KR101720108B1 - 전기자동차용 배터리모듈 - Google Patents

전기자동차용 배터리모듈 Download PDF

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김정민
권택만
박상환
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Abstract

본 발명은 전기자동차용 배터리모듈에 관한 것으로, 전원을 제공하는 복수의 배터리 셀이 적층되는 사이에 각각 마련되어 배터리 셀에서 발산되는 열을 외부로 방출시키는 방열판 및 방열판의 테두리에 수직상태로 몰딩 되어 배터리 셀을 수용하는 몰드벽을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의하면, 배터리 셀로부터 발산되는 열을 외부로 방출하여 배터리 셀을 보호하기 때문에 전술한 바와 같이 고온에서 발생될 수 있는 전해질의 분해 및 배터리의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 배터리 셀의 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전기자동차용 배터리모듈{BATTERY MODULE FOR AN ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차용 배터리모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 셀로부터 발산되는 열의 온도를 저하시켜 배터리 셀을 보호할 수 있는 전기자동차용 배터리모듈에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 통해 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜 차량을 구동시키는 하이브리드 차량 및 연료전지 차량을 말한다.
여기서, 전기자동차는 전기모터의 구동전력을 제공하는 배터리 유닛이 필수적으로 장착되며, 배터리 유닛은 복수의 배터리 셀로 구성되어 차량 운행 중에 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.
이러한, 전기자동차의 배터리 유닛은 온도에 따라 성능이 크게 좌우되며, 특히 고온에서는 전해질의 분해가 일어나고 열화에 의한 배터리의 손상에 따라 수명이 현저하게 저하된다.
이를 해결하기 위한 종래의 배터리 유닛은 등록특허 제10-0792948호(2008.01.02)에 개시된 바와 같이, 복수의 수납부를 가지는 홀더, 복수의 흡기구를 가지면서 상기 홀더의 입구에 조립되는 커버 및 상기 홀더의 각 수납부에 수납되어 나란히 이격되게 설치되는 복수의 배터리 셀로 구성된다. 이와 같은, 종래의 배터리 셀 조립체는 배터리 셀 전체를 수납할 수 있으며, 일체 성형품인 홀더에 셀을 삽입한 뒤 커버를 조립하는 것으로 모든 셀에 대하여 냉각 가능한 특징이 있었다.
그러나, 종래의 배터리 유닛은 절연성의 수지(플라스틱)만을 재료로 사용하여 전체를 일체로 성형한 것으로, 수납되는 배터리 셀의 냉각효과를 크게 기대할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 다른 배터리 유닛은 등록특허 제10-1218803호(2012.12.28)에 개시된 바와 같이, 제 1열전도성부재의 가장자리를 따라 합성수지가 인서트 몰딩되어 형성된 제 1테두리부재와 제 2열전도성부재의 가장자리를 따라 합성수지가 인서트 몰딩되어 형성된 제 2테두리부재가 결합유닛에 의해 결합되어 삽입공간을 형성하며 적층되는 케이스 유닛 및 상기 케이스 유닛의 삽입공간에 삽입되는 단위전지유닛으로 구성되어 냉각특성을 향상시킨다는 특징이 있었다.
그러나, 종래의 다른 배터리 유닛은 제 1 및 2열전도성부재의 가장자리를 따라 제 1 및 2테두리부재가 인서트 몰딩되어 형성될 경우, 배치되는 제 1 및 2열전도성부재는 별도의 위치고정수단이 마련되어 있지 않아 제 1 및 2테두리부재가 매번 정해진 위치에 형성되지 못하기 때문에 제작이 용이하지 않은 문제점이 있었으며, 제 1테두리부재에 고정된 제 1열전도성부재 및 제 2테두리부재에 고정된 제 2열전도성부재 역시 서로 상이한 형태로 고정되기 때문에 각각은 일정한 형태로 적층되지 못하기 때문에 결합이 용이하지 못한 문제점이 있었다.
