KR20090084655A - 전지 모듈 케이스 - Google Patents

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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제]
전지 모듈을 단위로 하여 복수의 전지 셀의 냉각을 균일하게 행할 수 있도록 전지 셀을 수용한다.
[해결 수단]
전지 셀(12)의 적층 방향의 양단의 테두리체(13)에 각각 면판(15)을 구비하고, 전지 셀(12)의 반면의 일단측이 개구하는 일단 노치부(16)를 일방측의 면판(15a)에 마련하고, 전지 셀(12)의 반면의 타단측이 개구하는 타단 노치부(17)를 타방측의 면판(15b)에 마련하고, 일단 노치부(16)의 면판(15a)과 타단 노치부(17)의 면판(15b)이 대향하는 상태로 병설된 때에, 면판(15)의 대향부에서 일단 노치부(16)와 타단 노치부(17) 사이에서 냉각 유체의 유로가 형성되어, 전지 셀(12)의 면판(15)에 대향하는 반면이 냉각된다.
Figure P1020080125637
전지 모듈, 전지 셀, 케이스

Description

전지 모듈 케이스{BATTERY MODULE CASE}
본 발명은, 복수의 전지 셀이 수납되는 전지 모듈 케이스에 관한 것이다.
환경으로 배출되는 배기 가스를 줄이기 위해, 전기 자동차가 주목되고 있다. 전기 자동차는, 모터의 구동에 의해 동력을 얻고 있기 때문에, 전원이 되는 전지 셀을 탑재하고 있다. 전기 자동차에서는, 한정된 스페이스에 많은 전지 셀을 탑재할 필요가 있기 때문에, 복수의 전지 셀을 적층하여 전지 모듈을 형성하고, 다수의 전지 모듈을 플로어 아래 등의 배터리 케이스에 수납하고 있다. 복수의 전지 셀은 전지 모듈 케이스에 적층하여 수용되어 있다.
전지 셀은 소정의 온도 범위로 유지함으로써, 수명을 길게 유지할 수 있음과 함께 높은 전지 효율을 유지할 수 있다. 또한, 전지 성능의 편차를 없애기 위해, 다수의 전지 셀의 온도차를 억제하여 온도를 균일하게 유지하는 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 종래로부터 복수의 전지 셀을 균일하게 냉각할 수 있는 기술이 여러 가지 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 참조).
특허 문헌 1에 개시된 기술은, 전지 모듈의 냉각 유체 통로의 유도부에 가이드를 마련하고, 유체 통로의 전체에 걸쳐서 냉각 유체를 유통시켜서 전지 모듈의 방열을 균일하게 행하도록 한 기술이다. 또한, 특허 문헌 2에 개시된 기술은, 단자를 대향시킨 상태로 전지 모듈을 배치하고, 단자를 대향시킨 냉각 유체 통로로부터 전지 모듈에 냉각 유체를 분류시켜서 복수의 전지 모듈을 균일하게 냉각하도록 한 기술이다.
종래부터 개시되어 있는 기술에서는, 복수의 전지 셀이 적층된 전지 모듈을 단위로 하여 균일한 냉각을 할 수가 있다. 그러나, 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 전지 모듈 케이스에 수용되어 있는 것이 일반적이므로, 종래부터 제안되어 있는 기술로는, 복수의 전지 모듈을 균일하게 냉각할 수는 있지만, 하나의 전지 모듈 내에서는 복수의 전지 셀의 냉각에 편차가 생겨 버린다.
즉, 전지 모듈은 테두리체의 양측에 면판(面板)을 구비한 케이스에 전지 셀이 수용됨으로써 구성되고, 면판 사이에 복수의 전지 셀이 적층되어 있다. 그리고, 복수의 전지 모듈이 전지 케이스 내에 배치되고, 예를 들면, 전기 자동차의 전원으로 되어 있다. 이 경우, 인접하는 전지 모듈은 면판끼리가 대향하는 것으로 되고, 인접하는 전지 모듈의 단부의 전지 셀끼리 사이에는 2장의 면판이 배치되게 된다. 이 때문에, 전지 모듈의 단부의 전지 셀의 사이에는 충분한 냉각 유체의 통로를 형성할 수가 없고, 단부의 전지 셀은 편면 밖에 냉각 유체가 공급되지 않아서, 양면에 냉각 유체가 공급되는 다른 전지 셀에 비하여 냉각이 불충분하게 되어 있다.
