WO2023200146A1 - 안전성이 강화된 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2023200146A1
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heat dissipation
battery
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module
module case
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장성환
성준엽
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • the present invention was created to solve the above problems, and aims to provide a battery module that can suppress thermal events that may occur inside the battery module and enhance safety, and a battery pack and automobile including the same. The purpose.
  • the heat dissipation member may be configured such that at least one end is inserted into the module case.
  • Figure 4 is a partial enlarged cross-sectional view schematically showing some configurations of a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • a thermal event such as thermal runaway occurs from a specific battery cell 100
  • this thermal event Propagation to other battery cells 100 inside the battery module can be prevented or reduced.
  • thermal runaway propagation phenomenon inside the battery module can be prevented.
  • heat generated from the battery cell 100 can be smoothly and quickly discharged to the outside through the heat dissipation member 300 and the module case 200. Accordingly, a battery module with excellent cooling performance can be provided.
  • the fixing force of the heat dissipation member 300 is further improved, and the position of the heat dissipation member 300 can be stably maintained even in the event of external shock, vibration, internal fire, or gas. Additionally, due to this, a cell stack including a plurality of battery cells 100 can be stably maintained at a constant position or spacing.
  • gas or flame is prevented from leaking through the gap between the heat dissipation member 300 and the inner surface of the module case 200, and the spread of heat or flame between the battery cells 100 is reduced. It can definitely be prevented.
  • heat transfer performance can be further improved by increasing the contact area between the heat dissipation member 300 and the module case 200.
  • the heat dissipation member 300 may include a main body portion 310 and an extension portion 320.
  • the main body 310 may be configured in a plate shape.
  • the main body 310 may be configured in the form of a plate standing vertically and may be interposed between two battery cells 100 arranged in the horizontal direction.
  • the expansion part 320 may be provided at at least one end of the main body 310 and may be thicker than the main body 310 .
  • the expansion part 320 may be provided at the top and bottom of the main body 310 and be configured to extend beyond the main body 310 in a horizontal direction, for example, in the left and right direction (Y-axis direction in the drawing). . That is, the expansion portion 320 may be formed to be thicker in the left and right directions than the main body portion 310.
  • the expansion portion 320 may be configured to allow the battery cell 100 to be seated thereon.
  • the heat dissipation member 300 is seated so that the battery cell 100 can be seated on the lower extension portion 320, as in the portion indicated by M1. Parts can be formed.
  • the battery cells 100 can be located on the left and right sides of the heat dissipation member 300, separate seating parts M1 are installed on the left and right sides of the lower extension portion 320 of the heat dissipation member 300, respectively. can be formed.
  • the left battery cell 100 and the right battery cell 100 can be respectively seated on this seating part (M1).
  • the contact area between the lower surface of the heat dissipation member 300 and the module case 200 is increased, so that the heat transfer performance and bonding force between the heat dissipation member 300 and the module case 200 are improved. You can.
  • the cross-section is formed in a trapezoidal shape, as in the above embodiment, a space in which the battery cell 100 can be stably seated is provided, and it is also possible to sufficiently contact the module case 200.
  • the two different extensions 320 may be made of materials with different melting points.
  • the upper extension 320 may be made of a material with a higher melting point than the lower extension 320 .
  • the lower extension 320 may be made of a material that has a lower melting point but higher thermal conductivity than the upper extension 320.
  • the assembling of the battery module can be further improved.
  • a plurality of battery cells 100 and heat dissipation members 300 are alternately stacked, and the stacking is performed.
  • the upper extension portion 320 can be coupled to the upper side of each heat dissipation member 300. In this case, it is possible to prevent the stacking process of the battery cell 100 and the heat dissipation member 300 from being interrupted by the upper extension 320.
  • a heat transfer material such as TIM (Thermal Interface Material) may be included.
  • irregularities may also be formed on the module case 200 at a portion of the heat dissipation member 300 that contacts the extended portion 320. That is, as shown in the portion indicated by J2 in FIG. 14, the first unevenness of the heat dissipation member 300 is formed on the upper inner surface of the module case 200 in a portion that contacts the upper extension 320 of the heat dissipation member 300. The second unevenness may be formed in a shape corresponding to (J1). In addition, as in the portion indicated by J2' in FIG. 14, the first part of the heat radiating member 300 is located on the lower inner surface of the module case 200 in a portion that contacts the lower extension 320 of the heat radiating member 300.
  • heat transfer performance between the heat dissipation member 300 and the module case 200 can be further improved.
  • the contact area may be expanded between the extension portion 320 of the heat dissipation member 300 and the module case 200. Therefore, more heat can be transferred through the contact portion. Therefore, in this case, cooling performance through the heat dissipation member 300 can be further improved.
  • the battery module according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles. That is, the vehicle according to the present invention may include a battery module according to the present invention or a battery pack according to the present invention. Additionally, the vehicle according to the present invention may further include various other components included in the vehicle in addition to the battery module or battery pack. For example, the vehicle according to the present invention may further include a control device such as a vehicle body, a motor, or an electronic control unit (ECU), in addition to the battery module according to the present invention.
  • a control device such as a vehicle body, a motor, or an electronic control unit (ECU), in addition to the battery module according to the present invention.
  • ECU electronice control unit

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Abstract

본 발명은 안전성이 강화된 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 적어도 일 방향으로 적층된 다수의 배터리 셀; 내부 공간에 상기 다수의 배터리 셀을 수납하는 모듈 케이스; 및 상기 다수의 배터리 셀 중 적어도 일부 배터리 셀 사이에 개재되며, 적어도 일부분이 상기 모듈 케이스와 접촉하여 상기 다수의 배터리 셀로부터 발생된 열을 상기 모듈 케이스로 전달하도록 구성된 방열 부재를 포함한다.

Description

안전성이 강화된 배터리 모듈
본 출원은 2022년 4월 12일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2022-0045095호에 대한 우선권 주장 출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안전성이 강화된 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 등에 관한 것이다.
스마트폰이나 태블릿 PC, 스마트 워치와 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 크게 증대되고, 전기 자동차가 점차 널리 보급되면서, 이에 탑재되는 배터리, 특히 반복적인 충방전이 가능한 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 이차 전지는 다수가 전기적으로 연결된 상태에서 모듈 케이스 내부에 함께 수납되는 형태로, 하나의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈이 다수 연결되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
그런데, 이와 같이 다수의 이차 전지(배터리 셀) 또는 다수의 배터리 모듈이 좁은 공간에 밀집되어 있는 경우, 열적 이벤트에 취약할 수 있다. 특히, 어느 하나의 배터리 셀에서 열폭주(thermal runaway) 등의 이벤트가 발생하는 경우, 이러한 이벤트가 다른 배터리 셀로 전파되는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 열 전파(thermal propagation) 현상이 발생하면, 해당 배터리 모듈에서 화재나 폭발과 같은 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 다수의 배터리 모듈이 하나의 배터리 팩이나 배터리 랙, 전력 저장 장치 등 상위 장치에 포함된 경우, 상위 장치에 포함된 다른 배터리 모듈 등으로 화재나 폭발 등의 문제가 확산될 수 있다.
