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KR102695311B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈 Download PDF

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KR102695311B1
KR102695311B1 KR1020190043206A KR20190043206A KR102695311B1 KR 102695311 B1 KR102695311 B1 KR 102695311B1 KR 1020190043206 A KR1020190043206 A KR 1020190043206A KR 20190043206 A KR20190043206 A KR 20190043206A KR 102695311 B1 KR102695311 B1 KR 102695311B1
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battery
module
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KR1020190043206A
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정규진
주승훈
이지석
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에스케이온 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각이 전극 탭을 포함하는 복수개의 전지 셀; 상기 복수개의 전지 셀의 적어도 일부를 서로 전기적으로 연결하기 위해 상기 전극 탭에 연결되는 버스바; 및 상기 복수개의 전지 셀 및 상기 버스바 사이에 위치하는 지지 플레이트;를 포함하고, 상기 지지 플레이트의 적어도 일부는 열전냉각소자용 세라믹으로 형성되는, 배터리 모듈을 제공할 수 있다.

Description

배터리 모듈{BATTERY MODULE}
본 발명의 실시예들은 배터리 모듈에 관한 것이다.
충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰라 폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지를 들 수 있다. 이중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 또는 다수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
종래의 배터리 모듈의 경우에는, 배터리 모듈 내의 이차 전지 들 간의 전극 탭을 연결하기 위하여 버스바를 사용하며, 배터리 모듈 내에서 버스바와 다른 요소 간의 절연성을 위하여 버스바 지지용 사출물을 버스바와 이차 전지의 전지 셀 사이에 위치하는 구조를 사용하는 경우가 있다. 사출물은 절연성을 높이기 위한 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)을 사용하는데, 이러한 사출물의 경우에는 2~3W/mK 수준의 열전도율을 가진다. 배터리 모듈을 사용하는 중에는 이차 전지의 전지 셀에서 발열이 생기는데, 이러한 발열을 해결하지 못하면 배터리 성능과 수명에 문제가 발생한다.
그런데, 종래의 배터리 모듈의 경우에는 이차 전지에서 발생되는 열이 전극 탭과 연결된 버스바까지는 전달되는데, 버스바와 접촉하는 사출물은 열전도율이 충분하지 않기 때문에 사출물 쪽으로 열이 거의 전달되지 못하고 버스바에서 다른 쪽으로 열이 전달되기가 어려워진다. 배터리 모듈의 외부 케이스에 냉매를 이용한 냉각 수단이 접촉하여 배터리 모듈을 냉각시키지만 절연을 위하여 버스바와 외부 케이스 간은 접촉될 수 없으므로 버스바로 전달된 열은 외부 케이스까지 직접 도달할 수 없게 된다. 따라서, 버스바에서는 열이 내부의 공기 중으로 자연 방출될 수 밖에 없고, 버스바로 전달된 열이 외부 케이스에 접하는 냉각 수단에 의해 효율적으로 냉각될 수는 없게 된다.
한국공개특허공보 제10-2015-0110078호(2015.10.02)
본 발명의 실시예들은, 이차 전지의 발열을 효과적으로 냉각할 수 있는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 이차 전지와 모듈 케이스 간의 열 전달 경로를 형성하는 배터리 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각이 전극 탭을 포함하는 복수개의 전지 셀; 상기 복수개의 전지 셀의 적어도 일부를 서로 전기적으로 연결하기 위해 상기 전극 탭에 연결되는 버스바; 및 상기 복수개의 전지 셀 및 상기 버스바 사이에 위치하는 지지 플레이트;를 포함하고, 상기 지지 플레이트의 적어도 일부는 열전냉각소자용 세라믹으로 형성되는, 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
상기 배터리 모듈의 외측의 적어도 일부에 위치하는 모듈 케이스를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 플레이트와 상기 모듈 케이스 간이 접촉될 수 있다.
상기 모듈 케이스의 상부 및 하부 중 일측에 냉각 부재가 접촉될 수 있다.
상기 냉각 부재의 내부에는 냉매를 포함할 수 있다.
