WO2020054997A1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 Download PDF

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박상준
배규종
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack including such a battery module, and an automobile including such a battery pack.
  • the secondary battery having high applicability according to the product group, and having electrical characteristics such as high energy density, etc. is not only portable equipment, but also electric vehicles (EV, Electric Vehicle) or hybrid vehicles (HEV, Hybrid Electric Vehicle) driven by electric driving sources. It is used universally.
  • This secondary battery is drawing attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement, in that not only does not generate any by-products due to the use of energy, as well as a primary advantage that can dramatically reduce the use of fossil fuels.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to charge and discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series / parallel, a battery module including at least one battery cell is configured first, and other components are added using the at least one battery module.
  • the method of constructing the battery pack is common.
  • an object of the present invention is to provide a battery module capable of improving the cooling temperature deviation of a battery cell, a battery pack including such a battery module, and a vehicle including such a battery pack.
  • the battery module at least one battery cell; A bus bar assembly connected to the electrode leads of the at least one battery cell, and provided on both side surfaces of the at least one battery cell; And a heat sink assembly surrounding the at least one battery cell and the busbar assembly and in direct contact with the at least one battery cell and the busbar assembly.
  • the bus bar assembly includes: a bus bar housing mounted on both sides of the at least one battery cell; A connection bus bar provided in the bus bar housing and in contact with an electrode lead of the at least one battery cell; And a heat transfer member that guides the connection of the connection bus bar or the electrode lead to the heat sink assembly side.
  • the heat transfer member is mounted on the connecting bus bar, and may be in direct contact with the connecting bus bar and the heat sink assembly, respectively.
  • the heat transfer member may be provided with a thermal interface material.
  • the heat sink assembly may include: a lower heat sink covering the at least one battery cell and a lower side of the bus bar assembly; An upper heat sink disposed opposite the lower heat sink and covering an upper side of the at least one battery cell and the bus bar assembly; And a pair of side heat sinks connecting the upper heat sink and the lower heat sink and covering both sides of the bus bar assembly.
  • the lower heat sink is connected to a cooling water supply unit for supplying cooling water from the outside, an internal flow path through which the cooling water flows is provided, and the upper heat sink is connected to a cooling water discharge unit for discharging the cooling water to the outside.
  • a cooling water supply unit for supplying cooling water from the outside
  • an internal flow path through which the cooling water flows is provided
  • the upper heat sink is connected to a cooling water discharge unit for discharging the cooling water to the outside.
  • an internal flow path through which the cooling water may flow may be provided.
  • Each of the pair of side heat sinks may be provided with an inner flow path communicating with the inner flow path of the lower heat sink and the upper heat sink, respectively.
  • the cooling water supplied from the cooling water supply unit may flow out along the internal flow paths of the lower heat sink, the pair of side heat sinks, and the upper heat sink, and then be discharged to the cooling water discharge unit side.
  • the present invention as a battery pack, at least one battery module according to the above-described embodiments; It provides a battery pack comprising a; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides an automobile, comprising at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a battery module capable of improving a cooling temperature deviation of a battery cell, a battery pack including such a battery module, and a vehicle including such a battery pack.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a bus bar assembly of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining a heat sink assembly of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view for explaining the heat transfer path and the cooling water flow of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view for explaining the bus bar assembly of the battery module of Figure 1
  • Figure 3 is a heat sink of the battery module of Figure 1 It is a diagram for explaining the assembly.
  • the battery module 10 may include a battery cell 100, a bus bar assembly 200 and a heat sink assembly 300.
  • the battery cell 100 may be provided as a pouch-shaped secondary battery, a square secondary battery or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described as being limited to being provided as a pouch-type secondary battery.
  • the battery cells 100 may be provided in a plurality of at least one or more. When a plurality of the battery cells 100 are provided, the plurality of battery cells 100 may be electrically connected to each other.
