WO2024135987A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2024135987A1
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battery module
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pad
battery
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조성은
박성규
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LG Energy Solution Ltd
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LG Energy Solution Ltd
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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 battery modules.
  • lithium secondary batteries have little memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so they can be freely charged and discharged. It is receiving attention for its extremely low self-discharge rate and high energy density.
  • lithium secondary batteries can be classified into cylindrical secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems and other problems.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery module including a structure that improves the assembly of an FPCB including a temperature sensor.
  • Another object of the present invention may be to provide a battery module that includes a structure that prevents damage to the temperature sensor while keeping the temperature sensor in close contact with the battery cell.
  • a battery module for achieving the above object includes a case including a base plate and a side wall protruding upward from the base plate and providing an internal space; a plurality of battery cells accommodated inside the case and arranged along the side wall; an FPCB located between one of the plurality of battery cells and the side wall and having one surface facing the side wall; And, it may include a temperature sensor provided on the one surface of the FPCB.
  • the battery module may further include a compressible pad located between the FPCB and the side wall.
  • the plurality of battery cells have a cylindrical shape extending in the vertical direction, and the portion of the side wall facing the FPCB may have a curved surface that bends along the side of the battery cell facing the FPCB.
  • the pad may be attached to the one surface of the FPCB.
  • the pad may be made of polyurethane material.
  • the side wall may include a groove in which at least a portion of the pad is accommodated.
  • the pad may include a receiving portion in which the temperature sensor is accommodated.
  • the pad may include a portion whose cross-section size becomes smaller as it goes downward.
  • the battery module may further include a main FPCB extending long along the side wall, and the FPCB may be extended and bent from the main FPCB.
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention to achieve the above object includes a battery module according to the present invention.
  • a vehicle according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a battery module according to the present invention.
  • a battery module including a structure that improves the assembly of an FPCB including a temperature sensor can be provided.
  • a battery module including a structure that prevents damage to the temperature sensor while attaching the temperature sensor to the battery cell can be provided.
  • the present invention may have various other effects, and these will be described in each implementation configuration, or the description of effects that can be easily inferred by those skilled in the art will be omitted.
  • 1 is a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view of the battery module of FIG. 1 viewed from another direction.
  • Figure 3 is a diagram showing some components of a battery module separated according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram showing the separated configuration of the battery module coupled to the FPCB according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a diagram showing the FPCB of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a portion of the cross-sectional configuration taken along the cutting line C-C' of FIG. 5.
  • Figure 7 is a diagram showing a modified example of the FPCB of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an enlarged view of part D of Figure 2.
  • FIG. 9 is a diagram showing a portion of the cross-sectional configuration taken along the cutting line B-B' of FIG. 2.
  • Figure 10 is an enlarged view of part E of Figure 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing a portion of the cross-sectional configuration taken along the cutting line A-A' in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view of the battery module of FIG. 1 viewed from another direction.
  • Figure 3 is a diagram showing some components of a battery module separated according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram showing the separated configuration of the battery module coupled to the FPCB 300 according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a diagram showing the FPCB 300 of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a portion of the cross-sectional configuration taken along the cutting line C-C' of FIG. 5.
  • a battery module according to an embodiment of the present invention may include a case 100, a plurality of battery cells 200, an FPCB 300, and a temperature sensor 500.
  • Case 100 may form an internal space.
  • Case 100 may include a base plate 110, a side wall 120, a front wall 130, and a rear wall 140.
  • the base plate 110 may be a rectangular plate.
  • the side wall 120 may protrude from the base plate 110 in the +Z-axis direction or upward.
  • the front wall 130 may protrude from the base plate 110 in the +Z-axis direction or upward.
  • the rear wall 140 may protrude from the base plate 110 in the +Z-axis direction or upward.
  • the front wall 130, rear wall 140, and side wall 120 may be integrally formed or connected to each other.
  • Case 100 may additionally include a top plate.
  • the top plate can cover the internal space.
  • the top plate may be integrally formed with, connected to, or fastened to the front wall 130, rear wall 140, and side wall 120.
  • a plurality of battery cells 200 may be accommodated inside the case 100 .
  • the plurality of battery cells 200 may refer to secondary batteries.
  • the plurality of battery cells 200 may be cylindrical battery cells 200 .
  • the plurality of battery cells 200 may each have a cylindrical shape.
