KR102259252B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR102259252B1 KR1020170000340A KR20170000340A KR102259252B1 KR 102259252 B1 KR102259252 B1 KR 102259252B1 KR 1020170000340 A KR1020170000340 A KR 1020170000340A KR 20170000340 A KR20170000340 A KR 20170000340A KR 102259252 B1 KR102259252 B1 KR 102259252B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 냉각공기 유입구와 토출구를 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고, 제1 방향을 따라 서로 일정 간격 이격되며, 서로 다른 그룹들에 속한 복수의 배터리 셀들; 및 상기 복수의 배터리 셀들의 상부 또는 하부에 위치하며, 상기 복수의 배터리 셀들로 상기 냉각공기를 분배하는 분배 플레이트;를 포함하고, 상기 분배 플레이트는, 제1 개구부들을 포함하는 제1 개폐 플레이트와, 제2 개구부들을 포함하고 상기 제1 개폐 플레이트와 적어도 일부가 중첩된 제2 개폐 플레이트를 포함하며, 상기 제1 개폐 플레이트와 상기 제2 개폐 플레이트는 서로 상이한 형상을 가지고, 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 각각 이동하여 상기 그룹들별로 상기 냉각공기를 독립적으로 분배하는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명의 실시예들은, 배터리 팩에 관한 것이다.
여러 개의 배터리 셀들이 설치된 배터리 팩은 여러 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 최근에는 하이브리드 차량 및 전기 자동차가 활발히 개발됨에 따라 차량의 동력 장치의 에너지원으로 배터리 팩이 많이 사용되고 있다. 한편, 배터리 팩의 작동 시 내부의 배터리 셀들은 열을 발생하게 되며, 그러한 발열로 인하여 배터리 셀이 고온에 장시간 노출되게 되면 배터리 팩의 성능 및 수명이 저하되게 된다. 따라서 일반적으로 배터리 셀들의 온도를 낮추는 기술이 개시되어 있다. 공개특허공보 2011-0132793호에는, 냉각수를 이용하여 배터리 셀에서 발생된 열을 효율적으로 방출할 수 있는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 종래의 배터리 팩은 내부의 배터리 셀들을 전체적으로 냉각 시키기에, 배터리 셀들 사이에 온도 편차가 발생한 경우 이를 효율적으로 감소시키기 어려우며, 배터리 셀들 간의 온도 편차에 의해 배터리 팩의 성능이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 배터리 셀들 간의 온도 편차를 최소화하는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 냉각공기 유입구와 토출구를 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고, 제1 방향을 따라 서로 일정 간격 이격되며, 서로 다른 그룹들에 속한 복수의 배터리 셀들; 및 상기 복수의 배터리 셀들의 상부 또는 하부에 위치하며, 상기 복수의 배터리 셀들로 상기 냉각공기를 분배하는 분배 플레이트;를 포함하고, 상기 분배 플레이트는, 제1 개구부들을 포함하는 제1 개폐 플레이트와, 제2 개구부들을 포함하고 상기 제1 개폐 플레이트와 적어도 일부가 중첩된 제2 개폐 플레이트를 포함하며, 상기 제1 개폐 플레이트와 상기 제2 개폐 플레이트는 서로 상이한 형상을 가지고, 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 각각 이동하여 상기 그룹들별로 상기 냉각공기를 독립적으로 분배하는 배터리 팩을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 방향을 따른 상기 제1 개폐 플레이트의 길이는, 상기 제1 방향을 따른 상기 제2 개폐 플레이트의 길이보다 길 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 개폐 플레이트는, 상기 제1 개폐 플레이트의 양측과 상기 제1 개구부들 사이의 복수의 제1 리브들을 포함하고, 상기 제1 리브들 중 적어도 하나는 나머지 제1 리브들의 폭보다 큰 광폭 리브일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 방향을 따른 상기 광폭 리브의 폭은, 상기 나머지 제1 리브들 중 어느 하나의 폭과 상기 제1 개구부들 중 어느 하나의 폭의 합과 동일할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 개구부들 중 적어도 하나는 나머지 상기 제2 개구부들의 폭보다 큰 광폭 개구부일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 방향을 따른 상기 광폭 개구부의 폭은, 상기 제1 방향을 따른 상기 광폭 리브의 폭과 상기 광폭 리브의 양측에 각각 배치된 한 쌍의 상기 제1 개구부들의 폭들의 합과 동일할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광폭 개구부를 제외한 상기 제2 개구부들과 상기 제1 개구부들 각각의 폭은 상기 복수의 배터리 셀들 중 인접한 두 개의 배터리 셀들 사이의 간격과 동일할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 개폐 플레이트는, 상기 제2 개구부들 사이의 제2 리브들을 포함하고, 상기 나머지 제1 리브들의 폭들과 상기 제2 리브들의 폭들 각각은, 상기 제1 방향을 따른 상기 복수의 배터리 셀들 각각의 두께와 동일할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 개폐 플레이트와 상기 제2 개폐 플레이트 중 적어도 어느 하나는 동일평면 상에서 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 이동할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 배터리 셀들의 온도를 측정하는 측정부; 상기 제1 개폐 플레이트와 상기 제2 개폐 플레이트를 구동시키는 구동부; 및 상기 측정부에서 측정된 온도 정보에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 수 개의 배터리 셀들을 각각 포함하는 그룹별로 냉각 공기를 각각 공급할 수 있으므로, 배터리 셀들 간의 온도 편차를 최소화할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 제1 개폐 플레이트와 제2 개폐 플레이트의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도 11은 도 1의 각 그룹별로 냉각공기를 분배하는 경우를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 12는 도 1의 제1 개폐 플레이트와 제2 개폐 플레이트의 다른 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13은 도 1의 배터리 팩의 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
각 구성요소의 설명에 있어서, 상(on)에 또는 하(under)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(on)과 하(under)는 직접 또는 다른 구성요소를 개재하여 형성되는 것을 모두 포함하며, 상(on) 및 하(under)에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 3은 도 1의 제1 개폐 플레이트와 제2 개폐 플레이트의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 하우징(100), 하우징(100) 내에 배치된 복수의 배터리 셀(200)들, 및 복수의 배터리 셀(200)들로 냉각공기를 분배하는 분배 플레이트(300)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(200)들의 온도를 측정하는 측정부(150), 분배 플레이트(300)를 구동시키는 구동부(400)와 측정부(150)에서 측정된 온도 정보에 의해 구동부(400)의 동작을 제어하는 제어부(160)를 포함할 수 있다.
하우징(100)은 냉각공기 유입구(110)와 토출구(120)를 포함한다. 일 예로 냉각공기 유입구(100)는 복수의 배터리 셀(200)들의 상부에 배치되고, 냉각공기 토출구(120)는 복수의 배터리 셀(200)들의 하부에 배치되되, 유입구(110)와 토출구(120)는 복수의 배터리 셀(200)들을 기준으로 서로 대각선 방향에 위치하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
하우징(100)은 내부에 복수의 배터리 셀(200)들을 수용하며, 이를 위해 하우징(100)에는 배터리 셀(200)들을 고정하는 고정부(미도시)가 설치될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 냉각공기 토출구(120)와 연속적으로 형성되고, 복수의 배터리 셀(200)들 하부에 위치한 분배 플레이트(300)를 수용하는 공간을 포함할 수 있으며, 공간에는 분배 플레이트(300)의 이동을 위한 구동부(400) 및 분배 플레이트(300)의 지지를 위한 지지부 등이 배치될 수 있다.
복수의 배터리 셀(200)들 각각은 충전 및 방전이 가능한 이차 전지일 수 있다. 복수의 배터리 셀(200)들 각각은 내부에 전극 조립체를 포함할 수 있다. 전극 조립체는 전극 활물질이 도포되고 서로 다른 극성을 가지는 제1 전극판과 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 전극 조립체는 제1 전극판, 세퍼레이터 및 제2 전극판이 순차적으로 적층된 후 젤리롤 형태가 되도록 권취하여 제작될 수 있고, 다른 예로, 제1 전극판, 세퍼레이터 및 제2 전극판이 순차적으로 적층된 적층체일 수 있다. 일 예로, 복수의 배터리 셀(200)들 각각은 리튬 이온 이차 전지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 배터리 셀(200)들은 하우징(100) 내에서 제1 방향(X)을 따라 서로 일정 간격(G) 이격되어 배치될 수 있으며, 복수의 배터리 셀(200)들 사이에는 냉각공기가 제3 방향(Z)과 나란한 방향으로 유동하며 배터리 셀(200)들을 냉각시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 의하면 복수의 배터리 셀(200)들은 복수의 그룹(A, B, C)으로 나뉠 수 있다. 복수의 그룹(A, B, C) 각각에는 복수 개의 배터리 셀(200)들이 포함될 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시된 복수의 배터리 셀(200)들은 9개로써, 3개의 그룹(A, B, C)으로 나뉘고, 그룹(A, B, C)마다 독립적으로 냉각공기가 공급될 수 있다. 따라서, 배터리 셀(200)들 중 특정 위치의 배터리 셀(200)이 과열된 경우, 과열된 배터리 셀(200)로 공급되는 냉각공기의 유량을 증가시킴으로써 집중적인 냉각이 가능하여 복수의 배터리 셀(200)들 간의 온도편차를 최소화할 수 있다. 이를 위해 복수의 배터리 셀(200)들의 상부 또는 하부에는 그룹(A, B, C)별로 각각 냉각공기를 독립적으로 분배하는 분배 플레이트(300)가 위치할 수 있다.
분배 플레이트(300)는 서로 적어도 일부가 중첩된 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)를 포함할 수 있다. 일 예로, 도 1은 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)가 복수의 배터리 셀(200)들 하부에 위치하는 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)는 복수의 배터리 셀(200)들 상부에 위치할 수도 있다.
제1 개폐 플레이트(310)는 제1 개구부(314)들과 제1 리브(312)들을 포함한다. 제1 개구부(314)들과 제1 리브(312)들은 서로 교번적으로 배치된다. 또한, 제1 방향(X)과 수직한 제2 방향(Y)과 나란하게 정렬된 제1 리브(312)들의 양 단부는 제1 방향(X)을 따라 연장된 한 쌍의 제1 연결부(316)들에 의해 연결될 수 있다. 즉, 제1 개폐 플레이트(310)는 평평한 플레이트에 복수의 제1 개구부(314)들이 형성된 것으로 이해될 수 있다.
제1 리브(312)들 사이의 제1 개구부(314)들 각각의 폭(W13)은 배터리 셀(200)들 중 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이의 간격(G) 이상일 수 있다. 여기서 제1 개구부(314)의 폭(W13)은 제1 방향(X)을 따른 폭을 의미한다. 일 예로, 제1 개구부(314)들 각각의 폭(W13)은 배터리 셀(200)들 중 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이의 간격(G)과 동일할 수 있다.
제1 리브(312)들은 제1 개구부(314)들 사이 및 제1 개폐 플레이트(310)의 양측에 위치할 수 있다. 제1 리브(312)들 각각의 폭(W12)은 제1 방향(X)을 따른 배터리 셀(200)의 두께(T) 이하일 수 있다. 일 예로, 제1 리브(312)의 폭(W12)은 배터리 셀(200)의 두께(T)와 동일할 수 있다. 제1 리브(312)가 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이에 위치하면, 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이에서 냉각공기의 유동이 차단될 수 있다.
제1 리브(312)들 중 적어도 어느 하나는 광폭 리브(312w)일 수 있다. 광폭 리브(312w)는 나머지 제1 리브(312)들의 폭(W12)보다 큰 폭(W11)을 가지는 것으로써, 일 예로, 광폭 리브(312w)의 폭(W11)은 나머지 제1 리브(312)의 폭(W12)과 제1 개구부의 폭(W13)의 합과 동일할 수 있다.
한편, 복수의 그룹(A, B, C)들이 각각 N개의 배터리 셀(200)들을 포함할 때, 광폭 리브(312w)는, 제1 개폐 플레이트(310)의 일측에서부터 N번째에 위치할 수 있다. 예를 들어, 복수의 그룹(A, B, C)들이 각각 세 개의 배터리 셀(200)들을 포함하면, 광폭 리브(312w)는 세 번째에 위치하는 제1 리브(312w)일 수 있다.
제2 개폐 플레이트(320)는 제1 개폐 플레이트(310)와 상이한 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 방향(X)을 따른 제2 개폐 플레이트(320) 길이는 제1 개폐 플레이트(310)의 길이보다 짧을 수 있다.
제2 개폐 플레이트(320)는 제2 리브(322)들과 제2 개구부(324)들을 포함한다. 제2 리브(322)들과 제2 개구부(324)들은 서로 교번적으로 배치되며, 제2 방향(Y)과 나란하게 정렬된 제2 리브(322)들의 양 단부는 제1 방향(X)을 따라 연장된 한 쌍의 제2 연결부(326)들에 의해 연결될 수 있다. 즉, 제2 개폐 플레이트(320)는 평평한 플레이트에 복수의 제2 개구부(324)들이 형성된 것으로 이해될 수 있다.
제2 개구부(324)들 각각의 폭(W23)은 배터리 셀(200)들 중 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이의 간격(G) 이상일 수 있다. 여기서 제2 개구부(324)의 폭(W23)은 제1 방향(X)을 따른 폭을 의미한다. 일 예로, 제2 개구부(324)들 각각의 폭(W23)은 배터리 셀(200)들 중 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이의 간격(G)과 동일할 수 있다. 제2 개구부(324)와 제1 개구부(314)가 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이에 중첩하여 위치하면, 냉각공기가 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이로 유동하여 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들을 냉각시킬 수 있다.
한편, 제2 개구부(324)들 중 적어도 어느 하나는 광폭 개구부(324w)일 수 있다. 광폭 개구부(324w)는 나머지 제2 개구부(324)의 폭(W23) 보다 큰 폭(W21)을 가질 수 있다. 일 예로, 광폭 개구부(324w)의 폭(W21)은 제1 방향(X)을 따른 광폭리브(312w)의 폭(W11)과 광폭리브(312w)의 양측에 배치된 한 쌍의 제1 개구부(314)들의 폭(W13)들의 합과 동일할 수 있다.
제2 리브(322)들은 제2 개구부(324)들 사이 및 제2 개폐 플레이트(320)의 양측에 위치할 수 있다. 제2 리브(322)의 폭(W22)은 제1 리브(312)의 폭(W12)과 동일할 수 있다. 즉, 제2 리브(322)의 폭(W22)은 제1 방향(X)을 따른 배터리 셀(200)의 두께(T) 이하일 수 있다. 일 예로, 제2 리브(322)의 폭(W12)은 배터리 셀(200)의 두께(T)와 동일할 수 있다. 제2 리브(322)가 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이에 위치하면, 인접한 두 개의 배터리 셀(200)들 사이에서 냉각공기의 유동이 차단될 수 있다.
이와 같은 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)는 수직 방향으로 서로 중첩하고, 구동부(400)에 의해 제1 방향(X)과 나란한 방향으로 각각 이동할 수 있다. 이때, 제1 개폐 플레이트(310)의 제1 리브(312), 제1 개구부(314) 및 광폭 리브(312w)와 제2 개폐 플레이트(320)의 제2 리브(322), 제2 개구부(324) 및 광폭 개구부(324w) 간의 중첩에 의해 복수의 그룹(A, B, C)으로 냉각공기를 개별적으로 공급할 수 있다. 구체적으로, 복수의 그룹(A, B, C) 중 어느 하나의 그룹 또는 두 개의 그룹에만 냉각 공기를 공급하거나, 복수의 그룹(A, B, C) 전체로 냉각 공기를 공급하거나 또는 전체적으로 냉각 공기의 공급을 차단할 수 있다.
측정부(150)는 복수의 배터리 셀(200)들에 설치된 복수의 온도 센서들을 포함할 수 있다. 측정부(150)는 배터리 셀(200)들의 온도를 측정하여 제어부(160)로 전달한다. 제어부(160)에 전달된 온도 정보는 제어부(160)에 의한 연산 후, 구동부(400)를 제어하는데 사용된다.
다른 예로, 복수의 온도 센서들은 배터리 셀(200)에 설치되지 않고, 하우징(100)의 안쪽 면에 설치될 수도 있으며, 그 경우에 온도 센서는 적외선 등을 이용하여 비접촉식으로 배터리 셀(200)의 온도를 측정할 수 있다. 또는, 온도 센서들은 배터리 셀(200) 근방의 공간의 온도를 측정하거나 하우징(100) 내부의 부분 중 배터리 셀(200) 부근의 온도를 측정할 수 있다. 이 경우 온도 센서의 개수는 배터리 셀(200)의 개수와 상이할 수 있다.
제어부(160)는 측정부(150)에서 측정한 배터리 셀(200)들의 온도 정보를 전달받고, 이를 이용하여 구동부(400)의 구동을 제어한다. 즉, 제어부(160)는 측정부(150)로부터의 측정된 온도 결과를 연산하고, 그 결과에 따라 구동부(400)를 제어함으로써 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)의 위치를 조정한다. 예를 들어, 특정 위치의 배터리 셀(200)이 과열된 경우, 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)의 위치를 각각 조절함으로써, 과열된 배터리 셀(200)로 냉각 공기의 유량을 증가시킬 수 있으며, 이에 의해 복수의 배터리 셀(200)들 간의 온도편차를 최소화할 수 있다.
제어부(160)는 집적회로 칩 등의 회로 소자가 실장된 회로 기판으로 구현될 수 있고, 배터리 팩(10)의 메인 제어부(미도시)에 저장되는 컴퓨터 프로그램의 형식으로 구현될 수도 있다.
구동부(400)는 스텝 모터, 서보 모터, 피에조 모터 등의 구동 모터와 랙과 피니언 등의 동력 전달 기구를 구비할 수 있으며, 공압 실린더, 유압 실린더 등을 포함하여 구성될 수 있다. 구동부(400)는 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)를 제1 방향(X)과 나란한 방향으로 각각 이동시킬 수 있다. 또한, 구동부(400)에 의해 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320) 중 적어도 어느 하나는 동일평면 상에서 제1 방향(X)과 수직한 제2 방향(Y)을 따라 이동할 수 있다.
도 4 내지 도 11은 도 1의 각 그룹별로 냉각공기를 분배하는 경우를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 4 내지 도 11은, 제1 개폐 플레이트(310)의 제1 리브(도 3의 312), 제1 개구부(도 3의 314) 및 광폭 리브(도 3의 312w)와 제2 개폐 플레이트(320)의 제2 리브(도 3의 322), 제2 개구부(도 3의 324) 및 광폭 개구부(도 3의 324w) 간의 다양한 조합에 의해, 복수의 그룹(A, B, C) 별로 냉각 공기를 공급하거나 차단하는 예들을 도시하고 있다. 보다 구체적으로, 배터리 팩(도 1의 10)이 세 개의 그룹(A, B, C)을 포함할 때, 도 4 내지 도 11은 세 개의 그룹(A, B, C) 별로 냉각 공기를 공급하거나 차단할 수 있는 8가지 경우를 각각 도시하고 있다.
도 4는 세 개의 그룹(A, B, C) 전체로 냉각 공기를 공급하는 경우이며, 도 5는 세 개의 그룹(A, B, C) 전체로 냉각 공기를 차단하는 경우를 도시한다.
도 6은 제1 그룹(A)으로만 냉각 공기를 공급하고, 제2, 3 그룹(B, C)은 냉각 공기를 차단한 경우이고, 도 7은 제2 그룹(B)으로만 냉각 공기를 공급하고, 제1, 3 그룹(A, C)은 냉각 공기를 차단한 경우이며, 도 8은 제1, 2 그룹(A, B)은 냉각 공기를 차단하고, 제3 그룹(C)으로만 냉각 공기를 공급하는 경우이다.
또한, 도 9는 제3 그룹(C)은 냉각 공기를 차단하고 제1, 2 그룹(A, B)에 냉각 공기를 공급하는 상태이고, 도 10은 제2 그룹(B)은 냉각 공기를 차단하고 제1, 3 그룹(A, C)에 냉각 공기를 공급하는 상태이며, 도 11은 제1 그룹(A)은 냉각 공기를 차단하고 제2, 3 그룹(B, C)에 냉각 공기를 공급하는 상태이다.
한편, 하기 표 1은 도 6 내지 도 11의 경우 각 그룹(A, B, C)별로 냉각 공기의 유량비를 측정한 값을 나타내고 있다. 하기 표 1에서 1 내지 8은 9개의 배터리 셀(200)들이 제1 방향(도 1의 X)을 따라 배열 되었을 때, 배터리 셀(200)들 사이의 간격들의 위치 순서를 나타낸 것이다. 예를 들어, 숫자 1은 도 1에서 가장 왼쪽에 배치된 첫 번째 배터리 셀(200)과 두 번째 배터리 셀(200) 사이의 간격, 즉 첫 번째 간격을 의미하며, 숫자 2는 두 번째 배터리 셀(200)과 세 번째 배터리 셀(200) 사이의 간격 즉, 두 번째 간격을 의미한다.
1 2 3 4 5 6 7 8
도 6 34% 33% 33% 0 0 0 0 0
도 7 0 0 25% 25% 25% 25% 0 0
도 8 0 0 0 0 0 34% 33% 33%
도 9 17% 17% 17% 17% 16% 16% 0 0
도 10 17% 17% 17% 0 0 17% 16% 16%
도 11 0 0 17% 17% 17% 17% 16% 16%
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩(도 1의 10)은 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)의 상대적인 이동에 의해 복수의 그룹(A, B, C)에 선택적으로 냉각 공기를 공급할 수 있음을 알 수 있다. 이는 제1 개폐 플레이트(310)가 제1 리브(도 3의 312)와 제1 개구부(도 3의 314) 외에 광폭 리브(도 3의 312w)를 포함하고, 제2 개폐 플레이트(320)도 제2 리브(도 3의 322)와 제2 개구부(도 3의 324) 외에 광폭 개구부(도 3의 324w)를 포함함으로써, 다양한 조합이 가능하기 때문이다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320) 중 적어도 어느 하나는 동일평면 상에서 제1 방향(도 1의 X)과 수직한 제2 방향(도 1의 Y)을 따라 이동할 수 있고, 이에 의해 더욱 다양한 조합으로 냉각 공기를 복수의 그룹(A, B, C)으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2 방향(도 1의 Y)을 따른 한 쌍의 제1 연결부(도 3의 316)들의 폭을 증가시키면, 제2 방향(도 1의 Y)으로 제1 개폐 플레이트(310)의 이동시 전체적으로 제1 개구부(도 3의 314)의 크기를 감소시키는 효과를 가져올 수 있다. 반대로 한 쌍의 제1 연결부(도 3의 316)들의 폭이 작은 경우는 제2 방향(도 1의 Y)으로 제1 개폐 플레이트(310)가 이동하면 일정량의 냉각 공기를 배터리 셀(도 1의 200)들 전체로 공급할 수 있다.
도 12는 도 1의 제1 개폐 플레이트와 제2 개폐 플레이트의 다른 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12를 참조하면, 제2 개폐 플레이트(320)는 제1 개폐 플레이트(310) 상면에 위치하고, 제1 개폐 플레이트(310)는 제1 개폐 플레이트(310)의 양단부에서 제1 방향(X) 따라 연장된 한 쌍의 가이드부(318)를 포함한다. 한 쌍의 가이드 부(318)는 제1 개폐 플레이트(310) 상면에서 제3 방향(Z)으로 돌출될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)는 제1 방향(X)을 따라 각각 이동할 수 있는데, 이때 상기 한 쌍의 가이드 부(318)는 제2 개폐 플레이트(320)의 이동시 위치가 이탈되는 것을 방지하고, 제2 개폐 플레이트(320)의 이동을 안내할 수 있다. 또한, 한 쌍의 가이드 부(318)는 모터(M1)와 연결되어 모터(M1)의 구동에 의해 제1 개폐 플레이트(310)가 제1 방향(X)으로 이동하는 동력을 전달받을 수 있다.
제1 개폐 플레이트(310)는 상면과 반대면인 하면에서 돌출된 제1 가이드 레일(319)을 더 포함할 수 있다. 제1 가이드 레일(319)은 제1 개폐 플레이트(310)의 일측 가장자리에서 제2 방향(Y)을 따라 연장되며, 제3 방향(Z)과 반대 방향으로 돌출될 수 있다. 따라서, 제2 개폐 플레이트(320)가 제1 방향(X)과 나란한 방향으로 이동할 때, 제2 개폐 플레이트(320)의 움직임을 방해하지 않는다.
제1 가이드 레일(319)은 모터(M2)와 연결되어 모터(M2)의 구동에 의해 제1 개폐 플레이트(310)가 제2 방향(Y)으로 이동하도록 할 수 있다. 이때, 제2 개폐 플레이트(320)는 한 쌍의 가이드부(318)에 의해 제2 방향(Y)으로의 움직임이 제한되므로, 제1 개폐 플레이트(310)가 제2 방향(Y)으로 이동할 때, 제2 개폐 플레이트(320)도 제1 개폐 플레이트(310)와 함께 이동될 수 있다.
한편, 제2 개폐 플레이트(320)는 한 쌍의 가이드 부(318)와 유사한 형상을 가지는 한 쌍의 제2 가이드 레일(328)을 포함할 수 있다. 제2 가이드 레일(328)의 외측면은 가이드부(318)의 내측면과 맞닿을 수 있고, 제2 가이드 레일(328)의 높이는 가이드부(318)의 높이보다 높을 수 있다. 따라서, 제2 가이드 레일(328)에 모터(M3)의 구동력이 전달되어, 제2 개폐 플레이트(320)는 제1 개폐 플레이트(310)와 별도로 제1 방향(X)을 따라 이동할 수 있다.
한편, 도 12에서는 모터(M1, M2, M3)의 동력이 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)에 직접 전달되는 예를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 제1 개폐 플레이트(310)와 제2 개폐 플레이트(320)는 구동 와이어, 나선샤프트 등에 의해 모터(M1, M2, M3)의 동력을 전달 받을 수 있다.
도 13은 도 1의 배터리 팩의 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 배터리 팩(10B)은 하우징(100), 하우징(100) 내에 배치된 복수의 배터리 셀(200), 복수의 배터리 셀(200)들로 냉각공기를 분배하는 분배 플레이트(300), 및 하우징(100) 내부의 일측에 배치된 롤러(R)를 포함할 수 있다.
하우징(100)과 배터리 셀(200)은 앞서 설명한 바와 동일하므로 반복하여 설명하지 않는다.
분배 플레이트(300)는 플렉서블한 성질을 가질 수 있고, 이에 의해 복수의 배터리 셀(200)들이 배치된 영역 외부로 벗어난 경우, 롤러(R)에 권취되거나 롤러(R)의 형상을 따라 휘어질 수 있다. 이를 위해, 하우징(100)의 일측에는 롤러(R)를 수용하는 공간이 배치될 수 있다. 따라서, 배터리 팩(10B)은 길이가 지나치게 길어지는 것이 방지되어 컴팩트한 형상을 가질 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 냉각공기 유입구와 토출구를 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되고, 제1 방향을 따라 서로 일정 간격 이격되며, 서로 다른 그룹들에 속한 복수의 배터리 셀들; 및
    상기 복수의 배터리 셀들의 상부 또는 하부에 위치하며, 상기 복수의 배터리 셀들로 상기 냉각공기를 분배하는 분배 플레이트;를 포함하고,
    상기 분배 플레이트는, 제1 개구부들을 포함하는 제1 개폐 플레이트와, 제2 개구부들을 포함하고 상기 제1 개폐 플레이트와 적어도 일부가 중첩된 제2 개폐 플레이트를 포함하며,
    상기 제1 개폐 플레이트와 상기 제2 개폐 플레이트는 서로 상이한 형상을 가지고, 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 각각 이동하여 상기 그룹들별로 상기 냉각공기를 독립적으로 분배하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따른 상기 제1 개폐 플레이트의 길이는, 상기 제1 방향을 따른 상기 제2 개폐 플레이트의 길이보다 긴 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개폐 플레이트는, 상기 제1 개폐 플레이트의 양측과 상기 제1 개구부들 사이의 복수의 제1 리브들을 포함하고, 상기 제1 리브들 중 적어도 하나는 나머지 제1 리브들의 폭보다 큰 광폭 리브인 배터리 팩.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개폐 플레이트와 상기 제2 개폐 플레이트 중 적어도 어느 하나는 동일평면 상에서 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 이동하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들의 온도를 측정하는 측정부;,
    상기 제1 개폐 플레이트와 상기 제2 개폐 플레이트를 구동시키는 구동부; 및
    상기 측정부에서 측정된 온도 정보에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 배터리 팩.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020125656A1 (de) 2020-10-01 2022-04-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hochvoltspeicher mit zellspezifischem bedarfsorientiertem Kühlsystem
KR102274741B1 (ko) * 2021-03-09 2021-07-08 주식회사 가이아에너지 유동 흐름 최적화 에너지 저장 장치
KR102529969B1 (ko) * 2021-05-27 2023-05-09 비나텍주식회사 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092723A (ja) 2008-10-08 2010-04-22 Toyota Motor Corp 電池温度調節装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100581251B1 (ko) * 2003-10-30 2006-05-22 현대자동차주식회사 배터리의 냉각장치 및 방법
KR100684830B1 (ko) * 2004-10-28 2007-02-20 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치
KR101760022B1 (ko) * 2010-12-01 2017-07-20 한온시스템 주식회사 전기자동차의 배터리 냉각장치
JP5654881B2 (ja) * 2011-01-19 2015-01-14 タイガースポリマー株式会社 電池冷却構造
KR101282473B1 (ko) * 2011-09-21 2013-07-04 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 팩
KR20150044162A (ko) * 2013-10-16 2015-04-24 현대모비스 주식회사 배터리 시스템을 위한 공기 냉각 장치 및 이의 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092723A (ja) 2008-10-08 2010-04-22 Toyota Motor Corp 電池温度調節装置

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