WO2015130057A1 - 전지모듈 - Google Patents

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WO2015130057A1
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housing
electrical terminal
edge
axis
battery module
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PCT/KR2015/001739
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염주일
장성균
양희국
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • the inventors of the present application have improved the electrical terminals for improved placement of electrical devices such as interconnect boards and wire harnesses that minimize battery system energy by reducing the unnecessary space of the battery system. It has been recognized the need for a battery module comprising a battery cell having an arrangement. Furthermore, the inventors of the present application have recognized that placing the cooling plate in the battery cell such that the electrical terminals are disposed adjacent to the cooling plate results in improved dissipation of thermal energy from the battery module.
  • the present invention aims to solve the technical problem that has been requested from the past.
  • An object of the present invention is to enable an improved arrangement of electrical devices such as an interconnecting board using a battery module having an improved arrangement of electrical terminals and a cooling plate disposed adjacent the electrical terminals, and a battery having an improved heat dissipation effect. To provide a module.
  • the present invention provides a battery module according to an exemplary embodiment.
  • the battery module includes a first battery cell having a first housing and first and second electrical terminals.
  • the first housing is substantially rectangular-shaped and extends along the first axis in the longitudinal direction and along the second axis in the vertical direction.
  • the second axis is substantially perpendicular to the first axis.
  • the first housing includes first, second, third, and fourth ends.
  • the first and second stages extend substantially parallel to the first axis.
  • the third and fourth ends extend substantially parallel to the second axis.
  • the sum of the lengths of the first housing and the first and second electrical terminals in the direction parallel to the first axis is at least twice as long as the length of the first housing in the direction parallel to the second axis.
  • the first electrical terminal extends outward from the third end of the first housing in a direction substantially parallel to the first axis.
  • the first electrical terminal includes first and second edges extending substantially parallel to the first axis. The first edge of the first electrical terminal is located closer to the first end of the first housing than the second edge of the first electrical terminal. The distance from the second end of the first housing to the second edge of the first electrical terminal is greater than the distance from the first end of the first housing to the first edge of the first electrical terminal.
  • the second electrical terminal extends outward from the fourth end of the first housing in a direction substantially parallel to the first axis.
  • the second electrical terminal includes first and second edges extending substantially parallel to the first axis.
  • the first edge of the second electrical terminal is located closer to the first end of the first housing than the second edge of the second electrical terminal.
  • the distance from the second end of the first housing to the second edge of the second electrical terminal is greater than the distance from the first end of the first housing to the first edge of the second electrical terminal.
  • the battery module further includes a cooling fin including a first side positioned adjacent to the first housing of the first battery cell.
  • the battery module further includes a cooling plate coupled to a cooling fin close to the first end of the first housing to cool the cooling fin to lower the temperature level of the first battery cell.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a portion of the battery module of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic view of another part of the battery module of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the battery module of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a side view of the battery module of FIG. 1;
  • FIG. 6 is a side view of the battery module of FIG. 1 illustrating a battery cell and a frame member used in the battery module;
  • FIG. 7 is a more detailed view of the battery cell of FIG. 6;
  • FIG. 8 is a side view of another battery cell used in the battery module of Figure 1;
  • FIG. 9 is a schematic view of a cooling plate used in the battery module of Figure 1;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a portion of the cooling plate of FIG. 9.
  • a battery module 10 according to an exemplary embodiment is shown.
  • An advantage of the battery module 10 is that the battery module has open areas 110, 120 to receive the interconnecting boards 100, 102 such that the battery module 10 has an improved arrangement of electrical terminals. Therefore, the battery module 10 has an improved structural arrangement so that it can be located more easily in the electric vehicle. Further, the battery module 10 uses a cooling plate disposed to be adjacent to the electrical terminals of the battery module 10 for improved heat dissipation from the battery cells in the battery module 10.
  • the battery module 10 includes frame members 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, and 34, battery cells 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, interconnection boards 100, 102, cooling fins 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, and cooling plate 124 It is included.
  • Frame members 20-34 are configured to secure battery cells therein.
  • the frame members 20-34 are made of plastic.
  • each of the frame members 20-34 has the same structure as each other.
  • the frame member 20 includes an outer circumferential wall 150 for setting the inner region 152.
  • the outer circumferential wall 150 is substantially rectangular in shape.
  • the outer wall 150 includes first, second, third and fourth wall portions 154, 155, 156 (shown in FIG. 2) and 157 (shown in FIG. 3). Walls 154 and 155 extend substantially parallel to each other. Further, the wall portions 156, 157 are substantially parallel to each other and extend perpendicular to the wall portions 154, 155.
  • the outer wall 150 includes a gap 160 (shown in FIG. 4) extending through the wall portion 154 to receive a portion of the cooling fins 106 therethrough.
  • the wall portion 156 includes grooves 161 and 162 (shown in FIG. 3) extending therethrough to receive electrical terminals, and the wall portion 157 extends through it to receive electrical terminals 163. 164 (shown in FIG. 3).
  • the frame member 22 includes an outer circumferential wall 170 for setting an inner region.
  • the outer circumferential wall 170 is substantially rectangular in shape.
  • the outer circumferential wall 170 includes a gap 180 to receive a portion of the cooling fin 108 therethrough.
  • the frame member 22 is coupled between the frame members 20, 24.
  • the frame member 24 includes an outer circumferential wall 190 for setting the inner region.
  • the outer circumferential wall 190 is substantially rectangular in shape. Further, the outer circumferential wall 190 includes a gap 200 to receive a portion of the cooling fins 110 through it.
  • the frame member 24 is coupled between the frame members 22, 26.
  • the frame member 26 includes an outer circumferential wall 210 for setting the inner region.
  • the outer circumferential wall 210 is substantially rectangular in shape. Further, the outer circumferential wall 210 includes a gap 220 to receive a portion of the cooling fin 112 therethrough. Frame member 26 is coupled between frame members 24 and 28.
  • the frame member 28 includes an outer circumferential wall 230 for setting the inner region.
  • the outer circumferential wall 230 is substantially rectangular in shape.
  • the outer circumferential wall 230 includes a gap 240 to receive a portion of the cooling fins 114 therethrough.
  • Frame member 28 is coupled between frame members 26 and 30.
  • the frame member 30 includes an outer circumferential wall 250 for setting the inner region.
  • the outer circumferential wall 250 is substantially rectangular in shape.
  • the outer circumferential wall 250 includes a gap 260 to receive a portion of the cooling fins 116 therethrough.
  • the frame member 30 is coupled between the frame members 28, 32.
  • the frame member 32 includes an outer circumferential wall 270 for setting the inner region.
  • the outer circumferential wall 270 is substantially rectangular in shape.
  • the outer circumferential wall 270 includes a gap 280 to receive a portion of the cooling fin 118 therethrough.
  • the frame member 32 is coupled between the frame members 30 and 34.
  • the frame member 34 includes an outer circumferential wall 290 for setting the inner region.
