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JP2024511873A - バッテリモジュール、及びこれを含むバッテリパック、及び自動車 - Google Patents

バッテリモジュール、及びこれを含むバッテリパック、及び自動車 Download PDF

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Abstract

本発明の一態様に係るバッテリモジュールは、複数のバッテリセルと、複数のバッテリセルを収容するモジュールハウジングと、モジュールハウジング内に収容されており、複数のバッテリセルの少なくとも一側に位置しており、凹部が少なくとも１つ備えられており、凹部には液状樹脂が注液された形態を有する放熱パッドと、を含む。

Description

本発明は、バッテリモジュール、及びこれを含むバッテリパック、及び自動車に関する。
本出願は、２０２１年１２月２４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１８７８３８号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
製品群による適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯機器だけでなく電気的駆動源により駆動する電気車両（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はハイブリッド車両（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに一般に応用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を劇的に減少できるという主な利点だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという利点も有するため環境にやさしく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
現在、広く用いられている二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、すなわち単位バッテリセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これより高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリセルを直列に接続してバッテリパックを構成することもある。また、バッテリパックに求められる充放電容量により、複数のバッテリセルを並列に接続してバッテリパックを構成することもある。したがって、前記バッテリパックに含まれるバッテリセルの数は、求められる出力電圧及び／又は充放電容量により多様に設定することができる。
一方、従来のバッテリパックには複数のバッテリセルが含まれており、このとき、複数のバッテリセルの不規則な形状の冷却のために液状放熱樹脂が塗布される場合があった。しかしながら、この場合、液状樹脂はハンドリングが困難であり、硬化に長い時間がかかるという問題があった。
一方、従来のバッテリパックでは単純形状部の冷却のために固体形態の放熱素材を用いる場合があった。しかしながら、固体形態の放熱素材は、不規則な形状の冷却部の隙間を埋めにくいため、冷却効率が減少するという問題があった。
したがって、バッテリパックの冷却において、不規則な形状の冷却に適用可能であり、作業時間が短く、ハンドリングが容易な放熱パッドに対する模索が必要である。
本発明は、バッテリモジュールの冷却において、バッテリモジュールの内部に収容された複数のバッテリセルの不規則な形状に対応してバッテリモジュールを円滑に冷却することを一の目的とする。
他の態様において、本発明は、バッテリモジュールの製造段階で放熱素材を適用する作業時間を短縮することを他の目的とする。
また他の態様において、本発明は、バッテリモジュールの製造時にハンドリングを容易にすることをまた他の目的とする。
ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に限定されず、言及されていないまた他の課題は、下記の発明の説明より通常の技術者が明確に理解することができるであろう。
上述した課題を解決するために本発明の一態様に係るバッテリモジュールは、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを収容するモジュールハウジングと、前記モジュールハウジング内に収容され、前記複数のバッテリセルの少なくとも一側に位置し、凹部が少なくとも１つ備えられ、前記凹部には液状樹脂が注液された形態を有する放熱パッドと、を含む。
好ましくは、前記放熱パッドは、弾性力を有することができる。
好ましくは、前記放熱パッドのショア（Ｓｈｏｒｅ）ＯＯ硬度は、５０ＨＳ～９０ＨＳの範囲であり得る。
