WO2021040293A1 - 셀 프레임을 포함한 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2021040293A1
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박창욱
이현종
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module including a cell frame, and more particularly, to a battery module in which the operating life is increased by efficiently maintaining a heat balance.
  • a lithium secondary battery mainly use lithium-based oxides and carbon materials as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator therebetween, and a case material for sealing and receiving the electrode assembly together with an electrolyte solution, that is, a battery pouch case material.
  • secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in mid- to large-sized devices such as automobiles and power storage devices.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • pouch-type secondary batteries are widely used in such medium and large-sized devices due to the advantage of easy stacking.
  • a cooling technology is generally applied to such a battery module.
  • a method of injecting cold air into a housing of a battery module to cool a plurality of received secondary batteries it is common to use a method of injecting cold air into a housing of a battery module to cool a plurality of received secondary batteries.
  • the area in which cold air is contacted for each secondary battery is not uniform, so that the cooling effect is concentrated only on some secondary batteries, and the cooling effect is small in the remaining secondary batteries, so that some secondary batteries may be overheated. It was easy. In other words, when a thermal imbalance occurs, deterioration occurs when some of the secondary batteries are placed in a high temperature state, and the life of some secondary batteries can be greatly reduced, which can be a major factor in reducing the battery module life. there was.
  • an object of the present invention is to provide a battery module in which the operating life is increased by efficiently maintaining a heat balance.
  • the battery module according to the present invention for achieving the above object,
  • a plurality of cylindrical battery cells having electrode terminals formed on each of the upper and lower portions, and arranged in a horizontal direction;
  • An upper wall, a side wall, and a lower wall are provided to form an inner space accommodating the plurality of cylindrical battery cells, and at least one of the upper wall and the lower wall has a plurality of cooling holes formed in an open form to allow the refrigerant to flow therethrough, and the The plurality of cooling ports may include at least two module housings having different sizes; And
  • an insertion portion having an inner wall so as to surround at least a portion of the outer surface of each of the plurality of cylindrical battery cells, connected to the cooling hole so as to communicate with the cooling hole, and in the vertical direction so that the refrigerant flows It includes a cell frame provided with a plurality of cooling pipes having an extended tubular shape.
  • At least two or more of the plurality of cooling ports may be configured to have a larger diameter than the cooling ports located outside the cooling ports closer to the center.
  • the cooling pipe may have a size corresponding to the diameter of the connected cooling hole.
  • the plurality of cylindrical battery cells may be spaced apart from each other so that the refrigerant flows.
  • the cell frame includes an upper case having the plurality of insertion parts and the plurality of cooling tubes, and a lower case coupled to a lower portion of the upper case and having the plurality of insertion parts and the plurality of cooling tubes. can do.
  • the plurality of cooling pipes of the upper case and the plurality of cooling pipes of the lower case are positioned to correspond to each other in a vertical direction
  • the plurality of cooling tubes of the upper case and the plurality of cooling tubes of the lower case may be spaced apart from each other in the vertical direction.
  • the plurality of cooling holes provided on the upper wall of the module housing is configured to flow the refrigerant from the outside to the inside,
  • the plurality of cooling holes provided on the lower wall of the module housing may be configured to discharge the refrigerant introduced into the module housing to the outside.
  • cooling pipes of the upper case may be provided with a guide part configured to change the flow direction of the refrigerant in the horizontally inward direction of the plurality of cylindrical battery cells.
  • the guide portion may be provided with a guide protrusion protruding in the horizontal inward direction of the plurality of cylindrical battery cells.
  • the guide part may have a bent structure in which the cooling pipe of the upper case is bent in a horizontally inward direction of the plurality of cylindrical battery cells.
  • the plurality of cooling holes provided on the upper wall of the module housing may have a tapered structure configured to gradually decrease an inner diameter in an up-down and inward direction.
  • the plurality of cooling holes provided on the lower wall of the module housing may have a tapered structure configured such that the inner diameter gradually decreases in the vertical and outer directions.
  • the cooling pipe has an outer end protruding in the vertical direction from the outer surface of the cell frame,
  • the cell frame may be provided with an exposure hole opened to expose the electrode terminal to the outside.
  • the battery module includes a connection port mounted on each of the upper and lower portions of the cell frame and opened to communicate with the exposure port, a connection terminal protruding from the inner side of the connection port to electrically connect the plurality of cylindrical battery cells to each other, And at least one connection plate provided with an insertion groove that is opened so that an end of the cooling tube is inserted.
  • each of the upper and lower surfaces of the cell frame is provided with a partition wall protruding in an outward direction and linearly extending in a horizontal direction, and partially connecting between the plurality of cooling tubes, the partition wall being an outer circumferential portion of the connection plate and a horizontal direction. It can be positioned to correspond to.
  • thermally conductive pad mounted on the outside of the connection plate and provided with a fixing groove opened to insert the cooling tube
  • It may further include a heat sink mounted outside the thermally conductive pad and provided with a fixture opened to insert the cooling tube.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes at least one battery module.
  • the power device according to the present invention for achieving the above object includes the battery pack.
  • the battery module of the present invention can increase the flow rate of the refrigerant to a portion requiring cooling by configuring at least two or more of the plurality of cooling ports provided in the module housing to be different in size. Temperature control can be performed for each zone inside the module. Accordingly, it is possible to prevent overheating of a specific part of the battery module.
  • the cell frame of the present invention includes a plurality of cooling tubes configured to communicate with the cooling port, so that heat of the refrigerant flowing into the cooling port can be effectively conducted to the plurality of cylindrical battery cells accommodated in the insertion portion. Accordingly, the present invention, by means of the module housing and the cell frame, not only can double protect a plurality of cylindrical battery cells from external shock, but also can supply the refrigerant supplied from the outside to the plurality of cylindrical battery cells, thereby improving cooling efficiency. It can be greatly increased.
  • the present invention provides that at least two or more of the plurality of cooling holes provided on the lower wall of the module housing are larger in diameter than the cooling holes located outside the cooling holes closer to the center.
  • At least two or more of the plurality of cooling holes provided on the upper wall of the module housing are configured to have a diameter larger than the cooling holes located outside the cooling hole closer to the center, so that the upper wall of the module housing
  • the flow rate of the refrigerant flowing into the module housing or the flow rate through which the refrigerant flowing into the module housing is discharged to the outside may be increased as it is closer to the center of the horizontal direction of the module housing.
  • the cooling tube is configured to have a size corresponding to the tube diameter of the connected cooling hole, so that the refrigerant introduced through the cooling hole of the module housing can move along the cooling tube without interfering with the flow. , Can increase the cooling efficiency.
  • the plurality of cylindrical battery cells are arranged to be spaced apart from each other so that the refrigerant flows, so that the refrigerant can flow smoothly in the spaced space. Accordingly, there is no refrigerant in which the flow is stagnant, and cooling efficiency of the battery module may be high.
  • the present invention by configuring a plurality of cooling pipes of the upper case and a plurality of cooling pipes of the lower case to be spaced apart from each other in the vertical direction, the cavity between the upper case and the lower case (empty Space), so that the refrigerant can be concentrated and flowed to the part that needs more cooling inside the module housing through the spaced space (e.g., the central part in the horizontal direction of a plurality of cylindrical battery cells). . Accordingly, there is an advantage in that the life of the battery module can be increased and the failure rate can be drastically reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a state in which components of a battery module according to an embodiment of the present invention are separated.
  • FIG. 3 is a bottom view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a state cut along line A-A' of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view schematically showing a state of a battery module cut in the vertical direction according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a partial configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a state in which components of a battery module according to an embodiment of the present invention are separated.
  • the battery module 200 may include a plurality of cylindrical battery cells 100, a module housing 210, and a cell frame 220. .
  • the cylindrical battery cell 100 may include a cylindrical battery can 120 and an electrode assembly (not shown) accommodated in the battery can 120.
  • the cylindrical battery cell 100 may be configured in a shape in which the battery can 120 is erected in a vertical direction.
  • the battery can 120 includes a material having high electrical conductivity, and for example, the battery can 120 may include an aluminum alloy or a copper alloy.
  • two electrode terminals 111 may be formed on each of the upper and lower portions of the battery can 120.
  • a positive terminal 111a may be formed on a flat circular upper surface of the upper end of the battery can 120
  • a negative terminal 111b may be formed on a flat circular lower surface of the battery can 120. I can.
  • an electrical insulating member may be coated on the side of the battery can 120.
  • an insulating film (not shown) or an electrically insulating adhesive surrounding the side may be coated.
  • the electrode assembly (not shown) may be formed in a structure wound in a jelly-roll type with a separator interposed between a positive electrode having a positive electrode plate coated with a positive active material and a negative electrode having a negative electrode plate coated with a negative electrode active material.
  • a positive electrode tab may be attached to the positive electrode (not shown) to be connected to the positive electrode terminal 111a on the upper end of the battery can 120.
  • a negative electrode tab may be attached to the negative electrode (not shown) to be connected to the negative terminal 111b at the lower end of the battery can 120.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be disposed in a horizontal direction in a form that is erected in a vertical direction within the module housing 210 when viewed in the F direction of FIG. 1.
  • the first battery module 200 includes 56 cylindrical battery cells 100.
  • the 56 cylindrical battery cells 100 may be arranged to be adjacent to each other in a horizontal direction in a form erected in a vertical direction.
  • directions such as before, after, left, right, up, and down may vary depending on the position of the observer or the shape of the object.
  • directions such as front, rear, left, right, up, and down are shown separately based on when viewed in the F direction.
  • the plurality of battery cells 110 when the plurality of battery cells 110 are accommodated in the module housing 210, the plurality of battery cells 110 may be arranged to be erected in the vertical direction.
  • the module housing 210 includes an upper wall 211a, a side wall 213, and a lower wall 212a so that an inner space accommodating the plurality of cylindrical battery cells 100 is formed.
  • the side wall 213 of the module housing 210 includes a front wall 213a, a rear wall 213b, a left wall 213c, and a right wall 213d.