  • a plurality of battery cells 200 may be arranged to form a row. Additionally, the plurality of battery cells 200 may be arranged along the longitudinal direction of the side wall 120, front wall 130, or rear wall 140.
  • the FPCB 320 may be located between one battery cell 200 of the plurality of battery cells 200 and the side wall 120. At this time, the FPCB may be referred to as the sub-FPCB 320.
  • the sub FPCB (320) may have one surface facing the side wall (120). The other side of the sub-FPCB 320 may face the side 201 of the battery cell 200.
  • a plurality of sub FPCBs 320 may be provided.
  • the temperature sensor 500 may be provided on one side of the sub-FPCB (320).
  • a plurality of sub-FPCBs 320 may be provided, and a temperature sensor 500 may be provided in each sub-FPCB 320.
  • the temperature sensor 500 is provided on the sub FPCB 320, so that the temperature sensor 500 can contact or come into close contact with the side 201 of the battery cell 200.
  • the side 201 of the battery cell 200 is formed as a curved surface, and the temperature sensor 500 is provided on the sub FPCB 320 so that it can easily contact or come into close contact with the curved surface.
  • a battery module may include a heat sink 600.
  • the heat sink 600 may be configured in a square flat shape.
  • the heat sink 600 may be contacted, fixed, fastened, or coupled to the lower surface of the base plate 110.
  • the heat sink 600 may function as the base plate 110.
  • the heat sink 600 may have an inlet port 610 and an outlet port. Cooling fluid (cooling medium, cm) may flow into the inlet port 610, pass through a flow path formed inside the heat sink 600, and then be discharged through the outlet port 620. At this time, in order to stably control the battery module, it is necessary to measure the highest temperature among the plurality of battery cells 200.
  • the plurality of temperature sensors 500 may be provided in a portion of the plurality of battery cells 200 where the highest temperature is expected to occur. Since the temperature of the cooling fluid (cm) passing through the heat sink 600 continuously changes as it passes through the flow path, a temperature difference may occur between the plurality of battery cells 200.
  • the battery module according to an embodiment of the present invention further includes a main FPCB 310 extending long along the side wall 120, and the sub FPCB 320 is the main FPCB 310. ) can be configured to extend and bend from.
  • the main FPCB 310 and the sub FPCB 320 may be collectively referred to as the FPCB 300.
  • the main FPCB 310 and the sub FPCB 320 may be formed as one body.
  • the FPCB 300 may further include a connection portion 330 that physically and electrically connects the main FPCB 310 and the sub FPCB 320.
  • the temperature sensor 500 is provided on the sub FPCB 320, so that it can be easily bent and assembled or fastened to the battery module. Because of this, the assembling and productivity of the battery module can be improved.
  • the battery module according to an embodiment of the present invention may further include a compressible pad 400 located between the sub FPCB 320 and the side wall 120.
  • the pad 400 may be made of a material that has compressibility and resilience.
  • the pad 400 may be fixed and compressed between the sub FPCB 320 and the side wall 120.
  • the pad 400 may guide the sub-FPCB 320 to form a curved surface.
  • the pad 400 may bend the sub-FPCB 320 to contact or adhere to the curved surface of the side 201 of the battery cell 200.
  • the temperature sensor 500 can be in surface contact or close contact with the curved surface of the side 201 of the cell. Because of this, the accuracy of the temperature sensor 500 can be improved, and the accuracy of battery module control can be increased.
  • the pad 400 of the battery module may be attached to one surface of the sub FPCB 320.
  • a temperature sensor 500 may be provided on one side of the sub-FPCB 320 and a pad 400 may be attached.
  • the pad 400 may be configured to maintain a compression ratio of about 50% to prevent damage to the temperature sensor 500.
  • the pressure applied by the pad 400 to the temperature sensor 500 may be configured to be below the guaranteed pressure of the temperature sensor 500.
  • the temperature sensor 500 can be in contact or close contact with the curved surface of the side 201 of the cell and not be damaged due to the pressure of the pad 400.
  • the pad 400 of the battery module according to an embodiment of the present invention may be made of polyurethane material.
  • the temperature sensor 500 can be in surface contact or close contact with the curved surface of the side 201 of the cell. Because of this, the accuracy of the temperature sensor 500 can be improved, and the accuracy of battery module control can be increased.
  • the pad 400 of the battery module may include a receiving portion 410 in which the temperature sensor 500 is accommodated.
