KR20140084487A - 차량용 전지셀 모듈 어셈블리 - Google Patents

차량용 전지셀 모듈 어셈블리 Download PDF

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Abstract

차량용 전지셀 모듈 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리는 판형을 갖는 복수개의 전지셀; 전지셀과 교대로 결합 배치되는 판형의 것으로, 내부에 유체가 흐르도록 형성되는 복수개의 유체 유로부; 유체가 집결되는 곳으로, 유체 유로부의 유체를 공급하거나 배출시켜 유체 유로부 내부의 유체의 양을 조절하는 유량 분배부; 및 유량 분배부와 연결 배치되는 것으로, 유량 분배부에 집결되는 유체의 온도를 조절하는 열전소자를 포함한다.

Description

차량용 전지셀 모듈 어셈블리{BATTERY CELL MODULE ASSEMBLY FOR VEHICLE}
본 발명은 전지셀 모듈 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 및 하이브리드 차량용 2차 전지셀 모듈 어셈블리에 관한 것이다.
전기차 또는 하이브리드 차량에 사용되는 전지셀 모듈 어셈블리에서는 차량 구동시에 전지셀에서 발생되는 열을 적정온도로 유지하여 셀의 적정한 수명을 유지시키고, 출력을 확보하는 것이 중요하다.
따라서, 전지셀 모듈 어셈블리에 있어서 전지셀에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 필요가 있으며, 관련하여 한국등록특허 제10-1145732호에서는 전지팩 내부의 전지셀들을 균일하게 냉각할 수 있도록 열 교환기를 가지는 전지셀 어셈블리에 대해서 개시하고 있다.
이와 같이 전지셀을 냉각시키기 위한 전지셀 모듈 어셈블리에 대한 기술이 지속적으로 개발되고 있는 실정이다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제10-1145732호 (2012.05.07 등록)
본 발명의 실시예들은 전지셀을 적정 온도로 유지시킬 수 있는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 판형을 갖는 복수개의 전지셀; 상기 전지셀과 교대로 결합 배치되는 판형의 것으로, 내부에 유체가 흐르도록 형성되는 복수개의 유체 유로부; 상기 유체가 집결되는 곳으로, 상기 유체 유로부의 유체를 공급하거나 배출시켜 상기 유체 유로부 내부의 상기 유체의 양을 조절하는 유량 분배부; 및 상기 유량 분배부와 연결 배치되는 것으로, 상기 유량 분배부에 집결되는 상기 유체의 온도를 조절하는 열전소자를 포함하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 복수개의 상기 전지셀 및 유체 유로부가 각각 장착 가능한 구획부를 구비하는 것으로, 상기 전지셀 및 유체 유로부의 결합 모듈의 상부에 결합하는 상부 하우징; 및 상기 결합 모듈의 하부에 결합하는 하부 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합 모듈의 양측면에 결합 배치되는 한 쌍의 사이드 패드를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 유량 분배부는, 상기 유체 유로부로 상기 유체를 공급하는 인렛유량 분배부; 및 상기 유체 유로부로부터 상기 유체를 배출시키는 아웃렛유량 분배부를 더 포함하고, 상기 인렛유량 분배부 및 아웃렛유량 분배부는 상기 하부 하우징 하부에 상호 마주하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 인렛유량 분배부는, 상기 하부 하우징 하부에 결합되는 몸체; 및 상기 몸체를 덮는 것으로, 복수개의 가이드 리브가 형성되는 커버를 포함하고, 상기 열전소자는 상기 커버의 하부에 접합될 수 있다.
또한, 상기 전지셀의 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상기 온도 센서 및 상기 열전소자와 연결되는 온도제어부를 더 포함하고, 상기 전지셀의 온도에 따라 상기 열전소자를 제어하여 상기 인렛유량 분배부에 집결된 상기 유체의 온도를 조정할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 판형을 갖는 복수개의 전지셀; 상기 전지셀과 교대로 결합 배치되는 판형의 것으로, 내부에 냉각수가 흐르도록 형성되는 복수개의 유체 유로부; 상기 냉각수가 집결되는 곳으로, 상기 유체 유로부의 냉각수를 공급하거나 배출시켜 상기 유체 유로부 내부의 상기 냉각수의 양을 조절하는 유량 분배부; 및 상기 전지셀 및 유체 유로부의 결합 모듈의 양측면에 결합 배치되는 것으로, 상기 유량 분배부 내의 냉각수를 가열시키는 한 쌍의 사이드 패드를 포함하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
이 때, 상기 사이드 패드는 전원을 인가할 수 있는 코일 패턴이 형성되는 제1 패널과, 자성체로 형성되는 제2 패널이 접합되어 형성될 수 있다.
또한, 복수개의 상기 전지셀 및 유체 유로부가 각각 장착 가능한 구획부를 구비하는 것으로, 상기 전지셀 및 유체 유로부의 결합 모듈의 상부에 결합하는 상부 하우징; 및 상기 결합 모듈의 하부에 결합하는 하부 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유량 분배부는, 상기 유체 유로부로 상기 냉각수를 공급하는 인렛유량 분배부; 및 상기 유체 유로부로부터 상기 냉각수를 배출시키는 아웃렛유량 분배부를 더 포함하고, 상기 인렛유량 분배부 및 아웃렛유량 분배부는 상기 하부 하우징 하부에 상호 마주하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리가 복수개 결합하여 형성되는 차량용 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전지셀과 유체 유로부를 교대로 결합 배치하고, 상기 전지셀에 출입하는 유체를 열전소자를 통하여 냉각 또는 가열시킴으로써 전지셀을 적정 온도로 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전지셀과 유체 유로부를 교대로 결합 배치하고, 상기 전지셀에 출입하는 유체를 전지셀과 유체 유로부의 결합 모듈의 양측면에 배치되는 사이드 패드를 통하여 냉각 또는 가열시킴으로써 전지셀을 적정 온도로 유지시킬 수 있다.
따라서, 전지셀을 적정온도로 유지시켜 전지셀의 수명을 증대시킬 뿐만 아니라 전지셀의 최대 출력을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지셀과 유체 유로부의 결합 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 인렛유량 분배부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 5는 도 4의 차량용 전지셀 모듈 어셈블리의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리가 결합하여 형성되는 차량용 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리(100, 이하 전지셀 모듈 어셈블리)를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전지셀 모듈 어셈블리(100)는 전지셀(111), 유체 유로부(112), 유량 분배부(120), 열전소자(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
전지셀(111)은 판형을 갖는 2차 전지셀에 해당하는 것으로 복수개의 전지셀(111)이 하나의 단위를 이룰 수 있다. 이와 같은 전지셀(111)은 공지된 내용과 동일 또는 유사하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 한편, 전지셀(111)의 측부에는 전기에너지 전달을 위해 도금되는 전도체 극에 해당하는 버스바(busbar, 170)가 부착될 수 있다. 상기 버스바는 일반적 구성인 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
유체 유로부(112)는 전지셀(111)을 냉각시키거나 가열시키기 위한 것으로, 복수개의 유체 유로부(112)가 하나의 단위를 이룰 수 있다. 유체 유로부(112)는 내부에 유체가 흐르도록 형성될 수 있다. 즉, 유체 유로부(112)는 내부에 유체가 흐르는 유로(112a)가 형성된다. 이와 같은 유체 유로부(112)는 판형으로 형성되며 전지셀(111)과 교대로 결합 배치된다.
관련하여, 도 2는 도 1의 전지셀(111)과 유체 유로부(112)의 결합 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전지셀(111)과 유체 유로부(112)는 교대로 결합되어 배치될 수 있다. 예컨대, 도 2에서와 같이 두 개의 유체 유로부(112) 사이에 전지셀(111)이 배치되고, 두 개의 전지셀(111) 사이에 유체 유로부(112)가 배치될 수 있도록 전지셀(111)과 유체 유로부(112)가 번갈아가며 결합 배치될 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 복수개의 전지셀(111) 및 유체 유로부(112)가 결합된 형태를 결합 모듈(110)이라 지칭하기로 한다.
이 때, 전지셀(111)과 유체 유로부(112)의 개수는 한정되지 않으며 결합 모듈(110)의 양측이 유체 유로부(112)가 배치되도록 하면 충분하다. 즉, 유체 유로부(112)의 개수는 전지셀(111)보다 한 개가 더 많을 수 있다.
전지셀 모듈 어셈블리(100)는 결합 모듈(110)의 양측면에 결합 배치되는 한 쌍의 사이드 패드(160)를 더 포함할 수 있다. 사이드 패드(160)는 결합 모듈(110)의 양측에 배치되어 결합 모듈(110)을 보호하는 역할 및 단열시키는 역할을 수행하는 것으로, 판형으로 형성될 수 있다. 사이드 패드(160)는 고무재질로 형성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 유체 유로부(112)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 등의 열전도율이 높은 재료를 사용하여 제조하는 것이 가능하다. 유체 유로부(112)에는 유체가 흐를 수 있는 유로(112a)가 형성되는데, 예컨대 유로(112a)는 유체 유로부(112)의 표면을 기준으로 "M"자형으로 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 유로가 전지셀(111)의 접촉면적과 최대로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
전지셀 모듈 어셈블리(100)는 결합모듈(110)의 상부에 결합되는 상부 하우징(140)과, 결합모듈(110)의 하부에 결합되는 하부 하우징(150)을 더 포함할 수 있다.
상부 하우징(140) 및 하부 하우징(150)은 결합모듈(110)을 위 아래에서 감싸서 결합모듈(110)을 보호하기 위한 것으로, 상부 하우징(140) 및 하부 하우징(150)에는 전지셀(111) 및 유체 유로부(112)가 각각 장착 가능하도록 구획부(미표기)가 구비될 수 있다. 이와 같은 상기 구획부는 상부 하우징(140) 및 하부 하우징(150)에 격벽(151) 형태로 구비될 수 있으며, 복수개의 격벽(151)에 의해 구획되는 공간에 전지셀(111) 또는 유체 유로부(112)가 개별적으로 장착될 수 있다. 또한, 사이드 패드(160)역시 같은 방식으로 장착될 수 있다.
유량 분배부(120)는 유체 유로부(112) 내부를 흐르는 유체가 집결되는 곳으로, 유체 유로부(112)로 상기 유체를 공급하거나 유체 유로부(112)로부터 상기 유체를 배출시키는 기능을 함으로써 유체 유로부(112) 내부의 상기 유체의 양을 조절할 수 있다.
유량 분배부(120)는 유체 유로부(112)와 연결되어 배치되고, 구체적으로는 하부 하우징(150)의 하부에 배치되어 유체 유로부(112)와 연결될 수 있다. 유량 분배부(120)는 유체 유로부(112)에 유체를 공급하는 인렛유량 분배부(121)와, 유체 유로부(112)로부터 유체를 배출시키는 아웃렛유량 분배부(122)를 포함할 수 있다.
이 때, 인렛유량 분배부(121)와 아웃렛유량 분배부(122)는 하부 하우징(150) 하부에 상호 마주하도록 배치될 수 있다. 이와 관련하여 도 1에서는 인렛유량 분배부(121)가 하부 하우징(150) 하부의 좌측에 배치되고, 아웃렛유량 분배부(122)가 하부 하우징(150) 하부의 우측에 배치된 경우를 도시하였다. 즉, 유량 분배부(120)에 집결된 유체는 인렛유량 분배부(121)를 거쳐 유체 유로부(112)로 공급되고 유체 유로부(112)에 형성된 유로(112a)를 따라 흐른 뒤에 다시 아웃렛유량 분배부(122)로 배출될 수 있다.
열전소자(130)는 유량 분배부(120)와 연결 배치되는 것으로 유량 분배부(120)에 집결되는 유체의 온도를 조절하는 기능을 할 수 있다. 열전조사(130)는 일반적으로 이용되는 펠티어 소자(feltier device)를 사용할 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 한편, 열전소자(130)가 유량 분배부(120)와 결합되는 형태는 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 인렛유량 분배부(121)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 인렛유량 분배부(121)는 하부 하우징(150) 하부에 결합되는 몸체(121a)와, 몸체(121a)를 덮는 커버(121b)를 포함하여 구성될 수 있다.
몸체(121a)는 하부 하우징(150) 하부에 결합되며, 결합 방법은 특정되지 않는다. 몸체(121a)는 인렛 파이프(미도시)를 통해 하부 하우징(150)을 거쳐 유체 유로부(112)에 결합될 수 있으며, 이 때 상기 인렛 파이프와의 결합 부위는 가스켓 등이 설치되어 수밀을 유지할 수 있다.
커버(121b)는 몸체(121a)를 하부 방향에서 덮도록 몸체(121a)에 결합되는 것으로, 인렛유량 분배부(121)에 집결되는 유체는 몸체(121a)와 커버(121b) 사이의 공간에 저장될 수 있다. 이 때, 커버(121b)에는 복수개의 가이드 리브(121c)가 형성될 수 있다. 가이드 리브(121c)는 커버(121b)에 소정 간격을 두어 복수개가 돌출 형성되어 마련될 수 있으며, 가이드 리브(121c)에 의해 저장되는 유체의 와류 발생을 방지할 수 있다.
이 때, 열전소자(130)는 커버(121b)의 하부에 접합되어 결합될 수 있다. 이 때, 상기 접합은 서멀구리스(thermal grease)등을 통하여 이루어질 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 열전소자(130)에는 와이어 어세이(131)가 연결될 수 있으며, 와이어 어세이(131)는 전지셀(111)의 전압을 센싱하거나 열전소자(130)의 전류 인가를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 내용은 전지셀 모듈 어셈블리(100)의 동작에 대한 설명에서 후술하기로 한다.
또한, 전지셀 모듈 어셈블리(100)는 전지셀(111)의 온도를 측정하는 온도 센서(미도시)와, 상기 온도 센서 및 열전소자(130)와 연결되는 온도제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 내용은 전지셀 모듈 어셈블리(100)의 동작에 대한 설명에서 후술하기로 한다.
이하, 전지셀 모듈 어셈블리(100)의 동작에 대하여 설명하도록 한다. 우선, 전지셀(111)의 온도를 온도센서(미도시)에서 측정한다. 상기 온도센서에서 측정된 온도 정보는 상기 온도제어부(미도시)로 유무선으로 송신될 수 있다.
상기 온도제어부에서는 전지셀(111)의 온도에 근거하여 열전소자(130)를 제어할 수 있다. 전지셀(111)은 상온 조건(25℃~35℃)이 가장 적정한 온도이다.
예를 들어, 온도센서에서 전지셀(111)의 온도가 35℃ 이상임을 감지하는 경우에는 온도제어부에서는 열전소자(130)에 (+) 전류를 인가하게 된다. 이 경우 열전소자(130)는 유체를 냉각시킬 수 있으며, 열전소자(130)가 부착되는 인렛유량 분배부(121) 내에 집결된 유체의 온도를 낮추어 냉각시킬 수 있다. 따라서 냉각된 유체가 인렛유량 분배부(121)에서 유체 유로부(112)로 공급되어 유체 유로부(112)에 형성된 유로(112a)를 흐르게 되고, 유체 유로부(112)와 결합되는 전지셀(111)의 온도를 낮출 수 있다.
반대로, 온도센서에서 전지셀(111)의 온도가 25℃ 이하임을 감지하는 경우에는 온도제어부에서는 열전소자(130)에 (-) 전류를 인가하게 된다. 이 경우 열전소자(130)는 유체를 가열시킬 수 있으며, 열전조사(130)가 부착되는 인렛유량 분배부(121) 내에 집결된 유체의 온도를 상승시켜 가열시킬 수 있다. 따라서, 가열된 유체가 인렛유량 분배부(121)에서 유체 유로부(112)로 공급되어 유체 유로부(112)에 형성된 유로(112a)를 흐르게 되고, 유체 유로부(112)와 결합되는 전지셀(111)의 온도를 높일 수 있다.
상기 동작에 의해 전지셀(111)이 다시 적정 온도 범위 내에 들어오게 되면 이를 온도센서가 감지하게 되고 온도제어부에서는 열전소자(130)의 온도 제어를 멈춤으로써, 전지셀(111)의 온도가 적정 온도 범위를 유지할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지셀(111)과 유체 유로부(112)를 교대로 결합 배치하고, 전지셀(111)에 출입하는 유체를 열전소자(130)를 통하여 냉각 또는 가열시킴으로써 전지셀(111)을 적정 온도로 유지시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리에 대하여 설명하도록 한다. 이하에서는 전술한 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 차이나는 부분을 중심으로 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리(200, 이하 전지셀 모듈 어셈블리)를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 4를 참조하면, 전지셀 모듈 어셈블리(200)는 전지셀(211), 유체 유로부(212), 유량 분배부(220), 사이드 패드(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
전지셀(211), 유체 유로부(212), 유량 분배부(220)는 전술한 실시예와 동일 또는 유사하므로 중복 설명은 생략하도록 한다. 다만, 본 실시예에서는 전술한 실시예에서와 같이 열전소자(130, 도 1 참조)를 구비하지 않으며 유량 분배부(220)는 유체 유로부(212)에 냉각수를 공급하거나(인렛유량 분배부, 221), 유체 유로부(212)로부터 냉각수를 배출시키는(아웃렛유량 분배부, 222) 역할을 하게 된다.
구체적으로, 전술한 실시예에서는 유량 분배부(120)로부터 공급 및 배출되는 유체의 온도가 열전소자(130)에 의해 제어되는 반면에, 본 실시예에서는 유량 분배부(220)에서는 냉각수를 공급 및 배출시키되, 경우에 따라 유체 유로부(212) 내부를 흐르는 냉각수를 사이드 패드(250)를 통해 가열시키도록 구성하였다는 차이가 있다.
한편, 도 4에서 유체 유로부(212)에 형성된 유로(212a)의 형태는 도 1과는 다르게 도시하였음을 밝혀둔다. 그러나, 유로(212a)의 형태는 다양할 수 있으며 전술한 실시예에서 도시된 유로(112a)나 본 실시예에서의 유로(212a) 모두가 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
전지셀(211)과 유체 유로부(212)는 판형으로 형성될 수 있으며, 복수개의 전지셀(211)과 유체 유로부(212)가 교대로 결합 배치될 수 있다. 한편, 전지셀(211)의 측부에는 버스바(busbar, 260)가 부착될 수 있다. 복수개의 전지셀(211) 및 유체 유로부(212)가 결합된 형태를 결합 모듈(210)이라 지칭하기로 한다.
전지셀 모듈 어셈블리(200)는 결합모듈(210)의 상부에 결합되는 상부 하우징(230)과, 결합모듈(210)의 하부에 결합되는 하부 하우징(240)을 더 포함할 수 있으며, 상부 하우징(230) 및 하부 하우징(240)은 전술한 실시예와 동일 또는 유사하므로 중복 설명을 생략하도록 한다.
사이드 패드(250)는 결합 모듈(210)의 양측에 배치되어 결합 모듈(210)을 보호하는 역할 및 단열시키는 역할을 수행하는 것으로, 본 실시예에서는 사이드 패드(250)를 통해 유체 유로부(212)를 흐르는 냉각수를 가열시키는 것을 일 특징으로 한다.
사이드 패드(250)는 고무재질로 형성될 수 있으며, 전원을 인가할 수 있는 코일 패턴(251a)이 형성되는 제1 패널(251)과, 자성체로 형성되는 제2 패널(252)이 접합되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 패널(251)이 내측에 위치하고, 제2 패널(252)은 제1 패널(251)의 외측에 결합되어 배치될 수 있다.
제1 패널(251)에 형성되는 코일 패턴(251a)은 외부 전원(미도시)과 연결되어 AC 전원이 인가될 수 있으며, 코일 패턴(251a)에 상기 AC 전원이 인가되면 제2 패널(252)의 자기장이 정/역방향으로 발생됨으로써 유체 유로부(212)에 와상 전류(eddy current)를 발생시킬 수 있다. 따라서, 유체 유로부(212) 내부를 흐르는 냉각수가 가열될 수 있다.
한편, 전지셀 모듈 어셈블리(200)는 전지셀(211)의 온도를 측정하는 온도 센서(미도시)와, 상기 온도 센서 및 사이드 패드(250)와 연결되는 온도제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 내용은 전지셀 모듈 어셈블리(200)의 동작에 대한 설명에서 후술하기로 한다.
이하, 전지셀 모듈 어셈블리(200)의 동작에 대하여 설명하도록 한다. 도 5는 도 4의 차량용 전지셀 모듈 어셈블리(200)의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 전지셀(211)의 양옆에 결합되는 유체 유로부(212)의 내부에는 냉각수가 유로(212a)를 따라 흐르게 된다. 구체적으로는 인렛유량 분배부(221)에 집결된 냉각수가 유체 유로부(212)로 공급되어 유로(212a)를 따라 흐른 다음에, 아웃렛유량 분배부(222)로 배출될 수 있다.
이 때, 전지셀(111)의 온도를 온도센서(미도시)에서 측정한다. 상기 온도센서에서 측정된 온도 정보는 상기 온도제어부(미도시)로 유무선으로 송신될 수 있다.
상기 온도제어부에서는 전지셀(111)의 온도에 근거하여 사이드 패드(250)에 형성된 코일 패턴(251a)에 전원을 인가할 수 있다. 전지셀(211)은 상온 조건(25℃~35℃)이 가장 적정한 온도이다.
예를 들어, 온도센서에서 전지셀(211)의 온도가 35℃ 이상임을 감지하는 경우에는 인렛유량 분배부(221)로부터 냉각수가 유체 유로부(212)로 흐르게 된다. 따라서, 유체 유로부(212)에 형성된 유로(112a)를 따라 상기 냉각수가 흐르면서, 유체 유로부(212)와 결합되는 전지셀(211)의 온도를 낮출 수 있다.
반대로, 온도센서에서 전지셀(211)의 온도가 25℃ 이하임을 감지하는 경우에는 온도제어부에서는 사이드 패드(250)에 AC 전원을 인가하게 된다. 구체적으로는 사이드 패드(250)를 이루는 제1 패널(251)에 형성된 코일 패턴(251a)에 AC 전원을 인가하게 된다. 이 경우, 제2 패널(252)의 자기장이 정/역방향으로 발생됨으로써 유체 유로부(212)에 와상 전류(eddy current)를 발생시킬 수 있다. 따라서, 유체 유로부(212) 내부를 흐르는 냉각수가 가열될 수 있다. 즉, 가열된 냉각수가 유체 유로부(212) 내부를 흐르게 되므로, 유체 유로부(212)와 결합되는 전지셀(211)의 온도를 높일 수 있다.
상기 동작에 의해 전지셀(211)이 다시 적정 온도 범위 내에 들어오게 되면 이를 온도센서가 감지하게 되고 온도제어부에서는 사이드 패드(250)의 온도 제어를 멈춤으로써, 전지셀(211)의 온도가 적정 온도 범위를 유지할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전지셀(211)과 유체 유로부(212)를 교대로 결합 배치하고, 전지셀(211)에 출입하는 냉각수를 전지셀(211)과 유체 유로부(212)의 결합 모듈(210)의 양측면에 배치되는 사이드 패드(250)를 통하여 냉각 또는 가열시킴으로써 전지셀(211)을 적정 온도로 유지시킬 수 있다.
또한, 이와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 전지셀 모듈 어셈블리에 의해 전지셀을 적정 온도로 유지시킴으로써, 상기 전지셀의 수명을 증대시킬 뿐만 아니라 전지셀의 최대 출력을 확보할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리가 복수개 결합하여 형성되는 차량용 배터리 팩을 추가적으로 제공할 수 있다. 관련하여, 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리(100)가 결합하여 형성되는 차량용 배터리 팩(1000)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 차량용 배터리 팩(1000)은 차량용 전지셀 모듈 어셈블리(100)가 일방 향으로 복수개 적층 결합하는 것으로, 전기차 또는 하이브리드 차량에 설치되어 차량 구동에 이용될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100, 200: 전지셀 모듈 어셈블리 110,210: 결합모듈
111,211: 전지셀 112,212: 유체 유로부
112a,212a: 유로 120,220: 유량 분배부
121,221: 인렛유량 분배부 122,222: 아웃렛유량 분배부
121a: 몸체 121b: 커버
121c: 가이드 리브 130: 열전소자
140,230: 상부 하우징 150,240: 하부 하우징
160,250: 사이드 패드 251: 제1 패널
251a: 코일 패턴 252: 제2 패널
260: 버스바(busbar)

Claims (11)

  1. 판형을 갖는 복수개의 전지셀;
    상기 전지셀과 교대로 결합 배치되는 판형의 것으로, 내부에 유체가 흐르도록 형성되는 복수개의 유체 유로부;
    상기 유체가 집결되는 곳으로, 상기 유체 유로부의 유체를 공급하거나 배출시켜 상기 유체 유로부 내부의 상기 유체의 양을 조절하는 유량 분배부; 및
    상기 유량 분배부와 연결 배치되는 것으로, 상기 유량 분배부에 집결되는 상기 유체의 온도를 조절하는 열전소자를 포함하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수개의 상기 전지셀 및 유체 유로부가 각각 장착 가능한 구획부를 구비하는 것으로,
    상기 전지셀 및 유체 유로부의 결합 모듈의 상부에 결합하는 상부 하우징; 및
    상기 결합 모듈의 하부에 결합하는 하부 하우징을 더 포함하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합 모듈의 양측면에 결합 배치되는 한 쌍의 사이드 패드를 더 포함하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 유량 분배부는,
    상기 유체 유로부로 상기 유체를 공급하는 인렛유량 분배부; 및
    상기 유체 유로부로부터 상기 유체를 배출시키는 아웃렛유량 분배부를 더 포함하고,
    상기 인렛유량 분배부 및 아웃렛유량 분배부는 상기 하부 하우징 하부에 상호 마주하도록 배치되는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 인렛유량 분배부는,
    상기 하부 하우징 하부에 결합되는 몸체; 및
    상기 몸체를 덮는 것으로, 복수개의 가이드 리브가 형성되는 커버를 포함하고,
    상기 열전소자는 상기 커버의 하부에 접합되는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전지셀의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서 및 상기 열전소자와 연결되는 온도제어부를 더 포함하고,
    상기 전지셀의 온도에 따라 상기 열전소자를 제어하여 상기 인렛유량 분배부에 집결된 상기 유체의 온도를 조정하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  7. 판형을 갖는 복수개의 전지셀;
    상기 전지셀과 교대로 결합 배치되는 판형의 것으로, 내부에 냉각수가 흐르도록 형성되는 복수개의 유체 유로부;
    상기 냉각수가 집결되는 곳으로, 상기 유체 유로부의 냉각수를 공급하거나 배출시켜 상기 유체 유로부 내부의 상기 냉각수의 양을 조절하는 유량 분배부; 및
    상기 전지셀 및 유체 유로부의 결합 모듈의 양측면에 결합 배치되는 것으로, 상기 유량 분배부 내의 냉각수를 가열시키는 한 쌍의 사이드 패드를 포함하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 사이드 패드는 전원을 인가할 수 있는 코일 패턴이 형성되는 제1 패널과, 자성체로 형성되는 제2 패널이 접합되어 형성되는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  9. 청구항 8에 있어서,
    복수개의 상기 전지셀 및 유체 유로부가 각각 장착 가능한 구획부를 구비하는 것으로,
    상기 전지셀 및 유체 유로부의 결합 모듈의 상부에 결합하는 상부 하우징; 및
    상기 결합 모듈의 하부에 결합하는 하부 하우징을 더 포함하는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 유량 분배부는,
    상기 유체 유로부로 상기 냉각수를 공급하는 인렛유량 분배부; 및
    상기 유체 유로부로부터 상기 냉각수를 배출시키는 아웃렛유량 분배부를 더 포함하고,
    상기 인렛유량 분배부 및 아웃렛유량 분배부는 상기 하부 하우징 하부에 상호 마주하도록 배치되는 차량용 전지셀 모듈 어셈블리.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 차량용 전지셀 모듈 어셈블리가 복수개 결합하여 형성되는 차량용 배터리 팩.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160030724A (ko) * 2014-09-11 2016-03-21 현대모비스 주식회사 수냉식 배터리모듈 및 이를 이용한 수냉식 배터리 냉각장치
WO2017086664A1 (ko) * 2015-11-20 2017-05-26 주식회사 엘지화학 히트싱크 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20170142800A (ko) * 2016-06-20 2017-12-28 조광호 전기자동차용 배터리 팩 냉각시스템
WO2019098491A1 (ko) * 2017-11-14 2019-05-23 주식회사 엘지화학 배터리 셀 가압형 엔드 플레이트와 확장형 센싱 하우징 구조가 적용된 배터리 모듈
WO2020101354A1 (ko) * 2018-11-16 2020-05-22 주식회사 엘지화학 냉각 부재를 포함하는 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022216016A1 (ko) * 2021-04-05 2022-10-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 ess

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2541203B (en) * 2015-08-11 2019-02-06 Jaguar Land Rover Ltd Apparatus for supporting a battery with integrated cooling channels

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090002737A (ko) * 2007-07-04 2009-01-09 삼성전자주식회사 배터리 팩 가열 장치
JP2009170369A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Toyota Motor Corp 温度調節機構
KR20110130277A (ko) * 2010-05-27 2011-12-05 주식회사 코캄 전기 자동차용 배터리 팩과, 조립체 및, 이를 이용한 온도제어 시스템
KR101145732B1 (ko) 2008-06-30 2012-05-16 주식회사 엘지화학 열 교환기를 가지고 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는전지모듈
JP2012218535A (ja) * 2011-04-07 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用駆動電源装置
JP2012238571A (ja) * 2011-04-28 2012-12-06 Toyota Industries Corp バッテリ温度調整装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100088625A (ko) * 2002-02-19 2010-08-09 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 고에너지 전기 화학 전지를 위한 온도 제어 장치 및 방법
CN2640053Y (zh) * 2003-08-19 2004-09-08 比亚迪股份有限公司 层叠式锂离子二次电池
US20070087266A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Debbi Bourke Modular battery system
KR101369323B1 (ko) * 2010-08-30 2014-03-05 주식회사 엘지화학 배터리팩의 냉각 제어 장치 및 방법
KR101189566B1 (ko) * 2010-11-12 2012-10-11 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 유도 가열장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090002737A (ko) * 2007-07-04 2009-01-09 삼성전자주식회사 배터리 팩 가열 장치
JP2009170369A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Toyota Motor Corp 温度調節機構
KR101145732B1 (ko) 2008-06-30 2012-05-16 주식회사 엘지화학 열 교환기를 가지고 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는전지모듈
KR20110130277A (ko) * 2010-05-27 2011-12-05 주식회사 코캄 전기 자동차용 배터리 팩과, 조립체 및, 이를 이용한 온도제어 시스템
JP2012218535A (ja) * 2011-04-07 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用駆動電源装置
JP2012238571A (ja) * 2011-04-28 2012-12-06 Toyota Industries Corp バッテリ温度調整装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160030724A (ko) * 2014-09-11 2016-03-21 현대모비스 주식회사 수냉식 배터리모듈 및 이를 이용한 수냉식 배터리 냉각장치
WO2017086664A1 (ko) * 2015-11-20 2017-05-26 주식회사 엘지화학 히트싱크 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20170059178A (ko) * 2015-11-20 2017-05-30 주식회사 엘지화학 히트싱크 및 이를 포함하는 배터리 모듈
US20180151927A1 (en) * 2015-11-20 2018-05-31 Lg Chem, Ltd. Heat sink and battery module including the same
JP2018529202A (ja) * 2015-11-20 2018-10-04 エルジー・ケム・リミテッド ヒートシンク及びこれを含むバッテリーモジュール
US10700396B2 (en) 2015-11-20 2020-06-30 Lg Chem, Ltd. Heat sink and battery module including the same
TWI729027B (zh) * 2015-11-20 2021-06-01 南韓商Ｌｇ化學股份有限公司 散熱器及包含彼之電池模組
KR20170142800A (ko) * 2016-06-20 2017-12-28 조광호 전기자동차용 배터리 팩 냉각시스템
WO2019098491A1 (ko) * 2017-11-14 2019-05-23 주식회사 엘지화학 배터리 셀 가압형 엔드 플레이트와 확장형 센싱 하우징 구조가 적용된 배터리 모듈
US11764435B2 (en) 2017-11-14 2023-09-19 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module to which battery cell pressing-type end plate and expandable sensing housing structure are applied
WO2020101354A1 (ko) * 2018-11-16 2020-05-22 주식회사 엘지화학 냉각 부재를 포함하는 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022216016A1 (ko) * 2021-04-05 2022-10-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 ess

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