KR20210072999A - Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat - Google Patents

Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat Download PDF

Info

Publication number
KR20210072999A
KR20210072999A KR1020190163402A KR20190163402A KR20210072999A KR 20210072999 A KR20210072999 A KR 20210072999A KR 1020190163402 A KR1020190163402 A KR 1020190163402A KR 20190163402 A KR20190163402 A KR 20190163402A KR 20210072999 A KR20210072999 A KR 20210072999A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery pack
battery
air
case
fan
Prior art date
Application number
KR1020190163402A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이희수
이용훈
김창수
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020190163402A priority Critical patent/KR20210072999A/en
Publication of KR20210072999A publication Critical patent/KR20210072999A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6566—Means within the gas flow to guide the flow around one or more cells, e.g. manifolds, baffles or other barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The present invention relates to a battery pack improved in terms of energy density and heat radiation effect. The present invention includes: a lower case (100) having a storage space of a predetermined size; an upper case (200) coupled to the upper portion of the lower case (100) and having a storage space of a predetermined size; and a battery module (400) accommodated in the storage space formed by the lower case (100) and the upper case (200). The battery module (400) includes: a frame (410) including a quadrangular frame main body (411) and a cooling plate (415) positioned on the inside surface of the frame main body (411); and two battery cells (420) on the upper surface of the cooling plate (415) and two battery cells (420) on the lower surface of the cooling plate (415) horizontal and adjacent to each other.

Description

에너지 밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩{Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat}Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat

본 발명은 에너지 밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레임 본체에 다수개의 전지셀이 장착되며 또 흡입 방식을 통한 공냉식 구조로 이루어져 있어, 에너지 밀도가 높을 뿐만 아니라 전지모듈에서 발생한 열을 신속하게 방열하는 것이 가능한 에너지밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack with improved energy density and heat dissipation effect, and more particularly, a plurality of battery cells are mounted on a frame body and have an air-cooled structure through a suction method. It relates to a battery pack with improved energy density and heat dissipation effect capable of rapidly dissipating generated heat.

휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등에 적용되고 있어, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 갈수록 높아지고 있는 상황이다.As technology development and demand for mobile devices such as cell phones, laptops, camcorders, and digital cameras increase, technologies related to rechargeable batteries that can be charged and discharged are becoming active. In addition, secondary batteries are an alternative energy source for fossil fuels that cause air pollutants, and are being applied to electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (P-HEVs), and the like. The need for development is increasing day by day.

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 방전률이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently commercialized secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free and easy. , the self-discharge rate is very low and the energy density is high.

한편, 위와 같은 이차 전지가 전기자동차 등과 같이 대용량 및 고전압을 필요로 하는 디바이스에 사용될 시에는, 다수의 전지셀들이 배열된 구조의 전지 셀 어셈블리 내지 전지 팩 등의 형태로 사용된다.On the other hand, when the secondary battery as described above is used in a device requiring a large capacity and high voltage, such as an electric vehicle, it is used in the form of a battery cell assembly or battery pack having a structure in which a plurality of battery cells are arranged.

종래 복수개의 전지셀을 적층시켜 전지모듈을 마련하고, 이를 팩 케이스에 수납하여 배터리 팩을 구성할 시, 전지셀 적층 방향 양단 최외측에는 엔드 플레이트가 구비되고, 이러한 엔드 플레이트는 면압을 유지하면서 전지셀과 카트리지를 보호 및 고정하기 위한 것이다.Conventionally, when a battery module is prepared by stacking a plurality of battery cells and stored in a pack case to form a battery pack, end plates are provided on the outermost sides of both ends in the battery cell stacking direction, and these end plates maintain the surface pressure of the battery To protect and fix the cells and cartridges.

하지만, 이와 같은 종래 전지 팩에서는 엔드 플레이트를 고정시키는 구성과는 별도로, 전지모듈을 팩 케이스를 고정시켜야 한다. 대표적으로 전지모듈을 고정시키기 위해, 전지모듈과 팩 케이스 사이를 볼트와 너트 등 체결 부재를 이용해 고정시키고, 이 경우 이러한 체결 부재를 마련하기 위해 별도의 공간을 마련할 필요가 있다. 또한, 셀 어셈블리와 팩 케이스를 체결시키는 작업을 수행하기 위해서도 팩 케이스에는 여유 공간이 필요할 뿐만 아니라 조립 공정이 어려워 생산성 저하와 함께 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.However, in such a conventional battery pack, the battery module needs to be fixed to the pack case separately from the configuration for fixing the end plate. Typically, in order to fix the battery module, a space between the battery module and the pack case is fixed using a fastening member such as a bolt and a nut, and in this case, it is necessary to provide a separate space for providing such a fastening member. In addition, in order to perform the operation of coupling the cell assembly and the pack case, the pack case not only requires a free space, but also has a problem in that the assembly process is difficult, thereby decreasing productivity and increasing manufacturing cost.

한편, 전지모듈 또는 전지 팩은 디바이스의 다양한 운용 환경의 영향을 받을 수 있으며, 예를 들어, 온도 조건에 따라 전지 팩 등의 충전량과 출력에 차이가 크게 나타날 수 있고, 따라서 전지 팩의 온도를 소정 조건으로 유지할 수 있도록 냉각 수단 또는 히팅 수단이 함께 구비된다.On the other hand, the battery module or battery pack may be affected by various operating environments of the device, and for example, there may be a large difference in the amount of charge and output of the battery pack depending on temperature conditions, and thus the temperature of the battery pack is set Cooling means or heating means are provided together to maintain the condition.

특히, 전지셀들은 좁은 공간에 밀집되어 있는 형태이기 때문에 각 전지셀에서 발생하는 열을 용이하게 방출하는 것이 매우 중요하다. 전지셀의 충전 또는 방전의 과정은 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지므로, 충방전 과정에서 발생한 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 배터리 모듈의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발까지 이어질 수 있다.In particular, since the battery cells are densely packed in a narrow space, it is very important to easily dissipate heat generated from each battery cell. Since the process of charging or discharging a battery cell is performed by an electrochemical reaction, if the heat generated during the charging and discharging process is not effectively removed, heat accumulation occurs and as a result, deterioration of the battery module is accelerated, and in some cases, ignition or explosion. can lead to

한국등록특허공보 제1833526호Korean Patent Publication No. 1833526 한국공개특허공보 제2017-0098590호Korea Patent Publication No. 2017-0098590

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 에너지 밀도를 높고 나아가 조립성과 제조비용을 절감할 수 있는 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a battery pack capable of increasing energy density and further reducing assembly and manufacturing costs in order to solve the above problems.

