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KR20250019727A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20250019727A
KR20250019727A KR1020257000069A KR20257000069A KR20250019727A KR 20250019727 A KR20250019727 A KR 20250019727A KR 1020257000069 A KR1020257000069 A KR 1020257000069A KR 20257000069 A KR20257000069 A KR 20257000069A KR 20250019727 A KR20250019727 A KR 20250019727A
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KR
South Korea
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battery pack
terminal posts
connecting piece
heat transfer
shell
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
KR1020257000069A
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English (en)
Inventor
위안마오 슈
샤오 왕
위에추 유
웨이신 정
지페이 루
Original Assignee
비와이디 컴퍼니 리미티드
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 비와이디 컴퍼니 리미티드 filed Critical 비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 개시내용에 제공되는 것은 배터리 팩으로서, 배터리 팩은: 쉘, 셀, 및 복수의 단자 포스트들을 각각 포함하는 복수의 배터리 셀들 - 쉘 내부에 수용 공간이 규정되고, 셀은 수용 공간에 배열되고, 쉘은 적어도 제1 표면 및 제2 표면을 구비하고, 단자 포스트들은 셀에 배열되고 제1 표면으로부터 쉘의 외부로 연장됨 - ; 인접한 2개의 제1 표면들 각각에 대해 대향하여 배열되고 인접한 2개의 단자 포스트들 각각에 대해 전기적으로 연결되어 인접한 2개의 배터리 셀들을 통전시키는 전기적 연결 부재; 및 전기적 연결 부재로부터 제2 표면으로 열을 전달할 수 있는 열전달 부재; 를 포함한다.

Description

배터리 팩
관련 출원에 대한 상호 참조
본 개시내용은 2022년 06월 22일 출원된, "배터리 팩"이라는 명칭의 중국 특허출원 제2022215794545호의 우선권 및 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 내용은 참고로 본 명세서에 포함된다.
분야
본 개시내용은 배터리 팩의 열 발산에 관한 기술분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리 팩은 전형적으로 배터리 코어 및 다수의 단자 포스트들을 갖는 다수의 배터리 셀들로 구성된다. 배터리 셀들의 대응 단자 포스트들은 전기적 연결 부재에 의해 연결된다. 종래의 전기적 연결 부재는 전형적으로 단자 포스트에 직접 용접된 연결 시트이다. 배터리 팩의 충전 및 방전 동안, 단자 포스트로부터 방출되는 열은 연결 시트로 전달된다. 연결 시트는 열이 자체적으로 발산될 수 있다. 이와 같이, 연결 시트의 전류가 과도하게 높은 경우, 연결 시트의 온도가 급격히 상승하는 경향이 있고, 연결 시트 자체에 의한 열 발산이 수요를 충족시키지 못하여, 연결 시트의 온도가 과도하게 상승하게 되어 배터리 코어에 악영향을 미치게 된다.
본 개시내용은 적어도 종래의 전기적 연결 부재에 대한 열 발산 문제를 해결할 수 있는 배터리 팩에 대한 새로운 기술적 해결책을 제공한다.
본 개시내용은 배터리 백을 제공하며, 이 배터리 팩은: 쉘, 배터리 코어, 및 다수의 단자 포스트(terminal post)들을 각각 포함하는 다수의 배터리 셀들 - 쉘 내부에는 수용 공간이 규정되고, 배터리 코어는 수용 공간에 배열되고, 쉘은 적어도 제1 표면 및 제2 표면을 구비하고, 단자 포스트들은 배터리 코어 상에 배열되고 제1 표면으로부터 쉘의 외부로 연장됨 - ; 인접한 2개의 배터리 셀들을 통전시키도록, 인접한 2개의 제1 표면들 각각에 대향하여 배열되고 인접한 2개의 단자 포스트들 각각에 전기적으로 연결되는 전기적 연결 부재; 및 전기적 연결 부재로부터의 열을 제2 표면으로 전달할 수 있는 열전달 부재; 를 포함한다.
선택적으로, 전기적 연결 부재는: 제1 연결 피스(connecting piece) - 제1 표면 상의 제1 연결 피스의 직교 투영(orthogonal projection)이 단자 포스트들을 덮음 - ; 및 제1 연결 피스의 외측에 배열된 제2 연결 피스를 포함하며, 여기서 제1 표면 상의 제2 연결 피스의 직교 투영은 단자 포스트들로부터 이격되고, 제2 연결 피스는 열전달 부재와 열전도 가능하게 연결(in thermally conductive connection with)된다.
선택적으로, 전기적 연결 부재는 시트-형상 몸체이다.
선택적으로, 배터리 팩은: 전기적 연결 부재에 대한 열전달 부재의 적어도 일부의 위치를 규정하기 위해 단자 포스트들로부터 멀리 제2 연결 피스 측에 배열되는 장착 시트를 더 포함하며, 여기서 장착 시트는 각각의 제2 연결 피스 및 열전달 부재의 적어도 일부와 열전도 가능하게 연결된다.
선택적으로, 2개의 제2 연결 피스들이 제공되어 제1 연결 피스의 양측에 각각 위치되고, 2개의 장착 시트들이 제공되어 2개의 제2 연결 피스들과 각각 일대일 대응된다.
선택적으로, 열전달 부재의 적어도 일부를 장착하기 위해 단자 포스트들로부터 멀리 장착 시트 측에는 클램핑 슬롯(clamping slot)이 제공된다.
선택적으로, 열전달 부재는: 적어도 일부가 전기적 연결 부재에 대향하여 배열되고 전기적 연결 부재와 열교환하도록 구성되는 라디에이터 - 라디에이터는 제1 냉각 채널을 가짐 -; 및 적어도 일부가 제2 표면과 열전도 가능하게 연결되는 쿨러 - 쿨러는 전기적 연결 부재로부터 제2 표면으로 열을 전달하기 위해 제1 냉각 채널과 연통되는 제2 냉각 채널을 가짐 - 를 포함한다.
