KR20060037603A - Secondary battery module - Google Patents
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Abstract
배열되는 단위 전지의 수가 많은 경우에도 전체적으로 고르게 냉각이 이루어지게 냉각 공기의 흐름을 형성하도록, 한쪽에는 공기가 유입되는 유입부가 형성되고 다른쪽에는 공기가 배출되는 배출부가 형성되는 하우징과 하우징의 내부에 적층되어 설치되는 복수의 단위 전지를 포함하고, 하우징의 유입부는 단위 전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 각각 단위 전지의 배열방향에 대하여 양쪽에서 공기가 유입되도록 형성하고, 하우징의 배출부는 유입부와 대칭되도록 단위 전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 각각 단위 전지의 배열방향에 대하여 양쪽으로 공기가 배출되도록 형성하는 전지 모듈을 제공한다.In order to form a flow of cooling air evenly in the case of a large number of unit cells arranged, the inside of the housing and the housing in which the air inlet is formed on one side and the air outlet is formed on the other side to form a flow of cooling air It includes a plurality of unit cells are stacked and installed, the inlet portion of the housing is divided into both sides at the middle of the arrangement direction of the unit cell is formed so that air is introduced from both sides in the arrangement direction of the unit cell, respectively, the discharge portion of the housing A battery module is provided so that air is discharged to both sides with respect to the arrangement direction of each unit cell by dividing into two sides at an intermediate point of the arrangement direction of the unit cells so as to be symmetrical with the unit.
이차 전지, 전지 모듈, 냉각, 공기, 유로, 유동방향, 격벽, 단위 전지, 경사, 온도 분포Secondary battery, battery module, cooling, air, flow path, flow direction, bulkhead, unit cell, slope, temperature distribution
Description
도 1은 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a battery module according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a battery module according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예에 있어서 전지 조립체의 구성을 나타내는 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing the configuration of a battery assembly in an embodiment of a battery module according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 전지 모듈의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view schematically showing another embodiment of a battery module according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 전지 모듈의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a battery module according to the present invention.
본 발명은 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 단위 전지를 연결하여 구성하고 전체적으로 고르게 냉각이 이루어지도록 냉각 공기의 흐름을 형성하는 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, and more particularly, to a battery module which is configured by connecting a plurality of unit cells and forming a flow of cooling air so as to cool the whole.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전 및 방전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지로, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 카메라, 캠코더 등의 휴대용 소형 전자기기에는 하나의 전지 셀로 이루어지는 이차전지를 주로 사용하며, 하이브리드 전기 자동차(HEV), 전기 자동차(EV) 등의 모터 구동용 전원으로는 다수의 전지 셀(이하 "단위 전지"라 한다)을 연결하여 이루어지는 대용량 이차전지(이하 "전지 모듈"이라 한다)를 주로 사용한다.In general, a secondary battery is a battery that can be repeatedly used because it can be charged and discharged. A secondary battery composed of one battery cell is mainly used for portable small electronic devices such as mobile phones, notebook computers, cameras, and camcorders. As a power source for driving a motor such as a hybrid electric vehicle (HEV) and an electric vehicle (EV), a large capacity secondary battery (hereinafter referred to as a "battery module") formed by connecting a plurality of battery cells (hereinafter referred to as "unit cells") is used. Mainly used.
상기 전지 모듈을 이루는 각각의 단위 전지는 양극판과 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 삽입하여 이루어지는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 내장되는 공간부를 구비하는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 밀폐하는 캡 조립체와, 상기 캡 조립체로 돌출되고 상기 전극 조립체의 양극판 및 음극판과 각각 전기적으로 연결되는 양극단자 및 음극단자로 구성된다.Each unit cell constituting the battery module includes an electrode assembly formed by inserting a separator, which is an insulator, between the positive electrode plate and the negative electrode plate, a case having a space in which the electrode assembly is built, and a cap coupled to and sealed to the case. And a positive electrode terminal and a negative electrode terminal protruding from the cap assembly and electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode assembly, respectively.
