KR102409706B1 - Water cooled battery pack for electric vehicles - Google Patents

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김성진
김해식
신원영
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주식회사 에스엠벡셀
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Abstract

본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩(100)은 다음과 같이 구성된다.
이차전지로서 원통형인 다수의 배터리셀(110)과, 상기 배터리셀(110)을 양극(P)과 음극(N)이 노출되도록 수납하는 것으로서 냉각수(W)의 충전이 가능한 박스형의 케이스(130)와, 상기 케이스(130)의 외측면에 장착된 냉각장치(140)를 포함한다.
따라서, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
외부 기온 및 차체 내부의 온도와 무관하게 배터리셀(110)을 냉각수로 강압적으로 냉각시킬 수 있기 때문에 배터리셀(110)의 충전 및 방전 효율을 향상시킬 수 있고, 수명 연장이 가능하다. 특히, 배터리셀(110)의 경우 표면에 수나사산(111)이 형성되기 때문에 표면이 밋밋한 것에 비해서, 표면적이 증가되어 더욱 효율적인 냉각이 가능하다. 따라서, 전기자동차에 가장 이상적인 배터피팩의 제공이 가능하다. The water-cooled battery pack 100 for an electric vehicle according to the present invention is configured as follows.
As a secondary battery, a plurality of cylindrical battery cells 110, and a box-shaped case 130 that accommodates the battery cells 110 so that the positive electrode (P) and the negative electrode (N) are exposed so that the cooling water (W) can be charged. and a cooling device 140 mounted on the outer surface of the case 130 .
Accordingly, the following effects can be obtained.
Since the battery cell 110 can be forcibly cooled with the coolant regardless of the external temperature and the temperature inside the vehicle body, the charging and discharging efficiency of the battery cell 110 can be improved, and the lifespan of the battery cell 110 can be extended. In particular, in the case of the battery cell 110, since the external thread 111 is formed on the surface, compared to the flat surface, the surface area is increased, so that more efficient cooling is possible. Accordingly, it is possible to provide the most ideal battery pack for an electric vehicle.

Figure R1020210190899
Figure R1020210190899

Description

전기자동차용 수냉식 배터리팩{Water cooled battery pack for electric vehicles}Water cooled battery pack for electric vehicles

본 발명은 전기자동차용 수냉식 배터리팩에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 다수의 배터리셀이 수용된 케이스의 내부에 냉각수가 수밀 가능하도록 충전되고, 상기 케이스에 냉각장치가 장착되므로 상기 냉각수를 냉각시켜 상기 배터리셀의 과열을 효과적으로 방지하여 배터리셀의 효율 향상 및 수명 연장이 가능한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 수냉식 배터리팩에 관한 것이다. The present invention relates to a water-cooled battery pack for an electric vehicle, and more particularly, a case in which a plurality of battery cells is accommodated is charged with cooling water to be watertight, and a cooling device is mounted in the case, so that the cooling water is cooled to cool the battery cells. It relates to a water-cooled battery pack for an electric vehicle, characterized in that it is possible to improve the efficiency and extend the lifespan of a battery cell by effectively preventing overheating of the battery.

전기자동차의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 상기 이차전지는 일례로서 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬이차전지 등이 개발되어 사용되고 있다. 이중에서 리튬이차전지는 재충전 기능 외에 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서 작동 전압이 타 전지에 비해서 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 전기자동차용 배터리로 널리 사용되고 있다.As electric vehicles become lighter and more functional, a lot of research has been done on secondary batteries used as power sources. As an example of the secondary battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a nickel-zinc battery, a lithium secondary battery, etc. have been developed and used. Among them, lithium secondary batteries are widely used as batteries for electric vehicles because of their advantages of being small and large-capacity in addition to the recharging function, and having high operating voltage and high energy density per unit weight compared to other batteries.

이러한 전기자동차용 배터리는 배터리팩으로 제조되어 사용되는데, 상기 배터리팩은 각각의 상기 이차전지인 배터리셀을 하나로 합쳐 외부 환경의 물리적 충격으로부터 보호하며 대용량 전력의 충전 및 방전에 의해 전기자동차의 원활한 주행이 가능하도록 한 것이다. Such a battery for an electric vehicle is manufactured and used as a battery pack, and the battery pack combines each of the secondary batteries, the battery cells, into one to protect it from physical shocks from the external environment, and enables smooth driving of the electric vehicle by charging and discharging large-capacity power. that made this possible.

