WO2022035123A1 - 절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

Info

Publication number
WO2022035123A1
WO2022035123A1 PCT/KR2021/010297 KR2021010297W WO2022035123A1 WO 2022035123 A1 WO2022035123 A1 WO 2022035123A1 KR 2021010297 W KR2021010297 W KR 2021010297W WO 2022035123 A1 WO2022035123 A1 WO 2022035123A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
terminal
battery
battery module
bus bar
spacer
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/010297
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
주은아
윤현기
타넨베르거귄터
얀케얀
하라스츠토지우베
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
르노 에스.아.에스.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020200158074A external-priority patent/KR20220021364A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션, 르노 에스.아.에스. filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to AU2021324445A priority Critical patent/AU2021324445A1/en
Priority to US18/021,101 priority patent/US20230299387A1/en
Priority to JP2023509579A priority patent/JP2023538291A/ja
Priority to EP21856129.8A priority patent/EP4191752A4/en
Publication of WO2022035123A1 publication Critical patent/WO2022035123A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6553—Terminals or leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module having a cooling structure using an insulating coolant, and a battery pack and a vehicle including the same, and more particularly, to an insulating coolant flowing into a module housing to cool the battery cell, the electrode of the battery cell
  • a battery module having a structure that realizes efficient cooling by directly contacting components such as leads and busbars and enables efficient flow of an insulating coolant through a flow path between adjacent battery cells, and a battery pack and automobile including the same is about
  • the cooling performance is limited because the coolant does not directly contact the battery cell but indirectly contacts it through the module housing accommodating the battery cell.
  • a cooling device such as a separate heat sink must be provided on the outside of the module housing to form a flow path for cooling, the overall volume of the battery module is inevitably increased, resulting in a loss in terms of energy density.
  • the external terminals located outside the sealing plate and the inside of the sealing plate For electrical connection between positioned internal terminals, a portion of the sealing plate has no choice but to have a structure through which it is penetrated. Therefore, there is a risk that the insulating cooling liquid inside the module housing may leak through the portion through which the sealing plate penetrates, and the development of a sealing structure capable of effectively preventing such leakage at the portion through which the sealing plate is penetrated is required.
  • the present invention has been devised in consideration of the above problems, and has a structure in which an insulating coolant flows into the battery module and directly contacts the battery cells and electrical connection parts to realize efficient cooling, and also
  • An object of the present invention is to provide a battery module having a structure in which a cooling liquid introduced therein can flow smoothly.
  • a battery module for solving the above-described problems includes a cell stack assembly including a plurality of battery cells and a flow path spacer interposed between adjacent battery cells, and a longitudinal direction of the cell stack assembly a sub-module including a front bus bar frame assembly coupled to the side and a rear bus bar frame assembly coupled to the other side in the longitudinal direction of the cell stack assembly; a module housing accommodating the sub-module; a front sealing plate covering an opening at one side in the longitudinal direction of the module housing and having an inlet for introducing an insulating coolant; and a rear sealing plate covering the other opening in the longitudinal direction of the module housing and having an outlet for discharging the insulating coolant.
  • the flow path spacer may include a cooling fluid flow path through which the insulating coolant supplied from the outside to the inside of the battery module flows.
  • the coolant flow path may be formed to pass through the flow path spacer, and may extend in a longitudinal direction of the flow path spacer.
  • the insulating coolant flowing through the flow path spacer may indirectly contact the body of the battery cell.
  • the front busbar frame assembly includes: a busbar frame; and a plurality of bus bars fixed on the bus bar frame and coupled to electrode leads of the battery cells. may include
  • the bus bar frame may include a coolant hole.
  • the battery module may include: a pair of terminal assemblies including an external terminal positioned outside the front sealing plate and a stud passing through the front sealing plate to electrically connect the external terminal and the battery cell; may further include.
  • the front bus bar frame assembly may further include a pair of internal terminals fixed on the bus bar frame and connected to an electrode lead of a battery cell located at an outermost position among the battery cells provided in the cell stack assembly. there is.
  • the stud may be fixed to the inner terminal.
  • the terminal assembly may further include a terminal spacer inserted into a terminal hole formed in the front sealing plate.
  • the stud may pass through the terminal spacer.
  • the terminal assembly may further include a fastening nut that is fastened to the stud passing through the terminal spacer and the external terminal so that the external terminal is closely fixed to the terminal spacer.
  • the terminal assembly may further include a first O-ring that covers an outer circumferential surface of the terminal spacer and is interposed between an inner surface of the front sealing plate and the inner terminal.
  • the stud may be press-fitted through the inner terminal.
  • the terminal assembly may further include a second O-ring positioned around the stud and interposed between the inner terminal and the bus bar frame.
  • a battery pack and a vehicle according to an embodiment of the present invention include the battery module according to an embodiment of the present invention as described above.
  • the insulating coolant flows into the battery module and comes into direct contact with the battery cells and electrical connection parts, and the coolant introduced into the battery module can flow smoothly.
  • the present invention it is possible to effectively prevent leakage of the insulating coolant flowing inside the module housing for cooling the battery module.
  • a battery module having a structure in which a pair of external terminals functioning as high potential terminals of the battery module are exposed to the outside of the sealing plate and the end plate leakage at the penetration portion of the sealing plate is efficiently prevented can be prevented with
  • FIG. 1 is a complete perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a cross-section taken along line A-A' of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view illustrating a state in which the front end plate and the front sealing plate are removed in the battery module shown in FIG. 1 .
  • 5 and 6 are views illustrating a flow of an insulating coolant for cooling.
  • FIG. 7 is a view showing a coupling structure of a bus bar frame and a flow path spacer according to the present invention.
  • FIG 8 and 9 are views showing a specific structure of a terminal assembly according to the present invention.
  • the battery module includes a sub-module 100 , a module housing 200 , a front sealing plate 300 , and a rear sealing plate 400 .
  • the battery module may further include a front end plate 500 and/or a rear end plate 600 and/or a pair of terminal assemblies 700 in addition to the above-described components.
  • the sub-module 100 includes a cell stack assembly 110 .
  • the sub module 100 may further include a front bus bar frame assembly 120A and a rear bus bar frame assembly 120B coupled to the cell stack assembly 110 . .
  • the cell stack assembly 110 includes a plurality of battery cells 111 and at least one flow path spacer 112 interposed between adjacent battery cells 111 .
  • the cell stack assembly 110 may further include at least one buffer pad 113 interposed between adjacent battery cells 111 .
  • the battery cell 111 , the flow path spacer 112 , and the buffer pad 113 are stacked in a vertical standing form on the ground (a surface parallel to the X-Y plane) to form a single cell stack assembly 110 .
  • a pouch-type battery cell having a pair of electrode leads 111a drawn out in opposite directions along the longitudinal direction (parallel to the X-axis) of the battery cell 111 may be used. there is.
  • the flow path spacer 112 includes at least one coolant flow path 112a through which the insulating coolant supplied from the outside to the inside of the battery module can flow.
  • the coolant flow path 112a is formed to pass through the flow path spacer 112 and extends along the longitudinal direction (parallel to the X axis) of the flow path spacer 112 .
  • the plurality of coolant flow passages 112a are provided, the plurality of coolant flow passages 112a are disposed to be spaced apart from each other in the height direction (parallel to the Z-axis) of the flow passage spacer 112 .
  • the insulating coolant used for cooling in the present invention may be, for example, insulating oil as a coolant having improved insulation properties.
  • the flow path spacer 112 may be interposed between adjacent battery cells 111 .
  • each of the battery cells 111 has the advantage that since both the one and the other surfaces come into contact with the flow path spacer 112, the cooling effect is maximized and the flow of the insulating coolant introduced into the battery module becomes smoother. .
  • the number of the flow path spacers 112 may be applied by only about 1/2 of the number of the battery cells 111 .
  • the plurality of flow path spacers 112 may be disposed such that a pair of battery cells 111 in contact with each other are positioned between a pair of adjacent flow path spacers 112 . In this case, only one side of all the battery cells 111 is in contact with the flow path spacer 112 .
  • the coolant flow path 112a has a hole shape formed through the flow path spacer 112 in the longitudinal direction (parallel to the X-axis).
  • the insulating coolant flowing through the flow path spacer 112 does not directly contact the body of the battery cell 111 but indirectly contacts the body of the battery cell 111 through the flow path spacer 112 .
  • a plurality of the coolant flow passages 112a may be provided.
  • the coolant flow passages 112a may be formed to be spaced apart from each other in the height direction (parallel to the Z-axis) of the flow passage spacer 112 .
  • Both sides of the flow path spacer 112 are in full contact with the body of the battery cell 111 , respectively. Accordingly, when swelling of the battery cell 111 occurs, a uniform pressure may be applied to the body of the battery cell 111 , and accordingly, a phenomenon in which the pressure is intensively applied only to a partial region of the battery cell 111 occurs. It is not possible to prevent damage to the battery cell 111 .
  • the flow path spacer 112 may be made of, for example, a metal material having excellent thermal conductivity, such as aluminum.
  • a metal material having excellent thermal conductivity such as aluminum.
  • the flow path spacer 112 of the present invention functions as a buffer member stably buffering without damage to the battery cell 111 when swelling of the battery cell 111 occurs, and serves as a cooling member that realizes efficient cooling. have all the functions.
  • the insulating coolant flows into the battery module through the inlet P1 to cool the electrode lead 111a and the bus bar 122 provided on one side of the battery cell 111 in the longitudinal direction (parallel to the X-axis). After cooling, the body of the battery cell 111 is cooled while passing through the flow path spacer 112 . In addition, the insulating cooling liquid cools the body of the battery cell 111 and then exits the battery module through the outlet P2 to the outside of the battery module, and the electrode lead 111a provided on the other side of the battery cell 111 in the longitudinal direction. ) and the bus bar 122 are cooled.
  • the insulating coolant can also come into contact with the internal terminal 123 to rapidly cool it. Through this process, the insulating coolant can effectively cool the sub-module 100 inside the module housing 200 as a whole.
  • the place where heat is most intensively generated is the electrode lead 111a.
  • the battery module of the present invention enables efficient cooling of the electrode lead 111a, thereby cooling the battery module as a whole. efficiency can be improved.
  • the battery module of the present invention provides efficient cooling of these electrical connection parts. By making it possible, excellent cooling efficiency can be exhibited.
  • the buffer pad 113 may be interposed between adjacent battery cells 111 to absorb volume expansion due to swelling of the battery cells 111 .
  • the front busbar frame assembly 120A and the rear busbar frame assembly 120B are coupled to one side and the other side in the longitudinal direction (parallel to the X-axis) of the cell stack assembly 110, respectively, to form a plurality of battery cells (111) to be electrically connected between them.
  • the front busbar frame assembly 120A may include an internal terminal 123 according to an embodiment, and the rear busbar frame assembly 120B does not include the internal terminal 123 . have the same structure. Therefore, a detailed description of the specific structure of the rear busbar frame assembly 120B will be omitted, and the detailed description of the specific structure of the front busbar frame assembly 120A will be intensively described.
  • the front bus bar frame assembly 120A includes a bus bar frame 121 and a plurality of bus bars 122 .
  • the front bus bar frame assembly 120A may further include a pair of internal terminals 123 .
  • the bus bar frame 121 covers one side of the cell stack assembly 110 in the longitudinal direction (parallel to the X-axis).
  • the bus bar frame 121 includes a plurality of coolant holes 121a.
  • the cooling fluid hole 121a is formed in the cell stack assembly ( 110) and functions as a passage for inflow.
  • the coolant hole 121a may be formed at a position corresponding to the flow path spacer 112 provided in the cell stack assembly 110 . Also, the coolant hole 121a may have a size corresponding to that of the flow path spacer 112 .
  • the insulating coolant directly contacts electrical connection parts including the electrode lead 111a of the battery cell 111 and indirectly contacts the body of the battery cell 111 to cool the inside of the battery module.
  • the bus bar 122 is fixed on the bus bar frame 121 and is coupled to the electrode lead 111a drawn out through a lead slit formed in the bus bar frame 121 to electrically connect the plurality of battery cells 111 . connect with
  • the internal terminal 123 is fixed on the bus bar frame 121 , and the electrode lead 111a of the battery cell 111 is located at the outermost side among the battery cells 111 provided in the cell stack assembly 110 . ) is combined with The internal terminal 123 functions as a high potential terminal.
  • the internal terminal 123 located on one side in the longitudinal direction (parallel to the Y-axis) of the bus bar frame 121 functions as a positive high potential terminal, and is located on the other side in the longitudinal direction of the bus bar frame 121 .
  • the inner terminal 123 functions as a negative high potential terminal.
  • the internal terminal 123 is electrically connected to an external terminal 710 (refer to FIGS. 8 and 9 ) to be described later.
  • the insulating coolant flowing into the battery module may fill a space between the front sealing plate 300 and the front bus bar frame assembly 120A, and also the rear sealing plate 400 and the rear bus bar frame assembly 120B. ) can be filled in the space between Accordingly, the insulating coolant comes into contact with the electrode lead 111a, the bus bar 122, and the internal terminal 123, which are components that can generate heat intensively, thereby efficiently cooling the battery module.
  • the bus bar frame 121 of the front bus bar frame assembly 120A and the bus bar frame 121 of the rear bus bar frame assembly 120B include the upper end and A plurality of guide ribs 121b formed along the longitudinal direction (parallel to the Y-axis) of the bus bar frame 121 are provided at the lower end.
  • the guide rib 121b has a shape extending in a direction toward the cell stack assembly 110 .
  • the guide rib 121b is formed at a position corresponding to the flow path spacer 112 .
  • fixing portions 112b having a corresponding shape are formed at positions corresponding to the guide ribs 121b. Movement of the flow path spacer 112 in the vertical direction (parallel to the Z-axis) and longitudinal direction (parallel to the X-axis) is restricted by the guide rib 121b and the fixing part 112b. Accordingly, when the front bus bar frame assembly 120A and the rear bus bar frame assembly 120B are coupled to the cell stack assembly 110, the coupling position can be guided, thereby increasing the convenience of assembly. .
  • the module housing 200 is a sub-module 100 including a cell stack assembly 110, a front busbar frame assembly 120A, and a rear busbar frame assembly 120B.
  • the module housing 200 has an open shape on one side and the other side in the longitudinal direction (in a direction parallel to the X-axis).
  • the front sealing plate 300 covers an opening formed on one side in the longitudinal direction (parallel to the X-axis) of the module housing 200 .
  • the front sealing plate 300 has an inlet P1 for introducing the insulating coolant.
  • a sealing member G may be interposed between the edge surface of the front sealing plate 300 and the inner surface of the module housing 200 (see FIG. 9 ).
  • the sealing member G may be, for example, a gasket.
  • the front sealing plate 300 includes a pair of terminals through which a component for electrical connection between an internal terminal 123 provided in the front bus bar frame assembly 120A and an external terminal 710 to be described later passes therethrough.
  • a hole (300a) is provided.
  • the terminal hole 300a is formed at a position corresponding to the internal terminal 123 .
  • the rear sealing plate 400 covers the other opening in the longitudinal direction (parallel to the X-axis) of the module housing 200 and includes an outlet P2 for discharging the insulating coolant.
  • a sealing member G is interposed between the edge surface of the front sealing plate 300 and the inner surface of the module housing 200 .
  • the sealing member G may be, for example, a gasket.
  • the front sealing plate 300 and the rear sealing plate 400 may be made of an insulating resin for electrical insulation.
  • the terminal assembly 700 electrically connects the external terminal 710 positioned outside the front sealing plate 300 and the external terminal 710 and the battery cell 111 . It includes a stud 720 that does.
  • the stud 720 is fixed to the inner terminal 123 .
  • the stud 720 may pass through the inner terminal 123 and be fixed to the inner terminal 123 by a press-fit method.
  • the stud 720 fixed to the inner terminal 123 is drawn out through the terminal hole 300a formed in the front sealing plate 300 to be coupled to the external terminal 710 .
  • the terminal assembly 700 may further include a ring-shaped terminal spacer 730 inserted into the terminal hole 300a formed in the front sealing plate 300 .
  • the terminal spacer 730 may be made of a metal material. When the terminal spacer 730 is provided, the stud 720 passes through the terminal spacer 730 .
  • the terminal assembly 700 may further include a fastening nut 740 for fastening the external terminal 710 to the stud 720 .
  • the fastening nut 740 is fastened to the stud 720 passing through the fastening part 712 of the terminal spacer 730 and the external terminal 710 so that the fastening part 712 of the external terminal 710 is connected to the terminal spacer ( 730) to be closely fixed. Accordingly, the internal terminal 123 and the external terminal 710 are electrically connected to each other through the terminal spacer 730 .
  • the terminal assembly 700 further includes a first O-ring 750 that covers the outer peripheral surface of the terminal spacer 730 and is interposed between the inner surface of the front sealing plate 300 and the inner terminal 123 .
  • a first O-ring 750 may include Referring to FIG. 9 , in the first O-ring 750 , the insulating coolant introduced into the space between the front sealing plate 300 and the bus bar frame 121 is disposed on the inner surface of the terminal hole 300a and the terminal spacer 730 . ) to prevent leakage to the outside of the front sealing plate 300 through the space between them.
  • the terminal assembly 700 is press-fitted into the inner terminal 123 and positioned around the stud 720 exposed to the space between the inner terminal 123 and the bus bar frame 121 , and the inner terminal 123 .
  • a second O-ring 760 interposed between the bus bar frame 121 may be further included.
  • the insulating coolant flowing into the space between the front sealing plate 300 and the bus bar frame 121 is formed between the inner terminal 123 and the stud 720 and the terminal spacer 730 . Prevent leakage to the outside of the front sealing plate 300 through the space between the inner surface of the stud (720).
  • the front end plate 500 covers the front sealing plate 300 and is fixed to the module housing 200 .
  • the rear end plate 600 covers the rear sealing plate 400 and is fixed to the module housing 200 .
  • the front end plate 500 has a terminal exposed portion 500a and an inlet P1 that allow the connection portion 711 of the external terminal 710 to be exposed to the outside of the front end plate 500 of the front end plate 500 .
  • An inlet exposed portion 500b to be exposed to the outside is provided.
  • the rear end plate 600 includes an outlet exposed portion 600b through which the outlet P2 is exposed to the outside of the rear end plate 600 .
  • a gasket (not shown) for preventing leakage of an insulating coolant may be interposed between the bonding portions of the .
  • the battery pack and the vehicle according to an embodiment of the present invention include the battery module according to the present invention as described above.
  • the battery pack includes at least one battery module according to the present invention and a pack housing accommodating at least one battery module.
  • the battery module may be fastened to the pack housing through a fastening hole H formed in the front end plate 500 and/or the rear end plate 600 . That is, the fastening hole H may provide a space into which fastening means such as a bolt for fastening the pack housing and the battery module are inserted.
  • the battery pack includes a plurality of battery modules, it is also possible that the plurality of battery modules are fastened to each other through the fastening hole H formed in the front end plate 500 and/or the rear end plate 600 . Do.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀 및 인접한 배터리 셀 사이에 개재되는 유로 스페이서를 포함하는 셀 적층체 어셈블리, 상기 셀 적층체 어셈블리의 길이 방향 일 측에 결합되는 프론트 버스바 프레임 어셈블리 및 상기 셀 적층체 어셈블리의 길이 방향 타 측에 결합되는 리어 버스바 프레임 어셈블리를 포함하는 서브 모듈; 상기 서브 모듈을 수용하는 모듈 하우징; 상기 모듈 하우징의 길이 방향 일 측 개구부를 커버하며 절연 냉각액의 유입을 위한 인렛을 구비하는 프론트 실링 플레이트; 및 상기 모듈 하우징의 길이 방향 타 측 개구부를 커버하며 상기 절연 냉각액의 배출을 위한 아웃렛을 구비하는 리어 실링 플레이트; 를 포함한다.

