KR20240036391A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체; 상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및 상기 모듈 프레임의 바닥부 아래에 위치하는 냉각 부재를 포함하고, 상기 냉각 부재는, 열 전도 파이프; 상기 열 전도 파이프를 수용하는 하부 프레임; 및 상기 하부 프레임을 가이드하는 가이드 프레임을 포함한다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로 조립성이 향상되고 냉각 성능 조절이 가능한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 주목을 받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지 셀로서 주로 사용되고 있다. 이러한 전지 모듈은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 전지 셀을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 전지 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 전지 모듈 및 상기 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 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.
도 1은 종래 전지 모듈의 단면도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈에 포함된 히트 싱크를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 전지 모듈(10)은 복수의 전지 셀(11)이 적층된 전지 셀 적층체(12) 및 전지 셀 적층체(12)를 수용하는 모듈 프레임(20)을 포함한다. 또한, 전지 모듈(10)은 모듈 프레임(200)의 바닥부 아래에 위치한 히트 싱크(30)를 더 포함할 수 있다. 히트 싱크(300)는 냉매가 흐르는 부재로, 전지 셀 적층체(120)의 냉각을 위해 배치될 수 있다.
이때, 히트 싱크(300)는, 모듈 프레임(20)의 상기 바닥부와 접합되는 하부 플레이트(31) 및 하부 플레이트(31)로부터 하부 방향으로 함몰된 함몰부(32)를 포함할 수 있다. 하부 플레이트(31)는 모듈 프레임(20)과의 결합이 가능한 부분이며, 함몰부(32)와 모듈 프레임(20)의 바닥부 사이의 공간이 냉매가 유동하는 영역이 될 수 있다. 이때, 하부 플레이트(31)는 모듈 프레임(20)과 용접을 통해 결합될 수 있다.
다만, 하부 플레이트(31)가 모듈 프레임(20)과 직접적으로 용접을 통해 결합되는 종래 전지 모듈(10)의 경우, 용접에 의한 모듈 프레임(20)의 변형 가능성이 발생하여 전지 모듈(10)의 조립성이 저하될 수 있음은 물론, 상기 변형에 의해 치수 보정 작업이 요구되어 전지 모듈(10) 제조의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
그러므로, 용접에 의한 모듈 프레임(20)의 변형을 억제할 수 있는 신규 구조로서, 용접 보다 강한 강도를 보유함은 물론 냉각 성능 조절 또한 가능한 구조의 도입 필요성이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 조립성이 향상되고 냉각 성능 조절이 가능한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체; 상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및 상기 모듈 프레임의 바닥부 아래에 위치하는 냉각 부재를 포함하고, 상기 냉각 부재는, 열 전도 파이프; 상기 열 전도 파이프를 수용하는 하부 프레임; 및 상기 하부 프레임을 가이드하는 가이드 프레임을 포함한다.
상기 하부 프레임은, 상기 열 전도 파이프가 배치되는 바닥부; 상기 바닥부로부터 상향 연장되는 측면부; 및 상기 측면부로부터 바닥부와 평행하게 형성되는 연장부를 포함할 수 있다.
상기 연장부는 상기 가이드 프레임과 결합될 수 있다.
상기 냉각 부재는 상기 열 전도 파이프를 복수개 포함하고, 상기 복수개의 열 전도 파이프는 상기 하부 프레임 바닥부 상에 병렬 배치될 수 있다.
상기 전지 모듈은 상기 열 전도 파이프와 상기 하부 프레임 사이에 형성되는 접착성 열 전도성 수지층을 더 포함하고, 상기 접착성 열 전도성 수지층은 상기 열 전도 파이프를 상기 하부 프레임에 고정시킬 수 있다.
상기 모듈 프레임의 바닥부, 상기 하부 프레임, 및 상기 가이드 프레임은 체결홀을 각각 포함하고, 상기 체결홀에 결합되는 체결 부재를 통해 상기 모듈 프레임, 상기 하부 프레임, 및 상기 가이드 프레임이 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법은 하부 프레임에 열 전도 파이프를 배치하여 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정; 상기 하부 프레임-파이프 결합체를 가이드 프레임에 삽입하는 과정을 포함하고, 상기 하부 프레임과 상기 가이드 프레임을 모듈 프레임과 결합하는 과정을 포함한다.