  • the bus bar assembly 200 is connected to the electrode lead 150 of the at least one battery cell 100 and may be provided on both side surfaces of the at least one battery cell 100.
  • the bus bar assembly 200 may include a bus bar housing 210, a connecting bus bar 230, and a heat transfer member 250.
  • the bus bar housing 210 is mounted on both sides of the at least one battery cell 100 and may cover both sides of the at least one battery cell 100.
  • the bus bar housing 210 may have a size capable of covering both sides of the at least one battery cell 100.
  • connection bus bar 230 is provided in the bus bar housing 210 and may be in contact with the at least one electrode lead 150 for electrical connection with the at least one battery cell 100.
  • the connection bus bar 230 may be fixed to each other through the at least one electrode lead 150 and laser welding.
  • the heat transfer member 250 may guide the connection of the connection bus bar 230 or the electrode lead 150 to the heat sink assembly 300 described later. Specifically, the heat transfer member 250 is mounted on the connecting bus bar 230 and may be in direct contact with the connecting bus bar 230 and the heat sink assembly 300, respectively.
  • the heat transfer member 250 may be formed of a thermal interface material having high heat transfer efficiency.
  • the heat sink assembly 300 surrounds the at least one battery cell 100 and the bus bar assembly 200 and directly to the at least one battery cell 100 and the bus bar assembly 200. Can be contacted.
  • the heat sink assembly 300 covers the at least one battery cell 100 and the bus bar assembly 200, components such as separate module cases may be omitted.
  • the battery module 10 having a slimmer and more compact structure may be implemented.
  • the heat sink assembly 300 may include a lower heat sink 310, an upper heat sink 330 and a side heat sink 350.
  • the lower heat sink 310 may cover the lower side of the at least one battery cell 100 and the bus bar assembly 200.
  • the lower sink 310 is connected to a cooling water supply unit 400 that supplies cooling water from the outside, and an internal flow path 315 through which the cooling water flows may be provided.
  • the upper heat sink 330 may be disposed opposite the lower heat sink 310 and cover the upper side of the at least one battery cell 100 and the bus bar assembly 200.
  • the upper heat sink 330 may be connected to a cooling water discharge unit 500 that discharges the cooling water to the outside, and an internal flow path 335 through which the cooling water flows may be provided.
  • the side heat sink 350 may be provided in a pair.
  • the pair of side heat sinks 350 may connect the upper heat sink 330 and the lower heat sink 310 and cover both sides of the bus bar assembly 200.
  • the pair of side heat sinks 350 may be provided with internal flow channels 355 communicating with the internal flow channels 315 and 335 of the lower heat sink 310 and the upper heat sink 330, respectively. have.
  • FIG. 4 is a view for explaining the heat transfer path and the cooling water flow of the battery module of FIG. 1.
  • heat generated at the upper and lower sides of the at least one battery cell 100 is the lower heat sink 310 of the heat sink assembly 300.
  • the upper heat sink 330 may cool the upper and lower sides of the at least one battery cell 100 according to the flow of internal cooling water.
  • heat generated at both sides of the at least one battery cell 100 that is, the electrode lead 150 and the connecting bus bar 230 side of the bus bar assembly 200 is the heat sink assembly 300 ) May be transferred to the side heat sink 350 side.
  • the heat transfer member 250 of the bus bar assembly 200 is a pair of the heat generated on the electrode lead 150 and the connecting bus bar 230 side of the at least one battery cell 100 The heat transfer to the side heat sink 350 may be promoted more quickly.
  • the pair of side heat sinks 350 may cool portions of the electrode leads 150 and the connecting bus bar 230 of the at least one battery cell 100 according to the flow of internal coolant.
  • the cooling water supplied from the cooling water supply unit 400 includes the inner flow path 315 of the lower heat sink 310 and the inner side of the pair of side heat sinks 350. After flowing along the flow path 355 and the inner flow path 335 of the upper heat sink 330, it may be discharged to the cooling water discharge part 500 side.
