KR20150128360A - 이차 전지모듈의 냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차와 같이 고출력 대용량이 요구되는 이차 전지모듈에서 발생하는 열을 제어하기 위한 수냉식 냉각시스템의 구조를 개선하여, 내구 신뢰성과 조립 생산성을 향상시킴과 더불어 제조 원가를 절감할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 복수 개의 전지셀과, 상기 전지셀의 열을 외부로 배출시키는 냉매튜브와, 상기 전지셀이 소정 간격으로 적층되는 모듈 지지체를 포함하여 구성되는 이차 전지모듈의 냉각시스템에 있어서; 상기 모듈 지지체의 하부에 냉매덕트가 일체로 형성되고, 상기 냉매덕트에는 각 전지셀 사이를 흐르는 개별 냉매튜브가 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.

Description

이차 전지모듈의 냉각시스템{Cooling system for battery module}
본 발명은 이차 전지모듈의 냉각시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차와 같이 고출력 대용량이 요구되는 전지모듈에서 발생하는 열을 제어하기 위한 수냉식 냉각시스템의 구조를 내구 신뢰성과 조립 생산성을 향상시킬 수 있도록 개선하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 전기 자동차와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다.
리튬 이온 전지와 리튬 이온 폴리머 전지는 전해질의 성상(액체/고체)만 다를 뿐 그 구조는 동일하다. 또한, 전지에 따라 전해질이나 극의 재질이 조금씩 다를 수도 있다. 다른 2차 전지의 경우도 전극 또는 전해질로 사용되는 물질이 달라지나 기본 원리 및 구조는 동일하다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기 등의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
특히, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조 비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다.
이러한 충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 전지모듈 및 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.
중대형 전지팩에 장착되는 전지모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 기존의 전지모듈 냉각 시스템에 대해 간략히 설명한다.
도 1은 기존의 전지모듈 냉각 구조를 나타낸 사시도로서, 냉매튜브와 매니폴더와의 연결관계가 쉽게 이해될 수 있도록 모듈 지지체를 생략하여 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 요부 배면 사시도로서, 도 1에서 생랙된 모듈 지지체를 나타낸 도면이다.
이들 도 1 및 도 2를 참조하면, 전지셀 자체를 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하여 전지모듈(10)을 구성하게 되는데, 이때 상기 전지셀들은 전지모듈을 차체 등에 고정하기 위한 모듈 지지체(12a)에 소정의 간격으로 적층되며, 적층된 전지셀들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록 냉매튜브(11)가 전지셀들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.
상기 냉매튜브(11)는 파이프 형태로서 개별 전지셀을 감싸 내측의 전지셀에서 발생한 열을 냉매튜브(11) 측으로 효과적으로 전달하기 위한 열전도성 재질인 방열판(20)이 밀착되고, 상기 방열판(20)의 가장자리에는 파이프 형태의 냉매튜브(11)가 결합된다.
한편, 상기 각 전지셀 사이에 형성된 냉매튜브(11)로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급용 매니폴더(21)가 구비된다.
그리고, 상기 냉각수 공급용 매니폴더(21)는, 냉각수가 유입되는 인렛용과 냉각수가 유출되는 아웃렛용으로 나뉜다.
그러나, 이와 같은 종래의 전지모듈 냉각을 위한 시스템은 구조적으로 많은 문제점 및 단점을 안고 있었다.
먼저, 종래의 전지모듈(10)은 전지셀들 사이로 흐르는 냉매튜브(11)로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급용 매니폴더(21)가 전지모듈과는 별도로 제작되어야 하고, 이를 다시 모듈 지지체(12a)에 연결해야 하는데, 이에 따라 조립 생산성이 저하되는 문제가 있었다.
즉, 기존의 냉각수 공급을 위한 매니폴더(21)는 다수 개의 분지관(211)이 연결되는 구조여서 그 형상이 복잡하고, 따라서 설계 및 제작에 많은 어려움이 수반될 뿐만 아니라 조립 과정에도 많은 연결 작업이 어렵고 많은 작업 공수가 요구되는 등 조립 생산성이 좋지 않다는 문제점이 있었다.
