KR100627312B1 - Secondary Battery Module - Google Patents
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Abstract
배열되는 단위전지의 수가 많은 경우에도 전체적으로 고르게 냉각이 이루어지게 냉각 공기의 흐름을 형성하도록, 한쪽에는 공기가 유입되는 유입부가 형성되고 다른쪽에는 공기가 배출되는 배출부가 형성되는 하우징과 하우징의 내부에 적층되어 설치되는 복수의 단위전지를 포함하고, 하우징의 유입부는 단위전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 각각 단위전지의 배열방향에 대하여 양쪽에서 공기가 유입되도록 형성하고, 하우징의 배출부는 유입부와 대칭되도록 단위전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 각각 단위전지의 배열방향에 대하여 양쪽으로 공기가 배출되도록 형성하는 전지 모듈을 제공한다.In order to form a flow of cooling air evenly in the case of a large number of unit cells arranged, the inside of the housing and the housing in which the air inlet is formed on one side and the air outlet is formed on the other side to form a flow of cooling air It includes a plurality of unit cells are stacked and installed, the inlet portion of the housing is divided into both sides at the middle of the arrangement direction of the unit cell is formed so that air is introduced from both sides in the arrangement direction of the unit cell, the discharge portion of the housing A battery module is provided so that air is discharged to both sides with respect to the arrangement direction of each unit cell by dividing into both sides at an intermediate point of the arrangement direction of the unit cells so as to be symmetrical with the unit.
이차 전지, 전지 모듈, 냉각, 공기, 유로, 유동방향, 격벽, 단위전지, 경사, 온도 분포Secondary battery, battery module, cooling, air, flow path, flow direction, bulkhead, unit cell, slope, temperature distribution
Description
도 1은 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a battery module according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a battery module according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예에 있어서 전지 조립체의 구성을 나타내는 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing the configuration of a battery assembly in an embodiment of a battery module according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 전지 모듈의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view schematically showing another embodiment of a battery module according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 전지 모듈의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 하우징 11: 전지 장착부
12: 유입부 14: 내측 가이드면
15, 17: 분리판 16: 배출부
18: 송풍 팬 19: 선단 유입구
20: 전지 조립체 22: 단위전지
30: 격벽 32: 돌기5 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a battery module according to the present invention.
<Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: housing 11: battery compartment
12: inlet 14: inner guide surface
15, 17: Separator 16: Outlet
18: blower fan 19: tip inlet
20: battery assembly 22: unit cell
30: bulkhead 32: protrusion
본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 단위전지로 이루어지는 전지 조립체로 냉각 공기의 흐름이 고르게 형성되도록 한 구조를 갖추어 상기 전지조립체 전체가 고르게 냉각될 수 있는 구성으로 된 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, and more particularly, to a battery module having a structure in which a flow of cooling air is formed evenly as a battery assembly consisting of a plurality of unit cells, and thus the whole battery assembly can be cooled evenly. It is about.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전 및 방전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지로서, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 카메라, 캠코더 등의 휴대용 전자기기에는 하나의 전지 셀로 이루어지는 이차전지 형태로 사용되고, 하이브리드 전기 자동차(HEV), 전기 자동차(EV) 등의 모터 구동용 전원으로는 다수의 전지 셀(이하 "단위전지"라 한다)을 조합한 대용량 이차전지(이하 "전지 모듈"이라 한다) 형태로 사용되고 있다.In general, a secondary battery is a battery that can be repeatedly used because it can be charged and discharged, and is used as a secondary battery composed of one battery cell in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, cameras, camcorders, and the like. It is used in the form of a large-capacity secondary battery (hereinafter referred to as a "battery module") in which a plurality of battery cells (hereinafter referred to as "unit cells") are combined as a power source for driving a motor such as an automobile (HEV) and an electric vehicle (EV). .
전지 모듈의 기본 요소가 되는 상기 단위전지는 양극판과 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)가 삽입된 구성의 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 내장되는 케이스, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체, 상기 전극 조립체의 양극판 및 음극판과 각각 전기적으로 연결되는 양극단자 및 음극단자를 포함한다.The unit cell, which is a basic element of the battery module, includes an electrode assembly having a separator inserted between an anode plate and a cathode plate, a case in which the electrode assembly is embedded, a cap assembly for sealing the case, and an assembly of the electrode assembly. A positive electrode terminal and a negative electrode terminal electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively.
