WO2014104566A1 - 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩 Download PDF

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WO2014104566A1
WO2014104566A1 PCT/KR2013/010126 KR2013010126W WO2014104566A1 WO 2014104566 A1 WO2014104566 A1 WO 2014104566A1 KR 2013010126 W KR2013010126 W KR 2013010126W WO 2014104566 A1 WO2014104566 A1 WO 2014104566A1
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case
battery
battery case
transparent
rubber
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PCT/KR2013/010126
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황재일
차현기
박성철
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에스케이이노베이션 주식회사
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Publication date
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery case and a battery pack including the same. More particularly, the present invention relates to a battery case having a structure that can be visually checked from the outside when a leak occurs in the battery case and a battery pack including the same.
  • an electric vehicle unlike an internal combustion engine vehicle that uses gasoline or diesel, rotates an electric motor using electric energy such as a secondary battery to drive wheels.
  • a secondary battery having high performance such as high energy density, high power density, long life, and weight reduction is essential for driving an electric vehicle.
  • lead secondary batteries, lithium secondary batteries, alkali secondary batteries, metal-air secondary batteries, fuel secondary batteries, and the like are being developed or used.
  • the secondary battery since one secondary battery lacks its performance, a plurality of secondary batteries are connected in series to generate a voltage of about several hundred volts.
  • the secondary battery is usually fixed and mounted to the secondary battery of the terminal of the positive electrode and the negative terminal, and a number of secondary batteries are put into a single tray and used.
  • Secondary batteries used in automobiles are easily exposed to moisture or contaminants due to the nature of the use environment, and are stored and fixed in the battery case.
  • the secondary battery stored in the battery case may be exposed to moisture and cause a short circuit or malfunction.
  • the state inside the battery case cannot be visually checked from the outside, there is a problem in that leakage can be confirmed after the operation stop or malfunction of the secondary battery occurs.
  • the secondary battery may be exposed to moisture for a long time to shorten the life of the secondary battery and may reach an unusable state in severe cases.
  • an object of the present invention is to form a side of the battery case penetrating, provided with a transparent window in the penetrating to provide a battery case that can be checked inside the battery case from the outside. Is in.
  • the periphery of the transparent window is wrapped with an elastic material to be installed in the case to provide a battery case that prevents leakage due to the durability and the transparent window of the transparent window.
  • the battery case of the present invention includes a battery case accommodating a battery unit, wherein the battery case comprises: a through hole formed through the case at a lower side of the case; And a transparent part sealing the through hole and made of a transparent material. It includes.
  • the transparent portion a transparent window of a transparent material; And a rubber part surrounding the circumference of the transparent window and made of an elastic material. It consists of.
  • the rubber part may have an annular shape such that the transparent window is fitted to an inner circumferential surface thereof, and an inner circumferential surface of the rubber part may have an outer circumferential surface of the transparent window inserted thereinto; It is formed in a closed curve along the inner peripheral surface of the rubber portion.
  • the transparent part may include a holder part having a rubber part accommodating space so that the rubber part outer circumferential surface is fitted and protruding outward from the case around the through hole; And a cover which is in close contact with the outer surface of the holder to prevent the rubber from being separated when the rubber is inserted into the holder. It further includes.
  • the battery case a water-cooled cooling module disposed adjacent to the battery unit for heat exchange of the battery unit; It includes more.
  • the battery pack including the battery case of the present invention, the battery case described above; A battery unit accommodated in the battery case; It includes.
  • the inside of the case can be checked with the naked eye from the outside, there is an effect that can be followed up after early confirmation when excessive condensation occurs or the water-cooled refrigerant leaks inside the battery case. Therefore, the secondary battery is prevented from being exposed to moisture for a long time, and there is an effect of preventing serious damage to the secondary battery.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a case according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the transparent portion according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1 (transparent section)
  • the battery case 100 includes an upper case 110, a lower case 120, a water cooling cooling module 150, and a transparent portion 200.
  • the lower case 120 is formed on a housing in which a battery unit storage space is formed.
  • the lower case 120 has an upper shape to facilitate replacement of the battery unit.
  • the open surface of the lower case 120 is sealed through the coupling with the upper case 110.
  • the lower case 120 has a second flange 120a and a second coupling hole 121 to be coupled to the upper case 110.
