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KR102256606B1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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

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KR102256606B1 KR1020160067459A KR20160067459A KR102256606B1 KR 102256606 B1 KR102256606 B1 KR 102256606B1 KR 1020160067459 A KR1020160067459 A KR 1020160067459A KR 20160067459 A KR20160067459 A KR 20160067459A KR 102256606 B1 KR102256606 B1 KR 102256606B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 케이스 본체의 측면으로부터 돌출된 케이스 테두리로부터 폴딩되어 케이스 본체의 측면과 소정 간극을 갖는 폴딩 윙을 구비하는 전지 케이스를 포함하는 배터리 셀, 배터리 셀의 측면에 구비되며, 배터리 셀의 냉각을 위한 히트 싱크와 연결되는 냉각 플레이트, 냉각 플레이트와 배터리 셀 사이에 배치되는 제1 열전달부재 및 제1 열전달부재 측으로의 열 전도율을 높일 수 있게 배터리 셀의 소정 간극에 구비되는 제2 열전달부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 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, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈에서는, 일반적으로, 최근의 슬림화 트렌드에 따른 배터리 모듈의 부피를 줄임과 아울러 동일 사이즈 대비 보다 더 높은 에너지 밀도를 확보할 수 있게, 배터리 셀의 전지 케이스의 케이스 본체로부터 돌출되는 케이스 테두리를 적어도 1회 폴딩하여 배터리 모듈의 측면 부피를 줄이게 된다.
케이스 테두리로부터 적어도 1회 폴딩된 케이스 테두리 부분은 이른바 폴딩 윙으로 지칭되기도 한다. 여기서, 폴딩 윙은, 일반적으로, 케이스 본체의 측면 단부로부터 소정 간극을 갖는 에어 갭을 형성하게 된다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는, 배터리 셀의 냉각 시, 이러한 에어 갭 부분에서의 낮은 열 전도도로 인해 균일한 냉각이 이루어지지 않는 등 냉각 성능이 저하되는 문제가 있다. 에어 갭을 형성하는 공기 층의 경우, 대략, 0.025W/mk의 낮은 열 전도율을 갖기 때문이다.
그러므로, 전술한 문제점을 해결할 수 있게 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 냉각 성능을 향상시킬 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, 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 본체와 상기 케이스 본체의 측면으로부터 돌출된 케이스 테두리로부터 폴딩되어 상기 케이스 본체의 측면과 소정 간극을 갖는 폴딩 윙을 구비하는 전지 케이스를 포함하는 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 측면에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 냉각을 위한 히트 싱크와 연결되는 냉각 플레이트; 상기 냉각 플레이트와 상기 적어도 하나의 배터리 셀 사이에 배치되는 제1 열전달부재; 및 상기 제1 열전달부재 측으로의 열 전도율을 높일 수 있게 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 상기 소정 간극에 구비되는 제2 열전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 제2 열전달부재는, 상기 소정 간극을 메울 수 있게 상기 소정 간극의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 열전달부재는, 써멀 인터페이스 물질일 수 있다.
상기 제1 열전달부재는, 써멀 인터페이스 물질일 수 있다.
상기 폴딩 윙은, 적어도 1회 폴딩될 수 있다.
상기 폴딩 윙은, 복수 회로 폴딩될 수 있다.
상기 폴딩 윙은, 상기 케이스 테두리로부터 폴딩되는 제1 폴딩부; 및 상기 제1 폴딩부로부터 폴딩되는 제2 폴딩부;를 포함할 수 있다.
상기 제2 열전달부재는, 상기 케이스 본체의 측면, 케이스 테두리, 상기 제1 폴딩부 및 상기 제2 폴딩부에 접촉될 수 있다.
