[go: up one dir, main page]

KR102067709B1 - 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR102067709B1
KR102067709B1 KR1020150116280A KR20150116280A KR102067709B1 KR 102067709 B1 KR102067709 B1 KR 102067709B1 KR 1020150116280 A KR1020150116280 A KR 1020150116280A KR 20150116280 A KR20150116280 A KR 20150116280A KR 102067709 B1 KR102067709 B1 KR 102067709B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
battery
battery cells
cooling
cooling pipe
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020150116280A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170021650A (ko
Inventor
김광민
심현석
배규종
이정섭
최용석
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020150116280A priority Critical patent/KR102067709B1/ko
Publication of KR20170021650A publication Critical patent/KR20170021650A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102067709B1 publication Critical patent/KR102067709B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • H01M2/1083—
    • 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
    • Y02E60/12—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 두께 방향을 따라 적어도 하나의 관통 홀이 형성되며, 두께 방향을 따라 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들 및 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉매 유로를 구비하며, 복수 개의 배터리 셀들을 관통할 수 있게 각각의 배터리 셀들의 적어도 하나의 관통 홀에 삽입되는 적어도 하나의 냉각 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀들로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 복수 개의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 이때, 배터리 모듈을 이루는 복수 개의 배터리 셀들은 일반적으로 두께 방향을 따라 상호 적층되어 좁은 공간에 밀집되는 형태를 이루게 된다.
멀티 배터리 모듈 구조의 배터리 팩은 다수의 배터리 셀들이 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 이차전지 배터리의 충전 또는 방전의 과정은 앞서도 살펴본 바와 같이 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지므로, 충방전 과정에서 발생한 배터리 모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 배터리 모듈의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다.
따라서, 고출력 대용량의 배터리 모듈 및 그것을 포함하는 배터리 팩에는 그것에 내장되어 있는 배터리 셀들을 냉각시키는 냉각 장치가 반드시 필요하다.
일반적으로 냉각 장치에는 대표적으로 공냉식과 수냉식, 두 가지를 들 수 있는데, 누전이나 이차전지의 방수 문제 등으로 인해 공냉식이 수냉식보다 널리 이용되고 있다.
하나의 배터리 셀에 의해 생산할 수 있는 전력은 크지 않으므로 상용화된 배터리 모듈은 일반적으로 모듈 케이스 내에 복수 개의 배터리 셀들을 필요한 수만큼 적층시켜 패키징한다. 그리고 각각의 배터리 셀에서 전기가 생산되는 과정에서 발생된 열을 냉각시켜 이차전지의 온도를 적정하게 유지하기 위해 배터리 셀들 중간 중간에 방열부재로서 배터리 셀의 면적에 대응되는 복수 개의 냉각 핀들을 삽입한다. 각각의 배터리 셀에서 열을 흡수한 냉각 핀들은 배터리 모듈의 저부에 구비되는 히트 싱크에 냉각 플레이트를 통해 연결되어 그 열을 전달하고 히트 싱크는 냉각수 또는 냉각 공기에 의해 냉각된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는 배터리 셀들의 셀 스웰링 발생 시, 배터리 셀의 두께 방향으로 배터리 셀의 팽창이 일어날 수 있는데, 이 경우, 배터리 셀들의 두께 또는 위치의 변동이 발생될 수 있다. 이에 따라, 종래 배터리 모듈에서는 배터리 셀들 사이에 배치되는 냉각 핀들이나 냉각 플레이트의 형상이나 위치가 변경되어 배터리 셀들과 히트 싱크의 연결이 끊어져 냉각 성능 저하가 발생하는 문제가 있다.
또한, 종래 이러한 냉각 핀들이나 냉각 플레이트를 통한 히트 싱크와의 간접적 연결 대신 냉매가 유동하는 히트 싱크 내에 복수 개의 배터리 셀들이 직접 배치되는 방식의 배터리 모듈의 경우에서도, 셀 스웰링 발생 시, 배터리 셀들의 두께 방향으로의 팽창으로 인한 마주 보는 배터리 셀들의 간섭으로 인해 히트 싱크 내의 냉매 유로가 막혀 냉각 성능 저하가 발생하는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈에서, 셀 스웰링에 의한 배터리 셀들의 두께 방향의 팽창이 발생하더라도 냉각 성능이 저하되지 않는 배터리 모듈을 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 셀 스웰링에 의한 배터리 셀의 두께 방향으로의 팽창에 따른 냉각 성능 저하를 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 두께 방향을 따라 적어도 하나의 관통 홀이 형성되며, 상기 두께 방향을 따라 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉매 유로를 구비하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 관통할 수 있게 각각의 배터리 셀들의 적어도 하나의 관통 홀에 삽입되는 적어도 하나의 냉각 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 복수 개의 배터리 셀들은 셀 스웰링 시 간섭을 방지할 수 있게 상기 두께 방향에 따른 적층 방향에서 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 냉각 파이프는 상기 적층 방향을 따라 상기 복수 개의 배터리 셀들을 순차적으로 관통할 수 있다.
상기 냉각 파이프는 각각의 배터리 셀에 구비되는 관통 홀의 개수에 대응되게 구비될 수 있다.
