KR20060037600A - 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치 - Google Patents

전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060037600A
KR20060037600A KR1020040086604A KR20040086604A KR20060037600A KR 20060037600 A KR20060037600 A KR 20060037600A KR 1020040086604 A KR1020040086604 A KR 1020040086604A KR 20040086604 A KR20040086604 A KR 20040086604A KR 20060037600 A KR20060037600 A KR 20060037600A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
battery module
temperature control
unit cells
guide surface
Prior art date
Application number
KR1020040086604A
Other languages
English (en)
Inventor
이건구
전윤철
김태용
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020040086604A priority Critical patent/KR20060037600A/ko
Priority to US11/256,337 priority patent/US20060093901A1/en
Priority to JP2005314535A priority patent/JP2006128123A/ja
Priority to CNA2005101373363A priority patent/CN1812182A/zh
Publication of KR20060037600A publication Critical patent/KR20060037600A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6563Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 전지 모듈은, 일정 간격으로 배열되는 다수의 단위 전지 및 상기 각 단위 전지들 사이에 일정한 유량의 온도 제어용 공기를 제공하여 상기 단위 전지에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각장치를 포함한다.
전지모듈, 냉각장치, 단위전지, 전지격벽, 유통로, 하우징, 유출입수단, 유입부, 유출부, 공기가이드면, 냉매공급부

Description

전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치{SECONDARY BATTERY MODULE AND COOLING APPARATUS FOR SECONDARY BATTERY MODULE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 측단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 측단면 구성도이다.
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 단위 전지를 연결하여 구성되는 전지 모듈의 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로써, 저용량 전지의 경우 폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
상기 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는 데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 상기한 고출력 이차 전지를 복수개 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
이와 같이 하나의 대용량 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 전지모듈이라 칭한다)는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 단위전지라 칭한다)로 이루어지며, 상기 각각의 단위전지는 양극판과 음극판이 격리판을 사이에 두고 위치하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 내장되는 공간부를 구비하는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 이를 밀폐하는 캡 조립체, 상기 캡 조립체로 돌출되고 상기 전극 조립체에 구비된 양,음극판의 집전체와 전기적으로 연결되는 양,음극 단자를 포함한다.
그리고 각각의 단위전지는 통상 각형 전지의 경우 캡 조립체 상부로 돌출된 양극단자 및 음극단자가 이웃하는 단위전지의 양극단자 및 음극단자와 엇갈리도록 각 단위전지를 교차 배열하고, 나사가공된 음극단자와 양극단자간에 너트를 매개로 도전체를 연결설치하여 전지 모듈을 구성하게 된다.
여기서 상기한 전지모듈은 수 개에서 많게는 수십 개의 단위전지를 연결시켜 하나의 전지모듈을 구성함에 따라 각 단위 전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출할 수 있어야 하며, 더욱이 HEV(Hybrid Electric Vehicle)에 적용되는 이차 전지의 경우 열 방출은 무엇보다 중요하다 할 수 있다.
열 방출이 제대로 이루어지지 않는 경우 예컨대, 각 단위전지에서 발생되는 열은 전지모듈의 온도 상승을 초래하게 되고 결과적으로 상기 전지모듈이 적용된 기기의 오작동을 발생시키게 된다.
특히, 차량용으로 사용되는 HEV용 전지 모듈의 경우 대전류로 충방전되므로 사용 상태에 따라서 이차 전지의 내부 반응에 의해 열이 발생하여 상당한 온도까지 올라가게 되고, 이는 전지의 고유 특성에 영향을 주어 전지 고유의 성능을 저하시키게 된다.
또한, 전지 내부의 화학적인 반응으로 인하여 전지의 내부 압력이 상승되고 이에 따라 전지의 형상이 변하여 전지 고유특성에 나쁜 영향을 주게 된다. 특히 각형의 이차 전지와 같이 폭과 길이의 비율이 큰 경우에는 상기 위험이 더욱 커지게 된다.