또한, 종래의 다른 배터리 유닛은 제 1 및 2열전도성부재의 가장자리를 따라 제 1 및 2테두리부재가 인서트 몰딩되어 형성될 경우, 제 1 및 2열전도성부재의 가장자리는 합성수지가 인서트 될 때의 높은 압력 및 온도 등에 의해 끝단이 찌그러지면서 주름이 발생되거나 균열 등이 발생되어 파손되는 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 다른 배터리 유닛은 제 1 및 2테두리부재의 내측으로 제 1 및 2열전도성부재가 마련되고, 각각은 서로 조밀하게 밀착되기 때문에 제 1 및 2열전도성부재를 직접적으로 냉각시킬 수 있는 장치를 구비하기 어려운 것은 물론, 마련되는 통기공을 통한 간접적인 냉각방식에만 의존하기 때문에 전술한 종래의 배터리 유닛과 마찬가지로 수납되는 배터리 셀의 냉각효과를 크게 기대할 수 없는 문제점이 있었다.
아울러, 종래의 다른 배터리 유닛에 개재되는 제 1 및 2열전도성부재는 단순히 평평한 판의 형태로 형성된 것으로, 압출시 고온에 의하여 전체적으로 휨변형 또는 균열이 발생하거나, 압력이 집중되는 부분에 찌그러짐이 발생되기 때문에 제작이 용이하지 못한 문제점도 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0792948호(2008.01.02), 발명의 명칭: "전기자동차용 배터리 셀 조립체" 대한민국 등록특허공보 제10-1218803호(2012.12.28), 발명의 명칭: "전지 모듈 조립체"
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배터리 셀을 수용하는 케이스에 방열수단을 마련함으로써, 배터리 셀로부터 발산되는 열을 케이스 외부로 방출시킬 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 목적이다.
그리고, 방열수단의 테두리 측 강성을 보강할 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 다른 목적이다.
게다가, 방열수단의 일측 테두리를 케이스의 내부에 매립 상태로 고정하여 케이스와 일체를 이룰 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 다른 목적이다.
자세하게는, 케이스에 삽입된 테두리 끝단을 방열수단의 상부나 하부로 돌출되게 연장시킴으로써, 방열수단의 테두리가 케이스에 걸림되어 일체를 이룰 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 목적이다.
한편, 케이스를 관통하여 외부로 노출된 방열수단의 타측 테두리를 통해 방열수단을 냉각시킬 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 다른 목적이다.
그리고, 케이스의 외부로 노출된 테두리 끝단을 방열수단의 상부나 하부로 돌출되게 연장시킴으로써, 판형태로 이루어진 소정의 면적을 제공할 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 목적이다.
바람직하게는, 별도의 냉각장치를 전술한 판형태의 면적에 면 접촉 상태로 설치하여 방열수단을 냉각시킬 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 목적이다.
또한, 냉매가 유동되는 유로를 전술한 케이스의 노출된 테두리에 일체로 형성함으로써, 별도의 냉각장치 없이도 방열수단을 냉각시킬 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 목적이다.
다른 한편, 방열수단의 단부를 플라스틱재 케이스에 부분적으로 구속함으로써, 방열수단이 케이스로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 다른 목적이다.
자세하게는, 방열수단의 단부에 케이스의 일부분을 관통시켜 방열수단이 케이스에 걸림상태로 결합될 수 있는 전기자동차용 배터리모듈을 제공하기 위함이 목적이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리모듈은 전원을 제공하는 적층된 복수의 배터리 셀 사이에 각각 마련되어 상기 배터리 셀에서 발산되는 열을 외부로 방출시키는 방열판 및 상기 방열판의 테두리에 수직상태로 몰딩 되어 상기 배터리 셀을 수용하는 복수의 몰드벽을 포함하여 달성할 수 있다.
특히, 상기 방열판은 상기 테두리들 중 적어도 일측 테두리에 상기 테두리의 두께보다 크게 형성된 높이의 벽체를 연장되게 제공하여 상기 테두리의 강성을 보강하는 보강부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 보강부재는 상기 몰드벽의 일측면에 삽입되어 상기 몰드벽과 일체를 이루는 상기 발열판의 테두리 일측에 연장되어 상기 방열판의 상부나 하부로 돌출되는 리브로 구성될 수 있다.
