WO2018186582A1 - 크래쉬 빔 구조를 갖는 배터리 팩 - Google Patents

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WO2018186582A1
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battery
tray
battery pack
battery modules
heat
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서성원
문정오
이윤구
지호준
강달모
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주식회사 엘지화학
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    • 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 pack, and more particularly, to a space-efficient mounting structure of battery modules.
  • This application is a priority application for Korean Patent Application No. 10-2017-0043911, filed April 04, 2017, and all contents disclosed in the specification and drawings of the application are incorporated herein by reference.
  • Secondary batteries unlike primary batteries that cannot be charged, are batteries that can be charged and discharged, and are not only small and high-tech electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, but also energy storage systems (ESS), electric vehicles (EVs), or It is used as a power source for hybrid vehicles (HEV).
  • ESS energy storage systems
  • EVs electric vehicles
  • HEV hybrid vehicles
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • the operating voltage of such a unit secondary battery cell that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, the battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery pack when a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series / parallel, a battery module including a plurality of battery cells is configured first, and the battery pack is configured by adding other components using the plurality of battery modules. How to do is common. That is, the battery module may mean a component in which a plurality of secondary batteries are connected in series or in parallel, and the battery pack may mean a component in which a plurality of battery modules are connected in series or in parallel in order to increase capacity and output.
  • the battery pack of the multi-battery module structure easily dissipates heat generated from each battery module. If the heat of the battery module generated in the charging and discharging process is not effectively removed, thermal accumulation may occur and consequently deterioration of the battery module may be promoted, and in some cases, fire or explosion may occur. Therefore, a high output large capacity battery pack necessarily requires a cooling device for cooling the battery modules embedded therein.
  • a crash beam may be used to increase the mechanical stiffness of the battery pack.
  • the crash beam may refer to a beam-shaped structure installed in a tray constituting the battery pack case. The tray with the crash beam has high impact resistance, which does not easily deform under external shock or vibration.
  • the crash beam By installing the crash beam, the mechanical strength of the battery pack is better, but the space for mounting the battery modules is reduced.
  • an essential cooling device configuration such as a heat sink has a problem that the volume ratio or energy density of the battery pack including the same is lowered.
  • the recent battery-related industry demands a battery pack capable of meeting structural stability, cooling performance, and high energy density requirements. Is getting bigger.
  • the present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a battery pack that can improve the energy density, including the structural stability, cooling performance of the battery module.
  • the battery pack a plurality of battery modules; A tray providing a space in which the plurality of battery modules are placed; A plurality of I-type beam frames arranged to cross the upper surface of the tray to define a space in which the plurality of battery modules can be individually placed; And disposed between the battery module and the I-beam frame, and mounted to indents formed on both sides of the column based on a column forming the height of the I-beam frame to absorb heat from the battery modules. It may include a plurality of heat sinks.
  • the heat sink may be provided to fit the indented portion and bonded with a heat conductive adhesive to be integrated with the I-type beam frame.
  • the type I beam frame may be formed to be the same as or higher than the height of the battery module.
  • the heat sink may further include a heat conducting medium interposed at a thermal interface between the heat sink and the battery module.
  • the heat conduction medium may include a plate surface attached to one surface of the heat sink and a protrusion formed to protrude perpendicularly to the plate surface, and the protrusion may have physical properties causing elastic deformation when subjected to external pressure.
  • the heat conduction medium may be made of silicone rubber.
  • the plurality of I-beam frames are arranged at equal intervals along one direction of the tray, so that the plurality of battery modules are arranged in a 2 ⁇ N matrix, intersect with respect to the I-beam frames and center the tray. It may further include a center frame disposed transversely.
  • the heat sinks may be provided at one end and the other end of the inlet and outlet of the refrigerant inflow and outflow through the hollow structure, and may be installed to cross the upper surface of the tray along the I-type beam frames through the center frame.
  • a pack cover covering an upper portion of the tray, and two side frames respectively covering both side portions of the tray, wherein the two side frames are respectively connected in communication with the inlet and the outlet of the heat sinks, respectively. It may be provided in the form of a tube to form a supply and discharge path of the refrigerant.
  • the center frame is formed in a tubular shape, a plurality of holes in which the module electrode terminals of the plurality of battery modules are inserted are provided at an outer surface of the center frame, and the plurality of battery modules are series in the center frame. And a connecting module for connecting in at least one form of parallel.
  • an automobile including the battery pack described above may be provided.
  • the vehicle may include an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV).
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • the stiffness and volume ratio of the battery pack can be increased by combining the I-type crash beam and the heat sink, and the cooling configuration for the individual battery modules can be compactly implemented.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of a tray on which a plurality of battery modules of FIG. 2 are mounted.
  • FIG. 4 is an enlarged view of region A of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
  • FIG. 6 is an enlarged view of region B of FIG. 5.
  • FIG. 7 and 8 are views for explaining a state before and after contact between the heat conduction medium and the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view of a tray on which a plurality of battery modules of FIG. 2 are mounted
  • FIG. 4 is FIG. 3. An enlarged view of area A.
  • the battery pack 10 includes a plurality of battery modules 100 and a pack case accommodating the battery modules 100.