그런데, 이러한 전기자동차용 배터리팩은 방전으로 인해서 열이 발생하게 되는데 이러한 방열이 지속될 경우, 충전 방전 효율이 저하되고 배터리셀의 수명이 짧아지는 문제점이 발생하였다. However, such a battery pack for an electric vehicle generates heat due to discharging, and when such heat dissipation continues, charging/discharging efficiency is lowered and the lifespan of the battery cell is shortened.

이러한 문제점을 해결하기 위한 전기자동차용 공랭식 배터리팩(1)의 구성을 살펴보면 다음과 같다. The configuration of the air-cooled battery pack 1 for an electric vehicle to solve this problem is as follows.

도 1은 배경기술에 의한 전기자동차용 공냉식 배터리팩에 구성되는 배터리셀을 도시한 사시도이고, 도 2는 배경기술에 의한 전기자동차용 공냉식 배터리팩을 도시한 사시도로서 함께 설명한다. 1 is a perspective view illustrating a battery cell configured in an air-cooled battery pack for an electric vehicle according to the background art, and FIG. 2 is a perspective view illustrating an air-cooled battery pack for an electric vehicle according to the background technology.

도 1에서 도시한 것처럼 충전하여 재사용이 가능한 이차전지인 배터리셀(10)과, 도 2에서처럼 상기 다수 개의 배터리셀(10)을 수납시키는 케이스(20)가 구성된다. 또한, 배터리셀(10)의 양극 및 음극을 서로 접속시켜 전원이 도통되도록 하는 도전판(30)이 구성된다. 또한, 냉각이 가능하도록 케이스(20)에는 다수 개의 홀(23)이 천공되고, 상기 홀(23) 중 어느 하나에는 팬(25)이 장착된다.As shown in FIG. 1 , a battery cell 10 , which is a rechargeable battery that can be recharged and reused, and a case 20 accommodating the plurality of battery cells 10 are configured as shown in FIG. 2 . In addition, the conductive plate 30 is configured to connect the positive electrode and the negative electrode of the battery cell 10 to each other so that the power is conducted. In addition, a plurality of holes 23 are perforated in the case 20 to enable cooling, and a fan 25 is mounted in any one of the holes 23 .

따라서, 전기자동차 주행 시 팬(25)이 회전하므로 외부의 공기가 홀(23)을 통해서 케이스(20)를 통과하면서 배터리셀(10)과 열교환한 후 팬(25)을 통해서 배출되므로 냉각되도록 한 것이다.Therefore, since the fan 25 rotates when the electric vehicle is driven, the external air passes through the case 20 through the hole 23 and exchanges heat with the battery cell 10 and is discharged through the fan 25 so that it is cooled. will be.

그런데, 이러한 전기자동차용 공랭식 배터리팩(1)의 경우 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the air-cooled battery pack 1 for an electric vehicle has the following problems.

첫째, 여름철에는 차량 외부의 더운 공기가 유입되기 때문에 냉각 효율이 저조한 문제점이 있었다. First, there was a problem in that cooling efficiency was low in summer because hot air from outside the vehicle was introduced.

둘째, 차량 주행 시 차량 외부의 공기가 모터를 통과하면서 데워진 상태로 상기 케이스를 통과하기 때문에 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. Second, since the air outside the vehicle passes through the case in a warm state while passing through the motor during vehicle driving, there is a problem in that cooling efficiency is reduced.

따라서, 제대로 냉각 기능을 발휘하지 못하므로 배터리셀(10)의 충전 방전 효율 이 저하되고, 배터리셀(10)의 수명이 짧아지는 문제점을 해결할 수 없었다. Therefore, since the cooling function is not properly exhibited, the charging/discharging efficiency of the battery cell 10 is lowered, and the problem that the lifespan of the battery cell 10 is shortened could not be solved.

(문헌1) 한국 실용신안공개 제20-1999-0026429호(1999년 07월 15일)(Document 1) Korean Utility Model Publication No. 20-1999-0026429 (July 15, 1999)

본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩을 통해서 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.The problems to be solved through the water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention are as follows.

첫째, 여름철에는 차량 외부의 더운 공기가 유입되기 때문에 냉각 효율이 저조한 문제점을 해결하고자 한다. First, it is intended to solve the problem of low cooling efficiency because hot air from outside the vehicle flows in in summer.

둘째, 차량 주행 시 차량 외부의 공기가 모터를 통과하면서 데워진 상태로 상기 케이스를 통과하기 때문에 냉각 효율이 떨어지는 문제점을 해결하고자 한다.Second, an object of the present invention is to solve a problem that cooling efficiency is lowered because air outside the vehicle passes through the case in a warm state while passing through the motor during vehicle driving.

따라서, 제대로 냉각 기능을 발휘하지 못하므로 배터리셀의 충전 방전 효율 이 저하되고, 배터리셀의 수명이 짧아지는 문제점을 해결하고자 한다. Therefore, since the cooling function cannot be properly exhibited, the charging/discharging efficiency of the battery cell is reduced and the lifespan of the battery cell is shortened.

본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩은 상기 과제를 해결하기 위해서 다음과 같이 구성된다. A water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention is configured as follows in order to solve the above problems.

이차전지로서 원통형인 다수의 배터리셀과, 상기 배터리셀을 수납하는 것으로서 냉각수의 충전이 가능한 박스형의 케이스와, 상기 케이스의 외측면에 장착된 냉각장치를 포함한다.A secondary battery includes a plurality of cylindrical battery cells, a box-shaped case that accommodates the battery cells and can be charged with cooling water, and a cooling device mounted on an outer surface of the case.

또한, 상기 배터리셀은 수밀이 가능하도록 상기 케이스를 상하방으로 통과하도록 구성되고,In addition, the battery cell is configured to pass through the case up and down to enable watertightness,

상기 냉각장치는,The cooling device is

상기 케이스의 외측면에 냉각면이 부착된 열전소자와, 상기 열전소자의 방열면에 부착된 것으로서 방열핀이 형성된 방열블록과, 상기 방열블록에 부착된 팬을 포함한다.A thermoelectric element having a cooling surface attached to the outer surface of the case, a heat dissipation block having a heat dissipation fin attached to the heat dissipation surface of the thermoelectric element, and a fan attached to the heat dissipation block.

또한, 상기 배터리셀이 수밀 가능하도록 상기 케이스에 장착되는 구성으로서, 상기 배터리셀의 둘레 표면에 형성된 수나사산과, 상기 수나사산이 체결되도록 상기 케이스의 상부와 하부에 각각 천공된 상부탭홀 및 하부탭홀과, 상기 배터리셀의 상부 및 하부가 각각 끼워져서, 상기 케이스의 상면 및 하면에 각각 안착되는 상부패킹 및 하부패킹과, 상기 배터리셀의 상부 및 하부에 각각 체결되어 상기 상부패킹 및 하부패킹을 압착시키는 상부너트 및 하부너트를 포함한다.In addition, the battery cell is mounted on the case to be watertight, and a male screw thread formed on a circumferential surface of the battery cell, and an upper tap hole and a lower tap hole respectively perforated in the upper part and the lower part of the case so that the external screw thread is fastened And, the upper and lower portions of the battery cell are fitted, respectively, and the upper and lower packings are respectively seated on the upper and lower surfaces of the case, and the upper and lower packings are respectively fastened to the upper and lower portions of the battery cell to compress the upper and lower packings. It includes an upper nut and a lower nut.

또한, 상기 배터리셀의 표면에서 상기 상부탭홀, 하부탭홀 및 상기 상부너트, 하부너트에 체결되는 부위에 감겨져 수밀 기능을 하는 테이프를 포함한다.In addition, it includes a tape wound on the surface of the battery cell to the upper tap hole, the lower tap hole, and a portion fastened to the upper nut and the lower nut, the tape having a watertight function.

또한, 상기 배터리셀의 상단에서 양극 둘레를 따라 형성된 돌출부와, 상기 돌출부에 형성된 홈을 포함한다. In addition, it includes a protrusion formed along the periphery of the anode at the upper end of the battery cell, and a groove formed in the protrusion.

본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩은, 상기 해결수단에 의해서 다음과 같은 효과가 있다. The water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention has the following effects by the above solution.

외부 기온 및 차체 내부의 온도와 무관하게 배터리셀을 냉각수로 강압적으로 냉각시킬 수 있기 때문에 배터리셀의 충전 및 방전 효율을 향상시킬 수 있고, 수명 연장이 가능하다.Since the battery cell can be forcibly cooled with coolant regardless of the external temperature and the temperature inside the vehicle body, the charging and discharging efficiency of the battery cell can be improved, and the lifespan of the battery cell can be extended.

또한, 배터리셀의 경우 표면에 수나사산이 형성되기 때문에 표면이 밋밋한 것에 비해서, 표면적이 증가되어 더욱 효율적인 냉각이 가능하다. In addition, in the case of a battery cell, since a male thread is formed on the surface, the surface area is increased, and more efficient cooling is possible compared to the case with a flat surface.

또한, 상기 수나사산으로 인해서 상부탭홀과 하부탭홀에 체결되고, 상부패킹 및 하부패킹, 상부너트 및 하부너트에 의해서 체결되는 구조에 의해 수밀 가능한 구조가 가능하다. In addition, a structure capable of watertightness is possible by a structure that is fastened to the upper tapped hole and the lower tapped hole due to the male thread, and is fastened by the upper packing and the lower packing, the upper nut and the lower nut.

또한, 배터리셀의 상면에 공구를 이용하여 용이하게 돌릴 수 있도록 홈이 형성되기 때문에 케이스에 형성된 상부탭홀 및 하부탭홀에 정방향으로 돌려 용이하게 체결시킬 수도 있고, 역방향으로 돌려 용이하게 이탈시킬 수도 있다. In addition, since a groove is formed on the upper surface of the battery cell so that it can be easily turned using a tool, it can be easily fastened to the upper tap hole and lower tap hole formed in the case by turning it in the forward direction, or it can be easily separated by turning it in the reverse direction.

따라서, 전기자동차에 가장 이상적인 배터피팩의 제공이 가능하다. Accordingly, it is possible to provide the most ideal battery pack for an electric vehicle.

도 1은 배경기술에 의한 전기자동차용 공냉식 배터리팩에 구성되는 배터리셀을 도시한 사시도.
도 2는 배경기술에 의한 전기자동차용 공냉식 배터리팩을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩을 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 F-F'선을 따라 횡방향으로 절단한 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩에서 이해를 돕기 위해 도전판을 생략한 것으로서, 배터리셀이 분리된 것을 도시한 분해사시도.
도 6은 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩에 수용되는 배터리셀을 도시한 사시도. 1 is a perspective view showing a battery cell configured in an air-cooled battery pack for an electric vehicle according to the background art.
2 is a perspective view showing an air-cooled battery pack for an electric vehicle according to the background art.
3 is a perspective view showing a water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a state cut in the transverse direction along the line F-F' of Figure 3;
5 is an exploded perspective view showing the battery cell is separated as the conductive plate is omitted to help understanding in the water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention.
6 is a perspective view illustrating a battery cell accommodated in a water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and it is to be understood that various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of this document are included. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like components.

또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.In addition, expressions such as "first," "second," used in this document may modify various elements regardless of order and/or importance, and in order to distinguish one element from another element, It is used only and does not limit the corresponding components. For example, 'first part' and 'second part' may represent different parts regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in this document, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be renamed as a first component.

또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.In addition, terms used in this document are used only to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art described in this document. Among the terms used in this document, terms defined in a general dictionary may be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, ideal or excessively formal meanings is not interpreted as In some cases, even terms defined in this document cannot be construed to exclude embodiments of the present document.

이하, 첨부되는 도면과 함께 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명, 전기자동차용 수냉식 배터리팩(100)의 상세한 실시예를 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, a detailed embodiment of the present invention, a water-cooled battery pack 100 for an electric vehicle, for solving the above problems will be described in conjunction with the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 F-F'선을 따라 횡방향으로 절단한 상태를 도시한 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩에서 이해를 돕기 위해 도전판을 생략한 것으로서, 배터리셀이 분리된 것을 도시한 분해사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩에 수용되는 배터리셀을 도시한 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating a water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state cut in the transverse direction along the line F-F' of FIG. 3 . In addition, Figure 5 is an exploded perspective view showing the battery cell is separated as omitting the conductive plate to help understanding in the water-cooled battery pack for an electric vehicle according to the present invention, Figure 6 is a water-cooled electric vehicle according to the present invention It is a perspective view showing a battery cell accommodated in the battery pack.

이차전지로서 원통형인 다수의 배터리셀(110)이 구성되고, 배터리셀(110)을 양극(P)과 음극(N)이 노출되도록 수납하는 것으로서 냉각수(W)의 충전이 가능한 사각 박스형의 케이스(130)가 구성되며, 케이스(130)의 외측면에 장착되어 냉각수(W)를 냉각시키는 냉각장치(140)가 구성된다. 또한, 배터리셀(110)의 양극(P)과 음극(N)에 상호 연결되어 전원을 도통시키는 도전판(120)이 구성된다. As a secondary battery, a plurality of cylindrical battery cells 110 are configured, and the battery cells 110 are accommodated so that the positive electrode (P) and the negative electrode (N) are exposed, and the cooling water (W) can be charged in a rectangular box-shaped case ( 130 is configured, the cooling device 140 is mounted on the outer surface of the case 130 to cool the cooling water (W) is configured. In addition, the conductive plate 120 is interconnected to the positive electrode (P) and the negative electrode (N) of the battery cell 110 to conduct power is configured.

또한, 배터리셀(110)은, 도 4 및 도 5에서처럼, 상하방으로 각각 양극(P)과 음극(N)이 노출되고 수밀이 가능하도록, 케이스(130)를 상하방으로 통과하도록 구성된다. In addition, as in FIGS. 4 and 5 , the battery cell 110 is configured to pass through the case 130 up and down so that the anode (P) and the cathode (N) are exposed up and down, respectively, and watertightness is possible.

상기 배터리셀(110)이 수밀 가능하도록 케이스(130)에 장착되는 구성을 살펴보면 다음과 같다. A configuration in which the battery cell 110 is mounted on the case 130 to be watertight is as follows.

도 4 및 도 6에서처럼, 배터리셀(110)의 둘레 표면에 수나사산(111)이 형성되고, 상기 수나사산(111)이 체결되도록 상기 케이스(130)의 상부와 하부에 각각 천공된 상부탭홀(135) 및 하부탭홀(137)이 형성된다. 4 and 6, a male screw thread 111 is formed on the circumferential surface of the battery cell 110, and an upper tap hole perforated in the upper and lower portions of the case 130 so that the male screw thread 111 is fastened, respectively ( 135) and a lower tap hole 137 are formed.

또한, 배터리셀(110)을 용이하게 돌려서 상부탭홀(135) 및 하부탭홀(137)에 체결시킬 수 있도록, 상기 배터리셀(110)의 상단에서 양극(P) 둘레를 따라 돌출부(K)가 형성되고, 상기 돌출부(K)에 홈(G)이 단일 또는 다수 개 형성된다. 따라서, 드라이버 등의 공구를 상기 홈(G)에 끼워서 용이하게 돌려서 체결시킬 수 있도록 구성된다. In addition, a protrusion (K) is formed along the periphery of the positive electrode (P) at the upper end of the battery cell (110) so that the battery cell (110) can be easily rotated and fastened to the upper tapped hole (135) and the lower tapped hole (137). and a single or a plurality of grooves (G) are formed in the protrusion (K). Accordingly, a tool such as a screwdriver is inserted into the groove G and is configured to be easily rotated and fastened.

또한, 배터리셀(110)의 상부 및 하부가 각각 끼워져서, 상기 케이스(130)의 상면 및 하면에 각각 안착되는 링 형상의 상부패킹(113) 및 하부패킹(114)이 구성된다. 또한, 배터리셀(110)의 상부 및 하부에 각각 체결되어 상기 상부패킹(113) 및 하부패킹(114)을 압착시키는 상부너트(115) 및 하부너트(117)가 구성된다. In addition, the upper and lower portions of the battery cell 110 are fitted, respectively, to form a ring-shaped upper packing 113 and a lower packing 114 that are respectively seated on the upper and lower surfaces of the case 130 . In addition, an upper nut 115 and a lower nut 117 that are respectively fastened to the upper and lower portions of the battery cell 110 to compress the upper packing 113 and the lower packing 114 are configured.

또한, 상기 배터리셀(110)의 표면에서 상기 상부탭홀(135), 하부탭홀(137) 및 상기 상부너트(115), 하부너트(117)에 체결되는 부위에 감겨져 수밀 기능을 하는 테이프(도시하지 않음)가 구성되는데 일례로 테프론 테이프가 가능하다. 또한, 케이스(130)에 냉각수(W)를 공급 및 배수할 수 있도록 측방에 관(131)이 연결되고 관(131)을 마감하는 캡(133)이 구성된다. 상기 관(131)과 캡(133)은 일례로서 상호 나선결합에 의해서 체결된 것일 수 있다. In addition, on the surface of the battery cell 110, the upper tap hole 135, the lower tap hole 137, and a tape (not shown) having a watertight function wound around the portion fastened to the upper nut 115 and the lower nut 117. not) is configured, and as an example, Teflon tape is possible. In addition, the tube 131 is connected to the side so as to supply and drain the cooling water W to the case 130 , and a cap 133 for closing the tube 131 is configured. The tube 131 and the cap 133 may be fastened to each other by helical coupling, for example.

상기 냉각장치(140)의 구성을 도 4 및 도 5와 함께 살펴보면 다음과 같다. The configuration of the cooling device 140 will be described with reference to FIGS. 4 and 5 .

케이스(130)의 외측면에 냉각면(C)이 부착된 열전소자(141)가 구성된다. 상기 열전소자(141)는 판상의 것으로서 전원의 도통에 의해서 일측면은 냉각면(C)이 되고 상대측면은 방열면(H)이 되는 것으로서 당해업자라면 누구나 알 수 있는 사항이기에 자세한 설명은 생략한다. 또한, 상기 열전소자(141)의 방열면(H)에 부착된 것으로서 방열핀(144)이 형성된 방열블록(143)이 구성되고, 방열블록(143)에 팬(145)이 부착되어 구성된다.A thermoelectric element 141 having a cooling surface C attached to the outer surface of the case 130 is configured. The thermoelectric element 141 is a plate-shaped thing, and one side becomes a cooling surface (C) and the other side becomes a heat dissipation surface (H) by conduction of power. . In addition, a heat dissipation block 143 having a heat dissipation fin 144 attached to the heat dissipation surface H of the thermoelectric element 141 is configured, and a fan 145 is attached to the heat dissipation block 143 .

이상, 살펴본 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩(100)의 수밀 기능과 냉각 과정을 살펴보면 다음과 같다.The watertight function and cooling process of the water-cooled battery pack 100 for an electric vehicle according to the present invention described above will be described as follows.

본 발명에 의하면 도 5에서처럼 배터리셀(110)이 케이스(130)를 상하방으로 관통하고, 상방으로 배터리셀(110)의 양극(P)이 노출되며, 하방으로 음극(N)이 노출된다. 또한, 냉각수(W)의 누수가 방지되도록 배터리셀(110)의 표면에 수나사산(111)이 형성되고, 상기 수나사산(111)이 각각 상부탭홀(135)과 하부탭홀(137)에 체결되는데, 배터리셀(110)에 수밀이 가능한 테이프(도시하지 않음), 일례로 테프론 테이프를 감은 후에 체결하므로 일차적으로 누수를 차단하도록 한다. 이때, 상기 돌출부(K)에 형성된 홈(G)에 드라이버 등의 공구를 삽입시켜서 용이하게 회전시킬 수 있기 때문에 정방향(잠겨지는 방향)으로 돌려서 체결시킬 수도 있고, 유지보수를 목적으로 역방향(풀리는 방향)으로 돌려서 이탈시킬 수도 있다. According to the present invention, as shown in FIG. 5 , the battery cell 110 penetrates the case 130 in the upper and lower directions, the positive electrode P of the battery cell 110 is exposed upward, and the negative electrode N is exposed downward. In addition, a male screw thread 111 is formed on the surface of the battery cell 110 to prevent leakage of the coolant W, and the male screw thread 111 is fastened to the upper tap hole 135 and the lower tap hole 137, respectively. , a watertight tape (not shown), for example, a Teflon tape is wound on the battery cell 110 and then fastened, so that leakage is primarily blocked. At this time, since it can be easily rotated by inserting a tool such as a screwdriver into the groove G formed in the protrusion K, it can be fastened by turning it in the forward direction (locking direction), and in the reverse direction (unlocking direction) for maintenance purposes. ) to turn it off.

다음으로, 배터리셀(110)의 상하부가 각각 상부패킹(113)과 하부패킹(115)에 끼워지고, 각가 상부너트(115)와 하부너트(117)가 배터리셀(110)의 수나사산(111)에 체결되어 상부패킹(113)과 하부패킹(115)을 압축하므로 재차 누수가 차단되도록 한다. 이때, 배터리셀(110)에서 각각 상부너트(115)와 하부너트(117)에 대응되는 부위에도 상기 테이프가 감겨지므로 수밀이 가능하도록 한다.Next, the upper and lower parts of the battery cell 110 are fitted into the upper packing 113 and the lower packing 115 , respectively, and the upper nut 115 and the lower nut 117 are respectively inserted into the male thread 111 of the battery cell 110 . ) to compress the upper packing 113 and the lower packing 115, so that water leakage is blocked again. At this time, since the tape is also wound on the portions corresponding to the upper nut 115 and the lower nut 117 in the battery cell 110 , watertightness is possible.

이상, 본 발명에 의하면 배터리셀(110)의 양극(P)과 음극(N)이 케이스(130)의 상하방으로 각각 노출된 상태에서 수밀이 가능한 구조로 케이스(130)에 체결될 수 있다. 따라서, 양극(P)과 음극(N)에 상호 접속되어 전류를 흐르게 하는 도전판(120)의 구성이 가능하다. As described above, according to the present invention, the positive electrode (P) and the negative electrode (N) of the battery cell 110 can be fastened to the case 130 in a watertight structure in a state in which the case 130 is exposed upward and downward, respectively. Accordingly, it is possible to configure the conductive plate 120 that is interconnected to the anode (P) and the cathode (N) to flow a current.

이 상태에서 방전되는 경우, 각각의 배터리셀(110)에서는 열이 발생하게 된다. 그러면, 상기 열전소자(141)와 팬(145)에 전원을 공급하므로, 케이스(130)에 부착된 냉각면(C)이 차가와지고, 방열면(H)에서 발행한 열은 방열블록(143)으로 전달되게 한다. 이때, 팬(145)에 의해서 공기가 방열블록(143)의 방열핀(144) 사이를 통과하게 되므로 열교환되어 냉각면(C)의 냉각 효율이 향상되도록 한다.When discharged in this state, heat is generated in each battery cell 110 . Then, since power is supplied to the thermoelectric element 141 and the fan 145 , the cooling surface C attached to the case 130 cools, and the heat emitted from the heat dissipation surface H is transferred to the heat dissipation block 143 . ) to be transmitted. At this time, since the air passes between the heat dissipation fins 144 of the heat dissipation block 143 by the fan 145, heat exchange is performed to improve the cooling efficiency of the cooling surface C.

따라서, 케이스(130)에 충전된 냉각수(W)가 강압적으로 냉각된다. 이때, 냉각수(W)는 대류 현상에 의해서 순환하면서 골고루 냉각된다.Accordingly, the cooling water W charged in the case 130 is forcibly cooled. At this time, the cooling water W is uniformly cooled while circulating by the convection phenomenon.

이 경우, 배터리셀(110)은 표면에 수나사산(111)이 형성되므로 표면적이 밋밋한 일반 형상에 비해서 증가하게 되므로 냉각 효율이 더욱 향상됨은 물론이다.In this case, since the external thread 111 is formed on the surface of the battery cell 110, the surface area is increased compared to the flat general shape, so that the cooling efficiency is further improved.

이상, 살펴본 본 발명에 의한 전기자동차용 수냉식 배터리팩(100)은 외부 기온 및 차체 내부의 온도와 무관하게 배터리셀(110)을 냉각수로 강압적으로 냉각시킬 수 있기 때문에 배터리셀(110)의 충전 및 방전 효율을 향상시킬 수 있고, 수명 연장이 가능하다. 따라서, 전기자동차에 가장 이상적인 배터피팩의 제공이 가능하다. As described above, in the water-cooled battery pack 100 for an electric vehicle according to the present invention as described above, the battery cell 110 can be forcibly cooled with coolant regardless of the external temperature and the internal temperature of the vehicle. Discharge efficiency can be improved, and lifespan can be extended. Accordingly, it is possible to provide the most ideal battery pack for an electric vehicle.

100: 전기자동차용 수냉식 배터리팩
110: 배터리셀
111: 수나사산
113: 상부패킹
114: 하부패킹
115: 상부너트
117: 하부너트
120: 도전판
130: 케이스
131: 관
133: 캡
135: 상부탭홀
137: 하부탭홀
140: 냉각장치
141: 열전소자
143: 방열블록
144: 방열핀
145: 팬
P: 양극
N: 음극
W: 냉각수
C: 냉각면
H: 방열면
K: 돌출부
G: 홈100: water-cooled battery pack for electric vehicles
110: battery cell
111: male thread
113: upper packing
114: lower packing
115: upper nut
117: lower nut
120: conductive plate
130: case
131: tube
133: cap
135: upper tap hole
137: lower tap hole
140: chiller
141: thermoelectric element
143: heat dissipation block
144: heat sink fin
145: fan
P: positive
N: cathode
W: coolant
C: Cooling side
H: heat sink
K: protrusion
G: home

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 이차전지로서 원통형인 다수의 배터리셀(110)과,
상기 배터리셀(110)을 양극(P)과 음극(N)이 노출되도록 수납하는 것으로서 냉각수(W)의 충전이 가능한 박스형의 케이스(130)와,
상기 케이스(130)의 외측면에 장착된 냉각장치(140)를 포함하고,
상기 배터리셀(110)은, 양극(P)과 음극(N)이 노출되고 수밀이 가능하도록, 상기 케이스(130)를 상하방으로 통과하도록 구성되고,
상기 냉각장치(140)는,
상기 케이스(130)의 외측면에 냉각면(C)이 부착된 열전소자(141)와,
상기 열전소자(141)의 방열면(H)에 부착된 것으로서 방열핀(144)이 형성된 방열블록(143)과,
상기 방열블록(143)에 부착된 팬(145)을 포함하고,
상기 배터리셀(110)이 수밀 가능하도록 상기 케이스(130)에 장착되는 구성으로서,
상기 배터리셀(110)의 둘레 표면에 형성된 수나사산(111)과,
상기 수나사산(111)이 체결되도록 상기 케이스(130)의 상부와 하부에 각각 천공된 상부탭홀(135) 및 하부탭홀(137)과,
상기 배터리셀(110)의 상부 및 하부가 각각 끼워져서, 상기 케이스(130)의 상면 및 하면에 각각 안착되는 상부패킹(113) 및 하부패킹(114)과,
상기 배터리셀(110)의 상부 및 하부에 각각 체결되어 상기 상부패킹(113) 및 하부패킹(114)을 압착시키는 상부너트(115) 및 하부너트(117)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 수냉식 배터리팩.
 A plurality of battery cells 110 having a cylindrical shape as a secondary battery,
A box-shaped case 130 that accommodates the battery cell 110 so that the positive electrode (P) and the negative electrode (N) are exposed and can be charged with cooling water (W);
and a cooling device 140 mounted on the outer surface of the case 130,
The battery cell 110 is configured to pass through the case 130 vertically so that the positive electrode (P) and the negative electrode (N) are exposed and watertight is possible,
The cooling device 140,
a thermoelectric element 141 having a cooling surface C attached to the outer surface of the case 130;
A heat dissipation block 143 having a heat dissipation fin 144 attached to the heat dissipation surface H of the thermoelectric element 141, and
and a fan 145 attached to the heat dissipation block 143,
As a configuration to be mounted on the case 130 so that the battery cell 110 is watertight,
A male thread 111 formed on the circumferential surface of the battery cell 110, and
an upper tapped hole 135 and a lower tapped hole 137 respectively perforated in the upper and lower portions of the case 130 so that the male thread 111 is fastened;
An upper packing 113 and a lower packing 114 in which the upper and lower portions of the battery cell 110 are fitted, respectively, are seated on the upper and lower surfaces of the case 130, respectively;
An upper nut 115 and a lower nut 117 that are respectively fastened to the upper and lower portions of the battery cell 110 to compress the upper packing 113 and the lower packing 114 for an electric vehicle Water-cooled battery pack.
 제3항에 있어서,
상기 배터리셀(110)의 표면에서 상기 상부탭홀(135), 하부탭홀(137) 및 상기 상부너트(115), 하부너트(117)에 체결되는 부위에 감겨져 수밀 기능을 하는 테이프(도시하지 않음)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 수냉식 배터리팩.
4. The method of claim 3,
On the surface of the battery cell 110, the upper tapped hole 135, the lower tapped hole 137, and a tape wound around the portion fastened to the upper nut 115 and the lower nut 117 to perform a watertight function (not shown) A water-cooled battery pack for an electric vehicle comprising a.
 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 배터리셀(110)의 상단에서 양극(P) 둘레를 따라 형성된 돌출부(K)와,
상기 돌출부(K)에 형성된 홈(G)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 수냉식 배터리팩. 5. The method of claim 3 or 4,
A protrusion (K) formed along the circumference of the positive electrode (P) at the upper end of the battery cell (110);
A water-cooled battery pack for an electric vehicle, characterized in that it includes a groove (G) formed in the protrusion (K).
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