KR102066701B1 - 냉각 성능이 개선된 배터리 팩의 케이스 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 셀을 수용할 수 있는 내부공간을 가진 수용부; 및 상기 수용부의 외부 밑부분에 정해진 패턴으로 형성되어 있는 냉각유로;를 포함하는 배터리 팩의 케이스 구조를 개시한다.

Description

냉각 성능이 개선된 배터리 팩의 케이스 구조{BATTERY PACK CASE IMPROVED IN COOLONG PERFORMANCE}

본 발명은 배터리 팩의 케이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각수를 전달하여 셀을 냉각시킬 수 있는 구조를 가진 배터리 팩의 케이스에 관한 것이다.

리튬 이차전지는 여러 개의 단위 셀들이 묶여서 하나의 팩으로 이루어짐으로써 자동차 배터리나 전력저장장치 등과 같이 고에너지를 필요로 하는 분야에 널리 적용된다.

그런데, 여러개의 단위 셀들로 이루어진 배터리 팩은 과충전 시 발열과 함께 스웰링(Swelling)이 발생하여 모듈의 바깥 방향으로 볼록하게 팽창되는 변형이 발생하게 된다.

상기와 같은 배터리 팩의 냉각을 위해 배터리 팩의 케이스 내부에는 냉각수를 흘려서 열교환이 이루어지도록 하는 냉각유로가 구비되는 것이 일반적이다.

하지만, 종래의 냉각유로는 케이스 내부에서 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 냉각수의 누액이 발생할 경우 배터리의 고장이나 안전사고를 유발할 수 있는 취약점이 있다.

대안으로, 특허문헌 1에는 냉각액의 유로를 가지고, 정극 및 음극의 전극 단자를 설치한 전지 케이스에 복수개의 전지를 수용하고, 각전지를 냉각하는 냉각 장치에 있어서, 상기 전지 케이스내에 복수개의 통상의 전지 수용실을 설치하고, 각전지 수용실의 외주에 나선상의 유로를 형성하고, 상기 전지 수용실의 외주에 냉각액을 흘리고 각전지를 냉각하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치가 개시되어 있다.

그러나, 기존의 냉각 장치들은 냉각유로의 형성을 위한 배터리 팩 케이스의 구성이 복잡하여 조립 공정이 불편하고 생산성이 좋지 못한 취약점이 있어 이에 대한 대책이 요구되고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2015-138773호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 냉각유로가 케이스의 바깥쪽에 마련되어 냉각수의 누액으로 인한 배터리의 고장을 방지하고, 케이스에 결합되는 커버의 조립과 동시에 냉각유로가 형성될 수 있는 배터리 팩의 케이스 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 냉각유로에 대해 냉각수의 전달이 간편하게 이루어질 수 있는 배터리 팩의 케이스 구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복수개의 셀을 수용할 수 있는 내부공간을 가진 수용부; 및 상기 수용부의 외부 밑부분에 정해진 패턴으로 형성되어 있는 냉각유로;를 포함하는 배터리 팩의 케이스 구조를 제공한다.

상기 수용부의 상기 외부 밑부분에는 냉각유로 형성용 홈이 형성되어 있고, 상기 냉각유로 형성용 홈을 덮도록 상기 수용부의 외부에 결합되어 상기 냉각유로를 이루는 냉각유로 커버;를 구비할 수 있다.

상기 냉각유로 커버는 상기 수용부의 외부에 볼트 결합되는 것이 바람직하다.

상기 수용부는 케이스 내에서 이격된 적어도 두 영역에 구비되고, 인접한 수용부들 사이에는 단면이 '∩'자 형상인 냉각수 전달 유로를 가진 관형부가 상기 수용부들의 바닥면에 대하여 돌출 형성되고, 상기 관형부의 상기 냉각수 전달 유로 부분은 케이스 외부에 위치하여 상기 냉각유로에 냉각수를 전달하는 것이 바람직하다.

상기 냉각유로는 지그재그 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면 냉각유로를 케이스 외부에 형성함으로써 냉각수의 누액으로 인한 배터리 팩의 고장이나 손상을 방지할 수 있다.

본 발명은 케이스에 커버를 결합함으로써 용이하게 냉각유로가 형성될 수 있으며, 볼트를 이용해 냉각유로 커버를 결합함으로써 공정성 향상과 비용절감의 효과가 있다.

또한, 냉각수의 전달을 위한 관형부가 케이스 본체에 일체화되어 있으므로 외부에 냉각수의 전달을 위한 별도의 관이나 호스를 구비할 필요가 없는 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩의 케이스 구조를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 저면 구성을 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩의 케이스 구조를 도시한 사시도, 도 2는 도 1의 저면 구성을 도시한 사시도, 도 3은 도 2의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩의 케이스 구조는 복수개의 셀이 수용되는 수용부(110)와, 수용부(110)의 외부 밑부분에 형성된 냉각유로(122)를 가진 케이스 본체(100)를 구비한다.

케이스 본체(100)는 케이스 구조의 하부가 되는 부분으로서, 알루미늄과 같이 열전달 성능이 상대적으로 우수한 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

수용부(110)의 공간에 수납되는 셀은, 예컨대 파우치형 이차전지와 같이 전체적으로 사각형을 이루고 두께가 얇은 판상의 몸체를 가진 통상의 리튬이온 이차전지가 채용될 수 있다. 복수개의 셀은 수용부(110)의 내부공간에 적층되는 형태로 배치된다.

셀이 수용된 상태에서 케이스 본체(100)의 상부에는 소정 형상의 상부 케이스(미도시)가 긴밀히 조립되어 케이스 본체(100)의 상부를 폐쇄한다.

수용부(110)는 케이스 본체(100) 내에서 이격된 적어도 두 영역에 구비되고, 인접한 수용부(110)들 사이에는 단면이 '∩'자 형상인 냉각수 전달 유로(121)를 가진 관형부(120)가 수용부(110)들의 내부 바닥면에 대하여 돌출 형성되어 있다.

관형부(120)의 냉각수 전달 유로(121)는 케이스 본체(100)의 밑부분 외부에 위치하여 냉각유로(122)에 냉각수를 전달한다. 이를 위해, 관형부(120)의 냉각수 전달 유로(121)와 냉각유로(122)는 케이스의 조립이 완료되었을 때 서로 연통되도록 형성된다.

도 3에 나타난 바와 같이 케이스 본체(100)의 저면, 즉 수용부(110)의 외부 밑부분에는 단면이 예컨대, '∪'자 형상으로 이루어져서 일부가 개방되어 있는 홈 구조의 냉각유로(122)가 형성되어 있고, 케이스 본체(100)의 저면에는 냉각유로(122)의 개방된 부분을 덮어서 냉각수가 흐를 수 있는 완전한 유로를 이루는 냉각유로 커버(111)가 결합된다. 케이스 본체(100)의 한정된 저면 면적 내에서 냉각효율을 높이기 위해, 냉각유로(122)는 지그재그 패턴을 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다.

냉각유로 커버(111)는 바람직하게, 금속 플레이트로 이루어지고, 케이스 본체(100)의 저면에 위치한 수용부(110)의 외부에 다수의 볼트(113)에 의해 결합되어 냉각유로(122)의 개방된 부분을 덮음으로써 완전한 유로를 형성한다. 누액 방지를 위해 냉각유로 커버(111)와 케이스 본체(100) 사이에는 예컨대, 고무 소재의 실링부재(112)가 개재되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이스 구조는 수용부(110) 바깥 부분에 냉각수 전달 유로(121)와 냉각유로(122)가 위치하여 냉각수의 순환이 이루어지므로 냉각수의 누액이 발생하더라도 수용부(110)의 내부로 냉각수가 침투하지 않으므로 셀을 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 케이스 본체(100)의 저면에 냉각유로 커버(111)가 조립됨과 동시에 냉각수가 흐를 수 있는 완전한 유로가 형성되므로 조립 공정성이 좋고, 냉각수 전달 유로(121)를 형성하는 관형부(120)가 케이스 본체(100)에 일체화되어 있으므로 냉각수의 전달을 위한 별도의 관이나 호스를 마련할 필요가 없어 배터리 팩의 구조를 간소화할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 팩의 케이스 구조는 케이스 본체(100)의 외부에 냉각유로(122)가 형성되어 냉각성능이 향상되면서도 냉각수의 누액으로부터 셀을 안전하게 보호할 수 있는 현저한 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 케이스 본체 110: 수용부
111: 냉각유로 커버 112: 실링부재
113: 볼트 120: 관형부
121: 냉각수 전달 유로 122: 냉각유로

Claims (5)

1. 배터리 팩의 케이스 구조로서,
   복수개의 셀을 수용할 수 있는 내부공간을 가진 수용부; 및
   상기 수용부의 외부 밑부분에 정해진 패턴으로 형성되어 있는 냉각유로;를 가진 케이스 본체를 포함하며,
   상기 수용부의 상기 외부 밑부분에는 냉각유로 형성용 홈이 형성되어 있고,
   상기 냉각유로 형성용 홈을 덮도록 상기 수용부의 외부에 결합되어 상기 냉각유로를 이루는 냉각유로 커버;를 구비하며,
   상기 냉각유로 커버는 상기 케이스 본체의 저면에 위치한 상기 수용부의 외부에 볼트 결합되며,
   상기 냉각유로 커버와 상기 케이스 본체 사이에는 누액 방지를 위한 실링부재가 개재되며,
   상기 냉각유로는,
   상기 케이스 본체의 저면에 상기 냉각유로 커버가 조립됨과 동시에 냉각수가 흐를 수 있는 완전한 유로를 이루는 배터리 팩의 케이스 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 수용부는 케이스 내에서 이격된 적어도 두 영역에 구비되고,
   인접한 수용부들 사이에는 단면이 '∩'자 형상인 냉각수 전달 유로를 가진 관형부가 상기 수용부들의 바닥면에 대하여 돌출 형성되고,
   상기 관형부의 상기 냉각수 전달 유로 부분은 케이스 외부에 위치하여 상기 냉각유로에 냉각수를 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 케이스 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉각유로는 지그재그 패턴을 포함하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 케이스 구조.

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