또한 본 발명에서는 방열효과가 향상된 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a battery pack with improved heat dissipation effect.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 에너지 밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩은, 소정 크기의 수납공간을 갖는 하부 케이스(100); 상기 하부 케이스(100) 상부에 결합되며 소정 크기의 수납공간을 갖는 상부 케이스(200); 상기 하부 케이스(100)와 상부 케이스(200)에 의해 형성되는 수납공간에 수납되는 전지모듈(400);을 포함하되, 상기 전지모듈(400)은, 사각형 모양의 프레임 본체(411)와 상기 프레임 본체(411) 내측면에 위치하는 냉각플레이트(415)를 포함하는 프레임(410), 및 상기 냉각플레이트(415) 상면과 하면에 수평하게 인근하도록 2개씩 각각 장착되는 전지셀(420)을 포함하는 것을 특징으로 한다.A battery pack with improved energy density and heat dissipation effect according to the present invention for solving the above problems includes: a lower case 100 having a storage space of a predetermined size; an upper case 200 coupled to an upper portion of the lower case 100 and having a storage space of a predetermined size; A battery module 400 accommodated in a storage space formed by the lower case 100 and the upper case 200; includes, wherein the battery module 400 includes a rectangular frame body 411 and the frame A frame 410 including a cooling plate 415 positioned on the inner surface of the main body 411, and battery cells 420 respectively mounted two by two so as to be horizontally adjacent to the upper and lower surfaces of the cooling plate 415 characterized in that

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 프레임(410)은 수직방향을 따라 복수개 적층되며, 일측 단부에는 전지셀(420)의 일측 리드와 연결되는 전면 ICB(430), 타측 단부에는 전지셀(420)의 타측 리드와 연결되는 후면 ICB(450)가 결합되고, 상기 전면 ICB(430)에는 인근하여 위치한 복수개의 전지셀(420) 리드가 각각 고정되며 수평 방향으로 소정 거리 이격된 상태로 위치하는 한 쌍의 제1 버스바(431), 및 상기 한 쌍의 제1 버스바(431)들을 전기적으로 연결하는 제2 버스바(432)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, a plurality of frames 410 are stacked in a vertical direction, and at one end of the front ICB 430 connected to one lead of the battery cell 420 , and at the other end of the battery cell 420 . ) is coupled to the rear ICB 450 connected to the other lead, and a plurality of battery cell 420 leads positioned adjacent to each other are fixed to the front ICB 430, respectively, as long as they are spaced apart from each other by a predetermined distance in the horizontal direction. and a pair of first bus bars 431 and a second bus bar 432 electrically connecting the pair of first bus bars 431 .

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 하부 케이스(100)와 상부 케이스(200) 공간부에 전지모듈(400)이 고정될 수 있도록, 상기 프레임 본체(411) 모서리에는 상부 케이스(200)를 관통하여 삽입되는 볼트(B)를 수용하기 위한 체결홀(412(a))이 형성된 1개 이상의 체결부(412)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the upper case 200 is penetrated at the edge of the frame body 411 so that the battery module 400 can be fixed to the space of the lower case 100 and the upper case 200 . It is characterized in that one or more fastening parts 412 having a fastening hole 412 (a) for accommodating the inserted bolt (B) is further provided.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 상부 케이스(200)의 일측 벽면에는 냉각용 공기가 유입되는 공기 입구(210)가 구비되고, 타측 방향에는 유입된 공기를 외부로 방출하기 위한 팬(300)이 구비된 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, an air inlet 210 through which cooling air is introduced is provided on one side wall of the upper case 200, and a fan 300 for discharging the introduced air to the outside in the other direction. It is characterized in that it is provided.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 공기 입구(210)로 유입되는 공기는 상기 팬(300)의 흡입력에 의해 유입되는 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, the air introduced into the air inlet 210 is introduced by the suction force of the fan 300 .

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 팬(300)과 전지모듈(400) 사이에는 소정 높이를 갖는 판형 안내 리브(320)가 소정 거리 이격된 채 복수개 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, it is characterized in that a plurality of plate-shaped guide ribs 320 having a predetermined height are provided between the fan 300 and the battery module 400 while being spaced apart by a predetermined distance.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 안내 리브(320)는 금속재질로 이루어지고, 공기가 상기 팬(300)을 향하여 이동할 수 있도록 소정 각도 절곡되어 있는 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, the guide rib 320 is made of a metal material and is bent at a predetermined angle so that air can move toward the fan 300 .

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 프레임 본체(411)에는 수평방향을 따라 공기가 관통할 수 있도록 서로 마주 보는 한 쌍의 변에는 공기 이동홀(411(a))이 각각 형성되고, 상기 한 쌍의 공기 이동홀(411(a)) 중 하나는 공기 입구(210)를 향하고, 나머지 하나는 팬(300)을 향하도록 위치하는 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, air movement holes 411 (a) are respectively formed in a pair of sides facing each other so that air can pass through the frame body 411 in a horizontal direction, and the one One of the pair of air movement holes 411 (a) is positioned to face the air inlet 210 , and the other one is positioned to face the fan 300 .

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 공기 이동홀(411(a))이 형성되어 있지 않는 나머지 한 쌍의 변에는, 프레임(410)을 지지하기 위한 지지판(413)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, a support plate 413 for supporting the frame 410 is further provided on the other pair of sides where the air movement hole 411 (a) is not formed. do it with

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 지지판(413)에는, 아래를 향해 소정 길이 연장된 돌출부(413(a)) 및 상기 돌출부(413(a))가 안착되는 절개부(413(b))가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, the support plate 413 has a protrusion 413 (a) extending a predetermined length downward and a cutout 413 (b) on which the protrusion 413 (a) is seated) It is characterized in that it is further provided.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 체결부(412)에는, 아래를 향해 소정 길이 연장된 날개부(412(b))와 상기 날개부(412(b))가 삽입되는 수용홈(412(c))이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the fastening portion 412 has a wing portion 412 (b) extending a predetermined length downward and a receiving groove 412 into which the wing portion 412 (b) is inserted. c)) is further provided.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 하부 케이스(100)에는, 전지셀(420)에서 발생한 가스 흐름을 유도하기 위한 가스 배출유로(110)가 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the lower case 100 is characterized in that a gas discharge flow path 110 for inducing a gas flow generated in the battery cell 420 is formed.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 가스 배출유로(110)에는 가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출튜브(120)가 연결된 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, a gas discharge tube 120 for discharging gas to the outside is connected to the gas discharge passage 110 .