이러한, 상기 리브는 상기 방열판의 표면과 직교하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 보강부재는 상기 몰드벽의 타측면을 관통하여 노출된 상기 방열판의 테두리 타측에 연장되어 상기 방열판의 상부나 하부로 돌출되는 윙으로 구성될 수 있다.
이러한, 상기 윙은 상기 방열판의 표면과 직교하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 윙의 일측에 면 접촉상태로 설치되어 상기 방열판을 냉각시키는 쿨러를 더 포함할 수 있다.
다른 한편, 상기 방열판의 테두리와 평행을 이루는 상태로 길게 형성되며, 상기 보강부재에 일체로 마련되는 적어도 하나의 냉매유로를 더 포함할 수 있다.
게다가, 상기 방열판의 단부를 몰드로 구성된 상기 몰드벽의 일부에 구속하여 상기 방열판을 상기 몰드벽에 고정하는 고정수단을 더 포함할 수 있다.
이러한, 상기 고정수단은 상기 몰드벽을 이루는 몰드 중 일부가 상기 방열판의 단부에 관통되어 상기 방열판이 걸림상태로 결합되도록 상기 방열판의 단부에 구멍형태로 마련되는 적어도 하나의 홀더로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리모듈은 배터리 셀로부터 발산되는 열을 외부로 방출하여 배터리 셀을 보호하기 때문에 전술한 바와 같이 고온에서 발생될 수 있는 전해질의 분해 및 배터리의 손상을 방지할 수 있다. 즉, 배터리 셀의 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 방열판의 테두리 두께보다 높은 높이로 확장시킨 보강부재를 통해 방열판의 테두리 측 강성을 보강하기 때문에 고온에서 방열판을 사출 형성할 경우 테두리가 찌그러지면서 주름이 발생되거나, 테두리에 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 방열판의 일측 테두리를 연장하여 상부나 하부로 돌출시킨 리브가 몰드벽의 내부에 매립되어 걸림되기 때문에 방열판이 몰드벽으로부터 이탈되는 것을 방지하며, 방열판과 몰드벽은 일체를 이루는 효과가 있다.
이에 더하여, 리브는 방열판의 표면과 직교상태를 절곡구조를 통해 방열판의 테두리측 강성을 보강함으로써, 외력에 의해 방열판 또는 몰드벽으로부터 가해질 수 있는 응력을 고르게 분산시키기 때문에 외력으로 인한 방열판의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 몰드벽을 관통하여 외부로 노출된 방열판의 타측 테두리를 연장하여 상부나 하부로 돌출시킨 윙이 판형태로 소정의 면적을 제공하기 때문에 방열판으로 전달되는 열을 면상으로 확산시켜 고르게 분산시키는 것은 물론, 효율적으로 방출시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한, 방열판은 사출 성형하는 인서트 사출로 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 전술한 윙의 일측에 쿨러를 면 접촉상태로 설치하기 때문에 방열판의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 윙은 전술한 방열판의 테두리와 평행을 이루는 상태로 길게 형성되는 냉매유로를 일체로 형성하여 별도로 쿨러를 설치하지 않더라도 방열판의 냉각효율을 향상시킬 수도 있다.
그리고, 방열판의 테두리에 몰드벽을 형성할 경우, 방열판의 단부를 몰드벽의 내부에 견고하게 고정하기 때문에 제작이 용이하며, 생산성이 향상되는 효과가 있다.
자세하게는, 방열판의 단부에 홀더를 제공하여 몰드벽을 이루는 몰드 중 다른 일부가 홀더에 관통상태로 고화되어 걸림되기 때문에 몰드벽의 내부에 방열판이 용이하게 결합되며 일체를 이루는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리모듈의 전체 사시도이다.
도 2는 도 1을 분해하여 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 'A - A' 단면도이다.
도 4는 쿨러가 설치된 상태의 단면도이다.
