KR20150085310A - Battery Module With A Cell Can Be Warmed Up - Google Patents

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KR20150085310A
KR20150085310A KR1020140005038A KR20140005038A KR20150085310A KR 20150085310 A KR20150085310 A KR 20150085310A KR 1020140005038 A KR1020140005038 A KR 1020140005038A KR 20140005038 A KR20140005038 A KR 20140005038A KR 20150085310 A KR20150085310 A KR 20150085310A
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heat
cell
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heat pipe
cells
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KR1020140005038A
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정은미
최승훈
최유진
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티티엠주식회사
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Abstract

The present invention relates to a cell heat dissipation type battery module (1). The present invention comprises: a plurality of cells (3) disposed in parallel to a pack (10) forming an outer body generating electricity; a plurality of heat pipes (5) disposed between the cells (3), absorbing heat generated from the cells (3) at a heat absorption side (11); a heat dissipation means (7) contacting a heat dissipation side (13) of the heat pipes (5), and discharging the heat absorbed in the heat pipes (5) from the heat dissipation side (13); and a heating means (9) thermally connected to one side of the heat pipes (5), and preheating the cells (3) through the heat pipes (5) by heating the heat pipes (5), thereby enhancing an ability to confront the heat pipes in regards to a fault due to thermally interconnecting an adjacent heat pipe through a bent unit of the heat pipes. In addition, as the heat pipes directly discharges the heat from the cell through a heat dissipation pin formed in the heat pipes, the heat dissipation function of the battery module may be enhanced.

Description

셀 예열이 가능한 배터리모듈{Battery Module With A Cell Can Be Warmed Up}Battery Module with a Cell Can Be Warmed Up

본 발명은 셀 예열이 가능한 배터리모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차 등과 같이 전기를 동력으로 이용하는 차량의 구동원으로 사용되는 배터리 셀의 발생열을 셀마다 부착된 히트파이프를 이용해 방열할 수 있을 뿐 아니라, 작동 전의 저온 상태에서 히트파이프를 이용해 신속히 예열할 수 있도록 한 셀 예열이 가능한 배터리모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module capable of preheating a cell, and more particularly, to a battery module capable of heat dissipation using a heat pipe attached to each cell, which generates heat of a battery cell used as a driving source of a vehicle, The present invention relates to a battery module capable of preheating a cell by using a heat pipe at a low temperature before operation.

충전이 가능한 이차전지인 배터리모듈은 충전식 가전제품 뿐 아니라 최근에는 전기차 등의 동력원으로 각광 받고 있다. 이러한 배터리모듈은 통상 복수의 단위 셀을 적층하여 구성되는 바, 각각의 단위 셀은 양극판과 음극판으로 이루어진 전극과 이 전극이 담기는 전해액으로 이루어진다. 따라서, 배터리모듈은 양극판과 음극판 그리고 전해액의 충방전 화학작용에 의해 기전력을 발생시키는데, 이 과정에서 단위 셀 내부에 열을 발생시킨다.The battery module, which is a rechargeable secondary battery, is now attracting attention as a power source for electric vehicles as well as rechargeable household appliances. Such a battery module is usually constructed by laminating a plurality of unit cells, each unit cell comprising an electrode consisting of a positive electrode plate and a negative electrode plate, and an electrolyte solution containing the electrode. Therefore, the battery module generates electromotive force by the charge and discharge chemical action of the positive electrode plate, the negative electrode plate and the electrolyte, and generates heat in the unit cell during this process.

이러한 열을 관리하기 위해 종래의 배터리모듈은 예컨대, 출원 제10-2010-0048185호로 국내에 출원된 배터리 팩에서와 같이, 방열수단으로서 히트파이프를 제안하고 있다. In order to manage such heat, a conventional battery module proposes a heat pipe as a heat dissipating means as in a battery pack filed in the domestic application, for example, in Japanese Patent Application No. 10-2010-0048185.

이 배터리모듈은 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀(103)과, 히트파이프(105) 그리고 방열수단(107)으로 구성되는 바, 배터리 셀(103)은 위에서 언급한 바와 같이, 내부의 화학작용에 의해 기전력을 일으키며, 그 부산물로서 열을 발생시킨다. 또한, 히트파이프(105)는 이와 같이 각각의 단위 셀(103)에서 발생하는 열을 빼내기 위해 셀(103)에서 흡수한 열을 방열수단(107)으로 전달한다. 그리고, 방열수단(107)은 히트파이프(105)와 접촉되어, 히트파이프(105)를 통해 전달된 열을 흡수하여 제거한다.This battery module is constituted by a plurality of battery cells 103, a heat pipe 105 and a heat dissipating means 107 as indicated by reference numeral 101 in Fig. 1, As a result, an internal electromotive force causes an electromotive force, and a by-product generates heat. The heat pipe 105 transfers the heat absorbed in the cell 103 to the heat dissipating means 107 in order to extract the heat generated in each unit cell 103 as described above. The heat dissipating means 107 is in contact with the heat pipe 105 to absorb heat transferred through the heat pipe 105 and remove the heat.

