KR20160070561A - 전지용 카트리지, 및 이를 포함하는 전지 모듈, 전지 모듈 조립체 및 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전지용 카트리지를 개시한다. 본 발명에 따른 카트리지는, 단부에 고정 리브들을 가지는 안착 판; 및 상기 안착 판 상에 위치되는 적어도 하나의 냉각 판을 포함하고, 상기 냉각 판은 상기 안착 판에 고정되며 상기 고정 리브들 사이에서 상기 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상을 가지는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 카트리지를 포함하는 전지 모듈, 전지 모듈 조립체와 배터리 팩도 계속해서 개시된다.

Description

전지용 카트리지, 및 이를 포함하는 전지 모듈, 전지 모듈 조립체 및 배터리 팩{Cartridge For Cell, And Cell Module, Cell Module Assembly And Battery Pack Comprising The Same}
본 발명은 배터리에서 카트리지들에 각형(prismatic)의 전지들을 수용하고, 카트리지들과 전지들 사이의 불필요한 공간을 제거해서 카트리지들과 전지들의 조립체의 최종 부피를 최소화하며, 전지들의 냉각 방식을 간접 냉각으로 채택하는데 용이하게 해주는 전지용 카트리지, 및 이를 포함하는 전지 모듈, 전지 모듈 조립체와 배터리 팩에 관한 것이다.
최근에, 차량의 배출 가스에 기인한 대기 오염을 줄이기 위해서, 차량은 내연 기관 및/ 또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 연구에 바탕을 두고 제조되고 있다. 이에 따라서, 상기 차량은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 및 전기 자동차의 순서로 진화되었다. 이 경우에, 상기 하이브리드 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차는 내연 기관, 전기 모터와 배터리를 가지며, 상기 전기 자동차는 내연 기관 없이 전기 모터와 배터리를 갖는다.
더불어서, 상기 배터리도 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 전기 자동차와 함께 진화되었다. 상기 배터리는 전기 자동차의 외부에서 충전 가능하도록 구성된다. 상기 배터리는 다수 개의 전지 모듈들을 가지고, 상기 전지 모듈들의 각각은 카트리지 상에 하나 또는 다수 개의 이차 전지를 갖는다. 상기 카트리지는 이차 전지를 수용하도록 구성되고, 상기 이차 전지는 배터리의 이용 수명 동안에 반복적인 충전 및 방전에 기인하여 내부로부터 외부를 향해 열을 발생시킨다.
상기 이차 전지를 냉각시키기 위해, 상기 카트리지는 이차 전지와 접촉 면적을 최소화하는 형상을 가지거나 이차 전지 주변에 위치되는 방열 부재와 접촉하여 이차 전지로부터 방열 부재를 향해 열전도를 가능하게 하는 형상을 갖는다. 상기 카트리지와 이차 전지의 접촉 면적의 최소화 형상은 카트리지의 안착 면에 다수의 돌기부들을 구비하여 카트리지와 이차 전지 사이에 공기 흐름 공간을 가지도록 해서 구현된다. 상기 공기 흐름 공간은 카트리지와 이차 전지 사이에 부가적인 영역을 형성한다.
또한, 상기 이차 전지와 방열 부재 사이의 열전도의 가능 형상은 카트리지를 통해 이차 전지와 방열 부재를 간접적으로 접촉시켜 방열 부재와 공기의 열교환을 이용하여 이차 전지의 열을 외부에 방열시키도록 해서 구현된다. 상기 방열 부재와 공기의 접촉 면적을 증가시키기 위해, 상기 방열 부재의 구조의 변경에 대한 많은 연구들이 수행되고 있다. 일 예로서, 상기 방열 부재의 구조의 변경이 한국 공개특허공보 제10-2013-0086678호(공개일자; 2013년08월05일)의 '신규한 구조의 전지 모듈'에서 개시되었다.
상기 전지 모듈은 카트리지들, 전지들 및 방열 지지부재를 갖는다. 상기 카트리지들의 각각은 전지셀들을 감싸고, 상기 방열 지지부재는 카트리지들의 일 측부에 위치해서 카트리지들을 둘러싼다. 상기 방열 지지부재는 알루미늄으로 이루어지며 요철 구조를 갖는다. 이 경우에, 상기 카트리지들은 방열 지지부재의 요철구조에 안착된다. 상기 방열 부재는 요철구조를 이용하여 공기와 접촉 면적을 증가시켜 전지셀들의 열을 외부에 전도시킨다.
그러나, 위에서 언급된 종래 기술을 참고하면, 상기 카트리지 및 전지 사이의 공기 흐름 영역은 전지 모듈의 부피를 증가시켜 배터리의 이용 공간에 제한을 주며, 상기 카트리지와 방열 지지부재는 전지의 냉각 구조를 복잡하게 하여 전지의 냉각 시간을 길게 한다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 배터리에서 카트리지와 전지 사이에 불필요한 공간을 제거하고 전지의 냉각 구조를 단순하게 하는데 적합한 전지용 카트리지, 이를 포함하는 전지 모듈, 전지 모듈 조립체와 배터리 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지용 카트리지는, 단부에 고정 리브들을 가지는 안착 판; 및 상기 안착 판 상에 위치되는 적어도 하나의 냉각 판을 포함하고, 상기 냉각 판은 상기 안착 판에 고정되며 상기 고정 리브들 사이에서 상기 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
일 측면에서, 상기 안착 판은 사각형으로 이루어지며 순차적으로 적층되는 냉각 슬릿들을 정의할 수 있다.
다른 측면에서, 상기 안착 판과 상기 고정 리브들은 절연 특성을 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 고정 리브들은 상기 안착 판에서 모서리들과 상기 모서리들 사이에 위치되어 상기 안착 판으로부터 상기 안착 판의 양 측부들을 향해 돌출할 수 있다.
바람직하게, 상기 모서리들 사이의 고정 리브들은 상기 냉각 판의 상기 요철 형상과 직각으로 위치되는 안착 판 상에서 보다 상기 냉각 판의 상기 요철 형상과 평행하게 위치되는 안착 판 상에서 더 작은 크기로 돌출할 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 냉각 판은 상기 안착 판 상에 만곡부를 가질 수 있다.
일 측면에서, 상기 냉각 판은 상기 안착 판의 일 면 상에서 마주보는 가장 자리들에 위치하여 상기 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 그리고 상기 가장 자리들로부터 외부를 향해 연장될 수 있다.
다른 측면에서, 상기 냉각 판은 상기 안착 판 상에서 일 면의 가장 자리 및 상기 일 면과 대향하는 타 면의 가장 자리에 대각선으로 마주하여 상기 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 그리고 상기 가장 자리들로부터 외부를 향해 연장될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 냉각 판은 상기 안착 판의 일 면의 가장 자리에 위치하여 상기 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 그리고 상기 가장 자리로부터 외부를 향해 연장될 수 있다.
여기서, 상기 냉각 판은 도전 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 요철 형상은 상기 안착 판으로부터 이격하여 위치될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈은, 전지; 및 상기 전지를 수용하는 카트리지를 포함하고, 상기 카트리지는, 단부에 고정 리브들을 가지는 안착 판과 상기 안착 판 상에 위치되는 적어도 하나의 냉각 판들을 포함하고, 상기 냉각 판들은 상기 안착 판과 일체로 형성되며 상기 고정 리브들 사이에서 상기 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상들을 각각 가지고, 상기 전지는 상기 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전지는 각형(prismatic)으로 이루어질 수 있다.
일 측면에서, 상기 안착 판은 사각형으로 이루어지며 냉각 슬릿들을 가질 수 있다.
다른 측면에서, 상기 안착 판, 상기 고정 리브들과 상기 냉각 판들은 상기 전지와 접촉할 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 냉각 판들은 상기 안착 판의 일 면 상에서 마주보는 가장 자리들에 위치하여 상기 가장 자리들로부터 중앙 영역과 상기 일 면의 반대 편을 향해 연장될 수 있다.
일 측면에서, 상기 냉각 판들은 상기 전지의 마주보는 양 면들에 각각 접촉될 수 있다.
다른 측면에서, 상기 요철 형상들은 상기 전지의 상기 양 면들 상에 위치될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈 조립체는, 서로 마주보는 제 1 카트리지들; 및 상기 제 1 카트리지들 사이에 배치되는 복수의 전지 모듈들을 포함하고, 상기 전지 모듈들의 각각은 전지와 상기 전지를 수용하는 제 2 카트리지를 포함하고, 상기 제 1 카트리지들의 각각은, 단부에 제 1 고정 리브들을 가지는 제 1 안착 판을 포함하고, 상기 제 2 카트리지는, 단부에 제 2 고정 리브들을 가지는 제 2 안착 판과 상기 제 2 안착 판 상에 위치되는 냉각 판들을 포함하고, 상기 냉각 판들은 상기 제 2 안착 판에 고정되어 상기 제 2 고정 리브들 사이에서 상기 제 2 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상들을 각각 가지고, 상기 전지는 최 외각의 전지 모듈들에서 상기 제 1 안착판, 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이며 상기 최 외각의 전지 모듈들 사이에서 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전지는 각형으로 이루어질 수 있다.
일 측면에서, 상기 제 1 안착판과 상기 제 2 안착판은 사각형으로 이루어지고, 상기 제 2 안착판은 냉각 슬릿들을 정의할 수 있다.
다른 측면에서, 상기 제 1 고정 리브들은 상기 제 1 안착판으로부터 상기 제 1 안착판의 일 측부를 향해 연장하고, 상기 제 2 고정 리브들은 상기 제 2 안착판으로부터 상기 제 2 안착판의 양 측부들을 향해 연장하고, 상기 제 1 고정 리브들과 상기 제 2 고정 리브들은 서로를 향해 마주볼 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 제 1 안착판, 상기 제 1 고정 리브들, 상기 제 2 안착판, 상기 제 2 고정 리브들과 상기 냉각 판들은 상기 전지와 접촉할 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 제 2 카트리지는 인접한 두 개의 전지들을 수용할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수 개의 전지 모듈들 중 인접한 두 개는 서로 이격하는 제 2 카트리지들을 가질 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 서로 마주보는 앤드 플레이트들; 상기 앤드 플레이트들 사이에 위치되는 전지 모듈 조립체; 상기 전지 모듈 조립체 주변에서 상기 앤드 플레이트들을 이어주는 서포트 바들; 및 상기 서포트 바들 사이에서 상기 전지 모듈 조립체의 양 측부들에 각각 위치되는 덕트들를 포함하고, 상기 전지 모듈 조립체는, 서로 마주보는 제 1 카트리지들 및 상기 제 1 카트리지들 사이에 배치되는 복수의 전지 모듈들을 포함하고, 상기 전지 모듈들의 각각은 전지와 상기 전지를 수용하는 제 2 카트리지를 포함하고, 상기 제 1 카트리지들의 각각은, 단부에 제 1 고정 리브들을 가지는 제 1 안착 판을 포함하고, 상기 제 2 카트리지는, 단부에 제 2 고정 리브들을 가지는 제 2 안착 판과 상기 제 2 안착 판 상에 위치되는 냉각 판들을 포함하고, 상기 냉각 판들은 상기 제 2 안착 판에 고정되어 상기 제 2 고정 리브들 사이에서 상기 제 2 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상들을 각각 가지고, 상기 전지는 최 외각의 전지 모듈들에서 상기 제 1 안착판, 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이며 상기 최 외각의 전지 모듈들 사이에서 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전지는 각형으로 이루어지고, 상기 제 1 안착판, 상기 제 2 안착판과 상기 앤드 플레이트들은 사각형으로 이루어질 수 있다.
일 측면에서, 상기 앤드 플레이트들의 각각은 상기 제 1 안착판과 접촉할 수 있다.
다른 측면에서, 상기 앤드 플레이트들은 상기 제 1 안착판 및 상기 제 2 안착판보다 큰 면적을 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 서포트 바들은 상기 제 1 고정 리브들과 상기 제 2 고정 리브들 주변에서 상기 앤드 플레이트들의 모서리들 사이에 위치될 수 있다.
여기서, 상기 서포트 바들은 상기 앤드 플레이트들에 나사 체결될 수 있다.
본 발명에 따르는 전지용 카트리지는 안착 판 상에 마주보는 냉각 판들을 구비하여 안착 판과 냉각 판들에 각형의 전지를 충분히 밀착 및 수용시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 전지 모듈은 카트리지 및 전지를 포함하고 카트리지의 냉각 판들에 전지를 직접적으로 접촉시켜 전지의 냉각 구조를 단순화할 수 있다.
본 발명에 따르는 전지 모듈 조립체는 전지 모듈들을 포함하고 카트리지들 및 전지들 사이에 불필요한 공간을 제거해서 전체적인 부피를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르는 배터리 팩은 전지 모듈 조립체를 포함하고 카트리지들의 냉각 판들 주변에 덕트들을 구비하여 냉각 판들과 덕트들을 통해 전지들을 간접 냉각 방식으로 신속하게 냉각시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 배터리 팩은 전지 모듈 조립체의 부피를 최소화해서 이용 공간에 대한 장착 자유도를 증가시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는, 본 발명의 실시예에 따른 전지용 카트리지를 보여주는 사시도이다.
도 1b는, 도 1a의 'P' 영역에서 취한 전지용 카트리지의 개략도이다.
도 1c는, 도 1b의 전지용 카트리지의 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 1d는, 도 1b의 전지용 카트리지의 다른 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은, 도 2의 전지 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈 조립체를 보여주는 분해 사시도이다.
도 5는, 도 4의 카트리지 및 전지들의 결합 관계를 보여주는 사시도이다.
도 6은, 도 4의 카트리지 및 전지들의 결합 관계를 보여주는 측면도이다.
도 7 내지 도 9는, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 설명하는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a는, 본 발명의 실시예에 따른 전지용 카트리지를 보여주는 사시도이고, 도 1b는, 도 1a의 'P' 영역에서 취한 전지용 카트리지의 개략도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 전지용 카트리지(40)는 안착판(10)과 냉각 판(30)들을 포함한다. 상기 안착판(10)과 냉각 판(30)들은 서로에 대하여 고정된다. 바람직하게, 상기 안착판(10)과 냉각 판(30)들은 일체로 형성된다. 상기 안착판(10)은 사각형으로 이루어지고 순차적으로 배열되는 냉각 슬릿(4)들을 정의한다.
상기 안착판(10)은 단부에 고정 리브(8)들을 갖는다. 좀 더 상세하게는, 상기 고정 리브(8)들은 안착 판(10)에서 모서리들과 모서리들 사이에 위치되어 안착 판(10)으로부터 안착 판(10)의 양 측부들을 향해 돌출한다. 바람직하게, 상기 모서리들 사이의 고정 리브(8)들은 냉각 판(30)의 요철 형상(28)과 직각으로 위치되는 안착 판(10) 상에서 보다 냉각 판(30)의 요철 형상(28)과 평행하게 위치되는 안착 판(10) 상에서 더 작은 크기로 돌출된다.
일 측면에 따르면, 상기 모서리들에 위치되는 고정 리브(8)들은 모서리들을 따라 절곡 형상을 갖는다. 상기 모서리들 사이에 위치되는 고정 리브(8)들은 판 형상을 갖는다. 상기 고정 리브(8)들과 안착 판(10)은 절연 특성을 갖는다. 상기 냉각 판(30)들은 안착 판(10) 상에 위치된다. 여기서, 상기 안착판(10)은 냉각 판(30)들 아래에 요부(凹部)들을 각각 갖는다. 상기 냉각 판(30)들은 상대적으로 크기가 작은 고정 리브(8)들 사이에서 안착 판(10)의 동일 면으로부터 돌출하고 요철 형상들을 각각 갖는다.
상기 냉각 판(30)들은 안착 판(10) 상에 만곡부(24)들을 각각 갖는다. 바람직하게, 상기 냉각 판(30)들은 안착 판(10)의 일 면 상에서 마주보는 가장 자리들에 위치하여 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 그리고 가장 자리들로부터 외부를 향해 실질적으로 수직하게 연장된다.
여기서, 상기 냉각 판(30)들은 안착 판(10)의 모서리들에 위치되는 고정 리브(8)들과 접촉한다. 상기 냉각 판(30)들은 도전 특성을 가지며 열전도 특성을 갖는다. 상기 요철 형상(28)들은 안착 판(10)으로부터 이격하여 위치된다. 바람직하게, 상기 요철 형상(28)들은 냉각 판(30)들의 중앙 영역들에 위치하나 이에 한정되지 않는다.
도 1c는, 도 1b의 전지용 카트리지의 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 1c를 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 전지용 카트리지(40a)는 도 1b의 전지용 카트리지(40)와 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 상기 전지용 카트리지(40a)의 냉각 판(30a)들은 안착 판(10) 상에서 일 면의 가장 자리 및 일 면과 대향하는 타 면의 가장 자리에 대각선으로 마주하여 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 그리고 가장 자리들로부터 외부를 향해 연장될 수 있다. 상기 전지용 카트리지(40a)는 도 2 의 전지용 카트리지(40)를 대체할 수 있다.
도 1d는, 도 1b의 전지용 카트리지의 다른 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 1d를 참조하면, 본 발명의 다른 변형 예에 따른 전지용 카트리지(40a)는 도 1b의 전지용 카트리지(40)와 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 상기 전지용 카트리지(40a)는 안착 판(10)에 하나의 냉각 판(30b)을 갖는다. 상기 냉각 판(30b)은 안착 판(10)의 일 면의 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 그리고 가장 자리로부터 외부를 향해 연장될 수 있다. 상기 전지용 카트리지(40b)는 도 2 의 전지용 카트리지(40)를 대체할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(60)은 카트리지(40)와 전지(50)를 포함한다. 상기 카트리지(40)는 도 1a 및 도 1b에서 상세히 설명되었다. 상기 전지 모듈(60)에서, 상기 카트리지(40)는 고정 리브(8)들, 안착 판(10)과 냉각 판(30)들 사이에 전지(50)의 수용 공간을 갖는다. 바람직하게, 상기 카트리지(40)는 고정 리브(8)들, 안착판(10)과 냉각 판(30)들을 통해 전지(50)를 둘러싸도록 구성된다. 바람직하게, 상기 전지(50)는 각형(prismatic)으로 이루어지나 이에 한정되지 않는다.
도 3은, 도 2의 전지 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 전지 모듈(60)에서, 상기 카트리지(40)는 고정 리브(8)들, 안착 판(10)과 냉각 판(30)들을 통해 전지(50)를 수용한다. 바람직하게, 상기 고정 리브(8)들, 안착 판(10)과 냉각 판(30)들은 전지(50)와 접촉한다. 여기서, 상기 냉각 판(30)들은 안착 판(10)의 일 면 상에서 마주보는 가장 자리들에 위치하여 가장 자리들로부터 중앙 영역과 일 면의 반대 편을 향해 연장된다.
일 측면에 따르면, 상기 냉각 판(30)들은 전지의 마주보는 양 면들에 각각 접촉된다. 따라서, 상기 냉각 판(30)들의 요철 형상(28)들은 전지(50)의 양 면들 상에 각각 위치될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈 조립체를 보여주는 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈 조립체(90)는 제 1 카트리지(80)들과 복수의 전지 모듈(50)들을 포함한다. 상기 제 1 카트리지(80)들은 전지 모듈 조립체(90) 내에 일 방향을 따라 배열되어 서로 마주본다. 좀 더 상세하게는, 상기 제 1 카트리지(80)들은 전지 모듈 조립체(90)의 최외각에 위치된다. 상기 제 1 카트리지(80)들의 각각은, 단부에 제 1 고정 리브(74)들을 가지는 제 1 안착판(78)을 포함한다.
상기 제 1 안착판(78)은 사각형으로 이루어진다. 상기 제 1 고정 리브(74)들은 제 1 안착판(78)으로부터 제 1 안착판(78)의 일 측부를 향해 연장한다. 바람직하게, 상기 제 1 고정 리브(74)들은 제 1 안착판(78)으로부터 전지 모듈 조립체(90)의 내부를 향해 연장된다. 상기 복수의 전지 모듈(50)들의 각각은 도 2 및 도 3에서 상세히 설명되었다.
상기 전지 모듈 조립체(90)에서, 상기 복수의 전지 모듈(60)들은 제 1 카트리지(80)들 사이에 배치된다. 또한, 상기 복수의 전지 모듈(60)들은 제 1 카트리지(80)들과 구조적으로 구별되는 제 2 카트리지(40)들과 제 2 카트리지(40)들에 수용되는 전지(50)들을 포함한다. 상기 제 2 카트리지(40)들은 제 1 카트리지(80)들 사이에 위치된다. 상기 제 2 카트리지(40)들의 각각은 제 2 고정 리브(8)들, 제 2 안착판(10)과 냉각 판(30)들을 갖는다.
상기 제 2 안착판(8)은 사각형으로 이루어지며 냉각 슬릿(4)들을 정의한다. 상기 제 2 안착판(8)은 제 1 안착판(78)과 동일한 면적을 갖는다. 상기 제 2 고정 리브(8)들은 제 2 안착판(10)으로부터 제 2 안착판(10)의 양 측부들을 향해 연장한다. 상기 전지(50)들은 각형으로 이루어진다.
여기서, 상기 전지(50)들은 최 외각의 전지 모듈(60)들에서 제 1 안착판(78), 제 2 안착판(10)과 냉각 판(30)들로 둘러싸이며 최 외각의 전지 모듈(60)들 사이에서 제 2 안착판(10)과 냉각 판(30)들로 둘러싸인다. 상기 제 1 고정 리브(74)들과 제 2 고정 리브(8)들은 서로를 향해 마주본다. 바람직하게, 상기 제 1 고정 리브(74)들, 제 1 안착판(78)들, 제 2 고정 리브(8)들, 제 2 안착판(10)들과 냉각 판(30)들은 전지(50)들과 공간 없이 접촉한다.
도 5는, 도 4의 카트리지 및 전지들의 결합 관계를 보여주는 사시도이고, 도 6은, 도 4의 카트리지 및 전지들의 결합 관계를 보여주는 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전지 모듈 조립체(90)에서, 상기 제 2 카트리지(40)들의 각각은 도 4의 제 1 카트리지(80)들 사이에 두 개의 전지(50)들을 수용한다. 바람직하게, 상기 두 개의 전지(50)들은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 제 2 카트리지(40)의 좌우에 위치해서 제 2 카트리지(40)에 밀착 수용된다. 또한, 도 6에서, 상기 제 2 카트리지(40)의 냉각 판(30)의 폭 방향으로 볼 때에, 상기 제 2 카트리지(40)는 하나의 전지(50)보다 작은 폭을 갖는다.
따라서, 도 4의 복수 개의 전지 모듈(60)들 중 인접한 두 개(60)는 서로 이격하는 제 2 카트리지(40)들을 갖는다. 바람직하게, 상기 제 2 카트리지(40)들은 냉각 판(30)들을 통해 접촉하지 않는다.
도 7 내지 도 9는, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 설명하는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈 조립체(90), 앤드 플레이트(110)들, 서포트 바(130)들과 나사 부재(145)들이 준비될 수 있다. 상기 전지 모듈 조립체(90)는 도 4 내지 도 6에서 상세히 설명되었다. 상기 앤드 플레이트(110)들은 전지 모듈 조립체(90) 주변에 위치하여 서로 마주본다. 즉, 상기 전지 모듈 조립체(90)는 앤드 플레이트(110)들 사이에 위치된다.
본 발명에 따르면, 상기 앤드 플레이트(110)들은 사각형으로 이루어진다. 일 측면에 따르면, 상기 앤드 플레이트(110)들은 모서리들에 제 1 결합홀(104)들과 중앙 영역에 비드(108)들을 갖는다. 바람직하게, 상기 앤드 플레이트(110)들은 도 4 의 제 1 안착판(78)들 또는 제 2 안착판(10)들보다 큰 면적을 갖는다.
더 바람직하게, 상기 앤드 플레이트(110)들은 제 1 안착판(78)들과 접촉할 수 있다. 한편, 상기 서포트 바(130)들은 전지 모듈 조립체(90) 주변에서 앤드 플레이트(110)들 사이에 위치된다. 즉, 상기 서포트 바(130)들은 제 1 고정 리브(78)들과 제 2 고정 리브(8)들 주변에서 앤드 플레이트(100)들의 모서리들 사이에 위치된다.
바람직하게, 상기 서포트 바(130)들의 각각은 양 측부들에 제 2 결합홀(125)들을 갖는다. 상기 제 2 결합홀(125)들은 제 1 결합홀(104)들에 정렬될 수 있다. 상기 나사 부재(145)들은 제 1 결합홀(104)들에 정렬될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 나사 부재(145)들은 제 1 결합홀(104)들을 경유하고 제 2 결합홀(125)들에 삽입되어 앤드 플레이트(110)들 및 서포트 바(130)들과 나사 체결한다. 이 경우에, 상기 앤드 플레이트(110)들은 제 1 카트리지(80)들과 접촉한다. 이어서, 본 발명에 따른 덕트(160)들이 준비될 수 있다. 상기 덕트(160)들은 서포트 바(130)들 사이에서 전지 모듈 조립체(90)의 양 측부들에 정렬될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 덕트(160)들의 각각은 상자 형상으로 이루어져 양 측부들에 공기 유입구(154)들과 전지 모듈 조립체(90)를 향해 공기 유출구(158)를 갖는다.
도 9를 참조하면, 상기 전지 모듈 조립체(90)의 양 측부들에서 서포트 바(130)들 사이에 덕트(160)들이 결합될 수 있다. 상기 덕트(160)들은 전지 모듈 조립체(90), 앤드 플레이트(110)들, 서포트 바(130)들과 나사 부재(145)들과 함께 배터리 팩(170)을 구성한다. 이 경우에, 상기 배터리 팩(170)의 작동 메커니즘은 다음과 같이 개략적으로 설명될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(160)들의 각각은 공기 유입구(154)들을 통해 외부로부터 공기를 제 1 흐름선(F1)을 따라 흡입하고, 공기 유출구(159)를 통해 공기를 제 2 흐름선(F2)을 따라 전지 모듈 조립체(90)로 배출시킨다. 이를 통해서, 상기 공기는 전지 모듈 조립체(90), 바람직하게, 도 4의 카트리지(40)들의 냉각 판(30)들과 열 교환해서 전지 모듈 조립체(90)의 열을 배터리 팩(170)의 외부로 전달할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 양태를 설명함에 있어서, 상세한 설명에서 명명된 구성 요소들은 물리적으로 구분되는 요소들이라고 하기 보다 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 따라서 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 본 발명의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 하지만 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.
이상에서 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.
4; 냉각 슬릿, 8; 고정 리브
10; 안착판, 24; 만곡부
28; 요철 형상, 30; 냉각 판
40, 40a, 40b; 전지용 카트리지, 50; 전지
60; 전지 모듈, 80; 제 1 카트리지
90; 전지 모듈 조립체, 110; 앤드 플레이트
130; 서포트 바, 160; 덕트
170; 배터리 팩.

Claims (31)

  1. 단부에 고정 리브들을 가지는 안착 판; 및
    상기 안착 판 상에 위치되는 적어도 하나의 냉각 판을 포함하고,
    상기 냉각 판은 상기 안착 판에 고정되며 상기 고정 리브들 사이에서 상기 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안착 판은 사각형으로 이루어지며 순차적으로 적층되는 냉각 슬릿들을 정의하는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안착 판과 상기 고정 리브들은 절연 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 고정 리브들은 상기 안착 판에서 모서리들과 상기 모서리들 사이에 위치되어 상기 안착 판으로부터 상기 안착 판의 양 측부들을 향해 돌출하는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모서리들 사이의 고정 리브들은 상기 냉각 판의 상기 요철 형상과 직각으로 위치되는 안착 판 상에서 보다 상기 냉각 판의 상기 요철 형상과 평행하게 위치되는 안착 판 상에서 더 작은 크기로 돌출하는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 안착 판 상에 만곡부를 가지는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 안착 판의 일 면 상에서 마주보는 가장 자리들에 위치하여 상기 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 그리고 상기 가장 자리들로부터 외부를 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 안착 판 상에서 일 면의 가장 자리 및 상기 일 면과 대향하는 타 면의 가장 자리에 대각선으로 마주하여 상기 가장 자리들로부터 중앙 영역을 향해 그리고 상기 가장 자리들로부터 외부를 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 안착 판의 일 면의 가장 자리에 위치하여 상기 가장 자리로부터 중앙 영역을 향해 그리고 상기 가장 자리로부터 외부를 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 판은 도전 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 형상은 상기 안착 판으로부터 이격하여 위치되는 것을 특징으로 하는 전지용 카트리지.
  12. 전지; 및
    상기 전지를 수용하는 카트리지를 포함하고,
    상기 카트리지는, 단부에 고정 리브들을 가지는 안착 판과 상기 안착 판 상에 위치되는 적어도 하나의 냉각 판들을 포함하고,
    상기 냉각 판들은 상기 안착 판과 일체로 형성되며 상기 고정 리브들 사이에서 상기 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상들을 각각 가지고,
    상기 전지는 상기 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전지는 각형(prismatic)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 안착 판은 사각형으로 이루어지며 냉각 슬릿들을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 안착 판, 상기 고정 리브들과 상기 냉각 판들은 상기 전지와 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 판들은 상기 안착 판의 일 면 상에서 마주보는 가장 자리들에 위치하여 상기 가장 자리들로부터 중앙 영역과 상기 일 면의 반대 편을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 판들은 상기 전지의 마주보는 양 면들에 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 요철 형상들은 상기 전지의 상기 양 면들 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  19. 서로 마주보는 제 1 카트리지들; 및
    상기 제 1 카트리지들 사이에 배치되는 복수의 전지 모듈들을 포함하고,
    상기 전지 모듈들의 각각은 전지와 상기 전지를 수용하는 제 2 카트리지를 포함하고,
    상기 제 1 카트리지들의 각각은, 단부에 제 1 고정 리브들을 가지는 제 1 안착 판을 포함하고,
    상기 제 2 카트리지는, 단부에 제 2 고정 리브들을 가지는 제 2 안착 판과 상기 제 2 안착 판 상에 위치되는 냉각 판들을 포함하고,
    상기 냉각 판들은 상기 제 2 안착 판에 고정되어 상기 제 2 고정 리브들 사이에서 상기 제 2 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상들을 각각 가지고,
    상기 전지는 최 외각의 전지 모듈들에서 상기 제 1 안착판, 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이며 상기 최 외각의 전지 모듈들 사이에서 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 조립체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전지는 각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 조립체.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제 1 안착판과 상기 제 2 안착판은 사각형으로 이루어지고,
    상기 제 2 안착판은 냉각 슬릿들을 정의하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 조립체.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제 1 고정 리브들은 상기 제 1 안착판으로부터 상기 제 1 안착판의 일 측부를 향해 연장하고,
    상기 제 2 고정 리브들은 상기 제 2 안착판으로부터 상기 제 2 안착판의 양 측부들을 향해 연장하고,
    상기 제 1 고정 리브들과 상기 제 2 고정 리브들은 서로를 향해 마주보는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 조립체.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제 1 안착판, 상기 제 1 고정 리브들, 상기 제 2 안착판, 상기 제 2 고정 리브들과 상기 냉각 판들은 상기 전지와 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 조립체.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제 2 카트리지는 인접한 두 개의 전지들을 수용하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 조립체.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 복수 개의 전지 모듈들 중 인접한 두 개는 서로 이격하는 제 2 카트리지들을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈 조립체.
  26. 서로 마주보는 앤드 플레이트들;
    상기 앤드 플레이트들 사이에 위치되는 전지 모듈 조립체;
    상기 전지 모듈 조립체 주변에서 상기 앤드 플레이트들을 이어주는 서포트 바들; 및
    상기 서포트 바들 사이에서 상기 전지 모듈 조립체의 양 측부들에 각각 위치되는 덕트들를 포함하고,
    상기 전지 모듈 조립체는, 서로 마주보는 제 1 카트리지들 및 상기 제 1 카트리지들 사이에 배치되는 복수의 전지 모듈들을 포함하고,
    상기 전지 모듈들의 각각은 전지와 상기 전지를 수용하는 제 2 카트리지를 포함하고,
    상기 제 1 카트리지들의 각각은, 단부에 제 1 고정 리브들을 가지는 제 1 안착 판을 포함하고,
    상기 제 2 카트리지는, 단부에 제 2 고정 리브들을 가지는 제 2 안착 판과 상기 제 2 안착 판 상에 위치되는 냉각 판들을 포함하고,
    상기 냉각 판들은 상기 제 2 안착 판에 고정되어 상기 제 2 고정 리브들 사이에서 상기 제 2 안착 판으로부터 돌출하고 요철 형상들을 각각 가지고,
    상기 전지는 최 외각의 전지 모듈들에서 상기 제 1 안착판, 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이며 상기 최 외각의 전지 모듈들 사이에서 상기 제 2 안착판과 상기 냉각 판들로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 전지는 각형으로 이루어지고,
    상기 제 1 안착판, 상기 제 2 안착판과 상기 앤드 플레이트들은 사각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 앤드 플레이트들의 각각은 상기 제 1 안착판과 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 앤드 플레이트들은 상기 제 1 안착판 및 상기 제 2 안착판보다 큰 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 서포트 바들은 상기 제 1 고정 리브들과 상기 제 2 고정 리브들 주변에서 상기 앤드 플레이트들의 모서리들 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 서포트 바들은 상기 앤드 플레이트들에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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