이에 따라 통상 다수개의 이차 전지가 내장되는 전지 모듈, 특히 각형의 이차전지로 전지 모듈을 구성하는 경우 단위 전지와 단위 전지 사이에 전지격벽을 설치함으로써 단위 전지간의 냉각용 공기 유통을 위한 간격을 확보하고, 이들 단위 전지를 하우징에 내장시켜 단위 전지의 온도를 제어하기 위한 냉각 공기를 하우징의 내부에 제공하여 상기 냉각 공기를 전지 격벽을 통해 유통시킴으로써 각각의 단위 전지에서 발생되는 열을 냉각시킨다.
그런데 상기 종래의 냉각방식의 경우, 각 단위 전지 사이의 전지 격벽으로 유통되는 냉각 공기의 유량이 일정하지 않아 각각의 단위 전지 간에 온도 편차가 발생하게 된다. 이에 따라 종래의 전지 모듈은 각 단위 전지에서 발생되는 열이 고르게 방열되지 않아 결과적으로 충,방전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 그 목적은 각 단위 전지 사이로 일정한 유량의 공기를 유통시킬 수 있는 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전지 모듈은, 일정 간격으로 배열되는 다수의 단위 전지 및 상기 각 단위 전지들 사이에 일정한 유량의 온도 제어용 공기를 제공하여 상기 단위 전지에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각장치를 포함한다.
본 발명에 따른 전지 모듈은, 상기 각 단위 전지 사이에 이들 단위 전지를 이격시키는 전지 격벽을 설치하고, 이 전지 격벽에 상기 온도 제어용 공기를 유통시키는 유통로를 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전지 모듈은, 상기 각 유통로의 단면적이 일정하며, 이 유통로에 대하여 일정한 유속의 공기가 통과되도록 구비되는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈에 있어서, 상기 냉각장치는 상기 단위 전지들을 내장시키는 하우징을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 하우징은 상기 온도 제어용 공기가 유입되는 유입부 및 상기 단위 전지를 거친 공기가 배출되는 유출부를 형성하고, 상기 공기의 유입 방향과 유출 방향이 서로 반대인 구조로 되어 있다.
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에 있어서, 상기 유입부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평행한 방향으로 유입시키기 위한 유입구 를 형성할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈에 있어서, 상기 유입부는 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제1 공기 가이드면을 형성할 수 있다. 이 경우 상기 제1 공기 가이드면은 상기 유입구에서 멀어질수록 하향 경사지게 배치되며, 이 제1 공기 가이드면의 각도는 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 15°~ 45°인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 전지 모듈에 있어서, 상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평행한 방향으로 배출시키기 위한 유출구를 형성할 수 있다. 이 경우 상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기의 유출 방향에 대해 평행하게 배치되는 제2 공기 가이드면을 형성할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈에 있어서, 상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기의 유출 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제3 공기 가이드면을 형성할 수도 있다. 이 경우 상기 제3 공기 가이드면은 상기 유출구에서 멀어질수록 상향 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
아울러 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈용 냉각장치는, 일정 간격 이격되게 연속 배치되는 다수의 단위 전지를 내장시키는 하우징 및 상기 하우징의 내부에 온도 제어용 공기를 제공하여 상기 각 단위 전지에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉매 공급부를 포함하며,
상기 하우징은 상기 각 단위 전지들 사이로 일정한 유량의 상기 공기를 유통시키는 유출입수단을 구비한다.
본 발명에 따른 전지 모듈용 냉각장치에 있어서, 상기 유출입수단은 상기 온도 제어용 공기가 유입되는 유입부, 및 상기 단위 전지를 거친 공기가 배출되는 유출부를 형성하고, 상기 공기의 유입 방향과 유출 방향이 서로 반대인 구조로 되어 있다.
또한 본 발명에 따른 전지 모듈용 냉각장치에 있어서, 상기 유입부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평행한 방향으로 유입시키기 위한 유입구와, 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제1 공기 가이드면을 형성할 수 있다. 이 경우 상기 제1 공기 가이드면은 상기 유입구에서 멀어질수록 하향 경사지게 배치되며, 이 제1 공기 가이드면의 각도는 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 15°이상인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈용 냉각장치에 있어서, 상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평행한 방향으로 배출시키기 위한 유출구와, 상기 온도 제어용 공기의 유출 방향에 대해 평행하게 배치되는 제2 공기 가이드면을 형성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 측단면 구성도이다.