각각의 배터리 셀에는 복수 개의 관통 홀이 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 관통 홀은 각각의 배터리 셀의 길이 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 상기 냉매 유로로 냉매를 공급하며, 상기 냉매 유로를 통과한 냉매를 배출하기 위한 히트 싱크;를 포함할 수 있다.
상기 히트 싱크는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 일측에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 상기 냉매 유로로 냉매를 공급할 수 있게 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 일단부와 연결되는 냉매 공급 매니폴드; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 타측에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 상기 냉매 유로를 통과한 냉매를 배출할 수 있게 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 타단부와 연결되는 냉매 배출 매니폴드;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하고, 상기 냉매 공급 매니폴드와 상기 냉매 배출 매니폴드 사이에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프가 관통되는 적어도 하나의 파이프 관통홀을 구비하는 모듈 케이스;를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 관통 홀과 상기 적어도 하나의 냉각 파이프 사이에는 열전도물질이 채워질 수 있다.
상기 열전도물질은 열 접착제일 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 셀 스웰링에 의한 배터리 셀의 두께 방향으로의 팽창에 따른 냉각 성능 저하를 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 배터리 모듈의 A 부분의 확대도이다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 셀 스웰링 시 냉각 성능을 유지하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이며, 도 3은 도 2의 배터리 모듈의 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 2의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 2의 배터리 모듈의 A 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 냉각 파이프(300), 히트 싱크(400) 및 모듈 케이스(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되며, 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드(105)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전극 리드(105)는 양극 리드와 음극 리드를 포함할 수 있고, 상기 양극 리드는 상기 전극 조립체의 양극판에 연결되며, 상기 음극 리드는 상기 전극 조립체의 음극판에 연결될 수 있다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 전기적으로 서로 연결되며, 두께 방향을 따라 상호 적층될 수 있다. 여기서, 두께 방향이란 도면에서 각각의 배터리 셀의 전후 방향에 따른 폭 방향을 의미할 수 있고, 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향과 나란한 방향을 의미할 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 셀 스웰링 시 간섭을 방지할 수 있게 상기 두께 방향에 따른 적층 방향에서 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
각각의 배터리 셀(100)은 관통 홀(150)을 포함할 수 있다.
상기 관통 홀(150)은 상기 배터리 셀(100)의 두께 방향을 따라 형성될 수 있다. 이러한 상기 관통 홀(150)에는 후술하는 상기 냉각 파이프(300)가 관통 삽입될 수 있다.
상기 관통 홀(150)로의 상기 냉각 파이프(300)의 관통 삽입 후, 상기 관통 홀(150)과 상기 냉각 파이프(300) 사이에는 열전도물질(170, Thermal Interface Material)이 채워질 수 있다. 상기 열전도물질(170)은 상기 관통 홀(150)과 상기 냉각 파이프(300) 사이의 열 저항을 줄일 수 있다. 이러한 상기 열전도물질(170)은 상기 냉각 파이프(300)의 안정적인 고정 역할을 겸할 수 있도록 열 접착제(170, Thermal Adhesive)로 구비될 수 있다.
상기 관통 홀(150)은 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 형성될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 관통 홀(150)이 복수 개로 형성된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 관통 홀(150)은 상기 배터리 셀(100)의 길이 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 상기 복수 개의 관통 홀(150)에는 각각 복수 개의 냉각 파이프(300)가 관통 삽입될 수 있다. 이에 따라, 각각의 배터리 셀(100)은 복수 개의 냉각 파이프들(300)을 통해 보다 안정적으로 지지될 수 있다. 아울러, 도 4에 개시된 바와 같이, 보다 안정적인 배터리 셀(200)의 지지 및 냉각 성능 향상을 위해 상기 복수 개의 냉각 파이프들(300)이 관통 삽입되는 상기 복수 개의 관통 홀들(250)은 각각의 배터리 셀(200)에 매트릭스 형태로 배치되는 것도 가능할 수 있다.
상기 냉각 파이프(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각을 위한 냉매 유로(305)를 구비하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 관통할 수 있게 각각의 배터리 셀들(100)의 적어도 하나의 관통 홀(150)에 삽입될 수 있다. 여기서, 상기 냉각 파이프(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적층 방향을 따라 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 순차적으로 관통할 수 있다. 즉, 상기 냉각 파이프(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 두께 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
상기 냉각 파이프(300)는 각각의 배터리 셀(100)에 구비되는 관통 홀(150)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다. 즉, 상기 냉각 파이프(300)는 각각의 배터리 셀(100)에 구비되는 복수 개의 관통 홀들(150)과 동일한 개수로 구비될 수 있다.