그런데, 위와 같이 구성된 종래의 배터리모듈(101)은 방열수단(107)으로 사용되는 열교환파이프가 내부에 열교환매체가 순환하는 파이프로서, 파이프 자체는 물론, 열교환매체를 순환시키기 위한 순환장치, 그리고 열교환매체의 열을 폐기할 수 있는 별도의 히트싱크를 필요로 한다. 따라서, 배터리모듈(101)은 방열을 위한 구조가 전체적으로 복잡해져, 설치나 조립이 불편해지고, 고장을 일으키기 쉬우며, 유지관리가 까다로운 문제점이 있었다. However, in the conventional battery module 101 configured as described above, the heat exchange pipe used as the heat dissipation means 107 is a pipe through which the heat exchange medium circulates, and includes a circulation device for circulating the heat exchange medium as well as the pipe itself, A separate heat sink is required to discard the heat of the medium. Therefore, the battery module 101 has a complicated structure for heat dissipation as a whole, making installation and assembly inconvenient, causing trouble, and complicated maintenance.

또한, 배터리모듈(101)은 열의 흐름이 셀(103)에서 히트파이프(105)를 거쳐 방열수단(107)까지 일방향으로 이어지므로, 적정온도 범위에 못 미치지는 저온환경에서 배터리모듈(101)을 동작시킬 때 셀(103)의 낮은 온도로 인해 성능저하가 발생하는 문제점이 있었다. Since the heat of the battery module 101 flows from the cell 103 through the heat pipe 105 to the heat dissipating unit 107 in one direction, the battery module 101 can be operated in a low temperature environment, There is a problem that a performance deterioration occurs due to a low temperature of the cell 103 when operated.

또한, 배터리 모듈(101)은 저온 환경에서 온도가 낮은 경우 충방전 반응이 정상적으로 이루어지지 못해 배터리 성능이 저하되는 문제점이 있다. 이에 기존의 차량용 배터리들은 국내 출원 제10-2010-0053175호와 같이 차량 실내외 공기 중 온도가 높은 공기를 공급하여 예열하는 방법 등을 제안하고 있다. 그러나 추운지방 또는 계절상 동절기에 해당할 경우 저온환경이 지속되어 실내외의 어떤 공기도 예열을 할 수 있을 만큼의 높은 온도가 되지 않는 문제점이 있었다.Also, when the temperature of the battery module 101 is low in a low-temperature environment, charging / discharging reaction can not be normally performed, and battery performance is deteriorated. Accordingly, existing vehicle batteries propose a method of preheating by supplying air having a high indoor air temperature inside and outside the vehicle, as in Korean Patent Application No. 10-2010-0053175. However, in case of cold weather or seasonal winter, there is a problem that the low-temperature environment is continued, so that any air inside and outside the room can not reach a high temperature enough to preheat.

한국 공개특허 10-2013-0123874Korean Patent Publication No. 10-2013-0123874 한국 공개특허 10-2010-0053175Korean Patent Publication No. 10-2010-0053175

본 발명은 위와 같은 종래의 배터리모듈이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 셀마다 부착되는 히트파이프를 이용해 셀에서 발생되는 열을 방열수단으로 신속히 전달하여 외부로 폐기할 수 있을 뿐 아니라, 작동 전 저온 상태의 배터리모듈을 히트파이프를 이용해 신속히 예열할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been proposed in order to solve the problems of the conventional battery module as described above, and it is an object of the present invention to provide a heat- It is an object of the present invention to enable quick preheating of a battery module at a low temperature before operation using a heat pipe.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외체를 이루는 팩 내에 나란히 배치되어, 전기를 생산하는 복수의 셀; 상기 복수의 셀 사이에 개재되어 상기 셀에서 발생한 열을 흡열측에서 흡수하는 복수의 히트파이프; 상기 복수의 히트파이프 방열측에 접촉되어, 상기 히트파이프에 흡수된 열을 상기 방열측으로부터 빼내 외부로 방출시키는 방열수단; 및 상기 히트파이프 일측에 열적으로 연결되어, 상기 히트파이프를 가열함으로써 상기 히트파이프를 통해 상기 셀을 예열하는 가열수단;을 포함하여 이루어지는 셀 예열이 가능한 배터리모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a battery pack comprising: a plurality of cells arranged side by side in a pack for forming a body, A plurality of heat pipes interposed between the plurality of cells for absorbing heat generated from the cells on the heat absorption side; Heat dissipating means in contact with the plurality of heat pipe heat dissipation side to extract the heat absorbed by the heat pipe from the heat dissipating side and discharge the heat to the outside; And heating means thermally connected to one side of the heat pipe to preheat the cell through the heat pipe by heating the heat pipe.

또한, 상기 가열수단은 상기 히트파이프의 방열측에 열적으로 연결되어, 상기 히트파이프 내의 작동유체가 중력방향과 역방향으로 이동하여 가열되도록 하는 것이 바람직하다.Preferably, the heating means is thermally connected to the heat radiating side of the heat pipe so that the working fluid in the heat pipe moves in a direction opposite to the gravity direction to be heated.