  • the upper wall 211a may be mounted and coupled to an upper portion of the side wall 213.
  • the lower wall 212a may be mounted and coupled under the side wall 213.
  • the module housing 210 may include an upper housing 211 and a lower housing 212 coupled to a lower portion of the upper housing 211.
  • the upper housing 211 and the lower housing 212 may be bolted to each other.
  • the module housing 210 may be configured to accommodate the cell frame 220 therein.
  • FIG. 3 is a bottom view schematically showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the module housing 210 includes a cooling port 211h configured in a form in which at least one of the upper wall 211a and the lower wall 212a is opened to allow the refrigerant K1 to flow.
  • a plurality may be formed.
  • 30 cooling holes 211h perforated in the vertical direction may be provided in the upper wall 211a.
  • the lower wall 212a may be provided with 30 cooling holes 212h perforated in the vertical direction.
  • the refrigerant K1 may be continuously supplied from the outside to the inside of the module housing 210 and the heated refrigerant K1 may be discharged to the outside.
  • a pump may be used to supply or discharge the refrigerant K1.
  • the refrigerant K1 may be air, nitrogen, carbon dioxide, water, a freon-based refrigerant, ammonia, acetone, methanol, ethanol, naphthalene, sulfur, or mercury.
  • the plurality of cooling ports 211h of the module housing 210 may have different sizes.
  • the plurality of cooling ports 211h may be spaced apart in the front and rear, left and right directions at regular intervals and arranged in rows and columns.
  • the plurality of cooling ports 211h may have different sizes of two or more cooling ports 211h arranged in a row direction.
  • the plurality of cooling ports 211h may have different sizes of two or more cooling ports 211h arranged in a column direction.
  • the battery module 200 of the present invention requires cooling by configuring at least two or more of the plurality of cooling ports 211h provided in the module housing 210 to be different in size. It is possible to increase the flow rate of the refrigerant K1 in the region, so that the temperature can be adjusted for each region inside the battery module 200. Accordingly, overheating of a specific part of the battery module 200 can be prevented.
  • the cell frame 220 may be configured to be accommodated in the module housing 210.
  • the cell frame 220 may be provided with an insertion portion 225 having an inner wall so as to surround at least a portion of an outer surface of each of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the insertion part 225 may be formed with a hollow (H4) to surround the outer surface of the cylindrical battery cell 100.
  • the insertion part 225 may be configured to surround the upper and lower ends of the plurality of cylindrical battery cells 100 except for the electrode terminals.
  • the cell frame 220 may be provided with a plurality of cooling pipes 221h configured to communicate with the plurality of cooling ports 211h.
  • the cooling pipe 221h is connected to the cooling port 211h and has an empty inside so that the refrigerant K1 flows, and may have a tubular shape extending in a vertical direction.
  • the cell frame 220 includes a plurality of cooling pipes 221h configured to communicate with the cooling hole 211h, and thus the refrigerant K1 introduced into the cooling hole 211h. ) Of the heat can be effectively conducted to the plurality of cylindrical battery cells 100 accommodated in the insertion part 225.
  • the present invention by the module housing 210 and the cell frame 220, the plurality of cylindrical battery cells 100 can be double-protected from external shock, as well as the refrigerant supplied from the outside (K1 ) Can be supplied to the plurality of cylindrical battery cells 100, so that cooling efficiency can be greatly increased.
  • At least two of the plurality of cooling holes 212h provided on the lower wall 212a of the lower housing 212 of the module housing 210 are provided with a cooling hole 212h close to the center. It may be configured to have a diameter larger than that of the cooling hole 212h located on the outside. For example, as shown in FIG. 3, 30 cooling ports 212h arranged in 6 rows and 5 rows provided on the lower wall 212a of the module housing 210 may be arranged in the front and rear directions.
  • the cooling holes (212h1) of the 3rd row and 3rd row located in the center are the largest, and the 2nd row 3rd column, 3rd row 2nd row, 3rd row 4th row, 4th row 2nd row, 4th row 4th row, 5th
  • the cooling hole (212h2) of the 3rd row is the second largest, and the 2nd row 2nd column, 2nd row 4th column, 3rd row 1st column, 3rd row 5th column, 4th row 1st column, 4th row 5th column, 5th row 2nd column, 5th
  • the cooling hole (212h3) of the 4th row is the 3rd largest, and the 1st row 2nd column, 1st row 3rd column, 1st row 4th column, 2nd row 1st column, 2nd row 5th column, 5th row 1st column, 5th row 5th column, 6th
  • the cooling holes in row 2, row 6, column 3, row 6 and column 4 are the fourth largest, and the cooling holes (212h
  • At least two of the plurality of cooling holes 212h provided on the lower wall 212a of the module housing 210 are located outside the cooling hole 212h closer to the center.
  • the cooling hole 212h By configuring the cooling hole 212h to have a larger diameter, the flow rate of the refrigerant K1 flowing into the lower wall 212a of the module housing 210 or the refrigerant K1 flowing into the module housing 210 to the outside The discharged flow rate may be increased as it approaches the center of the module housing 210 in the horizontal direction.
  • the battery module 200 of the present invention can further increase the cooling efficiency at the center portion in the horizontal direction. Accordingly, it is possible to effectively prevent deterioration of the cylindrical battery cells 100 due to heat accumulation in the central portion of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the horizontal direction may be said to mean a direction parallel to the ground when the module housing 210 is placed on the ground, and may also be referred to as at least one direction on a plane perpendicular to the vertical direction.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the upper wall 211a of the upper housing 211A of the module housing is provided for cooling close to the center of the plurality of cooling holes 211h.
  • At least two of the spheres 211h may be configured to have a diameter larger than that of the cooling hole 211h located outside.
  • cooling holes 211h arranged in 6 rows and 5 rows provided on the upper wall 211a of the module housing 210 may be arranged in the front and rear directions.
  • the cooling holes (211h1) of the 3rd row and 3rd row located in the center are the largest, and the 2nd row 3rd row, 3rd row 2nd row, 3rd row 4th row, 4th row 2nd row, 4th row 4th row, 5th
  • the cooling hole (211h2) of the 3rd row is the second largest, and the 2nd row 2nd column, 2nd row 4th column, 3rd row 1st column, 3rd row 5th column, 4th row 1st column, 4th row 5th column, 5th row 2nd column, 5th
  • the cooling hole 211h3 in row 4 is the third largest, row 1 row 2 column, row 1 column 3, row 1 row 4 column, row 2 1 column, 2 row 5 column, 5 row 1 column, 5 row 5 column, 6
  • At least two of the plurality of cooling holes 211h provided on the upper wall 211a of the upper housing 211A are located outside the cooling hole 211h closer to the center.
  • the cooling port 211h By configuring the cooling port 211h to be larger in diameter, the flow rate of the refrigerant K1 flowing into the upper wall 211a of the module housing 210 or the refrigerant K1 flowing into the module housing 210 to the outside The discharged flow rate may be increased as it approaches the center of the module housing 210 in the horizontal direction.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a state cut along line A-A' of FIG. 1.
  • the cooling pipe 221h may have a size corresponding to the diameter of the connected cooling hole 211h. As shown in FIG. 5, the cooling pipe 221h located at the outermost side with respect to the center in the horizontal direction may have a size corresponding to the tube diameter of the communicated cooling hole 211h.
  • the cooling pipe 221h is Since the size is set according to the tube diameter of 211h, at least two or more of the plurality of cooling tubes 221h may have different sizes.
  • cooling tubes 221h arranged in 6 rows and 5 columns may be provided in the cell frame 220.
  • the cooling pipes (221h) of the 3rd row and 3rd row located in the center are the largest, and the 2nd row 3rd row, 3rd row 2nd row, 3rd row 4th row, 4th row 2nd row, 4th row 4th row, 5th
  • the cooling tube (221h) of the 3rd row is the second largest, and the 2nd row 2nd column, 2nd row 4th column, 3rd row 1st column, 3rd row 5th column, 4th row 1st column, 4th row 5th column, 5th row 2nd column, 5th
  • the cooling pipe (221h) of the 4th row is the third largest, and the 1st row 2nd column, 1st row 3rd column, 1st row 4th column, 2nd row 1st column, 2nd row 5th column, 5th row 1st column, 5th row 5th column, 6th Rows 2, 6, 3, 6,
  • the present invention comprises a cooling pipe (221h) provided to have a size corresponding to the tube diameter of the communicated cooling hole (211h), the cooling hole of the module housing (210)
  • the refrigerant K1 introduced through (211h) can move along the cooling pipe 221h without interfering with the flow, thereby improving cooling efficiency.
  • the flow rate of the refrigerant K1 flowing in each of the plurality of cooling tubes 221h may be set differently. Accordingly, the refrigerant K1 can be concentrated in a portion of the battery module 200 that needs more cooling, thereby extending the life of the battery module 200 and greatly reducing the probability of occurrence of a failure.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be spaced apart from each other so that the refrigerant K1 flows.
  • the cooling pipe 221h may be located in the spaced apart space of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 may be arranged to be spaced apart by a predetermined distance.
  • the refrigerant K1 introduced from the refrigerant K1 port through the spaced space S1 may be configured to flow along the spaced space S1.
  • the separation space S1 may communicate with the cooling tubes 221h and 222h.
  • the plurality of cylindrical battery cells 100 are arranged to be spaced apart from each other so that the refrigerant K1 flows, so that the refrigerant K1 is smoothly in the spaced space S1. This can flow. Accordingly, there is no refrigerant K1 whose flow is stagnant, and thus the cooling efficiency of the battery module 200 may be high.
  • the cell frame 220 may include a lower case 222 and an upper case 221.
  • the lower case 222 may be coupled to a lower portion of the upper case 221.
  • at least a portion of the upper surface of the lower case 222 may be connected to the lower surface of the upper case 221.
  • the upper case 221 and the lower case 222 may be bolted to each other.
  • a portion of the upper surface of the lower case 222 corresponding to the outer peripheral surface may be configured to contact a corresponding outer peripheral surface of the lower surface of the upper case 221.
