JP2023528770A - バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車 Download PDF

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Abstract

バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車が開示される。本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と;バッテリーセル積層体が収納されるケースと;バッテリーセル積層体の間に配置され、複数の孔が形成された空気循環ダクトと;空気循環ダクトの一方の側に結合された排気ファンと;を含み、空気循環ダクトの孔は大きさが異なることを特徴とする。

Description

本出願は、2021年01月08日付け出願の韓国特許出願第10-2021-0002824号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
本発明は、バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車に関し、より具体的には、期待寿命を向上させることができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車に関する。
モバイル機器の技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池需要が急激に増加しており、従来、二次電池としてニッケルカドミウム電池や水素イオン電池が使用されてきたが、最近では、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらないので、充放電を自由に行うことができ、自己放電率が非常に低く、しかも、エネルギー密度の高いリチウム二次電池が広く使用されている。
この種のリチウム二次電池は、主としてリチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレーターを間に挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と一緒に封入する外装材、すなわち、電池ケースと、を備える。
リチウム二次電池は、正極、負極及びこれらの間に介在するセパレーター及び電解質からなり、正極活物質と負極活物質のどちらを使用するかによって、リチウムイオン電池(Lithium Ion Battery,LIB)、リチウムポリマー電池(Polymer Lithium Ion Battery、PLIB)などに分けられる。通常、これらのリチウム二次電池の電極は、アルミニウムまたは銅のシート、メッシュ、フィルム、ホイルなどの集電体に正極または負極活物質を塗布した後、乾燥することにより形成される。そして、様々な種類の二次電池には、バッテリーセルを保護できるケースと、複数のバッテリーセルが積層されてケースに取り込まれたバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールが含まれたバッテリーパックと、を含む。
バッテリーセルは、導体であるバスバーを介して互いに電気的に接続され得る。一般に、正極電極リードはアルミニウム材料で作られ、負極電極リードは銅材料で作られ、バスバーも銅材料で作られる。
バッテリーモジュールに設けられたバッテリーセルを継続的に使用すると、バッテリーセルから熱が発生するため、バッテリーセルは様々な方法で冷却される。例えば、排気ファンが設置され、排気ファンによって空気が移動しながらバッテリーセルを冷却するように構成されてもよい。
しかし、従来の排気ファンに結合されたダクトの長さが長くなると、排気ファンから遠く離れた箇所に位置するバッテリーセルは、排気ファンから近い箇所に位置するバッテリーセルに比べて冷却が良くないため、バッテリーセルの寿命が変わり、バッテリーモジュールの寿命を阻害するという問題がある。
したがって、本発明が達成しようとする技術的課題は、バッテリーセルの位置にかかわらず均一な冷却によりバッテリーセル間の温度差を最小限に抑えて期待寿命を向上させることができるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車を提供することである。
本発明の一態様によれば、複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と;前記バッテリーセル積層体が収納されるケースと;前記バッテリーセル積層体の間に配置され、複数の孔が形成された空気循環ダクトと;前記空気循環ダクトの一方の側に結合された排気ファンと;を含み、前記空気循環ダクトの前記孔は大きさが異なることを特徴とするバッテリーモジュールを提供することができる。
また、複数のバッテリーセル積層体は、少なくとも2行と少なくとも2列に配され、前記空気循環ダクトは、前記複数のバッテリーセル積層体の間に配置され得る。
さらに、前記空気循環ダクトの前記孔は、前記孔のうち、前記排気ファンに最も近い孔の大きさが最も小さく、前記排気ファンから離れるほど孔の大きさが大きくなるように構成され得る。
さらにまた、複数のバッテリーセルは、上面エンドプレートと、下面エンドプレートと、側面エンドプレートとに取り囲まれており、前記側面エンドプレートには、空気流入路が形成されており、前記複数のバッテリーセルの間には、内部に空気が流れる中空が形成された空気冷却プレートが介在しており、前記側面エンドプレートの前記空気流入路と前記空気冷却プレートの中空とは、同じ高さに位置するように構成され得る。
さらにまた、前記空気冷却プレートの内部の前記中空には少なくとも1つの隔壁が形成され得る。
さらにまた、前記隔壁は複数備わっており、等間隔に配置され得る。
さらにまた、前記ケースは、上面カバーと、側面カバーと、下面カバーとを含み、前記空気流入路が位置する箇所には側面カバーを取り外して前記空気流入路を外部に露出させることができる。
さらにまた、前記上面カバーには空気移動口が形成され、前記空気移動口を介してバッテリーセル積層体に移動した空気が、前記空気流入路を通過して前記空気循環ダクトに移動するように構成され得る。
一方、本発明の他の態様によれば、上述したバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することができ、さらに、前記バッテリーモジュールを含む自動車を提供することができる。