그리고 각각의 단위전지는 각형 전지의 경우에, 캡 조립체 상부로 돌출된 양극단자 및 음극단자가 이웃하는 단위전지의 양극단자 및 음극단자와 엇갈리도록 교차 배열되고, 나사가공된 음극단자와 양극단자 사이는 너트에 의해 연결되어 전지 모듈로 형성된다.In the case of a rectangular battery, each unit cell is arranged such that the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protruding from the top of the cap assembly are crossed with the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of a neighboring unit cell, and between the screwed negative electrode terminal and the positive electrode terminal. Is connected by a nut and formed into a battery module.
상기 전지 모듈 하나는 수∼수십 개의 단위전지가 연결된 구성이고, 각 단위전지에서는 열이 심하게 발생하기 때문에 적당한 냉각구조와 안전수단 및 시스템 회로 등을 구비해야 하고 이로 인하여 전체적인 부피가 커지는 문제점이 있다.
이러한 부피 증대의 문제점은 전지 모듈을 구성하는 단위전지 사이의 간격을 좁게 밀집 배치하는 것으로 해결할 수 있으나, 이러한 밀집 구조는 단위전지의 냉각을 효율적으로 할 수 없게 된다.One battery module has a configuration in which several to several dozen unit cells are connected, and since each unit cell generates heat severely, an appropriate cooling structure, safety means, a system circuit, and the like must be provided, thereby increasing the overall volume.
This problem of volume increase can be solved by narrowly arranging the intervals between the unit cells constituting the battery module, but such a compact structure is unable to efficiently cool the unit cells.
따라서 전지 모듈의 설계에는 부피의 최소화는 물론 각 단위전지에서 발생하게 되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 구조를 갖추어야 한다. 각 단위전지에서 발생하게 되는 열을 효과적으로 방출하지 못하는 경우에는 전지 모듈의 온도 상승을 초래하게 되고, 각 단위전지의 성능을 저하시키고, 결과적으로 전지 모듈이 적용되는 기기의 오작동을 초래하게 된다.Therefore, the design of the battery module should have a structure capable of effectively dissipating heat generated from each unit cell as well as minimizing volume. If the heat generated from each unit cell is not effectively released, the temperature of the battery module is increased, and the performance of each unit cell is degraded, resulting in a malfunction of the device to which the battery module is applied.
특히, HEV(Hybrid Electric Vehicle)용, EV(Electric Vehicle)용 등의 고출력 대용량 전지 모듈의 경우에는 열의 방출이 무엇보다 중요하며, 전지 모듈의 크기가 커지는 경우에는 자체의 무게가 증가될 뿐 아니라 전지 모듈이 탑재되는 기기(특히 차량)의 설계가 곤란해지는 문제가 있다.In particular, in the case of a high output large capacity battery module, such as for HEV (Hybrid Electric Vehicle), EV (Electric Vehicle), heat dissipation is important, and when the size of the battery module is increased, the weight of the battery itself is not only increased but also the battery. There is a problem that the design of the device (especially the vehicle) on which the module is mounted becomes difficult.
따라서 고출력 대용량이 요구되는 전지 모듈의 경우에는 크기를 최소화하면서 방열 특성을 향상시킬 수 있는 전지 모듈의 개발이 매우 필요한 실정이다.Therefore, in the case of a battery module that requires a high output large capacity, it is very necessary to develop a battery module that can improve the heat dissipation characteristics while minimizing the size.
전지 모듈의 통상적 냉각 구조는 각 단위전지 사이에 냉각용 공기의 유통을 위한 공간을 확보하고 구조적으로 단위전지의 변형을 방지하기 위하여 격벽을 설치하며, 상기 단위전지와 격벽의 조립체를 하우징에 내장시키고, 단위전지의 온도를 제어하기 위한 냉각 공기를 하우징의 내부에 공급하여 상기 격벽을 통해 냉각 공기가 유통되게 함으로써 각각의 단위전지에서 발생하는 열을 냉각시키는 구성으로 되어 있다.The conventional cooling structure of the battery module is to install a partition to ensure a space for the distribution of cooling air between each unit cell and structurally prevent deformation of the unit cell, the assembly of the unit cell and the partition wall in the housing In addition, the cooling air for controlling the temperature of the unit cell is supplied to the inside of the housing to allow the cooling air to flow through the partition wall, so as to cool the heat generated in each unit cell.
