KR20240052319A - Battery module with improved cooling structure and battery pack including the same - Google Patents

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KR20240052319A
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김두승
엄태기
이정훈
유재욱
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지 셀이 일 방향을 따라 적층되어 있는 셀 어셈블리, 상기 셀 어셈블리에서 내에 서로 이웃하는 전지 셀 사이에 개재되는 방열 부재, 및 상기 셀 어셈블리를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 방열 부재는 상기 전지 셀의 일 면과 평행한 판상 부재와, 상기 판상 부재의 상부 가장자리와 하부 가장자리 중 적어도 하나로부터 연장된 덮개 부재를 포함한다.A battery module according to an embodiment of the present invention includes a cell assembly in which a plurality of battery cells are stacked in one direction, a heat dissipation member interposed between neighboring battery cells in the cell assembly, and accommodating the cell assembly. and a module frame, wherein the heat dissipation member includes a plate-shaped member parallel to one side of the battery cell, and a cover member extending from at least one of an upper edge and a lower edge of the plate-shaped member.

Description

개선된 냉각 구조를 갖는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩{BATTERY MODULE WITH IMPROVED COOLING STRUCTURE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}Battery module with improved cooling structure and battery pack including the same {BATTERY MODULE WITH IMPROVED COOLING STRUCTURE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 개선된 냉각 구조를 갖는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다. The present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more specifically, to a battery module with an improved cooling structure and a battery pack including the same.

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 관심을 가지고 있다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. In particular, secondary batteries are receiving much attention as an energy source for not only mobile devices such as mobile phones, digital cameras, laptops, and wearable devices, but also power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles.

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.While small mobile devices use one or two or three battery cells per device, medium to large devices such as cars require high output and large capacity. Therefore, medium-to-large battery modules in which multiple battery cells are electrically connected are used.

한편, 복수개의 전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지 모듈 및/또는 전지 팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지 셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. On the other hand, when a battery module and/or a battery pack is constructed by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module is composed of at least one battery cell, and other components are added using at least one battery module. This is a common method of constructing a battery pack.

이러한 중대형 전지 모듈을 구성하는 전지 셀들은 충방전이 가능한 이차 전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차 전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 이 경우, 다수의 전지 셀로부터 나오는 열이 좁은 공간에서 합산되어 온도가 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 다시 말해서, 다수의 전지 셀이 적층된 전지 모듈들과 이러한 전지 모듈들이 장착된 전지 팩의 경우, 높은 출력을 얻을 수 있지만, 충전 및 방전 시 전지 셀에서 발생하는 열을 제거하는 것이 용이하지 않다. 전지 셀의 방열이 제대로 이루어지지 않을 경우 전지셀의 열화가 빨라지면서 수명이 짧아지게 되고, 폭발이나 발화의 가능성이 커지게 된다.Since the battery cells that make up these medium-to-large battery modules are composed of secondary batteries capable of charging and discharging, such high-output, large-capacity secondary batteries generate a large amount of heat during the charging and discharging process. In this case, heat from multiple battery cells is added up in a small space, causing the temperature to rise quickly and severely. In other words, in the case of battery modules with multiple battery cells stacked and battery packs equipped with these battery modules, high output can be obtained, but it is not easy to remove heat generated from the battery cells during charging and discharging. If the heat dissipation of the battery cell is not performed properly, the battery cell deteriorates faster, its lifespan is shortened, and the possibility of explosion or ignition increases.

더욱이, 차량용 전지 팩에 포함되는 전지 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓일 수 있다. 또한, 차량의 주행거리를 늘리기 위해 다수의 전지 모듈들을 집약적으로 배치하기 때문에 어느 하나의 전지 모듈에서 발생한 화염이나 열이 이웃한 전지 모듈로 쉽게 전파되어, 종국적으로 전지 팩 자체의 발화나 폭발로 이어질 수 있다.Moreover, battery modules included in vehicle battery packs are frequently exposed to direct sunlight and may be placed in high temperature conditions such as summer or desert areas. Additionally, because multiple battery modules are deployed intensively to increase the vehicle's driving range, flame or heat generated from one battery module can easily spread to neighboring battery modules, ultimately leading to ignition or explosion of the battery pack itself. You can.

도 1은 종래의 냉각 핀이 적용된 전지 셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 셀 어셈블리에 포함된 전지셀 사이에 배치된 냉각 핀 구조를 나타내는 분해도이다.Figure 1 is a perspective view showing a battery cell assembly to which conventional cooling fins are applied. FIG. 2 is an exploded view showing a cooling fin structure disposed between battery cells included in the battery cell assembly of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 셀 어셈블리(1)는 일 방향으로 나란히 적층되어 형성되는 다수개의 전지 셀(10) 및 서로 이웃하는 전지 셀(10) 사이에 개재되어 있는 냉각 핀(20)을 포함한다. 냉각 핀(20)은 도 2에 도시한 판상형의 방열판(21)과 방열판(21)의 테두리에 형성된 냉매 파이프(22), 및 방열판(21)의 상하부면 또는 좌우면 각각에 형성된 절연 시트층(25)을 포함할 수 있다. 이때, 절연 시트층(25)은 생략될 수 있고, 방열판(21) 표면이 절연 코팅될 수도 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a conventional battery cell assembly 1 includes a plurality of battery cells 10 stacked side by side in one direction and a cooling fin interposed between neighboring battery cells 10. 20). The cooling fin 20 includes a plate-shaped heat sink 21 shown in FIG. 2, a refrigerant pipe 22 formed on the edge of the heat sink 21, and an insulating sheet layer ( 25) may be included. At this time, the insulating sheet layer 25 may be omitted, and the surface of the heat sink 21 may be insulated.

냉매 파이프(22)는 방열판(21)과 후크 결합하거나, 냉매 파이프(22)와 방열판(21)이 일체형으로 형성될 수 있다. 냉매 파이프(22)는 전지 셀(10)의 외측에 배치되도록 형성된다.The refrigerant pipe 22 may be hook-coupled with the heat sink 21, or the refrigerant pipe 22 and the heat sink 21 may be formed as one piece. The refrigerant pipe 22 is formed to be disposed outside the battery cell 10.

전지 셀 어셈블리(1)는 모듈 프레임(미도시)에 수납되어 전지 모듈을 형성할 수 있고, 전지 셀 어셈블리(1)에 포함된 냉각 핀(20)에 의해 전지 셀에서 발생한 열을 냉각시킬 수 있다. 하지만, 냉각 핀(20)의 두께와 전기적 절연성 확보를 위한 별도의 절연 시트층 또는 코팅층이 필요하여 공간 활용률이 낮은 편이다.The battery cell assembly 1 can be stored in a module frame (not shown) to form a battery module, and heat generated from the battery cell can be cooled by the cooling fins 20 included in the battery cell assembly 1. . However, space utilization is low because a separate insulating sheet layer or coating layer is required to ensure the thickness and electrical insulation of the cooling fins 20.

도 3은 종래의 전지 모듈에서 열 배출 경로를 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing a heat discharge path in a conventional battery module.

도 3을 참조하면, 종래의 전지 모듈(30)은 기설정된 방향으로 적층되는 전지셀(60)을 포함한 셀 어셈블리(70), 셀 어셈블리(70)를 수납하는 모듈 프레임(40)을 포함하고, 셀 어셈블리(70)는 모듈 프레임(40)의 하면에 위치하는 열전도성 수지층(50) 상에 고정되어 위치한다. 이 경우, 셀 어셈블리(70)에서 발생되는 열을 냉각하기 위해, 도 3의 -z축 방향에 위치한 모듈 프레임(40)의 바닥부와 접하는 히트 싱크(90)가 구비되고, 히트 싱크(90)와 모듈 프레임(40) 바닥부 사이에는 열 전달을 위한 열전도 패드(80)가 추가로 설치될 수 있다. Referring to FIG. 3, a conventional battery module 30 includes a cell assembly 70 including battery cells 60 stacked in a preset direction, and a module frame 40 for housing the cell assembly 70, The cell assembly 70 is fixed and positioned on the thermally conductive resin layer 50 located on the lower surface of the module frame 40. In this case, in order to cool the heat generated in the cell assembly 70, a heat sink 90 is provided in contact with the bottom of the module frame 40 located in the -z-axis direction of FIG. 3, and the heat sink 90 A heat conduction pad 80 for heat transfer may be additionally installed between the bottom of the module frame 40 and the bottom of the module frame 40.