  • the second flange 120a extends outward along the upper circumference of the lower case 120.
  • the second coupling hole 121 penetrates up and down on the second flange 120a.
  • a plurality of second coupling holes 121 may be formed along the second flange 120a at a predetermined distance.
  • the upper case 110 may be formed in an enclosure or plate-shaped so that the upper side of the battery unit is accommodated therein.
  • the upper case 110 has an open lower portion, and is configured to seal the upper open surface of the lower case 120.
  • the upper case 110 is formed with a first flange 110a and a first coupling hole 111 for coupling with the lower case 120.
  • the first flange 110a is formed outward along a lower circumference of the upper case 110.
  • the first coupling hole 111 is formed to penetrate up and down on the first flange 110a to correspond to the second coupling hole 121.
  • a plurality of first coupling holes 111 may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the first flange 110a.
  • the upper case 110 and the lower case 120 may be screwed or bolted through the first and second coupling holes 111 and 112. At this time, the gasket is inserted into the coupling surface of the upper case 110 and the lower case 120, or may be bonded after the silicon (Silicon sealant) treatment.
  • the lower case 120 may accommodate the water-cooled cooling module 150.
  • the water-cooled cooling module 150 is configured to cool the battery unit accommodated in the case 100 through the coolant when the battery unit is overheated. Accordingly, the water-cooled cooling module 150 has a coolant flowing therein, a heat exchanger 151 disposed adjacent to the battery unit to exchange heat with the battery unit, and a coolant pipe 152 for supplying and discharging the coolant to the heat exchanger 151. It can be composed of).
  • the transparent part 200 is provided at the lower side of the lower case 120.
  • the transparent part 200 is made of a transparent material so that the inside of the case 100 can be checked with the naked eye. If the coolant flowing through the water-cooled cooling module 150 leaks and accumulates on the bottom surface of the lower case 120, it is confirmed early. It may be configured to enable. Therefore, by early checking that the cooling water of the water-cooled cooling module 150 is leaked through the transparent part 200, and following up, the damage of the battery unit can be minimized.
  • the transparent part 200 includes a holder part 210, a rubber part 220, a transparent window 230, and a cover 240.
  • the holder 210 is formed in the through hole 125 formed through the lower side of the lower case 120.
  • the holder part 210 protrudes outward from the lower case 120 around the through hole 125.
  • the holder part 210 is formed with a rubber part accommodating space 211 to accommodate the rubber part 220 therein.
  • the inner diameter of the holder portion 210 may be larger than the diameter of the through hole 125.
  • the rubber part 220 protects the transparent window 230 from impact and is configured for sealing the transparent window 230 and the through hole 125. Therefore, the rubber part 220 may be made of an elastic material.
  • the rubber part 220 is formed in an annular shape with a thickness so that the circumference of the transparent window 230 is fitted to the inner circumferential surface.
  • a transparent window insertion groove 221 is formed on the inner circumferential surface of the rubber part 220 so that the outer circumferential surface of the transparent window 230 is fitted.
  • the transparent window 230 is configured such that the outer periphery of the case and the inner periphery of the case are wrapped through the rubber part 220. That is, the transparent window 230 may be mounted on the lower case 120 so that the elastic force is equal to both the load from the outside of the case 100 and the load from the inside of the case 100.
  • the transparent window 230 may be applied with a conventional transparent material so that the inside of the case 100 can be visually checked from the outside of the case 100.
  • a conventional transparent material for example, glass, transparent plastic, or the like may be applied.
  • a protruding outer surface of the holder 210 is provided with a cover 240 to seal the holder 210.
  • the cover 240 has a plate shape and a cover hole 241 penetrates through the center thereof.
  • the cover 240 may have an outer diameter larger than an outer circumferential surface of the rubber part 220 so as to prevent separation of the rubber part 220 fitted into the holder 210, and the inner diameter may be smaller than the outer diameter of the rubber part 220. have.

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Abstract

본 발명은 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 케이스 내부에 누수 발생 시 외부에서 육안으로 확인 가능한 구조를 갖는 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 케이스 내부에 누수 발생 시 외부에서 육안으로 확인 가능한 구조를 갖는 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 가솔린이나 디젤을 사용하는 내연기관 자동차와는 달리 이차전지 등의 전기에너지를 이용하여 전동기를 회전시켜 바퀴를 구동한다.
