JP6666480B2 - バッテリーモジュールアセンブリー - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリーモジュールアセンブリーに関し、より詳しくは、バッテリーモジュールと、バッテリーモジュールの冷却のために備えられる冷却プレートとの組立工程をさらに簡素化し、また、バッテリーモジュールへの冷却性能の向上に寄与するように設計されたバッテリーモジュールアセンブリーに関する。
本出願は、２０１６年１０月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０１３０７７９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
本出願は、２０１６年１０月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０１３０７７９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
二次電池の適用分野が多様となり、二次電池が適用される機器の発展につれ、二次電池に求められる容量が次第に大きくなり、このような容量の増加によって、二次電池に発生する熱を効率的に冷却する技術の重要性が大きくなりつつある。
図１〜図３を参照すれば、従来のバッテリーモジュールアセンブリー１の構造及びこれに適用されるバッテリーモジュール２の構造が示されている。
先ず、図１を参照して従来のバッテリーモジュール２の構造を見れば、バッテリーモジュール２の底面には、サーマルペースト（thermal paste）をバッテリーモジュール２の内部に塗布するために一つ以上のペースト注入口２ａが形成されており、注入されたペーストが内部空間を全部満たしたかが分かるように一つ以上のペースト吐出口２ｂが形成されている。
このような従来のバッテリーモジュール２は、注入口Ｈ１を通してサーマルペーストを注入することでバッテリーモジュール２内に存在するバッテリーセルＣとモジュールケースとの間の空間をサーマルペーストで満たすことで、バッテリーセルＣの安定的な固定とともに熱伝導を向上させるように設計されたものである。
このように、バッテリーモジュール２内へのサーマルペーストの充填工程が終了してから、バッテリーモジュール２の底面に冷却プレート３を付着するようになるが、このような冷却プレート３の付着のためにはバッテリーモジュール２の底面にサーマルペーストをさらに塗布した後、冷却プレート３を付着するようになる。
しかし、このように冷却プレート３の付着のためにバッテリーモジュール２の底面にサーマルペーストを塗布する場合、バッテリーモジュール２と冷却プレート３との間にサーマルペーストが均一に塗布されないことがあり、冷却プレート３が結合するときに、サーマルペーストが均一に伸びないことがあって、バッテリーモジュール２の底面と冷却プレート３との界面における熱抵抗が高くなるおそれがある。
また、このようにバッテリーモジュール２の内部にサーマルペーストを塗布する工程と、冷却プレート３の付着のためにバッテリーモジュール２の底面にサーマルペーストを塗布する工程とが個別的に行われる場合、塗布工程の繰り返される結果となり、生産性の面においても不利であるという短所が存在する。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールに結合する冷却プレートの構造を改善し、バッテリーモジュール内にサーマルペーストを充填する工程と、冷却プレートとバッテリーモジュールとの結合界面にサーマルペーストを塗布する工程とを一元化することを目的とする。
なお、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーモジュールアセンブリーは、バッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールに付着された冷却プレートと、を含むバッテリーモジュールアセンブリーであって、前記バッテリーモジュールが、前記バッテリーモジュールの内部へサーマルペーストが注入される第１ペースト注入口と、前記バッテリーモジュールの外部へサーマルペーストが吐出される第１ペースト吐出口と、を備え、前記冷却プレートが、前記第１ペースト注入口に対応する位置に形成された第２ペースト注入口と、前記第１ペースト吐出口を通して前記バッテリーモジュールの外部へ吐出されたサーマルペーストが前記バッテリーモジュールアセンブリーの外部へ吐出される第２ペースト吐出口と、を備える。
前記バッテリーモジュールは、モジュールケースと、前記モジュールケース内に収容されたセル積層体と、を含み得る。
前記バッテリーモジュールの内部に注入されたサーマルペーストは、前記セル積層体と前記モジュールケースとの間に形成された第１ペースト流路に充填され得る。
前記サーマルペーストは、前記セル積層体と前記モジュールケースとの間を固定し得る。
前記第１ペースト吐出口を通して前記バッテリーモジュールの外部へ吐出したサーマルペーストは、前記バッテリーモジュールと前記冷却プレートとの間に形成された第２ペースト流路に充填され得る。
前記サーマルペーストは、前記バッテリーモジュールと前記冷却プレートとの間を固定し得る。
前記冷却プレートは、冷却流体が流れる通路となる冷却流路を備え得る。
本発明の一面によれば、バッテリーモジュールへのサーマルペースト充填工程と、冷却プレートとバッテリーモジュールとの界面へのサーマルペーストの塗布工程とを一元化することで、バッテリーモジュールアセンブリーの生産性を向上させることができる。