本発明の実施形態は、全体構造を変更してバッテリーセルの位置にかかわらず均一な冷却によりバッテリーセル間の温度差を最小限に抑えて期待寿命を向上させることができるという効果がある。
本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの全体斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの分離斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールから、バッテリーセル積層体と、空気循環ダクトと、排気ファンとが分離された様子を示す概略平面図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおける空気循環ダクトの斜視図である。 図4の矢印Aに沿って見た図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールから、空気循環ダクトと、排気ファンとが分離された様子を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいてバッテリーセル間に空冷プレートが介在した様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて側面エンドプレートに空気流入路が形成された様子を示す側面図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおける空気の移動を示す図である。
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る好適な実施形態について詳しく説明する。この明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は、自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則を踏まえて、本発明の技術的な思想に見合う意味及び概念として解釈されなければならない。したがって、この明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好適な一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本発明の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図面の各構成要素またはその構成要素を構成する特定の部分のサイズは、説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に示されている。したがって、各構成要素の大きさは実際の大きさを完全に反映するものではない。本発明に係わる公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その説明を省略する。
本明細書で使用される「結合」または「接続」という用語は、ある部材と他の部材とが直接的に結合されてもよく、または直接的に接続されてもよいだけでなく、ある部材が継手部材を介して他の部材に間接的に結合されてもよく、または間接的に連結されてもよい場合も含む。
図1は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの全体斜視図であり、図2は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの分離斜視図であり、図3は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールから、バッテリーセル積層体と、空気循環ダクトと、排気ファンとが分離された様子を示す概略平面図であり、図4は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおける空気循環ダクトの斜視図であり、図5は、図4の矢印Aに沿って見た図であり、図6は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールから、空気循環ダクトと、排気ファンとが分離された様子を示す図であり、図7は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいてバッテリーセル間に空冷プレートが介在した様子を示す断面図であり、図8は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて側面エンドプレートに空気流入路が形成された様子を示す側面図である。
図面を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール10は、バッテリーセル積層体100と、ケース200と、空気循環ダクト300と、排気ファン400とを含む。
バッテリーセル積層体100は、電極リードを有する複数のバッテリーセル110を積層してなる。図2を参照すると、複数のバッテリーセル積層体100は、少なくとも2行と少なくとも2列に配される。
バッテリーセル110に設けられる電極リードは、外部に露出して外部機器に接続される一種の端子であって、導電性材料からなる。
電極リードは、正極電極リードと負極電極リードとを含んでいてもよい。正極電極リードと負極電極リードは、バッテリーセル110の長手方向に対して互いに反対方向に配置されてもよいし、または、正極電極リードと負極電極リードは、バッテリーセル110の長手方向に対して互いに同じ方向に配置されてもよい。
正極電極リードと負極電極リードは様々な材料で作られてもよく、例えば、正極電極リードはアルミニウム材料で作られ、負極電極リードは銅材料で作られてもよい。
電極リードはバスバー(図示せず)に電気的に結合されてもよい。バッテリーセル110は、正極板/セパレーター/負極板の順に配列される単位セル(Unit Cell)または正極板/セパレーター/負極板/セパレーター/正極板/セパレーター/負極板の順に配列されたバイセル(Bi-Cell)を電池容量に合わせて複数個を積層した構造を有してもよい。
バッテリーセル積層体100は、複数のバッテリーセル110が互いに積層されるように構成されてもよい。ここで、バッテリーセル110は様々な構造を有することができ、また、複数のバッテリーセル110を様々な方法で積層することができる。