  • the electrode lead 150 and the connecting bus bar 230 of the at least one battery cell 100 through the pair of side heat sinks 350 contacting the bus bar assembly 200 ) Can effectively lower the heat generated from the side.
  • the cooling efficiency may be further improved through a heat transfer member 250 directly contacting the pair of side heat sinks 350.
  • FIG 5 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 includes at least one battery module 10 and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 according to the previous embodiment. Can.
  • the battery pack 1 is a fuel source of the vehicle V and may be provided in the vehicle V.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V in other ways in which electric vehicles, hybrid vehicles, and other battery packs 1 can be used as a fuel source.
  • the battery pack 1 may be provided in other devices, apparatus, and equipment, such as an energy storage system using a secondary battery in addition to the vehicle V, of course.
  • the device, mechanism, and equipment provided with the battery pack 1 such as the battery pack 1 and the vehicle V according to the present embodiment includes the battery module 10 described above, It is possible to implement devices, apparatus and equipment such as a battery pack 1 having all the advantages due to one battery module 10 and a vehicle V having such a battery pack 1.
  • the battery module 10 capable of improving the cooling temperature deviation of the battery cell 100, the battery pack 1 including the battery module 10 and such The vehicle V including the battery pack 1 may be provided.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀; 배터리 셀의 전극 리드와 연결되며, 배터리 셀의 양측면에 구비되는 버스바 어셈블리 및 배터리 셀과 버스바 어셈블리를 에워싸면서 배터리 셀과 버스바 어셈블리에 직접적으로 접촉되는 히트 싱크 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 09월 13일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0109835호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 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.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 종래 배터리 모듈이나 배터리 팩의 경우, 최근 들어, 점점 배터리의 용량 및 출력이 증가됨에 따라 보다 우수한 냉각 성능을 요구하는 추세이다. 이를 위해, 최근 들어 배터리 셀, 예를 들어, 파우치형 이차 전지의 경우, 에너지 증대를 위해 파우치형 이차 전지의 전체 길이가 길어지고 있는 추세이다.
그러나, 이렇게 파우치형 이차 전지의 전체 길이가 길어짐에 따라, 배터리 셀 내부에서의 온도 편차가 커지는 문제가 있다. 아울러, 파우치형 이차 전지의 전극 리드 측의 발열로 인해 전극 리드가 가까운 부분이 그렇지 않은 부분보다 국부적으로 온도가 높게 되는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈이나 배터리 팩의 냉각 시 배터리 셀의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 셀의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측면에 구비되는 버스바 어셈블리; 및 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리를 에워싸면서 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리에 직접적으로 접촉되는 히트 싱크 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 버스바 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측에 장착되는 버스바 하우징; 상기 버스바 하우징에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 접촉되는 연결 버스바; 및 상기 연결 버스바 또는 상기 전극 리드의 상기 히트 싱크 어셈블리 측으로의 연결을 가이드하는 열전달부재;를 포함할 수 있다.
상기 열전달부재는, 상기 연결 버스바에 장착되며, 상기 연결 버스바와 상기 히트 싱크 어셈블리에 각각 직접적으로 접촉될 수 있다.
상기 열전달부재는, 써멀 인터페이스 물질로 마련될 수 있다.
상기 히트 싱크 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 하측을 커버하는 하부 히트 싱크; 상기 하부 히트 싱크에 대향 배치되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 상측을 커버하는 상부 히트 싱크; 및 상기 상부 히트 싱크와 상기 하부 히트 싱크를 연결하며, 상기 버스바 어셈블리의 양측을 커버하는 한 쌍의 측면 히트 싱크;를 포함할 수 있다.
상기 하부 히트 싱크는, 외부에서 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비되며, 상기 상부 히트 싱크는, 상기 냉각수를 외부로 내보내는 냉각수 배출부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 측면 히트 싱크에는, 각각, 상기 하부 히트 싱크와 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로와 연통되는 내부 유로가 구비될 수 있다.
