WO2013081325A1

WO2013081325A1 - 배터리모듈

Info

Publication number: WO2013081325A1
Application number: PCT/KR2012/009776
Authority: WO
Inventors: 이원준; 이지석
Original assignee: SK Innovation Co Ltd
Current assignee: SK Innovation Co Ltd
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: CN104011931B; CN104011931A; US10177422B2; KR101866345B1; US20140363710A1; KR20130061895A

Abstract

본 발명의 배터리모듈은 일정 간격 이격되어 병렬 배치된 복수개의 분리벽에 의해 구획되어 복수개의 공간부가 형성된 케이스; 상기 케이스의 공간부에 각각 적어도 한 개 이상 구비되는 배터리셀; 일측면이 개구되며, 개구된 일측면이 상기 케이스에 결합되고, 상기 케이스에 결합되면 내부에 유로가 형성되며, 유로가 시작되는 지점과 연통되는 주입구, 유로가 끝나는 지점과 연통되는 배출구가 형성된 적어도 하나 이상의 냉각부재; 상기 냉각부재의 주입구와 연통되는 주입파이프; 상기 냉각부재의 배출구와 연통되는 배출파이프; 및 상기 냉각부재의 타측면에 나란히 부착되는 다수개의 냉각핀;을 포함한다.

Description

배터리모듈

본 발명은 배터리모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리모듈 내부의 가열, 냉각 또는 온도조정 할 수 있도록 냉각부재가 장착된 배터리모듈에 관한 것이다.

통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이브리드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.

상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.

한편, 많은 양의 전력을 필요로 하는 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 상기 2차 전지셀을 수십 개 직렬 또는 병렬로 연결하여 배터리모듈을 구성하게 된다.

상기 복수개의 배터리모듈은 충전 또는 방전을 할 때 셀에서 열이 발생되며, 셀의 온도에 따라 배터리셀의 충전 또는 방전의 성능은 다르게 나타난다.

이에 따라, 배터리의 내부온도를 적정한 온도로 유지하는 것은 중요하다.

종래 기술 한국공개특허 2007-0014631의 이차 전지 모듈은 단위전지에서 발생된 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있도록, 적층 배열된 다수 개의 단위전지, 및 상기 단위전지 사이에 설치되며, 내부에 냉각 유로가 형성되며 양면에 돌기가 형성된 복수개의 격벽을 포함하여 형성된다.

이에 따라, 종래 기술은 복수개의 격벽 내부로 열전달매체가 순환하면서 전지를 냉각하는 방식이다.

그러나 종래 기술은 다수개의 격벽의 내부에 유로가 형성되어 그 구조가 복잡하여 열전달매체의 순환이 원활하지 않은 문제점이 있다.

또한, 종래 기술의 이차 전지 모듈은 복잡한 구조 때문에 제작이 어려운 문제점이 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

한국공개특허 2007-0014631(2007.02.01)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열전달 매체의 순환 구조가 간편하면서도 냉각의 효율이 뛰어난 배터리모듈을 제공하려는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 배터리모듈은 일정 간격 이격되어 병렬 배치된 복수개의 분리벽에 의해 구획되어 복수개의 공간부가 형성된 케이스; 상기 케이스의 공간부에 각각 적어도 한 개 이상 구비되는 배터리셀; 일측면이 개구되며, 개구된 일측면이 상기 케이스에 결합되고, 상기 케이스에 결합되면 내부에 유로가 형성되며, 유로가 시작되는 지점과 연통되는 주입구, 유로가 끝나는 지점과 연통되는 배출구가 형성된 적어도 하나 이상의 냉각부재; 상기 냉각부재의 주입구와 연통되는 주입파이프; 상기 냉각부재의 배출구와 연통되는 배출파이프; 및 상기 냉각부재의 타측면에 나란히 부착되는 다수개의 냉각핀;을 포함한다.

