KR20160023379A - Cartridge for secondary battery and battery module including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉각 플레이트 주변에 냉각 유로가 안정적으로 확보되어 이차 전지의 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 비딩부의 구조가 개선된 이차 전지 적층용 카트리지를 개시한다. 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지는, 상호 대면되는 형태로 소정 거리 이격되게 배치되어, 사이 공간에 냉각 유로를 형성하는 상부 냉각 플레이트와 하부 냉각 플레이트; 및 상기 상부 냉각 플레이트와 상기 하부 냉각 플레이트의 외주부를 감싸는 형태로 구성되고, 적어도 1개의 측면에 수평 방향으로 형성된 개구부를 구비하여, 상기 개구부를 통해 상기 냉각 유로가 노출되도록 구성된 메인 프레임을 포함하며, 상기 상부 냉각 플레이트는 하부 방향으로 돌출되어 상기 하부 냉각 플레이트의 평평한 상면에 접촉하도록 형성된 상부 비딩부를 1개 이상 구비하고, 상기 하부 냉각 플레이트는 상부 방향으로 돌출되어 상기 상부 냉각 플레이트의 평평한 하면에 접촉하도록 구성된 하부 비딩부를 1개 이상 구비한다.The present invention discloses a secondary battery stacking cartridge in which the structure of a bead portion is improved so that a cooling channel is stably secured around a cooling plate to improve the cooling efficiency of the secondary battery. The secondary battery cartridge according to the present invention includes: an upper cooling plate and a lower cooling plate, which are spaced apart from each other by a predetermined distance so as to form a cooling passage in an interspace; And a main frame configured to surround the outer cooling part of the upper cooling plate and the lower cooling plate and having an opening formed in at least one side surface in a horizontal direction, the cooling passage being exposed through the opening, The upper cooling plate may include at least one upper beading portion protruding downward to contact a flat upper surface of the lower cooling plate, and the lower cooling plate may protrude upward to contact the flat lower surface of the upper cooling plate And at least one lower beading portion.
Description
본 발명은 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 이차 전지를 포함하여 배터리 모듈을 구성할 때 이차 전지를 수납 또는 적층할 때 이용되는 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery, and more particularly, to a cartridge used for storing or stacking a secondary battery including a plurality of secondary batteries, and a battery module including the same.
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. The secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.
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 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively. The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an outer casing, that is, a battery case, for sealingly storing the electrode assembly together with the electrolyte solution.
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. Generally, a lithium secondary battery can be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the casing.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다. In recent years, secondary batteries are widely used not only in small-sized devices such as portable electronic devices, but also in medium to large-sized devices such as automobiles and electric power storage devices. When used in such a medium to large-sized apparatus, a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output. In particular, pouch-type secondary batteries are widely used because they are easy to laminate in such a middle- or large-sized apparatus.
하지만, 파우치형 이차 전지는 일반적으로 알루미늄과 폴리머 수지의 라미네이트 시트의 전지 케이스로 포장되어 있으므로 기계적 강성이 크지 않다. 따라서, 다수의 파우치형 이차 전지를 포함하여 배터리 모듈을 구성할 때, 이차 전지를 외부의 충격 등으로부터 보호하고, 그 유동을 방지하며, 적층이 용이하도록 하기 위해, 카트리지를 이용하는 경우가 많다. 이러한 카트리지는 프레임 등 다른 다양한 용어로 대체될 수 있다. 그리고, 이러한 카트리지는 배터리 모듈을 구성하기 위해 다수가 적층된 형태로 이용되며, 이차 전지는 카트리지가 적층되었을 때 생기는 내부의 빈 공간에 위치할 수 있다.However, since the pouch-type secondary battery is generally packaged in a battery case of a laminate sheet of aluminum and polymer resin, the mechanical rigidity is not so large. Therefore, when a battery module including a plurality of pouch-shaped secondary batteries is constructed, a cartridge is often used to protect the secondary battery from external impact, prevent the flow thereof, and facilitate stacking. Such cartridges may be replaced with various other terms such as frames. These cartridges are used in a stacked form to constitute a battery module, and the secondary battery can be located in an empty space formed when the cartridges are stacked.
한편, 이처럼 다수의 카트리지를 이용하여 다수의 이차 전지가 조립되도록 하는 경우, 이차 전지 사이에는 플레이트 형태의 냉각 핀, 즉 냉각 플레이트가 개재될 수 있다. 이차 전지는 여름과 같이 고온 환경에서 사용되는 경우가 있을 수 있으며, 또한 이차 전지 자체적으로도 열이 발생할 수 있다. 이때, 다수의 이차 전지가 서로 적층되어 있는 경우, 이차 전지의 온도는 더욱 높아질 수 있는데, 이 온도가 적정 온도보다 높아지면 이차 전지의 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 따라서, 배터리 모듈을 구성할 때 이차 전지 사이에 냉각 플레이트를 개재시켜, 이러한 냉각 플레이트를 통해 이차 전지의 온도 상승이 방지되도록 하는 구성이 이용될 수 있다.Meanwhile, when a plurality of secondary batteries are assembled using a plurality of cartridges, a plate-shaped cooling fin, that is, a cooling plate may be interposed between the secondary batteries. The secondary battery may be used in a high temperature environment such as in the summer, and the secondary battery itself may also generate heat. In this case, when the plurality of secondary batteries are laminated to each other, the temperature of the secondary battery may be further increased. If the temperature is higher than the proper temperature, the performance of the secondary battery may deteriorate, and there is a risk of explosion or ignition in severe cases. Therefore, when constructing the battery module, it is possible to use a configuration in which a cooling plate is interposed between the secondary batteries to prevent the temperature rise of the secondary battery through the cooling plate.
이러한 냉각 플레이트를 이차 전지 사이에 게재시킨 배터리 모듈의 경우, 다양한 형태 및 방식으로 이차 전지를 냉각시킬 수 있다. 이러한 냉각 방식 중 대표적으로는, 냉각 플레이트 주변으로 외부 공기가 흐르도록 함으로써 냉각 플레이트와 공기 사이의 열교환을 통해 이차 전지의 온도를 낮추는 공냉식이 널리 이용되고 있다.In the case of the battery module in which the cooling plate is disposed between the secondary batteries, the secondary battery can be cooled in various forms and systems. Among these cooling methods, an air-cooling type in which the temperature of the secondary battery is lowered through heat exchange between the cooling plate and the air by making the outside air flow around the cooling plate is widely used.