バッテリーセル積層体100は、各バッテリーセル110を収容するカートリッジ(図示せず)を複数備えていてもよい。各カートリッジ(図示せず)はプラスチックの射出成形で製造することができ、バッテリーセル110を収容することができる収納部が形成された複数のカートリッジ(図示せず)を積層することができる。
複数のカートリッジ(図示せず)が積層されたカートリッジ組立体は、コネクタ要素または端子要素を備えていてもよい。コネクタ要素は、例えば、バッテリーセル110の電圧または温度に関するデータを提供できるバッテリー管理システム(BMS、図示せず)などに接続するための様々な形態の電気接続部品または接続部材を含んでいてもよい。
また、端子要素はバッテリーセル110に接続される主端子であって、正極端子と負極端子とを含み、端子要素には、外部と電気的に接続可能にするターミナルボルトが配備されてもよい。一方、バッテリーセル110は様々な形状を呈していてもよい。
図1及び図2を参照すると、ケース200には、バッテリーセル積層体100、または、バッテリーセル積層体100が収納されたカートリッジ組立体が収納される。例えば、ケース200は、バッテリーセル積層体100を取り囲むように構成されてもよい。
ケース200は、バッテリーセル積層体100または複数のカートリッジ組立体の全体を取り囲み、それによって外部の振動または衝撃からバッテリーセル積層体100またはカートリッジ組立体を保護する。
ケース200は、バッテリーセル積層体100またはカートリッジ組立体の形状に対応する形状に形成されてもよい。例えば、バッテリーセル積層体100またはカートリッジ組立体が六面体形状を呈している場合、ケース200もこれに対応する六面体形状を呈するように形成されてもよい。
図1及び図2を参照すると、ケース200は、上面カバー210と、側面カバー220と、下面カバー230とを含むように構成されてもよい。後述するように、バッテリーセル110を取り囲む側面エンドプレート520には空気流入路521が形成され、ここでケース200の側面カバー220のうち側面エンドプレート520の空気流入路521が位置する箇所には、側面カバー220が除去されて空気流入路521が外部に露出するように構成されてもよい。
このような構成により、空気が側面エンドプレート520の空気流入路521を介してバッテリーセル110の側に円滑に移動することができる。
そして、上面カバー210には空気移動口211が形成されてもよく、空気移動口211を介してバッテリーセル積層体100に移動した空気が、空気流入路521を通過して空気循環ダクト300に移動しながらバッテリーセル110を冷却する。これについては、図9を参照して以下で具体的に説明する。
ケース200は、例えば、金属材料からなるプレートを折り曲げて製造してもよいし、プラスチック射出成形により製造してもよい。また、ケース200は、一体型に製造してもよいし、分離型に製造してもよい。
ケース200には、上述したコネクタ要素または端子要素を外部に露出させることができる貫通部(図示せず)が形成されてもよい。すなわち、コネクタ要素または端子要素は、外部の所定の部品または部材と電気的に接続され得、このような電気的接続がケース200によって妨げられないように、ケース200に貫通部が形成され得る。
図2から図4を一緒に参照すると、空気循環ダクト300は、複数のバッテリーセル積層体100の間に配置され、複数の孔310が形成される。
図4から図6を参照すると、空気循環ダクト300の孔310は異なる大きさを有する。例えば、図6に示すように、空気循環ダクト300の孔310のうち、排気ファン400に最も近い孔310aの大きさが最も小さく、排気ファンから離れるほど孔310の大きさが大きくなり、排気ファン400から最も遠い孔310bの大きさが最も大きい。
このように、空気循環ダクト300の孔310の大きさが排気ファンから離れるにつれて大きくなるように形成されると、排気ファン400から遠く離れた箇所に位置するバッテリーセル110に多くの空気が一度に流入することができる。
すなわち、排気ファンから遠く離れた箇所に位置するバッテリーセルも、大量の空気が一度に流入することで十分に冷却することができるので、これによりバッテリーセル110間の温度差が最小化され、期待寿命を向上させることができるという効果がある。
排気ファン400は、空気循環ダクト300の一方の側にのみ結合され、ケース200の外部の空気がケース200内部に流入した後、循環しながらバッテリーセル110を冷却するように構成される。
ここで、排気ファン400は、空気循環ダクト300の両方の端部ではなく一方の端部にのみ結合されており、図5を参照すると、空気循環ダクト300の後方が塞がれている。
排気ファン400は、多様に構成されてもよく、空気を循環させることができる様々な種類の各種ファンを含む。
一方、図2を参照すると、複数のバッテリーセル110はエンドプレート500によって保護されてもよい。エンドプレート500は、上面エンドプレート510と、下面エンドプレート530と、側面エンドプレート520とを含んでいてもよく、複数のバッテリーセル110は、上面エンドプレート510と、下面エンドプレート530と、側面エンドプレート520とにより取り囲まれるように構成されてもよい。また、側面エンドプレート520には空気流入路521が形成される。
ここで、図7を参照すると、複数のバッテリーセル110の間に空気冷却プレート600を介在させてもよい。
空気冷却プレート600は複数設けられており、複数の空気冷却プレート600を複数のバッテリーセル110の間にそれぞれ配置してもよい。すなわち、複数のバッテリーセル110の間々には、複数の空冷プレート600がそれぞれ配置される。
ここで、図7を参照すると、空気冷却プレート600の内部には、流体が流れる中空610が形成される。すなわち、空気が空気冷却プレート600内の中空610に沿って移動しながら、空気冷却プレート600に接触しているバッテリーセル110を冷却する。これにより、複数のバッテリーセル110のそれぞれを放熱させることができるという効果がある。
また、空気冷却プレート600は、バッテリーセル110にスウェリングが発生した場合でも変形しないように所定の剛性を有するように構成される。
バッテリーセル110は、充電及び放電の過程でバッテリーセル110内部にガスが発生してバッテリーセル110が膨らむスウェリング(swelling)現象が発生する。