선택적으로, 라디에이터는 다수의 직선 파이프들 및 직선 파이프들의 단부에 배열되어 인접한 직선 파이프들을 연결하는 엘보 파이프를 포함한다.
선택적으로, 쉘은 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향을 따라 연장되는 에지들을 갖는다. 제1 방향 및 제2 방향은 제1 평면을 규정하고, 제1 방향 및 제3 방향은 제2 평면을 규정하고, 제2 방향 및 제3 방향은 제3 평면을 규정한다. 제1 표면은 제2 표면과 연결되고, 제1 표면은 제3 평면과 평행하고, 제2 표면은 제2 평면과 평행하다.
선택적으로, 제2 표면의 표면적은 제1 표면의 표면적보다 크다.
본 개시내용에 따른 배터리 팩은 본질적으로, 다수의 배터리 셀들, 전기적 연결 부재, 및 열전달 부재로 구성된다. 전기적 연결 부재는 인접한 배터리 셀들을 통전시킬 수 있으며 제1 표면에 대향된다. 열전달 부재는 전기적 연결 부재로부터 제2 표면 부근으로 열을 전달할 수 있다. 전기적 연결 부재는 제1 표면으로부터 연장되는 인접한 2개의 단자 포스트들을 전기적으로 연결하도록 제공되고, 열전달 부재는 전기적 연결 부재로부터의 열을 제2 표면에 전달한다. 이러한 방식으로, 열전달 부재가 전기적 연결 부재에서 열을 유도해서, 단자 포스트들 및 전기적 연결 부재의 과도한 고온을 효과적으로 방지할 수 있어, 급속 충전에 유리하다.
본 개시내용의 또 다른 특징들 및 이점들은 도면을 참조하여 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 개시내용의 전술한 및/또는 추가적인 양태들 및 이점들은 도면을 참조하여 실시예들의 다음의 설명으로부터 명백해지고 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시내용에 의해 제공되는 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 개시내용에 의해 제공되는 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시내용에 의해 제공되는 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 우측에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 개시내용에 의해 제공되는 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 도시한 정면도이다.
이하, 본 개시내용의 실시예들을 상세히 설명한다. 실시예들의 예들이 도면에 도시되어 있고, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 참조부호들은 동일하거나 유사한 엘리먼트들 또는 동일하거나 유사한 기능을 갖는 엘리먼트들을 나타낸다. 도면을 참조하여 아래에 설명된 실시예들은 예시적인 것으로 본 개시내용을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 개시내용의 한정으로 해석되어서는 안 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시내용의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 다수의 배터리 셀(10)들, 전기적 연결 부재(20), 및 열전달 부재를 포함한다.
구체적으로, 각각의 배터리 셀(10)은 쉘(11), 배터리 코어, 및 다수의 단자 포스트(12, terminal post)들을 포함한다. 쉘(11)의 내부에는 수용 공간이 규정된다. 배터리 코어는 수용 공간에 배열된다. 쉘(11)은 적어도 제1 표면(111) 및 제2 표면(112)을 갖는다. 단자 포스트(12)들은 배터리 코어 상에 배열되고 제1 표면(111)으로부터 쉘(11)의 외부로 연장된다. 전기적 연결 부재(20)는, 인접한 2개의 제1 표면(111)들 각각에 대향되게 배열되고, 인접한 2개의 단자 포스트(12)들 각각에 전기적으로 연결되어 인접한 2개의 배터리 셀(10)을 통전시킨다. 열전달 부재는 전기적 연결 부재(20)로부터 제2 표면(112)으로 열을 전달할 수 있다.
다시 말해서, 본 개시내용의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 본질적으로, 다수의 배터리 셀(10)들, 전기적 연결 부재(20), 및 열전달 부재로 구성된다. 전기적 연결 부재(20)는 인접한 배터리 셀(10)들의 단자 포스트(12)들을 전기적으로 연결할 수 있다. 열전달 부재는 제1 표면(111)에 대향하는 전기적 연결 부재(20)로부터 제2 표면(112) 부근으로 열을 전달할 수 있다.
배터리 셀(10)은 쉘(11), 배터리 코어, 및 다수의 단자 포스트(12)들을 포함한다. 단일 배터리 코어 또는 다수의 배터리 코어들이 제공될 수 있다. 다수의 단자 포스트(12)들은 단자 포스트 그룹들로 구분될 수 있다. 각각의 단자 포스트 그룹은 하나의 양극 단자 포스트 및 하나의 음극 단자 포스트를 포함한다. 하나의 배터리 코어는 적어도 하나의 단자 포스트 그룹에 대응될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(10)이 하나의 배터리 코어를 포함하는 경우, 배터리 셀(10)은 2개의 단자 포스트(12)들, 양극 단자 포스트 및 음극 단자 포스트를 포함할 수 있다. 배터리 셀(10)이 N개의 배터리 코어들을 포함하는 경우, 배터리 셀(10)은 N개의 양극 단자 포스트들 및 N개의 음극 단자 포스트들을 포함할 수 있다. 단자 포스트 그룹 내의 양극 단자 포스트 및 음극 단자 포스트는 배터리 코어의 동일한 측면 또는 상이한 측면에 위치될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 쉘(11)의 내부에는 배터리 코어를 수용할 수 있도록 수용 공간이 형성된다.
