WO2014035160A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2014035160A1
WO2014035160A1 PCT/KR2013/007777 KR2013007777W WO2014035160A1 WO 2014035160 A1 WO2014035160 A1 WO 2014035160A1 KR 2013007777 W KR2013007777 W KR 2013007777W WO 2014035160 A1 WO2014035160 A1 WO 2014035160A1
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heat sink
battery
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heat
battery cells
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Inventor
진예진
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에스케이이노베이션 주식회사
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    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module that can absorb a volume change and a dimensional tolerance of a battery cell and can improve cooling performance.
  • secondary batteries unlike primary batteries, can be charged and discharged and applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, laptops, and hybrid cars, and active research is being conducted.
  • secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.
  • nickel-cadmium batteries nickel-metal hydride batteries
  • nickel-hydrogen batteries nickel-hydrogen batteries
  • lithium secondary batteries lithium secondary batteries.
  • many researches on lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage have been conducted and commercialized and widely used.
  • the secondary battery is configured in the form of a battery module in which a plurality of battery cells are stacked due to the need for a high output large capacity.
  • the battery cell is rapidly charged due to overcharging during operation or an internal short circuit caused by a failure of a specific cell among a plurality of cells, thereby rapidly increasing the temperature inside the cell, thereby causing a gas to expand, thereby expanding the volume of the battery cell.
  • each battery cell is difficult to assemble due to dimensional tolerances in manufacturing. As a result, a separate insulating pad is interposed between the battery cells to absorb the volume expansion and the dimensional tolerance of the battery cell.
  • the battery module or battery pack in which a plurality of battery cells are stacked and assembled has a problem in that the total weight and cost are further increased.
  • an object of the present invention is to absorb the dimensional tolerance of the battery cell itself and the volume change caused by the expansion of the battery cell without interposing the insulating pad between the battery cells.
  • an object of the present invention is to absorb the dimensional tolerance of the battery cell itself and the volume change caused by the expansion of the battery cell without interposing the insulating pad between the battery cells.
  • Battery module of the present invention for achieving the above object, a plurality of battery cells are arranged side by side spaced apart a predetermined distance; A heat dissipation plate in close contact with both surfaces of each of the battery cells and formed to protrude to both sides of the battery cell; And a support interposed between both sides of the battery cell and a pair of heat sinks. It includes, and both sides of the heat sink is formed bent, a pair of heat sinks adjacent to each other are formed so that both ends are in close contact with each other and the contact between the two bent portions a predetermined distance apart from each other.
  • two of the battery cells are in close contact with each other to form a pair.
  • bent portion of the heat sink is formed to protrude outward facing the heat sink adjacent to each other.
  • the support is formed with grooves in the center of both sides, the flat portion formed on both sides of the bent portion of the heat sink is formed to contact the support.
  • bent portion of the heat sink is formed to protrude inward facing the heat sink adjacent to each other.
  • bent portions are formed to be offset from each other.
  • the apparatus may further include a cooling tube coupled to both ends of the heat sinks and having a refrigerant passage formed therein.
  • the battery module of the present invention can absorb the volume change and the dimensional tolerance of the battery cell itself according to the expansion of the battery cell, there is an advantage to improve the cooling performance.
  • the insulating pad is not interposed between the battery cells, there is an advantage of reducing the overall weight and manufacturing cost of the battery module.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are assembled perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the battery cell is expanded in FIG.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing an embodiment of the support according to the present invention.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • 1 to 3 is a cross-sectional view and an assembled perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • a battery module 1000 includes a plurality of battery cells 100 stacked side by side at a predetermined distance from each other; A heat dissipation plate 200 in close contact with both surfaces of each of the battery cells 100 and protruding to both sides of the battery cell 100; And support members 300 interposed between both sides of the battery cell 100 and a pair of heat sinks 200. It includes, the both sides of the heat sink 200, the bent portion 210 is formed, a pair of heat sink 200 adjacent to each other both ends are in close contact with each other and the contact portion 220 between the two bent portions 210 are mutually It is formed at a certain distance apart.
  • the battery cells 100 are formed in a plate shape in parallel to be spaced apart at a predetermined distance, and the electrode tabs of the battery cells 100 may be electrically connected in series or in parallel.