本発明の一態様において、前記複数のバッテリセルの一側に形成された段差により、前記放熱パッドが圧力を受けて変形し、前記複数のバッテリセルと前記放熱パッドとの間に所定の空間が形成され得る。
ここで、前記バッテリモジュールは、前記複数のバッテリセルと前記放熱パッドとの間に形成された所定の空間に、前記凹部内に位置する液状樹脂が流れ出て形成され、前記液状樹脂が所定の厚さを有する液状樹脂層を含むことができる。
本発明の他の態様において、前記凹部は、穴あき状を有することができる。
本発明のまた他の態様において、前記凹部は、直線に延びる溝状を有することができる。
本発明の他の態様において、前記放熱パッドは、前記複数のバッテリセルと直接接触する第１パッドと、前記第１パッドを基準に前記複数のバッテリセルの反対側に位置し、前記第１パッドと接触する第２パッドと、を含むことができる。
ここで、前記第１パッドの弾性力は、前記第２パッドの弾性力よりも大きいことがある。
本発明の他の態様において、前記凹部は、前記第１パッドにのみ備えられ得る。
本発明のまた他の態様において、前記液状樹脂は、時間の経過とともに硬化する硬化型の液状樹脂であり得る。
本発明の他の態様において、前記バッテリモジュールは、前記モジュールハウジングの内部に含まれ、前記バッテリセルで発生した熱を外部に放出するヒートシンクをさらに含むことができる。
好ましくは、前記放熱パッドは、前記複数のバッテリセルと前記ヒートシンクとの間に介在することができる。
一方、本発明は、バッテリパックであって、上述した一態様に係る少なくとも１つのバッテリセルを含むバッテリパックを提供する。
さらに、本発明は、自動車であって、上述した一態様に係る少なくとも１つのバッテリパックを含む自動車を提供する。
本発明の一態様によれば、バッテリモジュールの冷却において、バッテリモジュールの内部に収容された複数のバッテリセルが不規則な形状であったとしても、バッテリモジュールを円滑に冷却することが可能となる。
本発明の他の一態様によれば、バッテリモジュールの製造段階で放熱素材を適用する作業時間を短縮することができる。
本発明のまた他の一態様によれば、バッテリモジュールの製造時にハンドリングを容易にすることができる。
ただし、本発明により得られる効果は、上述した効果に制限されず、言及されていないまた他の技術的な効果は、下記の発明の説明より通常の技術者が明確に理解することができるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態に係るバッテリモジュールを説明するための図である。 図１の分解斜視図である。 図１のバッテリモジュールに含まれるバッテリセルを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る放熱パッドを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る液状樹脂が注入された放熱パッドを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る放熱パッドにバッテリセルが適用される前の状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る放熱パッドにバッテリセルが適用された状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る放熱パッドにバッテリセルが適用された後に液状樹脂が流れ出た状態を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る放熱パッドを説明するための図である。 本発明のまた他の実施形態に係る放熱パッドを説明するための図である。 図１０の放熱パッドを製造する過程を説明するための図である。 本発明のまた他の実施形態に係る放熱パッドを説明するための図である。 図１のバッテリモジュールを含むバッテリパックを説明するための図である。 図１３のバッテリパックを含む自動車を説明するための図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は一般的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応じた意味及び概念で解釈されるものである。したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。
また、発明の理解のために、添付される図面は実際の縮尺で示されず、一部の構成要素の寸法を誇張して示すこともある。
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール１０を説明するための図であり、図２は、図１の分解斜視図である。図３は、図１のバッテリモジュールに含まれるバッテリセルを説明するための図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る放熱パッドを説明するための図であり、図５は、液状樹脂が注入された放熱パッドを説明するための図である。