쉘(11)은 적어도 제1 표면(111) 및 제2 표면(112)을 갖는다. 제1 표면(111)과 제2 표면(112)은 동일 평면이 아니다. 단자 포스트(12)들은 대응하는 배터리 코어에 배열되고 제1 표면(111)으로부터 쉘(11)의 외부로 연장된다. 구체적으로, 각각의 배터리 셀(10)의 각각의 단자 포스트(12)들은 제1 표면(111)으로부터 쉘 (11)의 외부로 연장된다. 단자 포스트 그룹 내의 단자 포스트(12)들은 동일한 제1 표면(111) 또는 상이한 제1 표면(111)들로부터 연장될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 양극 단자 포스트는 제1 표면(111)으로부터 연장되고, 음극 단자 포스트는 다른 제1 표면으로부터 연장된다. 선택적으로, 양극 단자 포스트 및 음극 단자 포스트는 양쪽 모두 동일한 제1 표면(111)으로부터 연장된다. 다수의 단자 포스트 그룹들에 대응하는 단자 포스트들은 또한 동일한 제1 표면(111) 또는 상이한 제1 표면(111)들로부터 연장될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 상세히 설명되지 않는다. 즉, 단자 포스트(12)들이 제1 표면(111)으로부터 연장되는 한, 이러한 구성들은 모두 본 개시내용의 보호 범위 내에 속할 것이다.
배터리 코어는 재충전가능한 2차 배터리 코어일 수 있다. 구체적으로, 배터리 코어는 리튬 인산철 배터리 코어, 삼원계 리튬 배터리 코어 등일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전기적 연결 부재(20)는, 인접한 2개의 제1 표면(111) 각각에 대향하여 배열되고, 인접한 2개의 단자 포스트(12)들 각각에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 전기적 연결 부재(20)의 내측면은, 인접한 2개의 배터리 셀(10)들의 제1 표면(111)들 각각에 대향하여 배열되고, 2개의 배터리 셀(10)들 상의 인접한 2개의 단자 포스트(12)들 각각에 전기적으로 연결되어, 인접한 2개의 배터리 셀(10)들을 통전시킨다. 전기적 연결 부재(20)들의 개수는, 배터리 팩 내의 배터리 셀(10)들이 각각 전기적 연결 부재(20)에 의해 통전될 수 있도록, 배터리 팩 내의 배터리 셀(10)들의 개수 및 배열에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 다수의 배터리 셀(10)들은 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀, 제3 배터리 셀, ......, 및 제N 배터리 셀로 순차적으로 배열된다. 배터리 팩 내의 배터리 셀(10)들이 각각 전기적 연결 부재(20)에 의해 통전될 때까지, 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀은 전기적 연결 부재(20)를 공유할 수 있고, 제3 배터리 셀과 제4 배터리 셀은 다른 전기적 연결 부재(20)를 공유할 수 있는 등으로 구성될 수 있다.
전기적 연결 부재(20)가 인접한 단자 포스트(12)들을 전기적으로 연결할 때, 단자 포스트(12)들에서의 열이 또한 전기적 연결 부재(20)로 전달될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 열전달 부재는 열 발산을 위해 전기적 연결 부재(20)로부터 제2 표면(112) 부근으로 열을 전달할 수 있다. 즉, 제1 표면(111) 부근에 열전달 부재를 제공함으로써, 열 발산을 위해 제1 표면(111)의 외부로 연장되는 단자 포스트(12) 및 전기적 연결 부재(20)로부터 제2 표면(112) 부근으로 열이 전달될 수 있다.
이와 같이, 본 개시내용에 따른 배터리 팩은 본질적으로, 다수의 배터리 셀(10)들, 전기적 연결 부재(20), 및 열전달 부재로 구성된다. 전기적 연결 부재(20)는 인접한 배터리 셀(10)들을 통전시킬 수 있고 제1 표면(111)에 대향하여 배열된다. 열전달 부재는 전기적 연결 부재(20)로부터 제2 표면(112) 부근으로 열을 전달할 수 있다. 전기적 연결 부재(20)는 제1 표면(111)의 외부로 연장된 인접하는 2개의 단자 포스트(12)들을 전기적으로 연결하도록 제공되고, 열전달 부재는 전기적 연결 부재(20) 및 단자 포스트(12)들로부터 제2 표면(112) 부근으로 열을 전달한다. 이러한 방식으로, 열전달 부재는 제2 표면(112) 부근을 통한 열 발산을 위해 전기적 연결 부재(20) 및 단자 포스트(12)들 부근으로부터 열을 유도하도록 열을 전달할 수 있어서, 단자 포스트(12)들 및 전기적 연결 부재(20)의 과도한 고온을 효과적으로 방지할 수 있어, 급속 충전에 유리하다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 전기적 연결 부재(20)는 제1 연결 피스(21) 및 제2 연결 피스(22)를 포함한다. 제1 표면(111) 상의 제1 연결 피스(21)의 직교 투영은 단자 포스트(12)들을 덮는다. 제2 연결 피스(22)는 제1 연결 피스(21)의 외측에 배열된다. 제1 표면(111) 상의 제2 연결 피스(22)의 직교 투영은 단자 포스트(12)들로부터 이격된다. 제2 연결 피스(22)는 열전달 부재와 열전도 가능하게 연결된다.
구체적으로, 전기적 연결 부재(20)는 본질적으로 제1 연결 피스(21) 및 제2 연결 피스(22)로 구성된다. 제1 연결 피스(21)와 제2 연결 피스(22)는 일체로 형성된 구조를 채택할 수 있으며, 이는 가공이 용이하고, 생산비용을 절감할 수 있다. 제1 연결 피스(21)의 제1 표면(111)에 대한 직교 투영은 단자 포스트(12)들을 덮으므로, 제1 연결 피스(21)는 단자 포스트(12)들과의 연결을 위한 연결 구조를 구비할 수 있다. 즉, 단자 포스트(12)들은 제1 연결 피스(21)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결 피스(21)와 단자 포스트(12) 사이의 연결은, 제1 연결 피스(21)와 단자 포스트(12) 사이의 전도의 경우에 효과적인 열전달이 달성될 수 있는 한, 용접 또는 다른 수단에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 제2 연결 피스(22)는 제1 연결 피스(21)의 단부로부터 제1 연결 피스(21)의 외측으로 연장될 수 있다. 제1 표면(111) 상의 제2 연결 피스(22)의 직교 투영은 단자 포스트(12)들로부터 이격된다. 즉, 제2 연결 피스(22)는 단자 포스트(12)와 간접적으로 접촉될 수 있다. 열전달 부재는 제2 연결 피스(22)와 열전도 가능하게 연결된다. 단자 포스트(12)들로부터 이격되는 제2 연결 피스(22)의 설계를 통해, 제1 표면(111)으로부터 떨어진 전기적 연결 부재(20) 측에 단자 포스트(12)들과의 전기적 연결을 위한 구조가 설계될 수 있다.
단자 포스트(12)들로부터의 열전달의 구체적인 과정은 다음과 같을 수 있다. 열은 단자 포스트(12)들로부터 제1 연결 피스(21)로 먼저 전달되고, 이어서 제1 연결 피스(21)로부터 제2 연결 피스(22)로 전달된다. 이후, 열전달 부재는 열 발산을 위해 제2 연결 피스(22)로부터 제2 표면(112) 부근으로 열을 전달함으로써, 단자 포스트(12)들에 대한 열 발산 효율을 향상시키고 배터리 코어에 대한 악영향을 방지할 수 있다.
열은 제2 표면(112)으로부터 발산될 뿐만 아니라, 단자 포스트(12)들, 전기적 연결 부재(20), 및 열전달 부재를 통한 열전달 동안 연속적으로 발산된다는 것이 주목되어야 한다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 전기적 연결 부재(20)는 시트-형상 몸체이다. 즉, 전기적 연결 부재(20)는 시트-형상의 전기적 연결 시트일 수 있으며, 즉, 전기적 연결 시트는 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있다. 제1 측면은 제1 표면(111)을 향하고, 제2 측면은 제2 표면(112)으로부터 멀리 향할 수 있다. 선택적으로, 전기적 연결 시트는 직사각형 금속 연결 시트일 수 있고, 직사각형 금속 연결 시트의 4개의 코너는 둥근 코너일 수 있다.
전기적 연결 부재(20)가 시트-형상 몸체인 경우, 전기적 연결 부재(20)는 제1 표면(111)과 평행할 수 있고, 제2 연결 피스(22)는 제1 연결 피스(21)의 단부로부터 제1 표면에 평행한 방향을 따라 제1 연결 피스(21)의 외측으로 연장될 수 있다.
본 실시예에서, 전기적 연결 부재(20)를 시트-형상 몸체로 구성하는 것은 양호한 전기 전도성 및 열 전도성뿐만 아니라 제조 및 생산이 용이하고, 뿐만 아니라 열전달 부재와 제2 연결 피스(22) 사이의 연결을 용이하게 한다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 배터리 팩은: 단자 포스트(12)들로부터 떨어진 제2 연결 피스(22)의 측면에 배열되어 전기적 연결 부재(20)에 대한 열전달 부재의 적어도 일부의 위치를 규정하는 장착 시트(40)를 더 포함한다. 장착 시트(40)는 각각의 제2 연결 피스(22) 및 열전달 부재의 적어도 일부와 열전도 가능하게 연결된다.
구체적으로, 배터리 팩은 단자 포스트(12)들로부터 떨어진 제2 연결 피스(22)의 측면에 배열된 장착 시트(40)를 더 포함한다. 즉 장착 시트(40)는 제2 연결 피스(22)에 장착될 수 있고, 제2 연결 피스(22)의 제2 측면에 위치될 수 있다.
구체적으로, 장착 시트(40)는 전기적 연결 부재(20)에 대한 열전달 부재의 구조의 일부의 위치를 규정할 수 있다. 예를 들어, 열전달 부재는 제2 연결 피스(22)에 대한 위치로 제한된다. 장착 시트(40)는 제2 연결 피스(22)와 열전도 가능하게 연결되고, 열전달 부재의 적어도 일부와 열전도 가능하게 연결된다. 이러한 방식으로, 열은 장착 시트(40)에 의해 전기적 연결 부재(20)로부터 열전달 부재로 전달될 수 있다.
선택적으로, 장착 시트(40)는 열전도성 구조 접착제(thermally conductive structural adhesive), 열전도성 실리콘, 열전도성 실리콘 그리스(grease)와 같은 열전도성 및 절연 재료로 이루어질 수 있어서, 장착 시트(40)의 열전달 효율이 향상되어, 단자 포스트(12)들로부터 제2 표면(112)으로의 열전달 효율이 향상된다.
열전달을 위한 장착 시트(40)와 직접 접촉되는 열전달 부재의 일부가 강성 구조이고 전기적 연결 부재(20) 역시 강성 금속으로 이루어지는 경우, 강성 구조물 사이의 비효율적인 열전도성 열전달의 관점에서, 열전달을 위한 열전달 부재와 전기적 연결 부재(20)와의 사이에 장착 시트(40)가 제공되어서, 전기적 연결 부재(20)와 열전달 부재 양쪽 모두가 장착 시트(40)에 충분히 접촉될 수 있어, 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 단자 포스트(12)들로부터 떨어진 제2 연결 피스(22)의 측면 상의 장착 시트(40)는 열전달 부재의 조립 효율을 향상시키는 것을 용이하게 하고 전기적 연결 부재(20)에 대한 열전달 부재의 위치 고정을 가능하게 할 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 2개의 제2 연결 피스(22)들이 제공되어 제1 연결 피스(21)의 양측에 각각 위치된다. 2개의 장착 시트(40)들이 2개의 제2 연결 피스(22)들과 각각 일대일 대응되게 제공된다.