따라서 전지 모듈을 단위로 하여 복수의 전지 셀을 균일한 상태로 높은 전지 효율을 유지하는 것이 곤란하여, 하나의 전지 셀의 열화가 전지 모듈로서의 열화에 이어지고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허공개 2000-67934호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허공개 2004-311157호 공보
본 발명은 상기 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 전지 모듈을 단위로 하여 복수의 전지 셀의 냉각을 균일하게 행할 수 있도록 전지 셀을 수용할 수 있는 전지 모듈 케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 청구항 제 1항에 관한 본 발명의 전지 모듈 케이스는, 복수의 전지 셀을 적층한 상태로 보존하는 테두리체와, 상기 테두리체의 대향면에 구비되는 면판(面板)과, 상기 면판의 일방측에 형성되고 상기 전지 셀의 반면(盤面)의 일단측이 개구하는 일단(一端) 노치부와, 상기 면판의 타방측에 형성되고 상기 전지 셀의 반면의 타단측이 개구하는 타단(他端) 노치부로 이루어지고, 상기 일단 노치부의 상기 면판과 상기 타단 노치부의 상기 면판이 대향하는 상태로 병설된 때에, 상기 면판의 대향부에서 상기 일단 노치부와 상기 타단 노치부 사이에서 냉각 유체가 유통하는 통로가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.
청구항 제 1항에 관한 본 발명에서는, 일단 노치부의 면판과 타단 노치부의 면판이 대향하는 상태로 병설된 때에, 면판의 대향부에서 일단 노치부와 타단 노치부 사이에서 냉각 유체가 유통하는 통로가 형성되어, 단부에 배치된 전지 셀의 외측의 반면에 냉각 유체의 통로가 형성된 상태가 되어, 전지 셀의 배치 위치에 관계없이 전지 셀의 양 반면측에 냉각 유체가 유통된다. 또한, 면판의 노치부는 일방측 과 타방측에서 역측(逆側)에 구비되어 있기 때문에, 케이스로서의 강도를 유지할 수 있다.
이 때문에, 전지 모듈을 단위로 하여 복수의 전지 셀의 냉각을 균일하게 행할 수 있도록 전지 셀을 수용할 수 있음과 함께, 면판의 노치부가 테두리체의 대각(對角)에 위치하도록 형성되기 때문에, 동일한 테두리체를 이용하여 냉각 효율이 좋은 전지 모듈을 제공할 수 있다.
그리고, 청구항 제 2항에 관한 본 발명의 전지 모듈 케이스는, 청구항 제 1항에 기재된 전지 모듈 케이스에 있어서, 상기 면판은, 상기 전지 셀이 적층되는 적층 방향의 양단에 위치하는 면인 것을 특징으로 한다.
전지 셀의 적층 방향에 전지 모듈을 병렬하여 배치할 때에, 테두리체끼리가 접하는 개소가 방열(放熱)적으로 불리하다.
청구항 제 2항에 관한 본 발명에서는, 전지 셀이 적층되는 적층 방향의 양단에 위치하는 면에 노치부를 마련함으로써, 불리한 개소의 방열을 촉진할 수 있다.
또한, 청구항 제 3항에 관한 본 발명의 전지 모듈 케이스는, 청구항 제 1항 또는 청구항 제 2항에 있어서, 상기 테두리체는, 복수의 상기 전지 셀의 적층 방향의 측부에 각각 배치되는 직사각형 테두리를 구비하고, 복수의 상기 전지 셀의 적층 방향의 양단에서 상기 직사각형 테두리끼리가 상기 면판으로 접속되고, 상기 면판으로 접속된 상기 직사각형 테두리의 외주부가 세판(細板)으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 제 3항에 관한 본 발명에서는, 세판에 의해 직사각형 테두리가 접속 되어 강도가 유지된 테두리체가 된다.
또한, 청구항 제 4항에 관한 본 발명의 전지 모듈 케이스는, 청구항 제 3항에 기재된 전지 모듈 케이스에 있어서, 상기 일단 노치부 및 상기 타단 노치부에서의 상기 직사각형 테두리끼리가 보강판으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 제 4항에 관한 본 발명에서는, 노치부에 보강판을 마련하여 강도가 유지된 테두리체가 된다.
또한, 청구항 제 5항에 관한 본 발명의 전지 모듈 케이스는, 청구항 제 1항 내지 청구항 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 전지 모듈 케이스에 있어서, 상기 전지 셀은, 전동기에 의해 구동력을 얻는 차량의 동력원이 되고, 상기 전지 셀을 적층한 상태로 상기 면판끼리를 대향시킨 조(組)가 차량에 복수 배치되는 것을 특징으로 한다.