도 5는 방열판의 다양한 실시형태를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리모듈의 다른 실시예를 나타낸 전체 사사도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 방열판의 다양한 실시형태를 나타낸 예시도이다.
도 8은 몰드벽의 일부분이 홀더에 삽입된 단면상태를 나타낸 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 시스템은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성소요들을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 의한 전기자동차용 배터리모듈(100)은 방열판(110) 및 몰드벽(130)을 포함한다.
방열판(110)은 배터리 셀(150)에서 발산되는 열을 후술하는 몰드벽(130)의 외부로 방출시키기 위한 구성요소로, 구리, 알루미늄 등 열전도성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 이러한, 방열판(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 배터리 셀(150)의 전방면이나 후방면 또는 양면에 마련될 수 있다. 바람직하게는, 방열판(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 적층된 배터리 셀(150) 사이에 각각 마련되어 배터리 셀(150)의 표면에 면접촉 상태로 밀착된다.
여기서, 방열판(110)은 별도의 압출기를 통해 고온에서 압출성형 되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 판재 형태로 길이를 갖게 압출된다. 이러한, 방열판(110)은 압출 성형시 테두리의 강성을 보강하기 위한 보강부재(111)를 더 포함한다.
보강부재(111)는 도 3에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 테두리 중 적어도 일측 테두리에 방열판(110)의 두께(t1)보다 높은 높이(h1,h2)를 연장되게 제공한다. 이러한, 보강부재(111)는 리브(111a) 및 윙(111b)으로 구성될 수 있다.
리브(111a)는 도 2에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 일측 테두리로부터 연장되어 방열판(110)의 상부나 하부로 돌출된다. 이러한, 리브(111a)는 도 3에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 표면에 직교하는 단턱 형태를 이루며, 몰드벽(130)의 일측면 내부에 매립된 상태로 걸림된다. 즉, 리브(111a)는 도시된 바와 같이 몰드벽(130)의 내부에 매립된 상태로 몰드벽(130)과 일체를 이룬다. 이에 따라, 리브(111a)는 전술한 바와 같이 방열판(110)의 테두리 강성을 보강하는 것은 물론, 방열판(110)이 몰드벽(130)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수도 있다. 게다가, 리브(111a)는 도 2에 도시된 바와 같이 방열판(110) 테두리의 두께(t1)보다 높은 높이(h1)와 방열판(110) 테두리의 길이에 대응되는 길이를 갖는다. 즉, 리브(111a)는 전술한 높이(h1) 및 길이로 이루어지는 방열변적을 제공할 수 있다.
한편, 리브(111a)는 도 5에 도시된 바와 같이 원 형태의 단면을 갖도록 형성될 수도 있다. 이러한, 리브(111a)는 예컨대, 압출이 용이하도록 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 원통형으로 형성될 수도 있으며, 냉매를 안내하도록 (b)에 도시된 바와 같이 원통형 내부에 냉매가 유동되는 중공이 마련될 수도 있고, 몰드가 내부에 충전되도록 (c)에 도시된 바와 같이 일측이 개방된 원형 내지 반원형의 단면 또는 후크형태로 형성될 수도 있다.
윙(111b)은 도 2에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 타측 테두리로부터 연장되어 방열판(110)의 상부나 하부로 돌출된다. 여기서, 윙(111b)은 도 3에 도시된 바와 같이 후술하는 몰드벽(130)의 타측면을 관통하여 몰드벽(130)의 외부로 노출된 테두리로부터 연장되는 것이 바람직하다. 이러한, 윙(111b)은 도시된 바와 같이 방열판(110)의 표면에 직교하는 판형태를 이루며. 소정의 면적을 갖는다. 바람직하게는, 윙(111b)은 도 2에 도시된 바와 같이 몰드벽(130)이 이루는 높이에 대응되는 높이(h2)와 방열판(110) 테두리의 길이에 대응되는 길이를 갖는다. 즉, 윙(111b)은 전술한 높이(h2) 및 길이로 이루어지는 방열면적을 제공한다. 이에 따라, 윙(111b)은 방열면적 내지 접촉면적이 충분히 확보되므로 후술하는 별도의 쿨러(170) 또는 냉매유로(190)와 연계하여 배터리 셀(150)로부터 발산되는 열의 온도를 효율적으로 낮출 수 있다.
