KR102074321B1 - Cooling apparatus for Battery module and Power storage apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치는, 다단으로 배치되는 다수의 공기 흡입구와, 상기 다수의 공기 흡입구들과 각각 연통되는 하나의 공기 배출구를 구비하는 덕트 유닛; 및 상기 덕트 유닛에 장착되어 공기를 외부로 배출시키는 팬 유닛을 포함하며, 상기 다수의 공기 흡입구는, 다단으로 적층 배열된 적어도 2개의 배터리 모듈들의 일 측면에 밀착되어 상기 배터리 모듈들 각각에 구비된 벤트 홀들과 연통될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery module cooling apparatus including: a duct unit having a plurality of air inlets arranged in multiple stages and one air outlet communicating with the plurality of air inlets; And a fan unit mounted to the duct unit to discharge air to the outside, wherein the plurality of air inlets are provided on each of the battery modules in close contact with one side of the at least two battery modules stacked in multiple stages. It may be in communication with the vent holes.

Description

배터리 모듈용 냉각 장치 및 이를 포함하는 전력 저장 장치{Cooling apparatus for Battery module and Power storage apparatus including the same}Cooling apparatus for battery module and power storage device including the same

본 발명은 배터리 모듈용 냉각 장치 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스택 형태로 이루는 복수 개의 배터리 모듈을 하나의 팬으로 강제 냉각시킬 수 있는 배터리 모듈용 냉각 장치 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling device for a battery module and a power storage device including the same, and more particularly, a cooling device for a battery module capable of forcibly cooling a plurality of battery modules in a stack form with one fan, and including the same. Relates to a power storage device.

최근에는, 화석 연료에 의한 에너지 자원 고갈의 문제, 환경 오염에 대한 이슈, 에너지의 사용의 경제성 등에 대한 이슈가 중요하게 부각되면서, 전력 사용량과 전력 생산량의 불일치를 효과적으로 극복하고, 전력 과잉 공급에 의한 낭비 및 전력 공급 부족에 의한 과부하 현상 등을 해결하기 위하여 다양한 정보 통신 인프라와 연계되어 전력 공급량을 탄력적으로 조절하도록 하는 스마트 그리드 시스템이라는 개념이 활발히 연구되고 있다.Recently, the issue of depletion of energy resources by fossil fuels, the issue of environmental pollution, the economic feasibility of the use of energy, etc. have been highlighted, effectively overcoming inconsistencies between power consumption and power production, In order to solve the overload phenomenon caused by waste and lack of power supply, the concept of smart grid system that adjusts power supply flexibly in connection with various information communication infrastructures is being actively researched.

즉, 스마트 그리드 시스템에서는 전력 소비량이 적을 때에는 전력을 저장하였다가 전력 소비량이 많을 때에는 이와 같이 저장된 전력을 생산 전력과 함께 소비자에게 공급하도록 하는 인프라 구조를 가지게 된다.That is, in the smart grid system, when the power consumption is low, the power is stored, and when the power consumption is high, the infrastructure has such an electric power supply to the consumer along with the generated power.

이와 같은 스마트 그리드 시스템에서 생산된 전력을 저장하는 매체가 활용되어야 하는데, 이 경우에 배터리 모듈은 전력을 저장하는 주요한 요소로 기능하게 된다.A medium for storing power produced in such a smart grid system should be utilized. In this case, the battery module functions as a main element for storing power.

또한, 이러한 전력 저장용 이차전지 내지 배터리 모듈은 스마트 그리드 시스템뿐만 아니라 다른 여러 분야에서도 이용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차에 충전 전력을 공급하는 전기 자동차 충전소에도 많은 양의 전력을 저장할 필요가 있으므로 여기에도 전력 저장용 배터리 모듈이 이용될 수 있다.In addition, the secondary battery or the battery module for power storage may be used in many other fields as well as smart grid system. For example, since a large amount of power needs to be stored in an electric vehicle charging station that supplies charging power to an electric vehicle, a battery module for storing power may also be used.

이러한 전력 저장용 배터리 모듈은, 상당한 개수의 이차전지가 다양한 구조로 집합(예를 들어, 배터리 모듈이 상하 구조로 적층된 형태인 타워형 스택 등)되어 대용량의 시스템을 구성하게 되는데 이차전지는 내부의 전기 화학적 반응에 의하여 충전 또는 방전이 끊임없이 반복적으로 일어나며 이러한 충방전 과정은 불가피하게 발열을 수반하게 되는데 이와 같이 이차전지가 고용량화되는 경우 상기 충방전에 따른 발열은 비약적으로 증가하게 된다. The battery module for power storage includes a considerable number of secondary batteries assembled into various structures (for example, a tower stack in which battery modules are stacked in a vertical structure) to form a large capacity system. The charging or discharging constantly occurs repeatedly by an electrochemical reaction, and this charging and discharging process inevitably involves heat generation. Thus, when the secondary battery becomes high in capacity, the heat generation due to the charging and discharging increases dramatically.

이와 같은 발열 현상은 전기 화학적 반응을 일으키는 이차전지에 내재적인 데미지(손상)을 미치게 되어 성능 저하를 초래할 수 있으며, 배터리의 수명을 보장할 수 없는 이차적인 문제를 야기할 수 있으며 발열에 의한 폭발 현상 등 안전성에도 치명적인 약점이 될 수 있다고 알려져 있다.Such heat generation may cause inherent damage (damage) to the secondary battery causing the electrochemical reaction, which may result in deterioration of performance, and may cause a secondary problem that cannot guarantee the life of the battery, and an explosion phenomenon due to heat generation. It is known to be a fatal weakness in back safety.

그러므로 이차전지 배터리의 구동과 관련한 냉각 체계가 필요한데, 특히 상기와 같이 전력 저장용 배터리 모듈은 상당한 고용량과 대단위 집적체 형태로 구현되므로 이와 같은 발열의 해소를 위한 냉각 체계에 대한 필요성은 더욱 크다고 할 수 있다.Therefore, there is a need for a cooling system related to the operation of the secondary battery battery. In particular, as described above, since the battery module for power storage is implemented in the form of a substantial high capacity and a large integrated body, the need for a cooling system for solving such heat generation is greater. have.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전력 저장 시스템을 구성하는 배터리 모듈들의 발열을 효과적으로 해소할 수 있는 배터리 모듈용 냉각 장치 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, to provide a cooling device for a battery module and a power storage device including the same that can effectively eliminate the heat generation of the battery modules constituting the power storage system.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치는, 다단으로 배치되는 다수의 공기 흡입구와, 상기 다수의 공기 흡입구들과 각각 연통되는 하나의 공기 배출구를 구비하는 덕트 유닛; 및 상기 덕트 유닛에 장착되어 공기를 외부로 배출시키는 팬 유닛을 포함하며, 상기 다수의 공기 흡입구는, 다단으로 적층 배열된 적어도 2개의 배터리 모듈들의 일 측면에 밀착되어 상기 배터리 모듈들 각각에 구비된 벤트 홀들과 연통될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery module cooling apparatus including: a duct unit having a plurality of air inlets arranged in multiple stages and one air outlet communicating with the plurality of air inlets; And a fan unit mounted to the duct unit to discharge air to the outside, wherein the plurality of air inlets are provided on each of the battery modules in close contact with one side of the at least two battery modules stacked in multiple stages. It may be in communication with the vent holes.

상기 적어도 2개의 배터리 모듈은 상하로 적층된 2개의 배터리 모듈이며, 상기 덕트 유닛은, 상기 2개의 배터리 모듈 중, 상부에 위치한 배터리 모듈에 장착되는 상부 덕트와, 하부에 위치한 배터리 모듈에 장착되는 하부 덕트를 포함하며, 상기 상부 덕트와 하부 덕트는, 각각은 배면에 상기 배터리 모듈의 벤트 홀 개수에 대응하는 상기 공기 흡입구를 구비할 수 있다.The at least two battery modules are two battery modules stacked up and down, and the duct unit includes an upper duct mounted on a battery module positioned at an upper side of the two battery modules, and a lower portion mounted on a battery module positioned at a lower portion thereof. It includes a duct, each of the upper duct and the lower duct, the rear may have the air inlet corresponding to the number of vent holes of the battery module.