복수 개의 냉각 파이프들(300)은 각각의 배터리 셀(100)에 구비되는 상기 복수 개의 관통 홀들(150)에 각각 관통 삽입될 수 있다. 본 실시예에서 각각의 배터리 셀(100)에 구비되는 복수 개의 관통 홀들(150)은 상기 배터리 셀(100)의 길이 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치되는 바, 상기 복수 개의 냉각 파이프들(300) 또한 상기 각각의 배터리 셀(100)의 길이 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이러한 복수 개의 냉각 파이프들(300)이 각각이 배터리 셀(100)을 순차적으로 관통하면서 배치되는 바, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 대한 냉각 성능을 향상시킴과 아울러 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 히트 싱크(400)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각을 위한 냉매(R)를 상기 냉각 파이프(300)의 상기 냉매 유로(305)로 공급하며, 상기 냉각 파이프(300)의 상기 매 유로(305)를 통과한 상기 냉매를 배출하기 위한 것이다.
상기 히트 싱크(400)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 양측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 히트 싱크(400)는 후술하는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용하는 모듈 케이스(500)의 양측에 배치될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 히트 싱크(400)는 상기 모듈 케이스(500) 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 양측에 배치되는 것도 가능할 수 있다.
이러한 상기 히트 싱크(400)는 냉매 공급 매니폴드(410) 및 냉매 배출 매니폴드(420)를 포함할 수 있다.
상기 냉매 공급 매니폴드(410)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 일측에 배치되며, 상기 냉각 파이프(300)의 상기 냉매 유로(305)로 냉매(R)를 공급할 수 있게 상기 냉각 파이프(300)의 일단부와 연결될 수 있다. 본 실시예에서 상기 냉매 공급 매니폴드(410)는 후술하는 상기 모듈 케이스(500)의 일측에 배치될 수 있다.
상기 냉매 배출 매니폴드(420)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 타측에 배치되며, 상기 냉각 파이프(300)의 상기 냉매 유로(305)를 통과한 냉매(R)를 배출할 수 있게 상기 냉각 파이프(300)의 타단부와 연결될 수 있다.
상기 모듈 케이스(500)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있다. 이러한 상기 모듈 케이스(500)는 상기 냉매 공급 매니폴드(410)와 상기 냉매 배출 매니폴드(410) 사이에 배치될 수 있다. 상기 모듈 케이스(500)는 앞서 살펴 본 바와 같이 상기 냉매 공급 매니폴드(410)와 상기 냉매 배출 매니폴드(410) 또한 내부에 수용할 수 있게 구비되는 것도 가능할 수 있다.
그리고, 상기 모듈 케이스(500)에는 상기 냉각 파이프(300)가 상기 냉매 공급 매니폴드(410) 및 상기 냉매 배출 매니폴드(410)와 연결될 수 있도록 상기 냉각 파이프(300)를 관통시키기 위한 파이프 관통홀(550)이 구비될 수 있다. 여기서, 상기 파이프 관통홀(550)은 상기 복수 개의 냉각 파이프들(300)을 관통시킬 수 있게 복수 개로 구비될 수 있다.
이하에서는 이러한 상기 배터리 모듈(10)의 배터리 셀들(100)의 셀 스웰링 시 냉각 모습에 대해 자세히 설명한다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 셀 스웰링 시 냉각 성능을 유지하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리 모듈(10)의 복수 개의 배터리 셀들(100)에서는 셀 스웰링 현상이 발생할 수 있다. 셀 스웰링이란 배터리 셀(100)의 내부에서 발생한 가스에 의해 배터리 셀(100)의 외형이 변형되는 현상으로서, 주로 배터리 셀(100)의 두께 방향에서 배터리 셀(100)의 팽창이 일어나는 현상을 말한다.
상기 배터리 모듈(10)에서는 이러한 셀 스웰링 발생 시, 상기 배터리 셀들(100)의 두께 방향에서 팽창이 발생하게 된다. 먼저, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 두께 방향에서 서로 소정 거리 이격되게 배치되는 바, 셀 스웰링 마주 보는 배터리 셀들(100)의 간섭이 최소화될 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 냉각 파이프들(300)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 두께 방향을 따라 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 관통하며 장착되는 바, 상기 셀 스웰링이 발생한다 하여도 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 두께 방향으로의 팽창에 따른 영향을 거의 받지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 냉각 파이프들(300)은 상기 셀 스웰링이 발생한다 하여도 상기 히트 싱크(400)의 상기 상기 냉매 공급 매니폴드(410) 및 상기 냉매 배출 매니폴드(410)와 원활히 연결될 수 있다.
그러므로, 상기 히트 싱크(400)는 상기 냉각 파이프들(300)로 냉매(R)를 원활히 공급할 수 있고, 상기 냉각 파이프들(300)을 통과한 냉매(R)를 원활히 배출할 수 있다. 결국, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는 상기 배터리 셀들(100)의 상기 셀 스웰링이 발생하여도 냉각 성능의 변동이 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 셀 스웰링에 따른 냉각 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(P)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 자동차를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩 10: 배터리 모듈
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀
105: 전극 리드 150: 관통 홀
170: 열전도물질 300: 냉각 파이프
305: 냉매 유로 400: 히트 싱크
410: 냉매 공급 매니폴드 420: 냉매 배출 매니폴드
500: 모듈 케이스 550: 파이프 관통홀