  • the pack case may include a tray 200 providing a space in which the battery modules 100 are placed, a pack cover 300 for packaging and storing the battery modules 100 together with the tray 200, and 2 It may be composed of four side frames (400).
  • the battery module 100 may include a plurality of battery cells stacked and may include various components.
  • the battery cell may be formed of a pouch-type secondary battery, and may be provided in plurality and electrically connected to each other.
  • each battery cell may include various components such as an electrode assembly, a battery case accommodating the electrode assembly, and an electrode lead protruding out of the battery case and electrically connected to the electrode assembly.
  • the electrode lead may include a positive electrode lead and a negative electrode lead, and the positive electrode lead may be connected to the positive electrode plate of the electrode assembly, and the negative electrode lead may be connected to the negative electrode plate of the electrode assembly.
  • the battery module 100 may further include a stacking frame for stacking and protecting the pouch-type secondary battery and a module end plate.
  • the stacking frame is a means for stacking secondary batteries.
  • the stacking frame is configured to prevent the flow by holding the secondary batteries and to be stacked on each other to guide assembly of the secondary batteries.
  • the stacking frame may be replaced with various other terms such as a cell cover or a cartridge.
  • the module end plate is a component for protecting and fixing the battery cell stack.
  • the module end plate may refer to a rectangular structure surrounding an outer portion of the battery cell stack or a plate structure that extends over at least one surface of the battery cell stack.
  • the module end plate is preferably made of a metal material having high mechanical stiffness and excellent thermal conductivity.
  • the battery module 100 may further include a cooling fin interposed between the battery cells.
  • the cooling fin is a thin member having a thermal conductivity such as aluminum, and an end portion thereof is extended to the outside to be connected to another heat absorbing medium such as, for example, a heat sink 600, and to transfer heat of the battery cells to the outside. have.
  • the battery module 100 may refer to an assembly composed of a plurality of battery cells or an assembly composed of a plurality of battery cells and other components for stacking and protecting them.
  • the battery pack 10 of the present invention may be referred to as an aggregate including the unit battery modules 100.
  • the battery pack 10 is configured using a total of 10 unit battery modules 100, and each unit battery module 100 has a 2 ⁇ 5 matrix. It is mounted on the upper surface of the tray 200 in the form, it can be packaged by the pack cover 300 and the two side frame 400.
  • the tray 200 and the pack cover 300 may be configured in the form of a plate having an approximately wide area, and are disposed at the lower and upper portions of the battery modules 100 to cover lower and upper portions of the battery modules 100, respectively. Can be.
  • the two side frames 400 may be positioned at both side portions of the tray 200 to cover both side portions of the battery modules 100.
  • the two side frames 400 may be provided in the form of a manifold tube.
  • the two side frame 400 is formed with a passage that serves as a pipe inside, the inlet 410 or outlet 420 and the inlet of the heat sink 600 to be described later 610 and an outlet (located opposite the inlet in FIG. 2), each having a plurality of connectors 430 that can be connected.
  • These two side frames 400 serve to distribute the flow rate to the heat sinks 600 or to collect the flow rate from the heat sinks 600. That is, the two side frames 400 may be referred to as components of the pack case and at the same time to form a supply and discharge path of the refrigerant into and out of the battery pack 10.
  • the pack case that is, the tray 200, the pack cover 300, and the two side frames 400 provide mechanical support for the battery modules 100 and protect the battery modules 100 from external shocks and the like. Can play a role. Therefore, the tray 200 constituting the pack case, the pack cover 300 and the two side frames 400 may be made of a metal material such as steel to ensure rigidity.
  • the battery pack 10 includes a center frame 520 intersecting a plurality of I-type beam frames 510 and the plurality of I-type beam frames 510, And a heat sink 600 mounted on the I-beam frame 510.
  • a plurality of I-type beam frame 510 and the center frame 520 partitions the upper surface of the tray 200 to form a separate storage space in the tray 200 for storing the battery modules 100 individually.
  • the six I-beam frames 510 may be arranged at equal intervals along the longitudinal direction (the X-axis direction) of the tray 200, and one center frame 520 may be disposed at the six I-beams.
  • the frame 510 may be disposed to intersect and cross the center of the tray 200.
  • the distance between the two I-shaped beam frames 510 corresponds to the width of the unit battery module 100, and the height of the I-shaped beam frame 510 may be formed equal to or higher than the height of the battery module 100. have. Therefore, a total of 10 battery module 100 storage spaces may be formed on the upper surface of the tray.
  • Each unit battery module 100 may face the module electrode terminals 110 toward the center frame 520 and may be seated in the storage space. At this time, the unit battery module 100 may be supported by both sides by the two I-type beam frame 510 may be blocked flow.
  • the center frame 520 may be formed in a tubular shape and the outer surface may be provided with a plurality of holes along the longitudinal direction (X-axis direction).
  • a connecting module (not shown) may be provided inside the center frame 520.
  • Each of the two unit battery modules 100 in each row may be connected to the connecting module by inserting the module electrode terminals 110 into the holes of the center frame 520 facing each other.
  • the connecting module may be composed of bus bars made of an electrically conductive material, forming a serial and / or parallel connection network.
  • the connecting module may connect the plurality of battery modules 100 in at least one of serial and parallel forms.
