WO2024205136A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2024205136A1
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battery cell
battery
battery pack
row
electrode
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PCT/KR2024/003583
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이길석
김범주
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Samsung SDI Co Ltd
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Samsung SDI Co Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack including a connecting cooling member extending integrally over an outer surface of one end of a battery cell and an electrode.
  • Battery modules or battery packs used in electric vehicles are composed of a number of battery cells. Accordingly, the function of effectively cooling the heat generated from the battery cells is important.
  • Traditional cooling methods include the Bottom Cooling method, which cools the bottom of the battery cell, and the Side Cooling method, which cools the side of the battery cell.
  • Battery cells used in electric vehicles, etc. are becoming larger. When cylindrical battery cells are applied, the larger battery cell size means that the diameter and height of the battery cell increase. As battery cells become larger, the Bottom Cooling method has limitations in achieving the cooling goal. Accordingly, the Side Cooling method, which cools the side of the battery cell, is gaining attention. For example, Tesla automobiles are using the Side Cooling method to cool the battery cell.
  • the cooling pipe itself is placed on the side of the battery cell.
  • the material cost and process configuration cost of the parts for forming the cooling structure increase.
  • the thickness of the cooling pipe must be secured, there is a problem that the efficiency of space utilization is reduced.
  • the purpose of the present invention is to solve the problems described above, and to provide a battery pack in which cooling performance is improved, space utilization is optimized, and material costs are reduced by improving the side cooling structure of a battery cell.
  • a battery pack according to the present embodiment comprises a battery cell including an electrode formed at one end and an outer surface extending between the one end and the other end;
  • It comprises a connecting cooling member that extends integrally on one end of the electrode and the outer surface of the battery cell,
  • the above-mentioned connecting cooling member is characterized in that it is made of a first metal.
  • the battery pack according to the present invention includes a connecting cooling member that is integrally extended from one end of an electrode of a battery cell and an outer surface thereof with the same first metal material, so that heat generated from the side of the battery cell quickly moves to the upper or lower part of the battery cell through the connecting cooling member, thereby improving the cooling performance of the battery cell.
  • the connecting cooling member also functions as a bus bar, thereby providing the effects of increasing space efficiency and reducing material and process costs.
  • FIG. 1 is a drawing showing a three-dimensional structure of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a drawing showing the structure of the battery cell illustrated in Figure 1.
  • Figure 3 is a drawing showing a three-dimensional structure of the connecting cooling member illustrated in Figure 1.
  • Figure 4 is a drawing showing the three-dimensional structure of the holder illustrated in Figure 1.
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along line V-V shown in Figure 1.
  • Figure 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI shown in Figure 1.
  • Figure 7 is a drawing showing a structure in which cooling tubes are arranged in another embodiment.
  • FIG. 8 is a drawing showing a state in which the holder and the connecting cooling member are separated from the battery pack illustrated in FIG. 1.
  • Figure 9 is a drawing of the connecting cooling member illustrated in Figure 3 viewed from another direction.
  • Fig. 10 is a side view of the connecting cooling member illustrated in Fig. 3.
  • FIG. 1 is a drawing showing a three-dimensional structure of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a drawing showing the structure of a battery cell shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a drawing showing a three-dimensional structure of a connecting cooling member shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a drawing showing a three-dimensional structure of a holder shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a drawing showing a structure in which a cooling tube is arranged in another embodiment.
  • FIG. 1 is a drawing showing a three-dimensional structure of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a drawing showing the structure of a battery cell shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a drawing showing a three-dimensional structure of a connecting cooling member shown
  • FIG. 8 is a drawing showing a state in which a holder and a connecting cooling member are separated in the battery pack shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a drawing showing the connecting cooling member shown in FIG. 3 from another direction.
  • FIG. 10 is a side view of the connecting cooling member shown in FIG. 3.
  • a battery pack (10) according to the present embodiment includes a battery cell (20), a connecting cooling member (30), and a holder (40).
  • the above battery cell (20) is provided in multiple numbers.