  • the plurality of cooling pipes 221h of the upper case 221 and the plurality of cooling pipes 222h of the lower case 222 may be positioned to correspond to each other in a vertical direction. That is, the refrigerant K1 introduced into the cooling port 211h of the module housing 210 flows downward along the cooling pipe 221h of the upper case 221, and cools the lower case 222 again. After the refrigerant K1 is introduced into the tube 222h and flows downward, the refrigerant K1 may be discharged to the outside.
  • the cooling tube 221h may be positioned between a plurality of insertion portions 225 into which the cylindrical battery cell 100 is inserted.
  • the plurality of cooling tubes 221h of the upper case 221 and the plurality of cooling tubes 222h of the lower case 222 may be configured to be spaced apart from each other in the vertical direction. That is, the upper case 221 and the lower case 222 may be partially opened to have a hollow (empty) shape.
  • a lower surface of the upper case 221 except for an outer peripheral portion in contact with the lower case 222 may have a shape that is internally inserted in the upper direction.
  • the upper surface of the lower case 222 except for the outer peripheral portion in contact with the upper case 221 may have a shape that is indented downward.
  • 30 cooling tubes 221h of the upper case 221 and 30 cooling tubes 222h of the lower case 222 may be configured to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction. have.
  • each of the upper case 221 and the lower case 222 may have a stepped structure.
  • the refrigerant K1 introduced through the cooling pipe 221h of the cell frame 220 is It can be configured so that the dispersion can be freely moved in various directions in a space).
  • the present invention is such that the plurality of cooling pipes 221h of the upper case 221 and the plurality of cooling pipes 222h of the lower case 222 are spaced apart from each other in the vertical direction.
  • a common (empty) space may be provided between the upper case 221 and the lower case 222.
  • the refrigerant K1 may be concentrated and flowed in a portion requiring more cooling (eg, a central portion in the horizontal direction of a plurality of cylindrical battery cells) inside the module housing 210. . Accordingly, there is an advantage in that the life of the battery module 200 can be increased and a failure rate can be drastically reduced.
  • the plurality of cooling ports 211h provided on the upper wall 211a of the module housing 210 are provided with the refrigerant from the outside of the module housing 210 to the inside by an external device capable of injecting the refrigerant K1. It can be configured so that (K1) is introduced.
  • the plurality of cooling ports 212h provided in the lower wall 212a of the module housing 210 are refrigerant (K1) introduced into the module housing 210 by an external device capable of inhaling the refrigerant (K1). ) Can be configured to be discharged to the outside. In this case, compared with the case of an external device capable of injecting the refrigerant K1, the effect of heating the refrigerant K1 by operating heat such as a pump or motor provided in the external device can be more radically reduced.
  • the plurality of cooling ports 212h provided on the lower wall 212a of the module housing 210 are provided with the module housing 210 by an external device capable of inhaling the refrigerant K1.
  • an external device capable of inhaling the refrigerant K1.
  • the cell frame 220 is configured such that the refrigerant K1 injected from the outside moves along the cooling pipe 221h provided in the upper case 221. If so, a guide part configured to change the flow direction of the refrigerant K1 in the horizontally inward direction of the plurality of cylindrical battery cells 100 may be provided in at least a part of the cooling pipes 221h of the upper case 221. have.
  • the guide portion may be provided with a guide protrusion 227p protruding in the horizontal inward direction of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • a guide protrusion is provided on the cooling pipe 221h located relatively outside the center in the horizontal direction. (227p) can be formed.
  • the guide protrusion (227p) is a plurality of cylinders at all times through the separation space (S1). It may be configured to move to the center of the battery cell 100. Accordingly, the guide protrusions 227p provided in the plurality of cooling tubes 221h may have a shape protruding toward the center of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • the plurality of guide protrusions 227p may have different protruding degrees or protruding angles from each other.
  • the protruding degree or the protruding angle may be greater as the guide protrusion 227p located outside the center in the horizontal direction is larger.
  • the guide protrusion 227p provided in the cooling pipe 221h close to the center in the horizontal direction may have a smaller protruding degree or a protruding angle compared to the guide protrusion 227p located outside.
  • the guide protrusion 227p may not be formed in the cooling pipe 221h located at the center in the horizontal direction.
  • the present invention by providing a guide protrusion 227p protruding in the horizontal inward direction of the plurality of cylindrical battery cells 100 in the guide part, the center of the plurality of cylindrical battery cells 100
  • the refrigerant (K1) can be induced to be concentrated to flow. Accordingly, it is possible to prevent deterioration from occurring in some battery cells due to thermal imbalance of the plurality of cylindrical battery cells 100, and thus the life of the battery module 200 may be significantly increased.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view schematically showing a state of a battery module cut in the vertical direction according to another embodiment of the present invention.
  • the cooling pipe 221h of the upper case 221 is horizontally inward direction of the plurality of cylindrical battery cells 100.
  • a bent structure 227k may be provided. That is, in the present invention, by providing a bent structure 227k in which a portion of the cooling tube 221h is bent, the refrigerant K1 discharged to the spaced space S1 through the cooling tube 221h is It may be guided to move toward the center of the horizontal direction of the plurality of cylindrical battery cells (100).
  • the bent angle of the cooling pipe 221h may be larger as the guide part is located outside the center in the horizontal direction.
  • the degree of bending of the cooling pipe 221h close to the center in the horizontal direction may have a smaller bent angle than the guide portion located outside.
  • a guide portion in a curved shape may not be formed in the cooling pipe 221h located at the center in the horizontal direction.
  • the cooling pipe (221h) of the upper case 221 is provided with a guide portion bent in the horizontal inward direction of the plurality of cylindrical battery cells 100, the plurality of cylindrical It is possible to induce the refrigerant K1 to be concentrated in the center of the battery cell 100 to flow. Accordingly, it is possible to prevent deterioration from occurring in some battery cells due to thermal imbalance of the plurality of cylindrical battery cells 100, and thus the life of the battery module 200 may be significantly increased.
  • the plurality of cooling holes 211h provided on the upper wall 211a of the module housing 210 gradually decrease in inner diameter in the vertical direction in which the plurality of cylindrical battery cells 100 are located.
  • a tapered structure T1 configured to be formed may be provided.
  • each of the 30 cooling ports 211h provided on the upper wall 211a of the module housing 210 has a tapered structure configured to gradually decrease the inner diameter in the downward direction in which the plurality of cylindrical battery cells 100 are located ( T1) may be provided.
  • a tapered structure T1 may be formed in the plurality of cooling holes 211h so that the cooling hole 211h may be formed.
  • the plurality of cooling holes 211h provided on the upper wall 211a of the module housing 210 gradually have an inner diameter in the vertical direction in which the plurality of cylindrical battery cells 100 are located. Since the tapered structure T1 configured to be smaller is provided, the flow rate and flow rate of the refrigerant K1 flowing into the module housing 210 can be increased, and thus the cooling efficiency of the battery module 200 can be further increased. .
  • a tapered structure T2 configured to gradually decrease an inner diameter in a plurality of vertical and outer directions (outer directions) provided on the lower wall 212a of the module housing 210 may be provided.
  • each of the 30 cooling ports 211h provided on the lower wall 212a of the module housing 210 is provided with a tapered structure T2 configured to gradually decrease the inner diameter in the downward direction from which the refrigerant K1 is discharged.
  • the plurality of refrigerant K1 heated inside the module housing 210 can be discharged to the outside of the module housing 210 in a larger amount at a faster flow rate.
  • a tapered structure T2 may be formed in the cooling hole 212h.
  • the plurality of cooling holes 212h provided on the lower wall 212a of the module housing 210 have a tapered structure T2 configured to gradually decrease the inner diameter in the vertical and outer directions.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a partial configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the cooling pipe 221h provided in the cell frame 220 may have an outer end protruding from the outer surface of the cell frame 220 in a vertical direction.
  • the cooling pipe 221h provided in the upper case 221 may have a shape protruding upward from an outer surface around the cooling pipe 221h.
  • the cooling pipe 222h provided in the lower case 222 may have a shape protruding downward from an outer surface around the cooling pipe 222h.
  • the cell frame 220 may have an exposure hole H1 opened to expose the electrode terminals (FIGS. 2 and 111) to the outside.
  • a plurality of 42 cylindrical battery cells 100 may be inserted into the 42 inserting portions 225 of the cell frame 220.
  • electrode terminals of the 42 plurality of cylindrical battery cells 100 may be exposed to the outside through the exposure hole H1 of the cell frame 220.
  • 42 exposure holes H1 may be provided in each of the upper case 221 and the lower case 222.
  • the battery module 200 may further include a plurality of connection plates 230 mounted on each of the upper and lower portions of the cell frame 220.
  • each of the plurality of connection plates 230 has a connection hole H2 opened to communicate with the exposure hole H1, and the connection hole H2 electrically connects the plurality of cylindrical battery cells 100 to each other.
  • a connection terminal 232 protruding from the inner side and an insertion groove H3 opened so that an end portion of the cooling tube 221h is inserted may be provided.
  • connection plate 230 may include an electrically conductive material.
  • the electrically conductive material may be a metal alloy composed of a main material such as copper, nickel, aluminum, gold, and silver.
  • 30 cooling tubes 221h may be formed in the upper case 221 to protrude further upward than the remaining upper surface.
  • the connection plate 230 mounted on the upper surface of the upper case 221 may be provided with 30 insertion grooves H3 that are opened so that the ends of the 30 cooling tubes 221h are inserted.
  • the lower case 222 may be provided with 30 cooling tubes (not shown) formed to protrude further downward than the remaining lower surfaces.
  • the connection plate 230 mounted on the lower surface of the lower case 222 may be provided with 30 insertion grooves H3 that are opened so that the ends of the 30 cooling tubes (not shown) are inserted.
  • the battery module 200 of the present invention further includes at least one connection plate 230 provided with an insertion groove H3 opened so that the end of the cooling pipe 221h is inserted.
  • the connection plate 230 electrically connected to the electrode terminal may generate severe heat due to electric resistance
  • the end of the cooling tube 221h is inserted into the insertion groove H3 of the connection plate 230.