또한 본 발명에서는 전술한 전지 팩을 포함하는 디바이스를 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it provides a device including the above-described battery pack.

본 발명에 따른 에너지 밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩에 의하면, 냉각플레이트를 사이에 두고 복수개의 전지셀이 수평 방향으로 나란하게 위치하고 있어 에너지 밀도가 향상된다는 이점이 있다.According to the battery pack with improved energy density and heat dissipation effect according to the present invention, a plurality of battery cells are positioned side by side in a horizontal direction with a cooling plate interposed therebetween, thereby improving energy density.

또한 본 발명에 따른 에너지 밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩에 의하면, 전지셀이 장착되는 프레임에는 상하부 케이스 고정을 위한 볼트가 관통될 수 있는 체결부가 구비되어 있어, 전지모듈 고정을 위한 별도의 체결수단이 필요 없고 따라서 에너지 밀도 향상과 함께 조립공정 개선과 제조비용을 절약할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the battery pack with improved energy density and heat dissipation effect according to the present invention, the frame in which the battery cell is mounted is provided with a fastening part through which bolts for fixing the upper and lower cases can pass through, so that a separate fastening means for fixing the battery module There is no need for this, so there is an advantage in that the energy density is improved and the assembly process can be improved and the manufacturing cost can be saved.

게다가 본 발명에 따른 에너지 밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩에 의하면, 케이스 내부를 부압으로 유지하기 위한 팬, 및 공기 흐름방향과 흐름양을 조절할 수 있는 복수개의 안내 리브가 구비되어 있어, 냉각용 공기가 전지모듈의 모든 공간부를 이동할 수 있고, 결과적으로 발생한 열을 효과적으로 배출하는 것이 가능하다는 이점이 있다. In addition, according to the battery pack with improved energy density and heat dissipation effect according to the present invention, a fan for maintaining the inside of the case at a negative pressure, and a plurality of guide ribs that can control the air flow direction and flow amount are provided, so that the cooling air All space parts of the battery module can be moved, and as a result, there is an advantage that it is possible to effectively discharge the generated heat.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 공기 입구측에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 공기 출구측에서 바라본 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이스에 내장되는 단위모듈의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단위모듈의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레임의 확대 사시도이다.
도 10은 도 9의 프레임을 A-A′방향을 따라 절단한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 공기 출구측의 확대사시도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 가스흐름 방향을 설명하기 위한 수직 절단도이다.1 is a perspective view of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a bottom view of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a view viewed from the air inlet side in the battery pack according to the preferred embodiment of the present invention.
5 is a view viewed from the air outlet side in the battery pack according to the preferred embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view of a unit module embedded in a case according to a preferred embodiment of the present invention.
8 is a front view of a unit module according to a preferred embodiment of the present invention.
9 is an enlarged perspective view of a frame according to a preferred embodiment of the present invention.
10 is a perspective view of the frame of FIG. 9 cut along the AA′ direction.
11 is an enlarged perspective view of an air outlet side in the battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
12 is a vertical cut-away view for explaining a gas flow direction in a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as “comprises”, “have” or “have” are intended to designate the existence of features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

이하, 본 발명에 따른 에너지밀도와 방열효과가 향상된 전지 팩에 관하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery pack having improved energy density and heat dissipation effect according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 평면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 저면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 공기 입구측에서 바라본 도면, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 공기 출구측에서 바라본 도면 그리고 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩의 분해 사시도이다.1 is a perspective view of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the battery pack according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a bottom view of the battery pack according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view seen from the air inlet side in the battery pack according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 5 is a view seen from the air outlet side in the battery pack according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a preferred embodiment of the present invention It is an exploded perspective view of the battery pack according to

이들 도 1 내지 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 팩은 전지모듈(400)을 수납하면서 외부 충격으로부터 전지모듈을 보호하기 위한 소정 크기의 수납공간을 갖는 하부 케이스(100)와, 상기 하부 케이스(100) 상부에 결합되는 상부 케이스(200)를 포함하여 이루어진다.1 to 6, the battery pack according to the present invention includes a lower case 100 having a storage space of a predetermined size for accommodating the battery module 400 and protecting the battery module from external impact, and the lower case (100) It is made to include an upper case 200 coupled to the upper portion.

상부 케이스(200)의 소정 위치, 보다 상세하게는 일측 벽면에는 케이스 내부에 수납된 전지모듈(400)을 냉각할 목적으로 공기가 인입되는 공기 입구(210)가 구비되고, 타측 방향에는 내부 열기에 의해 승온된 공기를 외부로 방출하기 위한 팬(300)이 구비되어 있다.An air inlet 210 through which air is drawn in for the purpose of cooling the battery module 400 accommodated in the case is provided at a predetermined position of the upper case 200, more specifically, on one wall surface, and in the other direction to the internal heat. A fan 300 for discharging the heated air to the outside is provided.

이하에서는 공기 입구(210)가 구비된 방향을 후방, 팬(300)이 장착된 방향을 전방이라 정의하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the direction in which the air inlet 210 is provided is defined as the rear, and the direction in which the fan 300 is mounted is defined as the front.

전지모듈(400)을 이루는 전지셀은 충전과 방전이 반복되는 작동과정에서 필연적으로 많은 열이 발생하며 고온으로 노출된 전지셀들은 내부에서 다량의 가스가 발생된다.The battery cells constituting the battery module 400 inevitably generate a lot of heat in an operation process in which charging and discharging are repeated, and the battery cells exposed to high temperature generate a large amount of gas therein.