그리고 각각의 단위 전지는 통상 각형 전지의 경우 캡 조립체 상부로 돌출된 양극단자 및 음극단자가 이웃하는 단위 전지의 양극단자 및 음극단자와 엇갈리도록 각 단위 전지를 교차 배열하고, 나사가공된 음극단자와 양극단자 사이에 너트를 이용하여 도전체를 연결하여 전지 모듈을 구성한다.In the case of a rectangular battery, each unit cell is arranged in such a manner that each of the unit cells is cross-aligned so that the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protruding from the top of the cap assembly alternate with the positive terminal and the negative terminal of the neighboring unit cell. A battery module is constructed by connecting a conductor using a nut between the positive electrode terminals.
상기 전지 모듈은 수∼수십개의 단위 전지를 연결시켜 하나의 전지 모듈을 구성하므로, 각 단위 전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출할 수 있도록 구성하는 냉각구조와 안전수단, 시스템 회로 등이 구비되어 전체적인 부피가 커지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 전지 모듈을 구성하는 단위 전지의 간격을 줄여 크기를 줄이는 방법이 사용되지만, 이 경우 단위 전지에서 발생되는 열 을 방열시키기 힘들다는 또 다른 문제가 발생한다.Since the battery module constitutes one battery module by connecting several to several tens of unit cells, a cooling structure, safety means, system circuit, and the like, which are configured to easily discharge heat generated from each unit battery, are provided. There is a problem that the volume is large. In order to solve this problem, a method of reducing the size by reducing the interval of unit cells constituting the battery module is used, but in this case, another problem that it is difficult to dissipate heat generated from the unit cells occurs.
따라서 전지 모듈을 설계하는 데 있어서는 부피를 최소화하여야 함은 물론 각 단위 전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출할 수 있어야 한다. 각 단위 전지에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하지 못하는 경우에는 전지 모듈의 온도 상승을 초래하게 되고, 각 단위 전지의 성능을 저하시키고, 결과적으로 전지 모듈이 적용되는 기기의 오작동을 초래하게 된다.Therefore, in designing a battery module, the volume should be minimized, and the heat generated from each unit cell should be easily discharged. Failure to effectively dissipate heat generated in each unit cell results in an increase in temperature of the battery module, deterioration in performance of each unit cell, and consequently a malfunction of the device to which the battery module is applied.
특히, HEV(Hybrid Electric Vehicle)용, EV(Electric Vehicle)용 등의 고출력 대용량 전지 모듈의 경우에는 열의 방출이 무엇보다 중요하며, 전지 모듈의 크기가 커지는 경우에는 자체의 무게가 증가될 뿐 아니라 전지 모듈이 탑재되는 기기(특히 차량)의 설계가 곤란해지는 문제가 있다.In particular, in the case of a high output large capacity battery module, such as for HEV (Hybrid Electric Vehicle), EV (Electric Vehicle), heat dissipation is important, and when the size of the battery module is increased, the weight of the battery itself is not only increased but also the battery. There is a problem that the design of the device (especially the vehicle) on which the module is mounted becomes difficult.
따라서 고출력 대용량이 요구되는 전지 모듈의 경우에는 크기를 최소화하면서 방열 특성을 향상시킬 수 있는 전지 모듈의 개발이 매우 필요한 실정이다.Therefore, in the case of a battery module that requires a high output large capacity, it is very necessary to develop a battery module that can improve the heat dissipation characteristics while minimizing the size.
그리고 종래 전지 모듈은 각 단위 전지 사이에 냉각용 공기의 유통을 위한 공간을 확보하고 구조적으로 단위 전지의 변형을 방지하기 위하여 격벽을 설치하며, 상기 단위 전지와 격벽의 조립체를 하우징에 내장시키고, 단위 전지의 온도를 제어하기 위한 냉각 공기를 하우징의 내부에 공급하여 상기 격벽을 통하여 냉각 공기를 유통시키므로 각각의 단위 전지에서 발생하는 열을 냉각시키도록 구성된다.In addition, the conventional battery module is provided with a partition wall in order to secure a space for the distribution of cooling air between each unit cell and structurally prevent deformation of the unit cell, the assembly of the unit cell and the partition wall in the housing, the unit The cooling air for controlling the temperature of the battery is supplied to the inside of the housing to distribute the cooling air through the partition wall, thereby cooling the heat generated in each unit cell.