따라서 최근에는 내연기관 자동차의 유해성분으로 인한 대기오염을 방지하고자 무공해 자동차인 전기자동차가 주목을 받고 있다.
실질적으로, 전기자동차의 구동을 위해선 고 에너지 밀도, 고 출력 밀도, 긴 수명, 경량화 등의 고 성능을 갖춘 이차전지가 필수적이다. 이를 위해 납 이차전지, 리튬 이차전지, 알칼리 이차전지, 금속-공기 이차전지, 연료 이차 전지 등이 개발 중이거나 사용되고 있다.
한편 하나의 이차전지로는 그 성능이 부족하므로 다수개의 이차전지를 직렬로 접속하여 수백 볼트 정도의 높은 전압이 발생하도록 구성하여 사용하고 있다. 이 하나하나의 이차전지는 보통 양극의 단자와 음극의 단자가 이차전지에 고정, 장착되어 있으며, 다수 개의 이차전지를 하나의 트레이에 넣고 일체화 시켜 사용하고 있다.
자동차에 사용되는 이차전지는 사용 환경의 특성 상 습기나 오염물질에 노출되기 쉽기 때문에 배터리 케이스에 수납되어 고정 및 보호된다. 그러나 배터리 케이스 내부의 과도한 결로현상이나, 수냉식 냉매의 누수로 인해 케이스 내부 바닥에 물이 차오를 경우 배터리 케이스 내부에 수납되는 이차전지는 수분에 노출되어 단락 되거나, 오동작의 원인이 되기도 한다. 특히 외부에서는 배터리 케이스 내부의 상태를 육안으로 확인 할 수 없기 때문에 이차전지의 작동정지 또는 오동작이 발생된 이후에 누수 확인이 가능한 문제가 있다. 이 경우 이차전지가 수분에 장시간 노출되어 이차전지의 수명이 단축되고 심각한 경우 사용 불가능한 상태까지 도달할 수 있다.
따라서 외부에서 케이스 내부의 상황 특히 과도한 결로현상이나 수냉식 냉매의 누수를 육안으로 확인 가능하도록 구성되는 케이스의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 배터리 케이스의 측면을 관통 형성하고, 상기 관통부에 투명창을 구비하여 외부에서 배터리 케이스 내부 확인이 가능한 배터리 케이스를 제공함에 있다.
특히 상기 투명창의 둘레를 탄성 재질로 감싼 후 케이스에 설치되도록 하여 투명창의 내구성 및 투명창으로 인한 리크를 방지한 배터리 케이스를 제공함에 있다.
본 발명의 배터리 케이스는, 배터리 유닛을 수용하는 배터리 케이스에 있어서, 상기 배터리 케이스는, 상기 케이스의 측면 하단에 상기 케이스를 관통하여 형성되는 관통홀; 및 상기 관통홀을 밀폐하며, 투명 재질로 되는 투명부; 를 포함한다.
이때, 상기 투명부는, 투명 재질의 투명창; 및 상기 투명창의 둘레를 감싸며, 탄성 재질로 되는 러버부; 로 구성된다.
또한, 상기 러버부는, 내주면에 상기 투명창이 끼워지도록 환형으로 되며, 상기 러버부의 내주면에는 상기 투명창의 외주면이 끼워지도록 투명창 삽입홈; 이 상기 러버부의 내주면을 따라 폐곡선을 이루며 형성된다.
또한, 상기 투명부는, 상기 러버부 외주면이 끼워지도록 러버부 수용공간이 형성되고, 상기 관통홀의 둘레에서 상기 케이스 외측으로 돌출 형성되는, 홀더부; 및 상기 홀더부에 러버부 삽입 시 상기 홀더부의 외면에 밀착되어 상기 러버부의 이탈을 방지하는 커버; 를 더 포함한다.
아울러, 상기 배터리 케이스는, 상기 배터리 유닛의 열교환을 위해 상기 배터리 유닛에 인접 배치되는 수냉식 쿨링모듈; 을 더 포함한다.