청구항 제 5항에 관한 본 발명에서는, 전지 셀을 적층한 상태로 면판끼리를 대향시킨 조가 차량에 복수 배치되고, 배치 위치에 관계없이 전지 셀의 양면측에 냉각 유체가 유통하는 상태로 다수의 전지 모듈을 차량에 탑재할 수 있다.
본 발명의 전지 모듈 케이스는, 전지 모듈을 단위로 하여 복수의 전지 셀의 냉각을 균일하게 행할 수 있도록 전지 셀을 수용할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시 형태 예에 관한 전지 모듈 케이스에 전지 셀이 수용된 전기 자동차의 외관, 도 2에는 전지 모듈 케이스가 격납되는 배터리 케이스의 분해 사시, 도 3에는 본 발명의 일 실시 형태 예에 관한 전지 모듈 케이스의 외관, 도 4에는 본 발명의 일 실시 형태 예에 관한 전지 모듈 케이스의 단면, 도 5에는 도 4중의 V-V선 화살표로 본 것, 도 6에는 도 4중의 Ⅵ-Ⅵ선 화살표로 본 것을 도시하고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 전기 자동차(1)의 하측의 프레임(도시 생략)에는 배터리 케이스(2)가 부착되고, 배터리 케이스(2)는 플로어 패널(10)에 덮여서 플로어 부재를 구성하고 있다. 플로어 패널(10)에는 시트(3)가 지지되고, 프런트측의 시트(3)의 시트 쿠션(4)의 아래에서의 플로어 패널(10)(배터리 케이스(2))에 다수의 전지 모듈이 격납되어 있다. 전지 모듈에 수용된 전지 셀이 접속됨에 의해 주행 구동 등의 동력원이 되는 고전압 회로가 형성된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 배터리 케이스(2)의 저판(5)에는 칸막이판(6)에 의해 모듈 수납부(7)가 다수 형성되고, 예를 들면, 하나의 모듈 수납부(7)에는 후술하는 전지 모듈 케이스가 2개씩 격납된다. 또한, 하나의 모듈 수납부(7)에 하나의 전지 모듈 케이스가 격납되는 부위도 있다. 상세는 후술하지만, 하나의 전지 모듈 케이스에는 4개의 전지 셀이 수납되어 전지 모듈이 되고, 2개의 전지 모듈에는 8개의 전지 셀이 수납된다. 이 때문에, 예를 들면, 모듈 수납부(7)가 5열 구비되어 있던 경우에는, 40개의 전지 셀이 수납되게 된다.
배터리 케이스(2)의 내부에는 도시하지 않은 도입구로부터 냉각 유체가 도입 되고, 도입된 냉각 유체는 전지 모듈 케이스의 내부를 유통하여 전지 셀이 냉각되고, 전지 셀의 온도 상승이 억제된다. 예를 들면 배터리 케이스(2)의 냉각 방법으로서, 차량의 주행에 의해 흡입되는 공기를 배터리 케이스(2)에 도입하고, 주행에 따라 공급되는 냉각 유체를 전지 모듈 케이스의 내부에 유통시키는 것이나, 냉각 장치를 이용하여 냉각 유체를 강제적으로 유통시키는 것 등이 고려된다.
도 3 내지 도 6에 의거하여 전지 모듈 케이스의 구성을 설명한다. 도 4에 도시한 단면의 상황은, 하나의 모듈 수납부(7)(도 2 참조)에 격납된 2개의 전지 모듈의 상황이다.
도면에 도시하는 바와 같이, 전지 모듈 케이스(11)는, 복수(도시 예에서는 4개)의 전지 셀(12)이 소정의 간극을 통하여 적층된 테두리체(13)가 구비되고, 테두리체(13)는, 4개의 전지 셀(12)의 적층 방향의 측부에 각각 배치되는 직사각형 테두리(14)를 구비하고 있다. 전지 셀(12)의 적층 방향의 양단의 직사각형 테두리(14)는 면판(15)으로 접속되고, 면판(15)은 전지 셀의 반면(盤面)의 일부를 덮는 상태로 되어 있다.