図１～図５を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリモジュール１０は、複数のバッテリセル１００と、モジュールハウジング２００と、放熱パッド３００と、を含むことができる。
ここで、前記バッテリセル１００は、二次電池として、パウチ型二次電池、角型二次電池、又は円筒型二次電池で備えることができる。以下、本実施形態では、前記複数のバッテリセル１００を二次電池としてパウチ型二次電池で設けられるものに限定して説明する。ただし、本発明が上記実施形態にのみ限定されず、円筒型二次電池又は角型二次電池も本発明に適用できることは言うまでもない。一方、図１に示されるように、本発明の一実施形態において、前記複数のバッテリセル１００は、バッテリセル１００の幅方向に沿って互いに積層されるように配列され得る。
前記モジュールハウジング２００は、複数のバッテリセル１００を収容することができる。前記モジュールハウジング２００は、放熱パッド３００を収容することができる。
前記放熱パッド３００は、前記モジュールハウジング２００内に収容され、前記複数のバッテリセル１００の少なくとも一側に位置し得る。図４及び図５を参照すると、前記放熱パッド３００には、凹部Ｃが少なくとも１つ備えられ得る。前記凹部Ｃには、液状樹脂Ｒが注液された形態であり得る。
前記放熱パッド３００は固体形態であり得る。したがって、前記放熱パッド３００の全体的な形状が維持され、後述するヒートシンク５００間の熱伝導を最小化することができる。
ここで、前記放熱パッド３００は、バッテリセル１００で発生した熱を外部に伝達することができる。例えば、前記放熱パッド３００は、熱界面材料（ＴＩＭ：Ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含むことができる。前記熱界面材料は、例えば、放熱グリース、熱伝導性接着剤、及び相変化物質のうちの少なくとも１つであり得る。前記放熱パッド３００は、モジュールハウジング２００又は後述するヒートシンク５００との接触面積を広げることができる。これにより、熱伝導率を向上させることができる。
一方、前記液状樹脂Ｒは、熱伝導性の液状樹脂Ｒであり得る。すなわち、前記液状樹脂Ｒは、バッテリセル１００で発生した熱を外部に伝達することができる。前記液状樹脂Ｒは、前記バッテリセル１００と前記モジュールハウジング２００との間に介在されることにより、前記バッテリセル１００を所定の位置に固定することができる。
このような構造によれば、放熱パッド３００の一部領域にのみ液状樹脂Ｒが注液されているため、液状樹脂Ｒの硬化時間を短縮することができる。例えば、液状樹脂Ｒの量が多いと、硬化に長い時間がかかるため、作業効率が低下し得る。しかしながら、本発明によれば、放熱パッド３００に備えられた少なくとも１つの凹部Ｃにのみ前記液状樹脂Ｒが注液されるため、本発明に適用される液状樹脂Ｒの量を相対的に少なく維持することができる。その結果、硬化に要する時間を大幅に短縮することができ、作業効率を向上することができる。さらに、バッテリモジュール１０の製造作業時のハンドリングを容易にすることができる。
さらに、上記のような構造によれば、液体形態の液状樹脂Ｒにより前記バッテリセル１００の表面をすべてカバーすることができる。したがって、バッテリセル１００と液状樹脂Ｒ、又はバッテリセル１００と放熱パッド３００との間の接触面積を最大にすることができる。これにより、冷却効率も最大にすることができる。すなわち、本発明によれば、バッテリモジュール１０の冷却において、前記バッテリモジュール１０の内部に収容された複数のバッテリセル１００が不規則な形状であったとしても、バッテリモジュール１０を円滑に冷却することが可能となる。
また、図１を参照すると、前記放熱パッド３００は弾性力を有することができる。例えば、前記放熱パッド３００の硬度は、ショア（Ｓｈｏｒｅ）ＯＯ硬度で約４０［ＨＳ］～９５［ＨＳ］の範囲であり得る。ショア硬度とは、物体表面に圧子を落下させた後に跳ね上がった反発高さを用いて定義された硬度を意味する。放熱パッド３００の硬度がショアＯＯ硬度で約４０［ＨＳ］未満の場合は、放熱パッド３００の形状加工及び維持が不可で使用に困難が生じることがある。一方、放熱パッド３００の硬度がショアＯＯ硬度で約９５［ＨＳ］を超過した場合は、放熱パッド３００がバッテリセル１００の偏差又は形状に合わせて密着せず、本来の形状のみを維持するため、本発明への適用が困難なことがある。したがって、前記放熱パッド３００の硬度は、ショアＯＯ硬度で約４０［ＨＳ］～９５［ＨＳ］の範囲であり得る。好ましくは、前記放熱パッド３００の硬度は、ショアＯＯ硬度で約５０［ＨＳ］～９０［ＨＳ］の範囲であり得る。より好ましくは、前記放熱パッド３００の硬度は、ショアＡ硬度で約１０［ＨＳ］～６０［ＨＳ］の範囲であり得る。