  • the temperature sensor 500 is accommodated in the receiving portion 410, so that it may not receive pressure from the pad 400 even if the pad 400 is compressed. Because of this, the function of the temperature sensor 500 can be maintained stably.
  • Figure 7 is a diagram showing a modified example of the FPCB 300 of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the pad 400 of the battery module according to an embodiment of the present invention may include a portion whose cross-sectional size becomes smaller in the -Z-axis direction or downward.
  • the pad may include an inclined portion formed slanted downward.
  • the assembly or fastening properties of the FPCB 300 can be improved.
  • the FPCB 300 may be assembled or fastened by inserting or fitting between the side wall 120 and the battery cell 200. Accordingly, since the portion where the pad 400 begins to be inserted has a small cross-sectional area, the FPCB 300 can be easily inserted or fitted between the side wall 120 and the battery cell 200.
  • a battery module may include a plurality of bus bars 700.
  • the plurality of bus bars 700 may each be electrically connected to the plurality of battery cells 200.
  • the main FPCB 310 may be provided with a plurality of terminals 340 arranged along the longitudinal direction.
  • the plurality of terminals 340 may be electrically connected to the plurality of bus bars 700, respectively.
  • FIG. 8 is an enlarged view of part D of Figure 2.
  • FIG. 9 is a view showing a portion of the cross-sectional configuration taken along the cutting line B-B' in FIG. 2.
  • Figure 10 is an enlarged view of part E of Figure 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing a portion of the cross-sectional configuration taken along the cutting line A-A' in FIG. 1. 8 to 11, the plurality of battery cells 200 of the battery module according to an embodiment of the present invention have a cylindrical shape extending in the vertical direction, and the sub FPCB 320 of the side wall 120 The portion facing may have a curved surface that bends along the side 201 of the battery cell 200 facing the sub-FPCB 320.
  • the side wall 120 may be composed of a curved surface 121 having a curvature similar to or substantially the same as the side 201 of the cylindrical battery cell 200.
  • the side wall 120 can bend or guide the sub FPCB 320 so that the sub FPCB 320 can be in surface contact or close contact with the side 201 of the cylindrical battery cell 200. there is.
  • the side wall 120 of the battery module may include a groove in which at least a portion of the pad 400 is accommodated.
  • the groove may be formed in the vertical or Z-axis direction. At least a portion of the pad 400 may be compressed and accommodated in the groove.
  • the pad 400 is accommodated in the groove, so that the pressure applied by the pad 400 to the temperature sensor 500 can be relieved. Because of this, damage to the temperature sensor 500 can be prevented and control safety of the battery module can be improved.
  • the battery pack according to the present invention may include the battery module according to the present invention described above.
  • the battery pack according to the present invention includes various other components in addition to the battery module according to the present invention described above, for example, BMS, bus bar, pack case 100, relay, current sensor, etc. at the time of filing of the present invention. It may further include components of a battery pack known in the art.
  • the automobile according to the present invention may include the battery module according to the present invention described above.
  • the battery module according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles.
  • the vehicle according to the present invention may further include various other components included in the vehicle, such as a vehicle body, a motor, and a control device such as an ECU (electronic control unit), in addition to the battery module.
  • ECU electronic control unit

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Abstract

배터리 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트로부터 위로 돌출되는 사이드 월을 포함하고, 내부 공간을 제공하는 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 사이드 월을 따라 배열되는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀과 상기 사이드 월 사이에 위치하고, 상기 사이드 월을 마주하는 일면을 구비하는 FPCB; 그리고, 상기 FPCB의 상기 일면에 구비되는 온도센서를 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 12월 23일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2022-0183528호 및 2023년 6월 16일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2023-0077754호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 로봇, 전기 자동차 등의 상용화가 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 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.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
복수의 배터리 셀이 구비되는 경우, 배터리 셀의 온도를 모니터링 하는 것이 중요하다. 온도 모니터링을 기초로 복수의 배터리 셀이 과열되지 않도록 적절히 제어할 수 있기 때문이다. 따라서, 복수의 배터리 셀의 온도 측정의 정확도를 높일 수 있는 구조가 필요하다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 온도 센서를 포함하는 FPCB의 조립성을 향상시키는 구조를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 온도 센서를 배터리 셀에 밀착시키면서도 온도 센서의 손상을 방지하는 구조를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트로부터 위로 돌출되는 사이드 월을 포함하고, 내부 공간을 제공하는 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 사이드 월을 따라 배열되는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀과 상기 사이드 월 사이에 위치하고, 상기 사이드 월을 마주하는 일면을 구비하는 FPCB; 그리고, 상기 FPCB의 상기 일면에 구비되는 온도센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 FPCB와 상기 사이드 월 사이에 위치하고, 압축성을 갖는 패드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 배터리 셀은, 상하 방향으로 연장되는 원기둥 형상을 갖고, 상기 사이드 월의 상기 FPCB와 마주하는 부분은, 상기 FPCB를 마주하는 배터리 셀의 측면을 따라 굴곡지는 곡면을 구비할 수 있다.