  • the heat of the connection plate 230 can be effectively cooled through the cooling pipe 221h through which the refrigerant K1 flows.
  • connection plate 230 of the present invention it is easy to mount and fix at least one connection plate 230 of the present invention on the cell frame 220, thereby increasing manufacturing efficiency. Further, the present invention, when welding between the connection terminal 232 and the electrode terminal (Fig. 2, 111), through the insertion groove (H3) into which the cooling pipe (221h) is inserted, the flow of the connection plate 230 Can be effectively prevented, it is possible to greatly increase the efficiency of the welding operation.
  • partition walls P1 may be provided on each of the upper and lower surfaces of the cell frame 220.
  • the partition wall P1 may have a shape that protrudes in an outward direction and linearly extends in a horizontal direction.
  • Part of the partition wall P1 may be configured to connect between the plurality of cooling pipes 221h.
  • the cell frame 220 may have a partition wall P1 linearly extending in the front-rear direction and the left-right direction on the upper surface of the cell frame 220.
  • the partition wall P1 may be formed to extend along an outer periphery of an upper surface of the cell frame 220.
  • the partition wall P1 may be located between the plurality of cooling pipes 221h.
  • connection plate 230 may be mounted in a space partitioned by a partition wall P1 on each of the upper and lower surfaces of the cell frame 220.
  • the upper surface of the upper case 221 may be divided into seven areas partitioned by the partition wall P1. Seven connection plates 230 may be mounted in each of the seven regions.
  • each of the upper and lower surfaces of the cell frame 220 protrudes outward and linearly extends in the horizontal direction, and a part of the partition wall configured to connect between the plurality of cooling pipes 221h ( Since P1) is provided, when two or more connection plates 230 are mounted on the upper or lower surface of the cell frame 220, two or more connection plates 230 so that a short circuit between the two or more connection plates 230 does not occur. ) Can be electrically insulated. Accordingly, it is possible to effectively increase the safety and durability of the battery module 200 of the present invention.
  • a partition wall P1 may be provided on an outer periphery of each of the upper and lower surfaces of the cell frame 220.
  • a part of the partition wall P1 formed on the outer periphery may have an opening perforated in a horizontal direction. Through this opening, a part of the connection plate 230 may protrude to the outside.
  • the partition wall P1 provided on the outer periphery may prevent the connection plate 230 from being separated from the outside or a conductive material from contacting the outside.
  • the battery module 200 may further include a thermally conductive pad 240 and a heat sink 250.
  • the thermally conductive pad 240 may be formed of a material having high thermal conductivity.
  • the thermally conductive pad 240 may be formed of an electrically insulating material.
  • the thermally conductive pad 240 may be in a form in which a polymer resin or silicone resin having high thermal conductivity is solidified.
  • the polymer resin may be a polysiloxane resin, a polyamide resin, a urethane resin, or an epoxy resin.
  • the thermally conductive pad 240 may have a form in which an added adhesive material is solidified.
  • the adhesive material may be a material such as acrylic, polyester, polyurethane, or rubber.
  • the thermally conductive pad 240 may be mounted on the outside of the connection plate 230 and may have a fixing groove H5 opened so that the cooling tube 221h is inserted.
  • the thermally conductive pad 240 mounted on the upper case 221 may be provided with 30 fixing grooves H5 opened so that the ends of the 30 cooling tubes 221h are inserted. .
  • this configuration of the present invention is white, by providing a fixing groove (H5) opened so that the cooling tube (221h) is inserted into the thermally conductive pad 240 of the present invention, the thermally conductive pad 240 is It is easy to mount and fix on the frame 220, thereby increasing manufacturing efficiency.
  • the thermally conductive pad 240 can effectively absorb the heat of the connection plate 230, which generates heat according to the electric resistance, and thus the cooling efficiency of the battery module 200 can be effectively increased.
  • the heat sink 250 may be mounted outside the thermally conductive pad 240 and may include a fixture H6 opened to insert the cooling tube 221h.
  • the heat sink 250 may be configured to be positioned between the module housing 210 and the thermally conductive pad 240.
  • the heat sink 250 may be a cooling plate including a material having excellent thermal conductivity.
  • the material having excellent thermoelectricity may be copper or aluminum.
  • a battery pack (not shown) according to the present invention may include at least one battery module 200.
  • the battery pack according to the present invention includes, in addition to the battery module 200, a pack case for accommodating the battery module 200, various devices for controlling the charge/discharge of the battery module 200, such as BMS (Battery Management System), a current sensor, a fuse, etc. may be further included.
  • BMS Battery Management System
  • the electronic device according to the present invention may include the battery pack.
  • the electronic device (not shown) may include a case (not shown) for accommodating the battery pack therein.
  • a vehicle (not shown) according to the present invention may include the battery pack.
  • the vehicle may be an electric vehicle including an electric motor (not shown) powered by the battery pack, for example.
  • module housing 211 module housing 211
  • 212 upper housing, lower housing
  • T1 tapered structure 230: connecting plate
  • H1, H2, H3 exposed port, connection port, insertion groove
  • connection terminal P1 bulkhead
  • thermally conductive pad 250 heat sink
  • the present invention relates to a battery module and a battery pack.
  • the present invention can be used in the electronic device industry including battery modules and battery packs.

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Abstract

본 발명은 열 균형을 효율적으로 유지하여 작동 수명을 늘린 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상단부 및 하단부 각각에 전극 단자가 형성되고, 수평 방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀; 복수의 원통형 전지셀을 수용하는 내부 공간이 형성되도록 상벽, 측벽, 및 하벽을 구비하고, 상벽 및 하벽 중 어느 하나 이상은 냉매가 유통되도록 개구된 형태로 구성된 냉각구가 복수개 형성되며, 복수의 냉각구는 적어도 둘 이상이 크기가 다르게 구성된 모듈 하우징; 복수의 원통형 전지셀 각각의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 내벽을 가진 삽입부가 구비되고, 냉각구에 연통되도록 냉각구와 연결되고 냉매가 유통되도록 상하 방향으로 연장된 관형을 가진 복수의 냉각관이 구비된 셀 프레임을 포함한다.

Description

셀 프레임을 포함한 배터리 모듈
본 발명은 셀 프레임을 포함한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열 균형을 효율적으로 유지하여 작동 수명을 늘린 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 08월 27일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0105126호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 전기적으로 연결하는 금속 플레이트를 구비한 배터리 모듈에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 모듈은, 사용 중, 이차전지의 온도가 급상승하는 것을 방지하기 위해, 일반적으로 냉각 기술을 적용하고 있다. 예를 들면, 종래기술에서는 차가운 공기를 배터리 모듈의 하우징 내부로 주입하여, 수용된 다수의 이차전지를 냉각시키는 방식을 사용하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이러한 배터리 모듈에서는, 이차전지 마다 차가운 공기가 접촉되는 면적이 균일하지 못하여, 냉각 효과가 일부 이차전지에만 집중되고, 나머지 이차전지에는 냉각효과가 적어, 일부 이차전지가 과열되는 경우가 발생하기 쉬웠다. 즉, 열 불균형이 발생될 경우, 다수의 이차전지 중, 일부 이차전지가 고온 상태에 놓이면 열화가 발생되어, 일부 이차전지의 수명이 크게 줄 수 있어, 배터리 모듈 수명을 줄어드는데 주요한 요소가 될 수 있었다.
이에 따라, 배터리 모듈의 수명을 높이기 위해서는, 배터리 모듈의 사용 중에 다수의 이차전지 간의 열 균형(균일한 온도)을 유지하는 것이 중요했다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열 균형을 효율적으로 유지하여 작동 수명을 늘린 배터리 모듈을 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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
상단부 및 하단부 각각에 전극 단자가 형성되고, 수평 방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀;
상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하는 내부 공간이 형성되도록 상벽, 측벽, 및 하벽을 구비하고, 상기 상벽 및 하벽 중 어느 하나 이상은 냉매가 유통되도록 개구된 형태로 구성된 냉각구가 복수개 형성되며, 상기 복수의 냉각구는 적어도 둘 이상이 크기가 다르게 구성된 모듈 하우징; 및
상기 모듈 하우징 내부에 수용되고, 상기 복수의 원통형 전지셀 각각의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 내벽을 가진 삽입부가 구비되고, 상기 냉각구에 연통되도록 상기 냉각구와 연결되고 상기 냉매가 유통되도록 상하 방향으로 연장된 관형을 가진 복수의 냉각관이 구비된 셀 프레임을 포함한다.
또한, 상기 복수의 냉각구 중 적어도 둘 이상은, 중앙에 가까운 냉각구 일수록 외측에 위치한 냉각구 보다 직경이 크도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 냉각관은 상기 연통된 냉각구의 관경과 대응되는 크기를 가질 수 있다.
그리고, 상기 복수의 원통형 전지셀은 상기 냉매가 유동하도록 서로 이격될 수 있다.
나아가, 상기 셀 프레임은 상기 복수의 삽입부 및 상기 복수의 냉각관을 구비한 상부 케이스, 및 상기 상부 케이스의 하부에 결합되고 상기 복수의 삽입부 및 상기 복수의 냉각관을 구비한 하부 케이스를 구비할 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스의 상기 복수의 냉각관 및 상기 하부 케이스의 상기 복수의 냉각관은 서로 상하 방향으로 대응되도록 위치되어 있고,
상기 상부 케이스의 복수의 냉각관 및 상기 하부 케이스의 복수의 냉각관은 상하 방향으로 서로 이격될 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징의 상벽에 구비된 복수의 냉각구는 외부에서 내부로 상기 냉매가 유입되도록 구성되고,
상기 모듈 하우징의 하벽에 구비된 복수의 냉각구는 상기 모듈 하우징 내부로 유입된 냉매가 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 상부 케이스의 냉각관 중 적어도 일부에는 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 내측 방향으로 상기 냉매의 흐름 방향을 전환하도록 구성된 가이드 부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 가이드 부에는 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 내측 방향으로 돌출된 가이드 돌기가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 가이드 부는 상기 상부 케이스의 냉각관이 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 내측 방향으로 절곡된 절곡 구조를 가질 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징의 상벽에 구비된 복수의 냉각구는 상하 내측 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 모듈 하우징의 하벽에 구비된 복수의 냉각구는 상하 외측 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조가 구비될 수 있다.
또한, 상기 냉각관은 외측 단부가 상기 셀 프레임의 외측면으로부터 상하 방향 돌출된 형상을 가지고,
상기 셀 프레임에는 상기 전극 단자가 외부로 노출되도록 개구된 노출구가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 프레임의 상부 및 하부 각각에 탑재되고 상기 노출구와 연통되도록 개구된 접속구, 상기 복수의 원통형 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 접속구의 내측으로부터 돌출 연장된 접속 단자, 및 상기 냉각관의 단부가 삽입되도록 개구된 삽입홈이 구비된 적어도 하나 이상의 연결 플레이트를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 셀 프레임의 상면 및 하면 각각에는 외측 방향으로 돌출되고 수평 방향으로 선형 연장되며 일부가 상기 복수의 냉각관 사이를 연결하도록 구성된 격벽이 구비되고, 상기 격벽은 상기 연결 플레이트의 외주부와 수평 방향으로 대응되도록 위치될 수 있다.
나아가, 상기 연결 플레이트의 외측에 탑재되고 상기 냉각관이 삽입되도록 개구된 고정홈이 구비된 열전도성 패드; 및
상기 열전도성 패드 외측에 탑재되며 상기 냉각관이 삽입되도록 개구된 고정구가 구비된 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 디바이스는, 상기 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 모듈 하우징에 구비된 복수의 냉각구를 적어도 둘 이상이 크기가 다르게 구성함으로써, 냉각이 필요한 부위에 냉매의 유량을 증대 시킬 수 있어, 배터리 모듈 내부의 구역마다 온도 조절을 실시할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 특정 부분의 과열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 셀 프레임은 냉각구와 연통되도록 구성된 복수의 냉각관을 구비함으로써, 냉각구로 유입된 냉매의 열이 삽입부에 수용된 복수의 원통형의 전지셀로 효과적으로 전도될 수 있다. 이에, 본 발명은, 모듈 하우징 및 셀 프레임에 의해, 복수의 원통형 전지셀을 외부 충격으로부터 이중 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 외부로부터 공급된 냉매를 복수의 원통형 전지셀로 공급할 수 있어, 냉각 효율을 크게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명은, 모듈 하우징의 하벽에 구비된 복수의 냉각구 중 적어도 둘 이상은, 중앙에 가까운 냉각구 일수록 외측에 위치한 냉각구 보다 직경이 크도록 구성 시킴으로써, 모듈 하우징의 하벽에 유입되는 냉매의 유량 또는 모듈 하우징 내부로 유입된 냉매가 외부로 배출되는 유량을 모듈 하우징의 수평 방향의 중심에 가까울수록 크도록 할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 모듈 하우징의 상벽에 구비된 복수의 냉각구 중 적어도 둘 이상은, 중앙에 가까운 냉각구 일수록 외측에 위치한 냉각구 보다 직경이 크도록 구성 시킴으로써, 모듈 하우징의 상벽에 유입되는 냉매의 유량 또는 모듈 하우징 내부로 유입된 냉매가 외부로 배출되는 유량을 모듈 하우징의 수평 방향의 중심에 가까울수록 크도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 냉각관은 연통된 냉각구의 관경과 대응되는 크기를 가지도록 구성함으로써, 모듈 하우징의 냉각구를 통해 유입된 냉매가 냉각관을 따라 흐름의 방해없이 이동할 수 있어, 냉각 효율을 높일 수 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 복수의 원통형 전지셀은 냉매가 유동하도록 서로 이격되도록 배치함으로써, 본 발명은, 냉매가 이격 공간에서 원활이 유동할 수 있다. 이에 따라, 흐름이 정체된 냉매가 없어, 배터리 모듈의 냉각 효율이 높을 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 상부 케이스의 복수의 냉각관 및 하부 케이스의 복수의 냉각관이 상하 방향으로 서로 이격되도록 구성함으로써, 상부 케이스 및 하부 케이스 사이에 공동된(비어있는) 공간을 가질 수 있어, 이격된 공간을 통해 모듈 하우징의 내부에 좀더 냉각이 필요한 부분(예: 복수의 원통형 전지셀의 수평 방향의 중앙 부분)에 냉매가 집중되어 흐를 수 있도록 구성 시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 수명을 증가시키고, 고장률을 획기적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는, 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상하 방향으로 절단한 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 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 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 복수의 원통형 전지셀(100), 모듈 하우징(210), 및 셀 프레임(220)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(보이지 않음)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 원통형 전지셀(100)은 상기 전지캔(120)이 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(120)은 알루미늄 합금 또는 구리 합금을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 전지캔(120)의 상부 및 하부 각각에 2개의 전극 단자(111)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(120)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 양극 단자(111a)가 형성될 수 있고, 상기 전지캔(120)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 음극 단자(111b)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 전지캔(120)의 측부에는 전기적 절연 부재가 피복될 수 있다.
즉, 상기 전지캔(120)은 내부에 전극 조립체의 전극과 전기적으로 연결되어 있으므로, 의도하지 않은 도전성 물체가 상기 전지캔(120)에 접촉하여 전기 누설이 발생하지 않도록 상기 전지캔(120)의 측부를 둘러싸는 절연 필름(도시하지 않음) 또는 전기 절연성의 접착제가 피복될 수 있다.
또한, 전극 조립체(도시하지 않음)는, 양극 활물질이 코팅된 양극판을 구비한 양극과 음극 활물질이 코팅된 음극판을 구비한 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 양극 단자(111a)에 접속될 수 있다. 그리고, 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭이 부착되어 전지캔(120)의 하단의 음극 단자(111b)에 접속될 수 있다.
나아가, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은, 도 1의 F 방향으로 바라볼 때, 모듈 하우징(210) 내에서 상하 방향으로 세워진 형태로 수평 방향으로 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 모듈(200)에는 56개의 원통형 전지셀(100)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 56개의 원통형 전지셀(100)은, 상하 방향으로 세워진 형태로, 수평 방향으로 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
또한, 상기 복수의 전지셀(110)은 상기 모듈 하우징(210) 내부에 수용될 경우, 상하 방향으로 세워진 형태로 배치될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 모듈 하우징(210)은 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 수용하는 내부 공간이 형성되도록 상벽(211a), 측벽(213), 및 하벽(212a)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 측벽(213)은, 전측벽(213a), 후측벽(213b), 좌측벽(213c), 및 우측벽(213d)을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 상벽(211a)은 상기 측벽(213)의 상부에 탑재되어 결합될 수 있다. 상기 하벽(212a)은 상기 측벽(213)의 하부에 탑재되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(210)은 상부 하우징(211) 및 상기 상부 하우징(211)의 하부에 결합되는 하부 하우징(212)을 구비할 수 있다. 상기 상부 하우징(211) 및 상기 하부 하우징(212)은 서로 볼트 결합될 수 있다. 상기 모듈 하우징(210)은, 내부에 상기 셀 프레임(220)을 수용하도록 구성될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 저면도이다.
도 2와 함께 도 3을 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)은 상기 상벽(211a) 및 하벽(212a) 중 어느 하나 이상은 냉매(K1)가 유통되도록 개구된 형태로 구성된 냉각구(211h)가 복수개 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상벽(211a)에는 상하 방향으로 천공된 30개의 냉각구(211h)가 구비될 수 있다. 상기 하벽(212a)에는 상하 방향으로 천공된 30개의 냉각구(212h)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 냉매(K1)가 외부에서 상기 모듈 하우징(210) 내부로 연속적으로 공급되는 동시에 승온된 냉매(K1)를 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 상기 냉매(K1)를 공급하거나 배출하기 위해 펌프를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 냉매(K1)는, 공기, 질소, 이산화탄소, 물, 프레온계 냉매, 암모니아, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 나프탈렌, 유황 또는 수은 등일 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(210)의 상기 복수의 냉각구(211h)는 적어도 둘 이상이 크기가 다르게 구성될 수 있다. 도 1의 F 방향으로 바라볼 경우, 복수의 냉각구(211h)는 일정 간격으로 전후 좌우 방향으로 이격되어 행과 열로 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 냉각구(211h)는 행 방향으로 배열된 2 이상의 냉각구(211h)의 크기가 서로 다르게 구성될 수 있다. 상기 복수의 냉각구(211h)는 열 방향으로 배열된 2 이상의 냉각구(211h)의 크기가 서로 다르게 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 모듈 하우징(210)에 구비된 상기 복수의 냉각구(211h)를 적어도 둘 이상이 크기가 다르게 구성함으로써, 냉각이 필요한 부위에 냉매(K1)의 유량을 증대 시킬 수 있어, 배터리 모듈(200) 내부의 구역마다 온도 조절을 실시할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 특정 부분의 과열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 셀 프레임(220)은, 상기 모듈 하우징(210) 내부에 수용되도록 구성될 수 있다.
상기 셀 프레임(220)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 각각의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 내벽을 가진 삽입부(225)가 구비할 수 있다. 상기 삽입부(225)는 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면을 감싸도록 중공(H4)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 삽입부(225)는 전극 단자를 제외한 나머지 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상단부 및 하단부를 외면을 감싸도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 셀 프레임(220)은 상기 복수의 냉각구(211h)와 연통되도록 구성된 복수의 냉각관(221h)이 구비될 수 있다. 상기 냉각관(221h)은 상기 냉각구(211h)와 연결되고 상기 냉매(K1)가 유통되도록 내부가 비어 있고 상하 방향으로 연장된 관형을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 셀 프레임(220)은 상기 냉각구(211h)와 연통되도록 구성된 복수의 냉각관(221h)을 구비함으로써, 상기 냉각구(211h)로 유입된 냉매(K1)의 열이 상기 삽입부(225)에 수용된 상기 복수의 원통형의 전지셀(100)로 효과적으로 전도될 수 있다. 이에, 본 발명은, 상기 모듈 하우징(210) 및 상기 셀 프레임(220)에 의해, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 외부 충격으로부터 이중 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 외부로부터 공급된 냉매(K1)를 상기 복수의 원통형 전지셀(100)로 공급할 수 있어, 냉각 효율을 크게 높일 수 있다.