Description

절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
본 발명은, 절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 모듈 하우징 내로 유입되어 배터리 셀을 냉각시키는 절연 냉각액이 배터리 셀의 전극 리드, 버스바 등의 부품들과 직접 접촉하여 효율적인 냉각을 실현하고, 또한 인접한 배터리 셀 사이의 유로를 통해 절연 냉각액의 효율적 흐름을 가능하게 하는 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 08월 13일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2020-0101935호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다. 또한, 본 출원은 2020년 11월 23일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2020-0158074호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다. 또한, 또한, 본 출원은 2021년 06월 08일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2021-0074434호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
냉각수를 이용한 간접 수냉 방식을 취하는 배터리 모듈의 경우 냉각수가 배터리 셀과 직접 접촉하지 않고 배터리 셀을 수용하는 모듈 하우징을 통해 간접적으로 접촉하기 때문에 그 냉각 성능에 한계가 있다. 또한, 냉각을 위한 유로 형성을 위해 별도의 히트 싱크 등의 냉각 장치가 모듈 하우징의 외측에 구비되어야 하기 때문에 배터리 모듈 전체의 부피가 커질 수 밖에 없어 에너지 밀도의 측면에서 손실이 발생할 수 밖에 없다.
이러한 간접 수냉 방식의 문제점을 해결하기 위해 냉각액이 모듈 하우징 내로 직접 유입되어 배터리 셀 및 전기적 연결 부품들과의 직접 접촉을 통한 신속한 냉각을 실현할 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈의 개발이 요구된다.
한편, 이러한 절연 냉각액을 이용한 직접 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈의 경우, 효율적인 냉각을 위한 유로 구조를 개발하는 것도 중요하지만, 그 외에도 절연 냉각액이 모듈 하우징 및 엔드 플레이트의 외측으로 누유되지 않도록 기밀성을 유지하는 것이 매우 중요하다.
특히, 배터리 모듈의 고전위 단자로서 기능하는 한 쌍의 외부 단자가 실링 플레이트 및 엔드 플레이트의 외측으로 노출되는 구조를 갖는 배터리 모듈의 경우, 실링 플레이트의 외측에 위치하는 외부 단자와 실링 플레이트의 내측에 위치하는 내부 단자 간의 전기적 연결을 위해 실링 플레이트의 일부가 관통되는 구조를 가질 수 밖에 없다. 따라서, 실링 플레이트가 관통된 부위를 통해 모듈 하우징 내부의 절연 냉각액이 누유될 수 있는 위험성이 있으며, 실링 플레이트의 관통 부위에서의 이러한 누유를 효율적으로 방지할 수 있는 실링 구조의 개발이 요구된다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 절연 냉각액이 배터리 모듈의 내부로 유입되어 배터리 셀 및 전기적 연결 부품들과 직접 접촉하여 효율적인 냉각이 실현될 수 있는 구조를 가지며, 또한 배터리 모듈의 내부로 유입된 냉각액이 원활하게 흐를 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 배터리 모듈의 고전위 단자로서 기능하는 한 쌍의 외부 단자가 실링 플레이트 및 엔드 플레이트의 외측으로 노출되는 구조를 갖는 배터리 모듈에 있어서, 실링 플레이트의 관통 부위에서의 누유를 효율적으로 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀 및 인접한 배터리 셀 사이에 개재되는 유로 스페이서를 포함하는 셀 적층체 어셈블리, 상기 셀 적층체 어셈블리의 길이 방향 일 측에 결합되는 프론트 버스바 프레임 어셈블리 및 상기 셀 적층체 어셈블리의 길이 방향 타 측에 결합되는 리어 버스바 프레임 어셈블리를 포함하는 서브 모듈; 상기 서브 모듈을 수용하는 모듈 하우징; 상기 모듈 하우징의 길이 방향 일 측 개구부를 커버하며 절연 냉각액의 유입을 위한 인렛을 구비하는 프론트 실링 플레이트; 및 상기 모듈 하우징의 길이 방향 타 측 개구부를 커버하며 상기 절연 냉각액의 배출을 위한 아웃렛을 구비하는 리어 실링 플레이트; 를 포함한다.
상기 유로 스페이서는, 상기 배터리 모듈의 외부로부터 내부로 공급되는 절연 냉각액이 흐를 수 있는 냉각액 유로를 구비할 수 있다.
상기 냉각액 유로는, 상기 유로 스페이서를 관통하여 형성될 수 있으며, 상기 유로 스페이서의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 유로 스페이서를 통해 흐르는 절연 냉각액은 상기 배터리 셀의 바디와 간접적으로 접촉할 수 있다.
상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리는, 버스바 프레임; 및 상기 버스바 프레임 상에 고정되며, 상기 배터리 셀의 전극 리드와 결합되는 복수의 버스바; 를 포함할 수 있다.
상기 버스바 프레임은, 냉각액 홀을 구비할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 프론트 실링 플레이트의 외측에 위치하는 외부 단자 및 상기 프론트 실링 플레이트를 관통하여 상기 외부 단자와 상기 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하는 스터드를 포함하는 한 쌍의 단자 어셈블리; 를 더 포함할 수 있다.
상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리는, 상기 버스바 프레임 상에 고정되며, 상기 셀 적층체 어셈블리에 구비된 배터리 셀들 중 최 외각에 위치한 배터리 셀의 전극 리드와 연결되는 한 쌍의 내부 단자를 더 포함할 수 있다.
상기 스터드는, 상기 내부 단자에 고정될 수 있다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 프론트 실링 플레이트에 형성된 단자 홀에 삽입되는 단자 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 스터드는, 상기 단자 스페이서를 관통할 수 있다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 단자 스페이서 및 외부 단자를 관통한 상기 스터드에 체결되어 상기 외부 단자가 상기 단자 스페이서에 밀착 고정되도록 하는 체결 너트를 더 포함할 수 있다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 단자 스페이서의 외주면을 커버하며 상기 프론트 실링 플레이트의 내측면과 상기 내부 단자 사이에 개재되는 제1 오링을 더 포함할 수 있다.
상기 스터드는, 상기 내부 단자를 관통하여 압입될 수 있다.
상기 단자 어셈블리는, 상기 스터드의 둘레에 위치하며 상기 내부 단자와 버스바 프레임 사이에 개재되는 제2 오링을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 및 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명에 따르면, 절연 냉각액이 배터리 모듈의 내부로 유입되어 배터리 셀 및 전기적 연결 부품들과 직접 접촉하고 또한 배터리 모듈의 내부로 유입된 냉각액이 원활하게 흐를 수 있기 때문에 효율적이고 신속한 냉각이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리 모듈의 냉각을 위해 모듈 하우징 내부에 흐르는 절연 냉각액이 누유되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 본 발명에 따르면, 특히, 배터리 모듈의 고전위 단자로서 기능하는 한 쌍의 외부 단자가 실링 플레이트 및 엔드 플레이트의 외측으로 노출되는 구조를 갖는 배터리 모듈에 있어서, 실링 플레이트의 관통 부위에서의 누유를 효율적으로 방지할 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 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 완성 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 배터리 모듈에 있어서, 프론트 엔드 플레이트 및 프론트 실링 플레이트를 제거한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 냉각을 위한 절연 냉각액의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 버스바 프레임과 유로 스페이서의 결합 구조를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 단자 어셈블리의 구체적인 구조를 나타내는 도면이다.
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 아니 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 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 서브 모듈(100), 모듈 하우징(200), 프론트 실링 플레이트(300) 및 리어 실링 플레이트(400)를 포함한다. 상기 배터리 모듈은, 상술한 구성요소들 이 외에도 프론트 엔드 플레이트(500) 및/또는 리어 엔드 플레이트(600) 및/또는 한 쌍의 단자 어셈블리(700)를 더 포함할 수도 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 상기 서브 모듈(100)은, 셀 적층체 어셈블리(110)를 포함한다. 상기 서브 모듈(100)은, 셀 적층체 어셈블리(110) 이 외에도 셀 적층체 어셈블리(110)에 결합되는 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A) 및 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)를 더 포함할 수도 있다.
상기 셀 적층체 어셈블리(110)는, 복수의 배터리 셀(111) 및 인접한 배터리 셀(111) 사이에 개재되는 적어도 하나의 유로 스페이서(112)를 포함한다. 상기 셀 적층체 어셈블리(110)는 그 밖에도 인접한 배터리 셀(111) 사이에 개재되는 적어도 하나의 완충 패드(113)를 더 포함할 수도 있다. 상기 배터리 셀(111), 유로 스페이서(112) 및 완충 패드(113)는 지면(X-Y 평면에 나란한 면)에 수직하게 기립된 형태로 적층되어 하나의 셀 적층체 어셈블리(110)를 형성한다.
상기 배터리 셀(111)로는 배터리 셀(111)의 길이 방향(X축에 나란한 방향)을 따라 서로 반대 방향으로 인출되는 한 쌍의 전극 리드(111a)를 구비하는 파우치 타입의 배터리 셀이 이용될 수 있다.
상기 유로 스페이서(112)는, 배터리 모듈의 외부로부터 내부로 공급되는 절연 냉각액이 흐를 수 있는 적어도 하나의 냉각액 유로(112a)를 구비한다. 상기 냉각액 유로(112a)는 유로 스페이서(112)를 관통하여 형성되며 유로 스페이서(112)의 길이 방향(X축과 나란한 방향)을 따라 연장된다. 복수의 냉각액 유로(112a)가 구비되는 경우, 복수의 냉각액 유로(112a)는 유로 스페이서(112)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 상호 이격되어 배치된다. 본 발명에 있어서 냉각에 이용되는 절연 냉각액은, 절연성을 향상시킨 냉각액으로서, 예를 들어 절연유가 이용될 수 있다.
상기 유로 스페이서(112)는 인접한 배터리 셀(111)의 사이마다 개재될 수 있다. 이 경우, 각각의 배터리 셀(111)들은 그 일 면 및 타 면 모두가 유로 스페이서(112)와 접하게 되므로, 냉각 효과는 극대화 되며 배터리 모듈 내로 유입된 절연 냉각액의 흐름이 더욱 원활하게 된다는 장점이 있다.
한편, 이와는 달리, 상기 유로 스페이서(112)의 개수는 배터리 셀(111) 개수의 대략 1/2만큼만 적용될 수도 있다. 구체적으로, 복수의 유로 스페이서(112)들은, 서로 이웃하는 한 쌍의 유로 스페이서(112) 사이에 서로 접하는 한 쌍의 배터리 셀(111)이 위치하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 모든 배터리 셀(111)은 양 면 중 한쪽 면만이 유로 스페이서(112)와 접촉하게 된다. 상기 복수의 유로 스페이서(112)들이 이와 같이 배치되는 경우, 배터리 셀(111) 냉각 효율의 향상 및 에너지 밀도의 향상을 모두 실현할 수 있다. 상기 냉각액 유로(112a)는 유로 스페이서(112)의 길이 방향(X축에 나란한 방향)을 따라 관통 형성된 홀 형태를 갖는다. 따라서, 상기 유로 스페이서(112)를 통해 흐르는 절연 냉각액은 배터리 셀(111)의 바디와 직접 접촉하는 것은 아니며 유로 스페이서(112)를 통해서 배터리 셀(111)의 바디와 간접적으로 접촉하게 된다. 상기 냉각액 유로(112a)는 복수개 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 냉각액 유로(112a)는 유로 스페이서(112)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.
상기 유로 스페이서(112)는, 그 양 면이 각각 배터리 셀(111)의 바디와 전체적으로 접촉한다. 따라서, 배터리 셀(111)의 스웰링 발생 시에 배터리 셀(111)의 바디에 전체적으로 균일한 압력이 가해질 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀(111)의 일부 영역에만 집중적으로 압력이 가해지는 현상이 발생되지 않아 배터리 셀(111)의 파손을 방지할 수 있다.
상기 유로 스페이서(112)는, 예를 들어 알루미늄 등과 같은 열전도성이 우수한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 발명의 배터리 모듈은, 절연 냉각액과 배터리 셀(111)의 바디가 직접 접촉하지 않는 구조를 가짐에도 불구하고, 절연 냉각액이 배터리 셀(111)의 바디와 직접 접촉하는 경우와 비교하더라도 배터리 셀(111)의 바디에 대한 냉각 효율이 실질적으로 뒤떨어지지 않는다. 즉, 본 발명의 유로 스페이서(112)는, 배터리 셀(111)의 스웰링 발생 시에 배터리 셀(111)의 파손 없이 안정적으로 완충 작용을 하는 완충 부재로서의 기능과 효율적 냉각을 실현하는 냉각 부재로서의 기능을 모두 갖는다.
상기 절연 냉각액은 인렛(P1)을 통해 배터리 모듈의 내부로 유입되어 배터리 셀(111)의 길이 방향(X축에 나란한 방향) 일 측에 구비된 전극 리드(111a)와 버스바(122)를 냉각시킨 후 유로 스페이서(112)를 통과하면서 배터리 셀(111)의 바디를 냉각시킨다. 또한, 상기 절연 냉각액은, 배터리 셀(111)의 바디를 냉각시킨 후 아웃렛(P2)을 통해 배터리 모듈의 외부로 빠져나가는 과정에서 배터리 셀(111)의 길이 방향 타 측에 구비된 전극 리드(111a)와 버스바(122)를 냉각시킨다. 또한, 본 발명의 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)가 후술할 내부 단자(123)를 구비하는 경우, 절연 냉각액은 이러한 내부 단자(123)와도 접촉하여 신속히 냉각시킬 수 있다. 이러한 과정을 통해, 상기 절연 냉각액은 모듈 하우징(200) 내부의 서브 모듈(100)을 전체적으로 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 상기 배터리 셀(111)에 있어서, 열이 가장 집중적으로 발생되는 곳은 전극 리드(111a)이며, 이처럼 본 발명의 배터리 모듈은 전극 리드(111a)에 대한 효율적 냉각을 가능하게 함으로써 배터리 모듈의 전체적인 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 배터리 셀(111)로부터 발생된 전류가 모이는 버스바(122) 및 내부 단자(123)에도 열이 많이 발생할 수 있는데, 본 발명의 배터리 모듈은 이러한 전기적 연결 부품들에 대한 효율적 냉각을 가능하게 함으로써 우수한 냉각 효율을 나타낼 수 있다.
상기 완충 패드(113)는, 인접한 배터리 셀(111) 사이에 개재되어 배터리 셀(111)의 스웰링에 따른 부피 팽창을 흡수할 수 있다.
상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A) 및 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)는, 각각 셀 적층체 어셈블리(110)의 길이 방향(X축에 나란한 방향) 일 측 및 타 측에 결합되어 복수의 배터리 셀(111)들 사이가 전기적으로 연결되도록 한다. 상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)는, 실시예에 따라 내부 단자(123)를 구비할 수 있고, 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)는 내부 단자(123)를 구비하지 않는다는 점을 제외하면 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 상기 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)의 구체적인 구조에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하며, 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)의 구체적인 구조에 대해서 집중적으로 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)는, 버스바 프레임(121) 및 복수의 버스바(122)를 포함한다. 상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)는, 그 밖에도 한 쌍의 내부 단자(123)를 더 포함할 수도 있다. 상기 버스바 프레임(121)은, 셀 적층체 어셈블리(110)의 길이 방향(X축에 나란한 방향) 일 측을 커버한다.
상기 버스바 프레임(121)은, 복수의 냉각액 홀(121a)을 구비한다. 상기 냉각액 홀(121a)은, 프론트 실링 플레이트(300)에 구비된 인렛(P1)을 통해 모듈 하우징(200)의 내부로 유입된 절연 냉각액이 버스바 프레임(121)을 통과해 셀 적층체 어셈블리(110)쪽으로 유입될 수 있도록 하는 통로로서 기능한다.
이러한 기능을 감안하여, 상기 냉각액 홀(121a)은, 셀 적층체 어셈블리(110)에 구비된 유로 스페이서(112)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 냉각액 홀(121a)은, 유로 스페이서(112)와 대응되는 사이즈를 가질 수 있다.
상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)에 형성된 냉각액 홀(121a)을 통해 셀 적층체 어셈블리(110)쪽으로 유입된 냉각액은 화살표(도 5 및 도 6 참조)를 따라 유로 스페이서(112)에 형성된 냉각액 유로(112a)를 통해 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)쪽으로 이동한다. 상기 리어 버스바 프레임(120B)쪽으로 이동한 절연 냉각액은 리어 버스바 프레임(120B)에 형성된 냉각액 홀(121a)을 통해 리어 실링 플레이트(400)쪽으로 유입되고, 리어 실링 플레이트(400)에 구비된 아웃렛(P2)을 통해 배터리 모듈의 외부로 배출된다. 이 과정에서 상기 절연 냉각액은 배터리 셀(111)의 전극 리드(111a)를 비롯한 전기적 연결 부품들과는 직접 접촉하고, 배터리 셀(111)의 바디와는 간접 접촉하여 배터리 모듈의 내부를 냉각시킨다.
상기 버스바(122)는, 버스바 프레임(121) 상에 고정되며, 버스바 프레임(121)에 형성된 리드 슬릿을 통해 인출된 전극 리드(111a)와 결합되어 복수의 배터리 셀(111)을 전기적으로 연결시킨다.
상기 내부 단자(123)는, 버스바 프레임(121) 상에 고정되며, 셀 적층체 어셈블리(110)에 구비된 배터리 셀(111)들 중 최 외각에 위치한 배터리 셀(111)의 전극 리드(111a)와 결합된다. 상기 내부 단자(123)는, 고전위 단자로서 기능한다. 상기 버스바 프레임(121)의 길이 방향(Y축에 나란한 방향) 일 측에 위치하는 내부 단자(123)는 양극 고전위 단자로서 기능하고, 버스바 프레임(121)의 길이 방향 타 측에 위치하는 내부 단자(123)는 음극 고전위 단자로서 기능한다. 상기 내부 단자(123)는, 후술할 외부 단자(710)(도 8 및 도 9 참조)와 전기적으로 연결된다.
상기 배터리 모듈의 내부로 유입된 절연 냉각액은, 프론트 실링 플레이트(300)와 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A) 사이의 공간을 채울 수 있고, 또한 리어 실링 플레이트(400)와 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B) 사이의 공간을 채울 수 있다. 이에 따라, 상기 절연 냉각액은, 열이 집중적으로 발생될 수 있는 부품들인 전극 리드(111a), 버스바(122) 및 내부 단자(123)와 접촉하게 되며, 이로써 배터리 모듈을 효율적으로 냉각시키게 된다.
한편, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)의 버스바 프레임(121) 및 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)의 버스바 프레임(121)은, 상단 및 하단에 버스바 프레임(121)의 길이 방향(Y축에 나란한 방향)을 따라 형성된 복수의 가이드 리브(121b)를 구비한다. 상기 가이드 리브(121b)는 셀 적층체 어셈블리(110)를 향하는 방향으로 연장된 형태를 갖는다. 상기 가이드 리브(121b)는 유로 스페이서(112)와 대응되는 위치에 형성된다.
한편, 상기 유로 스페이서(112)의 길이 방향(X축에 나란한 방향) 양 측 단부에는 가이드 리브(121b)와 대응되는 위치에 구비되며 대응되는 형상을 갖는 고정부(112b)가 형성된다. 상기 가이드 리브(121b) 및 고정부(112b)에 의해 유로 스페이서(112)는 상하 방향(Z축에 나란한 방향) 및 길이 방향(X축에 나란한 방향)으로의 움직임이 제한된다. 따라서, 이에 따라 셀 적층체 어셈블리(110)에 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A) 및 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)를 결합할 때 결합 위치가 가이드 될 수 있으며, 이로써 조립의 편의성이 증대될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 모듈 하우징(200)은, 셀 적층체 어셈블리(110), 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A) 및 리어 버스바 프레임 어셈블리(120B)를 포함하는 서브 모듈(100)을 수용한다. 상기 모듈 하우징(200)은, 길이 방향(X축에 나란한 방향) 일 측 및 타 측이 개방된 형태를 갖는다.
도 5, 도 6, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 프론트 실링 플레이트(300)는 모듈 하우징(200)의 길이 방향(X축에 나란한 방향) 일 측에 형성된 개구부를 커버한다. 상기 프론트 실링 플레이트(300)는, 절연 냉각액의 유입을 위한 인렛(P1)을 구비한다. 절연 냉각액이 누출되는 것을 방지하기 위해, 프론트 실링 플레이트(300)의 테두리 면과 모듈 하우징(200)의 내측면 사이에는 실링 부재(G)가 개재될 수 있다(도 9 참조). 상기 실링 부재(G)는, 예를 들어 가스켓일 수 있다.
상기 프론트 실링 플레이트(300)는, 프론트 버스바 프레임 어셈블리(120A)에 구비된 내부 단자(123)와 후술할 외부 단자(710) 사이의 전기적 연결을 위한 부품이 통과될 수 있도록 하는 한 쌍의 단자 홀(300a)을 구비한다. 상기 단자 홀(300a)은 내부 단자(123)와 대응되는 위치에 형성된다.
도 6을 참조하면, 상기 리어 실링 플레이트(400)는, 모듈 하우징(200)의 길이 방향(X축에 나란한 방향) 타 측 개구부를 커버하며, 절연 냉각액의 배출을 위한 아웃렛(P2)을 구비한다. 상기 프론트 실링 플레이트(300)의 경우와 마찬가지로, 절연 냉각액이 누액되는 것을 방지하기 위해, 프론트 실링 플레이트(300)의 테두리 면과 모듈 하우징(200)의 내측면 사이에는 실링 부재(G)가 개재될 수 있다. 상기 실링 부재(G)는, 예를 들어 가스켓일 수 있다.
상기 프론트 실링 플레이트(300) 및 리어 실링 플레이트(400)는, 전기적 절연을 위해 절연성 수지로 이루어질 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 단자 어셈블리(700)는, 프론트 실링 플레이트(300)의 외측에 위치하는 외부 단자(710) 및 외부 단자(710)와 배터리 셀(111) 사이를 전기적으로 연결하는 스터드(720)를 포함한다. 상기 스터드(720)는 내부 단자(123)에 고정된다. 상기 스터드(720)는 내부 단자(123)를 관통하여 압입 방식에 의해 내부 단자(123)에 고정될 수 있다. 상기 내부 단자(123)에 고정된 스터드(720)는 프론트 실링 플레이트(300)에 형성된 단자 홀(300a)을 통해 외부로 인출되어 외부 단자(710)와 결합된다.
상기 단자 어셈블리(700)는, 프론트 실링 플레이트(300)에 형성된 단자 홀(300a)에 삽입되는 링 형상의 단자 스페이서(730)를 더 포함할 수 있다. 상기 단자 스페이서(730)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 단자 스페이서(730)가 구비되는 경우 스터드(720)는 단자 스페이서(730)를 관통하게 된다.
상기 단자 어셈블리(700)는, 외부 단자(710)를 스터드(720)에 체결시키기 위한 체결 너트(740)를 더 포함할 수 있다. 상기 체결 너트(740)는, 단자 스페이서(730) 및 외부 단자(710)의 체결부(712)를 관통한 스터드(720)에 체결되어 외부 단자(710)의 체결부(712)가 단자 스페이서(730)에 밀착 고정되도록 한다. 이로써, 상기 내부 단자(123)와 외부 단자(710)는 단자 스페이서(730)를 통해 상호 간에 전기적으로 연결된다.
상기 단자 어셈블리(700)는, 단자 스페이서(730)의 외주면을 커버하며 프론트 실링 플레이트(300)의 내측면과 내부 단자(123) 사이에 개재되는 제1 오링(O-ring)(750)을 더 포함할 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기 제1 오링(750)은, 프론트 실링 플레이트(300)와 버스바 프레임(121) 사이의 공간으로 유입된 절연 냉각액이 단자 홀(300a)의 내측면과 단자 스페이서(730) 사이의 공간을 통해 프론트 실링 플레이트(300)의 외측으로 누출되지 않도록 한다.
또한, 상기 단자 어셈블리(700)는, 내부 단자(123)에 압입되어 내부 단자(123)와 버스바 프레임(121) 사이의 공간으로 노출된 스터드(720)의 둘레에 위치하며, 내부 단자(123)와 버스바 프레임(121) 사이에 개재되는 제2 오링(760)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 오링(760)은, 프론트 실링 플레이트(300)와 버스바 프레임(121) 사이의 공간으로 유입된 절연 냉각액이 내부 단자(123)와 스터드(720) 사이의 공간 및 단자 스페이서(730)의 내측면과 스터드(720) 사이의 공간을 통해 프론트 실링 플레이트(300)의 외측으로 누출되지 않도록 한다.
도 1 및 도 2, 그리고 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 프론트 엔드 플레이트(500)는 프론트 실링 플레이트(300)를 커버하며 모듈 하우징(200)에 고정된다. 상기 리어 엔드 플레이트(600)는 리어 실링 플레이트(400)를 커버하며 모듈 하우징(200)에 고정된다.
상기 프론트 엔드 플레이트(500)는 외부 단자(710)의 연결부(711)가 프론트 엔드 플레이트(500)의 외측으로 노출되도록 하는 단자 노출부(500a) 및 인렛(P1)이 프론트 엔드 플레이트(500)의 외측으로 노출되도록 하는 인렛 노출부(500b)를 구비한다. 상기 리어 엔드 플레이트(600)는 아웃렛(P2)이 리어 엔드 플레이트(600)의 외측으로 노출되도록 하는 아웃렛 노출부(600b)를 구비한다.
상기 프론트 엔드 플레이트(500) 및 리어 엔드 플레이트(600)가 적용되는 경우에 있어서, 프론트 엔드 플레이트(500)와 모듈 하우징(200)의 결합 부위, 그리고 리어 엔드 플레이트(600)와 모듈 하우징(200)의 결합 부위 사이에는 절연 냉각액 누출을 방지하기 위한 가스켓(미도시)이 개재될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 및 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다. 상기 배터리 팩은, 적어도 하나의 본 발명에 따른 배터리 모듈 및 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 팩 하우징을 포함한다. 상기 배터리 모듈은, 프론트 엔드 플레이트(500) 및/또는 리어 엔드 플레이트(600)에 형성된 체결 홀(H)을 통해 팩 하우징에 체결될 수 있다. 즉, 상기 체결 홀(H)은, 팩 하우징과 배터리 모듈의 체결을 위한 볼트 등의 체결 수단이 삽입되는 공간을 제공할 수 있다. 한편, 상기 배터리 팩이 복수의 배터리 모듈을 포함하는 경우, 복수의 배터리 모듈 상호 간의 체결이 프론트 엔드 플레이트(500) 및/또는 리어 엔드 플레이트(600)에 형성된 체결 홀(H)을 통해 이루어지는 것도 가능하다.
이상에서 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.

Claims (14)

  1. 복수의 배터리 셀 및 인접한 배터리 셀 사이에 개재되는 유로 스페이서를 포함하는 셀 적층체 어셈블리, 상기 셀 적층체 어셈블리의 길이 방향 일 측에 결합되는 프론트 버스바 프레임 어셈블리 및 상기 셀 적층체 어셈블리의 길이 방향 타 측에 결합되는 리어 버스바 프레임 어셈블리를 포함하는 서브 모듈;
    상기 서브 모듈을 수용하는 모듈 하우징;
    상기 모듈 하우징의 길이 방향 일 측 개구부를 커버하며 절연 냉각액의 유입을 위한 인렛을 구비하는 프론트 실링 플레이트; 및
    상기 모듈 하우징의 길이 방향 타 측 개구부를 커버하며 상기 절연 냉각액의 배출을 위한 아웃렛을 구비하는 리어 실링 플레이트;
    를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로 스페이서는, 상기 배터리 모듈의 외부로부터 내부로 공급되는 절연 냉각액이 흐를 수 있는 냉각액 유로를 구비하며,
    상기 냉각액 유로는, 상기 유로 스페이서를 관통하여 형성되며 상기 유로 스페이서의 길이 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유로 스페이서를 통해 흐르는 절연 냉각액은, 상기 배터리 셀의 바디와 간접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리는,
    버스바 프레임; 및
    상기 버스바 프레임 상에 고정되며, 상기 배터리 셀의 전극 리드와 결합되는 복수의 버스바;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 버스바 프레임은,
    냉각액 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 프론트 실링 플레이트의 외측에 위치하는 외부 단자 및 상기 프론트 실링 플레이트를 관통하여 상기 외부 단자와 상기 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하는 스터드를 포함하는 한 쌍의 단자 어셈블리;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프론트 버스바 프레임 어셈블리는, 상기 버스바 프레임 상에 고정되며, 상기 셀 적층체 어셈블리에 구비된 배터리 셀들 중 최 외각에 위치한 배터리 셀의 전극 리드와 연결되는 한 쌍의 내부 단자를 더 포함하고,
    상기 스터드는, 상기 내부 단자에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단자 어셈블리는, 상기 프론트 실링 플레이트에 형성된 단자 홀에 삽입되는 단자 스페이서를 더 포함하고,
    상기 스터드는, 상기 단자 스페이서를 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단자 어셈블리는,
    상기 단자 스페이서 및 외부 단자를 관통한 상기 스터드에 체결되어 상기 외부 단자가 상기 단자 스페이서에 밀착 고정되도록 하는 체결 너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단자 어셈블리는,
    상기 단자 스페이서의 외주면을 커버하며 상기 프론트 실링 플레이트의 내측면과 상기 내부 단자 사이에 개재되는 제1 오링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스터드는,
    상기 내부 단자를 관통하여 압입되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단자 어셈블리는,
    상기 스터드의 둘레에 위치하며, 상기 내부 단자와 버스바 프레임 사이에 개재되는 제2 오링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
PCT/KR2021/010297 2020-08-13 2021-08-04 절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 WO2022035123A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2021324445A AU2021324445A1 (en) 2020-08-13 2021-08-04 Battery module having cooling structure using insulation coolant, and battery pack and vehicle which include same
US18/021,101 US20230299387A1 (en) 2020-08-13 2021-08-04 Battery Module Having Cooling Structure Using Insulation Coolant, and Battery Pack and Vehicle Which Include Same
JP2023509579A JP2023538291A (ja) 2020-08-13 2021-08-04 絶縁冷却液を用いた冷却構造を有するバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
EP21856129.8A EP4191752A4 (en) 2020-08-13 2021-08-04 BATTERY MODULE WITH COOLING STRUCTURE WITH ISOLATION COOLANT AND BATTERY PACK AND VEHICLE THEREOF

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0101935 2020-08-13
KR20200101935 2020-08-13
KR10-2020-0158074 2020-11-23
KR1020200158074A KR20220021364A (ko) 2020-08-13 2020-11-23 절연유를 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR10-2021-0074434 2021-06-08
KR1020210074434A KR20220021401A (ko) 2020-08-13 2021-06-08 절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022035123A1 true WO2022035123A1 (ko) 2022-02-17

Family

ID=80247129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/010297 WO2022035123A1 (ko) 2020-08-13 2021-08-04 절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230299387A1 (ko)
EP (1) EP4191752A4 (ko)
JP (1) JP2023538291A (ko)
CN (2) CN114079108A (ko)
AU (1) AU2021324445A1 (ko)
TW (1) TW202215699A (ko)
WO (1) WO2022035123A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106786A1 (ko) * 2022-11-16 2024-05-23 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140037305A (ko) * 2012-09-12 2014-03-27 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 조립체용 액체 냉각시스템 및 이의 제어방법
JP2014060088A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Toshiba Corp 二次電池装置および二次電池システム
US20170162923A1 (en) * 2014-01-21 2017-06-08 Microvast Power Systems Co.,Ltd. Liquid-cooled battery pack system
KR20190064887A (ko) * 2017-12-01 2019-06-11 주식회사 엘지화학 방열 플레이트를 구비한 배터리 모듈
KR20200048648A (ko) * 2018-10-30 2020-05-08 삼성전자주식회사 배터리 셀을 냉각하기 위한 구조체 및 이를 포함하는 배터리 시스템
KR20200101935A (ko) 2017-12-27 2020-08-28 로디아 오퍼레이션스 실리카 현탁액
KR20210074434A (ko) 2019-12-11 2021-06-22 박상훈 마그네틱을 이용한 인슐린 주사장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7104612B2 (ja) * 2018-11-30 2022-07-21 株式会社マキタ バッテリパック

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140037305A (ko) * 2012-09-12 2014-03-27 에스케이이노베이션 주식회사 전지모듈 조립체용 액체 냉각시스템 및 이의 제어방법
JP2014060088A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Toshiba Corp 二次電池装置および二次電池システム
US20170162923A1 (en) * 2014-01-21 2017-06-08 Microvast Power Systems Co.,Ltd. Liquid-cooled battery pack system
KR20190064887A (ko) * 2017-12-01 2019-06-11 주식회사 엘지화학 방열 플레이트를 구비한 배터리 모듈
KR20200101935A (ko) 2017-12-27 2020-08-28 로디아 오퍼레이션스 실리카 현탁액
KR20200048648A (ko) * 2018-10-30 2020-05-08 삼성전자주식회사 배터리 셀을 냉각하기 위한 구조체 및 이를 포함하는 배터리 시스템
KR20210074434A (ko) 2019-12-11 2021-06-22 박상훈 마그네틱을 이용한 인슐린 주사장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4191752A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106786A1 (ko) * 2022-11-16 2024-05-23 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023538291A (ja) 2023-09-07
TW202215699A (zh) 2022-04-16
US20230299387A1 (en) 2023-09-21
CN114079108A (zh) 2022-02-22
AU2021324445A1 (en) 2023-04-06
CN216288700U (zh) 2022-04-12
EP4191752A1 (en) 2023-06-07
EP4191752A4 (en) 2024-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022103229A1 (ko) 절연유를 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2019203460A1 (ko) 디개싱 유로를 구비한 배터리 팩
WO2017018721A1 (ko) 전지팩
WO2021080115A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022065650A1 (ko) 전지 모듈, 전지팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2021071052A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022103131A1 (ko) 절연유를 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022035123A1 (ko) 절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20220021401A (ko) 절연 냉각액을 이용한 냉각 구조를 갖는 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2021071053A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2020256264A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022065666A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021256661A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022216016A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 ess
WO2022086075A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021215625A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021206283A1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
WO2018174400A1 (ko) 배터리팩의 냉각 장치
WO2022059936A1 (ko) 냉각성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022260404A1 (ko) 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022019653A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021206325A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2022260407A1 (ko) 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022260409A1 (ko) 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2021241820A1 (ko) 히트싱크

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21856129

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023509579

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021856129

Country of ref document: EP

Effective date: 20230227

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021324445

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20210804

Kind code of ref document: A