KR102014843B1 - 전지 팩 - Google Patents

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미노루 와타나베
도시키 구스노키
요 하세가와
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

본 발명은 정크션 박스(junction Box)를, 전지 셀이 배치된 영역을 분할하도록 레이아웃(layout)해도, 전지 셀을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 전지 팩에 관한 것으로서, 정크션 박스 수용부(10)와, 전지 수용부(7, 8a, 8b)를 가지는 전지 팩 케이스(1)와, 전지 팩 케이스(1)의 전지 수용부(7, 8a, 8b) 내에 수용되어 이루어지는 복수의 전지(2)를 구비한다. 정크션 박스 수용부(10)는, 차폐(遮蔽) 부재 (21, 22, 23)에 의해 덮혀져 있다.

Description

전지 팩{BATTERY PACK}
본 발명은, 전지 팩, 특히, 수용되는 전지 셀의 냉각 구조에 특징을 가지는 전지 팩에 관한 것이다.
종래, 전지 팩으로서, 정크션 박스(junction Box)를 구비하고, 또한 배터리(전지 셀)를 냉각시키기 위한 배터리용 냉각 팬을 구비한 것이 공지되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
그러나, 상기 종래의 전지 팩에서는, 정크션 박스와 전지 셀이 완전히 분리된 레이아웃(layout)으로 되어 있다. 또한, 전지 셀을 효과적으로 냉각시키는 것이 어렵다.
일본공개특허 제2006-24510호 공보
본 발명은, 정크션 박스를 내장하고, 또한 전지 셀을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 전지 팩을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,
전지 팩을,
정크션 박스 수용부와 전지 수용부를 가지는 전지 팩 케이스와,
상기 전지 팩 케이스의 전지 수용부 내에 수용되어 이루어지는 전지를 구비하고,
상기 정크션 박스 수용부는 차폐(遮蔽) 부재에 의해 덮혀져 있는 구성으로 한 것이다.
여기서, 정크션 박스 수용부는 차폐 부재에 의해 덮혀져 있지만, 정크션 박스 수용부의 전체를 덮는 것 외에, 정크션 박스 수용부의 주위에 벽을 설치할뿐인 구성도 포함한다. 요컨대, 정크션 박스 수용부 내로의 공기의 유입을 방지할 수 있는 것이면, 그 구성의 상위는 관계없는 것을 의미한다.
상기 구성에 의해, 정크션 박스 수용부 내로의 공기의 유입을 억제하여, 냉각을 필요로 하는 전지로의 공기의 공급을 안정시킬 수 있어, 전지 표면을 따라 유동(流動)하는 공기량을 충분히 확보하는 것이 가능해진다.
상기 전지 팩 케이스는, 흡기부와 배기부를 가지고,
상기 전지 중, 적어도 일부는, 상기 정크션 박스 수용부에 대하여 배기부 측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 차폐 부재에 의해 정크션 박스 수용부를 회피하여 배기부 측으로 유동하는 공기류의 도중에 전지가 위치하게 되고, 이 전지는 통과하는 공기에 의해 냉각된다.
상기 차폐 부재는, 절연성을 가지는 재료로 이루어지고, 적어도 상기 정크션 박스 내의 전자 부품을 피복하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 정크션 박스 내의 전자 부품 등의 절연성을 확보하면서, 공기의 유입을 방지하여 전지의 냉각을 효과적으로 행하게 할 수 있다.
상기 차폐 부재는, 적어도 상기 정크션 박스 내의 제어 장치를 피복하는 정크션 박스 커버를 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 정크션 박스 내의 특정한 전자 부품을 정크션 박스 커버에 의해 먼저 피복하여 둘 수가 있다.
상기 차폐 부재는, 또한 정크션 박스 커버로부터 전지 팩 케이스의 내측면에 이르는 영역을 피복하는 보조 커버를 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 정크션 박스 내의 특정한 전자 부품을 정크션 박스 커버에 의해 피복한 후, 다른 전자 부품을 보조 커버로 후에 피복할 수 있으므로, 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
상기 차폐 부재는, 또한 상기 정크션 박스 수용부를 따라 배치되는 가이드 플레이트를 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 정크션 박스 수용부 내로의 공기의 유입을, 보다 한층 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 차폐 부재를 설치함으로써 정크션 박스 내로의 공기의 유입을 방지하도록 했으므로, 전지 팩 케이스 내에 정크션 박스를 구비한 구성에 관계없이, 각 전지에 대하여 집중적으로 공기를 공급할 수 있어, 효과적으로 냉각할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 관한 전지 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1로부터 전지 팩 커버와, 전지 모듈의 일부를 분리해 낸 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2로부터 전지 모듈을 제거한 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 2에 전지 모듈을 추가한 평면도이다.