Claims (13)

  1. 두께 방향을 따라 적어도 하나의 관통 홀이 형성되며, 상기 두께 방향을 따라 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉매 유로를 구비하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 관통할 수 있게 각각의 배터리 셀들의 적어도 하나의 관통 홀에 삽입되는 적어도 하나의 냉각 파이프;를 포함하며,
    상기 냉각 파이프는 각각의 배터리 셀에 구비되는 관통 홀의 개수에 대응되게 구비되며,
    각각의 배터리 셀에는 복수 개의 관통 홀이 구비되며,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 상기 냉매 유로로 냉매를 공급하며, 상기 냉매 유로를 통과한 냉매를 배출하기 위한 히트 싱크;를 포함하며,
    상기 히트 싱크는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 일측에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 상기 냉매 유로로 냉매를 공급할 수 있게 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 일단부와 연결되는 냉매 공급 매니폴드; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 타측에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 상기 냉매 유로를 통과한 냉매를 배출할 수 있게 상기 적어도 하나의 냉각 파이프의 타단부와 연결되는 냉매 배출 매니폴드;를 포함하며,
    상기 냉각 파이프는,
    상기 복수 개의 관통 홀의 개수에 대응되게 복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 냉각 파이프는,
    상기 냉매 공급 매니폴드 및 상기 냉매 배출 매니폴드의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되며,
    상기 냉매 공급 매니폴드의 일단부에는,
    상기 복수 개의 냉각 파이프의 일단부들과 연결되는 파이프 연결부들이 마련되며,
    상기 냉매 공급 매니폴드의 타단부에는,
    상기 냉매를 공급받기 위한 냉매 공급부가 마련되며,
    상기 냉매 공급부에서 공급된 냉매는,
    상기 냉매 공급부의 반대편에 대향 배치되는 상기 파이프 연결부들을 통해 상기 복수 개의 냉각 파이프들 측으로 한꺼번에 공급되며,
    상기 냉매 배출 매니폴드의 일단부에는,
    상기 냉매를 배출하기 위한 냉매 배출부가 마련되며,
    상기 냉매 배출 매니폴드의 타단부에는,
    상기 복수 개의 냉각 파이프의 타단부들과 연결되는 파이프 연결부들이 마련되며,
    상기 복수 개의 냉각 파이프들 측을 통과한 냉매는,
    상기 냉매 배출 매니폴드의 파이프 연결부들을 통해 상기 냉매 배출 매니폴드 내의 냉매 수용 공간에 한꺼번에 수용된 이후, 상기 냉매 배출 매니폴드의 파이프 연결부들의 반대편에 대향 배치되는 상기 냉매 배출부를 통해 통합적으로 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은 셀 스웰링 시 간섭을 방지할 수 있게 상기 두께 방향에 따른 적층 방향에서 서로 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 냉각 파이프는 상기 적층 방향을 따라 상기 복수 개의 배터리 셀들을 순차적으로 관통하는 것을 특징으로 하는 것을 배터리 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 관통 홀은 각각의 배터리 셀의 길이 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하고, 상기 냉매 공급 매니폴드와 상기 냉매 배출 매니폴드 사이에 배치되며, 상기 적어도 하나의 냉각 파이프가 관통되는 적어도 하나의 파이프 관통홀을 구비하는 모듈 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통 홀과 상기 적어도 하나의 냉각 파이프 사이에는 열전도물질이 채워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열전도물질은 열 접착제인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020150116280A 2015-08-18 2015-08-18 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차 Active KR102067709B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150116280A KR102067709B1 (ko) 2015-08-18 2015-08-18 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150116280A KR102067709B1 (ko) 2015-08-18 2015-08-18 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170021650A KR20170021650A (ko) 2017-02-28
KR102067709B1 true KR102067709B1 (ko) 2020-01-17