本発明の他面によれば、冷却プレートとバッテリーモジュールとの界面に存在するサーマルペーストの分布が一定となることで、界面における熱抵抗を最小化することができ、冷却性能が向上する。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは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できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、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、本出願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４〜図６を参照して、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールアセンブリーについて説明する。
図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールアセンブリーを示す図であり、図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールアセンブリーに適用されるバッテリーモジュールの底面が見えるように示した図である。また、図６は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールアセンブリーを示す断面図である。
図４〜図６を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールアセンブリーは、バッテリーモジュール１０及び冷却プレート２０を含む。
前記バッテリーモジュール１０は、モジュールケース１１内に複数のバッテリーセルを含むセル積層体１２が収容されるように具現される。このようなバッテリーモジュール１０に適用されるセル積層体１２は、複数のバッテリーセルが相互隣接して積層されるように具現され得る。または、前記セル積層体１２は、各々のセルがカートリッジ内に収容された状態で相互積層されるように具現され得、二つまたはそれ以上の個数のバッテリーセルが一つのカートリッジ内に収容された状態で相互積層されるように具現され得る。
即ち、二次電池の最も基本となる最小単位のバッテリーセルを複数個含む形態であれば、その具体的具現形態を問わず本発明によるセル積層体１２として適用可能である。
一方、前記バッテリーモジュール１０は、その底面に形成された少なくとも一つの第１ペースト注入口Ｈ１及び少なくとも一つの第１ペースト吐出口Ｈ２を備える。
前記第１ペースト注入口Ｈ１は、モジュールケース１１の底面に形成され、サーマルペースト（thermal paste）がバッテリーモジュール１０の内部へ注入されるように通路の役割を果たすものであって、図５に示したように、モジュールケース１１の底面において底面の幅方向に沿って複数個が形成され得る。但し、このような第１ペースト注入口Ｈ１の形成位置及び個数はこれに限定されず、図５に示した第１ペースト注入口Ｈ１の形成位置及び個数はただ一例にすぎない。
前記第１ペースト吐出口Ｈ２は、モジュールケース１１の底面に形成され、サーマルペーストをバッテリーモジュール１０の外部へ吐出可能にする通路の役割を果たすものであって、図５に示したように、モジュールケース１１の底面において底面の長手方向の両側端部に各々一つずつ形成され得る。但し、このような第１ペースト注入口Ｈ１の形成位置及び個数はこれに限定されず、図５に示した第１ペースト注入口Ｈ１の形成位置及び個数は、ただ一例に過ぎない。
本発明で用いられるサーマルペーストは、熱伝導性及び接着性を有するペーストであって、前記第１ペースト注入口Ｈ１を通してバッテリーモジュールの内部に注入され、セル積層体１２とセルケース１１との間に形成される第１ペースト流路Ｓ１を満たした後、第１ペースト吐出口Ｈ２を通してバッテリーモジュール１０の外部へ吐出される。
このように、前記第１ペースト流路Ｓ１内に充填されたサーマルペーストは、セルケース１１とセル積層体１２との間を固定し、セル積層体１２で発生する熱がセルケース１１側へ伝達されやすくする。
前記冷却プレート２０は、バッテリーモジュール１０の底面に付着されるものであって、バッテリーモジュール１０を冷却する機能を果たす。
前記冷却プレート２０は、バッテリーモジュール１０に形成された第１ペースト注入口Ｈ１と対応する位置に形成される第２ペースト注入口２０ａと、第１ペースト吐出口Ｈ２と対応する位置に形成される第２ペースト吐出口２０ｂと、を含む。
前記第２ペースト注入口２０ａは、バッテリーモジュールアセンブリーの外部からサーマルペーストを注入するための通路の役割を果たす。また、前記第２ペースト吐出口２０ｂは、第１ペースト吐出口Ｈ２を通してバッテリーモジュール１０の外部へ吐出されたサーマルペーストが、バッテリーモジュールアセンブリーの外部へ吐出されるための通路の役割を果たす。
一方、前記冷却プレート２０は、バッテリーモジュール１０の底面と冷却プレート２０との間にサーマルペーストが充填される空間が形成されるよう、即ち、冷却プレート２０がバッテリーモジュール１０の底面から所定距離に離隔されるようにするために、スペーサー（spacer）の役割を果たす隔壁２１、２２及び連結管２３を備える。
前記隔壁２１、２２は、冷却プレート２０の長手方向における両側端部に備えられ、隔壁２１、２２が有する厚さ分だけバッテリーモジュール１０と冷却プレート２０との間には空間が形成される。このような空間は第２ペースト流路Ｓ２であって、バッテリーモジュール１０の第１ペースト吐出口Ｈ２を通して吐出されたサーマルペーストが充填される空間となる。