  • the battery cell (20) may be a cylindrical battery cell.
  • the battery cell (20) has an electrode formed at one end. It includes an outer surface (25) extending between one end and the other end of the battery cell (20).
  • the electrode formed at one end of the battery cell (20) may be a positive electrode (+).
  • the outer surface (25) may be a negative electrode (-).
  • the battery cell (20) may include battery cells of a first row (23) and a second row (24) arranged adjacent to each other.
  • the battery cells (20) forming the first row (23) may be arranged in a zigzag shape.
  • the battery cells (20) forming the second row (24) may be arranged in a zigzag shape.
  • a first electrode (21) formed at the center of the battery cell (20) and a second electrode (22) formed at the edge of the battery cell (20) may be formed.
  • the first electrode (21) is the positive electrode
  • the second electrode (22) becomes the negative electrode.
  • the above battery cell (20) is accommodated in a holder (40).
  • the holder (40) is made of an electrically insulating material.
  • the holder (40) may be configured by combining a plurality of structures. Adjacent holders (40) may be assembled by mutually combining a catch (42) and a joining hole (44).
  • the holder (40) may have a contact portion (46) that comes into contact with the battery cell (20) and restricts movement of the battery cell (20), and a non-contact portion (47) that has a gap with the battery cell (20).
  • the non-contact portion (47) may provide a space through which air can flow between the battery cell (20) and the holder (40).
  • connection cooling member (30) can be made of metal.
  • the above-mentioned connection cooling member (30) is a structure that extends integrally from the same first metal material on one end of the electrode and the outer surface (25) of the battery cell (20).
  • the first metal may be, for example, aluminum (Al).
  • connection cooling member (30) includes a bus section (32) and a cooling section (38).
  • the above bus portion (32) is formed at one end of the battery cell (20).
  • the bus portion (32) serves to electrically connect the neighboring battery cells (20).
  • the cooling portion (38) is formed on the outer surface (25) of the battery cell (20).
  • the cooling portion (38) is a structure that extends from the bus portion (32) along the outer surface (25) of the battery cell (20).
  • the surface of the cooling portion (38) may be insulated.
  • the cooling portion (38) may be bonded to the outer surface (25) of the battery cell (20) while maintaining insulation therefrom using an adhesive.
  • the cooling portion (38) may be brought into contact with the outer surface (25) of the battery cell (20) of one of the battery cells (20) of the first row (23) and the second row (24).
  • the above bus unit (32) electrically connects the battery cells (20) of the first row (23) and the second row (24) that are arranged adjacent to each other. More specifically, the bus unit (32) can be configured to connect battery cells (20) belonging to the same row in parallel while connecting battery cells (20) belonging to different rows in series among the battery cells (20) constituting the first row (23) and the second row (24).
  • the above bus section (32) may include a main body (34), a first branch section (35), and a second branch section (36).
  • the above main body (34) is a frame that constitutes the bus section (32).
  • the above main body (34) extends in a zigzag pattern between the battery cells of the first row (23) and the second row (24) that extend in a zigzag pattern.
  • the first branch (35) is a cantilever-shaped structure extending from the main body (34).
  • the first branch (35) is connected to the first electrode (21) of the battery cell (20) of the first row (23).
  • the first branch (35) may have a contact head (351) formed in a circular shape at a free end to improve contact with the electrode of the battery cell (20) and a neck (352) connecting the contact head (351) and the main body (34).
  • the width of the neck (352) may be narrower than the width of the contact head (351).
  • the second branch (36) is a cantilever-shaped structure extending from the main body (34).
  • the second branch (36) is connected to the second electrode (22) of the battery cell (20) of the second row (24).
  • a step (37) may be formed at a connection portion between the second branch (36) and the body (34).
  • the step (37) is formed when the heights of the second branch (36) and the body (34) are different.
  • the step (37) is formed between the first branch (35) and the second branch (36).
  • a processing groove may be provided at a connection portion between the step (37) and the body (34) to prevent damage to the material during bending processing.