그런데, 이러한 공냉식을 이용하여 이차 전지를 냉각시키는 배터리 모듈의 경우, 냉각 플레이트 주변에 유로를 안정적으로 확보하여 외부 공기가 이러한 유로를 통해 잘 흐르도록 하는 것이 중요하다. 하지만, 종래 배터리 모듈의 경우, 이러한 냉각 플레이트 주변에서 유로가 안정적으로 확보되지 못하는 문제가 있다. 특히, 냉각 플레이트로는 알루미늄 재질이 널리 이용되고 있는데, 알루미늄 재질의 냉각 플레이트는 카트리지의 제조 과정, 이를테면 카트리지에서 플라스틱 부분으로 이루어진 프레임의 사출 과정이나 배터리 모듈의 사용 중에 눌림이나 뒤틀림 등의 변형이 발생하기 쉽다. However, in the case of a battery module that cools the secondary battery by using the air cooling type, it is important that the flow path is stably secured around the cooling plate so that the external air flows well through the flow path. However, in the case of the conventional battery module, there is a problem that the flow path can not be stably secured around the cooling plate. Particularly, the aluminum plate is widely used as the cooling plate. The cooling plate made of the aluminum plate is deformed such as the process of manufacturing the cartridge, such as the injection process of the frame made of the plastic part in the cartridge or the pressing or twisting thereof easy to do.
그런데, 이러한 냉각 플레이트의 변형은 냉각 플레이트 주변에 형성된 유로의 크기를 줄이거나 막아서 유로를 통한 외부 공기의 흐름을 원활하지 않도록 함으로써, 냉각 플레이트를 통한 이차 전지의 냉각 효율을 크게 저하시키는 문제를 발생시킬 수 있다. However, such a deformation of the cooling plate reduces or prevents the size of the flow passage formed around the cooling plate, thereby preventing the flow of external air through the flow passage smoothly, thereby causing a problem of significantly lowering the cooling efficiency of the secondary battery through the cooling plate .
더욱이, 최근에는 출력 내지 용량 증대를 위해 크기가 큰 이차 전지를 이용하여 배터리 모듈을 구성하는 경우가 있는데, 이처럼 크기가 큰 이차 전지를 적층하기 위한 카트리지의 경우, 그에 사용되는 냉각 플레이트의 크기 또한 커질 수밖에 없다. 그런데, 냉각 플레이트의 크기가 커지게 되면, 냉각 플레이트의 변형 가능성이 더욱 높아지며, 이로 인해 냉각 유로를 안정적으로 확보하는 것이 더욱 어려워질 수 있다.In addition, in recent years, a battery module is constructed by using a secondary battery having a large size in order to increase output or capacity. In the case of a cartridge for stacking such a large secondary battery, There is no other choice. However, if the size of the cooling plate is increased, the possibility of deformation of the cooling plate is further increased, and it becomes more difficult to stably secure the cooling channel.
종래, 이러한 냉각 플레이트의 변형을 방지하고자 냉각 플레이트에 비딩부를 형성하는 구성이 제안되고 있기는 하나, 이러한 종래 비딩부의 구성만에 의해서는 냉각 플레이트의 변형을 방지하는데에는 한계가 있다.Conventionally, a configuration for forming a beading portion on a cooling plate to prevent such deformation of the cooling plate has been proposed. However, there is a limit to prevent deformation of the cooling plate only by the configuration of the conventional beading portion.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 냉각 플레이트 주변에 냉각 유로가 안정적으로 확보되어 이차 전지의 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 비딩부의 구조가 개선된 이차 전지 적층용 카트리지와 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 팩 및 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a secondary battery stacking cartridge in which the cooling channel is stably secured around the cooling plate to improve the cooling efficiency of the secondary battery, And a battery module, a battery pack, and an automobile including the same.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지는, 상호 대면되는 형태로 소정 거리 이격되게 배치되어, 사이 공간에 냉각 유로를 형성하는 상부 냉각 플레이트와 하부 냉각 플레이트; 및 상기 상부 냉각 플레이트와 상기 하부 냉각 플레이트의 외주부를 감싸는 형태로 구성되고, 적어도 1개의 측면에 수평 방향으로 형성된 개구부를 구비하여, 상기 개구부를 통해 상기 냉각 유로가 노출되도록 구성된 메인 프레임을 포함하며, 상기 상부 냉각 플레이트는 하부 방향으로 돌출되어 상기 하부 냉각 플레이트의 평평한 상면에 접촉하도록 형성된 상부 비딩부를 1개 이상 구비하고, 상기 하부 냉각 플레이트는 상부 방향으로 돌출되어 상기 상부 냉각 플레이트의 평평한 하면에 접촉하도록 구성된 하부 비딩부를 1개 이상 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery cartridge comprising: an upper cooling plate and a lower cooling plate which are spaced apart from each other by a predetermined distance to form a cooling passage in an interspace; And a main frame configured to surround the outer cooling part of the upper cooling plate and the lower cooling plate and having an opening formed in at least one side surface in a horizontal direction, the cooling passage being exposed through the opening, The upper cooling plate may include at least one upper beading portion protruding downward to contact a flat upper surface of the lower cooling plate, and the lower cooling plate may protrude upward to contact the flat lower surface of the upper cooling plate And at least one lower beading portion.
바람직하게는, 상기 메인 프레임은 2개의 개구부를 서로 반대되는 측면에 구비하고, 상기 상부 비딩부 및 상기 하부 비딩부는 상기 2개의 개구부 사이의 방향으로 길게 연장되는 형태로 구성된다.Preferably, the main frame has two openings on opposite sides thereof, and the upper bead and the lower bead extend in a direction between the two openings.
또한 바람직하게는, 적어도 1개의 상부 비딩부의 길이 방향은 적어도 1개의 하부 비딩부의 길이 방향과 서로 일렬이 되도록 배치된다.Also preferably, the longitudinal direction of the at least one upper beading portion is aligned with the longitudinal direction of the at least one lower beading portion.
또한 바람직하게는, 상기 메인 프레임의 2개의 개구부 사이에, 1개의 상부 비딩부와 1개의 하부 비딩부가 서로 일렬이 되도록 배치된다.Also preferably, between the two openings of the main frame, one upper beading portion and one lower beading portion are arranged in a line.
또한 바람직하게는, 상기 상부 비딩부 및 상기 하부 비딩부는, 수평 방향을 따라 교호적으로 배치된다.Preferably, the upper bead portion and the lower bead portion are alternately arranged along the horizontal direction.
또한 바람직하게는, 상기 상부 냉각 플레이트 및 상기 하부 냉각 플레이트는 서로 대응되는 형태 및 크기로 형성되고, 상기 하부 비딩부는, 상기 상부 냉각 플레이트의 상하 반전 시, 상기 상부 비딩부가 존재하는 위치에 형성된다.Preferably, the upper cooling plate and the lower cooling plate are formed in a shape and size corresponding to each other, and the lower bead is formed at a position where the upper bead is present when the upper cooling plate is inverted upside down.
또한 바람직하게는, 상기 상부 냉각 플레이트, 상기 하부 냉각 플레이트 및 상기 메인 프레임을 둘 이상 포함한다.Also preferably, the upper cooling plate, the lower cooling plate and the main frame include two or more of them.