前記第２ペースト流路Ｓ２内に充填されたサーマルペーストは、バッテリーモジュール１０と冷却プレート２０との間を固定する役割及びバッテリーモジュール１０から発生した熱を冷却プレート２０側へ効果的に伝達する役割をともに果たす。
前記連結管２３は、第１ペースト注入口Ｈ１及び第２ペースト注入口２０ａと対応する位置に備えられ、隔壁２１、２２の厚さに相応する長さに形成されるものであって、バッテリーモジュール１０と冷却プレート２０との間の空間を形成するスペーサーとしての機能の他にも、第２ペースト注入口２０ａと第１ペースト注入口Ｈ１とを連結する通路の役割を果たす。
即ち、前記第２ペースト注入口２０ａを通してバッテリーモジュールアセンブリーの外部から注入されたサーマルペーストは、連結管２３及び第１ペースト注入口Ｈ１を通してバッテリーモジュール１０の内部へ流入される。
このように、バッテリーモジュール１０の内部へ流入したサーマルペーストは、セル積層体１２とセルケース１１との間に形成された第１ペースト流路Ｓ１を充填し、充填が完了した後にも外部からのサーマルペーストの流入が続けば、サーマルペーストは、第１ペースト吐出口Ｈ２を通してバッテリーモジュール１０の外部へ吐出され、バッテリーモジュール１０と冷却プレート２０との間に形成された第２ペースト流路Ｓ２を充填するようになる。
また、第２ペースト流路Ｓ２が完全に充填された後にもサーマルペーストの流入が続く場合には、サーマルペーストは、第２ペースト吐出口２０ｂを通してバッテリーモジュールアセンブリーの外部へ吐出される。
即ち、第２ペースト注入口２０ａを通してサーマルペーストの注入を始めてから、第２ペースト吐出口２０ｂを通してサーマルペーストが吐出し始める時点が、第１ペースト流路Ｓ１及び第２ペースト流路Ｓ２へのサーマルペーストの充填完了時点となる。
上述のような構造を有する本発明の一実施例によるバッテリーモジュールアセンブリーは、バッテリーモジュール１０へのサーマルペーストの充填工程と、冷却プレート２０とバッテリーモジュール１０との界面へのサーマルペーストの塗布工程とを一元化することで、バッテリーモジュールアセンブリーの生産性が向上するという長所を有する。また、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールアセンブリーは、冷却プレート２０とバッテリーモジュール１０との界面に存在するサーマルペーストの分布が一定になることで界面における熱抵抗が最小化し、冷却性能を向上させることができる。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ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多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１０ バッテリーモジュール
２０ 冷却プレート
２０ａ 第２ペースト注入口
２０ｂ 第２ペースト吐出口
Ｈ１ 第１ペースト注入口
Ｈ２ 第１ペースト吐出口
２０ 冷却プレート
２０ａ 第２ペースト注入口
２０ｂ 第２ペースト吐出口
Ｈ１ 第１ペースト注入口
Ｈ２ 第１ペースト吐出口
Claims (7)
- バッテリーモジュールと、
前記バッテリーモジュールに付着された冷却プレートと、
を含むバッテリーモジュールアセンブリーであって、
前記バッテリーモジュールが、前記バッテリーモジュールの内部へサーマルペーストが注入される第１ペースト注入口と、前記バッテリーモジュールの外部へサーマルペーストが吐出される第１ペースト吐出口と、を備え、
前記冷却プレートが、連結管を介して前記第１ペースト注入口に連結された第２ペースト注入口と、前記第１ペースト吐出口を通して前記バッテリーモジュールの外部へ吐出されたサーマルペーストが前記バッテリーモジュールアセンブリーの外部へ吐出される第２ペースト吐出口と、を備えることを特徴とするバッテリーモジュールアセンブリー。 - 前記バッテリーモジュールが、
モジュールケースと、
前記モジュールケース内に収容されたセル積層体と、
を含む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アセンブリー。 - 前記バッテリーモジュールの内部に注入されたサーマルペーストが、前記セル積層体と前記モジュールケースとの間に形成された第１ペースト流路に充填されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュールアセンブリー。
- 前記サーマルペーストが、前記セル積層体と前記モジュールケースとの間を固定していることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュールアセンブリー。
- 前記第１ペースト吐出口を通して前記バッテリーモジュールの外部へ吐出したサーマルペーストが、前記バッテリーモジュールと前記冷却プレートとの間に形成された第２ペースト流路に充填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アセンブリー。
- 前記サーマルペーストが、
前記バッテリーモジュールと前記冷却プレートとの間を固定してい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アセンブリー。 - 前記冷却プレートは、冷却流体が流れる通路となる冷却流路を備え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アセンブリー。
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