또한, 상기 히트파이프는 상기 방열측이 상기 셀의 상단에 걸칠 수 있도록 절곡부를 형성하며, 상기 방열수단은 상기 절곡부 상에 접촉하는 것이 바람직하다.Preferably, the heat pipe has a bending portion to allow the heat dissipating side to extend over an upper end of the cell, and the heat dissipating means contacts the bending portion.

또한, 상기 절곡부는 그 일단이 이웃한 상기 절곡부의 타단에 접촉하여, 이웃한 상기 히트파이프 간에 열전달이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the bent portion is brought into contact with the other end of the bent portion having one end adjacent to the bent portion, so that heat transfer is made between adjacent heat pipes.

또한, 상호 접촉하는 상기 절곡부들 사이에 개재되어, 이웃한 상기 히트파이프 간에 열전달이 이루어지도록 하는 열전도체를 더 포함하는 것이 바람직하다.The heat pipe may further include a heat conductor interposed between the adjacent bent portions to allow heat transfer between adjacent heat pipes.

또한, 상기 가열수단은 일측의 상기 절곡부에 접촉되는 것이 바람직하다.It is preferable that the heating means is in contact with the bending portion on one side.

또한, 상기 가열수단은 면상발열체인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the heating means is a planar heating element.

도 1은 종래의 셀 방열식 배터리모듈을 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 예열이 가능한 배터리모듈을 부분적으로 개략 도시한 종단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 예열이 가능한 배터리모듈을 부분적으로 개략 도시한 종단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 예열이 가능한 배터리모듈을 부분적으로 개략 도시한 종단면도. 1 is an exploded perspective view showing a conventional cell heat dissipation type battery module.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery module.
FIG. 3 is a vertical sectional view partially showing a battery module capable of preheating cells according to another embodiment of the present invention. FIG.
4 is a vertical cross-sectional view partially showing a battery module capable of preheating cells according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 예열이 가능한 배터리모듈을 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a battery module capable of preheating cells according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 배터리모듈은 자체 발열을 셀 단위로 제거하면서, 필요할 때 셀을 예열할 수 있도록 한 것으로, 기본적으로 도 2 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 복수의 셀(3), 복수의 히트파이프(5), 방열수단(7), 및 가열수단(9)을 포함하여 이루어진다.The battery module of the present invention is capable of preheating a cell when necessary while removing its own heat by a cell unit. Basically, as shown by reference numeral 1 in FIG. 2, a plurality of cells 3, (5), a heat dissipating means (7), and a heating means (9).

여기에서, 먼저 각각의 셀(3)은 일반적인 배터리 셀과 마찬가지로 케이스 내의 전해액에 담긴 한 쌍의 양극판과 음극판의 반응에 의해 기전력을 발생시키는 장치로서, 도 2에 도시된 것처럼, 배터리모듈(1)의 외체를 이루는 배터리 팩(9) 내에 정해진 간격으로 나란히 배치되어 전기를 생산한다.2, each cell 3 is a device for generating an electromotive force by a reaction between a pair of positive and negative plates contained in an electrolytic solution in a case, similar to a general battery cell. In the battery module 1, The battery pack 9 constituting the outer body of the battery pack 9 is arranged at a predetermined interval to produce electricity.

상기 히트파이프(5)는 셀(3)의 열을 신속하게 방열 측으로 전달하는 수단으로서, 도 2에 도시된 것처럼 각각의 셀(3)마다 접촉되어 셀(3) 내부에서 발생한 열을 빼내도록 되어 있으며, 이를 위해, 셀(3)과 셀(3) 사이에 배치되어 적어도 한 쪽 셀(3)의 일측면에 접착된다. 이때, 각각의 히트파이프(5)는 셀(3) 면적만큼 대면적인 평판형 히트파이프를 사용할 수 있다. 또, 열전도성이 높은 금속 또는 열전도성 소재의 평판과 함께 인서트사출 등에 의해 사출되는 박형 히트파이프로 구성할 수 있다. 또한, 각각의 히트파이프(5)는 특별한 체결 수단을 통하지 않는 한, 통상의 열전도성 점착 패드나 폼 등 열전도성 접착 또는 점착제에 의해 각각의 셀(3)에 접착된다. 그러나, 셀(3)이나 히트파이프(5)의 소재가 모두 연질의 금속으로 이루어지는 경우에는 스탬핑(stamping) 또는 코킹(caulking) 등과 같은 물리적 힘을 이용하는 냉간압접에 의해 접착될 수도 있다. 특히, 히트파이프(5)는 셀(3)의 축방전 시 나타나는 부피변화에 대응하도록, 열전도성 실리콘 패드 등과 같은 열계면재(Thermal Interface Material)를 접착제로 사용할 수도 있다.The heat pipe 5 is a means for rapidly transferring the heat of the cell 3 to the heat radiating side so that the heat pipe 5 is brought into contact with each of the cells 3 as shown in Fig. For this purpose, is disposed between the cell 3 and the cell 3 and adhered to one side of the at least one cell 3. At this time, each of the heat pipes 5 can use a plate-shaped heat pipe that is as large as the cell 3 area. In addition, it can be constituted by a flat plate of a metal or a thermally conductive material having high thermal conductivity, and a thin heat pipe which is injected by insert injection or the like. Further, each heat pipe 5 is bonded to each cell 3 by a thermally conductive adhesive or a pressure-sensitive adhesive such as a foamed thermally conductive adhesive pad or a foam, unless the heat pipe 5 is passed through a special fastening means. However, when the material of the cell 3 or the heat pipe 5 is made of a soft metal, it may be bonded by cold-pressing using physical force such as stamping or caulking. Particularly, the heat pipe 5 may use a thermal interface material such as a thermally conductive silicone pad or the like as an adhesive so as to correspond to a change in the volume of the cell 3 during axial discharge.

따라서, 히트파이프(5)는 흡열측(11)에 접촉된 각각의 셀(3)로부터 열을 흡수하고, 흡수된 열을 신속하게 방열측(13)으로 전달한다. 방열측(13)으로 전달된 열은 방열수단(7)을 통해 외부로 방출된다. 이때, 히트파이프(5)는 셀(3)을 포함하는 배터리모듈(1) 내부의 전체적인 구성에 맞추어 다양한 배치가 가능한 바, 예컨대, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 셀(3)과 히트파이프(5)를 일대일로 교대시켜 반복 배치할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 것처럼, 하나의 히트파이프(5) 좌우에 각각 하나씩 두 개의 셀(3)을 붙여, 셀(3)과 셀(3) 사이에 히트파이프(5)가 개재되는 샌드위치 형태로 셀(3)과 히트파이프(5)를 묶어 반복 배치할 수 있다. Thus, the heat pipe 5 absorbs heat from each of the cells 3 contacting the heat absorbing side 11, and quickly transfers the absorbed heat to the heat dissipating side 13. The heat transferred to the heat dissipating side (13) is discharged to the outside through the heat dissipating means (7). In this case, the heat pipe 5 can be arranged in various ways according to the overall structure of the inside of the battery module 1 including the cell 3, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, It is possible to repeatedly arrange the pipes 5 alternately one by one. 4, two cells 3 are attached to the right and left sides of one heat pipe 5, respectively, so that the heat pipe 5 is sandwiched between the cell 3 and the cell 3. In this case, The cell 3 and the heat pipe 5 can be repeatedly arranged.

또한, 본 발명에 따른 히트파이프(5)는 또 다른 실시 형태로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 방열측(13) 즉, 내부 작동유체가 발열과 동시에 액화되는 발열부위가 임의의 각도를 이루도록 절곡되거나 또는 곡선형의 고리모양으로 형성될 수 있는데, 예컨대 도 3과 같이 직각으로 절곡되어 셀(3)의 상단에 걸칠 수 있도록 형성될 수 있다. 이 경우, 히트파이프(5)는 셀(3)에 접착하기 위해 사용하는 열전도성 패드 등을 사용하지 않고도, 방열측(13)의 절곡부(15)를 셀(3) 상단에 걸치는 형태로 체결을 완료할 수 있다. 또한, 각각의 절곡부(15)는 도시된 것처럼, 그 위에 방열수단(7)이 접촉됨으로써 히트파이프(5)의 방열측(13)으로서, 내부 작동유체에 의해 전달된 열을 방열수단(7)을 통해 외부로 방출한다.3 and 4, the heat pipe 5 according to the present invention has a structure in which the heat radiating side 13, that is, the heat generating portion where the internal working fluid is liquefied simultaneously with the heat generation, Or may be formed so as to be bent at a right angle as shown in FIG. 3, for example, so as to extend over the upper end of the cell 3. In this case, the heat pipe 5 can be formed in such a manner that the bent portion 15 of the heat dissipating side 13 is fastened to the upper end of the cell 3 without using a thermally conductive pad or the like used for adhering to the cell 3 Can be completed. As shown in the figure, each of the bent portions 15 is provided with heat dissipating means 7 as a heat dissipating side 13 of the heat pipe 5 by contacting the heat transferred by the internal working fluid to the heat dissipating means 7 ).

또한, 히트파이프(5)는 위와 같이, 방열측(13)을 꺾어 절곡부(15)를 형성하는 경우, 특히 도시된 것처럼 절곡부(15)를 직각으로 절곡하는 경우, 절곡부(15)의 일단 즉, 시작단(17)이 이웃한 절곡부(15)의 타단 즉, 말단(19)에 접촉함으로써, 이웃한 히트파이프(5) 간에 셀(3) 또는 히트파이프(5)와 직각되는 방향으로 직접적인 열전달이 일어나도록 할 수 있다. 이때, 인접한 절곡부(15)와 절곡부(15) 사이에는 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 열전도성이 뛰어난 열전도체(21)를 개재시킴으로써, 열전도체(21)를 통해 상호 접촉되는 두 절곡부(15) 간의 열전달을 보다 원활하게 할 수 있다.When the heat pipe 5 is formed by bending the heat dissipating side 13 to form the bending portion 15 and particularly when the bending portion 15 is bent at a right angle as shown in the drawing, Namely, the start end 17 comes into contact with the other end, that is, the end 19 of the adjacent bending portion 15, so that the direction in which the neighboring heat pipes 5 are perpendicular to the cell 3 or the heat pipe 5 So that direct heat transfer can be achieved. 3 and 4, a heat conductive body 21 having excellent thermal conductivity is interposed between the adjacent bent portions 15 and the bent portions 15, so that the two bending portions 21, which are in contact with each other through the heat conductive body 21, The heat transfer between the first and second portions 15 can be made more smooth.

이때, 도 3에 도시된 히트파이프(5)는 일대일 대응하도록 셀(3)을 접착하는 바, 도면 상 좌측에서 흡열측(11)에 접착되는 셀(3)로부터 발생되는 열을 방열수단(7)으로 전달한다. 또한, 도 4에 도시된 히트파이프(5)는 좌우 양측에 하나씩 두 개의 셀(3)을 접착하여 양측의 셀(3)로부터 동시에 열을 빼내도록 되어 있다. 다만, 도 4의 히트파이프(5)는 이웃한 히트파이프(5)와의 거리가 도 3에 도시된 히트파이프(5)의 두 배이므로, 도시된 것처럼 절곡부(15) 즉, 방열측(13)의 길이도 당연히 두 배가 된다. The heat pipe 5 shown in FIG. 3 adheres the cell 3 so as to correspond to one-to-one correspondence. Heat generated from the cell 3 adhered to the heat absorbing side 11 on the left side in the drawing is transferred to the heat dissipating means 7 ). In addition, the heat pipe 5 shown in Fig. 4 adheres two cells 3 one on each side of the left and right sides, and draws heat from the cells 3 on both sides at the same time. 4, since the distance between the heat pipe 5 and the neighboring heat pipe 5 is twice that of the heat pipe 5 shown in FIG. 3, the bent portion 15, that is, the heat radiating side 13 ) Of course doubles in length.

상기 방열수단(7)은 히트파이프(5)의 히트싱크로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 히트파이프(5) 방열측(13)에 접촉된다. 따라서, 방열수단(7)은 셀(3)로부터 흡열측(11)을 통해 히트파이프(5)에 흡수된 열을 방열측(13)에서 빼내 대기 중으로 방출시킨다. The heat dissipating means 7 is a heat sink of the heat pipe 5, and is brought into contact with the heat radiation side 13 of each heat pipe 5, as shown in Figs. The heat dissipating means 7 draws heat absorbed by the heat pipe 5 from the cell 3 through the heat absorbing side 11 from the heat dissipating side 13 and discharges the heat to the atmosphere.

이를 위해, 방열수단(7)은 다양한 요철 형태로 히트파이프(5)의 방열측(13) 즉, 발열부위에 접촉되는 바, 다양한 형태로 제작이 가능하나, 기본적으로 도 2에 도시된 것처럼, 히트파이프(5)에 접촉되는 기판(23)과 이 기판(23)에서 돌출된 복수의 방열핀(25)으로 이루어진다. 이때, 방열수단(7)은 도시된 것처럼 셀(3)보다 더 위로 돌출된 방열측(13)을 기판(23)에 의해 감싸도록 되어 있으며, 방열핀(25)은 도시된 것처럼 사각 요철형 뿐 아니라, 예컨대 톱니형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.To this end, the heat dissipating means 7 is in contact with the heat radiation side 13 of the heat pipe 5, that is, the heat generating portion, in various concavo-convex shapes, and can be manufactured in various forms. Basically, A substrate 23 contacting the heat pipe 5 and a plurality of radiating fins 25 protruding from the substrate 23. At this time, the heat dissipating means 7 is configured to surround the heat dissipating side 13 protruded upward from the cell 3 as shown in the figure, and the heat dissipating fin 25 is not only a rectangular uneven mold as shown, For example, a saw-tooth shape, or the like.

상기 가열수단(9)은 저온환경에서 배터리모듈(1)의 동작을 개시할 때, 셀(3)을 예열하는 수단으로서, 히트파이프(5)를 가열하도록 히트파이프(5)의 일측에 부착되는 바, 바람직하게는 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼, 방열수단(7)의 일측에 부착되나, 도시된 이외의 위치에서 하나 이상 복수로 방열수단(7)에 부착될 수도 있다. 이에 따라, 가열수단(9)은 도 2 내지 도 4에 화살표로 표시된 것처럼, 방열수단(7)을 먼저 가열하고, 이렇게 가열된 방열수단(7)에 의해 방열수단(7)에 접착된 셀(3)을 예열한다. 결과적으로, 가열수단(9)은 히트파이프(5)의 방열측(13)에 예컨대, 도시된 것처럼 방열수단(7)을 통해 열적으로 연결됨으로써, 셀(3)을 가열하여 예열하게 된다. 이때, 방열측(13)이 가열되는 히트파이프(5)는 내부의 작동유체가 히트파이프(5) 하우징 하단에서 중력과 역방향으로 이동하여 가열됨으로써 증발하고, 히트파이프(5) 흡열측(11)으로 이동하여 응축됨으로써 열을 발생시켜 셀(3)을 예열한다.The heating means 9 is attached to one side of the heat pipe 5 to heat the heat pipe 5 as means for preheating the cell 3 when the operation of the battery module 1 is started in a low temperature environment 2 to 4, it may be attached to one side of the heat dissipating means 7, but may be attached to the heat dissipating means 7 in one or more positions other than the positions shown. As a result, the heating means 9 heats the heat dissipating means 7 first, as shown by the arrows in Figs. 2 to 4, and the heat dissipating means 7 heated by the heat dissipating means 7 3). As a result, the heating means 9 is thermally connected to the heat radiation side 13 of the heat pipe 5 through, for example, the heat dissipating means 7 as shown in the figure, thereby heating the cell 3 to be preheated. At this time, the heat pipe 5 in which the heat radiating side 13 is heated is evaporated by moving the internal working fluid moving in the direction opposite to the gravity at the lower end of the heat pipe 5 and heated, And is condensed to generate heat to preheat the cell 3.