  • the outer circumferential wall 290 is substantially rectangular in shape. Further, the outer circumferential wall 290 includes a gap 300 to receive a portion of the cooling fin 120 therethrough.
  • the frame member 34 is coupled to the frame member 36.
  • cooling fins 106, 108, 112, 114, 116, 118, 120 are provided to transfer thermal energy from the battery cells to the cooling plate 124.
  • each of the cooling fins 106-120 has the same structure as each other.
  • each of the cooling fins 106-120 is made of a thermally conductive material such as, for example, aluminum, copper, steel, or the like.
  • the cooling fin 106 includes a first sheet portion 600 and a second sheet portion 602.
  • the first sheet portion 600 is coupled to the end of the second sheet portion 602 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 602.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 600 and the second sheet portion 602 are substantially T-shaped.
  • the second sheet portion 602 is positioned into the inner region 152 of the frame member 20 through the gap 160 of the frame member 20.
  • the first sheet part 600 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 602 includes a first face 604 and a second face 606 positioned opposite the first face 604.
  • the battery cell 50 is positioned opposite the first surface 604 in the inner region 152 of the frame member 20.
  • the battery cell 52 is located in the inner region 152 of the frame member 20 opposite the second surface 604.
  • the cooling fins 106 transfer thermal energy from the battery cells 50 and 52 to the cooling plate 124.
  • the cooling fin 108 includes a first sheet portion 620 and a second sheet portion 622.
  • the first sheet portion 620 is coupled to the end of the second sheet portion 622 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 622.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 620 and the second sheet portion 622 are substantially T-shaped.
  • the second sheet portion 622 is positioned into the interior region of the frame member 22 through the gap 180 of the frame member 22.
  • the first sheet portion 620 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 622 includes a first face 624 and a second face 626 positioned opposite the first face 624.
  • the battery cell 54 is positioned to face the first surface 624 in the inner region of the frame member 22.
  • the battery cell 56 is located opposite the second surface 626 in the inner region of the frame member 22.
  • the cooling fins 108 transfer thermal energy from the battery cells 54 and 56 to the cooling plate 124.
  • the cooling fin 110 includes a first sheet portion 630 and a second sheet portion 632.
  • the first sheet portion 630 is coupled to the end of the second sheet portion 632 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 632.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 630 and the second sheet portion 632 are substantially T-shaped.
  • the second seat portion 632 is located into the interior region of the frame member 24 through the gap 200 of the frame member 24.
  • the first sheet portion 630 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 632 includes a first face 634 and a second face 636 positioned opposite the first face 634.
  • the battery cell 58 is located opposite the first surface 634 in the inner region of the frame member 24.
  • the battery cell 60 is located opposite the second surface 636 in the inner region of the frame member 24.
  • the cooling fins 110 transfer thermal energy from the battery cells 58 and 60 to the cooling plate 124.
  • the cooling fin 112 includes a first sheet portion 640 and a second sheet portion 642.
  • the first sheet portion 640 is coupled to the end of the second sheet portion 642 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 642.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 640 and the second sheet portion 642 are substantially T-shaped.
  • the second sheet portion 642 is located into the interior region of the frame member 26 through the gap 220 of the frame member 26.
  • the first sheet portion 640 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 642 includes a first face 644 and a second face 646 positioned opposite the first face 644.
  • the battery cell 62 is positioned to face the first surface 644 in the inner region of the frame member 26.
  • the battery cell 64 is positioned opposite the second surface 646 in the inner region of the frame member 26.
  • the cooling fins 112 transfer thermal energy from the battery cells 62 and 64 to the cooling plate 124.
  • the cooling fin 114 includes a first sheet portion 650 and a second sheet portion 652.
  • the first sheet portion 650 is coupled to the end of the second sheet portion 652 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 652.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 650 and the second sheet portion 652 are substantially T-shaped.
  • the second seat portion 652 is positioned into the interior region of the frame member 28 through the gap 240 of the frame member 28.
  • the first sheet portion 650 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 652 includes a first face 654 and a second face 656 positioned opposite the first face 654.
  • the battery cell 66 is located opposite the first surface 654 in the inner region of the frame member 28.
  • the battery cell 68 is positioned opposite the second surface 656 in the interior region of the frame member 28.
  • the cooling fins 114 transfer thermal energy from the battery cells 66 and 68 to the cooling plate 124.
  • the cooling fin 116 includes a first sheet portion 660 and a second sheet portion 662.
  • the first sheet portion 660 is coupled to the end of the second sheet portion 662 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 662.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 660 and the second sheet portion 662 are substantially T-shaped.
  • the second sheet portion 662 is positioned into the inner region of the frame member 30 through the gap 260 of the frame member 30.
  • the first sheet portion 660 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 662 includes a first face 664 and a second face 666 positioned opposite the first face 664.
  • the battery cell 70 is positioned to face the first surface 664 in the inner region of the frame member 30.
  • the battery cell 72 is located opposite the second surface 666 in the inner region of the frame member 30.
  • the cooling fins 116 transfer thermal energy from the battery cells 70 and 72 to the cooling plate 124.
  • the cooling fin 118 includes a first sheet portion 670 and a second sheet portion 6 & 2.
  • the first sheet portion 670 is coupled to the end of the second sheet portion 672 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 672.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 670 and the second sheet portion 672 are substantially T-shaped.
  • the second sheet portion 672 is positioned into the interior region of the frame member 32 through the gap 280 of the frame member 32.
  • the first seat portion 670 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 672 includes a first face 674 and a second face 676 positioned opposite the first face 674.
  • the battery cell 74 is positioned opposite the first surface 674 in the inner region of the frame member 32.
  • the battery cell 76 is positioned opposite the second surface 676 in the inner region of the frame member 32.
  • the cooling fins 118 transfer thermal energy from the battery cells 74 and 76 to the cooling plate 124.
  • the cooling fin 120 includes a first sheet portion 680 and a second sheet portion 682.
  • the first sheet portion 680 is coupled to the end of the second sheet portion 682 and extends substantially perpendicular to the second sheet portion 682.
  • the cross-sectional profiles of the first sheet portion 680 and the second sheet portion 682 are substantially T-shaped.
  • the second sheet portion 682 is positioned into the interior region of the frame member 34 through the gap 300 of the frame member 34.
  • the first sheet portion 680 is positioned on the cooling plate 124.
  • the second seat portion 682 includes a first face 684 and a second face 686 positioned opposite the first face 684.
  • the battery cell 78 is positioned opposite the first surface 684 in the inner region of the frame member 34.
  • the battery cell 80 is positioned opposite the second surface 686 in the inner region of the frame member 34.
  • the cooling fins 120 transfer thermal energy from the battery cells 78 and 80 to the cooling plate 124.
  • the cooling plate 124 is provided to extract thermal energy from the cooling fins 106-120 and the battery cells 50-80.
  • the first seat portions of the cooling fins 106-120 are located opposite the cooling plate 124 and are thermally coupled to the cooling plate 124.