본 발명의 배터리 케이스를 포함하는 배터리 팩은, 상술된 배터리 케이스; 및 상기 배터리 케이스 내부에 수용되는 배터리 유닛; 을 포함한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 배터리 케이스는, 외부에서 육안으로 케이스 내부가 확인 가능하여 배터리 케이스 내부에 과도한 결로 발생 또는 수냉식 냉매 누수 시 조기에 확인 후 후속 조치가 가능한 효과가 있다. 따라서 이차전지가 수분에 장시간 노출되는 것을 방지하고, 이차전지의 심각한 손상을 예방하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 케이스 분해사시도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 투명부 분해사시도
도 3은 도 1의 AA' 단면도 (투명부 단면도)
<부호의 설명>
100 : 배터리 케이스
110 : 상부케이스
120 : 하부케이스 125 : 관통홀
150 : 수냉식 쿨링모듈 151 : 열교환부
152 : 냉각수관
200 : 투명부
210 : 홀더 211 : 러버부 수용공간
220 : 러버부 221 : 투명창 삽입홈
230 : 투명창
240 : 커버 241 : 커버홀
이하, 상기와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 배터리 케이스에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리 케이스(100)의 분해사시도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 배터리 케이스(100)는 상부케이스(110)와, 하부케이스(120), 수냉식 쿨링모듈(150) 및 투명부(200)를 포함하여 구성된다.
하부케이스(120)는 내부에 배터리 유닛 수납공간이 형성되는 함체 상으로 이루어진다. 하부케이스(120)는 배터리 유닛의 교체를 용이하게 하기 위해 상부가 개방된 형태를 이룬다. 하부케이스(120)의 개방면은 상부케이스(110)와의 결합을 통해 밀폐된다. 하부케이스(120)는 상부케이스(110)와의 결합을 위해 제2 플랜지(120a) 및 제2 결합홀(121)이 형성된다. 제2 플랜지(120a)는 하부케이스(120)의 상단 둘레를 따라 외측으로 연장 형성된다. 제2 플랜지(120a) 상에는 제2 결합홀(121)이 상하 관통 형성된다. 제2 결합홀(121)은 제2 플랜지(120a)를 따라 다수 개가 일정거리 이격 형성될 수 있다.
상부케이스(110)는 내부에 배터리 유닛의 상측이 수용되도록 함체 상으로 형성되거나, 판상으로 형성될 수 있다. 상부케이스(110)는 하부가 개방 형성되며, 하부케이스(120)의 상부 개방면을 밀폐하도록 구성된다. 상부케이스(110)는 하부케이스(120)와의 결합을 위해 제1 플랜지(110a) 및 제1 결합홀(111)이 형성된다. 상기 제1 플랜지(110a)는 상부케이스(110)의 하단 둘레를 따라 외측으로 형성된다. 제1 플랜지(110a) 상에는 제2 결합홀(121)에 대응되도록 제1 결합홀(111)이 상하 관통 형성된다. 제1 결합홀(111)은 제1 플랜지(110a)를 따라 다수 개가 일정거리 이격 형성될 수 있다.
따라서 상부케이스(110)와 하부케이스(120)는 제1 및 제2 결합홀(111, 112)을 통해 나사 또는 볼트 결합될 수 있다. 이때, 상부케이스(110)와 하부케이스(120)의 결합면에는 실링을 위해 개스킷이 삽입되거나, 실리콘(Silicon sealant) 처리된 후 결합될 수 있다.
하부케이스(120)에는 수냉식 쿨링모듈(150)이 수용될 수 있다. 수냉식 쿨링모듈(150)는 케이스(100) 내부에 수용되는 배터리 유닛이 과열될 경우 이를 냉각수를 통해 냉각시키도록 구성된다. 따라서 수냉식 쿨링모듈(150)은 내부에 냉각수가 유동하며, 배터리 유닛에 인접 배치되어 배터리 유닛과 열교환 하는 열교환부(151)와, 상기 열교환부(151)에 냉각수를 공급 및 배출 시키는 냉각수관(152)으로 구성될 수 있다.
