KR20140089627A - Battery Pack for Secondary Battery - Google Patents

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Abstract

A battery pack for a secondary battery includes: a battery cell; more than at least one unit cell including a frame coupled to one or the other circumferential side of the battery cell; a case for accommodating the unit cell; a heat sink having a cell heat-exchanging side formed to become in contact with one or the other side of the battery cell on the top side, and a case heat-exchanging side formed on the bottom; and a heat-exchanging case having a first heat-exchanging side coming in contact with a heat exchanger for the heat exchange with the unit cell on the outside, and a second heat-exchanging side coming in contact with the case heat-exchanging side of the heat sink on the inside, while being prepared on top of the case.

Description

이차 전지용 배터리 팩{Battery Pack for Secondary Battery}A battery pack for a secondary battery (Battery Pack for Secondary Battery)

본 발명은 이차 전지용 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩 내부에 구비되는 배터리 셀을 열교환기와 열교환시키기 위한 열교환 구조를 갖는 이차 전지용 배터리 팩에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack for a secondary battery, and more particularly, to a battery pack for a secondary battery having a heat exchange structure for exchanging battery cells provided in a battery pack with a heat exchanger.

통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.Typically, secondary batteries are rechargeable and capable of large capacity, and nickel cadmium, nickel hydrogen, and lithium ion batteries are typical examples. In particular, the lithium ion battery has attracted attention as a next generation power source due to its excellent characteristics such as long service life and high capacity. Among them, the lithium secondary battery has a working voltage of 3.6 V or more and is used as a power source for portable electronic devices, or a series of several batteries are used in a high-output hybrid vehicle. In a nickel-cadmium battery or a nickel-metal hydride battery The operating voltage is three times higher and the energy density per unit weight is also excellent. Thus, the use thereof is rapidly increasing.

상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치 형(pouched type)으로 제조되어, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.The lithium secondary battery can be manufactured in various forms. Typical examples of the lithium secondary battery include a cylinder type and a prismatic type, which are mainly used in a lithium ion battery. In recent years, a lithium polymer battery has been manufactured in a pouch type having flexibility and its shape is relatively free. In addition, the lithium polymer battery is excellent in safety and light in weight, which is advantageous in reducing the weight and weight of portable electronic devices.

위와 같은 구성의 파우치 형으로 되는 배터리 셀은 다수 개가 적층되어 사용되는 경우가 대부분인데 적층되는 배터리 셀 간의 연결을 위해 전지부와 통전되는 전극탭이 형성되며, 각각의 전극탭을 직렬 또는 병렬 연결하여 대용량의 전압 또는 전류를 공급하게 된다. 상기와 같이 다수 개가 적층되는 배터리 셀은 케이스에 수용되며, 이를 배터리 팩이라고 한다.A plurality of pouch-shaped battery cells having the above-described configuration are mostly used in a stacked state. In order to connect battery cells to each other, an electrode tab is electrically connected to the battery cells. Each of the electrode tabs is connected in series or in parallel Thereby providing a large-capacity voltage or current. A plurality of battery cells stacked as described above are accommodated in a case, which is referred to as a battery pack.

배터리 셀은 동작 시 적정 온도에서 벗어나는 열이 발생하는 데 케이스로 인해 대기와의 열교환이 떨어져 성능 저하의 요인이 되고 있다. 이를 극복하기 위해 종래에는 배터리 셀 각각에 히트 싱크를 구비하고, 히트 싱크의 끝단이 케이스 외측으로 노출되도록 하여 배터리 팩에 인접 배치되는 수냉식 열교환기에 면접촉을 통해 배터리 셀을 냉각시키도록 구성되었다.The battery cell generates heat that deviates from the proper temperature during operation, and heat exchange with the atmosphere occurs due to the case, thereby deteriorating performance. In order to overcome this, conventionally, each of the battery cells is provided with a heat sink, and the end of the heat sink is exposed to the outside of the case to cool the battery cell through the surface contact with the water-cooled heat exchanger disposed adjacent to the battery pack.

상기와 같은 구성의 종래의 배터리 팩 냉각구조는 각각의 히트 싱크를 열교환기에 접촉시키기가 어렵고, 히트 싱크 각각의 단차로 인해 열교환기와의 접촉력에 차이가 발생하여 열교환 효율이 떨어지고, 외압이나 진동 발생 시 히트 싱크의 변형 및 파손이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
In the conventional battery pack cooling structure having the above-described structure, it is difficult to contact each of the heat sinks with the heat exchanger, and the difference in contact force with the heat exchanger due to the step of each of the heat sinks lowers the heat exchange efficiency. There is a problem that deformation and breakage of the heat sink may occur.