상기 폴딩 윙은, 상기 케이스 테두리로부터 폴딩되는 제1 폴딩부; 상기 제1 폴딩부로부터 폴딩되는 제2 폴딩부; 상기 제2 폴딩부로부터 폴딩되며, 상기 제2 열전달부재와 접촉되는 제3 폴딩부; 및 상기 제3 폴딩부로부터 폴딩되며, 상기 제1 폴딩부와 상기 제3 폴딩부 사이에 배치되는 제4 폴딩부;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 제1 폴딩부, 상기 제2 폴딩부, 상기 제3 폴딩부 및 상기 제4 폴딩부 사이에 형성되는 폴딩 간극에 구비되는 제3 열전달부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 열전달부재는, 상기 폴딩 간극을 메울 수 있게 상기 폴딩 간극의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 열전달부재는, 써멀 인터페이스 물질일 수 있다.
상기 배터리 셀은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들은, 상호 상하로 적층되며, 각각, 상기 제1 열전달부재를 통해 상기 냉각 플레이트에 연결될 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 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 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 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈의 열 전달을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
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 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 히트 싱크(200), 냉각 플레이트(300), 제1 열전달부재(400) 및 제2 열전달부재(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110), 전극 리드 및 전지 케이스(120)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(110)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전극 리드는 상기 전극 조립체(110)와 연결되며, 상기 전지 케이스(120) 밖으로 돌출될 수 있다. 이러한 상기 전극 리드는 한 쌍으로 구비되어, 각각 양극 리드 및 음극 리드로 구비될 수 있다. 상기 전극 리드에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 전지 케이스(120)는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 조립체(110)를 내장한 상태에서 테두리를 열융착하여 상기 전극 조립체(110)를 밀봉할 수 있다.
이러한 상기 전지 케이스(120)는, 케이스 본체(130), 케이스 테두리(140) 및 폴딩 윙(150)을 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체(130)는 상기 전극 조립체(110)를 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 케이스 본체(130)에는 상기 전극 조립체(110)를 수용할 수 있는 수용 공간이 형성될 수 있다.
상기 케이스 테두리(140)는 상기 케이스 본체(130)의 측면 단부로부터 돌출되며, 상기 케이스 본체(130) 내부를 밀봉할 수 있게 열 융착 등으로 실링될 수 있다.
상기 폴딩 윙(150)은 상기 배터리 셀(100)의 측면 부피를 줄일 수 있게 상기 케이스 테두리(140)로부터 폴딩될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(10)은 최근의 슬림화 트렌드에 따라 보다 더 슬림한 구조를 가질 수 있으며, 줄어든 부피만큼의 상기 배터리 셀(100)의 에너지 밀도를 확보할 수 있어 동일 사이즈 대비 보다 더 큰 상기 배터리 셀(10)의 용량을 확보할 수 있다.
이러한 상기 폴딩 윙(150)은 적어도 1회 또는 그 이상의 복수 회로 폴딩될 수 있다. 이러한 폴딩에 따라, 상기 폴딩 윙(150)은 그 폴딩 시 상기 케이스 본체(130)의 측면과 소정 간극(C, 도 3 참조)을 갖게 배치될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 폴딩 윙(150)이 2회 폴딩된 것으로 한정하여 설명한다.
이에 따라, 상기 폴딩 윙(150)은, 제1 폴딩부(152) 및 제2 폴딩부(154)를 포함할 수 있다.
상기 제1 폴딩부(152)는 상기 케이스 테두리(140)로부터 일측, 구체적으로, 상기 케이스 테두리(140)의 상측으로 폴딩되어 상기 케이스 본체(130)의 측면 상측과 대략 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제2 폴딩부(154)는 상기 제1 폴딩부(152)로부터 상기 케이스 본체(130)의 길이 방향을 따라 폴딩되어 상기 케이스 테두리(140)와 대략 평행하게 배치될 수 있다.
상기 히트 싱크(200)는 상기 배터리 셀(100)을 냉각시키기 위한 것으로서, 상기 배터리 셀(100)의 일측, 구체적으로, 상기 배터리 셀(100)의 하측에 구비될 수 있다.