  • the first branch part (35) and the second branch part (36) protrude in opposite directions from the main body (34) of the bus part (32) toward the battery cells (20) of the first row (23) and the second row (24) facing each other.
  • the above-mentioned connecting cooling member (30) can be combined with an insert injection structure to a holder (40) that accommodates the battery cell (20). Meanwhile, the above-mentioned connecting cooling member (30) can be combined with a holder (40) that accommodates the battery cell (20) by adhesive.
  • An auxiliary cooling member through which cooling water flows may be arranged near the bus section (32).
  • a cooling pipe (50) may be employed as the auxiliary cooling member.
  • the cooling pipe (50) may be attached to the bus section (32).
  • the cooling pipe (50) and the bus section (32) are attached so as to be electrically insulated.
  • the cooling pipe (50) may be provided in multiple numbers.
  • the cooling pipe (50) may be attached to the bus section (32) by an adhesive.
  • the adhesive may be, for example, a bond or a tape.
  • connection cooling member (30) in a battery pack including the components described above will be described in detail.
  • FIG. 5 which is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 1
  • FIG. 6 which is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 1
  • the cooling unit (38) of the connecting cooling member (30) quickly transfers the heat from the side of the battery cell (20) to the longitudinal direction of the battery cell (20).
  • heat exchange occurs through the cooling pipe (50) arranged near the bus unit (32), thereby effectively cooling the heat generated in the battery cell (20).
  • the cooling unit (38) constituting the connecting cooling member (30) is not a tubular structure through which cooling water flows.
  • the thickness of the cooling unit (38) can be configured to be as thin as 0.3 mm to 1 mm.
  • the thickness of the cooling member (38) may be 0.4 mm to 0.6 mm. Accordingly, the space occupied by the cooling member (38) is very small.
  • a cooling pipe through which cooling water flows is configured, and the thickness of the cooling pipe is at least 3 mm or more. Therefore, the cooling member (38) of the connected cooling member (30) of the present embodiment can significantly improve space efficiency compared to the conventional side cooling pipe structure.
  • cooling member (30) is formed integrally with the cooling member (38) and the bus member (32), it provides the effect of reducing material costs and process costs compared to the conventional structure.
  • the cooling member (38) and the bus member (32) may be one member.
  • the battery pack according to the present embodiment includes a connecting cooling member that extends integrally from the same first metal material on an outer surface as one end of an electrode of a battery cell, thereby improving the cooling performance of the battery cell by rapidly transferring heat generated on the side of the battery cell in the longitudinal direction of the battery cell through the connecting cooling member, and the connecting cooling member also functions as a bus bar, thereby providing the effects of increasing space efficiency and reducing material and process costs.
  • a battery pack according to the present embodiment comprises a battery cell including an electrode formed at one end and an outer surface extending between the one end and the other end;
  • It comprises a connecting cooling member that extends integrally on one end of the electrode and the outer surface of the battery cell,
  • the above-mentioned connecting cooling member is characterized in that it is made of a first metal.
  • connection cooling member may include a bus portion formed at one end of the battery cell and a cooling portion formed on an outer surface of the battery cell.
  • the above battery cells may include battery cells of first and second rows arranged adjacent to each other.
  • the above bus section electrically connects the battery cells of the first and second rows arranged adjacent to each other.
  • the above bus section can connect battery cells belonging to the same column in parallel while connecting battery cells belonging to different columns in series among the first column and the second column.
  • a first electrode is formed at the center of the battery cell, and a second electrode is formed at the edge of the battery cell.
  • the bus portion includes a first branch portion connected to the first electrode of the battery cell of the first row and a second branch portion connected to the second electrode of the battery cell of the second row, and the first branch portion and the second branch portion can protrude in opposite directions from the main body of the bus portion toward the battery cells of the first row and the second row facing each other.
  • the above cooling unit can be in contact with the outer surface of one of the battery cells of the first row and the second row.
