KR20130084722A - Battery pack of novel air cooling structure - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A battery pack in a new air cooled structure is provided to make the battery pack compact and to reduce production cost as a coolant inlet is formed in the same size while a sealing process is omitted by arranging in a separated state to form a coolant flowing section. CONSTITUTION: A battery pack with multiple battery modules embed in a pack case having a battery cell able to be charged or discharged and a unit module ('unit cell') comprises one battery module (120d) composed of one or more of unit cell; and one coolant discharge unit positioned in front of rear of the pack case in a length direction of the battery cell. The coolant discharge unit is formed with two battery module groups being arranged symmetrically with the coolant discharge unit as a center; with coolant inlets being positioned respectively per each battery cell in a pack case section in an opposite position to the coolant discharge unit in a battery module; with a pack case and a battery module, in which the coolant inlet formed, being separated to each other as coolants flowed in through the coolant inlet are dispersed to form a coolant flowing area which gets into the battery module; to make the coolants flowed in from each coolant inlet to be discharge to outside via the coolant discharge unit after cooling the unit cell passing through each battery modules.

Description

신규한 공냉식 구조의 전지팩 {Battery Pack of Novel Air Cooling Structure}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack having a novel air-

본 발명은 신규한 공냉식 구조의 전지팩으로서, 구체적으로는 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈('단위셀')들을 포함하는 전지모듈 다수 개를 팩 케이스에 내장하고 있는 전지팩으로서, 상기 단위셀 하나 이상이 하나의 전지모듈을 구성하고; 상기 전지모듈 둘 이상이 전지팩의 길이 방향으로 배열되어 하나의 전지모듈 군을 구성하며; 2개의 전지모듈 군들이 냉매 배출부를 중심으로 대칭적으로 배열되어 있고, 전지모듈에서 상기 냉매 배출부에 대향하는 위치의 팩 케이스 부위에는 전지모듈 별로 냉매 유입구가 독립적으로 위치하며; 상기 냉매 유입구가 형성되어 있는 팩 케이스와 전지모듈 사이는, 냉매 유입구를 통해 유입된 냉매가 분산되어 전지모듈로 유입되는 냉매 유동 구간의 형성을 위해, 상호 이격되어 있고; 상기 냉매 유입구 별로 유입된 냉매가 각각의 전지모듈들을 통과하면서 단위셀을 냉각한 후 냉매 배출부를 경유하여 외부로 배출될 수 있도록, 전지팩의 길이 방향에서 팩 케이스의 전면 또는 후면에 하나의 냉매 배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention provides a battery pack having a novel air-cooled structure, specifically, a battery pack having a plurality of battery modules including a battery cell or a unit module ('unit cell') capable of charging and discharging in a pack case. One or more cells constitute one battery module; Two or more of the battery modules are arranged in a length direction of the battery pack to constitute one battery module group; Two battery module groups are symmetrically arranged around the refrigerant discharge unit, and a refrigerant inlet port is independently positioned for each battery module at a pack case portion of the battery module opposite to the refrigerant discharge unit; Between the pack case and the battery module in which the coolant inlet is formed, the coolant flowing through the coolant inlet is dispersed to form a coolant flow section in which the coolant flows into the battery module; One refrigerant outlet on the front or rear of the pack case in the longitudinal direction of the battery pack so that the refrigerant introduced by the refrigerant inlet is passed through the respective battery modules to cool the unit cell and then discharged to the outside through the refrigerant discharge unit It relates to a battery pack, characterized in that is formed.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. The secondary battery is also attracting attention as a power source for an electric vehicle (EV) and a hybrid electric vehicle (HEV), which are proposed as solutions for the air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels .

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.In a small mobile device, one or two or more battery cells are used per device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, and the like, which can be charged with a high degree of integration and have a small weight to capacity ratio, are mainly used as the battery cells of the middle- or large-sized battery modules. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.

중대형 전지모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지셀들을 직렬 또는 직렬 및 병렬 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.In order for the middle- or large-sized battery module to provide the output and capacity required by a predetermined device or device, a plurality of battery cells must be electrically connected in series or series and parallel manner, and a stable structure against external force must be maintained.

또한, 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키는 바, 충방전 과정에서 발생한 단위전지의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 단위전지의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발의 위험성도 존재한다. 따라서, 고출력 대용량의 전지인 차량용 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.In addition, since the battery cells constituting the middle- or large-sized battery module are composed of a rechargeable secondary battery, such a high-output large-capacity secondary battery generates a large amount of heat during the charging and discharging process, Can not be effectively removed, heat accumulation occurs, consequently promoting deterioration of the unit cell, and in some cases, there is a risk of ignition or explosion. Therefore, a cooling system for cooling the battery cells built in the vehicle battery pack, which is a high-output large-capacity battery, is required.

한편, 전력저장 장치는 다수의 전지팩들을 랙에 서랍형으로 패키징하는 방식이 주로 사용되고 있다. 서랍형 패키징은 일련의 전지팩들을 수직으로 적층하여 1개의 랙에 삽입하는 방식을 의미한다. 이러한 전력저장 장치에 포함된 전지팩의 냉각 시스템을 구성하는 경우, 전지셀 또는 단위모듈의 냉각을 위해 전지모듈 내 유로를 수직 방향으로 형성한 상태로 전지모듈들을 배열하면 냉각을 위한 유로 형성이 어려운 문제점이 있다.On the other hand, the power storage device is mainly used a method of packaging a plurality of battery packs in a rack drawer type. Drawer type packaging refers to a method in which a series of battery packs are vertically stacked and inserted into one rack. When configuring a cooling system of a battery pack included in such a power storage device, it is difficult to form a flow path for cooling if the battery modules are arranged in a state in which the flow path inside the battery module is formed in a vertical direction for cooling the battery cell or the unit module. There is a problem.

즉, 전지팩들이 상하로 적층되어야 하기 때문에 전지팩의 상부와 하부에 유로를 위한 공간을 별도로 만들 수 없으므로, 서랍형 패키징을 위해서는 전지모듈들을 눕힌 상태로 배치해야 냉각 뿐만 아니라 공간적으로 효율적인 설계를 할 수 있다.That is, since the battery packs must be stacked up and down, a space for the flow path cannot be separately formed at the top and the bottom of the battery pack. For drawer-type packaging, the battery modules must be placed in a lying state in order to provide not only cooling but also space-efficient design. Can be.