또한 바람직하게는, 둘 이상의 메인 프레임은 적어도 일 측면이 서로 수평 방향으로 결합되게 구성된다.Further, preferably, at least two main frames are constructed such that at least one side surface is coupled to each other in the horizontal direction.
또한 바람직하게는, 상기 상부 냉각 플레이트, 상기 하부 냉각 플레이트 및 상기 메인 프레임은, 이차 전지의 길이가 긴 변을 기준으로 둘 이상 배치된다.Preferably, the upper cooling plate, the lower cooling plate, and the main frame are disposed more than two with respect to a longer side of the secondary battery.
또한 바람직하게는, 이차 전지의 양극 리드 및 음극 리드가 위치하는 측에 구비된 상부 냉각 플레이트 및 하부 냉각 플레이트가 다른 상부 냉각 플레이트 및 하부 냉각 플레이트보다 작은 면적을 갖도록 형성된다.Preferably, the upper cooling plate and the lower cooling plate provided on the side where the cathode lead and the cathode lead of the secondary battery are located have a smaller area than the other upper cooling plate and lower cooling plate.
또한 바람직하게는, 둘 이상의 상부 냉각 플레이트와 하부 냉각 플레이트에 의해 형성된 둘 이상의 냉각 유로는, 서로 분리되도록 구성된다.Also preferably, the two or more cooling channels formed by the two or more upper cooling plates and the lower cooling plate are configured to be separated from each other.
또한 바람직하게는, 상기 상부 냉각 플레이트의 상부에 하나의 이차 전지가 수납되고, 상기 하부 냉각 플레이트의 하부에 다른 하나의 이차 전지가 수납되도록 구성된다.Preferably, one secondary battery is accommodated in an upper portion of the upper cooling plate, and another secondary battery is accommodated in a lower portion of the lower cooling plate.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery module for a secondary battery according to the present invention.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack for a secondary battery according to the present invention.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an automobile comprising a cartridge for a secondary battery according to the present invention.
본 발명의 일 측면에 의하면, 카트리지 자체에 냉각 플레이트 및 냉각 유로가 구비되어, 배터리 모듈 구성 시 카트리지만 적층시키면 되고, 이차 전지 사이에 냉각 플레이트를 개재시키거나 냉각 유로를 형성하는 별도의 구조나 공정은 필요하지 않게 된다.According to one aspect of the present invention, a cooling plate and a cooling channel are provided in the cartridge itself, and only the cartridge is stacked when the battery module is constructed. Alternatively, a separate structure or process for forming a cooling channel, Is not required.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 이차 전지용 적층 카트리지를 이용한 배터리 모듈 구성이 보다 용이하게 수행되고, 배터리 모듈 구조가 보다 간단해질 수 있다.Therefore, according to this aspect of the present invention, the configuration of the battery module using the stacked cartridge for a secondary battery can be performed more easily, and the structure of the battery module can be further simplified.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 1개의 이차 전지 적층용 프레임에 2개의 이차 전지가 수납되고, 이러한 2개의 이차 전지 사이에 2개의 냉각 플레이트가 위치한다. 따라서, 1개의 이차 전지마다 1개의 냉각 플레이트가 구비된 형태가 되므로, 이차 전지의 냉각 효율이 향상될 수 있다.Further, according to one aspect of the present invention, two secondary batteries are housed in one secondary battery stacking frame, and two cooling plates are positioned between the two secondary batteries. Therefore, since one cooling plate is provided for each secondary battery, the cooling efficiency of the secondary battery can be improved.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 2개의 냉각 플레이트에 각각 비딩부가 형성되되, 이러한 비딩부가 서로 다른 부분에 위치하여 하나의 비딩부가 깊게 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 비딩부의 변형이 최소화되어 비딩부에 의한 냉각 유로의 지지가 안정적으로 이루어질 수 있다. In particular, according to one aspect of the present invention, a beading portion is formed on each of two cooling plates, and the beading portion is located at a different portion, so that one beading portion can be deeply formed. Therefore, according to this aspect of the present invention, the deformation of the beading portion is minimized, and the support of the cooling channel by the beading portion can be stably performed.
더욱이, 냉각 플레이트를 인서트한 상태로 메인 프레임을 사출 성형하는 인서트 사출 성형 방식에 의해 카트리지가 제조되는 경우, 메인 프레임의 인서트 사출 성형에도 견고한 비딩부에 의해 냉각 플레이트의 수축이 잘 일어나지 않을 수 있다.Furthermore, when the cartridge is manufactured by the insert injection molding method in which the main frame is injection-molded while inserting the cooling plate, the shrinkage of the cooling plate may not be caused by the rigid beading portion in the insert injection molding of the main frame.
그러므로, 본 발명에 의하면, 냉각 유로를 통한 냉각 유체의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있어 배터리 모듈의 냉각 성능이 안정적으로 확보될 수 있다.Therefore, according to the present invention, the flow of the cooling fluid through the cooling channel can be smoothly performed, so that the cooling performance of the battery module can be stably secured.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 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 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 정면도이다.
도 3은, 도 1에서 냉각 플레이트의 구성만을 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 분리 사시도이다.
도 5는, 도 3의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 6은, 도 1의 구성에 대한 상면도이다.
도 7은, 도 1에 도시된 이차 전지용 카트리지의 분리 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 도 1에 도시된 이차 전지용 카트리지의 적층 구성 및 이차 전지의 수납 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
1 is a perspective view schematically showing a configuration of a secondary battery cartridge according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a front view of Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a perspective view showing only the configuration of the cooling plate in Fig. 1. Fig.
Fig. 4 is an exploded perspective view of Fig. 3. Fig.
5 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in Fig.
Fig. 6 is a top view of the configuration of Fig. 1. Fig.
Fig. 7 is a perspective view schematically showing the separation structure of the secondary battery cartridge shown in Fig. 1. Fig.