이러한 상기 히트 싱크(200)는 상기 배터리 셀(100)로부터 전달되는 열을 흡수함과 아울러 외부로 방출시킬 수 있게 높은 열 전도성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 아울러, 상기 히트 싱크(200)에는 상기 배터리 셀(100)의 냉각 효율을 높일 수 있게 내부에 냉매가 유동하는 냉매 유로가 형성될 수 있다.
상기 냉각 플레이트(300)는 상기 배터리 셀(100)로부터 전달되는 열을 상기 히트 싱크(200)로 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 냉각 플레이트(300)는 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 측면에 구비되며, 상기 히트 싱크(200)와 연결될 수 있다.
상기 제1 열전달부재(400)는 상기 냉각 플레이트(300)와 상기 배터리 셀(100) 사이에 배치되어 상기 냉각 플레이트(300)와 상기 배터리 셀(100)을 상호 연결시킬 수 있다.
상기 제1 열전달부재(400)는 높은 열 전도성을 갖는 열 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 제1 열전달부재(400)는 써멀 인터페이스 물질(Thermal Interface Materials)로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 열전달부재(400)는 써멀 테이프, 써멀 패드 및 써멀 접착제 중 적어도 하나로 구비될 수 있다. 이러한 상기 제1 열전달부재(400)를 통해 상기 배터리 셀(100)에서 발생한 열은 보다 더 효과적으로 상기 냉각 플레이트(300)로 전달될 수 있다.
상기 제2 열전달부재(500)는 상기 배터리 셀(100)로부터 상기 제1 열전달부재(400) 측으로의 열 전도율을 높일 수 있게 상기 배터리 셀(100)의 상기 소정 간극(C, 도 3 참조)에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 열전달부재(500)는 상기 소정 간극(C)을 완전히 메울 수 있게 상기 소정 간극(C)에 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 열전달부재(500)는 상기 소정 간극(C)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이러한 상기 제2 열전달부재(500)는, 상기 제1 열전달부재(400)와 마찬가지로, 높은 열 전도성을 갖는 열 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 제2 열전달부재(500), 또한, 써멀 인터페이스 물질(Thermal Interface Materials)로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 열전달부재(500), 또한, 써멀 테이프, 써멀 패드 및 써멀 접착제 중 적어도 하나로 구비될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 배터리 모듈(10)의 제조 공정에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제조자 등은, 상기 배터리 모듈(10, 도 1 참조)의 슬림화 및 용량 확보를 위한 상기 배터리 셀(100)의 상기 폴딩 윙(150)의 형성을 위해, 상기 전지 케이스(120)의 상기 케이스 테두리(140)를 상측으로 폴딩시킬 수 있다. 이러한 1차 폴딩에 따라 상기 케이스 테두리(140)에는 상기 폴딩 윙(150)의 상기 제1 폴딩부(152)가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 상기 1차 폴딩 시, 상기 폴딩 윙(150)은 상기 전지 케이스(120)의 상기 케이스 본체(130)와 소정 간극(C)을 갖게 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제조자 등은, 상기 소정 간극(C)을 완전히 메울 수 있게 상기 제2 열전달부재(500)을 채울 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 열전달부재(500)는 상기 케이스 본체(130)의 측면 상측, 상기 케이스 테두리(140) 및 상기 제1 폴딩부(152)에 접촉될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제조자 등은, 상기 제1 폴딩부(152)의 단부를 상기 케이스 본체(130)의 길이 방향을 따라 폴딩시킬 수 있다. 이러한 2차 폴딩에 따라 상기 폴딩 윙(150)의 상기 제2 폴딩부(154)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 폴딩부(154)는 상기 제2 열전달부재(500)에 접촉될 수 있게 폴딩될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 열전달부재(500)는, 상기 케이스 본체(130)의 측면 상측, 상기 케이스 테두리(140), 상기 제1 폴딩부(152) 및 상기 제2 폴딩부(156)에 모두 접촉되게 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제조자 등은, 이후, 상기 제1 열전달부재(400)을 통해 상기 배터리 셀(100)과 상기 냉각 플레이트(300)를 연결시킬 수 있으며, 마지막으로, 상기 냉각 플레이트(300)를 상기 히트 싱크(200)와 연결시킬 수 있다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈의 열 전달을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 시, 상기 배터리 셀(100)에서 발생되는 열은 상기 배터리 셀(100)의 측면 단부를 통해 상기 냉각 플레이트(300)로 전달되며, 이후, 냉각 플레이트(300)에서 상기 히트 싱크(200)로 전달될 수 있다.
