KR102112152B1 - Battery module improved in cell cover structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 판상 구조를 가진 복수개의 셀; 및 각각의 셀을 수용할 수 있는 플라스틱 재질의 판상 몸체를 구비하고, 서로 연쇄적으로 끼워 맞춤되어 적층되는 복수개의 셀 커버;를 포함하고, 상기 셀 커버의 상하면에는 와류 형성용 돌기가 다수 형성되어 있으며, 서로 대향하는 측부에는 공기의 유동을 위한 관통부가 형성되어 있고, 서로 끼워 맞춤된 셀 커버들 사이의 유로 공간에서 상기 와류 형성용 돌기들이 서로 어긋나게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 개시한다.The present invention is a plurality of cells having a plate-like structure; And a plurality of cell covers having a plate-shaped body made of a plastic material capable of accommodating each cell, and stacked by being fitted to each other in series, and including a plurality of protrusions for forming a vortex on the upper and lower surfaces of the cell cover. Disclosed is a battery module, characterized in that a through portion for air flow is formed on opposite sides of each other, and the protrusions for forming the vortices are displaced from each other in a flow path space between the cell covers fitted to each other. .

Figure R1020160016369
Figure R1020160016369

Description

셀 커버의 구조가 개선된 배터리 모듈{BATTERY MODULE IMPROVED IN CELL COVER STRUCTURE}Battery module with improved cell cover structure {BATTERY MODULE IMPROVED IN CELL COVER STRUCTURE}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 셀들이 적층되어 있는 구조를 가진 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, and more particularly, to a battery module having a structure in which a plurality of cells are stacked.

일반적으로, 배터리 모듈은 다수의 단위셀들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다.In general, a battery module is manufactured by connecting a protection circuit or the like to a core pack connected by arranging a plurality of unit cells in series and / or in parallel.

단위셀로서 각형 또는 파우치형 전지를 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스바 등의 접속부재로 연결하여 제조할 수 있다.When a prismatic or pouch-type battery is used as a unit cell, it can be manufactured by stacking so that the wide surfaces face each other and connecting the electrode terminals with a connecting member such as a bus bar.

배터리 모듈을 이루는 단위셀들의 적층과 전기적 연결을 용이하게 하기 위하여, 일반적으로는 하나 또는 둘 이상의 단위셀을 장착할 수 있는 셀 카트리지가 사용되고 있다.In order to facilitate the stacking and electrical connection of the unit cells constituting the battery module, a cell cartridge capable of mounting one or more unit cells is generally used.

이러한 셀 카트리지는 적층이 용이하게 이루어질 수 있도록 구성되어야 하며, 장착된 단위셀을 안정적으로 감싸서 보호하면서도 효율적으로 냉각시킬 수 있는 구조가 요구된다.Such a cell cartridge should be configured to be easily stacked, and a structure capable of efficiently cooling while protecting and protecting the mounted unit cell stably is required.

배터리 모듈에 대한 냉각 시스템은 수냉식과 공냉식으로 나눠질 수 있다. 그 중 공냉식 냉각 시스템은 알루미늄 등과 같이 열전도율이 높은 금속재질의 부품을 이용하여 셀 커버를 제작하여 단위셀을 감싸고, 상기 셀 커버를 이용해 셀 사이에 이격공간을 형성하여 공기의 유로를 만들고, 유로를 따라 공기가 유동하여 높은 열전도율의 금속과 셀 간의 열전도 및 대류를 통해 냉각이 이루어지도록 구성된다. 이와 같은 냉각 구조를 가진 셀 카트리지에 관한 기술은 특허문헌 1에 개시되어 있다.The cooling system for the battery module can be divided into water cooling and air cooling. Among them, the air-cooled cooling system fabricates a cell cover by using a metal material having a high thermal conductivity, such as aluminum, to surround the unit cell, and by using the cell cover to form a space between cells to form a flow path for the air, and a flow path. Accordingly, the air is flowed so that cooling is achieved through heat conduction and convection between the metal and the cell having high thermal conductivity. A technology related to a cell cartridge having such a cooling structure is disclosed in Patent Document 1.

그러나, 종래의 셀 카트리지는 열전도율을 고려하여 알루미늄과 같은 금속 재질만으로 셀 커버가 제작됨으로 인해 가격이 고가인 문제가 있고, 셀과 셀 커버 간의 결합이 긴밀히 이루어지기가 어려워 박형화에 한계가 있다.However, the conventional cell cartridge has a problem in that the price is expensive due to the manufacturing of the cell cover only with a metal material such as aluminum in consideration of the thermal conductivity, and it is difficult to closely bond the cell and the cell cover, thereby limiting the thickness reduction.

특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제2011-0116529호Patent Document 1: Korea Patent Publication No. 2011-0116529

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 금속 재질에 비해 상대적으로 가격이 저렴한 재질로 제작될 수 있는 구조를 가진 셀 커버를 구비한 배터리 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was devised in consideration of the above problems, and an object thereof is to provide a battery module having a cell cover having a structure that can be made of a material that is relatively inexpensive compared to a metal material.

본 발명의 다른 목적은 대류열전달계수를 높일 수 있는 구조물이 셀 커버에 마련되어 공냉 효율을 개선할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a battery module capable of improving air-cooling efficiency by providing a cell cover with a structure capable of increasing the convection heat transfer coefficient.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 판상 구조를 가진 복수개의 셀; 및 각각의 셀을 수용할 수 있는 플라스틱 재질의 판상 몸체를 구비하고, 서로 연쇄적으로 끼워 맞춤되어 적층되는 복수개의 셀 커버;를 포함하고, 상기 셀 커버의 상하면에는 와류 형성용 돌기가 다수 형성되어 있으며, 서로 대향하는 측부에는 공기의 유동을 위한 관통부가 형성되어 있고, 서로 끼워 맞춤된 셀 커버들 사이의 유로 공간에서 상기 와류 형성용 돌기들이 서로 어긋나게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a plurality of cells having a plate-like structure; And a plurality of cell covers having a plate-shaped body made of a plastic material capable of accommodating each cell, and stacked by being fitted to each other in series, and including a plurality of protrusions for forming a vortex on the upper and lower surfaces of the cell cover. It is provided with a battery module characterized in that the through-holes for the flow of air are formed on opposite sides of each other, and the protrusions for forming the vortices are displaced from each other in the flow path space between the cell covers fitted to each other. .

상기 셀 커버는 플라스틱 진공 사출에 의해 성형되어 상기 셀을 감싸는 것이 바람직하다.The cell cover is preferably molded by plastic vacuum injection to surround the cell.

상기 와류 형성용 돌기는 상기 셀 커버와 일체로 성형된 반구형 돌출 구조물인 것이 바람직하다.It is preferable that the protrusion for forming a vortex is a hemispherical projecting structure integrally formed with the cell cover.

상기 와류 형성용 돌기의 높이와 상기 셀 커버들 사이의 유로 공간의 높이는 서로 일치하는 것이 바람직하다.It is preferable that the height of the vortex forming projection and the height of the flow path space between the cell covers coincide with each other.

본 발명에 따르면 플라스틱 사출성형에 의해 제작되는 판상의 셀 커버가 채용되므로 생산비용을 절감하면서도 셀에서 발생하는 열을 효과적으로 공냉시킬 수 있다.According to the present invention, since a plate-shaped cell cover manufactured by plastic injection molding is employed, it is possible to effectively cool the heat generated in the cell while reducing production costs.

또한, 셀 커버들 사이의 유로공간에서 서로 어긋나게 형성된 돌기 구조물에 의해 와류가 형성되어 대류열전달계수를 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, vortices are formed by protrusion structures formed to be offset from each other in the flow path space between the cell covers, thereby increasing the convection heat transfer coefficient.

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 모듈의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 2에서 셀의 배치예를 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 도 1에서 셀 커버의 와류 발생 작용을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.The following drawings attached to this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the invention described below, and thus the present invention is described in such drawings. It is not limited to interpretation.
1 is a perspective view showing the configuration of a battery module according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of FIG. 1.
3 is a partial cross-sectional view showing an arrangement example of a cell in FIG. 2.
4 is a plan view showing the vortex generation action of the cell cover in FIG.
5 is a front view of FIG. 4.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and thus can replace them at the time of application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 도시한 사시도, 도 2는 도 1의 정면도, 도 3은 도 2에서 셀의 배치예를 도시한 부분 단면도이다.1 is a perspective view showing a configuration of a battery module according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a cell arrangement example in FIG. 2.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수개의 셀(100)과, 각각의 셀(100)을 직접적으로 감싸서 보호하고 상하면에는 와류 형성용 돌기(112)가 다수 형성되어 있는 플라스틱 재질의 셀 커버(110)를 포함한다.1 to 3, the battery module according to a preferred embodiment of the present invention includes a plurality of cells 100, and each cell 100 is directly wrapped to protect the upper and lower surfaces of the protrusion 112 for vortex formation. It includes a cell cover 110 formed of a number of plastic materials.

셀(100)은 적어도 일측에 전극단자(101)가 부착되어 있는 얇은 판상 몸체를 갖는 것으로서, 바람직하게 파우치형 이차전지에 의해 구성된다. 복수개의 셀(100)은 일정 간격으로 배열되어 실질적으로 적층 구조를 이룬다.The cell 100 has a thin plate-like body with an electrode terminal 101 attached to at least one side, and is preferably configured by a pouch-type secondary battery. The plurality of cells 100 are arranged at regular intervals to form a substantially stacked structure.

셀 커버(110)는 각각의 셀(100)을 그립(Grip)하여 유동하지 못하게 수용하는 것으로서 상하부를 포함하여 전체적으로 셀(100)의 형상에 실질적으로 대응하는 판상의 몸체를 갖도록 구성된다. 셀 커버(110)는, 셀 지지용 프레임으로 통상적으로 사용되는 알루미늄과 같은 금속에 비해 상대적으로 가격이 저렴한 플라스틱 재질로 이루어진다. 플라스틱 재질의 열전달 성능 저하를 보상하기 위해 셀 커버(110)는 플라스틱 사출성형 공법에 의해 얇은 두께로 성형된다. 열전도율을 높이기 위해서는 셀 커버(110)가 가능한 한 얇게 형성되어야 하는 점을 고려할 때, 셀 커버(110)는 예컨대, 플라스틱 진공 사출성형과 같이 얇은 제품을 사출성형할 수 있는 공법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.The cell cover 110 is configured to have a plate-shaped body substantially corresponding to the shape of the cell 100 as a whole, including the upper and lower portions, as each cell 100 is gripped and accommodated so as not to flow. The cell cover 110 is made of a plastic material that is relatively inexpensive compared to a metal such as aluminum, which is commonly used as a cell support frame. In order to compensate for the degradation of the heat transfer performance of the plastic material, the cell cover 110 is molded to a thin thickness by a plastic injection molding method. Considering that the cell cover 110 should be formed as thin as possible in order to increase the thermal conductivity, the cell cover 110 is preferably formed by a method capable of injection molding a thin product, such as plastic vacuum injection molding. Do.

셀 커버(110)는 서로 연쇄적으로 끼워 맞춤되어 적층된다. 이를 위해, 셀 커버(110)의 상부 형상과 하부 형상은 서로 형합 가능하게 대응되는 구조를 갖도록 설계된다.The cell covers 110 are stacked by being fitted in series with each other. To this end, the upper shape and the lower shape of the cell cover 110 are designed to have structures corresponding to each other.

셀 커버(110)에 있어서, 서로 대향하는 양측부에는 공기의 유동을 위해 공기를 유입 및 유출시킬 수 있도록 개방된 구조를 가진 관통부(111)가 형성되어 있다.In the cell cover 110, a through portion 111 having an open structure is formed at both sides facing each other to allow air to flow in and out for the flow of air.

플라스틱 재질로 이루어진 셀 커버(110)의 열전달 성능을 더욱 향상시키기 위해, 셀 커버(110)의 상하면에는 와류 형성용 돌기(112)가 다수 형성되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 와류 형성용 돌기(112)는 셀 커버(110)들 사이의 유로 공간에 와류를 형성하여 대류열전달계수를 높이는 작용을 한다. 대류열전달계수를 효과적으로 높이기 위해, 와류 형성용 돌기(112)는 서로 끼워 맞춤된 셀 커버(110)들 사이의 유로 공간에서 서로 어긋나게 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 서로 끼워 맞춤된 셀 커버(110)들 사이의 유로 공간에서 와류 형성용 돌기(112)들은 서로 접촉하지 않는다. 이를 위해서는, 도 5에 도시된 바와 같이 셀 커버(110)의 상면에 위치한 와류 형성용 돌기(112)의 열(또는 행)과 셀 커버(110)의 하면에 위치한 와류 형성용 돌기(112)의 열(또는 행)은 서로 정대향하지 않고 어긋나게 형성되어 있다.In order to further improve the heat transfer performance of the cell cover 110 made of a plastic material, a plurality of protrusions 112 for forming a vortex are formed on the upper and lower surfaces of the cell cover 110. As illustrated in FIG. 4, the protrusion 112 for forming a vortex forms a vortex in a flow path space between the cell covers 110 to increase the convection heat transfer coefficient. In order to effectively increase the convective heat transfer coefficient, it is preferable that the protrusions 112 for forming vortices are arranged to be offset from each other in the flow path space between the cell covers 110 fitted to each other. That is, the vortex forming protrusions 112 do not contact each other in the flow path space between the cell covers 110 fitted to each other. To this end, as shown in FIG. 5, the column (or row) of the vortex forming projection 112 located on the upper surface of the cell cover 110 and the vortex forming projection 112 located on the lower surface of the cell cover 110 are shown. The columns (or rows) are formed not to face each other, but to be shifted.

와류 형성용 돌기(112)는 그 주변으로 효과적으로 와류를 형성하기 위하여 반구형 돌출 구조물로 이루어진다. 이러한 반구형 돌출 구조물은 셀 커버(110)와 일체로 사출성형되는 것이 바람직하다. 와류 형성용 돌기(112)의 높이는 셀 커버(110)들 사이의 유로 공간의 높이와 일치하게 설계되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 도 3에 나타난 바와 같이 와류 형성용 돌기(112)는 셀 커버(110)들 사이에서 지지 작용을 하게 되므로 셀(100)이 수용된 셀 커버(110)의 처짐을 방지하는 등 적층 구조를 안정적으로 유지할 수 있다.The vortex forming projection 112 is made of a hemispherical projecting structure to effectively form a vortex around it. The hemispherical protrusion structure is preferably injection molded integrally with the cell cover 110. The height of the vortex forming protrusion 112 is preferably designed to match the height of the flow path space between the cell covers 110. According to this configuration, as shown in FIG. 3, the protrusion 112 for forming a vortex acts as a support between the cell covers 110, so that the cell cover 110 in which the cells 100 are accommodated is prevented from sagging. The structure can be kept stable.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈은 플라스틱 재질로 이루어진 셀 커버(110)들에 의해 복수의 셀(100)이 안정적으로 그립되고, 셀 커버(110)들이 플라스틱 사출성형에 의해 얇게 성형되므로 셀(100)에서 발생하는 열을 박형의 셀 커버(110)들을 통해 공기중으로 신속히 방출할 수 있다.Battery module according to a preferred embodiment of the present invention having the above configuration is a plurality of cells 100 are stably gripped by the cell covers 110 made of a plastic material, the cell cover 110 is plastic injection molding Because it is thinly formed by, heat generated in the cell 100 can be quickly released into the air through the thin cell covers 110.

또한, 셀 커버(110)의 측면에 형성된 관통부(111)를 통해 유입되어 흐르는 공기는 셀 커버(110)들 사이의 유로 공간에서 서로 어긋나게 배치되어 있는 와류 형성용 돌기(112)에 의해 흐름이 방해되어 와류를 형성하며 유동하게 되므로 대류열전달계수가 높아져서 공냉 효율이 향상될 수 있다.In addition, the air flowing in and flowing through the through portion 111 formed on the side surface of the cell cover 110 is flowed by the vortex forming projections 112 which are arranged to be displaced from each other in the flow path space between the cell covers 110. Since it is disturbed and flows while forming a vortex, the convective heat transfer coefficient is increased, so that the air cooling efficiency can be improved.

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.Although the present invention has been described above by way of limited examples and drawings, the present invention is not limited by this, and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the equal scope of the claims.

100: 셀 110: 셀 커버
111: 관통부 112: 와류 형성용 돌기100: cell 110: cell cover
111: through portion 112: vortex formation projections

Claims (4)

판상 구조를 가진 복수개의 셀; 및
플라스틱 재질이며, 각각의 셀을 그립하여 직접적으로 감싸서 유동하지 못하게 수용하는 것으로서 상하부를 포함하여 전체적으로 상기 셀의 형상에 대응하는 박형의 몸체를 가지고, 서로 연쇄적으로 끼워 맞춤되어 적층되는 복수개의 셀 커버;를 포함하고,
상기 복수개의 셀 커버에 있어서,
어느 하나의 상기 셀 커버의 상면 테두리는 다른 상기 셀 커버의 하면 테두리에 끼워 맞춤되게 마련되되, 상기 셀 커버의 상면 테두리는 상기 셀 커버의 둘레 방향을 따라 상기 셀 커버의 상면보다 높은 벽체로 형성되고, 상기 셀 커버의 하면 테두리는 상기 셀 커버의 상면 테두리의 상단이 인입될 수 있게 형성되며,
상기 셀 커버의 상면 테두리에서 서로 대향하는 측부에는 공기의 유동을 위해 상기 셀 커버들이 끼워 맞춤된 때 개방된 구조를 이루는 관통부가 형성되어 있고,
상기 셀 커버의 상하면에는 와류 형성용 돌기가 다수 형성되어 있으며,
상기 와류 형성용 돌기들은 상기 셀 커버와 일체로 성형된 반구형 돌출 구조물로서, 층상으로 서로 끼워 맞춤된 상기 셀 커버들 사이의 유로 공간에서 서로 어긋나게 배치되고 상기 와류 형성용 돌기의 높이와 상기 셀 커버들 사이의 유로 공간의 높이가 서로 일치하도록 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.A plurality of cells having a plate-like structure; And
It is a plastic material, and covers each cell by gripping each cell and having a thin body corresponding to the shape of the cell as a whole, including the upper and lower portions, and stacked by being fitted and chained together. ;
In the plurality of cell covers,
The top edge of any one of the cell covers is provided to be fitted to the bottom edge of the other cell cover, and the top edge of the cell cover is formed with a wall higher than the top surface of the cell cover along the circumferential direction of the cell cover. , The lower edge of the cell cover is formed so that the upper end of the upper edge of the cell cover can be drawn,
A through portion forming an open structure when the cell covers are fitted for flow of air is formed at side portions facing each other at the upper edge of the cell cover,
A plurality of protrusions for forming a vortex are formed on the upper and lower surfaces of the cell cover,
The vortex forming protrusions are hemispherical projecting structures integrally formed with the cell cover, and are arranged to be displaced from each other in a flow path space between the cell covers fitted to each other in a layered manner, and the height of the vortex forming protrusions and the cell covers The battery module, characterized in that provided to match the height of the flow path space between each other. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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