KR20220082297A

KR20220082297A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Info

Publication number: KR20220082297A
Application number: KR1020200172059A
Authority: KR
Inventors: 김보성; 황성택
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-06-17
Also published as: JP2023530687A; WO2022124660A1; EP4181274A1; EP4181274A4; CN115769418A; US20230246261A1; JP7523593B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체를 감싸고, 하측에 개방부가 형성된 모듈 프레임, 및 상기 개방부에 형성되어 상기 전지셀 적층체와 접하는 열전도성 수지(Thermal resin)층을 포함하고, 상기 모듈 프레임은 상기 전지셀 적층체의 상부를 덮는 상부면과, 상기 상부면의 양 측면으로 연장되는 한 쌍의 측면부를 포함하고, 상기 개방부는, 상기 한 쌍의 측면부의 하측 단변과, 상기 전지셀 적층체의 양 단부에서 한 쌍의 측면부 사이를 가로지르도록 형성되는 한 쌍의 막대부에 의해 둘러싸여 있다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉각 성능이 개선된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.

현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 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.

이러한 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 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 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.

소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.

이차 전지는, 적정 온도보다 높아지는 경우 이차 전지의 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 특히, 다수의 이차 전지, 즉 전지셀을 구비한 전지 모듈이나 전지팩은 좁은 공간에서 다수의 전지셀로부터 나오는 열이 합산되어 온도가 더욱 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 다시 말해서, 다수의 전지셀이 적층된 전지 모듈과 이러한 전지 모듈이 장착된 전지팩의 경우, 높은 출력을 얻을 수 있지만, 충전 및 방전 시 전지셀에서 발생하는 열을 제거하는 것이 용이하지 않다. 전지셀의 방열이 제대로 이루어지지 않을 경우 전지셀의 열화가 빨라지면서 수명이 짧아지게 되고, 폭발이나 발화의 가능성이 커지게 된다.

더욱이, 차량용 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓여질 수 있다.

따라서, 전지 모듈이나 전지팩을 구성하는 경우, 안정적이면서도 효과적인 냉각 성능을 확보하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.

도 1은 종래의 전지 모듈에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 절단선 II-II’를 따라 자른 단면도이다. 특히 도 2는 전지 모듈 아래에 위치한 열전달 부재 및 팩 프레임을 추가로 도시하였다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀(11)이 적층되어 전지셀 적층체(12)를 형성하고, 전지셀 적층체(12)는 모듈 프레임(20)에 수납된다.

앞서 설명한대로, 복수의 전지셀(11)을 포함하기 때문에 전지 모듈(10)은 충, 방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 냉각 수단으로써, 전지 모듈(10)은 전지셀 적층체(12)와 모듈 프레임(20)의 바닥부(21) 사이에 위치한 열전도성 수지층(30)을 포함할 수 있다. 또한, 전지 모듈(10)이 히트 싱크를 포함하는 팩 프레임(50)에 장착되어 전지팩을 형성할 때, 전지 모듈(10) 아래에 열전달 부재(40)와 팩 프레임(50)이 차례로 위치할 수 있다. 열전달 부재(40)는 방열 패드일 수 있다. 팩 프레임(50)은 히트 싱크로서 작용하도록 내부에 냉매 유로가 형성될 수 있다.

전지셀(11)로부터 발생한 열이, 열전도성 수지층(30), 모듈 프레임(20)의 바닥부(21), 열전달 부재(40) 및 팩 프레임(50)을 차례로 거쳐 전지 모듈(10)의 외부로 전달된다.

그런데, 종래의 전지 모듈(10)의 경우, 상기와 같이 열 전달 경로가 복잡하여, 전지셀(11)로부터 발생한 열이 효과적으로 전달되기 어렵다. 모듈 프레임(20) 자체가 열 전도 특성을 저하시킬 수 있다. 또한, 모듈 프레임(20), 열전달 부재(40) 및 팩 프레임(50) 각각의 사이에 형성될 수 있는 에어 갭(Air gap) 등의 미세한 공기층이 열 전달 특성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.