구체적으로 살펴 보면, 먼저, 상기 배터리 셀(100)의 상기 측면 단부 중 상기 케이스 본체(130)의 측면 단부 하측(132)에서 방출되는 열은 상기 제1 열전달부재(400) 및 상기 냉각 플레이트(300)를 거쳐 상기 히트 싱크(200)로 전달될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 셀(100)의 상기 측면 단부 중 상기 케이스 본체(130)의 측면 단부 상측(134)에서 방출되는 열의 전달 경로를 살펴 보면 다음과 같다.
상기 케이스 본체(130)의 측면 단부 상측(134)은 상기 폴딩 윙(150)을 마주 하게 배치된다. 종래 배터리 모듈에서는 이러한 폴딩 윙을 마주 하는 케이스 본체와 폴딩 윙 사이에 형성되는 소정 간극에 따른 에어 갭으로 인해 폴딩 윙을 마주 하지 않는 부분에 비해 폴딩 윙을 마주 하는 부분에서 열 전도율이 상대적으로 떨어져 냉각 성능이 저하되는 문제가 있었다.
그러나, 본 실시예에서는, 상기 제2 열전달부재(500)를 통해 상기 에어 갭이 상쇄되기에, 상기 폴딩 윙(150)을 마주 하는 상기 케이스 본체(130)의 측면 단부 상측(134)에서 방출되는 열의 열 전도율 저하가 효과적으로 방지될 수 있다.
구체적으로, 상기 케이스 본체(130)의 측면 단부 상측(134)에서 방출되는 열은 상기 제2 열전달부재(500), 상기 폴딩 윙(150), 상기 제1 열전달부재(400), 상기 냉각 플레이트(300)를 거쳐 상기 히트 싱크(200)로 전달될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은, 상기 제2 열전달부재(500)를 통해 종래 폴딩 윙 형성으로 인한 에어 갭을 상쇄시키게 되는 바, 상기 배터리 모듈(10)의 측면 방향으로의 냉각 시 상기 배터리 셀(100)의 측면 어디에서나 균일한 냉각 성능을 확보할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 시, 구체적으로, 상기 배터리 셀(100)의 측면 방향으로의 냉각 시, 냉각 성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은 앞선 실시예에서의 상기 배터리 모듈(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 배터리 모듈(20)은, 배터리 셀(100), 히트 싱크(200), 냉각 플레이트(350), 제1 열전달부재(450) 및 제2 열전달부재(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 상하로 적층되며, 후술하는 제1 열전달부재(450)를 통해 후술하는 냉각 플레이트(350)에 연결될 수 있다.
상기 히트 싱크(200)는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 냉각 플레이트(350)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상하 방향에 따는 적층 높이에 대응되는 높이를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에서 전달되는 열을 상기 히트 싱크(200)로 전달할 수 있다.
상기 제1 열전달부재(450)는 상기 냉각 플레이트(350)와 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이에 배치되어, 상기 냉각 플레이트(350)와 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 연결시킬 수 있다.
