KR20130110716A

KR20130110716A - 전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스를 갖는 케이스 어셈블리

Info

Publication number: KR20130110716A
Application number: KR1020120032889A
Authority: KR
Inventors: 조장훈; 장우균; 이근용; 엄제식; 황상문
Original assignee: 주식회사 프로파워
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10
Also published as: KR101316655B1

Abstract

본 발명은 전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스구조에 관한 것으로서, 체결홀이 형성된 고정부를 갖는 측면판넬과; 상기 측면판넬에서 연장되고 제1방열홀을 갖는 전면판넬과; 상기 전면판넬과 이격된 채로 상기 측면판넬에서 연장되면서 상기 제1방열홀과 대응되는 위치에서 제2방열홀을 갖는 후면판넬과; 상부가 상기 측면판넬과 상기 전면판넬과 상기 후면판넬로 연결된 개구부와; 상기 측면판넬과 상기 전면판넬과 상기 후면판넬로 연결되어 상기 개구부를 통해 슬라이드 삽입된 전지셀을 지지하는 바닥판넬; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스구조를 제공하여, 전지셀을 내부케이스에 슬라이딩 결합함으로써 제작이 보다 용이할 뿐만 아니라, 내부케이스에 방열홀을 형성함으로써 전지셀로부터 발생된 열을 원활히 방출함으로써 전지셀의 작동효율을 극대화 할 수 있게 되는 동시에 측면판넬에 횡방향으로 뻗은 고정부를 형성함으로써 내부케이스를 외부케이스에 보다 용이하게 설치할 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스구조{An inner-case of cell wherein the cell is able to slide in it}

본 발명은 전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스구조에 관한 것이다.

최근 에너지 및 환경 문제 해결을 위해 에너지 절약 및 환경 유해물질의 감축이 절실하게 요구되고 있으며, 화석연료의 고갈로 인한 전기자동차(EV,NEV)에 대한 관심이 집중되고 있는 실정이다.

EV 및 NEV등에 사용되는 배터리 팩은 전기자동차의 운전 시간 보장과 더 빠른 충전시간을 요구받고 있다.

그러나 EV 및 NEV등에 사용되는 배터리 팩은 급속충전시 발생하는 열을 효과적으로 제거하는 것이 매우 중요한데 이는 바로 배터리 팩의 수명 및 효율과 직결되는 것이기 때문이다.

특히 리튬 폴리머 전지의 경우 충전시에는 배터리 온도와 충전동작은 매우 밀접한 연관성을 안고 있다.

다시 말해, 배터리 팩 섭시10도 내지 섭시45도씨 범위에서 충전이 이루어져야 이상적이라 할 수 있다.

왜냐하면 배터리 팩을 급속으로 충전하게 되면 배터리는 셀 내부의 화학반응에 의해 온도가 상승하게 되어 열화현상 또는 발화로 이어질 가능성이 있기 때문이다.

이러한 문제를 해결코저 다음과 같은 종래 선행기술들이 등장하였다.

선행특허문헌 : 한국등록특허 제0880386호, 한국등록특허 제0932227호, 한국등록특허 제1090717호

종래기술인 한국등록특허 제0880386호는 신규한 구조의 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩을 개시하고 있다.

한국등록특허 제0880386호에 개시된 전지팩은 전지셀의 측면을 감싸는 몰딩부가 설치되는데 이는 셀의 중심영역을 안정적으로 지지할 수 없어 특히 EV차량에 사용될 시에 요구되는 강성이 약한 단점이 있다.

또한 한국등록특허 제0880386호는 몰딩부의 가장자리에 체결용단자를 음각처리한 내용을 기술하고 있으나 이 또한 EV차량에 사용될 시 진동에 의한 체결이 해제되는 등 불안정한 문제점을 안고 있다.

종래 기술인 한국등록특허 제0932227호는 이차전지 및 이를 포함하는 전지모듈을 개시하고 있으나, 이는 전지셀의 각 측면을 프레임부재를 사용하여 마감하는 구성을 하고 있다.

그러나 이러한 구조에 의하면, 전지셀의 각각의 측면에 대하여 프레임부재를 고정 및 조립하여야 하는 구조적 복잡성 문제가 있다.

