는 열전달부재(150)의 상단부가 설치홀(131)에 삽입되고, 열전달부재의 하단부(152)가 버스바 프레임(130)의 하단과 이격되어 모듈케이싱(110)의 내면과 접촉되게, 버스바 프레임(130)과 모듈케이싱(110)에 결합된다. In the heat transfer member 150, the upper end of the heat transfer member 150 is inserted into the installation hole 131, the lower end 152 of the heat transfer member is spaced apart from the lower end of the bus bar frame 130, and the inner surface of the module casing 110 It is coupled to the bus bar frame 130 and the module casing 110 so as to be in contact with each other.

열전달부재(150)가 버스바 프레임(130)에 설치된 후, 버스바(140)가 버스바 프레임(130)에 설치된다. 버스바(140)는 버스바(140)의 일면이 열전달부재(150)의 상단부(151)의 후면과 접촉되고, 버스바(140)의 다른 일면이 외부로 노출되게 설치홀(131)에 설치된다. After the heat transfer member 150 is installed on the bus bar frame 130, the bus bar 140 is installed on the bus bar frame 130. The bus bar 140 is installed in the installation hole 131 so that one surface of the bus bar 140 is in contact with the rear surface of the upper end 151 of the heat transfer member 150 and the other surface of the bus bar 140 is exposed to the outside. do.

상기와 같은 구조를 가진 배터리모듈에서, 고속 충전시 버스바(140)에 발생된 열은 열전달부재(150)의 상단부를 따라 연결부로 내려오고, 연결부의 만곡된 곡면을 따라 하단부로 전달되고, 하단부에서 모듈케이싱(110)의 바닥면으로 전달된다. 모듈케이싱(110)으로 전달된 열은 방열부(160)를 통해 냉각된다. In the battery module having the above structure, heat generated in the bus bar 140 during high-speed charging descends to the connection part along the upper end of the heat transfer member 150, is transferred to the lower part along the curved surface of the connection part, and is transmitted to the bottom surface of the module casing 110. Heat transferred to the module casing 110 is cooled through the heat dissipation unit 160 .

본 발명은 버스바(140)와 모듈케이싱(110) 사이에 설치된 열전달부재(150)를 통해, 충전시 버스바(140)에서 발생된 열을 모듈케이싱(110)으로 전달하여, 버스바(140)의 발열에 의한 버스바(140)의 주변 구성요소의 변형 또는 손상을 방지할 수 있다. In the present invention, heat generated in the bus bar 140 during charging is transferred to the module casing 110 through the heat transfer member 150 installed between the bus bar 140 and the module casing 110, and the bus bar 140 ) It is possible to prevent deformation or damage to components around the bus bar 140 due to heat generation.

또한, 본 발명은 열전달부재(150)를 통해 버스바(140)의 냉각 효율을 향상시킴으로써, 고속 충전시 버스바(140)에서 발생된 열의 배터리셀(121)로의 전달을 최소화할 수 있다. In addition, the present invention can minimize the transfer of heat generated from the bus bar 140 to the battery cell 121 during high-speed charging by improving the cooling efficiency of the bus bar 140 through the heat transfer member 150.

본 발명은 열전달부재(150)의 일면이 버스바(140)에 접촉되고, 열전달부재(150)의 다른 일면이 모듈케이싱(110)에 접촉되게, 버스바(140)와 모듈케이싱(110) 사이에 설치되어, 버스바(140)와 모듈케이싱(110)과의 접촉 면적을 최대화하여, 버스바(140)에서 모듈케이싱(110)으로의 열전달 효율을 극대화할 수 있다. In the present invention, between the bus bar 140 and the module casing 110, one surface of the heat transfer member 150 is in contact with the bus bar 140 and the other surface of the heat transfer member 150 is in contact with the module casing 110. , it is possible to maximize the contact area between the bus bar 140 and the module casing 110, thereby maximizing heat transfer efficiency from the bus bar 140 to the module casing 110.

본 발명은 버스바(140) 및 모듈케이싱(110)에 대한 열전달부재(150)의 열전달 면적을 증대시켜, 버스바(140)의 발열을 신속하게 해소함으로써, 차량용 배터리모듈(100)의 고속 충전 성능을 향상시킬 수 있다. The present invention increases the heat transfer area of the heat transfer member 150 with respect to the bus bar 140 and the module casing 110 and quickly eliminates the heat generated by the bus bar 140, thereby rapidly charging the vehicle battery module 100. can improve performance.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The present invention will be described in detail through the following examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples. Preferred embodiments of the present invention described above have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications and changes and additions should be viewed as falling within the scope of the following claims.

100: 차량용 배터리모듈
110: 모듈케이싱 115: 상부 플레이트
120: 셀 적층부 121: 배터리셀
121a, 121b: 리드탭 130: 버스바 프레임
131: 설치홀 140: 버스바
150: 열전달부재 160: 방열부100: vehicle battery module
110: module casing 115: upper plate
120: cell stacking part 121: battery cell
121a, 121b: lead tab 130: bus bar frame
131: installation hole 140: bus bar
150: heat transfer member 160: heat dissipation unit

Claims (19)

적어도 하나의 배터리셀이 적층된 셀 적층부;
상기 배터리셀의 리드탭이 외부로 노출되되, 상기 셀 적층부의 바닥부와 접촉되게 상기 셀 적층부에 결합되는 모듈케이싱;
상기 적어도 하나의 배터리셀에 각각 전기적으로 연결되게, 상기 리드탭에 결합되는 적어도 하나의 버스바; 및
상기 각각의 버스바와 상기 모듈케이싱 사이에 설치되어, 상기 버스바에서 발생된 열을 상기 모듈케이싱으로 전달하는 적어도 하나의 열전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. a cell stacking unit in which at least one battery cell is stacked;
a module casing coupled to the cell stacking unit so that the lead tab of the battery cell is exposed to the outside and is in contact with a bottom portion of the cell stacking unit;
at least one bus bar coupled to the lead tab so as to be electrically connected to each of the at least one battery cell; and
The battery module for a vehicle, characterized in that it comprises at least one heat transfer member installed between each of the bus bars and the module casing to transfer heat generated from the bus bar to the module casing. 제 1 항에 있어서, 상기 열전달부재는
상기 버스바에 접촉되는 상단부와,
상기 모듈케이싱의 내면에 접촉되는 하단부와,
상기 상단부와 상기 하단부를 연결하는 연결부가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. The method of claim 1, wherein the heat transfer member
An upper end in contact with the bus bar;
a lower end in contact with the inner surface of the module casing;
A battery module for a vehicle, characterized in that a connection portion connecting the upper end and the lower end is provided. 제 2 항에 있어서,
상기 열전달부재는 상기 하단부가 상기 상단부에 대해 절곡되게 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 2,
The battery module for a vehicle, characterized in that the lower end of the heat transfer member is provided to be bent with respect to the upper end. 제 2 항에 있어서,
상기 연결부는 소정의 곡률로 만곡된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 2,
The vehicle battery module, characterized in that the connection portion is curved with a predetermined curvature. 제 2 항에 있어서,
상기 열전달부재는 상기 상단부의 전면적이 상기 버스바에 접촉되고, 상기 하단부의 전면적이 상기 모듈케이싱의 내면에 접촉가능하게, 상기 버스바와 상기 모듈케이싱 사이에 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 2,
The battery module for a vehicle, characterized in that the heat transfer member is coupled between the bus bar and the module casing so that the entire surface area of the upper end is in contact with the bus bar and the entire surface area of the lower end is in contact with the inner surface of the module casing. 제 1 항에 있어서,
상기 열전달부재는 L형 단면을 가진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The battery module for a vehicle, characterized in that the heat transfer member has an L-shaped cross section. 제 1 항에 있어서,
상기 열전달부재는 상기 버스바의 열전도율보다 낮은 열전도율을 가진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The battery module for a vehicle, characterized in that the heat transfer member has a lower thermal conductivity than the thermal conductivity of the bus bar. 제 1 항에 있어서,
상기 열전달부재는 절연성을 가진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈.According to claim 1,