그러나 이와 같은 전지 모듈의 냉각방식에 있어서는 각 단위전지 사이의 격벽으로 유통되는 냉각 공기의 유통량이 일정하지 않아 단위전지 사이에 온도 차이가 발생하여 방열이 균일하게 되지 않는 단점이 있고, 이 문제로 인해 전지 모듈의 충, 방전 효율이 저하하는 또 다른 문제가 발생한다.However, in the cooling method of such a battery module, the flow rate of the cooling air circulated to the partition wall between the unit cells is not constant, so there is a disadvantage that the heat dissipation is not uniform because of the temperature difference between the unit cells, due to this problem Another problem occurs that the charging and discharging efficiency of the battery module is lowered.
또한 종래 전지 모듈의 냉각방식에 있어서, 단위전지의 수가 20개 이상으로 많은 경우에는 단위전지의 배열되는 총 길이가 길게 형성되고, 그만큼 공기의 유동거리도 증가하여 필연적으로 발생하는 유동저항에 따른 압력손실이 발생하여 냉각 공기의 유입구쪽에서 멀어질수록 공기의 유량이 충분하지 않게 되고, 단위전지의 냉각이 고르게 이루어지지 않게 된다.In addition, in the conventional cooling method of the battery module, when the number of unit cells is more than 20, the total length of the unit cells is formed long, the flow distance of the air increases accordingly, the pressure according to the flow resistance inevitably generated As the loss occurs and moves away from the inlet of the cooling air, the flow rate of the air is not sufficient, and the unit cell is not evenly cooled.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단위전지의 수가 많은 경우에도 전체적으로 고르게 단위전지를 냉각시키는 것이 가능하도록 단위전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 유입부 및 배출부를 형성한 전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, in order to be able to cool the unit cell evenly even in the case of a large number of unit cells divided into two in the middle direction of the arrangement direction of the unit cell formed in the inlet and outlet It is for providing a battery module.
본 발명이 제안하는 전지 모듈은 한쪽에는 공기(냉각 공기)가 유입되는 유입부가 형성되고 다른쪽에는 공기가 배출되는 배출부가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 적층되어 설치되는 복수의 단위전지를 포함하고, 상기 하우징의 유입부는 단위전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 각각 양쪽에서 공기가 유입되도록 형성하고, 상기 하우징의 배출부는 상기 유입부와 대칭형상으로 형성되며 각 단위전지의 사이를 통과한 공기가 중앙지점에서 분리되어 양쪽으로 배출되도록 형성한다.The battery module proposed by the present invention includes a housing in which an air inlet part (air cooling air) is introduced and an exhaust part in which air is discharged is formed on one side, and a plurality of unit cells stacked and installed inside the housing. And the inlet of the housing is divided into both sides at an intermediate point in the arrangement direction of the unit cell so that air is introduced from both sides, and the outlet of the housing is formed in a symmetrical shape with the inlet of each unit cell. Passed air is separated from the central point and formed to be discharged to both sides.
그리고 본 발명의 전지 모듈은 상기 단위전지 사이에 설치되고 공기가 통과하는 공간(공기 유통로)을 형성하는 복수의 격벽을 더 포함한다.The battery module of the present invention further includes a plurality of partition walls installed between the unit cells and forming a space (air flow path) through which air passes.
상기에서 하우징의 유입부는 각각 상기 단위전지의 배열방향에 대하여 15°이상의 경사각을 갖도록 형성하는 것도 가능하다.The inlet of the housing may be formed to have an inclination angle of 15 ° or more with respect to the arrangement direction of the unit cells.