Fig. 8 is a perspective view schematically showing the stacking configuration of the secondary battery cartridge shown in Fig. 1 and the storage configuration of the secondary battery. Fig.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지는, 다수의 이차 전지를 적층 및 패키징하여 배터리 모듈을 구성할 때 이용되는 것으로, 이차 전지를 홀딩하여 그 유동을 방지하고 이차 전지의 조립을 가이드할 수 있다.The secondary battery cartridge according to the present invention is used when a plurality of secondary batteries are stacked and packaged to constitute a battery module, thereby holding the secondary battery to prevent its flow and guide the assembling of the secondary battery.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다. 다만, 도 1에서는, 설명의 편의를 위해 일부 구성이 절취된 형태로 도시되어 있다.FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)는, 상부 냉각 플레이트(100), 하부 냉각 플레이트(200) 및 메인 프레임(300)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a
상기 상부 냉각 플레이트(100)는, 넓은 플레이트 형태로 구성되며, 넓은 면이 상방과 하방을 향하도록 눕혀진 형태로 배치된다. The
상기 하부 냉각 플레이트(200)는, 상부 냉각 플레이트(100)와 마찬가지로 플레이트 형태로 구성되며, 넓은 면이 상부 냉각 플레이트(100)의 넓은 면과 상호 대면되는 형태로 상부 냉각 플레이트(100)의 하부에 배치될 수 있다. The
이때, 하부 냉각 플레이트(200)는, 상부 냉각 플레이트(100)와 소정 거리 이격된 형태로 배치될 수 있다. 특히, 하부 냉각 플레이트(200)는 상부 냉각 플레이트(100)와 수평 방향으로 평행한 형태가 되도록 배치될 수 있다. 이처럼, 하부 냉각 플레이트(200)와 상부 냉각 플레이트(100)는 서로 소정 거리 이격되게 배치되는 경우, 그 사이의 빈 공간으로는 유체, 특히 냉각을 위한 냉각 유체가 흐를 수 있다. 즉, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)의 이격 구성은 이격된 사이 공간에 냉각 유로를 형성할 수 있다.At this time, the
상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)는 모두, 주변에 냉각 유로가 형성되므로, 상부 및 하부에 위치하는 이차 전지와 열교환을 할 수 있도록 열 전도성이 있는 재질로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)는, 열 전도성이 뛰어나면서도 성형이 용이하고 무게가 가벼운 알루미늄 재질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 냉각 플레이트 재질로 한정되는 것은 아니며, 이러한 냉각 플레이트는 알루미늄 이외에 다른 금속 등 다양한 재질로 구성될 수 있다.Both the
상기 메인 프레임(300)은, 4개의 변을 구비하여 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)의 외주부를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 메인 프레임(300)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부에서 하부 방향으로 바라본 형태가 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 메인 프레임(300)의 비어 있는 중앙 부분에는 상부 방향으로는 상부 냉각 플레이트(100)가 노출되고, 하부 방향으로는 하부 냉각 플레이트(200)가 노출될 수 있다. 이 경우, 메인 프레임(300)은 서로 양단이 연결된 4개의 단위 프레임을 구비한다고 할 수 있으며, 각 단위 프레임은 메인 프레임(300)의 한 변을 이룬다고 할 수 있다.The
상기 메인 프레임(300)은, 플라스틱과 같은 폴리머 재질로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 메인 프레임(300)은, 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)가 개재된 상태에서 사출 성형 방식으로 제조될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 재질 및 제조 방식으로 제한되는 것은 아니다.The
상기 메인 프레임(300)은, 적어도 1개의 측면에 수평 방향으로 개구부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에서 O로 표시된 바와 같이, 메인 프레임(300)은 일부 측면, 다시 말해 일부 단위 프레임에 개구부를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 개구부는 수평 방향으로 형성될 수 있다. 특히, 개구부는, 이차 전지를 수납하기 위한 내부 공간이 형성된 카트리지의 내측과 그 반대편인 외측 사이를 관통하는 방향으로 형성된다고 할 수 있다. The
이 경우, 상기 냉각 플레이트와 하부 냉각 플레이트(200) 사이 공간에 형성되는 냉각 유로는, 이와 같이 메인 프레임(300)의 측면에 형성된 개구부를 통해 외부로 노출될 수 있다. 즉, 카트리지의 외부에 위치하는 냉각 유체, 이를테면 공기는 이러한 개구부를 통해 메인 프레임(300)을 통과하여 냉각 유로로 유입될 수 있다. 또한, 냉각 유로에 위치하는 냉각 유체는 이러한 개구부를 통해 카트리지의 외부로 유출될 수 있다.In this case, the cooling channel formed in the space between the cooling plate and the
한편, 상기 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)는 각각, 비딩부가 1개 이상 형성될 수 있다. 이하에서는, 상부 냉각 플레이트(100)에 형성된 비딩부에 대해서는 상부 비딩부(110), 하부 냉각 플레이트(200)에 형성된 비딩부에 대해서는 하부 비딩부(210)로 지칭하도록 한다. 이처럼 비딩부가 형성된 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)의 구성에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.The
도 3은 도 1에서 냉각 플레이트의 구성만을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 분리 사시도이다. 또한, 도 5는, 도 3의 A-A'선에 대한 단면도이다. FIG. 3 is a perspective view showing only the structure of the cooling plate in FIG. 1, and FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in Fig.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상부 냉각 플레이트(100)는, 평평한 플레이트 형태로 구성되되, 일부분이 하부 방향으로 돌출되는 형태로 형성되어 하부 냉각 플레이트(200)의 상면에 접촉하도록 구성된 상부 비딩부(110)를 구비한다. 3 to 5, the
또한, 하부 냉각 플레이트(200)는, 평평한 플레이트 형태로 구성되되, 일부분이 상부 방향으로 돌출되는 형태로 형성되어 상부 냉각 플레이트(100)의 하면에 접촉하도록 구성된 하부 비딩부(210)를 구비한다.The
특히, 상부 비딩부(110)는 하부 비딩부(210)가 형성되지 않은 하부 냉각 플레이트(200)의 평평한 부분 상면에 접촉되고, 하부 비딩부(210)는 상부 비딩부(110)가 형성되지 않은 상부 냉각 플레이트(100)의 평평한 부분 하면에 접촉된다. 즉, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)는, 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)를 상부에서 하부 방향으로 바라볼 때, 겹치지 않도록 서로 다른 위치에 형성되어, 서로 접촉되지 않도록 구성될 수 있다. 이러한 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)의 상대적인 위치에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.Particularly, the
도 6은, 도 1의 구성에 대한 상면도이다. 다만, 도 6에서는 설명의 편의를 위해, 하부 냉각 플레이트(200)에 구비된 하부 비딩부(210)의 위치에 대해서는 점선으로 나타내도록 한다.Fig. 6 is a top view of the configuration of Fig. 1. Fig. 6, the position of the
