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WO2019208922A1 - 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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WO2019208922A1
WO2019208922A1 PCT/KR2019/002331 KR2019002331W WO2019208922A1 WO 2019208922 A1 WO2019208922 A1 WO 2019208922A1 KR 2019002331 W KR2019002331 W KR 2019002331W WO 2019208922 A1 WO2019208922 A1 WO 2019208922A1
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WO
WIPO (PCT)
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battery
module
battery cells
battery module
flow path
Prior art date
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Ceased
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PCT/KR2019/002331
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English (en)
French (fr)
Inventor
조용진
박준규
성준엽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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
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Priority to ES19792407T priority patent/ES2996340T3/es
Priority to EP19792407.9A priority patent/EP3675275B1/en
Priority to CN201980005189.4A priority patent/CN111247689A/zh
Priority to JP2020511768A priority patent/JP7048840B2/ja
Priority to PL19792407.9T priority patent/PL3675275T3/pl
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack comprising such a battery module and a motor vehicle comprising such a battery pack.
  • a secondary battery having high applicationability and high electrical energy characteristics such as high energy density according to a product group is not only a portable device but also an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) driven by an electric driving source. It is applied universally.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels is generated, but also no by-products of energy use are generated.
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • the operating voltage of such a unit secondary battery cell that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to charge and discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge / discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added by using the at least one battery module. It is common to configure a battery pack.
  • cooling of the battery module is particularly important in terms of overall performance or lifespan.
  • cooling of the battery cells constituting the battery module is generally performed as an edge cooling method by providing a heat transfer path or the like on the end side of the battery cells.
  • an object of the present invention is to provide a battery module, a battery pack including such a battery module, and a vehicle including the battery pack, which can improve the cooling temperature variation of the battery cells when the battery module is cooled.
  • a battery module a plurality of battery cells; And a module case accommodating the plurality of battery cells and having an insulating oil filled therein at a predetermined height, wherein the insulating oil is filled in an amount covering an entire volume of the battery cells in the module case. It provides a battery module, characterized in that spaced apart from the inner wall of the module case a predetermined distance.
  • the battery module may include a plurality of flow path guide members disposed between the plurality of battery cells and spaced apart from each other by facing battery cells.
  • the plurality of flow path guide members may form a grid-shaped cooling flow path between facing battery cells.
  • the plurality of flow path guide members may form at least one cooling flow path having a predetermined length along the height direction of the module case between the battery cells facing each other.
  • the plurality of flow path guide members may be arranged in a zigzag form in the stacking direction of the plurality of battery cells.
  • the plurality of flow path guide members may be provided as elastic pads.
  • the plurality of flow path guide members may be attached to battery cells facing each other with a double-sided tape provided on a surface thereof.
  • the insulating oil may be disposed to be spaced apart from the upper inner wall of the module case by a predetermined distance.
  • the present invention a battery pack, at least one battery module according to the above embodiments; It provides a battery pack comprising a; and a pack case for packaging the at least one battery module.
  • the present invention provides a vehicle, including as a vehicle, at least one battery pack according to the above-described embodiment.
  • a battery module a battery pack including such a battery module and a vehicle including such a battery pack that can improve the cooling temperature variation of the battery cells when the battery module is cooled.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 and 3 are views for explaining a flow guide member of the battery module of FIG.
  • FIG. 4 is a view for explaining a flow guide member according to another embodiment of the battery module of FIG.
  • 5 and 6 are views for explaining the flow of insulating oil of the battery module of FIG.
  • FIG. 7 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figures 2 and 3 are views for explaining the flow guide member of the battery module of Figure 1
  • Figure 4 is a battery module of Figure 1 5 and 6 are views for explaining the flow of insulating oil of the battery module of FIG. 1.
  • the battery module 10 may include a battery cell 100, a module case 200, an insulating oil 300, a bus bar unit 400, and a flow path guide member 500. have.
  • the battery cell 100 as a secondary battery, may be provided as a pouch type secondary battery.
  • the battery cell 100 may be provided as a cylindrical secondary battery or a square secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described as being limited to the pouch type secondary battery.
