KR101818923B1 - A battery pack for an electric vehicle having improved cooling efficiency - Google Patents

A battery pack for an electric vehicle having improved cooling efficiency Download PDF

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신현장
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Abstract

The present invention relates to a battery pack for an electric vehicle with improved cooling efficiency. According to an embodiment of the present invention, the battery pack for the electric vehicle with the improved cooling efficiency comprises a housing (100), a battery module (200), and a cooling guide (300). The battery pack for the electric vehicle with the improved cooling efficiency of the present invention can reduce heat generated in the battery module.

Description

냉각효율이 개선된 전기자동차용 배터리팩{A battery pack for an electric vehicle having improved cooling efficiency}[0001] The present invention relates to a battery pack for an electric vehicle having improved cooling efficiency,

본 발명은 냉각효율이 개선된 전기자동차용 배터리팩에 관한 것으로서, 상세하게는 전기 자동차용 배터리 모듈의 충방전 과정에서 발생하는 온도 상승을 전도작용과 대류작용을 통하여 저감하는 것이 가능한 냉각효율이 개선된 전기자동차용 배터리팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack for an electric vehicle having improved cooling efficiency and, more particularly, to a battery pack for an electric automobile having an improved cooling efficiency capable of reducing a temperature rise occurring during charging and discharging of a battery module for an electric vehicle through conduction and convection. To a battery pack for an electric vehicle.

이차전지의 적용분야가 넓어짐에 따라, 전기자동차와 같이 고출력 및 대용량의 배터리를 요구하는 경우가 많아지고 있다.2. Description of the Related Art [0002] As application fields of secondary batteries have become wider, demand for high output and large capacity batteries such as electric vehicles is increasing.

이에 따라 복수의 배터리셀들이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식에 의해 연결되어 하나의 배터리모듈로서 이용될 수 있고, 마찬가지로 복수의 배터리모듈 역시 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식에 의해 연결되어 하나의 배터리팩으로서 이용될 수 있다.Accordingly, a plurality of battery cells may be connected in series, parallel, or a combination of series and parallel, and may be used as one battery module. Similarly, a plurality of battery modules may be connected in series, parallel, And can be used as one battery pack.

그 중 배터리팩은 일반적으로 방수 방진을 위한 금속 케이스 안에 금속 프레임을 설치하고 그 위에 배터리모듈을 고정하는 구조를 가지고 있다. 도 1과 같은 구조에서 볼 수 있듯이 기존에는 강제 냉각 방식을 채택하지 않고 자연대류에 의한 냉각과 전도에 의한 냉각만으로 배터리모듈을 냉각하는 방식을 사용하였다. Among them, the battery pack generally has a structure in which a metal frame is installed in a metal case for waterproof and dustproof and a battery module is fixed thereon. As shown in the structure of FIG. 1, the conventional method of cooling the battery module by cooling by natural convection and cooling by conduction was adopted instead of the forced cooling method.

이 방식은 부피의 최소화가 가능하다는 장점이 있지만 배터리모듈을 효율적으로 냉각하는 대에는 분명한 한계를 있으며, 이와 같은 배터리팩의 경우 충방전 과정에서 내부저항 등에 의해 많은 열이 발생되는데, 이는 배터리셀의 열화현상을 초래하여 배터리팩의 수명을 감소시키게 된다.This method has a merit that it is possible to minimize the volume, but there is a limit to efficiently cooling the battery module. In the case of such a battery pack, a lot of heat is generated due to internal resistance during charging and discharging. Deteriorates the life of the battery pack.

이러한 냉각 효율 저하 현상은 배터리모듈의 유입구에 인접한 일측과 배터리모듈의 유출구에 인접한 타측 사이에 온도편차를 발생시키며 이는 결과적으로 배터리팩의 전체적인 성능 저하의 요인으로 작용하게 되므로, 배터리팩의 전체적인 냉각 효율을 높여줄 수 있는 방안이 절실히 요구되는 실정이다.Such a cooling efficiency deterioration phenomenon generates a temperature deviation between one side of the battery module adjacent to the inlet port and the other side adjacent to the outlet of the battery module, which results in a deterioration in the overall performance of the battery pack. It is inevitable that a plan to increase the level of education is required.

대한민국 등록특허공보 제10-0681297호(2007년 2월 5일)Korean Registered Patent No. 10-0681297 (February 5, 2007) 대한민국 등록특허공보 제10-1097268호(2011년 12월 21일)Korean Registered Patent No. 10-1097268 (December 21, 2011)

본 발명은 앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전기 자동차용 배터리모듈의 충방전 과정에서 발생하는 온도 상승을 전도작용과 대류작용을 통하여 저감하는 것이 가능함으로써, 자체의 냉각효율을 개선할 수 있는 전기자동차용 배터리팩을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a battery module for an electric vehicle capable of reducing the temperature rise occurring during charging and discharging through conduction and convection, The present invention is directed to a battery pack for an electric vehicle which can be improved.

한편, 본 고안의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The purpose of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

상기한 목적은 본 발명의 실시예에 따라, 내부에 금속재질의 프레임(110)이 장착되며, 마주하는 양측면부로 순환공(120)이 천공되는 하우징(100);
상기 프레임(110) 상부에 배치되는 형태로 상기 하우징(100)에 수납되고, 측면부를 일체로 감싸는 고정용 프레임이 형성된 배터리모듈(200); 및
상기 프레임(100)과 상기 배터리모듈(200) 사이에 마련되어 상기 배터리모듈(200)의 하부를 지지하며, 상기 배터리모듈(200)에서 발생하는 열을 지지하는 일측으로 전달받는 동시에 공기순환 방식으로 냉각시키는 냉각가이드(300);를 포함하고,
상기 냉각가이드(300)는 알루미늄을 주성분으로 하여 아연 또는 마그네슘 등의 타금속이 첨가된 합금재질로 이루어지되, 상기 배터리모듈(200)의 하부에 접촉된 일면으로 충방전 시에 발생되는 열을 전달받을 다수의 전도판(311)으로 구성되어 상기 배터리모듈(200)을 전도작용으로 냉각시키는 전도부(310)와, 상기 전도부(310)의 하부에 배치되어 공기가 일정경로를 따라 이동하도록 유도하는 유로관(321)으로 구성되어 상기 배터리모듈(200)을 대류작용을 통한 공랭방식으로 냉각시키는 대류부(320)를 포함하되,
상기 전도판(311)은, 상호 배터리모듈(200)에서 발생하는 열을 분산되게 전달받도록 서로 일정간격으로 이격되고,
상기 유로관(321)은, 상기 전도판(311)으로 덮여지는 부분을 제외하고 상방이 개구되는 관 형태로 형성되어 상기 일정간격만큼 노출되는 상기 배터리모듈(200) 하부의 일부분으로 순환 중의 공기가 접촉되며, 상기 배터리모듈(200)의 길이방향을 따라 공기가 이동하도록 형성되되, 모두 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the above-described object is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a housing (100) in which a frame (110) of metal is mounted and a circulation hole (120)
A battery module 200 housed in the housing 100 in a form disposed on the frame 110 and having a fixing frame for integrally enclosing the side portions; And
The battery module 200 is provided between the frame 100 and the battery module 200 and supports the lower part of the battery module 200. The battery module 200 receives the heat generated by the battery module 200, And a cooling guide (300)
The cooling guide 300 is made of an alloy material containing aluminum as a main component and added with another metal such as zinc or magnesium, A plurality of conductive plates 311 for receiving electricity from the battery module 200 and cooling the battery module 200 by conduction; a plurality of conductive portions 310 disposed under the conductive portions 310 to guide air to move along a predetermined path; And a convection part (320) composed of a tube (321) for cooling the battery module (200) by an air cooling method through a convection action,
The conductive plates 311 are spaced apart from each other by a predetermined distance to receive heat generated from the battery modules 200 in a dispersed manner,
The flow path pipe 321 is formed in a tube shape that opens upward except for a portion covered by the conductive plate 311, and air circulating in a part of the lower portion of the battery module 200, And the air is moved along the longitudinal direction of the battery module 200, all of which are formed in the same manner.

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상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, the following effects can be expected.

첫째, 배터리모듈과 프레임 사이에 콤팩트하게 배치되는 형태의 냉각가이드를 통하여, 배터리팩이 차지하는 면적을 최소화할 수 있는 이점이 있다.First, there is an advantage that the area occupied by the battery pack can be minimized through the cooling guide arranged in a compact manner between the battery module and the frame.

둘째, 냉각가이드를 구성하는 전도부의 전도작용과 대류부의 대류작용을 통하여 배터리모듈에서 발생하는 열을 저감할 수 있는 이점이 있다. Secondly, there is an advantage that the heat generated in the battery module can be reduced through the conduction action of the conduction part constituting the cooling guide and the convection action of the convection part.

셋째, 전술한 이점들을 통하여 배터리팩의 자체 냉각효율을 개선할 수 있어, 배터리모듈의 수명연장 및 성능의 개선이 가능한 이점이 있다.Thirdly, the self-cooling efficiency of the battery pack can be improved through the advantages described above, and the life of the battery module and the performance thereof can be improved.

도 1은 종래의 배터리팩을 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩을 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각가이드를 나타내는 도면이고,
도 4는 냉각가이드가 미배치된 상태의 배터리팩 온도분포도를 나타내는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 온도분포도를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional battery pack,
2 is a view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a view showing a cooling guide according to an embodiment of the present invention,
4 is a view showing a temperature distribution chart of the battery pack in a state where the cooling guide is not disposed,
5 is a view showing a temperature distribution diagram of a battery pack according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various different forms, and these embodiments are not intended to be exhaustive or to limit the scope of the present invention to the precise form disclosed, It is provided to inform the person completely of the scope of the invention. And the terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. The singular forms herein include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Brief Description of Drawings FIG. 1 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 냉각효율이 개선된 전기자동차용 배터리팩을 설명하기 위한 도면이다.2 to 5 are views for explaining a battery pack for an electric vehicle with improved cooling efficiency according to the present invention.

구체적으로, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각가이드를 나타내는 도면이고, 도 4는 냉각가이드가 미배치된 상태의 배터리팩 온도분포도를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 온도분포도를 나타내는 도면이다.2 is a view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view illustrating a cooling guide according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross- FIG. 5 is a view showing a temperature distribution diagram of a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 냉각효율이 개선된 전기자동차용 배터리팩은 하우징(100), 배터리모듈(200) 및 냉각가이드(300)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the battery pack for an electric vehicle with improved cooling efficiency according to the present invention includes a housing 100, a battery module 200, and a cooling guide 300.

하우징(100)은 내부에 금속재질의 프레임(110)이 장착되며, 순환공은 외부 공기가 내부로 원활하게 출입할 수 있도록 마주하는 양측면부의 상호 대칭되는 위치로 순환공(120)이 하나씩 천공된다. 하우징(100)의 형태는 도 2에 도시된 형태 이외에도 다양하게 형성될 수 있으나, 내부는 배터리모듈(200)이 흔들리지 않고 안정적으로 수납될 수 있도록 배터리모듈(200)의 전체적인 외면에 대응하는 구조로 형성되고, 프레임(110) 또한 배터리모듈(200)의 하부에 대응하는 형태로 하우징(100)에 장착되는 것이 바람직하다. A metal frame 110 is mounted in the housing 100 and the circulation holes 120 are punched one by one into symmetrical positions of opposite side portions facing each other so that outside air can smoothly flow in and out . The housing 100 may have various shapes other than the shape shown in FIG. 2. However, the housing 100 may have a structure corresponding to the entire outer surface of the battery module 200 so that the battery module 200 can be stably housed without shaking. And the frame 110 is also mounted on the housing 100 in a form corresponding to the lower portion of the battery module 200.

배터리모듈(200)은 프레임(110) 상부에 견고하게 배치되는 형태로 하우징(100)의 내부에 수납된다. 여기서, 배터리모듈(200)은 전기자동차의 동력원으로서 전원을 공급하기 위하여 대용량으로 형성되어야 한다. The battery module 200 is accommodated in the housing 100 in a state in which the battery module 200 is firmly disposed on the frame 110. Here, the battery module 200 must be formed in a large capacity in order to supply electric power as a power source of the electric vehicle.

이를 위하여 배터리모듈(200)은 전기를 생성하는 다수의 전지셀이 직렬 연결된 상태로 적층 배열되는 형태이며, 각각의 전지셀이 프레임(110)에 의하여 완전히 밀착됨에 따라, 배터리모듈(200)을 구성하는 각 전지셀은 일체로 고정될 수 있다. 또한, 프레임(110) 이외에도 배터리모듈(200)의 측면부를 일체로 감싸는 고정용 프레임을 더 형성하여 전지셀 간의 결합구조를 강화하는 것이 가능하다.For this purpose, the battery module 200 is configured such that a plurality of battery cells for generating electricity are stacked in a state where they are connected in series, and as each battery cell is completely adhered by the frame 110, Each battery cell can be integrally fixed. Further, in addition to the frame 110, a fixing frame for integrally enclosing the side surfaces of the battery module 200 may be further formed to enhance the coupling structure between the battery cells.

현재까지의 구성요소는 기존의 자연대류를 통한 냉각방식의 배터리팩 거의 동일하다. 여기서 본 발명의 핵심요소인 냉각가이드(300)를 서술하고자 한다.The components up to now are almost the same as the cooling type battery pack through the existing natural convection. Here, the cooling guide 300, which is a key element of the present invention, will be described.

냉각가이드(300)는 프레임(100)과 배터리모듈(200) 사이에 마련된다. 정확히는 프레임(110) 사이에 마련되는 사이공간에 대응하는 형태로 프레임(110)으로부터 측부와 하부가 감싸지며, 상부는 프레임(110)과 함께 배터리모듈(200)의 배터리모듈(200)의 하부를 지지하는 방식으로 배치된다. The cooling guide 300 is provided between the frame 100 and the battery module 200. The upper and lower portions of the battery module 200 and the frame 110 are coupled to the lower portion of the battery module 200 in a manner corresponding to the space between the frames 110, Are arranged in such a manner as to support them.

상기한 구조로 배치된 냉각가이드(300)는 배터리모듈(200)에서 발생하는 열을 지지하는 상부로 전달받는 동시에 공기순환 방식으로 냉각시킴으로써, 기존의 자연대류를 통한 냉각방식보다 고효율의 냉각이 가능하게 되는 것이다.The cooling guide 300 disposed in the above-described structure receives the heat generated from the battery module 200 and is cooled at the same time by the air circulation method. Thus, it is possible to cool the cooling guide 300 more efficiently than the conventional natural convection cooling method It will be done.

이를 위하여 냉각가이드(300)는 도 3에서 확인할 수 있듯이, 배터리모듈(200)을 전도작용으로 냉각시키는 기능을 수행하는 전도부(310)와 배터리모듈을 대류작용으로 냉각시키는 기능을 수행하는 대류부(320)를 포함하여 구성된다.3, the cooling guide 300 includes a conductive part 310 that performs a function of cooling the battery module 200 by conduction and a convection part that performs a function of cooling the battery module by a convection action 320).

우선 전도부(310)는 상기 배터리모듈(200)의 하부에 접촉된 일면으로 충방전 시에 발생되는 열을 전달받을 다수의 전도판(311)으로 구성되는데, 이때 각 전도판(311)은, 상호 배터리모듈(200)에서 발생하는 열을 분산되게 전달받도록 서로 일정간격으로 이격된다. 이를 통하여 배터리모듈(200)은 어느 한 곳에 치우치지 않고, 최대한 모든 부위가 고르게 냉각되도록 할 수 있다.First, the conductive part 310 is composed of a plurality of conductive plates 311 to receive heat generated during charging and discharging at one surface contacting the lower part of the battery module 200. At this time, And are spaced apart from each other by a predetermined distance to receive heat generated from the battery module 200 in a dispersed manner. Thus, the battery module 200 can be cooled uniformly in all portions without being shifted to any one place.

이때, 냉각가이드(300)는 알루미늄을 포함하는 합금재질로 이루어진다. 알루미늄은 자체로 높은 전도율을 가지고 있어 배터리모듈(200)에서 발생하는 열을 전달받기 용이하여 전도작용을 통한 냉각의 효율을 보다 높이는 것이 가능하기 때문이다. At this time, the cooling guide 300 is made of an alloy material including aluminum. Aluminum itself has a high conductivity, and it is easy to receive heat generated from the battery module 200, so that it is possible to further improve the efficiency of cooling through conduction.

물론, 이보다 높은 전도율을 가진 은과 구리도 사용이 가능하나, 알루미늄은 열전도율 이외에도, 다른 금속에 비하여 가볍고, 가공이 용이한 성질이 있기 때문에 다른 금속보다 사용하기 유리하다. Of course, silver and copper with higher conductivity can be used, but aluminum is more advantageous than other metals because it is lighter in weight than other metals and easy to process in addition to thermal conductivity.

그러나 알루미늄 자체로는 경도가 매우 낮아서 배터리 모듈의 하부를 지지하기 어렵다. 따라서 알루미늄을 주성분으로 하여 아연 또는 마그네슘 등의 타금속이 첨가된 합금의 형태로 형성되는 것이다. However, aluminum itself has very low hardness, making it difficult to support the bottom of the battery module. Therefore, it is formed in the form of an alloy containing aluminum as a main component and other metals such as zinc or magnesium added thereto.

다음으로 대류부(320)는 전도부(310)의 하부에 배치되어 공기가 일정경로를 따라 이동하도록 유도하는 다수개의 유로관(321)으로 구성된다. 본 발명에서는 유로관(321)의 수를 9개로 한정하였으나, 배터리모듈(200)의 하중 지탱 효율과 공기순환 효율을 고려하여 형성되는 개수를 조절하는 것이 가능하다.Next, the convection unit 320 is disposed at a lower portion of the conduction unit 310 and includes a plurality of flow path pipes 321 for guiding air to move along a predetermined path. In the present invention, the number of flow pipes 321 is limited to nine, but it is possible to adjust the number of flow pipes 321 considering the load supporting efficiency and the air circulation efficiency of the battery module 200.

이때 유로관(321)은, 전도판(311)으로 덮여지는 부분을 제외하고 상방이 개구되는 관 형태로 형성되어 일정간격만큼 노출되는 배터리모듈(200) 하부의 일부분으로 순환 중의 공기가 접촉된다. 따라서 유로관(321) 사이로 순환하는 공기는 배터리모듈(200)과 배터리모듈(200)로부터 열을 전달받아 온도가 상승한 전도판(311)을 대류작용을 통한 공랭방식을 통하여 냉각시키는 것이 가능하다.At this time, the flow pipe 321 is formed in the shape of a tube that opens upward except for the portion covered by the conductive plate 311, and air in circulation is contacted to a part of the lower part of the battery module 200 exposed by a predetermined interval. Accordingly, the air circulating between the flow pipe 321 and the battery module 200 can be cooled by the air cooling method through the convection action of the conductive plate 311 whose temperature has been increased by receiving heat from the battery module 200 and the battery module 200.

그리고 각각의 유로관(321)은 도 3에서 확인할 수 있듯이, 배터리모듈(200)을 이루는 전지셀을 모두 냉각시킬 수 있도록 배터리모듈(200)의 길이방향을 따라 일직선으로 이어지는 형태를 이루고 있다. 따라서, 유로관으로 유입된 공기는 각 전지셀 하부를 모두 통과한 후에 유로관 밖으로 배출되어 배터리모듈(200)을 전체적으로 냉각시키는 것이 가능하다. 이때, 상기한 구조의 효율을 극대화하도록 모든 유로관은 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, each of the flow path pipes 321 is formed in a straight line along the longitudinal direction of the battery module 200 so as to cool all the battery cells constituting the battery module 200. Accordingly, the air flowing into the flow pipe can be discharged to the outside of the flow pipe after passing through the lower portions of the battery cells, thereby cooling the battery module 200 as a whole. At this time, it is preferable that all of the flow path pipes are formed in the same manner to maximize the efficiency of the structure.

이제 도 4와 도 5를 통하여 기존의 자연 대류 냉각방식과 본 발명의 냉각방식의 냉각효율을 비교해보도록 한다.4 and 5, the cooling efficiency of the conventional natural convection cooling method and the cooling method of the present invention will be compared.

도 4는 종래에 사용되는 배터리팩과 유사한 구조로 냉각되도록, 본 발명의 냉각가이드(300)가 포함되지 않은 형태로 냉각이 진행된 배터리모듈(200)의 온도분포도를 나타내는 도면이다. FIG. 4 is a view showing a temperature distribution diagram of the battery module 200 in which cooling is performed in a form in which the cooling guide 300 of the present invention is not included, so as to be cooled to a structure similar to that of a conventional battery pack.

여기서 온도의 단위는 섭씨온도(℃)로 설정되었으며, 최고 온도의 적색으로 설정하고 최저온도인 남색으로 설정하여, 빨간색부터 온도가 낮아질수록 주황색, 황색, 녹색, 청색, 남색 순으로 표시되도록 하였다.In this case, the unit of temperature was set to Celsius (° C), and the maximum temperature was set to red, and the lowest temperature was set to be indigo. From red to orange, yellow, green, blue and blue were displayed in descending order.

도 4에서 확인할 수 있듯이, 외부의 공기에 맞닿을 확률이 높은 배터리모듈(200)의 모서리부 및 순환공(120)과 인접한 측의 측면부는 온도가 낮은 편에 속한다. 그러나 배터리모듈(200)은 점점 중심으로 향할수록 공기와 맞닿을 확률이 줄어들게됨에 따라, 점점 높은 수치의 온도로 변하고 가장 중심의 온도분포도는 가장 높은 적색으로 표시되고 있다. 따라서 배터리모듈(200)의 외곽에 위치한 전지셀에 비하여 중심에 위치한 전지셀은 냉각이 거의 이루어지지 않고 있음을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 4, the corner portion of the battery module 200, which is highly likely to come into contact with the outside air, and the side portion on the side adjacent to the circulation hole 120 are low in temperature. However, as the battery module 200 gradually decreases in the probability of coming into contact with the air toward the center, the temperature of the battery module 200 becomes higher and higher, and the central temperature distribution is indicated by the highest red color. Therefore, it can be confirmed that the battery cell located at the center of the battery cell 200 is hardly cooled compared with the battery cell located at the outer side of the battery module 200.

그뿐 아니라 각 전지셀도 외곽과 중심의 색상차이가 매우 다르게 표시되어 온도가 고르게 분포되지 못하여 배터리모듈(200)이 제대로 냉각되지 못하고 있음을 확인할 수 있다. 이때, 도 4에서 확인되는 최고온도는 38.78도이고 최저 온도는 37.32도로 확인되는데 이는 도 5의 최고온도 및 최저온도와 비교하여 다시 서술토록 하겠다.In addition, each battery cell is displayed with a very different color difference between its outer periphery and its center, so that the temperature is not uniformly distributed, so that it can be confirmed that the battery module 200 is not properly cooled. In this case, the maximum temperature and the minimum temperature as shown in FIG. 4 are 38.78 degrees and 37.32 degrees, respectively, which will be described in comparison with the maximum and minimum temperatures in FIG.

도 5는 본 발명의 구성요소가 모두 포함된 형태로 냉각이 진행된 배터리모듈(200)의 온도분포도를 나타내는 도면이다. 5 is a view showing a temperature distribution diagram of the battery module 200 in which cooling is performed in a state in which all the components of the present invention are included.

온도의 단위는 도 4와 동일하게 섭씨온도(℃)로 설정되었으며, 최고 온도의 적색으로 설정하고 최저온도인 남색으로 설정하여, 빨간색부터 온도가 낮아질수록 주황색, 황색, 녹색, 청색, 남색 순으로 표시되도록 하였다.The unit of the temperature is set to the Celsius temperature (占 폚) in the same manner as in Fig. 4, and the maximum temperature is set to the red color and the lowest temperature is set to the navy color, and the color is changed from orange to yellow, green, Respectively.

도 5에서 확인할 수 있듯이, 온도의 분포도가 도 4와 매우 다르게 표시되고 있음을 알 수 있다. 물론 순환공(120)과 인접한 곳이 다른 곳에 비하여 더 낮은 온도로 확인되나 냉각가이드(300)의 전도작용과 대류작용을 통하여 각 전지셀은 어느 특정부위에 치우치지 않는 고른 온도분포도를 보이고 있으며, 온도 자체도 최고온도가 34.43이고 최저온도가 32.61로 도 4에 비하여 확실히 냉각이 이루어지고 있다는 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여 배터리모듈(200)은 자연 대류 냉각방식으로 냉각될 때와 비교하여, 높은 성능효율를 가지는 것과 동시에 자체수명도 연장할 수 있는 것이다. As can be seen from FIG. 5, the temperature distribution is very different from that shown in FIG. Of course, the temperature of the vicinity of the circulation hole 120 is confirmed to be lower than that of the other portions. However, each of the battery cells exhibits a uniform temperature distribution without being deviated to any specific region through conduction and convection of the cooling guide 300, The temperature itself is 34.43 at the maximum temperature and 32.61 at the lowest temperature. As a result, the battery module 200 can have a high performance efficiency and prolong its service life as compared with the case where the battery module 200 is cooled by the natural convection cooling method.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that the claims of the invention to be described below may be better understood. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the appended claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

100 : 하우징
110 : 프레임
120 : 순환공
200 : 배터리모듈
300 : 냉각가이드
310 : 전도부
311 : 전도판
320 : 대류부
321 : 유로관100: Housing
110: frame
120: circulation ball
200: Battery module
300: Cooling guide
310:
311: conduction plate
320: Convection part
321: Euro tube

Claims (6)

내부에 금속재질의 프레임(110)이 장착되며, 마주하는 양측면부로 순환공(120)이 천공되는 하우징(100);
상기 프레임(110) 상부에 배치되는 형태로 상기 하우징(100)에 수납되고, 측면부를 일체로 감싸는 고정용 프레임이 형성된 배터리모듈(200); 및
상기 프레임(100)과 상기 배터리모듈(200) 사이에 마련되어 상기 배터리모듈(200)의 하부를 지지하며, 상기 배터리모듈(200)에서 발생하는 열을 지지하는 일측으로 전달받는 동시에 공기순환 방식으로 냉각시키는 냉각가이드(300);를 포함하고,
상기 냉각가이드(300)는 알루미늄을 주성분으로 하여 아연 또는 마그네슘 등의 타금속이 첨가된 합금재질로 이루어지되, 상기 배터리모듈(200)의 하부에 접촉된 일면으로 충방전 시에 발생되는 열을 전달받을 다수의 전도판(311)으로 구성되어 상기 배터리모듈(200)을 전도작용으로 냉각시키는 전도부(310)와, 상기 전도부(310)의 하부에 배치되어 공기가 일정경로를 따라 이동하도록 유도하는 유로관(321)으로 구성되어 상기 배터리모듈(200)을 대류작용을 통한 공랭방식으로 냉각시키는 대류부(320)를 포함하되,
상기 전도판(311)은, 상호 배터리모듈(200)에서 발생하는 열을 분산되게 전달받도록 서로 일정간격으로 이격되고,
상기 유로관(321)은, 상기 전도판(311)으로 덮여지는 부분을 제외하고 상방이 개구되는 관 형태로 형성되어 상기 일정간격만큼 노출되는 상기 배터리모듈(200) 하부의 일부분으로 순환 중의 공기가 접촉되며, 상기 배터리모듈(200)의 길이방향을 따라 공기가 이동하도록 형성되되, 모두 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각효율이 개선된 전기자동차용 배터리팩.A housing 100 in which a frame 110 of a metal material is mounted and the circulation holes 120 are punched into opposite side portions of the housing 100;
A battery module 200 housed in the housing 100 in a form disposed on the frame 110 and having a fixing frame for integrally enclosing the side portions; And
The battery module 200 is provided between the frame 100 and the battery module 200 and supports the lower part of the battery module 200. The battery module 200 receives the heat generated by the battery module 200, And a cooling guide (300)
The cooling guide 300 is made of an alloy material containing aluminum as a main component and added with another metal such as zinc or magnesium, A plurality of conductive plates 311 for receiving electricity from the battery module 200 and cooling the battery module 200 by conduction; a plurality of conductive portions 310 disposed under the conductive portions 310 to guide air to move along a predetermined path; And a convection part (320) composed of a tube (321) for cooling the battery module (200) by an air cooling method through a convection action,
The conductive plates 311 are spaced apart from each other by a predetermined distance to receive heat generated from the battery modules 200 in a dispersed manner,
The flow path pipe 321 is formed in a tube shape that opens upward except for a portion covered by the conductive plate 311, and air circulating in a part of the lower portion of the battery module 200, And is formed so that air moves along the longitudinal direction of the battery module (200), and all of them are formed in the same manner. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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