KR102405319B1 - 전지 팩 및 전지 팩을 위한 밀봉된 인터커넥션 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수개의 전지 모듈 레벨을 적층한 전지 팩에 관한 것으로서, 적층된 전지 모듈 레벨의 냉매 회로는 냉매 인터커넥터를 통해 수직으로 연결된다. 상기 냉매 인터커넥터는 밀봉 부재에 의해 둘러싸여 있으며, 각 상기 밀봉 부재는 상기 냉매 인터커넥터의 외부 표면과 함께 서로 연결된 상기 전지 모듈 레벨 사이에 공간을 구획한다. 본 발명의 다른 측면은, 상기 냉매 인터커넥터와 상기 밀봉 부재를 포함하는 전지 팩을 위한 밀봉된 인터커넥션에 관한 것이다.

Description

전지 팩 및 전지 팩을 위한 밀봉된 인터커넥션{BATTERY PACK AND ENCAPSULATED INTERCONNECTION FOR A BATTERY PACK}
본 발명은 적층한 전지 모듈의 냉매 회로 상의 수직 연결을 개선한 전지 팩 및 전지 팩의 제1 전지 모듈 레벨과 제2 전지 모듈 레벨에 대한 냉매 회로를 연결하기 위한 밀봉된 인터커넥션에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전과 방전을 반복적으로 수행할 수 있다는 점에서, 화학 에너지로부터 전기 에너지를 비가역적으로 변환만을 하는 일차 전지와 차이가 있다. 저용량 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자 장치용 전원으로서 사용되고, 고용량 이차 전지는 하이브리드(hybrid) 자동차 등 모터 구동용 전원으로 사용된다.
일반적으로, 이차 전지는 양극과 음극, 그리고 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 전극 조립체에 전기적으로 연결된 전극 단자를 포함한다. 케이스는 사용 목적 및 용도에 따라 원통형 또는 직사각형 일 수 있고, 양극, 음극 및 전해액의 전기 화학 반응을 통하여 이차 전지의 충전과 방전이 일어날 수 있도록 전해액이 케이스 내부로 주입된다. 케이스 내부로 전해액이 주입되고, 양극과 음극, 그리고 전해액의 전기화학적 반응을 통하여 이차 전지는 충전과 방전 작용을 수행하게 된다.
이차 전지는 높은 에너지 밀도를 요구하는, 예컨대 하이브리드 차량의 모터를 구동할 수 있도록 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수개의 전지 셀로 형성된 전지 모듈로서 사용될 수 있다. 즉, 전지 모듈은 고출력 이차 전지를 구현할 수 있도록, 필요한 전력 양에 부합하는 각 전지 셀의 전극 단자 연결에 의해 형성된다.
전지 열 관리 시스템은 전지 모듈의 안전한 사용을 위해, 이차 전지로부터 발생한 열을 효율적으로 발열, 방출, 및/또는 소산 시켜서 이차 전지를 냉각시킬 수 있다. 전지에서 발생하는 열을 충분히 발열, 방출, 및/또는 소산시키지 않으면 전지 셀 간의 온도 편차가 발생하여 하나 이상의 전지 모듈이 원하는 양의 전력을 생성할 수 없게 된다. 또한, 이차 전지의 내부 온도가 상승하게 되면 내부 이상 반응으로 이어질 수 있으므로, 이에 따라 이차 전지의 충/방전 성능이 악화되며 이차 전지의 수명도 단축될 수 있다.
이에 전지에서 발생하는 열을 효율적으로 발열, 방출, 및/또는 소산시키기 위한 냉각 장치가 알려져 있다. 냉각 장치는 전지 모듈의 표면과 열 접촉되어야 하므로, 통상적으로 전지 모듈의 표면에 부착될 별도의 장치로 구성되거나 전지 모듈의 하우징과 통합된다.
전지 시스템의 에너지 밀도를 더욱 증가시키기 위해, 예컨대 전기 자동차의 주행 거리를 증가시키기 위하여, 적층한 다수개의 전지 모듈을 전기적으로 연결하여 전지 팩을 형성할 수 있다. 멀티 레벨(multi-level)의 전지 팩으로 구성된 전지 모듈로부터 발생하는 열을 충분히 발열, 방출, 및/또는 소산시키기 위해, 전지 팩의 각 레이어에 대한 냉각 장치가 포함될 수도 있다.
복수개의 전지 모듈에 냉매를 분배하기 위한 구조는, 차량 사고 상황 내지 정상적으로 전지를 운영하는 상황에서도 기계적 안정성 및 견고성 측면에서 대개 취약한 부분이다. 이차 전지(예: 리튬 이온 전지) 및 냉매(예: 수계 냉각제)의 종류에 따라 누수된 냉매는 전지 모듈, 심지어 전기 자동차와 같은 주변 구조물까지 심하게 손상시킬 수 있다.
본 기재의 실시예는 복수개의 전지 모듈을 적층하여 구성된 전지 팩에 있어 전지 모듈의 냉매 회로 연결을 개선하여, 냉매 누수에 대한 안정성을 높이기 위한 것이다.
본 발명에 의해 종래의 기술이 가지고 있는 하나 이상의 단점을 극복하거나 줄일 수 있다. 특히, 제1 전지 모듈 레벨 및 제2 전지 모듈 레벨을 포함하는 전지 팩이 제공된다. 상기 제1 전지 모듈 레벨은, 냉각 튜브를 포함한 냉각 영역을 갖는 제1 열교환 부재, 상기 제1 열교환 부재의 외측에 배치되고 냉매를 냉각 튜브에 공급하도록 구성된 냉매 분배 라인, 상기 냉각 영역과 열 접촉하는 제1 이차 전지 셀, 상기 제2 전지 모듈 레벨에 대해 상기 냉각 튜브 또는 상기 냉매 분배 라인을 유통적으로 연결되는 냉매 인터커넥터 및, 상기 냉매 인터커넥터를 둘러싸며 상기 냉매 인터커넥터의 외부 표면과 함께 상기 제1 전지 모듈 레벨과 상기 제2 전지 모듈 레벨 사이에 구획된 공간을 구획하는 밀봉 부재를 포함한다.