다음으로 본 발명에 따른 전지 모듈의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the battery module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 한쪽은 냉각 공기가 유입되는 유입부(12)로 열려 있고 다른쪽은 냉각 공기가 배출되는 배출부(16)로 열려있는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내부에 수납되는 전지 조립체(20)를 포함한 구성으로 된다.First, one embodiment of the battery module according to the present invention, as shown in Figs. 1 to 3, one side is open to the
본 발명의 전지 모듈에서 전지 조립체(20)는 도 3의 도시와 같이 다수의 단위전지(22)가 격벽(30)을 사이에 두고 적층 배치되어서 각 사이에는 공기가 통과하는 공간(공기 유통로)이 형성되는 구조로 되어 있다.In the battery module of the present invention, as shown in FIG. 3, the
상기에서 단위전지(22)와 격벽(30)은 교대로 적층 되어서 전지 조립체(20)를 구성하게 되고, 이렇게 적층 조립된 상태로 상기 하우징(10)의 내부에 설치된다.The
상기 격벽(30)은 인접하는 단위전지(22)와의 사이로 소정의 틈새(냉각 공기가 유통되기 위한 통로)를 형성할 수 있도록 복수의 돌기(32)를 구비할 수도 있다.The
또한, 상기 돌기(32)는 상기 격벽(30)에 일체로 형성되거나 혹은 별도로 형성되어서 소정개소마다 부착하여 배치할 수 있다. 더 간단하게 돌기(32)는 엠보싱 가공이나 드로잉 가공 등을 통해 상기 격벽(30)에 일체로 형성할 수도 있다.In addition, the
상기 돌기(32)는 격벽(30)의 한쪽면에만 형성하는 것도 가능하고, 양쪽면에 모두 형성하는 것도 가능하다.The
상기와 같이 격벽(30)에 돌기(32)를 형성하게 되면, 격벽(30)의 강도가 향상될 뿐만 아니라, 격벽(30)과 단위전지(22) 사이에 틈새(공기 유통로)가 존재하게 되어 냉각 공기의 유통이 균일하게 이루어져 효과적인 방열을 기대할 수 있다.When the
상기에서는 격벽(30)에 돌기(32)를 형성하는 것에 의하여 공기가 유통되도록 구성하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 격벽(30)에 다수의 홈이나 구멍을 형성하여 냉각 공기의 유통로로 되게 하는 것도 가능하다. 즉 상기 격벽(30)의 표면에 소정의 깊이로 공기의 유통방향에 따라 길게 홈을 형성하는 것도 가능하고, 격벽(30)의 내부를 관통하여 공기가 유통되도록 관통구멍을 형성하는 것도 가능하다.In the above description, the air is circulated by forming the
상기 하우징(10)에서, 전지 조립체(20)는 유입부(10)와 배출부(16) 사이의 중간에 마련된 전지 장착부(11)로 수납 배치되고, 또 부피를 최소화하기 위하여 중간의 분리판(15, 17)을 사이에 두고 2개의 하우징(10)을 인접 배치하여 2개의 유입구(12)와 배출구(16)가 대칭 방향으로 열려 있는 구조로 조립된다.In the
상기 전지 장착부(11)는 전지 조립체(20)를 수용하여 고정하기 위한 수용공간을 제공하는 것일 뿐이므로, 상기 전지 조립체(20)를 수용하여 고정 지지할 수 있는 구조라면 어떤 형태의 것이라도 채용할 수 있다.Since the
대칭 방향으로 열려 있는 한 쌍의 유입부(12)는 하우징(10)의 내부에서 분리판(15)에 의해 분할 구획되어 있음에 따라 각각 개별로 공기 유통로를 구비하게 된다.The pair of
또한 상기 각각의 유입부(12)에는 외부 공기를 흡인하여 내부로 공급하기 위한 송풍 팬(18) 등의 송풍수단이 설치된다. 상기 송풍수단으로는 프로펠러 팬, 시로코 팬 등의 다양한 팬장치나 공기 펌프 등을 사용하는 것도 가능하고, 자동차의 경우 주행 중에 자연히 생성되는 맞바람을 이용하는 것도 가능하며, 다른 시스템에 배속된 송풍장치(예를 들면 자동차에 있어서 에어컨 시스템의 응축기 팬이나 라디에이터 팬 등)에서 발생하는 기류를 일부 차용하는 것도 가능하다.In addition, each
이와 같은 송풍 팬(18)으로 생성되어 유입부(12)로 공급되는 공기는 가능하면 단위전지(22)의 배열방향과 대략 평행한 방향으로 유입되도록 유도하는 선단 유입구(19)를 상기 각각의 유입부(12)에 설치하는 것이 좋다.Air generated by the
그리고 하우징(10)의 내부에서 대칭으로 연장된 유입부(12)가 분리판(15)에서 서로 만나게 되는 부분은 상기 선단 유입구(19)에 의해 안내되는 냉각 공기가 무리 없이 전지 장착부(11)에 수납된 전지 조립체(20) 쪽으로 방향 전환되도록 대략 "V" 형상을 이루는 경사면으로 형성하여 두는 것이 좋다.In addition, the portions in which the
분리판(15)은 상기 양쪽의 유입부(12)가 서로 만나는 지점에서 상기 단위전지(22)와 평행하게 설치되어서 상기 양쪽의 유입부(12)를 통해 유입되는 공기가 서로 충돌하지 않고 원활하게 단위전지(22) 쪽으로 방향 전환되도록 안내하게 된다.