또한, 일반적으로 전력저장 장치에서는 높은 에너지 밀도와 전지의 균일한 수명 및 성능이 요구되므로, 전지팩의 구성 뿐만 아니라 랙의 구성시에도 콤팩트 한 설계가 필요하다.In addition, the power storage device generally requires a high energy density and uniform life and performance of the battery, so a compact design is required not only for the battery pack but also for the rack.

공간활용을 위해 예를 들어, 도 1과 같이 전지팩(100) 내부의 전지모듈 배치 및 냉매의 유로 형상이 가능하다. 그러나, 유로 방향으로 전지모듈들이 배열되면 1열의 전지모듈에는 외부의 공기가 바로 유입되고 2열의 전지모듈에는 1열의 전지들로부터 열을 흡수하여 데워진 공기가 유입되므로 1열과 2열에 위치한 전지모듈들의 냉각 정도가 달라 전지셀의 수명이 단축되는 문제점이 있다.For example, as shown in FIG. 1, the battery module may be disposed in the battery pack 100 and the flow path of the refrigerant may be used. However, when the battery modules are arranged in the flow path direction, external air immediately flows into the battery modules of the first row, and the warmed air is absorbed by the heat absorbed from the batteries of the first row by the battery modules of the second row, thereby cooling the battery modules located in the first and second rows. The degree is different, there is a problem that the life of the battery cell is shortened.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, 도 2와 같이 내부의 냉매 유로 유입구가 분리된 전지팩(100a)이 제안되었다. 그러나, 분리된 유입구를 사용하는 경우, 배출구와의 이격거리 차이에 의해 냉매의 유속 또는 유량이 달라지므로, 균일한 유동 분배를 위해 적절한 비율을 찾아, 각기 다른 크기로 유입구를 제작해야만 하는 문제점이 있다.In order to overcome this problem, a battery pack 100a having a separate refrigerant flow path inlet as shown in FIG. 2 has been proposed. However, when using a separate inlet, since the flow rate or flow rate of the refrigerant is changed by the difference in the separation distance from the outlet, there is a problem to find the appropriate ratio for uniform flow distribution, to make the inlet with different sizes .

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이 전지모듈 별로 냉매 유입구가 독립적으로 위치하고, 상기 냉매 유입구가 형성되어 있는 팩 케이스와 전지모듈 사이는, 냉매 배출구에 인접한 냉매 유입구를 통해 유입된 냉매가 분산되어 전지모듈로 유입되는 냉매 유동 구간의 형성을 위해, 팩 케이스와 전지모듈을 상호 이격 시키는 경우, 전지모듈을 효율적으로 냉각시키고, 냉매 유입구를 동일한 크기로 제작할 수 있으며 콤팩트한 구조를 형성하는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted in-depth studies and various experiments, and as described later, the refrigerant inlets are independently located for each battery module, and the pack case in which the refrigerant inlets are formed and the battery module are adjacent to the refrigerant outlet. In order to form a refrigerant flow section in which the refrigerant flowing through the refrigerant inlet is dispersed and introduced into the battery module, when the pack case and the battery module are separated from each other, the battery module can be efficiently cooled and the refrigerant inlet can be manufactured to the same size. It has been confirmed that a compact structure is formed and the present invention has been completed.

따라서, 본 발명은 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈('단위셀')들을 포함하는 전지모듈 다수 개를 팩 케이스에 내장하고 있는 전지팩으로서,Accordingly, the present invention provides a battery pack having a plurality of battery modules including a battery cell or a unit module ('unit cell') that can be charged and discharged in a pack case,

상기 단위셀 하나 이상이 하나의 전지모듈을 구성하고;At least one unit cell constitutes one battery module;

상기 전지모듈 둘 이상이 전지팩의 길이 방향으로 배열되어 하나의 전지모듈 군을 구성하며;Two or more of the battery modules are arranged in a length direction of the battery pack to constitute one battery module group;

2개의 전지모듈 군들이 냉매 배출부를 중심으로 대칭적으로 배열되어 있고,Two battery module groups are symmetrically arranged around the refrigerant discharge part,

전지모듈에서 상기 냉매 배출부에 대향하는 위치의 팩 케이스 부위에는 전지모듈 별로 냉매 유입구가 독립적으로 위치하며;A coolant inlet port is independently positioned for each battery module at a pack case portion of the battery module opposite to the coolant discharge unit;

상기 냉매 유입구가 형성되어 있는 팩 케이스와 전지모듈 사이는, 냉매 유입구를 통해 유입된 냉매가 분산되어 전지모듈로 유입되는 냉매 유동 구간의 형성을 위해, 상호 이격되어 있고;Between the pack case and the battery module in which the coolant inlet is formed, the coolant flowing through the coolant inlet is dispersed to form a coolant flow section in which the coolant flows into the battery module;

상기 냉매 유입구 별로 유입된 냉매가 각각의 전지모듈들을 통과하면서 단위셀을 냉각한 후 냉매 배출부를 경유하여 외부로 배출될 수 있도록, 전지팩의 길이 방향에서 팩 케이스의 전면 또는 후면에 하나의 냉매 배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.One refrigerant outlet on the front or rear of the pack case in the longitudinal direction of the battery pack so that the refrigerant introduced by the refrigerant inlet is passed through the respective battery modules to cool the unit cell and then discharged to the outside through the refrigerant discharge unit It is characterized in that is formed.

따라서, 본 발명에 따른 전지팩은 팩 케이스와 전지모듈 사이에 냉매가 분산될 수 있는 냉매 유동구간이 형성되도록 이격된 상태로 배열되어 있어서, 냉매 유입구와 전지모듈 사이를 밀폐시키는 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 냉매 유입구를 동일한 크기로 형성할 수 있으므로, 전지팩을 콤팩트하게 구성하고, 전지팩의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.Therefore, the battery pack according to the present invention is arranged in a spaced state in which a coolant flow section through which a coolant can be dispersed is formed between the pack case and the battery module, so that a process of sealing the coolant inlet and the battery module can be omitted. In addition, since the refrigerant inlets can be formed in the same size, the battery pack can be compactly constructed and the manufacturing cost of the battery pack can be reduced.