도 4 및 도 6을 참조하면, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)에는 1개 이상의 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)가 구비되어 있다. 보다 구체적으로는, 상부 냉각 플레이트(100)에는 총 6개의 상부 비딩부(110)가 구비되어 있고, 하부 냉각 플레이트(200)에는 총 6개의 하부 비딩부(210)가 구비되어 있다. 이때, 상부 비딩부(110)의 위치는, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)를 상하 방향으로 겹쳐 놓은 상태에서 상하 방향으로 바라볼 때, 하부 비딩부(210)의 위치와 겹치지 않게 구성되어 있다. 다시 말해, 본 발명에 있어서, 상부 비딩부(110)의 하면은 하부 비딩부(210)에 접촉되지 않고, 하부 비딩부(210)의 상면은 상부 비딩부(110)에 접촉되지 않도록 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 6, the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200) 모두에 비딩부가 형성되도록 하면서도, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)의 돌출 높이를 최대한 높게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 이러한 구성에서는, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)가 서로 간섭되지 않으므로, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)의 높이를 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200) 사이의 이격 거리만큼 돌출시킬 수 있다. 예를 들어, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200) 사이의 이격 거리가 2mm인 경우, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210) 모두, 각각의 돌출 높이를 2mm에 가깝게 구성할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 비딩부에 의한 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)의 변형을 최소화할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 카트리지를 인서트 사출 성형하는 방식으로 제조하는 경우, 높게 형성된 상부 돌출부 및 하부 돌출부로 인해, 메인 프레임(300)의 성형 중에 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)가 수평 방향으로 열수축됨으로써 변형되는 것이 방지될 수 있다. 그러므로, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200) 사이에 형성된 냉각 유로가 안정적으로 유지될 수 있다.According to this structure of the present invention, it is possible to maximize the protruding height of the
바람직하게는, 상기 메인 프레임(300)은 2개의 개구부를 구비하되, 각각의 개구부가 서로 반대되는 측면에 위치하도록 할 수 있다. 그리고, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)는, 2개의 개구부 사이의 방향으로 길게 연장되는 형태로 형성될 수 있다.Preferably, the
예를 들어, 도 6에서 O로 표시된 바와 같이, 개구부는 메인 프레임(300)의 전면 측(도면의 아래 쪽에 위치)과 후면 측(도면의 위 쪽에 위치)에 각각 구비될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각 유로를 흐르는 냉각 유체의 흐름 방향이 화살표로 표시된 바와 같이 카트리지의 전후 방향으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 메인 프레임(300)의 전면 측에 위치한 개구부는 냉각 유로의 유입구로서 기능하고, 메인 프레임(300)의 후면 측에 위치한 개구부는 냉각 유로의 유출구로서 기능한다고 할 수 있다.For example, as indicated by O in Fig. 6, the openings may be provided on the front side (located on the lower side of the drawing) and the rear side (on the upper side of the drawing) of the
이러한 구성에 있어서, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)는 전단측에서 후단측으로 길게 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)가 냉각 유체의 흐름 방향을 따라 길게 연장되는 형태로 형성되기 때문에, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)로 인해 유체의 흐름이 방해받는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)가 2개의 개구부 사이에서 냉각 유체의 흐름 방향을 가이드할 수 있다. 따라서, 냉각 유로를 통과하는 냉각 유체의 흐름을 보다 원활하게 하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.In this configuration, the
특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(300)의 개구부, 즉 냉각 유로의 개방부는 좌우 방향으로 길게 연장되는 형태로 형성될 때, 냉각 유로의 방향은 그와 수직인 전후 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210) 역시, 메인 프레임(300)의 개구부의 연장 방향과 수직인 전후 방향으로 길게 연장되도록 형성될 수 있다.6, when the opening portion of the
또한 바람직하게는, 적어도 1개의 상부 비딩부(110)의 길이 방향은, 적어도 1개의 하부 비딩부(210)의 길이 방향과 서로 일렬이 되도록 배치될 수 있다. Also, preferably, the longitudinal direction of the at least one
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 상부 비딩부(110)에 대한 길이 방향 중심선을 M이라 할 때, 이러한 길이 방향 중심선은 적어도 다른 하나의 하부 비딩부(210)에 대한 길이 방향 중심선에 일치하도록 구성될 수 있다. 즉, M을 중심선으로 하는 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)는, 적어도 1개씩 존재하도록 구성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 6, when the longitudinal center line for any one of the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 2개의 개구부 사이에서 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)가 적어도 1개씩 위치하도록 함으로써, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200) 모두 비딩부로 인한 변형 방지 효과가 달성되도록 할 수 있다. 또한, 이러한 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)가 냉각 유로 내부에서 서로 일렬이 되게 구성되어, 상부 비딩부(110)나 하부 비딩부(210)에 냉각 유체가 부딪히는 것을 최소화하여 냉각 유체의 흐름을 보다 원활하게 할 수 있다.The
특히, 도 6을 비롯한 여러 도면에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(300)에 형성된 2개의 개구부 사이에서, 1개의 상부 비딩부(110)와 1개의 하부 비딩부(210)가 서로 일렬이 되도록 배치될 수 있다. 즉, 도 6에서 중심선 M을 기준으로, 메인 프레임(300)의 전단 측 개구부에서 메인 프레임(300)의 후단 측 개구부에 이르기까지, 1개의 하부 비딩부(210)와 1개의 상부 비딩부(110)가 순차적으로 위치하도록 구성될 수 있다.6, one
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 2개의 개구부 사이에서 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)에는 각각 1개씩의 비딩부만 형성되면 된다. 따라서, 비딩부의 형성 공정을 줄이면서도, 비딩부에 의한 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)의 변형 방지 효과가 달성되도록 할 수 있다. 그러므로, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)로 인해 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200) 모두 변형이 방지되어, 냉각 유로가 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)가 서로 유사한 변형 방지력을 갖도록 하여, 어느 일방의 냉각 플레이트가 변형되는 것을 방지할 수 있다.According to this embodiment of the present invention, only one beading portion may be formed in each of the
또한 바람직하게는, 상부 비딩부(110) 및 하부 비딩부(210)는, 수평 방향을 따라 교호적으로 배치될 수 있다.Also, the
예를 들어, 도 6에서 카트리지의 좌우 방향인 B1-B1'선 방향을 기준으로 살펴보면, 좌측에서 우측 방향으로, 하부 비딩부(210), 상부 비딩부(110), 하부 비딩부(210) 순으로, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)가 서로 교대로 위치하는 형태로 구성된다. 또한, 도 6에서 B2-B2'선 방향을 기준으로 살펴보더라도, 좌측에서 우측 방향으로, 상부 비딩부(110), 하부 비딩부(210), 상부 비딩부(110) 순으로, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)가 서로 교대로 위치하는 형태로 구성된다. For example, referring to the direction of a line B1-B1 'in the left and right direction of the cartridge in FIG. 6, the
그리고, 도 6에서 카트리지의 전후 방향인 M선을 기준으로 살펴보면, 전단 측에서 후단 측 방향으로, 하부 비딩부(210)와 상부 비딩부(110)가 순서대로 위치한다.6, the
이와 같이, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)가 수평 방향을 따라 교호적으로 배치되는 형태에 의하면, 상부 비딩부(110)와 하부 비딩부(210)를 겹치지 않도록 구성하면서도, 상부 비딩부(110) 사이의 거리 및 하부 비딩부(210) 사이의 거리를 최소화할 수 있다. 또한, 상부 비딩부(110) 사이의 거리와 하부 비딩부(210) 사이의 거리가 유사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상부 비딩부(110) 사이 부분에서 상부 냉각 플레이트(100)의 구조적 견고성이 저하되는 것을 방지하고, 하부 비딩부(210) 사이 부분에서 하부 냉각 플레이트(200)의 구조적 견고성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The