또한, 기존의 냉각수 공급을 위한 매니폴더(21)는, 메인관로(210)에 다수의 'ㄴ'자형의 분지관(211)이 연결된 형태여서, 구조적으로 콤팩트하지 못하고 차지하는 공간이 커지는 형태이므로 전지모듈의 설치시 공간적으로도 많은 제약이 따르게 되는 등의 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 전지모듈(10) 냉각시스템은 복잡한 형상인 냉각수 공급용 매니폴더(21)가 모듈 지지체(12a)와 별도로 제작되어야 하고, 많은 수의 분지관(211)의 개별적인 연결을 위해 많은 부품이 소요되므로, 복잡한 형상의 구조물 제작 및 관로 연결을 위한 부품 수의 증대로 인해 원가 상승이 초래되는 등의 문제점도 수반된다.
한편, 상기 냉각수 공급용 매니폴더(21)는, 냉각수가 유입되는 방향을 쉽게 변경하기 어려워 설치에 있어서 공간적 제약이 많은 문제점이 있었다.
즉, 상기 냉각수 공급용 매니폴더(21)는 메인관로(210)에 다수의 'ㄴ'자형의 분지관(211)이 연결된 형태로서, 분지관(211)의 높이(H) 및 폭(W)으로 인해 반드시 일정 공간을 필요로 하고 전체적인 구조 변경이 이루어져야만 냉각수 유입구 및 유출구의 방향을 변경할 수 있으므로 전지모듈(10)에 대한 냉각시스템의 설계에 있어서 설계 자유도가 떨어지고 공간적 제약이 수반되는 등의 단점이 있었다.
따라서, 냉각 효율성을 향상시키면서, 장기적으로 내구 신뢰성을 보장함과 동시에 조립 생산성을 향상시킬 있는 안전성이 우수한 전지모듈용 냉각시스템에 대한 필요성이 높은 실정이다.
대한민국등록특허 10-1293989호(2013.08.01.) 대한민국공개특허 10-2013-0113740(2013.10.16.)
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기자동차와 같이 고출력 대용량이 요구되는 이차 전지모듈에서 발생하는 열을 제어하기 위한 수냉식 냉각시스템의 구조를 개선하여, 내구 신뢰성과 조립 생산성을 향상시킴과 더불어 제조 원가를 절감할 수 있도록 한 이차 전지모듈의 냉각시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 복수 개의 전지셀과, 상기 전지셀에 개별적으로 밀착되어 전지셀에서 발생한 열을 냉매튜브측으로 전달하는 방열판과, 상기 방열판 가장자리에 밀착 또는 결합되어 전지셀의 열을 외부로 배출시키는 냉매튜브와, 상기 전지셀이 소정 간격으로 적층되는 모듈 지지체를 포함하여 구성되는 이차 전지모듈의 냉각시스템에 있어서;
상기 모듈 지지체의 양측 하부에 각각 냉매덕트가 일체로 형성되고, 상기 냉매덕트는 각 전지셀 사이를 흐르는 개별 냉매튜브가 공통적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 이차 전지모듈 냉각시스템은 후술하는 바와 같은 효과를 나타낸다.
먼저, 본 발명에 따르면, 전지셀을 지지하는 모듈 지지체 자체에 기존의 냉각수 공급용 매니폴더 역할을 하는 구조물이 마련됨에 따라, 별도로 매니폴더를 제작하고 이를 연결하던 과정이 생략되므로, 조립 생산성이 향상된다.
즉, 본 발명의 냉각시스템은, 냉매 인렛 및 냉매 아웃렛을 퀵 커넥팅(Quick connecting) 방식으로 모듈 지지체에 구비된 냉각수 주입구 및 냉각수 배출구에 연결만 하면 되므로, 냉각라인 연결과정이 매우 단순해지고, 이로 인해 전지모듈의 조립 생산성이 향상되는 효과를 거둘 수 있게 된다.