다시, 도 3을 참고하면, 상기 모듈 하우징(210)의 하부 하우징(212)의 하벽(212a)에 구비된 상기 복수의 냉각구(212h) 중 적어도 둘 이상은, 중앙에 가까운 냉각구(212h) 일수록 외측에 위치한 냉각구(212h) 보다 직경이 크도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 구비된 6행 5열로 배열된 30개의 냉각구(212h)는 전후 좌우 방향으로 배열될 수 있다. 이중, 중앙에 위치한 3행 3열, 및 4행 3열의 냉각구(212h1)가 가장 크고, 2행 3열, 3행 2열, 3행 4열, 4행 2열, 4행 4열, 5행 3열의 냉각구(212h2)가 2번째로 크며, 2행 2열, 2행 4열, 3행 1열, 3행 5열, 4행 1열, 4행 5열, 5행 2열, 5행 4열의 냉각구(212h3)가 3번째로 크고, 1행 2열, 1행 3열, 1행 4열, 2행 1열, 2행 5열, 5행 1열, 5행 5열, 6행 2열, 6행 3열, 6행 4열의 냉각구가 4번째로 크며, 1행 1열, 1행 5열, 6행 1열, 6행 5열의 냉각구(212h4)가 5번째로 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 구비된 상기 복수의 냉각구(212h) 중 적어도 둘 이상은, 중앙에 가까운 냉각구(212h) 일수록 외측에 위치한 냉각구(212h) 보다 직경이 크도록 구성 시킴으로써, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 유입되는 냉매(K1)의 유량 또는 모듈 하우징(210) 내부로 유입된 냉매(K1)가 외부로 배출되는 유량을 모듈 하우징(210)의 수평 방향의 중심에 가까울수록 크도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 수평 방향의 중심 부위에 냉각 효율을 보다 높일 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(100)의 중심 부분의 열축적에 대한 원통형 전지셀(100)의 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서 수평 방향이란, 상기 모듈 하우징(210)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이라고도 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2와 함께 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모듈 하우징의 상부 하우징(211A)의 상벽(211a)은, 구비된 상기 복수의 냉각구(211h) 중, 중앙에 가까운 냉각구(211h) 적어도 둘 이상이 외측에 위치한 냉각구(211h) 보다 직경이 크도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(210)의 상벽(211a)에 구비된 6행 5열로 배열된 30개의 냉각구(211h)는 전후 좌우 방향으로 배열될 수 있다. 이중, 중앙에 위치한 3행 3열, 및 4행 3열의 냉각구(211h1)가 가장 크고, 2행 3열, 3행 2열, 3행 4열, 4행 2열, 4행 4열, 5행 3열의 냉각구(211h2)가 2번 째로 크며, 2행 2열, 2행 4열, 3행 1열, 3행 5열, 4행 1열, 4행 5열, 5행 2열, 5행 4열의 냉각구(211h3)가 3번째로 크고, 1행 2열, 1행 3열, 1행 4열, 2행 1열, 2행 5열, 5행 1열, 5행 5열, 6행 2열, 6행 3열, 6행 4열의 냉각구(211h)가 4번째로 크며, 1행 1열, 1행 5열, 6행 1열, 6행 5열의 냉각구(211h4)가 5번째로 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 상부 하우징(211A)의 상벽(211a)에 구비된 상기 복수의 냉각구(211h) 중 적어도 둘 이상은, 중앙에 가까운 냉각구(211h) 일수록 외측에 위치한 냉각구(211h) 보다 직경이 크도록 구성 시킴으로써, 상기 모듈 하우징(210)의 상벽(211a)에 유입되는 냉매(K1)의 유량 또는 모듈 하우징(210) 내부로 유입된 냉매(K1)가 외부로 배출되는 유량을 모듈 하우징(210)의 수평 방향의 중심에 가까울수록 크도록 할 수 있다.
즉, 상기 배터리 모듈(200)의 수평 방향의 중심 부위에 냉각 효율을 보다 높일 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(100)의 중심 부분의 열축적에 대한 원통형 전지셀(100)의 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 5는, 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2와 함께 도 5를 참조하면, 상기 냉각관(221h)은 상기 연통된 냉각구(211h)의 관경과 대응되는 크기를 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수평 방향의 중심을 기준으로 최 외측에 위치한 냉각관(221h)은 상기 연통된 냉각구(211h)의 관경과 대응되는 크기를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 셀 프레임(220)은, 상기 복수의 냉각구(211h)는 적어도 둘 이상이 크기가 다르게 구성될 경우, 상기 냉각관(221h)은 상기 연통된 냉각구(211h)의 관경에 따라 크기를 설정되므로, 상기 복수의 냉각관(221h)은 적어도 둘 이상이 크기가 서로 다르게 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 셀 프레임(220)에는 6행 5열로 배열된 30개의 냉각관(221h)이 구비될 수 있다. 이중, 중앙에 위치한 3행 3열, 및 4행 3열의 냉각관(221h)이 가장 크고, 2행 3열, 3행 2열, 3행 4열, 4행 2열, 4행 4열, 5행 3열의 냉각관(221h)이 2번째로 크며, 2행 2열, 2행 4열, 3행 1열, 3행 5열, 4행 1열, 4행 5열, 5행 2열, 5행 4열의 냉각관(221h)이 3번째로 크고, 1행 2열, 1행 3열, 1행 4열, 2행 1열, 2행 5열, 5행 1열, 5행 5열, 6행 2열, 6행 3열, 6행 4열이 4번째로 크며, 1행 1열, 1행 5열, 6행 1열, 6행 5열이 5번째로 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은 구비된 냉각관(221h)을 상기 연통된 냉각구(211h)의 관경과 대응되는 크기를 가지도록 구성함으로써, 상기 모듈 하우징(210)의 냉각구(211h)를 통해 유입된 냉매(K1)가 상기 냉각관(221h)을 따라 흐름의 방해없이 이동할 수 있어, 냉각 효율을 높일 수 있다.
더불어, 본 발명은, 상기 복수의 냉각관(221h)을 적어도 둘 이상이 크기가 서로 다르게 구성함으로써, 상기 복수의 냉각관(221h) 마다 흐르는 냉매(K1) 유량을 다르게 설정할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200) 내부 중, 냉각이 더 필요한 부분에 냉매(K1)를 집중시킬 수 있어, 배터리 모듈(200)의 수명을 늘리고, 고장이 발생될 확률을 크게 줄일 수 있다.
그리고, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 상기 냉매(K1)가 유동하도록 서로 이격될 수 있다. 그리고 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 이격된 공간에는 상기 냉각관(221h)이 위치할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 소정의 거리로 이격되도록 배열될 수 있다. 이러한 이격 공간(S1)을 통해 상기 냉매(K1)구로부터 유입된 냉매(K1)가 상기 이격 공간(S1)을 따라 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 이격 공간(S1)은 상기 냉각관들(221h, 222h)과 연통될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)은 상기 냉매(K1)가 유동하도록 서로 이격 되도록 배치함으로써, 본 발명은, 냉매(K1)가 이격 공간(S1)에서 원활이 유동할 수 있다. 이에 따라, 흐름이 정체된 냉매(K1)가 없어, 배터리 모듈(200)의 냉각 효율이 높을 수 있다.
한편, 다시 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 셀 프레임(220)은 하부 케이스(222) 및 상부 케이스(221)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 케이스(222)는 상기 상부 케이스(221) 하부에 결합될 수 있다. 다시 말해, 상기 하부 케이스(222)의 상단면의 적어도 일부는 상기 상부 케이스(221)의 하단면과 연결될 수 있다. 이때, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(222)는 서로 볼트 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 케이스(222)의 상단면 중, 외주면에 해당되는 부분이 상기 상부 케이스(221)의 하단면 중, 대응되는 외주면과 접촉되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스(221)의 상기 복수의 냉각관(221h) 및 상기 하부 케이스(222)의 상기 복수의 냉각관(222h)은 서로 상하 방향으로 대응되도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 모듈 하우징(210)의 냉각구(211h)로 유입된 냉매(K1)가 상기 상부 케이스(221)의 냉각관(221h)을 따라 하부 방향으로 흐르고, 다시 상기 하부 케이스(222)의 냉각관(222h)으로 냉매(K1)가 유입되어 하부 방향으로 흐른 뒤, 상기 냉매(K1)가 외부로 배출될 수 있다. 또한, 상기 냉각관(221h)은, 원통형 전지셀(100)이 삽입되는 복수의 삽입부(225) 사이에 위치될 수 있다.
더욱이, 상기 상부 케이스(221)의 복수의 냉각관(221h) 및 상기 하부 케이스(222)의 복수의 냉각관(222h)은 상하 방향으로 서로 이격되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(222)는 일부분이 개방되어 공동된(비어있는) 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 케이스(221)의 상기 하부 케이스(222)와 접하고 있는 외주부를 제외한 나머지 하단면가 상부 방향으로 내입된 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(222)의 상기 상부 케이스(221)와 접하고 있는 외주부를 제외한 나머지 상단면이 하부 방향으로 내입된 형상을 가질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(221)의 30개의 냉각관(221h) 및 상기 하부 케이스(222)의 30개의 냉각관(222h)은 상하 방향으로 서로 소정 거리로 이격되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(222) 각각은 단차 구조를 가질 수 있다. 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(222)에 의해 형성된 공동된(비어있는) 공간은 상기 셀 프레임(220)의 냉각관(221h)을 통해 유입된 냉매(K1)가 상기 공동된(비어있는) 공간에서 자유롭게 여러 방향으로 분산이 이동될 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 상부 케이스(221)의 복수의 냉각관(221h) 및 상기 하부 케이스(222)의 복수의 냉각관(222h)이 상하 방향으로 서로 이격되도록 구성함으로써, 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(222) 사이에 공동된(비어있는) 공간을 가질 수 있다. 이러한 이격된 공간을 통해 상기 모듈 하우징(210)의 내부에 좀더 냉각이 필요한 부분(예: 복수의 원통형 전지셀의 수평 방향의 중앙 부분)에 냉매(K1)가 집중되어 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 수명을 증가시키고, 고장률을 획기적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.