  • the connecting module may be connected to a terminal terminal of the battery pack 10 located outside the front of the tray 200, and the terminal terminal 11 may be electrically connected to another device outside the battery pack 10.
  • the position fixing and mounting of the battery modules 100 can be facilitated.
  • the mechanical rigidity of the tray 200 may be increased.
  • the wiring structure can be processed simply with little exposure of a high voltage cable or the like on the tray 200. Accordingly, the safety and space utilization of the battery pack 10 may be improved.
  • the I-type beam frame 510 has a center of an upper end portion 511, a lower end portion 513, and an upper end portion 511 and a lower end portion 513 horizontal to the upper surface of the tray 200. It is composed of a column 512 connected vertically to form the height of the I-shaped beam frame 510.
  • a T-beam frame may be used as an alternative to the I-beam frame 510 of the present invention.
  • the T-beam frame may have a form in which the lower end 513 is omitted and the column 512 is directly connected to the tray 200.
  • the I-beam frame 510 and the T-beam frame can be seen as equivalents in that it is a component forming the indentation 514 as described below.
  • the I-beam frame 510 has a shape in which the space between the upper end 511 and the lower end 513 is divided by the column 512.
  • the divided space that is, the space formed on both sides of the column 512 will be defined as the indentation 514.
  • the heat sink 600 is mounted to the indentation 514 of this I-beam frame 510.
  • the heat sink 600 may refer to an object that absorbs and dissipates heat from another object by thermal contact.
  • the heat sink 600 is manufactured to be shaped to the indentation 514 of the I-shaped beam frame 510, and each of the inlet 610 and the outlet through which the refrigerant flows in and out is respectively And is located in the other end is made of a hollow structure including a flow path inside.
  • Each heat sink 600 may extend through the center frame 520 from one side to the other side of the tray 200 along each I-beam frame 510.
  • the refrigerant flowing in the flow path inside the heat sink 600 is not particularly limited as long as it flows easily in the flow path and has excellent cooling property, and may be a gas or a liquid.
  • the latent heat may be water that can maximize cooling efficiency.
  • the present invention is not limited thereto, and flow may occur, and may be an antifreeze solution, a gas refrigerant, air, or the like.
  • the heat sink 600 may be integrated with the I-beam frame 510.
  • the heat sink 600 is applied by applying a thermally conductive adhesive to the inner surface of the I-beam frame 510 and then attaching the heat sink 600 to the indentation 514 of the I-beam frame 510.
  • I-beam frame 510 can be easily integrated. In this case, the space utilization of the tray 200 may be increased as compared with the case in which the heat sink 600 is provided at a separate position.
  • one type I beam frame 510 and two heat sinks 600 are combined to form the type I beam frame 510.
  • the space between the two may be used as a space in which the unit battery module 100 can be individually mounted, and heat generated from each battery module 100 may be radiated to both side portions of the battery module 100.
  • the cooling of the I-type beam frame 510 by the heat sink 600 may be performed, deformation due to the temperature rise of the I-type beam frame may be prevented, thereby more effectively catching heat generation of the entire battery pack structures.
  • a heat conduction medium 700 may be further interposed at a thermal interface between the heat sink 600 and the battery module 100.
  • the thermally conductive medium 700 may fill a gap between the battery module 100 and the heat sink 600, and a thickness or a structure thereof may not be particularly limited as long as it is a thin member having thermal conductivity.
  • a sheet-shaped sheet of metal material may be used.
  • the metal material may be aluminum or an aluminum alloy having high thermal conductivity and light weight among metals, but is not limited thereto.
  • copper, gold and silver are also possible.
  • ceramic materials such as aluminum nitride and silicon carbide are also possible.
  • the heat conduction medium 700 may include a plate surface 710 attached to one surface of the heat sink 600 and a protrusion 720 protruding perpendicularly to the plate surface 710.
  • the protrusion 720 may be formed of, for example, silicone rubber having physical properties that cause elastic deformation when subjected to external pressure. Silicone rubber has excellent thermal conductivity and heat dissipation and has properties that can cause elastic deformation.
  • fillers containing carbon flakes or highly conductive metal flakes may be filled with rubber.
  • the protrusion 720 is, as shown in Figure 8, the battery module Pressed in the side portion of the 100 takes the form bent in the downward direction.
  • the thermally conductive medium 700 may be in strong contact with the side surface of the battery module 100 because the protrusion 720 has an elastic restoring force to return to a circular shape. Therefore, when the unit battery module 100 is inserted into the storage space, the left and right side portions of the battery module 100 maintains in intimate contact with the heat conducting medium 700 as above, so that heat is heated from the battery module 100. It can be delivered to the sink 600 smoothly.
  • the heat conduction medium 700 may serve to hold the battery module 100. That is, since the projections 720 of the two heat conducting media 700 hold the battery module 100 at both side portions of the battery module 100, even if an external shock is applied to the battery pack 10, the battery module 100 ) Is prevented from occurring because the play between the battery module 100 and the heat sink 600 is prevented.
  • the configuration of the present invention can increase the rigidity and volume ratio of the battery pack 10, it is possible to implement a compact cooling configuration for the individual battery module (100).