또한, 상기 패드는, 상기 FPCB의 상기 일면에 부착될 수 있다.
또한, 상기 패드는, 폴리 우레탄 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 사이드 월은, 상기 패드의 적어도 일부가 수용되는 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 패드는, 상기 온도센서가 수용되는 수용부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 패드는, 아래로 갈수록 단면의 크기가 작아지는 부분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 사이드 월을 따라 길게 연장되는 메인 FPCB를 더 포함하고, 상기 FPCB는, 상기 메인 FPCB로부터 연장 및 벤딩된 것일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 온도 센서를 포함하는 FPCB의 조립성을 향상시키는 구조를 포함하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 온도 센서를 배터리 셀에 밀착시키면서도 온도 센서의 손상을 방지하는 구조를 포함하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시 구성에서 설명하거나, 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈을 다른 방향에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 FPCB에 결합되는 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 FPCB를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 절단선 C-C'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 FPCB의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2의 D 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1의 E 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 11은 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈이다. 도 2는 도 1의 배터리 모듈을 다른 방향에서 바라본 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 FPCB(300)에 결합되는 구성을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 FPCB(300)를 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5의 절단선 C-C'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 케이스(100), 복수의 배터리 셀(200), FPCB(300) 그리고 온도 센서(500)를 포함할 수 있다.
케이스(100)는 내부 공간을 형성할 수 있다. 케이스(100)는 베이스 플레이트(110), 사이드 월(120), 프런트 월(130) 그리고 리어 월(140)을 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(110)는 사각형상의 플레이트일 수 있다. 사이드 월(120)은 베이스 플레이트(110)로부터 +Z축 방향 또는 위로 돌출될 수 있다. 프런트 월(130)은 베이스 플레이트(110)로부터 +Z축 방향 또는 위로 돌출될 수 있다. 리어 월(140)은 베이스 플레이트(110)로부터 +Z축 방향 또는 위로 돌출될 수 있다. 프런트 월(130), 리어 월(140) 및 사이드 월(120)은 일체로 형성되거나 서로 연결될 수 있다. 케이스(100)는 추가적으로 탑 플레이트를 구비할 수 있다. 탑 플레이트는 내부 공간을 커버할 수 있다. 탑 플레이트는 프런트 월(130), 리어 월(140), 사이드 월(120)과 일체로 형성되거나, 연결 또는 체결될 수 있다.
복수의 배터리 셀(200)은 케이스(100)의 내부에 수용될 수 있다. 복수의 배터리 셀(200)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 복수의 배터리 셀(200)은 원통형 배터리 셀(200)일 수 있다. 또는 복수의 배터리 셀(200)은 각각 원 기둥 형상을 가질 수 있다. 복수의 배터리 셀(200)은 열을 형성하며 배열될 수 있다. 또한, 복수의 배터리 셀(200)은 사이드 월(120), 프런트 월(130) 또는 리어 월(140)의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다.
FPCB(320)는 복수의 배터리 셀(200) 중 어느 하나의 배터리 셀(200)과 사이드 월(120) 사이에 위치할 수 있다. 이 때, FPCB는 서브 FPCB(320)라고 칭할 수 있다. 서브 FPCB(320)는 사이드 월(120)과 마주하는 일면을 구비할 수 있다. 서브 FPCB(320)의 타면은 배터리 셀(200)의 측면(201)을 마주할 수 있다. 서브 FPCB(320)는 복수로 구비될 수 있다.