한국공개특허공보 제10-2009-0062965호Korean Patent Publication No. 10-2009-0062965

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 배터리 팩의 하부케이스를 열교환케이스로 구성하여 열교환 케이스 조립 시 열교환케이스에 히트 싱크가 일정한 접촉력을 유지하도록 밀착되어 케이스 내부에 수용되고, 열교환케이스를 수냉식 열교환기에 밀착시켜 배터리 셀을 냉각시키는, 이차 전지용 배터리 팩을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a heat exchanging case in which a lower case of a battery pack is constituted by a heat exchanging case, And the battery cell is cooled by bringing the heat exchange case into close contact with the water-cooled heat exchanger.

본 발명의 이차 전지용 배터리 팩은, 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 일면 또는 타면 둘레에 결합되는 프레임을 포함하는 적어도 하나 이상의 단위 셀; 상기 단위 셀이 수용되는 케이스; 상측에 상기 배터리 셀의 일면 또는 타면에 맞닿도록 형성되는 셀 열교환면과, 하측에 케이스 열교환면이 형성되는 히트 싱크; 및 상기 케이스 상에 구비되며, 외측면에 상기 단위 셀과의 열교환을 위한 열교환기에 맞닿는 제1 열교환면과, 내측면에 상기 히트 싱크의 케이스 열교환면에 맞닿는 제2 열교환면이 형성되는 열교환 케이스; 를 포함한다.The battery pack for a secondary battery of the present invention includes at least one unit cell including a battery cell and a frame coupled to one surface or the other surface of the battery cell; A case in which the unit cell is accommodated; A cell heat exchange surface formed on the upper side so as to abut one surface or the other surface of the battery cell, and a heat sink having a case heat exchange surface formed on a lower side thereof; And a heat exchange case provided on the case, the heat exchange case having a first heat exchange surface contacting the heat exchanger for heat exchange with the unit cell, and a second heat exchange surface contacting the case heat exchange surface of the heat sink, .

또한, 상기 케이스는, 하측에 개방면이 형성되고, 상기 단위 셀이 수용되는 상부케이스; 및 상기 상부케이스의 개방면을 밀폐하도록 결합되는 상기 열교환케이스; 로 구성되며, 상기 케이스는, 상기 케이스 열교환면과 상기 열교환케이스의 접촉면에 수직한 방향으로 상기 열교환케이스를 가압하여 상기 열교환케이스를 상기 상부케이스에 결합시키는 체결수단을 더 포함한다. Further, the case may include an upper case having an open side formed on a lower side thereof and accommodating the unit cells; And the heat exchange case coupled to close the open side of the upper case; The case further includes fastening means for pressing the heat exchange case in a direction perpendicular to a contact surface of the case heat exchange surface and the heat exchange case to connect the heat exchange case to the upper case.

또한, 상기 배터리 팩은, 상기 케이스 열교환면과, 상기 열교환케이스의 제2 열교환면 사이에 구비되는 전도성 접착 부재를 더 포함한다.The battery pack may further include a conductive adhesive member disposed between the case heat exchange surface and the second heat exchange surface of the heat exchange case.

또한, 상기 히트 싱크는, 상기 배터리 셀의 일면 또는 타면에 맞닿는 셀 열교환면과, 상기 셀 열교환면의 하측에 절곡 형성되는 상기 케이스 열교환면으로 구성되되, 상기 케이스 열교환면은, 상기 배터리 셀의 하측에서 하방으로 소정 거리 이격 형성되고, 상기 배터리 셀과 상기 케이스 열교환면 사이에는, 상기 프레임의 하측에 형성되는 형상유지부가 삽입된다.The heat sink may include a cell heat exchange surface contacting one surface or the other surface of the battery cell and the case heat exchange surface bent at a lower side of the cell heat exchange surface, And a shape retaining portion formed on the lower side of the frame is inserted between the battery cell and the case heat exchange surface.

아울러, 상기 열교환케이스의 제2 열교환면에는, 상기 케이스 열교환면이 수용되도록 열교환홈이 함몰 형성된다.
In addition, a heat exchange groove is formed in the second heat exchange surface of the heat exchange case so as to receive the case heat exchange surface.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 이차전지용 배터리 팩은 각각의 히트 싱크와 열교환 케이스의 접촉력이 일정하기 유지되어 열교환 효율이 우수한 효과가 있다. 또한, 히트 싱크가 열교환케이스에 조립된 상태에서 수냉식 열교환기에 결합되기 때문에 조립이 용이하여 생산 비용 절감 및 생산성이 우수한 효과가 있다.In the battery pack for a secondary battery according to the present invention, the contact force between each of the heat sinks and the heat exchange case is maintained constant, and the heat exchange efficiency is excellent. Further, since the heat sink is coupled to the water-cooled heat exchanger in a state where the heat sink is assembled in the heat exchange case, it is easy to assemble, and the production cost is reduced and the productivity is excellent.