상기 전지 팩은 상기 제1 열교환 부재를 갖는 제1 전지 모듈 레벨을 포함하는 바, 예컨대 상기 제1 열교환 부재는 견고한 냉각 플레이트로 형성할 수 있다. 상기 제1 열교환 부재는 주조된 알루미늄으로 형성될 수 있고, 냉매가 흐르도록 냉각 튜브들을 포함할 수 있는 바, 상기 냉각 튜브는 예컨대 철, 알루미늄, 마그네슘, 또는 바람직하게 강철과 같은 금속 재질로 형성할 수 있다. 상기 제1 열교환 부재 냉각 튜브의 하나 이상의 냉각 영역은, 상기 제1 열교환 부재의 표면 근처에서 충분한 냉각 효과를 달성하도록 배열된다. 상기 제1 열교환 부재의 상기 하나 이상의 냉각 영역은, 복수개의 냉각 튜브 또는 복수개의 냉각 튜브가 여러 번 권취되어 배치된 영역일 수 있다.
상기 제1 열교환 부재는 냉매 공급 및 회수 라인과 같은 상기 냉매 분배 라인에 연결된 냉매 유입구 및 냉매 배출구를 더 포함할 수 있다. 냉매 유입구 및 배출구는 상기 냉각 튜브와 유통하도록 형성한다. 상기 제1 열교환 부재는 상기 냉매 포트(냉매 유입구 및 배출구)와 하나 이상의 상기 냉각 영역 사이의 상기 냉각 튜브의 연결부에 해당하는 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 냉매 분배 라인은 상기 냉각 영역과 상기 제1 열교환 부재 외부로 제공되고 있으며, 냉매 포트를 통해 상기 냉각 튜브에 냉매를 제공하도록 구성된다.
하나 이상의 상기 제1 이차 전지 셀은, 상기 제1 열교환 부재의 하나 이상의 상기 냉각 영역과 열 접촉한다. 따라서, 상기 냉각 영역은 하나 이상의 상기 제1 이차 전지 셀의 하나 이상의 표면과 접촉한다. 또한, 상기 냉매 분배 라인은 상기 제1 이차 전지 셀 또는 전기를 수송할 수 있는 다른 부품으로부터 외따로 배치된다. 바람직하게는, 상기 냉각 튜브는 상기 제1 열교환 부재 내에 몰드되는 바, 상기 냉각 튜브는 견고한 냉각 플레이트의 알루미늄 매트릭스에 내장될 수 있다. 이에 따라, 냉매와 상기 제1 이차 전지 셀이 서로 분리되는 것을 더욱 향상시킨다.
상기 전지 팩은 상기 전지 팩의 다른 전지 모듈 레벨의 냉매 회로를 연결하기 위한 냉매 인터커넥터를 더 포함한다. 상기 냉매 인터커넥터는 상기 제2 전지 모듈 레벨에 유체 연결을 제공하는 상기 제1 전지 모듈 레벨의 일 요소로서 설명되나, 본 실시예가 이로써 한정되지 않는다. 반면, 상기 냉매 인터커넥터는 상기 제2 전지 모듈 레벨의 일부로 간주될 수도 있다. 바람직하게, 상기 냉매 인터커넥터는 상기 제1 전지 모듈 레벨의 상기 냉각 튜브 또는 상기 냉매 분배 라인을 상기 제2 전지 모듈 레벨에, 즉, 상기 제2 전지 모듈 레벨의 냉매 회로에 유통적으로 연결한다.
본 발명에 따르면, 상기 냉매 인터커넥터는 밀봉 부재에 의해 둘러싸이며, 이로 인해 만들어진 봉지는 적어도 상기 전지 팩에 사용된 냉매에 대해 방수된다. 상기 밀봉 부재는 상기 냉매 인터커넥터의 외부 표면과 함께 상기 연결된 제1 및 제2 전지 모듈 레벨 사이에 공간을 구획한다. 따라서, 상기 밀봉 부재는 상기 냉매 인터커넥터의 외부 표면과 함께 공간을 구획한다. 상기 공간은 상기 밀봉 부재의 외벽에 의해 단독으로 구획될 수 있고, 상기 냉매 인터커넥터로부터 상기 냉각 튜브 또는 상기 냉매 분배 라인으로의 연결 마디 부분의 외벽에 의해 부분적으로 구획될 수 있다. 대안적으로, 상기 공간은 상기 제2 전지 모듈 레벨에 마주하는 상기 제1 전지 모듈 레벨의 표면 및/또는 공간을 구획하는 상기 제1 전지 모듈 레벨과 마주하는 상기 제2 전지 모듈 레벨의 표면과 함께 상기 밀봉 부재의 외벽에 의해 형성될 수 있다. 상기 구획된 공간은 적어도 상기 전지 팩에 이용되는 냉매 및 다음에서 설명하는 제한 사항에 대해 방수된다.
상기 밀봉 부재는 상기 냉매 인터커넥터의 외부 표면 및 바람직하게는 상기 연결된 전지 모듈 레벨들의 표면들과 함께 상기 공간을 구획하는 외벽을 포함할 수 있다. 상기 밀봉 부재는 일체형(monolithic)이거나 다수개의 하위 구성 요소로 구성될 수 있다. 상기 밀봉 부재는 상기 제1 및 제2 전지 모듈 레벨에 대해 수밀 연결부를 제공하기 위한 연결 마디를 포함할 수 있다. 상기 밀봉 부재는 하위 구성 요소 사이에 배치된 수밀 연결 마디를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 밀봉 부재로 상기 냉매 인터커넥터를 위한 추가 보호가 제공된다. 추가 보호는 상기 냉매 인터커넥터의 자체 구조 및/또는 상기 냉매 인터커넥터의 연결 마디를 의미할 수 있다. 따라서, 상기 냉매 인터커넥터의 누수가 있는, 예를 들어, 인터커넥터의 구조 또는 인터커넥테의 연결 마디에 이상이 있는 경우, 누수된 냉매는 상기 밀봉 부재의 구획된 공간에 수집될 수 있다. 따라서, 냉매와 상기 전지 셀 사이의 접촉 위험이 더욱 감소한다. 더욱이, 상기 밀봉 부재는 상기 냉매 인터커넥터를 기계적으로 보강하도록 구성되어, 누수를 방지할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제2 전지 모듈 레벨은 제2 냉각 튜브를 갖는 냉각 영역을 포함하는 제2 열교환 부재와 상기 제2 열교환 부재의 외부로 배치되고 상기 제2 열교환 부재의 상기 냉각 튜브에 냉매를 공급하도록 구성된 제2 냉매 분배 라인을 포함한다. 상기 냉매 인터커넥터는 상기 제1 전지 모듈 레벨의 상기 제1 냉각 튜브 또는 상기 냉매 분배 라인을 상기 제2 전지 모듈 레벨의 상기 제2 냉각 튜브 또는 상기 냉매 분배 라인을 유통적으로 연결하도록 구성된다.
상기 냉매 인터커넥터는 연결 마디를 갖고 상기 냉각 튜브 및/또는 상기 냉매 분배 라인을 연결하는 일체형 부품일 수 있다. 대안적으로, 상기 냉매 인터커넥터는 적어도 2개의 하위 구성 요소를 포함할 수 있으며, 각각의 하위 구성 요소는 상기 냉각 튜브 또는 상기 냉매 분배 라인 및/또는 다른 하위 구성 요소에 결합하기 위한 연결 마디를 포함하는 각각의 하위 구성 요소와 일체로 이루어지거나 용접/납땜될 수 있다. 대안적으로, 각각의 하위 구성 요소는 냉각 튜브 또는 냉매 분배 라인을 위한 제1 연결 마디 및 다른 하위 구성 요소를 위한 제2 연결 마디를 포함한다. 상기 냉매 인터커넥터는 각각의 전지 모듈 레벨에 대한 상기 냉매 인터커넥터의 연결 마디를 유통적으로 연결하는 튜브를 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 전지 팩은, 복수개의 적층된 전지 모듈 레벨을 포함할 수 있다. 각각의 전지 모듈 레벨은 하나 이상의 냉각 튜브를 포함하는 하나 이상의 냉각 영역을 가지는 열교환 부재, 각기 하나 이상의 냉각 영역에 열접촉하는 복수개의 이차 전지 셀, 상기 열교환 부재의 외부에 배치되어 상기 냉각 튜브에 냉매를 공급하는 상기 냉매 분배 라인, 냉각 튜브 또는 냉매 분배 라인을 다른 전지 모듈 레벨의 냉각 튜브 또는 냉매 분배 라인에 유통적으로 연결하는 냉매 인터커넥터 및, 상기 냉매 인터커넥터와 상기 냉매 인터커넥커의 외부 표면에 의해 연결된 전지 모듈 레벨들 사이에 공간을 구획하고 상기 냉매 인터커넥터를 봉지하여 방수하기 위한 밀봉 부재를 포함한다.
바람직하게는, 상기 전지 팩의 상기 제1 전지 모듈 레벨 및 상기 제2 전지 모듈 레벨은 적층 방향으로 적층되고, 상기 냉각 튜브 및 상기 냉매 분배 라인은 상기 적층 방향에 대략 수직인 방향으로 배열되고, 상기 냉매 인터커넥터는 상기 적층 방향과 대략 평행한 방향으로 배치된다.
또한, 본 발명에 따른 상기 전지 팩에 있어, 상기 제1 전지 모듈 레벨 및/또는 상기 제2 전지 모듈 레벨 또는 복수개의 적층된 전지 모듈 레벨의 다른 전지 모듈 레벨은, 복수개의 냉각 영역을 각각의 열교환 부재와 각각의 복수개의 이차 전지 셀을 포함한다. 각각의 이차 전지 셀은 각각의 열교환 부재의 하나 이상의 상기 냉각 영역과 접촉한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 밀봉 부재는 냉매 누수에 대해 상기 냉매 인터커넥터를 안전하게 유지하도록 구성된다. 이는 상기 밀봉 부재의 재질을 사용된 냉매에 대응하도록 선택하여 달성할 수 있다. 상기 밀봉 부재는 플라스틱 소재와 같은 사용된 냉매에 대해 불활성적인 물질로 형성하는 것이 좋다.
대안적으로, 상기 밀봉 부재는 재질적 강도를 적용하는 것으로 기계적으로 보강시켜, 냉매 누수에 대해 상기 냉매 인터커넥터를 안전하게 유지하도록 구성된다. 바람직하게, 상기 냉매 인터커넥터의 하나 이상의 잠재 고장 영역, 예를 들어, 상기 냉매 인터커넥터의 연결 마디 주위에 있어 상기 밀봉 부재의 외벽 두께를 증가시킬 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 밀봉 부재는 상기 밀봉 부재의 연결 마디에 장착되는 링 가스켓과 같은 밀봉 가스켓을 포함한다. 상기 상기 밀봉 가스켓은 상기 냉매 인터커넥터의 연결 마디 주위에 단단히 자리할 수 있고 고무 재질로 형성될 수 있다.
대안적으로, 상기 밀봉 부재는 그 형상을 적용하여 상기 냉매 누수에 대해 상기 냉매 인터커넥터를 안전하게 유지하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 밀봉 부재의 형상, 예를 들어, 그 단면 구조는 상기 냉매 인터커넥터의 단면 구조와 다를 수 있다. 이에 따라, 누수된 냉매의 유동 에너지 방출을 위한 영역이 상기 밀봉 부재에 의해 봉지된 공간 내에 만들어진다. 바람직하게, 상기 밀봉 부재는 대략 직육면체, 특히 하나 이상의 함몰부, 오목부, 또는 깊이를 갖는 직육면체 형상을 포함할 수 있는 바, 예를 들어 상기 밀봉 부재의 모서리에 배치되는 작은 직육면체 구조 및/또는 면취된 모서리를 갖는 직육면체 구조가 될 수도 있다. 또한, 상기 밀봉 부재의 형상은 연결된 복수개의 전지 모듈 레벨 사이의 주요 기계적 연결을 만들도록, 다시 말해, 전지 모듈 레벨들 사이에 힘 전달을 하여 상기 냉매 인터커넥터에 기계적 부담이 완화하도록 조정될 수 있다.
상기 전지 팩의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 밀봉 부재는 상기 이차 전지 셀 및/또는 복수개의 레벨을 갖는 전지 모듈로부터 멀리 상기 냉매 인터커넥터에서 누수된 냉매를 방출하도록 구성된 배출구를 포함한다. 본 실시예에, 상기 밀봉 부재로 만들어진 봉지, 즉 구획된 공간은 배출구를 제외하고 방수된다. 따라서, 누수 냉매는 전기를 수송하는 상기 전지 팩의 전기 부품으로부터 방출될 수 있다. 누수 냉매가 물인 경우 외부 환경으로 바로 배출할 수 있으며, 유해한 냉매일 경우 방출 용기로 배출될 수 있다. 출구는 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 전지 팩의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 밀봉 부재는 소정량의 누수 냉매를 수용하도록 구성된 저장 공간을 포함한다. 소정량은 상기 전지 팩의 정상 사용 시, 일정한 임계 값 이하의 누수률을 가지고 상기 저장 공간에 포착될 수 있는 누수 냉매의 충분한 양이다. 바람직하게, 일정량은 냉매의 상당한 양이다. 바람직하게는, 저장 공간은 일정 시간 동안, 외부 환경 또는 배터리 팩에서 전기적으로 전하를 띤 구성 요소로 냉매 누수를 방지한다. 여기서, 시간은 상기 냉매 인터커넥터의 누수를 잡는데 충분한 것이 바람직하다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 배출구 또는 저장 공간의 내부에 센서가 배치되어 저장 공간에 저장된 누설 냉매가 소정의 수위에 도달하거나 배출구를 통과하는 냉매가 소정의 누설량일 경우에 응답하여 제1 출력 신호를 생성한다. 제1 출력 신호에 따라 상기 전지 팩의 사용자, 예를 들어, 전기 자동차의 운전자에게 경고 신호가 출력될 수 있다. 대안으로, 상기 제1 출력 신호에 따라 상기 전지 팩의 운영이 자동적으로 종료된다.
바람직하게는, 상기 전지 팩의 상기 냉각 튜브는 높은 열 전도성을 갖는 재질, 예를 들어 구리, 강철, 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 냉각 영역에 있어, 상기 전지 셀로부터 상기 냉각 튜브로 충분한 열 전달이 보장된다. 더욱 바람직하게는, 상기 냉매 분배 라인 및/또는 수밀성 상기 밀봉 부재는 열 전도성이 낮은 재질로 형성되는 바, 예를 들어 PFTE, PPE 또는 PP와 같은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 냉각 영역의 외부와 냉매 사이의 열 전달이 저감된다.
상기 전지 팩의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 전지 모듈 레벨 및 상기 제2 전지 모듈 레벨은 상기 전지 팩의 하우징 내에 조립된다. 상기 실시예에 따르면, 하나 이상의 열교환 부재가 상기 하우징 내에 조립된다. 특히, 전지 모듈 레벨 각각은 하나 이상의 열교환 부재를 포함하고, 이에 따라 상기 하우징은 각각의 상기 전지 셀과 열 접촉을 보장하기 위해 전지 모듈 레벨 사이에 다수개의 열교환 부재를 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 열교환 부재는 상기 하우징의 바닥과 일체로 형성된다. 바람직하게는, 상기 냉매 분배 라인은 상기 하우징의 외부 표면에 배치된다. 상기 냉매 인터커넥터는 상기 하우징의 외부에 제공될 수도 있다.
바람직하게는, 상기 냉각 튜브는 열교환 부재 내에 몰드되는 바, 예를 들어 열교환 부재의 매트릭스 내에 상기 냉각 튜브가 매립될 수도 있다. 따라서, 상기 냉각 튜브는 열교환 부재에 파손을 가져다 주지 않고는 제거되거나 분리될 수 없다. 상기 냉각 튜브를 열교환 부재에 연결하기 위한 추가 고정 수단이 필요 없게 되므로, 조립 작업이 감소하는가 하면 제조 공정이 간단해지고 제조 비용과 전체 중량이 현저히 줄어든다. 더욱 바람직하게는, 상기 하우징 및 열교환 부재는 경량이고 충분한 열 전도성과 기계적 견고성을 갖는 재료인 압출 알루미늄으로 제조된다.
본 발명의 다른 측면은, 전지 팩의 제1 전지 모듈 레벨 및 제2 전지 모듈 레벨의 냉매 회로를 연결하기 위한 밀봉된 냉매 인터커넥션에 관한 것이다. 상기 냉매 인터커넥션은, 상기 제1 전지 모듈 레벨의 냉각 튜브 또는 냉매 분배 라인에 유통되도록 연결되는 제1 연결 마디, 상기 제2 전지 모듈 레벨의 냉각 튜브 또는 냉매 분배 라인에 유통되도록 연결되는 제2 연결마디, 상기 제1 연결 마디와 상기 제2 연결 마디가 유통되도록 연결하는 튜브부재를 포함하는 냉매 인터커넥터, 및 상기 냉매 인터커넥터가 방수되도록 구성되고, 상기 제1 전지 모듈 레벨과 상기 제2 전지 모듈 레벨 및 상기 냉매 인터커넥터의 외부 표면 사이에 구획된 공간을 갖는 밀봉 부재를 포함한다. 상기 냉매 인터커넥터 및 상기 밀봉 부재는 상기 전지 팩에 대해서 전술한 바와 같이 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 전지 모듈 및/또는 밀봉된 상기 냉매 인터커넥션을 포함하는 자동차가 제공된다.
본 발명의 추가적인 측면은 종속항 또는 후술의 상세한 설명으로부터 도출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적층한 전지 모듈의 냉매 회로 상의 수직 연결을 개선하여, 전기적으로나 기계적으로 안전한 전지 팩을 제공할 수 있다.
본 발명의 특징은 후술한 도면을 참고로 한 여러 실시예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 전지 모듈 레벨의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 레벨의 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 전지 모듈 레벨의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉된 인터커넥션을 포함하는 전지 모듈 레벨의 상세도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 레벨의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉된 인터커넥션을 포함하는 전지 모듈 레벨의 상세도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1을 참고하면, 일반적인 전지 모듈 레벨(20)의 일 실시형태는 일 방향으로 정렬된 복수개의 전지 셀(10) 및 복수개의 전지 셀(10)의 바닥면과 인접하도록 제공된 열교환 부재(110)를 포함한다. 한 쌍의 엔드 플레이트(18)가 전지 셀(10)의 외부에서 전지 셀(10)의 넓은 면과 마주하도록 제공되고, 연결 플레이트(19)는 한 쌍의 엔드 플레이트(18)를 서로 연결하여 복수개의 전지 셀(10)을 함께 고정하도록 구성된다. 전지 모듈 레벨(20) 양측에 형성된 체결부(18a)는 볼트(40)를 통하여 지지 플레이트(31)에 고정된다. 지지 플레이트(31)는 하우징(30)의 일부이다.
여기서 각 전지 셀(10)은 각형(또는 사각형) 셀이고, 셀의 넓은 평면이 함께 적층 되어 전지 모듈을 형성한다. 또한, 각 전지 셀(10)은 전극 조립체와 전해액을 수용하도록 구성되는 전지 케이스를 포함한다. 전지 케이스는 캡 조립체(14)에 의해 밀봉된다. 캡 조립체(14)는 서로 상이한 극성을 갖는 양극 단자(11)와 음극 단자(12), 및 벤트(13)와 함께 제공된다. 전지 셀(10)의 안전수단인 벤트(13)는 전지 셀(10)에서 생성되는 가스가 외부로 배출되도록 하는 통로 역할을 한다. 서로 인접하는 전지 셀(10)의 양극 단자(11) 및 음극 단자(12)는 버스바(15)를 통하여 전기적으로 연결되며, 버스바(15)는 너트(16)와 같은 체결수단에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 전지 모듈 레벨(20)은 복수개의 전지 셀(10)을 한 묶음이 되도록 전기적으로 연결하여 전원 장치로 사용될 수 있다.
일반적으로 전지 셀(10)은 충/방전되는 동안 많은 양의 열을 발생 시킨다. 발생된 열은 전지 셀(10)에 축적되어 전지 셀(10)의 열화를 가속화 시킨다. 따라서, 전지 모듈 레벨(20)은 전지 셀(10)을 냉각 시키기 위하여 전지 셀(10)의 바닥면과 인접하도록 제공되는 열교환 부재(110)를 더 포함한다. 또한, 고무 또는 다른 탄성 재료로 이루어진 탄성 부재(120)가 지지 플레이트(31)와 열교환 부재(110) 사이에 배치될 수 있다.
열교환 부재(110)는 복수개의 전지 셀(10)의 바닥면 크기에 대응하는 크기를 갖는 냉각 플레이트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 냉각 플레이트는 전지 모듈(100)의 모든 전지 셀(10)의 전체 바닥면을 완전히 덮도록 배치될 수 있다. 냉각 플레이트는 일반적으로 냉매가 이동할 수 있는 통로를 포함한다. 냉매는 열교환 부재(110)의 내부, 예를 들면 냉각 플레이트 내부에서 순환하면서 전지 셀(10)과 열 교환을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전지 모듈 레벨(25)의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 전지 셀이 배치되는 열교환 부재(115)를 포함하는 하우징(35)을 통해 제1 전지 모듈 레벨(25)이 형성된다. 특히, 열교환 부재(115)는 전지 셀(미도시)이 배치되는 다수개의 냉각 영역(52)을 포함한다. 열교환 부재(115)는 하우징(35)과 일체를 이루고, 냉매 분배 라인(60)은 하우징(35) 및 열교환 부재(115)의 외부 표면에 배치된다. 열교환 부재(115)는 주조 알루미늄으로 형성된다.
도 3은 도 2에 따른 제1 전지 모듈 레벨(25)의 단면도로서, 냉각 튜브(70)가 열교환 부재(115)의 알루미늄 매트릭스에 내장(또는 몰딩 성형)된 것을 도시하고 있다. 냉각 튜브(70)는 강철로 형성되고 열교환 부재(115) 내에 타이트하게 장착되는 바, 이로써 냉각 튜브(70)를 위한 별도의 고정 수단이 필요 없으며, 냉각 튜브(70)와 열교환 부재(115) 사이의 접합부는 견고하게 부착된다. 이에 따라 열교환 부재(115)와 냉각 튜브(70) 사이의 열 접촉이 최적화될 수 있다.
냉각 튜브(70)는 5개의 병렬로 배치된 루프를 구성하고, 각 루프는 냉각 영역(52) 중 하나에 대응된다. 냉매를 공급하고 회수하는 냉매 분배 라인(60)은 냉매가 상기 루프를 따라 반대로 흐르도록(도 3의 화살표 방향 참조) 하여 전지 셀을 균일하게 냉각시킬 수 있도록 냉각 튜브(70)에 연결된다. 열교환 부재(115)는 냉매 분배 라인(60)에 연결되는 복수개의 냉매 포트(냉매 유입구 및 배출구) 및 하나 이상의 냉각 영역(52) 사이에서, 냉각 튜브(70)의 연결부에 대응하는 영역을 더 포함한다.
냉각 영역(52)의 크기와 구조는, 열교환 부재(115) 상에 배치되는 하나의 전지 셀의 바닥면 아래에 적어도 4개의 튜브가 위치할 수 있도록 선택될 수 있다. 복수개의 냉각 튜브(70)는 압력 손실이 가능한 한 최소화되면, 구현될 수 있다. 전지 셀(10)의 보다 효과적인 냉각을 위하여, 주조된 열교환 부재(115)의 특정 영역을 열 전도율 향상을 위해 높일 수 있다.
냉각 튜브(70)의 형태는 제조 공정에 따라 변형될 수 있음은 물론이다. 열교환 부재(115)는 강철로 이루어진 예비 성형된 냉각 튜브(70)를 적절한 주조 금형(미도시)에 배치하여 제조할 수 있다. 그 후, 용융 알루미늄을 주조하고 경화시킨다. 이 방법을 이용하면 액상 알루미늄을 주형 내로 붓는 동안 냉각 튜브(70)의 정확한 위치를 확보하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(100)의 사시도를 도시한다. 전지 팩(100)은 제1 전지 모듈 레벨(25) 및 제1 전지 모듈 레벨(25) 위에 적층된 제2 전지 모듈 레벨(26)을 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 전지 모듈 레벨(25)은 일체형 열교환 부재(115)를 갖는 하우징(35)을 포함한다. 하우징(35)의 일부가 도시되어 있는 바, 냉각 영역(52)을 포함하는 하우징(35)의 일부만을 도시하였으나, 복수개의 제1 전지 셀(10)은 하우징(35) 내부에 설치되어 냉각 영역 위에 배치된다.
복수개의 제1 전지 셀(10)위에 제2 열교환 부재(116)가 배치된다. 제2 열교환 부재(116)는 별개의 열교환 부재로서, 알루미늄으로 주조된 플레이트에 강철 냉각 튜브가 주조되어 일체로 형성될 수 있다. 복수개의 제2 전지 셀(10') 은 각기 냉각 영역(미도시) 내로 제2 열교환 부재(116) 위에 배치된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉된 인터커넥션을 포함하는 전지 모듈 레벨의 상세도를 도시한다. 특히, 도 5는 도 2에 도시된 제1 전지 모듈 레벨(25)의 하우징(35)의 일부 영역을 도시하고 있는 바, 이는 복수개의 냉매 분배 라인(60, 부분적으로만 도시)에 연결되는 복수개의 냉매 포트(냉매 유입구 및 배출구) 및 하나 이상의 냉각 영역(52) 사이의 냉각 튜브(70)의 연결부에 대응하는 영역을 포함하는 부분일 수 있다.
이 영역 내에서, 냉매 인터커넥터(80)는 제1 전지 모듈 레벨(25)의 하우징(35)에 구성된 매립형 냉각 튜브(미도시)와 유통하도록 연결된다. 냉매 인터커넥터(80)는 냉매 인터커넥터(80)의 외부 표면, 제1 전지 모듈 레벨(25)을 포함하는 하우징(35) 및 제2 전지 모듈(26)에 대해 구획된 저장 공간을 형성하는 밀봉 부재(81)에 의해 둘러싸여있다. 구획된 저장 공간은 냉매에 대해 액체 긴밀하며, 이 구획된 저장 공간의 긴밀성은 밀봉 부재(81)와 제2 전지 모듈 레벨(26) 사이의 연결 마디 상에 배치된 실링 가스켓(82)에 의해 향상된다.
냉매 인터커넥터(80)가 제1 전지 모듈 레벨(25)의 하우징(35)으로부터 제2 전지 모듈 레벨(26)의 제2 열교환 부재(116)로 냉매의 수직 이송을 제공하는 한편(도 5 참조), 밀봉 부재(81)는 냉매 인터커넥터(80)의 기계적 보강을 제공하고, 냉매 인터커넥터(80)에서 냉매가 누수되는 것을 방지하도록 구성된다. 밀봉 부재(81)는 냉매 인터커넥터(80)로부터의 냉매 누설을 방지하도록 구성된다. 밀봉 부재(81)는 냉매 인터커넥터(80)에 의해 둘러싸인 구획된 저장 공간보다 크고 전지 팩(100)의 하우징(35)에 의해 둘러싸인 구획된 저장 공간보다 작은 공간을 둘러싸는 외벽을 포함한다. 밀봉 부재(81)의 외부 벽은 냉매 인터커넥터(80)로부터 누설된 냉매를 수집하기 위한 함몰부를 포함한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전지 모듈 레벨(25)의 사시도를 도시하며, 특히 제1 전지 모듈 레벨(25)의 하우징(35) 일부에 대한 외부 상세도이며, 예를 들어 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같은 제1 전지 모듈 레벨에 대한 외부 상세도일 수도 있다. 하우징(35) 내에서, 복수개의 제1 전지 셀(10)은 냉각 튜브(70)에 의해 한정된 일체형 열교환 부재(115)를 포함하는 하우징(35)의 바닥에 배치된다. 하우징(35)의 외부 표면을 따라 냉매를 냉각 튜브(70)에 분배하기 위한 냉매 분배 라인(60)이 배치된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉된 인터커넥션을 포함하는 전지 팩(100)의 상세도를 도시한다. 특히, 도 7은 도 4에 도시된 전지 팩(100)을 위한 하우징(30)의 상세도를 도시한다. 도 7에서, 제2 열교환 부재(116)가 복수개의 제1 전지 셀(10) 위에 배치되는 것을 알 수 있다. 제2 열교환 부재(116)는 냉각 튜브(71)에 의해 한정되는 냉각 영역(53)을 포함한다.
또한, 냉매 인터커넥터(미도시)를 둘러싸는 밀봉 부재(81)는 제1 전지 모듈 레벨의 냉매 분배 라인(60) 및 제2 전지 모듈 레벨(26)의 제2 열교환 부재(116)의 냉각 튜브(71)에 유통적으로 연결된다. 밀봉 부재(81)의 외벽은 냉매 인터커넥터의 외부 표면 및 제2 전지 모듈 레벨(26)의 제2 열교환 부재(116)에 의해 공간을 구획한다. 밀봉 부재(81)는 냉매 분배 라인(60)에 대한 상기 냉매 인터커넥터의 유체 연결을 위해 밀봉 부재(81)의 측벽에 위치하는 폐쇄된 바닥을 포함한다. 밀봉 부재(81)에 의해 구획된 공간은 제1 전지 모듈 레벨과 제2 전지 모듈 레벨(26) 사이에 배치된다.
또한, 제2 냉매 분배 라인(61)이 제2 열교환 부재(116)의 외측에 배치된다. 제2 냉매 분배 라인(61)은 제2 전지 모듈 레벨(26)에서 밀봉 부재(81)의 측벽을 통해 돌출할 수 있고 냉매 인터커넥터(미도시)에 유통적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제2 냉각 튜브(71)로 여분의 냉매가 제공될 수 있고, 냉매 인터커넥터(80)를 통해 제1 및 제2 열교환 부재(115, 116) 사이의 압력 보상이 개선된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 전지 셀 19: 연결 플레이트
100: 전지 팩 25: 제1 전지 모듈
11, 12: 양극 및 음극 단자 26: 제2 전지 모듈
115: 제1 열교환 부재 35: 하우징
116: 제2 열교환 부재 31: 지지 플레이트
120: 탄성 부재 40: 볼트
13: 벤트 52, 53: 냉각 영역
14: 캡 조립체 60, 61: 냉매 분배 라인
15: 버스바 70, 71: 냉각 튜브
16: 너트 80: 냉매 인터커넥터
18: 엔드 플레이트 81: 밀봉 부재
18a: 체결부 82: 가스켓

Claims (10)

  1. 제1 전지 모듈 레벨 및 상기 제1 전지 모듈 레벨에 적층된 제2 전지 모듈 레벨을 갖는 전지 팩으로서, 상기 제1 전지 모듈 레벨은,
    제1 냉각 튜브를 포함한 제1 냉각 영역을 갖는 제1 열교환 부재;
    상기 제1 냉각 영역과 열 접촉하는 제1 전지 셀;
    상기 제1 열교환 부재의 외측에 배치되고 상기 제1 냉각 튜브에 냉매를 공급하고, 상기 제1 냉각 튜브로부터 냉매를 회수하는 제1 냉매 분배 라인;
    상기 제2 전지 모듈 레벨에 대해 상기 제1 냉각 튜브 또는 상기 제1 냉매 분배 라인을 유통적으로 연결하는 냉매 인터커넥터; 및
    상기 냉매 인터커넥터를 둘러싸며 상기 냉매 인터커넥터의 외부 표면과 함께 상기 제1 전지 모듈 레벨과 상기 제2 전지 모듈 레벨 사이에 공간을 구획하는 밀봉 부재
    를 포함하는, 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전지 모듈 레벨은,
    제2 냉각 튜브를 포함한 제2 냉각 영역을 갖는 제2 열교환 부재; 및
    상기 제2 냉각 영역과 열 접촉하는 제2 전지 셀;
    상기 제2 열교환 부재의 외측에 배치되어 상기 제2 열교환 부재의 상기 제2 냉각 튜브에 냉매를 공급하는 제2 냉매 분배 라인
    을 포함하고,
    상기 냉매 인터커넥터는 상기 제1 냉각 튜브 또는 상기 제1 전지 모듈의 상기 제1 냉매 분배 라인을, 상기 제2 냉각 튜브 또는 상기 제2 전지 모듈 레벨의 상기 제2 냉매 분배 라인에 유통적으로 연결되는 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전지 모듈 레벨은 상기 제1 열교환 부재의 제1 냉각 영역을 적어도 하나로, 상기 제1 전지 셀을 복수개로 하며, 상기 복수개의 제1 전지 셀은 각기, 상기 적어도 하나의 제1 냉각 영역에 접촉하며, 그리고/또는
    상기 제2 전지 모듈 레벨은 상기 제2 열교환 부재의 제2 냉각 영역을 적어도 하나로, 상기 제2 전지 셀을 복수개로 하며, 상기 복수개의 제2 전지 셀은 각기, 상기 적어도 하나의 제2 냉각 영역에 접촉하는, 전지 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 냉매 누설에 대해 상기 냉매 인터커넥터의 안전을 확보하도록 구성된, 전지 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 상기 냉매 인터커넥터로부터 누설된 냉매를 상기 제1,2 전지 셀 및/또는 상기 전지 팩으로부터 배출하도록 구성된 배출구를 포함하는 전지 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 누수된 냉매의 소정량을 수용하도록 구획된 저장 공간을 포함하는 전지 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 냉각 튜브 및/또는 상기 제2 냉각 튜브는 금속으로 형성되고, 상기 밀봉 부재 및/또는 상기 냉매 분배 라인 및 제2 냉매 분배 라인은 플라스틱으로 형성된 전지 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전지 모듈 레벨 및 상기 제2 전지 모듈 레벨은 상기 전지 팩의 하우징 내에 조립되는 전지 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 냉매 분배 라인 및 상기 냉매 인터커넥터는 상기 하우징의 외측 표면에 배치되는 전지 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 인터커넥터는 상기 제1 전지 모듈 레벨의 냉각 튜브 또는 냉매 분배 라인에 유통되도록 연결하는 제1 연결 마디, 상기 제2 전지 모듈 레벨의 냉각 튜브 또는 냉매 분배 라인에 유통되도록 연결하는 제2 연결 마디, 및 상기 제1 연결 마디와 상기 제2 연결 마디를 유통하도록 연결하는 튜브를 포함하고,