다시 말해서, 제1 연결 피스(21)의 양측에는 각각 제2 연결 피스(22)가 제공된다. 제1 표면(111)으로부터 떨어진 각각의 제2 연결 피스(22)의 측면에는 대응하는 장착 시트(40)가 제공된다. 또한 열전달 부재는 2개의 제2 연결 피스(22)들에 대향하도록 2개의 장착 시트(40) 각각에 의해 규정된다.
전기적 연결 부재(20)가 도 1 내지 도 3에 도시된 직사각형 연결 시트인 것을 예로 들면, 직사각형 연결 시트는 길이 방향 및 폭 방향을 갖는다. 제1 연결 피스(21)는 직사각형 연결 시트의 길이 방향의 중간 부분에 위치할 수 있고, 2개의 제2 연결 피스(22)들은 직사각형 연결 시트의 길이 방향의 양단 부분에 위치할 수 있다. 장착 시트(40)는 제1 표면(111)으로부터 떨어진 제2 연결 피스(22)의 측면에 연결된다. 열전달 부재의 적어도 일부는 2개의 제2 연결 피스(22) 각각과 대향하고 있다.
본 실시예에서는, 2개의 제2 연결 피스(22)들을 제공하여, 2개의 제2 연결 피스(22)들에 의해, 전기적인 연결 부재(20)의 다수 위치에서 각각 대응되는 장착 시트(40)를 통해 그리고 열전달 부재의 일부를 통해 열을 유도해 냄으로써, 전기적인 연결 부재(20)의 열 발산 면적이 증가되어 열 발산효율이 향상된다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 단자 포스트(12)들로부터 떨어진 장착 시트(40)의 측면에는 열전달 부재의 적어도 일부를 장착하기 위한 클램핑 슬롯(41)이 제공된다.
구체적으로, 장착 시트(40)는 열전달 부재의 구조 중 적어도 일부를 장착하기 위한 클램핑 슬롯(41)을 구비한다. 장착 시트(40)의 제1 측면은 단자 포스트(12)들과 가까운 측면일 수 있다. 장착 시트(40)의 제1 측면은 제2 연결 피스(22)와 열전도 가능하게 연결된다. 클램핑 슬롯(41)은 단자 포스트(12)들로부터 떨어진 장착 시트(40) 측에 제공된다. 즉, 클램핑 슬롯(41)은 장착 시트(40)의 제1 측면을 제외한 나머지 측면에 각각 제공되어 열전달 부재의 적어도 일부를 장착할 수 있으며, 예를 들어, 클램핑 슬롯(41)에 열전달 부재의 적어도 일부가 클램핑될 수 있다.
직육면체-형상 구조의 장착 시트(40)를 예로 들어 장착 시트(40)의 조립 및 작동 원리가 상세히 설명된다. 클램핑 슬롯(41)은 제1 측면에 인접한 장착 시트(40)의 측면에 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 장착 시트(40)는 일반적으로 I-형상일 수 있다. 각각의 장착 시트(40)는 2개의 클램핑 슬롯(41)들을 구비할 수 있다. 하나의 클램핑 슬롯(41)은 제1 연결 피스(21)로부터 멀어지는 방향을 향해 개방되고, 다른 하나의 클램핑 슬롯(41)은 제1 연결 피스(21)와 가까워지는 방향을 향해 개방될 수 있다. 인접한 전기적 연결 부재(20)들은 순차적으로 이격되고, 대응하는 인접한 장착 시트(40)들은 순차적으로 이격된다. 각각의 장착 시트(40) 상의 클램핑 슬롯(41)의 단부는 인접한 장착 시트(40) 상의 클램핑 슬롯(41)의 단부와 연통되어 열전달 부재를 장착하기 위한 장착 공간을 형성할 수 있다. 다수의 클램핑 슬롯(41)은 열전달 부재 상의 다수의 위치의 고정 및 장착을 가능하게 한다.
클램핑 슬롯(41)은 장착 시트(40)의 제1 측면의 반대쪽 측면에 배열될 수 있으며, 이 경우 클램핑 슬롯(41)은 제2 연결 피스(22)로부터 멀어지는 방향을 향해 개방될 수 있다. 다수의 클램핑 슬롯(41)들이 제공될 수 있으며, 그 특정 개수는 실제 열 발산 수요에 따라 설정될 수 있다.
본 실시예에서, 클램핑 슬롯(41)을 장착 시트(40) 상에 제공하는 것은 열전달 부재의 구조의 적어도 일부의 단순한 구조 및 편리한 장착의 이점을 제공한다. 또한, 클램핑 슬롯(41)의 슬롯 벽의 표면은 더 큰 접촉 면적을 제공할 수 있고, 이에 의해 열전달 부재와 장착 시트(40) 사이의 더 충분하고 효율적인 열전달을 가능하게 한다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 열전달 부재는 라디에이터(31) 및 쿨러를 포함한다.
구체적으로, 라디에이터(31)의 적어도 일부는 전기적 연결 부재(20)와 대향하게 배열되어 전기적 연결 부재(20)와 열교환할 수 있다. 라디에이터(31)는 제1 냉각 채널을 갖는다. 쿨러의 적어도 일부는 제2 표면(112)과 열전도 가능하게 연결된다. 쿨러는 전기적 연결 부재(20)로부터 제2 표면(112)으로 열을 전달하기 위해 제1 냉각 채널과 연통하는 제2 냉각 채널을 갖는다.
