KR101822603B1 - 셀조립체 형태의 배터리 냉각보호용 프로텍터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수 개의 배터리셀로 이루어진 배터리팩을 냉매가 유동되는 턱트와 연결하여 배터리셀의 냉각이 이루어지도록 하는 구조에서 냉각 효율이 우수하도록 하기 위한 냉각 보호용 프로텍터에 관한 것이다.
본 발명의 배터리 냉각보호용 프로텍터는, 복수 개의 배터리셀이 위치된 배터리팩의 내부 공간으로 덕트를 통해 공급되는 냉매가 유입되거나 유출되도록 하기 위해 배터리팩의 케이스에 형성된 냉매유동홀 중 상기 덕트로 가려지지 못하는 부분에 삽입되어 고정되거나 분리 가능하도록 되어 있다.
따라서, 덕트를 통해 공급되는 냉매가 누출되는 것을 방지할 수 있어 냉각효율이 매우 우수한 셀조립체 형태의 배터리를 제공할 수 있다.
또, 배터리 냉각보호용 프로텍터 중 냉매유동홀로 삽입되는 부분이 냉매유동홀에 삽입되어 걸리는 걸림턱을 경우나 이러한 걸림턱을 갖는 후크형 돌기가 복수 개 구비되어 서로 마주하는 방향으로 오므라들거나 벌어지도록 된 경우 설치작업도 매우 용이하고 경제성이 확보되는 특징이 있다.

Description

셀조립체 형태의 배터리 냉각보호용 프로텍터{PROTECTOR FOR BATTERY COOLING}

본 발명은 다수 개의 배터리셀로 이루어진 배터리팩을 냉매가 유동되는 턱트와 연결하여 배터리셀의 냉각이 이루어지도록 하는 구조에서 냉각 효율이 우수하도록 하기 위한 냉각 보호용 프로텍터에 관한 것이다.

2차전지는 1차전지와 달리 충전 및 방전이 가능한 것이 일반적으로서, 하이브리드 자동차, 노트북 컴퓨터, 디지털카메라, 셀룰러 폰 등 첨단 전기, 전자분야에 사용되고 있다.

2차전지의 형태로는, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬전지 등이 있다.

상기 리튬 2차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수 개 내지 수십 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 그 수요가 증가하고 있는 실정이다.

리튬 2차전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다.

최근 들어 각광받는 리튬 폴리머(lithium polymer) 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다.

또한, 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게도 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리한 특징이 있다.

2차전지 중에서 다수 개의 배터리셀이 조립된 셀조립체(cell assembly) 형태의 것이 있는데 이러한 형태의 것은 고출력이 가능한 특징이 있다.

통상의 배터리가 그러하지만 셀조립체 형태의 배터리는 냉각이 배터리 효율에 더욱 큰 영향을 미친다.

이로 인하여 한국 공개특허 2011-0044387호 및 한국 공개특허 2010-0012018호와 같이 배터리의 냉각 효율을 높이기 위한 다양한 기술이 안출되어 있는 실정이다.

구체적으로 설명하면, 도 1은 종래의 셀조립체 형태 2차전지를 도시한 단면 개략도이다.

도 1 및 도 2에서와 같이 기존의 셀조립체 형태 2차전지 배터리는 각각의 배터리셀(3)이 간격을 두고 위치되어 배터리셀과 배터리셀 사이에 공간(통상 '냉각채널(4)'이라고 함)이 형성되고, 복수 개의 배터리셀(3)은 배터리팩 케이스(1a) 내에 위치되어 있다.

또, 배터리팩 케이스(1a)에는 냉각을 위하여 덕트를 통해 공급되는 공기 등의 냉매가 유입되고 유출되도록 하기 위한 냉매유동홀을 가지고 있다.(냉매의 유입을 위한 냉매유동홀과 유출을 위한 냉매유동홀이 각각 형성되어 있음)

종래 셀조립체 형태의 배터리에 대한 냉각효율 향상을 위해 냉매의 고른 유동과 빠른 열교환을 위한 구조에 대해서는 많은 기술이 안출되었다.

그런데 종래기술에서는 턱트를 통해 공급되는 냉매가 외부로 누출되면서 발생되는 냉각효율 저하의 문제점은 해소하지 못하고 있는 실정이었다.

특히, 다수 개의 배터리셀이 케이스 내에 내장된 형태의 배터리팩(1)이 복수 개 조합되어 이루어진 구조의 셀조립체 형태의 배터리는 각각의 배터리팩(1)마다 냉매의 누출현상이 발생되는 것이기 때문에 냉각효율 저하가 더욱 크게 발생되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허 2011-0044387호 한국 공개특허 2010-0012018호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 덕트를 통해 공급되는 냉매의 누출을 차단할 수 있어 냉각효율이 매우 우수한 셀조립체 형태의 배터리를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 설치작업도 매우 용이하고 구조도 간단하여 경제적인 셀조립체 형태의 배터리 냉각 보호용 프로텍터를 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 배터리셀이 위치된 내부 공간으로 냉매가 유입되도록 하기 위해 배터리팩의 케이스에 형성된 냉매유동홀 중 덕트로 가려지지 못하는 부분에 삽입되어 고정되거나 분리 가능하도록 된 배터리 냉각보호용 프로텍터가 되도록 함으로써 냉각효율이 매우 우수한 셀조립체 형태의 배터리를 제공할 수 있도록 한다.