  • the cooling plate 124 is coupled to cooling fins 106-120 proximate the bottoms of the housings of the battery cells 50-80 to effectively lower the temperature level of the battery cells 50-80.
  • the cooling plate 124 has a cooling plate housing 800, an inlet 802 and an outlet 804.
  • the cooling plate housing 800 has an inner region 810 for setting the flow path.
  • Inlet 802 and outlet 804 are coupled to cooling plate housing 800 and are in fluid communication with an interior region 810 of cooling plate housing 800.
  • Cooling plate housing 800 includes bottom wall 820, top wall 822, side walls 824, 826, 828, 830, and inner walls 850, 852, 854, 856, 858, 860, 862, 864 866, 868, 870, 872, 874, 876, 878, 880, 882).
  • Bottom wall 820 extends substantially parallel to top wall 824.
  • Sidewalls 824, 826, 828, and 830 are coupled between the bottom wall 820 and the top wall 822 to set up the interior region 810.
  • the inner walls 850-882 are coupled between the lower wall 820 and the upper wall 822 and define a flow path from the inlet 802 to the outlet 804 in the interior region 810.
  • the external coolant supply device pumps a coolant through inlet 802 that flows through the inner region 810 of cooling plate housing 800 to outlet 804. Thereafter, the coolant exits to the outlet 804 and is returned to the external coolant supply device.
  • the cooling fins 106-120 transfer heat energy from the battery cells 50-80 to the cooling plate 124 which transfers heat energy into the coolant flowing through the cooling plate 124. As a result, the temperature level of the battery cells 50-80 is lowered and maintained within the desired temperature range.
  • the external refrigerant supply device supplies refrigerant through the inlet 802 through the inner region 810 of the cooling plate housing 800 to the outlet 804. Thereafter, the refrigerant exits to the outlet 804 and is returned to the external refrigerant supply device.
  • the cooling fins 106-120 transfer heat energy from the battery cells 50-80 to the cooling plate 124 which transfers heat energy into the refrigerant flowing through the cooling plate 124. As a result, the temperature level of the battery cells 50-80 is lowered and maintained within the desired temperature range.
  • battery cells 50-80 are configured to generate operating voltages.
  • the battery cells 50-80 are electrically connected in series using interconnecting boards 100, 102. Since each of the battery cells 50-80 has the same structure, only the structure of the battery cells 62, 64 will be described in greater detail below.
  • the battery cell 64 includes a housing 400 and first and second electrical terminals 404 and 406.
  • the housing 400 is configured to hold an active material therein configured to generate an operating voltage at the first and second electrical terminals 404, 406.
  • the housing 400 is made of plastic and is a substantially rectangular pouch shaped housing.
  • the housing 400 extends along the first axis 410 in the longitudinal direction and along the second axis 412 in the vertical direction.
  • the second axis 412 is substantially parallel to the first axis 410.
  • the housing 400 has a main body 420, an edge 422, a first end 431, a second end 432, a third end 433, and a fourth end 434.
  • the body portion 420 fastens therein a lithium ion active material configured to generate a voltage between the first and second electrical terminals 404, 406.
  • the main body 420 is a substantially rectangular main body, and the edge 422 extends along the outer periphery of the substantially rectangular main body.
  • the first and second ends 431, 432 extend substantially parallel to the first axis 410.
  • the third and fourth ends 433 and 434 extend substantially parallel to the second axis 412.
  • the sum of the lengths of the housing 400 and the electrical terminals 404, 406 in a direction parallel to the first axis 410 (eg, length B1) is determined by the housing (in a direction parallel to the second axis 412). At least twice as long as the length (eg, length A1).
  • the first electrical terminal 404 extends outward from the third end 433 of the housing 400 in a direction substantially parallel to the first axis 410.
  • the first electrical terminal 404 includes first and second edges 451, 452 extending substantially parallel to the first axis 410.
  • the first edge 451 of the first electrical terminal 404 is located closer to the first end 431 of the housing 400 than the second edge 452 of the first electrical terminal 404.
  • the distance from the second end 432 of the housing 400 to the second edge 452 of the first electrical terminal 404 is determined from the first end 431 of the housing 400.
  • One greater than the distance to the first edge 451 of the electrical terminal 404 eg, D1.
  • the distance from the second end 432 of the housing 400 to the second edge 452 of the first electrical terminal 404 is the first end 431 of the housing 400. At least twice as far as the distance from to the first edge 451 of the first electrical terminal 404.
  • the second electrical terminal 406 extends outward from the fourth end 434 of the housing 400 in a direction substantially parallel to the first axis 410.
  • the second electrical terminal 406 includes first and second edges 461 and 462 extending substantially parallel to the first axis 410.
  • the first edge 461 of the second electrical terminal 406 is located closer to the first end 431 of the housing 400 than the second edge 462 of the second electrical terminal 406.
  • the distance from the second end 432 of the housing 400 to the second edge 462 of the second electrical terminal 406 is determined from the first end 431 of the housing 400. 2 is greater than the distance to first edge 461 of electrical terminal 406 (eg, D2).
  • the distance from the second end 432 of the housing 400 to the second edge 462 of the second electrical terminal 406 is the first end 431 of the housing 400. At least twice as far as the distance from to the first edge 461 of the second electrical terminal 406.
  • the battery cell 62 includes a housing 500 and first and second electrical terminals 504 and 506.
  • the housing 500 is configured to hold an active material therein configured to generate an operating voltage at the first and second electrical terminals 504, 506.
  • the housing 500 is made of plastic and is a substantially rectangular pouch shaped housing.
  • the housing 500 extends along the first axis 510 in the longitudinal direction and along the second axis 512 in the vertical direction.
  • the second axis 512 is substantially parallel to the first axis 510.
  • the housing 500 has a first end 531, a second end 532, a third end 533, and a fourth end 534.
  • the first and second ends 531, 532 extend substantially parallel to the first axis 510.
  • the third and fourth ends 533, 534 extend substantially parallel to the second axis 512.
  • the sum of the lengths of the housing 500 and the electrical terminals 504, 506 in a direction parallel to the first axis 510 is determined by the housing (in a direction parallel to the second axis 512). At least twice as long as the length (eg, length A3).
  • the first electrical terminal 504 extends outward from the third end 533 of the housing 500 in a direction substantially parallel to the first axis 510.
  • the first electrical terminal 504 includes first and second edges 551, 552 extending substantially parallel to the first axis 510.
  • the first edge 551 of the first electrical terminal 504 is located closer to the first end 531 of the housing 500 than the second edge 552 of the first electrical terminal 504.
  • the distance from the second end 532 of the housing 500 to the second edge 552 of the first electrical terminal 504 is determined from the first end 531 of the housing 500.
  • One greater than the distance to the first edge 551 of the electrical terminal 504 eg, D3.
  • the distance from the second end 532 of the housing 500 to the second edge 552 of the first electrical terminal 504 is the first end 531 of the housing 500. At least twice as far as the distance from to the first edge 551 of the first electrical terminal 504.