상기 분리판(15)은 양쪽 선단 유입구(19)로부터 마주보는 방향으로 유입되는 공기가 중간지점에서 서로 만나 충돌하는 것을 방지하고, 공기의 흐름이 전지 조립체(20)의 단위전지(22) 배열 방향에 따르도록 방향 전환시켜 효과적인 공기 유통이 조성될 수 있게 한다.The
상기 분리판(15)은 단위전지(22)가 배치된 사이로 연장되고 있게 설치하여도 되고, 또는 단위전지(22)에 근접된 위치까지만 연장되게 설치하여도 무방하다.The
한 쌍의 유입부(12) 사이로 배치되는 분리판(15)의 경사면은 상기 단위전지(22)로부터 소정의 간격을 이루는 위치부터 출발하도록 형성하면, 상기 선단 유입구(19)를 통해 들어와 상기 유입부(12)의 벽면을 따라 이동하는 공기의 유통량이 중간지점에 위치한 단위전지(22) 사이의 유통로를 통과하기에 충분한 량으로 확보할 수 있다는 점에서 유리하다.When the inclined surface of the
한 쌍의 배출부(16)도 상기 유입부(12)와 동일하게 대칭 방향으로 열려 있게 형성되고, 상기 단위전지(22)의 배열방향 중간지점을 분할 구획하여 양쪽으로 공기가 배출되게 형성한다.The pair of
이에 따라 상기 한 쌍의 배출부(16)가 만나는 중간지점에도 단위전지(22)를 통과한 공기가 효과적으로 양쪽으로 나뉘어 배출되도록 분리판(17)이 설치된다.Accordingly, the
상기 한쌍의 유입부(12) 및 배출부(16)가 만나는 중간지점은 공기의 유통 방향을 자연스럽게 변환시켜 주는 경사면으로 형성하는 것이 바람직하다.The intermediate point where the pair of
상기와 같이 유입부(12)와 배출부(16)를 단위전지(22)의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 나누어 형성하면, 배열되는 단위전지(22)의 수가 20개 이상으로 많은 경우에도 공기가 유통되는 거리가 단축되어, 선단 유입구(19)로부터 가까운 단위전지(22)와 선단 유입구(19)로부터 먼 단위전지(22)의 온도 차이가 하나로 구성하는 경우에 비하여 1/2로 감소하여 단위전지(22) 사이의 온도 편차를 줄이는 것이 가능하다.As described above, when the
본 발명에 따른 전지 모듈에서 유입구(12)는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같은 구조로 실시될 수 있다. 이 실시 예에서 한 쌍의 유입부(12)는 각각 상기 단위전지(22)의 배열방향에 대하여 경사진 방향으로 배치됨으로써 공기가 비스듬히 유입되는 구조로 되어 있다.