온도 센서(500)는 서브 FPCB(320)의 일면에 구비될 수 있다. 서브 FPCB(320)는 복수로 구비될 수 있고, 온도 센서(500)는 각각의 서브 FPCB(320)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 서브 FPCB(320)는 두 개로 구성될 수 있고, 온도 센서(500)는 두 개의 서브 FPCB(320)에 각각 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 온도 센서(500)가 서브 FPCB(320)에 구비됨으로써, 온도 센서(500)는 배터리 셀(200)의 측면(201)에 접촉 또는 밀착될 수 있다. 배터리 셀(200)의 측면(201)은 곡면으로 형성되어 있고, 온도 센서(500)는 서브 FPCB(320)에 구비됨으로써 곡면에 용이하게 접촉 또는 밀착될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 히트 싱크(600)를 포함할 수 있다. 히트 싱크(600)는 사각의 평판 형상으로 구성될 수 있다. 히트 싱크(600)는 베이스 플레이트(110)의 하면에 접촉, 고정, 체결 또는 결합될 수 있다. 또는, 히트 싱크(600)는 베이스 플레이트(110)로서 기능할 수도 있다. 히트 싱크(600)는 유입 포트(610)와 출입 포트를 구비할 수 있다. 냉각 유체(cooling medium, cm)는 유입 포트(610)로 유입되어 히트 싱크(600)의 내부에 형성된 유로를 통과한 뒤 유출 포트(620)를 통해 배출될 수 있다. 이 때, 배터리 모듈을 안정적으로 제어하기 위해, 복수의 배터리 셀(200) 중 최고 온도를 측정하는 것이 필요하다. 복수의 온도 센서(500)는 복수의 배터리 셀(200) 중 최고 온도가 발생할 것이 예상되는 부분에 구비될 수 있다. 히트 싱크(600)를 통과하는 냉각 유체(cm)의 온도는 유로를 통과하며 계속적으로 변하기 때문에 복수의 배터리 셀(200) 간의 온도 차이가 발생할 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 사이드 월(120)을 따라 길게 연장되는 메인 FPCB(310)를 더 포함하고, 서브 FPCB(320)는 메인 FPCB(310)로부터 연장 및 벤딩되도록 구성될 수 있다. 메인 FPCB(310)와 서브 FPCB(320)를 통칭하여 FPCB(300) 라고 칭할 수 있다. 메인 FPCB(310)와 서브 FPCB(320)는 일체로 형성될 수 있다. FPCB(300)는 메인 FPCB(310)와 서브 FPCB(320)를 물리적 및 전기적으로 연결하는 연결부(330)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 온도 센서(500)는 서브 FPCB(320)에 구비됨으로써, 용이하게 벤딩되어 배터리 모듈에 조립 또는 체결될 수 있다. 이로 인해, 배터리 모듈의 조립성 및 생산성이 향상될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 서브 FPCB(320)와 사이드 월(120) 사이에 위치하고, 압축성을 갖는 패드(400)를 더 포함할 수 있다. 패드(400)는 압축성 및 복원력을 가지는 소재로 구성될 수 있다. 패드(400)는 서브 FPCB(320)와 사이드 월(120) 사이에 고정 및 압축될 수 있다. 패드(400)는 서브 FPCB(320)가 곡면을 형성하도록 가이드할 수 있다. 패드(400)는 서브 FPCB(320)를 배터리 셀(200)의 측면(201) 곡면에 접촉 또는 밀착되도록 굴곡시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 온도 센서(500)는 셀의 측면(201) 곡면에 면 접촉 또는 밀착될 수 있다. 이로 인해, 온도 센서(500)의 정확도가 향상될 수 있고, 배터리 모듈 제어의 정확도가 높아질 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 패드(400)는 서브 FPCB(320)의 일면에 부착될 수 있다. 서브 FPCB(320)의 일면에 온도 센서(500)가 구비되고 패드(400)가 부착될 수 있다. 이 때, 패드(400)는 온도 센서(500)의 손상이 발생되지 않도록 50% 정도의 압축률을 유지하도록 구성될 수 있다. 또한, 패드(400)가 온도 센서(500)에 가하는 압력은 온도 센서(500)의 보증 압력 이하가 되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 온도 센서(500)는 셀의 측면(201) 곡면에 접촉 또는 밀착되면서도 패드(400)의 압력으로 인해 손상되지 않을 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 패드(400)는 폴리우레탄(Polyurethane) 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 온도 센서(500)는 셀의 측면(201) 곡면에 면 접촉 또는 밀착될 수 있다. 이로 인해, 온도 센서(500)의 정확도가 향상될 수 있고, 배터리 모듈 제어의 정확도가 높아질 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 패드(400)는 온도 센서(500)가 수용되는 수용부(410)를 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 온도 센서(500)는 수용부(410)에 수용됨으로써, 패드(400)가 압축되더라도 패드(400)로부터 압력을 받지 않을 수 있다. 이로 인해, 온도 센서(500)의 기능이 안정적으로 유지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 FPCB(300)의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 패드(400)는 -Z축 방향 또는 아래로 갈수록 단면의 크기가 작아지는 부분을 포함할 수 있다. 또는, 패드는 아래로 비스듬하게 형성되는 경사부를 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, FPCB(300)의 조립성 또는 체결성이 향상될 수 있다. FPCB(300)는 사이드 월(120)과 배터리 셀(200) 사이에 삽입 또는 끼워짐으로써, 조립 또는 체결될 수 있다. 