더욱이, 전기 자동차와 같은 중대형 배터리 모듈이나 배터리 팩의 경우, 출력 및/또는 용량 증대를 위해 많은 수의 배터리 셀이 포함되어 열적 연쇄 반응에 대한 위험성은 더욱 커질 수 있다. 또한, 전기 자동차 등에 탑재된 배터리 팩의 경우, 주변에 운전자 등과 같은 사용자가 존재할 수 있다. 따라서, 특정 배터리 모듈에서 발생한 열적 이벤트가 적절하게 제어되지 못하고 연쇄 반응이 발생할 경우, 큰 재산상 피해는 물론이고 인명 피해까지 야기될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 모듈 내부에서 발생할 수 있는 열적 이벤트를 억제하고 안전성을 강화시킬 수 있는 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 등을 제공하는 것을 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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 적어도 일 방향으로 적층된 다수의 배터리 셀; 내부 공간에 상기 다수의 배터리 셀을 수납하는 모듈 케이스; 및 상기 다수의 배터리 셀 중 적어도 일부 배터리 셀 사이에 개재되며, 적어도 일부분이 상기 모듈 케이스와 접촉하여 상기 다수의 배터리 셀로부터 발생된 열을 상기 모듈 케이스로 전달하도록 구성된 방열 부재를 포함한다.
여기서, 상기 방열 부재는, 적어도 일측 단부가 상기 모듈 케이스에 삽입되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재는, 서로 반대 측에 위치한 2개의 단부가 모두 모듈 케이스에 삽입되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재는, 판상으로 구성된 본체부, 및 상기 본체부의 적어도 일측 단부에 구비되어 상기 본체부보다 두껍게 구성된 확장부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 확장부는, 상기 배터리 셀이 안착 가능하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 확장부는, 적어도 일부분이 상기 모듈 케이스의 내부에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 확장부는, 적어도 일부분이 단부로 갈수록 두께가 두꺼워지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 확장부는, 상기 본체부의 서로 다른 단부에 둘 이상 형성되고, 상기 둘 이상의 확장부는 서로 다른 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 확장부는, 상기 본체부와 탈착 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상기 모듈 케이스의 외부에 위치하여 상기 모듈 케이스로 전달된 열을 흡수하여 외부로 방출하도록 구성된 냉각 부재를 더 포함하고, 상기 방열 부재는, 상기 냉각 부재가 위치한 부분의 단부에 상기 확장부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 확장부는, 상기 모듈 케이스와 접촉하는 표면에 요철이 형성될 수 있다.
상기 방열 부재는, 상기 다수의 배터리 셀의 적층 방향을 따라 다수 포함되며, 다수의 방열 부재 중 적어도 둘 이상은, 서로 다른 형태로 구성될 수 있다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 모듈 내부에서 발생하는 열적 이벤트에 대한 효과적인 제어가 가능하다.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 특정 배터리 셀에서 열적 이벤트 발생 시, 다른 배터리 셀로 열적 이벤트가 전파되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈 내부에서, 열의 이동 방향에 대한 제어가 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 셀로부터 발생하는 열이 보다 원활하게 냉각되도록 할 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시 구성에서 설명하거나, 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
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 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는, 도 1의 배터리 모듈에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 도 1의 A1-A1'선에 대한 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 다른 일부 구성을 개략적으로 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 도 6의 방열 부재가 적용된 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 8의 방열 부재가 배터리 셀 사이에 개재된 구성의 일부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 14는, 도 13의 방열 부재가 적용된 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
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 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈에 대한 분리 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1의 A1-A1'선에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200) 및 방열 부재(300)를 포함한다.
상기 배터리 셀(100)은, 배터리 모듈에 다수 포함될 수 있다. 그리고, 각 배터리 셀(100)은, 이차 전지를 의미할 수 있다. 이차 전지는, 전극 조립체(양극판, 음극판, 세퍼레이터 포함), 전해질 및 전지 케이스를 구비할 수 있다. 다수의 배터리 셀(100)은, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 다수의 배터리 셀(100)은, 버스바 등을 통해 서로 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다.
다수의 배터리 셀(100)은, 서로 적층된 형태로 배터리 모듈에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 셀(100)은, 적어도 일 방향으로 적층된 형태의 셀 적층체(셀 어셈블리)를 구비한다고 할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(100)은, 좌우 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 내부에 빈 공간이 형성되며, 이러한 내부 공간에 다수의 배터리 셀(100)을 수납하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈 케이스(200)는, 본체 프레임(210)과 엔드 프레임(220)을 포함할 수 있다. 여기서, 본체 프레임(210)은, 상판, 하판, 좌측판 및 우측판을 구비하여 수납 공간을 형성하고, 이러한 수납 공간에 배터리 셀(100)의 적층체가 수납되도록 할 수 있다. 그리고, 엔드 프레임(220)은, 본체 프레임(210)과 결합되어 본체 프레임(210)의 개방된 부분을 커버하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 본체 프레임(210)은 전방 및 후방이 개방된 형태로 구성되고, 엔드 프레임(220)은 본체 프레임(210)의 전방 및 후방의 개방부에 결합되도록 구성될 수 있다.
상기 방열 부재(300)는, 다수의 배터리 셀(100) 중 적어도 일부 배터리 셀(100) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 방열 부재(300)는, 모듈 케이스(200)에 수납된 셀 적층체의 내부, 특히 인접하는 2개의 배터리 셀(100) 사이에 개재된 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 방열 부재(300)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 배터리 모듈에 다수 포함될 수 있다. 이때, 다수의 방열 부재(300)는, 배터리 셀(100)의 적층 방향(도면의 Y축 방향)으로 서로 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 인접하는 2개의 방열 부재(300) 사이에는, 하나 또는 둘 이상의 배터리 셀(100)이 개재될 수 있다.
상기 방열 부재(300)는, 적어도 일부분이 모듈 케이스(200)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 방열 부재(300)는, 적어도 일측 단부가 모듈 케이스(200)와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 부재(300)는, 도 3에서 B1으로 표시된 부분과 같이, 하부 측 단부가 모듈 케이스(200)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 방열 부재(300)는, 도 3에서 B2로 표시된 부분과 같이, 상부 측 단부가 모듈 케이스(200)와 접촉하도록 구성될 수 있다.
상기 방열 부재(300)는, 다수의 배터리 셀(100)로부터 발생된 열을 모듈 케이스(200)로 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 방열 부재(300)는, 다수의 배터리 셀(100) 중 임의의 배터리 셀(100)로부터 열이 발생한 경우, 발생된 열을 흡수할 수 있다. 그리고, 방열 부재(300)는, 이와 같이 흡수된 열을 모듈 케이스(200)로 전달할 수 있다. 특히, 방열 부재(300)는, 모듈 케이스(200)와 접촉된 부분을 통해 열을 모듈 케이스(200)로 전달할 수 있다. 그리고, 이와 같이 모듈 케이스(200)로 전달된 열은, 모듈 케이스(200)의 외측으로 배출될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 내부에 다수의 배터리 셀(100)이 포함된 배터리 모듈에서, 특정 배터리 셀(100)로부터 열 폭주(thermal runaway)와 같은 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 열적 이벤트가 배터리 모듈 내부의 다른 배터리 셀(100)로 전파되는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 더욱이, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈 내부의 열 폭주 전파(thermal runaway propagation) 현상 등이 방지될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(100)로부터 발생한 열이 방열 부재(300) 및 모듈 케이스(200)를 거쳐 외부로 원활하고 신속하게 배출될 수 있다. 따라서, 냉각 성능이 우수한 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재(300)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 셀 적층체의 외측에도 구비될 수 있다. 즉, 방열 부재(300)는, 셀 적층체의 최외곽 배터리 셀(100)과 모듈 케이스(200) 사이에 개재될 수도 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 도시된 구성을 참조하면, 다수의 배터리 셀(100)이 좌우 방향(Y축 방향)으로 적층된 셀 적층체의 좌측과 우측에 방열 부재(300)가 구비될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈의 냉각 성능을 보다 향상시키는 것을 물론이고, 배터리 모듈 외부의 다른 구성요소, 이를테면 다른 배터리 모듈이나 BMS(Battery Management System)과 같은 제어 유닛으로 열이나 화염 등이 전파되는 것을 억제할 수 있다.