그러나 종래 전지 모듈의 냉각방식에 있어서는 각 단위 전지 사이의 격벽으로 유통되는 냉각 공기의 유량이 일정하지 않아 단위 전지 사이에 온도 차이가 발생하게 되고, 각 단위 전지에서 발생하는 열이 고르게 방열되지 않게 된다. 따라 서 전지 모듈의 충, 방전 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, in the conventional cooling method of the battery module, the flow rate of the cooling air circulated to the partition walls between the unit cells is not constant, so that a temperature difference occurs between the unit cells, and heat generated from each unit cell is not evenly radiated. . Therefore, there is a problem that the charge and discharge efficiency of the battery module is lowered.
또한 종래 전지 모듈의 냉각방식에 있어서, 단위 전지의 수가 20개 이상으로 많은 경우에는 단위 전지의 배열되는 총 길이가 길게 형성되고, 그만큼 공기의 유동거리도 증가하여 필연적으로 발생하는 유동저항에 따른 압력손실이 발생하여 냉각 공기의 유입구쪽에서 멀어질수록 공기의 유량이 충분하지 않게 되고, 단위 전지의 냉각이 고르게 이루어지지 않게 된다.In addition, in the conventional cooling method of the battery module, when the number of unit cells is more than 20, the total length of the unit cells is formed long, and the flow distance of air increases accordingly, and the pressure according to the flow resistance inevitably generated. As the loss occurs and moves away from the inlet of the cooling air, the flow rate of the air is not sufficient, and the unit cell is not evenly cooled.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단위 전지의 수가 많은 경우에도 전체적으로 고르게 단위 전지를 냉각시키는 것이 가능하도록 단위 전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 유입부 및 배출부를 형성한 전지 모듈을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and inlet and outlet portions are formed by dividing both sides at an intermediate point in the arrangement direction of the unit cells so that even when the number of unit cells is large, the unit cells can be cooled evenly. It is for providing a battery module.
본 발명이 제안하는 전지 모듈은 한쪽에는 공기(냉각 공기)가 유입되는 유입부가 형성되고 다른쪽에는 공기가 배출되는 배출부가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 적층되어 설치되는 복수의 단위 전지를 포함하고, 상기 하우징의 유입부는 단위 전지의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 각각 양쪽에서 공기가 유입되도록 형성하고, 상기 하우징의 배출부는 상기 유입부와 대칭형상으로 형성되며 각 단위 전지의 사이를 통과한 공기가 중앙지점에서 분리되어 양쪽으로 배출되도록 형성한다.The battery module proposed by the present invention includes a housing in which an air inlet part is formed to which air (cooling air) is introduced, and a discharge part in which air is discharged to one side, and a plurality of unit cells stacked in the housing. And the inlet portion of the housing is divided into both sides at an intermediate point in the arrangement direction of the unit cell so that air is introduced from both sides, and the outlet portion of the housing is formed in a symmetrical shape with the inlet portion. Passed air is separated from the central point and formed to be discharged to both sides.
그리고 본 발명의 전지 모듈은 상기 단위 전지 사이에 설치되고 공기가 통과 하는 공간(공기 유통로)을 형성하는 복수의 격벽을 더 포함한다.The battery module of the present invention further includes a plurality of partition walls installed between the unit cells and forming a space (air flow passage) through which air passes.
상기에서 하우징의 유입부는 각각 상기 단위 전지의 배열방향에 대하여 15°이상의 경사각을 갖도록 형성하는 것도 가능하다.In the above inlet portion of the housing may be formed to have an inclination angle of 15 ° or more with respect to the arrangement direction of the unit cell.
다음으로 본 발명에 따른 전지 모듈의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the battery module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 한쪽에는 공기가 유입되는 유입부(12)가 형성되고 다른쪽에는 공기가 배출되는 배출부(14)가 형성되는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내부에 적층되어 설치되는 복수의 단위 전지(22)를 포함하여 이루어진다.First, as shown in FIGS. 1 to 3, one embodiment of the battery module according to the present invention has an
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈의 일실시예는 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 단위 전지(22) 사이에 설치되고 공기가 통과하는 공간(공기 유통로)을 형성하는 복수의 격벽(30)을 더 포함한다.In addition, as shown in FIG. 3, the battery module according to the present invention further includes a plurality of
상기에서 단위 전지(22)와 격벽(30)은 교대로 적층하여 전지 조립체(20)를 구성하며, 적층되어 조립된 상태로 상기 하우징(10)의 내부에 설치된다.The
상기 격벽(30)에는 적층되는 단위 전지(22)와 소정의 틈새(냉각 공기가 유통되기 위한 통로)를 유지할 수 있도록 복수의 돌기(32)를 형성하는 것도 가능하다.It is also possible to form a plurality of
상기 돌기(32)는 별도의 부재로 형성하여 상기 격벽(30)에 부착 설치하는 것도 가능하고, 상기 격벽(30)에 일체로 형성하는 것도 가능하다. 상기 돌기(32)는 엠보싱가공이나 드로잉가공 등에 의하여 상기 격벽(30)에 일체로 형성하는 것도 가능하다.The
상기 돌기(32)는 격벽(30)의 한쪽면에만 형성하는 것도 가능하고, 양쪽면에 모두 형성하는 것도 가능하다.The
상기와 같이 격벽(30)에 돌기(32)를 형성하게 되면, 격벽(30)의 강도가 향상될 뿐만 아니라, 격벽(30)과 단위 전지(22) 사이에 틈새(공기 유통로)가 존재하게 되어 냉각하기 위한 공기가 이 틈새로 유통하여 방열이 효과적으로 이루어진다.When the
상기에서는 격벽(30)에 돌기(32)를 형성하는 것에 의하여 공기가 유통되도록 구성하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 격벽(30)에 다수의 홈이나 구멍을 형성하는 것에 의하여 공기가 유통되기 위한 유로를 형성하는 것도 가능하다. 즉 상기 격벽(30)의 표면에 소정의 깊이로 공기의 유통방향을 따라 길게 홈을 형성하는 것도 가능하고, 격벽(30)의 내부를 관통하여 공기의 유통방향을 따라 관통구멍을 형성하는 것도 가능하다.In the above description, the air is circulated by forming the
상기 하우징(10)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 단위 전지(22)와 격벽(30)이 교대로 적층되어 이루어지는 전지 조립체(20)가 내장되는 전지장착부(11)와, 상기 전지장착부(11)의 한쪽면에 연결되어 설치되고 내장되는 각 단위 전지(22)의 온도를 제어하기 위한 공기가 유입되는 한쌍의 유입부(12)와, 상기 유입부(12)의 반대쪽에서 상기 전지장착부(11)의 다른쪽면에 연결되어 설치되고 각 단위 전지(22) 사이를 통과한 공기가 배출되는 한쌍의 배출부(16)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
상기 전지장착부(11)는 전지 조립체(20)를 수용하여 고정하기 위한 수용공간을 형성하며, 전지장착부(11)의 구체적인 구조는 전지 조립체(20)를 수용하여 고정 지지할 수 있는 구조이면 특별하게 한정하지 않는다.The
상기 한쌍의 유입부(12)는 상기 단위 전지(22)의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 분할하여 양쪽에서 공기가 유입되도록 형성한다.The pair of
상기 각각의 유입부(12)에는 강제로 공기를 공급하기 위한 송풍팬(18) 등의 송풍수단이 설치된다. 상기 송풍수단으로는 프로펠러 팬, 시로코 팬 등의 다양한 팬장치나 공기 펌프 등을 사용하는 것도 가능하고, 자동차의 경우 주행시에 발생하는 강제 대류를 이용하는 것도 가능하며, 다른 시스템에 설치되는 송풍장치(예를 들면 자동차에 있어서 에어컨 시스템의 응축기 팬이나 라디에이터 팬 등)를 함께 사용하는 것도 가능하다.Each
상기에서 송풍수단(송풍팬(18))에 의하여 유입부(12)로 유입되는 공기는 가능하면 단위 전지(22)의 배열방향과 대략 평행한 방향으로 유입되도록 상기 각각의 유입부(12)에는 선단 유입구(19)를 형성한다.The air flowing into the
상기 양쪽의 유입부(12)가 서로 만나는 부분은 상기 선단 유입구(19)로부터 유입되는 공기가 효과적으로 이동방향을 상기 전지장착부(11)에 내장된 상기 단위 전지(22)쪽으로 전환하도록 대략 "V"형상으로 형성한다.The portion where the two
그리고 상기 양쪽의 유입부(12)가 서로 만나는 지점으로부터 상기 단위 전지(22)쪽으로 단위 전지(22)와 평행하게 분리판(15)을 설치하는 것이 양쪽에서 유입되는 공기가 서로 충돌하지 않고 원활하게 단위 전지(22)쪽으로 이동방향이 전환되도록 안내되므로 바람직하다.In addition, the
상기에서 분리판(15)을 설치하지 않으면, 양쪽 선단 유입구(19)로부터 유입 되는 공기가 중간지점에서 서로 만나서 충돌함에 따라 공기의 흐름에 불규칙성이 증대되어 효과적인 공기 유동의 제어가 이루어지지 않는다.If the
상기 분리판(15)은 단위 전지(22)의 내부까지 연장하여 설치하는 것도 가능하고, 단위 전지(22)와 근접된 위치까지만 연장하여 설치하는 것도 가능하다.The
상기 분리판(15)이 설치되는 한쌍의 유입부(12)가 서로 만나는 지점은 상기 단위 전지(22)로부터 소정의 간격을 두고 위치하도록 구성하는 것이 상기 선단 유입구(19)로부터 유입되어 상기 유입부(12)의 벽면을 따라 이동하는 공기의 유량을 중간지점에 위치한 단위 전지(22) 사이의 유로로 통과하기에 충분하게 확보할 수 있으므로 바람직하다.The point where the pair of
상기 한쌍의 배출부(16)는 상기 유입부(12)와 대칭되는 형상으로 형성하며, 상기 단위 전지(22)의 배열방향 중간지점에서 분할하여 양쪽으로 공기가 배출되도록 형성한다.The pair of
상기 한쌍의 배출부(16)가 만나는 중간지점에도 단위 전지(22)를 통과한 공기가 효과적으로 양쪽으로 나뉘어 배출되도록 분리판(17)을 설치하는 것이 바람직하다.In the intermediate point where the pair of
상기 한쌍의 유입부(12) 및 배출부(16)가 만나는 중간지점은 공기의 이동방향을 자연스럽게 변환시킬 수 있도록 곡면으로 형성하는 것이 바람직하다.The intermediate point where the pair of
상기와 같이 유입부(12)와 배출부(16)를 단위 전지(22)의 배열방향 중간지점에서 양쪽으로 나누어 형성하면, 배열되는 단위 전지(22)의 수가 20개 이상으로 많은 경우에도 공기가 이동하는 거리가 단축되어 선단 유입구(19)로부터 가까운 단위 전지(22)와 선단 유입구(19)로부터 먼 단위 전지(22)의 온도 차이가 하나로 구성하는 경우에 비하여 1/2로 감소하게 되고, 단위 전지(22) 사이의 온도 편차를 줄이는 것이 가능하다.As described above, when the
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈의 다른 실시예는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 한쌍의 유입부(12)를 각각 상기 단위 전지(22)의 배열방향에 대하여 경사진 방향으로 공기가 유입되도록 형성한다.In another embodiment of the battery module according to the present invention, as shown in FIGS. 4 and 5, the air flows in a direction inclined with respect to the arrangement direction of the
상기에서 선단 유입구(19)는 상기 단위 전지(22)의 배열방향과 평행하게 형성하거나, 상기 단위 전지(22)의 배열방향과 음의 경사각을 갖도록 형성하는 것이 선단 유입구(19)로 유입된 공기가 일부 단위 전지(22)쪽으로 직진 이동하는 것을 방지할 수 있으므로 바람직하다. 여기에서 선단 유입구(19)로 유입된 공기가 일부 단위 전지(22)쪽으로 직진하게 되면, 부분적으로 공기의 유량이 불균일하게 되는 문제가 발생한다.The
상기 유입부(12)는 단위 전지(22)의 배열방향 중간지점에서 만나고 공기가 유입되는 양쪽의 선단 유입구(19)로 경사(단위 전지(22)의 배열방향과 경사)져 연장되는 한쌍의 외측 가이드면(13)과, 상기 양쪽 선단 유입구(19)로부터 가장 가까운 쪽에 위치하는 전지장착부(11)로부터 경사지게 연장되는 내측 가이드면(14)을 포함하여 이루어진다.The
상기 외측 가이드면(13)과 내측 가이드면(14)은 서로 대략 평행한 상태로 설치된다.The
상기 한쌍의 외측 가이드면(13)은 대략 "V"형상을 이루도록 설치된다.The pair of outer guide surfaces 13 are provided to form a substantially "V" shape.
상기 외측 가이드면(13)은 단위 전지(22)의 배열방향을 따라 선단 유입구(19)에서 멀어지면서 중간지점으로 가까와질수록 단위 전지(22)쪽으로 근접하는 경사면으로 형성한다.The
상기 한쌍의 외측 가이드면(13)이 서로 만나는 지점으로부터 단위 전지(22)쪽으로 단위 전지(22)와 평행하게 분리판(15)을 설치한다.The
상기에서 분리판(15)을 설치하지 않으면, 양쪽 선단 유입구(19)로부터 유입되는 공기가 중간지점에서 서로 만나서 충돌함에 따라 공기의 흐름에 불규칙성이 증대되어 효과적인 공기 유동의 제어가 이루어지지 않는다.If the
상기 분리판(15)은 단위 전지(22)의 내부까지 연장하여 설치하는 것도 가능하고, 단위 전지(22)와 근접된 위치까지만 연장하여 설치하는 것도 가능하다.The
상기 분리판(15)이 설치되는 한쌍의 외측 가이드면(13)이 서로 만나는 지점은 상기 단위 전지(22)로부터 소정의 간격을 두고 위치하도록 구성하는 것이 상기 선단 유입구(19)로부터 유입되어 상기 외측 가이드면(13)을 따라 이동하는 공기의 유량이 중간지점에 위치한 단위 전지(22) 사이의 유로로 통과하기에 충분하도록 확보할 수 있으므로 바람직하다.The point where the pair of outer guide surfaces 13 on which the
상기와 같이 외측 가이드면(13)을 단위 전지(22)의 배열방향에 대하여 양쪽에서 중간지점으로 향하여 경사지게 설치하면, 상기 양쪽 선단 유입구(19)로 유입된 공기가 경사진 한쌍의 외측 가이드면(13)에 접촉하면서 외측 가이드면(13)을 따라 유동이 이루어지고, 외측 가이드면(13)을 따라 배열된 단위 전지(22)들의 중간지점 부근으로 흐르게 된다. 이 때 상기 외측 가이드면(13)이 선단 유입구(19)에 서 멀어져 중간지점으로 가까와질수록 단위 전지(22)쪽으로 접근하는 경사면으로 형성되므로, 공기의 유동 단면적이 선단 유입구(19)에서 멀어질수록 점점 감소하며, 공기의 유속은 점점 빨라지게 된다. 즉 유체역학의 연속방정식에 따르면 유체의 유속은 유동 단면적과 반비례하므로, 유동 단면적이 감소하면 유속이 빨라진다. 또 베르누이의 정리에 의하면, 유동 단면적이 감소함에 따라 유속은 증가하지만 압력은 감소한다.As described above, when the
따라서 상기 선단 유입구(19)를 통하여 유입된 공기는 상기와 같은 유체역학적인 원리에 의하여 각 단위 전지(22) 사이를 일정한 동일 유량(유속)으로 통과하게 되고, 각 단위 전지(22)에서 발생하는 열을 고르게 온도 제어(냉각)하는 것이 가능하고, 전지 조립체(20)의 전 영역에 걸쳐 균일하고 적절한 온도를 유지시키는 것이 가능하다. 즉 상기 선단 유입구(19)를 통하여 유입된 공기는 모두 상기 단위 전지(22)쪽으로 직진으로 이동하지 못하고, 상기 외측 가이드면(13)에 직접 충돌하거나, 상기 외측 가이드면(13)에 충돌되어 반사되는 흐름에 충돌하여 흐름방향이 90°변경되어 각 단위 전지(22)쪽으로 이동하게 되고, 이 과정에서 유체역학적인 원리에 의하여 전체적으로 동일한 유량이 고르게 분포되어 각 단위 전지(22)의 사이로 유입되어 통과하게 되므로, 전체적으로 균일한 온도 제어가 가능하다.Therefore, the air introduced through the
상기에서 각 단위 전지(22) 사이에 격벽(30)을 통하여 형성되는 공기가 통과하기 위한 유로(유동 단면적)는 모두 동일하도록 구성한다.In the above, the flow paths (flow cross-sectional area) through which air formed through the
상기 하우징(10)의 유입부(12)는 상기 단위 전지(22)의 배열방향에 대하여 대략 15°이상의 경사각(θ)을 갖도록 형성한다. 즉 상기 외측 가이드면(13)과 내 측 가이드면(14)은 상기 전지장착부(11)에 내장되는 단위 전지(22)의 배열방향에 대하여 대략 15°이상의 경사각(θ)을 갖도록 형성한다.The
상기에서 외측 가이드면(13)의 경사각(θ)이 15°보다 작은 경우에는 상기 선단 유입구(19)에서 멀어져 중간지점에 가까와질수록 나타나는 압력의 감소가 너무 적고 유속의 증가가 작으므로, 선단 유입구(19)에 가까운 쪽에 위치한 단위 전지(22) 사이의 유로로 통과하는 공기의 유량보다 선단 유입구(19)에서 먼 중간지점쪽에 위치한 단위 전지(22) 사이의 유로로 통과하는 공기의 유량이 적어 전체적으로 동일한 유량의 공기를 유통시킬 수 없게 되고, 각 단위 전지(22) 사이의 온도 편차가 발생하게 되며, 전지 조립체(20)의 전 영역에 걸쳐 고른 온도 분포를 얻을 수 없게 된다.When the inclination angle θ of the
따라서 상기 하우징(10)의 유입부(12)(외측 가이드면(13))의 경사각(θ)은 상기 단위 전지(22)의 배열방향에 대하여 대략 15°이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 경사각(θ)을 대략 15∼45°의 범위내로 설정하는 것이 좋다. 여기에서 상기 외측 가이드면(13)의 경사각(θ)을 45°보다 크게 설정하는 경우에는 유속의 증가가 너무 크므로, 선단 유입구(19)에 가까운 쪽에 위치한 단위 전지(22) 사이의 유로로 통과하는 공기의 유량보다 선단 유입구(19)에서 먼 중간지점쪽에 위치한 단위 전지(22) 사이의 유로로 통과하는 공기의 유량이 많아 전체적으로 동일한 유량의 공기를 유통시킬 수 없게 되고, 각 단위 전지(22) 사이의 온도 편차가 발생하게 되며, 전지 조립체(20)의 전 영역에 걸쳐 고른 온도 분포를 얻을 수 없게 된다.Therefore, it is preferable to set the inclination angle θ of the inlet portion 12 (outer guide surface 13) of the
상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described other embodiments, the present invention can be implemented in the same configuration as the above-described embodiment except for the above-described configuration, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어서, 모터를 구동하기 위한 에너지원(모터 구동용)으로 사용하는 것이 가능하며, 이외에도 고출력/대용량을 요구받는 다양한 용도로 사용하는 것이 가능하다.The battery module according to the present invention configured as described above is a device for operating by using a motor such as a HEV (hybrid electric vehicle), an EV (electric vehicle), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, etc. It can be used as an energy source (for driving a motor), and besides, it can be used for various applications requiring high power / large capacity.
상기에서는 본 발명에 따른 전지 모듈의 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 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the battery module according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. This also belongs to the scope of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 전지 모듈에 의하면, 하우징의 공기 유통 구조를 개선하여 각 단위 전지 사이의 유통로로 일정한 유량의 공기를 유통시키므로, 전지 조립체의 전 영역에 걸쳐 고른 온도 분포를 이루는 것이 가능하고, 냉각 효율을 극대화시키는 것이 가능하다. 따라서 전지 모듈의 충, 방전 효율을 보다 향상시키는 것이 가능하다.According to the battery module according to the present invention made as described above, by improving the air flow structure of the housing to distribute the air of a constant flow rate to the flow path between each unit cell, it is to achieve an even temperature distribution over the entire area of the battery assembly It is possible to maximize the cooling efficiency. Therefore, it is possible to further improve the charging and discharging efficiency of the battery module.
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈에 의하면, 배열되는 단위 전지의 수가 많은 경우에도 하우징의 유입부 및 배출부를 중간지점으로 양쪽으로 분할하여 형성하므로, 압력손실에 의한 유량 차이를 최소화하는 것이 가능하고, 냉각 효율을 극대 화시키는 것이 가능하다.In addition, according to the battery module according to the present invention, even when the number of unit cells arranged is formed by dividing the inlet and outlet of the housing into the intermediate point both sides, it is possible to minimize the flow rate difference due to pressure loss, cooling It is possible to maximize efficiency.
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