상기 제2 열전달부재(500)는, 각각, 앞선 실시예와 같이 각각의 배터리 셀(100)의 폴딩 윙(150) 형성에 따른 소정 간극에 채워질 수 있다. 이처럼, 상기 제2 열전달부재(500)는, 상기 배터리 셀(100)이 복수 개로 구비되는 경우, 각각의 배터리 셀(100)의 상기 폴딩 윙(150) 형성에 따른 소정 간극을 메울 수 있게 구비될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 제2 열전달부재(500)를 통해 상기 복수 개의 배터리 모듈들(10)의 측면 방향으로의 냉각 시 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 측면 어디에서나 균일한 냉각 성능을 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(30)은 앞선 실시예에서의 상기 배터리 모듈(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 배터리 모듈(30)은, 히트 싱크(200), 냉각 플레이트(300), 제1 열전달부재(400), 제2 열전달부재(500), 배터리 셀(600) 및 제3 열전달부재(700)를 포함할 수 있다.
상기 히트 싱크(200), 상기 냉각 플레이트(300), 상기 제1 열전달부재(400) 및 제2 열전달부재(500)는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 배터리 셀(600)은, 전극 조립체, 전극 리드 및 전지 케이스(620)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체 및 상기 전극 리드는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 전지 케이스(620)는, 케이스 본체(630), 케이스 테두리(640) 및 폴딩 윙(650)을 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체(630) 및 상기 케이스 테두리(640)는 앞선 실시예의 상기 케이스 본체(130) 및 상기 케이스 테두리(140)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 폴딩 윙(650)은 4회 폴딩될 수 있다. 이에 따라, 상기 폴딩 윙(650)은, 제1 폴딩부(652), 제2 폴딩부(654), 제3 폴딩부(656) 및 제4 폴딩부(658)를 포함할 수 있다.
상기 제1 폴딩부(652)는 상기 케이스 테두리(640)의 일측, 구체적으로, 상기 케이스 테두리(640)의 상측으로 폴딩되어 상기 케이스 본체(630)의 측면 상측과 대략 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제2 폴딩부(654)는 상기 제1 폴딩부(652)로부터 상기 케이스 본체(630)의 길이 방향을 따라 폴딩되어 상기 케이스 테두리(640)와 대략 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제3 폴딩부(656)는 상기 제2 폴딩부(654)로부터 하측으로 폴딩되며, 상기 제1 폴딩부(652)와 대략 평행하게 배치될 수 있다. 이러한 상기 제3 폴딩부(656)는 상기 제2 열전달부재(500)와 접촉될 수 있다.
상기 제4 폴딩부(658)는, 상기 제3 폴딩부(656)로부터 상측으로 폴딩되며, 상기 제1 폴딩부(652)와 상기 제3 폴딩부(656) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 제4 폴딩부(658)의 폴딩으로 인해 상기 폴딩 윙(650)의 상기 제1 폴딩부(662), 상기 제2 폴딩부(654), 상기 제3 폴딩부(656) 및 상기 제4 폴딩부(658)의 내부에는 폴딩 간극이 형성될 수 있다.
상기 제3 열전달부재(700)는, 상기 제1 폴딩부(652), 상기 제2 폴딩부(654), 상기 제3 폴딩부(656) 및 상기 제4 폴딩부(658) 사이에 형성되는 폴딩 간극에 구비될 수 있다.
이러한 상기 제3 열전달부재(700)는 상기 폴딩 간극을 완전히 메울 수 있게 상기 폴딩 간극에 채워질 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 열전달부재(700)는 상기 폴딩 간극에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이처럼, 본 실시예에서는 상기 제3 열전달부재(700)를 통해 상기 폴딩 시 상기 폴딩 간극이 형성되더라도 이를 상쇄시킬 수 있다.