  • the main body of the above bus section can be extended in a zigzag pattern between the battery cells of the first row and the second row, which are extended in a zigzag pattern.
  • the above-mentioned connecting cooling member can be combined with an insert injection structure into a holder that accommodates the battery cell.
  • the above-described connecting cooling member can be bonded by adhesive to a holder that accommodates the battery cell.
  • It may further include an auxiliary cooling member disposed near the above bus section and through which cooling water flows.
  • a step may be formed between the first branch portion and the second branch portion.
  • the above first branch comprises: a contact head in contact with the electrode;
  • the above contact head and the main body of the above bus portion may be connected and may include a neck portion formed to have a narrower width than the above contact head.
  • the adjacent holders can be assembled by mutually connecting the catch and the joining hole.
  • the holder may have a contact portion that comes into contact with the battery cell and restricts movement of the battery cell, and a non-contact portion that has a gap from the battery cell.

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Abstract

본 실시 예에 따른 배터리 팩은, 일단에 형성된 전극과, 상기 일단 및 타단 사이에서 연장되는 외주면을 포함하는 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀의 일단의 전극과 외주면 상에서 일체로 연장되는 접속 냉각 부재를 포함하며, 상기 접속 냉각 부재는 제1금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 배터리 셀의 일단의 전극과 외주면 상에서 일체로 연장되는 접속 냉각 부재를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
전기 자동차에 사용되는 배터리 모듈이나 배터리 팩은 다수의 배터리 셀이 집합되어 구성된다. 이에 따라 배터리 셀에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키는 기능이 중요하다. 전통적인 냉각 방법으로는 배터리 셀의 바닥을 냉각하는 Bottom Cooling 방식과 배터리 셀의 측면을 냉각하는 Side Cooling 방식이 있다. 전기 자동차 등에 사용되는 배터리 셀이 대형화되는 추세이다. 원형 배터리 셀이 적용되는 경우, 배터리 셀의 대형화는 배터리 셀의 직경과 높이가 증가 되는 것을 의미한다. 배터리 셀이 대형화됨에 따라 Bottom Cooling 방식으로는 냉각 목표를 달성하는 데 한계가 있다. 이에 따라 배터리 셀의 측면을 냉각시키는 Side Cooling 방식이 관심을 받고 있다. 예컨대, TESLA 자동차의 경우 배터리 셀의 냉각을 위해 Side Cooling 방식을 적용하고 있다. 종래의 Side Cooling 방식은 냉각관 자체가 배터리 셀의 측면에 배치된다. 그 결과 냉각 구조를 형성하기 위한 부품의 재료비 및 공정 구성 비용이 상승한다. 또한, 냉각관의 두께가 확보되어야 하므로 공간 활용의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 셀의 측면 냉각 구조를 개선함으로써, 냉각 성능이 향상되며, 공간 활용성이 최적화되고 재료비가 절감될 수 있는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 실시 예에 따른 배터리 팩은, 일단에 형성된 전극과, 상기 일단 및 타단 사이에서 연장되는 외주면을 포함하는 배터리 셀; 및
상기 배터리 셀의 일단의 전극과 외주면 상에서 일체로 연장되는 접속 냉각 부재를 포함하며,
상기 접속 냉각 부재는 제1금속으로 이루어진 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 셀의 일단의 전극과 외주면 상에서 동일한 제1금속 소재로 일체로 연장되는 접속 냉각 부재를 포함함으로써, 배터리 셀의 측면에서 발생한 열이 상기 접속 냉각 부재를 통해 배터리 셀의 상부 또는 하부로 빠르게 이동함으로써 배터리 셀의 냉각 성능을 향상시키며, 상기 접속 냉각 부재는 버스 바의 역할도 수행함으로써 공간 효율성을 높이고 재료비와 공정비용이 감소되는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 팩의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 접속 냉각 부재의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 홀더의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 단면도이다.
도 7은 다른 실시 예에서 냉각관이 배치된 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 배터리 팩에서 홀더와 접속 냉각 부재가 분리된 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 3에 도시된 접속 냉각 부재를 다른 방향에서 본 도면이다.
도 10은 도 3에 도시된 접속 냉각 부재의 측면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 팩의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀의 구조를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 접속 냉각 부재의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 홀더의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 단면도이다. 도 7은 다른 실시 예에서 냉각관이 배치된 구조를 보여주는 도면이다. 도 8은 도 1에 도시된 배터리 팩에서 홀더와 접속 냉각 부재가 분리된 상태를 보여주는 도면이다. 도 9는 도 3에 도시된 접속 냉각 부재를 다른 방향에서 본 도면이다. 도 10은 도 3에 도시된 접속 냉각 부재의 측면도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 실시 예에 따른 배터리 팩(10)은 배터리 셀(20)과, 접속 냉각 부재(30)와, 홀더(40)를 포함한다.
상기 배터리 셀(20)은 다수 구비된다. 예컨대, 상기 배터리 셀(20)은 원형 배터리 셀이 적용될 수 있다. 상기 배터리 셀(20)은 일단에 전극이 형성된다. 상기 배터리 셀(20)의 일단과 타단 사이에서 연장되는 외주면(25)을 포함한다. 통상적으로 상기 배터리 셀(20)의 일단에 형성된 전극은 양극(+)일 수 있다. 상기 외주면(25)은 음극(-)일 수 있다. 상기 배터리 셀(20)은 서로 이웃하게 배열된 제1열(23) 및 제2열(24)의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 상기 제1열(23)을 구성하는 배터리 셀(20)은 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 상기 제2열(24)을 구성하는 배터리 셀(20)은 지그지그 형태로 배치될 수 있다. 상기 배터리 셀(20)의 일단에는 상기 배터리 셀(20)의 중심 위치에 형성된 제1전극(21)과, 상기 배터리 셀(20)의 가장자리 위치에 형성된 제2전극(22)이 형성될 수 있다. 상기 제1전극(21)이 양극인 경우, 상기 제2전극(22)은 음극이 된다.
상기 배터리 셀(20)은 홀더(40)에 수용된다. 상기 홀더(40)는 전기적으로 절연성이 있는 소재로 구성된다. 상기 홀더(40)는 다수의 구조물이 결합 되어 구성될 수 있다. 인접하는 홀더(40)는 걸림턱(42)과 결합공(44)이 상호 결합하여 조립될 수 있다. 상기 홀더(40)는 상기 배터리 셀(20)과 접촉되어 배터리 셀(20)의 움직임을 제한하는 접촉부(46)와, 상기 배터리 셀(20)과 간격을 가지는 비접촉부(47)를 구비할 수 있다. 상기 비접촉부(47)는 배터리 셀(20)과 홀더(40) 사이에서 공기가 유동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
상기 접속 냉각 부재(30)는 금속으로 제조될 수 있다. 상기 접속 냉각 부재(30)는 상기 배터리 셀(20)의 일단의 전극과 외주면(25) 상에서 동일한 제1금속 소재로 일체로 연장되는 구조물이다. 상기 제1금속은 예컨대 알루미늄(Al)이 채용될 수 있다.
상기 접속 냉각 부재(30)는 버스부(32)와 냉각부(38)를 포함한다.
상기 버스부(32)는 상기 배터리 셀(20)의 일단에 형성된다. 상기 버스부(32)는 이웃하는 상기 배터리 셀(20)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행한다. 상기 냉각부(38)는 상기 배터리 셀(20)의 외주면(25) 상에 형성된다. 상기 냉각부(38)는 상기 버스부(32)로부터 상기 배터리 셀(20)의 외주면(25)을 따라 연장된 구조물이다. 상기 냉각부(38)의 표면은 절연 처리될 수 있다. 상기 냉각부(38)는 상기 배터리 셀(20)의 외주면(25)과 접착제를 매개로 절연을 유지한 채 접착될 수 있다. 상기 냉각부(38)는 상기 제1열(23)과 상기 제2열(24)의 배터리 셀(20) 중에서 어느 한 열의 배터리 셀(20)의 외주면(25)에 접촉될 수 있다. 상기 냉각부(38)가 배터리 셀(20)의 외주면(25)에 접촉될 경우, 배터리 셀(20)로부터 냉각부(38)로의 열전달 효율이 향상될 수 있다.
상기 버스부(32)는 서로 이웃하게 배열된 제1열(23) 및 제2열(24)의 배터리 셀(20)을 전기적으로 연결한다. 더 구체적으로 상기 버스부(32)는 상기 제1열(23)과 상기 제2열(24)을 구성하는 배터리 셀(20) 중에서, 동일한 열에 속하는 배터리 셀(20)을 병렬 연결하면서 서로 다른 열에 속하는 배터리 셀(20)을 직렬 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 버스부(32)는 본체(34)와, 제1가지부(35)와, 제2가지부(36)를 포함할 수 있다.
상기 본체(34)는 상기 버스부(32)를 구성하는 프레임이다. 상기 본체(34)는 지그재그 패턴으로 연장된 제1열(23)과 제2열(24)의 배터리 셀 사이에서 지그재그 패턴으로 연장된다.
상기 제1가지부(35)는 상기 본체(34)로부터 연장된 외팔보 형태의 구조물이다. 상기 제1가지부(35)는 상기 제1열(23)의 배터리 셀(20)의 제1전극(21)과 연결된다. 상기 제1가지부(35)는 자유단부에 상기 배터리 셀(20)의 전극과 접촉성이 향상되도록 원형으로 형성된 접촉 머리(351)와 상기 접촉 머리(351)와 상기 본체(34)를 연결하는 목부(352)를 구비할 수 있다. 상기 목부*352)의 폭은 상기 접촉 머리(351)의 폭 보다 좁을 수 있다.
상기 제2가지부(36)는 상기 본체(34)로부터 연장된 외팔보 형태의 구조물이다. 상기 제2가지부(36)는 상기 제2열(24)의 배터리 셀(20)의 제2전극(22)과 연결된다. 상기 제2가지부(36)와 상기 몸체(34)의 연결부분에는 단차부(37)가 형성될 수 있다. 상기 단차부(37)는 상기 제2가지부(36)와 상기 몸체(34)의 높이가 다를 경우에 형성된다. 결과적으로 상기 단차부(37)는 상기 제1가지부(35)와 상기 제2가지부(36) 사이에 형성된다. 상기 단차부(37)와 상기 몸체(34)가 연결되는 부위에는 굽힘 가공시 재료의 손상을 방지하기 위한 가공홈이 구비될 수 있다.
상기 제1가지부(35)와 상기 제2가지부(36)는 상기 버스부(32)의 본체(34)로부터 서로 마주하는 제1열(23)과 제2열(24)의 배터리 셀(20)을 향하여 반대 방향으로 돌출된다.
상기 접속 냉각 부재(30)는 상기 배터리 셀(20)을 수용하는 홀더(40)에 인서트 사출 구조로 결합될 수 있다. 한편, 상기 접속 냉각 부재(30)는 상기 배터리 셀(20)을 수용하는 홀더(40)에 접착에 의해 결합 될 수 있다.
상기 버스부(32)의 근처에는 냉각수가 흐르는 보조 냉각 부재가 배치될 수 있다. 상기 보조 냉각 부재는 예컨대 냉각관(50)이 채용될 수 있다. 상기 냉각관(50)은 상기 버스부(32)에 부착될 수 있다. 상기 냉각관(50)과 상기 버스부(32)는 전기적으로 절연을 유지하도록 부착된다. 상기 냉각관(50)은 다수 구비될 수 있다. 상기 냉각관(50)은 접착제에 의해 상기 버스부(32)에 부착될 수 있다. 상기 접착제로는 예컨대 본드, 테이프 등이 채용될 수 있다. 상기 냉각관(50)과 상기 버스부(32)가 접착제에 의해 부착되는 경우 버스부(32)의 레이저 용접부의 강도를 보강하여 내구성이 향상될 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 배터리 팩에서 접속 냉각 부재(30)의 작용 효과를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 V - V 선 단면도인 도 5와, 도 1에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 단면도인 도 6을 참조하면, 배터리 팩(10)을 구성하는 배터리 셀(20)에서 열이 발생할 경우, 접속 냉각 부재(30)의 냉각부(38)가 배터리 셀(20)의 측면으로부터 배터리 셀(20)의 길이 방향으로 열을 신속하게 전달한다. 상기 냉각부(38)로부터 상기 버스부(32)로 열이 전달된 경우, 버스부(32)의 근처에 배치된 냉각관(50)을 통해 열교환이 이루어짐으로써 배터리 셀(20)에서 발생한 열을 효과적으로 냉각할 수 있다. 본 실시 예에서 접속 냉각 부재(30)를 구성하는 냉각부(38)는 냉각수가 흐르는 관 구조물이 아니다. 따라서 냉각부(38)의 두께는 0.3mm ~ 1mm 정도로 얇게 구성될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 냉각부(38)의 두께는 0.4mm ~ 0.6mm 일 수 있다. 이에 따라 냉각부(38)가 점유하는 공간이 매우 미미하다. 종래 구조의 측면 냉각 구조에서는 냉각수가 흐르는 냉각관이 구성되는 데 냉각관의 두께는 최소 3mm 이상이다. 따라서, 종래 측면 냉각관 구조에 비하여 본 실시 예의 접속 냉각 부재(30)의 냉각부(38)는 공간 효율성이 현저하게 향상될 수 있다.
또한, 상기 접속 냉각 부재(30)는 냉각부(38)와 버스부(32)가 일체로 형성되므로 재료비와 공정 비용이 종래 구조에 비하여 감소 되는 효과를 제공한다. 예컨대, 상기 냉각부(38)와 상기 버스부(32)는 하나의 부재일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 배터리 팩은, 배터리 셀의 일단의 전극과 외주면 상에서 동일한 제1금속 소재로 일체로 연장되는 접속 냉각 부재를 포함함으로써, 배터리 셀의 측면에서 발생한 열이 상기 접속 냉각 부재를 통해 배터리 셀의 길이 방향으로 빠르게 이동함으로써 배터리 셀의 냉각 성능을 향상시키며, 상기 접속 냉각 부재는 버스 바의 역할도 수행함으로써 공간 효율성을 높이고 재료비와 공정비용이 감소되는 효과를 제공한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 실시 예에 따른 배터리 팩은, 일단에 형성된 전극과, 상기 일단 및 타단 사이에서 연장되는 외주면을 포함하는 배터리 셀; 및
상기 배터리 셀의 일단의 전극과 외주면 상에서 일체로 연장되는 접속 냉각 부재를 포함하며,
상기 접속 냉각 부재는 제1금속으로 이루어진 점에 특징이 있다.
상기 접속 냉각 부재는 배터리 셀의 일단에 형성된 버스부와 상기 배터리 셀의 외주면 상에 형성된 냉각부를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀은 서로 이웃하게 배열된 제1열 및 제2열의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
상기 버스부는 서로 이웃하게 배열된 제1열 및 제2열의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 것이 바람직하다.
상기 버스부는 상기 제1열과 상기 제2열 중에서, 동일한 열에 속하는 배터리 셀을 병렬 연결하면서 서로 다른 열에 속하는 배터리 셀을 직렬 연결할 수 있다.
상기 배터리 셀의 일단에는 상기 배터리 셀의 중심 위치에 형성된 제1전극과, 상기 배터리 셀의 가장자리 위치에 형성된 제2전극이 형성되며,
상기 버스부는 상기 제1열의 배터리 셀의 제1전극과 연결되는 제1가지부 및 상기 제2열의 배터리 셀의 제2전극과 연결되는 제2가지부를 포함하며, 상기 제1가지부와 상기 제2가지부는 상기 버스부의 본체로부터 서로 마주하는 제1열과 제2열의 배터리 셀을 향하여 반대 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 냉각부는 상기 제1열과 상기 제2열의 배터리 셀 중에서 어느 한 열의 배터리 셀의 외주면에 접촉될 수 있다.
상기 버스부의 본체는 지그재그 패턴으로 연장된 제1열과 제2열의 배터리 셀 사이에서 지그재그 패턴으로 연장될 수 있다.
상기 접속 냉각 부재는 상기 배터리 셀을 수용하는 홀더에 인서트 사출 구조로 결합 될 수 있다.
상기 접속 냉각 부재는 상기 배터리 셀을 수용하는 홀더에 접착에 의해 결합 될 수 있다.
상기 버스부의 근처에 배치되며 냉각수가 흐르는 보조 냉각 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1가지부와 상기 제2가지부 사이에는 단차부가 형성될 수 있다.
상기 제1가지부는, 전극과 접촉하는 접촉 머리; 및
상기 접촉 머리와 상기 버스부의 본체를 연결하며 상기 접촉 머리보다 폭이 좁게 형성된 목부를 포함할 수 있다.
인접하는 상기 홀더는 걸림턱과 결합공이 상호 결합하여 조립될 수 있다.
상기 홀더는 상기 배터리 셀과 접촉되어 상기 배터리 셀의 움직임을 제한하는 접촉부와, 상기 배터리 셀과 간격을 가지는 비접촉부를 구비할 수 있다.

Claims (15)

  1. 일단에 형성된 전극과, 상기 일단 및 타단 사이에서 연장되는 외주면을 포함하는 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀의 일단의 전극과 외주면 상에서 일체로 연장되는 접속 냉각 부재를 포함하며,
    상기 접속 냉각 부재는 제1금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속 냉각 부재는 배터리 셀의 일단에 형성된 버스부와 상기 배터리 셀의 외주면 상에 형성된 냉각부를 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 서로 이웃하게 배열된 제1열 및 제2열의 배터리 셀을 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버스부는 서로 이웃하게 배열된 상기 제1열 및 상기 제2열의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 버스부는 상기 제1열과 상기 제2열 중에서, 동일한 열에 속하는 배터리 셀을 병렬 연결하면서 서로 다른 열에 속하는 배터리 셀을 직렬 연결한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 일단에는 상기 배터리 셀의 중심 위치에 형성된 제1전극과, 상기 배터리 셀의 가장자리 위치에 형성된 제2전극이 형성되며,
    상기 버스부는 상기 제1열의 배터리 셀의 제1전극과 연결되는 제1가지부 및 상기 제2열의 배터리 셀의 제2전극과 연결되는 제2가지부를 포함하며, 상기 제1가지부와 상기 제2가지부는 상기 버스부의 본체로부터 서로 마주하는 제1열과 제2열의 배터리 셀을 향하여 반대 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 제1열과 상기 제2열의 배터리 셀 중에서 어느 한 열의 배터리 셀의 외주면에 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 버스부의 본체는 지그재그 패턴으로 연장된 제1열과 제2열의 배터리 셀 사이에서 지그재그 패턴으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접속 냉각 부재는 상기 배터리 셀을 수용하는 홀더에 인서트 사출 구조로 결합 된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 접속 냉각 부재는 상기 배터리 셀을 수용하는 홀더에 접착에 의해 결합 된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 버스부의 근처에 배치되며 냉각수가 흐르는 보조 냉각 부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1가지부와 상기 제2가지부 사이에는 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1가지부는, 전극과 접촉하는 접촉 머리; 및
    상기 접촉 머리와 상기 버스부의 본체를 연결하며 상기 접촉 머리보다 폭이 좁게 형성된 목부를 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제9항에 있어서,
    인접하는 상기 홀더는 걸림턱과 결합공이 상호 결합하여 조립된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 배터리 셀과 접촉되어 상기 배터리 셀의 움직임을 제한하는 접촉부와, 상기 배터리 셀과 간격을 가지는 비접촉부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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