このように、放熱パッド３００が上記硬度範囲内で弾性力を有する構成によれば、前記放熱パッド３００と接触する部分の構成要素に凹凸及び段差があっても、前記放熱パッド３００が前記凹凸及び段差に対応する形状に変形することができる。すなわち、本発明においては、前記放熱パッド３００と接触するバッテリセル１００のスタックの段差形状に対応する形状に前記放熱パッド３００が変形することができる。これにより、バッテリセル１００と放熱パッド３００との間の接触面積を最大にすることができる。また、冷却効率も最大にすることができる。すなわち、本発明によれば、バッテリモジュール１０の冷却において、前記バッテリモジュール１０の内部に収容された複数のバッテリセル１００が不規則な形状であったとしても、バッテリモジュール１０を円滑に冷却することが可能となる。
図６は、本発明の一実施形態に係る放熱パッド３００にバッテリセル１００が適用される前の状態を説明するための図であり、図７は、本発明の一実施形態に係る放熱パッド３００にバッテリセル１００が適用された状態を説明するための図である。図８は、本発明の一実施形態に係る放熱パッド３００にバッテリセル１００が適用された後に液状樹脂Ｒが流れ出た状態を説明するための図である。
図６を参照すると、本発明の一実施形態に係る放熱パッド３００に備えられた凹部Ｃに液状樹脂Ｒが注液されている。複数のバッテリセル１００は、前記放熱パッド３００の上部で前記放熱パッド３００に向かう方向に取り付けられ得る。
図７を参照すると、複数のバッテリセル１００が前記放熱パッド３００上に取り付けられ得る。このとき、複数のバッテリセル１００の荷重により、前記放熱パッド３００が一部圧縮され得る。或いは、バッテリモジュール１０の製造上工程により、複数のバッテリセル１００が前記放熱パッド３００に圧入固定され得る。すなわち、バッテリセル１００の荷重又は追加圧力により、前記放熱パッド３００は、圧縮された状態になり得る。具体的には、前記複数のバッテリセル１００のスタックの一側に形成された段差により、前記放熱パッド３００が圧力を受けて変形し、前記複数のバッテリセル１００と前記放熱パッド３００との間に所定の空間が形成され得る。前記所定の空間は一時的に形成された後、液状樹脂Ｒにより埋められ得る。図７は、前記所定の空間が一時的に形成された状態を説明するための図である。
例えば、図３のようなパウチ型のバッテリセル１００は、バッテリセル１００の幅方向（Ｘ軸に平行な方向）に互いに積層されるように配列され得る。このとき、積層過程でバッテリセル１００の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）でバッテリセル１００間の誤差が一部発生し得る。例えば、図１及び図６に示されるように、バッテリセル１００の高さ方向（Ｚ軸に平行な方向）でバッテリセル１００同士がずれるように配置される誤差が発生し得る。例えば、前記誤差は約３ｍｍ以下であり得る。このような範囲内で前記バッテリセル１００が積層された場合、前記放熱パッド３００の変形により、前記バッテリセル１００の少なくとも一部が前記放熱パッド３００と接触することができる。これにより、複数のバッテリセル１００の一部不規則な配置にもかかわらず、バッテリモジュール１０を円滑に冷却することが可能となる。
図８を参照すると、前記複数のバッテリセル１００と前記放熱パッド３００との間に形成された所定の空間に、前記凹部Ｃ内に位置する液状樹脂Ｒが流れ出ることがある。その結果、前記液状樹脂Ｒが所定の厚さを有する液状樹脂層４００を備えることができる。このように、液状樹脂層４００が前記放熱パッド３００の上部に備えられることにより、不規則な形状を有する複数のバッテリセル１００の一面を液状樹脂Ｒによりすべてカバーすることができる。したがって、バッテリセル１００と液状樹脂Ｒ、又はバッテリセル１００と放熱パッド３００との間の接触面積を最大にすることができる。これにより、冷却効率も最大にすることができる。すなわち、本発明によれば、バッテリモジュール１０の冷却において、前記バッテリモジュール１０の内部に収容された複数のバッテリセル１００が不規則な形状であったとしても、バッテリモジュール１０を円滑に冷却することが可能となる。
本発明の他の態様において、前記液状樹脂層４００は、前記放熱パッド３００の凹部Ｃに注液されていたので、その体積が放熱パッド３００に比べて相対的に小さいことがある。したがって、液状樹脂Ｒの量が少なく、液状樹脂層４００の硬化時間を短縮することができる。その結果、硬化に要する時間を大幅に短縮でき、作業効率を向上させることができる。さらに、バッテリモジュール１０の製造作業時のハンドリングを容易にすることができる。
図５は、本発明の一実施形態に係る液状樹脂Ｒが注液された放熱パッド３００を説明するための図であり、図９は、本発明の他の実施形態に係る放熱パッド３００を説明するための図である。
図５及び図９を参照すると、前記凹部Ｃは、穴あき状を有することができる。ただし、前記凹部Ｃの形態は円形に限定されず、前記放熱パッド３００の上部から一部又は全体の深さで凹んだ形態であれば、どのような形態でも可能であることは言うまでもない。
