KR19980034148U - 전기자동차용 전지팩의 구조 - Google Patents

Abstract

충전시 발생하는 이차전지내부의 열과 전지팩의 구조상 일어나는 이차전지들간의 온도차를 해소하여 충전효율을 향상시키고 전지 특성의 산포를 방지하기 위하여, 충전과 방전이 가능한 이차전지와, 이 이차전지가 서로 면접촉 배열되어 구성된 전지팩의 양 선단부에 설치되어 충전시 발생하는 열을 해소시키는 냉각부와, 이 냉각부의 일측에 부착되어 이차전지 각각을 고정하는 고정부재를 포함하며, 상기한 이차전지와 냉각부를 고정하는 고정부재는 전지팩을 구성하는 이차전지들의 외주면과 삼면이 접촉할 수 있는 구조로 이루어지는 전기자동차용 전지팩의 구조.

Description

전기자동차용 전지팩의 구조.

본 고안은 전기자동차의 전지팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소수의 전지를 상호 밀착하여 팩 전지화시키는 구조에 있어 전지를 고정시키며, 충전시 발생하는 열을 효과적으로 해소시킬 수 있는 전기자동차용 전지팩의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 자동차는 전기에너지를 동력원으로 하여 주행이 가능하게 구조된 차량을 일컫는다.

상기한 전기자동차의 동력원으로 사용되는 전기에너지로는 이동이 용이하고 충전과 방전이 가능한 이차전지가 사용되고 있으며, 보통 차량의 주행에 필요한 높은 전압과 장 수명을 얻기 위하여 다수의 전지를 직렬 및 병렬로 접속하여 사용하고 있다.

하지만 상기와 같이 접속된 다수의 전지를 그대로 차량에 탑재하는 것은 용이치 않으므로, 보통 상부가 개방된 상자의 형상을 갖는 몇 개의 트레이에 나누어 담겨져 차량에 탑재되게 된다.

이때 트레이 내부에서 전지의 고정과 충전시 발생하는 내부온도상승에 대한 충전저하를 예방하기 위한 방열작용이 용이하도록 도 2에 도시되듯이 복수의 이차 전지(1)를 상호 밀착시키고 냉각부(3)를 양 선단부에 부착한 후, 고정부재(7)를 이용하여 일체로 고정한 전지팩(9)를 구성하게 된다.

그러나 상기와 같이 구성된 전지팩은 충전시 발생하는 전지내부의 온도상승에 대하여 냉각부에 접촉하는 전지와 그렇지 못한 전지들간의 열전도 불량으로 인한 온도차로 전지특성의 산포가 발생하게 된다.

이 전지특성의 산포는 각 전지마다의 충전정도의 차이 또는 방전시간의 차이를 일컫는 것으로서, 차량에 주행에 필요한 충분한 전압을 공급하지 못하게 되고 전원의 방전시간이 일정치 않게 되므로, 전기자동차용 전원으로서 신뢰성에 큰 문제가 된다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 충전시 발생하는 전지 내부의 열과 전지팩의 구조상 일어나는 전지들간의 온도차를 해소하여 충전효율을 향상시키고 전지특성의 산포를 방지할 수 있는 전기자동차용 전지팩의 구조를 제공하는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 고안에 따른 전기자동차용 전지팩은 충전과 방전이 가능한 이차전지와 이 이차전지가 서로 면접촉하여 구성된 전지팩의 양 선단부에 설치되어 충전시 발생하는 열을 해소시키는 냉각부와 이 냉각부의 일측에 부착되어 이차전지 각각을 고정하는 고정부재를 포함하며, 상기한 이차전지를 고정하는 고정부재는 전지팩으 구성하는 이차전지들의 외주면과 접촉할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기한 고정부재는 이차전지의 충전시 발생하는 열을 냉각부로 전도하여 전지를 냉각시키거나, 전지팩을 이루는 전지들간의 온도차를 효과적으로 해소하기 위하여 전지의 외주면과 면접촉이 용이하도록 일정간격으로 벌어진 지그재그의 형상으로 이루어진다.

상술한 바와 같이 구성된 전기자동차용 전지팩의 구조는 전지팩을 구성하는 이차전지의 외주면에 면접촉하는 고정부재의 작용으로 이차전지들의 온도차를 해소하게 된다.

이하 본 고안의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 전기자동차용 전지팩의 사시도.

도 2는 본 고안에 따른 전기자동차용 전지팩에 사용되는 고정부재의 사시도.

도 3은 종래 기술에 따른 전기자동차용 전지팩.

도 1은 본 고안에 따른 전기자동차용 전지팩(10)의 사시도로서, 이 전지팩(10)의 양 선단부에는 냉각부(3)가 이차전지(1)와 면접촉되고 있다.

상기한 냉각부에 면접촉되어 냉각되는 이차전지(1)는 양극에 니켈을 음극에 수소흡착합금으로 구성된 니켈-수소 이차전지(1)로서, 에너지밀도, 출력밀도, 싸이클수명이 여타 이차전지(1)에 비해 우수하나 가격이 고가라는 단점이 있다.

실질적으로 이차전지(1)는 충전이 이루어질 경우, 내부의 화학작용에 의하여 열을 발생하게 되는데, 이 열은 양극인 니켈극에 가스를 발생시켜 충전효율을 저하시키게 한다.

따라서 상기한 냉각부(3)는 충전시 발생하는 이차전지(1)내부의 열을 흡수하여 외부공기와 열교환함으로서, 이차전지(1)의 온도를 충전에 적정한 온도로 유지되도록 한다.

이 냉각부(3)는 본 도에는 도시되지 않았지만 외부공기와 열교환이 용이하도록 외측면에 다수의 홈이나 돌출부를 형성하여 외부공기와의 접촉면적을 넓게 만든 냉각핀으로 이루어진다.

한편 상기한 이차전지(1)들과 냉각부(3)는 일체로 고정되어 하나의 전지팩(10)을 이루어야 하기 때문에 고정부재(5)를 이용하여 이차전지(1)들의 배열과 냉각부(3)를 면접촉하도록 일체화시킨다.

하지만 상기한 이차전지(1)의 배열이 냉각부(3)와 면접촉하는 면은 양 선단부에 위치하는 이차전지(1)에 한정되기 때문에, 이 전지배열의 중앙부로 갈수록 냉각부(3)의 영향은 미미하게 된다.

따라서 배열을 이루는 이차전지(1)들은 충전시 내부에서 발생하는 열을 균일하게 방열시키지 못하므로, 이차전지(1) 각각의 온도가 달라지게 된다.

앞서 설명했듯이, 상기한 열은 충전효율을 저하시키기 때문에 이차전지(1) 각각의 충전정도는 차이가 나게 된다.

이 충전정도의 차는 결국 전기자동차의 성능 즉, 주행거리나 출력에 영향을 미쳐 전기자동차에 대한 신뢰성을 저하시키게 된다.

이를 해결하기 위해서는 배열을 이루는 이차전지(1)들간의 열전도성을 향상시켜야 하며, 이를 위해 도 2에 도시되듯 열전도성이 우수하고 이차전지(1)의 두께에 맞게 일정간격을 이격시킨 지그재그의 형상으로 성형된 고정부재(5)가 제공된다.

상기와 같은 형상을 갖는 고정부재(5)는 이차전지(1)의 삼면과 면접촉하게 되며, 이에 따라 고온의 이차전지(1)와 저온의 이차전지(1)들의 열교환이 보다 원활하게 이루어져 이차전지(1)들간의 온도차를 해소할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 전기자동차의 전지팩(10)은 충전을 할 경우, 배열을 이루는 이차전지(1)들의 내부에서는 열이 발생되게 되며, 이 열은 이차전지(1)의 충전효율을 저하시킨다.

이를 방지하기 위해 이차전지(1)의 배열의 양 선단부측에 부착되는 냉각부(3)는 면접촉하고 있는 이차전지(1)의 온도를 내리는 작용을 하며, 이로 인해 중앙부와 선단부에 위치하는 이차전지(1)들 사이에는 온도차가 발생하게 된다.

이때 배열을 이루는 이차전지(1)들의 삼면과 접촉하는 고정부재(5)는 각 이차전지(1)의 각기 다른 온도의 열을 전달받아 일정한 온도로 되며, 다시 상기한 일정한 온도를 이차전지(1)에 제공하여 이차전지(1)들간의 온도차를 해소시킨다.

또한 이 고정부재(5)는 냉각부(3)와 면접촉하고 있기 때문에 온도가 상승된 이차전지(1)들을 보다 빠르게 냉각시킨다.

상술한 바와 같이 구성된 전기자동차용 전지팩은 그 형상이 이차전지의 삼면과 면접촉이 가능한 일정간격이 벌어진 지그재그의 형상으로 되어 있으며, 또한 열전도성이 우수한 알루미늄으로 이루어진 고정부재(5)의 작용으로 충전시 발생하는 이차전지들간의 온도차를 해소할 뿐만 아니라 냉각부의 냉각작용을 원활히 이루어지게 하여 냉각효과를 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 충전과 방전이 가능한 이차전지(1)와;

   이 이차전지(1)가 서로 면접촉 배열되어 구성된 전지팩(100의 양 선단부에 설치되어 충전시 발생하는 열을 해소시키는 냉각부(3)와;

   이 냉각부(3)의 일측에 부착되어 이차전지(1) 각각을 고정하는 고정부재(5)를 포함하며,

   상기한 이차전지(1)와 냉각부(3)를 고정하는 고정부재(5)는 전지팩(10)을 구성하는 이차전지(1)들의 외주면과 삼면이 접촉할 수 있는 구조로 이루어지는 전기자동차용 전지팩의 구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기한 고정부재(5)는 이차전지(1)의 충전시 발생하는 열을 냉각부(3)로 전도하여 전지를 냉각시키거나, 전지팩(10)을 이루는 전지들간의 온도차를 효과적으로 해소하기 위하여 전지의 외주면과 면접촉이 용이하도록 전지 두께의 일정간격으로 벌어지는 지그재그의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 전지팩의 구조.