  • the second electrical terminal 506 extends outward from the fourth end 534 of the housing 500 in a direction substantially parallel to the first axis 510.
  • the second electrical terminal 506 includes first and second edges 561, 562 extending substantially parallel to the first axis 510.
  • the first edge 561 of the second electrical terminal 506 is located closer to the first end 531 of the housing 500 than the second edge 562 of the second electrical terminal 506.
  • the first edge 561 of the second electrical terminal 506 extends substantially in line with the first edge 551 of the first electrical terminal 504.
  • the second edge 562 of the second electrical terminal 506 extends substantially in line with the second edge 552 of the first electrical terminal 504.
  • the distance from the second end 532 of the housing 500 to the second edge 562 of the second electrical terminal 506 is determined from the first end 531 of the housing 500. 2 is greater than the distance to the first edge 561 of the electrical terminal 506 (eg, D4).
  • the distance from the second end 532 of the housing 500 to the second edge 562 of the second electrical terminal 506 is the first end 531 of the housing 500. At least twice as far as the distance from to the first edge 561 of the second electrical terminal 506.
  • the second edges of the first electrical terminals of) are coplanar with each other.
  • the second edge 452 of the first electrical terminal 404 of the battery cell 64 is such that it is formed between the plane 499 (shown in FIG. 6) extending through the second ends of the battery cell 62. Is coplanar with the second edge 552 of the first electrical terminal 504 of
  • the second edge 462 of the second electrical terminal 406 of the battery cell 64 is formed between the plane 499 (shown in FIG. 6) extending through the second ends of the battery cell 62. It is located on the same plane as the second edge 562 of the first electrical terminal 506.
  • the interconnect board 100 is coupled to the frame members in the first open area 110 and electrically connects the battery cells 50-80 to each other. In one embodiment, the interconnect board 100 electrically connects the battery cells 50-80 to each other in series. In another embodiment, the interconnect board 100 connects the battery cells 50-80 in parallel to each other. Furthermore, interconnect board 100 includes a microprocessor that monitors operational parameters of battery cells 50-80.
  • the interconnect board 102 is coupled to the frame members in the second open area 120 and electrically connects the battery cells 50-80 to each other. In one embodiment, the interconnect board 102 electrically connects the battery cells 50-80 in series with each other. In another embodiment, the interconnect board 102 connects the battery cells 50-80 in parallel to each other. Furthermore, interconnect board 102 includes a microprocessor that monitors operating parameters of battery cells 50-80.
  • the battery module described herein provides a substantial advantage over other battery modules. Specifically, the battery module provides a technical effect of an improved arrangement of electrical terminals such that the battery module has open areas for receiving interconnecting boards therein. Furthermore, the battery module uses a cooling plate disposed adjacent to electrical terminals of at least one battery cell in the battery module for improved heat dissipation from the battery module.
  • the battery module according to the present invention not only enables an improved arrangement of electrical devices such as an interconnecting board than other battery modules by effectively arranging electrical terminals, but also by arranging a cooling plate adjacent to the electrical terminals. There is an effect to effectively dissipate the heat energy from the.

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Abstract

전지모듈은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단을 포함하는 제 1 하우징과, 각각 상기 제 3 및 제 4 단들로부터 바깥쪽으로 연장되어 있는 제 1 및 제 2 전기 단자를 가지는 제 1 전지셀과, 상기 제 1 전지셀에 인접하게 위치한 냉각 핀, 및 상기 냉각 핀에 결합하는 냉각 플레이트를 포함하고 있다.

Description

전지모듈
본 발명은 전지모듈에 관한 것이다.
본출원의 발명자들은 전지 시스템의 필요없는 공간을 감소시킴으로써 전지 시스템 에너지를 최소화하는 상호연결 보드들(interconnect boards)과 와이어 하니스들(wire harnesses) 같은 전기 기기들의 개선된 배치를 위한 전기 단자들의 개선된 배치를 가지는 전지셀을 포함하는 전지모듈에 대한 필요성을 인식하여 왔다. 나아가, 본 출원의 발명자들은 전기 단자들이 냉각 플레이트(cooling plate)에 인접하여 배치되도록 냉각 플레이트를 전지셀에 배치하는 것이 전지모듈로부터 열에너지의 향상된 방산을 야기한다는 것을 인식하여 왔다.
본 발명은 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 전기 단자들의 개선된 배치와 전기 단자들에 인접하여 배치된 냉각 플레이트를 가지는 전지모듈를 이용하여 상호연결 보드와 같은 전기 기기들의 개선된 배치가 가능하며, 향상된 열 방산 효과를 가지는 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 예시적인 실시예에 따른 전지모듈을 제공한다. 상기 전지모듈은 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기 단자를 가지는 제 1 전지셀을 포함하고 있다. 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상(rectangular-shaped)이고, 길이 방향으로 제 1 축을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축을 따라서 연장되어 있다. 상기 제 2 축은 상기 제 1 축에 실질적으로 수직이다. 상기 제 1 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단(end)을 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 단은 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 3 및 제 4 단은 제 2 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기 단자들의 길이의 합은 상기 제 2 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징의 길이보다 적어도 2배로 크다. 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 3 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(edge)를 포함하고 있다. 상기 제 1 전기 단자의 제 1 엣지는 제 1 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있다. 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크다. 상기 제 2 전기 단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 4 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고 있다. 상기 제 2 전기 단자의 제 1 엣지는 제 2 전기 단자의 제 2 엣지보다 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있다. 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크다. 상기 전지모듈은 상기 제 1 전지셀의 제 1 하우징에 대향하여 인접하게 위치한 제 1 면(side)을 포함하는 냉각 핀(cooling fin)을 더 포함하고 있다. 상기 전지모듈은 상기 제 1 하우징의 제 1 단에 근접한 냉각 핀에 결합하여 상기 제 1 전지셀의 온도 수준을 낮추도록 냉각 핀을 냉각하는 냉각 플레이트(cooling plate)를 더 포함하고 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 일부분의 모식도이다;
도 3은 도 1의 전지모듈의 다른 부분의 모식도이다;
도 4는 도 1의 전지모듈의 단면도이다;
도 5는 도 1의 전지모듈의 측면도이다;
도 6은 전지모듈에서 이용되는 전지셀과 프레임 부재를 설명하는 도 1의 전지모듈의 측면도이다;
도 7은 도 6의 전지셀의 보다 상세한 도면이다;
도 8은 도 1의 전지모듈에서 이용되는 다른 전지셀의 측면도이다;
도 9는 도 1의 전지모듈에서 이용되는 냉각 플레이트의 모식도이다;
도 10은 도 9의 냉각 플레이트의 일부분의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 전지모듈(10)이 도시되어 있다. 전지모듈(10)의 이점은 상기 전지모듈이 상호연결 보드들(100, 102)을 수령하는 개방 영역들(110, 120)을 가져서 전지모듈(10)이 전기 단자들의 향상된 배치를 가진다는 것이다. 따라서, 전지모듈(10)은 전기 자동차 내에 보다 용이하게 위치할 수 있도록 향상된 구조적인 배열을 가지고 있다. 나아가, 전지모듈(10)은 전지모듈(10) 내의 전지셀들로부터의 향상된 열방산을 위하여 전지모듈(10)의 전기 단자들에 인접하도록 배치된 냉각 플레이트(cooling plate)를 이용한다. 전지모듈(10)은 프레임 부재들(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34), 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60 ,62 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80), 상호연결 보드들(100, 102), 냉각 핀들(106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120), 및 냉각 플레이트(124)를 포함하고 있다.