  • the battery cell 100 may have an electrode tab formed on one side of the electrode body, and the electrode body may include a cathode, an anode, an electrolyte, and a separator that separates the anode and the cathode, thereby charging and discharging electricity.
  • the tab is a portion that transmits a current generated when discharged from the electrode body or introduced when charging from the outside.
  • the battery cell 100 may be a pouch-type cell enclosed by a pouch or sealed, or a case coupled to the outside of the pouch-type cell.
  • the battery cell 100 may be in the form of a plurality of stacked.
  • two battery cells 100 may be in close contact with each other, and a pair of battery cells 100 may be stacked in such a manner that a plurality of battery cells 100 are spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • FIGS. 1 and 2 a pair of battery cells 100 are described in an embodiment in which a predetermined distance is arranged.
  • the heat dissipation plate 200 is formed in a plate shape, is in close contact with both surfaces of the pair of battery cells 100, and is formed to protrude to both sides of the battery cells 100. That is, since the heat sink 200 is closely coupled to both surfaces of the pair of battery cells 100, two heat sinks 200 are positioned between the pair of battery cells 100 and the pair of neighboring battery cells 100. Done.
  • the heat dissipation plate 200 is formed to protrude to both sides of the battery cell 100 so that heat generated during the charging and discharging process of the battery cells 100 is transferred through the heat dissipation plate 200 to be coupled to both ends of the heat dissipation plate 200. It may be cooled by a separate cooling means.
  • the heat sink 200 may be formed of a material having high thermal conductivity, such as aluminum or copper, and is preferably formed of a material capable of quickly transferring heat generated from the battery cell 100.
  • the support 300 is interposed between both sides of the battery cell 100 and the pair of heat sinks 200 to support both ends of the heat sink 200.
  • the support 300 may be coupled to both ends of the heat dissipation plate 200 integrally with a groove formed to be long and in which a heat dissipation plate 200 may be inserted, in addition to being interposed between the pair of heat dissipation plates 200. have.
  • the battery module 1000 includes a battery cell 100, a heat sink 200, and a support 300.
  • the bent portion 210 is formed on both sides of the heat sink 200, the bent portion 210 may be formed in a U-shape on both sides of the close contact portion 220 in which the heat sink 200 is in close contact with the battery cell 100.
  • the bent portion may be formed in a corrugated shape or various shapes.
  • the pair of heat sinks 200 adjacent to each other is formed so that both ends are in close contact with each other and the contact portion 220 between the two bent portions 210 are spaced apart from each other by a predetermined distance. That is, two heat sinks 200 are positioned between the pair of battery cells 100 and the other pair of battery cells 100 adjacent to each other, and the two adjacent heat sinks 200 have both bent portions 210.
  • the flat portion 230 extending outwardly is formed to abut each other, and the flat portion 230 and the close contact portion 220 extending into the bent portion 210 are formed to be spaced apart from each other.
  • the close contact portion 220 of the heat sink 200 is in close contact with the battery cell 100, the planar portion 230 of both ends of the adjacent heat sink 200 is in contact with each other is formed.
  • the support 300 is interposed so as to be in contact with the planar portion 230 which is formed to extend outside the bent portion 210 of the heat sink 200 is to be configured to be in close contact with the plane portion 230 of the two adjacent heat sink 200. Can be.
  • Both ends of the heat sink 200 may be formed to protrude to the outside of the support 300 and bent at a right angle to form the bent portion 240. That is, two battery cells 100 are in close contact with each other and a pair of heat sinks 200 are in close contact with each other, and the support 300 is formed between the bent part 210 and the bent part 240 formed at both ends of the heat sinks 200. May be interposed.
  • separate cooling means may be coupled to the bent portion 240 of the heat dissipation plate 200 as shown in FIG. 3, and a cooling tube 400 having a coolant flow path 410 through which a coolant or coolant flows is provided as the cooling means. Can be formed.