상기와 같은 전지셀에서 발생한 가스를 케이스 외부로 유도하기 위하여, 하부 케이스(100) 내측면에는 소정 형상으로 이루어진 가스 배출유로(110)와 가스 배출구(111)가 구비되어 있고, 가스 배출유로(110)를 따라 모인 가스를 외부 소정 위치까지 유도하기 위한 가스 배출튜브(120)가 가스 배출구(111)에 연결된 채 하부 케이스(100) 외측 저면 소정 위치까지 연장되어 있다.In order to guide the gas generated from the battery cell to the outside of the case, a gas discharge passage 110 and a gas discharge port 111 having a predetermined shape are provided on the inner surface of the lower case 100, and the gas discharge passage 110 ), a gas discharge tube 120 for guiding the collected gas to an external predetermined position is extended to a predetermined position on the outer bottom surface of the lower case 100 while being connected to the gas exhaust port 111 .

전지모듈(400)은 하부 케이스(100)와 상부 케이스(200) 결합에 의해 형성되는 공간부, 보다 구체적으로는 다소 후방에 위치하며, 전지모듈(400)과 팬(300) 사이에는 안내 리브(320)가 장착되어 있고, 이와 관련하여서는 후술하기로 한다.The battery module 400 is located in a space formed by the combination of the lower case 100 and the upper case 200, more specifically, somewhat rearward, and a guide rib ( 320) is mounted, which will be described later.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이스에 내장된 단위모듈의 분해 사시도, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단위모듈의 정면도, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레임의 확대 사시도 그리고 도 10은 도 9의 프레임을 A-A′방향을 따라 절단한 사시도이다.7 is an exploded perspective view of a unit module built in a case according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 8 is a front view of the unit module according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a frame according to a preferred embodiment of the present invention. An enlarged perspective view of and FIG. 10 is a perspective view of the frame of FIG. 9 cut along the AA′ direction.

전지모듈(400)은, 대략 사각형 모양을 갖는 복수개의 프레임(410), 프레임(410)에 고정되는 전지셀(420), 전면 ICB(430), 전면 ICB 커버(440), 후면 ICB(450), 후면 ICB 커버(460) 및 엔드 플레이트(470)를 포함하여 이루어진다.The battery module 400 includes a plurality of frames 410 having a substantially rectangular shape, a battery cell 420 fixed to the frame 410 , a front ICB 430 , a front ICB cover 440 , and a rear ICB 450 . , including a rear ICB cover 460 and an end plate 470 .

먼저 프레임(410)에 관해 상세하게 설명하면, 프레임(410)은 사각형 모양의 프레임 본체(411), 체결부(412), 지지판(413), 분리벽(414) 그리고 냉각플레이트(415)를 포함하도록 구성된다.First, if the frame 410 is described in detail, the frame 410 includes a rectangular frame body 411 , a fastening part 412 , a support plate 413 , a dividing wall 414 , and a cooling plate 415 . configured to do

전지셀(420)이 장착되는 프레임 본체(411)에는 수평방향(X축 방향)을 따라 공기가 관통할 수 있도록 서로 마주 보는 한 쌍의 변 가운데에 공기 이동홀(411(a))이 형성되어 있고, 가장자리에는 전지셀에서 발생한 가스를 유도하기 위한 가스 이동홀(411(b))이 구비되어 있다. 따라서 케이스 내에 수납될 시에는 한 쌍의 공기 이동홀(411(a)) 중 하나는 공기 입구(210)를 향하고 나머지 하나는 팬(300)을 향하도록 위치해야 한다.In the frame body 411 in which the battery cell 420 is mounted, an air movement hole 411 (a) is formed in the middle of a pair of sides facing each other so that air can penetrate in the horizontal direction (X-axis direction). and a gas moving hole 411 (b) for guiding gas generated from the battery cell is provided at the edge. Therefore, when accommodated in the case, one of the pair of air movement holes 411 (a) should be positioned to face the air inlet 210 and the other to face the fan 300 .

체결부(412)는 하부 케이스(100)와 상부 케이스(200) 공간부 내에서 전지모듈(400)이 유동하지 못하도록 고정하기 위한 것으로, 프레임 본체(411)를 형성하는 서로 마주보는 두 쌍의 변들이 만나는 꼭지점에 구비된다.The fastening part 412 is for fixing the battery module 400 so as not to flow in the space of the lower case 100 and the upper case 200 , and two pairs of opposite sides forming the frame body 411 . provided at the vertices where they meet.

구체적으로, 체결부(412)는 상부 케이스(200)와 하부 케이스(100)를 서로 고정하기 위해 삽입하는 볼트(B)를 수용할 수 있도록 체결홀(412(a))이 높이 방향을 따라 형성되어 있다. 따라서 케이스 내에 전지모듈(400)을 고정할 시, 별도의 체결수단 없이 상부 케이스(200)와 하부 케이스(100)를 결합하는 볼트(B)를 활용하기 때문에 제조비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 제조공정이 간편하다는 장점이 있다.Specifically, the fastening part 412 has a fastening hole 412 (a) formed along the height direction to accommodate the bolt B inserted to fix the upper case 200 and the lower case 100 to each other. has been Therefore, when fixing the battery module 400 in the case, it is possible to save manufacturing cost as well as manufacturing cost because the bolt (B) for coupling the upper case 200 and the lower case 100 is used without a separate fastening means. The advantage is that the process is simple.

게다가 체결부(412)에는 날개부(412(b))와 수용홈(412(c))이 더 구비될 수 있다. 날개부(412(b))는 일측면을 따라 아래를 향해 소정 길이 연장된 채 하측 가장자리에는 걸림돌기가 형성되어 있고, 수용홈(412(c))은 걸림돌기가 구비된 날개부(412(b))가 삽입 및 고정될 수 있도록 상부에 구비된다. 따라서 복수개의 프레임 본체(411)가 서로 적층될 시, 상대적으로 상부에 위치하는 날개부(412(b))는 아래에 위치하는 수용홈(412(c))에 삽입되기 때문에 프레임 본체(411)들간 서로 안정적으로 결합 고정될 수 있다.In addition, the fastening portion 412 may further include a wing portion 412 (b) and a receiving groove 412 (c). The wing portion 412 (b) has a locking protrusion formed on the lower edge thereof while extending a predetermined length downward along one side thereof, and the receiving groove 412 (c) is a wing portion 412 (b) provided with a locking protrusion. ) is provided at the top so that it can be inserted and fixed. Therefore, when a plurality of frame bodies 411 are stacked on each other, the wing portions 412 (b) positioned on the upper side are inserted into the receiving grooves 412 (c) positioned below the frame body 411 ). They can be stably coupled and fixed to each other.