따라서, 패드(400)의 삽입이 시작되는 부분이 작은 단면적을 가짐으로써, FPCB(300)는 사이드 월(120)과 배터리 셀(200) 사이에 용이하게 삽입 또는 끼워질 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은 복수의 버스바(700)를 포함할 수 있다. 복수의 버스바(700)는 각각 복수의 배터리 셀(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 메인 FPCB(310)는 길이방향을 따라 배치되는 복수의 단자(340)를 구비할 수 있다. 복수의 단자(340)는 복수의 버스바(700)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8은 도 2의 D 부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 9는 도 2의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다. 도 10은 도 1의 E 부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 11은 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성의 일부를 나타낸 도면이다. 도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 복수의 배터리 셀(200)은, 상하 방향으로 연장되는 원기둥 형상을 갖고, 사이드 월(120)의 서브 FPCB(320)와 마주하는 부분은, 서브 FPCB(320)를 마주하는 배터리 셀(200)의 측면(201)을 따라 굴곡지는 곡면을 구비할 수 있다.
사이드 월(120)은 원통형 배터리 셀(200)의 측면(201)과 유사 또는 실질적으로 동일한 곡률을 갖는 곡면(121)으로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 사이드 월(120)은 서브 FPCB(320)가 원통형 배터리 셀(200)의 측면(201)에 면 접촉 또는 밀착될 수 있도록 서브 FPCB(320)를 굴곡 또는 가이드할 수 있다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈의 사이드 월(120)은 패드(400)의 적어도 일부가 수용되는 홈을 포함할 수 있다. 홈은 상하 방향 또는 Z축 방향으로 형성될 수 있다. 패드(400)의 적어도 일부는 압축되어 홈에 수용될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 패드(400)가 홈에 수용됨으로써, 패드(400)가 온도 센서(500)에 가하는 압력이 완화될 수 있다. 이로 인해, 온도 센서(500)의 손상이 방지될 수 있고, 배터리 모듈의 제어 안전성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈 이외에 다른 다양한 구성요소, 예를 들면, BMS나 버스바, 팩 케이스(100), 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 모듈 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소, 예를 들어, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.

Claims (11)

  1. 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트로부터 위로 돌출되는 사이드 월을 포함하고, 내부 공간을 제공하는 케이스;
    상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 사이드 월을 따라 배열되는 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀과 상기 사이드 월 사이에 위치하고, 상기 사이드 월을 마주하는 일면을 구비하는 FPCB; 그리고,
    상기 FPCB의 상기 일면에 구비되는 온도센서
    를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 FPCB와 상기 사이드 월 사이에 위치하고, 압축성을 갖는 패드를 더 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀은,
    상하 방향으로 연장되는 원기둥 형상을 갖고,
    상기 사이드 월의 상기 FPCB와 마주하는 부분은,
    상기 FPCB를 마주하는 배터리 셀의 측면을 따라 굴곡지는 곡면을 구비하는 배터리 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 패드는,
    상기 FPCB의 상기 일면에 부착되는 배터리 모듈.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 패드는,
    폴리 우레탄 재질로 구성되는 배터리 모듈.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 사이드 월은,
    상기 패드의 적어도 일부가 수용되는 홈을 포함하는 배터리 모듈.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 패드는,
    상기 온도센서가 수용되는 수용부를 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 패드는,
    아래로 갈수록 단면의 크기가 작아지는 부분을 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 사이드 월을 따라 길게 연장되는 메인 FPCB를 더 포함하고,
    상기 FPCB는,
    상기 메인 FPCB로부터 연장 및 벤딩된 것인 배터리 모듈.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 적어도 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제1 항 내지 제9 항 중 적어도 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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