즉, 일방측(도 4중 좌측)의 면판(15a)의 면에는 전지 셀(12)의 반면의 일단측(상단 측)이 개구하는 일단 노치부(16)가 형성된 상태가 되고, 타방측(도 4중 우측)의 면판(15b)의 면에는 전지 셀(12)의 반면의 타단측(하단측)이 개구하는 타단 노치부(17)가 형성된 상태로 되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 일단 노치부(16)의 면판(15a)과 타단 노치부(17)의 면판(15b)이 대향하는 상태로 병설된 때에, 면판(15)의 대향부에서 일단 노치부(16)와 타단 노치부(17) 사이에서 냉각 유체가 유통하는 통로가 형성된다. 그리고, 직사각형 테두리(14)의 상측 및 하측의 외주부의 적절한 개소는 세판(18)으로 접속되어 있다. 또한 일단 노치부(16) 및 타단 노치부(17)의 직사각형 테두리(14) 사이는 보강판(19)으로 접속되어 있다.
상술한 구성의 전지 모듈 케이스(11)에는 4개의 전지 셀(12)이 적층 상태로 수용되어 전지 모듈로 되어 있다. 그리고, 도 2에 도시한 하나의 모듈 수납부(7)에는 2개의 전지 모듈 케이스(11)가 격납되고, 2개의 전지 모듈 케이스(11)는 일방측의 전지 모듈 케이스(11)(도 4중 좌측)의 면판(15b)과 타방측의 전지 모듈 케이스(11)(도 4중 우측)의 면판(15a)이 대향하는 상태에서 배치되어 있다.
즉, 일방측의 전지 모듈 케이스(11)(도 4중 좌측)의 면판(15b)의 위치가 타방측의 전지 모듈 케이스(11)(도 4중 우측)의 일단 노치부(16)에 대응하고, 타방측의 전지 모듈 케이스(11)(도 4중 우측)의 면판(15a)이 일방측의 전지 모듈 케이스(11)(도 4중 좌측) 의 타단 노치부(17)에 대응하고 있다.
이 때문에, 2개의 전지 모듈 케이스(11)의 대향하는 면에서는, 타단 노치부(17)로부터 일단 노치부(16)에 연통하는 냉각 유로가 형성되고, 전지 모듈 케이스(11)의 단부에 배치되는 전지 셀(12)의 외측의 면(면판(15)에 대향하는 면)에도 냉각 유체가 보내진다.
예를 들면, 도 4중의 하측의 우(右)로부터 좌방향으로 냉각 유체가 도입되면, 전지 셀(12) 사이의 간극으로부터 상측으로 유통되고, 상측의 좌방향으로 흘러 간다. 전지 모듈 케이스(11)의 중앙에 배치되는 전지 셀(12)의 반면에는 간극의 유 로로부터 냉각 유체가 흘러서(도면중 화살표(A)), 전지 셀(12)이 양면부터 냉각되어 발열이 억제된다.
전지 모듈 케이스(11)가 대향하는 부위의 단부에 배치되는 각각의 전지 셀(12)은, 한쪽의 반면에는 간극의 유로로부터 냉각 유체가 흐른다(도면중 화살표(A)). 각각의 전지 셀(12)의 면판(15)에 대향하는 반면에는, 타단 노치부(17)로부터 일단 노치부(16)에 냉각 유체가 흘러서(도면중 화살표(B)), 각각의 전지 셀(12)의 면판(15)에 대향하는 반면에 냉각 유체가 흐른다.
이 때문에, 일단 노치부(16)의 면판(15a)과 타단 노치부(17)의 면판(15b)이 대향하는 상태로 병설된 때에, 면판(15)의 대향부에서 일단 노치부(16)와 타단 노치부(17) 사이에서 냉각 유체의 통로가 형성되어 냉각 유체가 흐른다.
따라서 전지 모듈 케이스(11)의 중앙에 배치되는 전지 셀(12)의 양 반면, 및, 전지 모듈 케이스(11)의 대향하는 부위의 단부에 배치되는 각각의 전지 셀(12)의 양 반면에 대해 냉각 유체가 유통되고, 전지 셀(12)의 배치 위치에 관계없이 전지 셀(12)의 양면측에 냉각 유체가 유통하여 균일한 냉각이 가능해진다. 이 때문에, 상술한 전지 모듈 케이스(11)는, 4개의 전지 셀(12)의 냉각을 균일하게 행할 수 있도록, 즉, 전지 모듈을 단위로 하여 전지 셀(12)의 냉각을 균일하게 행할 수 있도록, 전지 셀(12)을 수용할 수 있다.
또한, 면판(15)의 노치부는 일방측과 타방측에서 역(逆)측에 구비되어 있기 때문에, 케이스로서의 강도를 유지할 수 있다. 또한, 세판(18) 및 보강판(19)에 의해 직사각형 테두리(14)가 접속되어 있기 때문에, 냉각 유로를 확보하여도 강도가 충분히 유지된 테두리체(13)로 할 수 있다.
또한, 전지 셀(12)의 적층 방향의 양단에 면판(15)을 마련하고, 양단의 면판(15)에 일단 노치부(16) 및 타단 노치부(17)를 형성한 예를 나타내고 있지만, 노치부는 인접하는 전지 모듈 케이스(11)의 면에 구비하는 것도 가능하다. 즉, 면판(15)을 마련하는 테두리체(13)의 면(부위)은 임의이고, 인접하는 전지 모듈 케이스(11)에 대향하는 부위에 면판(15)을 구비하는 것도 가능하다. 이로써, 전지 셀(12)의 적층 방향에 한하지 않고, 인접하는 전지 모듈 케이스(11)에 대향하는 방향의 냉각 유체의 유통을 확보하고, 인접하는 전지 모듈 케이스(11) 사이에서의 전지 셀(12)의 냉각을 균일하게 행할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태예에서는, 전지 모듈 케이스(11)에 4개의 전지 셀(12)을 수용하는 예를 들어 설명하였지만, 수용되는 전지 셀(12)은, 2개, 3개, 5개 이상의 복수개를 수용하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태예는, 전기 자동차에 전지 셀(12)을 탑재하는 예를 들어 설명하였지만, 하이브리드차나 연료전지차의 전지 셀의 탑재에 적용하는 것도 가능하다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은, 복수의 전지 셀이 수납되는 전지 모듈 케이스의 산업 분야에서 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태예에 관한 전지 모듈 케이스에 전지 셀이 수용된 전기 자동차의 외관도.
도 2는 전지 모듈 케이스가 격납되는 배터리 케이스의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태예에 관한 전지 모듈 케이스의 외관도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태예에 관한 전지 모듈 케이스의 단면도.
도 5는 도 4중의 V-V선 화살표로 본 도면.
도 6은 도 4중의 Ⅵ-Ⅵ선 화살표로 본 도면.
(부호 설명)
1 : 전기 자동차 2 : 배터리 케이스
3 : 시트 4 : 시트 쿠션
5 : 저판 6 : 칸막이판
7 : 모듈 수용부 10 : 플로어 패널
11 : 전지 모듈 케이스 12 : 전지 셀
13 : 테두리체 14 : 직사각형 테두리
15 : 면판 16 : 일단 노치부
17 : 타단 노치부 18 : 세판
19 : 보강판

Claims (5)

  1. 복수의 전지 셀을 적층한 상태로 보존하는 테두리체와,
    상기 테두리체의 대향면에 구비되는 면판과,
    상기 면판의 일방측에 형성되고 상기 전지 셀의 반면(盤面)의 일단(一端)측이 개구하는 일단 노치부와,
    상기 면판의 타방측에 형성되고 상기 전지 셀의 반면의 타단측이 개구하는 타단 노치부로 이루어지고,
    상기 일단 노치부의 상기 면판과 상기 타단 노치부의 상기 면판이 대향하는 상태로 병설된 때에, 상기 면판의 대향부에서 상기 일단 노치부와 상기 타단 노치부 사이에서 냉각 유체가 유통하는 통로가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 전지 모듈 케이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 면판은,
    상기 전지 셀이 적층되는 적층 방향의 양단에 위치하는 면인 것을 특징으로 하는 전지 모듈 케이스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 테두리체는,
    복수의 상기 전지 셀의 적층 방향의 측부에 각각 배치되는 직사각형 테두리를 구비하고,
    복수의 상기 전지 셀의 적층 방향의 양단에서 상기 직사각형 테두리끼리가 상기 면판으로 접속되고,
    상기 면판으로 접속된 상기 직사각형 테두리의 외주부가 세판(細板)으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 케이스.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 일단 노치부 및 상기 타단 노치부에서의 상기 직사각형 테두리끼리가 보강판으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 케이스.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지 셀은, 전동기에 의해 구동력을 얻는 차량의 동력원이 되고,
    상기 전지 셀을 적층한 상태로 상기 면판 끼리를 대향시킨 조(組)가 차량에 복수 배치되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 케이스.
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