프레임 본체(411), 보다 상세하게는 공기 이동홀(411(a))이 형성되어 있지 않은 한 쌍의 변의 가운데에 구비되는 지지판(413)은 프레임 본체(411)가 휘어짐을 방지하고 나아가 프레임 본체(411)들 간의 좌우 유동을 억제하기 위한 것이다.The frame body 411, more specifically, the support plate 413 provided in the middle of the pair of sides where the air movement hole 411 (a) is not formed prevents the frame body 411 from being bent and furthermore, the frame body. (411) is to suppress the left and right flow between them.

본 발명에서는 에너지밀도를 높일 목적으로 냉각플레이트(415)를 사이에 두고 총 4개의 전지셀(420)이 하나의 프레임 본체(411)에 고정되며, 따라서 자칫 아래로 쳐지는 현상이 발생할 수 있다.In the present invention, a total of four battery cells 420 are fixed to one frame body 411 with the cooling plate 415 interposed therebetween for the purpose of increasing energy density, and thus, a phenomenon of sagging downward may occur.

하지만 프레임 본체(411) 중앙에 지지판(413), 예를 들어 아래를 향해 소정 길이 연장된 돌출부(413(a))와 상기 돌출부(413(a))가 안착될 수 있는 절개부(413(b))가 형성된 모양의 지지판(413)가 구비되면 복수개의 프레임 본체(411)가 서로 적층될 시, 상대적으로 상부에 위치하는 돌출부(413(a))는 아래에 위치하는 절개부(413(b))에 안착되기 때문에 프레임 본체(411)가 쳐지는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 좌우로의 움직임을 제한할 수 있다.However, in the center of the frame body 411, a support plate 413, for example, a protrusion 413 (a) extending a predetermined length downward and a cutout 413 (b) in which the protrusion 413 (a) can be seated. )) is provided, when the plurality of frame bodies 411 are stacked on each other, the protrusion 413 (a) positioned at the upper portion is provided with the cut-out portion 413 (b) positioned below. )), it is possible to prevent the frame body 411 from sagging, as well as limit the left and right movement.

한편 도면들에서는 돌출부(413(a))와 절개부(413(b))의 단면이 직사각형 모양인 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예시에 불과할 뿐 삼각형 또는 오각형이어도 무방하다.Meanwhile, in the drawings, the cross-sections of the protrusion 413(a) and the cutout 413(b) are illustrated as having a rectangular shape, but this is only an example and may be a triangle or a pentagon.

한 쌍의 지지판(413)들 사이에는 프레임 본체(411)를 양분하는 형상으로 소정의 높이를 갖는 긴 분리벽(414)이 위치할 수 있고, 이러한 분리벽(414)은 서로 인근하여 장착되는 전지셀(420)들이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하고 나아가 프레임 본체(411)가 쳐지는 현상을 확실하게 억제하기 위한 것이다.A long partition wall 414 having a predetermined height in a shape that bisects the frame body 411 may be positioned between the pair of support plates 413, and the partition wall 414 is adjacent to each other and mounted on the battery. This is to prevent the cells 420 from coming into direct contact and further reliably suppress the phenomenon that the frame body 411 is sagging.

여기서, 한 쌍의 지지판(413)과 분리벽(414)이 일체로 이루어질 수 있고, 필요에 따라서는 별도로 제작된 후 조립되어도 무방하다. Here, the pair of support plates 413 and the separation wall 414 may be integrally formed, and may be separately manufactured and then assembled if necessary.

금속재질의 냉각플레이트(415)는 프레임 본체(411) 내측면에 위치하여 전지셀(420)을 냉각하는 기능을 수행한다. 특히, 일측의 공기 이동홀(411(a))로 유입된 공기가 반대측의 공기 이동홀(411(a))로 배기될 수 있도록, 냉각플레이트(415)에는 소정의 공간부가 형성된 다층구조인 것이 바람직하고, 이를 통해 전지셀(420)에서 생성되는 가스와 냉각용 공기가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.The metal cooling plate 415 is located on the inner surface of the frame body 411 and performs a function of cooling the battery cell 420 . In particular, the cooling plate 415 has a multi-layered structure in which a predetermined space is formed so that the air introduced into the air movement hole 411 (a) on one side can be exhausted through the air movement hole 411 (a) on the opposite side. Preferably, it is possible to prevent the gas generated in the battery cell 420 from mixing with the cooling air.

계속해서, 냉각플레이트(415)를 사이에 두고 상면과 하면에 면접촉하도록 위치하는 2개씩의 전지셀(420)은 전극 조립체(미도시)를 수용하는 셀 케이스(421), 셀 케이스(421) 외측으로 서로 대향하도록 소정 길이 연장된 한 쌍의 리드(422)를 포함하여 이루어진다.Subsequently, two battery cells 420 positioned to surface-contact the upper and lower surfaces with the cooling plate 415 interposed therebetween are a cell case 421 and a cell case 421 accommodating an electrode assembly (not shown). and a pair of leads 422 extending a predetermined length to face each other outward.

셀 케이스(421)에 내장된 전극 조립체는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.The electrode assembly embedded in the cell case 421 is a jelly-roll-type assembly having a structure in which a separator is interposed between a long sheet-shaped positive electrode and a negative electrode and then wound, or a rectangular positive and negative electrode stacked in a state with a separator interposed therebetween. A stack-type assembly consisting of unit cells having a structure in which the unit cells are wound by a long separation film-folding type assembly, or a lamination-stack in which unit cells are stacked with a separation membrane interposed therebetween and attached to each other It may be made of a type assembly or the like, but is not limited thereto.

셀 케이스(421)는 통상적으로 내부층/금속층/외부층의 라미네이트 시트 구조로 이루어져 있다. 내부층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해액성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.The cell case 421 typically has a laminate sheet structure of inner layer/metal layer/outer layer. Since the inner layer is in direct contact with the electrode assembly, it must have insulation and electrolyte resistance, and for sealing with the outside, the sealing property, that is, the sealing portion where the inner layers are thermally bonded to each other, must have excellent thermal bonding strength. The material of the inner layer may be selected from polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, polyethylene acrylic acid, polybutylene, etc., polyurethane resins and polyimide resins having excellent chemical resistance and good sealing properties, but is not limited thereto, Polypropylene excellent in mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, and impact resistance and chemical resistance is the most preferable.