図５のように、前記凹部Ｃは、放熱パッド３００を貫通せずに一部のみ凹んでいる形態であり得る。他の実施形態として、図９のように、前記凹部Ｃは、放熱パッド３００を貫通する形態であり得る。
図５のように、凹部Ｃが放熱パッド３００を全部貫通しない形態によれば、液状樹脂Ｒの注入後にも、液状樹脂Ｒが放熱パッド３００の下に流れ落ちないため、作業時のハンドリングを容易にすることができる。また、注液後の硬化前にも、ある程度形状を維持することができるため、次の工程への進行時間を短縮することができる。
他の実施形態として、図９のように、凹部Ｃが放熱パッド３００を貫通する形態によれば、液状樹脂Ｒを相対的に多く注液することができる。この場合、追って放熱パッド３００が圧縮され、液状樹脂Ｒが流れ出て液状樹脂層４００を形成するとき、相対的にバッテリセル１００のスタックの段差誤差が大きい場合であっても、バッテリセル１００のスタックの段差により露出した領域をすべてカバーすることができる。
図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る放熱パッド３００を説明するための図であり、図１１は、図１０の放熱パッド３００を製造する過程を説明するための図である。
図１０及び図１１を参照すると、前記放熱パッド３００は、前記複数のバッテリセル１００と直接接触する第１パッド３１０、及び前記第１パッド３１０を基準に前記複数のバッテリセル１００の反対側に位置し、前記第１パッド３１０と接触する第２パッド３２０を含むことができる。すなわち、放熱パッド３００は、第１パッド３１０と第２パッド３２０との結合により形成することができる。
本発明の一実施形態において、前記凹部Ｃは、前記第１パッド３１０にのみ備えられ得る。例えば、図１１を参照すると、前記第１パッド３１０には、凹部Ｃが少なくとも１つ備えられ、第２パッド３２０には、凹部Ｃが備えられないこともある。第１パッド３１０に備えられた凹部Ｃは、第１パッド３１０を貫通することができ、貫通することなく一部のみ凹んでいる形態であり得る。第１パッド３１０と第２パッド３２０とは上下に結合することができる。その後、前記第１パッド３１０に備えられた凹部Ｃに液状樹脂Ｒを注入することができる。このような形態の放熱パッド３００によれば、液状樹脂Ｒの注入後でも、第２パッド３２０により液状樹脂Ｒが放熱パッド３００の下に流れ落ちないため、作業時のハンドリングを容易にすることができる。また、注液後の硬化前にも、第２パッド３２０により全体的な形状を維持することができるため、次の工程への進行時間を短縮することができる。
本発明の他の態様において、前記第１パッド３１０の弾性力は、前記第２パッド３２０の弾性力よりも大きいことがある。すなわち、第１パッド３１０の硬度が第２パッド３２０の硬度よりも低いことがある。このような構造によれば、バッテリセル１００と直接接触する第１パッド３１０の弾性力がさらに大きく硬度が低いため、バッテリセル１００スタックの段差に対応して第１パッド３１０の変形が容易になる。同時に、第２パッド３２０の弾性力がさらに小さく、硬度がさらに高いため、第２パッド３２０がバッテリセル１００を堅固に支持することができる。
本発明の他の実施形態として、前記第１パッド３１０と前記第２パッド３２０とは、同一の材料から構成することができる。したがって、この場合は、第１パッド３１０と第２パッド３２０の弾性力及び／又は硬度が互いに同じであり得る。
図１２は、本発明のまた他の実施形態による放熱パッド３００を説明するための図である。
図１２を参照すると、前記凹部Ｃは、直線に延びる溝状を有することができる。このように、凹部Ｃが直線に延びる溝状を有する場合、バッテリセル１００のスタックの段差が発生しても、長さ方向に延びるパウチ型のバッテリセル１００の側面を容易にカバーすることができる。
また、図３を参照すると、前記バッテリセル１００は、電極組立体１１０と、電極組立体１１０を収容する収容部１３０、収容部１３０の周りに形成されるシーリング部１５０、及び電極組立体１１０と連結され、シーリング部１５０の外部に引き出される一対の電極リード１７０を含むことができる。前記一対の電極リード１７０は、電極組立体１１０に備えられた電極タブ（図示せず）と結合され、シーリング部１５０を介してシーリング部１５０の外側に引き出され得る。前記一対の電極リード１７０は、バッテリセル１００の長さ方向に沿って延びる形態を有することができる。前記一対の電極リード１７０は、互いに同じ方向又は互いに反対方向に引き出され得る。
本発明の一態様において、前記液状樹脂Ｒは、時間の経過とともに硬化する硬化型の液状樹脂Ｒであり得る。例えば、図８を参照すると、放熱パッド３００の凹部Ｃから流れ出た液状樹脂Ｒは、所定の厚さの液状樹脂層４００を形成し、その後に硬化し得る。すなわち、液状樹脂Ｒは、バッテリセル１００のスタックの段差により発生したバッテリセル１００の露出した領域をすべてカバーした状態で硬化し得る。これにより、硬化した液状樹脂層４００により複数のバッテリセル１００を安定して固定することができる。硬化型の液状樹脂Ｒは、例えば、一液型の液状樹脂Ｒ又は二液型の液状樹脂Ｒであり得る。一液型の液状樹脂Ｒは、別の硬化剤なしに時間の経過とともに硬化する液状樹脂Ｒを意味する。二液型の液状樹脂Ｒは、別の硬化剤の添加により硬化する液状樹脂Ｒを意味する。硬化方式は、例えば、ＵＶ硬化、水分硬化などであり得るが、硬化方式はこれらに限定されない。