또, 배터리 냉각보호용 프로텍터 중 냉매유동홀로 삽입되는 부분은 복수 개의 후크형 돌기를 갖고 후크형 돌기는 마주하는 방향으로 오므라들거나 벌어지도록 구현함으로써 설치작업도 매우 용이하고 경제성이 확보되도록 한다.

이러한 본 발명의 배터리 냉각 보호용 프로텍터는, 복수 개의 배터리셀이 위치된 배터리팩의 내부 공간으로 덕트를 통해 공급되는 냉매가 유입되거나 유출되도록 하기 위해 배터리팩의 케이스에 형성된 냉매유동홀 중 덕트로 가려지지 못하는 부분에 삽입되어 고정되거나 분리 가능하도록 되어 있다.

본 발명의 배터리 냉각 보호용 프로텍터는, 배터리셀이 위치된 내부 공간으로 냉매가 유입되도록 하기 위해 배터리팩의 케이스에 형성된 냉매유동홀 중 덕트로 가려지지 못하는 부분에 삽입되어 고정되거나 분리 가능하도록 되어 있으므로 덕트를 통해 공급되는 냉매가 누출되는 것을 방지할 수 있어 냉각효율이 매우 우수한 셀조립체 형태의 배터리를 제공할 수 있다.

또, 배터리 냉각보호용 프로텍터 중 냉매유동홀로 삽입되는 부분이 냉매유동홀에 삽입되어 걸리는 걸림턱을 경우나 이러한 걸림턱을 갖는 후크형 돌기가 복수 개 구비되어 서로 마주하는 방향으로 오므라들거나 벌어지도록 된 경우 설치작업도 매우 용이하고 경제성이 확보되는 특징이 있다.

도 1은 종래 일반적인 셀조립체 형태의 배터리 냉각구조를 설명하기 위한 단면 개략도
도 2는 복수 개의 배터리팩으로 구성된 셀조립체 형태의 배터리 냉각구조를 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명의 배터리 냉각 보호용 프로텍터의 사시도
A : 정면에서 본 상태
B : 배면에서 본 상태
도 4는 본 발명의 셀조립체 형태의 배터리 냉각보호용 프로텍터를 설명하기 위한 개략도로서 본 발명의 프로텍터가 배터리팩의 냉매유동홀에 삽입되기 전의 상태
도 5는 본 발명의 셀조립체 형태의 배터리 냉각보호용 프로텍터를 설명하기 위한 개략도로서 본 발명의 프로텍터가 배터리팩의 냉매유동홀에 삽입된 상태의 개략도
도 6은 본 발명의 배터리 냉각 보호용 프로텍터가 설치된 후 덕트가 연결된 상태의 개략도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 셀조립체 형태의 배터리에서 냉각을 위하여 덕트(2)를 통해 공급되는 냉매의 누출을 차단할 수 있도록 함으로써 냉각효율이 매우 우수한 셀조립체 형태의 배터리를 제공할 수 있는 배터리 냉각 보호용 프로텍터(10)를 제공하려는 목적을 갖는다.

일반적으로 배터리팩(1)의 내부 공간에는 복수 개의 배터리셀이 간격을 두고 위치되어 있다.

또, 배터리팩(1)에는 냉각을 위하여 덕트(2)를 통해 공급되는 냉매가 배터리팩(1)의 내부 공간으로 유입되고, 유입된 냉매가 배터리팩(1)의 외부로 유출되도록 하기 위한 냉매유동홀(1b)이 형성되어 있다.

이러한 냉매유동홀(1b)의 상부는 배터리팩(1)의 성형과정 및 구조적 특성 등으로 인하여 덕트(2)로 가려지지 못하는 것이 일반적이다.

이와 같이 덕트(2)로 가려지지 못하는 냉매유동홀(1b)의 상부 등을 통해 냉매의 누출이 발생되는데 이러한 냉매의 누출은 냉매의 고른 유동을 어렵게 하는 등 냉각효율을 저하시키는 요인이 된다.

냉매의 누출이 발생되는 냉매유동홀(1b)의 상부 지점 등을 차단하여 냉매의 누출을 방지하기 위한 패드를 냉매유동홀(1b)의 외측에 부착할 수도 있으나 이러한 구조는 생산성 저하의 문제가 있다.

특히, 작업자에 따라 패드의 부착 상태가 달라지기 때문에 일관성이 없어, 시간이 경과할 수록 패드의 열화 등이 발생되면서 패드의 교체가 요구되는 문제점 이 발생된다.

또, 배터리의 수리 및 일부 부품의 교체를 위해 배터리팩(1)의 케이스(1a)를 분해할 필요성이 있는 경우에 패드의 제거가 요구되는데 패드가 부착되어 있던 자리에 또 다른 패드를 부착하는 것이 쉽지 않고, 작업도 번거로운 불편함이 있다.

본 출원의 발명자는 배터리팩(1)의 케이스(1a)에 형성된 냉매유동홀(1b) 중 덕트(2)로 가려지지 못하는 부분에 삽입되어 고정되거나 분리 가능하도록 된 형태의 프로텍터(10)를 안출하였다.

이러한 프로텍터(10)는 사출성형을 통해 얻을 수 있으며, 신축성을 갖는 고무 등의 재질로 구현할 경우 냉매의 누출방지 효과가 더욱 우수하다.

그런데 설치작업이 용이하도록 할 필요성이 있으며, 냉매유동홀(1b)에 삽입된 프로텍터(10)가 견고한 삽입상태를 유지하도록 할 필요성이 있다.

이를 위하여 본 발명의 프로텍터(10) 중 냉매유동홀(1b)로 삽입되는 부분은 냉매유동홀(1b)에 삽입되어 걸리는 걸림턱을 갖는 형태로 구현할 수 있다.

즉, 걸림턱이 형성된 부분을 냉매유동홀(1b)로 밀어 넣으면 억지끼워맞춤 형태 등으로 걸림턱이 냉매유동홀(1b)을 경유한 후 배터리팩(1) 케이스(1a)의 내벽 부분에 걸려서 쉽게 빠지지 않도록 하는 것이다.

이러한 걸림턱을 갖는 구조에서 더욱 확식한 고정력을 얻으면서도 냉매유동홀(1b)에 삽입하여 고정시키는 작업은 용이하도록 걸림턱(11a)을 갖는 후크형 돌기(11)를 복수 개 갖는 형태로 구현할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 첨부된 도면에서의 프로텍터(10)는, 냉매유동홀(1b)로 삽입되는 부분에 걸림턱(11a)을 갖는 후크형 돌기(11)가 복수 개 형성되어 있다.

또, 후크형 돌기(11)는 서로 마주하는 방향으로 움직여 오므라들거나 반대방향으로 움직여 벌어지도록 되어 있다.

이러한 구조는 후크형 돌기(11)를 냉매유동홀(1b)로 삽입할 때 후크형 돌기(11)가 서로 마주하는 방향으로 오므라들면서 삽입작업은 용이하고 삽입이 완료되면 오므라들었던 후크형 돌기(11)가 벌어지면서 배터리팩의 케이스(1a) 내벽 등의 구성요소에 걸려서 쉽게 빠지지 않게 되는 것이다.

본 발명에 있어서, 프로텍터(10)가 가볍고 성형을 위한 원료의 양이 적게 소요되어 경제성이 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위하여 냉매유동홀(1b)로 삽입되는 부분의 뒤쪽에는 내부가 비어 있는 공간(12)이 형성되어 있도록 할 수 있다.

이러한 공간(12)은 사출형성법 등을 통해 용이하게 형성할 수 있다.

상기와 같은 공간이 첨부된 도면에서와 같이 냉매유동홀(1b)로 삽입되는 부분의 반대쪽을 향해 개방된 형태일 경우 설치되어 있는 프로텍터(10)의 분리작업이 용이하다.

즉, 공간(12)에 집게 등의 도구를 끼워넣어 프로텍터(10)를 분리하는 것이 가능한 것이다.(크기가 작은 프로텍터(10)가 냉매유동홀(1b)에 삽입된 상태에서 도구 없이 손으로 잡아서 분리하는 것은 쉽지 않다.)

1. 배터리팩 1a. 배터리팩 케이스
1b. 냉매유동홀 2. 덕트
3. 배터리셀 4. 냉각채널
10. 프로텍터 11. 후크형 돌기
11a. 걸림턱 12. 공간

Claims (4)

1. 복수 개의 배터리셀로 이루어진 셀조립체 형태의 배터리 냉각을 위한 장치에 있어서,
   복수 개의 배터리셀이 위치된 배터리팩의 내부 공간으로 덕트를 통해 공급되는 냉매가 유입되거나 유출되도록 하기 위해 배터리팩의 케이스에 형성된 냉매유동홀 중 상기 덕트로 가려지지 못하는 부분에 삽입되어 고정되거나 분리 가능하도록 되어 있으며,
   상기 냉매유동홀로 삽입되는 부분에 서로 마주보는 방향으로 움직여 오므라들 수 있도록 복수개의 후크형 돌기가 서로 이격되어 연장 형성되어 있으며,
   상기 후크형 돌기들에는 서로 마주보는 반대쪽으로 걸림턱이 각각 돌출 형성되어,
   상기 걸림턱이 형성된 부분이 냉매유동홀을 경유하여 배터리팩 케이스의 내벽에 걸려 빠지지 않도록 구성된, 셀조립체 형태의 배터리 냉각보호용 프로텍터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 냉매유동홀로 삽입되는 부분의 뒤쪽에는 내부가 비어 있는 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 셀조립체 형태의 배터리 냉각 보호용 프로텍터.
   

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