  • the contact force of the individual battery module 100 with respect to the heat sink 600 may be enhanced by using the protrusion-shaped heat conducting medium 700 which is elastically deformable. As a result, the cooling efficiency may be improved, and the individual battery modules 100 may be stably supported even by external impact or shaking.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention may further include various devices (not shown), for example, a battery management system (BMS), a current sensor, a fuse, and the like, for controlling charging and discharging of the battery modules.
  • BMS battery management system
  • the motor vehicle according to the present invention may include a battery pack according to the present invention.
  • the battery pack may not only be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, but may also be applied to an IT family.

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 다수의 배터리 모듈; 상기 다수의 배터리 모듈들이 놓이는 공간을 제공하는 트레이; 상기 트레이의 상면을 가로지르도록 설치되어 상기 다수의 배터리 모듈들이 개별적으로 놓일 수 있는 공간을 구획하는 다수의 I형 빔 프레임; 및 상기 배터리 모듈과 상기 I형 빔 프레임 사이에 배치되되 상기 I형 빔 프레임의 높이를 형성하는 컬럼을 기준으로 상기 컬럼 양쪽에 형성되는 만입부에 각각 장착 가능하게 마련되어 상기 배터리 모듈들로부터 열을 흡수하는 다수의 히트 싱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

크래쉬 빔 구조를 갖는 배터리 팩
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 모듈들의 공간 효율적인 탑재 구조에 관한 것이다. 본 출원은 2017년 04월 04일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0043911호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV) 또는 하이브리드 자동차(HEV)의 동력원으로 사용되고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
예컨대, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 복수 개의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 즉, 배터리 모듈은 다수의 이차 전지가 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미하고, 배터리 팩은 용량 및 출력 등을 높이기 위해 다수의 배터리 모듈이 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다고 할 수 있다.
한편, 이러한 멀티 배터리 모듈 구조의 배터리 팩은 각 배터리 모듈에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 충방전 과정에서 발생한 배터리 모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 배터리 모듈의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 배터리 팩에는 그것에 내장되어 있는 배터리 모듈들을 냉각시키는 냉각 장치가 반드시 필요하다.
또한, 전기 자동차의 경우, 운행 중 예기치 않은 충격과 진동이 배터리 팩에 가해질 수 있다. 이 경우, 배터리 모듈 간의 전기적 연결이 끊어지거나 배터리 모듈을 지지하는 팩 케이스의 변형이 일어날 수 있다. 따라서 특히, 전기 자동차용 배터리 팩은 외부 충격과 진동에 대한 충분한 내구성이 요구된다. 그 해결 방안으로 크래쉬 빔(Crash beam)이 배터리 팩의 기계적 강성도를 높이데 사용되기도 한다. 여기서 크래쉬 빔은 배터리 팩 케이스를 구성하는 트레이에 설치되는 빔 형태의 구조물을 의미할 수 있다. 크래쉬 빔이 설치된 트레이는 내충격성이 높아져 외부 충격 또는 진동에도 변형이 쉽게 일어나지 않는다.
그런데 크래쉬 빔을 설치하면 배터리 팩의 기계적 강성이 더 좋아지지만, 배터리 모듈들을 탑재할 수 있는 공간이 그만큼 줄어든다. 더욱이 히트싱크 등의 필수적인 냉각 장치 구성을 더 추가하면 이를 포함한 배터리 팩의 용적률 내지 에너지 밀도가 낮아지는 문제점이 있다. 이와 같이 배터리 팩의 기계적 강성과 에너지 밀도의 증대를 동시에 달성하기가 쉽지 않음에도 불구하고 최근 배터리 관련 산업 분야에서는 구조적 안정성, 냉각 성능 확보 및 고에너지 밀도 조건을 모두 충족시킬 수 있는 배터리 팩에 대한 요구가 많아지고 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 모듈의 구조적 안정성, 냉각 성능 확보를 비롯하여 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 다수의 배터리 모듈; 상기 다수의 배터리 모듈들이 놓이는 공간을 제공하는 트레이; 상기 트레이의 상면을 가로지르도록 설치되어 상기 다수의 배터리 모듈들이 개별적으로 놓일 수 있는 공간을 구획하는 다수의 I형 빔 프레임; 및 상기 배터리 모듈과 상기 I형 빔 프레임 사이에 배치되되 상기 I형 빔 프레임의 높이를 형성하는 컬럼을 기준으로 상기 컬럼 양쪽에 형성되는 만입부에 각각 장착 가능하게 마련되어 상기 배터리 모듈들로부터 열을 흡수하는 다수의 히트싱크를 포함할 수 있다.
상기 히트싱크는 상기 만입부에 형상 맞춤되게 마련되고 열전도성 접착제로 접착되어 상기 I형 빔 프레임과 일체화될 수 있다.
상기 I형 빔 프레임은 상기 배터리 모듈의 높이와 같거나 더 높게 형성될 수 있다.
상기 히트싱크와 상기 배터리 모듈의 열적 계면에 개재되는 열전도 매개체를 더 포함할 수 있다.
상기 열전도 매개체는, 상기 히트싱크의 일면에 부착되는 판면과 상기 판면에 수직하게 돌출 형성되는 돌기부를 구비하며, 상기 돌기부는 외압을 받으면 탄성 변형을 일으키는 물성을 가질 수 있다.