이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전지 모듈(100)을 설명하면, 이 전지 모듈(100)은 대용량의 전지 모듈로서, 일정 간격 이격되게 연속 배치되는 다수의 단위 전지(11)를 포함한다.
본 발명에 있어 상기 각각의 단위 전지(11)는 격리판을 사이에 두고 이의 양측에 양극판과 음극판이 배치되는 전극 조립체를 구비하여, 기설정된 양의 전력을 충,방전시키는 통상적인 구조의 이차전지로 구성된다.
그리고 상기 각각의 단위 전지(11) 사이 및 최외측의 단위 전지(11)에는 이들 단위 전지의 간격을 일정하게 유지하고, 각 단위 전지(11)의 측면을 지지하기 위한 전지 격벽(15)을 설치하고 있다. 상기 각각의 전지 격벽(15)에는 이들 단위 전지(11) 사이로 온도 제어용 공기 즉, 단위 전지(11)의 온도를 제어하기 위한 비교적 낮은 온도의 냉각 공기를 유통시키는 유통로(17)를 형성하고 있다. 이 때 상기 각각의 유통로(17)는 바람직하게, 일정한 단면적을 가지면서 전지 격벽(15)에 대하여 단위 전지(11)의 높이 방향으로 관통 형성되는 적어도 하나의 관통공 형태로 이루어진다. 따라서 본 실시예에 의한 전지 모듈(100)은 상기한 전지 격벽(15)에 의하여 다수의 단위 전지(11)가 일정 간격 이격되게 연속 배치되고, 이들 단위 전지(11) 사이로 온도 제어용 공기를 유통시킬 수 있는 구조의 단위 전지 집합체(13)를 형성할 수 있다.
이러한 전지 모듈(100)에, 본 발명에 따른 냉각장치(30)가 제공되는 바, 이 냉각장치(30)는 상기한 단위 전지 집합체(13)를 장착함은 물론 상기 단위 전지(11) 들 사이의 유통로(17)로 온도 제어용 공기를 제공하여 각각의 단위 전지(11)에서 발생되는 열을 냉각시키는 기능을 하게 된다.
본 발명에 있어 상기 유출입수단(33)은 각 단위 전지(11) 사이의 유통로(17)로 일정한 유량의 온도 제어용 공기를 제공하여 단위 전지 집합체(13)의 전 영역에 고른 온도 분포를 유지시키기 위한 것으로, 비교적 적은 양의 온도 제어용 공기를 하우징(31)의 내부로 유입시키고, 각각의 단위 전지(11)를 거친 상기 공기를 배출시키는 구조로 이루어진다.
이를 위해, 상기 냉각장치(30)는 단위 전지 집합체(13)를 내장시키고 각 단위 전지(11)의 유통로(17)로 일정한 유량의 온도 제어용 공기를 유통시키기 위한 하우징(31)과, 상기 온도 제어용 공기를 하우징(31)의 내부에 제공하는 냉매 공급부(38)를 포함한다.
본 실시예에 따르면, 상기 하우징(31)은 단위 전지 집합체(13)를 내장시키기 위한 장착부(32)와, 각 단위 전지(11) 사이의 유통로(17)를 통해 일정한 유량의 온도 제어용 공기를 유통시키기 위한 유출입수단(33)을 구비하고 있다.
이 장착부(32)는 단위 전지 집합체(13)를 수용하면서 상기 단위 전지 집합체(13)를 고정시키기 위한 수용 공간을 형성하는 바, 이 장착부(32) 내부에서의 상기 단위 전지 집합체(13)의 장착 구조에 대해서는 상기 구조를 만족하는 한 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 있어 상기 유출입수단(33)은 단위 전지(11) 사이의 유통로(17)로 온도 제어용 공기를 유통시키는 구조를 개선하여 단위 전지 집합체(13)의 전 영역 에 고른 온도 분포를 유지시키기 위한 것이다.
이러한 유출입수단(33)은 장착부(32)의 상단에 설치되어 상기 온도 제어용 공기를 이 장착부(32)의 내부로 유입시키기 위한 유입부(34)와, 상기 장착부(32)의 하단에 설치되어 장착부(32) 내부의 각 단위 전지(11)를 거친 공기를 배출시키기 위한 유출부(35)를 포함한다.
여기서 상기 유입부(34) 및 유출부(35)는 냉매 공급부(38)에 의하여 장착부(32)의 수용 공간 내부에 제공되는 공기의 유입 방향과, 단위 전지(11)를 거쳐 장착부(32)의 수용 공간 외부로 배출되는 공기의 유출 방향이 서로 상반되도록 장착부(32)에 설치될 수 있다. 즉, 상기 유입부(34)는 냉매 공급부(38)로부터 공급되는 온도 제어용 공기를 단위 전지(11)들의 배열 방향과 평행한 방향으로 유입시키기 위한 유입구(34a)를 형성하고 있다. 그리고 상기 유출부(35)는 각각의 단위 전지(11)를 거친 공기를 단위 전지(11)들의 배열 방향과 평행하면서 상기 공기의 유입 방향과 반대되는 방향으로 배출시키기 위한 유출구(35a)를 형성하고 있다.
본 실시예에서 상기 유입부(34)는 공기의 유입 방향 즉, 단위 전지(11)들의 배열 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제1 공기 가이드면(34b)을 형성하고 있다. 이러한 제1 공기 가이드면(34b)은 단위 전지(11)의 배열 방향을 따라 유입구(34a)에서 멀어질수록 하향 경사지게 배치될 수 있다. 이 때 상기 제1 공기 가이드면(34b)의 경사 각도(θ)는 공기의 유입 방향에 대해 대략 15°이상을 만족하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 의하면, 유입구(34a)를 통해 유입되는 공기는 일정 각도로 경사 진 제1 공기 가이드면(34b)에 닿으면서 공기의 유동이 이루어지게 되고, 이 제1 공기 가이드면(34b)을 따라 공기가 단위 전지(11)들의 상단 부근으로 지나가게 된다. 이 때 상기 가이드면(34b)이 유입구(34a)에서 멀어질수록 하향 경사지게 배치되고 있기 때문에, 공기의 유동 단면적이 유입구(34a) 쪽에서 멀어질수록 점차 감소하게 되고, 이 과정에서 상기한 공기의 진행 속도는 유체 역학의 연속 방정식에 의하여 유입구(34a)에서 멀어질수록 점차 빨라지게 된다. 이러한 유속의 증가는 베르누이 정리에 의해 알 수 있는 바와 같이, 유입구(34a) 쪽에서 멀어질수록 공기의 유동 단면적이 점차 감소함에 따라 공기의 점진적인 압력 강하를 발생시킨다.
따라서 상기 유입구(34a)를 통해 유입되는 공기는 위와 같은 유체 역학적인 원리에 의하여 각 단위 전지(11) 사이의 유통로(17)에 대해 일정한 유속으로 통과하게 된다. 이로써 본 실시예에서는 상기와 같이 유통로(17)를 통과하는 공기의 유속이 동일하고 상기 유통로(17)의 단면적이 일정하기 때문에, 전술한 바 있는 연속 방정식에 의하여 일정 유량의 공기를 상기 유통로(17)로 유통시킬 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 전지 모듈(100)에 의하면, 각 단위 전지(11)들 사이의 유통로(17)로 일정한 유량의 공기가 유통됨에 따라, 각 단위 전지(11)에서 발생하는 열을 고른 온도 분포로 낮출 수 있게 되고 그에 따라 단위 전지 집합체(13) 전 영역에 대해 적절한 온도를 유지시키게 된다.
여기서 상기 제1 공기 가이드면(34b)의 경사 각도(θ)가 15°보다 작은 경우에는 유입구(34a)에서 멀어질수록 공기의 압력 강하 정도가 최소화 되어 유통로(17)로 일정한 유량의 공기를 유통시킬 수 없게 되는 바, 각 단위 전지(11)의 온도 편차가 발생하게 되어 단위 전지 집합체(13) 전 영역에 대해 고른 온도 분포를 이룰 수 없게 된다.
이에 언급한 바와 같이 제1 공기 가이드면(34b)의 경사 각도(θ)는 15°이상이 되도록 하고 바람직하게는 15∼45°를 만족하도록 한다. 만약, 제1 공기 가이드면(34b)의 경사 각도(θ)가 45°를 초과하는 경우, 위에서와 마찬가지로 공기의 압력 강하 정도가 최소화 되어 유통로(17)에 대하여 일정한 유량의 공기를 유통시킬 수 없게 된다.
그리고 상기 유통로(17)를 거친 공기는 유출부(35)를 통해 배출되게 되는 바, 상기 유출부(35)는 단위 전지(11)들의 배열 방향 및 공기의 유출 방향에 대해 평행하게 배치되는 제2 공기 가이드면(35b)를 형성하고 있다.
따라서 상기 유통로(17)를 통과한 공기는 제2 공기 가이드면(35b)에 닿으면서 이 제2 공기 가이드면(35b)을 따라 유동이 이루어지게 되어 유출구(35a)를 통해 배출되게 된다.
한편, 상기와 같이 구성되는 하우징(31)의 내부로 온도 제어용 공기를 공급하기 위한 냉매 공급부(38)는 도면에 가상선으로 도시한 바와 같이, 하우징(31)의 유입구(34a)에 설치되어 소정의 회전력으로 공기를 흡입하고, 이 공기를 유입구(34a)를 통해 하우징(31)의 내부로 분출시키는 팬(39)을 포함한다. 대안으로서, 상기한 냉매 공급부(38)는 위와 같은 팬을 구비하는 것에 국한되지 않고, 통상적으로 공기의 송풍이 가능한 펌프 또는 블로워 등을 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 측단면 구성도이다.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 전지 모듈(200)은 유입부(64)를 통해 하우징(61)의 내부로 유입되고, 각 단위 전지(11A) 사이의 유통로(17A)로 유통되는 공기를 하우징(61)의 외부로 원활하게 배출시키기 위한 유출부(65)를 구비한다.
본 실시예에서 상기 유출부(65)는 단위 전지(11A)의 배열 방향 및 공기의 유출 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제3 공기 가이드면(67)을 형성하고 있다. 이 경우 상기 제3 공기 가이드면(67)은 유출구(65a)에서 멀어질수록 상향 경사지게 배치될 수 있다.
따라서 상기 제3 공기 가이드면(67)이 유출구(65a)에서 멀어질수록 상향 경사지게 배치되고 있기 때문에, 상기 유통로(17A)를 통과한 공기는 제3 공기 가이드면(67)에 닿으면서 이 제3 공기 가이드면(67)을 따라 유동이 이루어지게 되어 유출구(65a)를 통해 원활하게 배출되게 된다.
본 실시예에 의한 전지 모듈(200)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기한 본 발명의 전지 모듈은, 고출력/대용량을 요구받는 HEV용 전지로서 효과적으로 사용될 수 있으나, 반드시 그 용도가 HEV용으로만 한정되는 것은 아니다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범 위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 하우징의 공기 유통 구조를 개선하여 각 단위 전지 사이의 유통로로 일정한 유량의 공기를 유통시킴으로써, 단위 전지 집합체의 전 영역에 걸쳐 고른 온도 분포를 이룰 수 있게 된다. 따라서 단위 전지 집합체의 냉각 효율을 극대화시키고 그에 따른 전지 모듈의 충,방전 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (18)

  1. 일정 간격으로 배열되는 다수의 단위 전지; 및
    상기 각 단위 전지들 사이에 일정한 유량의 온도 제어용 공기를 제공하여 상기 단위 전지에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각장치
    를 포함하는 전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 단위 전지 사이에 이들 단위 전지를 이격시키는 전지 격벽을 설치하고, 이 전지 격벽에 상기 온도 제어용 공기를 유통시키는 유통로를 형성하는 전지 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 유통로의 단면적이 일정하며, 이 유통로에 대하여 일정한 유속의 공기가 통과되도록 구비되는 전지 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각장치는 상기 단위 전지들을 내장시키는 하우징을 포함하며,
    이 하우징은 상기 온도 제어용 공기가 유입되는 유입부 및 상기 단위 전지를 거친 공기가 배출되는 유출부를 형성하고, 상기 공기의 유입 방향과 유출 방향이 서로 반대인 전지 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평행한 방향으로 유입시키기 위한 유입구를 형성하는 전지 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제1 공기 가이드면을 형성하는 전지 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 공기 가이드면이 상기 유입구에서 멀어질수록 하향 경사지게 배치되는 전지 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 공기 가이드면의 각도는 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 15°~ 45°인 전지 모듈.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평 행한 방향으로 배출시키기 위한 유출구를 형성하는 전지 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기의 유출 방향에 대해 평행하게 배치되는 제2 공기 가이드면을 형성하는 전지 모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기의 유출 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제3 공기 가이드면을 형성하는 전지 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 공기 가이드면이 상기 유출구에서 멀어질수록 상향 경사지게 배치되는 전지 모듈.
  13. 일정 간격 이격되게 연속 배치되는 다수의 단위 전지를 내장시키는 하우징; 및
    상기 하우징의 내부에 온도 제어용 공기를 제공하여 상기 각 단위 전지에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉매 공급부
    를 포함하며,
    상기 하우징은 상기 각 단위 전지들 사이로 일정한 유량의 상기 공기를 유통 시키는 유출입수단을 구비하는 전지 모듈용 냉각장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유출입수단은 상기 온도 제어용 공기가 유입되는 유입부, 및 상기 단위 전지를 거친 공기가 배출되는 유출부를 형성하고,
    상기 공기의 유입 방향과 유출 방향이 서로 반대인 전지 모듈용 냉각장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평행한 방향으로 유입시키기 위한 유입구와, 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 경사진 방향으로 배치되는 제1 공기 가이드면을 형성하는 전지 모듈용 냉각장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 공기 가이드면이 상기 유입구에서 멀어질수록 하향 경사지게 배치되는 전지 모듈용 냉각장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 공기 가이드면의 각도는 상기 온도 제어용 공기의 유입 방향에 대해 15°이상인 전지 모듈용 냉각장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 유출부는 상기 온도 제어용 공기를 상기 단위 전지들의 배열 방향과 평행한 방향으로 배출시키기 위한 유출구와, 상기 온도 제어용 공기의 유출 방향에 대해 평행하게 배치되는 제2 공기 가이드면을 형성하는 전지 모듈용 냉각장치.
KR1020040086604A 2004-10-28 2004-10-28 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치 KR20060037600A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040086604A KR20060037600A (ko) 2004-10-28 2004-10-28 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치
US11/256,337 US20060093901A1 (en) 2004-10-28 2005-10-20 Secondary battery module and cooling apparatus for secondary battery module
JP2005314535A JP2006128123A (ja) 2004-10-28 2005-10-28 電池モジュール及び電池モジュール用冷却装置
CNA2005101373363A CN1812182A (zh) 2004-10-28 2005-10-28 二次电池模块和用于二次电池模块的冷却单元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040086604A KR20060037600A (ko) 2004-10-28 2004-10-28 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060037600A true KR20060037600A (ko) 2006-05-03

Family

ID=36844931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040086604A KR20060037600A (ko) 2004-10-28 2004-10-28 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20060037600A (ko)
CN (1) CN1812182A (ko)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2133939A1 (en) 2008-06-12 2009-12-16 LG Chem, Ltd. Middle- or large-sized battery pack case providing improved distribution uniformity in coolant flux
KR100938626B1 (ko) * 2006-12-30 2010-01-22 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
WO2010013902A2 (ko) 2008-07-26 2010-02-04 주식회사 엘지화학 우수한 냉각 효율성의 중대형 전지팩 케이스
WO2009151287A3 (ko) * 2008-06-11 2010-03-11 주식회사 엘지화학 전기자동차용 유 타입 배터리팩
KR100953614B1 (ko) * 2006-06-09 2010-04-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
WO2010098598A2 (ko) 2009-02-27 2010-09-02 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
KR101043543B1 (ko) * 2008-08-26 2011-06-21 쇼와 덴코 가부시키가이샤 액냉식 냉각 장치
WO2011129545A2 (ko) 2010-04-13 2011-10-20 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지팩 케이스
EP2631985A2 (en) * 2010-10-20 2013-08-28 LG Chem, Ltd. Battery pack having excellent cooling efficiency
KR101335836B1 (ko) * 2011-01-13 2013-12-02 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 전동 차량
US20180115031A1 (en) * 2016-10-24 2018-04-26 Hyundai Motor Company Apparatus for cooling battery
WO2023128460A1 (ko) * 2021-12-27 2023-07-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100942985B1 (ko) * 2007-03-21 2010-02-17 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
KR100981878B1 (ko) 2007-06-14 2010-09-14 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
JP5061753B2 (ja) * 2007-06-29 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
US9190344B2 (en) 2007-11-26 2015-11-17 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Liquid-cooled-type cooling device
JP5193660B2 (ja) * 2008-04-03 2013-05-08 株式会社日立製作所 電池モジュール及びそれを備えた蓄電装置並びに電機システム
JP5496604B2 (ja) * 2009-10-30 2014-05-21 三洋電機株式会社 電源装置及びこれを備える車両
JP2011187227A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Sony Corp バッテリーパック、電子機器、機器システム、バッテリーパック冷却部の制御方法及びプログラム
KR20120053593A (ko) * 2010-11-18 2012-05-29 주식회사 엘지화학 우수한 냉각 효율성의 전지팩
CN102088123B (zh) * 2010-12-27 2012-12-05 高宾 具有散热系统的动力电池组
US9425444B2 (en) * 2012-01-16 2016-08-23 Ford Global Technologies, Llc Traction battery assembly with plenum arranged to promote development of more uniform pressure therein
KR101420340B1 (ko) * 2012-03-23 2014-07-16 삼성에스디아이 주식회사 차량 운행 시스템, 및 이의 제어방법
JP5575209B2 (ja) 2012-11-21 2014-08-20 三菱重工業株式会社 電池モジュール
FR3007698B1 (fr) * 2013-06-28 2016-11-18 Renault Sa Conduit de refroidissement
CN103779633B (zh) * 2013-11-20 2016-05-25 科力远混合动力技术有限公司 混合动力汽车用动力电池包散热装置
CN104852105B (zh) * 2014-11-13 2017-06-30 科力远混合动力技术有限公司 混合动力汽车用动力电池包散热装置
DE102017107203B4 (de) * 2017-04-04 2021-04-22 Hoppecke Batterien Gmbh & Co. Kg Traktionsbatterie
CN106450580A (zh) * 2016-12-26 2017-02-22 安徽安耐捷新能源科技有限公司 一种基于电池组散热冷却系统的冷却方法
JP7034410B2 (ja) * 2017-12-15 2022-03-14 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 安全性が向上したバッテリーパック
CN109524743A (zh) * 2018-10-29 2019-03-26 安徽五行动力新能源有限公司 一种可以自行降温的锂电池
CN109524744B (zh) * 2018-10-30 2021-01-19 华南理工大学 一种电池热管理风冷系统及其快速构造方法
CN111509332B (zh) * 2019-05-07 2021-08-24 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种锂电池模块温度控制方法
US20220123429A1 (en) * 2019-10-30 2022-04-21 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module, and battery rack and power storage device comprising battery module
CN111490208B (zh) * 2020-04-27 2023-01-17 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 储能电池箱
CN114243181B (zh) * 2020-09-07 2023-03-14 比亚迪股份有限公司 电池包托盘及电池包
CN113013537A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 北京海博思创科技股份有限公司 电池柜及储能集装箱
CN113488709A (zh) * 2021-06-04 2021-10-08 天津市捷威动力工业有限公司 一种动力电池包hev系统总成
CN113937412B (zh) * 2021-12-16 2022-03-11 深圳乐能电子有限公司 一种带泄力机构的防爆中空锂电池电池组
CN115295955B (zh) * 2022-09-28 2022-12-27 常州博瑞电力自动化设备有限公司 一种储能电池箱

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953614B1 (ko) * 2006-06-09 2010-04-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
US7960941B2 (en) 2006-06-09 2011-06-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
KR100938626B1 (ko) * 2006-12-30 2010-01-22 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
KR101053267B1 (ko) * 2008-06-11 2011-08-01 주식회사 엘지화학 전기자동차용 유 타입 배터리팩
WO2009151287A3 (ko) * 2008-06-11 2010-03-11 주식회사 엘지화학 전기자동차용 유 타입 배터리팩
US9139104B2 (en) 2008-06-11 2015-09-22 Lg Chem, Ltd. U-type battery pack for electric vehicle
EP2133939A1 (en) 2008-06-12 2009-12-16 LG Chem, Ltd. Middle- or large-sized battery pack case providing improved distribution uniformity in coolant flux
US8298698B2 (en) 2008-06-12 2012-10-30 Lg Chem, Ltd. Battery pack case providing improved uniformity in coolant flux
WO2010013902A2 (ko) 2008-07-26 2010-02-04 주식회사 엘지화학 우수한 냉각 효율성의 중대형 전지팩 케이스
US8658303B2 (en) 2008-07-26 2014-02-25 Lg Chem, Ltd. Middle or large-sized battery pack case of excellent cooling efficiency
KR101043543B1 (ko) * 2008-08-26 2011-06-21 쇼와 덴코 가부시키가이샤 액냉식 냉각 장치
WO2010098598A2 (ko) 2009-02-27 2010-09-02 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
WO2010098598A3 (ko) * 2009-02-27 2010-12-09 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
US8951655B2 (en) 2009-02-27 2015-02-10 Lg Chem, Ltd. Middle or large-sized battery pack case providing improved distribution uniformity in coolant flux
WO2011129545A2 (ko) 2010-04-13 2011-10-20 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지팩 케이스
US9281546B2 (en) 2010-04-13 2016-03-08 Lg Chem, Ltd. Battery pack case having novel structure
EP2631985A4 (en) * 2010-10-20 2014-10-15 Lg Chemical Ltd BATTERY PACK WITH EXCELLENT COOLING EFFECT
EP2631985A2 (en) * 2010-10-20 2013-08-28 LG Chem, Ltd. Battery pack having excellent cooling efficiency
US9614260B2 (en) 2010-10-20 2017-04-04 Lg Chem, Ltd. Battery pack of excellent cooling efficiency
KR101335836B1 (ko) * 2011-01-13 2013-12-02 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 전동 차량
US20180115031A1 (en) * 2016-10-24 2018-04-26 Hyundai Motor Company Apparatus for cooling battery
US10326186B2 (en) * 2016-10-24 2019-06-18 Hyundai Motor Company Apparatus for cooling battery
WO2023128460A1 (ko) * 2021-12-27 2023-07-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차

Also Published As

Publication number Publication date
CN1812182A (zh) 2006-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20060037600A (ko) 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치
JP4607734B2 (ja) 二次電池モジュール
KR100648704B1 (ko) 이차 전지 모듈
JP4625755B2 (ja) 二次電池モジュール
KR100839374B1 (ko) 전지 모듈
JP2006128123A (ja) 電池モジュール及び電池モジュール用冷却装置
KR100669410B1 (ko) 전지 모듈
KR100684768B1 (ko) 이차 전지 모듈
KR100684770B1 (ko) 이차 전지 모듈
JP2007042637A (ja) 電池モジュール
KR20070013455A (ko) 이차 전지 모듈
US20060214633A1 (en) Rechargeable battery module
JP2004047426A (ja) 組電池の冷却装置及び二次電池
JP2006156406A (ja) 二次電池モジュール
JP2006278332A (ja) 二次電池モジュール
KR100684830B1 (ko) 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치
JP2005183241A (ja) 車両用の電源装置
KR100684760B1 (ko) 이차 전지 모듈
JP2005183217A (ja) 車両用の電源装置
JP5036194B2 (ja) 車両用の電源装置
KR100658717B1 (ko) 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치
KR100612237B1 (ko) 전지 모듈
KR100805114B1 (ko) 이차 전지 모듈
KR100637461B1 (ko) 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치
KR100612284B1 (ko) 전지 모듈 및 전지 모듈용 냉각장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application