  • the battery cell 100 may be provided in plurality.
  • the plurality of battery cells 100 may be stacked to be electrically connected to each other.
  • the plurality of battery cells 100 may be electrically connected to each other through a bus bar unit 400 to be described later.
  • the plurality of battery cells 100 may include an electrode assembly, a battery case accommodating the electrode assembly, and an electrode lead 150 protruding out of the battery case and connected to the electrode assembly.
  • the module case 200 may accommodate the plurality of battery cells 100 and may package the plurality of battery cells 100. To this end, the module case 200 may be provided with an accommodating space for accommodating the plurality of battery cells 100.
  • the module case 200 may be made of a metal material having high thermal conductivity for effective heat dissipation.
  • the module case 200 may be made of aluminum.
  • the inside of the module case 200, the insulating oil 300 to be described later for cooling the plurality of battery cells 100 may be filled to a predetermined height.
  • the module case 200 may include a case body 220 and a case cover 260.
  • the case body 220 may accommodate the plurality of battery cells 100 and various components constituting the battery module 10.
  • the case body 220 may be filled with the insulating oil 300 to be described later.
  • the case cover 260 may be coupled to the case body 220 to package the plurality of battery cells 100.
  • the case cover 260 may be coupled to the case body 220 through laser welding.
  • the insulating oil 300 for cooling the plurality of battery cells 100, covers an entire volume of the plurality of battery cells 100 in the case body 220 of the module case 200.
  • the case body 220 may be filled in an amount.
  • the insulating oil 300 may be provided with a liquid material having a high heat capacity.
  • the insulating oil 300 may be provided as a synthetic insulating oil or vegetable insulating oil, such as petroleum insulating oil, silicone oil, chlorinated oil.
  • the insulating oil 300 Since the insulating oil 300 is filled to cover the entire area of the plurality of battery cells 100, the insulating oil 300 may contact almost all surfaces of the plurality of battery cells 100. In the present exemplary embodiment, the temperature rise at a specific portion of the battery cells 100 may be effectively suppressed through the insulating oil 300 which contacts almost all surfaces of the plurality of battery cells 100.
  • the insulating oil 300 may be disposed at a predetermined distance from an inner wall of one side of the module case 200, specifically, an upper inner wall of the case cover 260 of the module case 200. This is to prevent a decrease in structural stability of the module case 200 due to expansion of the insulating oil 300 when the temperature rises due to heat generation of the plurality of battery cells 100.
  • the bus bar unit 400 is for measuring voltages of the plurality of battery cells 100 and the like, and covers at least one side of the plurality of battery cells 100 and the plurality of battery cells 100. It may be electrically connected to the electrode leads 150.
  • the flow guide member 500 may be provided to guide the flow of the insulating oil 300 and may be provided in plural.
  • the plurality of flow path guide members 500 may be disposed between the plurality of battery cells 100 and may space the battery cells 100 facing each other by a predetermined distance.
  • the plurality of flow path guide members 500 may be provided as elastic pads having a predetermined elasticity, and may be attached to the battery cases of the plurality of battery cells 100 through an adhesive or the like.
  • the plurality of flow path guide members 500 may be provided as silicon pads having a predetermined elasticity. It is not limited thereto, and the plurality of flow guide members 500 may be provided with elastic pads of other materials that are commercially available or commercially available having a predetermined elasticity.
  • the plurality of flow guide members 500 may be attached to battery cases of battery cells 100 facing each other with double-sided tapes provided on both surfaces thereof, and the plurality of flow guide members 500 itself. May be attached to the battery cases of the battery cells 100 facing each other and provided with a double-sided tape having a predetermined thickness.
  • the plurality of flow path guide members 500 may form a cooling path 550 having a lattice shape between the battery cells 100 facing each other.
  • the plurality of flow path guide members 500 may be disposed in a zigzag form in the stacking direction (X-axis direction) of the plurality of battery cells 100.