또한, 상기 냉각부재는 상기 복수개의 분리벽이 배치된 방향으로 길게 형성되어 상기 케이스의 일단 또는 타단에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부재는 내부가 격벽에 의해 구획되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부재는 상기 주입구 및 배출구가 각각 동일면상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부재는 내부가 복수개의 지그재그로 돌출된 격벽에 의해 복수개의 공간으로 구획되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부재는 상기 주입구 및 배출구가 각각 일단 및 타단에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 냉각핀은 판형태로 형성되어 상기 냉각부재의 타측면에 일단이 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 냉각핀은 상기 냉각부재의 타측면에 결합되는 일단으로부터 타단으로부터의 폭이 각각 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 배터리모듈은 냉각부재가 간편하게 구성됨으로서, 제작이 간편한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 배터리모듈은 단순한 유로의 냉각부재가 구성됨으로서, 열전달매체의 순환에 의해 배터리모듈을 빠르고 원활하게 냉각할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 배터리모듈은 냉각부재에 냉각핀이 부착됨으로서, 냉각부재의 내부로 순환하는 열전달매체로부터 열을 전달받아서 대기로 방출하여 냉각효과가 더욱 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 배터리모듈은 냉각부재에 파이프가 결합됨으로서, 열전달매체가 생성되는 장치에 간편하게 삽입하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 배터리모듈은 적어도 하나 이상의 격벽에 의해 냉각부재의 내부에 유로가 구성됨으로서, 유로를 다양하게 구성할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케이스의 사시도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈의 분해사시도

도 4는 본 발명에 따른 냉각핀의 또다른 실시예

도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 냉각부재의 다양한 실시예

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케이스의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈(1000)은 크게 케이스(100), 배터리셀(200), 냉각부재(300), 주입파이프(400), 배출파이프(500), 냉각핀(600)을 포함하여 형성된다.

케이스(100)는 본 발명의 배터리 모듈(1000)의 기본 몸체로서, 내부에 배터리셀(200)이 구비된다.

또한, 케이스(100)는 판형태로 형성되어 일정 간격 이격되어 병렬 배치된 복수개의 분리벽(110)에 의해 내부공간이 구획되어 복수개의 공간부(120)가 형성된다.

도면에서 케이스(100)는 일정 간격 이격되어 병렬 배치된 복수개의 분리벽(110)에 의해 구획되어 복수개의 공간부(120)가 형성된 예를 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 더욱 다양하게 실시될 수 있다.

배터리셀(200)은 케이스(100)의 복수개의 공간부(120)에 적어도 한 개 이상 구비된다.

이 때, 케이스(100)는 바닥면이 내측으로 만곡된 만곡부(도시되지 않음)가 형성되어 케이스(100)의 복수개의 공간부(120)의 내부에 구비되는 배터리셀(200)의 바닥면을 거치할 수 있다.

냉각부재(300)는 열전달매체의 순환을 이용해 배터리셀(200)을 냉각하는 부재로서, 일측면이 개구된 직육면체 형태로서, 개구된 일측면이 케이스(100)의 일측면에 결합된다.

또한, 냉각부재(300)는 케이스(100)와 결합되면서, 냉각부재(300)의 개구된 일측면을 케이스(100)가 덮으면, 내부에 유로가 형성된다.

또한, 냉각부재(300)의 내부에 형성된 유로에 열전달매체가 주입되고 배출될 수 있도록, 일정영역이 천공되어 유로가 시작되는 지점과 연통되는 주입구(310) 및 일정영역이 천공되어 유로가 끝나는 지점과 연통되는 배출구(320)가 형성된다.

또한, 냉각부재(300)는 복수개의 분리벽(110)이 배치된 방향으로 길게 형성되어 케이스(100)의 일단 또는 타단에 결합되는 것이 냉각효율을 극대화하기 위해 바람직하다.

이에 따라, 본 발명의 배터리모듈(1000)은 냉각부재(300)가 간편하게 구성됨으로서, 제작이 간편한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 배터리모듈(1000)은 단순한 유로의 냉각부재(300)가 구성됨으로서, 열전달매체의 순환이 빠르고 원활한 장점이 있다.

주입파이프(400)는 일단이 냉각부재(300)의 주입구(310)와 연통되며 냉각부재(300)의 외측에 결합된다.

배출파이프(500)는 일단이 냉각부재(300)의 배출구(320)와 연통되며 냉각부재(300)의 외측에 결합된다.

이에 따라, 본 발명의 배터리모듈(1000)은 냉각부재(300)에 파이프가 결합됨으로서, 열전달매체가 생성되는 장치에 간편하게 삽입하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

냉각핀(600)은 냉각부재(300)의 내부에서 흐르는 열전달매체에서 열을 전달받아서 대기중으로 방출하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈(1000)의 냉각 효과를 더욱 향상하는 부분으로서, 판형태로 다수개가 형성되어 각각의 일단이 냉각부재의 타측면에 나란히 부착된다.