상기에서 선단 유입구(19)로 들어오는 공기가 일부 단위전지(22) 쪽으로 직진하면 부분적으로 공기의 유통량이 불균일해지기 때문에, 이 실시 예에서는 상기 선단 유입구(19)를 단위전지(22)의 배열방향과 평행하게 형성하거나 상기 단위전지(22)의 배열방향과 음의 경사각을 갖도록 형성하여, 선단 유입구(19)를 통해 들어온 공기가 일부 단위전지(22) 쪽으로 직진 이동하게 되는 것을 억제하게 되어 있다. In the above embodiment, when the air flowing into the
상기 유입부(12)는 단위전지(22)의 배열방향 중간지점에서 공기가 유입되는 양쪽의 선단 유입구(19)를 향해 경사지게 연장된 외측 가이드 면(13)과, 상기 양쪽 선단 유입구(19)에서 가장 가까운 쪽에 위치하는 전지 장착부(11)로 경사지게 연장된 내측 가이드 면(14)으로 형성된다.The
상기 외측 가이드 면(13)과 내측 가이드 면(14)은 서로 대략 평행한 상태로 설치된다.The
상기 외측 가이드 면(13)은 분리판(15)을 중심으로 대략 "V" 형상을 이루도록 한 쌍으로 배치된다.The outer guide surfaces 13 are arranged in pairs to form an approximately "V" shape around the
상기 외측 가이드 면(13)은 단위전지(22)의 배열방향을 따라 선단 유입구(19)에서 멀어지면서 중간지점으로 가까워질수록 단위전지(22) 쪽으로 근접하는 경사면으로 형성한다.The
상기 한 쌍의 외측 가이드 면(13)이 서로 만나는 지점에는 단위전지(22)와 평행하게 분리판(15)을 설치한다.At the point where the pair of outer guide surfaces 13 meet each other, a
분리판(15)은 양쪽 선단 유입구(19)로부터 유입되는 공기가 중간지점에서 서로 만나 충돌하는 것을 방지하여 효과적인 공기 유통이 이루어지게 한다.The separating
상기 분리판(15, 17)은 단위전지(22)의 내부까지 연장하여 설치하는 것도 가능하고, 단위전지(22)와 근접된 위치까지만 연장하여 설치하는 것도 가능하다.The separating
상기 분리판(15, 17)에서 한 쌍의 외측 가이드 면(13)이 서로 만나는 지점은 상기 단위전지(22)로부터 소정의 간격을 두고 위치하도록 구성하면, 상기 선단 유입구(19)로부터 유입되어 상기 외측 가이드 면(13)을 따라 이동하는 공기의 유통량이 중간지점에 위치한 단위전지(22) 사이의 유통로로 통과하기에 충분한 량으로 확보할 수 있다.Points where the pair of outer guide surfaces 13 meet each other in the separating
상기와 같이 외측 가이드 면(13)을 단위전지(22)의 배열방향에 대하여 양쪽에서 중간지점으로 향하여 경사지게 설치하면, 상기 양쪽 선단 유입구(19)로 유입된 공기가 경사진 한 쌍의 외측 가이드 면(13)에 안내되면서 유통되어 단위전지(22)들의 중간지점 부근으로 흐르게 된다. 이때 상기 외측 가이드 면(13)이 선단 유입구(19)에서 멀어지고 중간지점에 가까워질수록 단위전지(22) 쪽으로 접근하는 경사면으로 형성되어 있기 때문에, 공기의 유통 단면적은 선단 유입구(19)에서 멀어질수록 점점 좁아지게 되고 이에 따라 공기의 유속은 점점 빨라지게 된다.As described above, when the
따라서 상기 선단 유입구(19)를 통하여 유입된 공기는 각 단위전지(22) 사이를 일정한 유량(유속)으로 통과하면서 냉각시켜 줌으로써, 전지 조립체(20)의 전 영역에 걸쳐 균일하고 적절한 온도로 냉각 유지하는 것이 가능하다. 즉 상기 선단 유입구(19)를 통하여 유입된 공기는 모두 상기 단위전지(22)쪽으로 직진으로 이동하지 못하고, 상기 외측 가이드 면(13)에 직접 안내되거나, 상기 외측 가이드 면(13)에 안내된 흐름에 간섭되면서 방향이 90°변경되어 각 단위전지(22) 쪽으로 이동하고, 이 과정에서 유체역학적인 원리에 의하여 전체적으로 동일한 유량이 고르게 분포되어 각 단위전지(22)의 사이로 유입되어 통과하게 되므로 전체적으로 균일한 온도 제어가 가능하다.Therefore, the air introduced through the
상기에서 각 단위전지(22) 사이에 격벽(30)을 통하여 형성되는 공기가 통과하기 위한 유통로(유통 단면적)는 모두 동일하게 구성한다.In the above, the flow passages (distribution cross-sectional area) through which air formed through the
상기 하우징(10)의 유입부(12)는 상기 단위전지(22)의 배열방향에 대하여 대략 15°이상의 경사각(θ)을 갖도록 형성한다. 즉 상기 외측 가이드 면(13)과 내측 가이드 면(14)은 상기 전지 장착부(11)에 내장되는 단위전지(22)의 배열방향에 대하여 대략 15°이상의 경사각(θ)을 갖도록 형성한다.The
상기에서 외측 가이드 면(13)의 경사각(θ)이 15°보다 작은 경우에는 상기 선단 유입구(19)에서 멀어져 중간지점에 가까와질수록 나타나는 압력의 감소가 너무 적고 유속의 증가가 작으므로, 선단 유입구(19)에 가까운 쪽에 위치한 단위전지(22) 사이의 유로로 통과하는 공기의 유량보다 선단 유입구(19)에서 먼 중간지점쪽에 위치한 단위전지(22) 사이의 유로로 통과하는 공기의 유량이 적어 전체적으로 동일한 유량의 공기를 유통시킬 수 없게 되고, 각 단위전지(22) 사이의 온도 편차가 발생하게 되며, 전지 조립체(20)의 전 영역에 걸쳐 고른 온도 분포를 얻을 수 없게 된다.When the inclination angle θ of the