  • the cooling flow path 550 may be formed at a predetermined interval in the space between the plurality of battery cells 100. Accordingly, the upward movement of the insulating oil 300, which is heated when the plurality of battery cells 100 are heated by convection, may be smoothly performed, and heat exchange between the entire battery cells 100 may be more uniform. .
  • the cooling temperature deviation between the battery cells 100 disposed at the outermost side and the battery cells 100 disposed near the center may hardly occur when the plurality of battery cells 100 are heated.
  • the shape and arrangement of the plurality of flow path guide members 500 are not limited thereto, and as illustrated in FIG. 4, the plurality of flow path guide members 505 may be disposed between the battery cells 100 facing each other. At least one cooling channel 555 having a predetermined length may be formed along the height direction (Z-axis direction) of the 200.
  • the plurality of flow path guide members may be configured to guide a smooth flow according to the convection of the insulating oil 300 and to form another type of cooling flow path if the cooling temperature variation of the entire battery cells 100 can be reduced. And arrangements.
  • the insulating oil 300 and the insulating oil 300 which are disposed to surround all of the plurality of battery cells 100 and abut on almost all surfaces of the plurality of battery cells 100 are flowed. Cooling temperature variations of the plurality of battery cells 100 may be significantly reduced when the plurality of battery cells 100 are cooled through the plurality of flow path guide members 500.
  • the overall performance and lifespan of the battery module 10 may be secured according to the improvement of the cooling temperature deviation of the plurality of battery cells 100.
  • FIG 7 is a view for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a view for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 may include at least one battery module 10 and a pack case 50 for packaging the at least one battery module 10 according to the previous embodiment. Can be.
  • the battery pack 1 may be provided in the vehicle V as a fuel source of the vehicle V.
  • the battery pack 1 may be provided in the motor vehicle V in other ways in which electric vehicles, hybrid vehicles and other battery packs 1 may be used as fuel sources.
  • the battery pack 1 may also be provided in other devices, devices, and facilities, such as an energy storage system using a secondary battery, in addition to the vehicle V.
  • the apparatus, apparatus, and facility including the battery pack 1 and the battery pack 1 such as the vehicle V according to the present embodiment include the battery module 10 described above.
  • a battery pack 1 having all the advantages of one battery module 10 and a device, a device, and a facility such as a vehicle V having the battery pack 1 may be implemented.
  • the battery module 10 when the cooling of the battery module 10 includes the battery module 10, the battery module 10, which can improve the cooling temperature variation of the battery cells 100
  • the battery pack 1 and the vehicle V including the battery pack 1 may be provided.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들 및 복수 개의 배터리 셀들을 수용하며, 소정 높이로 내부에 절연유가 채워지는 모듈 케이스를 포함하며, 절연유는, 모듈 케이스 내에서 배터리 셀들의 전체 부피를 커버하는 양으로 채워지며, 모듈 케이스의 일측 내벽과 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 04월 25일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2018-0047843호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
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 ~ 4.5V이다. 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 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 종래 배터리 모듈의 경우, 전체적인 성능이나 수명 측면에서 배터리 모듈의 냉각이 특히 중요하다. 종래 배터리 모듈에서, 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀들의 냉각은, 일반적으로 엣지 쿨링 방식으로서, 배터리 셀들의 단부 측에 열전달 경로 등을 마련하여 수행되었다.
그러나, 종래 엣지 쿨링 방식의 경우, 어느 하나의 배터리 셀 또는 복수 개의 배터리 셀들 사이에 냉각 온도 편차가 발생하는 문제가 있다. 이러한 냉각 온도 편차는 전체 배터리 모듈의 성능을 저하시키거나 또는 배터리 모듈의 수명을 저하시키는 주요한 인자로 작용하게 된다.