상기 냉각수 공급부에서 공급된 상기 냉각수는, 상기 하부 히트 싱크, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크 및 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로를 따라 유동한 후 상기 냉각수 배출부 측으로 내보내질 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 버스바 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 히트 싱크 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 열 전달 경로 및 냉각수 유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 버스바 어셈블리를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 히트 싱크 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 버스바 어셈블리(200) 및 히트 싱크 어셈블리(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 배터리 셀(100)이 복수 개로 마련될 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 버스바 어셈블리(200)는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 전극 리드(150)와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측면에 구비될 수 있다.
이러한 상기 버스바 어셈블리(200)는, 버스바 하우징(210), 연결 버스바(230) 및 열전달부재(250)를 포함할 수 있다.
상기 버스바 하우징(210)은, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측에 장착되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측을 커버할 수 있다. 이러한 상기 버스바 하우징(210)은 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측을 커버할 수 있는 크기를 가질 수 있다.
상기 연결 버스바(230)는, 상기 버스바 하우징(210)에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과의 전기적 연결을 위해 상기 적어도 하나의 전극 리드(150)와 접촉될 수 있다. 이러한 상기 연결 버스바(230)는 상기 적어도 하나의 전극 리드(150)와 레이저 용접 등을 통해 상호 고정될 수 있다.
상기 열전달부재(250)는, 상기 연결 버스바(230) 또는 상기 전극 리드(150)의 후술하는 히트 싱크 어셈블리(300) 측으로의 연결을 가이드할 수 있다. 구체적으로, 상기 열전달부재(250)는, 상기 연결 버스바(230)에 장착되며, 상기 연결 버스바(230)와 상기 히트 싱크 어셈블리(300)에 각각 직접적으로 접촉될 수 있다. 이러한 상기 열전달부재(250)는 높은 열전달 효율을 갖는 써멀 인터페이스 물질로 마련될 수 있다.
상기 히트 싱크 어셈블리(300)는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)를 에워싸면서 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)에 직접적으로 접촉될 수 있다.
본 실시예에서는, 이러한 상기 히트 싱크 어셈블리(300)가 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)를 커버하기에, 별도의 모듈 케이스 등의 구성 부품이 생략될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 별도의 모듈 케이스 등의 구성 부품 생략에 따라, 보다 더 슬림하고 컴팩트한 구조를 갖는 상기 배터리 모듈(10)을 구현할 수 있다.
이하, 이러한 상기 히트 싱크 어셈블리(300)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
상기 히트 싱크 어셈블리(300)는, 하부 히트 싱크(310), 상부 히트 싱크(330) 및 측면 히트 싱크(350)를 포함할 수 있다.
상기 하부 히트 싱크(310)는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)의 하측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 하부 싱크(310)는, 외부에서 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(400)와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로(315)가 구비될 수 있다.
상기 상부 히트 싱크(330)는, 상기 하부 히트 싱크(310)에 대향 배치되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)과 상기 버스바 어셈블리(200)의 상측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 상부 히트 싱크(330)는, 상기 냉각수를 외부로 내보내는 냉각수 배출부(500)와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로(335)가 구비될 수 있다.
상기 측면 히트 싱크(350)는, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)는, 상기 상부 히트 싱크(330)와 상기 하부 히트 싱크(310)를 연결하며, 상기 버스바 어셈블리(200)의 양측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)에는, 각각, 상기 하부 히트 싱크(310)와 상기 상부 히트 싱크(330)의 내부 유로(315, 335)와 연통되는 내부 유로(355)가 구비될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 열 전달 경로 및 냉각수 유동에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 열 전달 경로 및 냉각수 유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 발열 시, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상하측에서 발생되는 열은 상기 히트 싱크 어셈블리(300)의 상기 하부 히트 싱크(310) 및 상기 상부 히트 싱크(330)로 전달될 수 있다. 상기 하부 히트 싱크(310) 및 상기 상부 히트 싱크(330)는 내부 냉각수 유동에 따라 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상하측을 냉각시킬 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 양측, 즉, 상기 전극 리드(150)와 상기 버스바 어셈블리(200)의 상기 연결 버스바(230) 측에서 발생되는 열은 상기 히트 싱크 어셈블리(300)의 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350) 측으로 전달될 수 있다.