전지 모듈에 대해서는 소형화나 용량 증대와 같은 다른 요구가 계속되고 있으므로, 냉각 성능은 높이면서도 이러한 다양한 요구사항을 함께 만족할 수 있는 전지 모듈을 개발하는 것이 실질적으로 필요하다고 할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열 전달 경로를 단순화하여, 냉각 성능이 개선된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체, 상기 전지셀 적층체를 감싸고, 하측에 개방부가 형성된 모듈 프레임, 및 상기 개방부 내에 형성되어 상기 전지셀 적층체와 접하는 열전도성 수지(Thermal resin)층을 포함하고, 상기 모듈 프레임은 상기 전지셀 적층체의 상부를 덮는 상부면과, 상기 상부면의 양 측으로부터 연장되어 상기 전지셀 적층체의 양 측면을 덮는 한 쌍의 측면부를 포함하고, 상기 개방부는, 상기 한 쌍의 측면부의 하측 단변과, 상기 하측 단변의 양 단부에서 상기 한 쌍의 측면부 사이를 가로지르도록 형성되는 한 쌍의 막대부에 의해 둘러싸여 있다.

상기 열전도성 수지층은, 상기 개방부를 채우도록 이루어질 수 있다.

상기 모듈 프레임은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

상기 상부면, 상기 한 쌍의 측면부, 및 상기 한 쌍의 막대부는 일체로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩은, 복수개의 상술의 전지 모듈, 및 상기 복수개의 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임을 포함한다.

상기 개방부를 통해 상기 열전도성 수지층은 상기 팩 프레임과 접촉할 수 있다.

상기 복수개의 전지 모듈은 서로 이격되어 있을 수 있다.

상기 복수개의 전지 모듈과 마주하는 상기 팩 프레임의 면적은, 상기 복수개의 전지 모듈의 면적보다 클 수 있다.

상기 전지셀 적층체로부터 발생한 열은 상기 열전도성 수지층을 통해 상기 팩 프레임으로 직접 전달될 수 있다.

상기 전지 모듈과 상기 팩 프레임 사이에는 열전도성 수지층 외에 다른 열전달 부재가 배치되지 않을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 모듈 프레임의 하측에서 개방부를 통해 전지셀 적층체와 직접 접촉하는 열전도성 수지층을 통해 직접 열전달이 가능하게 하여 열전달 경로를 단순화하는 것을 통해 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩의 냉각 성능을 높일 수 있다. 또한, 불필요한 냉각 구조를 제거하여 원가 절감이 가능하고, 공간 활용도를 높일 수 있어 전지 모듈의 용량이나 출력을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 전지 모듈에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II’를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈에 포함된 모듈 프레임에 대한 사시도이다.
도 5는 도 3의 전지 모듈의 결합 상태에서의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩에 대한 사시도이다.
도 7은 도 6의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 3의 전지 모듈에 포함된 모듈 프레임에 대한 사시도이다. 도 5는 도 3의 전지 모듈의 결합 상태에서의 단면을 도시한 도면이다. 즉, y축에 평행한 방향으로 절단한 단면을 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 복수의 전지셀(110)이 적층된 전지셀 적층체(120), 전지셀 적층체(120)를 감싸고 하측에 개방부(200p)가 형성된 모듈 프레임(200) 및 개방부(200p) 내에 배치되어 전지셀 적층체(120)의 하부와 접하는 열전도성 수지층(400)을 포함한다.

전지셀 적층체(120)는 일방향으로 적층된 복수의 전지셀(110)을 포함하고, 복수의 전지셀(110)은 도 3에 도시한 바와 같이 Y축 방향으로 적층될 수 있다. 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 각각의 전지 셀(110)에 포함된 전극 리드(111)는 양극 리드 또는 음극 리드이며, 각 전지 셀(110)의 전극 리드(111)는 단부가 한쪽 방향으로 구부러질 수 있고, 이에 의해 인접한 다른 전지 셀(110)이 갖는 전극 리드의 단부와 맞닿을 수 있다. 서로 맞닿은 2개의 전극 리드(111)는 서로 용접 등을 통해 고정될 수 있고, 이를 통해 전지 셀 적층체(120) 내부의 전지 셀(110) 간의 전기적 연결이 이루어질 수 있다.