상기 열전도 매개체는 실리콘고무로 마련될 수 있다.
상기 다수의 배터리 모듈들이 2×N 행렬로 배열되도록, 상기 다수의 I형 빔 프레임은 상기 트레이의 일 방향을 따라 각각 등 간격으로 배치되고 상기 I형 빔 프레임들에 대해 교차하고 상기 트레이의 중앙을 가로지르게 배치되는 센터 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 히트싱크들은 중공 구조로 냉매가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구가 각각 일단과 타단에 마련되고, 상기 센터 프레임을 관통해서 상기 I형 빔 프레임들을 따라 상기 트레이의 상면을 가로지르게 설치될 수 있다.
상기 트레이의 상부를 커버하는 팩 커버와, 상기 트레이의 양쪽 측면부를 각각 커버하는 2개의 측면 프레임을 더 포함하며, 상기 2개의 측면 프레임은 상기 히트싱크들의 유입구 및 유출구와 각각 연통되게 연결되는 매니폴드 관 형태로 마련되어 냉매의 공급 및 배출 경로를 형성할 수 있다.
상기 센터 프레임는 각관 형태로 형성되되, 상기 센터 프레임의 외측면에는 상기 다수의 배터리 모듈들의 모듈 전극 단자들이 삽입될 수 있는 다수의 홀들이 마련되고, 상기 센터 프레임의 내부에는 상기 다수의 배터리 모듈들을 직렬 및 병렬 중 적어도 어느 하나의 형태로 연결시키는 커넥팅 모듈이 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면 상술한 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다. 상기 자동차는 전기 자동차(EV) 또는 하이브리드 자동차(HEV)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, I형 크래쉬 빔과 히트싱크를 형합한 구성으로 배터리 팩의 강성도 및 용적률을 증가시킬 수 있으며, 개별 배터리 모듈에 대한 냉각 구성을 컴팩트하게 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 탄성 변형이 가능한 돌기 형상의 열전도 매개체를 사용함으로써 히트싱크에 대한 개별 배터리 모듈의 접촉력을 강화시킬 수 있다. 이에 따라 냉각 효율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 외부 충격이나 흔들림에도 개별 배터리 모듈들이 안정적으로 지지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 다수의 배터리 모듈이 탑재된 트레이의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A 영역의 확대도이다.
도 5는 도 3의 I-I' 라인에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 B 영역의 확대도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도 매개체와 배터리 모듈 간의 접촉 전/후 상태를 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
즉, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 사시도, 도 2는 도 1의 분해 사시도, 도 3은 도 2의 다수의 배터리 모듈이 탑재된 트레이의 사시도이며, 도 4는 도 3의 A 영역의 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 다수의 배터리 모듈(100), 배터리 모듈(100)들을 수용하는 팩 케이스를 포함한다. 상기 팩 케이스는 다수의 배터리 모듈(100)들이 놓이는 공간을 제공하는 트레이(200)와, 상기 트레이(200)와 함께 다수의 배터리 모듈(100)들을 패키징하여 수납하는 팩 커버(300)와, 2개의 측면 프레임(400)으로 구성될 수 있다.
배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀이 적층되어 있으며, 그밖에 각종 부품들을 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀은 파우치형 이차 전지로 이루어질 수 있으며, 복수 개로 구비되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
각각의 배터리 셀은, 도면에서 도시하지는 않았지만, 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되며 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 리드 등 다양한 부품을 포함할 수 있다. 전극 리드는 양극 리드와 음극 리드를 포함할 수 있으며, 양극 리드는 전극 조립체의 양극판에 연결되고, 음극 리드는 전극 조립체의 음극판에 연결될 수 있다.
배터리 모듈(100)은 파우치형 이차 전지의 적층 및 보호를 위한 적층용 프레임과, 모듈 엔드 플레이트를 더 포함할 수 있다.
적층용 프레임은 이차 전지를 적층하기 위한 수단으로서, 이차 전지를 홀딩함으로써 그 유동을 방지시키고, 상호 간 적층 가능하도록 구성되어 이차 전지의 조립을 가이드하는 역할을 한다. 참고로, 적층용 프레임은 셀 커버 또는 카트리지(cartridge) 등 다른 다양한 용어로 대체될 수도 있다.
모듈 엔드 플레이트는 배터리 셀 적층체를 보호하고 고정하기 위한 구성요소로써, 배터리 셀 적층체의 외곽을 감싸는 각형 구조물 또는 배터리 셀 적층체의 적어도 일면에 덧대이는 판형 구조물을 의미할 수 있다. 모듈 엔드 플레이트는 기계적 강성도가 높고 열전도성이 우수한 금속 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
자세히 도시하지 않았으나, 배터리 모듈(100)은 배터리 셀들 사이사이에 개재되는 냉각핀을 더 포함할 수도 있다. 냉각핀은 알루미늄과 같은 열전도성을 가지는 박형의 부재로, 끝단부가 외부로 연장되어 예컨대, 히트싱크(600)와 같은 다른 열 흡수 매체에 연결되고 배터리 셀들의 열을 외부로 전달하는 역할을 할 수 있다.