상기 모듈 케이스의 상부 및 하부 양측 각각에 냉각 부재가 접촉될 수 있다.
상기 전지 셀에서 발생되는 열이 상기 전극 탭, 상기 버스바, 상기 지지 플레이트 및 상기 모듈 케이스를 따라 순차적으로 이동할 수 있다.
상기 열전냉각소자용 세라믹은 Al2O3, AlN, Si3N4 중 선택될 수 있다.
상기 버스바는 복수개의 홀이 형성되는 플레이트를 포함하고, 상기 전극 탭들이 상기 플레이트의 상기 복수개의 홀 중 적어도 일부에 삽입되어 상기 복수개의 전지 셀이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전극 탭과 상기 플레이트 간의 연결은 레이저 용접에 의한 와블(wobble) 용접 형상을 가질 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상기 플레이트의 상기 복수개의 홀에 대응되는 복수개의 지지홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 이차 전지의 발열을 효과적으로 냉각할 수 있는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 이차 전지와 모듈 케이스 간의 열 전달 경로를 형성하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 버스바, 지지 플레이트 및 고정 플레이트의 배치를 나타내는 분해사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 열 전달 상태를 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 열 전달 상태를 나타내는 단면도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(10)를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 버스바(20), 지지 플레이트(30) 및 고정 플레이트(40)의 배치를 나타내는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이차 전지(10)는 전지 셀(11) 및 전극 탭(12)으로 형성될 수 있다. 전극 탭(12)이 인출되는 위치에서 전기적 절연상태를 확보할 수 있는 절연부(12a)가 형성될 수 있다. 버스바(20)는 플레이트(21)에 홀(23)이 형성되는 형상이다. 복수개의 홀(23)이 형성되고, 각 홀(23)에 전극 탭(12)을 용접하여, 용접된 복수개의 전지 셀(11)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우 플레이트(21)의 홀(23)과 전극 탭(12) 간의 용접은 와블(wobble) 용접의 형상을 가지는 레이저 용접일 수 있다. 연결하고자 하는 전지 셀(11)의 개수에 대응하도록 플레이트(21)에 복수개의 홀(23)이 형성될 수 있다. 도 1(a)를 확대한 도 1(b)에 따르면, 전극 탭(12)의 말단 양측부에는 챔퍼(chamfer)부(125)가 형성되어 전극 탭(12)의 홀(23) 삽인 간 전극 탭(12) 삽입이 용이해 질 수 있다.
구체적으로, 상기 전극 탭(12) 중 전극 탭(12) 말단면의 길이 방향(d2) 양 측단(edge)은 전극 탭(12)의 길이 방향(d1)에 대해 경사지게 절단되어 형성될 수 있고, 전극 탭(12)의 말단 양측부에는 챔퍼부(125)가 형성될 수 있다. 위와 같이, 전극 탭(12) 말단에 챔퍼부(125)가 형성됨으로써 홀(23) 삽입 과정에서 홀(23) 내부로 전극 탭(12)의 삽입이 유도될 수 있고, 전극 탭(12) 삽입이 더욱 용이해 질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(도 3의 도면부호 1)은 상기 버스바(20)의 홀(23)에 대응되는 복수개의 지지홀(32)이 형성된 지지 플레이트(30)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 지지 플레이트(30)는 복수개의 전지 셀(11) 및 버스바(20) 사이에 위치되어 버스바(20)를 고정 지지할 수 있다.
구체적으로, 상기 지지 플레이트(30)는 플레이트 형상의 지지 플레이트 몸체(31) 및 상기 지지 플레이트 몸체(31)상에 버스바(20)의 복수개 홀(23)에 대응되게 형성된 복수개의 지지홀(32)을 포함할 수 있다. 이 때, 지지홀(32)의 크기는 버스바 홀(23)의 크기보다 단면이 넓게 형성될 수 있다.
이를 통해, 용접 과정에서 전극 탭(12)과 버스바 홀(23) 사이의 간극을 일정하게 유지하며 홀(23)에 삽입된 전극 탭(12)의 위치를 고정시킴으로써 후에 전극 탭(12) 용접 시 용접선을 용이하게 추적할 수 있다.