상기 모듈 케이스(200) 및/또는 상기 방열 부재(300)는, 배터리 셀(100)로부터 발생된 열을 흡수하여 전달하도록, 열전도율이 높은 재질을 포함할 수 있다. 특히, 모듈 케이스(200) 및/또는 방열 부재(300)는, 고온, 이를테면 1000℃ 이상의 온도에서도 연화되거나 용융되지 않는 재질로 이루어지거나 그러한 재질을 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 대표적으로, 모듈 케이스(200) 및/또는 방열 부재(300)는, 금속 재질을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 모듈 케이스(200) 및/또는 방열 부재(300)는, SUS(스테인리스 스틸) 또는 이를 포함하는 복합 재료로 구성될 수 있다. 이러한 SUS 재질의 경우, 알루미늄과 같은 재질의 금속에 비해 고온에 의한 연화나 용융 가능성이 낮다. 따라서, 열 폭주와 같은 상황에서, 모듈 케이스(200)나 방열 부재(300)의 구조가 붕괴되어 안전성이 저하되는 문제를 보다 효과적으로 예방할 수 있다. 이 밖에도, 모듈 케이스(200) 및/또는 방열 부재(300)는, 열전도율이 높고 고온에서 연화되거나 용융되지 않는 다른 금속 소재 등으로 이루어지거나 그러한 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200)와 방열 부재(300)의 고온 내구성이 확보될 수 있다. 따라서, 열 폭주 등으로 인해, 배터리 모듈 내부에서 고온 상황이 발생하더라도, 방열 부재(300)나 모듈 케이스(200)의 연화 내지 용융 등이 방지될 수 있다. 그러므로, 방열 부재(300)나 모듈 케이스(200)의 구조 붕괴 등을 예방하여, 배터리 모듈의 안전성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 방열 부재(300)는, 적어도 일측 단부가 모듈 케이스(200)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 4 등을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 부분 확대 단면도이다. 예를 들어, 도 4는 도 3의 B1 부분에 대한 변형예라 할 수 있다. 한편, 본 실시예를 비롯하여, 본 명세서에는 여러 다양한 실시예가 설명되어 있는데, 해당 실시예에 대하여 다른 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 각 실시예에 대하여 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 4를 참조하면, 방열 부재(300)의 하측 단부가 모듈 케이스(200)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 모듈 케이스(200)의 하부 내면에는, 도 4의 G1으로 표시된 부분과 같이, 하부 삽입홈이 형성될 수 있다. 그리고, 방열 부재(300)의 하측 단부는, 이러한 모듈 케이스(200)의 하부 삽입홈(G1)에 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈 내부에서, 방열 부재(300)의 고정력이 향상될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈에 진동이나 충격이 가해지는 상황에서도, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 삽입 결합 구성으로 인해, 방열 부재(300)의 위치가 안정적으로 유지될 수 있다. 그러므로, 배터리 모듈 내부에서 배터리 셀(100)의 유동이 방지되고, 셀 적층체의 적층 상태가 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 열 폭주 등의 상황 발생 시, 특정 배터리 셀(100)로부터 가스 등이 생성될 수 있는데, 생성된 가스의 압력이 방열 부재(300)에 인가되더라도, 방열 부재(300)가 움직이는 것이 방지될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 삽입 구성에 의해, 방열 부재(300)에 의해 구분된 공간 사이에서 화염이나 가스 등이 전달되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 접촉 면적이 증가하므로, 방열 부재(300)로부터 모듈 케이스(200)로 열 전달 성능이 증대될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재(300)는, 서로 반대 측에 위치한 2개의 단부가 모두 모듈 케이스(200)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 4와 함께 도 5를 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 다른 일부 구성을 개략적으로 나타내는 부분 확대 단면도이다. 예를 들어, 도 5는 도 3의 B2 부분에 대한 변형예라 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 방열 부재(300)의 상측 단부가 모듈 케이스(200)의 내부에 삽입될 수 있다. 특히, 모듈 케이스(200)의 상부 내면에는 G2로 표시된 부분과 같이 상부 삽입홈이 존재할 수 있다. 그리고, 방열 부재(300)의 상측 단부는 모듈 케이스(200)의 상부 삽입홈(G2)에 삽입될 수 있다.
특히, 도 5에 도시된 구성과 도 4에 도시된 구성은, 하나의 배터리 모듈에 대하여 포함될 수 있다. 즉, 방열 부재(300)는, 서로 반대 측에 위치한 2개의 단부, 즉 하측 단부와 상측 단부가 모두 모듈 케이스(200)에 삽입되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)의 고정력이 더욱 향상되어, 외부 충격이나 진동, 내부 화재나 가스 등에도 방열 부재(300)의 위치가 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 이로 인해, 다수의 배터리 셀(100)을 구비하는 셀 적층체가 안정적으로 그 위치나 간격 등이 일정하게 유지될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 내면 사이의 틈으로 가스나 화염 등이 새어 나가는 것을 방지하여, 배터리 셀(100) 간 열이나 화염 등의 전파가 보다 확실하게 방지될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성의 경우, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 접촉 면적 증대로, 열전달 성능이 더욱 향상될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 적어도 일부분이 모노 프레임 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 모듈 케이스(200)는, 본체 프레임(210)과 엔드 프레임(220)을 포함할 수 있는데, 본체 프레임(210)이 모노 프레임 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 본체 프레임(210)은, 상판, 하판, 좌측판 및 우측판을 구비하되, 상판, 하판, 좌측판 및 우측판이 일체화된 형태로 제조될 수 있다. 즉, 본체 프레임(210)은, 내부에 중공이 형성된 사각 관 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 본체 프레임(210)의 전방과 후방은 개방된 형태로 구성될 수 있다.