아울러 히트 싱크가 케이스 내에 수용되어 외압이나 진동 발생 시 강성이 우수한 효과가 있다.
In addition, there is an effect that the heat sink is housed in the case and the rigidity is excellent when external pressure or vibration is generated.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리 팩 사시도
도 2는 도 1의 AA' 단면도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 단위 셀 분해사시도
도 4a는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 팩 부분단면도
도 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 팩 부분분해단면도
도 5a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 팩 부분단면도
도 5b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 팩 부분분해단면도1 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA '
3 is an exploded perspective view of a unit cell according to an embodiment of the present invention.
4A is a cross-sectional view of a portion of a battery pack according to the first embodiment of the present invention
4B is an exploded cross-sectional view of the battery pack according to the first embodiment of the present invention
5A is a cross-sectional view of a portion of a battery pack according to a second embodiment of the present invention
5B is an exploded cross-sectional view of the battery pack according to the second embodiment of the present invention

본 발명의 일실시 예에 따른 배터리 팩은 배터리 팩 내부에 구비되는 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 열교환을 위해 배터리 팩과 별도로 구비되는 수냉식 열교환기의 효율적인 열교환을 위해 발명된 것으로, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀을 감싸는 케이스 중 하부에 위치한 열교환케이스의 외측면이 열교환기에 맞닿도록 하고, 내측면이 배터리 셀의 열을 전달하는 히트 싱크에 맞닿도록 구성한다. 특히 복수 개가 구비되는 각각의 히트 싱크와, 열교환케이스의 접촉력을 열교환케이스의 체결 방식을 통해 일정하게 유지시키도록 하여 열교환 효율이 우수한 배터리 팩을 제공하고자 한다.The battery pack according to an embodiment of the present invention is designed for efficient heat exchange between a battery cell provided inside a battery pack and a water-cooled heat exchanger separately provided from a battery pack for heat exchange of the battery cell. The battery pack according to an embodiment of the present invention is configured such that the outer surface of a heat exchange case disposed at a lower portion of the case surrounding the battery cell is in contact with the heat exchanger and the inner surface thereof is in contact with a heat sink that transmits heat of the battery cell. In particular, it is desired to provide a battery pack having a plurality of heat sinks and a heat exchanging case with a high heat exchange efficiency by keeping the contact force of the heat exchanging case constant through a fastening method of the heat exchanging case.

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리 팩(1000)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a battery pack 1000 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리 팩(1000)의 전체 사시도와, 배터리 팩(1000)에 결합된 수냉식 열교환기(2000)가 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리 팩(1000)의 단면도가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 팩(1000)은 단위 셀(200)과, 단위 셀(200)을 수용하는 상부케이스(110), 상부케이스(110)의 상측을 밀폐하는 상부케이스 커버(120) 및 상부케이스(110)의 하단을 밀폐하는 열교환케이스(150)로 구성된다. 열교환케이스(150)의 하면에는 수냉식 열교환기(2000)가 배치되고, 수냉식 열교환기(2000)의 내부에는 냉각수(coolant)가 유동하도록 구성된다.1 is an overall perspective view of a battery pack 1000 according to an embodiment of the present invention and a water-cooled heat exchanger 2000 coupled to the battery pack 1000. As shown in FIG. 2 is a sectional view of a battery pack 1000 according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, a battery pack 1000 includes a unit cell 200, an upper case 110 for housing the unit cell 200, an upper case cover (not shown) for sealing the upper side of the upper case 110 120 and a heat exchange case 150 for sealing the lower end of the upper case 110. A water-cooled heat exchanger 2000 is disposed on the lower surface of the heat exchange case 150, and a coolant flows in the water-cooled heat exchanger 2000.

수냉식 열교환기(2000)의 상면에는 배터리 팩 열교환면(2100)이 형성되고, 배터리 팩 열교환면(2100)에 배터리 팩(1000)의 열교환케이스(150) 외측면이 맞닿아 배터리 팩(1000)과, 수냉식 열교환기(2000)가 열교환 되도록 구성된다.A battery pack heat exchange surface 2100 is formed on the upper surface of the water-cooled heat exchanger 2000 and the outer surface of the heat exchange case 150 of the battery pack 1000 contacts the battery pack heat exchange surface 2100, And the water-cooled heat exchanger 2000 are heat exchanged.

상부케이스(110)는 상하 개방된 함체상으로 이루어지며, 하측 외면에는 열교환케이스(150)와의 결합을 위한 제1 체결부(111)가 형성되고, 상측 외면에는 상부케이스 커버(120)와의 결합을 위한 제2 체결부(112)가 형성된다. 상부케이스(110)에는 다수 개가 적층되는 단위 셀(200)이 수용되도록 구성된다. The upper case 110 is formed as an enclosed upper and lower housing and has a first coupling part 111 for coupling with the heat exchange case 150 on its lower outer surface, The second fastening portion 112 is formed. The upper case 110 is configured to receive a plurality of unit cells 200 stacked thereon.

상부케이스 커버(120)는 하측이 개방된 함체상으로 이루어지며, 상부케이스(110)의 상측 개방면에 결합되어 상부케이스(110)의 상측을 밀폐하도록 구성된다. 상부케이스 커버(120) 상에는 배터리 팩(1000) 내부를 공기를 통해 열교환 시키기 위한 공랭라인(121)이 형성되고, 상부케이스(110)와의 결합을 위한 제3 체결부(122)가 형성된다. 제2 체결부(112)와 제3 체결부(122)는 나사 또는 볼트를 통해 결합될 수 있다.The upper case cover 120 is formed as an enclosure with the lower side opened and is configured to be hermetically sealed on the upper side of the upper case 110 by being engaged with the upper side open side of the upper case 110. A cooling air line 121 for exchanging heat inside the battery pack 1000 through air is formed on the upper case cover 120 and a third coupling part 122 for coupling with the upper case 110 is formed. The second fastening part 112 and the third fastening part 122 may be coupled through screws or bolts.

열교환케이스(150)는 상측이 개방된 함체상으로 이루어지며, 상부케이스(110)의 하측 개방면에 결합되어 상부케이스(110)의 하측을 밀폐하도록 구성된다. 열교환케이스(150)의 외측면에는 수냉식 열교환기(2000)의 배터리 팩 열교환면(2100)에 맞닿도록 제1 열교환면(150a)이 형성되고, 열교환케이스(150) 의 내측면에는 단위 셀(200)의 열을 수냉식 열교환기(2000)로 전달하기 위한 제2 열교환면(150b)이 형성된다. 열교환케이스(150)의 둘레면에는 상부케이스(110) 와의 결합을 위한 제4 체결부(151)가 형성된다. 제1 체결부(111)와 제4 체결부(151)는 볼트(B)를 통해 결합될 수 있다. 도면 상에는 제1 체결부(111)와 제4 체결부(151)가 볼트(B)를 통해 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 상부케이스(110)와 열교환케이스(150)를 견고히 결합시킬 수 있는 구성이면 어떠한 체결 수단이 적용되어도 무방함은 자명하다.The heat exchange case 150 is formed as an enclosed upper side and is configured to be hermetically sealed to the lower side of the upper case 110 by being coupled to the lower side of the upper case 110. A first heat exchanging surface 150a is formed on the outer surface of the heat exchanging case 150 so as to abut the battery pack heat exchanging surface 2100 of the water-cooling type heat exchanger 2000. Inside the heat exchanging case 150, To the water-cooled heat exchanger 2000 is formed on the second heat exchange surface 150b. On the circumferential surface of the heat exchange case 150, a fourth coupling part 151 for coupling with the upper case 110 is formed. The first fastening part 111 and the fourth fastening part 151 can be coupled through the bolts B. [ Although the first fastening part 111 and the fourth fastening part 151 are shown as being coupled through the bolts B in the figure, the first fastening part 111 and the fourth fastening part 151 are configured to be capable of tightly coupling the upper case 110 and the heat exchange case 150 It is self-evident that any fastening means may be applied.

단위 셀(200)은 상부케이스(110) 내부에 수용되며, 측 방향으로 다단 적층되어 구성될 수 있다. 이하 단위 셀(200)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 단위 셀(200)과, 열교환케이스(150)의 열전달을 위한 세부 구성은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.The unit cells 200 are accommodated in the upper case 110 and may be stacked in multiple layers in the lateral direction. Hereinafter, the detailed configuration of the unit cell 200 will be described in detail with reference to the drawings. Details of the heat transfer between the unit cell 200 and the heat exchange case 150 will be described later with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 단위 셀(200)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 단위 셀(200)은 배터리 셀(210)과, 배터리 셀(210)의 일면에 구비되는 제1 프레임(220)과, 배터리 셀(210)의 타면에 구비되는 제2 프레임(230)과, 제2 프레임(230)의 타측에 구비되는 히트 싱크(250)를 포함한다.3 is an exploded perspective view of a unit cell 200 according to an embodiment of the present invention. The unit cell 200 includes a battery cell 210, a first frame 220 disposed on one side of the battery cell 210, a second frame 230 disposed on the other side of the battery cell 210, And a heat sink 250 provided on the other side of the second frame 230.

배터리 셀(210)은 전지부(211)와, 전지부(211)가 수용되는 공간을 제공하는 셀 케이스(212)를 포함하고 있다. 전지부(211)는 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 배치되어서 일 방향으로 와인딩 되거나, 다수 장의 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 적층된 형상이다. 전지부(211)의 각 극판은 전극탭(213)과 전기적으로 연결되어 있다. 전극탭(213)의 일단부는 셀 케이스(212)의 밀폐면을 통하여 외부로 돌출되어 있다. 돌출된 전극탭(213)의 일단부는 도시되지 않은 보호 회로기판의 단자와 접속된다. 셀 케이스(212)는 후막의 금속소재로 성형한 원통형이나 각형으로 된 캔 구조와는 달리, 중간층이 금속 호일이고, 금속 호일의 양면에 부착되는 내외피층이 절연성 필름으로 이루어진 파우치형 케이스이다. 파우치 형 케이스는 성형성이 우수하여 자유자재로 구부림이 가능하다. 셀 케이스(212)에는 상술한 바와 같이 전지부(211)가 수용 가능한 공간이 형성되어 있으며, 상기 공간의 가장자리를 따라서 열융착 되는 밀폐면이 형성되어 있다. 상기와 같은 구성의 배터리 셀(210)은 다수 개가 병렬 또는 직렬로 연결되어 배터리 팩(1000)에 수용되는데 배터리 팩(1000)에 조립되기 전에 배터리 셀(210)을 보호하기 위해 제1 및 제2 프레임(220, 230)의 구성을 포함하게 된다.The battery cell 210 includes a battery unit 211 and a cell case 212 that provides a space in which the battery unit 211 is accommodated. The battery section 211 is formed in the order of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, wound in one direction, or a laminate of a plurality of positive electrode plates, a separator, and a negative electrode plate. Each electrode plate of the battery unit 211 is electrically connected to the electrode tab 213. One end of the electrode tab 213 protrudes to the outside through a sealing surface of the cell case 212. One end of the projected electrode tab 213 is connected to a terminal of a protection circuit board not shown. The cell case 212 is a pouch-type case in which the intermediate layer is a metal foil and the inner and outer sheath layers attached to both surfaces of the metal foil are insulating films, unlike a cylindrical or canned can structure formed by a thick metal film. The pouch-type case has excellent formability and can bend freely. As described above, the cell case 212 is formed with a space capable of accommodating the battery unit 211, and is formed with a sealing surface that is thermally fused along the edge of the space. A plurality of battery cells 210 having the above-described configuration are connected in parallel or in series to be accommodated in the battery pack 1000. In order to protect the battery cell 210 before being assembled to the battery pack 1000, Frames 220 and 230, respectively.

제1 프레임(220)은 배터리 셀(210)의 일면 둘레 즉 일면에 형성되는 밀폐면을 감싸도록 구성된다. 제1 프레임(220)은 수지재 또는 절연성 있는 재질로 이루어지며, 중앙에 배터리 셀(210)의 전지부(211)가 수용되는 전지부 수용공간(221)이 형성되는 사각 틀(222)의 형상을 이룬다. 제1 프레임(220)은 상기 배터리 셀(210)의 둘레에 접합되어 유연한 재질로 이루어지는 배터리 셀(210)의 강도를 보장하고, 배터리 셀(210)을 충격으로부터 보호하게 된다. The first frame 220 is configured to enclose a closed surface formed on one surface, that is, one surface of the battery cell 210. The first frame 220 is made of a resin material or an insulating material and has a shape of a square frame 222 in which a battery accommodating space 221 in which a battery 211 of the battery cell 210 is accommodated is formed, Respectively. The first frame 220 is bonded around the battery cell 210 to ensure the strength of the battery cell 210 made of a flexible material and protect the battery cell 210 from impact.

제2 프레임(230)은 배터리 셀(210)의 타면 둘레 즉 타면에 형성되는 밀폐면을 감싸도록 구성된다. 제2 프레임(230)은 수지재 또는 절연성 있는 재질로 이루어지며, 중앙에 배터리 셀(210)의 전지부(211)가 수용되는 전지부 수용공간(231)이 형성되는 사각 틀(232)의 형상을 이룬다. 제2 프레임(230)도 제1 프레임(220)과 마찬가지로, 배터리 셀(210)의 둘레에 접합되어 유연한 재질로 이루어지는 배터리 셀(210)의 강도를 보장하고, 배터리 셀(210)을 충격으로부터 보호하게 된다.The second frame 230 is configured to surround a closed surface formed on the other surface, that is, the other surface of the battery cell 210. The second frame 230 is made of resin or an insulating material and has a shape of a square frame 232 in which a battery accommodating space 231 in which a battery part 210 of the battery cell 210 is accommodated is formed, Respectively. The second frame 230 is also bonded to the periphery of the battery cell 210 to ensure the strength of the battery cell 210 made of a flexible material and to protect the battery cell 210 from impact .

히트 싱크(250)는 판상의 알루미늄 재질로 이루어지며, 제2 프레임(230)의 타측에 구비된다. 히트 싱크(250)는 배터리 셀(210)의 전지부(211) 타면에 맞닿아 전지부(211)의 열을 전달하는 셀 열교환면(251)과, 셀 열교환 면(251)의 하단에서 배터리 셀(210)을 향해 절곡 형성되는 케이스 열교환면(252)으로 구성된다. 케이스 열교환면(252)은 제2 열교환면(150b)에 맞닿아 배터리 셀(210)의 열을 열교환케이스(150)에 전달하도록 구성된다.The heat sink 250 is made of a plate-shaped aluminum material and is provided on the other side of the second frame 230. The heat sink 250 includes a cell heat exchange surface 251 that contacts the other surface of the battery cell 210 and transmits heat of the cell 211, And a case heat exchange surface 252 which is bent toward the heat exchange surface 210. The case heat exchange surface 252 is configured to contact the second heat exchange surface 150b to transfer the heat of the battery cell 210 to the heat exchange case 150. [

이하 단위 셀(200)과, 열교환케이스(150)의 열전달을 위한 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 4에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단위 셀(200)과, 열교환케이스(150)의 결합구조가 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단위 셀(200)과, 열교환케이스(150)의 결합구조가 도시되어 있다.Hereinafter, detailed configurations for the heat transfer between the unit cell 200 and the heat exchange case 150 will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 shows a unit cell 200 and a heat exchange case 150 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 illustrates a unit cell 200 according to a second embodiment of the present invention. And the heat exchange case 150 are shown.

- 실시 예 1- Example 1

도 4를 참조하면, 배터리 셀(210)의 일면과 타면에 제1 및 제2 프레임(220, 230)이 구비되며, 제2 프레임(230)의 타면에 히트 싱크(251, 252)가 배치된다. 단위 셀(200)은 복수 개가 측면 방향으로 적층되는 형태를 이룰 수 있다. 히트 싱크(251, 252)의 셀 열교환면(251)은 배터리 셀(210)의 타면이 맞닿도록 상하 길이 방향으로 형성되며, 케이스 열교환면(252)은 열교환케이스(150)의 제2 열교환면(150b)에 맞닿도록 구성된다. 이때, 히트 싱크(251, 252)는 배터리 셀(210)의 수 만큼 구비되며 각각의 히트 싱크의 케이스 열교환면(252)이 제2 열교한면(150b)에 일정한 접촉력을 유지하며 맞닿을 수 있도록 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖는다. 열교환케이스(150)는 상부케이스(110)에 결합 시 체결수단(B)을 통해서 결합되되 체결수단(B)은 케이스 열교환면(252)과 제2 열교환면(150b)이 맞닿는 접촉면에 수직한 방향으로 하중을 가하여 열교환케이스(150)를 상부케이스(110)에 결합시킨다. 따라서 각각의 히트 싱크의 케이스 열교환면(252) 높이에 약간의 오차가 발생 하더라도, 제2 열교환면(150b)에 일정한 접촉력을 유지하며 맞닿을 수 있게 된다. 또한, 케이스 열교환면(252)과, 제2 열교환면(150b)은 전도성 접착 부재를 통해 결합되도록 하여 케이스 열교환면(252)과 제2 열교환면(150b)의 접촉력을 일정하게 유지할 수 있다.4, the first and second frames 220 and 230 are provided on one side and the other side of the battery cell 210 and the heat sinks 251 and 252 are disposed on the other side of the second frame 230 . A plurality of unit cells 200 may be stacked in the lateral direction. The cell heat exchanging surface 251 of the heat sinks 251 and 252 is formed in the vertical direction so as to abut the other surface of the battery cell 210. The case heat exchanging surface 252 is formed on the second heat exchanging surface 251 of the heat exchanging case 150 150b. At this time, the heat sinks 251 and 252 are provided for the number of the battery cells 210, and the case heat exchange surface 252 of each heat sink maintains a constant contact force with the second heat exchange surface 150b, The invention has the following configuration. The heat exchange case 150 is coupled through the fastening means B when the upper case 110 is coupled and the fastening means B is coupled to the case heat exchange surface 252 in a direction perpendicular to the contact surface between the case heat exchange surface 252 and the second heat exchange surface 150b And the heat exchange case 150 is coupled to the upper case 110 by applying a load thereto. Therefore, even if a slight error occurs in the height of the case heat exchange surfaces 252 of the respective heat sinks, the second heat exchange surfaces 150b can be brought into contact with each other while maintaining a constant contact force. The case heat exchanging surface 252 and the second heat exchanging surface 150b are coupled through the conductive adhesive member so that the contact force between the case heat exchanging surface 252 and the second heat exchanging surface 150b can be maintained constant.

배터리 셀(210)과, 케이스 열교환면(252)은 소정 거리 이격되며, 배터리 셀(210)과, 케이스 열교환면(252) 사이의 공간에는 제1 및 제2 프레임(220, 230)의 하측에 형성되는 제1 및 제2 형상유지부(222a, 232a)가 삽입된다. 즉 제1 프레임(220)의 하측에는 제1 형상유지부(222a)가 형성되고, 제2 프레임(230)의 하측에는 제2 형상유지부(232a)가 형성되어, 제1 프레임(220)과, 제2 프레임(230) 결합 시 제1 및 제2 형상유지부(222a, 232a)가 배터리 셀(210)과, 케이스 열교환면(252) 사이에 삽입되도록 하여 히트 싱크(250)의 하단부 변형을 방지한다.The battery cell 210 and the case heat exchange surface 252 are spaced apart from each other by a predetermined distance and a space between the battery cell 210 and the case heat exchange surface 252 is provided below the first and second frames 220 and 230 The first and second shape retaining parts 222a and 232a are inserted. A first shape holding portion 222a is formed on the lower side of the first frame 220 and a second shape holding portion 232a is formed on the lower side of the second frame 230, The first and second shape retaining portions 222a and 232a are inserted between the battery cell 210 and the case heat exchanging surface 252 when the second frame 230 is coupled to deform the lower end deformation of the heat sink 250 prevent.

- 실시 예 2- Example 2

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예의 단위 셀(200)과, 열교환케이스(150)의 결합구조는, 상술된 제1 실시 예의 구성과 유사하며, 열교환케이스(150)의 구성에 차이가 있으므로, 이하 열교환케이스(150)의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이 열교환케이스(150)의 내측면에는 케이스 열교환면(252)이 수용되도록 열교환홈(150c)이 열교환케이스(150) 외측으로 함몰 형성될 수 있다. 따라서 각각의 히트싱크의 케이스 열교환면(252)이 각각의 열교환홈(150c)에 삽입되도록 구성하여 상술된 제1 실시 예보다 열교환 면적이 넓어지고, 열교환 효율이 높아질 수 있다.5, the structure of the unit cell 200 of the second embodiment of the present invention and the structure of the heat exchange case 150 is similar to that of the first embodiment described above. In the structure of the heat exchange case 150, The structure of the heat exchange case 150 will be described in detail below. The heat exchange groove 150c may be recessed outside the heat exchange case 150 so that the case heat exchange surface 252 is received in the inner side surface of the heat exchange case 150 as shown in FIG. Therefore, the case heat exchanging surfaces 252 of the respective heat sinks are inserted into the respective heat exchanging grooves 150c, so that the heat exchanging area is wider than that of the first embodiment, and the heat exchanging efficiency can be increased.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
The technical idea should not be construed as being limited to the above-described embodiment of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, such modifications and changes are within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

1000 : 배터리 팩
100 : 케이스 110 : 상부케이스
120 : 하부케이스 150 : 열교환 케이스
150a : 제1 열교환면 150b : 제2 열교환면
150c : 열교환홈
200 : 단위 셀 210 : 배터리 셀
220 : 제1 프레임 230 : 제2 프레임
250 : 히트 싱크 251 : 셀 열교환면
252 : 케이스 열교환면
2000 : 수냉식 열교환기 2100 : 배터리 팩 열교환면1000: Battery pack
100: Case 110: Upper case
120: Lower case 150: Heat exchange case
150a: first heat exchanging surface 150b: second heat exchanging surface
150c: heat exchange groove
200: unit cell 210: battery cell
220: first frame 230: second frame
250: Heat sink 251: Cell heat exchange surface
252: case heat exchange face
2000: Water-cooled heat exchanger 2100: Battery pack heat exchange surface

Claims (5)

배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 일면 또는 타면 둘레에 결합되는 프레임을 포함하는 적어도 하나 이상의 단위 셀;
상기 단위 셀이 수용되는 케이스;
상측에 상기 배터리 셀의 일면 또는 타면에 맞닿도록 형성되는 셀 열교환면과, 하측에 케이스 열교환면이 형성되는 히트 싱크; 및
상기 케이스 상에 구비되며, 외측면에 상기 단위 셀과의 열교환을 위한 열교환기에 맞닿는 제1 열교환면과, 내측면에 상기 히트 싱크의 케이스 열교환면에 맞닿는 제2 열교환면이 형성되는 열교환 케이스;
를 포함하는 이차 전지용 배터리 팩.
At least one unit cell including a battery cell and a frame coupled to one surface or the other surface of the battery cell;
A case in which the unit cell is accommodated;
A cell heat exchange surface formed on the upper side so as to abut one surface or the other surface of the battery cell, and a heat sink having a case heat exchange surface formed on a lower side thereof; And
A heat exchange case provided on the case and having a first heat exchange surface contacting the heat exchanger for heat exchange with the unit cell and a second heat exchange surface contacting the case heat exchange surface of the heat sink on the inner side;
Wherein the battery pack is a battery pack.
제 1항에 있어서,
상기 케이스는,
하측에 개방면이 형성되고, 상기 단위 셀이 수용되는 상부케이스; 및
상기 상부케이스의 개방면을 밀폐하도록 결합되는 상기 열교환케이스; 로 구성되며,
상기 케이스는, 상기 케이스 열교환면과 상기 열교환케이스의 접촉면에 수직한 방향으로 상기 열교환케이스를 가압하여 상기 열교환케이스를 상기 상부케이스에 결합시키는 체결수단을 더 포함하는, 이차 전지용 배터리 팩.
The method according to claim 1,
In this case,
An upper case in which an open side is formed at a lower side and the unit cells are accommodated; And
The heat exchange case being hermetically sealed to the open side of the upper case; Lt; / RTI >
Wherein the case further comprises a fastening means for urging the heat exchange case in a direction perpendicular to the contact surface of the case heat exchange surface and the heat exchange case to connect the heat exchange case to the upper case.
제 1항에 있어서,
상기 배터리 팩은,
상기 케이스 열교환면과, 상기 열교환케이스의 제2 열교환면 사이에 구비되는 전도성 접착 부재를 더 포함하는, 이차 전지용 배터리 팩.
The method according to claim 1,
The battery pack (100)
And a conductive adhesive member provided between the case heat exchange surface and the second heat exchange surface of the heat exchange case.
제 1항에 있어서,
상기 히트 싱크는,
상기 배터리 셀의 일면 또는 타면에 맞닿는 셀 열교환면과, 상기 셀 열교환면의 하측에 절곡 형성되는 상기 케이스 열교환면으로 구성되되,
상기 케이스 열교환면은, 상기 배터리 셀의 하측에서 하방으로 소정 거리 이격 형성되고, 상기 배터리 셀과 상기 케이스 열교환면 사이에는, 상기 프레임의 하측에 형성되는 형상유지부가 삽입되는, 이차 전지용 배터리 팩.
The method according to claim 1,
The heat sink
A cell heat exchange surface contacting the one surface or the other surface of the battery cell, and a case heat exchange surface bent at a lower side of the cell heat exchange surface,
Wherein the case heat exchange surface is spaced apart from the lower side of the battery cell by a predetermined distance and a shape retaining portion formed on the lower side of the frame is inserted between the battery cell and the case heat exchange surface.
제 1항에 있어서,
상기 열교환케이스의 제2 열교환면에는,
상기 케이스 열교환면이 수용되도록 열교환홈이 함몰 형성되는, 이차 전지용 배터리 팩.The method according to claim 1,
On the second heat exchange surface of the heat exchange case,
Wherein a heat exchange groove is formed to be recessed to receive the case heat exchange surface.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160142663A (en) * 2015-06-03 2016-12-13 주식회사 엘지화학 Battery module
WO2016204470A1 (en) * 2015-06-19 2016-12-22 주식회사 엘지화학 Cartridge and battery module having same
CN112119533A (en) * 2019-01-04 2020-12-22 株式会社Lg化学 Energy storage system having structure capable of dissipating heat to adjacent battery modules
CN112204806A (en) * 2019-01-07 2021-01-08 株式会社Lg化学 Battery module and battery pack including the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090062965A (en) 2007-12-13 2009-06-17 현대자동차주식회사 Laminate type battery cell improved assembly and cooling structure
KR20100109871A (en) * 2009-04-01 2010-10-11 주식회사 엘지화학 Battery module of improved safety
KR20110100273A (en) * 2008-12-10 2011-09-09 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 Energy store

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090062965A (en) 2007-12-13 2009-06-17 현대자동차주식회사 Laminate type battery cell improved assembly and cooling structure
KR20110100273A (en) * 2008-12-10 2011-09-09 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 Energy store
KR20100109871A (en) * 2009-04-01 2010-10-11 주식회사 엘지화학 Battery module of improved safety

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160142663A (en) * 2015-06-03 2016-12-13 주식회사 엘지화학 Battery module
WO2016204470A1 (en) * 2015-06-19 2016-12-22 주식회사 엘지화학 Cartridge and battery module having same
CN107431160A (en) * 2015-06-19 2017-12-01 株式会社Lg 化学 Box and the battery module with the box
US10530020B2 (en) 2015-06-19 2020-01-07 Lg Chem, Ltd. Cartridge with mount frame having lead mounting board and lower and upper sliding boards and battery module having same
CN107431160B (en) * 2015-06-19 2020-09-08 株式会社Lg 化学 Cartridge and battery module having the same
CN112119533A (en) * 2019-01-04 2020-12-22 株式会社Lg化学 Energy storage system having structure capable of dissipating heat to adjacent battery modules
CN112119533B (en) * 2019-01-04 2024-08-09 株式会社Lg新能源 Energy storage system having structure capable of radiating heat to adjacent battery modules
CN112204806A (en) * 2019-01-07 2021-01-08 株式会社Lg化学 Battery module and battery pack including the same

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