이와 같이, 배터리 모듈(100)은 다수의 배터리 셀들로 구성된 집합체 또는 다수의 배터리 셀들과 이들을 적층 및 보호하기 위한 그 밖의 부품들로 구성된 집합체를 의미할 수 있다. 그리고 본 발명의 배터리 팩(10)은 이러한 단위 배터리 모듈(100)들을 포함하여 구성된 집합체라 할 수 있다.
구체적으로, 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 총 10개의 단위 배터리 모듈(100)을 사용하여 구성되며, 각 단위 배터리 모듈(100)은 2×5 행렬 형태로 트레이(200)의 상면에 탑재되어, 팩 커버(300) 및 2개의 측면 프레임(400)에 의해 패키징될 수 있다.
상기 트레이(200)와 팩 커버(300)는 대략 넓은 면적을 가진 플레이트 형태로 구성될 수 있으며, 각각 배터리 모듈(100)들의 하부와 상부에 위치되어 배터리 모듈(100)들의 하부와 상부를 커버할 수 있다. 그리고 2개의 측면 프레임(400)은 트레이(200)의 양쪽 측면부에 위치되어 배터리 모듈(100)들의 양쪽 측면부를 커버할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 2개의 측면 프레임(400)은 매니폴드 관 형태로 마련될 수 있다. 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 2개의 측면 프레임(400)은 내부에 배관 역할을 하는 통로가 형성되고, 외부에 인렛(410) 또는 아웃렛(420)과 후술할 히트싱크(600)들의 유입구(610) 및 유출구(도 2에서 유입구의 반대편에 위치함)에 각각 접속할 수 있는 다수의 접속구(430)를 구비한 구조를 가진다. 이러한 2개의 측면 프레임(400)은 히트싱크(600)들에 유량을 분배하거나 히트싱크(600)들로부터 유량을 모으는 역할을 한다. 즉, 상기 2개의 측면 프레임(400)은 팩 케이스의 구성이면서 동시에 배터리 팩(10) 내,외부로 냉매의 공급 및 배출 경로를 형성하는 구성요소라 할 수 있다.
이러한 팩 케이스, 즉 트레이(200), 팩 커버(300) 그리고 2개의 측면 프레임(400)은 배터리 모듈(100)들에 대한 기계적 지지력을 제공하고, 배터리 모듈(100)들을 외부의 충격 등으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 따라서 팩 케이스를 구성하는 트레이(200), 팩 커버(300) 그리고 2개의 측면 프레임(400)은 강성이 확보될 수 있도록 스틸 등의 금속 재질로 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 도 3 내지 도 4를 참조하면, 다수의 I형 빔 프레임(510)과 상기 다수의 I형 빔 프레임(510)들과 교차하는 센터 프레임(520), 그리고 I형 빔 프레임(510)에 장착되는 히트싱크(600)를 더 포함한다.
다수의 I형 빔 프레임(510)과 센터 프레임(520)은 트레이(200)의 상면을 구획화하여 배터리 모듈(100)들을 개별적으로 수납할 수 있는 개별 수납공간을 트레이(200)에 형성한다.
도 3과 같이 6개의 I형 빔 프레임(510)은 트레이(200)의 세로 방향(X축 방향)을 따라 각각 등 간격으로 배치될 수 있고 하나의 센터 프레임(520)이 상기 6개의 I형 빔 프레임(510)에 대해 교차하고 트레이(200)의 중앙을 가로지르게 배치될 수 있다. 2개의 I형 빔 프레임(510) 사이의 간격은 상기 단위 배터리 모듈(100)의 폭에 대응하며, I형 빔 프레임(510)의 높이는 배터리 모듈(100)의 높이와 같거나 더 높게 형성될 수 있다. 따라서 트레이의 상면에는 총 10개의 배터리 모듈(100) 수납공간이 형성될 수 있다.
각각의 단위 배터리 모듈(100)은 모듈 전극 단자(110)들이 센터 프레임(520)을 향하도록 하고 상기 수납공간에 안착될 수 있다. 이때, 단위 배터리 모듈(100)은 2개의 I형 빔 프레임(510)에 의해 양쪽 측면이 지지되어 유동이 저지될 수 있다.
편의상 자세히 도시하지 않았으나, 센터 프레임(520)은 각관 형태로 형성될 수 있고 그 외측면에는 길이 방향(X축 방향)을 따라 다수의 홀들을 구비할 수 있다. 그리고 센터 프레임(520) 내부에는 커넥팅 모듈(미도시)이 마련될 수 있다.
각 열의 2개씩의 단위 배터리 모듈(100)은 모듈 전극 단자(110)들이 서로 마주하며 센터 프레임(520)의 홀들 속에 삽입되어 커넥팅 모듈에 접속될 수 있다.