특히, 상기 도 3 내지 도 5의 실시예와 같이, 방열 부재(300)의 하측 단부와 상측 단부가 모듈 케이스(200)에 삽입되는 실시 구성의 경우, 모듈 케이스(200)는 모노 프레임을 구비할 수 있다. 그리고, 모노 프레임의 하판 상면과 상판 하면에는 각각 하부 삽입홈(G1)과 상부 삽입홈(G2)이 형성되어, 방열 부재(300)의 하측 단부와 상측 단부가 삽입될 수 있다. 이 경우, 방열 부재(300)는, 하부 삽입홈(G1) 및 상부 삽입홈(G2)에 끼워진 상태에서, 모노 프레임의 전방 또는 후방의 개방된 부분을 통해 슬라이딩 방식으로 모노 프레임의 내부로 삽입될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200) 내부로 방열 부재(300)를 삽입시키고, 더욱이 방열 부재(300)를 모듈 케이스(200)의 삽입홈에 끼우는 조립 공정이 보다 원활하게 수행될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200)의 상판과 하판의 간격이 일정하게 유지되므로, 방열 부재(300)의 위치가 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 방열 부재(300)가 적용된 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7에서는, 설명의 편의를 위해, 2개의 배터리 셀(100)과 그 사이에 개재된 하나의 방열 부재(300)를 중심으로 도시되어 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 방열 부재(300)는, 본체부(310) 및 확장부(320)를 구비할 수 있다. 여기서, 본체부(310)는, 판상으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 본체부(310)는, 수직 방향으로 세워진 플레이트 형태로 구성되어, 수평 방향으로 배열된 2개의 배터리 셀(100) 사이에 개재될 수 있다. 또한, 확장부(320)는, 본체부(310)의 적어도 일측 단부에 구비되어 본체부(310)보다 두껍게 구성될 수 있다. 예를 들어, 확장부(320)는, 본체부(310)의 상단과 하단에 구비되어, 본체부(310)보다 수평 방향, 이를테면 좌우 방향(도면의 Y축 방향)으로 확장되게 구성될 수 있다. 즉, 확장부(320)는, 본체부(310)보다 좌우 방향 두께가 두껍게 형성될 수 있다.
특히, 상기 방열 부재(300)에서, 판상의 본체부(310)는 배터리 셀(100) 사이에 개재되고, 확장부(320)는 배터리 셀(100) 사이의 공간으로부터 벗어난 부분에 위치할 수 있다. 더욱이, 다수의 배터리 셀(100)은 파우치형 전지일 수 있다. 이러한 파우치형 전지의 경우, 중앙 부분에는 전극 조립체 및 전해액이 수납되어 수납부(C1)를 형성하고, 수납부(C1)의 테두리에는 파우치 외장재가 실링되어 실링부(C2)를 형성할 수 있다. 이때, 방열 부재(300)의 본체부(310)는 파우치형 전지의 수납부(C1) 사이에 개재되고, 방열 부재(300)의 확장부(320)는 파우치형 전지의 수납부(C1) 이외의 부분, 특히 파우치형 전지의 실링부(C2) 사이에 위치할 수 있다. 인접하는 파우치형 전지의 실링부(C2) 사이 공간은 수납부(C1) 사이 공간보다 넓게 형성되어 있으므로, 두께가 두꺼운 확장부(320)가 위치할 수 있다.
또한, 확장부(320)는, 방열 부재(300)에서 모듈 케이스(200)와 접촉하는 부분에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 방열 부재(300)는 상단부와 하단부가 모듈 케이스(200)와 접촉할 수 있는데, 확장부(320)는 이러한 방열 부재(300)의 상단부와 하단부에 위치할 수 있다. 이 경우, 방열 부재(300)의 확장부(320)가 모듈 케이스(200)와 접촉된다고 할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 적층체 사이의 공간을 넓게 하지 않으면서도, 방열 부재(300)를 통한 열 배출 성능이 향상될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성의 경우, 확장부(320)를 통해 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 접촉 면적이 증대될 수 있다. 따라서, 방열 부재(300)로부터 모듈 케이스(200)로 열 전달 성능이 개선될 수 있다. 그리고, 상기 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 접촉 면적 증대로, 방열 부재(300)의 형태나 위치, 특히 방열 부재(300)의 세워진 상태가 모듈 케이스(200)의 내부에서 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 셀 간 열이나 화염 전달 억제 성능이 더욱 개선될 수 있다. 예를 들어, 파우치형 전지가 적층체를 형성하여 배터리 모듈에 포함된 경우, 배터리 셀(100)로부터 배출된 고온의 가스나 화염 등은, 모듈 케이스(200) 내부에서 상대적으로 넓은 공간인 실링부(C2) 사이 공간에 위치할 수 있다. 이때, 실링부(C2) 사이 공간에는 두껍게 형성된 확장부(320)가 위치하므로, 셀 간 실링부(C2) 사이 공간을 보다 확실하게 구분할 수 있다. 따라서, 실링부(C2)가 형성된 공간을 통해 셀 간 열이나 화염 등이 전달되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 확장부(320)는, 배터리 셀(100)이 안착 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 7에 도시된 구성을 참조하면, 상기 방열 부재(300)는, 하측 확장부(320)에, M1으로 표시된 부분과 같이, 배터리 셀(100)이 안착 가능하도록 안착 파트가 형성될 수 있다. 더욱이, 방열 부재(300)의 좌측과 우측에 각각 배터리 셀(100)이 위치할 수 있으므로, 방열 부재(300)의 하측 확장부(320)의 좌측과 우측에 각각 별도의 안착 파트(M1)가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 안착 파트(M1)에 각각 좌측 배터리 셀(100)과 우측 배터리 셀(100)이 안착될 수 있다.