다시 말해서, 열전달 부재는 본질적으로 전기적 연결 부재(20)와의 열교환을 위한 라디에이터(31) 및 제2 표면(112)과 열전도 가능하게 연결되는 쿨러로 구성된다. 라디에이터(31)는 제1 냉각 채널을 갖고, 쿨러는 제1 냉각 채널과 연통하는 제2 냉각 채널을 갖는다. 전기적 연결 부재(20)로부터의 열은 제1 냉각 채널 및 제2 냉각 채널에 의해 제2 표면(112)으로 전달될 수 있다.
라디에이터(31)의 적어도 일부는 전기적 연결 부재(20)에 대향하여 배열된다. 예를 들어, 라디에이터(31)의 일 부분은 장착 시트(40)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 이러한 부분은 클램핑 슬롯(41)에 클램핑될 수 있다.
제1 냉각 채널 및 제2 냉각 채널에는 냉각 액체가 제공될 수 있음에 유의해야 한다. 냉각 액체는 제1 냉각 채널과 제2 냉각 채널 내부를 순환하며 유동하여 열 발산을 위해 전기적 연결 부재(20)의 열을 제2 표면(112) 부근으로 연속적으로 전달한다.
본 실시예에서는, 라디에이터(31)와 쿨러 간의 협력을 통해 그리고 제1 냉각 채널과 제2 냉각 채널을 서로 연통되게 활용함으로써, 단자 포스트(12)들에 의해 전기적 연결 부재(20)로 전달된 열이 열 발산을 위해 제2 표면(112)으로 효율적으로 전달될 수 있고, 이에 따라 열 발산 효율을 향상시킬 수 있으며, 단자 포스트(12)들의 과열에 의해 배터리 코어가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
선택적으로, 제1 냉각 채널 및 제2 냉각 채널은 액체 냉각 핀(liquid cooling fin) 내의 대응하는 냉각 파이프들 또는 냉각 회로들 내의 채널들일 수 있다. 라디에이터(31)가 액체 냉각 핀의 구조를 포함하는 경우, 액체 냉각 플레이트는 열전달을 위해 열전도성 구조 접착제에 의해 전기적 연결 부재(20)의 일측에 직접 접착될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 라디에이터(31)는 다수의 직선 파이프(311)들과, 직선 파이프(311)들의 일 단부들에 배열되어 인접한 직선 파이프(311)들을 연결하는 엘보 파이프(312)를 포함한다.
구체적으로, 라디에이터(31)는 라디에이팅 파이프일 수 있다. 라디에이터(31)는 다수의 직선 파이프(311)들과, 인접한 직선 파이프(311)들의 단부들을 연결하는 엘보 파이프(312)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 클램핑 슬롯(41)을 갖는 장착 시트(40)를 구비한 전기적 연결 부재(20)의 제2 연결 피스(22)를 예로 들면, 제1 연결 피스(21)의 양측에서 제2 연결 피스(22)들은 각각 2개의 직선 파이프(311)들 및 1개의 엘보 파이프(312)에 대응할 수 있다. 2개의 직선 파이프(311)들과 1개의 엘보 파이프(312)는 U자형 파이프 구조로 연결된다. 라디에이터(31)는 2개의 U자형 파이프 구조를 포함할 수 있다. 직선 파이프(311)들은 대응되는 클램핑 슬롯(41)들을 통과할 수 있다. 2개의 제2 연결 피스(22)들에 대응하는 직선 파이프(311)들은 추가적인 배관에 의해 연결될 수 있으며, 2개의 제2 연결 피스(22)에 대응하는 직선 파이프(311)들은 모두 쿨러의 제2 냉각 유로와 연통한다.
또한, 제2 연결 피스(22)들은 동일한 측면에서 3개 이상의 직선 파이프(311)들과 대응될 수 있다. 다수의 직선 파이프(311)들은 서로 평행할 수 있다. 엘보 파이프(312)의 개수는 직선 파이프(311)의 개수에 대응하여 설정될 수 있다. 직선 파이프(311)들과 엘보 파이프(312)들은 사행(serpentine)-형 파이프 구조를 형성할 수 있다. 이러한 경우에, 제2 연결 피스(22)로부터 멀어지게 제2 연결 피스(22)에 배열되는 장착 시트(40)의 측면에는 서로 평행한 다수의 클램핑 슬롯(41)들이 제공되어 대응하는 직선 파이프(311)들을 장착할 수 있다.
냉각 회로는 쿨러와 함께 라디에이터(31)의 엘보 파이프(312)들과 협력하는 다수의 직선 파이프(311)들에 의해 형성될 수 있어, 순환시 계속해서 전기적 연결 부재(20)로부터 제2 표면(112)으로 열을 전달하고, 제2 표면(112) 부근에서 쿨러에 의해 열을 발산시킬 수 있다.
또한, 쿨러는 또한 다수의 직선 파이프(311)들과 직선 파이프(311)들을 연결하는 엘보 파이프(312)를 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 직선 파이프(311)들과 엘보 파이프(312)는 제2 표면(112) 부근에 배열되는 사행-형 배관을 형성할 수 있다. 직선 파이프(311)들의 개수를 조절함으로써, 전체 냉각 회로의 길이를 조절할 수 있어, 열 발산 효율을 조절할 수 있다.
또한, 배터리 셀(10)의 쉘(11)에도 열이 축적될 수 있으므로, 제2 표면(112)에 배열되는 쿨러는 단자 포스트(12)들 및 전기적 연결 부재(20)로부터 유도되는 열을 발산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 쉘(11)로부터의 열을 발산시킬 수 있어, 쉘(11)의 과열에 의한 배터리 코어의 악영향을 방지할 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 쉘(11)은 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향을 따라 연장하는 에지들을 갖는다. 제1 방향 및 제2 방향은 제1 평면을 규정하고, 제1 방향 및 제3 방향은 제2 평면을 규정하며, 제2 방향 및 제3 방향은 제3 평면을 규정한다. 제1 표면(111)은 제2 표면(112)과 연결되고, 제1 표면(111)은 제3 평면과 평행하고, 제2 표면(112)은 제2 평면과 평행하다.
구체적으로, 쉘(11)은 적어도 3개의 면들, 즉 제1 평면, 제2 평면, 및 제3 평면을 갖는다. 제1 평면은 제1 방향 및 제2 방향 각각과 평행하고, 제2 평면은 제1 방향 및 제3 방향 각각과 평행하고, 제3 평면은 제2 방향 및 제3 방향 각각과 평행하다.
즉, 제1 표면(111)은 제2 표면(112)과 연결되고, 제1 표면(111)은 제3 평면과 평행하고, 제2 표면(112)은 제2 평면과 평행하다. 즉, 제1 표면(111)은 제2 방향 및 제3 방향 각각과 평행하고, 제2 표면(112)은 제1 방향 및 제3 방향 각각과 평행하다.
쉘(11)은 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향을 따라 에지들을 갖는, 직사각형 쉘과 같은 육면체일 수 있다. 쉘(11)은 제1 방향 및 제2 방향에 의해 규정되는 2개의 제1 평면들, 제1 방향 및 제3 방향에 의해 규정되는 2개의 제2 평면들, 그리고 제2 방향 및 제3 방향에 의해 규정되는 2개의 제3 평면들을 가질 수 있다.
본 실시형태에서는, 제1 표면(111) 외부로 연장되는 단자 포스트(12)들로부터 제1 표면(111)에 연결되는 제2 표면(112) 부근까지 열을 전달함으로써, 열 발산 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 열 발산 배관의 전체 길이를 감소시킬 수 있어, 제조 비용을 낮출 수 있다.
선택적으로, 배터리 팩은 제2 표면(112)에 대향하여 배열될 수 있는 라디에이팅 팬(radiating fan)을 더 포함할 수 있다. 라디에이팅 팬에 의해 제2 표면(112)의 열 발산 속도가 증가될 수 있어, 열 발산 효율이 더욱 향상될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 제2 표면(112)의 표면적은 제1 표면(111)의 표면적보다 넓다. 이 경우, 제1 평면은 상면 또는 하면으로 규정될 수 있고, 제2 평면은 끝면으로 규정될 수 있고, 제3 평면은 측면으로 규정될 수 있다. 본 실시예에서는, 제2 표면(112)의 표면적이 제1 표면(111)의 표면적보다 크기 때문에, 즉 끝면의 면적이 측면의 면적보다 작기 때문에, 제1 평면은 더 큰 면으로, 제3 평면은 더 작은 면으로 규정될 수 있다. 쉘(11)의 외부 표면에서 큰 곳(large place)이 상당히 확장됨에 따라, 쿨러를 제2 표면(112)에 대향하도록 규정하고 제2 표면(112)의 특정 위치를 규정함으로써, 쿨러와 쉘(11) 사이의 대-면적(large - area) 접촉에 의해 크게 확장된 큰 면(significantly expanded large face)의 압착이 방지될 수 있다.
이하에서는 직육면체-형상 쉘(11)을 예로 들어 본 개시내용의 배터리 팩을 상세히 설명한다.
제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향은 서로 수직일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 쉘(11)은 길고 편평한 쉘(11)이다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 방향은 쉘(11)의 길이 방향일 수 있고, 제2 방향은 쉘(11)의 폭 방향일 수 있고, 제3 방향은 쉘(11)의 두께 방향일 수 있다.
즉, 제1 방향은 전-후 방향을 따라 연장될 수 있고, 제2 방향은 상-하 방향을 따라 연장될 수 있고, 제3 방향은 좌-우 방향을 따라 연장될 수 있다. 이 경우, 제1 표면(111)은 도 1에 도시된 바와 같이 우측면일 수 있고, 제2 표면(112)은 도 1에 도시된 바와 같이 쉘(11)의 상부 표면 또는 하부 표면일 수 있다. 단자 포스트(12)들은 쉘(11)의 우측면에 배열된다. 전기적 연결 부재(20), 장착 시트(40), 및 라디에이터(31)의 직선 파이프(311)들은 각각 쉘(11)의 우측면에 대향한다. 쿨러는 쉘(11)의 상부 표면에 배열될 수 있다.
쉘(11)의 우측면의 면적은 쉘(11)의 두께에 쉘(11)의 폭을 곱한 값이다. 쉘(11)의 상부 표면의 면적은 쉘(11)의 두께에 쉘(11)의 길이를 곱한 값이다. 그러므로, 쉘(11)의 우측면의 면적은 쉘(11)의 상부 표면의 면적보다 작다. 즉, 쉘(11)의 상부 표면은 쉘(11)의 우측면보다 큰 열 발산 면적을 갖고, 쿨러를 배열하기 위한 더 큰 공간을 제공한다. 그러므로, 전기적 연결 부재(20) 및 열전달 부재는 열 발산을 위해 단자 포스트(12)들로부터 제2 표면(112) 부근으로 열을 전달함으로써, 열 발산 효율을 향상시킬 수 있다.