硬化型の液状樹脂Ｒは、硬化前の状態では液体状態であるため、バッテリセル１００と液状樹脂Ｒとの間の接触面積を最大にした状態で硬化し得る。前記液状樹脂Ｒは放熱機能を有するため、このような構造によれば、冷却効率を最大にすることができる。すなわち、本発明によれば、バッテリモジュール１０の冷却において、前記バッテリモジュール１０の内部に収容された複数のバッテリセル１００が不規則な形状であったとしても、バッテリモジュール１０を円滑に冷却することが可能となる。
前記液状樹脂Ｒは、例えば、ウレタン系及び／又はシリコン系の素材を含むことができる。このような素材を含む場合、前記液状樹脂Ｒは、バッテリセル１００で発生する熱を外部に効率的に伝達することができる。また、前記液状樹脂Ｒは、前記バッテリセル１００をモジュールハウジング２００内の所定の位置に効果的に固定することができる。
本発明の他の態様において、液状樹脂Ｒは、放熱パッド３００の凹部Ｃだけでなく、モジュールハウジング２００の内部の他の領域にも設けられ得る。例えば、前記液状樹脂Ｒは、モジュールハウジング２００内の空き空間に満たすことができる。このような構造によれば、モジュールハウジング２００内のバッテリセル１００の位置をより確実に固定し、バッテリモジュール１０の安全性を向上させることができる。
本発明のまた他の態様において、前記液状樹脂Ｒが注液された放熱パッド３００は、バッテリセル１００の下部だけでなく、上部及び／又は側部にも備えられ得る。例えば、放熱パッド３００がバッテリセル１００の上部に備えられる場合について説明すると、放熱パッド３００上に複数のバッテリセル１００を固定して液状樹脂Ｒを硬化させた後、固定されたバッテリセル１００と放熱パッド３００とを上下反転させ、最終的にバッテリセル１００の上部に放熱パッド３００が備えられるように製造することができる。放熱パッド３００を直ちにバッテリセル１００の上部に装着すると、液状樹脂Ｒが硬化する前には、液状樹脂Ｒが重力によりバッテリセル１００側に流れ落ちることがあるためである。
また、図６～図８を参照すると、前記バッテリモジュール１０は、前記モジュールハウジング２００の内部に含まれ、前記バッテリセル１００で発生した熱を外部に放出するヒートシンク５００をさらに含むことができる。
例えば、前記モジュールハウジング２００は、前記複数のバッテリセルの下部に配置される下部フレーム２１０と、前記複数のバッテリセルの側部に配置される側部フレーム２３０と、前記複数のバッテリセルの上部をカバーする上部フレーム２５０と、を含むことができる。ここで、前記ヒートシンク５００は、前記モジュールハウジング２００の下部フレーム２１０上に備えられ得る。
例えば、図８を参照すると、前記放熱パッド３００は、前記複数のバッテリセル１００と前記ヒートシンク５００との間に介在することができる。すなわち、前記ヒートシンク５００は、前記バッテリモジュール１０の下部に配置された放熱パッド３００の下部に配置され得る。したがって、バッテリセル１００から放熱パッド３００に伝達された熱は、またヒートシンク５００に伝達することができる。さらに、前記ヒートシンク５００は、前記放熱パッド３００から伝達された熱を、別の冷却水又は空気に伝達することができる。このように、バッテリモジュール１０がヒートシンク５００をさらに備える構造によれば、バッテリモジュール１０の放熱効果をさらに向上させることができる。
図１３は、図１のバッテリモジュール１０を含むバッテリパック１を説明するための図である。
図１３を参照すると、本発明に係るバッテリパック１は、上述した本発明に係るバッテリモジュール１０を少なくとも１つ含むことができる。また、本発明に係るバッテリパック１は、前記少なくとも１つのバッテリモジュール１０を収容することができるパックケース５０を含むことができる。さらに、このようなバッテリモジュール１０に加え、他の様々な構成要素、例えば、ＢＭＳ、パックケース、リレー、電流センサーなどのような本発明の出願時点で公知のバッテリパック１の構成要素などをさらに含むことができる。
図１４は、図１３のバッテリパック１を含む自動車Ｖを説明するための図である。
図１４を参照すると、本発明に係る自動車Ｖは、本発明によるバッテリパック１を少なくとも１つ含むことができる。
以上のような本発明の様々な実施形態によれば、バッテリモジュール１０の冷却において、バッテリモジュール１０の内部に収容された複数のバッテリセル１００が不規則な形状であったとしても、バッテリモジュール１０を円滑に冷却することが可能となる。また、本発明に適用される液状樹脂Ｒの量を相対的に少なく維持することができるため、硬化に要する時間を大幅に短縮することができ、作業効率を向上させることができる。さらに、バッテリモジュール１０の製造作業時のハンドリングを容易にすることができる。