한편, 지지 플레이트는 외면에 절연물질이 코팅되거나 절연재질로 형성될 수 있고, 복수개의 전극 탭 각각이 복수개의 지지홀 각각에 삽입된 상태로 고정되는 바, 전극 탭 사이의 절연 상태를 유지할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 버스바(20) 및 지지 플레이트(30)를 결속하여 고정 지지하는 고정 플레이트(40)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 버스바(20)의 홀(23)에 대응되는 복수개의 버스바 노출홀(42)이 형성된 고정 플레이트(40)를 더 포함할 수도 있다. 이 때, 고정 플레이트(40)는 버스바(20)의 외측에 위치되고, 적어도 일부에서 상기 지지 플레이트(30)의 적어도 일부와 결합됨으로써 버스바(20)를 고정 지지할 수 있다. 또한, 상기 고정 플레이트(40)는 버스바(20)의 외측면을 덮는 형상으로 위치될 수 있는 바, 외부 이물질 등으로부터 버스바(20)를 보호할 수 있다.
더 구체적으로, 상기 고정 플레이트(40)는 플레이트 형상의 고정 플레이트 몸체(41) 및 상기 고정 플레이트 몸체(41)상에 버스바(20)의 복수개 홀(23)에 대응되게 형성된 복수개의 버스바 노출홀(42)을 포함할 수 있다. 이 때, 버스바 노출홀(42)의 크기는 버스바 홀(23)의 크기보다 단면이 넓게 형성될 수 있다.
나아가, 상기 고정 플레이트(40)는 버스바 노출홀(42)을 제외한 나머지 부분이 버스바(20)의 플레이트(21) 외면를 감싸는 형태로 형성될 수 있고, 지지 플레이트(30)와 버스바(20)를 사이에 두며 결속됨으로써 버스바(20)를 안정적으로 고정 지지할 수 있다.
한편, 상기 고정 플레이트(40) 양단의 적어도 일부에는 상기 터미널부(25)에 대응되는 위치에 터미널 지지홀(44)이 형성될 수 있고, 상기 터미널부(25)는 터미널 지지홀(44)에 삽입되어 고정될 수 있다.
예를 들어, 배터리 모듈(1)의 일 측면에서 양 끝단에 위치한 상기 2개의 버스바(20) 각각의 적어도 일부에는 터미널부(25)가 형성될 수 있다. 나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 터미널부(25)는 고정 플레이트(40) 상에 형성된 터미널 지지홀(44)에 삽입됨으로써 상기 버스바(20)의 위치가 고정 및 지지될 수 있다.
나아가, 터미널부(25)가 고정 플레이트(40) 외측으로 돌출되는 바, 버스바(20)가 고정 플레이트(40)에 감싸여 있는 상태에서도 터미널부(25)는 고정 플레이트(40) 외측으로 노출될 수 있고, 외부의 배터리 모듈 또는 충방전 장치 등과 연결될 수 있다.
한편, 위와 같이, 버스바(20)가 복수개 구비되는 경우, 고정 플레이트(40)의 적어도 일부에는 상기 복수개의 버스바(20) 사이에 위치되어 상기 버스바(20)의 위치를 고정 및 지지할 수 있는 적어도 하나의 고정부재(43)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 적어도 하나의 고정부재(43)는 고정 플레이트 몸체(41)의 적어도 일부에서 버스바(20) 측으로 돌출 형성될 수 있고, 버스바(20)의 개수에 대응되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 버스바(20)가 2개 구비되는 경우, 고정 플레이트(40)의 일측에는 고정부재(43)가 1개 형성될 수 있고, 상기 고정부재(43)는 2개의 버스바(20) 사이에 위치되어 버스바(20)의 위치를 고정 및 지지할 수 있다.