프레임 부재들(20-34)은 그 안에 전지셀들을 고정하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 프레임 부재들(20-34)은 플라스틱으로 이루어져 있다. 나아가, 각각의 프레임 부재들(20-34)은 서로 동일한 구조를 가진다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 프레임 부재(20)은 내부 영역(152)을 설정하는 외주벽(150)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(150)은 실질적으로 장방형 형상이다. 외주벽(150)은 제 1, 2, 3, 4 벽부들(154, 155, 156(도 2에 도시), 157(도 3에 도시))을 포함하고 있다. 벽부들(154, 155)은 실질적으로 서로 평행하게 연장되어 있다. 나아가, 벽부들(156, 157)은 실질적으로 서로 평행하고, 벽부들(154, 155)에 수직하게 연장되어 있다. 외주벽(150)은 그것을 통해서 냉각핀(106)의 일부분을 수령하도록 벽부(154)를 통해 연장하고 있는 간극(160)(도 4에 도시)을 포함하고 있다. 벽부(156)은 전기단자들을 수령하도록 그것을 통해서 연장되어 있는 홈들 (161, 162)(도 3에 도시)을 포함하고 있고, 벽부(157)은 전기단자들을 수령하도록 그것을 통해서 연장되어 있는 홈들(163, 164)(도 3에 도시)을 포함하고 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 프레임 부재(22)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(170)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(170)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(170)은 그것을 통해서 냉각핀(108)의 일부분을 수령하도록 간극(180)을 포함하고 있다. 프레임 부재(22)는 프레임 부재들(20, 24) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(24)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(190)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(190)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(190)은 그것을 통해서 냉각핀(110)의 일부분을 수령하도록 간극(200)을 포함하고 있다. 프레임 부재(24)는 프레임 부재들(22, 26) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(26)은 내부 영역을 설정하는 외주벽(210)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(210)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(210)은 그것을 통해서 냉각핀(112)의 일부분을 수령하도록 간극(220)을 포함하고 있다. 프레임 부재(26)은 프레임 부재들(24, 28) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(28)은 내부 영역을 설정하는 외주벽(230)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(230)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(230)은 그것을 통해서 냉각핀(114)의 일부분을 수령하도록 간극(240)을 포함하고 있다. 프레임 부재(28)은 프레임 부재들(26, 30) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(30)은 내부 영역을 설정하는 외주벽(250)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(250)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(250)은 그것을 통해서 냉각핀(116)의 일부분을 수령하도록 간극(260)을 포함하고 있다. 프레임 부재(30)은 프레임 부재들(28, 32) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(32)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(270)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(270)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(270)은 그것을 통해서 냉각핀(118)의 일부분을 수령하도록 간극(280)을 포함하고 있다. 프레임 부재(32)는 프레임 부재들(30, 34) 사이에 결합되어 있다.
프레임 부재(34)는 내부 영역을 설정하는 외주벽(290)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 외주벽(290)은 실질적으로 장방형 형상이다. 나아가, 외주벽(290)은 그것을 통해서 냉각핀(120)의 일부분을 수령하도록 간극(300)을 포함하고 있다. 프레임 부재(34)는 프레임 부재(36)에 결합되어 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 냉각 핀들(106, 108, 112, 114, 116, 118, 120)이 열에너지를 전지셀들로부터 냉각 플레이트(124)에 전달하도록 제공되어 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 냉각 핀들(106-120)은 서로 동일한 구조를 가진다. 나아가, 각각의 냉각 핀들(106-120)은 예를 들어, 알루미늄, 구리, 또는 스틸 등과 같은 열 전도성 물질로 이루어져 있다.
냉각 핀(106)은 제 1 시트부(600) 및 제 2 시트부(602)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(600)은 제 2 시트부(602)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(602)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(600) 및 제 2 시트부(602)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(602)는 프레임 부재(20)의 간극(160)을 통해 프레임 부재(20)의 내부 영역(152) 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(600)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(602)는 제 1 면(604) 및 제 1 면(604)에 반대하여 위치하는 제 2 면(606)을 포함하고 있다. 전지셀(50)은 프레임 부재(20)의 내부 영역(152) 내에서 제 1 면(604)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(52)는 프레임 부재(20)의 내부 영역(152) 내에서 제 2 면(604)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(106)은 열에너지를 전지셀들(50, 52)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(108)은 제 1 시트부(620) 및 제 2 시트부(622)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(620)은 제 2 시트부(622)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(622)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(620) 및 제 2 시트부(622)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(622)는 프레임 부재(22)의 간극(180)을 통해 프레임 부재(22)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(620)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(622)는 제 1 면(624) 및 제 1 면(624)에 반대하여 위치하는 제 2 면(626)을 포함하고 있다. 전지셀(54)는 프레임 부재(22)의 내부 영역 내에서 제 1 면(624)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(56)은 프레임 부재(22)의 내부 영역 내에서 제 2 면(626)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(108)은 열에너지를 전지셀들(54, 56)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(110)은 제 1 시트부(630) 및 제 2 시트부(632)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(630)은 제 2 시트부(632)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(632)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(630) 및 제 2 시트부(632)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(632)는 프레임 부재(24)의 간극(200)을 통해 프레임 부재(24)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(630)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(632)는 제 1 면(634) 및 제 1 면(634)에 반대하여 위치하는 제 2 면(636)을 포함하고 있다. 