상기 커넥팅 모듈은 직렬 및/또는 병렬 연결망을 형성하며 전기 전도성 소재로 제작된 버스 바들로 구성될 수 있다. 이러한 커넥팅 모듈은 다수의 배터리 모듈(100)들을 직렬 및 병렬 중 적어도 어느 하나의 형태로 연결시킬 수 있다. 또한, 커넥팅 모듈은 트레이(200)의 전면부 외측에 위치한 배터리 팩(10) 터미널 단자에 연결될 수 있으며, 터미널 단자(11)는 배터리 팩(10) 외부에서 다른 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 배터리 모듈(100)들의 2×N 행렬 배열 방식과, I형 빔 프레임(510)과 센터 프레임(520)의 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)들의 위치 고정 및 탑재를 용이하게 할 수 있고, 아울러 트레이(200)의 기계적 강성도를 증대시킬 수 있다. 또한, 트레이(200) 상에 고전압 케이블 등을 거의 노출하지 않고 배선 구조를 간명하게 처리할 수 있다. 이에 따라 배터리 팩(10)의 안전성 및 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 I형 빔 프레임(510)은, 도 4를 참조하면, 트레이(200) 상면에 대해 수평한 상단부(511)와 하단부(513) 그리고 상단부(511)와 하단부(513)의 중심을 수직으로 연결하여 I형 빔 프레임(510)의 높이를 형성하는 컬럼(512)으로 구성된다. 참고로, 본 발명의 I형 빔 프레임(510)의 대안으로 T형 빔 프레임이 사용될 수도 있을 것이다. T형 빔 프레임은 하단부(513)를 생략하고 컬럼(512)을 트레이(200)에 직결시킨 형태일 수 있다. I형 빔 프레임(510)과 T형 빔 프레임은 아래 설명과 같이 만입부(514)를 형성하는 구성요소라는 점에서 균등물로 볼 수 있다.
I형 빔 프레임(510)은 상단부(511)와 하단부(513) 사이 공간이 컬럼(512)에 의해 양분된 형태를 취한다. 이하 본 명세서에서는 상기 양분된 공간, 즉 컬럼(512) 양쪽에 형성되는 공간을 만입부(514)라 정의하기로 한다. 히트싱크(600)는 이러한 I형 빔 프레임(510)의 만입부(514)에 장착된다. 여기서 히트싱크(600)는 열 접촉에 의해 다른 물체로부터 열을 흡수하고 발산하는 물체를 의미할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 히트싱크(600)는 I형 빔 프레임(510)의 만입부(514)에 형상 맞춤되게 제작되며, 냉매가 유입 및 유출되는 유입구(610)와 유출구가 각각 일단과 타단에 위치하고 내부에 유로를 포함하는 중공 구조로 이루어진다. 각각의 히트싱크(600)는 각각의 I형 빔 프레임(510)을 따라 트레이(200)의 일측 변에서 타측 변까지 센터 프레임(520)을 관통하여 연장될 수 있다.
히트싱크(600) 내부 유로에 흐르는 냉매는 유로에서 용이하게 흐르면서 냉각성이 우수한 유체이면 특별한 제한은 없으며, 기체 또는 액체일 수 있다. 예를 들어, 잠열이 높아 냉각 효율성을 극대화할 수 있는 물일 수 있다. 그러나 이것에 한정하지 않고, 흐름이 발생하는 것이며, 부동액, 가스 냉매, 공기 등이어도 좋다.
히트싱크(600)는 I형 빔 프레임(510)과 일체화될 수 있다. 예컨대, I형 빔 프레임(510)의 안쪽 면에 열전도성 접착제를 도포한 후 히트싱크(600)를 I형 빔 프레임(510)의 만입부(514)에 넣어 붙히는 방식으로 히트싱크(600)와 I형 빔 프레임(510)을 간단히 일체화시킬 수 있다. 이 경우, 히트싱크(600)를 별도의 위치에 마련하는 경우에 비해 트레이(200)의 공간 활용성이 증대될 수 있다.
즉, 본 발명의 배터리 팩(10)은, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 하나의 I형 빔 프레임(510)과 2개의 히트싱크(600)를 형합하여 I형 빔 프레임(510)들 사이의 공간을 온전히 단위 배터리 모듈(100)을 개별적으로 탑재할 수 있는 공간으로 활용할 수 있으며, 각 배터리 모듈(100)에서 발생하는 열을 배터리 모듈(100)의 양쪽 측면부로 방열시킬 수 있다. 또한, 히트싱크(600)에 의한 I형 빔 프레임(510)들의 냉각도 이루어질 수 있으므로 I형 빔 프레임의 온도 상승에 따른 변형을 방지할 수도 있어 전체적인 배터리 팩 구조물들의 발열을 보다 효과적으로 잡을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 도 6 내지 도 8을 주로 참조하면, 히트싱크(600)와 배터리 모듈(100)의 열적 계면에 열전도 매개체(700)가 더 개재될 수 있다. 열전도 매개체(700)는 배터리 모듈(100)과 히트싱크(600) 사이의 유격을 매울 수 있고, 열전도성을 가지는 박형 부재라면 그거의 두께나 구조가 특별히 한정되지는 않을 수 있다. 예를 들어, 금속 소재의 시트형 판재가 사용될 수 있다. 상기 금속 소재는 금속 중에서도 열전도성이 높고 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대 구리, 금, 은도 가능하다. 금속이외의 질화알루미늄, 탄화규소와 같은 세라믹 물질도 가능하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도 매개체(700)는 히트싱크(600)의 일면에 부착되는 판면(710)과 그 판면(710)에 대해 수직하게 돌출 형성된 돌기부(720)를 구비할 수 있다. 상기 돌기부(720)는 외압을 받으면 탄성 변형을 일으키는 물성을 갖는, 예컨대 실리콘고무(silicone rubber)로 형성될 수 있다. 실리콘고무는 열전도성과 방열성이 우수하면서 탄성 변형을 일으킬 수 있는 물성을 갖는다.