그러므로, 배터리 모듈의 냉각 시 배터리 셀들의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 모듈의 냉각 시 배터리 셀들의 냉각 온도 편차를 개선할 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, 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하며, 소정 높이로 내부에 절연유가 채워지는 모듈 케이스;를 포함하며, 상기 절연유는, 상기 모듈 케이스 내에서 상기 배터리 셀들의 전체 부피를 커버하는 양으로 채워지며, 상기 모듈 케이스의 일측 내벽과 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되며, 마주 하는 배터리 셀들을 소정 거리 이격시키는 복수 개의 유로 가이드 부재;를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 유로 가이드 부재는, 마주 하는 배터리 셀들 사이에 격자 형태의 냉각 유로를 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 유로 가이드 부재는, 마주 하는 배터리 셀들 사이에 상기 모듈 케이스의 높이 방향을 따라 소정 길이를 갖는 적어도 하나의 냉각 유로를 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 유로 가이드 부재는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서 지그 재그 형태로 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 유로 가이드 부재는, 탄성 패드로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 유로 가이드 부재는, 표면에 양면 테이프가 구비되어 마주 하는 배터리 셀들에 각각 부착될 수 있다.
상기 절연유는, 상기 모듈 케이스의 상측 내벽과 소정 거리 이격 배치될 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, 배터리 모듈의 냉각 시 배터리 셀들의 냉각 온도 편차를 개선할 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 및 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 유로 가이드 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 유로 가이드 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 절연유 유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 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 도면이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 유로 가이드 부재를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 유로 가이드 부재를 설명하기 위한 도면이며, 도 5 및 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 절연유 유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 절연유(300), 버스바 유닛(400) 및 유로 가이드 부재(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이외에도, 상기 배터리 셀(100)은 원통형 이차 전지 또는 각형 이차 전지로 마련되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 후술하는 버스바 유닛(400)을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 각각, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되며 상기 전극 조립체와 연결되는 전극 리드(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 패키징할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(200)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
이러한 상기 모듈 케이스(200)는, 효과적인 열 배출을 위해 높은 열 전도도를 갖는 금속 재질로 마련될 수 있다. 예로써, 상기 모듈 케이스(200)는 알루미늄 재질로 마련될 수 있다.
아울러, 상기 모듈 케이스(200)의 내부에는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 냉각을 위한 후술하는 절연유(300)가 소정 높이로 채워질 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 케이스 본체(220) 및 케이스 커버(260)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체(220)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 및 상기 배터리 모듈(10)을 구성하는 각종 구성 부품 등을 수용할 수 있다. 이러한 상기 케이스 본체(220)에는 후술하는 절연유(300)가 채워질 수 있다.
상기 케이스 커버(260)는 상기 케이스 본체(220)와 결합되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 패키징할 수 있다. 여기서, 상기 케이스 커버(260)는 상기 케이스 본체(220)와 레이저 용접 등을 통해 결합될 수 있다.
상기 절연유(300)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각을 위한 것으로서, 상기 모듈 케이스(200)의 상기 케이스 본체(220) 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전체 부피를 커버하는 양으로 상기 케이스 본체(220)에 채워질 수 있다.
이러한 상기 절연유(300)는, 높은 열용량을 갖는 액상 물질로 구비될 수 있다. 예로서, 상기 절연유(300)는, 석유계 절연유, 실리콘유, 염소화유 등의 합성 절연유 또는 식물성 절연유로 구비될 수 있다.
상기 절연유(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전체 면적을 감싸도록 채워지므로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 거의 모든 면에 맞닿을 수 있다. 본 실시예의 경우, 이러한 복수 개의 배터리 셀들(100)의 거의 모든 면에 맞닿는 절연유(300)를 통해 배터리 셀들(100)의 특정 부분에서의 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 절연유(300)는, 상기 모듈 케이스(200)의 일측 내벽, 구체적으로 상기 모듈 케이스(200)의 상기 케이스 커버(260)의 상측 내벽과 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 발열에 의한 온도 상승 시 상기 절연유(300)가 팽창에 따른 상기 모듈 케이스(200)의 구조적 안정성 저하를 방지하기 위함이다.
상기 버스바 유닛(400)은, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전압 등을 측정하기 위한 것으로서, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적어도 일측을 커버하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전극 리드들(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 유로 가이드 부재(500)는, 상기 절연유(300)의 유동을 가이드하기 위한 것으로서, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이에 배치되며, 마주 하는 배터리 셀들(100)을 소정 거리 이격시킬 수 있다.
상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)은, 소정의 탄성을 갖는 탄성 패드로 구비되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 전지 케이스에 접착제 등을 통해 부착될 수 있다. 예로써, 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)은, 소정의 탄성을 갖는 실리콘 패드로 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)은 소정의 탄성을 갖는 기타 상용화되거나 또는 상용화 예정인 다른 재질의 탄성 패드로 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)은 양쪽 표면에 양면 테이프가 구비되어 마주 하는 배터리 셀들(100)의 전지 케이스들에 각각 부착될 수도 있으며, 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500) 자체가 소정 두께를 갖는 양면 테이프로 구비되어 마주 하는 배터리 셀들(100)의 전지 케이스들에 각각 부착되는 것도 가능할 수 있다.
상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)은, 마주 하는 배터리 셀들(100) 사이에 격자 형태의 냉각 유로(550)를 형성할 수 있다. 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적층 방향(X축 방향)에서 지그 재그 형태로 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)을 통해, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이 공간에 일정 간격을 두고 상기 냉각 유로(550)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 발열 시 가열되는 상기 절연유(300)가 대류에 의한 상측 이동이 원활할 수 있으며, 전체 배터리 셀들(100) 사이에서의 열교환 또한 보다 균일하게 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 발열 시 최외곽에 배치되는 배터리 셀들(100)과 중앙 부근에 배치되는 배터리 셀들(100) 사이의 냉각 온도 편차가 거의 발생되지 않을 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)의 형상 및 배치는 이에 한정되지 않으며, 도 4에 개시된 바와 같이, 복수 개의 유로 가이드 부재들(505)는 마주 하는 배터리 셀들(100) 사이에 상기 모듈 케이스(200)의 높이 방향(Z축 방향)을 따라 소정 길이를 갖는 적어도 하나의 냉각 유로(555)를 형성하게끔 할 수도 있다.
즉, 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들은 상기 절연유(300)의 대류에 따른 원활한 유동을 가이드하고, 전체 배터리 셀들(100)의 냉각 온도 편차를 줄일 수 있다면 기타 다른 형태의 냉각 유로를 형성할 수 있는 형상 및 배치도 가질 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 모두를 둘러싸게끔 배치되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 거의 모든 면에 맞닿아 있는 상기 절연유(300) 및 상기 절연유(300)의 유동을 가이드하는 상기 복수 개의 유로 가이드 부재들(500)을 통해 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각 시 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각 온도 편차를 현저히 줄일 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상기 냉각 온도 편차 개선에 따라 상기 배터리 모듈(10)의 전체 성능 및 수명을 확보할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 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 자동차(V)의 연료원으로써, 자동차(V)에 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 자동차(V)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 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 자동차(V)와 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(V) 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 시 상기 배터리 셀들(100)의 냉각 온도 편차를 개선할 수 있는 상기 배터리 모듈(10), 이러한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 상기 배터리 팩(1) 및 이러한 상기 배터리 팩(1)을 포함하는 자동차(V)를 제공할 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.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하며, 소정 높이로 내부에 절연유가 채워지는 모듈 케이스;를 포함하며,
    상기 절연유는,
    상기 모듈 케이스 내에서 상기 배터리 셀들의 전체 부피를 커버하는 양으로 채워지며, 상기 모듈 케이스의 일측 내벽과 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되며, 마주 하는 배터리 셀들을 소정 거리 이격시키는 복수 개의 유로 가이드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 유로 가이드 부재는,
    마주 하는 배터리 셀들 사이에 격자 형태의 냉각 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 유로 가이드 부재는,
    마주 하는 배터리 셀들 사이에 상기 모듈 케이스의 높이 방향을 따라 소정 길이를 갖는 적어도 하나의 냉각 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 유로 가이드 부재는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향에서 지그 재그 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 유로 가이드 부재는,
    탄성 패드로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 유로 가이드 부재는,
    표면에 양면 테이프가 구비되어 마주 하는 배터리 셀들에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연유는,
    상기 모듈 케이스의 상측 내벽과 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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