아울러, 방열판(110)은 후술하는 몰드벽(130)의 일부에 일부분이 구속되도록 고정수단이 구비된다. 이러한, 고정수단은 도 2에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 테두리 단부에 구멍형태로 관통형성되는 적어도 하나의 홀더(113)로 구성된다. 여기서, 홀더(113)는 몰드벽의 성형시 몰드벽(130)을 이루는 몰드 중 일부가 삽입되어 관통상태로 걸림됨에 따라 몰드벽(130)에 결합되는 것으로, 자세한 설명은 후술한다.
몰드벽(130)은 전술한 배터리 셀(150)을 수용하는 구성요소로, 도 3에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 테두리 표면에 수직상태로 몰딩 되어 마련된다. 이러한, 몰드벽(130)은 사출 성형(injection Molding) 방식으로 형성될 수 있다. 여기서, 사출 성형(injection Molding) 방식은 (전술한 방열판(110)에 몰드벽(130) 형상의 금형 틀을 준비 후) 별도로 마련된 금형 틀 내에 융해된 PE재질 등의 몰드를 인서트 사출하여 압력을 유지한 채로 냉각 고화시켜 성형하거나, 3D 프린터 등을 이용하여 성형할 수도 있다.
한편, 몰드벽(130)은 전술한 바와 같이 사출성형 되는 것으로, 자세하게는 인서트 사출되어 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이 전술한 리브(111a) 전체를 수용하며, 융해된 몰드 중 일부가 도 8에 도시된 바와 같이 전술한 방열판(110)의 홀더(113) 내부로 유입된 후, 고화된다. 이에 따라, 몰드벽(130)은 리브(111a)를 매립시키는 형태로 구속하기 때문에 방열판(110)이 몰드벽(130)에 일체적으로 고정되는 것은 물론, 전술한 바와 같이 몰드벽(130)을 이루는 몰드 중 일부가 홀더(113)에 관통상태로 고화되어 걸리기 때문에 방열판(110)이 몰드벽(130)에 걸림상태로 결합되어 고정된다.
그리고, 몰드벽(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 배터리 셀(150)이 수용되도록 함몰된 형태의 수용공간을 갖는다. 여기서, 수용공간은 도 3에 도시된 바와 같이 몰드벽(130)의 내부 중앙에 전술한 방열판(110)을 설치함에 따라 복수로 마련된다. 그러나, 수용공간은 도시된 바와 달리, 방열판의 일측(상부 또는 하부)에만 구비되어 단수로 마련될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리모듈(100)은 추가적인 냉각기능을 갖도록, 별도로 구성되는 쿨러(170)를 더 포함할 수 있다. 이러한, 쿨러(170)는 전술한 방열판(110)을 냉각시키기 위한 구성요소로, 도 4에 도시된 바와 같이 쿨러(170)의 일면을 몰드벽(130)의 외부로 노출된 윙(111b)의 일면에 면 접촉상태로 밀착되게 설치된다. 여기서, 쿨러(170)는 물이 저수된 워터자켓과 같은 수냉식 또는 공랭식 등이 있으며, 예컨대 공랭식은 쿨링팬 또는 히트 싱크 등으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 쿨러(170)는 윙(111b)을 통해 배터리셀의 열이 전이되므로 방열판(110) 전체를 냉각시켜 방열판(110) 온도를 신속히 저하시킬 수 있으며, 궁극적으로는 배터리 셀(150)로부터 발산되는 열의 온도를 저하시킬 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리모듈(100)에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
방열판(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 셀(150)의 표면과 면 접촉함에 따라 배터리 셀(150)로부터 발산되는 고온의 열이 전도된다. 이에 따라, 방열판(110)은 전도된 고온의 열을 몰드벽(130)의 외부로 방출시킨다. 결과적으로, 배터리 셀(150)은 방열판(110)에 의해 온도가 저하된다. 이러한, 방열판(110)의 작용은 일반적인 것으로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 리브(111a)는 도 3에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 테두리 두께(t1)보다 높은 높이(h1)로 가지며, 절곡된 형태로 형성됨에 따라 방열판(110) 테두리의 강성을 보강한다. 이에 따라, 리브(111a)는 방열판(110)의 압출성형 시 발생 되는 고온 및 압력이 방열판(110)의 테두리에 집중되는 것을 방지하면서 절곡형태에 의한 구조적 특성에 의하여 방열판(110) 테두리의 강성을 강화시키므로 방열판(110)의 테두리가 열변형에 의해 주름지거나 균열이 발생되는 것을 방지한다.
