KR20150068639A - 배터리 셀 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 셀 유닛에 관한 것이다. 배터리 팩은 내부에 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 적층하여 수용하는 배터리 팩 케이스를 구비한다. 배터리 셀 유닛은 파우치 타입으로 구비되는 배터리 셀과, 전면이 개방되고, 내부에 배터리 셀이 수용되는 유닛 케이스 및, 유닛 케이스의 전면을 덮는 유닛 커버를 포함한다. 유닛 커버는 열 전도성 재질로 구비되어, 유닛 케이스의 전면을 덮는 평면부와, 평면부의 양측에서 수직하게 굴곡되어 유닛 케이스의 양측면과 결합되는 날개부를 구비한다. 유닛 케이스는 양측면이 유닛 커버의 날개부와 결합되도록 평면으로 구비되고, 양측면 각각에는 복수 개의 결합홈이 형성된다. 유닛 커버의 날개부에는 유닛 케이스의 결합홈에 삽입, 결합되는 복수 개의 결합 돌기와, 날개부가 유닛 케이스의 양측면에 밀착되어 배터리 팩 케이스의 내측면에 접촉되도록 형성되는 복수 개의 가압돌기가 구비된다. 따라서 본 발명에 의하면, 복수 개의 가압 돌기의 가압력(tension)에 의해 유닛 커버와 배터리 팩 케이스 간의 접촉 면적을 증가시킴으로써, 방열 효과를 향상시킨다.

Description

배터리 셀 유닛{BATTERY CELL UNIT}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 방열 효과를 향상시키기 위하여, 복수 개의 배터리 셀 유닛을 구비하는 배터리 팩에서 배터리 팩 케이스와 접촉하는 면적을 늘리기 위한 유닛 커버를 갖는 배터리 셀 유닛에 관한 것이다.

최근에는 배터리 팩은 하나의 배터리 셀을 파우치에 수용하는 파우치 형의 배터리 셀 유닛이 많이 이용되고 있는 실정이다. 이는 배터리 셀 유닛이 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 수용되므로, 낮은 제조비와, 작은 중량 및, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있으며, 그 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.

이러한 배터리 셀 유닛들은 하나의 배터리 팩 케이스 내부에 복수 개가 적층되어 수용된다. 파우치 형 배터리 셀 유닛은 일반적으로 사용자에 따라 요구되는 크기의 출력을 얻기 위해 적어도 하나 배터리 셀이 모듈로 구성된다.

일반적으로 파우치 형 배터리 셀 유닛을 적층하여 배터리 팩을 구성하고, 그 배터리 셀 유닛들을 사용자의 요구에 맞게 복수 개로 구비하여, 밀폐된 컨테이너 즉, 배터리 팩 케이스의 내부에 적층하도록 배치한다. 이러한 배터리 팩은 각각의 배터리 셀 유닛의 일 측면이 서로 맞닿음으로써, 배터리 셀 유닛들 사이에서 발생되는 열이 응축되어 방열에 취약한 단점이 있다.

이러한 방열에 취약한 구조를 개선하기 위한 한 방안으로, 종래에는 배터리 셀 유닛들 사이에 방열판 등을 삽입하여 열을 외부로 배출하는 기술을 이용하였다. 그러나 이러한 방법은 추가적인 장치가 필요하므로 제품의 체적 증가, 중량 증가 및 생산비용 상승이라는 단점이 존재한다.

또 이러한 방열에 취약한 구조를 개선하기 위한 다른 방안으로, 다수의 배터리 셀 유닛들이 적층된 배터리 팩을 밀폐된 배터리 팩 케이스에 배치하고, 배터리 팩 케이스 일측면의 상부로부터 내부에 강제로 유입된 냉매를 상부에서 하부로 수직으로 유동시켜, 다른 일측면의 하부로 냉매를 배출시켜 배터리 팩에서 발생하는 열을 방열하는 기술을 이용한다. 그러나 이러한 방안 역시 방열을 위한 추가적인 장치가 필요하고, 방열을 위해 이용하는 냉매의 흐름이 배터리 팩 케이스의 상부에서 하부로 이동하는 구조이기 때문에 냉매의 흐름이 원활하지 못하다는 문제점이 있다.

1. 한국 공개특허공보 제10-2013-0023039호(공개일 2013년 03월 07일) 2. 한국 공고특허공보 제10-1312274호(공고일 2013년 09월 25일) 3. 한국 공개특허공보 제10-2013-0022503호(공개일 2013년 03월 07일) 4. 한국 등록실용신안공보 제20-0380681호(공고일 2005년 04월 07일)

본 발명의 목적은 방열 효과를 향상시키기 위한 파우치 타입의 배터리 셀 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 방열 효과를 극대화하기 위하여 배터리 팩의 케이스와 접촉면을 증가시키는 구조를 갖는 배터리 셀 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배터리 팩의 수명을 향상시키기 위한 배터리 셀 유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 배터리 셀 유닛은 배터리 팩 케이스와 접촉면을 극대화하기 위한 유닛 커버를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 배터리 셀 유닛은 배터리 셀에서 발생되는 열을 배터리 팩 케이스로 전달하여 배터리 팩을 방열 효과를 향상시키고, 이로 인한 배터리 팩의 수명을 증가시킬 수 있다.

이 특징에 따른 본 발명의 배터리 셀 유닛은 배터리 팩의 배터리 팩 케이스 내부에 복수 개가 적층 수용된다.

이러한 본 발명의 배터리 셀 유닛은, 파우치형 배터리 셀과; 전면이 개방되고, 양측면 각각에 복수 개의 결합홈이 형성되어 내부에 상기 배터리 셀을 수용하는 장방형의 유닛 케이스 및; 열 전도성 재질로 구비되고, 상기 배터리 셀이 수용된 상기 유닛 케이스의 전면을 덮는 평면부와 상기 평면부의 양측에서 수직하게 굴곡되어 상기 유닛 케이스의 양측면과 결합되는 날개부를 구비하며, 상기 날개부에는 상기 결합홈에 삽입, 결합되는 복수 개의 결합 돌기와, 상기 날개부가 상기 양측면에 밀착되어 상기 배터리 팩 케이스의 내측면에 접촉되도록 형성되는 복수 개의 가압 돌기가 구비되어, 상기 배터리 셀으로부터 발생되는 열을 상기 배터리 팩 케이스로 전달하는 유닛 커버를 포함한다.

이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 유닛 커버는; 상기 평면부의 양측에서 상기 날개부에 인접하게, 그리고 상기 날개부와 평행하게 형성되어, 상기 날개부 각각이 상기 유닛 케이스의 양측면 각각에 밀착되도록 접촉력을 보강하는 보강홈을 더 구비한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 가압 돌기는 상기 결합 돌기들 각각의 양측에 형성된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 보강홈은 상기 날개부의 길이 방향에 수직한 단면이 U 자 또는 V 자 형상을 갖는다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 가압 돌기는; 상기 유닛 커버의 상기 날개부로부터 상기 유닛 케이스의 상기 양측면 방향으로 상기 날개부의 일부가 라운드(round) 지게 함몰되어 상기 날개부의 외측면이 상기 배터리 팩 케이스의 내측면에 접촉되도록 구비한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 유닛 케이스는; 상측면의 일부가 개방되어 상기 배터리 셀의 전극들 각각을 외부로 노출시키는 2 개의 전극 개구부 및; 상기 전극 개구부들 사이에 형성되어 상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도 센서가 장착되는 센서 장착홈을 더 구비한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 배터리 셀 유닛은 파우치 타입의 배터리 셀을 수용하는 유닛 케이스와 유닛 커버의 결합면에 복수 개의 가압 돌기를 구비함으로써, 압 돌기의 가압력(tension)에 의해 유닛 커버의 날개부와 배터리 팩 케이스 간의 접촉 면적을 증가시키며, 이로 인해 배터리 셀으로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키는 효과를 향상시킬 수 있다.

또 본 발명의 배터리 셀 유닛은 유닛 커버의 날개부와 배터리 팩 케이스 간의 접촉 면적을 증가시켜서 방열 효과를 향상시킴으로써, 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 적층 수용하는 배터리 팩의 수명을 증가시킬 수 있다.

또한 본 발명의 배터리 셀 유닛은 파우치 타입의 배터리 셀을 수용하는 유닛 케이스와 유닛 커버 간에 결합 돌기와 결합홈을 이용하여 결합하므로, 그 체결 구조가 단순하고 결합이 용이하므로, 제조시 작업성이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 개략적인 구성을 도시한 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 하나의 배터리 셀 유닛의 구성을 도시한 사시도;
도 3은 도 2에 도시된 배터리 셀 유닛의 커버 및 케이스의 구성을 도시한 분해 사시도; 그리고
도 4는 도 2에 도시된 배터리 셀 유닛의 커버와 케이스 간의 결합 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 개략적인 구성을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(2)은 방열 효과를 향상시키기 위하여, 배터리 팩 케이스(10)에 수용되는 복수 개의 배터리 셀 유닛(100)들과 배터리 팩 케이스(10) 내부면과의 접촉 면적을 최대화하여 구비된다.

이를 위해 배터리 팩(2)은 대체로 직육면체 형상의 배터리 팩 케이스(10)와, 배터리 팩 케이스(10)의 내부에 복수 개의 배터리 셀 유닛(100)들이 적층되어 수용된다. 이 실시예의 배터리 팩(2)은 배터리 팩 케이스(10)의 내부에 배터리 셀 유닛(100)들이 수용되는 상단부와 하단부 각각에 적층되는 2 단 구조로 구비된다.

따라서 배터리 팩(2)은 상단부와 하단부 사이에 칸막이 형태의 배터리 팩 케이스(12)가 더 구비된다. 그러므로 복수 개의 배터리 셀 유닛(100)들은 양측이 배터리 팩 케이스(10, 12)의 내측면에 접촉되도록 배터리 팩 케이스(10)의 내부에 수용된다.

구체적으로 도 2 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 배터리 셀 유닛에 대한 구성을 상세히 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀 유닛의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 배터리 셀 유닛의 분해 사시도이며, 그리고 도 4는 도 2에 도시된 배터리 셀 유닛의 커버와 배터리 팩 케이스 간의 결합 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 배터리 셀 유닛(100)은 파우치 타입으로 구비되는 배터리 셀(140)과, 전면이 개방되고, 내부에 배터리 셀(140)이 수용되는 유닛 케이스(110) 및, 유닛 케이스(110)의 전면을 덮는 유닛 커버(120)를 포함한다.

유닛 케이스(110)는 대체로 직사각형 형상으로 구비되어, 내부에 배터리 팩(140)이 수용되는 수용부(112)를 형성한다. 또 유닛 케이스(110)는 유닛 커버(120)와 결합이 용이하게 하기 위하여, 양측면(114)이 유닛 커버(120)의 날개부(124)와 결합되도록 평면으로 구비되고, 양측면(114) 각각에는 복수 개의 결합홈(116)이 형성된다. 이 실시예의 유닛 케이스(110)는 제조 단가를 줄이기 위해 플라스틱 재질로 구비된다.

또 유닛 케이스(110)는 배터리 셀(140)의 전극(142, 144)들이 외부로 노출되게 상측면의 일부가 개방되는 2 개의 전극 개구부(117, 118)가 구비된다. 전극 개구부(117, 118)는 유닛 케이스(110)의 수용부(112)에 수용된 배터리 셀(140)의 전극(142, 140)들 각각을 외부로 노출시킨다.

따라서 배터리 셀(140)의 전극(142, 144)들 각각은 배터리 팩(100)에 수용된 배터리 셀 유닛(100)들 중 이웃하는 배터리 셀 유닛의 전극과 전기적으로 병렬 또는 직렬로 연결된다.

또 유닛 케이스(110)는 전극 개구부(117, 118)들 사이에 형성되어 배터리 셀(140)의 온도를 측정하는 온도 센서(미도시됨)가 장착되는 센서 장착홈(119)을 구비한다.

그리고 유닛 커버(120)는 예컨대, 알루미늄 등의 열 전도성 재질로 구비되어, 유닛 케이스(110)의 전면을 덮는다. 유닛 커버(120)는 배터리 셀(140)이 수용된 유닛 케이스(110)의 전면을 덮는 평면부(122)와, 평면부(122)의 양측에서 수직하게 굴곡되어 유닛 케이스(110)의 양측면(114)과 결합되는 날개부(124)를 구비한다.

날개부(124)에는 유닛 케이스(110)의 결합홈(116)에 삽입, 결합되는 복수 개의 결합 돌기(126)와, 날개부(124)가 유닛 케이스(110)의 양측면(114)에 밀착되어 배터리 팩 케이스(10, 12)의 내측면에 접촉되도록 형성되는 복수 개의 가압돌기(130)가 구비된다.

이 실시예에서 가압돌기(130)는 결합 돌기(126)들 각각의 양측에 형성된다. 가압돌기(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 날개부(124)의 일부가 유닛 커버(120)의 날개부(124)로부터 유닛 케이스(110)의 양측면(114) 방향으로 라운드(round) 지게 함몰되어 형성된다. 따라서 가압돌기(130)는 날개부(124)의 외측면이 배터리 팩 케이스(10, 12)의 내측면에 접촉되도록 구비된다.

또 유닛 커버(120)는 평면부(122)의 양측에서 날개부(124)에 인접하게, 그리고 날개부(124)와 평행하게 형성되어, 날개부(124) 각각이 유닛 케이스(110)의 양측면(114) 각각에 밀착되도록 접촉력을 보강하는 보강홈(132)을 더 구비한다. 예를 들어, 보강홈(132)은 날개부(124)의 길이 방향에 수직한 단면이 U 자 또는 V 자 형상을 갖는다.

그러므로 본 발명의 유닛 커버(120)는 날개부(124)의 결합 돌기(126)가 유닛 케이스(110)의 양측면(114)에 형성된 결합홈(116)에 삽입되어, 유닛 케이스(110)와 상호 결합된다. 이 때, 유닛 커버(120)는 가압 돌기(130)의 가압력(tension)에 의해 날개부(124)의 대부분이 배터리 팩 케이스(10, 12)에 밀착된다. 따라서, 유닛 커버(120)는 배터리 셀(140)으로부터 발생되는 열을 배터리 팩 케이스(10, 12)로 전달한다.

또한 본 발명의 유닛 커버(120)와 유닛 케이스(110)는 결합 돌기(126)와 결합홈(116)을 이용하여 상호 결합되므로, 나사 결합 구조 등과 같은 별도의 조립 구조가 불필요하여, 조립 작업이 단순하고 그로 인한 작업성이 향상된다.

이상에서, 본 발명에 따른 배터리 셀 유닛의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

2 : 배터리 팩 10, 12 : 배터리 팩 케이스
100 : 배터리 셀 유닛 110 : 유닛 케이스
112 : 수용부 114 : 양측면
116 : 결합홈 117, 118 : 전극 개구부
119 : 센서 장착홈 120 : 유닛 커버
122 : 평면부 124 : 날개부
126 : 결합 돌기 130 : 가압 돌기
140 : 배터리 셀 142, 144 : 전극

Claims (6)

1. 내부에 복수 개의 배터리 셀 유닛을 수용하는 배터리 팩 케이스를 구비하는 배터리 팩의 상기 배터리 셀 유닛에 있어서:
   파우치형 배터리 셀과;
   전면이 개방되고, 양측면 각각에 복수 개의 결합홈이 형성되어 내부에 상기 배터리 셀을 수용하는 장방형의 유닛 케이스 및;
   열 전도성 재질로 구비되고, 상기 배터리 셀이 수용된 상기 유닛 케이스의 전면을 덮는 평면부와 상기 평면부의 양측에서 수직하게 굴곡되어 상기 유닛 케이스의 양측면과 결합되는 날개부를 구비하며, 상기 날개부에는 상기 결합홈에 삽입, 결합되는 복수 개의 결합 돌기와, 상기 날개부가 상기 양측면에 밀착되어 상기 배터리 팩 케이스의 내측면에 접촉되도록 형성되는 복수 개의 가압 돌기가 구비되어, 상기 배터리 셀으로부터 발생되는 열을 상기 배터리 팩 케이스로 전달하는 유닛 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유닛 커버는;
   상기 평면부의 양측에서 상기 날개부에 인접하게, 그리고 상기 날개부와 평행하게 형성되어, 상기 날개부 각각이 상기 유닛 케이스의 양측면 각각에 밀착되도록 접촉력을 보강하는 보강홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 유닛.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가압 돌기는 상기 결합 돌기들 각각의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 유닛.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 보강홈은 상기 날개부의 길이 방향에 수직한 단면이 U 자 또는 V 자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 유닛.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가압 돌기는;
   상기 유닛 커버의 상기 날개부로부터 상기 유닛 케이스의 상기 양측면 방향으로 상기 날개부의 일부가 라운드(round) 지게 함몰되어 상기 날개부의 외측면이 상기 배터리 팩 케이스의 내측면에 접촉되도록 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 유닛.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 유닛 케이스는;
   상측면의 일부가 개방되어 상기 배터리 셀의 전극들 각각을 외부로 노출시키는 2 개의 전극 개구부 및;
   상기 전극 개구부들 사이에 형성되어 상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도 센서가 장착되는 센서 장착홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 유닛.

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