  • the close contact portion 220 of the adjacent heat sink 200 in close contact with the battery cell 100 is formed to be spaced apart by a predetermined distance, so that the battery cells 100 can absorb the dimensional tolerances, Figure 4 and As the battery cell 100 expands, the contact between the close parts 220 of the adjacent heat sink 200 becomes narrow, and thus the volume change in the direction in which the battery cells 100 are stacked may be absorbed. At this time, even when the battery cell 100 expands due to the elasticity of the bent portion 210 of the heat sink 200, the close contact portion 220 of the heat sink 200 maintains the state in which the heat sink 200 is in close contact with the battery cell 100. In addition, even if the volume of the battery cell 100 is reduced, the close contact portion 220 of the heat sink 200 may be returned to its original shape in close contact with the battery cell 100.
  • the heat sink 200 may absorb the dimensional tolerance and the volume change in a state in which the heat sink 200 is in close contact with the battery cell 100, the cooling performance of the battery cell 100 is reduced or the cooling variation of each battery cell 100 occurs. Can be prevented.
  • two battery cells 100 may be in close contact with each other to form a pair. This is formed in a form in which two battery cells 100 are in close contact with each other between the two heat sinks 200.
  • the heat generated by one battery cell 100 may be cooled through one heat sink 200. The cooling deviation of the battery cells 100 can be reduced.
  • the bent portion 210 of the heat dissipation plate 200 may protrude outwardly facing the heat dissipation plates 200 adjacent to each other.
  • the bent portion 210 is formed to protrude in a direction in which two battery cells 100 are in close contact with each other, as shown in FIG. 1, and spaces are formed at both sides of the battery cells 100 by the thickness of the battery cells 100 itself. Therefore, the bent portion 210 of the heat sink 200 may be easily formed using this space. That is, when the bent portions 210 are formed to be symmetrical with each other, even when the battery cells 100 are expanded, the bent portions 210 do not interfere with each other, and the height of the bent portions 210 may be increased by the thickness of the battery cells 100.
  • the bent portions 210 of the heat sinks 200 may be formed to be symmetrical, so that portions of the heat sinks 200 protruding to both sides of the battery cell 100 may be shortened, thereby reducing the size of the battery module. .
  • the support 300 is formed with grooves 310 formed at both centers thereof, such that the planar portion 230 formed at both sides of the bent portion 210 of the heat sink 200 is in contact with the support 300. That is, as shown in FIG. 5, the groove 310 is formed to accommodate the curved portion 210 of the heat sink 200, and the flat portion 230 extending on both sides of the curved portion 210 of the heat sink 200 is supported by the support 300. It can be formed to be supported by.
  • the bent portion 210 of the heat dissipation plate 200 may be formed to protrude inwardly facing the heat dissipation plate 200 adjacent to each other. This is formed such that the bent portion 210 protrudes in a direction in which two adjacent heat sinks 200 face each other as shown in FIG. 6, wherein the bent portion 210 has a height greater than the thickness of the spaced space between the heat sinks 200. It is preferable to be formed low, it is preferable that the bent portion 210 is formed to be offset from each other. That is, the bent portion 210 may be formed by using a space between the heat sinks 200, and the height of the bent portion 210 may be lowered so that the interference between the bent portions 210 does not occur when the volume of the battery cell 100 is expanded. It is preferable to form them or to shift them mutually.
  • the cooling tube 400 may be coupled to both ends of the heat dissipation plate 200, and the cooling tube 400 may have a refrigerant passage 410 formed to flow the refrigerant or the cooling water.
  • the cooling fin 400 of the cooling tube 400 may be formed in a corrugated form or a flat plate to increase the cooling efficiency.
  • the heat sink 200 is preferably selected from a material having high elasticity and high thermal conductivity for cooling the battery cell 100 so as to absorb a volume change of the battery cell 100.
  • the support 300 since the support 300 is in contact with the heat sink 200, a portion of the heat generated from the battery cell 100 is transferred through the support 300 to cool by using a material having excellent thermal conductivity, and the support 300 )
  • the cooling tube 400 may be integrally formed, and the support 300 and the cooling tube 400 may include the bent portion 240 of the heat sink 200 through insert injection using a thermally conductive plastic material. It may be formed so as to improve the cooling performance.