다음, 본 발명에 따르면, 다수의 분지관을 갖는 매니폴더가 생략되어, 냉각수 공급을 위한 연결구조가 단순해지고 부품수도 줄어듦으로써, 이차 전지모듈의 제조 원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
즉, 기존에는 매니폴더와 같이 다수 개의 분지관을 갖는 복잡한 형상의 구조물을 별도 제작해야 하고, 상기 매니폴더에 구비된 각 분지관을 일일이 모듈 지지체에 연결하기 위해서는 다수의 부품이 소요되므로, 복잡한 형상의 구조물 제작 및 부품 수의 증가로 인한 원가 상승이 초래되었으나, 본 발명은 이러한 문제들을 해소하는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 냉매 인렛 및 냉매 아웃렛을 냉매덕트에 연결함에 있어서 연결방향을 전지모듈 설치공간의 상황에 맞게 다양하게 변화시킬 수 있으므로, 전지모듈에 냉각시스템을 제공함에 있어 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 냉각 효율성을 향상시키면서, 장기적으로 내구 신뢰성을 보장함과 동시에 조립 생산성을 향상시킬 있는 효율적이고 집약적인 전지모듈용 냉각시스템의 제공이 가능하다.
도 1은 기존의 전지모듈 냉각 구조를 나타낸 사시도로서, 모듈 지지체를 생략하여 나타낸 도면
도 2는 도 1의 요부 배면 사시도로서, 모듈 지지체를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 이차 전지모듈 냉각시스템의 사시도
도 4는 도 3의 저면 사시도
도 5는 도 4의 A-A선을 따른 요부 단면도
도 6은 도 4의 B-B선을 따른 요부 단면도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈 지지체의 사시도
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈 지지체의 사시도
이하, 본 발명의 실시예들에 대해 첨부도면 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예1]
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지모듈(10)은, 복수 개의 전지셀과, 상기 전지셀에 개별적으로 밀착되어 전지셀에서 발생한 열을 냉매튜브(11)측으로 전달하는 열전도성 재질의 방열판(20)과, 상기 방열판(20) 가장자리에 밀착 또는 결합되어 전지셀의 열을 외부로 배출시키는 냉매튜브(11)와, 상기 전지셀이 소정 간격으로 적층되는 플라스틱 재질의 모듈 지지체(12)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 모듈 지지체(12)의 양측 하부에는 각각 냉매덕트(13)가 일체로 형성되고, 상기 냉매덕트(13)에는 각 전지셀 사이를 흐르는 개별 냉매튜브(11)가 공통적으로 연결된다.
그리고, 상기 냉매덕트(13)는 모듈 지지체(12) 하부의 가장자리에 요입 형성된 공간인 덕트부(130)와, 상기 덕트부(130) 입구를 봉쇄하는 덕트커버(131)와, 상기 덕트부(130) 일측에 형성되는 냉매주입구 혹은 냉매배출구를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 냉매덕트(13)는 모듈 지지체(12) 하부의 양측 가장자리에 각각 구비되며, 상기 양측 냉매덕트(13)에 있어서 일측 냉매덕트(13)의 덕트부(130)에는 냉매주입구가 마련되고, 타측 냉매덕트(13)의 덕트부(130)에는 냉매배출구가 마련된다.
상기 냉매주입구 또는 냉매배출구는 덕트부(130) 측면에 형성되며, 특히 모듈 지지체(12) 중심부 방향을 향하도록 형성됨이 전지모듈을 콤팩화함에 있어서 바람직하다.
그리고, 상기 냉매주입구 및 냉매배출구에는 그 연결부위를 씰링함과 아울러 퀵커넥터(15)의 연결부 역할을 겸하는 이음관(14)이 설치되며, 상기 이음관(14)에는 냉매 인렛(16) 혹은 냉매 아웃렛(17)의 급속 연결 및 분리를 위한 퀵커넥터(15)가 연결된다.
전술한 구성에 있어서, 상기 덕트커버(131)는 판형의 플라스틱으로서, 레이저 용접에 의해 덕트부(130) 입구측에 일체를 이루도록 접합되어 수밀구조를 이루도록 구성된다.
한편, 상기 덕트부(130)의 입구측 테두리 및 이에 대응하는 덕트커버(131)의 가장자리에는, 용접에 앞서 상기 덕트부(130)와 덕트커버(131)의 조립 위치 결정이 용이하도록 서로 형합되는 돌기(130a) 및 요입홈(131b)이 구비된다.
예컨대, 덕트부(130)의 입구측 테두레에는 돌기(130a)가 형성되고, 상기 덕트커버(131)의 가장자리에는 상기 덕트부(130)의 돌기(130a)와 형합되는 상대물인 요입홈(131b)이 형성될 수 있다.
상기 냉매덕트(13)의 덕트부(130)에는 전지셀의 적층 방향을 따라 소정 간격 이격된 위치에는 전지셀들 사이를 흐르는 개별 냉매튜브(11)와 상기 덕트부(130)와의 연결을 위한 통공(132)이 형성되고, 상기 통공(132) 내측에는 냉매튜브(11) 외측으로의 누수를 방지하는 누수방지용 씰(18)이 설치되고, 상기 씰(18) 상부측에는 씰 이탈 방지용 부싱(19; bushing)이 설치된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 이차 전지모듈 냉각시스템의 작용은 다음과 같다.
본 발명의 이차 전지모듈(10)은 전지 케이스에 전지셀이 적층 가능하도록 지지됨과 아울러 상기 전지셀 사이를 흐르는 냉매튜브(11)와 모듈 지지체(12)의 냉매덕트(13) 사이가 연결된 상태에서, 냉매덕트(13)의 덕트부(130) 일측면에 구비된 이음관(14)에 퀵커넥터(15)를 연결하면 냉매 인렛(16) 혹은 냉매 아웃렛(17)의 연결이 완료된다.
한편, 상기와 같이 조립이 완료되면, 상기 냉매 인렛(16)을 통해 공급되는 냉각수는 냉매덕트(13)로 유입되어 각 전지셀 사이를 흐르는 냉매튜브(11)로 흘러들어가게 되며, 냉매튜브(11)를 지나면서 전지셀을 냉각시킨 냉각수는 타측 냉매덕트(13)에 연결된 냉매 아웃렛(17)으로 배출된다.
즉, 전지셀의 일측면에 냉매덕트(13)가 일체로 형성된 모듈 지지체(12)가 구비되어, 냉매 인렛(16)을 통해 공급되는 냉각수는 모듈 지지체(12)에 구비된 냉매덕트(13)를 통하여 열전도성 재질의 냉각핀(cooling fin)과 결합된 냉각튜브를 따라 흐르게 되는데, 상기 냉각튜브는 전지셀에 근접한 3면에 밀착되어 있으므로, 전지셀에서 발생한 열은 냉각튜브 및 냉각수로 전달되고, 열을 흡수한 냉각수는 냉매 아웃렛(17)을 통해 배출된다.
위와 같이 진행되는 전지셀 냉각과정에서, 냉매 인렛(16)을 통해 냉매덕트(13)의 덕트부(130) 내측 공간으로 유입된 냉각수는 덕트부(130)와 연통되게 형성된 복수개의 통공(132)에 각각 연결된 냉매튜브(11) 측으로 흘러들어가게 되며, 각 냉매튜브(11)를 따라 전지셀 사이로 흐르면서 전지셀 냉각에 사용된 냉각수는 냉매 아웃렛(17)에 연결된 배출측 냉매덕트(13)의 덕트부(130) 내측 빈공간으로 유입된 후에, 상기 냉매 아웃렛(17)을 따라 외부로 배출된다.
이와 같이 작용하는 본 발명의 이차 전지모듈 냉각시스템은, 전지셀을 지지하는 모듈 지지체(12) 자체에 기존의 냉각수 공급용 매니폴더(21) 역할을 하는 구조물이 마련됨에 따라, 별도로 매니폴더를 제작하고 이를 연결하던 과정이 생략되므로, 기존에 비해 조립 생산성이 향상된다.