하부케이스(120)의 측면 하단에는 투명부(200)가 구비된다. 투명부(200)는 케이스(100)의 내부를 육안으로 확인 가능하도록 투명 재질로 되며, 수냉식 쿨링모듈(150)을 유동하는 냉각수가 누수되어 하부케이스(120)의 바닥면에 고일 경우 조기에 확인 가능하도록 구성될 수 있다. 따라서 투명부(200)를 통해 수냉식 쿨링모듈(150)의 냉각수가 누수되는 것을 조기에 확인하여 후속 조치를 함으로써, 배터리 유닛의 손상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
이하 투명부(200)의 세부 구성에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 투명부(200)의 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 투명부(200)의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 투명부(200)는 홀더부(210), 러버부(220), 투명창(230), 커버(240)를 포함하여 이루어진다.
홀더부(210)는 하부케이스(120)의 측면 하단에 관통 형성되는 관통홀(125)에 형성된다. 홀더부(210)는 관통홀(125)의 둘레에서 하부케이스(120) 외측으로 돌출 형성된다. 홀더부(210)는 내부에 러버부(220)가 수용되도록 러버부 수용공간(211)이 형성된다. 홀더부(210)의 내경은 관통홀(125)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
러버부(220)는 투명창(230)을 충격으로부터 보호하고, 투명창(230)과 관통홀(125)의 실링을 위해 구성된다. 따라서 러버부(220)는 탄성 재질로 이루어질 수 있다. 러버부(220)는 내주면에 투명창(230)의 둘레가 끼워지도록 두께가 있는 환형으로 이루어진다. 이때 러버부(220)의 내주면에는 투명창(230)의 외주면이 끼워지도록 투명창 삽입홈(221)이 형성된다. 투명창 삽입홈(221)을 통해 투명창(230)은 케이스 외측면 둘레부와 케이스 내측면 둘레부가 러버부(220)를 통해 감싸지도록 구성된다. 즉 투명창(230)은 케이스(100) 외부로부터의 하중 및 케이스(100) 내부로부터의 하중에 모두 탄성력을 같도록 하부케이스(120)에 장착될 수 있다.
투명창(230)은 케이스(100) 외부에서 케이스(100) 내부를 육안으로 확인 가능하도록 통상의 투명 재질이 적용될 수 있다. 일 예로 유리나, 투명플라스틱 등이 적용될 수 있다.
홀더(210)의 돌출되는 외면에는 홀더(210)를 밀폐하도록 커버(240)가 구비된다. 커버(240)는 판상으로 중앙에 커버홀(241)이 관통 형성된다. 커버(240)는 홀더(210)에 끼워지는 러버부(220)의 이탈을 방지하도록 외경이 러버부(220)의 외주면보다 크게 형성되고, 내경은 러버부(220)의 외경보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (6)

  1. 배터리 유닛을 수용하는 배터리 케이스에 있어서,
    상기 배터리 케이스는,
    상기 케이스의 측면 하단에 상기 케이스를 관통하여 형성되는 관통홀; 및
    상기 관통홀을 밀폐하며, 투명 재질로 되는 투명부;
    를 포함하는, 배터리 케이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투명부는,
    투명 재질의 투명창; 및
    상기 투명창의 둘레를 감싸며, 탄성 재질로 되는 러버부;
    로 구성되는, 배터리 케이스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 러버부는,
    내주면에 상기 투명창이 끼워지도록 환형으로 되며,
    상기 러버부의 내주면에는 상기 투명창의 외주면이 끼워지도록 투명창 삽입홈; 이 상기 러버부의 내주면을 따라 폐곡선을 이루며 형성되는, 배터리 케이스.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 투명부는,
    상기 러버부 외주면이 끼워지도록 러버부 수용공간이 형성되고, 상기 관통홀의 둘레에서 상기 케이스 외측으로 돌출 형성되는, 홀더부; 및
    상기 홀더부에 러버부 삽입 시 상기 홀더부의 외면에 밀착되어 상기 러버부의 이탈을 방지하는 커버;
    를 더 포함하는, 배터리 케이스.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 케이스는,
    상기 배터리 유닛의 열교환을 위해 상기 배터리 유닛에 인접 배치되는 수냉식 쿨링모듈;
    을 더 포함하는, 배터리 케이스.
  6. 상기 제 1 내지 제 5항 중 어느 한 항의 배터리 케이스; 및
    상기 배터리 케이스 내부에 수용되는 배터리 유닛;
    을 포함하는, 배터리 케이스를 포함하는 배터리 팩.
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