    상기 밀봉 부재는 상기 냉매 인터커넥터가 방수되도록 상기 냉매 인터커넥터를 둘러싸는 전지 팩.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018128404A1 (ko) * 2017-01-05 2018-07-12 삼성에스디아이 주식회사 차체 부품, 그 차체 부품과 통합되어 형성된 차량용 전지시스템 및 이를 포함하는 통합 전지시스템 차량
US10293747B2 (en) * 2017-09-22 2019-05-21 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for vehicle battery leak detection and mitigation
US11114713B2 (en) * 2018-06-21 2021-09-07 California Institute Of Technology Thermal management systems for battery cells and methods of their manufacture
DE102018218964A1 (de) * 2018-11-07 2020-05-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Fahrzeugbatterie, Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugbatterie sowie Verfahren zur fluiddichten Abdichtung eines Batteriegehäuses der Fahrzeugbatterie
US11335963B2 (en) * 2020-01-22 2022-05-17 Ford Global Technologies, Llc Traction battery packs with second tier integrated supporting, thermal, and sealing structures
WO2022035296A1 (ko) * 2020-08-14 2022-02-17 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩, 그리고 이를 포함하는 자동차
US20230066953A1 (en) * 2021-08-27 2023-03-02 Indiev, Inc Battery module for electric passenger vehicle
WO2024107698A1 (en) * 2022-11-14 2024-05-23 Archer Aviation Inc. Heat exchanger assemblies and cooling systems for evtol aircraft

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140202671A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Cooling system having a coolant-conducting heat sink for cooling a battery
EP2980913A1 (en) 2013-03-28 2016-02-03 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery module

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1968891U (de) * 1967-06-22 1967-09-21 Appbau Eugen Schrag K G Rohr-leitungsstueck, insbesondere fuer heizoel-fernversorgungsanlagen.
JPS5261100A (en) 1975-11-14 1977-05-20 Bridgestone Corp Turn avoiding type fender
DE102006045564A1 (de) * 2006-09-25 2008-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente
DE102009040197A1 (de) 2009-09-07 2011-03-10 Behr Gmbh & Co. Kg Modularer Batterieaufbau
KR101219226B1 (ko) * 2010-11-23 2013-01-07 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 팩
DE102011084000A1 (de) * 2010-11-30 2012-05-31 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Führen eines Kühlfluids und Kühlsystem zum Kühlen einer elektrischen Komponente
US20130020745A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-24 Wen Yuan Chang Automatic continuous feeding device of metallurgical furnace
EP2608309A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-26 Fortu Intellectual Property AG Batteriemodul mit Batteriemodulgehäuse und Batteriezellen
KR101987778B1 (ko) 2012-05-11 2019-06-11 에스케이이노베이션 주식회사 냉각 유로 관통형 이차전지모듈
US20140020267A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 Fernando Perez Skate shoe grip pad
JP6096027B2 (ja) * 2013-03-27 2017-03-15 三洋電機株式会社 車両用のバッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両
KR101589996B1 (ko) * 2013-06-07 2016-01-29 주식회사 엘지화학 액상 냉매 유출에 대한 안전성이 향상된 전지팩
KR20150035058A (ko) 2013-09-27 2015-04-06 현대모비스 주식회사 냉각수 온도 조절타입 배터리 모듈 및 이를 적용한 차량 배터리 시스템
US9941557B2 (en) * 2015-02-24 2018-04-10 GM Global Technology Operations LLC Battery system cooling systems and methods
US10700395B2 (en) * 2016-08-09 2020-06-30 Nio Usa, Inc. Battery module housing having an integrally-formed cooling plate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140202671A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Cooling system having a coolant-conducting heat sink for cooling a battery
EP2980913A1 (en) 2013-03-28 2016-02-03 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery module

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US20180062228A1 (en) 2018-03-01
HUE051010T2 (hu) 2021-01-28
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