이에 따라, 본 발명의 배터리모듈(1000)은 냉각부재(300)에 냉각핀(600)이 부착됨으로서, 냉각부재(300)의 내부로 순환하는 열전달매체로부터 열을 전달받아서 대기로 방출하여 냉각효과가 더욱 향상되는 장점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각핀의 또다른 실시예이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각핀(600)의 또다른 실시예로서, 냉각핀(600)은 냉각부재(300)의 타측면에 결합되는 일단으로부터 타단으로부터의 폭이 지그재그 형태인 판형태로 형성된다.

도 4에서 냉각핀(600)이 냉각부재(300)의 타측면에 결합되는 일단으로부터 타단으로부터의 폭이 지그재그 형태인 예를 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 더욱 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 냉각부재(300)는 내부에서 돌출 형성되는 격벽(330)에 의해, 유로가 형성되며, 주입구(310)와 배출구(320)가 형성될 위치가 결정되는데, 이에 대해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각부재의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉각부재(300)의 내부에 유로가 형성되는 일실시예로, 냉각부재(300)는 냉각부재(300)의 일단으로부터 일정 간격을 두고 내부의 중앙부에서 돌출 형성되는 격벽(330)에 의해, 내부가 구획되어 제1영역부(301) 및 제2영역부(302)로 나누어지며 유로가 형성된다.

이 때, 냉각부재(300)의 주입구(310)는 격벽(330)에 의해 구획된 제1영역부(301)의 외측에 형성되며, 냉각부재(300)의 배출구(320)는 격벽(330)에 의해 구획된 제2영역부의 외측(302)에 형성되되, 각각 냉각부재(300)의 동일면상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉각부재의 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 냉각부재(300)에 유로가 형성되는 또다른 일실시예로, 냉각부재(300)는 내부가 복수개의 지그재그 형태로 돌출된 격벽(330)에 의해 지그재그 형태의 유로가 형성된다.

이 때, 냉각부재(300)는 일단에 주입구(310)가 형성되고, 타단에 배출구(320)가 형성된다.

이에 따라, 본 발명의 배터리모듈(1000)은 적어도 하나 이상의 격벽(330)에 의해 냉각부재(300)의 내부에 유로가 구성됨으로서, 유로를 다양하게 구성할 수 있는 장점이 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

[부호의 설명]

1000 : 본 발명의 배터리 모듈

100 : 케이스 110 : 분리벽

120 : 공간부 200 : 배터리셀

300 : 냉각부재 301 : 제1영역부

302 : 제2영역부 310 : 주입구

320 : 배출구 330 : 격벽

400 : 주입파이프 500 : 배출파이프

600 : 냉각핀

Claims

일정 간격 이격되어 병렬 배치된 복수개의 분리벽에 의해 구획되어 복수개의 공간부가 형성된 케이스;

상기 케이스의 공간부에 각각 적어도 한 개 이상 구비되는 배터리셀;

일측면이 개구되며, 개구된 일측면이 상기 케이스에 결합되고, 상기 케이스에 결합되면 내부에 유로가 형성되며, 유로가 시작되는 지점과 연통되는 주입구, 유로가 끝나는 지점과 연통되는 배출구가 형성된 적어도 하나 이상의 냉각부재;

상기 냉각부재의 주입구와 연통되는 주입파이프;

상기 냉각부재의 배출구와 연통되는 배출파이프; 및

상기 냉각부재의 타측면에 나란히 부착되는 다수개의 냉각핀;을 포함하는 배터리모듈.
제 1항에 있어서, 상기 냉각부재는

상기 복수개의 분리벽이 배치된 방향으로 길게 형성되어 상기 케이스의 일단 또는 타단에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
제 1항에 있어서, 상기 냉각부재는

내부가 격벽에 의해 구획되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
제 3항에 있어서, 상기 냉각부재는

상기 주입구 및 배출구가 각각 동일면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
제 1항에 있어서, 상기 냉각부재는

내부가 복수개의 지그재그로 돌출된 격벽에 의해 복수개의 공간으로 구획되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
제 5항에 있어서, 상기 냉각부재는

상기 주입구 및 배출구가 각각 일단 및 타단에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.
제 1항에 있어서, 상기 다수개의 냉각핀은

판형태로 형성되어 각각의 일단이 상기 냉각부재의 타측면에 결합되는 것을 특징으로 하는 것을 배터리모듈.
제 7항에 있어서, 상기 다수개의 냉각핀은

상기 냉각부재의 타측면에 결합되는 일단으로부터 타단까지의 폭이 각각 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈.