KR101805167B1 - Battery pack of improved cooling efficiency - Google Patents

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Abstract

냉각 효율이 우수하여 전지들간의 온도 편차가 낮고 배터리팩의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 배터리팩을 제공한다. 본 발명에 따른 배터리팩은 다수의 전지들이 적층 구성된 전지 모듈, 상기 전지 모듈 측면에 결합되고 외부로부터 유입된 냉각 공기가 상기 전지들 사이로 배출될 수 있도록 하는 흡기덕트, 상기 전지 모듈의 다른 측면에 상기 흡기덕트와 대향되게 결합되고, 상기 전지들 사이를 통과한 냉각 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하는 배기덕트, 및 상기 유입된 냉각 공기를 상기 흡기덕트와 수직인 방향으로 상기 전지들에 공급하기 위해 상기 전지 모듈과 흡기덕트가 연결되는 부분에 설치된 가이드 핀을 포함한다.Provided is a battery pack which is excellent in cooling efficiency and has a low temperature deviation between batteries and can prevent the performance of the battery pack from deteriorating. The battery pack according to the present invention comprises a battery module in which a plurality of batteries are stacked, an intake duct coupled to a side surface of the battery module and allowing cooling air introduced from the outside to be discharged into the cells, An exhaust duct coupled to the intake duct so as to be opposed to the intake duct and allowing the cooling air passing between the cells to be exhausted to the outside, and a cooling duct connected to the intake duct to supply the cooling air to the cells in a direction perpendicular to the intake duct And a guide pin installed at a portion where the battery module and the intake duct are connected.

Description

냉각 효율이 향상된 배터리팩{Battery pack of improved cooling efficiency}[0001] The present invention relates to a battery pack having improved cooling efficiency,

본 발명은 단위 이차 전지들을 적층한 모듈형 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공랭식 구조를 갖는 배터리팩에 관한 것이다. The present invention relates to a modular battery pack in which unit secondary cells are stacked, and more particularly to a battery pack having an air-cooling type structure.

이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력원으로 사용되고 있다. Unlike a primary battery, which can not be recharged, a secondary battery refers to a battery capable of charging and discharging, and is used as a power source for an energy storage system, an electric vehicle, or a hybrid vehicle as well as a small- have.

전기 자동차의 모터 구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하는 기기에는, 다수 개의 고출력 이차 전지를 적층해 직렬로 연결하여 구성되는 대용량의 모듈형 배터리팩이 사용되는 것이 일반적이다. 특히, HEV용 배터리팩의 경우 수 개에서 많게는 수십 개의 이차 전지가 충전과 방전을 번갈아가면서 수행하게 됨에 따라 이러한 충·방전 등을 제어하여 배터리팩이 적정한 동작 상태로 유지되도록 관리할 필요성이 있다.2. Description of the Related Art Generally, a large-capacity modular battery pack, which is constructed by stacking a plurality of high-power secondary cells and connecting them in series, is generally used for devices requiring large electric power such as motor drives of electric vehicles. In particular, in the case of a HEV battery pack, several to several tens of secondary cells alternately perform charging and discharging, so that it is necessary to control such charging / discharging so as to maintain the battery pack in an appropriate operating state.

이차 전지가 작동하는 동안 발생하는 열은 이차 전지의 온도를 상승시켜, 열을 효율적으로 냉각시키지 않으면 이차 전지의 수명이 짧아지고 오작동을 일으키는 등 안정성이 크게 저하되는 문제가 있어, 냉각은 이차 전지를 포함하는 배터리팩의 제작에 있어서 무엇보다 중요한 과제이다. The heat generated during the operation of the secondary battery increases the temperature of the secondary battery, and if the heat is not efficiently cooled, the lifetime of the secondary battery is shortened and malfunctions are caused, Which is an important issue in manufacturing a battery pack including the battery pack.

도 1에는 종래 배터리팩의 수직 단면 모식도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a conventional battery pack.

도 1을 참조하면, 종래 배터리팩(10)은 단위 전지(3) 다수 개가 적층되어 전기적으로 연결되어 있는 전지모듈(5)과, 이러한 전지모듈(5)이 장착되는 팩 케이스(7), 냉매 유입구(9)로부터 전지모듈(5)에 이르는 유동공간인 냉매 유입부(11)와 전지모듈(5)로부터 냉매 배출구(13)에 이르는 유동 공간인 냉매 배출부(15)로 구성되어 있다.1, a conventional battery pack 10 includes a battery module 5 in which a plurality of unit cells 3 are stacked and electrically connected, a pack case 7 in which the battery module 5 is mounted, A refrigerant inflow portion 11 which is a flow space from the inlet 9 to the battery module 5 and a refrigerant discharge portion 15 which is a flow space from the battery module 5 to the refrigerant discharge port 13.

냉매 유입구(9)로부터 유입된 냉매는 냉매 유입부(11) 및 단위 전지(3) 사이에 형성된 유로(6)를 통과하면서 단위 전지(3)를 냉각시키고 냉매 배출부(15)를 지나 냉매 배출구(13)를 통하여 외부로 배출된다. The refrigerant introduced from the refrigerant inlet 9 passes through the flow path 6 formed between the refrigerant inlet 11 and the unit cell 3 to cool the unit cell 3 and then flows through the refrigerant outlet 15, (13).

냉매 유입부(11)는 단위 전지(3)의 적층방향에 평행하게 형성되어 있으며, 상기와 같은 구조의 경우, 냉매 배출구(13) 근처의 단위 전지 사이의 유로에 냉매가 많이 유입되는 경향이 나타나고, 냉매 유입구(9) 근처의 단위 전지(3) 사이의 유로에는 감소하여 단위 전지(3)간의 냉각이 불균일하고, 냉매 배출구(13) 근처의 단위 전지와 냉매 유입구(9) 근처의 단위 전지들은 높은 온도 편차를 가지게 된다. 이러한 현상은 유량이 냉매 배출구(13)가 있는 쪽으로 몰리면서 냉매 유입구(9) 측의 온도가 상승하기 때문이다.The coolant inflow portion 11 is formed in parallel with the stacking direction of the unit cells 3. In the case of the above structure, a large amount of coolant tends to flow into the flow path between the unit cells near the coolant outlet port 13 And the unit cells 3 near the coolant inlet port 9 are unevenly cooled so that the unit cells near the coolant outlet port 13 and the unit cells near the coolant inlet port 9 It has a high temperature deviation. This phenomenon is caused by the fact that the flow rate of the refrigerant flows toward the side where the refrigerant outlet 13 is located and the temperature at the side of the refrigerant inlet 9 increases.

이와 같이 종래 배터리팩은, 냉매 유입구와 냉매 배출구가 상호 반대 방향으로 팩 케이스의 상부 및 하부에 위치하고, 냉매 유입구로부터 전지 모듈에 이르는 유동 공간의 상면과 하면이 평행한 구조로 형성되어 있는 팩 케이스를 사용하는 구조이고, 이러한 구조에서는 냉매 유입구 근처의 유로에서 유량이 많이 감소하여 전지들간의 온도 편차가 높다는 문제점이 있다. In the conventional battery pack, the refrigerant inlet port and the refrigerant outlet port are located in the upper and lower portions of the pack case in opposite directions, and the upper and lower surfaces of the flow space extending from the refrigerant inlet port to the battery module are formed in parallel with each other. In such a structure, there is a problem that the flow rate in the flow path near the coolant inlet port is greatly reduced, and the temperature deviation between the cells is high.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 모듈형 배터리팩의 냉각 효율이 우수하여 전지들간의 온도 편차가 낮고 배터리팩의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 배터리팩을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery pack which is excellent in cooling efficiency of a modular battery pack and can prevent a temperature deviation between the batteries from being low and deteriorating the performance of the battery pack.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리팩은 다수의 전지들이 적층 구성된 전지 모듈, 상기 전지 모듈 측면에 결합되고 외부로부터 유입된 냉각 공기가 상기 전지들 사이로 배출될 수 있도록 하는 흡기덕트, 상기 전지 모듈의 다른 측면에 상기 흡기덕트와 대향되게 결합되고, 상기 전지들 사이를 통과한 냉각 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하는 배기덕트, 및 상기 유입된 냉각 공기를 상기 흡기덕트와 수직인 방향으로 상기 전지들에 공급하기 위해 상기 전지 모듈과 흡기덕트가 연결되는 부분에 설치된 가이드 핀을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: a battery module having a plurality of batteries stacked; an intake duct coupled to a side surface of the battery module and capable of discharging cooling air introduced from the outside through the batteries; An exhaust duct coupled to the other side of the module so as to face the intake duct and allowing the cooling air passing between the cells to be exhausted to the outside, and an exhaust duct connected to the intake duct in a direction perpendicular to the intake duct And a guide pin installed at a portion where the battery module and the intake duct are connected to supply the batteries.

상기 흡기덕트는 냉각 공기가 유입되는 흡기구에 일측이 연결되고 타측이 상기 전지 모듈 측면으로 개구되며, 상기 배기덕트는 냉각 공기가 배출되는 배기구에 일측이 연결되고 타측이 상기 전지 모듈 측으로 개구되며, 상기 흡기덕트는 흡기구에서 멀어질수록 폭이 감소하도록 경사진 구조일 수 있다.Wherein one end of the intake duct is connected to an inlet port through which cooling air is introduced and the other end is open to a side of the battery module, the exhaust duct having one side connected to an exhaust port through which cooling air is discharged and the other side opened toward the battery module, The intake duct may be of a sloped construction to reduce its width as it is away from the inlet.

상기 전지 모듈은 판상형이면서 인접한 전지에 대면하도록 적층 배열된 전지들, 및 상기 전지들을 각각 고정하여 적층 구조를 형성하는 카트리지들을 포함하고, 상기 카트리지들은 상기 흡기덕트 및 배기덕트와 연통되어 상기 냉각 공기의 유로가 되는 에어갭을 하나 이상 형성하며, 상기 가이드 핀은 상기 에어갭 시작 부분에 설치된 것일 수 있다.Wherein the battery module includes a plurality of cells arranged in a stacked manner so as to face a battery adjacent to the plate, and a plurality of cartridges each of which fixes the cells to form a laminated structure, the cartridges being in communication with the intake duct and the exhaust duct, At least one air gap is formed, and the guide pin may be installed at the beginning of the air gap.

상기 가이드 핀은 상기 에어갭을 분할하도록 상기 전지면에 수직인 플레이트 구조일 수 있다. 이 때, 상기 가이드 핀은 상기 에어갭을 균등 분할하거나 비균등 분할하는 것일 수 있다. 상기 가이드 핀은 상기 카트리지와 일체형일 수 있다. 상기 가이드 핀은 상기 에어갭 안에서의 냉각 공기 유속을 전지면에 대하여 균일하게 제어하는 것일 수 있다.The guide pin may have a plate structure perpendicular to the sheet surface to divide the air gap. At this time, the guide pin may divide the air gap equally or nonuniformly. The guide pin may be integral with the cartridge. The guide pin may uniformly control the cooling air flow rate in the air gap with respect to the surface of the paper.

상기 가이드 핀은 상기 흡기구에서 멀어질수록 순차적으로 길이, 폭, 개수 또는 그 조합이 변화될 수 있다. The distance, the width, the number, or the combination thereof may be sequentially changed as the guide pin is further away from the inlet.

상기 가이드 핀은 점차적으로 좁아지는 단면 형상을 가질 수 있다. The guide pin may have a gradually narrowed cross-sectional shape.

이차 전지는 충·방전을 통해 오랜 기간 사용되므로 사용기간뿐만 아니라 전지의 안정성이 큰 관심의 대상이다. 또한, 배터리팩은 충·방전 과정에서 고열이 발생하여 전지의 성능과 수명에 영향을 미치므로 적절한 냉각 시스템을 구성하여 냉각하는 것이 필요하다. Since the secondary battery is used for a long period of time through charging and discharging, not only the period of use but also the stability of the battery is of great interest. In addition, since the battery pack generates high heat during charging and discharging, it affects the performance and lifetime of the battery, so it is necessary to form an appropriate cooling system to cool the battery pack.

본 발명에 따르면, 단위 전지 사이의 유로에 흐르는 공기의 유속을 균일하게 분배하고 차압을 감소시킬 수 있으며 그에 따라 단위 전지 사이에 축적되는 열을 효과적으로 제거하여 전지의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to uniformly distribute the flow rate of the air flowing through the flow path between the unit cells and reduce the differential pressure, thereby effectively removing the heat accumulated between the unit cells, thereby improving the performance and life of the battery.

이와 같이 본 발명에 따르면, 전지간의 온도 편차를 감소시켜 냉각 균일성을 제공할 수 있으며 이차 전지에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cooling uniformity by reducing the temperature deviation between the batteries, and it is possible to efficiently cool the heat generated in the secondary battery.

도 1에는 종래 배터리팩의 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩에서 전지모듈 부분만을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 전지면과 평행한 단면을 위에서 본 모습을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 비교예와 본 발명의 일 실시예에 대해 속도 크기 분포(contour of velocity magnitude)와 속도 벡터(vector of velocity)를 비교한 도면이다. FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a conventional battery pack.
2 is a perspective view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating only a battery module portion in a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a battery pack according to an embodiment of the present invention, viewed from above, in a section parallel to the front surface of the battery pack.
FIG. 5 is a graph comparing a contour of velocity magnitude and a vector of velocity for a comparative example and an embodiment of the present invention.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know. It should be noted that the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention so that various equivalents And variations are possible.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(100)을 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a battery pack 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(100)은, 전지 모듈(30), 흡기덕트(40) 및 배기덕트(50)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a battery pack 100 according to an embodiment of the present invention includes a battery module 30, an intake duct 40, and an exhaust duct 50.

전지 모듈(30)은 다수의 전지(20)들이 적층 구성된 것이다. 전지(20)들 각각은 판상형이면서 인접한 전지에 대면하도록 적층 배열된다. 카트리지(25)들은 전지(20)들을 각각 고정하여 적층 구조를 형성한다. The battery module 30 is formed by stacking a plurality of batteries 20. Each of the batteries 20 is arranged in a laminated manner so as to face the adjacent cells in a plate-like shape. The cartridges 25 each fix the batteries 20 to form a laminated structure.

흡기덕트(40)는 전지 모듈(30) 측면에 결합되고 외부로부터 유입된 냉각 공기가 전지(20)들 사이로 배출될 수 있도록 한다. 흡기덕트(40)는 냉각 공기가 유입되는 흡기구(45)에 일측이 연결되고 타측이 전지 모듈(30) 측면으로 개구된다. 그리고, 흡기덕트(40)는 흡기구(45)에서 멀어질수록 폭이 감소하도록 경사진 구조이다. The intake duct 40 is coupled to the side surface of the battery module 30 and allows the cooling air introduced from the outside to be discharged through the batteries 20. One end of the intake duct 40 is connected to the intake port 45 through which the cooling air flows, and the other end is opened to the side of the battery module 30. [ The intake duct 40 is inclined so as to decrease in width as the intake duct 45 moves away from the intake port 45.

배기덕트(50)는 전지 모듈(30)의 다른 측면에 흡기덕트(40)와 대향되게 결합된다. 그리고, 전지(20)들 사이를 통과한 냉각 공기가 외부로 배출될 수 있도록 한다. 배기덕트(50)는 냉각 공기가 배출되는 배기구(55)에 일측이 연결되고 타측이 전지 모듈(30) 측으로 개구된다. The exhaust duct 50 is opposed to the intake duct 40 on the other side of the battery module 30. In addition, the cooling air passing between the cells 20 can be discharged to the outside. The exhaust duct 50 has one side connected to the exhaust port 55 through which the cooling air is discharged and the other side opened toward the battery module 30 side.

흡기덕트(40)와 배기덕트(50)는 이와 같이 전지 모듈(30)의 서로 대향되는 양쪽 측면에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 흡기구(45)와 배기구(55)를 각각 전지 모듈(30)의 서로 다른 면에 형성함으로써, 흡기구(45)로 흡기되어 상기 전지 모듈(30)을 거치며 복수 개의 전지(20)들을 냉각시킨 후 배기구(55)로 배기되는 냉각 공기가 다시 흡기구(45)로 무분별하게 혼입되는 것을 방지하기 위함이다. 냉각 공기가 흡기덕트(40)로 유입되는 방향과 배기덕트(50)로부터 배출되는 방향은 서로 동일한 Z 타입이라고 할 수 있다. 냉각 공기가 전지(20)들 사이를 통과하며 전지(20)들의 충·방전 과정에서 발생하는 열을 냉각하는 공랭식 구조를 이룬다. The intake duct 40 and the exhaust duct 50 are preferably formed on both sides of the battery module 30 facing each other. This is because the intake port 45 and the exhaust port 55 are formed on different surfaces of the battery module 30 so as to be sucked into the intake port 45 to cool the plurality of batteries 20 through the battery module 30 So that the cooling air exhausted to the exhaust port 55 is prevented from intruding into the intake port 45 indiscriminately. The direction in which the cooling air is introduced into the intake duct 40 and the direction in which the cooling air is discharged from the exhaust duct 50 are of the same Z type. Cooling structure in which cooling air passes between the cells 20 and cools the heat generated during charging and discharging of the cells 20. [

도 3은 배터리팩(100)에서 전지모듈(30) 부분만을 도시한 사시도이다. 도 4는 배터리팩의 전지면과 평행한 단면을 위에서 본 모습을 개략적으로 나타낸 것이다.3 is a perspective view showing only the battery module 30 in the battery pack 100. FIG. Fig. 4 is a schematic view showing a section of the battery pack viewed from above in a direction parallel to the front surface of the battery pack.

도 3 및 도 4를 참조하면, 전지모듈(30)은 복수 개의 전지(20)들이 일정한 간격을 두고 전지면에 대하여 수직 방향으로 적층되고, 카트리지(25)들은 전지(20)들 사이에 냉각 공기가 흐를 수 있도록 에어갭(26)을 형성한다. 카트리지(25)들은 흡기덕트 및 배기덕트와 연통되어 냉각 공기의 유로가 되는 에어갭(26)을 하나 이상 형성한다. 도시된 예에서는 전지면에 대하여 3 개의 에어갭이 각 전지마다 형성된다. 흡기구(45)는 전지 모듈(30)의 복수 개의 전지(20)들 사이에 형성되는 에어갭(26)을 통과하는 냉각 공기의 유동 방향에 대해 수직으로 형성될 수 있다. 즉, 에어갭(26)에 흡기구(45)가 가깝게 형성되며, 에어갭(26)을 통과하는 냉각 공기의 유동 방향과 수직이 되도록 흡기구(45)가 형성되어, 흡기구(45)와 전지 모듈(30)을 연결하는 흡기덕트(40)의 길이가 짧으며 구부러지지 않도록 구성될 수 있다. 이는 흡기구(45)로 흡기되는 냉각 공기의 유동 저항을 줄일 수 있으며 에어갭(26)으로 냉각 공기의 흡기가 원활하게 이루어져 배터리팩(100)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 3 and 4, the battery module 30 includes a plurality of cells 20 stacked in a direction perpendicular to a surface of the battery cell at regular intervals, An air gap 26 is formed. The cartridges 25 communicate with the intake duct and the exhaust duct to form one or more air gaps 26 that serve as channels for cooling air. In the illustrated example, three air gaps are formed for each cell with respect to the ground surface. The intake port 45 may be formed perpendicular to the flow direction of the cooling air passing through the air gap 26 formed between the plurality of cells 20 of the battery module 30. [ That is, the air gap 45 is formed in the air gap 26, and the air inlet 45 is formed so as to be perpendicular to the flow direction of the cooling air passing through the air gap 26, 30) of the intake duct (40) is short and does not bend. This can reduce the flow resistance of the cooling air sucked into the intake port 45 and improve the cooling performance of the battery pack 100 by allowing the cooling air to be sucked into the air gap 26 smoothly.

특히, 에어갭(26) 시작 부분에는 가이드 핀(60)이 설치된다. 가이드 핀(60)은 유입된 냉각 공기를 흡기덕트(40)와 수직인 방향으로 전지(20)들에 공급하는 에어갭(26) 부분에 설치되는 것으로, 전지 모듈(30)과 흡기덕트(40)가 연결되는 부분에 설치되어 공기의 균일한 분배를 도모한다. 본 실시예에서는 가이드 핀(60)과 카트리지(25)가 일체형으로 형성된다. Particularly, a guide pin 60 is provided at the beginning of the air gap 26. The guide pin 60 is installed in a portion of the air gap 26 for supplying the cooling air to the cells 20 in the direction perpendicular to the intake duct 40. The guide pin 60 is disposed in the air gap 26, ) Are connected to each other to distribute the air uniformly. In this embodiment, the guide pin 60 and the cartridge 25 are integrally formed.

에어갭(26)과 가이드 핀(60)은 도 3 안의 확대 그림에 잘 나타나 있다. The air gap 26 and the guide pin 60 are shown in an enlarged view in FIG.

가이드 핀(60)은 에어갭(26)을 분할하도록 전지면에 수직인 플레이트 구조일 수 있다. 플레이트의 길이는 5mm ~ 10mm일 수 있다. 가이드 핀(60)은 도시한 바와 같이 폭이 일정한 형상일 수도 있고, 유속 증가를 위해 점차적으로 좁아지는 단면 형상을 가질 수도 있다. 가이드 핀(60)은 도시한 바와 같이 에어갭(26)을 균등 분할할 수 있다. 에어갭(26)을 균등 분할한다 함은 일정한 간격으로 가이드 핀(60)이 형성되는 것을 가리킨다. 가이드 핀(60)은 에어갭(26) 안에서의 냉각 공기 유속을 전지면에 대하여 균일하게 제어한다.The guide pin 60 may be a plate structure perpendicular to the sheet surface to divide the air gap 26. The length of the plate may be between 5 mm and 10 mm. As shown, the guide pin 60 may have a constant width or may have a cross-sectional shape that gradually becomes narrower to increase the flow rate. The guide pin 60 can evenly divide the air gap 26 as shown. Evenly dividing the air gap 26 indicates that the guide pin 60 is formed at regular intervals. The guide pin 60 uniformly controls the cooling air flow rate in the air gap 26 with respect to the surface of the paper.

도 5는 비교예와 본 발명의 일 실시예에 대해 속도 크기 분포(contour of velocity magnitude)와 속도 벡터(vector of velocity)를 비교한 도면이다. FIG. 5 is a graph comparing a contour of velocity magnitude and a vector of velocity for a comparative example and an embodiment of the present invention.

먼저, 비교예는 가이드 핀을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(100)과 동일하게 구성하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(100)은 흡기덕트 폭이 16mm, 배기덕트 폭이 25mm, 에어갭 폭은 60mm이며, 길이 10mm의 가이드 핀을 에어갭마다 4개씩 등간격으로 설치한 경우였다. 유입되는 냉각 공기의 유속은 2m/s이었다. First, the comparative example is configured the same as the battery pack 100 according to the embodiment of the present invention except for the guide pin. In the battery pack 100 according to the embodiment of the present invention, four guide pins each having an intake duct width of 16 mm, an exhaust duct width of 25 mm, an air gap width of 60 mm, and a length of 10 mm are provided at regular intervals Respectively. The flow rate of the incoming cooling air was 2 m / s.

도 5의 (a)와 (b)는 비교예와 본 발명의 일 실시예에 대해 속도 크기 분포를 나타내고, (c)와 (d)는 속도 벡터를 나타낸다. 5 (a) and 5 (b) show the velocity size distribution for the comparative example and the embodiment of the present invention, and (c) and (d) show the velocity vector.

비교예의 결과인 (a)와 (c)를 보면, 냉각 공기가 전지 사이의 에어갭을 흐를 때 한 쪽으로 치우쳐 흐르게 되면서 전지를 고르게 냉각시키지 못하는 것을 볼 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 결과인 (b)와 (d)를 보면, 에어갭 내에서 한쪽으로 치우치는 공기의 흐름을 개선하여 전지를 고르게 냉각시킬 수 있다. 이와 같이 에어갭 시작 부분, 즉 공기 채널 입구에 가이드 핀을 설치하여 냉각 공기가 채널 유입과 동시에 고르게 나뉘어 들어갈 수 있도록 함에 따라 냉각 공기 유속을 하나의 에어갭 안에서부터 균일하게 함으로써 전체 전지면에 대하여 온도 편차없이 균일하게 냉각하는 효과가 있음을 확인할 수 있다. As seen from (a) and (c) of the comparative example, when the cooling air flows through the air gap between the batteries, the battery is not uniformly cooled as it flows toward one side. On the contrary, (b) and (d), which are the result of the present invention, can improve the flow of air leaning in one direction in the air gap and cool the battery evenly. Thus, by providing guide pins at the air gap starting point, that is, at the inlet of the air channel, the cooling air can be evenly divided at the same time as the inlet of the channel, so that the cooling air flow rate is uniformly distributed from one air gap, It can be confirmed that the cooling effect is uniformly achieved without any deviation.

한편, 도 2 내지 도 4에 도시한 배터리팩(100)과 같은 구조에서는 흡기구(45)로부터 멀어질수록 흡기덕트(40)와 배기덕트(50)간의 압력차가 커지는 문제를 해소하기 위하여 흡기덕트(40)를 경사구조로 형성하지만, 가이드 핀이 없는 도 5의 비교예 결과에서 보듯이 전지(20)들 사이의 공간, 즉 에어 갭(26)에서도 흡기구(45)와 멀게 위치하는 공간일수록 냉각 공기가 빠르게 통과되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 현상은 하나의 전지(20) 내에서도 온도 편차를 일으키므로 이를 개선할 필요가 있다. 하나의 에어 갭(26) 안에서도 흡기구(45)와 멀게 위치하는 공간에 대한 유속 불균일을 해소하기 위하여, 가이드 핀(60)의 구성은 다양하게 변경할 수 있다.2 to 4, in order to solve the problem of increasing the pressure difference between the intake duct 40 and the exhaust duct 50 as the position moves away from the intake port 45, The space between the cells 20, that is, the space located far from the inlet port 45 in the air gap 26, as shown in the comparative example result of FIG. 5 without the guide pin, Is rapidly passed. Such a phenomenon causes a temperature variation even in one battery 20, and therefore it is necessary to improve it. The configuration of the guide pin 60 may be variously modified in order to solve the flow velocity nonuniformity in the space which is located remotely from the inlet port 45 even in one air gap 26. [

상술한 실시예에서는 가이드 핀(60)이 에어 갭(26)을 등간격으로 분할하는 예를 들었다. 다른 예로, 가이드 핀(60)은 에어갭(26)을 비균등 분할할 수 있다. 에어갭(26)을 비균등 분할한다 함은 가이드 핀(60) 사이의 간격이 변화되면서 가이드 핀(60)이 형성되는 것을 가리킨다. 가이드 핀(60) 사이의 간격이 크면 유속의 저항을 덜 받게 된다. 그리고, 가이드 핀(60)은 흡기구(45)에서 멀어질수록 순차적으로 길이, 폭, 개수 또는 그 조합이 변화될 수 있다. 예를 들어, 흡기구(45)에서 멀어질수록 가이드 핀(60)의 길이가 길어지거나 개수가 많아지거나 폭(두께)이 커지는 등의 방식으로 변화시켜 유속의 저항 정도를 조절할 수 있다. In the above-described embodiment, the guide pin 60 divides the air gap 26 at regular intervals. As another example, the guide pin 60 may divide the air gap 26 nonuniformly. Unevenly dividing the air gap 26 means that the guide pin 60 is formed while the distance between the guide pins 60 is changed. If the distance between the guide pins 60 is large, resistance of the flow velocity is less. The guide pin 60 may be sequentially changed in length, width, number, or combination thereof as the distance from the inlet 45 is changed. For example, as the distance from the intake port 45 increases, the length of the guide pin 60 increases, the number of the guide pin 60 increases, or the width (thickness) increases, thereby adjusting the resistance of the flow velocity.

이상 설명한 바와 같이, 가이드 핀은 전지들 사이를 통과하는 냉각 공기의 유속을 균일하게 하는 효과가 있다. 이로 인해 전지의 최대온도 및 전지간의 온도편차가 종래에 비해 현격하게 감소되며, 하나의 전지 내에서도 온도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 배터리팩의 수명이 종래에 비해 연장되고, 배터리팩의 폭발 가능성이 배제되는 효과가 발생한다. As described above, the guide pin has the effect of making the flow velocity of the cooling air passing between the cells uniform. As a result, the maximum temperature of the battery and the temperature deviation between the batteries are remarkably reduced compared with the conventional one, the occurrence of a temperature variation in one battery can be prevented, the life of the battery pack is extended as compared with the prior art, The effect is eliminated.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

20...전지 25...카트리지
30...전지 모듈 40...흡기덕트
50...배기덕트 45...흡기구
55...배기구 60...가이드 핀
100..배터리팩20 ... battery 25 ... cartridge
30 ... battery module 40 ... intake duct
50 ... exhaust duct 45 ... intake port
55 ... exhaust port 60 ... guide pin
100 .. Battery pack