空気冷却プレート600は、複数のバッテリーセル110の間々に配置されるので、万が一空気冷却プレート600の剛性が弱ければ、バッテリーセル110がスウェリングによって膨らんだ場合、空気冷却プレート600が加圧されて変形し、空気冷却プレート600内部に形成された中空610が狭くなり、これにより空気が移動できる通路が狭くなって放熱効果が減少する可能性がある。
したがって、空気冷却プレート600は、バッテリーセル110のスウェリング現象が発生しても形状が変形しないように所定の範囲の剛性を有していなければならない。ここで、空気冷却プレート600の剛性の範囲は実験的に決定することができる。
一方、バッテリーセル110のスウェリング現象が発生しても、空気冷却プレート600が変形することなく空気が通過する中空610がそのまま維持されるように、空気冷却プレート600内部の中空610に少なくとも1つの隔壁620を形成してもよい。
隔壁620は複数備わっており、等間隔に配置されてもよい。このように、等間隔に配置された隔壁620により、バッテリーセル110のスウェリング現象が発生しても、空気冷却プレート600の中空610の形状を維持することができ、これによりバッテリーセル110のスウェリングが発生した場合でも冷却性能を維持できるという効果がある。
一方、空気冷却プレート600は、熱伝導可能な金属材料からなってもよく、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム材料からなってもよい。ただし、空気冷却プレート600の材質はアルミニウムに限定されるものではない。
図7を参照すると、空気冷却プレート600はバッテリーセル110の一方の面のみに接触しており、これはバッテリーセル積層体100の全高を考慮したものであり、空気冷却プレート600は、バッテリーセル110の両方の面に接触するように構成されてもよい。
図8を参照すると、側面エンドプレート520の空気流入路521と空気冷却プレート600の中空610とは、同じ高さに位置するように構成されてもよい。この場合、側面エンドプレート520の空気流入路521を介して流入した空気は、空気冷却プレート600の中空610を介して移動しながらバッテリーセル110を冷却し、空気冷却プレート600から空気循環ダクト300に移動した後、排気ファン400を介して排出される。
図9は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール10における空気の移動を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール10の作用及び効果について説明する。
図1及び図2を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール10は、ケース200の側部カバー220のうち側端板520の空気流入路521が位置する箇所では側面カバー220を取り外して側面エンドプレート520の空気流入路521を外部に露出させるようにしてもよい。
ここで、図8を参照すると、側面エンドプレート520の空気流入路521と空気冷却プレート600の中空610とは、同じ高さに位置するように構成されてもよい。
図9を参照して、排気ファン400が作動すると、側面エンドプレート520の空気流入路521を介して流入した(図9の矢印a参照)空気は、空気冷却プレート600の中空610を介して移動しながらバッテリーセル110を冷却し、空気冷却プレート600から空気循環ダクト300の孔310を介して空気循環ダクト300に移動した後、排気ファン400を介して排出される(図9の矢印d参照)。
このとき、図6を参照すると、空気循環ダクト300の孔310は、排気ファン400に最も近い孔310aの大きさが最も小さく、排気ファン400から離れるほど孔310の大きさが大きくなり、排気ファン400から最も遠い孔310bの大きさを最も大きく構成することができ、これにより、排気ファン400から遠く離れた箇所に位置するバッテリーセル110も十分に冷却することができる。
また、図1及び図2に示すように、上面カバー210に空気移動口211を形成してもよく、空気移動口211を介してバッテリーセル積層体100側に移動する(図9の矢印b参照)空気は、空気流入路521を通過し、空気冷却プレート600の中空610を介して移動しながらバッテリーセル110を冷却し、空気冷却プレート600から空気循環ダクト300の孔310を介して空気循環ダクト300に移動した(図9の矢印c参照)後、排気ファン400を介して排出される(図9の矢印d参照)。
本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール10は、全体としてこのような構造によってバッテリーセル110を容易に冷却するだけでなく、バッテリーセル110間の温度差を最小限に抑えて期待寿命を向上させることができるという効果がある。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパック(図示せず)は、上述したような本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール10を1つ以上含んでいてもよい。また、前記バッテリーパック(図示せず)は、このようなバッテリーモジュール10に加えて、このようなバッテリーモジュール10を収納するためのハウジング、バッテリーモジュール10の充放電を制御するための各種装置、例えば、電池管理システム(BMS)、電流センサ、ヒューズなどをさらに含んでいてもよい。
一方、本発明の一実施形態による自動車(図示せず)は、上述したバッテリーモジュール10またはバッテリーパック(図示せず)を含んでいてもよく、前記バッテリーパック(図示せず)は前記バッテリーモジュール10を含んでいてもよい。そして、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール10は、前記自動車(図示せず)、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電気を使用する所定の自動車(図示せず)に適用されてもよい。
以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
本発明は、バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車に関し、特に二次電池に関連する産業において利用可能である。
10 バッテリーモジュール
100 バッテリーセル積層体
110 バッテリーセル
200 ケース