또한, 리브(111a)는 도 3에 도시된 바와 같이 사출성형 되는 몰드벽(130)의 일측면에 인서트로 걸려서 구속됨에 따라 몰드벽(130)과 일체를 이룬다. 이에 따라, 방열판(110)이 몰드벽(130)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
윙(111b)은 도 3에 도시된 바와 같이 방열판(110) 테두리의 두께(t1)보다 높은 길이(h2)를 갖는 판재로 형성되어 방열판(110) 테두리의 강성을 보강하는 것으로, 전술한 리브(111a)와 동일하게 방열판(110)의 성형시 방열판(110) 테두리측 변형을 방지한다.
한편, 홀더(113)는 도 8에 도시된 바와 같이 사출성형 되는 몰드벽(130)의 일부분에 관통상태로 결합된다. 이에 따라, 방열판(110)이 몰드벽(130)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 것은 물론, 방열판(110)이 유동되는 것을 방지하여 방열판(110)을 정위치에 고정할 수 있다.
몰드벽(130)은 전술한 바와 같이 사출성형 되는 것으로, 방열판(110)과 일체를 이룸에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 셀(150)을 수용하는 수용공간을 제공한다. 이에 따라, 배터리 셀(150)은 수용공간에 수용되는 것만으로 발산되는 열이 전술한 바와 같이 방열판(110)을 통해 몰드벽(130)의 외부로 방출된다. 이때, 리브(111a) 및 윙(111b)은 예컨대, 히트싱크와 같이 열을 방열시킨다. 따라서, 배터리 셀(150)이 발산하는 고온의 열은 열전도에 의해 자동적으로 저하된다. 따라서, 배터리 셀(150)은 고온에 의한 열변형이 방지되는 것은 물론, 궁극적으로는 수명 저하를 방지된다.
한편, 쿨러(170)는 도 4에 도시된 바와 같이 윙(111b)의 일측면에 면 접촉함에 따라 냉기를 제공하여 방열판(110)을 냉각시킨다. 이에 따라, 냉각된 방열판(110)은 면 접촉된 배터리 셀(150)에 냉기를 전달하여 배터리 셀(150)이 발산하는 고온의 열을 더욱더 저하시킨다.
게다가, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 배터리모듈(100)은 전술한 리브(111a)의 형태를 도 5의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나와 같이 변형하여 방열판(110)의 냉각효율을 더욱더 향상시킬 수도 있다. 자세하게는, 리브(111a)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 원형태로 성형되어 열을 고르게 분산시킬 수 있으며, (b)에 도시된 바와 같이 유로를 제공하는 관형태로 성형되어 공랭 또는 수냉식으로 열을 고르게 분산시킬 수 있고, (c)에 도시된 바와 같이 고리형태로 형성하여 기존보다 확대된 방열면적을 통해 열을 더욱 고르게 분산시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 배터리모듈은 전술한 별도의 쿨러(170)를 마련하지 않고, 보강부재(111)에 일체적으로 형성되는 관 형태의 냉매유로(190)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 냉매유로(190)는 전술한 쿨러(170)와 같이 방열판(110)을 냉각시키기 위한 구성요소로, 도 6에 도시된 바와 같이 방열판(110)의 테두리와 평행을 이루는 상태로 길게 형성되며, 내부로 외부에서 공급되는 기체 또는 액체 상태의 냉매가 유동 된다. 이러한, 냉매유로(190)는 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 단수나 복수 형태로 성형하여 방열판(110)의 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 윙(111b)의 외측으로 최소한의 유로를 형성하는 형태로 돌출형성할 경우, 윙(111b)의 부피 및 무게를 최소한으로 낮출 수 있는 것은 물론 원가비용을 절감시킬 수도 있다. 또한, 냉매유로(190)는 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 윙(111b)에 블럭형태로 형성될 수 있으며, 이러한 경우 기존보다 방열면적이 확대됨에 따라 확장시켜 열을 더욱 고르게 분산시킬 수 있고, 복수로 구성될 경우 열을 더욱 고르게 분산시킬 수도 있다. 즉, 냉매유로(190)는 냉매를 통해 방열판(110) 전체를 냉각시켜 방열판(110) 전체의 온도를 저하시킬 수 있으며, 궁극적으로는 배터리 셀(150)로부터 발산되는 고온의 열을 저하시킬 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 배터리모듈(100)의 냉매유로(190)에 대한 작용을 설명한다.