또한 바람직하게는, 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)는 서로 대응되는 형태 및 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)는 서로 동일한 형태 및 동일한 크기로 형성될 수 있다. 이 경우, 하부 비딩부(210)는, 상부 냉각 플레이트(100)의 상하 반전시, 상부 비딩부(110)가 존재하는 위치에 형성되도록 구성될 수 있다. Also, preferably, the
예를 들어, 도 4에서 상부 냉각 플레이트(100)의 전후 방향 중심선인 C-C'선을 기준으로 상부 냉각 플레이트(100)를 180도 회전시킴으로써 상하 반전되도록 할 때, 상부 냉각 플레이트(100)는 하부 냉각 플레이트(200)와 동일한 형태 및 크기를 갖도록 구성될 수 있다. 특히, 이 경우, 상부 비딩부(110)의 위치는 하부 냉각 플레이트(200)에 형성된 하부 비딩부(210)의 위치와 일치되도록 구성될 수 있다.For example, in FIG. 4, when the
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 하나의 냉각 플레이트로서, 상부 냉각 플레이트(100)로 이용하거나 하부 냉각 플레이트(200)로 이용하는 것 모두 가능해진다. 따라서, 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)를 별도로 준비할 필요가 없어, 공정이 간단해질 수 있다.According to this embodiment of the present invention, it is possible to use both as the
한편, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)는, 상부 냉각 플레이트(100), 하부 냉각 플레이트(200) 및 메인 프레임(300)을 각각 2 이상 포함할 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Meanwhile, the
도 7은, 도 1에 도시된 이차 전지용 카트리지(1000)의 분리 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.Fig. 7 is a perspective view schematically showing the separation structure of the
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)는, 복수의 단위 카트리지, 즉 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)를 포함한다. 보다 구체적으로, 도 7의 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)를 결합시키면, 도 1에 도시된 바와 같은 이차 전지용 카트리지(1000)가 구성될 수 있다.Referring to Fig. 7, a
상기 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)는 각각, 별도의 메인 프레임(300), 별도의 상부 냉각 플레이트(100) 및 별도의 하부 냉각 플레이트(200)를 각각 포함한다. 따라서, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)로 구성되는 1개의 이차 전지용 카트리지(1000)는, 2개의 메인 프레임(300), 2개의 상부 냉각 플레이트(100) 및 2개의 하부 냉각 플레이트(200)를 포함한다고 할 수 있다. 특히, 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)는, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 플레이트 형상의 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)의 외주면에 메인 프레임(300)이 존재하는 형태로 형성될 수 있다.The
이러한 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)는, 각각 물리적으로 분리된 구성이되, 상호 결합 가능하게 구성된다. 특히, 제1 카트리지(1100)의 메인 프레임(300)과 제2 카트리지(1200)의 메인 프레임(300)은, 적어도 일 측면이 서로 수평 방향으로 결합되게 구성될 수 있다.The
여기서, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)의 메인 프레임(300)은 각각, 4개의 변을 구비할 수 있다. 즉, 제1 카트리지(1100)의 메인 프레임(300)은 4개의 변으로 구성되고, 제2 카트리지(1200)의 메인 프레임(300) 역시 4개의 변으로 구성될 수 있다. 이때, 제1 카트리지(1100)의 메인 프레임(300) 중 하나의 변을 이루는 단위 프레임과, 제2 카트리지(1200)의 메인 프레임(300) 중 하나의 변을 이루는 단위 프레임은 수평 방향으로 서로 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에서, 제1 카트리지(1100)의 메인 프레임(300) 중 우측 단위 프레임과 제2 카트리지(1200)의 메인 프레임(300) 중 좌측 단위 프레임이 서로 측면이 결합되도록 구성될 수 있다.Here, the
그리고, 이러한 메인 프레임(300) 간 결합에 의해 하나의 이차 전지용 카트리지(1000)가 완성될 수 있다. 즉, 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)는 냉각 플레이트의 양면이 상방 및 하방을 향하도록 눕혀진 상태에서 측면이 서로 맞닿는 형태로 결합될 수 있다.By coupling the
이와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)는, 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)가 결합되는 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)의 결합 상태에서 이차 전지가 전체적으로 수용되고 보호될 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.As described above, the
도 8은, 도 1에 도시된 이차 전지용 카트리지(1000)의 적층 구성 및 이차 전지의 수납 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 8 is a perspective view schematically showing the stacking configuration of the
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)의 경우, 상하 방향으로 적층 가능하게 구성된다. 그리고, 이러한 카트리지의 상하 방향 적층 시, 그 내부에는 빈 공간이 형성되며, 이러한 빈 공간에 파우치형 이차 전지(10)가 수납될 수 있다. Referring to FIG. 8, the
특히, 각각의 이차 전지용 카트리지(1000)는, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)가 결합된 형태로 구성되며, 파우치형 이차 전지(10)는 이러한 제1 카트리지(1100)에 의해 형성되는 공간에 일부분이 위치하고, 제2 카트리지(1200)에 의해 형성되는 공간에 다른 일부분이 위치한다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바를 기준으로 설명하면, 파우치형 이차 전지(10) 중 전극 리드가 위치하는 우측 부분은 제2 카트리지(1200)에 의해 형성되는 내부 공간에 수납되고, 파우치형 이차 전지(10)의 좌측 부분은 제1 카트리지(1100)에 의해 형성되는 내부 공간에 수납된다.Particularly, each
한편, 이차 전지(10)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부에서 하부 방향으로 바라본 형태가 사각 형상인 파우치형 이차 전지일 수 있다. 이 경우, 파우치형 이차 전지(10)는, 대략 4개의 변을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 특히, 파우치형 이차 전지(10)는, 직사각형 형태로 구성될 수 있는데, 이 경우 파우치형 이차 전지(10)는 2개의 긴 변과 2개의 짧은 변을 갖는 형태로 구성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 8, the
이러한 실시예에서, 제1 카트리지(1100) 및 제2 카트리지(1200)는, 파우치형 이차 전지(10)의 장변을 기준으로, 서로 다른 부분에 위치하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)는, 파우치형 이차 전지(10)의 장변을 2개로 분할하여, 각각 서로 다른 부분을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 8을 기준으로, 파우치형 이차 전지(10)의 전단 측과 후단 측에 위치하는 변이 좌측과 우측에 위치하는 변보다 길게 구성될 때, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)는 파우치형 이차 전지(10)의 전단 측과 후단 측에 위치하는 변을 2개로 분할하여, 제1 카트리지(1100)가 파우치형 이차 전지(10)의 좌측 부분을 커버하고, 제2 카트리지(1200)가 파우치형 이차 전지(10)의 우측 부분을 커버하도록 구성될 수 있다.In this embodiment, the
상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)는, 전체적인 크기가 크지 않더라도 어느 일 방향으로 길이가 길어지면 그 형태가 변형될 가능성이 높은데, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 이러한 냉각 플레이트들이 어느 일 방향으로 길어지는 것을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 냉각 플레이트의 변형을 방지하여, 냉각 플레이트에 의한 냉각 효율이 보다 안정적으로 확보되도록 할 수 있다.Even though the overall size of the
한편, 이차 전지(10)는 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)를 케이스에서 돌출된 형태로 구비할 수 있다. 그리고, 이차 전지(10)를 카트리지에 장착한 경우, 이러한 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)는, 외부 장치와의 연결 또는 이차 전지(10) 상호 간의 연결을 위해, 카트리지의 내부에서 외부 방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the