Claims (9)

판상형이면서 인접한 전지에 대면하도록 전지면에 대하여 수직 방향으로 적층 배열된 다수의 전지들; 및
상기 전지들을 각각 고정하여 적층 구조를 형성하는 카트리지들을 포함하는 전지 모듈;
냉각 공기가 유입되는 흡기구에 일측이 연결되고 타측이 상기 전지 모듈 측면으로 개구되어 상기 적층의 방향과 직교하는 상기 전지 모듈 측면에 결합되고 외부로부터 유입된 냉각 공기가 상기 전지들 사이로 배출될 수 있도록 하는 흡기덕트; 및
상기 냉각 공기가 배출되는 배기구에 일측이 연결되고 타측이 상기 전지 모듈 측으로 개구되어 상기 적층의 방향과 직교하는 상기 전지 모듈의 다른 측면에 상기 흡기덕트와 대향되게 결합되고, 상기 전지들 사이를 통과한 냉각 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하는 배기덕트를 포함하고,
상기 냉각 공기가 상기 흡기덕트로 유입되는 방향과 상기 배기덕트로부터 배출되는 방향이 서로 동일하며,
상기 카트리지들은 상기 흡기덕트 및 배기덕트와 연통되어 상기 냉각 공기의 유로가 되는 에어갭을 하나 이상 형성하고,
상기 유입된 냉각 공기를 상기 흡기덕트와 수직인 방향으로 상기 전지들에 공급하기 위해 상기 전지 모듈과 흡기덕트가 연결되는 부분의 상기 에어갭 시작 부분에 설치된 가이드 핀을 더 포함하며,
상기 가이드 핀은 상기 에어갭을 분할하도록 상기 전지면에 수직인 플레이트 구조이고, 상기 에어갭 안에서의 냉각 공기 유속을 상기 전지면에 대하여 균일하게 제어하는 것인 배터리팩.A plurality of cells stacked in a direction perpendicular to a surface of the battery so as to face the adjacent cells in a plate-like shape; And
A battery module including cartridges each of which is fixed to form a laminated structure;
The cooling air being connected to a side surface of the battery module, which is perpendicular to the direction of the stacking, and the cooling air introduced from the outside is discharged to the batteries Intake duct; And
The other end of the battery module is connected to the other side of the battery module, which is perpendicular to the direction of the stacking, so as to face the intake duct, And an exhaust duct for allowing the cooling air to be discharged to the outside,
The direction in which the cooling air flows into the intake duct and the direction in which the cooling air is discharged from the exhaust duct are the same,
The cartridges being in communication with the intake duct and the exhaust duct to form one or more air gaps to be the channels of the cooling air,
And a guide pin installed at the air gap start portion of a portion where the battery module and the intake duct are connected to supply the cooling air to the batteries in a direction perpendicular to the intake duct,
Wherein the guide pin is a plate structure perpendicular to the sheet surface so as to divide the air gap and controls the cooling air flow rate in the air gap to be uniformly controlled with respect to the sheet surface. 제1항에 있어서,
상기 흡기덕트는 상기 흡기구에서 멀어질수록 폭이 감소하도록 경사진 구조인 것을 특징으로 하는 배터리팩.The method according to claim 1,
Wherein the intake duct has an inclined structure such that the width thereof decreases as the distance from the intake port increases. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가이드 핀은 상기 에어갭을 균등 분할하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.The method according to claim 1,
Wherein the guide pin uniformly divides the air gap. 제1항에 있어서,
상기 가이드 핀은 상기 카트리지와 일체형인 것을 특징으로 하는 배터리팩.The method according to claim 1,
Wherein the guide pin is integral with the cartridge. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가이드 핀은 상기 흡기구에서 멀어질수록 순차적으로 길이, 폭, 개수 또는 그 조합이 변화되는 것을 특징으로 하는 배터리팩.The method according to claim 1,
Wherein a length, a width, a number, or a combination thereof is sequentially changed as the guide pin is further away from the inlet. 제1항에 있어서,
상기 가이드 핀은 점차적으로 좁아지는 단면 형상을 가진 것을 특징으로 하는 배터리팩.The method according to claim 1,
Wherein the guide pin has a gradually narrowed cross-sectional shape.
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