냉매유로(190)는 도 6에 도시된 바와 같이 윙(111b)에 일체적으로 형성된다. 이에 따라, 냉매유로(190)는 중공으로 냉매가 유동되어 윙(111b)을 통해 방열판(110)을 냉각시키거나 방열판(110)에 전도된 열이 냉매를 따라 방열판(110)의 외부로 방출된다. 즉, 냉매유로(190)는 전술한 쿨러(170)와 동일한 작용을 갖는다. 따라서, 방열판(110)은 전술한 쿨러(170)를 별도로 마련하지 않고도 방열판(110)의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리모듈(100)에 의하면, 배터리 셀로부터 발산되는 열을 외부로 방출하여 배터리 셀을 보호하기 때문에 전술한 바와 같이 고온에서 발생될 수 있는 전해질의 분해 및 배터리의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 배터리 셀의 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 보강부재를 통해 방열판 테두리의 강성을 보강하기 때문에 성형시의 고온 및 압력에 의해 발생되는 방열판의 열변형을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 별도로 마련되는 쿨러를 통해 방열판의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 윙은 냉매유로를 일체로 형성하여 별도로 쿨러를 설치하지 않더라도 방열판의 냉각효율을 향상시킬 수도 있다.
그리고, 홀더를 통해 방열판의 단부를 몰드벽의 정위치에 견고하게 고정하기 때문에 제작이 용이하며, 생산성이 향상되는 효과가 있다.
100 : 전기자동차용 배터리모듈 110 : 방열판
111a : 리브 111b : 윙
130 : 몰드벽 150 : 배터리 셀
170 : 쿨러 190 : 냉매유로

Claims (4)

  1. 적층된 복수의 배터리 셀이 적층되는 사이에 각각 마련되어 상기 배터리 셀에서 발산되는 열을 외부로 방출시키는 방열판; 및
    상기 방열판의 테두리에 수직상태로 몰딩 되어 상기 배터리 셀을 수용하는 복수의 몰드벽;을 포함하며,
    상기 방열판은,
    상기 테두리들 중 적어도 일측 테두리에 상기 테두리의 두께보다 크게 형성된 높이의 벽체를 연장되게 제공하여 상기 테두리의 강성을 보강하는 보강부재;를 포함하고,
    상기 보강부재는,
    상기 몰드벽의 일측면에 삽입되며, 상기 몰드벽과 일체를 이루는 상기 방열판의 테두리 일측에 연장되어 상기 방열판의 상부나 하부로 돌출되는 리브;로 구성되며,
    상기 보강부재는,
    상기 몰드벽의 타측면을 관통하여 노출된 상기 방열판의 테두리 타측에 연장되어 상기 방열판의 상부나 하부로 돌출되는 윙;으로 구성되고,
    상기 윙은,
    상기 몰드벽이 이루는 높이에 대응되는 높이와 상기 방열판의 테두리의 길이에 대응되는 길이를 갖게 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 몰드벽을 이루는 몰드 중 일부가 상기 방열판의 단부에 관통되어 상기 방열판이 걸림 상태로 상기 몰드벽에 구속되어 일체를 이루도록 상기 방열판의 단부에 구멍형태로 마련되는 적어도 하나의 홀더;를 포함하는 전기자동차용 배터리모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열판의 테두리와 평행을 이루는 상태로 길게 형성되며, 상기 보강부재에 일체로 마련되는 적어도 하나의 냉매유로;를 더 포함하는 전기자동차용 배터리모듈.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109802064A (zh) * 2018-12-20 2019-05-24 河南新太行电源股份有限公司 一种可调节扩展的电池模具结构
KR20190112354A (ko) 2018-03-26 2019-10-07 인지컨트롤스 주식회사 배터리 모듈용 방열판 및 이 제조방법
CN111029501A (zh) * 2019-11-28 2020-04-17 友信宏科新能源（徐州）有限公司 一种耐冲击的动力电池组装置