내부층과 접하고 있는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.The metal layer in contact with the inner layer corresponds to a barrier layer that prevents moisture or various gases from penetrating into the battery from the outside, and as a preferable material for the metal layer, an aluminum film that is lightweight and has excellent formability may be used.

그리고 금속층의 타측면에는 외부층이 구비되며, 이러한 외부층은 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다. And an outer layer is provided on the other side of the metal layer, and this outer layer can use a heat-resistant polymer excellent in tensile strength, moisture permeability and air permeability to secure heat resistance and chemical resistance while protecting the electrode assembly, As an example, nylon or polyethylene terephthalate may be used, but is not limited thereto.

한편, 한 쌍의 리드(422)들은 전극 조립체의 양극 탭과 음극 탭이 각각 전기적으로 연결된 후, 셀 케이스(421) 외부로 노출되는 구조로 이루어질 수 있고, 양극 탭과 음극 탭 없이 셀 케이스(421)가 직접 전극조립체와 셀 케이스(421) 외부를 연결하는 구조일 수도 있다.On the other hand, the pair of leads 422 may have a structure in which the positive tab and the negative tab of the electrode assembly are electrically connected to each other and then exposed to the outside of the cell case 421 , and the cell case 421 without the positive tab and the negative tab ) may have a structure in which the electrode assembly and the outside of the cell case 421 are directly connected.

한편, 도면에서는 4개의 전지셀(420)이 냉각플레이트(415) 양측면에 위치하는 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예시에 불과하며 냉각플레이트(415)의 일측면에만 위치할 수도 있다.Meanwhile, in the drawings, the four battery cells 420 are illustrated as being located on both sides of the cooling plate 415 , but this is only an example and may be located only on one side of the cooling plate 415 .

전면 ICB(430)와 전면 ICB 커버(440), 그리고 후면 ICB(450)와 후면 ICB 커버(460)는 각각 기능과 구성이 동일하므로, 이하에서는 전면 ICB(430)와 전면 ICB 커버(440)를 예를 들어 설명하기로 한다.Since the front ICB 430 and the front ICB cover 440, and the rear ICB 450 and the rear ICB cover 460 each have the same function and configuration, hereinafter, the front ICB 430 and the front ICB cover 440 are described. Let me explain with an example.

ICB(Internal Circuit Board)는 이웃하는 전지셀(420) 리드(422)들은 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 전면 ICB(430)에는 서로 인근한 채 상하 그리고 수평방향으로 복수개 적층되어 있는 전지셀(420) 리드가 각각 고정될 수 있도록 소정 거리 이격된 상태로 위치하는 한 쌍의 제1 버스바(431)가 구비되어 있다. 또 이격되어 있는 이들 한 쌍의 제1 버스바(431)들을 제2 버스바(432)에 의해 전기적으로 연결된다.The ICB (Internal Circuit Board) is for electrically connecting the leads 422 of the adjacent battery cells 420, and a plurality of battery cells 420 are stacked vertically and horizontally while being adjacent to each other on the front ICB 430. A pair of first bus bars 431 are provided to be spaced apart from each other by a predetermined distance so that the leads can be fixed, respectively. In addition, a pair of spaced apart first bus bars 431 are electrically connected by a second bus bar 432 .

상기와 같은 리드(422)들과 제1 버스바(431)는 초음파 용접 또는 레이저 용접에 의해 서로 접합할 수 있으나 상기 방법으로 제한하지 않는다.The leads 422 and the first bus bar 431 as described above may be joined to each other by ultrasonic welding or laser welding, but the method is not limited thereto.

전면 ICB 커버(440)는 전면 ICB(430) 외측에 장착되어 전면 ICB(430)을 물리적 충격 등으로부터 보호한다.The front ICB cover 440 is mounted on the outside of the front ICB 430 to protect the front ICB 430 from physical impact.

한편, 가장 상부에는 프레임(410)에 장착된 전지셀(420)을 소정힘으로가압하고 또 외부 충격으로부터 보호하기 위한 것이다. On the other hand, the uppermost part is to press the battery cell 420 mounted on the frame 410 with a predetermined force and to protect it from external impact.

이어서, 전지모듈(400)에서 발생한 열의 냉각과 전지셀(420)에서 발생한 가스를 배출하는 구성과 관련하여 설명하기로 한다.Next, a configuration for cooling the heat generated by the battery module 400 and discharging the gas generated from the battery cell 420 will be described.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 공기 출구측의 확대사시도이고, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 팩에서 가스흐름 방향을 설명하기 위한 수직 절단도이다.11 is an enlarged perspective view of an air outlet side in a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a vertical cut-away view for explaining a gas flow direction in the battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6을 함께 참고하면서 설명하면, 전술한 바와 같이 전면에는 팬(300)이 위치하고, 팬(300)과 전지모듈(400) 사이에는 안내 리브(320)가 구비된다.Referring to FIG. 6 together, as described above, the fan 300 is positioned on the front side, and the guide rib 320 is provided between the fan 300 and the battery module 400 .

여기서, 팬(300)은 흡입력, 즉 케이스 내부가 부압을 형성할 수 있도록 흡입력을 발생시킨다. 이는 상부 케이스(200)의 공기 입구(210)로 공기가 유입된 후 프레임 본체(411)의 공기 이동홀(411(a))을 경유할 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기와 같은 부압 형성을 통해 전지모듈(400)의 모든 공간부를 공기가 통과할 수 있도록 하기 위함이다.Here, the fan 300 generates a suction force, that is, a suction force to form a negative pressure inside the case. This is to allow air to pass through the air movement hole 411 (a) of the frame body 411 after the air is introduced into the air inlet 210 of the upper case 200. This is to allow air to pass through all the spaces of the module 400 .

특히, 유입된 공기가 팬(300)을 향할 수 있도록, 팬(300)과 전지모듈(400) 사이에 소정 높이를 갖는 일자형 평판, 절곡부가 구비된 평판 등의 안내 리브(320)를 소정 거리 이격되도록 복수개 구비시키면 공기의 흐름방향과 흐름양까지도 조절하는 것이 가능하다.In particular, the guide ribs 320 such as a flat plate having a predetermined height and a flat plate having a bent portion are spaced apart by a predetermined distance between the fan 300 and the battery module 400 so that the introduced air can be directed toward the fan 300 . It is possible to adjust the flow direction and even the flow amount of air by providing a plurality of them as much as possible.