이때, 양극 리드 및 음극 리드는, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200) 중, 어느 하나의 카트리지에만 위치하도록 구성될 수 있다. 특히, 파우치형 이차 전지(10)는 양극 리드와 음극 리드가 파우치의 동일한 변에 위치하는 단방향 이차 전지로 구성될 수 있다. 이때, 이차 전지의 양극 리드와 음극 리드는 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200) 중 어느 하나의 카트리지에만 위치할 수 있다.At this time, the positive electrode lead and the negative electrode lead may be configured to be located only in one of the
이 경우, 양극 리드(11)와 음극 리드(12)가 모두 위치하는 제1 카트리지(1100) 또는 제2 카트리지(1200)는, 다른 카트리지에 비해 크기가 작게 구성될 수 있다. 특히, 양극 리드와 음극 리드가 모두 위치하는 제1 카트리지(1100) 또는 제2 카트리지(1200)는, 다른 단위 카트리지에 비해 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)의 크기가 작게 구성될 수 있다.In this case, the
예를 들어, 파우치형 이차 전지의 양극 리드(11)와 음극 리드(12)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 카트리지(1200)에만 위치하여, 제2 카트리지(1200)의 내부에서 외부 방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제2 카트리지(1200)는 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)의 면적이 제1 카트리지(1100)의 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)의 면적보다 작게 구성될 수 있다.8, the
이차 전지, 특히 파우치형 이차 전지의 경우, 전극 리드가 위치하는 부분에서는 다른 부분에 비해 상대적으로 열이 많이 발생할 수 있다. 이를테면, 도 8의 구성에서, 이차 전지를 제1 카트리지(1100)에 장착되는 부분과 제2 카트리지(1200)에 장착되는 부분으로 나누어 구별할 때, 양극 리드 및 음극 리드가 구비된 제2 카트리지(1200)에 장착되는 부분이, 이러한 전극 리드가 구비되지 않는 제1 카트리지(1100)에 장착되는 부분보다 상대적으로 많은 열이 발생할 수 있다. 이때, 제1 카트리지(1100)의 냉각 유로와 제2 카트리지(1200)의 냉각 유로에 유사한 유량의 냉각 유체가 흐른다고 하면, 제2 카트리지(1200)의 냉각 플레이트 면적이 제1 카트리지(1100)의 냉각 플레이트 면적보다 작으므로, 제2 카트리지(1200)의 냉각 유로가 제1 카트리지(1100)의 냉각 유로보다 단위 면적당 더 많은 유량이 흐른다고 할 수 있다. 따라서, 열이 상대적으로 더 많이 발생하는 제2 카트리지(1200)의 냉각 유로에 보다 높은 유량으로 냉각 유체가 흐르도록 하여, 제2 카트리지(1200)의 단위 면적 당 냉각 성능이, 제1 카트리지(1100)의 단위 면적 당 냉각 성능보다 더 높아지도록 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 하나의 이차 전지에 대한 부분적인 열적 불균형을 해소할 수 있다.In the case of a secondary battery, particularly a pouch type secondary battery, the portion where the electrode lead is located may generate more heat than the other portions. For example, when the secondary battery is divided into a portion to be mounted to the
또한 바람직하게는, 둘 이상의 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200)에 의해 형성된 둘 이상의 냉각 유로는, 서로 분리되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)는 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)로 구성될 수 있으며, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)는 모두, 각각의 상부 냉각 플레이트(100)와 하부 냉각 플레이트(200) 사이에 냉각 유로를 별도로 형성할 수 있다. 이때, 제1 카트리지(1100)에 형성된 냉각 유로와 제2 카트리지(1200)에 형성된 냉각 유로는, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)가 결합된 상태에서도, 서로 연결되지 않고 독립적으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 카트리지(1100)에 형성된 유로와 제2 카트리지(1200)에 형성된 유로로 각각 별도의 냉각 유체가 유출입될 수 있으며, 상호 간 유체의 흐름에 서로 영향을 받지 않아, 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200) 각각에 대하여 독립적인 냉각 제어가 가능해질 수 있다.Also, preferably, two or more cooling channels formed by two or more
특히, 이차 전지는 부분적으로 온도 편차가 발생할 수 있는데, 이와 같이 제1 카트리지(1100)와 제2 카트리지(1200)의 냉각 유로가 독립적으로 형성된 구성에 의하면, 이차 전지의 부분적 온도 편차에 따라 적응적으로 대처하는 것이 용이할 수 있다. 예를 들어, 이차 전지에서 제1 카트리지(1100)에 장착된 부분의 온도가 제2 카트리지(1200)에 장착된 부분의 온도보다 높은 경우, 제2 카트리지(1200)의 냉각 유로보다 제1 카트리지(1100)의 냉각 유로로 상대적으로 많은 유량의 냉각 유체가 흐르도록 할 수 있다.Particularly, in the case where the cooling flow paths of the
또한 바람직하게는, 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 카트리지를 대상으로 정면 또는 측면에서 바라볼 때, 상하 방향 중앙 부분에는 상부 냉각 플레이트(100) 및 하부 냉각 플레이트(200)가 위치하고, 상부 냉각 플레이트(100)의 상부에 하나의 이차 전지가 수납되고, 하부 냉각 플레이트(200)의 하부에 다른 하나의 이차 전지가 수납될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)의 경우, 하나의 이차 전지용 카트리지(1000) 당 2개의 파우치형 이차 전지가 수납되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차 전지마다 별도의 냉각 플레이트가 인접하게 배치되고, 그러한 냉각 플레이트 부근에는 냉각 유로가 위치하므로, 카트리지를 적층하여 배터리 모듈 구성 시, 이차 전지에 대한 냉각 효율이 안정적으로 확보될 수 있다.8, the
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000) 및 이차 전지를 하나 이상 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 도 8에 도시된 바와 같이, 둘 이상의 이차 전지용 카트리지(1000)를 상하 방향으로 적층시키고, 그러한 적층으로 형성된 카트리지의 내부 공간에 하나 이상의 이차 전지를 수납하는 형태로 배터리 모듈을 구성할 수 있다.The battery module according to the present invention includes at least one
또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 이러한 이차 전지와 이차 전지용 카트리지(1000) 이외에, 유입 덕트 및 유출 덕트를 더 포함할 수 있다. 여기서, 유입 덕트는, 카트리지에 형성된 냉각 유로의 개방 부분에 구비되어 냉각 유로로 유체가 유입되도록 하는 공간 및 통로로서 기능할 수 있다. 그리고, 유출 덕트는, 카트리지에 형성된 냉각 유로의 다른 개방 부분에 구비되어, 냉각 유로로 흐르던 유체가 배터리 모듈 외부로 유출되도록 하는 공간 및 통로로서 기능할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지는, 메인 프레임(300)의 2개의 측면에 개구부가 형성될 수 있는데, 유입 덕트 및 유출 덕트는 이러한 개구부가 형성된 측에 각각 구비될 수 있다. 한편, 유입 덕트 및 유출 덕트는, 냉각 유체의 유출입을 원활하게 하기 위해 팬을 구비할 수 있다.In addition, the battery module according to the present invention may further include an inlet duct and an outlet duct, in addition to the cartridge for a secondary battery and the
본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈에는, 상술한 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)가 복수 개 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩은 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)를 포함한다고 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 케이스, 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(Battery Management System), 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.The battery pack according to the present invention may include at least one battery module according to the present invention. The battery module may include a plurality of the
본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)는, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있고, 이러한 배터리 팩에는 본 발명에 따른 이차 전지용 카트리지(1000)가 포함될 수 있다.