상기 가이드 프레임은 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정 전에 전지 모듈의 모듈 프레임 바닥부 아래에 형성되거나 또는 상기 하부 프레임-파이프 결합체를 상기 가이드 프레임에 삽입하는 과정 이후에 상기 모듈 프레임 바닥부 아래에 형성되는 것일 수 있다.
상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정은, 상기 하부 프레임에 상기 열 전도 파이프를 배치하기 전, 상기 하부 프레임과 상기 열 전도 파이프 사이에 접착성 열 전도성 수지층을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 하부 프레임과 상기 가이드 프레임을 모듈 프레임과 결합하는 과정은, 상기 모듈 프레임의 바닥부, 상기 하부 프레임, 및 상기 가이드 프레임에 각각 형성된 체결홀에 체결 부재를 결합하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기 전지 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 모듈 프레임 바닥부 아래에 형성되는 냉각 부재를 포함하고, 상기 냉각 부재는 별도의 체결 부재를 통해 모듈 프레임 하부에 형성되어 용접에 의한 모듈 프레임의 변형을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 냉각 부재는 복수개의 열 전도 파이프를 포함하고, 상기 열 전도 파이프는 자유롭게 변경이 가능하여 전지 모듈의 냉각 성능 조절이 가능할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 전지 모듈의 단면도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈에 포함된 히트 싱크를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 일부 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈의 하부에 형성되는 냉각 부재를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 냉각 부재의 하부 프레임 및 열 전도 파이프를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 냉각 부재의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 냉각 부재를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 일부 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지 셀(110)이 적층되어 있는 전지 셀 적층체(120) 및 전지 셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(200)을 포함한다.
우선, 전지 셀(110)은 파우치형 전지 셀인 것이 바람직하며, 장방형의 시트형 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 전지 셀(110)의 종류는 이에 제한되지 않고 각형 전지 셀 또는 원통형 전지 셀일 수도 있다.
이러한 전지 셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지 셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층되어 전지 셀 적층체(120)를 형성한다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이 y 방향을 따라 복수의 전지 셀(110)이 적층될 수 있다.
한편, 모듈 프레임(200)은 상부면, 전면 및 후면이 개방되어 전지 셀 적층체(120)의 하부 및 양측부를 덮는 U자형 프레임(210), 및 전지 셀 적층체(120)의 상부를 덮는 상부 플레이트(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 이때, 모듈 프레임(200), 즉, U자형 프레임(210)은 전지 셀 적층체(120)의 하부를 받치는 모듈 프레임 바닥부(210a)와 모듈 프레임 바닥부(210a)의 양단부에서 각각 상향 연장된 측면부(210b)를 포함할 수 있다. 다만, 모듈 프레임(200)은 이에 한정된 것이 아니며, L자형 프레임 또는 전후면을 제외하고 전지 셀 적층체(120)를 둘러싸는 모노 프레임과 같은 다른 형상의 프레임으로 대체될 수 있다. 모듈 프레임(200)을 통해 모듈 프레임(200)의 내부에 수용된 전지 셀 적층체(120)를 물리적으로 보호할 수 있다.
엔드 플레이트(150)는 모듈 프레임(200)에서 개방되어 있는 전지 셀 적층체(120)의 전후면을 덮을 수 있다. 엔드 플레이트(150)는 모듈 프레임(200)의 전후단 모서리와 용접을 통해 결합될 수 있다.
또한, 전지 셀 적층체(120)의 하면과 모듈 프레임(200)의 바닥부 사이에는 추가적으로 열전도성 수지층이 형성될 수 있으며, 상기 열전도성 수지층은 전지 셀(110)에서 발생하는 열을, 전지 모듈(100) 바닥으로 전달하고 전지 셀 적층체(120)를 고정하는 역할을 할 수 있다.
