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KR102187744B1 - 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈 - Google Patents

전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈 Download PDF

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KR102187744B1
KR102187744B1 KR1020130059153A KR20130059153A KR102187744B1 KR 102187744 B1 KR102187744 B1 KR 102187744B1 KR 1020130059153 A KR1020130059153 A KR 1020130059153A KR 20130059153 A KR20130059153 A KR 20130059153A KR 102187744 B1 KR102187744 B1 KR 102187744B1
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Abstract

본 발명은 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈에 관한 것으로서, 특히, 복수개의 배터리 셀과, 상기 복수개의 배터리 셀이 내장된 진공 팩 커버와, 상기 진공 팩 커버의 상부면에 밀착되게 배치되고, 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 유입구 및 배출구 사이에 상기 냉각수가 유동되는 유동부를 포함하는 냉각부를 포함하고, 상기 진공 팩 커버와 상기 냉각부는 일체로 형성됨으로써, 냉각 효율을 향상시킴은 물론 구성이 간단하여 비용을 절감할 수 있는 이점을 제공한다.

Description

전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈{Battery cell assembly and cell module for electronic vehicles}
본 발명은 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 냉각 성능을 향상시키고, 구성이 간단하며, 비용을 절감할 수 있는 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차는 압축된 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈로부터 전원을 공급받은 구동모터의 작동에 따른 동력을 기반으로 주행할 수 있도록 만든 차량을 말한다.
전기자동차 산업은 최근 종래 화석 연료 기반의 엔진 자동차의 문제점이었던 환경 오염문제 및 소음문제를 해결할 수 있는 산업으로서 각광 받고 있다.
그러나, 전기자동차는 상술한 바와 같이 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈로부터 전원을 공급받는 바, 상기 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈로부터 발생되는 열을 냉각하지 않을 경우 배터리 효율이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈의 냉각장치 중 수냉식 냉각장치를 나타낸 개요도이다.
일반적으로, 어떤 물체를 냉각시키고자 할 경우 공기를 이용한 에어 쿨링(Air cooling) 방식과 냉각수를 이용한 리퀴드 쿨링(Liquid cooling) 방식 중 어느 하나를 채택한다.
그러나, 에어 쿨링 박식의 경우 그 구성이 간단하지만 냉각 효율이 좋지 못한 단점이 있고, 리퀴드 쿨링 방식의 경우 냉각 효율은 좋지만 구성이 복잡해진다는 단점이 있다.
특히, 리퀴드 쿨링 방식을 적용할 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 복수개의 배터리 셀이 입식으로 적층되는 경우 하부에 냉각 유로를 형성하고, 복수개의 배터리 셀 사이로 냉각 핀을 배치한다.
냉각 핀은 그 하단부가 냉각수가 흐르는 냉각 유로와 접하도록 구비되어 복수개의 배터리 셀로부터 방열된 열을 흡수하여 냉각수와 열교환함으로써 냉각시키게 된다. 이처럼 직접적으로 냉각 유로를 상기 복수개의 배터리 셀 사이로 형성하지 못하는 것은 배터리 셀의 전기적 성질과 냉각수의 전도성 성질이 혼합되지 않도록 하기 위한 것이다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈의 경우, 리퀴드 냉각 방식에 의하더라도 직접적인 냉각 효과를 내기는 매우 어려운 실정이다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각 효율을 상승시킴은 물론, 구성이 간단하면서도 비용을 절감할 수 있는 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리의 바람직한 일실시예는, 복수개의 배터리 셀과, 상기 복수개의 배터리 셀이 내장된 진공 팩 커버와, 상기 진공 팩 커버의 상부면에 밀착되게 배치되고, 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 유입구 및 배출구 사이에 상기 냉각수가 유동되는 유동부를 포함하는 냉각부를 포함하고, 상기 진공 팩 커버와 상기 냉각부는 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 유동부는 장방형으로 형성되고, 상기 유입구 및 배출구는 상기 유동부의 대각선 모서리 부분에 형성될 수 있다.
또한, 상기 유동부는, 상기 진공 팩 커버의 상부면 중 적어도 3/4을 덮도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 유동부에는, 상기 유입구를 통해 유입된 상기 냉각수를 지그재그로 유동시키는 유로 형성 리브가 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 모듈의 바람직한 일실시예는, 복수개의 배터리 셀과, 상기 복수개의 배터리 셀이 내장된 진공 팩 커버와, 상기 진공 팩 커버와 일체로 형성되되, 상기 진공 팩 커버의 상부면에 밀착되게 배치되고, 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 유입구 및 배출구 사이에 상기 냉각수가 유동되는 유동부를 포함하는 냉각부와, 상기 냉각부가 형성된 상기 진공 팩 커버에 내장된 상기 복수개의 배터리 셀이 적층되는 적층 틀을 포함한다.
여기서, 상기 적층 틀에 적층되는 상기 복수개의 배터리 셀 중 최하부에 배치된 상기 복수개의 배터리 셀이 내장된 상기 진공 팩 커버에는 상기 냉각부가 상부면과 하부면에 모두 형성될 수 있다.
또한, 상기 적층 틀에 적층되는 상기 복수개의 배터리 셀은 각각 하부면이 상기 냉각부와 접하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈의 바람직한 일실시예는, 배터리 셀이 내장되는 진공 팩의 외측에 일체로 직접 냉각수가 유동되는 냉각부를 형성함으로써 냉각 효율을 향상시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈의 바람직한 일실시예는, 진공 팩의 외측에 일체로 냉각부를 형성하기만 하면 되므로, 구성이 간단하여 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈의 냉각장치 중 수냉식 냉각장치를 나타낸 개요도이고,
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리의 바람직한 일실시예를 나타낸 평면도이며,
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 모듈의 바람직한 일실시예를 나타낸 정면도이다.
이하, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리의 바람직한 일실시예를 설명한다. 본 발명의 상세한 설명 항목에서 “전기자동차의 배터리 셀 어셈블리”와 구별되는 “전기자동차의 배터리 셀 모듈”은 그 구별 기준이 후술하는 적층 틀의 구비 여부에 있는 것으로 전제하여 설명한다. 즉, 적층 틀을 포함하고 있는 경우는 “전기자동차의 배터리 셀 모듈”이라 칭하고, 그렇지 않은 경우는 “전기자동차의 배터리 셀 어셈블리”라고 칭하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리의 바람직한 일실시예를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리의 바람직한 일실시예는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 복수개의 배터리 셀(110A,110B)과, 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)이 내장되는 진공 팩 커버(120)와, 리드 단자부(130A,130B)가 구비되고, 상기 진공 팩 커버(120) 내부로 삽입된 후 상기 진공 팩 커버(120)의 타측에 구비된 상기 리드 단자부(130A,130B)와 결합되는 버스 바(150A,150B)를 포함하여 구성된다.
여기서, 복수개의 배터리 셀(110A,110B)은, 도 2에 참조된 바와 같이, 동일한 극성의 전기를 생성하는 하나의 셋트로 이루어진 한 쌍으로 구비되되, 상기 한 쌍의 배터리 셀(110A,110B)의 각각에 상기 리드 단자부(130A,130B)가 일측으로 돌출되도록 구비된다.
그리고, 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)은, 후술하는 적층 틀(101)에 양극 및 음극의 극성이 순차적으로 발현되도록 적층 보관된다. 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)이 상기 적층 틀(101)에 순차 적층될 때에는 양극 및 음극의 극성을 가진 리드 단자부(130A,130B) 중 어느 하나의 극성을 가진 한 쌍의 배터리 셀(110A,110B)은 리드 단자부(130A,130B)가 도면상 상측에 구비됨과 아울러 나머지 극성을 가진 한 쌍의 배터리 셀(110A,110B)은 리드 단자부(130A,130B)가 도면상 하측에 구비되도록 형성되어 서로 지그재그 형상으로 엇갈리게 구비될 수 있다.
이와 같이, 상기 리드 단자부(130A,130B)가 엇갈리게 구비될 경우, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 버스 바(150A,150B)를 극성이 상이한 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)을 동시에 결합 형성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리의 바람직한 일실시예에서 상기 리드 단자부(130A,130B)는, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 진공 팩 커버(120)의 내측면과 상기 버스 바(150A,150B)를 사이에 두고 열융착 결합된다.
그리고, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리의 바람직한 일실시예는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 상기 진공 팩 커버(120)의 상부면에 밀착되게 배치되고, 냉각수가 유입되는 유입구(210) 및 냉각수가 배출되는 배출구(220)가 형성되며, 상기 유입구(210) 및 배출구(220) 사이에 상기 냉각수가 유동되는 유동부(230)를 포함하는 냉각부(200)를 더 포함한다.
상기 유동부(230)는 장방형으로 형성되고, 상기 유입구(210) 및 배출구(220)는 상기 유동부(230)의 대각선 모서리 부분에 형성될 수 있다. 이는 상기 유동부(230)를 통해 유동되는 냉각수의 유동 거리를 최대화시키기 위한 것이다.
그러나, 반드시 상기 유입구(210) 및 배출구(220)가 상술한 바와 같이 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 유입구(210) 및 배출구(220)는 미도시 되었지만, 상기 유동부(230) 내에 상기 냉각수가 지그재그로 유동되는 유로 형성 리브가 형성될 경우 서로 근접한 곳에 위치되어도 무방하다.
한편, 상기 유동부(230)는, 상기 진공 팩 커버(120)의 상부면 중 적어도 3/4를 덮도록 형성될 수 있다.
실질적으로, 상기 유동부(230)는 상술한 바와 같이 냉각 기능을 수행하는 것이지만, 후술하는 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 모듈의 바람직한 일실시예에서는 적층 틀(101)에 복수개의 배터리 셀(110A,110B)이 적층될 때 상하 근접하는 각 배터리 셀(110A,110B)의 하부면을 지지하는 기능도 수행하게 된다.
여기서, 상기 냉각부(200)는 상기 진공 팩 커버(120)와 동일한 재질로 형성되고, 바람직하게는, 상기 진공 팩 커버(120)의 제작시 일체로 성형될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 모듈(100)의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 모듈(100)의 바람직한 일실시예를 나타낸 정면도이다.
본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 모듈(100)의 바람직한 일실시예는, 도 4에 참조된 바와 같이, 복수개의 배터리 셀(110A,110B)과, 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)이 내장된 진공 팩 커버(120)와, 상기 진공 팩 커버(120)와 일체로 형성되되, 상기 진공 팩 커버(120)의 상부면에 밀착되게 배치되고, 냉각수가 유입되는 유입구(210) 및 냉각수가 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 유입구(210) 및 배출구(220) 사이에 상기 냉각수가 유동되는 유동부(230)를 포함하는 냉각부(200)와, 상기 냉각부(200)가 형성된 상기 진공 팩 커버(120)에 내장된 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)이 적층되는 적층 틀(101)을 포함한다.
여기서, 상기 적층 틀(101)에 적층되는 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B) 중 최하부에 배치된 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)이 내장된 상기 진공 팩 커버(120)에는 상기 냉각부(200)가 상부면과 하부면에 모두 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 적층 틀(101)에 적층되는 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)은 각각 하부면이 상기 냉각부(200)와 접하도록 배치되어, 상술한 바와 같이, 인접하는 복수개의 배터리 셀(110A,110B)간 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 상기 적층 틀(101)의 일측에는, 미도시 되었지만, 상기 적층 틀(101)에 적층된 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B) 각각의 상기 유입구(210)에 연결되고, 상기 유입구(210)를 통해 냉각수를 유입시키는 냉각수 공급 호스가 구비되고, 상기 적층 틀(101)의 타측에는, 상기 적층틀(101)에 적층된 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B) 각각의 상기 배출구(220)에 연결되고, 상기 배출구(210)를 통해 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출 호스가 구비된다.
상기 냉각수 공급 호스를 통해 냉각수를 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B) 각각의 상기 유입구로 분지하여 공급하면, 상기 유동부(230)를 통해 상기 복수개의 배터리 셀(110A,110B)을 충분히 냉각시킨 후, 상기 냉각수 배출 호스를 통해 냉각수를 배출시키도록 냉각수를 유동시키거나, 순환시킬 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 셀 어셈블리 및 배터리 셀 모듈의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
110A,110B: 배터리 셀 120: 진공 팩 커버
200: 냉각부 210: 유입구
220: 배출구 230: 유동부

Claims (7)

  1. 복수개의 배터리 셀과;
    상기 복수개의 배터리 셀이 내장된 진공 팩 커버와;
    상기 진공 팩 커버의 상부면에 밀착되게 배치되고, 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 유입구 및 배출구 사이에 상기 냉각수가 유동되는 유동부를 포함하는 냉각부를 포함하고,
    상기 진공 팩 커버와 상기 냉각부는 일체로 형성되고,
    상기 유동부는 상기 진공 팩 커버의 상부면 중 적어도 3/4을 덮는 장방형으로 형성되고, 상기 유입구 및 배출구는 상기 유동부의 대각선 모서리 부분에 형성되고,
    상기 유동부에는, 상기 유입구를 통해 유입된 상기 냉각수를 지그재그로 유동시키는 유로 형성 리브가 형성된 전기자동차의 배터리 셀 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각부가 형성된 상기 진공 팩 커버에 내장된 상기 복수개의 배터리 셀이 적층되는 적층 틀을 포함하는 전기자동차의 배터리 셀 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적층 틀에 적층되는 상기 복수개의 배터리 셀 중 최하부에 배치된 상기 복수개의 배터리 셀이 내장된 상기 진공 팩 커버에는 상기 냉각부가 상부면과 하부면에 모두 형성된 전기자동차의 배터리 셀 모듈.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 적층 틀에 적층되는 상기 복수개의 배터리 셀은 각각 하부면이 상기 냉각부와 접하도록 배치된 전기자동차의 배터리 셀 모듈.
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