210 上面カバー
211 空気移動口
220 側面カバー
230 下面カバー
300 空気循環ダクト
310 孔
400 排気ファン
500 エンドプレート
510 上面エンドプレート
520 側面エンドプレート
521 空気流入路
530 下面エンドプレート
600 空気冷却プレート
610 中空
620 隔壁

Claims (10)

  1. 複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と;
    前記バッテリーセル積層体が収納されるケースと;
    前記バッテリーセル積層体の間に配置され、複数の孔が形成された空気循環ダクトと;
    前記空気循環ダクトの一方の側に結合された排気ファンと;
    を含み、
    前記空気循環ダクトの前記孔は大きさが異なることを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 複数のバッテリーセル積層体は、少なくとも2行と少なくとも2列に配され、
    前記空気循環ダクトは、前記複数のバッテリーセル積層体の間に配置されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記空気循環ダクトの前記孔は、前記孔のうち、前記排気ファンに最も近い孔の大きさが最も小さく、前記排気ファンから離れるほど孔の大きさが大きくなるように構成されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリーモジュール。
  4. 複数のバッテリーセルは、上面エンドプレートと、下面エンドプレートと、側面エンドプレートとに取り囲まれており、前記側面エンドプレートには、空気流入路が形成されており、
    前記複数のバッテリーセルの間には、内部に空気が流れる中空が形成された空気冷却プレートが介在しており、
    前記側面エンドプレートの前記空気流入路と前記空気冷却プレートの中空とは、同じ高さに位置するように構成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記空気冷却プレートの内部の前記中空には少なくとも1つの隔壁が形成されることを特徴とする請求項4に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記隔壁は複数備わっており、等間隔に配置されることを特徴とする請求項5に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記ケースは、上面カバーと、側面カバーと、下面カバーとを含み、
    前記空気流入路が位置する箇所には側面カバーを取り外して前記空気流入路を外部に露出させることを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記上面カバーには空気移動口が形成され、
    前記空気移動口を介してバッテリーセル積層体に移動した空気は、前記空気流入路を通過して前記空気循環ダクトに移動することを特徴とする請求項7に記載のバッテリーモジュール。
  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含むバッテリーパック。
  10. 請求項1から8のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む自動車。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102504481B1 (ko) * 2022-07-26 2023-02-27 정진우 냉각구조 개선형 공기 아연전지
FR3139948A1 (fr) * 2022-09-16 2024-03-22 Saft Conteneur de modules de batterie muni d’un système de refroidissement, système de stockage de puissance électrique et procédé associé

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6455186B1 (en) * 1998-03-05 2002-09-24 Black & Decker Inc. Battery cooling system
KR100658715B1 (ko) * 2004-10-28 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
US7642006B2 (en) * 2004-11-29 2010-01-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery module
KR100941266B1 (ko) * 2007-12-13 2010-02-11 현대자동차일본기술연구소 흡기 및 배기 구조가 개선된 배터리 유닛
JP5436924B2 (ja) * 2009-05-08 2014-03-05 三洋電機株式会社 バッテリシステム
KR101535795B1 (ko) 2012-01-18 2015-07-10 주식회사 엘지화학 공냉식 구조의 전지팩
KR101877996B1 (ko) * 2012-09-07 2018-07-16 현대자동차주식회사 배터리 시스템
KR102214949B1 (ko) * 2016-05-24 2021-02-10 삼성에스디아이 주식회사 전지 팩
JP2018107087A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 三菱自動車工業株式会社 バッテリーパックの冷却装置
KR20210002824A (ko) 2019-07-01 2021-01-11 엘지이노텍 주식회사 렌즈 구동 장치, 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기
JP2020161219A (ja) * 2019-03-25 2020-10-01 プライムアースEvエナジー株式会社 電池パックの冷却構造
CN211480235U (zh) * 2020-01-02 2020-09-11 阳光电源股份有限公司 电池包

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