이때, 가열수단(9)은 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 히트파이프(5)의 절곡부(15)가 셀(3) 위로 돌출되어 있고, 이웃한 절곡부(15)와 절곡부(15)가 직접적으로 또는 열전도체(21)를 통해 상호 간에 열을 주고받을 수 있으므로, 도 4에 도시된 것처럼, 방열수단(7) 뿐만 아니라 일측의 절곡부(15)에도 접촉될 수 있다. 따라서, 이 경우 가열수단(9)은 방열수단(7)을 통해서 간접적으로 절곡부(15)를 가열할 뿐 아니라, 직접적으로 절곡부(15) 즉, 히트파이프(5)를 가열할 수 있다.3 and 4, the bending portion 15 of the heat pipe 5 protrudes above the cell 3, and the adjacent bending portion 15 and the bending portion 15 15 can directly or indirectly exchange heat with each other through the heat conductor 21 so that it can be contacted not only with the heat radiation means 7 but also with the bending portion 15 at one side as shown in Fig. Therefore, in this case, the heating means 9 can directly heat the bent portion 15, that is, the heat pipe 5, as well as indirectly heat the bent portion 15 through the heat dissipating means 7. [

한편, 가열수단(9)으로는 다양한 가열장치가 사용될 수 있으나, 배터리모듈(1)의 컴팩화를 기하기 위해, 폴리머 저항체와 같은 면상발열체를 사용하는 것이 바람직하며. 이때, 면상발열체는 두께가 얇아 방열수단(7)에 직접 코팅될 수도 있는 등 배터리모듈(1)의 크기를 증대시키지 않으면서 방열수단(7)을 가열할 수 있다.Various heating devices may be used as the heating means 9, but in order to make the battery module 1 compact, it is preferable to use a planar heating element such as a polymer resistor. At this time, the planar heating element may be coated directly on the heat dissipating means 7 because the thickness thereof is thin, so that the heat dissipating means 7 can be heated without increasing the size of the battery module 1.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀 예열이 가능한 배터리모듈(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.Now, the operation of the battery module 1 capable of preheating cells according to the preferred embodiment of the present invention will be described as follows.

기본적으로 본 발명의 배터리모듈(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 셀(3)에 적어도 하나 이상의 히트파이프(5)를 접착시킴으로써, 일측의 배터리 셀(3)이 과열되는 것을 막을 수 있다. 이는 각각의 셀(3)에서 발생되는 열이 히트파이프(5)를 통해 신속히 방열수단(7)으로 전달되어 대기 중으로 방출되기 때문이다. 뿐만 아니라, 저온환경에서 배터리모듈(1)의 동작을 개시할 때 일측 배터리 셀(3)의 낮은 온도로 인한 성능저하를 해소함으로써 배터리모듈(1)에 대한 열관리를 보다 효과적으로 할 수 있게 되는데, 이는 가열수단(9)에 의해 가열된 방열수단(7)으로부터 공급되는 열이 히트파이프(5)를 통해 신속하게 셀(3) 전체로 전파되어 배터리모듈(1)의 동작을 개시한 때 셀(3)의 동작을 빠르게 정상화시키기 때문이다.Basically, as shown in FIG. 2, the battery module 1 of the present invention is a battery module in which at least one heat pipe 5 is bonded to one cell 3 to prevent overheat of one battery cell 3 . This is because the heat generated in each cell 3 is quickly transferred to the heat dissipating means 7 through the heat pipe 5 and released to the atmosphere. In addition, when the operation of the battery module 1 is started in a low-temperature environment, the performance deterioration due to the low temperature of the one battery cell 3 is solved, so that the thermal management of the battery module 1 can be more effectively performed. When the heat supplied from the heat radiation means 7 heated by the heating means 9 is quickly propagated to the entire cell 3 through the heat pipe 5 to start the operation of the battery module 1, ) Is quickly normalized.