여기서, 상기 버스바 어셈블리(200)의 상기 열전달부재(250)는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 및 상기 연결 버스바(230) 측에서 발생된 열의 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350) 측으로의 열 전달을 보다 빠르게 촉진시킬 수 있다.
상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)는 내부 냉각수 유동에 따라 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 및 상기 연결 버스바(230) 측 부분을 냉각시킬 수 있다.
상기 냉각수의 유동에 대해 정리하면, 상기 냉각수 공급부(400)에서 공급된 상기 냉각수는, 상기 하부 히트 싱크(310)의 상기 내부 유로(315), 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)의 상기 내부 유로(355) 및 상기 상부 히트 싱크(330)의 상기 내부 유로(335)를 따라 유동한 후 상기 냉각수 배출부(500) 측으로 내보내질 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 버스바 어셈블리(200)와 접촉되는 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)를 통해 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 및 상기 연결 버스바(230) 측에서 발생된 열을 효과적으로 낮출 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)와 직접 접촉되는 열전달부재(250)를 통해 상기 냉각 효율이 보다 더 향상될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)를 통해 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상기 전극 리드(150) 측의 발열로 인한 상기 전극 리드(150)와 가까운 부분이 그렇지 않은 부분보다 국부적으로 온도가 높게 되어 발생되는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 냉각 편차를 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 버스바 어셈블리(200)의 상기 열전달부재(250) 및 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크(350)를 구비하는 상기 히트 싱크 어셈블리(300)를 통해 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 냉각 시 발생될 수 있는 냉각 온도 편차를 현저히 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차(V)의 연료원으로써, 자동차(V)에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차(V)와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10) 을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 상기 배터리 셀(100)의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 상기 배터리 모듈(10), 이러한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 상기 배터리 팩(1) 및 이러한 상기 배터리 팩(1)을 포함하는 상기 자동차(V)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀;
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측면에 구비되는 버스바 어셈블리; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리를 에워싸면서 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리에 직접적으로 접촉되는 히트 싱크 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양측에 장착되는 버스바 하우징;
    상기 버스바 하우징에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전극 리드와 접촉되는 연결 버스바; 및
    상기 연결 버스바 또는 상기 전극 리드의 상기 히트 싱크 어셈블리 측으로의 연결을 가이드하는 열전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재는,
    상기 연결 버스바에 장착되며, 상기 연결 버스바와 상기 히트 싱크 어셈블리에 각각 직접적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열전달부재는,
    써멀 인터페이스 물질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크 어셈블리는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 하측을 커버하는 하부 히트 싱크;
    상기 하부 히트 싱크에 대향 배치되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 상기 버스바 어셈블리의 상측을 커버하는 상부 히트 싱크; 및
    상기 상부 히트 싱크와 상기 하부 히트 싱크를 연결하며, 상기 버스바 어셈블리의 양측을 커버하는 한 쌍의 측면 히트 싱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부 히트 싱크는,
    외부에서 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비되며,
    상기 상부 히트 싱크는,
    상기 냉각수를 외부로 내보내는 냉각수 배출부와 연결되며, 내부에 상기 냉각수가 유동할 수 있는 내부 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측면 히트 싱크에는, 각각,
    상기 하부 히트 싱크와 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로와 연통되는 내부 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각수 공급부에서 공급된 상기 냉각수는,
    상기 하부 히트 싱크, 상기 한 쌍의 측면 히트 싱크 및 상기 상부 히트 싱크의 내부 유로를 따라 유동한 후 상기 냉각수 배출부 측으로 내보내지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
PCT/KR2019/010700 2018-09-13 2019-08-22 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 WO2020054997A1 (ko)

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