나아가, 상기 모듈 하우징(210)의 상벽(211a)에 구비된 복수의 냉각구(211h)는 냉매(K1)를 주입시킬 수 있는 외부 장치에 의해 상기 모듈 하우징(210)의 외부에서 내부로 상기 냉매(K1)가 유입되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 구비된 복수의 냉각구(212h)는 냉매(K1)를 흡입 시킬 수 있는 외부 장치에 의해 상기 모듈 하우징(210) 내부로 유입된 냉매(K1)가 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 냉매(K1)를 주입시킬 수 있는 외부 장치를 경우와 비교하여, 외부 장치에 구비된 펌프나 모터 등의 작동열이 냉매(K1)를 가온 시키는 영향을 보다 근본적으로 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 구비된 복수의 냉각구(212h)는 냉매(K1)를 흡입 시킬 수 있는 외부 장치에 의해 상기 모듈 하우징(210) 내부로 유입된 냉매(K1)가 외부로 배출되도록 구성 시킬 경우, 냉매(K1)가 외부 장치에 의해 가온 되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)을 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있는 이점이 있다.
다시 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 프레임(220)은, 외부에서 주입된 냉매(K1)가 상기 상부 케이스(221)에 구비된 냉각관(221h)을 따라 이동하도록 구성 시킬 경우, 상기 상부 케이스(221)의 냉각관(221h) 중 적어도 일부에 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 내측 방향으로 상기 냉매(K1)의 흐름 방향을 전환하도록 구성된 가이드 부가 구비될 수 있다.
예를 들면, 상기 가이드 부에는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 내측 방향으로 돌출된 가이드 돌기(227p)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(221)에 구비된 복수의 냉각관(221h) 중, 수평 방향의 중심을 기준으로 상대적으로 외측에 위치한 냉각관(221h)에는 가이드 돌기(227p)가 형성될 수 있다.
상기 가이드 돌기(227p)는 상기 상부 케이스(221)의 냉각관(221h)으로 유입된 냉매(K1)가 상기 냉각관(221h)을 빠져나갈 때, 상기 이격 공간(S1)을 통해 상시 복수의 원통형 전지셀(100)의 중심부로 이동되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 냉각관(221h)에 구비된 가이드 돌기(227p)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 중심부를 향하도록 돌출된 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상기 복수의 가이드 돌기(227p)는 서로 돌출된 정도나 돌출된 각도가 서로 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 냉각관(221h) 중, 수평 방향의 중심부를 기준으로 외측에 위치한 가이드 돌기(227p)일수록 돌출된 정도나 돌출된 각도가 더 클 수 있다. 반대로, 수평 방향의 중심부에 가까운 냉각관(221h)에 구비된 가이드 돌기(227p)는 외측에 위치한 가이드 돌기(227p)에 비해 돌출된 정도나 돌출된 각도가 작을 수 있다. 나아가, 상기 상부 케이스(221)에 구비된 복수의 냉각관(221h) 중, 수평 방향의 중심에 위치한 냉각관(221h)에는 가이드 돌기(227p)를 형성시키지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 가이드 부에 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 내측 방향으로 돌출된 가이드 돌기(227p)를 구비 시킴으로써, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 중심부에 냉매(K1)가 집중되어 흐를 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(100)의 열 불균형으로 인해 일부 전지셀에서 열화가 발생되는 것을 방지할 수 있어, 배터리 모듈(200)의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 상하 방향으로 절단한 모습을 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 다른 배터리 모듈(200A)의 가이드 부는 상기 상부 케이스(221)의 냉각관(221h)이 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 내측 방향으로 절곡된 형태의 절곡 구조(227k)를 구비할 수 있다. 즉, 본 발명은, 냉각관(221h)의 일부분을 절곡된 형태의 절곡 구조(227k)를 구비함으로써, 상기 냉각관(221h)을 통해 상기 이격 공간(S1)으로 배출되는 냉매(K1)가 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 방향의 중심을 향해 이동하도록 가이드 할 수 있다.
더불어, 상기 상부 케이스(221)의 복수의 냉각관(221h) 중, 수평 방향의 중심부를 기준으로 외측에 위치한 가이드 부일수록 상기 냉각관(221h)의 절곡된 각도가 더 클 수 있다. 반대로, 수평 방향의 중심부에 가까운 냉각관(221h)의 절곡된 정도는 외측에 위치한 가이드 부에 비해 절곡된 각도가 작을 수 있다. 더욱이, 상기 상부 케이스(221)에 구비된 복수의 냉각관(221h) 중, 수평 방향의 중심에 위치한 냉각관(221h)에는 절곡된 형태의 가이드 부를 형성시키지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 상부 케이스(221)의 냉각관(221h)이 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 수평 내측 방향으로 절곡된 형태의 가이드 부를 구비함으로써, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 중심부에 냉매(K1)가 집중되어 흐를 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 복수의 원통형 전지셀(100)의 열 불균형으로 인해 일부 전지셀에서 열화가 발생되는 것을 방지할 수 있어, 배터리 모듈(200)의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있다.
다시, 도 5를 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)의 상벽(211a)에 구비된 복수의 냉각구(211h)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 위치한 상하 내측 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조(T1)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 모듈 하우징(210)의 상벽(211a)에 구비된 30개의 냉각구(211h) 각각에는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 위치한 하부 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조(T1)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 모듈 하우징(210)의 상벽(211a)에는 외부 장치에 의해 냉매(K1)가 주입되도록 구성할 경우, 냉매(K1)가 상기 모듈 하우징(210) 내부로 보다 빠른 유속으로 많은 양이 유입될 수 있도록 상기 복수의 냉각구(211h)에 테이퍼 구조(T1)를 형성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(210)의 상벽(211a)에 구비된 복수의 냉각구(211h)는 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 위치한 상하 내측 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조(T1)가 구비됨으로 써, 상기 모듈 하우징(210) 내부로 유입되는 냉매(K1)의 유속 및 유량을 높일 수 있어, 배터리 모듈(200)의 냉각 효율을 보다 높일 수 있다.
다시, 도 5를 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 구비된 복수의 상하 외측 방향(외부 방향)으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조(T2)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 구비된 30개의 냉각구(211h) 각각에는 냉매(K1)가 배출되는 하부 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조(T2)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에는 모듈 하우징(210) 내부에서 가온 된 냉매(K1)가 상기 모듈 하우징(210) 외부로 보다 빠른 유속으로 많은 양으로 배출될 수 있도록 상기 복수의 냉각구(212h)에 테이퍼 구조(T2)를 형성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(210)의 하벽(212a)에 구비된 복수의 냉각구(212h)는 상하 외측 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조(T2)가 구비됨으로 써, 상기 모듈 하우징(210) 외부로 배출되는 냉매(K1)의 유속 및 유량을 높일 수 있어, 배터리 모듈(200)의 냉각 효율을 보다 높일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
다시 도 2와 함께 도 7을 참조하면, 상기 셀 프레임(220)에 구비된 상기 냉각관(221h)은 외측 단부가 상기 셀 프레임(220)의 외측면으로부터 상하 방향 돌출된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 케이스(221)에 구비된 냉각관(221h)은 상기 냉각관(221h) 주변의 외측면 보다 상부 방향에 돌출된 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(222)에 구비된 냉각관(222h)은 상기 냉각관(222h) 주변의 외측면 보다 하부 방향에 돌출된 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 셀 프레임(220)에는 상기 전극 단자(도 2, 111)가 외부로 노출되도록 개구된 노출구(H1)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 셀 프레임(220)의 42개의 삽입부(225)에는 42개의 복수의 원통형 전지셀(100)이 삽입 수용될 수 있다. 그리고, 상기 42개의 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자가 상기 셀 프레임(220)의 노출구(H1)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 상기 상부 케이스(221) 및 상기 하부 케이스(222) 각각에는 42개의 노출구(H1)가 구비될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 상기 셀 프레임(220)의 상부 및 하부 각각에 탑재되는 복수의 연결 플레이트(230)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 연결 플레이트(230) 각각은 상기 노출구(H1)와 연통되도록 개구된 접속구(H2), 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 접속구(H2)의 내측으로부터 돌출 연장된 접속 단자(232), 및 상기 냉각관(221h)의 단부가 삽입되도록 개구된 삽입홈(H3)이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 연결 플레이트(230)는 전기 전도성 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 전도성 소재는, 구리, 니켈, 알루미늄, 금, 은 등이 주재료로 구성된 금속 합금일 수 있다.
예를 들면, 상기 상부 케이스(221)에는 30개의 냉각관(221h)이 나머지 상면의 보다 상부 방향으로 더 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 상부 케이스(221)의 상면에 탑재되는 연결 플레이트(230)에는 상기 30개의 냉각관(221h)의 단부가 삽입되도록 개구된 30개의 삽입홈(H3)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스(222)에는 나머지 하면보다 하부 방향으로 더 돌출되도록 형성된 30개의 냉각관(보이지 않음)이 구비될 수 있다. 상기 하부 케이스(222)의 하면에 탑재되는 연결 플레이트(230)에는 상기 30개의 냉각관(보이지 않음)의 단부가 삽입되도록 개구된 30개의 삽입홈(H3)이 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은 상기 냉각관(221h)의 단부가 삽입되도록 개구된 삽입홈(H3)이 구비된 적어도 하나 이상의 연결 플레이트(230)를 더 포함함으로써, 상기 전극 단자와 전기적으로 연결된 연결 플레이트(230)는 전기 저항에 따른 발열이 심할 수 있으므로, 상기 연결 플레이트(230)의 삽입홈(H3)에 상기 냉각관(221h)의 단부가 삽입될 경우, 연결 플레이트(230)의 열을 상기 냉매(K1)가 흐르는 상기 냉각관(221h)을 통해 효과적으로 냉각 시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 적어도 하나 이상의 연결 플레이트(230)를 상기 셀 프레임(220) 상에 탑재 고정 시키기 쉬워 제조 효율을 높일 수 있다. 나아가, 본 발명은, 접속 단자(232)와 전극 단자(도 2, 111) 간의 용접 작업시, 상기 냉각관(221h)이 삽입되는 삽입홈(H3)을 통해, 상기 연결 플레이트(230)의 유동을 효과적으로 방지할 수 있어, 용접 작업의 효율을 크게 높일 수 있다.