The
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.In the present specification, terms indicating upward, downward, leftward, rightward, forward, and backward directions are used, but these terms are for convenience of explanation only and may vary depending on the position of an object or the position of an observer It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited thereto.
10: 이차 전지
100: 상부 냉각 플레이트
110: 상부 비딩부
200: 하부 냉각 플레이트
210: 하부 비딩부
300: 메인 프레임
1000: 이차 전지용 카트리지10: Secondary battery
100: upper cooling plate
110: upper beading portion
200: Lower cooling plate
210: lower beading portion
300: main frame
1000: Cartridge for secondary battery
Claims (15)
상기 상부 냉각 플레이트와 상기 하부 냉각 플레이트의 외주부를 감싸는 형태로 구성되고, 적어도 1개의 측면에 수평 방향으로 형성된 개구부를 구비하여, 상기 개구부를 통해 상기 냉각 유로가 노출되도록 구성된 메인 프레임
을 포함하며,
상기 상부 냉각 플레이트는 하부 방향으로 돌출되어 상기 하부 냉각 플레이트의 평평한 상면에 접촉하도록 형성된 상부 비딩부를 1개 이상 구비하고, 상기 하부 냉각 플레이트는 상부 방향으로 돌출되어 상기 상부 냉각 플레이트의 평평한 하면에 접촉하도록 구성된 하부 비딩부를 1개 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.An upper cooling plate and a lower cooling plate which are spaced apart from each other by a predetermined distance so as to form a cooling passage in the space; And
A main cooling fan arranged to surround the outer periphery of the upper cooling plate and the lower cooling plate and having an opening formed in at least one side surface in a horizontal direction,
/ RTI >
The upper cooling plate may include at least one upper beading portion protruding downward to contact a flat upper surface of the lower cooling plate, and the lower cooling plate may protrude upward to contact the flat lower surface of the upper cooling plate Wherein the upper and lower beading portions are provided with at least one lower beading portion.
상기 메인 프레임은 2개의 개구부를 서로 반대되는 측면에 구비하고,
상기 상부 비딩부 및 상기 하부 비딩부는 상기 2개의 개구부 사이의 방향으로 길게 연장되는 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.The method according to claim 1,
Wherein the main frame has two openings on opposite sides thereof,
Wherein the upper bead portion and the lower bead portion are elongated in a direction between the two openings.
적어도 1개의 상부 비딩부의 길이 방향은 적어도 1개의 하부 비딩부의 길이 방향과 서로 일렬이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.3. The method of claim 2,
Wherein the at least one upper beading portion is arranged so as to be in line with the longitudinal direction of at least one lower beading portion.
상기 메인 프레임의 2개의 개구부 사이에, 1개의 상부 비딩부와 1개의 하부 비딩부가 서로 일렬이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.The method of claim 3,
Wherein one upper beading portion and one lower beading portion are arranged in a line between two openings of the main frame.
상기 상부 비딩부 및 상기 하부 비딩부는, 수평 방향을 따라 교호적으로 배치된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.The method according to claim 1,
Wherein the upper bead portion and the lower bead portion are alternately arranged in the horizontal direction.
상기 상부 냉각 플레이트 및 상기 하부 냉각 플레이트는 서로 대응되는 형태 및 크기로 형성되고,
상기 하부 비딩부는, 상기 상부 냉각 플레이트의 상하 반전 시, 상기 상부 비딩부가 존재하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.The method according to claim 1,
Wherein the upper cooling plate and the lower cooling plate are formed in shapes and sizes corresponding to each other,
Wherein the lower bead is formed at a position where the upper bead is present when the upper cooling plate is vertically inverted.
상기 상부 냉각 플레이트, 상기 하부 냉각 플레이트 및 상기 메인 프레임을 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.The method according to claim 1,
Wherein the upper cooling plate, the lower cooling plate, and the main frame include at least two of the upper cooling plate, the lower cooling plate, and the main frame.
둘 이상의 메인 프레임은 적어도 일 측면이 서로 수평 방향으로 결합되게 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.8. The method of claim 7,
Wherein at least one of the two or more main frames is configured to be coupled to each other in the horizontal direction.
상기 상부 냉각 플레이트, 상기 하부 냉각 플레이트 및 상기 메인 프레임은, 이차 전지의 길이가 긴 변을 기준으로 둘 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.8. The method of claim 7,
Wherein at least two of the upper cooling plate, the lower cooling plate, and the main frame are disposed with respect to a longer side of the rechargeable battery.
이차 전지의 양극 리드 및 음극 리드가 위치하는 측에 구비된 상부 냉각 플레이트 및 하부 냉각 플레이트가 다른 상부 냉각 플레이트 및 하부 냉각 플레이트보다 작은 면적을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.8. The method of claim 7,
Wherein the upper cooling plate and the lower cooling plate provided on a side where the positive electrode lead and the negative electrode lead of the secondary battery are located have a smaller area than the other upper cooling plate and the lower cooling plate.
둘 이상의 상부 냉각 플레이트와 하부 냉각 플레이트에 의해 형성된 둘 이상의 냉각 유로는, 서로 분리된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.8. The method of claim 7,
Wherein at least two cooling channels formed by at least two of the upper cooling plate and the lower cooling plate are separated from each other.
상기 상부 냉각 플레이트의 상부에 하나의 이차 전지가 수납되고, 상기 하부 냉각 플레이트의 하부에 다른 하나의 이차 전지가 수납되도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 카트리지.The method according to claim 1,
Wherein one secondary battery is housed in an upper portion of the upper cooling plate and another secondary battery is housed in a lower portion of the lower cooling plate.
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