The battery module for a vehicle, characterized in that the heat transfer member has an insulating property. 제 1 항에 있어서,
상기 열전달부재는 소정의 점성을 가져, 상기 열전달부재의 상단부가 상기 버스바에 점착되고, 상기 열전달부재의 하단부가 상기 모델케이싱에 점착되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The vehicle battery module, characterized in that the heat transfer member has a predetermined viscosity, the upper end of the heat transfer member is adhered to the bus bar, and the lower end of the heat transfer member is adhered to the model casing. 제 1 항에 있어서,
상기 열전달부재는 난연제(Flame Retardant), 옥사이드 필러(oxide filler) 및 실리카(sillca)가 함유된 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The battery module for a vehicle, characterized in that the heat transfer member has a material containing a flame retardant, an oxide filler and silica. 제 1 항에 있어서,
상기 모듈케이싱에 결합되어, 상기 열전달부재를 통해 상기 버스바에서 상기 모듈케이싱으로 전달된 열을 방열하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The vehicle battery module further comprises a heat dissipation unit coupled to the module casing and dissipating heat transferred from the bus bar to the module casing through the heat transfer member. 제 1 항에 있어서,
상기 모듈케이싱은 상기 셀 적층부의 바닥부와, 상기 셀 적층부의 바닥부의 양측으로 연장된 측면부를 둘러싸는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The module casing has a structure surrounding a bottom portion of the cell stacking portion and side portions extending to both sides of the bottom portion of the cell stacking portion. 제 1 항에 있어서,
상기 모듈케이싱은 U형 단면을 가진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The module casing is a vehicle battery module, characterized in that it has a U-shaped cross section. 제 1 항에 있어서,
상기 모델케이싱은 사각 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
The vehicle battery module, characterized in that the model casing has a rectangular cross section. 제 1 항에 있어서,
상기 리드탭이 노출된 방향에서, 상기 셀 적층부에 설치된 버스바 프레임을 더 포함하되,
상기 버스바 프레임에는 상기 각각의 배터리셀에 마련된 리드탭이 외부로 노출되게 마련된 적어도 하나의 설치홀이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 1,
Further comprising a bus bar frame installed in the cell stacking part in the direction in which the lead tab is exposed,
The battery module for a vehicle, characterized in that the bus bar frame is provided with at least one installation hole provided to expose the lead tabs provided in each of the battery cells to the outside. 제 15 항에 있어서,
상기 설치홀은 상기 열전달부재와 상기 버스바가 삽입가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 15,
The installation hole is a vehicle battery module, characterized in that provided to insert the heat transfer member and the bus bar. 제 15 항에 있어서,
상기 열전달부재는 상기 열전달부재의 상단부가 상기 설치홀에 삽입되고, 상기 열전달부의 하단부가 상기 버스바 프레임의 하단과 이격되어 상기 모듈케이싱의 내면과 접촉되게, 상기 버스바 프레임과 상기 모듈케이싱에 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. According to claim 15,
The heat transfer member is coupled to the bus bar frame and the module casing such that the upper end of the heat transfer member is inserted into the installation hole, and the lower end of the heat transfer member is spaced apart from the lower end of the bus bar frame to contact the inner surface of the module casing. A vehicle battery module, characterized in that. 제 17 항에 있어서,
상기 버스바는 상기 버스바의 일면이 상기 상단부의 후면과 접촉되고, 상기 버스바의 다른 일면이 외부로 노출되게 상기 설치홀에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈. 18. The method of claim 17,
The battery module for a vehicle, characterized in that the bus bar is installed in the installation hole so that one surface of the bus bar is in contact with the rear surface of the upper part and the other surface of the bus bar is exposed to the outside. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따라 버스바에서 발생된 열을 모델케이싱의 바닥면으로 전달하는 열전달부재가 구비된 차량용 배터리모듈을 제작하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리모듈 제조 방법. A vehicle battery module manufacturing method characterized by manufacturing a vehicle battery module equipped with a heat transfer member for transferring heat generated from the bus bar to the bottom surface of the model casing according to any one of claims 1 to 18.
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