모듈 프레임(200)은, 하측(-z축 방향)에 개방부(200p)가 형성되고, 이에 따라, 전지셀 적층체(120)가 개방부(200p)를 통해 하측 방향으로 노출된다. 구체적으로, 모듈 프레임(200)은, 전지셀 적층체(120)의 상면을 커버하는 상부면(230) 및 상부면(230)의 양 측으로부터 연장되어 전지셀 적층체(120)의 양 측면을 각각 커버하는 한 쌍의 측면부(220)를 포함한다. 한 쌍의 측면부(220)는 각각 상부면(230)의 양 단부에서 하향 연장(즉, 도면에서 -z축 방향)되어 형성될 수 있다.

한편, 모듈 프레임(200)은, 한 쌍의 측면부(220)의 하측 단변(220a)의 양 단부에서, 한 쌍의 측면부(220) 사이를 가로지르도록 형성된 한 쌍의 막대부(210)를 포함한다. 즉, 도 3 및 도 4에서, 하측 단변(220a)의 양 단부, 즉 x축 방향의 단부에서, 한 쌍의 측면부(220) 사이를 가로지르도록 y축 방향을 따라 연장된느 한 쌍의 막대부(210)를 포함한다. 이에 의해, 전지셀 적층체(120)의 하면은, 모듈 프레임(200)에 의해 덮이지 않고, 한 쌍의 하측 단변(220a) 및 한 쌍의 막대부(210) 에 의해 정의되는 개방부(200p)에 의해 노출된다.

개방부(200p) 내에는, 열전도성 수지층(400)이 형성된다. 열전도성 수지층(400)은 열전도성 수지(Thermal resin)를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 수지는 열전도성 접착 물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로 실리콘(Silicone) 소재, 우레탄(Urethan) 소재 및 아크릴(Acrylic) 소재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 상기 열전도성 수지는, 도포 시에는 액상이나 도포 후에 경화되어 전지셀 적층체(120)를 구성하는 하나 이상의 전지셀(110)을 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 열전도 특성이 뛰어나 전지셀(110)에서 발생한 열을 신속히 전지 모듈(100)의 외부로 전달하여 전지 모듈의 과열을 방지할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에서는, 열전도성 수지층(400)이 전지셀 적층체(120) 하면에 균일하게 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 열 발생이 집중되는 부위에 보다 두껍게 형성하거나, 복수의 열전도성 수지층을 이격하여 배치할 수도 있다.

본 실시예에서 열전도성 수지층(400)은 개방부(200p) 내에 열전도성 수지를 도포하거나, 또는 후술하는 바와 같이 열전도성 수지층(400)과 접하는 팩 프레임(1000)에 열전도성 수지를 도포한 후 전지 모듈(100)을 배치하고 경화시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 이 과정에서, 열전도성 수지층(400)은, 개방부(200p) 내를 채우도록 형성된다. 특히 개방부(200p)는, 상술한 바와 같이 한 쌍의 하측 단변(220a) 및 한 쌍의 막대부(210)에 의해 정의되어 구획되어 있기 때문에, 열전도성 수지가 완전히 경화하기 전에 같이 한 쌍의 하측 단변(220a) 및 한 쌍의 막대부(210)가 열전도성 수지가 자리잡을 수 있도록 댐 역할을 하여 양산성을 높일 수 있다.