특히, 도 7에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(100)이 파우치형 전지인 경우, 방열 부재(300)의 확장부(320)에 형성된 안착 파트(M1)에는, 파우치형 전지의 수납부(C1)가 안착될 수 있다. 즉, 도 7의 구성에서 방열 부재(300)의 좌측 안착 파트(M1)에는, 좌측 배터리 셀(100)의 수납부(C1), 특히 수납부(C1)의 우측 하부가 안착될 수 있다. 또한, 도 7의 구성에서 방열 부재(300)의 우측 안착 파트(M1)에는, 우측 배터리 셀(100)의 수납부(C1), 특히 수납부(C1)의 좌측 하부가 안착될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)에 구비된 안착 파트(M1)를 통해, 배터리 셀(100)의 적층 상태가 안정적으로 유지될 수 있다. 특히, 파우치형 전지의 경우, 그 형태적 특성 상 상하 방향으로 세워진 상태에서 좌우 방향으로 다수 적층시킨 형태의 구성이 안정적으로 유지되기 어려울 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성에 의하면, 각 파우치형 전지가 세워진 상태에서 방열 부재(300)의 안착 파트(M1)에 안정적으로 안착되므로, 파우치형 전지의 수평 적층 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(100)과 방열 부재(300) 사이의 접촉 면적이 증대될 수 있다. 즉, 상기 실시 구성에서는, 배터리 셀(100)과 방열 부재(300)의 본체부(310)가 서로 접촉되는 것은 물론이고, 배터리 셀(100)과 방열 부재(300)의 확장부(320)가 접촉될 수도 있다. 예를 들어, 배터리 셀(100)이 파우치형 전지인 경우, 파우치형 전지의 수납부(C1) 하단과 방열 부재(300)의 안착 파트(M1)가 서로 접촉될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 배터리 셀(100)과 방열 부재(300) 사이의 열전달 성능이 개선되어, 배터리 모듈의 냉각 성능과 열 폭주 방지 성능이 더욱 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 써멀 레진을 더 포함할 수 있다. 상기 써멀 레진은, 서로 다른 부재 사이의 열 전달 효율을 증대시키기 위한 물질로서, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 열전달 물질이 본 발명의 써멀 레진으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 실시 구성에서, B3 및 B4로 표시된 부분과 같은 배터리 셀(100)과 모듈 케이스(200) 사이의 공간에는 써멀 레진이 충진될 수 있다. 본 발명의 일 실시 구성에서는, 이러한 써멀 레진의 열 전달 성능이 더욱 향상되도록 할 수 있는데, 이에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 9는 도 8의 방열 부재(300)가 배터리 셀(100) 사이에 개재된 구성의 일부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 예를 들어, 도 9는, 도 8의 방열 부재(300)의 좌측과 우측에 각각 배터리 셀(100)이 위치한 상태에서, A2-A2'선에 대한 단면의 일부 구성을 나타낸다고 할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 방열 부재(300)의 확장부(320)에는, D로 표시된 부분과 같이, 유입홈이 형성될 수 있다. 이러한 유입홈(D)은, 확장부(320)의 측면에서 안착 파트(M1)가 형성된 부분까지 파여진 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유입홈(D)은, 방열 부재(300)에서 하측 확장부(320)에 형성될 수 있으며, 하측 확장부(320)의 상면에서 하부 방향으로 오목하게 파여진 형태를 가질 수 있다. 그리고, 이러한 유입홈(D)은, 하측 확장부(320)의 상면에서 측면까지 연장되게 파여진 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 유입홈(D)은, 방열 부재(300)에서 상측 확장부(320)에 형성될 수도 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 써멀 레진의 열 전달 성능이 더욱 향상되도록 할 수 있다. 예를 들어, 이러한 실시 구성에서는, 배터리 셀(100)과 모듈 케이스(200) 사이에 충진된 써멀 레진이, 도 9에서 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 유입홈(D)을 통해 배터리 셀(100)과 방열 부재(300) 사이 공간으로 유입될 수 있다. 따라서, 배터리 셀(100)과 방열 부재(300) 사이의 열전달 성능이 더욱 증대될 수 있다. 특히, 배터리 모듈의 제조 내지 조립 과정에서, 써멀 레진은 겔(gel)이나 졸(sol)과 같이 유동성이 있는 상태로 배터리 셀(100)과 모듈 케이스(200) 사이의 공간에 충진될 수 있다. 이때, 유동성을 갖는 써멀 레진은, 유입홈(D)을 통해 배터리 셀(100)과 방열 부재(300) 사이 공간으로 쉽게 침투할 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 예를 들어, 도 10은, 도 7의 실시 구성에 대한 변형예라 할 수 있다.
도 10을 참조하면, 방열 부재(300)의 확장부(320)는, 모듈 케이스(200)의 내부에 삽입되게 구성될 수 있다. 이를 위해, 모듈 케이스(200)의 내면에는 확장부(320)의 형태에 대응되는 형태로 삽입홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 모듈 케이스(200)의 하판 상면에는 G3로 표시된 바와 같이, 하부 방향으로 오목하게 형성된 삽입홈이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 삽입홈(G3)에 방열 부재(300)의 하측 확장부(320)가 삽입될 수 있다. 또한, 도 10에서 모듈 케이스(200)의 상판 하면에는 G4로 표시된 바와 같이, 상부 방향으로 오목하게 형성된 삽입홈이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 삽입홈(G4)에는 방열 부재(300)의 상측 확장부(320)가 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 확장부(320)와 삽입홈(G3, G4) 사이의 끼움 결합으로 인해, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 결합력이 향상될 수 있다. 따라서, 외부 충격이나 내부 가스 발생 등의 상황에서도 배터리 모듈 내부의 구성요소가 그 위치를 이탈하거나 붕괴되지 않고 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 접촉 면적이 커질 수 있다. 따라서, 방열 부재(300)로부터 모듈 케이스(200)로의 열 전달 효율이 증대될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈의 냉각 성능과 열 전파 방지 성능이 더욱 개선될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재(300)의 확장부(320)는, 단부로 갈수록 두께가 더욱 두꺼워지게 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 10에 도시된 구성을 참조하면, 방열 부재(300)의 하측 확장부(320)는, 하부 방향으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 부분을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 방열 부재(300)의 상측 확장부(320)는, 상부 방향으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 부분을 갖도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 방열 부재(300)의 확장부(320)는, 단면이 사다리꼴 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)의 하면과 모듈 케이스(200) 사이의 접촉 면적을 늘려, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 열전달 성능 및 결합력이 향상되도록 할 수 있다. 더욱이, 상기 실시 구성과 같이, 단면이 사다리꼴 형태로 형성되는 경우, 배터리 셀(100)이 안정적으로 안착될 수 있는 공간을 제공하는 한편, 모듈 케이스(200)와도 충분하게 접촉되도록 할 수 있다.
더욱이, 도 10에 도시된 바와 같이, 방열 부재(300)의 확장부(320)가 모듈 케이스(200)에 삽입된 실시 구성에서, 확장부(320)가 단부로 갈수록 점점 두꺼워지게 형성되면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 결합력이 더욱 향상될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 구성에서, 방열 부재(300)의 하측 확장부(320)는, 모듈 케이스(200)의 하판에서 상부 방향으로 이탈이 어려울 수 있다. 또한, 도 10의 실시 구성에서, 방열 부재(300)의 상측 확장부(320)는, 모듈 케이스(200)의 상판에서 하부 방향으로 이탈이 어려울 수 있다. 또한, 도 10의 실시 구성에서는, 방열 부재(300)가 좌우 방향(Y축 방향)으로 이동하는 것도 억제할 수 있다.
앞선 실시예에서 설명된 바와 같이, 확장부(320)는 본체부(310)의 서로 다른 단부에 둘 이상 형성될 수 있다. 이때, 둘 이상의 확장부(320)는, 서로 다른 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 10의 실시예에 도시된 바와 같이, 방열 부재(300)는, 확장부(320)가 본체부(310)의 상부와 하부에 모두 구비되도록 구성될 수 있다. 이때, 상측 확장부(320)와 하측 확장부(320)는 서로 다른 재질로 구성될 수 있다.
특히, 2개의 확장부(320)는, 서로 열전도율이 다른 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 10의 실시 구성에서, 상측 확장부(320)와 하측 확장부(320)는 서로 다른 열전도성을 갖도록 방열 부재(300)가 구성될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 도 10의 실시 구성에서, 하측 확장부(320)는, 상측 확장부(320)보다 열전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)에서 열이 전달되는 경로의 유도가 가능할 수 있다. 예를 들어, 도 10의 실시예에서, 하측 확장부(320)의 열전도율이 상측 확장부(320)의 열전도율보다 높은 경우, 배터리 셀(100)로부터 본체부(310)로 흡수된 열은, 상측 확장부(320)보다는 하측 확장부(320) 측으로 이동하도록 유도될 수 있다. 특히, 후술하는 바와 같이, 모듈 케이스(200)의 하부 측에 냉각 부재가 위치하는 경우, 열을 하측 확장부(320) 측으로 유도하는 것이 좋다.