したがって、以上のような本発明の様々な実施形態により、冷却及び固定性能が向上したバッテリモジュール１０、これを含むバッテリパック１、及び自動車Ｖを提供することができる。
一方、本明細書では、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるに過ぎず、対象となる物体の位置や観測者の位置などに応じて変わり得ることは本発明の通常の技術者に自明である。
以上、本発明は限定された実施形態と図面により説明されたが、本発明はこれにより限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と以下に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
Ｖ 自動車
１ バッテリパック
１０ バッテリモジュール
５０ パックケース
１００ バッテリセル
１１０ 電極組立体
１３０ 収容部
１５０ シーリング部
１７０ 電極リード
２００ モジュールハウジング
２１０ 下部フレーム
２３０ 側部フレーム
２５０ 上部フレーム
３００ 放熱パッド
Ｃ 凹部
Ｒ 液状樹脂
３１０ 第１パッド
３２０ 第２パッド
４００ 液状樹脂層
５００ ヒートシンク

Claims (15)

  1. 複数のバッテリセルと、
    前記複数のバッテリセルを収容するモジュールハウジングと、
    前記モジュールハウジング内に収容されており、前記複数のバッテリセルの少なくとも一側に位置しており、凹部が少なくとも１つ備えられ、前記凹部には液状樹脂が注液された形態を有する放熱パッドと、
    を含むことを特徴とする、バッテリモジュール。
  2. 前記放熱パッドは、弾性力を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  3. 前記放熱パッドのショアＯＯ硬度は、５０ＨＳ～９０ＨＳの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  4. 前記複数のバッテリセルの一側に形成された段差により、前記放熱パッドが圧力を受けて変形しており、前記複数のバッテリセルと前記放熱パッドとの間に所定の空間が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  5. 前記バッテリモジュールは、
    前記複数のバッテリセルと前記放熱パッドとの間に形成された所定の空間に、前記凹部内に位置する液状樹脂が流れ出て形成されており、前記液状樹脂が所定の厚さを有する液状樹脂層を含むことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリモジュール。
  6. 前記凹部は、穴あき状を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  7. 前記凹部は、直線に延びる溝状を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  8. 前記放熱パッドは、
    前記複数のバッテリセルと直接接触する第１パッドと、
    前記第１パッドを基準に前記複数のバッテリセルの反対側に位置し、前記第１パッドと接触する第２パッドと、
    を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリモジュール。
  9. 前記第１パッドの弾性力は、前記第２パッドの弾性力よりも大きいことを特徴とする、請求項８に記載のバッテリモジュール。
  10. 前記凹部は、前記第１パッドにのみ備えられたことを特徴とする、請求項８に記載のバッテリモジュール。
  11. 前記液状樹脂は、時間の経過とともに硬化する硬化型の液状樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  12. 前記バッテリモジュールは、前記モジュールハウジングの内部に含まれており、前記バッテリセルで発生した熱を外部に放出するヒートシンクをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  13. 前記放熱パッドは、前記複数のバッテリセルと前記ヒートシンクとの間に介在されていることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリモジュール。
  14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリモジュールを少なくとも１つ含むことを特徴とする、バッテリパック。
  15. 請求項１４に記載のバッテリパックを少なくとも１つ含むことを特徴とする、自動車。
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