WO2020214948A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Cps Technology Holdings Llc Heat sink fixation through plastic melting
KR20210087219A (ko) 2020-01-02 2021-07-12 주식회사 에이치티씨 배터리 셀용 방열판 및 이를 구비한 배터리 방열장치
US11588193B2 (en) 2019-05-14 2023-02-21 Sk On Co., Ltd. Battery module
US11784360B2 (en) 2019-05-14 2023-10-10 Sk On Co., Ltd. Battery module
KR102663793B1 (ko) 2018-12-04 2024-05-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 그 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100792948B1 (ko) 2006-12-12 2008-01-08 현대자동차주식회사 전기자동차용 배터리 셀 조립체
KR101218803B1 (ko) 2011-12-06 2013-01-04 (주)현태금형 전지 모듈 조립체
KR20130113741A (ko) * 2012-04-06 2013-10-16 인지컨트롤스 주식회사 전기자동차용 배터리
KR20160054253A (ko) * 2014-11-06 2016-05-16 주식회사 엘지화학 이차 전지용 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100792948B1 (ko) 2006-12-12 2008-01-08 현대자동차주식회사 전기자동차용 배터리 셀 조립체
KR101218803B1 (ko) 2011-12-06 2013-01-04 (주)현태금형 전지 모듈 조립체
KR20130113741A (ko) * 2012-04-06 2013-10-16 인지컨트롤스 주식회사 전기자동차용 배터리
KR20160054253A (ko) * 2014-11-06 2016-05-16 주식회사 엘지화학 이차 전지용 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190112354A (ko) 2018-03-26 2019-10-07 인지컨트롤스 주식회사 배터리 모듈용 방열판 및 이 제조방법
KR102663793B1 (ko) 2018-12-04 2024-05-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 그 제조 방법
CN109802064A (zh) * 2018-12-20 2019-05-24 河南新太行电源股份有限公司 一种可调节扩展的电池模具结构
CN109802064B (zh) * 2018-12-20 2023-12-05 河南新太行电源股份有限公司 一种可调节扩展的电池模具结构
WO2020214948A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Cps Technology Holdings Llc Heat sink fixation through plastic melting
CN114072962A (zh) * 2019-04-18 2022-02-18 Cps 科技控股有限公司 通过塑料熔化的散热器固定
US11588193B2 (en) 2019-05-14 2023-02-21 Sk On Co., Ltd. Battery module
US11784360B2 (en) 2019-05-14 2023-10-10 Sk On Co., Ltd. Battery module
US11973207B2 (en) 2019-05-14 2024-04-30 Sk On Co., Ltd. Cell unit for battery module
CN111029501A (zh) * 2019-11-28 2020-04-17 友信宏科新能源（徐州）有限公司 一种耐冲击的动力电池组装置
CN111029501B (zh) * 2019-11-28 2022-05-13 友信宏科新能源（徐州）有限公司 一种耐冲击的动力电池组装置
KR20210087219A (ko) 2020-01-02 2021-07-12 주식회사 에이치티씨 배터리 셀용 방열판 및 이를 구비한 배터리 방열장치

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