상기 덕트 유닛은, 상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트의 상호 간 결합에 의해, 정면에 상기 하나의 공기 배출구를 구비할 수 있다.The duct unit may include the one air outlet at a front side by coupling between the upper duct and the lower duct.

상기 배터리 모듈은, 소정 간격 이격된 배치된 2개의 벤트 홀을 구비하며, 상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트, 각각은 상기 2개의 벤트 홀의 위치에 대응되도록 배면 양쪽 사이드에 하나씩 총 2개의 상기 공기 흡입구를 구비하고, 상기 하나의 공기 배출구는 정면 중심부에 구비될 수 있다.The battery module includes two vent holes spaced apart from each other by a predetermined interval, and the two air inlets, one on each side of the rear surface of the upper duct and the lower duct, respectively correspond to the positions of the two vent holes. In addition, the one air outlet may be provided in the front center.

상기 상부 덕트는, 정면에 상기 공기 배출구의 일 부분을 구비하는 상부 덕트 본체; 및 상기 상부 덕트 본체에 결합되어, 배면에 상기 상부 덕트 본체와 함께 상기 2개의 공기 흡입구를 형성하는 상부 덕트 사이드 커버를 포함하며, 상기 하부 덕트는, 정면에 상기 공기 배출구의 나머지 부분을 구비하는 하부 덕트 본체; 및 상기 하부덕트 본체에 결합되어, 배면에 상기 하부 덕트 본체와 함께 상기 2개의 공기 흡입구를 형성하는 하부 덕트 사이드 커버를 포함할 수 있다.The upper duct, the upper duct body having a portion of the air outlet in the front; And an upper duct side cover coupled to the upper duct main body, the upper duct side cover forming the two air inlets together with the upper duct main body at a rear thereof, wherein the lower duct includes a lower part having the remaining portion of the air outlet at the front side thereof. Duct body; And a lower duct side cover coupled to the lower duct body to form the two air inlets together with the lower duct body on a rear surface thereof.

상기 하나의 공기 배출구는, 상기 상부 덕트 본체와 상기 하부 덕트 본체의 상호 결합에 의해 형성될 수 있다.The one air outlet may be formed by mutual coupling of the upper duct body and the lower duct body.

상기 덕트 유닛은, 상기 하나의 공기 배출구의 테두리에 팬 장착용 브라켓을 더 구비하며, 상기 팬 유닛은 상기 팬 장착용 브라켓에 고정될 수 있다.The duct unit may further include a fan mounting bracket at an edge of the one air outlet, and the fan unit may be fixed to the fan mounting bracket.

상기 팬 장착용 브라켓과 상기 팬 유닛 사이에 고무 재질의 가스켓이 개재될 수 있다.A rubber gasket may be interposed between the fan mounting bracket and the fan unit.

상기 배터리 모듈과 상기 다수의 공기 흡입구들 사이에 각각 고무 재질의 가스켓이 개재될 수 있다.A rubber gasket may be interposed between the battery module and the plurality of air inlets.

상기 덕트 유닛은, 두께가 5 내지 15 센티미터 이내로 형성될 수 있다.The duct unit may be formed within a thickness of 5 to 15 centimeters.

본 발명의 다른 양태에 의한 전력 저장 장치는, 일 측면에 적어도 하나의 벤트 홀을 구비하며, 스택 구조로 적층된 복수의 배터리 모듈; 상기 복수의 배터리 모듈을 수용하되, 높이 방향을 따라 다단으로 복수의 관통구가 형성된 랙 리어 패널을 구비한 랙 하우징; 및 다수의 공기 흡입구와, 상기 다수의 공기 흡입구로 유입된 공기를 외부로 배출시키는 하나의 공기 배출구를 구비하는 덕트 유닛과, 상기 하나의 공기 배출구를 커버하도록 상기 덕트 유닛에 장착되는 팬 유닛으로 구성된 배터리 모듈용 냉각 장치를 포함하며, 상기 배터리 모듈용 냉각 장치는, 상기 다수의 공기 흡입구가 적어도 2개의 상기 배터리 모듈의 벤트 홀들과 연통되도록, 상기 관통구들을 통해 하나씩 상기 랙 리어 패널의 외측에서 내측 방향으로 부분 삽입될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power storage device including a plurality of battery modules having at least one vent hole on one side and stacked in a stack structure; A rack housing accommodating the plurality of battery modules, the rack housing having a rack rear panel having a plurality of through holes formed in multiple stages along a height direction; And a duct unit having a plurality of air inlets, one air outlet for discharging air introduced into the plurality of air inlets to the outside, and a fan unit mounted to the duct unit to cover the one air outlet. And a cooling device for a battery module, wherein the cooling device for a battery module has an inner side from the outside of the rack rear panel, one through the through holes, such that the plurality of air intakes communicate with vent holes of at least two battery modules. It can be partially inserted in the direction.

상기 덕트 유닛은, 적층된 적어도 2개의 배터리 모듈들 중 어느 하나의 배터리 모듈에 장착되는 상부 덕트와, 상기 상부 덕트의 하부에 위치하여 상기 어느 하나의 배터리 모듈 아래에 위치한 다른 하나의 배터리 모듈에 장착되는 하부 덕트를 포함하며, 상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트는, 각각 배면에 적어도 하나의 상기 공기 흡입구를 구비하고, 상기 공기 흡입구은 상기 랙 하우징 내부에서 상기 배터리 모듈의 일 측면에 밀착되어 벤트 홀들과 연통될 수 있다.The duct unit may include an upper duct mounted on one battery module among at least two stacked battery modules, and another battery module positioned below the one battery module and positioned below the upper duct. And a lower duct, wherein the upper duct and the lower duct each have at least one air intake at a rear surface thereof, and the air intake is in close contact with one side of the battery module in the rack housing to communicate with vent holes. Can be.

상기 랙 리어 패널의 관통구들은, 상기 덕트 유닛의 후면에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 덕트 유닛은, 외측 둘레 방향을 따라 돌출된 리브 플레이트를 더 구비하고, 상기 리브 플레이트는 상기 랙 리어 패널에 볼트 체결될 수 있다.The through holes of the rack rear panel are formed in a shape corresponding to the rear surface of the duct unit, and the duct unit further includes a rib plate protruding along an outer circumferential direction, and the rib plate is disposed on the rack rear panel. Can be bolted.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적층된 복수의 배터리 모듈과 조립되어 각 배터리 모듈일 하나의 팬 유닛으로 일체로 강제 공냉시킬 수 있는 배터리 모듈용 냉각 장치가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there may be provided a cooling device for a battery module that is assembled with a plurality of stacked battery modules can be forced to air-cooled integrally with one fan unit of each battery module.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 벤트 홀이 형성된 배터리 모듈과의 접촉면에 EPDM(Ethylene Propylene Diene Mclass)을 적용하여, 배터리 모듈과 공기 흡입구 사이에 공기가 새지 않아 배터리 모듈 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, by applying EPDM (Ethylene Propylene Diene Mclass) to the contact surface with the battery module in which the vent hole is formed, it is possible to improve the battery module cooling performance because the air does not leak between the battery module and the air inlet.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배터리 랙 하우징의 배면쪽에 배터리 모듈용 냉각 장치를 다단으로 장착함으로써 매우 간편하게 배터리 모듈들의 온도를 조절할 수 있는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, by mounting the cooling device for the battery module in multiple stages on the rear side of the battery rack housing can provide a power storage device that can adjust the temperature of the battery modules very easily.

또한, 본 발명의 전력 저장 장치 구성에 의하면, 냉각 장치의 부품을 교체하는 등의 유지 보수 작업도 매우 간편하게 행할 수 있다. Moreover, according to the structure of the electric power storage device of this invention, maintenance work, such as replacing parts of a cooling apparatus, can also be performed very simply.