도 6은 도 2의 전지 모듈의 사시도이다.
이하, 본 발명에 관한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는, 필요에 따라 특정한 방향이나 위치를 나타내는 용어(예를 들면, 「위」, 「아래」, 「측」, 「단」을 포함하는 용어)를 사용하지만, 이들 용어의 사용은 도면을 참조한 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로서, 이들 용어의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명은, 본질적으로 예시한 것에 지나지 않고, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 실시예에 관한 전지 팩을 나타낸다. 이 전지 팩은, 전지 팩 케이스(1)에, 복수의 전지 모듈(2)과 정크션 박스(3)를 수용하고, 전지 팩 커버(4)로 폐쇄한 것이다.
전지 팩 케이스(1)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상면이 개구되는 대략 상자체 형상이며, 내부 공간이 소정 간격으로 배치된 2개의 칸막이벽(5a, 5b)과, 칸막이부(6)에 의해, 제1 전지 수용부(7)와, 제2 전지 수용부(8a, 8b)로 3분할되어 있다. 전지 팩 케이스(1)의 양단 내면부, 칸막이벽(5a, 5b) 및 칸막이부(6)는, 칸막이 커버(9a, 9b, 9c, 9d, 9e)에 의해 각각 덮혀져 있다. 그리고, 양 칸막이벽(5a, 5b) 사이는, 정크션 박스(3)가 배치되는 정크션 박스 수용부(10)(이하, JB 수용부라고 함)로 되어 있다.
전지 팩 케이스(1)의 양 측부에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 측벽과 전지 모듈(2)과의 사이에 측방 공기 유로[제1 측방 공기 유로(11) 및 제2 측방 공기 유로(12)]가 각각 형성되어 있다. 각각의 공기 유로(11, 12)는, 각 전지 수용부(7, 8a, 8b)와 연통되어 있다. 이하, 각각의 측방 공기 유로(11, 12)로 분할된 영역을, 공기류의 상류측으로부터 순차적으로, 제1 영역(13), 제2 영역(14) 및 제3 영역(15)으로 한다.
전지 모듈(2)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전지 모듈 케이스(16) 내에 복수의 전지 셀(17)을 소정 간격으로 수용하고, 전지 모듈 커버(18)로 덮은 것이며, 상기 각 전지 수용부(7, 8a, 8b)에 복수 개가 병설된 전지 모듈군(19)[제1 모듈군(19a), 제2 모듈군(19b), 제3 모듈군(19c)]으로서 수용된다.
상기 전지 셀(17)은 직렬로 전기 접속되어 있다. 각 전지 셀(17)은, 리튬 이온 전지 등의 비수 전해질 2차 전지이며, 도시하지 않지만, 예를 들면, 전지 용기 내에 발전 요소(要素)를 수용하고, 커버체로 봉지(封止)한 구성으로 되어 있다. 전지 모듈 케이스(16)에는, 복수의 개구가 각각 형성되고, 각 전지 셀(17) 사이에 공기를 유동시켜, 각 전지 셀(17)을 냉각 가능하도록 되어 있다.
전지 모듈(2)은, 사이드 에지의 양 단부에 플러스극과 마이너스극으로 이루어지는 고정 전극부(2a, 2b)가 각각 노출되어 있다. 여기서는, 전지 모듈(2)을 모두 동일 구조로 하고, 전지 팩 케이스(1) 내에 배치할 때의 방향을 상이하게 하도록 하고 있다.
정크션 박스(3)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상면이 개구되는 상자형의 박스 본체(20) 내에, 도시하지 않은 제어 장치나 센서, 버스 바(bus bar) 등을 수용한 것이며, 버스 바에는 와이어 하네스(wire harness)(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 제어 장치에서는, 버스 바를 통하여 전지 셀(17)로부터의 전력을 전지 팩이 탑재되는 차량측으로 공급하고, 와이어 하네스(도시하지 않음)를 통하여 전지 셀(17)의 전력 잔량을 검출하고, 차량측의 제어 장치와 통신함으로써 관리한다.
이와 같이, 전지 팩 케이스(1) 내에 JB 수용부(10)를 배치함으로써, JB 수용부(10)로부터 각 전지 셀(17)까지의 거리를 짧게 할 수 있다. 그러므로, JB 수용부(10) 측으로부터 각 전지 셀(17)까지의 배선이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
박스 본체(20)는, 상면부의 일부를 남기고, 절연성이 우수한 합성 수지 재료로 이루어지는 정크션 박스 커버(21)와 보조 커버(22)에 의해 덮혀져 있다.
정크션 박스 커버(21)는, 정크션 박스(3)의 중앙 부분에 배치되는, 주요한 전자 부품인 제어 장치 등을 덮기 위한 것이며, 양 측벽으로부터 돌출된 설편(舌片; ligulate strip)(21a)이, 칸막이 커버(9)를 통하여 칸막이벽(5a, 5b)에 각각 나사 고정되도록 되어 있다.
정크션 박스 커버(21)의 주위 3변에는, 칸막이벽(5a, 5b)[JB 수용부(10)]을 따라 각각 연장되고, 후술하는 기판 커버(27)를 따르도록 연결된 가이드 플레이트(23a, 23b)가 배치되어 있다. 가이드 플레이트(23a, 23b)의 양 단부에는 가이드 블록(24a, 24b)의 일단부가 각각 연속되고, 이들 가이드 블록(24a, 24b)의 타단부의 사이에는, 보조 플레이트(25)가 배치되어 있다. 가이드 플레이트(23a, 23b)는, 전지 팩 내를 유동하는 공기(냉각풍)가 정크션 박스(3) 내로 유입되는 것을 방지하여, 각 전지 모듈(2)로 충분히 유동 가능하게 한다.
보조 커버(22)는, 정크션 박스(3)의 일단측, 즉 누전 센서, 버스 바 등이 배치되는, 가이드 플레이트(23a, 23b) 측의 모든 영역을 덮기 위한 것이며, 상기 정크션 박스 커버(21)와 마찬가지로, 양 측벽으로부터 돌출된 설편을, 칸막이 커버(9)를 통하여 칸막이벽(5a, 5b)에 각각 나사 고정되도록 되어 있다. 보조 커버(22)는, 누전 센서 등의 전자 부품이나, 버스 바 등의 배선 부분을 완전히 덮어, 절연성을 확보한다. 보조 커버(22)의 상면에는 기판(26)이 설치되고, 이 기판(26)은 기판 커버(27)에 의해 덮혀져 있다. 기판 커버(27)의 상면 위치는, 전지 팩 케이스(1)의 상면 위치와 대략 같은 높이로 설계되어 있다.
전지 팩 커버(4)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전지 팩 케이스(1)의 위쪽 개구부를 덮는 판상체이며, 대각 위치에 흡기부(36)와 배기부(37)가 각각 형성되어 있다. 흡기부(36)는, 직사각형의 개구를 가지고, 차내의 에어컨에 접속되어, 냉풍이 공급되도록 되어 있다.
다음에, 상기 구성으로 이루어지는 전지 팩에서의 공기의 유동 상태에 대하여 설명한다.
흡기부(36)로부터 공급된 공기의 일부는 제1 측방 공기 유로(11)의 제1 영역(13)으로 유입된다. 제1 영역(13)에 유입된 공기의 일부는, 제1 전지 수용부(7)를 제2 측방 공기 유로측을 향해 유동한다. 이로써, 제1 전지 수용부(7)에 배치된 전지 모듈군(19)의 각 전지 셀(17)이 냉각된다. 제1 영역(13)에 유입된 공기의 나머지는, 차폐 부재인 정크션 박스 커버(21)와 보조 커버(22)로 가이드되면서 유동하고, 제1 측방 공기 유로(11)의 제2 영역(14) 및 제3 영역(15)에 이른다. 그리고, 제2 영역(14)에 도달한 공기는 전지 수용부(8a)로 유동하고, 제3 영역(15)에 도달한 공기는 전지 수용부(8b)로 유동한다. 즉, 차폐 부재에 의해 방향 변환된 공기는, 정크션 박스(3)에 대하여 배기부(37) 측에 배치된 각 전지 모듈(2)의 각 전지 셀(17)로 유동하여, 이들 각 전지 셀(17)을 냉각시킨다.
각 전지 수용부(7, 8a, 8b)에서는, 유동하는 공기가, 각 전지 모듈(2)의 각 전지 셀(17)의 간극을 유동하여 냉각시킨다. 각 전지 수용부(7, 8a, 8b)를 유동한 공기는, 제2 측방 공기 유로(12)로 유동한다. 제1 영역(13)에 이른 공기는 제2 영역(14)으로 유동한 후, 제2 영역(14)에 이른 공기는 제3 영역(15)으로 유동한 후, 배기부(37)로부터 유출된다.
이와 같이, 흡기부(36)로부터 공급된 공기는, 전지 팩 내의 영역을 고르게 유동하지만, 정크션 박스(3) 내로의 유입은 저지되어 있다. 정크션 박스(3) 내에서의 발열량은, 전지 셀(17)에 비해 매우 작다. 따라서, 정크션 박스(3) 내로 유동하는 공기량을 억제하여 각 전지 셀(17)을 통과하는 공기량을 확보함으로써, 각 전지 셀(17)의 냉각을 효과적으로 행할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 상기 실시예에 기재된 구성에 한정되는 것이 아니고, 각종 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 정크션 박스(3)의 상면 부분을 정크션 박스 커버(21)와 보조 커버(22)로 덮도록 했지만, 일체물의 하나의 커버로 덮는 것도 가능하다.
또한, 커버는, 단열성이 우수한 재료로 구성함으로써, 전지 셀(17)로부터의 전열(傳熱)을 억제하도록 해도 된다.
또한, 커버의 일부에 개구부나 간극을 형성함으로써, 전지 셀(17)의 냉각에 악영향을 주지 않은 범위에서, 냉각풍의 일부를 정크션 박스(3) 내에 끌여 들여, 전자 부품을 적극적으로 냉각시키는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예에서는, 전지 팩 케이스(1) 내에 복수의 전지 셀(17)을 수용하도록 구성하였지만, 반드시 이 구성에 한정되지 않고, 비록 1개의 전지 셀(17)이 수용되는 구성이라도, 본 발명의 구성을 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 전지 팩 케이스(1)의 JB 수용부(10)를 정크션 박스 커버(21)와 보조 커버(22)로 덮도록 했지만, 전지 팩 커버(4)의 일부로 덮도록 해도 된다. 예를 들면, 전지 팩 커버(4)의 일부를 변형시켜, 정크션 박스(3)의 중앙 부분에 배치된 제어 장치 등을 덮는 동시에, 정크션 박스(3)의 일단측의 모든 영역을 덮도록 하면 된다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명에 관한 전지 팩에는, 리튬 이온 전지 외에, 납축전지 등, 각종 전지를 채용할 수 있다.
1: 전지 팩 케이스
2: 전지 모듈
3: 정크션 박스
4: 전지 팩 커버
5a, 5b: 칸막이벽
6: 칸막이부
7: 제1 전지 수용부
8a, 8b: 제2 전지 수용부
9: 칸막이 커버
10: JB(정크션 박스) 수용부
11: 제1 측방 공기 유로
12: 제2 측방 공기 유로
13: 제1 영역
14: 제2 영역
15: 제3 영역
16: 전지 모듈 케이스
17: 전지 셀
18: 전지 모듈 커버
19: 전지 모듈군
20: 박스 본체
21: 정크션 박스 커버(차폐 부재)
22: 보조 커버(차폐 부재)
23a, 23b: 가이드 플레이트(차폐 부재)
24a, 24b: 가이드 블록
25: 보조 플레이트
26: 기판
27: 기판 커버
36: 흡기부
37: 배기부

Claims (6)

  1. 정크션 박스(junction Box) 수용부와 전지 수용부를 가지는 전지 팩 케이스와,
    상기 전지 팩 케이스의 전지 수용부 내에 수용되어 이루어지는 복수의 전지와,
    상기 정크션 박스 수용부를 덮는 차폐(遮蔽) 부재
    를 포함하고,
    상기 전지 팩 케이스는, 흡기부와 배기부를 가지고,
    상기 전지 중, 적어도 일부는, 상기 정크션 박스 수용부에 대하여 배기부 측에 배치되는, 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐 부재는, 절연성을 가지는 재료로 이루어지고, 적어도 상기 정크션 박스 내의 전자 부품을 피복하는, 전지 팩.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차폐 부재는, 적어도 상기 정크션 박스 내의 제어 장치를 피복하는 정크션 박스 커버를 구비하는, 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차폐 부재는, 상기 정크션 박스 커버로부터 전지 팩 케이스의 내측면에 이르는 영역을 피복하는 보조 커버를 더 구비하는, 전지 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차폐 부재는, 상기 정크션 박스 수용부를 따라 배치되는 가이드 플레이트를 더 구비하는, 전지 팩.
  6. 삭제
KR1020120109036A 2011-09-30 2012-09-28 전지 팩 KR102014843B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2011-217523 2011-09-30
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