일 예로, 안내 리드(320)들과의 이격 거리, 또 팬(300)과 가까운 곳에는 절곡부가 구비된 평판을 설치하고, 상대적으로 떨어져 있는 곳에는 일자형 평판을 위치시킴으로써 공기의 흐름과 양을 조절할 수 있다.For example, the distance from the guide leads 320 and the fan 300 and close to the fan 300 and to install a flat plate having a bent portion, and to control the flow and amount of air by locating a straight flat plate at a relatively distant place. can

여기서, 안내 리브(320)는 냉각 효과를 높일 수 있도록 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the guide rib 320 is preferably made of a metal material to increase the cooling effect.

한편, 전지셀(420)에서 발생한 가스는 가스 이동홀(411(b))과 가스 배출유로(110)를 경유한 후, 가스 배출튜브(120)를 통해 정해진 위치로 가스가 배출된다.Meanwhile, the gas generated from the battery cell 420 passes through the gas movement hole 411 (b) and the gas discharge passage 110 , and then the gas is discharged to a predetermined position through the gas discharge tube 120 .

본 발명에 따른 전지 팩은 각종 디바이스, 예를 들어 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다.The battery pack according to the present invention may be applied to various devices, for example, automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As the specific part of the present invention has been described in detail above, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

100 : 하부 케이스
110 : 가스 배출유로
111 : 가스 배출구
120 : 가스 배출튜브
200 : 상부 케이스
210 : 공기 입구
220 : 볼트 수용홀
300 : 팬
310 : 공기 출구 덕트
320 : 안내 리브
400 : 전지모듈
410 : 프레임
411 : 프레임 본체
411(a) : 공기 이동홀 411(b) : 가스 이동홀
412 : 체결부
412(a) : 체결홀 412(b) : 날개부
412(c) : 수용홈
413 : 지지판
413(a) : 돌출부 413(b) : 절개부
414 : 분리벽 415 : 냉각플레이트
420 : 전지셀
421 : 셀 케이스 422 : 리드
430 : 전면 ICB
431 : 제1 버스바 432 : 제2 버스바
440 : 전면 ICB 커버
450 : 후면 ICB
460 : 후면 ICB 커버
470 : 엔드 플레이트
B : 볼트100: lower case
110: gas discharge path
111: gas outlet
120: gas exhaust tube
200: upper case
210: air inlet
220: bolt receiving hole
300 : fan
310: air outlet duct
320: guide rib
400: battery module
410: frame
411: frame body
411(a): air movement hole 411(b): gas movement hole
412: fastening part
412(a): fastening hole 412(b): wing part
412(c): accommodation home
413: support plate
413(a): protrusion 413(b): cutout
414: dividing wall 415: cooling plate
420: battery cell
421: cell case 422: lead
430: front ICB
431: first bus bar 432: second bus bar
440: front ICB cover
450: rear ICB
460: rear ICB cover
470: end plate
B: bolt

Claims (14)

소정 크기의 수납공간을 갖는 하부 케이스;
상기 하부 케이스 상부에 결합되며 소정 크기의 수납공간을 갖는 상부 케이스;
상기 하부 케이스와 상부 케이스에 의해 형성되는 수납공간에 수납되는 전지모듈;을 포함하되,
상기 전지모듈은, 사각형 모양의 프레임 본체와 상기 프레임 본체 내측면에 위치하는 냉각플레이트를 포함하는 프레임, 및 상기 냉각플레이트 상면과 하면에 수평하게 인근하도록 2개씩 각각 장착되는 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
a lower case having a storage space of a predetermined size;
an upper case coupled to an upper portion of the lower case and having a storage space of a predetermined size;
A battery module accommodated in a storage space formed by the lower case and the upper case; including,
The battery module includes a frame including a rectangular frame body and a cooling plate positioned on the inner surface of the frame body, and battery cells mounted two by two so as to be horizontally adjacent to an upper surface and a lower surface of the cooling plate. battery pack made with
 제1항에 있어서,
상기 프레임은 수직방향을 따라 복수개 적층되며, 일측 단부에는 전지셀의 일측 리드와 연결되는 전면 ICB, 타측 단부에는 전지셀의 타측 리드와 연결되는 후면 ICB가 결합되고,
상기 전면 ICB에는 인근하여 위치한 복수개의 전지셀 리드가 각각 고정되며 수평 방향으로 소정 거리 이격된 상태로 위치하는 한 쌍의 제1 버스바, 및 상기 한 쌍의 제1 버스바들을 전기적으로 연결하는 제2 버스바를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
According to claim 1,
A plurality of frames are stacked in a vertical direction, and a front ICB connected to one lead of the battery cell is coupled to one end thereof, and a rear ICB connected to the other lead of the battery cell is coupled to the other end thereof,
A plurality of battery cell leads located adjacent to each other are fixed to the front ICB, a pair of first bus bars spaced apart by a predetermined distance in the horizontal direction, and a first bus bar electrically connecting the pair of first bus bars A battery pack comprising two busbars.
 제2항에 있어서,
상기 하부 케이스와 상부 케이스 공간부에 전지모듈이 고정될 수 있도록, 상기 프레임 본체 모서리에는 상부 케이스를 관통하여 삽입되는 볼트를 수용하기 위한 체결홀이 형성된 1개 이상의 체결부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전지 팩.
3. The method of claim 2,
At least one fastening part having a fastening hole for accommodating a bolt inserted through the upper case is further provided at the edge of the frame body so that the battery module can be fixed to the lower case and upper case space battery pack.
 제1항에 있어서,
상기 상부 케이스의 일측 벽면에는 냉각용 공기가 유입되는 공기 입구가 구비되고, 타측 방향에는 유입된 공기를 외부로 방출하기 위한 팬이 구비된 것을 특징으로 하는 전지 팩.
According to claim 1,
An air inlet through which cooling air is introduced is provided at one side wall of the upper case, and a fan for discharging the introduced air to the outside is provided at the other side.
 제4항에 있어서,
상기 공기 입구로 유입되는 공기는 상기 팬의 흡입력에 의해 유입되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
5. The method of claim 4,
The battery pack, characterized in that the air introduced into the air inlet is introduced by the suction force of the fan.
 제5항에 있어서,
상기 팬과 전지모듈 사이에는 소정 높이를 갖는 판형 안내 리브가 소정 거리 이격된 채 복수개 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
6. The method of claim 5,
A battery pack, characterized in that a plurality of plate-shaped guide ribs having a predetermined height are spaced apart from each other by a predetermined distance between the fan and the battery module.
 제6항에 있어서,
상기 안내 리브는 금속재질로 이루어지고, 공기가 상기 팬을 향하여 이동할 수 있도록 소정 각도 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
7. The method of claim 6,
The guide rib is made of a metal material and is bent at a predetermined angle to allow air to move toward the fan.
 제4항에 있어서,
상기 프레임 본체에는 수평방향을 따라 공기가 관통할 수 있도록 서로 마주 보는 한 쌍의 변에는 공기 이동홀이 각각 형성되고,
상기 한 쌍의 공기 이동홀 중 하나는 공기 입구를 향하고, 나머지 하나는 팬을 향하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
5. The method of claim 4,
Air movement holes are respectively formed in a pair of sides facing each other so that air can pass through the frame body in a horizontal direction,
One of the pair of air movement holes is positioned to face the air inlet, and the other is positioned to face the fan.
 제8항에 있어서,
상기 공기 이동홀이 형성되어 있지 않는 나머지 한 쌍의 변에는, 프레임을 지지하기 위한 지지판이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
9. The method of claim 8,
A support plate for supporting the frame is further provided on the other pair of sides where the air movement hole is not formed.
 제9항에 있어서,
상기 지지판에는, 아래를 향해 소정 길이 연장된 돌출부 및 상기 돌출부가 안착되는 절개부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
10. The method of claim 9,
The battery pack, characterized in that the support plate, the battery pack, characterized in that further provided with a protrusion extending downward a predetermined length and a cutout on which the protrusion is seated.
 제3항에 있어서,
상기 체결부에는, 아래를 향해 소정 길이 연장된 날개부와 상기 날개부가 삽입되는 수용홈이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
4. The method of claim 3,
The battery pack, characterized in that the fastening portion, the wing portion extending downward a predetermined length and a receiving groove into which the wing portion is inserted is further provided.
 제2항에 있어서,
상기 하부 케이스에는, 전지셀에서 발생한 가스 흐름을 유도하기 위한 가스 배출유로가 형성된 것을 특징으로 하는 전지 팩.
3. The method of claim 2,
A battery pack, characterized in that the lower case is formed with a gas discharge passage for inducing a gas flow generated in the battery cell.
 제12항에 있어서,
상기 가스 배출유로에는 가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출튜브가 연결된 것을 특징으로 하는 전지 팩.
13. The method of claim 12,
A gas discharge tube for discharging gas to the outside is connected to the gas discharge passage.
 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 전지 팩을 포함하는 디바이스.A device comprising the battery pack according to any one of claims 1 to 13.
KR1020190163402A 2019-12-10 2019-12-10 Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat KR20210072999A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190163402A KR20210072999A (en) 2019-12-10 2019-12-10 Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190163402A KR20210072999A (en) 2019-12-10 2019-12-10 Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210072999A true KR20210072999A (en) 2021-06-18