본 개시내용의 설명에 있어서, "상부" 및 "하부"와 같은 용어가 나타내는 방향 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방향 또는 위치 관계를 기초로 하는 것이며, 본 개시내용이 특정 방향으로 구성 및 동작될 것을 요구하는 것이 아니라, 단지 본 개시내용의 설명을 용이하게 하기 위하여 사용되는 것이다. 그러므로, 이러한 용어는 본 개시내용의 제한으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서의 설명에 있어서, "실시예" 또는 "다른 실시예"와 같은 용어를 참조한 설명은, 본 실시예와 함께 설명된 특정 특징들, 구조들, 재료들 또는 특성들이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서, 전술한 용어들의 개략적인 언급은 반드시 동일한 실시예 또는 예에 관한 것은 아니다. 게다가, 설명되는 특정 특징들, 구조들, 재료들, 또는 특성들은 임의의 하나 이상의 실시예들 또는 예들에서 적절한 방식들로 조합될 수 있다. 또한, 통상의 기술자는, 서로 모순되지 않는 한, 명세서에 기재된 상이한 실시예들 또는 예들을 통합 또는 조합할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "제1" 및 "제2"라는 용어는 단지 설명을 위해 사용된 것으로, 상대적으로 중요성을 표시 또는 암시하거나 표시된 기술적 특징의 개수를 암시적으로 지정하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
비록 본 개시내용의 실시예들이 위에서 도시되고 설명되었지만, 전술한 실시예들은 예시적인 것임이 이해될 수 있으며 본 개시내용의 제한으로서 이해되어서는 안 된다. 통상의 기술자는 본 개시내용의 범위 내에서 전술한 실시예에 대한 변경, 수정, 교체 및 변형을 할 수 있다.
도면에서:
10 배터리 셀; 11 쉘; 111 제1 표면; 112 제2 표면; 12 단자 포스트;
20 전기적 연결 부재; 21 제1 연결 피스; 22 제2 연결 피스;
31 라디에이터; 311 직선 파이프; 312 엘보 파이프;
40 장착 시트; 41 클램핑 슬롯.

Claims (10)

  1. 배터리 팩으로서,
    쉘(11), 배터리 코어, 및 복수의 단자 포스트(12)들을 각각 포함하는 복수의 배터리 셀(10)들 - 상기 쉘(11) 내부에 수용 공간이 규정되고, 상기 배터리 코어는 상기 수용 공간에 배열되고, 상기 쉘(11)은 적어도 제1 표면(111) 및 제2 표면(112)을 구비하고, 상기 단자 포스트(12)들은 상기 배터리 코어에 배열되고 상기 제1 표면(111)으로부터 상기 쉘(11)의 외부로 연장됨 - ;
    인접한 2개의 상기 제1 표면(111)들 각각에 대해 대향하여 배치되고 인접한 2개의 상기 단자 포스트(12)들 각각에 대해 전기적으로 연결되어 인접한 2개의 상기 배터리 셀(10)들을 통전시키는 전기적 연결 부재(20); 및
    상기 전기적 연결 부재(20)로부터 상기 제2 표면(112)으로 열을 전달하도록 구성된 열전달 부재
    를 포함하는, 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 연결 부재(20)는:
    제1 연결 피스(21) - 상기 제1 표면(111)에 대한 상기 제1 연결 피스(21)의 직교 투영은 상기 단자 포스트(12)들을 덮음 - ; 및
    제2 연결 피스(22) - 상기 제2 연결 피스(22)는 상기 제1 연결 피스(21)의 외측에 배치되고, 상기 제1 표면(111)에 대한 상기 제2 연결 피스(22)의 직교 투영은 상기 단자 포스트(12)들로부터 이격되고, 상기 제2 연결 피스(22)는 상기 열전달 부재에 열전도 가능하게 연결됨 -
    를 포함하는, 배터리 팩.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기적 연결 부재(20)는 시트-형상 몸체인, 배터리 팩.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기적 연결 부재(20)에 대한 상기 열전달 부재의 적어도 일부의 위치를 규정하도록 상기 단자 포스트(12)들로부터 멀리 상기 제2 연결 피스(22) 측에 배열되는 장착 시트(40) - 상기 장착 시트(40)는 각각의 상기 제2 연결 피스(22) 및 상기 열전달 부재의 적어도 일부와 열전도 가능하게 연결됨 - 를 더 포함하는, 배터리 팩.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 제2 연결 피스(22)들이 제공되어 상기 제1 연결 피스(21)의 양측에 각각 위치되고, 2개의 장착 시트(40)들은 2개의 상기 제2 연결 피스(22)들과 일-대-일 대응되게 제공되는, 배터리 팩.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전달 부재의 적어도 일부가 장착되기 위해 상기 단자 포스트(12)들로부터 떨어진 상기 장착 시트(40)의 측면에는 클램핑 슬롯(41)이 제공되는, 배터리 팩.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전달 부재는:
    라디에이터(31) - 상기 라디에이터(31)의 적어도 일부는 상기 전기적 연결 부재(20)에 대향되게 배열되고 상기 전기적 연결 부재(20)와 열교환하도록 구성되고, 상기 라디에이터(31)는 제1 냉각 채널을 가짐 - ; 및
    쿨러 - 상기 쿨러의 적어도 일부는 상기 제2 표면(112)과 열전도 가능하게 연결되고, 상기 쿨러는 상기 전기적 연결 부재(20)로부터 상기 제2 표면(112)으로 열을 전달하기 위해 상기 제1 냉각 채널과 연통되는 제2 냉각 채널을 가짐 -
    를 포함하는, 배터리 팩.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라디에이터(31)는 복수의 직선 파이프(311)들과, 인접한 직선 파이프(311)들을 연결하기 위해 상기 직선 파이프(311)들의 단부들에 배열되는 엘보 파이프(312)를 포함하는, 배터리 팩.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉘(11)은 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향을 따라 연장되는 에지들을 갖고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 제1 평면을 규정하고, 상기 제1 방향과 상기 제3 방향은 제2 평면을 규정하고, 상기 제2 방향과 상기 제3 방향은 제3 평면을 규정하며;
    상기 제1 표면(111)은 상기 제2 표면(112)과 연결되고, 상기 제1 표면(111)은 상기 제3 평면과 평행하고 상기 제2 표면(112)은 상기 제2 평면과 평행한, 배터리 팩.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 표면(112)의 표면적은 상기 제1 표면(111)의 표면적보다 큰, 배터리 팩.
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