또한, 한국등록특허 제0932227호의 프레임부재들 간에 연결부위에 있어서 열전도도 차이로 인한 뒤틀림 등 전지셀의 충전시 방열과정에서의 프레임 연결부의 기계적 강도가 저하될 우려도 있다.

또다른 종래기술인 한국등록특허 제1090717호에서는 배터리 팩을 개시하고 있다.

한국등록특허 제1090717호는 단위 셀이 노출되도록 하는 윈도우를 형성하고 있으나, 이는 한국등록특허 제1090717호에서 제시하고 있는 조립방법에서도 드러나듯 그 조립과정이 난해하고 복잡한 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스구조를 제공함으로써 구조가 간단하면서도 방열이 용이하게 이루어지는 동시에 강성확보가 가능케 하는 것에 그 목적이 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 체결홀이 형성된 고정부를 갖는 측면판넬과; 상기 측면판넬에서 연장되고 제1방열홀을 갖는 전면판넬과; 상기 전면판넬과 이격된 채로 상기 측면판넬에서 연장되면서 상기 제1방열홀과 대응되는 위치에서 제2방열홀을 갖는 후면판넬과; 상부가 상기 측면판넬과 상기 전면판넬과 상기 후면판넬로 연결된 개구부와; 상기 측면판넬과 상기 전면판넬과 상기 후면판넬로 연결되어 상기 개구부를 통해 슬라이드 삽입된 전지셀을 지지하는 바닥판넬; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스구조를 포함한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 전지셀을 내부케이스에 슬라이딩 결합함으로써 제작이 보다 용이한 이점이 있다.

둘째, 내부케이스에 방열홀을 형성함으로써 전지셀로부터 발생된 열을 원활히 방출함으로써 전지셀의 작동효율을 극대화 할 수 있게 된다.

셋째, 측면판넬에 횡방향으로 뻗은 고정부를 형성함으로써 내부케이스를 외부케이스에 보다 용이하게 설치할 수 있게 되는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부케이스의 사시도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부케이스에 전지셀이 슬라이딩 결합된 모습도이다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지셀을 포함하는 복수개의 내부케이스(C1)가 버스바에 의해 연결된 전지셀 어셈블리의 사시도이다.
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버스바의 사시도이다.
도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부케이스의 분리 사시도이다.
도7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부케이스의 사시도이다.

이상과 같은 본 발명의 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지셀(100)의 사시도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부케이스(C1)의 사시도이다.

도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부케이스(C1)에 전지셀(100)이 슬라이딩 결합된 모습도이다.

도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지셀(100)을 포함하는 복수개의 내부케이스(C1)가 버스바에 의해 연결된 전지셀(100) 어셈블리의 사시도이다.

도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버스바의 사시도이다.

도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부케이스(C2)의 분리 사시도이다.

도7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부케이스(C2)의 사시도이다.

먼저 전지셀(100)에 대하여 개략적으로 설명한다.

전지셀(100)은 전체적으로 편평한 평판 형상을 하고 있으며 상부에는 양극전극리드(120)와 음극전극리드(130)가 이격 설치된다.

보다 상세하게는 양극전극리드(120)와 음극전극리드(130)에는 체결을 위한 전극홀(110)이 복수개 나란히 형성된다.

전지셀(100)은 리튬폴리머 배터리 팩으로 이루어 질 수도 있다.

다음으로 내부케이스(C1)구조에 관하여 설명한다.

측면판넬(230)은 체결홀(220)이 형성된 고정부(210)를 갖는다.

전면판넬(240)은 측면판넬(230)에서 연장되며, 전면판넬(240)에는 직사각 형상의 제1방열홀(270)이 복수개 형성되어 있다.

후면판넬(250)은 측면판넬(230)에서 연장되면서 전면판넬(240)과 일정 간격 이격 배치된다.

후면판넬(250)에는 전면판넬(240)에 형성된 제1방열홀(270)과 대응되는 위치에서 직사각 형상의 제2방열홀(280)을 복수개 갖는다.