Family

ID=76623321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190163402A KR20210072999A (en) 2019-12-10 2019-12-10 Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210072999A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114614154A (en) * 2022-03-23 2022-06-10 欣旺达电动汽车电池有限公司 Battery pack
CN115764110A (en) * 2022-12-13 2023-03-07 南通市兴铭匠精密五金有限公司 Lightweight energy storage battery box alloy shell and use method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170098590A (en) 2016-02-22 2017-08-30 주식회사 엘지화학 The cartridge, Battery module including the cartridge, Battery pack
KR101833526B1 (en) 2014-05-29 2018-02-28 주식회사 엘지화학 Battery Module Having Water-Cooled Type Cooling Structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101833526B1 (en) 2014-05-29 2018-02-28 주식회사 엘지화학 Battery Module Having Water-Cooled Type Cooling Structure
KR20170098590A (en) 2016-02-22 2017-08-30 주식회사 엘지화학 The cartridge, Battery module including the cartridge, Battery pack

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114614154A (en) * 2022-03-23 2022-06-10 欣旺达电动汽车电池有限公司 Battery pack
CN114614154B (en) * 2022-03-23 2023-07-14 欣旺达电动汽车电池有限公司 Battery pack
CN115764110A (en) * 2022-12-13 2023-03-07 南通市兴铭匠精密五金有限公司 Lightweight energy storage battery box alloy shell and use method thereof
CN115764110B (en) * 2022-12-13 2023-10-31 南通市兴铭匠精密五金有限公司 Lightweight energy storage battery box alloy shell and application method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10361469B2 (en) Battery module having water-cooled type cooling structure
US10283744B2 (en) Battery module and battery pack
KR101658594B1 (en) Frame for secondary battery and battery module including the same
US10388998B2 (en) Battery pack of novel air cooling structure
EP2642586B1 (en) Battery pack having improved cooling efficiency
EP2849275A1 (en) Battery module including high-efficiency cooling structure
US20220263174A1 (en) Battery module capable of preventing movement of gas to adjacent module
KR20130102713A (en) Battery pack of novel air cooling structure
JP2022534482A (en) Battery modules and battery packs containing the same
KR101481198B1 (en) Battery module and lithium secondary battery pack comprising the same
KR20210072999A (en) Battery Pack Having High Energy Density And High-Efficiency of radiating heat
EP4084197A1 (en) Battery pack and device including same
US20220336902A1 (en) Battery pack and method of manufacturing the same
JP2023518999A (en) Battery modules and battery packs containing the same
KR101671483B1 (en) Battery Module having Cartridge Stacking Structure with Coolant Flow Channel
KR20220038848A (en) Battery Module With Improved Cooling Performance And Battery Pack Including It
JP7466977B2 (en) Battery pack and device including same
US20230291026A1 (en) Battery Module and Battery Pack Including the Same
EP4170793A1 (en) Battery module and battery pack including same
US20230361383A1 (en) Battery module having bent trap portion and battery pack including the same
EP4376184A1 (en) Battery pack
US20230402678A1 (en) Battery Pack and Device Including the Same
US20230327279A1 (en) Flame arrester and battery pack including the same
US20220376327A1 (en) Battery module and battery pack including the same
US20240178496A1 (en) Battery Pack

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination