KR20130073106A - 냉각파이프가 장착된 배터리모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각파이프가 장착된 배터리모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극탭 및 음극탭이 노출되며 나란히 적층되는 복수개의 단위배터리셀; 상기 단위배터리셀의 일단 및 타단에 장착되고 내부에 유로가 형성되며 유로가 시작되는 지점과 연통되는 유입구 및 유로가 끝나는 지점과 연통되는 유출구가 형성된 냉각파이프; 일측면이 상기 냉각파이프의 유출구와 연통되면서 상기 냉각파이프에 결합되는 제1캡; 및 일측면이 상기 냉각파이프의 유입구와 연통되면서 상기 냉각파이프에 결합되는 제2캡;을 포함하여 헝성되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각파이프가 장착된 배터리모듈 {The battery module equipped with a cooling pipes}
본 발명은 배터리모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열, 냉각 또는 온도조정을 할 수 있는 냉각파이프가 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.
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.
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 2011-0024954 냉각용 유로를 갖는 이차 전지 모듈은 마주하여 평행하게 배치된 것으로 내부에 열전달 매체가 흐를 수 있도록 밀폐된 다수의 냉각용 유로; 상기 다수의 냉각용 유로 사이에 배치된 다수의 단위전지; 상기 냉각용 유로에 열전달 매체를 공급하는 공급 유로; 상기 냉각용 유로로부터 열전달 매체를 배출시키는 배출 유로; 및 상기 냉각용 유로 내부에 배치되어 상기 냉각용 유로 내부의 간격을 유지시키는 스페이서;를 포함하여 형성된다.
이에 따라, 냉각용 유로로 열전달매체가 순환하면서 다수의 단위전지를 냉각하는 방식이다.
그러나, 종래 기술은 공급 유로에서 공급되는 열전달매체의 유량 및 배출 유로에서 배출되는 열전달매체의 유량이 각각 불균일하여 열전달매체가 순환하면서 냉각하는 다수의 단위전지들 간에 냉각 성능이 불균일한 문제점이 있다.
한국공개특허 2011-0024954(2011.03.09)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열전달매체의 순환 구조가 단순하고 다수의 단위전지들 간에 냉각 성능이 균일한 냉각파이프가 장착된 배터리모듈을 제공하려는 것이다.
본 발명의 배터리모듈은 양극탭 및 음극탭이 노출되며 나란히 적층되는 복수개의 단위배터리셀; 상기 단위배터리셀의 일단 및 타단에 장착되고 내부에 유로가 형성되며 유로가 시작되는 지점과 연통되는 유입구 및 유로가 끝나는 지점과 연통되는 유출구가 형성된 냉각파이프; 일측면이 상기 냉각파이프의 유출구와 연통되면서 상기 냉각파이프에 결합되는 제1캡; 및 일측면이 상기 냉각파이프의 유입구와 연통되면서 상기 냉각파이프에 결합되는 제2캡;을 포함한다.
또한, 상기 냉각파이프는 내부가 격벽에 의해 구획되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각파이프는 상기 유입구 및 유출구가 동일면상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1캡 및 제2캡은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1캡은 상기 유출구과 연통되면서 상기 제1캡의 타측면으로부터 돌출되는 연장부, 상기 연장부의 일정영역으로부터 돌출된 돌출부, 및 상기 돌출부의 일정영역으로부터 상기 제2캡의 반대측으로 만곡된 만곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2캡은 상기 제2캡의 타측면 일정영역으로부터 돌출된 융기부, 및 상기 융기부로부터 상기 제1캡의 반대측으로 돌출된 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안내부는 상기 제1캡의 반대방향으로 갈수록 돌출되는 면적이 좁아지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 냉각파이프가 장착된 배터리모듈은 복수개의 단위배터리셀 각각의 일단 또는 타단에 유로의 길이가 줄어드는 냉각파이프를 장착함으로써, 냉각파이프의 내부에서 흐르는 열전달매체의 순환이 원활하여 냉각 성능이 뛰어난 장점이 있다.
또한, 본 발명의 냉각파이프가 장착된 배터리모듈은 냉각파이프의 유입구 및 유출구를 동일면상에 구성함으로써, 냉각파이프에 주입 및 배출되는 열전달매체의 유량이 균일한 장점이 있다..
또한, 본 발명의 냉각파이프가 장착된 배터리모듈은 제1캡 및 제2캡을 구성함으로써, 냉각파이프에 주입 및 배출되는 열전달매체의 유량이 균일하여 복수개의 배터리셀들 간에 냉각 성능이 균일한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단위배터리셀의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈의 분해사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈에 장착되는 냉각파이프, 제1캡,
제2캡의 단면도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단위배터리셀의 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 나란히 적층되는 복수개의 단위배터리셀(100), 냉각파이프(200), 제1캡(300), 제2캡(400)을 포함하여 형성된다.
단위배터리셀(100)은 전지부, 케이스, 양극탭(110) 및 음극탭(120)을 포함하여 구성된다.
전지부는 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 배치되어서 일방향으로 와인딩되거나, 다수 개의 양극판, 세퍼레이터, 음각판이 적층되어 형성된다.
전지부의 각 극판은 양극탭(110) 및 음극탭(120)과 전기적으로 연결되며 케이스는 중간층이 금속 호일이고, 금속 호일의 양면에 부착되는 내외피층이 절연성 필름로 이루어지는 파우치형 케이스이다.
케이스는 내부에 전지부 공간이 형성되고 양극탭(110) 및 음극탭(120)이 외부로 노출되도록 둘레를 접합한다.
이 때, 케이스의 접합되는 둘레는 열융착에 의해 밀폐하여 전지부가 외부로 노출되지 않도록 구성한다.
양극탭(110) 및 음극탭(120)은 케이스의 외부로 노출된다.
냉각파이프(200)는 단위배터리셀(100)의 일단 및 타단에 장착되고 내부에 열전달매체가 흐를 수 있도록 유로, 유입구(210) 및 유출구(220)를 포함하는 판형태로 형성되어 단위배터리셀(100)을 냉각한다.
유입구(210)는 열전달매체가 유입되는 입구로서, 냉각파이프(200)의 유로가 시작되는 지점과 연통된다.
유출구(220)는 열전달매체가 유출되는 출구로서, 냉각파이프(200)의 유로가 끝나는 지점과 연통된다.
또한, 냉각파이프(200)는 내부공간이 격벽(230)에 의해 구획되어 유로가 형성된다.
또한, 냉각파이프(200)는 일측면의 일정영역이 돌출되어 단위배터리셀(100)의 일단 또는 타단에 장착되는 장착부(240)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 유입구(210) 및 유출구(220)는 냉각파이프(200)의 동일면상에 형성된다.
이 때, 동일면은 냉각파이프(200)의 일단 또는 타단을 말한다.
한편, 유입구(210) 및 유출구(220)가 냉각파이프(200)의 동일면상에 형성되면 냉각파이프(200)로 유입되는 열전달매체의 유압과 냉각파이프(200)로부터 배출되는 열전달매체의 유압은 서로 동일하게 형성된다.
이에 대해 상세히 설명하자면, 열전달매체는 냉각파이프(200)의 유입구(210), 유로, 유출구(220)로 순환되는데, 냉각파이프(200)의 유입구(210) 및 유출구(220)가 동일면상에 형성됨에 따라, 동일면상에서 유입되고 유출되는 구조로 순환된다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각파이프(200)는 유입구(210) 및 유출구(220)를 동일면상에 형성함으로써, 열전달매체가 유입구(210), 유로, 유출구(220)를 거쳐서 난류에 의해 승하강하는 정압력 및 동압력을 동일하게 설계하였다.
이에 따라, 냉각파이프(200)의 유입구(210) 근처에서 흐르는 열전달매체의 유량과 냉각파이프(200)의 유출구(220) 근처에서 흐르는 열전달매체의 유량이 균일하게 형성되는 장점이 있다.
제1캡(300)은 양측면의 일정영역이 개구된 판형태로 형성되고 개구된 부분이 냉각파이프(200)의 유출구(220)와 연통되면서 일측면이 냉각파이프(200)에 결합된다.
제2캡(400)은 양측면의 일정영역이 개구된 판형태로 형성되고 개구된 부분이 냉각파이프(200)의 유입구(210)와 연통되면서 일측면이 냉각파이프(200)에 결합된다.
또한, 제1캡(300) 및 제2캡(400)은 일체형으로 형성된다.
또한, 제1캡(300)은 연장부(310), 돌출부(320), 및 만곡부(330)를 더 포함하여 형성된다.
연장부(310)는 제1캡(300)의 개구된 부분과 연통되면서 제1캡(300)의 타측면으로부터 돌출 형성된다.
돌출부(320)는 연장부(310)의 일정 영역으로부터 돌출 형성되되, 제2캡(400)의 일단과 맞닿은 제1캡(300)의 일단과 대응되는 형태로 돌출 형성된다.
만곡부(330)는 돌출부(320)의 일정영역으로부터 제2캡(400)의 반대측으로 만곡 형성된다.
또한, 제2캡(400)은 융기부(410) 및 안내부(420)를 더 포함하여 형성된다.
융기부(410)는 제2캡(400) 타측면 일정영역으로부터 돌출 형성되되, 제1캡(300)과 맞닿은 제2캡(400)의 일단과 대응되는 형태로 돌출 형성된다.
안내부(420)는 융기부(410)로부터 제1캡(300)의 반대측으로 돌출되며, 제1캡(300)의 반대방향으로 갈수록 돌출되는 면적이 좁아진다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리모듈(1000)에 장착되는 냉각파이프(200), 제1캡(300), 제2캡(400)의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 만곡부(330)는 냉각파이프(200)의 유출구(220)에서 배출되는 열전달매체의 유압을 조절하는 데, 좀 더 상세하게, 열전달매체는 냉각파이프(200)의 유출구(220), 제2캡(400), 연장부(310)를 거쳐서 만곡부(330)로 도달한다.
만곡부(330)로 도달된 열전달매체는 만곡부(330)에 부딪히게 되면서 흐르는 방향이 바뀌게 됨에 따라 동압력이 정압력으로 변하면서 유출구(220)에서 배출된다.
즉, 만곡부(330)의 만곡된 크기를 조절하거나 면적을 조절하면, 냉각파이프(200)에서 열전달매체가 배출되는 유량을 조절할 수 있다.
또한, 안내부(420)는 냉각파이프(200)의 유입구(210)로 유입되는 열전달매체의 유압을 조절하는 데, 이에 대해 더욱 상세하게 설명하자면, 안내부(420)는 냉각파이프(200)의 유입구(210)로 유입되는 열전달매체가 유입되기 전에 부딪히는 부분으로서, 열전달매체는 냉각파이프(200)의 유입구(210)로 유입되기 전에 안내부(420)에 부딪힘에 따라 동압력이 정압력으로 변하면서 유입구(210)로 유입된다.
즉, 안내부(420)의 돌출된 면적을 조절하면, 냉각파이프(200)로 유입되는 열전달매체의 유량을 조절할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 냉각파이프(200)가 장착된 배터리모듈(1000)은 제1캡(300) 및 제2캡(400)을 구성함으로써, 냉각파이프(200)에 주입 및 배출되는 열전달매체의 유량을 조절 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 본 발명의 냉각파이프가 장착된 배터리모듈
100 : 단위배터리셀
110 : 양극탭 120 : 음극탭
200 : 냉각파이프
210 : 유입구 220 : 유출구
230 : 격벽 240 : 장착부
300 : 제1캡
310 : 연장부 320 : 돌출부
330 : 만곡부
400 : 제2캡
410 : 융기부 420 : 안내부

Claims (7)

  1. 양극탭 및 음극탭이 노출되며 나란히 적층되는 복수개의 단위배터리셀;
    상기 단위배터리셀의 일단 및 타단에 장착되고 내부에 유로가 형성되며 유로가 시작되는 지점과 연통되는 유입구 및 유로가 끝나는 지점과 연통되는 유출구가 형성된 냉각파이프;
    일측면이 상기 냉각파이프의 유출구와 연통되면서 상기 냉각파이프에 결합되는 제1캡; 및
    일측면이 상기 냉각파이프의 유입구와 연통되면서 상기 냉각파이프에 결합되는 제2캡;을 포함하는 냉각파이프가 장착된 배터리모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각파이프는
    내부가 격벽에 의해 구획되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각파이프가 장착된 배터리모듈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 냉각파이프는
    상기 유입구 및 유출구가 동일면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각파이프가 장착된 배터리모듈.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제1캡 및 제2캡은
    일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각파이프가 장착된 배터리모듈.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제1캡은
    상기 유출구과 연통되면서 상기 제1캡의 타측면으로부터 돌출되는 연장부,
    상기 연장부의 일정영역으로부터 돌출된 돌출부, 및
    상기 돌출부의 일정영역으로부터 상기 제2캡의 반대측으로 만곡된 만곡부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각파이프가 장착된 배터리모듈.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제2캡은
    상기 제2캡의 타측면 일정영역으로부터 돌출된 융기부, 및
    상기 융기부로부터 상기 제1캡의 반대측으로 돌출된 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각파이프가 장착된 배터리모듈.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 안내부는
    상기 제1캡의 반대방향으로 갈수록 돌출되는 면적이 좁아지는 것을 특징으로 하는 냉각파이프가 장착된 배터리모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105846011A (zh) * 2016-04-11 2016-08-10 江苏科技大学 一种适用于软包装锂离子电池的局部冷却电池模块

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CN105846011A (zh) * 2016-04-11 2016-08-10 江苏科技大学 一种适用于软包装锂离子电池的局部冷却电池模块
CN105846011B (zh) * 2016-04-11 2018-07-06 江苏科技大学 一种适用于软包装锂离子电池的局部冷却电池模块

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