개구부(200)는 측면판넬(230)과 전면판넬(240) 그리고 후면판넬(250)로 연결되어 형성되는 공간의 상부에서 개구된 채로 형성된다.

바닥판넬(260)은 측면판넬(230)과 전면판넬(240), 그리고 후면판넬(250)을 서로 연결하여 개구부(200)를 통해 슬라이드 삽입된 전지셀(100)을 지지한다.

다시 말해서 전지셀(100)은 내부케이스(C1)에 슬라이딩 결합되고 또한 내부케이스(C1)는 바닥판넬(260)이 지면을 향하도록 배치되고 측면판넬(230)이 지면에 대하여 수직상하방향으로 배치되는 구조를 하고 있기 때문에 전지셀(100)은 중력에 의하여 내부케이스(C1) 안으로 쉽게 슬라이딩 가능하다.

보다 상세하게는 전지셀(100)은 내부케이스(C1)에 슬라이딩 삽입된 채로 별도의 고정수단이 불필요한 것이 장점이나, 필요에 따라 고정수단이 추가적으로 설치될 수도 있다.

보다 상세하게 설명하면, 고정부(210)는 측면판넬(230)의 상단에서 횡방향으로 연장되면서 볼트가 체결될 수 있도록 홈가공 되어 있다.

고정부(210)는 측면판넬(230)에 대하여 수직하도록 뻗어 있다.

전면판넬(240)에 형성된 제1방열홀(270)과 후면판넬(250)에 형성된 제2방열홀(280)은 그 형상 및 위치가 동일한 것이 바람직하다.

전지셀(100)이 개구부(200)를 통해 슬라이드 삽입되고 바닥부(510)에서 지지된 채로 충전이 이루어질 때 발생되는 열은 전면판넬(240)의 제1방열홀(270)을 통해 전면 방향으로 방출되는 동시에 후면판넬(250)의 제2방열홀(280)을 통해 후면 방향으로 방출되게 된다.

전면판넬(240)을 비롯한 측면판넬(230), 그리고 후면판넬(250)과 바닥판넬(260)은 모두 열전도성이 우수한 알루미늄재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

제1방열홀(270)과 제2방열홀(280)은 다양한 형상으로 이루어 질 수도 있다.

다음으로 버스바로 연결되는 복수개의 전지셀(100)을 포함하는 내부케이스(C1)로 이루어진 전지셀(100)어셈블리에 대하여 설명한다.

U자 버스바가 설치된 케이스 어셈블리구조는 전체적으로 양극전극리드(120)와 음극전극리드(130)를 갖는 전지셀(100)을 각각 수용하면서 서로 평행하게 대향 배치되는 제1케이스(300), 제2케이스(310), 제3케이스(320), 제4케이스(330)가 순서대로 반복적으로 설치되어 형성된다.

보다 상세하게 설명하면, 제1버스바(410)는 제1케이스(300)와 제2케이스(310)의 양극전극리드(120) 사이에 설치된다.

제2버스바(420)는 제2케이스(310)와 제3케이스(320)의 양극전극리드(120) 사이에 설치된다.

제3버스바(430)는 제3케이스(320)와 제4케이스(330)의 양극전극리드(120) 사이에 설치된다.

제4버스바(440)는 제4케이스(330)와 제1케이스(300)의 양극전극리드(120) 사이에 설치된다.

버스바는 전체적인 형상이 U자로 이루어진다.

버스바는 제1버스바(410), 제2버스바(420), 제3버스바(430), 제4버스바(440)로 이루어지면서 모두 동일한 형상을 하고 있다.

버스바는 결합홀(450)이 횡으로 복수개 일정간격 형성된 제1면(460)을 갖는다.

제2면(470)은 제1면(460)의 상단에서 횡방향으로 제1면(460)의 길이 방향으로 따라 연결된다.

제3면(480)은 제1면(460)과 동일한 형상을 하면서 제1면(460)에 나란하도록 형성된다.

다시 말해, 제1면(460)과 제3면(480)은 서로 대칭형상으로 하고 있으면서 제1면(460)과 제3면(480)의 상부에서 제2면(470)에 의해 서로 연결되는 구조로 되어 있다.

버스바에 형성된 결합홀(450)은 양극전극리드(120) 또는 음극전극리드(130)에 형성된 전극홀(110)과 동일한 위치에 배치되면서 체결수단에 의해 체결될 수 있도록 되어 있다.

제1버스바(410), 제2버스바(420), 제3버스바(430), 제4버스바(440)는 제1케이스(300), 제2케이스(310), 제3케이스(320), 제4케이스(330)가 서로 3mm의 일정한 간격으로 이격되도록 함으로써 전지셀(100)의 냉각을 돕는다.

보다 상세하게는 제1케이스(300) 내지 제4케이스(330)가 1셋트로 할 때 모두 4셋트가 하나의 케이스 어셈블리를 이룰 수 있으며, 이때의 각 케이스간의 간격은 3mm로 함으로써 보다 작은 공간에 많은 전지셀(100)을 포함하면서도 충전시 열방출은 원활히 할 수 있는 콤팩트구조의 케이스 어셈블리구조를 이룰 수 있게 된다.

다음으로 외부케이스(C2)에 관하여 설명한다.

전지셀(100)이 슬라이딩 삽입된 복수개의 케이스 어셈블리가 수용되는 외부케이스(C2)구조에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상술하기로 한다.

이송부(500)에는 이동가능하도록 바퀴가 설치되어 있다.

각각의 바퀴는 사각형 모양의 이송부(500)의 각 모서리에 설치되며 회전가능한 바퀴로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 이송부(500)는 이송부(500)의 가장자리를 이루는 사각형상의 제1프레임(501)을 갖는다.

제1십자빔(503)은 제1프레임(501)의 마주보는 각 변을 잇도록 십자모양으로 설치된다.

제2프레임(502)는 제1프레임(501)과 동일한 형상을 하면서 제1프레임(501) 상부에 설치된다.

다시 말해서, 제2프레임(502)은 제1프레임(501)의 상부에 복수개 설치되는 연결빔(505)에 의해 지지되면서 제1프레임(501)으로부터 일정간격 이격되어 설치된다.

제2십자빔(504)은 제2프레임(502)의 마주보는 각 변을 잇도록 십자모양으로 설치되며 그 형상은 제1십자빔(503)과 동일하다.

보다 상세하게는, 제1프레임(501)과 제2프레임(502)을 상하로 연결하는 연결빔(505)은 제1프레임(501)과 제2프레임(502)의 각 변의 중앙부에 설치되며, 제1십자빔(503)과 제2십자빔(504)의 크로스부분 사이에도 설치된다.

이송부(500)의 상면에는 외부케이스(C2)의 바닥면이 올려진다.

제1측벽(520)은 열방출홀(530)을 형성한 채 바닥부(510)의 가장자리에서 서로 마주보며 수직으로 연장된다.

제2측벽(540)에는 팬(550)이 복수개의 팬(550)이 설치되고 제1측벽(520) 사이를 연결한다.

커버(560)는 제1측벽(520)과 제2측벽(540)의 상부 가장자리를 덮으면서 외부케이스(C2)의 상부를 닫는다.

보다 상세하게 설명하면, 외부케이스(C2)는 전체적으로 사각형 박스 형상으로 되어 있으며, 측벽을 이루는 제1측벽(520)에는 횡방향으로 가늘게 통공된 열방출홀(530)이 복수개 형성되어 있다.

열방출홀(530)은 제1측벽(520)의 중간부에 복수개가 집중되어 형성되어 있다.

제2측벽(540)에는 외부케이스(C2) 내부로 공기를 빨아들이기 위한 팬(550)이 복수개 마련된다.

팬(550)에는 필터가 포함될 수 있기 때문에 외부로부터 공기가 외부케이스(C2) 내부로 인입될 때 미세먼지 등 오염물질을 걸러주어 외부케이스(C2) 내부의 방열을 돕는다.

팬(550)은 모두 공기를 외부케이스(C2) 내부로 불어넣도록 설치되어 있다.

공기는 팬(550)에 의하여 외부케이스(C2) 내부로 들어와 외부케이스(C2) 내부에 수용되어 있는 전지셀(100)들로부터 열을 흡수하여 제1측벽(520)에 형성된 열방출홀(530)을 통해 외부로 빠져나가 전지셀(100)의 온도를 낮춘다.

팬(550)은 제2측벽(540)에 각각 두 개씩 쌍을 이루어 설치되고 각각의 쌍은 서로 마주 보도록 설치되어 있다.

또한, 열방출홀(530)은 제1측벽(520)에서 서로 마주보도록 형성됨으로써 팬(550)으로부터 인입된 공기가 전지셀(100)로부터 열을 회수하여 보다 용이하게 외부로 열배출을 수행할 수 있도는 구조로 이루어져 있다.

제2측벽(540)의 상단에는 가이드(580)가 설치되어 있어 전지셀(100)이 삽입된 내부케이스(C1)의 고정부(210)가 가이드(580)에 고정되어 수직 하방향으로 설치된다.

다시 말해 전지셀(100)은 팬(550)을 정면으로 마주보도록 설치되는 것이다.

제1버스바(410)와 제2버스바(420), 제3버스바(430)와 제4버스바(440)는 각각 제2면(470)이 커버(560)를 향하도록 상방향에 배치되게 된다.

따라서 커버(560)에 설치된 커넥터(570)는 제1버스바(410)와 제2버스바(420), 제3버스바(430)와 제4버스바(440)를 연결할 수 있게 됨으로써 전지셀(100)의 충전을 가능케한다.

부언하자면, 외부케이스(C2)의 바닥은 이송부(500)에 고정되지 않고 얹혀 있을 수 있음으로써 충전이 완료한 전지셀(100)들은 이송부(500)에 의해 이송되어지고 또한 이송부(500)로부터 손쉽게 분리시켜 차량에 탑재할 수 있게 된다.

본 발명은 이상과 같이 구성되는 바, 본 발명의 목적과 기술적인 사상에 비추어 볼 때 본 발명이 반드시 하기의 구성에 국한되는 것은 아니며 본 발명으로부터 용이하게 창작할 수 있는 정도의 기술 수준은 본 발명의 권리범위에 예속되는 것임은 자명한 것으로 본 발명으로부터 상업적인 설계변경의 수준, 모양의 변화, 재질의 변화, 부품의 숫자 증감, 색상의 변화 등 본 발명의 기술과 균등범위에 있거나 하위개념에 속하는 기술에 대해서는 일일이 언급하지 않음을 밝힌다.

100 : 전지셀 110 : 전극홀
120 : 양극전극리드 130 : 음극전극리드
200 : 개구부 210 : 고정부
220 : 체결홀 230 : 측면판넬
240 : 전면판넬 250 : 후면판넬
260 : 바닥판넬 270 : 제1방열홀
280 : 제2방열홀 300 : 제1케이스
310 : 제2케이스 320 : 제3케이스
330 : 제4케이스 410 : 제1버스바
420 : 제2버스바 430 : 제3버스바
440 : 제4버스바 450 : 결합홀
460 : 제1면 470 : 제2면
480 : 제3면 500 : 이송부
501 : 제1프레임 502 : 제2프레임
503 : 제1십자빔 504 : 제2십자빔
505 : 연결프레임 510 : 바닥부
520 : 제1측벽 530 : 열방출홀
540 : 제2측벽 550 : 팬
560 : 커버 570 : 커넥터
580 : 가이드 C1 : 내부케이스
C2 : 외부케이스

Claims

체결홀이 형성된 고정부를 갖는 측면판넬과;
상기 측면판넬에서 연장되고 제1방열홀을 갖는 전면판넬과;
상기 전면판넬과 이격된 채로 상기 측면판넬에서 연장되면서 제2방열홀을 갖는 후면판넬과;
상부가 상기 측면판넬과 상기 전면판넬과 상기 후면판넬로 연결된 개구부와;
상기 측면판넬과 상기 전면판넬과 상기 후면판넬로 연결되어 상기 개구부를 통해 슬라이드 삽입된 전지셀을 지지하는 바닥판넬;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀이 슬라이딩 결합가능한 내부케이스구조.