다시 도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 셀 프레임(220)의 상면 및 하면 각각에는 격벽(P1)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 격벽(P1)은 외측 방향으로 돌출되고 수평 방향으로 선형 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 격벽(P1)은 일부가 상기 복수의 냉각관(221h) 사이를 연결하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 셀 프레임(220)의 상면에는 전후 방향 및 좌우 방향으로 선형 연장된 형태의 격벽(P1)이 구비될 수 있다. 상기 격벽(P1)은 상기 셀 프레임(220)의 상면의 외주부를 따라 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 격벽(P1)은 복수의 냉각관(221h) 사이에 위치될 수 있다.
그리고, 상기 셀 프레임(220)의 상면 및 하면 각각에 격벽(P1)에 의해 구획된 공간에는 연결 플레이트(230)이 탑재될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(221) 상면은 상기 격벽(P1)에 의해 구획된 7개의 구역으로 나눠질 수 있다. 상기 7개의 구역 각각에는 7개의 연결 플레이트(230)가 탑재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 셀 프레임(220)의 상면 및 하면 각각에는 외측 방향으로 돌출되고 수평 방향으로 선형 연장되며 일부가 상기 복수의 냉각관(221h) 사이를 연결하도록 구성된 격벽(P1)이 구비되므로 써, 둘 이상의 연결 플레이트(230)가 상기 셀 프레임(220)의 상면 또는 하면에 탑재될 경우, 상기 둘 이상의 연결 플레이트(230) 간의 단락이 발생하지 않도록 둘 이상의 연결 플레이트(230) 사이를 전기적으로 절연 시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 모듈(200)의 안전성 및 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 상기 셀 프레임(220)의 상면 및 하면 각각의 외주에는 격벽(P1)이 구비될 수 있다. 그리고, 외주에 형성된 격벽(P1)의 일부는 수평 방향으로 천공된 개구를 가질 수 있다. 이러한 개구를 통해, 상기 연결 플레이트(230)의 일부분이 외부로 돌출될 수 있다. 또한, 상기 외주에 구비된 격벽(P1)은 상기 연결 플레이트(230)가 외부로 이탈되거나, 외부로부터 전도성 물질이 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 2 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은, 열전도성 패드(240) 및 히트 싱크(250)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열전도성 패드(240)는 열전도성 높은 소재를 구비할 수 있다. 또한, 상기 열전도성 패드(240)는 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 열전도성 패드(240)는 열전도성이 높은 고분자 수지 또는 실리콘계 수지가 고화된 형태일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 고분자 수지는, 폴리 실록산 수지, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 또는 에폭시 계 수지일 수 있다. 또는, 상기 열전도성 패드(240)는, 부가된 접착 물질이 고화된 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 접착 물질은, 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 또는 고무계 등의 물질일 수 있다.
상기 열전도성 패드(240)는 상기 연결 플레이트(230)의 외측에 탑재되고 상기 냉각관(221h)이 삽입되도록 개구된 고정홈(H5)이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 케이스(221)의 상부에 탑재되는 열전도성 패드(240)는, 상기 30개의 냉각관(221h)의 단부가 삽입되도록 개구된 30개의 고정홈(H5)이 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 희면, 본 발명의 열전도성 패드(240)에 상기 냉각관(221h)이 삽입되도록 개구된 고정홈(H5)을 구비 시킴으로써, 상기 열전도성 패드(240)를 상기 셀 프레임(220) 상에 탑재 고정 시키기 쉬워 제조 효율을 높일 수 있다. 상기 열전도성 패드(240)는 전기 저항에 따라 발열이 심한 연결 플레이트(230)의 열을 효과적으로 흡수할 수 있어, 배터리 모듈(200)의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
상기 히트 싱크(250)는 상기 열전도성 패드(240) 외측에 탑재되며 상기 냉각관(221h)이 삽입되도록 개구된 고정구(H6)가 구비될 수 있다. 여기서, 히트 싱크(250)는 상기 모듈 하우징(210) 및 상기 열전도성 패드(240) 사이에 위치되도록 구성될 수 있다. 상기 히트 싱크(250)는 열전도성이 우수한 소재를 구비한 냉각 플레이트일 수 있다. 상기 열전성이 우수한 소재는, 구리 또는 알루미늄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(200) 이외에, 이러한 배터리 모듈(200)을 수납하기 위한 팩 케이스, 배터리 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 전자 디바이스(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩을 내부에 수용하는 케이스(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 자동차(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 자동차는, 예를 들면, 상기 배터리 팩을 전원으로 하는 전기 모터(도시하지 않음)를 구비한 전기 자동차일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
200: 배터리 모듈 100: 원통형 전지셀
210: 모듈 하우징 211, 212: 상부 하우징, 하부 하우징
220: 셀 프레임
211h, 212h: 냉각구 221h, 222h: 냉각관
221: 삽입부
221, 222: 상부 케이스, 하부 케이스
K1: 냉매
227p: 가이드 돌기 227k: 절곡 구조
T1, T2: 테이퍼 구조 230: 연결 플레이트
H1, H2, H3: 노출구, 접속구, 삽입홈
232: 접속 단자 P1: 격벽
240: 열전도성 패드 250: 히트 싱크
본 발명은 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 배터리 모듈, 및 배터리 팩을 포함하는 전자 디바이스 산업에 이용 가능하다.

Claims (16)

  1. 상단부 및 하단부 각각에 전극 단자가 형성되고, 수평 방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀;
    상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하는 내부 공간이 형성되도록 상벽, 측벽, 및 하벽을 구비하고, 상기 상벽 및 하벽 중 어느 하나 이상은 냉매가 유통되도록 개구된 형태로 구성된 냉각구가 복수개 형성되며, 상기 복수의 냉각구는 적어도 둘 이상이 크기가 다르게 구성된 모듈 하우징; 및
    상기 모듈 하우징 내부에 수용되고, 상기 복수의 원통형 전지셀 각각의 외면의 적어도 일부를 감싸도록 내벽을 가진 복수의 삽입부가 구비되고, 상기 냉각구에 연통되도록 상기 냉각구와 연결되고 상기 냉매가 유통되도록 상하 방향으로 연장된 관형을 가진 복수의 냉각관이 구비된 셀 프레임
    을 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각구 중 적어도 둘 이상은, 중앙에 가까운 냉각구 일수록 외측에 위치한 냉각구 보다 직경이 크도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각관은 상기 연통된 냉각구의 관경과 대응되는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 원통형 전지셀은 상기 냉매가 유동하도록 서로 이격된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셀 프레임은 상기 복수의 삽입부 및 상기 복수의 냉각관을 구비한 상부 케이스, 및 상기 상부 케이스의 하부에 결합되고 상기 복수의 삽입부 및 상기 복수의 냉각관을 구비한 하부 케이스를 구비하고,
    상기 상부 케이스의 상기 복수의 냉각관 및 상기 하부 케이스의 상기 복수의 냉각관은 서로 상하 방향으로 대응되도록 위치되어 있고,
    상기 상부 케이스의 복수의 냉각관 및 상기 하부 케이스의 복수의 냉각관은 상하 방향으로 서로 이격된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 상벽에 구비된 복수의 냉각구는 외부에서 내부로 상기 냉매가 유입되도록 구성되고,
    상기 모듈 하우징의 하벽에 구비된 복수의 냉각구는 상기 모듈 하우징 내부로 유입된 냉매가 외부로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부 케이스의 냉각관 중 적어도 일부에는 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 내측 방향으로 상기 냉매의 흐름 방향을 전환하도록 구성된 가이드 부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 부에는 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 내측 방향으로 돌출된 가이드 돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 부는 상기 상부 케이스의 냉각관이 상기 복수의 원통형 전지셀의 수평 내측 방향으로 절곡된 절곡 구조를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 상벽에 구비된 복수의 냉각구는 상하 내측 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 하벽에 구비된 복수의 냉각구는 상하 외측 방향으로 내경이 점진적으로 작아지도록 구성된 테이퍼 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 냉각관은 외측 단부가 상기 셀 프레임의 외측면으로부터 상하 방향 돌출된 형상을 가지고,
    상기 셀 프레임에는 상기 전극 단자가 외부로 노출되도록 개구된 노출구가 형성되며,
    상기 배터리 모듈은, 상기 셀 프레임의 상부 및 하부 각각에 탑재되고 상기 노출구와 연통되도록 개구된 접속구, 상기 복수의 원통형 전지셀을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 접속구의 내측으로부터 돌출 연장된 접속 단자, 및 상기 냉각관의 단부가 삽입되도록 개구된 삽입홈이 구비된 적어도 하나 이상의 연결 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 셀 프레임의 상면 및 하면 각각에는 외측 방향으로 돌출되고 수평 방향으로 선형 연장되며 일부가 상기 복수의 냉각관 사이를 연결하도록 구성된 격벽이 구비되고,
    상기 격벽은 상기 연결 플레이트의 외주부와 수평 방향으로 대응되도록 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 연결 플레이트의 외측에 탑재되고 상기 냉각관이 삽입되도록 개구된 고정홈이 구비된 열전도성 패드; 및
    상기 열전도성 패드 외측에 탑재되며 상기 냉각관이 삽입되도록 개구된 고정구가 구비된 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  15. 제1항 내지 제14항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
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