전지셀(58)은 프레임 부재(24)의 내부 영역 내에서 제 1 면(634)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(60)은 프레임 부재(24)의 내부 영역 내에서 제 2 면(636)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(110)은 열에너지를 전지셀들(58, 60)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(112)는 제 1 시트부(640) 및 제 2 시트부(642)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(640)은 제 2 시트부(642)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(642)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(640) 및 제 2 시트부(642)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(642)는 프레임 부재(26)의 간극(220)을 통해 프레임 부재(26)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(640)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(642)는 제 1 면(644) 및 제 1 면(644)에 반대하여 위치하는 제 2 면(646)을 포함하고 있다. 전지셀(62)는 프레임 부재(26)의 내부 영역 내에서 제 1 면(644)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(64)는 프레임 부재(26)의 내부 영역 내에서 제 2 면(646)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(112)는 열에너지를 전지셀들(62, 64)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(114)는 제 1 시트부(650) 및 제 2 시트부(652)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(650)은 제 2 시트부(652)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(652)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(650) 및 제 2 시트부(652)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(652)는 프레임 부재(28)의 간극(240)을 통해 프레임 부재(28)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(650)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(652)는 제 1 면(654) 및 제 1 면(654)에 반대하여 위치하는 제 2 면(656)을 포함하고 있다. 전지셀(66)은 프레임 부재(28)의 내부 영역 내에서 제 1 면(654)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(68)은 프레임 부재(28)의 내부 영역 내에서 제 2 면(656)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(114)는 열에너지를 전지셀들(66, 68)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(116)은 제 1 시트부(660) 및 제 2 시트부(662)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(660)은 제 2 시트부(662)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(662)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(660) 및 제 2 시트부(662)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(662)는 프레임 부재(30)의 간극(260)을 통해 프레임 부재(30)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(660)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(662)는 제 1 면(664) 및 제 1 면(664)에 반대하여 위치하는 제 2 면(666)을 포함하고 있다. 전지셀(70)은 프레임 부재(30)의 내부 영역 내에서 제 1 면(664)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(72)는 프레임 부재(30)의 내부 영역 내에서 제 2 면(666)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(116)은 열에너지를 전지셀들(70, 72)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(118)은 제 1 시트부(670) 및 제 2 시트부(6&2)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(670)은 제 2 시트부(672)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(672)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(670) 및 제 2 시트부(672)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(672)는 프레임 부재(32)의 간극(280)을 통해 프레임 부재(32)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(670)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(672)는 제 1 면(674) 및 제 1 면(674)에 반대하여 위치하는 제 2 면(676)을 포함하고 있다. 전지셀(74)는 프레임 부재(32)의 내부 영역 내에서 제 1 면(674)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(76)은 프레임 부재(32)의 내부 영역 내에서 제 2 면(676)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(118)은 열에너지를 전지셀들(74, 76)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
냉각 핀(120)은 제 1 시트부(680) 및 제 2 시트부(682)를 포함하고 있다. 제 1 시트부(680)은 제 2 시트부(682)의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부(682)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 1 시트부(680) 및 제 2 시트부(682)의 단면 프로파일은 실질적으로 T 형이다. 제 2 시트부(682)는 프레임 부재(34)의 간극(300)을 통해 프레임 부재(34)의 내부 영역 안으로 위치하고 있다. 제 1 시트부(680)은 냉각 플레이트(124) 위에 위치하고 있다. 제 2 시트부(682)는 제 1 면(684) 및 제 1 면(684)에 반대하여 위치하는 제 2 면(686)을 포함하고 있다. 전지셀(78)은 프레임 부재(34)의 내부 영역 내에서 제 1 면(684)에 대향하여 위치하고 있다. 전지셀(80)은 프레임 부재(34)의 내부 영역 내에서 제 2 면(686)에 대향하여 위치하고 있다. 냉각핀(120)은 열에너지를 전지셀들(78, 80)로부터 냉각 플레이트(124)에 전달한다.
도 1, 도 4, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 냉각 플레이트(124)는 냉각 핀들(106-120) 과 전지셀들(50-80)로부터 열에너지를 추출하도록 제공되어 있다. 냉각 핀들(106-120)의 제 1 시트부들은 냉각 플레이트(124)에 대향하여 위치하고 있고 냉각 플레이트(124)에 열적으로 결합되어 있다. 나아가, 냉각 플레이트(124)는 전지셀들(50-80)의 온도 수준을 효과적으로 낮추도록 전지셀들(50-80)의 하우징들의 하단들에 근접한 냉각 핀들(106-120)에 결합되어 있다.
냉각 플레이트(124)는 냉각 플레이트 하우징(800) , 유입구(802) 및 배출구(804)를 가지고 있다. 냉각 플레이트 하우징(800)은 유로를 설정하는 내부 영역(810)을 가지고 있다. 유입구(802) 및 배출구(804)는 냉각 플레이트 하우징(800)에 결합되어 있고 냉각 플레이트 하우징(800)의 내부 영역(810)과 유동적으로 통하고 있다.
냉각 플레이트 하우징(800)은 하부벽(820), 상부벽(822), 측벽들(824, 826, 828, 830), 및 내부벽들(850, 852, 854, 856, 858, 860, 862, 864, 866, 868, 870, 872, 874, 876, 878, 880, 882)을 포함하고 있다. 하부벽(820)은 상부벽(824)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 측벽들(824, 826, 828, 830)은 내부 영역(810)을 설정하도록 하부벽(820)과 상부벽(822) 사이에 결합되어 있다. 내부벽들(850-882)은 하부벽(820)과 상부벽(822) 사이에 결합되어 있고 내부 영역(810) 내에 유입구(802)로부터 배출구(804)까지의 유로를 설정하고 있다.
하나의 실시예에서, 작동 동안, 외부 냉각제 공급 장치는 냉각 플레이트 하우징(800)의 내부 영역(810)을 통해 배출구(804)로 유동하는 냉각제(refrigerant)를 유입구(802)를 통해 펌핑한다. 그 후에, 냉각제는 배출구(804)로 나가고 외부 냉각제 공급 장치로 돌려 보내진다. 냉각 핀들(106-120)은 전지셀들(50-80)로부터 냉각 플레이트(124)를 관류하는 냉각제 내로 열에너지를 전달하는 냉각 플레이트(124)에 열에너지를 전달한다. 결과적으로, 전지셀들(50-80)의 온도 수준을 낮추고 소망하는 온도 범위 내로 유지시킨다.
또 다른 실시예에서, 작동 동안, 외부 냉매 공급 장치는 냉각 플레이트 하우징(800)의 내부 영역(810)을 통해 배출구(804)로 관류하는 냉매를 유입구(802)를 통해 공급한다. 그 후에, 냉매는 배출구(804)로 나가고 외부 냉매 공급 장치로 돌려 보내진다. 냉각 핀들(106-120)은 전지셀들(50-80)로부터 냉각 플레이트(124)를 관류하는 냉매 내로 열에너지를 전달하는 냉각 플레이트(124)에 열에너지를 전달한다. 결과적으로, 전지셀들(50-80)의 온도 수준을 낮추고 소망하는 온도 범위 내로 유지시킨다.
도 1, 도 2, 도 4, 및 도 6을 참조하면, 전지셀들(50-80)은 작동 전압들을 생성하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 전지셀들(50-80)은 상호연결 보드들(100, 102)을 이용하여 전기적으로 직렬 연결되어 있다. 각각의 전지셀들(50-80)이 동일한 구조를 가지기 때문에, 전지셀들(62, 64)의 구조만이 하기에서 매우 상세하게 설명될 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 전지셀(64)가 도시되어 있다. 전지셀(64)는 하우징(400)과 제 1 및 제 2 전기 단자들(404, 406)을 포함하고 있다. 하우징(400)은 제 1 및 제 2 전기 단자들(404, 406)에 작동 전압을 생성하도록 구성되는 활물질을 그 안에 보유하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 하우징(400)은 플라스틱으로 이루어져 있고 실질적으로 장방형 형상의 파우치형 하우징이다. 하우징(400)은 길이 방향으로 제 1 축(410)을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축(412)를 따라서 연장되어 있다. 제 2 축(412)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하다. 하우징(400)은 본체부(420), 테두리부(422), 제 1 단(431), 제 2 단(432), 제 3 단(433), 및 제 4 단(434)를 가지고 있다. 하나의 실시예에서, 본체부(420)는 제 1 및 제 2 전기 단자들(404, 406) 사이에 전압을 생성하도록 구성되는 리튬 이온 활물질을 그 안에 고정하고 있다. 또한, 본체부(420)는 실질적으로 장방형 형상의 본체부이고, 테두리부(422)는 실질적으로 장방형 형상의 본체부의 외주를 따라 연장되어 있다. 제 1 및 제 2 단들(431, 432)은 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 3 및 제 4 단들(433, 434)은 제 2 축(412)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 1 축(410)에 평행한 방향에서 하우징(400)과 전기 단자들(404, 406)의 길이의 합(예를 들어, 길이 B1)은 제 2 축(412)에 평행한 방향에서 하우징(400)의 길이(예를 들어, 길이 A1)보다 적어도 2배로 크다.
제 1 전기 단자(404)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(400)의 제 3 단(433)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 1 전기 단자(404)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(451, 452)를 포함하고 있다. 제 1 전기 단자(404)의 제 1 엣지(451)는 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)보다 하우징(400)의 제 1 단(431)에 더 가깝게 위치되어 있다.
하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)까지의 거리(예를 들어, C1)는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 1 엣지(451)까지의 거리(예를 들어, D1)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)까지의 거리는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 1 전기 단자(404)의 제 1 엣지(451)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
제 2 전기 단자(406)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(400)의 제 4 단(434)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 2 전기 단자(406)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(461, 462)를 포함하고 있다. 제 2 전기 단자(406)의 제 1 엣지(461)는 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)보다 하우징(400)의 제 1 단(431)에 더 가깝게 위치되어 있다.
하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)까지의 거리(예를 들어, C2)는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 1 엣지(461)까지의 거리(예를 들어, D2)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(400)의 제 2 단(432)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)까지의 거리는 하우징(400)의 제 1 단(431)으로부터 제 2 전기 단자(406)의 제 1 엣지(461)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
도 8을 참조하면, 전지셀(62)가 도시되어 있다. 전지셀(62)는 하우징(500)과 제 1 및 제 2 전기 단자들(504, 506)을 포함하고 있다. 하우징(500)은 제 1 및 제 2 전기 단자들(504, 506)에 작동 전압을 생성하도록 구성되는 활물질을 그 안에 고정하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 하우징(500)은 플라스틱으로 이루어져 있고 실질적으로 장방형 형상의 파우치형 하우징이다. 하우징(500)은 길이 방향으로 제 1 축(510)을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축(512)를 따라서 연장되어 있다. 제 2 축(512)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하다. 하우징(500)은 제 1 단(531), 제 2 단(532), 제 3 단(533), 및 제 4 단(534)를 가지고 있다. 제 1 및 제 2 단들(531, 532)은 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 3 및 제 4 단들(533, 534)은 제 2 축(512)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 1 축(510)에 평행한 방향에서 하우징(500)과 전기 단자들(504, 506)의 길이의 합(예를 들어, 길이 B3)은 제 2 축(512)에 평행한 방향에서 하우징(500)의 길이(예를 들어, 길이 A3)보다 적어도 2배로 크다.
제 1 전기 단자(504)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(500)의 제 3 단(533)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 1 전기 단자(504)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(551, 552)를 포함하고 있다. 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)는 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)보다 하우징(500)의 제 1 단(531)에 더 가깝게 위치되어 있다.
하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)까지의 거리(예를 들어, C3)는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)까지의 거리(예를 들어, D3)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)까지의 거리는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
제 2 전기 단자(506)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(500)의 제 4 단(534)으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 2 전기 단자(506)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(561, 562)를 포함하고 있다. 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)는 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)보다 하우징(500)의 제 1 단(531)에 더 가깝게 위치되어 있다. 또한, 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)는 제 1 전기 단자(504)의 제 1 엣지(551)와 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있다. 나아가, 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)는 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)에 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있다.
하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)까지의 거리(예를 들어, C4)는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)까지의 거리(예를 들어, D4)보다 크다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 하우징(500)의 제 2 단(532)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)까지의 거리는 하우징(500)의 제 1 단(531)으로부터 제 2 전기 단자(506)의 제 1 엣지(561)까지의 거리보다 적어도 2배로 크다.
도 1 및 도 6 내지 도 8을 참조하면, 제 1 개방 영역(110)이 제 1 전기 단자들의 제 2 엣지들(예를들어, 상부 엣지들)을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(50-80)의 제 2 단들(예를 들어, 상부 단들)을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록 전지셀들(50-80)의 제 1 전기 단자들의 제 2 엣지들은 서로 동일 평면상에 위치하고 있다. 예를 들어, 제 1 개방 영역(110)이 제 1 전기 단자들(404, 504)의 제 2 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(62, 64)의 제 2 단들을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록, 전지셀(64)의 제 1 전기 단자(404)의 제 2 엣지(452)는 전지셀(62)의 제 1 전기 단자(504)의 제 2 엣지(552)와 동일 평면상에 위치하고 있다
나아가, 제 2 개방 영역(120)이 제 2 전기 단자들의 제 2 엣지들(예를들어, 상부 엣지들)을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(50-80)의 제 2 단들(예를 들어, 상부 단들)을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록 전지셀들(50-80)의 제 2 전기 단자들의 제 2 엣지들은 서로 동일 평면상에 위치하고 있다. 예를 들어, 제 2 개방 영역(120)이 제 1 전기 단자들(406, 506)의 제 2 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(497)(도 6에 도시)과 전지셀들(62, 64)의 제 2 단들을 통해 연장되어 있는 평면(499)(도 6에 도시) 사이에 형성되도록 전지셀(64)의 제 2 전기 단자(406)의 제 2 엣지(462)는 전지셀(62)의 제 1 전기 단자(506)의 제 2 엣지(562)와 동일 평면상에 위치하고 있다.
상호연결 보드(100)은 제 1 개방 영역(110) 내 프레임 부재들에 결합되어 있고 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 연결하고 있다. 하나의 실시예에서, 상호 연결 보드(100)은 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 직렬 연결하고 있다. 또 다른 실시예에서, 상호연결 보드(100)은 전지셀들(50-80)을 서로 평행하게 연결하고 있다. 나아가, 상호연결 보드(100)은 전지셀들(50-80)의 작동 파라미터(operational parameter)들을 모니터하는 마이크로프로세서(microprocessor)를 포함하고 있다.
상호연결 보드(102)는 제 2 개방 영역(120) 내 프레임 부재들에 결합되어 있고 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 연결하고 있다. 하나의 실시예에서, 상호 연결 보드(102)는 전지셀들(50-80)을 서로 전기적으로 직렬 연결하고 있다. 또 다른 실시예에서, 상호연결 보드(102)는 전지셀들(50-80)을 서로 평행하게 연결하고 있다. 나아가, 상호연결 보드(102)는 전지셀들(50-80)의 작동 파라미터들을 모니터하는 마이크로프로세서를 포함하고 있다.
여기에 설명된 전지모듈은 다른 전지모듈들에 비해 실질적인 이점을 제공한다. 구체적으로, 상기 전지모듈은 전지모듈이 그 안에 상호연결 보드들을 수령하기 위한 개방 영역들을 가지도록 하는 전기 단자들의 개선된 배치의 기술적인 효과를 제공한다. 나아가, 상기 전지모듈은 전지모듈로부터 개선된 열방산을 위해 전지모듈 내 적어도 하나의 전지셀의 전기 단자들에 인접하여 배치된 냉각 플레이트를 이용한다.
비록 본 발명은 단지 한정된 수의 실시예들과의 관계에서 구체적으로 기술되었지만, 본 발명이 상기에 표현된 실시예들에만 제한되는 것은 아니라는 점은 자명하다. 또한, 본 발명은, 여기에 기재되어 있지 않지만 본 발명의 사상과 범위에 상응하는 변형, 개조, 치환, 또는 동등한 배열을 합체하여 개량될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다양한 실시예들이 기재되어 있는 반면에, 본 발명의 양상은 단지 일부 기재된 실시예들을 포함한 것에 지나지 않는다고 이해되어야 한다. 할 수 있다는 점을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 제한되지 않아야 한다.
본 발명에 따른 전지모듈은, 전기 단자들을 효과적으로 배치함으로써, 다른 전지모듈보다 상호연결 보드와 같은 전기 기기들의 개선된 배치를 가능하게 할 뿐만 아니라, 냉각 플레이트를 전기 단자들에 인접하여 배치함으로써 전지모듈로부터의 열에너지를 효과적으로 방산시키는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 하기 제 1 하우징(housing)과 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하는 제 1 전지셀로서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상(rectangular-shaped)이고, 길이 방향으로 제 1 축을 따라서, 수직 방향으로는 제 2 축을 따라서 연장되어 있고, 상기 제 2 축은 상기 제 1 축에 실질적으로 수직이며; 상기 제 1 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단(end)을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단은 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 상기 제 3 및 제 4 단은 제 2 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있으며; 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기 단자들의 길이의 합은 상기 제 2 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징의 길이보다 적어도 2배로 크며; 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 3 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 1 전기 단자는 상기 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지(edge)를 포함하고, 상기 제 1 전기 단자의 제 1 엣지는 제 1 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며; 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크며; 상기 제 2 전기 단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 4 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고, 상기 제 2 전기 단자의 제 1 엣지는 제 2 전기 단자의 제 2 엣지보다 제 1 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며; 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 큰 제 1 전지셀;
    상기 제 1 전지셀의 제 1 하우징에 대향하여 인접하게 위치한 제 1 면(side)을 포함하는 냉각 핀(cooling fin); 및
    상기 제 1 하우징의 제 1 단에 근접한 냉각 핀에 결합하여 상기 제 1 전지셀의 온도 수준을 낮추도록 냉각 핀을 냉각하는 냉각 플레이트(cooling plate);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 핀은 제 1 및 제 2 시트부(sheet portion)를 포함하고, 상기 제 1 시트부는 제 2 시트부의 단부에 결합되어 있고 제 2 시트부에 실질적으로 수직하게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 시트부는 제 1 하우징에 대향하여 인접하게 위치하고, 상기 제 1 시트부는 냉각 플레이트에 대향하여 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각 플레이트는 냉각 플레이트 하우징, 유입구 및 배출구를 포함하고; 상기 냉각 플레이트 하우징은 유로(flow path)를 설정하는 내부 영역(interior region)을 포함하며; 상기 유입구 및 배출구는 냉각 플레이트 하우징에 결합되어 있고 냉각 플레이트 하우징의 내부 영역과 유동적으로 통하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상의 파우치형 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전기 단자의 제 1 엣지는 제 2 전기 단자의 제 1 엣지와 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 전기 단자의 제 2 엣지는 제 2 전기 단자의 제 2 엣지와 실질적으로 동일 선상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 장방형 형상의 본체부(central body portion), 및 상기 실질적으로 장방형 형상의 본체부의 외주(periphery)를 따라 연장되어 있는 테두리부(flange portion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 1 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 하우징의 제 2 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단으로부터 제 2 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    하기 제 2 하우징과 제 3 및 제 4 전기 단자들을 포함하는 제 2 전지셀로서, 상기 제 2 하우징은 실질적으로 장방형 형상이고, 길이 방향으로 제 3 축을 따라서, 수직 방향으로는 제 4 축을 따라서 연장되어 있고, 상기 제 4 축은 상기 제 3 축에 실질적으로 수직이며; 상기 제 2 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단은 상기 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 상기 제 3 및 제 4 단은 상기 제 4 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있으며, 상기 제 3 축에 평행한 방향에서 제 2 하우징과 제 3 및 제 4 전기 단자들의 길이의 합은 상기 제 4 축에 평행한 방향에서 제 2 하우징의 길이보다 적어도 2배로 크며;
    상기 제 3 전기 단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행한 제 2 하우징의 제 3 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 3 전기 단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고, 상기 제 3 전기 단자의 제 1 엣지는 상기 제 3 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 2 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며;
    상기 제 2 하우징의 제 2 단으로부터 제 3 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 상기 제 2 하우징의 제 1 단으로부터 제 3 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크며;
    상기 제 4 전기 단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 2 하우징의 제 4 단으로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 4 전기단자는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고, 상기 제 4 전기 단자의 제 1 엣지는 상기 제 4 전기 단자의 제 2 엣지보다 상기 제 2 하우징의 제 1 단에 더 가깝게 위치되어 있으며;
    상기 제 2 하우징의 제 2 단으로부터 제 4 전기 단자의 제 2 엣지까지의 거리는 상기 제 2 하우징의 제 1 단으로부터 제 4 전기 단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 큰 제 2 전지셀;
    상기 제 2 전지셀의 제 2 하우징에 대향하여 인접하게 위치한 제 2 면을 포함하는 냉각 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서, 제 1 개방 영역(open region)이 제 1 및 제 3 전기 단자와 상기 제 1 및 제 2 전지셀의 각각의 제 2 단 사이에 형성되도록 상기 제 1 전지셀의 제 1 전기 단자의 제 2 엣지는 상기 제 2 전지셀의 제 3 전기 단자의 제 2 엣지와 동일 평면상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상호연결 보드(interconnect board)의 일부분은 상기 제 1 개방 영역 내에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 제 2 개방 영역이 제 2 및 제 4 전기 단자와 상기 제 1 및 제 2 전지셀의 각각의 제 2 단 사이에 형성되도록 상기 제 1 전지셀의 제 2 전기 단자의 제 2 엣지는 상기 제 2 전지셀의 제 4 전기 단자의 제 2 엣지와 동일 평면상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
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