Family

ID=58543426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150116280A Active KR102067709B1 (ko) 2015-08-18 2015-08-18 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102067709B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102258174B1 (ko) * 2017-04-26 2021-05-28 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102349108B1 (ko) * 2019-12-05 2022-01-12 주식회사 호원 배터리 어셈블리
KR102378897B1 (ko) * 2020-10-19 2022-03-28 주식회사 고산 배터리 및 연료전지스택용 열교환기

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130008142A (ko) * 2011-07-12 2013-01-22 에스케이이노베이션 주식회사 2차 전지 배터리 팩
KR101297858B1 (ko) * 2011-09-30 2013-08-19 주식회사 엘지화학 다공성 구조의 이차전지 및 이를 포함하는 전지모듈
KR102002043B1 (ko) * 2012-01-10 2019-07-19 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 모듈 및 이차전지 팩
KR101821130B1 (ko) * 2012-03-23 2018-01-23 한온시스템 주식회사 배터리 냉각 어셈블리

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170021650A (ko) 2017-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3780250B1 (en) Battery module, battery pack comprising same battery module, and vehicle comprising same battery pack
KR102081396B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
EP3291360B1 (en) Battery pack and vehicle including such battery pack
KR102112716B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
JP6762383B2 (ja) バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車
CN103283063B (zh) 电池模块接收装置、电池模块恒温器以及包括其的蓄电系统
EP3358668B1 (en) Battery module, battery pack and vehicle having same
EP3731336A1 (en) Battery module, battery rack comprising battery module, and power storage device comprising battery rack
US20220102792A1 (en) Battery rack and power storage device comprising same
KR102258174B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
JP2018531492A6 (ja) バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
CN114128018B (zh) 电池组和包括电池组的车辆
KR102061292B1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
JP7150034B2 (ja) バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
KR101232784B1 (ko) 이차전지 냉각장치 및 이차전지 운전열을 이용한 난방 시스템
EP3934009B1 (en) Battery module and battery pack including same
KR102067709B1 (ko) 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR101281036B1 (ko) 냉각 효율이 향상된 이차전지 냉각장치 및 이를 구비한 이차전지 시스템
KR102084151B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
US20250125447A1 (en) Heat pipe and battery pack including the same

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20150818

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20180307

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20150818

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190627

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20191223

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20200113

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20200113

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20221226

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231226

Start annual number: 5

End annual number: 5