또한, 서로 다른 2개의 확장부(320)는, 녹는점이 다른 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 10의 실시 구성에서, 상측 확장부(320)는 하측 확장부(320)보다 녹는점이 높은 재질로 구성될 수 있다. 이때, 하측 확장부(320)는 상측 확장부(320)보다 녹는점은 낮지만 열전도율이 높은 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)에 대하여 부분적으로 서로 다른 기능이 부여되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예와 같이, 상측 확장부(320)의 경우 녹는점이 높은 재질로 구성되도록 함으로써, 모듈 케이스(200) 내부에서 상부 측으로 향하기 쉬운 화염이나 고온에도 방열 부재(300)가 용융 내지 붕괴되지 않고 안정적으로 유지되도록 할 수 있다. 또한, 하측 확장부(320)의 경우 열전도율이 높은 재질로 구성함으로써, 배터리 셀(100)로부터 흡수된 열이 방열 부재(300)를 통해 배터리 모듈의 하부 측으로 원활하게 배출되도록 할 수 있다.
다른 예로, 상측 확장부(320)는 열전도성이 낮은 폴리머 재질로 구성하고, 하측 확장부(320)는 열전도성이 높은 금속 재질로 구성할 수 있다. 이 경우, 방열 부재(300)의 본체부(310)로 흡수된 열이 주로 하부 측으로 향하고, 상부 측으로 향하는 것은 최대한 억제되도록 할 수 있다. 이러한 실시 구성은, 특히 배터리 모듈의 상부 측에 열이 인가되면 바람직하지 않은 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈의 상부에 다른 배터리 모듈이나 BMS와 같은 다른 구성요소가 위치하는 경우, 또는 전기 자동차의 운전자와 같은 사용자가 위치하는 경우 등에는, 상기 실시예와 같이 배터리 모듈의 상부 측으로 열이 전달되는 것을 차단함으로써, 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 확장부(320)는, 본체부(310)와 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방열 부재(300)에 구비된 하측 확장부(320)는, 본체부(310)의 하단부로부터 분리 또는 장착 가능하게 구성될 수 있다. 또한, 방열 부재(300)에 구비된 상측 확장부(320)는, 본체부(310)의 상단부로부터 분리 또는 장착 가능하게 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 본체부(310)와 확장부(320)가 구비된 방열 부재(300)의 제조가 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 특히, 이와 같은 실시 구성에 의하면, 앞서 설명된 바와 같이, 서로 다른 확장부(320)를 다른 재질로 형성하는 구성이 보다 용이하게 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 본체부(310)는 공용으로 사용되고, 배터리 모듈의 내부 또는 외부의 구조나 상황에 따라 적절한 재질이나 형태의 확장부(320)가 사용되도록 할 수 있다. 예를 들어, 일부 배터리 모듈에 대해서는 열전도율이 높은 재질을 하측 확장부(320)에 적용하고, 다른 배터리 모듈에 대해서는 열전도율이 높은 재질을 상측 확장부(320)에 적용할 수 있다. 또는, 다른 배터리 모듈에 대해서는, 화염에 대한 성능이 우수한 재질을 상측 확장부(320)에 적용할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 상황에 따라 필요한 형태대로 다양하게 방열 부재(300)를 구성할 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈의 조립성이 더욱 좋아질 수 있다. 예를 들어, 본체부(310)에 하측 확장부(320)만 결합되고 상측 확장부(320)는 분리된 상태에서 배터리 셀(100)과 방열 부재(300)를 교대로 다수 적층시키고, 적층이 완료된 이후에 각 방열 부재(300)의 상부 측에 상측 확장부(320)를 결합시킬 수 있다. 이 경우, 상측 확장부(320)에 의해 배터리 셀(100)과 방열 부재(300)의 적층 공정이 방해받는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 실시 구성에서, 본체부(310)와 확장부(320)는 끼움 결합 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 11의 실시 구성을 참조하면, 본체부(310)의 하단과 상단에는, P1 및 P2로 표시된 바와 같이, 좌우 방향으로 돌출된 형태의 체결 돌기가 형성될 수 있다. 그리고, 하측 확장부(320)와 상측 확장부(320)는, F1 및 F2로 표시된 바와 같이, 체결 돌기(P1, P2)의 형태에 대응되는 형태로 체결 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 본체부(310)와 확장부(320)의 끼움 결합 구성으로 인해, 확장부(320)가 본체부(310)에 결합된 상태에서는 본체부(310)로부터 쉽게 분리되지 않도록 할 수 있다. 특히, 상기와 같은 실시 구성에 의하면, 확장부(320)를 본체부(310)로부터 분리시키기 위해서는 전후 방향(X축 방향)으로 확장부(320)를 이동시켜야 하고, 상하 방향(Z축 방향)이나 좌우 방향(Y축 방향)으로는 확장부(320)의 이동 및 분리가 어려울 수 있다. 그러므로, 이 경우, 본체부(310)와 확장부(320)의 탈착 구성이 보다 용이하게 구현될 수 있다.
한편, 도 11의 실시 구성에서는, 상측 확장부(320)와 하측 확장부(320)가 모두 탈착 가능한 형태가 도시되어 있으나, 그 중 일부는 고정된 상태로 유지되거나 일체화된 상태로 제조되고, 다른 일부만 탈착 가능하게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 11의 실시 구성에서, 하측 확장부(320)는 본체부(310)와 일체화된 형태로 분리 불가능하게 구성되고, 상측 확장부(320)는 본체부(310)와 분리 가능하게 탈착식으로 구성될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 냉각 부재(400)를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 부재(400)는, 모듈 케이스(200)의 외부에 위치하여 모듈 케이스(200)로 전달된 열을 흡수하고, 흡수된 열을 외부로 방출하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 냉각 부재(400)는, 내부에 냉각수와 같은 냉매가 흐르도록 구성됨으로써, 모듈 케이스(200)의 열을 보다 쉽게 흡수하여 모듈 외부로 배출되도록 할 수 있다. 이러한 냉각 부재(400)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 냉각 구성이 채용될 수 있으며, 본 발명은 이러한 냉각 부재(400)의 구체적인 형태에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 냉각 부재(400)는, 히트 싱크일 수 있다.
이때, 상기 방열 부재(300)는, 냉각 부재(400)가 위치한 부분의 단부에 확장부(320)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 냉각 부재(400)가 모듈 케이스(200)의 하부에 위치하는 경우, 확장부(320)는 방열 부재(300)의 하단부에 위치할 수 있다. 즉, 방열 부재(300)의 상단에는 확장부(320)가 구비되지 않을 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 본체부(310)로 흡수된 열이 확장부(320)를 통해 냉각 부재(400)가 위치한 측으로 보다 원활하게 이동하도록 할 수 있다. 따라서, 방열 부재(300) 및 모듈 케이스(200)를 거쳐 냉각 부재(400)로 향하는 열의 이동이 최대한 짧은 경로로 신속하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈의 냉각 성능 및 열 전파 억제 성능이 보다 좋아질 수 있다.