나아가, 지지 플레이트(30)의 버스바(20) 측 적어도 일부에는 상기 고정부재(43)에 대응되는 고정부재 삽입홈(33)이 함입되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 고정 플레이트(40)에서 돌출된 고정부재(43)가 상기 지지 플레이트(30)의 일측에 삽입될 수 있고, 상기 고정부재(43)가 고정부재 삽입홈(33)에 위치됨으로써 상기 버스바(20)를 더욱 견고하게 고정 및 지지할 수 있다.
나아가, 고정 플레이트(40)는 고정 플레이트 몸체(41)의 적어도 일부가 버스바(20) 측으로 돌출 형성된 복수개의 체결돌기(411)를 포함할 수 있고, 상기 체결돌기(411)가 지지 플레이트(30)의 적어도 일부와 결합됨으로써 상기 지지 플레이트(30) 및 고정 플레이트(40)는 상호 결속될 수 있다.
구체적으로, 상기 체결돌기(411)에 걸림부(미도시 됨)가 형성되고 지지 플레이트(30)의 적어도 일부에 상기 걸림부에 대응되는 걸림홈(미도시 됨)이 형성됨으로써 상기 걸림부 및 걸림홈의 체결을 통해 고정 플레이트(40) 및 지지 플레이트(30)가 버스바(20)를 사이에 두고 상호 결속 및 결합될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 이에 한정되지 않고, 상기 체결돌기(411)가 지지 플레이트(30)의 적어도 일부에 접촉되어 체결 및 결합 될 수 있는 방식이면 충분하다.
한편, 상기 고정 플레이트 몸체(41)의 버스바(20) 측 측면에는 버스바(20) 측으로 돌출된 적어도 하나의 삽입돌기(45)가 형성될 수 있다. 이 때, 버스바(20)는 플레이트(21)에서 상기 삽입돌기(45) 위치에 대응되는 위치에 형성되고 상기 삽입돌기(45)에 의해 관통되는 적어도 하나의 관통홀(26a)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 지지 플레이트(30)는 지지 플레이트 몸체(31)상에 형성되어 상기 삽입돌기(45)가 삽입 가능하고, 삽입돌기(45)의 삽입 상태에서 상기 삽입돌기(45)와 결합될 수 있는 적어도 하나의 체결홀(34)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 삽입돌기(45), 관통홀(26) 및 체결홀(34)은 각각이 고정 플레이트 몸체(41), 플레이트(21) 및 지지 플레이트 몸체(31) 각각에서 상호 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 삽입돌기(45)는 버스바 노출홀(42)의 인접한 위치에 형성될 수 있고, 이에 대응하여, 상기 관통홀(26)은 홀(23)의 인접한 위치에, 상기 체결홀(34)은 지지홀(32)의 인접한 위치에 형성될 수 있다.
더 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정 플레이트(40), 버스바(20) 및 지지 플레이트(30)가 결합된 경우, 상기 삽입돌기(45)는 버스바(20)의 관통홀(26)을 관통하여 지지 플레이트(30)의 체결홀(34)에 삽입될 수 있다. 이 때, 상기 체결홀(34)에 삽입된 삽입돌기(45) 및 체결홀(34) 각각은 상호 결합됨으로써 지지 플레이트(30) 및 고정 플레이트(40)가 결합될 수 있고, 상기 버스바(20)의 위치를 고정시킬 수 있다.
또한, 삽입돌기(45)가 관통홀(26)을 통해 체결홀(34)에 삽입된 상태에서 상기 삽입돌기(45)가 열 융착됨에 따라 지지 플레이트 몸체(31)의 일면에 부착될 수 있고, 이를 통해, 상기 고정 플레이트(40), 버스바(20) 및 지지 플레이트(30)는 상호 결속됨으로써 버스바(20)의 위치는 안정적으로 고정 및 지지 될 수 있다.
한편, 상기 지지 플레이트(30) 및 고정 플레이트(40)는 복수개의 전지 셀(11) 적층체의 적층 방향 단면적에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 이를 통해, 지지 플레이트(30) 및 고정 플레이트(40)의 부피에도 불구하고, 배터리 모듈(1)의 불필요한 부피를 최소화 할 수 있는 바, 배터리 모듈(1)의 에너지 밀도를 저해하지 않는 범위에서 버스바(20) 및 전극 탭(12)을 고정 지지할 수 있다.
다만, 이하에서는 버스바(20)와 지지 플레이트(30)를 위주로 설명하고, 고정 플레이트(40)에 대해서는 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 복수개의 이차 전지(10)이 적층된 이차 전지(10) 들을 수용함과 동시에 열전도성 높은 재질로 형성되어 이차 전지(10) 들을 냉각할 수 있는 모듈 케이스(50) 및 이차 전지(10) 들의 전후방 최외측에 배치되어 모듈 케이스(50)와 결합됨에 따라 내부의 이차 전지(10) 들을 보호 및 고정하는 전후방 커버부(60a, 60b)를 포함할 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은 모듈 케이스(20), 및 전후방 커버부(60a, 60b)에 의해 외부 충격 또는 이물질로부터 보호될 수 있고, 강도 및 강성이 보강되어 조립성이 향상될 수 있다.
한편, 모듈 케이스(50)는 전지 그룹(10)에서 전극 탭(12)이 인출되지 않은 면들을 감쌀 수 있도록 형성될 수 있다. 모듈 케이스(50)는 적층된 이차 전지(10)의 네 측면을 감싸는 구조로 형성되어, 적층된 이차 전지(10)을 지지 및 보호할 수 있다.
또한, 모듈 케이스(50)는 열전도성이 높은 재질로 형성됨으로써 이차 전지(10)에서 발생되는 열을 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 모듈 케이스(50)는 알루미늄(AL) 재질로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(1)의 열 전달 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 배터리 모듈(1) 내의 이차 전지(10)에 포함되는 전극 탭(12)이 지지 플레이트(30)를 통과하여 버스바(20)에 용접을 통해 연결될 수 있다. 따라서, 이차 전지(10)의 내부에서 발생되는 열은 전극 탭(12)으로 전달되고, 전극 탭(12)과 연결되는 버스바(20)로 전달될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 버스바(20)로 전달된 열이 모듈 케이스(50)의 외측에 접하는 냉각 부재(200)를 통해 냉각될 수 있도록 하기 위하여, 버스바(20)에서 모듈 케이스(50)로의 열 전달 경로(path)를 형성하고자 할 수 있다. 이를 위하여, 버스바(20)에 접하는 지지 플레이트(30)를 플라스틱 대신 열전냉각소자용 세라믹으로 형성하여, 버스바(20)로 전달된 이차 전지(10)의 열이 지지 플레이트(30)를 통해 모듈 케이스(50)로 전달되도록 할 수 있다. 지지 플레이트(30)와 모듈 케이스(50)가 접촉된 상태를 유지함으로써, 지지 플레이트(30)와 모듈 케이스(50) 간의 열 전달 경로를 형성하고, 지지 플레이트(30)를 열전도성이 높은 열전냉각소자용 세라믹으로 형성하여 해당 경로를 따라 열이 제대로 전달되도록 할 수 있다.
지지 플레이트(30)를 형성하기 위한 열전냉각소자용 세라믹은 Al2O3, AlN, Si3N4 중 선택될 수 있다. 이하의 표 1에서는 각 열전냉각소자용 세라믹의 특성이 나타난다.
소재
특성		 Al2O3 AlN Si3N4
열전도율(W/mK) 20-30 70-250 60-90
절연내력(kV/mm) >12 >14 >14
비유전율 9-10 9 7-9
상기 표 1에서 나타나는 바와 같이 각 열전냉각소자용 세라믹의 경우 열전도율이 높기 때문에 이를 지지 플레이트(30)의 소재로 사용할 경우에 버스바(20)와 모듈 케이스(50) 사이에서 열을 전달하는데 효율적일 수 있다.
또한, 지지 플레이트(30)는 버스바(20)와 이차 전지(10) 사이에 위치하다 보니 절연성이 중요한데 열전냉각소자용 세라믹의 경우에는 절연성도 충분히 확보할 수 있어서, 지지 플레이트(30)로서 사용하는 것이 적합할 수 있다.