구체적으로, 상기 유동구간을 통해 냉매 배출구에 인접한 냉매 유입구로 유입된 냉매가 냉매 배출구로부터 이격된 전지모듈 방향으로 분산되어, 냉매 배출구로부터 이격된 전지모듈을 냉각시키는 효과를 발휘하여, 결과적으로 전지모듈의 균일한 냉각이 가능하다.Specifically, the refrigerant flowing into the refrigerant inlet adjacent to the refrigerant outlet through the flow section is dispersed in the direction of the battery module spaced from the refrigerant outlet, thereby cooling the battery module spaced from the refrigerant outlet, consequently the battery module Uniform cooling is possible.

또한, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지모듈에서 상기 냉매 배출부에 대향하는 위치의 팩 케이스 부위에 전지모듈 별로 냉매 유입구가 독립적으로 위치하므로, 냉매가 통과하는 길이와 유속이 절반으로 감소하여 유동 방향의 전지모듈들에서 생기는 온도 편차와 차압을 감소시킬 수 있다.In addition, in the battery pack according to the present invention, since the refrigerant inlets are independently located for each battery module in the pack case portion of the battery module opposite to the refrigerant discharge part, the length and flow rate of the refrigerant are reduced by half to flow. The temperature difference and the differential pressure generated in the battery modules in the direction can be reduced.

하나의 바람직한 예에서, 상기 냉매 유입구는 다수의 관통구 또는 슬릿 구조로 팩 케이스 상에 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 별도의 냉매 유입을 위한 공간을 필요로 하지 않는 장점이 있다.In one preferred example, the refrigerant inlet may be formed on the pack case in a plurality of through holes or slit structure, this structure has the advantage that does not require a space for a separate refrigerant inlet.

또한, 상기 구조의 냉매 유입구는 한 번에 많은 양의 냉매를 외부로부터 유입할 수 있는 잇점도 있다.In addition, the refrigerant inlet port of the above structure also has the advantage that a large amount of refrigerant can be introduced from the outside at a time.

상기 팩 케이스는 전지모듈들을 용이하게 내장할 수 있는 구조이면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어, 전지모듈들을 탑재하고 있는 하부 케이스, 및 하부 케이스의 상면을 덮고 있는 상부 케이스로 이루어질 수 있다.The pack case is not particularly limited as long as it can easily incorporate battery modules. For example, the pack case may include a lower case in which the battery modules are mounted, and an upper case covering an upper surface of the lower case.

한편, 각각의 전지모듈들을 균일하게 냉각할 수 있도록 다양한 구조가 고려될 수 있다.On the other hand, various structures can be considered to cool each battery module uniformly.

하나의 예로서, 상기 전지모듈 군에서 각각의 전지모듈들은 동일한 폭을 가지고 있고, 냉매 배출구에 인접한 냉매 유입구와 냉매 배출구로부터 이격된 냉매 유입구의 폭이 동일하게 설정되어 있는 구조일 수 있다.As an example, each of the battery modules in the battery module group may have the same width, and may have a structure in which the widths of the coolant inlet adjacent to the coolant outlet and the width of the coolant inlet spaced from the coolant outlet are equally set.

또 다른 예로서, 상기 냉매 유입구는 각각의 전지모듈에서 냉매 배출구의 대향측 방향에서 팩 케이스 상에 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 각각의 전지모듈에서 전지모듈의 수평축을 기준으로 냉매 배출구의 대향측 방향에서 팩 케이스 상에 형성되어 있는 구조일 수 있다.As another example, the refrigerant inlet may be a structure formed on the pack case in the direction of the opposite side of the refrigerant outlet in each battery module, the opposite side of the refrigerant outlet on the basis of the horizontal axis of the battery module in each battery module It may be a structure formed on the pack case in the direction.

더욱 바람직하게는, 상기 냉매 유입구는 각각의 전지모듈에서 냉매 배출구의 대향측 방향으로 전지모듈의 모서리에 대응하는 팩 케이스 상에 형성되어 있어서, 전지모듈들의 냉각을 전체적으로 균일하게 할 수 있다.More preferably, the refrigerant inlet is formed on the pack case corresponding to the edge of the battery module in the opposite direction of the refrigerant outlet in each battery module, it is possible to uniformly cool the battery modules as a whole.

하나의 바람직한 예로서, 상기 냉매 유입구의 폭은 전지모듈 길이를 기준으로 5 내지 50% 크기를 가지고 있을 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 냉매 유입구가 다수의 관통구 또는 다수의 슬릿 구조인 경우, 상기 유입구의 폭은 이들 관통구 또는 슬릿의 폭 방향의 합으로 산정한다. 이러한 냉매 유입구가 전지모듈의 길이를 기준으로 5%의 크기보다 작은 경우, 전지모듈을 냉각 시키기에 충분한 냉매가 흐를 수 없고, 50% 크기보다 큰 경우, 전지팩의 균일한 냉각이 이루어 지지 않으므로 바람직하지 않다.As one preferred example, the width of the refrigerant inlet may have a size of 5 to 50% based on the battery module length. As described above, when the refrigerant inlet has a plurality of through holes or a plurality of slit structures, the width of the inlet is calculated as the sum of the width directions of these through holes or slits. When the coolant inlet is smaller than the size of 5% based on the length of the battery module, the refrigerant sufficient to cool the battery module can not flow, if larger than 50%, it is preferable because the uniform cooling of the battery pack is not achieved Not.

상기 냉매 유동 구간의 폭은 전지모듈의 폭을 기준으로 바람직하게는 1 내지 20% 크기를 가지고 있을 수 있다.The width of the refrigerant flow section may preferably have a size of 1 to 20% based on the width of the battery module.

구체적으로, 냉매 유동구간이 전지모듈의 폭을 기준으로 1%의 크기보다 작거나, 20%의 크기보다 큰 경우, 냉매 배출구에 인접한 냉매 유입구에서 유입된 냉매가 냉매 유입구로부터 이격된 전지모듈로 효과적으로 분산되지 않으므로 바람직하지 않다.Specifically, when the coolant flow section is smaller than the size of 1% or larger than the size of 20% based on the width of the battery module, the refrigerant introduced from the coolant inlet adjacent to the coolant outlet is effectively separated from the coolant inlet. It is not preferable because it is not dispersed.

상기 냉매 배출구에 인접한 냉매 유입구로 유입되는 냉매의 유속 또는 유량이 상기 냉매 배출구로부터 이격된 냉매 유입구로 유입되는 냉매의 유속 또는 유량보다 상대적으로 크지만, 상기 냉매 배출구에 인접한 전지모듈과 상기 냉매 배출구로부터 이격된 전지모듈을 통과하여 나오는 유속 또는 유량이 동일할 수 있다. 따라서 전지모듈의 효율적인 냉각이 가능하다.The flow rate or flow rate of the refrigerant flowing into the refrigerant inlet adjacent to the refrigerant outlet is relatively greater than the flow rate or flow rate of the refrigerant flowing into the refrigerant inlet spaced from the refrigerant outlet, but from the battery module adjacent to the refrigerant outlet and the refrigerant outlet. The flow rate or flow rate passing through the spaced battery modules may be the same. Therefore, efficient cooling of the battery module is possible.

상기 냉매 배출부의 폭은 상기 전지팩의 폭을 기준으로 5 내지 50%의 크기를 가지고 있을 수 있다.The width of the coolant discharge part may have a size of 5 to 50% based on the width of the battery pack.

구체적으로, 냉매 배출부의 폭이 전지팩의 폭을 기준으로 5%의 크기보다 작은 경우 소망하는 냉매의 균일성을 달성할 수 없고, 냉매 배출부의 폭이 전지팩의 폭을 기준으로 50%의 크기보다 큰 경우 전체적인 전지팩의 크기가 증가하므로 바람직하지 않다.Specifically, when the width of the refrigerant discharge portion is smaller than the size of 5% based on the width of the battery pack, the desired refrigerant uniformity cannot be achieved, and the width of the refrigerant discharge portion is 50% based on the width of the battery pack. If larger, the size of the overall battery pack increases, which is not preferable.

한편, 각각의 전지모듈에서 냉매 유로들은 냉매 배출구를 기준으로 대략 "ㄱ" 자형 냉매 유로를 형성하는 구조일 수 있다.On the other hand, the refrigerant passage in each battery module may have a structure to form a substantially "a" shaped refrigerant passage based on the refrigerant outlet.

경우에 따라서는, 상기 냉매 유입구 및/또는 냉매 배출구에는 냉매 유입구로부터 유입된 냉매가 전지모듈을 관통한 후 신속하고 원활하게 냉매 배출구로 이동하여 전지팩 외부로 배출될 수 있도록, 바람직하게는, 냉매의 유동 구동력을 제공할 수 있는 구동 팬이 추가로 장착될 수 있다.In some cases, the coolant inlet and / or the coolant discharge port is a refrigerant flowing from the coolant inlet to pass through the battery module quickly and smoothly to the coolant discharge port to be discharged to the outside of the battery pack, preferably, the coolant A drive fan can be further mounted that can provide a flow drive force of.

또 다른 바람직한 예에서, 상기 냉매 유입구 및/또는 냉매 배출구는 공조 시스템과 연결되어 있는 구조일 수 있다.In another preferred example, the refrigerant inlet and / or refrigerant outlet may be a structure that is connected to the air conditioning system.

구체적으로, 상기 냉매 유입구는 냉각된 저온의 공기가 유입될 수 있도록 차량의 에어컨 시스템과 같은 공조 시스템과 연결되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 저온의 공기를 사용하여 상온의 공기를 이용하는 공냉식 냉각 구조보다 더욱 효과적으로 단위셀들을 냉각시킬 수 있다.Specifically, the refrigerant inlet is made of a structure that is connected to an air conditioning system such as an air conditioning system of the vehicle so that the cooled low-temperature air flows, it is more than the air-cooled cooling structure using the air at room temperature using low-temperature air The unit cells can be cooled effectively.

또한, 냉매 배출구의 크기가 종래의 전지팩 구조와 비교하여 작으므로 공조시스템과 연결시 공조 시스템 구성 측면에서 재료 절감효과가 있다.In addition, since the size of the refrigerant discharge port is smaller than that of the conventional battery pack structure, there is a material saving effect in terms of air conditioning system configuration when connected to the air conditioning system.

한편, 본 발명에 따른 전지팩은 냉각 효율성이 특히 문제가 되는 구조, 즉, 전지팩의 길이가 폭보다 1.1배 이상인 구조에서 바람직하며, 1.2배 내지 6배의 크기인 경우 더욱 바람직하다.On the other hand, the battery pack according to the present invention is preferable in a structure in which cooling efficiency is particularly problematic, that is, a structure in which the length of the battery pack is 1.1 times or more than the width, more preferably in the size of 1.2 times to 6 times.

상기 전지팩은 냉매의 균일한 유동을 위하여, 바람직하게는 냉매 배출부를 기준으로 좌우 대칭 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 종래의 냉매 유로와 비교하여 유로의 길이를 크게 줄일 수 있으므로 매우 바람직하다.The battery pack may be formed in a symmetrical structure with respect to the coolant discharge unit, for the uniform flow of the coolant. Therefore, the length of the flow path can be greatly reduced as compared with the conventional refrigerant flow path, which is highly desirable.

상기 전지모듈은, 예를 들어, 8 내지 24개의 단위셀들로 이루어질 수 있다.The battery module may include, for example, 8 to 24 unit cells.

참고로, 본 명세서에서 사용된 용어 "전지모듈"은 하나 이상의 충방전 전지셀들 또는 단위모듈들을 기계적으로 체결하고 동시에 전기적으로 연결하여 고출력 대용량의 전기를 제공할 수 있는 전지 시스템의 구조를 포괄적으로 의미하므로, 그 자체로서 하나의 장치를 구성하거나, 또는 대형 장치의 일부를 구성하는 경우를 모두 포함한다. 예를 들어, 소형 전지모듈을 다수 개 연결한 대형 전지모듈의 구성도 가능하고, 전지셀들을 소수 연결한 단위모듈을 다수 개 연결한 구성도 가능하다.For reference, as used herein, the term "battery module" is intended to comprehensively describe a structure of a battery system capable of providing high output and high capacity electricity by mechanically coupling one or more charge / discharge battery cells or unit modules and simultaneously electrically connecting them. As such, this includes all cases in which one device is configured by itself or a part of a large device. For example, a large battery module having a plurality of small battery modules may be connected, or a plurality of unit modules having a small number of battery cells may be connected.

상기 단위셀들은 냉매가 단위셀들 사이로 통과하며 단위셀들을 효과적으로 냉각할 수 있도록 단위셀의 두께를 기준으로 5 내지 50%의 크기로 상호 이격되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The unit cells may have a structure in which the refrigerant passes between the unit cells and is spaced apart from each other in a size of 5 to 50% based on the thickness of the unit cell so as to effectively cool the unit cells.

예를 들어, 단위셀들 사이의 이격 공간이 단위셀의 두께를 기준으로 5% 크기 미만인 경우 소망하는 냉매의 냉각 효과를 얻기 어렵고, 50% 크기를 초과하는 경우 다수 개의 단위셀들로 구성된 전지모듈의 크기가 전체적으로 커지므로 바람직하지 않다.For example, if the separation space between the unit cells is less than 5% size based on the thickness of the unit cell, it is difficult to obtain the cooling effect of the desired refrigerant, if the size exceeds 50% battery module consisting of a plurality of unit cells It is not preferable because the size of is large.

한편, 상기 단위모듈은, 예를 들어, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들이 직렬 또는 병렬로 상호 연결되어 있는 구조로서, 상기 전극단자들이 직렬 또는 병렬로 상호 연결되어 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버를 포함하는 구조로 구성될 수 있다.On the other hand, the unit module is, for example, a structure in which the plate-shaped battery cells, the electrode terminals are formed at the top and bottom, respectively, are interconnected in series or in parallel, the two electrode terminals are interconnected in series or in parallel Or more battery cells, and a pair of high-strength cell covers coupled to surround the outer surface of the battery cells except for the electrode terminal portion.

상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 판상형 전지셀이다. 그러한 바람직한 예로는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 '파우치형 전지셀'로 칭하기도 한다.The battery cell is a plate-shaped battery cell having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when the battery cell is charged for the configuration of the battery module. A preferable example thereof is a secondary battery having a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and electrode terminals protrude from both upper and lower ends. More specifically, It may be a structure in which an electrode assembly is built in the case. The secondary battery having such a structure may also be referred to as a 'pouch-shaped battery cell'.

상기 전지셀은 이차전지로서, 대표적으로 니켈 수소 이차전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도가 높고 방전 전압이 큰 리튬 이차전지가 특히 바람직하다.Typically, the battery cell is a secondary battery such as a nickel hydrogen secondary battery or a lithium secondary battery. Among them, a lithium secondary battery having a high energy density and a large discharge voltage is particularly preferable.

한편, 상기 냉매는 바람직하게는 공기일 수 있지만, 그것만으로 한정되지 않음은 물론이다.On the other hand, the refrigerant is preferably air but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 전지팩은 전력저장 장치의 랙(rack)에 서랍형 팩키징 방식으로 장착되는 구조일 수 있다.Preferably, the battery pack may be a structure that is mounted in a rack of the power storage device in a drawer-type packaging method.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력저장 장치 등의 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device such as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, a power storage device, and the like, using the battery pack as a power source.

특히, 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 경우, 상기 전지팩이 차량의 트렁크에 장착되는 구조가 더욱 바람직하다.Particularly, in the case of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle in which the battery pack is used as a power source, the battery pack is preferably mounted on the trunk of the vehicle.

전지팩을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력저장 장치 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, electric power storage devices, etc. using a battery pack as a power source are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 팩 케이스와 전지모듈 사이에 냉매가 분산될 수 있는 냉매 유동구간이 형성되도록 이격된 상태로 배열되어 있어서, 냉매 유입구와 전지모듈 사이를 밀폐시키는 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 냉매 유입구를 동일한 크기로 형성할 수 있으므로, 전지팩을 콤팩트하게 구성하고, 전지팩의 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 전지모듈에서 상기 냉매 배출부에 대향하는 위치의 팩 케이스 부위에 전지모듈 별로 냉매 유입구가 독립적으로 위치하므로, 냉매가 통과하는 길이와 유속이 절반으로 감소하여 유동 방향의 전지모듈들에서 생기는 온도 편차와 차압을 감소시킬 수 있다.As described above, the battery pack according to the present invention is arranged in a spaced apart state to form a coolant flow section through which the coolant can be dispersed between the pack case and the battery module, thereby sealing the space between the coolant inlet port and the battery module. Since not only the process can be omitted, but also the refrigerant inlets can be formed in the same size, the battery pack can be made compact, and the manufacturing cost of the battery pack can be reduced. In addition, since the refrigerant inlet is independently located for each battery module in the pack case part of the battery module opposite to the refrigerant discharge part, the length and flow velocity of the refrigerant are reduced to half so that the temperature of the battery modules in the flow direction is generated. Deviation and differential pressure can be reduced.

도 1은 종래기술에 따른 전지팩의 평면도이다;
도 2는 또 다른 종래기술에 따른 전지팩의 평면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 평면도이다;
도 4는 도 3의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다;
도 6은 파우치형 전지셀의 사시도이다;
도 7은 단위모듈의 구성을 위해 도 7의 전지셀이 장착될 셀 커버의 사시도이다.
도 8는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 velocity vector를 도시한 전지팩의 평면도이다.1 is a plan view of a battery pack according to the prior art;
2 is a plan view of a battery pack according to another prior art;
3 is a plan view of a battery pack according to an embodiment of the present invention;
4 is a perspective view of FIG. 3;
5 is a perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention;
6 is a perspective view of a pouch-type battery cell;
7 is a perspective view of a cell cover in which the battery cell of FIG. 7 is mounted for the configuration of a unit module.
8 is a plan view of a battery pack showing a velocity vector according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 평면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a schematic plan view of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of FIG. 3.

이들 도면을 참조하면, 전지팩(100b)은 각각 2개씩의 전지모듈들이 전지팩(100b)의 길이(L) 방향으로 배열된 2개의 전지모듈 군들(110, 120)을 팩 케이스(150)에 내장하고 있다. 예를 들어, 전지모듈 군(110)은 2개의 전지모듈들(101, 102)이 전지팩(100b)의 길이(L) 방향으로 배열되어 있는 구조로 이루어져 있고, 각각의 전지모듈들(101, 102)은 동일한 폭을 가지고 있다.Referring to these drawings, the battery pack 100b includes two battery module groups 110 and 120 in which two battery modules are arranged in a length L direction of the battery pack 100b, respectively, in the pack case 150. It is built. For example, the battery module group 110 has a structure in which two battery modules 101 and 102 are arranged in a length L direction of the battery pack 100b, and each battery module 101 and 102 has the same width.

또한, 냉매 유동 구간(A)이 형성되도록 2개의 전지모듈 군들(110, 120)은 팩 케이스(150)와 이격된 상태로 배열되어 있고, 전지모듈에서 냉매 배출부(140)에 대향하는 위치의 팩 케이스(150) 부위에는 전지모듈 별로 냉매 유입구(160, 162)가 독립적으로 위치하고 있다.In addition, the two battery module groups 110 and 120 are arranged to be spaced apart from the pack case 150 so that the refrigerant flow section A is formed, and the battery module groups 110 and 120 are disposed at positions opposite to the refrigerant discharge unit 140 in the battery module. In the pack case 150, the refrigerant inlets 160 and 162 are independently located for each battery module.

더욱이, 전지팩(100b)의 길이(L) 방향에서 팩 케이스(150)의 전면에 하나의 냉매 배출구(130)가 형성되어 있어서, 냉매 유입구(160, 162) 별로 유입된 냉매가 각각의 전지모듈들(101, 102)을 통과하면서 단위셀을 냉각시킨 후 함께 외부로 배출된다.In addition, one coolant outlet 130 is formed on the front surface of the pack case 150 in the length L direction of the battery pack 100b, such that the coolant introduced by the coolant inlets 160 and 162 is formed in each of the battery modules. The unit cells are cooled while passing through the fields 101 and 102 and then discharged together.

특히, 팩 케이스(150)와 전지모듈들(101, 102) 사이에는, 냉매 유입구(160, 162)를 통해 유입된 냉매가 분산되어 전지모듈들(101, 102)로 유입되는 냉매 유동 구간(A)이 형성되어 있다. 따라서, 냉매 배출구(130)에 인접한 냉매 유입구(162)로 유입된 냉매(144)의 일부(146)가 분산되면서 냉매 배출구(130)로부터 이격된 전지모듈(101)을 냉각시킨다. 이와 반대로, 냉매 배출구(130)로 이격된 냉매 유입구(160)로 유입된 냉매의 일부가 분산되면서 냉매 배출구(130)에 인접한 전지모듈(102)을 냉각시키기도 한다. 결과적으로, 냉매 배출구(130)에 인접한 냉매 유입구(162)를 통해 유입되는 유량(144)이 냉매 배출(130)로부터 이격된 냉매 유입구(160)로부터 유입되는 유량(142)보다 상대적으로 많음에도 불구하고, 각각의 전지모듈들(101, 102)를 통과하여 나오는 유량은 거의 동일하다.In particular, between the pack case 150 and the battery modules 101 and 102, the refrigerant flowing through the refrigerant inlets 160 and 162 is dispersed and the refrigerant flow section A flowing into the battery modules 101 and 102. ) Is formed. Thus, a portion 146 of the refrigerant 144 introduced into the refrigerant inlet 162 adjacent to the refrigerant outlet 130 is dispersed while cooling the battery module 101 spaced apart from the refrigerant outlet 130. On the contrary, a portion of the refrigerant introduced into the refrigerant inlet 160 spaced apart from the refrigerant outlet 130 may be dispersed to cool the battery module 102 adjacent to the refrigerant outlet 130. As a result, although the flow rate 144 flowing through the coolant inlet 162 adjacent to the coolant outlet 130 is relatively larger than the flow rate 142 flowing from the coolant inlet 160 spaced from the coolant outlet 130, In addition, the flow rates passing through the respective battery modules 101 and 102 are almost the same.

냉매 유입구(160, 162)는 다수의 관통구 구조로 팩 케이스(150) 상에 형성되어 있고, 예를 들어, 각각의 전지모듈 군들(110d, 120d)의 모서리에 대응하는 팩 케이스 상에 형성되어 있다.The refrigerant inlets 160 and 162 are formed on the pack case 150 in a plurality of through hole structures, and are formed on the pack cases corresponding to corners of the respective battery module groups 110d and 120d, for example. have.

또한, 상기 냉매 유입구(160, 162)는 전지모듈(101)의 수평축(B)을 기준으로 냉매 배출구(130)의 대향측 방향에서 팩 케이스(150) 상에 형성되어 있다.In addition, the coolant inlets 160 and 162 are formed on the pack case 150 in a direction opposite to the coolant outlet 130 based on the horizontal axis B of the battery module 101.

각각의 냉매 유입구(160)의 폭은 관통구들의 폭 방향의 합이 모듈 길이를 기준으로 대략 20%의 크기를 가지고 있으며, 냉매 배출부(140)의 폭(w)은 전지팩(100b)의 폭(W)을 기준으로 대략 20%의 크기를 가지고 있다.The width of each of the refrigerant inlets 160 has a size of approximately 20% of the sum of the widths of the through holes based on the module length, and the width w of the refrigerant outlet 140 is the width of the battery pack 100b. It has a size of about 20% based on the width (W).

각각의 전지모듈에서 냉매 유로들(142, 144)은 냉매 배출구(130)를 기준으로 "ㄱ" 자형 냉매 유로를 형성하고 있고, 전지팩(100b)은 길이(L)가 폭(W)보다 약 1.3배 구조로 이루어져 있다.In each of the battery modules, the coolant channels 142 and 144 form a “a” shaped coolant channel based on the coolant outlet 130, and the battery pack 100b has a length L that is less than the width W. 1.3 times structure.

한편, 전지모듈 군들(110, 120)은 냉매 배출부(140)를 기준으로 좌우 대칭 구조로 이루어져 있다.Meanwhile, the battery module groups 110 and 120 have a symmetrical structure based on the refrigerant discharge unit 140.

도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.5 is a perspective view schematically showing a battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 팩 케이스는 전지모듈들을 탑재하고 있는 하부 케이스(150), 및 하부 케이스(150)의 상면을 덮고 있는 상부 케이스(170)로 이루어진 점을 제외하고는 도 3의 구조와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 5, the pack case is the same as the structure of FIG. 3 except that the pack case includes a lower case 150 in which the battery modules are mounted, and an upper case 170 covering an upper surface of the lower case 150. Detailed description thereof will be omitted.

도 6에는 파우치형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.6 is a perspective view schematically illustrating a pouch-type battery cell.

도 6을 참조하면, 파우치형 전지(50)는 두 개의 전극리드(51, 52)가 서로 대향하여 전지 본체(53)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(54)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양 측면(55)과 상단부 및 하단부(56, 57)를 부착시킴으로써 전지(50)가 만들어진다.Referring to FIG. 6, the pouch-type battery 50 has a structure in which two electrode leads 51 and 52 protrude from upper and lower ends of the battery main body 53, respectively. The outer case 54 is composed of two upper and lower units and has two side surfaces 55 and upper and lower ends 56, which are in mutual contact with each other, with an electrode assembly (not shown) mounted on a receiving portion formed on the inner surface thereof. And 57 are attached to the battery 50 to make the battery 50.

외장부재(54)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양 측면(55)과 상단부 및 하단부(56, 57)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양 측면(55)은 상하 외장부재(54)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(56)와 하단부(57)에는 전극리드(51, 52)가 돌출되어 있으므로 전극리드(51, 52)의 두께 및 외장부재(54) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(51, 52)와의 사이에 필름상의 실링부재(58)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.The exterior member 54 is made of a laminate structure of a resin layer / metal foil layer / resin layer so that heat and pressure are applied to both side surfaces 55 and upper and lower ends 56 and 57 which are in contact with each other, And may be adhered using an adhesive in some cases. Both side surfaces 55 are in direct contact with the same resin layer of the upper and lower sheathing members 54, so that they can be uniformly sealed by melting. On the other hand, since the electrode leads 51 and 52 protrude from the upper end portion 56 and the lower end portion 57, the sealing property is improved in consideration of the thickness of the electrode leads 51 and 52 and the heterogeneity with the material of the outer sheath member 54 The electrode leads 51 and 52 are thermally fused with a film sealing member 58 interposed therebetween.

도 7에는 단위모듈의 구성을 위해 도 7의 전지셀이 장착될 셀 커버의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating a cell cover in which the battery cell of FIG. 7 is mounted for the configuration of a unit module.

도 7을 참조하면, 셀 커버(500)는 도 5에서와 같은 파우치형 전지셀(도시하지 않음) 2 개를 내장하며 그것의 기계적 강성을 보완할 뿐만 아니라 모듈 케이스(도시하지 않음)에 대한 장착을 용이하게 하는 역할을 한다. 상기 2개의 전지셀들은 그것의 일측 전극단자들이 직렬로 연결된 후 절곡되어 상호 밀착된 구조로 셀 커버(500) 내부에 장착된다.Referring to FIG. 7, the cell cover 500 includes two pouch-type battery cells (not shown) as shown in FIG. 5 and complements its mechanical rigidity, as well as mounting on a module case (not shown). Serves to facilitate. The two battery cells are mounted inside the cell cover 500 in a structure in which one electrode terminal thereof is connected in series and then bent to closely contact each other.

셀 커버(500)는 상호 결합 방식의 한 쌍의 부재들(510, 520)로 구성되어 있으며, 고강도 금속 판재로 이루어져 있다. 셀 커버(500)의 좌우 양단에 인접한 외면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 단차(530)가 형성되어 있으며, 상단과 하단에도 역시 동일한 역할을 하는 단차(540)가 형성되어 있다. 또한, 셀 커버(500)의 상단과 하단에는 폭방향으로 고정부(550)가 형성되어 있어서, 모듈 케이스(도시하지 않음)에 대한 장착을 용이하게 한다.The cell cover 500 is composed of a pair of members 510, 520 of a mutually coupling type, and is made of a high strength metal plate. A step 530 is formed on the outer surface adjacent to both ends of the cell cover 500 to facilitate fixing of the module and a step 540 is formed on the upper and lower ends. In addition, the upper and lower ends of the cell cover 500 are formed with fixing portions 550 in the width direction, thereby facilitating attachment to a module case (not shown).

도 8를 참조하면, 본 발명의 전지팩에서의 velocity vector가 도시되어 있다.8, the velocity vector in the battery pack of the present invention is shown.

도 8를 참조하면, 냉매 배출구(130)에 인접한 냉매 유입구(162)에서 유입된 냉매가 냉매 유동구간(A)을 통해, 냉매 유입구로부터 이격된 전지모듈(101)로 분산되는 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 8, it can be seen that the refrigerant introduced from the refrigerant inlet 162 adjacent to the refrigerant outlet 130 is distributed to the battery module 101 spaced apart from the refrigerant inlet through the refrigerant flow section A. Referring to FIG.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

Claims (25)

충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈('단위셀')들을 포함하는 전지모듈 다수 개를 팩 케이스에 내장하고 있는 전지팩으로서,
상기 단위셀 하나 이상이 하나의 전지모듈을 구성하고;
상기 전지모듈 둘 이상이 전지팩의 길이 방향으로 배열되어 하나의 전지모듈 군을 구성하며;
2개의 전지모듈 군들이 냉매 배출부를 중심으로 대칭적으로 배열되어 있고,
전지모듈에서 상기 냉매 배출부에 대향하는 위치의 팩 케이스 부위에는 전지모듈 별로 냉매 유입구가 독립적으로 위치하며;
상기 냉매 유입구가 형성되어 있는 팩 케이스와 전지모듈 사이는, 냉매 유입구를 통해 유입된 냉매가 분산되어 전지모듈로 유입되는 냉매 유동 구간의 형성을 위해, 상호 이격되어 있고;
상기 냉매 유입구 별로 유입된 냉매가 각각의 전지모듈들을 통과하면서 단위셀을 냉각한 후 냉매 배출부를 경유하여 외부로 배출될 수 있도록, 전지팩의 길이 방향에서 팩 케이스의 전면 또는 후면에 하나의 냉매 배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack having a plurality of battery modules including a battery cell or unit modules ('unit cells') that can be charged and discharged in a pack case,
At least one unit cell constitutes one battery module;
Two or more of the battery modules are arranged in a length direction of the battery pack to constitute one battery module group;
Two battery module groups are symmetrically arranged around the refrigerant discharge part,
A coolant inlet port is independently positioned for each battery module at a pack case portion of the battery module opposite to the coolant discharge unit;
Between the pack case and the battery module in which the coolant inlet is formed, the coolant flowing through the coolant inlet is dispersed to form a coolant flow section in which the coolant flows into the battery module;
One refrigerant outlet on the front or rear of the pack case in the longitudinal direction of the battery pack so that the refrigerant introduced by the refrigerant inlet is passed through the respective battery modules to cool the unit cell and then discharged to the outside through the refrigerant discharge unit Battery pack, characterized in that is formed. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구는 다수의 관통구 또는 슬릿 구조로 팩 케이스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the refrigerant inlet is formed on the pack case in a plurality of through holes or slits. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스는 전지모듈들을 탑재하고 있는 하부 케이스, 및 하부 케이스의 상면을 덮고 있는 상부 케이스로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack of claim 1, wherein the pack case comprises a lower case in which battery modules are mounted, and an upper case covering an upper surface of the lower case. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 군에서 각각의 전지모듈들은 동일한 폭을 가지고 있고, 냉매 배출구에 인접한 냉매 유입구와 냉매 배출구로부터 이격된 냉매 유입구의 폭이 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein each of the battery modules in the battery module group has the same width, and the widths of the refrigerant inlet adjacent to the refrigerant outlet and the refrigerant inlet spaced from the refrigerant outlet are equally set. . 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구는 각각의 전지모듈에서 냉매 배출구의 대향측 방향에서 팩 케이스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the refrigerant inlet is formed on the pack case in a direction opposite to the refrigerant outlet of each battery module. 제 5 항에 있어서, 상기 냉매 유입구는 각각의 전지모듈에서 전지모듈의 수평축을 기준으로 냉매 배출구의 대향측 방향에서 팩 케이스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 5, wherein the refrigerant inlet is formed on the pack case in a direction opposite to the refrigerant outlet on the horizontal axis of the battery module in each battery module. 제 6 항에 있어서, 상기 냉매 유입구는 각각의 전지모듈에서 냉매 배출구의 대향측 방향으로 전지모듈의 모서리에 대응하는 팩 케이스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 6, wherein the coolant inflow port is formed on a pack case corresponding to an edge of the battery module in a direction opposite to the coolant outlet port of each battery module. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구의 폭은 모듈 길이를 기준으로 5 내지 50% 크기인 것을 특징으로 하는 전지팩.The method of claim 1, wherein the width of the refrigerant inlet is a battery pack, characterized in that 5 to 50% size based on the module length. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유동 구간의 폭은 전지모듈의 폭을 기준으로 1 내지 20% 크기인 것을 특징으로 하는 전지팩.The method of claim 1, wherein the width of the refrigerant flow section is a battery pack, characterized in that 1 to 20% size based on the width of the battery module. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 배출구에 인접한 냉매 유입구로 유입되는 냉매의 유속 또는 유량이 상기 냉매 배출구로부터 이격된 냉매 유입구로 유입되는 냉매의 유속 또는 유량보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the flow rate or flow rate of the refrigerant flowing into the refrigerant inlet adjacent to the refrigerant outlet is greater than the flow rate or flow rate of the refrigerant flowing into the refrigerant inlet spaced from the refrigerant outlet. 제 10항에 있어서, 상기 냉매 배출구에 인접한 전지모듈과 상기 냉매 배출구로부터 이격된 전지모듈을 통과하여 나오는 유속 또는 유량이 동일한 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 10, wherein the flow rate or flow rate passing through the battery module adjacent to the coolant outlet and the battery module spaced apart from the coolant outlet is the same. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 배출부의 폭은 상기 전지팩의 폭을 기준으로 5 내지 50%의 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the coolant discharge part has a width of 5 to 50% based on the width of the battery pack. 제 1 항에 있어서, 각각의 전지모듈에서 냉매 유로들은 냉매 배출구를 기준으로 "ㄱ" 자형 냉매 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the refrigerant passages in each of the battery modules form a "-" shaped refrigerant passage based on the refrigerant outlet. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구 및/또는 냉매 배출구에는 냉매의 유동 구동력을 제공할 수 있도록 구동 팬이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩. The battery pack according to claim 1, wherein the refrigerant inlet port and / or the refrigerant outlet port is further equipped with a driving fan to provide a driving force of the refrigerant. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구 및/또는 냉매 배출구는 공조 시스템과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the coolant inlet and / or the coolant outlet is connected to an air conditioning system. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 길이가 폭보다 1.1배 이상인 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩. The battery pack as claimed in claim 1, wherein the battery pack has a length of 1.1 times or more than a width. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은 8 내지 24개의 단위셀들이 상하로 적층된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery module has a structure in which 8 to 24 unit cells are stacked up and down. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들은 단위셀의 두께를 기준으로 5 내지 50%의 크기로 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack of claim 1, wherein the unit cells are spaced apart from each other by a size of 5 to 50% based on the thickness of the unit cell. 제 1 항에 있어서, 상기 단위모듈은 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있는 둘 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 셀 커버를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery module according to claim 1, wherein the unit module includes at least two battery cells having electrode terminals connected in series, and a pair of cell covers coupled to each other so as to surround the outer surfaces of the battery cells, The battery pack according to claim 1, 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell has a structure in which an electrode assembly is embedded in a pouch-shaped case including a resin layer and a metal layer. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell is a lithium secondary battery. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 공기인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the refrigerant is air. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 전력저장 장치의 랙(rack)에 서랍형 팩키징 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the battery pack is mounted in a rack of a power storage device in a drawer-type packaging method. 제 1 항에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising the battery pack according to claim 1 as a power source. 제 24 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
The device of claim 24, wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.
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