한편, 이와 같이, 배터리 모듈의 일측에 냉각 부재(400)가 구비되는 경우, 앞서 설명된 여러 실시예, 특히 도 7 내지 도 11에서 설명된 실시예도 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 12의 실시 구성에 대하여, 도 10 또는 도 11에 도시된 바와 같은 방열 부재(300)가 적용되되, 하측 확장부(320)는 상측 확장부(320)보다 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 실시예와 같이, 냉각 부재(400)가 모듈 케이스(200)의 일측에 위치하는 경우, 냉각 부재(400)와 모듈 케이스(200) 사이에는, 도 12에서 I로 표시된 부분과 같이, TIM(Thermal Interface Material)과 같은 열 전달 물질이 개재될 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 14는 도 13의 방열 부재(300)가 적용된 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 방열 부재(300)의 확장부(320)는, 모듈 케이스(200)와 접촉하는 외측 표면에 요철이 형성될 수 있다. 여기서, 요철은, 오목부와 볼록부가 반복적으로 배치된 형상을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 방열 부재(300)의 상측 확장부(320)는, 상면에 J1으로 표시된 부분과 같이 제1 요철이 형성될 수 있다. 또한, 방열 부재(300)의 하측 확장부(320)는, 하면에 J1'으로 표시된 부분과 같이 제1 요철이 형성될 수 있다. 이러한 방열 부재(300)의 제1 요철은, 다수의 배터리 셀(100)이 적층되는 좌우 방향(Y축 방향)으로, 오목부와 볼록부가 반복 배치된 형태를 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 이러한 방열 부재(300)의 확장부(320)와 접촉하는 부분에서, 모듈 케이스(200)에도 요철이 형성될 수 있다. 즉, 도 14에서 J2로 표시된 부분과 같이, 모듈 케이스(200)의 상부 내측 표면에서, 방열 부재(300)의 상측 확장부(320)와 접촉하는 부분에는, 방열 부재(300)의 제1 요철(J1)에 대응되는 형태로 제2 요철이 형성될 수 있다. 또한, 도 14에서 J2'로 표시된 부분과 같이, 모듈 케이스(200)의 하부 내측 표면에서, 방열 부재(300)의 하측 확장부(320)와 접촉하는 부분에는, 방열 부재(300)의 제1 요철(J1')에 대응되는 위치 및 형태로 제2 요철이 형성될 수 있다. 더욱이, 앞서 도 10의 실시예에서 설명한 바와 같이, 모듈 케이스(200)에는 확장부(320)가 삽입되도록 삽입홈(G3, G4)이 형성될 수 있다. 이때, 제2 요철(J2, J2')은, 삽입홈(G3, G4)의 내측면에 형성될 수 있다.
상기 실시 구성에서, 확장부(320)의 요철(J1, J1')과 모듈 케이스(200)의 요철(J2, J2')은 서로 치합된 형태를 가질 수 있다. 특히, 확장부(320)의 제1 요철(J1, J1')과 모듈 케이스(200)의 제2 요철(J2, J2')은, 돌출부와 오목부가 상호 끼움 결합되며, 돌출부와 오목부의 각 표면이 서로 접촉되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 열전달 성능이 더욱 향상될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에서, 방열 부재(300)의 확장부(320)와 모듈 케이스(200) 사이에서, 접촉 면적이 확대될 수 있다. 따라서, 접촉 부분을 통해 더욱 많은 열이 전달될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 방열 부재(300)를 통한 냉각 성능이 더욱 좋아질 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 요철 결합에 의해, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 결합성이 개선될 수 있다. 예를 들어, 상기 실시 구성에 의하면, 요철 간 결합으로 인해 모듈 케이스(200) 내부에서 방열 부재(300)가 좌우 방향으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 배터리 모듈에 진동이나 충격이 가해지는 경우에도, 방열 부재(300)의 수평 방향 이동이 억제되므로, 다수의 배터리 셀(100)과 방열 부재(300)의 적층 상태가 안정적으로 보다 유지될 수 있다. 또한, 이 경우, 배터리 셀(100)에서 스웰링이 발생한 경우에도, 방열 부재(300)의 고정으로 인한 스웰링 제어가 가능할 수 있다. 또한, 이 경우, 다수의 배터리 셀(100)에 대한 기립 상태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 15를 참조하면, 상기 방열 부재(300)의 확장부(320)는, K로 표시된 부분과 같이, 외측 표면에 확장 돌기를 구비할 수 있다. 이러한 확장 돌기(K)는, 확장부(320)의 외측 표면에서 외측 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상측 확장부(320)의 경우, 상측 표면에서 상부 측 방향으로 더욱 돌출된 형태로 확장 돌기(K)가 구비될 수 있다. 또한, 도 15에는 도시되어 있지 않으나, 하측 확장부(320)에도, 하측 표면에서 하부 측 방향으로 더욱 돌출된 형태로 확장 돌기(K)가 구비될 수 있다. 이러한 확장 돌기(K)는, 앞선 도 13 및 도 14의 실시예에서 설명한 요철 구성(J1, J1', J2, J2')의 일 형태로 마련될 수도 있다.
상기 확장 돌기(K)는, 앞선 요철 구성(J1, J1', J2, J2')과 같이, 배터리 셀(100)의 적층 방향인 좌우 방향으로 향하는 과정에서 상하 방향으로 볼록한 형태를 가지며, 전후 방향으로 길게 연장된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 모듈 케이스(200)에는, 이러한 확장 돌기(K)가 삽입될 수 있도록, 확장 돌기(K)에 대응되는 형태로 확장 홈이 형성될 수 있다.
특히, 도 15의 확장 돌기(K) 내지 도 13 및 도 14의 요철 구성(J1, J1', J2, J2')은, 방열 부재(300)의 확장부(320)에서, 전후 방향으로 미형성부를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 15의 실시 구성을 참조하면, 확장 돌기(K)는, 확장부(320)의 상부 측 표면에서, A3 및 A3'으로 표시된 부분과 같이, 확장 돌기(K)가 돌출되지 않은 부분을 가질 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 확장 돌기(K)에 의해 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 결합성이 더욱 향상될 뿐 아니라, 이들 사이의 접촉 면적이 증대되어 냉각 성능이 개선될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200) 내부에서 방열 부재(300)의 좌우 방향 이동뿐 아니라, 방열 부재(300)의 전후 방향 이동도 억제될 수 있다. 즉, 상기 실시 구성의 경우, 방열 부재(300)의 수평 전 방향에 대하여 이동이 제어될 수 있다.
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 도 16은, 도 12의 구성에 대한 변형예라 할 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 방열 부재(300)는, 다수의 배터리 셀(100)의 적층 방향을 따라 다수 포함될 수 있다. 이때, 다수의 방열 부재(300)는, 배터리 셀(100)의 적층 방향을 따라 서로 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 특히, 다수의 방열 부재(300) 중 적어도 둘 이상은, 서로 다른 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 16에서는, 4개의 방열 부재(300)(N1~N4)가 좌우 방향(Y축 방향)으로 이격 배치되어 있다.
여기서, 도 16의 실시예에 도시된 4개의 방열 부재(300)는, 가장 좌측에 위치한 방열 부재(300)를 제1 부재(N1)라 하고, 내측 방향인 우측 방향으로 갈수록 순차적으로 위치하는 각 방열 부재(300)에 대하여 제2 내지 제4 부재(N2~N4)라 할 수 있다. 이때, 제4 부재(N4)는 4개의 방열 부재(300) 중 배터리 셀(100)의 적층 방향으로 가장 내측에 위치한다고 할 수 있다.