즉, 본 발명은, 냉매 인렛(16) 및 냉매 아웃렛(17)을 퀵 커넥팅(Quick connecting) 방식으로 모듈 지지체(12)에 구비된 냉각수 주입구 및 냉각수 배출구에 연결만 하면 되므로, 냉각라인 연결과정이 매우 단순해지고, 이로 인해 전지모듈의 조립 생산성이 향상될 수 있다.
한편, 본 발명은 냉각수 공급을 위한 연결구조가 기존에 비해 단순해지고 부품수도 줄어듦으로써, 이차 전지모듈의 제조 원가를 낮출 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 냉매 인렛(16) 및 냉매 아웃렛(17)을 냉매덕트(13)와 연결함에 있어서 연결방향을 전지모듈 설치공간의 상황에 맞게 다양하게 변화시킬 수 있으므로, 전지모듈에 냉각시스템을 제공함에 있어 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 냉각 효율성을 향상시키면서, 장기적으로 내구 신뢰성을 보장함과 동시에 조립 생산성을 향상시킬 있는 전지모듈용 냉각시스템의 제공이 가능하다.
[실시예 2]
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈 지지체의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈 지지체의 사시도로서, 냉매주입구 및 냉매배출구의 배치 구조의 변형 예를 보여주고 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차 전지모듈(10)의 냉각시스템은, 냉매 인렛(16 ; 도 4 및 도 5 참조)에 연결되는 냉매 주입구 및 냉매 아웃렛(17 ; 도 4 및 도 5 참조)에 연결되는 냉매 배출구의 배치 구조에 있어서 전술한 제1실시예와는 다른 배치 구조들을 보여준다.
구체적으로, 도 7의 이차 전지모듈 냉각시스템은, 냉매주입구 또는 냉매배출구 중에서 하나가 덕트커버(131) 상에 형성되고, 냉매주입구 또는 냉매배출구 중 나머지 하나는 덕트부(130)의 측면에 형성된 것을 개시하고 있다.
이때, 상기 덕트부(130) 측면에 형성되는 냉매주입구 또는 냉매배출구는 모듈 지지체(12)의 중심 방향을 향하도록 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 실시예는, 냉매 인렛(16) 및 냉매 아웃렛(17)을 냉매덕트(13)에 연결함에 있어서 연결방향을 전지모듈 설치공간의 상황에 맞게 다양하게 변화시킬 수 있으므로, 전지모듈(10)에 냉각시스템을 제공함에 있어 설계 자유도가 향상됨을 보여준다.
한편, 도 8의 이차 전지모듈 냉각시스템은, 상기 냉매주입구 및 냉매배출구 가 모두 덕트커버(131) 상에 형성된 경우를 개시하고 있다.
구체적으로, 냉매주입구 및 냉매배출구 중에서 어느 하나는 덕트커버(131)의 길이 방향 앞쪽에 형성되고, 나머지 하나는 덕트커버(131)의 길이 방향 뒤쪽에 형성될 수 있다.
즉, 도 8의 이차 전지모듈 냉각시스템 역시, 냉매 인렛(16) 및 냉매 아웃렛(17)을 냉매덕트(13)에 연결함에 있어서 연결방향을 전지모듈 설치공간의 상황에 맞게 다양하게 변화시킬 수 있음을 제시하고 있으며, 이는 전술한 실시예 들과 함께 전지모듈의 설계 자유도가 높아짐을 의미하는 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
예컨대, 상기한 실시예에서는 냉매로서 냉각수를 예로 들어 설명하였으나, 냉매튜브(11)를 따라 흐르면서 전지셀의 온도를 낮출 수 있으면 되므로, 굳이 냉각수에 한정되지 않는다.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 균등 범위 내에서 변형 및 수정될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 이차 전지 모듈의 사이즈 콤팩트화를 도모하는데 도움을 줄 수 있고, 이차 전지모듈의 냉각 효율성을 향상시키며, 내구 신뢰성을 보장함과 동시에 조립 생산성을 향상시킬 있는 이차 전지모듈용 냉각시스템을 제공할 수 있으므로, 산업상 이용 가능성이 매우 높은 발명이다.
10: 전지모듈 11: 냉매튜브
12: 모듈 지지체 13: 냉매덕트
130: 덕트부 131: 덕트커버
130a: 돌기 131b: 요입홈
132: 통공 14: 이음관
15: 퀵커넥터 16: 냉매 인렛
17: 냉매 아웃렛 18: 누수방지용 씰
19: 부싱 20: 방열판
21: 매니폴더 210: 메인관로
211: 분지관

Claims (10)

  1. 복수 개의 전지셀과, 상기 전지셀의 열을 외부로 배출시키는 냉매튜브와, 상기 전지셀이 소정 간격으로 적층되는 모듈 지지체를 포함하여 구성되는 이차 전지모듈의 냉각시스템에 있어서;
    상기 모듈 지지체의 하부에 냉매덕트가 일체로 형성되고,
    상기 냉매덕트에는 각 전지셀 사이를 흐르는 개별 냉매튜브가 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉매덕트는,
    모듈 지지체의 하부 양측 가장자리에 요입 형성된 공간인 덕트부와,
    상기 덕트부 입구를 봉쇄하는 덕트커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉매덕트는,
    상기 덕트부로 냉매를 주입하거나, 덕트부 외부로 냉매를 배출하기 위한 냉매주입구 및 냉매배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉매주입구 또는 냉매배출구 중 적어도 하나는,
    덕트부 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 냉매주입구 또는 냉매배출구 중 적어도 하나는,
    상기 덕트커버 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 냉매주입구와 냉매배출구에는 연결부위를 씰링함과 아울러 퀵커넥터의 연결부 역할을 겸하는 이음관이 설치되고,
    상기 이음관에는 냉매 인렛 혹은 냉매 아웃렛의 급속 연결 및 분리를 위한 퀵커넥터가 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 덕트커버는 판형으로서, 레이저 용접에 의해 덕트부 입구측에 일체를 이루도록 접합되어 수밀구조를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  8. 제2항 또는 제7항에 있어서,
    상기 덕트부의 입구측 테두리 및 이에 대응하는 덕트커버의 가장자리에는,
    상기 덕트부와 덕트커버의 조립 위치 결정이 용이하도록 서로 형합되는 돌기 및 요입홈이 구비됨을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 냉매덕트의 덕트부에는 상기 전지셀의 적층 방향을 따라 소정 간격 이격된 위치에는 전지셀들 사이를 흐르는 개별 냉매튜브와 상기 덕트부와의 연결을 위한 통공이 형성되고,
    상기 통공 내측에는 냉매튜브 외측으로의 누수를 방지하는 누수방지용 씰이 설치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 누수방지용 씰 상부측에는 씰 이탈 방지용 부싱(bushing)이 설치됨을 특징으로 하는 이차 전지모듈의 냉각시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170112942A (ko) * 2016-03-25 2017-10-12 싱 모빌리티 인코포레이티드 배터리 모듈
CN109148771A (zh) * 2018-08-23 2019-01-04 北京新能源汽车股份有限公司 电池包
US11245141B2 (en) 2016-12-06 2022-02-08 Sk Innovation Co., Ltd. Secondary battery module
US11431043B2 (en) 2017-04-07 2022-08-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Method for manufacturing lower housing of battery pack

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013045578A (ja) 2011-08-23 2013-03-04 Toyota Industries Corp 電池パック

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170112942A (ko) * 2016-03-25 2017-10-12 싱 모빌리티 인코포레이티드 배터리 모듈
US11245141B2 (en) 2016-12-06 2022-02-08 Sk Innovation Co., Ltd. Secondary battery module
US11431043B2 (en) 2017-04-07 2022-08-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Method for manufacturing lower housing of battery pack
CN109148771A (zh) * 2018-08-23 2019-01-04 北京新能源汽车股份有限公司 电池包
CN109148771B (zh) * 2018-08-23 2021-07-23 北京新能源汽车股份有限公司 电池包

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