한편, 모듈 프레임을 구성하는 상부면(230), 한 쌍의 측면부(220), 한 쌍의 막대부(210)는 일체로 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 금속 부재를 가공하여, 상부면(230), 한 쌍의 측면부(220), 한 쌍의 막대부(210)를 포함하는 모듈 프레임(200)을 제조할 수 있다. 또는 판형의 금속 부재를 가공하여 상부면(230), 한 쌍의 측면부(220)를 형성한 후 한 쌍의 막대부(210)를 용접을 통해 부착함으로써 일체형의 모듈 프레임을 형성할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 엔드 플레이트(500)를 포함할 수 있다. 엔드 플레이트(500)는 전지셀 적층체(120)의 전면(x축 방향)과 후면(-x축 방향)에 위치하여 전지셀 적층체(120)를 커버하도록 형성될 수 있다. 이러한 엔드 플레이트(500)는 외부의 충격으로부터 전지셀 적층체(120) 및 기타 전장품을 물리적으로 보호할 수 있다. 엔드 플레이트(500)에는 LV 커넥터나 터미널 버스바를 외부로 노출시키는 개구부가 형성될 수 있고, 이에 따라, LV 커넥터나 터미널 버스바의 외부 연결을 안내하여, 전지 모듈(100)의 LV(low voltage) 연결이나 HV(High voltage) 연결을 형성할 수 있다.

모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(500)는 외부 충격이나 진동 등으로부터 전지셀 적층체(120)를 물리적으로 보호할 수 있다. 이를 위해 모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(500)는 소정의 강도를 갖는 금속 재질을 포함할 수 있다. 특히, 모듈 프레임(200)은 금속 재질 중에서도 우수한 방열 성능 및 경량 특성의 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(500)는 서로 대응하는 모서리들이 접촉된 상태에서 용접 등에 의해 결합되어, 그 내부에 전지셀 적층체(120)를 수납할 수 있다.

한편, 전지셀 적층체(120)와 엔드 플레이트(500) 사이에는 버스바(610)가 장착되는 버스바 프레임(600)이 위치할 수 있다. 전지셀 적층체(120)의 전면(y축 방향)과 후면(-y축 방향) 방향으로 전지셀(110) 전극리드(111)가 각각 돌출되고, 전극리드(111)가 버스바(610)나 버스바 프레임(600)에 형성된 슬릿을 통과할 수 있다. 이후 전극리드(111)가 구부러져 버스바(610)와 용접 등의 방법으로 접합될 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 버스바 프레임(600)과 엔드 플레이트(500) 사이에는 전기적 절연을 위한 절연 커버 등의 위치할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 전지셀 적층체(120)를 수납하는 모듈 프레임(200)의 하부에, 개방부(200p)를 포함하고, 특히 개방부(200p)가 한 쌍의 측면부의 하측 단변(220a) 및 한 쌍의 막대부(210)에 의해 둘러싸여 있고, 이러한 개방부(200p) 내에 열전도성 수지층(400)을 형성함으로써, 양산성을 향상시킬 수 있고, 전지 모듈(100) 자체의 중량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 전지팩(1000)으로 구성했을 때 전지 모듈(100) 외부로의 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 도 6 및 도 7 등을 더욱 참고하여, 상술한 전지 모듈(100)을 포함하는 전지팩(1000)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩에 대한 사시도이다. 도 7은 도 6의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.

도 3, 도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 복수의 전지 모듈(100), 전지 모듈(100)을 수납하는 팩 프레임(1100)을 포함한다.

우선, 팩 프레임(1100)은, 도 6에 도시한 바와 같이 평판형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 전지 모듈(100)을 감싸는 측벽부 내지 복수의 전지 모듈(100) 사이에 형성되는 격벽부 등을 더욱 포함할 수 있다. 아울러 도시하지 않았으나, 팩 프레임(1100) 내부에는, 방열 기능을 수행할 수 있도록 냉매 유로가 형성될 수 있다. 또한, 팩 프레임(110)의 면적은, 복수개의 전지 모듈(100)의 하부 면적보다 크게 형성될 수 있으며, 이에 의해 추가로 필요한 부품 등을 더욱 수납할 수 있다.

전지 모듈(100)은 팩 프레임(1100) 상에 수납되어 고정될 수 있다. 복수의전지 모듈(100)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 때, 전지셀 적층체(120)와 접촉하도록 형성된 열전도성 수지층(400)은, 모듈 프레임(200)의 개방부(200p)를 통해, 팩프레임(1100)과 직접 접촉할 수 있다.