특히, 4개의 방열 부재(300) 중 적어도 일부는, 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 부재(N1) 및 제2 부재(N2)는, 제3 부재(N3) 및 제4 부재(N4)와 서로 다른 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 1 부재(N1) 및 제2 부재(N2)는, 제3 부재(N3) 및 제4 부재(N4)와는 다른 구조로, 모듈 케이스(200)와 접촉 결합될 수 있다.
더욱이, 하나의 배터리 모듈에서 수평 방향으로 배치된 다수의 방열 부재(300)는, 내측에 배치된 방열 부재(300)가 외측에 배치된 방열 부재(300)보다, 열전달 성능이 우수한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 16의 실시예에 도시된 바를 참조하면, 내측에 위치한 제3 부재(N3) 및 제4 부재(N4)는, Q3 및 Q4로 표시된 부분과 같이, 상하 양단에 확장부(320)를 구비하며, 확장부(320)의 단부에 요철 구성이 형성될 수 있다. 반면, 제1 부재(N1) 및 제2 부재(N2)는, Q1 및 Q2로 표시된 부분과 같이, 별도의 요철 구조나 확장부(320)가 형성되어 있지 않을 수 있다.
이 경우, 내측에 위치한 방열 부재(300)인 제3 부재(N3) 및 제4 부재(N4)의 경우, 상대적으로 외측에 위치한 방열 부재(300)인 제1 부재(N1) 및 제2 부재(N2)에 비해, 모듈 케이스(200)와의 접촉 면적이 증대될 수 있다. 따라서, 내측에 위치한 방열 부재(300)가 외측에 위치한 방열 부재(300)에 비해 열전달 양이나 속도가 증대될 수 있다. 통상적으로 셀 어셈블리에 적층된 다수의 배터리 셀(100) 중, 내측 배터리 셀(100) 측 온도가 외측 배터리 셀(100) 측 온도보다 높을 수 있다. 상기 실시 구성에 의하면, 내측 배터리 셀(100)에 인접 배치된 방열 부재(300)의 열전달 효율이 증대되어, 내측 배터리 셀(100)의 냉각 성능이 더 우수하게 확보될 수 있다. 그러므로, 내측 배터리 셀(100)이 외측 배터리 셀(100)에 비해 지나치게 온도가 높아지는 것을 방지함으로써, 내외 측 배터리 셀(100) 간 온도 밸런싱에 유리할 수 있다.
또한, 외측에 배치된 방열 부재(300)는 내측에 배치된 방열 부재(300)보다 수평 방향 이동이 더 강하게 억제되도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 외측 방열 부재(300)는, 내측 방열 부재(300)보다 수평 방향으로 쉽게 이동되지 않도록 구성될 수 있다. 이러한 이동 억제는, 방열 부재(300)와 모듈 케이스(200) 사이의 삽입 구성 내지 마찰력 증대 구성 등을 통해 달성될 수 있다.
예를 들어, 상대적으로 외측에 위치한 제1 부재(N1) 및 제2 부재(N2)는, Q1 및 Q2로 표시된 부분과 같이, 단부가 모듈 케이스(200)의 내측 표면에 삽입 결합될 수 있다. 반면, 상대적으로 내측에 위치한 제3 부재(N3) 및 제4 부재(N4)는, Q3 및 Q4로 표시된 부분과 같이, 단부가 모듈 케이스(200)의 내측 표면으로 삽입되지 않도록 구성될 수 있다.
이와 같은 실시 구성에 의하면, 셀 어셈블리에서 배터리 셀(100)의 스웰링이 발생한 경우, 내측에 위치한 방열 부재(300)에 대해서는 어느 정도 이동을 허용하는 반면, 외측에 위치한 방열 부재(300)에 대해서는 이동이 상대적으로 어렵게 구성될 수 있다. 이 경우, 내측 방열 부재(300)에 대해서는 배터리 셀(100)의 스웰링을 잘 흡수할 수 있도록 하는 한편, 외측 방열 부재(300)에 대해서는 배터리 셀(100)의 이동을 억제하여 최외곽 배터리 셀(100)의 손상 내지 파손을 방지할 수 있다.
특히, 셀 어셈블리는 하단부 등에서 써멀 레진 등에 의해 고정될 수 있는데, 셀 어셈블리의 스웰링 발생 시, 최외곽에 배치된 배터리 셀(100)은 가장 많이 이동하게 되어, 파우치 외장재의 크랙이나 찢어짐 현상 등이 많이 발생할 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성에 의하면, 내측 배터리 셀(100)의 이동은 어느 정도 허용하면서도, 최외곽 배터리 셀(100)의 이동은 최대한 억제함으로써, 스웰링 제어와 함께 배터리 셀(100)의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에 다른 다양한 구성요소, 이를테면, BMS나 버스바, 팩 케이스, 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 앞서 설명된 모듈 케이스(200)가 팩 케이스 역할을 수행할 수 있다. 이 경우, 모듈 케이스(200) 내부에 BMS나 버스바, 릴레이와 같은 배터리 팩의 구성요소가 포함될 수 있다. 이 경우, 배터리 셀(100)이 팩 케이스에 직접 수납된다는 측면에서 셀투팩(cell to pack)이라고 불리기도 한다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 또는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 모듈이나 배터리 팩 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 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]
100: 배터리 셀
C1: 수납부, C2: 실링부
200: 모듈 케이스
210: 본체 프레임
220: 엔드 프레임
300: 방열 부재
310: 본체부
320: 확장부
400: 냉각 부재

Claims (14)

  1. 적어도 일 방향으로 적층된 다수의 배터리 셀;
    내부 공간에 상기 다수의 배터리 셀을 수납하는 모듈 케이스; 및
    상기 다수의 배터리 셀 중 적어도 일부 배터리 셀 사이에 개재되며, 적어도 일부분이 상기 모듈 케이스와 접촉하여 상기 다수의 배터리 셀로부터 발생된 열을 상기 모듈 케이스로 전달하도록 구성된 방열 부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 적어도 일측 단부가 상기 모듈 케이스에 삽입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 서로 반대 측에 위치한 2개의 단부가 모두 모듈 케이스에 삽입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 판상으로 구성된 본체부, 및 상기 본체부의 적어도 일측 단부에 구비되어 상기 본체부보다 두껍게 구성된 확장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 확장부는, 상기 배터리 셀이 안착 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 확장부는, 적어도 일부분이 상기 모듈 케이스의 내부에 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 확장부는, 적어도 일부분이 단부로 갈수록 두께가 두꺼워지게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 확장부는, 상기 본체부의 서로 다른 단부에 둘 이상 형성되고,
    상기 둘 이상의 확장부는 서로 다른 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 확장부는, 상기 본체부와 탈착 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 외부에 위치하여 상기 모듈 케이스로 전달된 열을 흡수하여 외부로 방출하도록 구성된 냉각 부재를 더 포함하고,
    상기 방열 부재는, 상기 냉각 부재가 위치한 부분의 단부에 상기 확장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 확장부는, 상기 모듈 케이스와 접촉하는 표면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 상기 다수의 배터리 셀의 적층 방향을 따라 다수 포함되며,
    다수의 방열 부재 중 적어도 둘 이상은, 서로 다른 형태로 구성된 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.
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