실리콘고무의 대안으로는 탄소 플레이크(flake), 또는 고전도성 금속 플레이크(flake)가 혼합된 용액이 내부에 충진도 러버(rubber)류가 적용될 수도 있다.
이러한 열전도 매개체(700)는 단위 배터리 모듈(100)을 위에서 아래로 I형 빔 프레임(510)들 사이의 수납공간에 안착시킬 때, 돌기부(720)가, 도 8에 도시한 바와 같이, 배터리 모듈(100)의 측면부에 눌려 하부 방향으로 벤딩된 형태를 취한다. 이때, 열전도 매개체(700)는 돌기부(720)가 원형으로 돌아가려는 탄성 복원력을 가지고 있기 때문에 배터리 모듈(100)의 측면부에 강하게 접촉될 수 있다. 따라서 단위 배터리 모듈(100)이 상기 수납공간에 삽입되면, 배터리 모듈(100)의 좌,우측면부가 위와 같이 각각 열전도 매개체(700)와 긴밀한 접촉 상태를 유지하게 되므로 배터리 모듈(100)로부터 열이 히트싱크(600)로 원활하게 전달될 수 있다.
또한, 이러한 열전도 매개체(700)는 배터리 모듈(100)을 홀딩시키는 역할을 할 수 있다. 즉 배터리 모듈(100)의 양쪽 측면부에서 2개의 열전도 매개체(700)의 돌기부(720)가 배터리 모듈(100)을 잡아주는 역할을 하기 때문에 배터리 팩(10)에 외부 충격이 가해지더라도 배터리 모듈(100)의 유동이 저지되므로 배터리 모듈(100)과 히트싱크(600) 사이에 유격이 생기는 것을 방지할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명의 구성에 의하면 배터리 팩(10)의 강성도 및 용적률을 증가시킬 수 있으며, 개별 배터리 모듈(100)에 대한 냉각 구성을 컴팩트하게 구현할 수 있다. 또한, 탄성 변형이 가능한 돌기 형상의 열전도 매개체(700)를 사용함으로써 히트싱크(600)에 대한 개별 배터리 모듈(100)의 접촉력을 강화시킬 수 있다. 이에 따라 냉각 효율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 외부 충격이나 흔들림에도 개별 배터리 모듈(100)들이 안정적으로 지지될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 모듈들의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치(미도시), 예컨대 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 IT 제품군 등에도 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (11)

  1. 다수의 배터리 모듈;
    상기 다수의 배터리 모듈들이 놓이는 공간을 제공하는 트레이;
    상기 트레이의 상면을 가로지르도록 설치되어 상기 다수의 배터리 모듈들이 개별적으로 놓일 수 있는 공간을 구획하는 다수의 I형 빔 프레임; 및
    상기 배터리 모듈과 상기 I형 빔 프레임 사이에 배치되되 상기 I형 빔 프레임의 높이를 형성하는 컬럼을 기준으로 상기 컬럼 양쪽에 형성되는 만입부에 각각 장착 가능하게 마련되어 상기 배터리 모듈들로부터 열을 흡수하는 다수의 히트 싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 상기 만입부에 형상 맞춤되게 마련되고 열전도성 접착제로 접착되어 상기 I형 빔 프레임과 일체화되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 I형 빔 프레임은 상기 배터리 모듈의 높이와 같거나 더 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크와 상기 배터리 모듈의 열적 계면에 개재되는 열전도 매개체를 더 포함하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열전도 매개체는,
    상기 히트싱크의 일면에 부착되는 판면과 상기 판면에 수직하게 돌출 형성되는 돌기부를 구비하며, 상기 돌기부는 외압을 받으면 탄성 변형을 일으키는 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열전도 매개체는 실리콘고무로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈들이 2×N 행렬로 배열되도록, 상기 다수의 I형 빔 프레임은 상기 트레이의 일 방향을 따라 각각 등 간격으로 배치되고 상기 I형 빔 프레임들에 대해 교차하고 상기 트레이의 중앙을 가로지르게 배치되는 센터 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히트싱크들은 중공 구조로 냉매가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구가 각각 일단과 타단에 마련되고, 상기 센터 프레임을 관통해서 상기 I형 빔 프레임들을 따라 상기 트레이의 상면을 가로지르게 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 트레이의 상부를 커버하는 팩 커버와, 상기 트레이의 양쪽 측면부를 각각 커버하는 2개의 측면 프레임을 더 포함하며,
    상기 2개의 측면 프레임은 상기 히트싱크들의 유입구 및 유출구와 각각 연통되게 연결되는 매니폴드 관 형태로 마련되어 냉매의 공급 및 배출 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 센터 프레임는 각관 형태로 형성되되, 상기 센터 프레임의 외측면에는 상기 다수의 배터리 모듈들의 모듈 전극 단자들이 삽입될 수 있는 다수의 홀들이 마련되고, 상기 센터 프레임의 내부에는 상기 다수의 배터리 모듈들을 직렬 및 병렬 중 적어도 어느 하나의 형태로 연결시키는 커넥팅 모듈이 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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