즉, 도 2에 도시된 배터리모듈(1)의 경우, 배터리모듈(1)이 동작 중일 때 각각의 셀(3)에서 발생한 열은 히트파이프(5)의 흡열측(11) 즉, 작동유체 증발부위에 흡수된다. 흡열측(11)에 열을 흡수한 작동유체는 신속하게 방열측(13) 즉, 작동유체 응축부위로 이동하여 액화되면서 히트파이프(5) 외부로 열을 내놓는다. 이렇게 방열측(13)에서 방출된 열은 방열수단(7)으로 전달되어 대기 중으로 폐기된다. 반대로, 특히 저온환경에서 배터리모듈(1)의 동작이 개시된 때 가열수단(9)이 동작되면, 가열수단(9)에서 발생한 열은 방열수단(7)을 통해 각각의 히트파이프(5)로 전달되며, 히트파이프(5)로 전달된 열은 역으로 방열측(13)의 작동유체를 가열하고, 방열측(13)에서 가열, 기화된 작동유체가 흡열측(11)으로 이동하여 냉각되면서 열을 내놓고 액화된다. 이때, 흡열측(11)에서 방출된 열이 셀(3)로 전달됨으로써, 낮은 온도의 배터리 셀(3) 전해액을 가열하여 셀(3)을 예열시킨다.That is, in the case of the battery module 1 shown in Fig. 2, the heat generated in each cell 3 when the battery module 1 is in operation is absorbed by the heat absorption side 11 of the heat pipe 5, Lt; / RTI > The working fluid absorbing the heat on the heat absorbing side 11 quickly moves to the heat radiating side 13, that is, the working fluid condensing part, and is liquefied and releases heat to the outside of the heat pipe 5. [ The heat thus discharged from the heat radiation side (13) is transferred to the heat dissipating means (7) and discarded into the atmosphere. Conversely, when the heating means 9 is operated, particularly when the operation of the battery module 1 is started in a low-temperature environment, the heat generated by the heating means 9 is transmitted to the respective heat pipes 5 through the heat dissipating means 7 The heat transferred to the heat pipe 5 heats the working fluid of the heat dissipating side 13 and the working fluid heated and vaporized at the heat dissipating side 13 moves to the heat absorbing side 11, And liquefied. At this time, heat emitted from the heat absorption side 11 is transferred to the cell 3, thereby heating the electrolyte solution of the battery cell 3 at a low temperature to preheat the cell 3.

한편, 도 3에 도시된 배터리모듈(1)은 셀(3)에서 발생한 열을 히트파이프(5) 통해 방열수단(7)으로 전달하여 외부로 방출하거나, 가열수단(9)에서 발생한 열을 방열수단(7)과 히트파이프(5)를 거쳐 셀(3)에 전달함으로써 저온의 셀(3)을 예열하는 기본적인 흐름은 도 2의 배터리모듈(1)과 동일하다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 히트파이프(5)가 절곡되어 있으므로, 히트파이프(5) 장착 시 히트파이프(5)를 셀(3) 위에 걸쳐 조립하는 것으로 간단히 작업을 마칠 수 있다. 또한, 히트파이프(5)의 방열측(13)인 절곡부(15)를 이웃한 절곡부(15)와 접촉시키므로, 절곡부(15)를 통해 이웃한 히트파이프(5) 간에 직접적으로 열전달이 일어나게 할 수 있다. 따라서, 히트파이프(5) 전체의 열분포를 균일하게 유지할 수 있으며, 방열수단(7)으로부터 셀(3)까지의 열전달을 보다 원활하고, 신속하게 할 수 있다.The battery module 1 shown in Fig. 3 transfers the heat generated in the cell 3 to the heat dissipating means 7 through the heat pipe 5 and discharges the heat to the outside, The basic flow of preheating the low temperature cells 3 by transferring them to the cell 3 via the means 7 and the heat pipe 5 is the same as that of the battery module 1 of Fig. However, as mentioned above, since the heat pipe 5 is bent, the heat pipe 5 can be simply completed by assembling the heat pipe 5 over the cell 3 when the heat pipe 5 is mounted. Since the bent portion 15 which is the heat radiation side 13 of the heat pipe 5 is brought into contact with the adjacent bent portion 15, heat transfer between the adjacent heat pipes 5 through the bent portion 15 is performed You can make it happen. Therefore, the heat distribution of the entire heat pipe 5 can be uniformly maintained, and heat transfer from the heat dissipating means 7 to the cell 3 can be smoothly and quickly performed.

또한, 도 4에 도시된 배터리모듈(1)은 도시된 것처럼, 하나의 히트파이프(5)에 좌우로 한 개씩 두 개의 셀(3)이 접착되고, 셀(3) 상단에 걸치도록 방열측(13)을 절곡하여 형성한 절곡부(15)가 이웃한 절곡부(15)와 접촉하도록 길게 연장되나, 도 3에 도시된 배터리모듈(1)과 마찬가지로 좌우 양측의 셀(3)에서 발생한 열을 히트파이프(5) 통해 방열수단으로 전달하여 대기 중으로 방출, 제거하거나, 반대로 배터리모듈(1)의 동작이 개시된 때 가열수단(9)에 의해 각각의 셀(3)을 신속하게 예열하는 기능은 동일하다. 다만, 도 4에 도시된 바와 같이, 가열수단(9)이 방열수단(7)과 일측 절곡부(15)에 동시에 접촉되고, 또 각각의 절곡부(15)가 이웃한 절곡부(15)와 직접 또는 열전도체(21)를 통해 접촉되어 열을 전달하므로, 가열수단(9)에 의해 보다 원활하고, 신속하게 셀(3)을 예열할 수 있게 된다.The battery module 1 shown in Fig. 4 is constructed such that two cells 3 are bonded to one heat pipe 5 one by one on the heat pipe 5 and the heat dissipation side The bending portion 15 formed by bending the bending portions 13 extends in a long length so as to contact the adjacent bending portions 15. However, as in the battery module 1 shown in Fig. 3, The function of rapidly warming each cell 3 by the heating means 9 when the operation of the battery module 1 is started is the same as that of the first embodiment Do. 4, the heating means 9 is simultaneously brought into contact with the heat dissipating means 7 and the one-side bending portion 15, and the respective bending portions 15 are brought into contact with the adjacent bending portions 15 It is possible to preheat the cell 3 more smoothly and more quickly by the heating means 9 since the heat is transferred directly or through the heat conductor 21 in contact therewith.

1 : 배터리모듈 3 : 셀
5 : 히트파이프 7 : 방열수단
9 : 가열수단 10 : 팩
11 : 흡열측 13 : 방열측
15 : 절곡부 21 : 열전도체1: Battery module 3: Cell
5: Heat pipe 7: Heat dissipation means
9: Heating means 10: Pack
11: heat absorption side 13: heat radiation side
15: bent portion 21: thermoconductor

Claims (7)

외체를 이루는 팩(10) 내에 나란히 배치되어, 전기를 생산하는 복수의 셀(3);
상기 복수의 셀(3) 사이에 개재되어 상기 셀(3)에서 발생한 열을 흡열측(11)에서 흡수하는 복수의 히트파이프(5);
상기 복수의 히트파이프(5) 방열측(13)에 접촉되어, 상기 히트파이프(5)에 흡수된 열을 상기 방열측(13)으로부터 빼내 외부로 방출시키는 방열수단(7); 및
상기 히트파이프(5) 일측에 열적으로 연결되어, 상기 히트파이프(5)를 가열함으로써 상기 히트파이프(5)를 통해 상기 셀(3)을 예열하는 가열수단(9);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀 예열이 가능한 배터리모듈.A plurality of cells (3) arranged side by side in the pack (10) constituting the outer body to produce electricity;
A plurality of heat pipes (5) interposed between the plurality of cells (3) and absorbing heat generated in the cells (3) by the heat absorbing side (11);
Heat dissipating means (7) brought into contact with the heat dissipating side (13) of the plurality of heatpipes (5) to extract the heat absorbed by the heatpipe (5) from the heat dissipating side (13) and discharge it to the outside; And
And a heating means (9) thermally connected to one side of the heat pipe (5) for preheating the cell (3) through the heat pipe (5) by heating the heat pipe (5) A battery module that can preheat cells. 청구항 1에 있어서,
상기 가열수단(9)은 상기 히트파이프(5)의 방열측(13)에 열적으로 연결되어, 상기 히트파이프(5) 내의 작동유체가 중력방향과 역방향으로 이동하여 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 셀 예열이 가능한 배터리모듈.The method according to claim 1,
The heating means 9 is thermally connected to the heat radiation side 13 of the heat pipe 5 so that the working fluid in the heat pipe 5 is moved in a direction opposite to the gravity direction to be heated. Preheatable battery module. 청구항 2에 있어서,
상기 히트파이프(5)는 상기 방열측(13)이 상기 셀(3)의 상단에 걸칠 수 있도록 절곡부(15)를 형성하며,
상기 방열수단(7)은 상기 절곡부(15) 상에 접촉하는 것을 특징으로 하는 셀 예열이 가능한 배터리모듈.The method of claim 2,
The heat pipe (5) is formed with a bent portion (15) so that the heat dissipating side (13) can extend over the upper end of the cell (3)
Wherein the heat dissipating means (7) is in contact with the bent portion (15). 청구항 3에 있어서,
상기 절곡부(15)는 그 일단(17)이 이웃한 상기 절곡부(15)의 타단(19)에 접촉하여, 이웃한 상기 히트파이프(5) 간에 열전달이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 셀 예열이 가능한 배터리모듈.The method of claim 3,
Wherein the bending section (15) is brought into contact with the other end (19) of the bending section (15) adjacent to the one end (17) so as to allow heat transfer between the adjacent heat pipes (5) This is a possible battery module. 청구항 4 있어서,
상호 접촉하는 상기 절곡부(15)들 사이에 개재되어, 이웃한 상기 히트파이프(5) 간에 열전달이 이루어지도록 하는 열전도체(21)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 예열이 가능한 배터리모듈.[Claim 4]
Further comprising a heat conductor (21) interposed between the bent portions (15) in mutual contact with each other to allow heat transfer between adjacent heat pipes (5). 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 가열수단(9)은 일측의 상기 절곡부(15)에 접촉되는 것을 특징으로 하는 셀 예열이 가능한 배터리모듈.The method according to claim 4 or 5,
Wherein the heating means (9) is in contact with the bending portion (15) at one side. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 가열수단(9)는 면상발열체인 것을 특징으로 하는 셀 예열이 가능한 배터리모듈.The method according to claim 4 or 5,
Wherein the heating means (9) is a planar heating element.
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