따라서 상기 하우징(10)의 유입부(12)(외측 가이드면(13))의 경사각(θ)은 상기 단위전지(22)의 배열방향에 대하여 대략 15°이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 경사각(θ)을 대략 15∼45°의 범위내로 설정하는 것이 좋다. 여기에서 상기 외측 가이드면(13)의 경사각(θ)을 45°보다 크게 설정하는 경우에는 유속의 증가가 너무 크므로, 선단 유입구(19)에 가까운 쪽에 위치한 단위전지(22) 사이의 유통로로 통과하는 공기의 유량보다 선단 유입구(19)에서 먼 중간지점쪽에 위치한 단위전지(22) 사이의 유통로로 통과하는 공기의 유통량이 많아 전체적으로 동일한 량의 공기로 유통되지 못하여 각 단위전지(22) 사이의 온도 편차가 발생하게 되므로 전지조립체(20)의 전 영역에 걸쳐 고른 온도 분포를 얻을 수 없게 된다.Therefore, the inclination angle θ of the inlet portion 12 (outer guide surface 13) of the
상기한 다른 실시 예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일 실시 예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described other embodiments, the present invention can be implemented in the same configuration as the above-described embodiment except for the above-described configuration, and thus a detailed description thereof will be omitted.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어서, 모터를 구동하기 위한 에너지원(모터 구동용)으로 사용하는 것이 가능하며, 이외에도 고출력/대용량을 요구받는 다양한 용도로 사용하는 것이 가능하다.The battery module according to the present invention configured as described above is a device for operating by using a motor such as a HEV (hybrid electric vehicle), an EV (electric vehicle), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, etc. It can be used as an energy source (for driving a motor), and besides, it can be used for various applications requiring high power / large capacity.
상기에서는 본 발명에 따른 전지 모듈의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the battery module according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. This also belongs to the scope of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 전지 모듈에 의하면, 하우징의 공기 유통 구조를 개선한 것이므로 각 단위전지 사이의 유통로로 일정한 유량의 공기가 유통되어, 전지 조립체의 전 영역에 걸쳐 고른 온도 분포를 이루게 되고, 이에 따라 냉각 효율을 극대화 할 수 있다. 따라서 전지 모듈의 충, 방전 효율을 보다 향상시키는 것이 가능하다.According to the battery module according to the present invention made as described above, since the air distribution structure of the housing is improved, air of a constant flow rate is circulated through the distribution path between the unit cells, thereby achieving an even temperature distribution over the entire area of the battery assembly. Thus, the cooling efficiency can be maximized. Therefore, it is possible to further improve the charging and discharging efficiency of the battery module.
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈에 의하면, 배열되는 단위전지의 수가 많은 경우에도 하우징을 중간지점에서 분할 구획하고, 구획된 영역은 각각 유입부와 배출부에 의해 전용의 공기 유통로를 구비하게 되어, 내부에서 공기의 적체 현상이 없고 압력손실에 의한 유량 차이를 최소화함과 아울러 냉각 효율을 극대화한 전지 모듈을 제공하게 되는 것이다.In addition, according to the battery module according to the present invention, even when the number of unit cells arranged is divided into a housing at an intermediate point, the partitioned area is provided with a dedicated air flow path by the inlet and outlet, respectively, There is no accumulation of air in the interior, minimizes the flow rate difference due to pressure loss, and provides a battery module that maximizes cooling efficiency.
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