이러한 상기 제3 열전달부재(700)는, 상기 제2 열전달부재(500)와 마찬가지로, 높은 열 전도성을 갖는 열 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 제3 열전달부재(700), 또한, 써멀 인터페이스 물질(Thermal Interface Materials)로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 열전달부재(700), 또한, 써멀 테이프, 써멀 패드 및 써멀 접착제 중 적어도 하나로 구비될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 폴딩 윙(650) 형성을 위한 폴딩 시 상기 폴딩 간극이 형성되더라도 상기 제3 열전달부재(700)를 통해 상기 배터리 셀(600)의 냉각 성능 저하가 방지될 수 있기에, 이와 같은 상기 배터리 모듈(30)의 측면 방향으로의 냉각 시에도 상기 배터리 셀(600)의 측면 어디에서나 균일한 냉각 성능이 확보될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 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. 여기서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈은 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(20, 도 8 참조)이나 상기 배터리 모듈(30, 도 9 참조)로도 구비될 수 있으며, 이들 배터리 모듈들(10, 20, 30) 모두로 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
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(1)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 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 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, 20, 30: 배터리 모듈
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀
110: 전극 조립체 120: 전지 케이스
130: 케이스 본체 140: 케이스 테두리
150: 폴딩 윙 152: 제1 폴딩부
154: 제2 폴딩부 200: 히트 싱크
300, 350: 냉각 플레이트 400, 450: 제1 열전달부재
500: 제2 열전달부재 600: 배터리 셀
620: 전지 케이스 630: 케이스 본체
640: 케이스 테두리 650: 폴딩 윙
652: 제1 폴딩부 654: 제2 폴딩부
656: 제3 폴딩부 658: 제4 폴딩부
700: 제3 열전달부재

Claims (15)

  1. 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스 본체와 상기 케이스 본체의 측면으로부터 돌출된 케이스 테두리로부터 폴딩되어 상기 케이스 본체의 측면과 소정 간극을 갖는 폴딩 윙을 구비하는 전지 케이스를 포함하는 적어도 하나의 배터리 셀;
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 측면에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 냉각을 위한 히트 싱크와 연결되는 냉각 플레이트;
    상기 냉각 플레이트와 상기 적어도 하나의 배터리 셀 사이에 배치되는 제1 열전달부재; 및
    상기 제1 열전달부재 측으로의 열 전도율을 높일 수 있게 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 상기 소정 간극에 구비되는 제2 열전달부재;를 포함하며,
    상기 제2 열전달부재는,
    상기 소정 간극을 완전히 메울 수 있게 채워져 상기 케이스 본체의 측면 상측, 상기 케이스 테두리 및 상기 폴딩 윙에 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열전달부재는,
    써멀 인터페이스 물질인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열전달부재는,
    써멀 인터페이스 물질인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴딩 윙은,
    적어도 1회 폴딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴딩 윙은,
    복수 회로 폴딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴딩 윙은,
    상기 케이스 테두리로부터 폴딩되는 제1 폴딩부; 및
    상기 제1 폴딩부로부터 폴딩되는 제2 폴딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 열전달부재는,
    상기 케이스 본체의 측면, 케이스 테두리, 상기 제1 폴딩부 및 상기 제2 폴딩부에 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 폴딩 윙은,
    상기 케이스 테두리로부터 폴딩되는 제1 폴딩부;
    상기 제1 폴딩부로부터 폴딩되는 제2 폴딩부;
    상기 제2 폴딩부로부터 폴딩되며, 상기 제2 열전달부재와 접촉되는 제3 폴딩부; 및
    상기 제3 폴딩부로부터 폴딩되며, 상기 제1 폴딩부와 상기 제3 폴딩부 사이에 배치되는 제4 폴딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 제1 폴딩부, 상기 제2 폴딩부, 상기 제3 폴딩부 및 상기 제4 폴딩부 사이에 형성되는 폴딩 간극에 구비되는 제3 열전달부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 열전달부재는,
    상기 폴딩 간극을 메울 수 있게 상기 폴딩 간극의 형상에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제3 열전달부재는,
    써멀 인터페이스 물질인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은,
    상호 상하로 적층되며, 각각, 상기 제1 열전달부재를 통해 상기 냉각 플레이트에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  14. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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