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 아니 된다.
도 1은, 2개의 배터리 모듈에 장착된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치를 전방에서 바라본 사시도이다.
도 2는, 도 1의 덕트 유닛의 정면도이다.
도 3은, 도 1의 배터리 모듈용 냉각 장치를 후방에서 바라본 사시도이다.
도 4는, 도 1의 배터리 모듈용 냉각 장치의 배면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치의 분해 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 도 7의 배터리 랙 리어 패널의 배면을 나타내는 사시도이다.The following drawings attached to this specification are illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve as a further understanding of the technical spirit of the present invention, the present invention described in such drawings It should not be construed as limited to.
1 is a perspective view of the battery module cooling apparatus according to an embodiment of the present invention mounted on two battery modules, as viewed from the front.
FIG. 2 is a front view of the duct unit of FIG. 1.
3 is a perspective view of the battery module cooling device of FIG. 1 viewed from the rear.
4 is a rear view of the battery module cooling device of FIG. 1.
5 is an exploded perspective view of a cooling module for a battery module according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the operation of the cooling module for a battery module according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a power storage device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a rear surface of the battery rack rear panel of FIG. 7.

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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

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.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.Since the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, the shapes and sizes of the components in the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated for clarity. Thus, the size or ratio of each component does not necessarily reflect the actual size or ratio.

도 1은, 배터리 모듈에 장착된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는, 도 1의 덕트 유닛의 정면도이며, 도 3은, 도 1의 배터리 모듈용 냉각 장치를 후방에서 바라본 사시도이고, 도 4는, 도 1의 배터리 모듈용 냉각 장치의 배면도이다.1 is a view showing a cooling module for a battery module according to an embodiment of the present invention mounted on a battery module, Figure 2 is a front view of the duct unit of Figure 1, Figure 3 is for the battery module of Figure 1 4 is a perspective view of the cooling device viewed from the rear, and FIG. 4 is a rear view of the battery module cooling device of FIG. 1.

도면 대비 설명에 앞서, 본 발명에 따른 배터리 모듈(20)용 냉각 장치(10)의 냉각 대상인 배터리 모듈(20)은, 공냉식 배터리 모듈(20)로, 케이싱 전면 및/또는 후면에 다수의 벤트 홀(미도시)을 구비하고, 벤트 홀들을 통해 외부 공기가 유출입될 수 있는 통풍성 구조를 갖는 것일 수 있다. 특히, 상기 배터리 모듈(20)은 복수 개가 스택 구조로 적층됨으로서 배터리 팩 또는 전력 저장 장치를 구성하는데 사용될 수 있다. Prior to the description of the drawings, the battery module 20 that is the cooling target of the cooling device 10 for the battery module 20 according to the present invention is an air-cooled battery module 20, a plurality of vent holes in the front and / or rear of the casing. (Not shown), and may have a ventilated structure through which the outside air can flow in and out through the vent holes. In particular, since the plurality of battery modules 20 are stacked in a stack structure, the battery modules 20 may be used to configure a battery pack or a power storage device.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치(10)(이하 냉각 장치라 지칭한다)는, 상하로 적층된 2개의 배터리 모듈(20)의 후면에 일체로 장착되는 덕트 유닛(100)과 덕트 유닛(100)에 장착되는 팬 유닛(200)을 포함한다. 1 to 2, the cooling device 10 (hereinafter referred to as a cooling device) for a battery module according to the present invention is integrally mounted on the rear of two battery modules 20 stacked up and down. And a fan unit 200 mounted to the duct unit 100 and the duct unit 100.

팬 유닛(200)은 배터리 모듈(20) 내부의 공기를 빨아들여 공기를 외부로 토출시키거나, 반대로 외부의 공기를 배터리 모듈(20)들에 공급하는 구성품이다. The fan unit 200 sucks air in the battery module 20 to discharge the air to the outside, or conversely, the fan unit 200 is a component that supplies external air to the battery modules 20.

팬 유닛(200)은 냉각팬(210)과 냉각팬(210)을 회전 가능하게 지지하며, 덕트 유닛(100)에 장착 가능하게 마련되는 팬 하우징(220)을 포함할 수 있다. The fan unit 200 may rotatably support the cooling fan 210 and the cooling fan 210 and may include a fan housing 220 provided to be mounted to the duct unit 100.

상기 냉각팬(210)은, 정방향으로 회전함으로써 배터리 모듈(20) 내부 공기를 빨아들여 덕트 유닛(100) 밖으로 토출시키거나, 반대로 역방향으로 회전함으로써 외부의 공기를 덕트 유닛(100)을 거쳐 각 배터리 모듈(20)들에 외부 공기를 공급할 수도 있다. The cooling fan 210 sucks the air in the battery module 20 and discharges it out of the duct unit 100 by rotating in the forward direction, or reversely rotates the air in the opposite direction through each of the batteries through the duct unit 100. External air may be supplied to the modules 20.

냉각팬(210)은 배터리 모듈(20)로부터 공급된 전원에 의해서 구동되거나, 별도의 외부 전원에 의해 구동될 수 있다. 또한, 냉각팬(210)은 배터리 모듈(20)의 BMS에 연결되어, 배터리 모듈(20)의 온도 정보를 기초로 BMS에 의해 제어될 수도 있다. The cooling fan 210 may be driven by power supplied from the battery module 20 or may be driven by a separate external power source. In addition, the cooling fan 210 may be connected to the BMS of the battery module 20 and controlled by the BMS based on temperature information of the battery module 20.

팬 하우징(220)은 덕트 유닛(100)의 정면에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로 팬 하우징(220)은, 후술할 덕트 유닛(100)의 공기 배출구(O)에 끼워져 볼트 체결될 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 도 1 및 도 2를 참조하면, 팬 하우징(220)은 공기 배출구(O)의 크기에 형상 맞춤되는 형상과 크기로 제작될 수 있고, 코너 영역에 볼트를 관통 삽입시킬 수 있는 홀(221)들이 마련될 수 있다.The fan housing 220 may be mounted at the front of the duct unit 100. More specifically, the fan housing 220 may be configured to be bolted to the air outlet (O) of the duct unit 100 to be described later. In particular, referring to FIGS. 1 and 2, the fan housing 220 may be manufactured in a shape and a size that is fit to the size of the air outlet O, and may include holes 221 through which bolts may be inserted into the corner region. ) May be provided.

덕트 유닛(100)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 적층된 적어도 2개의 배터리 모듈(20)들의 일면들을 일체로 커버할 수 있는 덮개 내지는 캡(cap) 형태로 마련되며, 배면에 다수의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)와 정면에 하나의 공기 배출구(O)를 구비한다. 또한, 덕트 유닛(100)은 두께가 5 내지 15 센티미터 이내로 형성됨으로써 배터리 모듈(20)의 후면에 매우 슬림한 형태로 장착될 수 있다.As shown in FIGS. 2 to 4, the duct unit 100 is provided in the form of a cover or a cap that can integrally cover one surface of the at least two stacked battery modules 20, and on the rear surface thereof. A plurality of air inlets (I1, I2, I3, I4) and one air outlet (O) in front. In addition, the duct unit 100 may be mounted in a very slim shape on the back of the battery module 20 by being formed within 5 to 15 centimeters thick.

상기 다수의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)들은 공기가 새지 않도록 배터리 모듈(20)의 일면에 밀착 배치되어 벤트 홀(미도시)들과 각각 연통될 수 있다.  The plurality of air inlets I1, I2, I3, and I4 may be in close contact with one surface of the battery module 20 so as not to leak air, and may communicate with vent holes (not shown), respectively.

특히, 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)의 외주부 테두리, 다시 말하면 배터리 모듈(20)의 일면과 밀착되는 부위에 가스켓(P)이 더 적용될 수 있다. 상기 가스켓(P)은 바람직하게는, 고무 재질로 EPDM(ethylene propylene diene monomer)일 수 있다. 여기서, 덕트 유닛(100)과 팬 유닛(200) 모두가 배터리 모듈(20)의 동일한 단부에 결합되도록, 덕트 유닛(100)은 배터리 모듈(20)의 어느 일측 단부와 타측 단부 중 일측 단부에 결합되고, 팬 유닛(200)도 배터리 모듈(20)의 어느 일측 단부와 타측 단부 중 일측 단부에 결합될 수 있다.In particular, the gasket P may be further applied to an outer circumferential edge of the air inlets I1, I2, I3, and I4, that is, a portion closely contacting one surface of the battery module 20. The gasket (P) is preferably a rubber material may be EPDM (ethylene propylene diene monomer). Here, the duct unit 100 is coupled to one end of the one end and the other end of the battery module 20, so that both the duct unit 100 and the fan unit 200 is coupled to the same end of the battery module 20. The fan unit 200 may also be coupled to one end of one end and the other end of the battery module 20.

이와 같이 배터리 모듈(20)의 일면과 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4) 사이에 EPDM을 적용하여 배터리 모듈(20)과 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4) 사이에 공기가 새지 않도록 함으로서 공기 흡입 성능을 높일 수 있다. 또한, 팬 유닛(200) 구동 시 떨림으로 인한 배터리 모듈(20)과 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)의 마찰 및 소음을 완화시킬 수도 있다.In this way, EPDM is applied between one surface of the battery module 20 and the air inlets I1, I2, I3, and I4 so that air does not leak between the battery module 20 and the air inlets I1, I2, I3, and I4. By doing so, the air intake performance can be improved. In addition, friction and noise between the battery module 20 and the air inlets I1, I2, I3, and I4 may be alleviated due to tremor when the fan unit 200 is driven.

이러한 본 발명의 덕트 유닛(100)의 구성에 의하면, 각 배터리 모듈(20)들 내부의 공기를 덕트 유닛(100)의 내부 공간으로 합류시킨 다음 외부로 배출하거나, 반대로 외부 공기를 덕트 유닛(100)의 공기 배출구(O)로 유입시킨 다음, 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)를 통해 각 배터리 모듈(20)들에 공급할 수 있다. According to the configuration of the duct unit 100 of the present invention, the air inside each of the battery modules 20 is joined to the interior space of the duct unit 100 and then discharged to the outside, or vice versa 100 Inflow to the air outlet (O) of the) may be supplied to each of the battery modules 20 through the air inlet (I1, I2, I3, I4).

본 발명의 일 실시예에 따른 덕트 유닛(100)은, 하나의 팬 유닛(200)으로 2개의 배터리 모듈(20)을 공냉시킬 수 있도록 설계될 수 있다. 물론, 본 실시예와 달리, 덕트 유닛(100)은 하나의 팬 유닛(200)으로 3개 이상의 배터리 모듈(20)을 공냉시킬 수 있도록 4개 이상의 공기 흡입구와 하나의 공기 배출구를 구비하도록 설계될 수도 있다. The duct unit 100 according to an embodiment of the present invention may be designed to air-cool two battery modules 20 with one fan unit 200. Of course, unlike the present embodiment, the duct unit 100 may be designed to have four or more air inlets and one air outlet to air-cool three or more battery modules 20 with one fan unit 200. It may be.

그러나 하나의 팬 유닛(200) 대비 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)의 개수가 늘어나면 공기 흡입력이 감소해 냉각 효율이 떨어질 수 있다는 점에서 본 실시예와 같이, 하나의 팬 유닛(200)으로 2개의 배터리 모듈(20)을 공냉시킬 수 있도록 덕트 유닛(100)을 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 이하에서 이러한 덕트 유닛(100)의 구성에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.However, as the number of air inlets I1, I2, I3, and I4 is increased compared to one fan unit 200, the air suction force may be reduced to decrease cooling efficiency, as in the present embodiment. It may be desirable to configure the duct unit 100 to allow the two battery modules 20 to be air cooled. Hereinafter, the configuration of the duct unit 100 will be described in more detail.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 덕트 유닛(100)은, 하나의 공기 배출구(O)를 정면에 구비하고 총 4개의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)를 배면에 구비한다. As shown in FIGS. 1 to 4, the duct unit 100 according to the present embodiment includes one air outlet O at the front and a total of four air inlets I 1, I 2, I 3, and I 4. It is provided in the back.

본 실시예에 따른 덕트 유닛(100)의 총 4개의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)는 2개의 배터리 모듈(20) 후면에 구비된 벤트 홀의 개수, 즉 4개의 벤트 홀에 일대일 대응되도록 구성될 수 있다. 물론, 예를 들어, 배터리 모듈(20)의 벤트 홀의 개수, 형상 및 위치에 따라 덕트 유닛(100)의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)의 개수, 형상 및 위치는 본 실시예와 달리 설계될 수도 있다.A total of four air inlets I1, I2, I3, and I4 of the duct unit 100 according to the present exemplary embodiment may correspond to the number of vent holes provided on the rear surfaces of the two battery modules 20, that is, one to one vent holes. Can be configured. Of course, for example, according to the number, shape and location of the vent holes of the battery module 20, the number, shape and location of the air inlets (I1, I2, I3, I4) of the duct unit 100 is different from the present embodiment It may be designed.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트 유닛(100)은 설치 확장성, 유지 및 보수의 편의성 등을 고려하여 조립 가능하게 구성될 수 있다. In particular, the duct unit 100 according to an embodiment of the present invention may be configured to be assembled in consideration of installation expandability, convenience of maintenance and repair.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 냉각 장치의 분해 사시도이다. 5 is an exploded perspective view of a cooling module for a battery module according to an embodiment of the present invention.

구체적으로 도 5를 참조하면, 덕트 유닛(100)은, 상호 간 조립 및 분해 가능하게 마련되는 상부 덕트(110)와 하부 덕트(120)를 포함할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 5, the duct unit 100 may include an upper duct 110 and a lower duct 120 provided to be assembled and disassembled with each other.

상부 덕트(110)와 하부 덕트(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 적층되어 있는 2개의 배터리 모듈(20) 중 하나씩 일대일 대응될 수 있다. 다시 말하면, 상부 덕트(110)는 상대적으로 높은 위치의 배터리 모듈(20)의 후면에 2개의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)가 밀착되도록 구성되고, 하부 덕트(120)는 상대적으로 낮은 위치의 배터리 모듈(20)의 후면에 2개의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)가 밀착되도록 구성될 수 있다. As illustrated in FIG. 1, the upper duct 110 and the lower duct 120 may correspond one to one among two stacked battery modules 20. In other words, the upper duct 110 is configured such that the two air inlets I1, I2, I3, and I4 closely adhere to the rear surface of the battery module 20 at a relatively high position, and the lower duct 120 is relatively low. Two air inlets I1, I2, I3, I4 may be configured to be in close contact with the rear surface of the battery module 20 in a position.

적층된 2개의 배터리 모듈(20)은 이들 사이에 약간의 틈이 존재할 수 있다. 덕트 유닛(100)이 상부 덕트(110)와 하부 덕트(120)로 나누어져 구성됨으로써, 이러한 2개의 배터리 모듈(20)에 개별적으로 긴밀하게 밀착될 수 있다. Two stacked battery modules 20 may have some gaps between them. The duct unit 100 may be divided into the upper duct 110 and the lower duct 120, so that the two duct units 100 may be intimately and closely contacted with the two battery modules 20.

즉, 상부 덕트(110)와 배터리 모듈(20)의 후면 및 하부 덕트(120)와 배터리 모듈(20)의 후면이 긴밀하게 밀착될 수 있음으로 이들 접촉 부위에 공기 누수가 매우 적어질 수 있다. 따라서 팬 유닛(200) 구동 시 덕트 유닛(100) 내부에 압력 손실이 작아 공기 흡입력이 높아져 냉각 성능이 향상될 수 있다. That is, since the rear surface of the upper duct 110 and the battery module 20 and the rear surface of the lower duct 120 and the battery module 20 may be closely adhered to each other, air leakage may be very small at these contact sites. Therefore, when the fan unit 200 is driven, the pressure loss is small in the duct unit 100 so that the air suction force is increased, thereby improving cooling performance.

또한, 상부 덕트(110)는 상부 덕트 본체(111)와, 상부 덕트 사이드 커버(112)를 포함하고, 하부 덕트(120)는 하부 덕트 본체(121)와, 하부 덕트 사이드 커버(122)를 포함할 수 있다. In addition, the upper duct 110 includes an upper duct body 111 and an upper duct side cover 112, and the lower duct 120 includes a lower duct body 121 and a lower duct side cover 122. can do.

상부 덕트(110)와 하부 덕트(120)는 상부 덕트 본체(111)와 하부 덕트 본체(121)가 상호 간 결합됨으로써 정면에 하나의 공기 배출구(O)가 마련될 수 있다.The upper duct 110 and the lower duct 120 may be provided with one air outlet O at the front side by coupling the upper duct body 111 and the lower duct body 121 to each other.

이를 위해 상부 덕트 본체(111)는 정면에 공기 배출구(O) 형상의 일 부분을 구비하고, 하부 덕트 본체(121)는 정면에 공기 배출구(O) 형상의 나머지 부분을 구비할 수 있다. 이하에서는 편의상, 상부 덕트 본체(111)가 갖는 공기 배출구(O) 형상의 일 부분을 상부 조립부(111a)라 하고, 하부 덕트 본체(121)가 갖는 공기 배출구(O) 형상의 나머지 부분을 하부 조립부(121a)라 정의하기로 한다.To this end, the upper duct main body 111 may have a portion having an air outlet O shape at the front side, and the lower duct main body 121 may have a remaining portion having an air outlet O shape at the front side. Hereinafter, for convenience, one portion of the air outlet O shape of the upper duct body 111 is referred to as the upper assembly portion 111a, and the remaining portion of the air outlet O shape of the lower duct body 121 is lowered. It will be defined as an assembly portion (121a).

도 5에 도시된 바와 같이, 상부 조립부(111a)는 상부 덕트 본체(111)의 개방단을 기준으로 상부 덕트 본체(111)의 정면 몸체가 하방향으로 부분 개구된 형태로 마련될 수 있고, 하부 조립부(121a)는 하부 덕트 본체(121)의 개방단을 기준으로 하부 덕트 본체(121)의 정면 몸체가 상방향으로 부분 개구된 형태로 마련될 수 있다. As shown in FIG. 5, the upper assembly part 111a may be provided in a form in which the front body of the upper duct body 111 is partially opened downward based on the open end of the upper duct body 111. The lower assembly portion 121a may be provided in a form in which the front body of the lower duct body 121 is partially opened in an upward direction based on the open end of the lower duct body 121.

상기 상부 조립부(111a)와 하부 조립부(121a)는 서로 형상 맞춤되도록 상부 덕트 본체(111)와 하부 덕트 본체(121)가 상하로 결합됨으로써 하나의 공기 배출구(O)가 될 수 있다. 이때, 상기 공기 배출구(O)는 상부 덕트(110)와 하부 덕트(120)의 정면 중심부에 형성될 수 있다. The upper assembly portion 111a and the lower assembly portion 121a may be a single air outlet O by combining the upper duct body 111 and the lower duct body 121 up and down so as to be shaped to each other. In this case, the air outlet O may be formed at the front center of the upper duct 110 and the lower duct 120.

상기 공기 배출구(O) 둘레, 다시 말하면, 상부 조립부(111a)와 하부 조립부(121a)의 테두리에 팬 장착용 브라켓(B)이 더 구비될 수 있다. 상기 팬 장착용 브라켓(B)은 상부 조립부(111a)와 하부 조립부(121a)가 상호 조립되었을 때 사각 틀 형태를 이룰 수 있다. 그리고 팬 장착용 브라켓(B)은 공기 배출구(O)의 정면 단부에서 내측 방향으로 소정 거리 이격된 위치에 구비될 수 있다. 이에 의하면, 팬 유닛(200)은 팬 장착용 브라켓(B)에 가로 막혀 공기 배출구(O) 속에 삽입될 수 있는 깊이가 제한될 수 있다. A fan mounting bracket B may be further provided around the air outlet O, that is, at an edge of the upper assembly portion 111a and the lower assembly portion 121a. The fan mounting bracket B may have a rectangular frame shape when the upper assembly portion 111a and the lower assembly portion 121a are assembled to each other. And the fan mounting bracket (B) may be provided at a position spaced a predetermined distance in the inward direction from the front end of the air outlet (O). According to this, the fan unit 200 may be blocked by the fan mounting bracket B so that the depth that can be inserted into the air outlet O may be limited.

팬 장착용 브라켓(B)은 코너 영역에 스크류홀을 더 구비할 수 있다. 스크류홀은 팬 유닛(200)을 장착할 때 팬 하우징(220)의 관통공과 대응될 수 있다. 이에 의하면, 4개의 볼트를 팬 하우징(220)의 관통공 삽입하고 스크류홀에 체결시킴으로서, 팬 유닛(200)과 상부 덕트 본체(111) 및 하부 덕트 본체(121)가 한 몸체로 결합될 수 있다. The fan mounting bracket B may further include a screw hole in the corner region. The screw hole may correspond to the through hole of the fan housing 220 when the fan unit 200 is mounted. According to this, the four bolts are inserted into the through holes of the fan housing 220 and fastened to the screw holes, whereby the fan unit 200, the upper duct main body 111, and the lower duct main body 121 can be combined into one body. .

팬 유닛(200)과 팬 장착용 브라켓(B) 사이에는 가스켓(P)이 더 개재될 수 있다. 상기 가스켓(P)은 EPDM(ethylene propylene diene monomer)일 수 있다. 이와 같이, 가스켓(P)을 적용함으로서 공기 토출 시 내진동성 및 기밀성을 향상시킬 수 있다. A gasket P may be further interposed between the fan unit 200 and the fan mounting bracket B. The gasket P may be ethylene propylene diene monomer (EPDM). As such, by applying the gasket P, vibration resistance and airtightness may be improved during air discharge.

또한, 상부 덕트 본체(111)와 하부 덕트 본체(121)는 각각 스페이스부(140)를 더 구비할 수 있다. 스페이스부(140)는 상부 덕트(110)와 하부 덕트(120) 사이 공간에 배치되는 판상체로 상부 덕트(110)와 하부 덕트(120)를 상호 간 이격되게 지지하는 역할을 한다. 스페이스부(140)는 적측된 2개의 배터리 모듈(20) 간의 간격에 따라 적절히 크기가 선택될 수 있다. In addition, each of the upper duct main body 111 and the lower duct main body 121 may further include a space part 140. The space part 140 serves as a plate-like body disposed in a space between the upper duct 110 and the lower duct 120 to support the upper duct 110 and the lower duct 120 to be spaced apart from each other. The space unit 140 may be appropriately sized according to the gap between the two stacked battery modules 20.

상부 덕트 사이드 커버(112)는 차폐된 정면과, 양쪽 사이드 부분이 부분 절개된 배면을 갖는다. 그리고 상부 덕트 본체(111)는 상부 조립부(111a)가 형성된 정면과 양쪽 사이드 부분이 부분 절개된 배면을 갖는다. 또한, 상부 덕트 사이드 커버(112)와 상부 덕트 본체(111)는 서로 대응되는 개방단을 갖는다. The upper duct side cover 112 has a shielded front face and a rear face with both side portions partially cut away. In addition, the upper duct body 111 has a front surface in which the upper assembly portion 111a is formed and a rear surface in which both side portions are partially cut out. In addition, the upper duct side cover 112 and the upper duct body 111 has open ends corresponding to each other.

이러한 상부 덕트 본체(111)와 상부 덕트 사이드 커버(112)를 개방단이 밀폐되도록 상호 결합하여 내부에 공기 유동 공간을 갖는 상부 덕트(110)가 마련될 수 있다. The upper duct 110 having an air flow space therein may be provided by coupling the upper duct body 111 and the upper duct side cover 112 to each other so that the open end is sealed.

또한, 상부 덕트 사이드 커버(112)와 상부 덕트 본체(111)의 결합에 의해 2개의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)가 배면에 형성될 수 있다. 이때, 상부 덕트 사이드 커버(112)의 크기를 적절히 선택함에 따라 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)의 크기를 다양하게 형성할 수도 있다. In addition, by combining the upper duct side cover 112 and the upper duct body 111, two air inlets I1, I2, I3, I4 may be formed on the rear surface. In this case, according to the size of the upper duct side cover 112 is appropriately selected, the sizes of the air inlets I1, I2, I3, and I4 may be variously formed.

상부 덕트 사이드 커버(112)와 상부 덕트 본체(111)는 본딩, 후킹 또는 볼팅 방식으로 결합될 수 있으며, 이들 사이에 실링용 고무 패킹(미도시)이 더 개재될 수도 있다.The upper duct side cover 112 and the upper duct body 111 may be coupled in a bonding, hooking or bolting manner, and a sealing rubber packing (not shown) may be further interposed therebetween.

한편, 하부 덕트(120)는 상부 덕트(110)와 상기 공기 배출구(O)를 기준으로 대칭되는 구조를 가질 수 있다. 상부 덕트(110)와 하부 덕트(120)는 거의 동일한 구조를 가짐으로 상부 덕트 본체(111)와 상부 덕트 사이드 커버(112)의 설명으로 하부 덕트 본체(121)와 하부 덕트 사이드 커버(122)의 설명을 대체하기로 한다. On the other hand, the lower duct 120 may have a structure symmetrical with respect to the upper duct 110 and the air outlet (O). The upper duct 110 and the lower duct 120 have almost the same structure, and thus, the description of the upper duct main body 111 and the upper duct side cover 112 is performed by the lower duct main body 121 and the lower duct side cover 122. The description will be replaced.

이어서, 도 6을 참조하여, 본 발명에 일 실시예에 따른 냉각 장치(10)의 동작에 대해 간략히 설명한다. Next, with reference to Figure 6, the operation of the cooling device 10 according to an embodiment of the present invention will be briefly described.

배터리 모듈(20)의 케이싱은 전면과 후면에 각각 벤트 홀(미도시)을 구비할 수 있다. 따라서 배터리 모듈(20)은 전면에서 외부 공기가 내부로 유입될 수 있고, 후면으로 유출될 수 있는 통풍성 구조를 갖는다. The casing of the battery module 20 may have vent holes (not shown) on the front and rear surfaces, respectively. Therefore, the battery module 20 has a ventilated structure in which outside air can be introduced into the inside of the battery module 20 and can flow out of the rear surface of the battery module 20.

도 6에 도시된 바와 같이, 냉각 장치(10)는 상기 배터리 모듈(20)의 후면에 장착될 수 있다. 이는 배터리 모듈(20)의 전면에 전극 단자 및 통신 포트 등과 간섭되지 않도록 한 것이다. As shown in FIG. 6, the cooling device 10 may be mounted on the rear surface of the battery module 20. This is so as not to interfere with the electrode terminal and the communication port on the front of the battery module 20.

팬 유닛(200)이 구동되면, 도 6에서 화살표로 도시한 것과 같이, 외부 공기가 배터리 모듈(20)의 전면에 위치한 벤트 홀들을 통해 배터리 모듈(20) 내부로 유입될 수 있다. When the fan unit 200 is driven, external air may be introduced into the battery module 20 through vent holes located in front of the battery module 20, as shown by arrows in FIG. 6.

이렇게 유입된 외부 공기는, 예컨대, 배터리 모듈(20) 내부에서 배터리 셀들 사이에 형성된 냉각 채널(미도시)을 따라 유동하면서 히팅된 배터리 셀들과 직,간접적으로 접촉하여 배터리 셀들을 냉각시킨다. 배터리 셀들의 열을 흡수한 공기는 배터리 모듈(20)의 후면에 위치한 벤트 홀들 거쳐 다수의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)로 유입될 수 있다. 그리고 다수의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)로 유입된 공기는 덕트 유닛(100) 내부 공간에서 합류되어 하나의 공기 배출구(O)를 통해 외부로 토출될 수 있다. 즉, 도 6에서와 같이, 공기가 상부 덕트와 하부 덕트 각각에 구비된 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)를 통과하는 방향과, 공기가 공기 배출구(O)를 통과하는 방향이 동일하도록 마련될 수 있다.The external air introduced as described above cools the battery cells by directly or indirectly contacting the heated battery cells while flowing along a cooling channel (not shown) formed between the battery cells in the battery module 20. Air absorbing the heat of the battery cells may be introduced into the plurality of air inlets (I1, I2, I3, I4) through the vent holes located at the rear of the battery module 20. In addition, air introduced into the plurality of air inlets I1, I2, I3, and I4 may be joined in the internal space of the duct unit 100 and discharged to the outside through one air outlet O. That is, as shown in Figure 6, so that the air passes through the air inlet (I1, I2, I3, I4) provided in each of the upper duct and the lower duct, the direction that the air passes through the air outlet (O) is the same Can be prepared.

물론, 팬 유닛(200)의 회전 방향을 조절하여, 외부 공기를, 위와 반대로, 배터리 모듈(20)의 후면으로 유입시켜서 2개의 배터리 모듈(20)의 전면으로 토출시킬 수도 있다. Of course, by adjusting the rotation direction of the fan unit 200, the external air may be introduced into the rear surface of the battery module 20 to be discharged to the front of the two battery modules 20, as opposed to the above.

이와 같은 본 발명의 냉각 장치(10) 구성에 의하면, 하나의 팬 유닛(200)으로 2개의 배터리 모듈(20) 내부에 외기를 공급할 수 있어 에너지 효율적이며, 냉각 장치(10)의 부품 수를 절감할 수 있어 경제성을 도모할 수 있다. 또한, 냉각 장치(10)의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)들이 배터리 모듈(20)의 벤트 홀들에 긴밀하게 밀착되도록 구성됨으로써 공기 흡입력이 증대되어 배터리 모듈(20) 냉각 효율이 향상될 수 있다. According to the configuration of the cooling device 10 of the present invention, it is possible to supply the outside air into the two battery modules 20 in one fan unit 200, which is energy efficient and reduces the number of parts of the cooling device 10. We can do it and can plan economic feasibility. In addition, since the air inlets I1, I2, I3, and I4 of the cooling apparatus 10 are configured to closely contact the vent holes of the battery module 20, the air suction force is increased to improve the cooling efficiency of the battery module 20. Can be.

이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 상기 냉각 장치(10)를 포함하는 전력 저장 장치에 대해 설명하기로 한다. Next, a power storage device including the cooling device 10 will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 8은, 도 7의 배터리 랙 하우징의 리어 패널의 배면을 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a power storage device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view illustrating a rear surface of a rear panel of the battery rack housing of FIG. 7.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치는, 일 측면에 적어도 하나의 벤트 홀(미도시)을 구비하며, 스택 구조로 적층된 복수의 배터리 모듈(20)과, 복수의 배터리 모듈(20)을 수용하는 랙 하우징(30)과, 상술한 배터리 모듈(20)용 냉각 장치(10)를 포함한다. Referring to these drawings, a power storage device according to an embodiment of the present invention, at least one vent hole (not shown) on one side, a plurality of battery modules 20 stacked in a stack structure, a plurality of And a rack housing 30 accommodating the battery module 20, and the cooling device 10 for the battery module 20 described above.

복수의 배터리 모듈(20)은 각각은 복수 개의 단위 셀, BMS(Battery Management system) 및 이들을 수용하는 케이싱을 포함할 수 있다. 상기 케이싱은 통풍성 구조로 전면과 후면에 벤트 홀들을 가질 수 있다. 이러한 복수의 배터리 모듈(20)은 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 연결된 상태로 랙 하우징(30)에 적재될 수 있다.Each of the plurality of battery modules 20 may include a plurality of unit cells, a battery management system (BMS), and a casing for accommodating them. The casing may have vent holes in a front side and a rear side of a ventilated structure. The plurality of battery modules 20 may be loaded in the rack housing 30 in a state where the plurality of battery modules 20 are connected in series, in parallel, or in a mixed manner in series and parallel.

랙 하우징(30)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 직육면의 캐비닛 형태로 구성될 수 있으며, 내부에 배터리 모듈(20) 지지용 선반들이 구비될 수 있다. 랙 하우징(30)은 전면을 통해 배터리 모듈(20)들을 인출입시킬 수 있도록 구성될 수 있으며, 양측면은 통풍성을 위해 개방시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 일 측면에 따른 랙 하우징(30)은, 상술한 배터리 모듈(20)용 냉각 장치(10)가 다단으로 설치될 수 있는 랙 리어 패널(31)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the rack housing 30 may be configured in the form of a rectangular cabinet, and may include shelves for supporting the battery module 20 therein. The rack housing 30 may be configured to draw out battery modules 20 through the front surface, and both sides may be opened for ventilation. In particular, the rack housing 30 according to an aspect of the present invention may include a rack rear panel 31 in which the cooling device 10 for the battery module 20 described above may be installed in multiple stages.

랙 리어 패널(31)은, 랙 하우징(30)의 배면 벽체를 형성하는 구성으로, 높이 방향을 따라 다단으로 복수의 관통구(32)들을 구비할 수 있다. The rack rear panel 31 is configured to form a rear wall of the rack housing 30 and may include a plurality of through holes 32 in multiple stages along the height direction.

상기 관통구(32)들은 각각 상술한 덕트 유닛(100)의 배면 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 관통구(32)들이 형성되는 위치는 스택 구조로 적층되는 배터리 모듈(20)들의 위치에 대응될 수 있다. 즉, 2개의 배터리 모듈(20)의 배면 연장선상에 어느 하나의 관통구(32)가 위치할 수 있다. The through holes 32 may be formed to correspond to the rear shape of the duct unit 100 described above, respectively. In addition, a position where the plurality of through holes 32 are formed may correspond to positions of the battery modules 20 stacked in a stack structure. That is, any one through hole 32 may be positioned on the back extension lines of the two battery modules 20.

냉각 장치(10)는 랙 리어 패널(31)의 관통구(32)들에 하나씩 장착될 수 있다. The cooling apparatus 10 may be mounted to the through holes 32 of the rack rear panel 31 one by one.

냉각 장치(10)는 덕트 유닛(100)의 외측 둘레 방향을 따라 돌출된 리브 플레이트(130)를 더 포함할 수 있다. The cooling device 10 may further include a rib plate 130 protruding along the outer circumferential direction of the duct unit 100.

상기 냉각 장치(10)는, 관통구(32)를 통해 랙 리어 패널(31)의 외측에서 내측 방향으로 부분 삽입될 수 있고, 리브 플레이트(130)와 랙 리어 패널(31)의 볼트 결합에 의해 랙 리어 패널(31)에 고정될 수 있다. The cooling device 10 may be partially inserted from the outer side of the rack rear panel 31 to the inner side through the through hole 32, and may be bolted by the rib plate 130 and the rack rear panel 31. It may be fixed to the rack rear panel 31.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수 개의 냉각 장치(10)들이 랙 리어 패널(31)에 장착될 경우, 각 냉각 장치(10)의 4개의 공기 흡입구(I1,I2,I3,I4)는 해당 관통구(32)와 연장선상에 위치한 2개의 배터리 모듈(20)의 배면에 밀착되고, 해당 배터리 모듈(20)의 벤트 홀들과 연통될 수 있다. As shown in FIGS. 7 and 8, when the plurality of cooling devices 10 are mounted to the rack rear panel 31, four air inlets I1, I2, I3, and I4 of each cooling device 10 are provided. May be in close contact with the back of the two battery modules 20 positioned on the through hole 32 and the extension line, and may be in communication with the vent holes of the battery module 20.

이와 같은 본 발명의 전력 저장 장치에 의하면, 랙 하우징(30)의 정면쪽으로 배터리 모듈(20)을 넣어 적재하고, 랙 하우징(30)의 배면쪽, 즉 랙 리어 패널(31)에 냉각 장치(10)를 장착함으로써 매우 간편하게 배터리 모듈(20) 냉각 시스템을 구축할 수 있다. 또한, 특정 배터리 셀이나, 냉각 장치(10)의 부품을 교체하는 등의 유지 보수 작업도 매우 간편하게 행할 수 있다. According to the electric power storage device of the present invention, the battery module 20 is put into the front side of the rack housing 30 to be loaded, and the cooling device 10 on the rear side of the rack housing 30, that is, the rack rear panel 31. ), A very simple battery module 20 cooling system can be constructed. Moreover, maintenance work, such as replacing a specific battery cell and the components of the cooling apparatus 10, can also be performed very simply.

또한, 냉각 장치(10) 하나당 2개의 배터리 모듈(20)을 일 단위로 냉각시킴으로써 전류사양이 높은 배터리 모듈(20)이라도 온도를 적절히 조절할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(20)의 수명과 전력 저장 장치의 성능을 극대화할 수 있다. In addition, by cooling two battery modules 20 per unit of the cooling device 10 on a daily basis, even if the battery module 20 having a high current specification can be properly adjusted in temperature. Therefore, it is possible to maximize the life of the battery module 20 and the performance of the power storage device.

이상과 같이, 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.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.In the present specification, terms indicating directions such as up, down, left, right, before, and after have been used, but these terms are merely for convenience of description and may vary depending on the location of an object or an observer's location. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be made.

10: 배터리 모듈용 냉각 장치 20: 배터리 모듈
30: 랙 하우징 31: 랙 리어 패널
32: 관통구 100: 덕트 유닛
110: 상부 덕트 111: 상부 덕트 본체
112: 상부 덕트 사이드 커버 120: 하부 덕트
121: 하부 덕트 본체 122: 하부 덕트 사이드 커버
130: 리브 플레이트 140: 스페이스부
200: 팬 유닛 210: 냉각팬
220: 팬 하우징 P : 가스켓
I1,I2,I3,I4: 공기 흡입구 O: 공기 배출구
B: 팬 장착용 브라켓 10: cooling unit for battery module 20: battery module
30: rack housing 31: rack rear panel
32: through hole 100: duct unit
110: upper duct 111: upper duct body
112: upper duct side cover 120: lower duct
121: lower duct body 122: lower duct side cover
130: rib plate 140: space part
200: fan unit 210: cooling fan
220: fan housing P: gasket
I1, I2, I3, I4: Air Inlet O: Air Outlet
B: Fan Mounting Bracket

Claims (13)

다단으로 배치되는 다수의 공기 흡입구와, 상기 다수의 공기 흡입구들과 각각 연통되는 하나의 공기 배출구를 구비하는 덕트 유닛; 및
상기 덕트 유닛에 장착되어 공기를 외부로 배출시키는 팬 유닛을 포함하며,
상기 다수의 공기 흡입구는,
다단으로 적층 배열된 적어도 2개의 배터리 모듈들의 일 측면에 밀착되어 상기 배터리 모듈들 각각에 구비된 벤트 홀들과 연통되고,
상기 적어도 2개의 배터리 모듈은 상하로 적층된 2개의 배터리 모듈이며,
상기 덕트 유닛은,
상기 2개의 배터리 모듈 중, 상부에 위치한 배터리 모듈에 장착되는 상부 덕트와, 하부에 위치한 배터리 모듈에 장착되는 하부 덕트를 포함하며,
상기 상부 덕트와 하부 덕트 각각은,
배면에 상기 배터리 모듈의 벤트 홀 개수에 대응하는 상기 공기 흡입구를 구비하며,
상기 배터리 모듈은, 소정 간격 이격된 배치된 2개의 벤트 홀을 구비하며,
상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트 각각은,
상기 2개의 벤트 홀의 위치에 대응되도록 배면 양쪽 사이드에 하나씩 총 2개의 상기 공기 흡입구를 구비하고,
상기 덕트 유닛은,
상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트의 상호 간 결합에 의해, 정면 중심부에 하나의 공기 배출구를 구비하며,
상기 하나의 공기 배출구에 상기 하나의 팬 유닛이 결합되며,
상기 덕트 유닛과 상기 팬 유닛 모두가 상기 배터리 모듈의 동일한 단부에 결합되도록, 상기 덕트 유닛은 상기 배터리 모듈의 어느 일측 단부와 타측 단부 중 일측 단부에 결합되고, 상기 팬 유닛도 상기 배터리 모듈의 어느 일측 단부와 타측 단부 중 일측 단부에 결합되며,
공기가 상기 상부 덕트와 하부 덕트 각각에 구비된 상기 공기 흡입구를 통과하는 방향과, 상기 공기가 상기 공기 배출구를 통과하는 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈용 냉각 장치.A duct unit having a plurality of air inlets arranged in multiple stages and one air outlet communicating with the plurality of air inlets, respectively; And
A fan unit mounted to the duct unit to discharge air to the outside;
The plurality of air inlet,
In close contact with one side of the at least two battery modules arranged in a multi-stage communication with the vent holes provided in each of the battery modules,
The at least two battery modules are two battery modules stacked up and down,
The duct unit,
Among the two battery modules, the upper duct is mounted to the battery module located in the upper, and the lower duct is mounted to the battery module located in the lower,
Each of the upper duct and the lower duct,
The air inlet is provided on the rear surface corresponding to the number of vent holes of the battery module,
The battery module includes two vent holes spaced apart from each other by a predetermined interval.
Each of the upper duct and the lower duct,
A total of two air inlets, one on each side of the rear surface corresponding to the positions of the two vent holes,
The duct unit,
By the coupling between the upper duct and the lower duct, provided with one air outlet in the front center,
The one fan unit is coupled to the one air outlet,
The duct unit is coupled to one end of any one end and the other end of the battery module such that both the duct unit and the fan unit are coupled to the same end of the battery module, and the fan unit is also any one side of the battery module. Is coupled to one end of the end and the other end,
Cooling device for a battery module, characterized in that the direction in which air passes through the air inlet provided in each of the upper duct and the lower duct and the direction in which the air passes through the air outlet. 제1항에 있어서,
상기 상부 덕트는,
정면에 상기 공기 배출구의 일 부분을 구비하는 상부 덕트 본체; 및
상기 상부 덕트 본체에 결합되어, 배면에 상기 상부 덕트 본체와 함께 상기 2개의 공기 흡입구를 형성하는 상부 덕트 사이드 커버를 포함하며,
상기 하부 덕트는,
정면에 상기 공기 배출구의 나머지 부분을 구비하는 하부 덕트 본체; 및
상기 하부덕트 본체에 결합되어, 배면에 상기 하부 덕트 본체와 함께 상기 2개의 공기 흡입구를 형성하는 하부 덕트 사이드 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈용 냉각 장치. The method of claim 1,
The upper duct,
An upper duct body having a portion of the air outlet at the front; And
An upper duct side cover coupled to the upper duct body, the upper duct side cover defining the two air inlets together with the upper duct body on a rear surface thereof;
The lower duct,
A lower duct body having a remaining portion of the air outlet at the front thereof; And
And a lower duct side cover coupled to the lower duct body to form the two air inlets together with the lower duct body on a rear surface thereof. 제2항에 있어서,
상기 하나의 공기 배출구는, 상기 상부 덕트 본체와 상기 하부 덕트 본체의 상호 결합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈용 냉각 장치.The method of claim 2,
The one air outlet is formed by mutual coupling of the upper duct body and the lower duct body, characterized in that the cooling device for a battery module. 제1항에 있어서,
상기 덕트 유닛은,
상기 하나의 공기 배출구의 테두리에 팬 장착용 브라켓을 더 구비하며,
상기 팬 유닛은 상기 팬 장착용 브라켓에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈용 냉각 장치.The method of claim 1,
The duct unit,
Further provided with a fan mounting bracket on the edge of the one air outlet,
Cooling device for a battery module, characterized in that the fan unit is fixed to the fan mounting bracket. 제4항에 있어서,
상기 팬 장착용 브라켓과 상기 팬 유닛 사이에 고무 재질의 가스켓이 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈용 냉각 장치.The method of claim 4, wherein
Cooling device for a battery module, characterized in that a gasket made of a rubber material is interposed between the fan mounting bracket and the fan unit. 제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈과 상기 다수의 공기 흡입구들 사이에 각각 고무 재질의 가스켓이 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈용 냉각 장치. The method of claim 1,
Cooling device for a battery module, characterized in that a gasket made of a rubber material is interposed between the battery module and the plurality of air inlets. 제1항에 있어서,
상기 덕트 유닛은,
두께가 5 내지 15 센티미터 이내로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈용 냉각 장치. The method of claim 1,
The duct unit,
Cooling device for a battery module, characterized in that the thickness is formed within 5 to 15 centimeters. 일 측면에 적어도 하나의 벤트 홀을 구비하며, 스택 구조로 적층된 복수의 배터리 모듈;
상기 복수의 배터리 모듈을 수용하되, 높이 방향을 따라 다단으로 복수의 관통구가 형성된 랙 리어 패널을 구비한 랙 하우징; 및
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 배터리 모듈용 냉각 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.A plurality of battery modules having at least one vent hole on one side and stacked in a stack structure;
A rack housing accommodating the plurality of battery modules, the rack housing having a rack rear panel having a plurality of through holes formed in multiple stages along a height direction; And
A power storage device comprising the cooling device for a battery module of claim 1. 제8항에 있어서,
상기 배터리 모듈용 냉각 장치는, 상기 다수의 공기 흡입구가 적어도 2개의 상기 배터리 모듈의 벤트 홀들과 연통되도록, 상기 관통구들을 통해 하나씩 상기 랙 리어 패널의 외측에서 내측 방향으로 부분 삽입되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.The method of claim 8,
The cooling device for the battery module may be partially inserted inward from the outside of the rack rear panel one by one through the through holes so that the plurality of air inlets communicate with vent holes of the at least two battery modules. Power storage device. 제9항에 있어서,
상기 덕트 유닛은,
적층된 적어도 2개의 배터리 모듈들 중 어느 하나의 배터리 모듈에 장착되는 상부 덕트와, 상기 상부 덕트의 하부에 위치하여 상기 어느 하나의 배터리 모듈 아래에 위치한 다른 하나의 배터리 모듈에 장착되는 하부 덕트를 포함하며,
상기 상부 덕트와 상기 하부 덕트는, 각각 배면에 적어도 하나의 상기 공기 흡입구를 구비하고,
상기 공기 흡입구은 상기 랙 하우징 내부에서 상기 배터리 모듈의 일 측면에 밀착되어 벤트 홀들과 연통되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.The method of claim 9,
The duct unit,
An upper duct mounted to one battery module of at least two stacked battery modules, and a lower duct mounted to another battery module positioned below the one battery module and positioned below the upper duct; ,
The upper duct and the lower duct are each provided with at least one air intake at the back,
The air inlet is in close contact with the one side of the battery module in the rack housing and the power storage device, characterized in that in communication with the vent holes. 제9항에 있어서,
상기 랙 리어 패널의 관통구들은, 상기 덕트 유닛의 후면에 대응되는 형상으로 형성되고,
상기 덕트 유닛은, 외측 둘레 방향을 따라 돌출된 리브 플레이트를 더 구비하고, 상기 리브 플레이트는 상기 랙 리어 패널에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.The method of claim 9,
The through holes of the rack rear panel are formed in a shape corresponding to the rear surface of the duct unit,
The duct unit further includes a rib plate protruding along the outer circumferential direction, wherein the rib plate is bolted to the rack rear panel. 삭제delete 삭제delete
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