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Abstract

본 발명은 다수개가 적층 배열되는 각각의 전지 셀들의 양면에 밀착되도록 방열판이 결합되되, 방열판의 양측에 굴곡부를 형성하고 인접하는 방열판을 일정거리 이격되도록 형성하여, 전지 셀의 팽창에 따른 부피변화 및 전지 셀 자체의 치수공차를 흡수할 수 있으며 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈
본 발명은 전지 셀의 부피변화 및 치수공차를 흡수할 수 있으며, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다. 그리고 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
그리고 이차전지는 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수개의 전지 셀을 적층시킨 전지모듈의 형태로 구성된다. 이때, 전지 셀은 작동시 과충전이 발생하거나 다수개의 셀 중 특정한 셀의 고장으로 인한 내부 쇼트 발생 등에 의해 순식간에 셀 내부의 온도가 상승하고 이로 인해 가스가 발생하여 전지 셀의 부피가 팽창된다. 또한, 각각의 전지 셀들은 제조시 치수 공차로 인해 조립에 어려움이 있다. 이로 인해 전지 셀들 사이에 별도의 절연 패드를 개재하여 전지 셀의 부피 팽창 및 치수 공차를 흡수하도록 하고 있다.
그런데 전지 셀들 사이에 개재되는 절연 패드는 무게가 무겁고 가격이 비싸므로, 다수개의 전지 셀들이 적층되어 조립되는 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 경우에는 전제 무게와 비용이 더욱 증가하는 문제점이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 미국공개특허(20110279152)인 “Battery systems, battery modules, and method for cooling a battery module(전지 시스템, 전지모듈 및 전지모듈을 냉각하기 위한 방법)”이 개시되어 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전지 셀들 사이에 절연 패드를 개재하지 않으면서 전지 셀의 팽창에 따른 부피변화 및 전지 셀 자체의 치수공차를 흡수할 수 있으며, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈은, 일정거리 이격되어 나란하게 적층 배열되는 다수개의 전지 셀; 상기 각각의 전지 셀의 양면에 밀착되고, 전지 셀의 양측으로 돌출되도록 형성되는 방열판; 및 상기 전지 셀의 양측 및 한 쌍의 방열판 사이에 각각 개재되는 지지대; 를 포함하며, 상기 방열판의 양측에는 굴곡부가 형성되며, 서로 인접하는 한 쌍의 방열판은 양단이 서로 밀착되고 양측 굴곡부 사이의 밀착부가 서로 일정거리 이격되게 형성된다.
또한, 상기 전지 셀은 두 개가 밀착되어 한 쌍으로 형성된다.
또한, 상기 방열판의 굴곡부는 서로 인접하는 방열판이 마주보는 외측으로 돌출 형성된다.
또한, 상기 지지대는 양측 중앙에 홈이 형성되어, 상기 방열판의 굴곡부에 양측에 형성된 평면부가 지지대에 접하도록 형성된다.
또한, 상기 방열판의 굴곡부는 서로 인접하는 방열판이 마주보는 내측으로 돌출 형성된다.
또한, 상기 굴곡부는 서로 어긋나게 형성된다.
또한, 상기 방열판들의 양단에 결합되며, 냉매유로가 형성되는 냉각튜브를 더 포함한다.
본 발명의 배터리 모듈은 전지 셀의 팽창에 따른 부피변화 및 전지 셀 자체의 치수공차를 흡수할 수 있으며, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 전지 셀들 사이에 절연 패드를 개재하지 않으므로 배터리 모듈의 전체적인 무게 및 제작비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 조립사시도.
도 4는 도 1에서 전지 셀이 팽창된 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 지지대의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 단면도.
[부호의 설명]
1000 : 배터리 모듈
100 : 전지 셀
200 : 방열판
210 : 굴곡부
220 : 밀착부
230 : 평면부
240 : 절곡부
300 : 지지대
310 : 홈
400 : 냉각튜브
410 : 냉매유로
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 단면도 및 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1000)은, 일정거리 이격되어 나란하게 적층 배열되는 다수개의 전지 셀(100); 상기 각각의 전지 셀(100)의 양면에 밀착되고, 전지 셀(100)의 양측으로 돌출되도록 형성되는 방열판(200); 및 상기 전지 셀(100)의 양측 및 한 쌍의 방열판(200) 사이에 각각 개재되는 지지대(300); 를 포함하며, 상기 방열판(200)의 양측에는 굴곡부(210)가 형성되며, 서로 인접하는 한 쌍의 방열판(200)은 양단이 서로 밀착되고 양측 굴곡부(210) 사이의 밀착부(220)가 서로 일정거리 이격되게 형성된다.
우선, 전지 셀(100)들은 일정거리 이격되어 나란하게 판형으로 형성되며, 상기 전지 셀(100)의 전극탭들은 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 그리고 전지 셀(100)은 전극체의 일측에 전극탭이 형성될 수 있고, 전극체는 양극, 음극, 전해질 및 양극과 음극을 분리하는 격리판으로 구성되어 전기가 충전 및 방전되는 부분이며, 전극탭은 전극체에서 방전시 발생되거나 외부로부터 충전시 유입되는 전류를 전달하는 부분이다. 이때, 전지 셀(100)은 파우치로 둘러싸여 밀봉된 파우치형 셀이거나 파우치형 셀의 외측에 케이스가 결합된 형태일 수 있다. 또한, 전지 셀(100)은 다수개가 적층된 형태일 수 있다. 또한, 전지 셀(100)은 두 개가 밀착되어 한 쌍으로 구성되어 이 한 쌍의 전지 셀(100)들이 다수개가 일정거리 이격되도록 적층 배열될 수 있다. 이하에서는 도 1 및 도 2와 같이 한 쌍의 전지 셀(100)들이 일정거리 이격되어 배열된 실시예로 설명한다.
방열판(200)은 판형으로 형성되고, 한 쌍의 전지 셀(100)의 양면에 밀착되며, 전지 셀(100)의 양측으로 돌출되도록 형성된다. 즉, 한 쌍의 전지 셀(100)의 양면에 방열판(200)이 밀착 결합되므로 한 쌍의 전지 셀(100)과 이웃하는 한 쌍의 전지 셀(100) 사이에는 두 개의 방열판(200)이 위치하게 된다. 또한, 방열판(200)은 전지 셀(100)의 양측으로 돌출되도록 형성되어 전지 셀(100)들의 충방전 과정에서 발생되는 열이 방열판(200)을 통해 전달되어 방열판(200)의 양단에 결합되는 별도의 냉각수단에 의해 냉각될 수 있다. 이때, 방열판(200)은 알루미늄 또는 구리와 같이 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있으며, 상기 전지 셀(100)에서 발생되는 열이 빠르게 전달될 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
지지대(300)는 전지 셀(100)의 양측 및 한 쌍의 방열판(200) 사이에 각각 개재되어 방열판(200)의 양단을 지지하는 역할을 한다. 이때, 지지대(300)는 한 쌍의 방열판(200) 사이에 각각 개재되는 형태 이외에도, 길게 형성되고 방열판(200)들이 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 일체형으로 방열판(200)의 양단에 결합될 수도 있다.
이와 같이 배터리 모듈(1000)은 크게 전지 셀(100), 방열판(200) 및 지지대(300)를 포함한다.
이때, 방열판(200)의 양측에는 굴곡부(210)가 형성되는데, 굴곡부(210)는 방열판(200)이 전지 셀(100)에 밀착된 밀착부(220)의 양측에 U자 형태로 형성될 수 있으며, U자형 이외에도 주름진 형상 또는 다양한 형상으로 굴곡부가 형성될 수도 있다.
또한, 서로 인접하는 한 쌍의 방열판(200)은 양단이 서로 밀착되고 양측 굴곡부(210) 사이의 밀착부(220)가 서로 일정거리 이격되게 형성된다. 즉, 한 쌍의 전지 셀(100)과 이웃하는 다른 한 쌍의 전지 셀(100)들 사이에는 두 개의 방열판(200)이 위치하게 되고, 이 두 개의 인접하는 방열판(200)은 양측 굴곡부(210)의 외측으로 연장 형성되는 평면부(230)가 서로 맞닿도록 형성되며, 굴곡부(210) 내측으로 연장 형성되는 평면부(230) 및 밀착부(220)는 서로 이격되도록 형성된다. 그리하여 방열판(200)의 밀착부(220)는 전지 셀(100)에 밀착되며, 인접하는 방열판(200) 양단의 평면부(230)가 맞닿아 서로 지지되도록 형성된다. 이때, 지지대(300)는 방열판(200) 굴곡부(210)의 외측에 연장 형성되는 평면부(230)에 접촉되도록 개재되어 인접하는 두 개의 방열판(200)의 평면부(230)끼리 밀착되도록 구성될 수 있다.
그리고 방열판(200)의 양단은 지지대(300) 바깥쪽으로 돌출되도록 형성되고 직각으로 절곡되어 절곡부(240)가 형성될 수 있다. 즉, 두 개의 전지 셀(100)이 밀착되고 그 양면에 한 쌍의 방열판(200)이 밀착되며 방열판(200)들의 양단에 형성된 굴곡부(210)와 절곡부(240) 사이에 지지대(300)가 개재될 수 있다. 또한, 도 3과 같이 방열판(200)들의 절곡부(240)에는 별도의 냉각수단이 결합될 수 있으며, 냉각수단으로는 냉매 또는 냉각수가 유동되는 냉매유로(410)가 형성된 냉각튜브(400)가 형성될 수 있다.
그리하여 전지 셀(100)에 밀착된 인접하는 방열판(200)의 밀착부(220)가 일정거리 이격되게 형성되어 공간이 존재하므로, 전지 셀(100)들이 치수 공차를 흡수할 수 있으며, 도 4와 같이 전지 셀(100)이 팽창하였을 때 인접하는 방열판(200)의 밀착부(220) 사이가 좁아지면서 전지 셀(100)들이 적층 배열되는 방향으로의 부피변화를 흡수할 수 있다. 이때, 방열판(200)의 굴곡부(210)의 탄성에 의해 전지 셀(100)이 팽창하더라도 방열판(200)의 밀착부(220)는 전지 셀(100)에 밀착된 상태를 유지하게 된다. 또한, 전지 셀(100)의 부피가 줄어들게 되더라도 방열판(200)의 밀착부(220)는 전지 셀(100)에 밀착된 상태에서 원래 형태로 복귀될 수 있다.
즉, 방열판(200)이 전지 셀(100)에 밀착된 상태에서 치수공차 및 부피 변화를 흡수할 수 있으므로 전지 셀(100)의 냉각 성능이 저하되거나 각각의 전지 셀(100)들의 냉각 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 인접하는 방열판(200) 사이에 공간이 존재하므로 이 공간을 통해 냉각공기가 유동되도록 하여, 수냉식과 공냉식을 동시에 이용할 수 있으므로 냉각 성능을 향상시킬 수도 있다.
또한, 두 개의 전지 셀(100) 사이에 부피 변화를 흡수할 수 있는 별도의 절연 패드를 사용하지 않을 수 있으므로, 배터리 모듈의 전체적인 무게 및 제작비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
그리고 전지 셀(100)은 두 개가 밀착되어 한 쌍으로 형성될 수 있다. 이는 두 개의 방열판(200) 사이에 두 개의 전지 셀(100)이 개재되어 밀착되는 형태로 형성되는 것이며, 하나의 방열판(200)을 통해 하나의 전지 셀(100)에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있도록 하여 전지 셀(100)들의 냉각편차를 줄일 수 있다.
또한, 방열판(200)의 굴곡부(210)는 서로 인접하는 방열판(200)이 마주보는 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 이는 도 1과 같이 두 개의 전지 셀(100)이 밀착되는 방향을 향해 굴곡부(210)가 돌출되도록 형성되는 것이며, 전지 셀(100) 자체의 두께에 의해 전지 셀(100)의 양측에 공간이 형성되므로 이 공간을 이용하여 방열판(200)의 굴곡부(210)를 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 굴곡부(210)를 서로 대칭이 되도록 형성하였을 때 전지 셀(100)이 팽창되더라도 굴곡부(210)가 서로 간섭되지 않고, 전지 셀(100)의 두께만큼 굴곡부(210)의 높이를 크게 할 수 있으며, 방열판(200)들의 굴곡부(210)가 대칭이 되도록 형성할 수 있어 전지 셀(100)의 양측으로 방열판(200)이 돌출되는 부분을 짧게 형성할 수 있어, 배터리 모듈의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 지지대(300)는 양측 중앙에 홈(310)이 형성되어, 방열판(200)의 굴곡부(210)에 양측에 형성된 평면부(230)가 지지대(300)에 접하도록 형성된다. 즉, 도 5와 같이 방열판(200)의 굴곡부(210)가 수용되도록 홈(310)을 형성하여, 방열판(200)의 굴곡부(210) 양측에 연장되는 평면부(230)가 지지대(300)에 의해 지지되도록 형성될 수 있다. 이는 서로 인접하는 방열판(200)의 굴곡부(210) 바깥쪽이 밀착된 상태로 지지되며, 굴곡부(210) 안쪽은 지지대에 의해 지지되되 일정거리 이격된 상태로 지지되는 것이며, 배터리 모듈로 조립된 상태에서 전지 셀(100)들이 적층된 방향으로 흔들리는 것을 방지하고, 전지 셀(100)들의 부피가 팽창되었을 때 팽창되는 두께가 누적되어 적층 방향의 일측으로 치우치는 것을 방지하기 위함이다. 그리하여 방열판(200)의 굴곡부(210)가 변형되거나 파손되는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 방열판(200)의 굴곡부(210)는 서로 인접하는 방열판(200)이 마주보는 내측으로 돌출 형성될 수 있다. 이는 도 6과 같이 인접하는 두 개의 방열판(200)이 서로 마주보는 방향으로 굴곡부(210)가 돌출되도록 형성되는 것이며, 이때 굴곡부(210)는 방열판(200) 사이의 이격된 공간의 두께보다 높이가 낮게 형성되는 것이 바람직하며, 굴곡부(210)가 서로 어긋나게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 방열판(200) 사이의 공간을 이용하여 굴곡부(210)를 형성할 수 있으며, 전지 셀(100)의 부피 팽창시 굴곡부(210)간에 간섭이 발생되지 않도록 굴곡부(210)의 높이를 낮게 형성하거나 서로 어긋나게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 방열판(200)들의 양단에 냉각튜브(400)가 결합될 수 있으며, 냉각튜브(400)는 냉매 또는 냉각수가 유동되도록 냉매유로(410)가 형성되어 수냉식 냉각방식이 적용될 수 있다. 이때, 냉각튜브(400)의 냉매유로(410)에는 냉각 효율을 높이기 위해 주름진 형태 또는 평판 형태로 냉각핀이 형성될 수 있다.
그리고 방열판(200)은 전지 셀(100)의 부피 변화를 흡수할 수 있도록 탄성이 높고, 전지 셀(100)의 냉각을 위해 열전도도가 높은 재질을 선정하는 것이 바람직하다. 또한, 지지대(300)가 방열판(200)과 접촉되므로 열전도도가 우수한 재질을 사용하여 지지대(300)를 통해 전지 셀(100)에서 발생되는 열의 일부가 전달되어 냉각되도록 할 수 있으며, 지지대(300)와 냉각튜브(400)를 일체형으로 형성하여 결합할 수도 있고, 지지대(300)와 냉각튜브(400)를 열전도성 프라스틱 재질을 이용한 인서트 사출을 통해 방열판(200)의 절곡부(240)가 포함되도록 형성하여 냉각 성능을 향상시키도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (7)

  1. 일정거리 이격되어 나란하게 적층 배열되는 다수개의 전지 셀;
    상기 각각의 전지 셀의 양면에 밀착되고, 전지 셀의 양측으로 돌출되도록 형성되는 방열판; 및
    상기 전지 셀의 양측 및 한 쌍의 방열판 사이에 각각 개재되는 지지대; 를 포함하며,
    상기 방열판의 양측에는 굴곡부가 형성되며, 서로 인접하는 한 쌍의 방열판은 양단이 서로 밀착되고 양측 굴곡부 사이의 밀착부가 서로 일정거리 이격되게 형성되는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀은 두 개가 밀착되어 한 쌍으로 형성되는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열판의 굴곡부는 서로 인접하는 방열판이 마주보는 외측으로 돌출 형성되는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지대는 양측 중앙에 홈이 형성되어, 상기 방열판의 굴곡부에 양측에 형성된 평면부가 지지대에 접하도록 형성되는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방열판의 굴곡부는 서로 인접하는 방열판이 마주보는 내측으로 돌출 형성되는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 굴곡부는 서로 어긋나게 형성되는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열판들의 양단에 결합되며, 냉매유로가 형성되는 냉각튜브를 더 포함하는 배터리 모듈.
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