도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이 종래의 전지 모듈(10)의 경우, 전지셀(11)로부터 발생한 열이, 열전도성 수지층(30), 모듈 프레임(20)의 바닥부(21), 열전달 부재(40) 및 팩 프레임(50)에 차례로 전달된다. 이 경우 열 전달 경로가 복잡하여, 전지셀(11)로부터 발생한 열이 효과적으로 전달되기 어렵고, 모듈 프레임(20), 열전달 부재(40) 및 팩 프레임(50) 각각의 사이에 형성될 수 있는 에어 갭(Air gap) 등의 미세한 공기층이 열 전달을 방해할 수 있다.

이와 달리, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)에 있어서, 전지셀 적층체(120)가 모듈 프레임(200)의 개방부(200p)를 통해 열전도성 수지층(400)과 접촉하고, 열전도성 수지층(400)의 반대면은 팩 프레임(1100)과 접촉하기 때문에 전지셀(110)로부터 발생한 열이 열전도성 수지층(400) 및 팩 프레임(1100)으로 직접 전달될 수 있다. 즉, 전지 모듈(100)의 하측 방향으로의 열 전달 경로가 단순화되고, 에어 캡 등의 공기층의 발생 가능성을 크게 줄일 수 있다. 따라서, 전지 모듈(100) 및 이를 포함하는 전지팩(1000)의 냉각 성능을 높일 수 있다.

또한, 전지 모듈(100)과 팩 프레임(110) 사이에, 열전도성 수지층(400)외에다른 열전달 부재가 배치되지 않기 때문에 불필요한 냉각 구조를 제거하여 원가 절감이 가능하다. 또한, 전지팩(1000)의 높이 방향에 대한 부품의 개수가 줄어 들기 때문에 공간 활용도를 높일 수 있어 전지 모듈의 용량이나 출력을 증대시킬 수 있다.

본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.

앞에서 설명한 본 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.

상기 전지 모듈이나 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 전지 모듈
200: 모듈 프레임
200p: 개방부
210: 한 쌍의 막대부
220: 한 쌍의 측면부
400: 열전도성 수지층
1000: 전지 팩
1100: 팩 프레임

Claims

복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체;
상기 전지셀 적층체를 감싸고, 하측에 개방부가 형성된 모듈 프레임; 및
상기 개방부 내에 형성되어 상기 전지셀 적층체와 접하는 열전도성 수지(Thermal resin)층을 포함하고,
상기 모듈 프레임은 상기 전지셀 적층체의 상부를 덮는 상부면과, 상기 상부면의 양 측으로부터 연장되어 상기 전지셀 적층체의 양 측면을 덮는 한 쌍의 측면부를 포함하고,
상기 개방부는, 상기 한 쌍의 측면부의 하측 단변과, 상기 하측 단변의 양 단부에서 상기 한 쌍의 측면부 사이를 가로지르도록 형성되는 한 쌍의 막대부에 의해 둘러싸여 있는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 열전도성 수지층은, 상기 개방부를 채우도록 이루어지는 전지 모듈.
제2항에서
상기 모듈 프레임은 알루미늄 재질로 이루어지는 전지 모듈.
제1항에서,
상기 상부면, 상기 한 쌍의 측면부, 및 상기 한 쌍의 막대부는 일체로 이루어진 전지 모듈.
제1항에 따른 복수개의 전지 모듈; 및
상기 복수개의 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임을 포함하는 전지팩.
제5항에서,
상기 개방부를 통해 상기 열전도성 수지층은 상기 팩 프레임과 접촉하는 전지팩.
제5항에서,
상기 복수개의 전지 모듈은 서로 이격되어 있는 전지팩.
제5항에서,
상기 복수개의 전지 모듈과 마주하는 상기 팩 프레임의 면적은, 상기 복수개의 전지 모듈의 면적보다 큰 전지팩.
제5항에서,
상기 전지셀 적층체로부터 발생한 열은 상기 열전도성 수지층을 통해 상기 팩 프레임으로 직접 전달되는 전지팩.
제5항에서,
상기 전지 모듈과 상기 팩 프레임 사이에는 열전도성 수지층 외에 다른 열전달 부재가 배치되지 않는 전지팩.