다만, 히트 싱크(90)는 셀 어셈블리(70)와 직접적으로 접하면서 열을 전달받는 것이 아니므로 냉각 효율이 별로 높지 않고, 냉각 경로(cooling path)가 전지 셀의 폭 방향 중 한쪽 방향(-z축 방향)으로 형성되어 온도 구배가 발생할 수 있다.However, since the heat sink 90 does not receive heat while being in direct contact with the cell assembly 70, the cooling efficiency is not very high, and the cooling path is directed in one direction (-z) of the width direction of the battery cell. axial direction), a temperature gradient may occur.

따라서, 전지 모듈 및/또는 전지 팩의 수명을 늘리기 위해서는 전지 셀의 온도가 높아지지 않도록 전지 모듈/전지 팩의 냉각 효율을 향상시킬 필요가 있다.Therefore, in order to extend the lifespan of the battery module and/or battery pack, it is necessary to improve the cooling efficiency of the battery module/battery pack to prevent the temperature of the battery cell from increasing.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 종래의 냉각 핀 구조를 변경하여 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 전지 모듈 및 전지 팩을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a battery module and battery pack that can improve heat transfer performance by changing the conventional cooling fin structure.

또한, 고속 충전 및 고용량 셀을 구현하기 위해 대형화되는 셀에서, 셀 온도를 균일하게 유지하면서 공간 활용률을 높이기 위한 전지 모듈 및 전지 팩을 제공할 수 있다.Additionally, in cells that are becoming larger to implement fast charging and high-capacity cells, battery modules and battery packs can be provided to increase space utilization while maintaining a uniform cell temperature.

또한, 함침 냉각 구조에서 셀 바디가 직접 냉각되지 못하여 냉각 성능의 공간적 불균일성을 해소하여 셀 수명을 늘리는 전지 모듈 및 전지 팩을 제공할 수 있다.In addition, since the cell body cannot be directly cooled in the impregnation cooling structure, it is possible to provide a battery module and battery pack that increases cell lifespan by resolving spatial non-uniformity in cooling performance.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the attached drawings. .

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지 셀이 일 방향을 따라 적층되어 있는 셀 어셈블리, 상기 셀 어셈블리 내에서 제1 전지 셀과 제2 전지 셀 사이에 개재되는 방열 부재, 및 상기 셀 어셈블리를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 방열 부재는 상기 전지 셀의 일 면과 평행한 판상 부재와, 상기 판상 부재의 제1 부분과 제2 부분 중 적어도 하나로부터 연장된 덮개 부재를 포함한다.A battery module according to an embodiment of the present invention includes a cell assembly in which a plurality of battery cells are stacked in one direction, a heat dissipation member interposed between a first battery cell and a second battery cell in the cell assembly, and the It includes a module frame that accommodates a cell assembly, and the heat dissipation member includes a plate-shaped member parallel to one side of the battery cell, and a cover member extending from at least one of a first portion and a second portion of the plate-shaped member. .

상기 방열 부재에 포함되는 상기 판상 부재와 상기 덮개 부재는 일체형으로 형성되고, 상기 덮개 부재는 상기 판상 부재가 벤딩되어 형성될 수 있다.The plate-shaped member and the cover member included in the heat dissipation member may be formed as one piece, and the cover member may be formed by bending the plate-shaped member.

상기 방열 부재는 알루미늄, 스테인리스, 구리, 금, 그라파이트, 그래핀, CNT(탄소나노튜브) 또는 이들의 복합 소재를 포함할 수 있다.The heat dissipation member may include aluminum, stainless steel, copper, gold, graphite, graphene, CNT (carbon nanotube), or a composite material thereof.

상기 방열 부재는 알루미늄, 스테인리스, 구리, 금, 그라파이트, 그래핀, 및 CNT(탄소나노튜브) 중 적어도 2 이상이 합지(lamination)된 형태를 가질 수 있다.The heat dissipation member may be a lamination of at least two of aluminum, stainless steel, copper, gold, graphite, graphene, and CNT (carbon nanotube).

상기 모듈 프레임 안에 절연 냉각제가 함침될 수 있다.The module frame may be impregnated with an insulating coolant.

상기 모듈 프레임과 상기 전지셀 적층체 사이에 갭 공간이 형성되고, 상기 갭 공간에 상기 절연 냉각제가 함침되며, 상기 덮개 부재와 상기 절연 냉각제가 직접 접촉할 수 있다.A gap space is formed between the module frame and the battery cell stack, the gap space is impregnated with the insulating coolant, and the cover member and the insulating coolant may be in direct contact.

상기 모듈 프레임과 상기 셀 어셈블리 사이에 갭 공간이 형성되고, 상기 갭 공간에 냉각 유로가 형성될 수 있다.A gap space may be formed between the module frame and the cell assembly, and a cooling passage may be formed in the gap space.

상기 냉각 유로는 상기 모듈 프레임 상부와 상기 셀 어셈블리 사이의 갭 공간과 상기 모듈 프레임 하부와 상기 셀 어셈블리 사이의 갭 공간에 모두 형성될 수 있다.The cooling passage may be formed in both a gap space between the upper part of the module frame and the cell assembly and a gap space between the lower part of the module frame and the cell assembly.

상기 갭 공간에는 상기 절연 냉각제가 함침될 수 있다.The gap space may be impregnated with the insulating coolant.

상기 전지 모듈은 상기 갭 공간에 형성되는 열전도성 수치층을 더 포함할 수 있다.The battery module may further include a thermally conductive numerical layer formed in the gap space.

상기 전지 모듈은 상기 덮개 부재와 상기 모듈 프레임 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함할 수 있다.The battery module may further include a compression pad positioned between the cover member and the module frame.

상기 전지 모듈은 상기 모듈 프레임과 상기 전지 셀 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함하고, 상기 덮개 부재는 상기 압축 패드와 상기 모듈 프레임 사이에 위치할 수 있다.The battery module may further include a compression pad positioned between the module frame and the battery cell, and the cover member may be positioned between the compression pad and the module frame.

상기 판상 부재의 두께는 상기 전지 셀의 두께 대비하여 50% 이하일 수 있다.The thickness of the plate-shaped member may be 50% or less compared to the thickness of the battery cell.

상기 판상 부재의 두께는 상기 전지 셀의 두께 대비하여 20% 이하일 수 있다.The thickness of the plate-shaped member may be 20% or less compared to the thickness of the battery cell.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은, 앞에서 설명한 전지 모듈을 포함한다.A battery pack according to another embodiment of the present invention includes the battery module described above.

실시예들에 따르면, 기존 대비하여 가볍고 얇은 소재로 방열 부재를 구현함으로써 열 전달 성능을 높일 수 있다.According to embodiments, heat transfer performance can be improved by implementing a heat dissipation member using a lighter and thinner material than before.

또한, 함침 냉각 구조에서 전지 셀 사이에 개재된 방열 부재가 셀 어셈블리 상부 및/또는 하부에서 연장되어 절연 냉각제에 직접 접촉함으로써 냉각 효율을 높일 수 있다. Additionally, in the impregnation cooling structure, the heat dissipation member interposed between the battery cells extends from the top and/or bottom of the cell assembly and directly contacts the insulating coolant, thereby increasing cooling efficiency.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the attached drawings.

도 1은 종래의 냉각 핀이 적용된 전지 셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 셀 어셈블리에 포함된 전지셀 사이에 배치된 냉각 핀 구조를 나타내는 분해도이다.
도 3은 종래의 전지 모듈에서 열 배출 경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 셀 어셈블리에 포함된 하나의 전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 4의 전지 모듈에 포함되어 있는 셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 셀 어셈블리에 포함되어 있는 방열 부재를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 절단면 A-A'를 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 8의 전지 모듈의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 6의 전지 모듈의 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10의 셀 어셈블리에 포함되어 있는 방열 부재를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 10의 절단면 B-B'를 따라 자른 단면도이다.
도 13은 도 12의 전지 모듈의 변형예를 나타내는 도면이다.
Figure 1 is a perspective view showing a battery cell assembly to which a conventional cooling fin is applied.
FIG. 2 is an exploded view showing a cooling fin structure disposed between battery cells included in the battery cell assembly of FIG. 1.
Figure 3 is a diagram showing a heat discharge path in a conventional battery module.
Figure 4 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing one battery cell included in the cell assembly of Figure 4.
FIG. 6 is a perspective view showing a cell assembly included in the battery module of FIG. 4.
FIG. 7 is a diagram showing a heat dissipation member included in the cell assembly of FIG. 6.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along section A-A' of FIG. 6.
FIG. 9 is a diagram showing a modified example of the battery module of FIG. 8.
Figure 10 is a perspective view showing a modified example of the battery module of Figure 6.
FIG. 11 is a diagram showing a heat dissipation member included in the cell assembly of FIG. 10.
FIG. 12 is a cross-sectional view taken along section B-B' of FIG. 10.
FIG. 13 is a diagram showing a modified example of the battery module of FIG. 12.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

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. In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown. In the drawing, the thickness is enlarged to clearly express various layers and areas. And in the drawings, for convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

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.In addition, throughout the specification, when referring to “on a plane,” this means when the target portion is viewed from above, and when referring to “in cross-section,” this means when a cross section of the target portion is cut vertically and viewed from the side.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 5는 도 4의 셀 어셈블리에 포함된 하나의 전지 셀을 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 4의 전지 모듈에 포함되어 있는 셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6의 셀 어셈블리에 포함되어 있는 방열 부재를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 6의 절단면 A-A'를 따라 자른 단면도이다.Figure 4 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a perspective view showing one battery cell included in the cell assembly of Figure 4. FIG. 6 is a perspective view showing a cell assembly included in the battery module of FIG. 4. FIG. 7 is a diagram showing a heat dissipation member included in the cell assembly of FIG. 6. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along section A-A' of FIG. 6.

도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지 셀(110)이 일 방향으로 적층되어 형성된 셀 어셈블리(120), 셀 어셈블리(120)를 수납하도록 전후면이 개방된 모듈 프레임(200), 및 모듈 프레임(200)의 전면과 후면을 덮는 엔드 플레이트(150)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the battery module according to this embodiment includes a cell assembly 120 formed by stacking a plurality of battery cells 110 in one direction, and a module frame (which is open at the front and back to accommodate the cell assembly 120). 200), and an end plate 150 that covers the front and rear of the module frame 200.

엔드 플레이트(150)는 모듈 프레임(200)의 개방된 제1 측(x축 방향)과 제2 측(-x측 방향)에 위치하여 셀 어셈블리(120)를 덮도록 형성될 수 있다. 이러한 엔드 플레이트(150)는 외부의 충격으로부터 셀 어셈블리(120) 및 기타 전장품을 물리적으로 보호할 수 있다. 추가적으로, 본 실시예에 따른 전지 모듈은, 셀 어셈블리(120)와 엔드 플레이트(150) 사이에 위치하는 버스 바 프레임(미도시) 및 상기 버스 바 프레임과 엔드 플레이트(150) 사이에 위치하는 절연 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 버스 바 프레임 상에서, 전지 셀(110)로부터 돌출된 전극 리드와 이웃하는 셀 간 전기적 연결을 위한 버스 바가 결합할 수 있다. 상기 절연 커버는 셀 어셈블리(120) 및/또는 버스바 프레임 상의 전기적 부품들과 엔드 플레이트(150) 사이의 전기적 절연을 위한 역할을 할 수 있다.The end plate 150 may be formed to cover the cell assembly 120 by being positioned on the open first side (x-axis direction) and second side (-x-side direction) of the module frame 200. This end plate 150 can physically protect the cell assembly 120 and other electrical components from external shock. Additionally, the battery module according to this embodiment includes a bus bar frame (not shown) located between the cell assembly 120 and the end plate 150, and an insulating cover located between the bus bar frame and the end plate 150. (not shown) may further be included. On the bus bar frame, an electrode lead protruding from the battery cell 110 and a bus bar for electrical connection between neighboring cells may be coupled. The insulating cover may serve for electrical insulation between the end plate 150 and electrical components on the cell assembly 120 and/or the busbar frame.

본 실시예에서 모듈 프레임(200)은 셀 어셈블리(120)의 상하좌우 4면을 둘러싸는 형태의 모노 프레임으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 U자형의 하부 프레임에 의해 셀 어셈블리(120)의 좌우면 및 하부면이 커버되고, 상부 플레이트에 의해 셀 어셈블리(120)의 상부면이 커버된 후, 상기 U자형의 하부 프레임과 상기 상부 플레이트가 결합되는 구조일 수도 있다.In this embodiment, the module frame 200 is shown as a mono frame surrounding the top, bottom, left, and right sides of the cell assembly 120, but it is not limited to this and is formed on the left and right sides of the cell assembly 120 by a U-shaped lower frame. And it may be a structure in which the lower surface is covered, the upper surface of the cell assembly 120 is covered by the upper plate, and then the U-shaped lower frame and the upper plate are coupled.

도 4 및 5를 참고하면, 셀 어셈블리(120)는 일방향으로 적층된 복수의 전지셀(110)을 포함하고, 복수의 전지셀(110)은 도 4에 도시한 바와 같이 y축 방향으로 적층될 수 있다. 전지 셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 5를 참고하면 본 실시예에 따른 전지 셀(110)은 두 개의 전극 리드(111, 112)가 서로 반대 방향을 향해 셀 바디(113)의 일 단부(114a)와 다른 일 단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 가질 수 있다. 전지 셀(110)은, 셀 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 양 측면(114c)을 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지 셀(110)은 총 3군데의 실링부(114sa, 114sb, 114sc)를 갖고, 실링부(114sa, 114sb, 114sc)는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 연결부(115)로 이루어질 수 있다. 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b) 사이를 전지 셀(110)의 길이 방향으로 정의하고, 전지 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)를 연결하는 일측부(114c)와 연결부(115) 사이를 전지셀(110)의 폭 방향으로 정의할 수 있다.Referring to Figures 4 and 5, the cell assembly 120 includes a plurality of battery cells 110 stacked in one direction, and the plurality of battery cells 110 are stacked in the y-axis direction as shown in Figure 4. You can. The battery cell 110 is preferably a pouch-type battery cell. For example, referring to Figure 5, the battery cell 110 according to this embodiment has two electrode leads 111 and 112 facing in opposite directions, one end 114a of the cell body 113, and the other end 114a. Each may have a structure protruding from (114b). The battery cell 110 is manufactured by storing the electrode assembly (not shown) in the cell case 114 and adhering both ends 114a and 114b of the cell case 114 and both sides 114c connecting them. It can be. In other words, the battery cell 110 according to this embodiment has a total of three sealing portions 114sa, 114sb, and 114sc, and the sealing portions 114sa, 114sb, and 114sc have a structure that is sealed by a method such as heat fusion. , the other side may be made of a connection portion 115. A space between both ends 114a and 114b of the cell case 114 is defined in the longitudinal direction of the battery cell 110, and one side portion 114c and a connection portion connect both ends 114a and 114b of the battery case 114. The area between (115) can be defined as the width direction of the battery cell (110).

연결부(115)는 전지 셀(110)의 일 테두리를 따라 길게 뻗어 있는 영역이며, 연결부(115)의 단부에 전지 셀(110)의 돌출부(110p)가 형성될 수 있다. 돌출부(110p)는 연결부(115)의 양 단부 중 적어도 하나에 형성될 수 있고, 연결부(115)가 뻗는 방향에 수직한 방향으로 돌출될 수 있다. 돌출부(110p)는 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)의 실링부(114sa, 114sb) 중 하나와 연결부(115) 사이에 위치할 수 있다.The connection portion 115 is a region extending long along one edge of the battery cell 110, and a protrusion 110p of the battery cell 110 may be formed at an end of the connection portion 115. The protruding portion 110p may be formed on at least one of both ends of the connecting portion 115 and may protrude in a direction perpendicular to the direction in which the connecting portion 115 extends. The protrusion 110p may be located between the connection portion 115 and one of the sealing portions 114sa and 114sb of both ends 114a and 114b of the cell case 114.

셀 케이스(114)는 일반적으로 수지층/금속 박막층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있다. 예를 들어, 셀 케이스 표면이 O(oriented)-나일론 층으로 이루어져 있는 경우에는, 중대형 전지 모듈을 형성하기 위하여 다수의 전지셀들을 적층할 때, 외부 충격에 의해 쉽게 미끄러지는 경향이 있다. 따라서, 이를 방지하고 전지셀들의 안정적인 적층 구조를 유지하기 위해, 셀 케이스의 표면에 양면 테이프 등의 점착식 접착제 또는 접착시 화학 반응에 의해 결합되는 화학 접착제 등의 접착 부재를 부착하여 셀 어셈블리(120)를 형성할 수 있다. The cell case 114 generally has a laminate structure of a resin layer/metal thin film layer/resin layer. For example, when the cell case surface is made of an O (oriented)-nylon layer, when multiple battery cells are stacked to form a medium to large-sized battery module, it tends to slip easily due to external impact. Therefore, in order to prevent this and maintain a stable stacked structure of the battery cells, an adhesive member such as an adhesive such as a double-sided tape or a chemical adhesive bonded by a chemical reaction during adhesion is attached to the surface of the cell case to form a cell assembly (120). ) can be formed.

본 실시예에서 셀 어셈블리(120)는 모듈 프레임(200) 내부에 수용되어 모듈 프레임(200) 안에 함침(impregnation)되어 있는 절연 냉각제에 의해 냉각이 진행될 수 있다. 절연 냉각제는 전기적으로 절연 성질을 갖는 절연 냉각수 또는 절연유일 수 있다. 모듈 프레임(200) 안에 절연 냉각제가 함침되어 냉각이 진행되면, 전지 셀(110)과 냉각제가 직접 접촉하여 냉각 효율을 높일 수 있다. 하지만, 도 5에 도시한 전지 셀(110)의 셀 바디(113)에 해당하는 부분은 절연 냉각제에 직접 노출되지 않기 때문에 냉각 성능의 공간적 뷸균일성을 일으킬 수 있다. 이렇게 되면, 전지 셀(110)의 국소적인 온도 상승을 야기하는 결과를 낳게 되고, 이에 따라 전지 셀 퇴화의 원인이 될 수 있다.In this embodiment, the cell assembly 120 may be accommodated inside the module frame 200 and cooled by an insulating coolant impregnated within the module frame 200. The insulating coolant may be an insulating coolant or insulating oil that has electrically insulating properties. When the module frame 200 is impregnated with an insulating coolant and cooling progresses, the battery cell 110 and the coolant come into direct contact, thereby increasing cooling efficiency. However, since the portion corresponding to the cell body 113 of the battery cell 110 shown in FIG. 5 is not directly exposed to the insulating coolant, spatial non-uniformity in cooling performance may occur. This results in a local temperature increase of the battery cell 110, which may cause battery cell deterioration.

이러한 문제를 해소하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면, 셀 어셈블리(120) 내에서 제1 전지 셀과 제2 전지 셀 사이에 개재되도록 방열 부재(130)가 형성되어 있다. 일례로, 서로 이웃하는 전지 셀(110) 사이에 방열 부재(130)가 배치될 수 있다. 방열 부재(130)는 2개의 전지 셀(110)마다 하나씩 형성될 수 있고, 또는 4개의 전지 셀(110)마다 하나씩 형성될 수도 있다.According to one embodiment of the present invention to solve this problem, a heat dissipation member 130 is formed to be interposed between the first and second battery cells within the cell assembly 120. For example, a heat dissipation member 130 may be disposed between neighboring battery cells 110 . The heat dissipation member 130 may be formed once for every two battery cells 110 , or may be formed once for every four battery cells 110 .

도 6 및 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(130)는 전지 셀(110)의 일 면과 평행한 판상 부재(131)와, 판상 부재(131)의 제1 부분과 제2 부분 중 적어도 하나로부터 연장된 덮개 부재(132)를 포함한다. 일례로, 판상 부재(131)의 상기 제1 부분은 상부 가장자리이고, 상기 제2 부분은 하부 가장자리일 수 있다. 7의 실시예에 따른 덮개 부재(132)는 판상 부재(131)의 상부 가장자리로부터 연장된 구조이다. Referring to Figures 6 and 7, the heat dissipation member 130 according to this embodiment includes a plate-shaped member 131 parallel to one side of the battery cell 110, a first portion and a second portion of the plate-shaped member 131. and a cover member 132 extending from at least one of the portions. For example, the first part of the plate-shaped member 131 may be an upper edge, and the second part may be a lower edge. The cover member 132 according to the embodiment of 7 has a structure extending from the upper edge of the plate-shaped member 131.

방열 부재(130)는 열전도율이 높은 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본실시예에 따른 방열 부재(130)는 알루미늄, 스테인리스, 구리, 금, 그라파이트, 그래핀, CNT(탄소나노튜브) 또는 이들의 복합 소재를 포함한다. 일례로, 알루미늄-그라파이트 복합 소재를 사용하여 열전도도와 무게를 조절할 수 있다. 방열 부재(130)는 알루미늄, 스테인리스, 구리, 금, 그라파이트, 그래핀, 및 CNT(탄소나노튜브) 중 적어도 2 이상이 합지(lamination)된 형태를 가질 수 있다. 추가로 PET(polyethylene terephthalate) 절연층과 상기 복합 소재를 합지(lamination)함으로써 종래의 방열 부재로서 냉각 핀 구조 대비하여, 가볍고 얇은 소재로 효과적인 방열 구조를 형성할 수 있다. PET 절연층은 전지 셀(110)과 방열 부재(130) 사이의 절연을 구현할 수 있다. PET 절연층은 방열 부재(130)와 전지 셀(110) 사이에 배치되도록 알루미늄-그라파이트 복합 소재층의 전후면에 합지될 수 있다. 비교예로서 방열 부재(130)에 절연 코팅을 하게 되면, “ㄱ”자 형상 또는 “ㄷ”자 형상의 면 안쪽에 코팅액이 모일 수 있어 균일한 코팅 두께를 구현하기 힘들 수 있다.The heat dissipation member 130 may be formed of a material with high thermal conductivity. For example, the heat dissipation member 130 according to this embodiment includes aluminum, stainless steel, copper, gold, graphite, graphene, CNT (carbon nanotube), or a composite material thereof. For example, thermal conductivity and weight can be adjusted by using aluminum-graphite composite material. The heat dissipation member 130 may be a lamination of at least two of aluminum, stainless steel, copper, gold, graphite, graphene, and carbon nanotubes (CNTs). In addition, by lamination of the PET (polyethylene terephthalate) insulating layer and the composite material, an effective heat dissipation structure can be formed using a light and thin material compared to the cooling fin structure as a conventional heat dissipation member. The PET insulating layer can implement insulation between the battery cell 110 and the heat dissipation member 130. The PET insulating layer may be laminated on the front and back surfaces of the aluminum-graphite composite material layer to be disposed between the heat dissipation member 130 and the battery cell 110. As a comparative example, when an insulating coating is applied to the heat dissipation member 130, the coating liquid may collect on the inside of the “ㄱ”-shaped or “ㄷ”-shaped surface, making it difficult to achieve a uniform coating thickness.

따라서, 본 실시예에 따른 방열 부재(130)는 셀 어셈블리(120)에서 발생하는 열을 외부로 효과적으로 전달할 수 있어, 전지 모듈(100)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the heat dissipation member 130 according to this embodiment can effectively transfer heat generated in the cell assembly 120 to the outside, thereby improving the cooling performance of the battery module 100.

본 실시예에 따른 방열 부재(130)는 박막일 수 있다. 방열 부재(130)의 두께는 전지 셀(110)의 두께보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 방열 부재(130)의 두께는, 전지 셀(110)의 두께 대비하여 대략 50%이하이거나, 더 바람직하게는 20%이하일 수 있다. 여기서, 전지 셀(110)의 두께는 도 6의 y축 방향을 기준으로 한 크기일 수 있다.The heat dissipation member 130 according to this embodiment may be a thin film. The thickness of the heat dissipation member 130 may be smaller than the thickness of the battery cell 110. Preferably, the thickness of the heat dissipation member 130 may be approximately 50% or less, or more preferably 20% or less, of the thickness of the battery cell 110. Here, the thickness of the battery cell 110 may be sized based on the y-axis direction of FIG. 6.

방열 부재(130)의 두께는 0.1mm 내지 0.2mm일 수 있다. 따라서, 방열 부재(130)가 셀 어셈블리(120)를 구성하는 각각의 전지 셀(110)의 셀 바디(113)에 대응하는 면과, 전지 셀(110)의 상부 또는 하부를 덮는 면적이 크더라도, 전지 모듈의 에너지 밀도에 크게 영향을 미치지 않을 수 있다. The thickness of the heat dissipation member 130 may be 0.1 mm to 0.2 mm. Therefore, even if the area where the heat dissipation member 130 covers the surface corresponding to the cell body 113 of each battery cell 110 constituting the cell assembly 120 and the top or bottom of the battery cell 110 is large, , it may not significantly affect the energy density of the battery module.

본 실시예에 따른 셀 어셈블리(120)의 좌우 가장 바깥에는 압축 패드(160)가 배치될 수 있다. 셀 어셈블리(120)가 모듈 프레임(200) 내에 수납되어 형성된 전지 모듈은, 압축 패드(160)에 의해 전지 셀(110)의 스웰링 시 전지 모듈 형상이 변경되는 것을 감소시켜 안전성을 높일 수 있다.Compression pads 160 may be disposed on the outermost left and right sides of the cell assembly 120 according to this embodiment. A battery module formed by storing the cell assembly 120 within the module frame 200 can increase safety by reducing the change in the shape of the battery module when the battery cell 110 is swelling by the compression pad 160.

도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(130)는 제1 방열 부재(130a)와 제2 방열 부재(130b)를 포함한다. 도 8은 도 6의 절단면 A-A'를 따라 자른 단면도이나, 도 4에 도시한 바와 같이 셀 어셈블리(120)가 모듈 프레임(200)에 수납된 이후의 절단면을 도시한 것이다.Referring to FIG. 8, the heat dissipation member 130 according to this embodiment includes a first heat dissipation member 130a and a second heat dissipation member 130b. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along section A-A' of FIG. 6, but shows a sectional view after the cell assembly 120 is accommodated in the module frame 200 as shown in FIG. 4.

도 8에 도시한 바와 같이, 제1 방열 부재(130a)는 전지 셀(110)의 셀 바디와 마주보는 제1 판상 부재(131a)와, 제1 판상 부재(131a)의 하부 가장자리로부터 연장된 제1 덮개 부재(132a)를 포함하고, 제2 방열 부재(130b)는 전지 셀(110)의 셀 바디와 마주보는 제2 판상 부재(131b)와, 제2 판상 부재(131b)의 상부 가장자리로부터 연장된 제2 덮개 부재(132b)를 포함할 수 있다. 제1 덮개 부재(132a)는 제2 판상 부재(131b)의 하부 가장자리를 향해 뻗어 있고, 제2 덮개 부재(132b)는 제1 판상 부재(131a)의 상부 가장자리를 향해 뻗어 있다.As shown in FIG. 8, the first heat dissipation member 130a includes a first plate-shaped member 131a facing the cell body of the battery cell 110, and a first plate-shaped member 131a extending from the lower edge of the first plate-shaped member 131a. 1 includes a cover member 132a, and the second heat dissipation member 130b extends from a second plate-shaped member 131b facing the cell body of the battery cell 110 and an upper edge of the second plate-shaped member 131b. It may include a second cover member 132b. The first cover member 132a extends toward the lower edge of the second plate-shaped member 131b, and the second cover member 132b extends toward the upper edge of the first plate-shaped member 131a.

전지 셀(110)에서 발생한 열은 판상 부재(131a, 131b)을 따라 전달되고, 덮개 부재(132a, 132b)가 절연 냉각제와 직접 접촉함으로써 냉각 효과가 발휘될 수 있다. 모듈 프레임(200)과 셀 어셈블리(120) 사이에는 갭 공간(GS)이 형성되고, 이러한 갭 공간(GS)에는 절연 냉각제가 삽입되어 냉각 유로(cooling path)를 형성할 수 있다. 갭 공간(GS)은 모듈 프레임(200) 내에 형성된 얇은 틈일 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 덮개 부재(132a)와 전지 셀(110) 하부 사이 및/또는 제2 덮개 부재(132b)와 전지 셀(110) 상부 사이에 이격 공간이 형성되어 해당 부분으로도 절연 냉각제가 흐르게 되어 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.Heat generated in the battery cell 110 is transmitted along the plate-shaped members 131a and 131b, and a cooling effect can be exerted by the cover members 132a and 132b directly contacting the insulating coolant. A gap space GS is formed between the module frame 200 and the cell assembly 120, and an insulating coolant may be inserted into the gap space GS to form a cooling path. The gap space GS may be a thin gap formed within the module frame 200. In addition, a separation space is formed between the first cover member 132a and the lower part of the battery cell 110 and/or the second cover member 132b and the upper part of the battery cell 110 to allow the insulating coolant to flow to that part. This can further increase the cooling effect.

이처럼 본 실시예에 따르면, 절연 냉각제가 모듈 프레임(200) 내에 함침된 냉각 구조에서 전지 셀(110) 사이에 개재된 방열 부재(130)가 셀 어셈블리(120) 상부 및/또는 하부에서 연장되어 절연 냉각제에 직접 접촉함으로써 냉각 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 전지 셀(110)의 셀 바디와 접촉하는 방열 부재(130)의 판상 부재(131)로부터 열이 전지 모듈의 상하부로 모두 전달되기 때문에 온도 편차가 크게 나타나지 않기 때문에 전지 셀(110)의 수명을 늘릴 수 있다.According to this embodiment, in the cooling structure in which the insulating coolant is impregnated within the module frame 200, the heat dissipation member 130 interposed between the battery cells 110 extends from the upper and/or lower part of the cell assembly 120 to insulate it. Cooling efficiency can be increased by direct contact with the coolant. In addition, since heat is transferred to both the upper and lower parts of the battery module from the plate-shaped member 131 of the heat dissipation member 130 in contact with the cell body of the battery cell 110, the temperature difference does not appear large, so the temperature difference does not appear large. You can extend your lifespan.

변형 실시예로서, 갭 공간(GS)에 열전도성 수지층을 추가로 형성하여 방열 부재(130)에서 전달된 열을 모듈 프레임(200) 외부로 배출시킴으로써 냉각 효율을 더욱 높일 수 있다. 상기 열전도성 수지층은 열전도성 접착 물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로 실리콘(Silicone) 소재, 우레탄(Urethan) 소재 및 아크릴(Acrylic) 소재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 수지층은, 도포 시에는 액상이나 도포 후에 경화되어 셀 어셈블리(120)를 구성하는 복수의 전지 셀(110)을 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 열전도 특성이 뛰어나 전지 셀(110)에서 발생한 열을 신속히 전지 모듈의 상측과 하측으로 전달하여 전지 모듈의 과열을 방지할 수 있다. As a modified example, cooling efficiency can be further improved by additionally forming a thermally conductive resin layer in the gap space GS to discharge heat transferred from the heat dissipation member 130 to the outside of the module frame 200. The thermally conductive resin layer may include a thermally conductive adhesive material, and specifically, may include at least one of silicone material, urethane material, and acrylic material. The thermally conductive resin layer may be in a liquid state when applied, but may be hardened after application to serve to fix the plurality of battery cells 110 constituting the cell assembly 120. In addition, due to its excellent heat conduction characteristics, heat generated in the battery cell 110 can be quickly transferred to the upper and lower sides of the battery module to prevent overheating of the battery module.

여기서, 갭 공간(GS)에 열전도성 수지층이 형성된 경우라 하더라도, 열전도성 수지층과 그 주변의 구성인 모듈 프레임(200) 및/또는 셀 어셈블리(120) 사이에 좀 더 좁은 갭 공간이 남아 있을 수 있고, 이러한 갭 공간을 통해 절연 냉각제가 함침될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 방열 부재(120)와 절연 냉각제가 직접 접촉하여 냉각 효과를 구현할 수 있다.Here, even if the thermally conductive resin layer is formed in the gap space GS, a narrower gap space remains between the thermally conductive resin layer and the surrounding module frame 200 and/or cell assembly 120. There may be an insulating coolant impregnated through this gap space. Therefore, a cooling effect can be realized by directly contacting the heat dissipation member 120 and the insulating coolant according to this embodiment.

본 실시예에 따른 전지 모듈은, 서로 이웃하는 전지 셀(110) 사이에 위치하는 압축 패드(161)를 더 포함할 수 있다. 앞서 서술한 바와 같이 셀 어셈블리(120)의 좌우 가장 바깥에는 압축 패드(160)가 배치될 수 있지만, 추가적으로 셀 어셈블리(120) 내부에서도 압축 패드(161)가 형성되어 전지 셀(110)의 스웰링 시 발생하는 충격 등을 완화할 수 있다. 이러한 압축 패드(160, 161)는 상술한 부분에 형성되는 것 외에, 덮개 부재(132)와 모듈 프레임(200) 사이에 추가적으로 형성될 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 상부 압축 패드(163)는 제2 방열 부재(130b)의 제2 덮개 부재(132b)와 모듈 프레임(200) 상부 사이에 위치하고, 하부 압축 패드(163)는 제1 방열 부재(130a)의 제1 덮개 부재(132a)와 모듈 프레임(200) 하우 사이에 위치할 수 있다. 덮개 부재(132)와 모듈 프레임(200) 사이에 형성되는 압축 패드(163)는, 전지 셀(110)에서 발생한 열이 방열 부재(130)에 효율적으로 전달될 수 있도록 덮개 부재(132)가 전지 셀(110)의 상부 및/또는 하부에 고정되도록 할 수 있다. 또한, 덮개 부재(132)와 모듈 프레임(200) 사이에 형성되는 압축 패드(163)는, 전지 모듈에 대한 외부 충격을 완화하는 역할을 할 수도 있다.The battery module according to this embodiment may further include compression pads 161 located between neighboring battery cells 110. As described above, compression pads 160 may be placed on the outermost left and right sides of the cell assembly 120, but additionally, compression pads 161 are formed inside the cell assembly 120 to prevent swelling of the battery cells 110. It can alleviate the shock that occurs during use. In addition to being formed in the above-described portion, these compression pads 160 and 161 may be additionally formed between the cover member 132 and the module frame 200. As shown in FIG. 8, the upper compression pad 163 is located between the second cover member 132b of the second heat dissipation member 130b and the upper part of the module frame 200, and the lower compression pad 163 is located between the second cover member 132b of the second heat dissipation member 130b and the upper part of the module frame 200. It may be located between the first cover member 132a of the heat dissipation member 130a and the bottom of the module frame 200. The compression pad 163 formed between the cover member 132 and the module frame 200 allows the cover member 132 to efficiently transfer the heat generated from the battery cell 110 to the heat dissipation member 130. It can be fixed to the top and/or bottom of the cell 110. Additionally, the compression pad 163 formed between the cover member 132 and the module frame 200 may serve to alleviate external shock to the battery module.

앞에서 설명한 압축 패드(160, 161, 163) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.At least one of the previously described compression pads 160, 161, and 163 may be omitted.

또 다른 변형 실시예로서, 갭 공간(GS)은 얇은 틈으로 되어 있고, 앞에서 설명한 압축 패드(163) 자리에 열전도성 수지층이 형성될 수도 있다. 상기 열전도성 수지층이 추가로 형성됨으로써 방열 부재(130)에서 전달된 열을 모듈 프레임(200) 외부로 배출시킴으로써 냉각 효율을 더욱 높일 수 있다.As another modified example, the gap space GS may be a thin gap, and a thermally conductive resin layer may be formed in the place of the previously described compression pad 163. By additionally forming the thermally conductive resin layer, heat transferred from the heat dissipation member 130 can be discharged to the outside of the module frame 200, thereby further increasing cooling efficiency.

도 9는 도 8의 전지 모듈의 변형예를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing a modified example of the battery module of FIG. 8.

도 9를 참고하면, 도 8의 실시예에서 설명한 내용 대부분이 본 실시예에 적용되고, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.Referring to FIG. 9, most of what was explained in the embodiment of FIG. 8 is applied to this embodiment, and differences will be described below.

본 실시예에 따른 전지 모듈은, 모듈 프레임(200)과 전지 셀(110) 사이에 위치하는 압축 패드(164)를 더 포함하고, 이때, 덮개 부재(132a, 132b)는 압축 패드(164)와 모듈 프레임(200) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 모듈 프레임(200) 바닥부와 전지 셀(110)의 하부 사이에 압축 패드(164)가 형성되고, 모듈 프레임(200) 상부와 전지 셀(110)의 상부 사이에 압축 패드(164)가 형성될 수 있다. The battery module according to this embodiment further includes a compression pad 164 located between the module frame 200 and the battery cell 110, and at this time, the cover members 132a and 132b are connected to the compression pad 164 and the compression pad 164. It may be located between the module frames 200. Specifically, a compression pad 164 is formed between the bottom of the module frame 200 and the bottom of the battery cell 110, and a compression pad 164 is formed between the top of the module frame 200 and the top of the battery cell 110. can be formed.

본 실시예에 따른 압축 패드(164)를 상술한 바와 같이 배치함으로써, 방열 부재(130)와 절연 냉각제가 직접 접촉하는 면적이 커짐에 따라 냉각 효과가 더 향상될 수 있다. 구체적으로, 압축 패드(164) 두께만큼 판상 부재(131)가 절연 냉각제에 노출되는 부분이 커지게 되어 냉각 효율이 향상될 수 있다.By arranging the compression pad 164 according to this embodiment as described above, the cooling effect can be further improved as the area in direct contact between the heat dissipation member 130 and the insulating coolant increases. Specifically, the portion of the plate-shaped member 131 exposed to the insulating coolant increases as the thickness of the compression pad 164 increases, thereby improving cooling efficiency.

이때, 압축 패드(164)와 전지 셀(110) 하부 사이 및/또는 압축 패드(164)와 전지 셀(110) 상부 사이에 이격 공간이 형성되어 해당 부분으로도 절연 냉각제가 흐르게 되어 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.At this time, a separation space is formed between the compression pad 164 and the lower part of the battery cell 110 and/or between the compression pad 164 and the upper part of the battery cell 110, so that the insulating coolant flows to that part, further enhancing the cooling effect. It can be raised.

도 10은 도 6의 전지 모듈의 변형예를 나타내는 사시도이다. 도 11은 도 10의 셀 어셈블리에 포함되어 있는 방열 부재를 나타내는 도면이다. 도 12는 도 10의 절단면 B-B'를 따라 자른 단면도이다. Figure 10 is a perspective view showing a modified example of the battery module of Figure 6. FIG. 11 is a diagram showing a heat dissipation member included in the cell assembly of FIG. 10. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along section B-B' of FIG. 10.

도 10을 참고하면, 도 6 내지 도 8의 실시예에서 설명한 내용 대부분이 본 실시예에 적용되고, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.Referring to FIG. 10, most of what was explained in the embodiment of FIGS. 6 to 8 is applied to this embodiment, and differences will be described below.

도 10 및 도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(230)는 전지 셀(110)의 일 면과 평행한 판상 부재(231)와, 판상 부재(231)의 상부 가장자리와 하부 가장자리에서부터 각각 연장된 덮개 부재(232)를 포함한다. 도 11의 실시예에 따른 덮개 부재(232)는, 판상 부재(231)의 상부 가장자리로부터 연장된 제1 덮개 부재(232)와, 판상 부재(231)의 하부 가장자리로부터 연장된 제2 덮개 부재(232)를 포함하고, 제1, 2 덮개 부재(232)는 서로 평행할 수 있다. Referring to FIGS. 10 and 11 , the heat dissipation member 230 according to this embodiment includes a plate-shaped member 231 parallel to one side of the battery cell 110, and radiating from the upper and lower edges of the plate-shaped member 231. Each includes an extended cover member 232. The cover member 232 according to the embodiment of FIG. 11 includes a first cover member 232 extending from the upper edge of the plate member 231, and a second cover member extending from the lower edge of the plate member 231 ( 232), and the first and second cover members 232 may be parallel to each other.

도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(230)는 제1 방열 부재(230a)와 제2 방열 부재(230b)를 포함한다. 도 11은 도 10의 절단면 B-B'를 따라 자른 단면도이나, 도 4에 도시한 바와 같이 셀 어셈블리(120)가 모듈 프레임(200)에 수납된 이후의 절단면을 도시한 것이다.Referring to FIG. 12, the heat dissipation member 230 according to this embodiment includes a first heat dissipation member 230a and a second heat dissipation member 230b. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the section B-B' of FIG. 10, but shows the section after the cell assembly 120 is accommodated in the module frame 200 as shown in FIG. 4.

도 12에 도시한 바와 같이, 제1 방열 부재(230a)는 전지 셀(110)의 셀 바디와 마주보는 제1 판상 부재(231a)와, 제1 판상 부재(231a)의 상부 가장자리와 하부 가장자리로부터 각각 연장된 제1 덮개 부재(232a)를 포함하고, 제2 방열 부재(230b)는 전지 셀(110)의 셀 바디와 마주보는 제2 판상 부재(231b)와, 제2 판상 부재(231b)의 상부 가장자리와 하부 가장자리로부터 각각 연장된 제2 덮개 부재(232b)를 포함할 수 있다. 2개의 제1 덮개 부재(232a) 각각은 제2 판상 부재(231b)의 상부 가장자리 및 하부 가장자리를 향해 뻗어 있고, 2개의 제2 덮개 부재(232b) 각각은 제1 판상 부재(231a)의 상부 가장자리 및 하부 가장자리를 향해 뻗어 있다.As shown in FIG. 12, the first heat dissipation member 230a is formed from the first plate-shaped member 231a facing the cell body of the battery cell 110, and the upper and lower edges of the first plate-shaped member 231a. Each includes an extended first cover member 232a, and the second heat dissipation member 230b includes a second plate-shaped member 231b facing the cell body of the battery cell 110, and a second plate-shaped member 231b of the second plate-shaped member 231b. It may include a second cover member 232b extending from the upper edge and the lower edge, respectively. Each of the two first cover members 232a extends toward the upper edge and the lower edge of the second plate-shaped member 231b, and each of the two second cover members 232b extends toward the upper edge of the first plate-shaped member 231a. and extends toward the lower edge.

전지 셀(110)에서 발생한 열은 판상 부재(231a, 231b)를 따라 전달되고, 판상 부재(231a, 231b)와 연결되는 덮개 부재(232a, 232b)가 절연 냉각제와 직접 접촉함으로써 냉각 효과가 발휘될 수 있다. 모듈 프레임(200)과 셀 어셈블리(120) 사이에는 갭 공간(GS)이 형성되고, 이러한 갭 공간(GS)에는 절연 냉각제가 삽입되어 냉각 유로(cooling path)를 형성할 수 있다. 갭 공간(GS)은 모듈 프레임(200) 내에 형성된 얇은 틈일 수 있다. The heat generated in the battery cell 110 is transmitted along the plate-shaped members 231a and 231b, and the cover members 232a and 232b connected to the plate-shaped members 231a and 231b are in direct contact with the insulating coolant, thereby exerting a cooling effect. You can. A gap space GS is formed between the module frame 200 and the cell assembly 120, and an insulating coolant may be inserted into the gap space GS to form a cooling path. The gap space GS may be a thin gap formed within the module frame 200.

이처럼 본 실시예에 따르면, 절연 냉각제가 모듈 프레임(200) 내에 함침된 냉각 구조에서 전지 셀(110) 사이에 개재된 방열 부재(230)가 셀 어셈블리(120) 상부 및/또는 하부에서 연장되어 절연 냉각제에 직접 접촉함으로써 냉각 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 전지 셀(110)의 셀 바디와 접촉하는 방열 부재(230)의 판상 부재(231)로부터 열이 전지 모듈의 상하부로 모두 전달되기 때문에 온도 편차가 크게 나타나지 않기 때문에 전지 셀(110)의 수명을 늘릴 수 있다.According to this embodiment, in the cooling structure in which the insulating coolant is impregnated within the module frame 200, the heat dissipation member 230 interposed between the battery cells 110 extends from the upper and/or lower part of the cell assembly 120 to insulate it. Cooling efficiency can be increased by direct contact with the coolant. In addition, since heat is transferred to both the upper and lower parts of the battery module from the plate-shaped member 231 of the heat dissipation member 230 in contact with the cell body of the battery cell 110, the temperature difference does not appear large, so the temperature difference does not appear large. You can extend your lifespan.

또, 제1 판상 부재(231a)의 상부 가장자리로부터 연장된 제1 덮개 부재(232a)와 전지 셀(110)의 상부 사이, 제2 판상 부재(231b)의 상부 가장자리로부터 연장된 제2 덮개 부재(232b)와 전지 셀(110)의 상부 사이, 제1 판상 부재(231a)의 하부 가장자리로부터 연장된 제1 덮개 부재(232a)와 전지 셀(110)의 하부 사이, 및 제2 판상 부재(231b)의 하부 가장자리로부터 연장된 제2 덮개 부재(232b)와 전지 셀(110)의 하부 사이에 이격 공간이 형성되어 해당 부분으로도 절연 냉각제가 흐르게 되어 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.In addition, a second cover member ( Between 232b) and the upper part of the battery cell 110, between the first cover member 232a extending from the lower edge of the first plate-shaped member 231a and the lower part of the battery cell 110, and the second plate-shaped member 231b A separation space is formed between the second cover member 232b extending from the lower edge of the battery cell 110 and the lower part of the battery cell 110, so that the insulating coolant flows to that part, thereby further enhancing the cooling effect.

도 13은 도 12의 전지 모듈의 변형예를 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram showing a modified example of the battery module of FIG. 12.

도 13을 참고하면, 도 12의 실시예에서 설명한 내용 대부분이 본 실시예에 적용되고, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.Referring to FIG. 13, most of what was explained in the embodiment of FIG. 12 is applied to this embodiment, and differences will be described below.

본 실시예에 따른 전지 모듈은, 모듈 프레임(200)과 전지 셀(110) 사이에 위치하는 압축 패드(164)를 더 포함하고, 이때, 덮개 부재(232a, 232b)는 압축 패드(164)와 모듈 프레임(200) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 모듈 프레임(200) 바닥부와 전지 셀(110)의 하부 사이에 압축 패드(164)가 형성되고, 모듈 프레임(200) 상부와 전지 셀(110)의 상부 사이에 압축 패드(164)가 형성될 수 있다. The battery module according to this embodiment further includes a compression pad 164 located between the module frame 200 and the battery cell 110, and at this time, the cover members 232a and 232b are connected to the compression pad 164. It may be located between the module frames 200. Specifically, a compression pad 164 is formed between the bottom of the module frame 200 and the bottom of the battery cell 110, and a compression pad 164 is formed between the top of the module frame 200 and the top of the battery cell 110. can be formed.

본 실시예에 따른 압축 패드(164)를 상술한 바와 같이 배치함으로써, 방열 부재(230)와 절연 냉각제가 직접 접촉하는 면적이 커짐에 따라 냉각 효과가 더 향상될 수 있다. 구체적으로, 압축 패드(164) 두께만큼 판상 부재(231)가 절연 냉각제에 노출되는 부분이 커지게 되어 냉각 효율이 향상될 수 있다.By arranging the compression pad 164 according to this embodiment as described above, the cooling effect can be further improved as the area in direct contact between the heat dissipation member 230 and the insulating coolant increases. Specifically, the portion of the plate-shaped member 231 exposed to the insulating coolant increases as the thickness of the compression pad 164 increases, thereby improving cooling efficiency.

이때, 압축 패드(164)와 전지 셀(110) 하부 사이 및/또는 압축 패드(164)와 전지 셀(110) 상부 사이에 이격 공간이 형성되어 해당 부분으로도 절연 냉각제가 흐르게 되어 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다.At this time, a separation space is formed between the compression pad 164 and the lower part of the battery cell 110 and/or between the compression pad 164 and the upper part of the battery cell 110, so that the insulating coolant flows to that part, further enhancing the cooling effect. It can be raised.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 앞에서 설명한 전지 모듈을 포함한다. 더불어, 본 실시예에 따른 전지 팩은 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.A battery pack according to another embodiment of the present invention includes the battery module described above. In addition, the battery pack according to this embodiment may have a structure in which one or more battery modules are packed together and a battery management system (BMS) that manages the temperature or voltage of the battery, a cooling device, etc. are added and packed.

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.The battery pack can be applied to various devices. These devices can be applied to transportation means such as electric bicycles, electric cars, and hybrid cars, but the present invention is not limited thereto and can be applied to various devices that can use battery modules, and this also falls within the scope of the present invention. .

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims can also be made. It falls within the scope of invention rights.

110: 전지 셀
113: 셀 바디
120: 셀 어셈블리
130, 230: 방열 부재
130a, 230a: 제1 방열 부재
130b, 230b: 제2 방열 부재
131, 231: 판상 부재
131a, 231a: 제1 판상 부재
131b, 231b: 제2 판상 부재
132, 232: 덮개 부재
132a, 232a: 제1 덮개 부재
132b, 232b: 제2 덮개 부재
160, 161, 163, 164: 압축 패드
200: 모듈 프레임
110: battery cell
113: cell body
120: Cell assembly
130, 230: Heat dissipation member
130a, 230a: first heat dissipation member
130b, 230b: second heat dissipation member
131, 231: plate-shaped member
131a, 231a: first plate-shaped member
131b, 231b: second plate-shaped member
132, 232: cover member
132a, 232a: first cover member
132b, 232b: second cover member
160, 161, 163, 164: Compression pad
200: module frame

Claims (15)

복수의 전지 셀이 일 방향을 따라 적층되어 있는 셀 어셈블리,
상기 셀 어셈블리 내에서 제1 전지 셀과 제2 전지 셀 사이에 개재되는 방열 부재, 및
상기 셀 어셈블리를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고,
상기 방열 부재는 상기 전지 셀의 일 면과 평행한 판상 부재와, 상기 판상 부재의 제1 부분과 제2 부분 중 적어도 하나로부터 연장된 덮개 부재를 포함하는 전지 모듈.
A cell assembly in which a plurality of battery cells are stacked in one direction,
A heat dissipation member interposed between a first battery cell and a second battery cell in the cell assembly, and
Comprising a module frame that accommodates the cell assembly,
The heat dissipation member is a battery module including a plate-shaped member parallel to one side of the battery cell, and a cover member extending from at least one of a first portion and a second portion of the plate-shaped member.
제1항에서,
상기 방열 부재에 포함되는 상기 판상 부재와 상기 덮개 부재는 일체형으로 형성되고, 상기 덮개 부재는 상기 판상 부재가 벤딩되어 형성되는 전지 모듈.
In paragraph 1:
The battery module wherein the plate-shaped member included in the heat dissipation member and the cover member are formed as one piece, and the cover member is formed by bending the plate-shaped member.
제2항에서,
상기 방열 부재는 알루미늄, 스테인리스, 구리, 금, 그라파이트, 그래핀, CNT(탄소나노튜브) 또는 이들의 복합 소재를 포함하는 전지 모듈.
In paragraph 2,
The heat dissipation member is a battery module including aluminum, stainless steel, copper, gold, graphite, graphene, CNT (carbon nanotube), or a composite material thereof.
제3항에서,
상기 방열 부재는 알루미늄, 스테인리스, 구리, 금, 그라파이트, 그래핀, 및 CNT(탄소나노튜브) 중 적어도 2 이상이 합지(lamination)된 형태를 갖는 전지 모듈.
In paragraph 3,
The heat dissipation member is a battery module in which at least two of aluminum, stainless steel, copper, gold, graphite, graphene, and CNT (carbon nanotube) are laminated.
제1항에서,
상기 모듈 프레임 안에 절연 냉각제가 함침되어 있는 전지 모듈.
In paragraph 1:
A battery module in which the module frame is impregnated with an insulating coolant.
제5항에서,
상기 모듈 프레임과 상기 전지셀 적층체 사이에 갭 공간이 형성되고, 상기 갭 공간에 상기 절연 냉각제가 함침되며, 상기 덮개 부재와 상기 절연 냉각제가 직접 접촉하는 전지 모듈.
In paragraph 5,
A battery module in which a gap space is formed between the module frame and the battery cell stack, the gap space is impregnated with the insulating coolant, and the cover member and the insulating coolant are in direct contact.
제5항에서,
상기 모듈 프레임과 상기 셀 어셈블리 사이에 갭 공간이 형성되고, 상기 갭 공간에 냉각 유로가 형성되는 전지 모듈.
In paragraph 5,
A battery module in which a gap space is formed between the module frame and the cell assembly, and a cooling passage is formed in the gap space.
제7항에서,
상기 냉각 유로는 상기 모듈 프레임 상부와 상기 셀 어셈블리 사이의 갭 공간과 상기 모듈 프레임 하부와 상기 셀 어셈블리 사이의 갭 공간에 모두 형성되는 전지 모듈.
In paragraph 7:
The battery module wherein the cooling passage is formed in both a gap space between the upper part of the module frame and the cell assembly and a gap space between the lower part of the module frame and the cell assembly.
제7항에서,
상기 갭 공간에는 상기 절연 냉각제가 함침되어 있는 전지 모듈.
In paragraph 7:
A battery module in which the gap space is impregnated with the insulating coolant.
제7항에서,
상기 갭 공간에 형성되는 열전도성 수치층을 더 포함하는 전지 모듈.
In paragraph 7:
A battery module further comprising a thermally conductive numerical layer formed in the gap space.
제1항에서,
상기 덮개 부재와 상기 모듈 프레임 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함하는 전지 모듈.
In paragraph 1:
A battery module further comprising a compression pad positioned between the cover member and the module frame.
제1항에서,
상기 모듈 프레임과 상기 전지 셀 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함하고,
상기 덮개 부재는 상기 압축 패드와 상기 모듈 프레임 사이에 위치하는 전지 모듈.
In paragraph 1:
Further comprising a compression pad located between the module frame and the battery cell,
The cover member is a battery module positioned between the compression pad and the module frame.
제1항에서,
상기 판상 부재의 두께는 상기 전지 셀의 두께 대비하여 50% 이하인 전지 모듈.
In paragraph 1:
A battery module in which the thickness of the plate-shaped member is 50% or less compared to the thickness of the battery cell.
제12항에서,
상기 판상 부재의 두께는 상기 전지 셀의 두께 대비하여 20% 이하인 전지 모듈.
In paragraph 12:
A battery module in which the thickness of the plate-shaped member is 20% or less compared to the thickness of the battery cell.
제1항에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.

A battery pack including the battery module according to claim 1.

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