한편, 전지 모듈의 하부에는 냉각 부재 또는 히트 싱크가 형성되어 전지 모듈의 냉각을 수행할 수 있는데, 하부 플레이트(31)가 모듈 프레임(20)과 직접적으로 용접을 통해 결합되는 종래 전지 모듈(10)의 경우, 용접에 의한 모듈 프레임(20)의 변형 가능성이 발생하여 전지 모듈(10)의 조립성이 저하될 수 있음은 물론, 상기 변형에 의해 치수 보정 작업이 요구되어 전지 모듈(10) 제조의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
그러므로, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a) 아래에 형성되는 냉각 부재(500)를 포함하고, 냉각 부재(500)는 별도의 체결 부재(550)에 의해 모듈 프레임(200)과 결합될 뿐만 아니라, 냉각 부재(500) 자체가 열 전도 파이프(510), 하부 프레임(520) 및 가이드 프레임(530) 등의 구성 요소의 결합으로 형성됨으로써 냉각 성능의 조절이 가능할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)에 포함되는 냉각 부재(500)에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 4는 도 3의 전지 모듈의 하부에 형성되는 냉각 부재를 나타낸 단면도이다. 도 5는 본 발명의 냉각 부재의 하부 프레임 및 열 전도 파이프를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 모듈 프레임(200) 바닥부(210a) 아래에 위치하는 냉각 부재(500)를 포함하고, 냉각 부재(500)는 열 전도 파이프(510), 열 전도 파이프(510)를 수용하는 하부 프레임(520), 및 하부 프레임(520)을 가이드하는 가이드 프레임(530)을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 하부 프레임(520)은, 열 전도 파이프(510)가 배치되는 바닥부(521), 바닥부로부터 상향 연장되는 측면부(523), 및 측면부(523)로부터 바닥부(521)와 평행하게 형성되는 연장부(525)를 포함할 수 있다.
이때, 연장부(525)는 가이드 프레임(530)과 결합될 수 있다.
연장부(525)와 가이드 프레임(530)이 서로 결합되도록 형성됨으로써, 냉각 부재(500) 내의 하부 프레임(510), 및 가이드 프레임(530)의 결속력이 증가되고 냉각 부재(500) 내에서 구성요소들이 유동하는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 하부 프레임(520)은 가이드 프레임(530)에 의해 가이드됨으로써 모듈 프레임(200) 바닥부(210a) 상에 열 전도 파이프(510) 등의 구성이 안정적으로 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 모듈 프레임(200) 바닥부(210a)와의 접촉을 최대화할 수 있도록 결합될 수 있다. 따라서, 하부 프레임(520), 가이드 프레임(530), 및 하부 프레임(520) 내에 배치되는 열 전도 파이프(510) 등의 구성을 통한 냉각 성능이 극대화될 수 있다.
한편, 냉각 부재(500)는 열 전도 파이프(510)를 복수개 포함하고, 복수개의 열 전도 파이프(510)는 하부 프레임(520)의 바닥부(521) 상에 병렬 배치될 수 있다.
복수개의 열 전도 파이프(510)가 포함됨으로써 보다 넓은 표면적을 토대로 열 전도성이 향상됨은 물론, 복수개의 열 전도 파이프(510)가 상호 보완되어 일관적인 열 전도 성능을 유지할 수 있다. 더욱이, 전지 모듈(100) 마다 원하는 성능을 갖는 열 전도 파이프(510)를 도입할 수 있고, 열 전도 파이프(510)의 개수를 조절하는 방법을 통해서도 용이하게 냉각 성능을 조절할 수 있어, 다양한 냉각 성능을 갖는 냉각 부재(500)의 제조가 가능할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)의 냉각 부재(500)는 열 전도 파이프(510)와 하부 프레임(520) 사이에 형성되는 접착성 열 전도성 수지층(540)을 더 포함하고, 접착성 열 전도성 수지층(540)은 열 전도 파이프(510)를 하부 프레임(520) 상에 고정시킬 수 있다. 접착성 열 전도성 수지층(540)은 하부 프레임(520) 상에 열 전도 파이프(510)를 고정시켜 냉각 부재(500)의 구조적 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라, 열 전도 파이프(510)로 전달된 열이 하부 프레임(520)의 바닥부(521) 등으로 전달되는 과정을 촉진할 수 있다. 따라서, 열 전도 파이프(510)의 냉각 성능이 유지될 수 있을 뿐만 아니라, 신속한 전지 모듈(100) 냉각이 가능할 수 있다.
특히, 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a), 하부 프레임(520), 및 가이드 프레임(530)은 각각 모듈 프레임 체결홀(220), 하부 프레임 체결홀(526) 및 가이드 프레임 체결홀(535)을 포함할 수 있다.
또한, 체결홀(220, 526, 535)에 결합되는 체결 부재(550)를 통해 모듈 프레임(200), 하부 프레임(520), 및 가이드 프레임(530)이 결합될 수 있다.
그러므로, 모듈 프레임(200), 하부 프레임(520), 및 가이드 프레임(530)이 체결 부재(550)에 의해 결합됨으로써, 모듈 프레임(200) 아래에 냉각 부재(500)가 형성될 수 있다. 종래의 전지 모듈과 히트 싱크의 결합 방식과는 달리, 체결홀 및 체결 부재에 의해 간편하게 조립되는 방식을 도입함으로써 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 모듈 프레임(200)의 변형이 최소화되어 조립성이 향상될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법에 의해 제조된 전지 모듈은 상술한 전지 모듈의 특징을 모두 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 냉각 부재의 제조 방법을 나타낸 개략도이다. 도 7은 본 발명의 냉각 부재를 나타낸 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법은, 하부 프레임(520)에 열 전도 파이프(510)를 배치하여 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정; 및 상기 하부 프레임-파이프 결합체를 가이드 프레임(530)에 삽입하는 과정을 포함하고, 하부 프레임(520)과 가이드 프레임(530)을 모듈 프레임(200)과 결합하는 과정을 포함할 수 있다.
이때, 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체는 하부 프레임(520) 및 열 전도 파이프(510)를 결합한 것일 수 있으며, 후술할 내용과 같이, 하부 프레임(520)과 열 전도 파이프(510) 간의 고정을 위해 접착성 열 전도성 수지층(540)을 더 포함하는 구성일 수 있다.
한편, 가이드 프레임(530)은 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정 전에 전지 모듈(100)의 모듈 프레임(200) 바닥부(210a) 아래에 형성되는 것일 수 있으며 또는 상기 하부 프레임-파이프 결합체를 가이드 프레임(530)에 삽입하는 과정 이후에 모듈 프레임(200) 바닥부(210a) 아래에 형성되는 것일 수도 있다.
즉, 가이드 프레임(530)은 하부 프레임(520), 또는 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 가이드하여 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a)에 결합되도록 하므로, 가이드 프레임(530)은 하부 프레임(520)과 결합 전에 미리 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a) 아래에 형성되어 있거나, 또는 하부 프레임(520)과 결합 후 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a) 아래에 형성될 수도 있다.
따라서, 가이드 프레임(530)은 하부 프레임(520) 또는 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 가이드하여 냉각 부재(500)를 형성하는 것일 수 있다. 또한, 상기 과정을 통해 제조된 냉각 부재(500)는 모듈 프레임(200) 바닥부(210a) 아래에 형성되어 전지 모듈(100)의 냉각을 가능하게 하는 것일 수 있다.
또한, 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정은, 하부 프레임(520)에 열 전도 파이프(510)를 배치하기 전, 하부 프레임(520)과 열 전도 파이프(510) 사이에 접착성 열 전도성 수지층(540)을 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 그러므로, 상술한 바와 같이 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체는 하부 프레임(520)과 열 전도 파이프(510) 사이에 형성되어 있는 접착성 열 전도성 수지층(540)까지 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 하부 프레임(520)과 가이드 프레임(530)을 모듈 프레임(200)과 결합하는 과정은, 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a), 하부 프레임(520), 및 가이드 프레임(530)에 각각 형성된 체결홀(220, 526, 535)에 체결 부재(550)를 결합하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체와 가이드 프레임(530)이 결합된 상태 그 자체로 본 발명의 냉각 부재(500)가 형성된 것으로 정의할 수 있으며, 냉각 부재(500)는 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a), 하부 프레임(520), 및 가이드 프레임(530)이 최종적으로 결합하는 과정을 통해, 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a) 아래에 형성 및 고정될 수 있다.
그러므로, 용접에 의해 히트 싱크가 결합되어 모듈 프레임의 변형 가능성이 매우 컸던 종래 전지 모듈과는 달리, 본 실시예에 따른 전지 모듈의 제조 방법에 의해 전지 모듈을 제조함으로써, 모듈 프레임(200)의 변형을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각 부재(500) 내에 도입되는 열 전도 파이프(510) 구성을 자유롭게 변경할 수 있어 전지 모듈(100) 마다 적절한 냉각 성능을 갖도록 조절할 수 있다.
더불어, 본 발명의 전지 팩은 본 실시예에 따른 전지 모듈을 하나 이상 모아서 전지의 온도나 전압 등을 관리해주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS)과 냉각 장치 등을 추가하여 패킹한 구조일 수 있다.
상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지 셀
120: 전지 셀 적층체
130: 버스 바 프레임
150: 엔드 플레이트
200: 모듈 프레임
210a: 모듈 프레임 바닥부
210b: 모듈 프레임 측면부
220: 모듈 프레임 체결홀
500: 냉각 부재
510: 열 전도 파이프
520: 하부 프레임
521: 바닥부
523: 측면부
525: 연장부
526: 하부 프레임 체결홀
530: 가이드 프레임
535: 가이드 프레임 체결홀
540: 접착성 열 전도성 수지층
550: 체결 부재

Claims (11)

  1. 복수의 전지 셀이 적층된 전지 셀 적층체;
    상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임; 및
    상기 모듈 프레임의 바닥부 아래에 위치하는 냉각 부재를 포함하고,
    상기 냉각 부재는,
    열 전도 파이프;
    상기 열 전도 파이프를 수용하는 하부 프레임; 및
    상기 하부 프레임을 가이드하는 가이드 프레임을 포함하는 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 하부 프레임은,
    상기 열 전도 파이프가 배치되는 바닥부;
    상기 바닥부로부터 상향 연장되는 측면부; 및
    상기 측면부로부터 바닥부와 평행하게 형성되는 연장부를 포함하는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 연장부는 상기 가이드 프레임과 결합되는 전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 냉각 부재는 상기 열 전도 파이프를 복수개 포함하고,
    상기 복수개의 열 전도 파이프는 상기 하부 프레임 바닥부 상에 병렬 배치되는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 열 전도 파이프와 상기 하부 프레임 사이에 형성되는 접착성 열 전도성 수지층을 더 포함하고,
    상기 접착성 열 전도성 수지층은 상기 열 전도 파이프를 상기 하부 프레임에 고정시키는 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임의 바닥부, 상기 하부 프레임, 및 상기 가이드 프레임은 체결홀을 각각 포함하고,
    상기 체결홀에 결합되는 체결 부재를 통해 상기 모듈 프레임, 상기 하부 프레임, 및 상기 가이드 프레임이 결합되는 전지 모듈.
  7. 하부 프레임에 열 전도 파이프를 배치하여 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정; 및
    상기 하부 프레임-파이프 결합체를 가이드 프레임에 삽입하는 과정을 포함하고,
    상기 하부 프레임과 상기 가이드 프레임을 모듈 프레임과 결합하는 과정을 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 가이드 프레임은 상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정 전에 전지 모듈의 모듈 프레임 바닥부 아래에 형성되거나 또는 상기 하부 프레임-파이프 결합체를 상기 가이드 프레임에 삽입하는 과정 이후에 상기 모듈 프레임 바닥부 아래에 형성되는 것인, 전지 모듈의 제조 방법.
  9. 제7항에서,
    상기 하부 프레임-열 전도 파이프 결합체를 형성하는 과정은,
    상기 하부 프레임에 상기 열 전도 파이프를 배치하기 전, 상기 하부 프레임과 상기 열 전도 파이프 사이에 접착성 열 전도성 수지층을 형성하는 과정을 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
  10. 제7항에서,
    상기 하부 프레임과 상기 가이드 프레임을 모듈 프레임과 결합하는 과정은,
    상기 모듈 프레임의 바닥부, 상기 하부 프레임, 및 상기 가이드 프레임에 각각 형성된 체결홀에 체결 부재를 결합하는 과정을 포함하는 전지 모듈의 제조 방법.
  11. 제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.

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