본 실시예에서는, 그 내부에 냉매(미도시됨)를 포함하는 냉각 부재(200)가 모듈 케이스(50) 중 하부 케이스(50a) 및 상부 케이스(50b) 중 일측에 접촉할 수 있다. 도 4에서는 냉각 부재(200)가 하부 케이스(50a) 측에 접촉하는 것을 도시하고 있지만, 냉각 부재(200)가 상부 케이스(50b) 측에 접촉할 수도 있다. 모듈 케이스(200) 측으로 전달된 이차 전지(10)의 열은 냉각 부재(200)를 통해 냉각되어 배터리 모듈(1) 내의 발열이 제어될 수 있고, 이를 통해 배터리 모듈(1)의 성능을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(1a)의 열 전달 상태를 나타내는 단면도이다. 도 5의 실시예에 관한 설명 중 도 4의 실시예와 중복되는 부분에 관한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서도, 이차 전지(10)에서 발생되는 열이 버스바(20), 지지 플레이트(30) 및 모듈 케이스(50)를 통해 전달될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 모듈 케이스(50)의 하부 케이스(50a) 및 상부 케이스(50b) 양측에 냉각 부재(200a, 200b)가 접촉할 수 있다. 따라서, 이차 전지(10)에서 발생되는 열이 모듈 케이스(50)의 하부 케이스(50a) 및 상부 케이스(50b) 양측으로 전달되고 양측에 접한 냉각 부재(200a, 200b)에 의해 냉각되므로, 배터리 모듈(1)에서 발생되는 열의 냉각 효율을 보다 높일 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1, 1a : 배터리 모듈
10 : 이차 전지
11 : 전지 셀
12 : 전극 탭
12a : 절연부
125 : 챔퍼부
20 : 버스바
21 : 플레이트
23 : 홀
24 : 버스바 보조부재
25 : 터미널부
26 : 관통홀
30 : 지지 플레이트
31 : 지지 플레이트 몸체
32 : 지지홀
33 : 고정부재 삽입홈
34 : 체결홀
40 : 고정 플레이트
41 : 고정 플레이트 몸체
411 : 체결돌기
42 : 버스바 노출홀
43 : 고정부재
44 : 터미널 지지홀
45 : 삽입돌기

Claims (11)

  1. 각각이 전극 탭을 포함하는 복수개의 전지 셀;
    상기 복수개의 전지 셀의 적어도 일부를 서로 전기적으로 연결하기 위해 상기 전극 탭에 연결되는 버스바; 및
    상기 복수개의 전지 셀 및 상기 버스바 사이에 위치하는 지지 플레이트;를 포함하고,
    상기 지지 플레이트의 적어도 일부는 열전냉각소자용 세라믹으로 형성되는, 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 외측의 적어도 일부에 위치하는 모듈 케이스를 더 포함하는, 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지 플레이트와 상기 모듈 케이스 간이 접촉되는, 배터리 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 상부 및 하부 중 일측에 냉각 부재가 접촉되는, 배터리 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉각 부재의 내부에는 냉매를 포함하는, 배터리 모듈.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 모듈 케이스의 상부 및 하부 양측 각각에 냉각 부재가 접촉되는, 배터리 모듈.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 전지 셀에서 발생되는 열이 상기 전극 탭, 상기 버스바, 상기 지지 플레이트 및 상기 모듈 케이스를 따라 순차적으로 이동하는, 배터리 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 열전냉각소자용 세라믹은 Al2O3, AlN, Si3N4 중 선택되는, 배터리 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 버스바는 복수개의 홀이 형성되는 플레이트를 포함하고,
    상기 전극 탭들이 상기 플레이트의 상기 복수개의 홀 중 적어도 일부에 삽입되어 상기 복수개의 전지 셀이 서로 전기적으로 연결되는, 배터리 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전극 탭과 상기 플레이트 간의 연결은 레이저 용접에 의한 와블(wobble) 용접 형상을 갖는, 배터리 모듈.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 상기 플레이트의 상기 복수개의 홀에 대응되는 복수개의 지지홀이 형성되는, 배터리 모듈.
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