KR20160026040A - Cooling Member of Compact Structure and Excellent Stability and Battery Module Employed with the Same - Google Patents
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Abstract
전지셀들 사이에 장착되어 충방전 시, 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열판; 및 상기 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있고, 방열판의 외주를 따라 그것의 일면에 결합되어 있으며, 방열판에 결합된 상태에서 냉매의 유동을 위해 중공 구조의 유로를 제공하는 유로 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부재를 제공한다. A cooling plate which is mounted between the battery cells to remove heat generated from the battery cells when the battery is charged and discharged, the plate having a plate-like shape capable of being interposed between the battery cells in such a manner that both surfaces thereof are in close contact with the battery cells; And a flow path member bent along the outer circumferential surface of the heat dissipation plate and coupled to one surface of the heat dissipation plate along the outer circumference of the heat dissipation plate and providing a flow path of a hollow structure for flowing the refrigerant in a state of being coupled to the heat dissipation plate And a cooling member.
Description
본 발명은 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling member having a compact and excellent stability and a battery module including the same.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 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 주목 받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.In a small mobile device, one or two or more battery cells are used per device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
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 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, and the like, which can be charged with a high degree of integration and have a small weight to capacity ratio, are mainly used as the battery cells of the middle- or large-sized battery modules. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 상기 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.Since the battery cells constituting such a middle- or large-sized battery module are constituted by a rechargeable secondary battery, such a high-output large-capacity secondary battery generates a large amount of heat in the charging and discharging process. Particularly, since the laminate sheet of the pouch-type battery widely used for the battery module has a surface coated with a polymer material having low thermal conductivity, it is difficult to effectively cool the temperature of the entire battery cell.
충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 중대형 전지모듈 다수 개를 포함하고 고출력 대용량의 전지인 차량용 중대형 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.If the heat of the battery module generated during the charging and discharging process can not be effectively removed, heat accumulation may occur, thereby accelerating the deterioration of the battery module and possibly causing ignition or explosion. Accordingly, there is a need for a cooling system that cools the battery cells built in the middle- or large-sized battery pack for vehicles, which includes a large number of middle- or large-sized battery modules and is a high-output large-capacity battery.
중대형 전지팩에 장착되는 전지모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한다. 예를 들어, 전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 전지셀의 경우, 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하여 단위모듈을 구성하고 이러한 단위모듈들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다. 따라서, 별도의 카트리지는 기계적 강성이 높아지는 장점이 있지만, 전지모듈 전체의 크기가 커지게 된다.The battery module mounted on the middle- or large-sized battery pack is generally manufactured by stacking a plurality of battery cells at a high density, and adjacent battery cells are stacked at a predetermined interval so as to remove heat generated during charging and discharging. For example, in the case of a battery cell having a low mechanical rigidity, the battery cell itself may be sequentially stacked while being spaced apart from each other by a predetermined space, or a unit module may be formed by being built in a cartridge or the like by a combination of two or more. A plurality of modules can be stacked to constitute a battery module. Therefore, although the separate cartridge has an advantage of high mechanical rigidity, the entire size of the battery module becomes large.
또한, 적층된 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매용 유로가 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.Further, a refrigerant passage is formed between the battery cells or the battery modules so as to effectively remove accumulated heat between the stacked battery cells or the battery modules.
특히, 상기 냉각 구조가 수냉식 냉각 시스템인 경우, 냉매의 누수를 방지하기 위해 다수의 부재들이 필요하므로, 그 설계가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 냉매의 유동을 위하여 냉매 도관이 상기 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성시켜야 하므로, 전지팩의 전체 크기가 커지게 된다.Particularly, in the case where the cooling structure is a water-cooling type cooling system, since a plurality of members are required to prevent the leakage of refrigerant, the design is very complicated. In addition, The total size of the battery pack becomes large.
따라서, 누수를 효과적으로 방지하면서도 그 구조가 간편하고, 안전성이 우수한 냉각부재 및 이를 포함하는 콤팩트한 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a cooling member that is simple in structure and excellent in safety while effectively preventing leakage, and a compact battery module including the cooling member.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명은 별도의 냉매 도관이나 부재 없이도, 전지모듈을 구성하는 전지셀들을 효율적으로 냉각할 수 있는 냉각부재 및 이를 포함하는 전지모듈을 제공하는 것이다. Specifically, the present invention provides a cooling member capable of efficiently cooling battery cells constituting a battery module without a separate refrigerant conduit or member, and a battery module including the same.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉각부재는, 전지셀들 사이에 장착되어 충방전 시, 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a cooling member for cooling a battery cell,
양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열판; 및 A heat dissipation plate of a plate type which can be interposed between the battery cells in a state where both surfaces are in contact with the battery cells; And
상기 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있고, 방열판의 외주를 따라 그것의 일면에 결합되어 있으며, 방열판에 결합된 상태에서 액상냉매의 유동을 위해 중공 구조의 유로를 제공하는 유로 부재;A flow path member bent along the outer circumferential surface of the heat radiating plate and coupled to one surface of the heat radiating plate along the outer circumference of the heat radiating plate to provide a flow path of a hollow structure for flow of the liquid coolant in a state of being coupled to the heat sink;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.
즉, 본 발명에 따른 냉각부재는, 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 중공 구조의 유로 부재가 방열판의 외주를 따라 결합된 구조로서, 두께가 얇은 방열판이 전지셀의 계면에 접촉하게 되고, 상대적으로 부피를 차지하는 유로 부재가 전지셀의 외주에 위치할 수 있는 바, 다수의 전지셀들과 냉각부재를 조합하여 전지모듈을 구성하는 경우에도, 콤팩트한 전지모듈을 제조할 수 있다. That is, the cooling member according to the present invention has a structure in which a flow path member of a hollow structure bent along the outer circumferential surface of the heat sink is coupled along the outer circumference of the heat sink, and the heat sink having a small thickness comes into contact with the interface of the battery cell, A relatively small volume flow path member can be located on the outer periphery of the battery cell. Even when a plurality of battery cells and a cooling member are combined to form a battery module, a compact battery module can be manufactured.
또한, 본 발명에 따른 냉각부재는 별도의 냉매 도관의 구비가 필요 없으므로, 전지셀의 적층에 따라서, 냉매 도관이 손상되는 문제를 근본적으로 해소할 수 있으며, 유로 부재가 전지셀의 외주에 위치하는 바, 별도의 전지셀 카트리지 없이도 전지셀을 지지할 수 있는 부가적인 효과를 발현할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 냉각부재는 더욱 콤팩트한 전지모듈을 구성이 가능하다.Further, since the cooling member according to the present invention does not require a separate refrigerant conduit, it is possible to fundamentally solve the problem that the refrigerant conduit is damaged according to the stacking of the battery cells, and the flow path member is located on the outer periphery of the battery cell It is possible to exhibit an additional effect that the battery cell can be supported without a separate battery cell cartridge. That is, the cooling member according to the present invention can constitute a more compact battery module.
상기 중공 구조로 이루어진 유로 부재에 대한 하나의 구체적인 예에서, 상기 유로 부재는 방열판에 결합된 상태에서, 방열판의 총 면적 대비 99% 내지 95%의 면적이 노출되어 노출된 방열판과 전지셀이 접촉될 수 있도록 장방형의 개구가 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 노출된 방열판의 표면에는 열전도를 촉진하기 위한 써멀 콤파운드 또는 써멀구리스 와 같은 열전도 보조 물질이 도포될 수 있다.In one specific example of the flow path member having the hollow structure, an area of 99% to 95% of the total area of the heat dissipating plate is exposed in a state where the flow path member is coupled to the heat dissipating plate, A rectangular opening may be formed. At this time, the surface of the exposed heat sink may be coated with a thermal conductive material such as a thermal compound or thermal grease for promoting thermal conduction.
상기 유로 부재는 장방형의 개구가 형성되어 있는 상판 및 하판이 용접 또는 블레이징(blazing)에 의해 결합된 구조일 수 있다. The channel member may be a structure in which upper and lower plates having rectangular openings are coupled by welding or blazing.
이러한 상판 및 하판은 그것들의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 이는 전지셀의 형태 및 두께를 고려하여 설정할 수 있다.The upper plate and the lower plate may have a variety of structures in order to form a flow path of the hollow structure by their combination, and this can be set in consideration of the shape and thickness of the battery cell.
이러한 구조의 첫 번째 예로서, 상기 상판은 수직단면상 평판형이며, 상기 하판은 상판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부를 포함할 수 있다. 이 때, 상판과 하판이 결합되면서, 하판의 만입부와 상판 사이에 중공 구조의 내부 공간이 형성되고, 이것이 냉매 유동을 위한 유로로 설정된다. 또한, 상기 상판과 하판을 포함하는 유로 부재는 방열판을 기준으로, 방열판의 하부 방향으로 유로가 형성될 수 있다.As a first example of such a structure, the upper plate may be a flat plate in a vertical section, and the lower plate may include a depressed portion vertically downwardly depressed in a vertical section so as to form a channel of the hollow structure by coupling with the upper plate. At this time, an inner space of a hollow structure is formed between the upper plate and the lower plate and between the indentation of the lower plate and the upper plate, and this is set as a flow path for refrigerant flow. The passage member including the upper plate and the lower plate may have a flow path formed in a lower direction of the heat radiating plate with respect to the heat radiating plate.
상기 구조의 두 번째 예로서, 상기 상판은 하판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부를 포함하며, 하판은 수직단면상 편판형으로 이루어질 수 있다. 이러한 구조는, 상기 첫 번째 예와 마찬가지로, 상판과 하판이 결합되면서, 하판의 만입부와 상판 사이에 중공 구조의 내부 공간이 형성되고, 이것이 냉매 유동을 위한 유로로 설정된다. 그러나, 상기 상판과 하판을 포함하는 유로 부재는 방열판을 기준으로, 방열판의 상부 방향으로 유로가 형성된 구조일 수 있다.As a second example of the above structure, the upper plate may include an indentation portion vertically upwardly projected in a vertical section in order to form a flow path of a hollow structure by engagement with the lower plate, and the lower plate may be a vertical plate. In this structure, as in the first example, an inner space of a hollow structure is formed between the upper plate and the lower plate while the upper plate and the lower plate are coupled with each other, and this is set as a flow path for refrigerant flow. However, the flow path member including the upper plate and the lower plate may have a structure in which a flow path is formed in an upper direction of the heat radiating plate with respect to the heat radiating plate.
상기 구조의 세 번째 예로서, 상기 상판은 하판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부를 포함하며, 상기 하판은 상판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부를 포함할 수 있다. 이 때, 상판과 하판이 결합되면서, 상판의 만입부와 상판의 만입부 사이에 중공 구조의 내부 공간이 형성되고, 이것이 냉매 유동을 위한 유로로 설정된다. 이러한 구조의 유로 부재는 방열판을 기준으로, 방열판의 상부 및 하부 방향 양쪽으로 유로가 형성될 수 있다. As a third example of the structure, the upper plate includes an indentation portion vertically upwardly projected in a vertical section in order to form a flow path of a hollow structure by engagement with the lower plate, and the lower plate forms a flow path of a hollow structure by engagement with the upper plate , It may include an indentation recessed downwardly in the vertical section. At this time, while the upper plate and the lower plate are coupled, an internal space of a hollow structure is formed between the depressed portion of the upper plate and the depressed portion of the upper plate, and this is set as a channel for the refrigerant flow. The flow path member having such a structure can form a flow path on both sides of the heat radiating plate with respect to the heat radiating plate.
상기 구조들에서, 상기 상판과 하판이 결합되면서, 만입부가 유로 부재의 내부에 중공 구조의 유로를 형성하고, 상기 만입부는 유로가 전지셀의 외주면에 밀착되도록, 전지셀의 외주면을 따라 상판 및/또는 하판에 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 만입부의 형상은 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 만입부의 형상은 만입부의 수직 단면상으로 반원형, 반타원형, 또는 사각형일 수 있다. In the above structures, the upper plate and the lower plate are coupled to each other to form a flow path of a hollow structure inside the depressed portion, and the depressed portion is formed in the upper plate and / or the lower plate along the outer circumferential surface of the battery cell, Or may be formed on the lower plate. For example, the shape of the depressed portion may be a semicircular shape, a semi-elliptical shape, or a quadrilateral shape on the vertical section of the depressed portion.
또한, 상기 만입부는 예를 들어, 만입부의 형태에 따른 지그를 포함하는 다이 상에, 상판 및/또는 하판을 위치시킨 후, 압착(press) 시켜 형성시킬 수 있으며, 이러한 공정으로 형성되는 만입부는 그것의 두께가 얇게 형성될 수 있는 바, 더욱 콤팩트한 구조의 냉각부재 구성이 가능하다.Further, the indentation can be formed by, for example, positioning the upper plate and / or the lower plate on a die including a jig according to the shape of the depressed portion, and then pressing the indent portion formed by such a process, It is possible to form the cooling member with a more compact structure.
이하에서는, 상기 상판과 하판이 결합된 유로 부재의 구체적인 구조를 설명한다.Hereinafter, a specific structure of the passage member in which the upper plate and the lower plate are combined will be described.
하나의 구체적인 예에서, 상기 유로 부재는 그것의 일측 단부에 냉매 유로로부터 냉매가 유출되는 유출구 및 배출되는 배출구가 형성되어 있을 수 있다. In one specific example, the flow path member may have an outlet port through which the refrigerant flows out from the refrigerant flow path and an outlet port through which the refrigerant flows.
상기 유로 부재는 방열판과 결합하도록 유로를 기준으로 유로의 외면으로부터 방열판의 중심 방향으로 연장되어 있는 제 1 플레이트 부, 유로를 기준으로, 유로의 외면으로부터 제 1 플레이트 부의 연장방향에 대해 대향방향으로 연장되어 있는 제 2 플레이트 부 및 상기 냉매 유입구 및 냉매 배출구 사이에서 방열판에 대해 수평으로 유로의 외면으로부터 연장되어 있는 제 3 플레이트 부를 포함할 수 있다. The flow path member extends from the outer surface of the flow path in the direction opposite to the extending direction of the first plate portion with respect to the flow path, the first plate portion extending from the outer surface of the flow path toward the center of the heat sink, And a third plate portion extending from the outer surface of the flow path horizontally to the heat radiating plate between the coolant inlet port and the coolant outlet port.
즉, 본 발명에 따른 냉각부재는, 중공 구조의 유로 양 측으로, 판상의 제 1 플레이트 부 및 제 2 플레이트 부가 연장되어 있는 바, 방열판으로부터 제 2 플레이트 부를 통해 방열을 더욱 효과적으로 수행할 수 있다. That is, since the cooling plate according to the present invention has the plate-like first plate portion and the plate-like portion extended to both sides of the flow path of the hollow structure, the heat dissipation through the second plate portion can be performed more effectively.
구체적으로, 냉각부재의 방열판이 전지셀의 열을 수령하여, 이를 유로 부재로 전도하고, 전도된 열을 유로 부재에서 외측으로 연장된 제 2 플레이트 부를 통해 방열하는 동시에, 유로 부재에 형성된 유로를 지나는 냉매가 유로 부재의 열을 냉각하여, 방열판 및 전지셀을 냉각하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 냉각부재는 냉각부재 외부로의 방열과, 냉매의 냉각을 동시에 수행하는 바, 냉각 효율성이 높다.Specifically, the heat sink of the cooling member receives the heat of the battery cell, conducts the heat to the flow passage member, dissipates the conducted heat through the second plate portion extending outward from the flow passage member, The coolant cools the heat of the flow path member to cool the heat radiating plate and the battery cell. Therefore, since the cooling member according to the present invention simultaneously performs heat radiation to the outside of the cooling member and cooling of the refrigerant, the cooling efficiency is high.
여기서, 상기 제 1 플레이트 부 및 제 2 플레이트 부는 방열판에 대해 수평방향으로 유로의 외면으로부터 연장된 구조일 수 있다. Here, the first plate portion and the second plate portion may have a structure extending from the outer surface of the flow path in a horizontal direction with respect to the heat sink.
반면에, 상기 제 1 플레이트 부는 방열판에 대해 수평방향으로 냉매도관으로부터 연장되어 있고, 상기 제 2 플레이트 부는 방열판에 대해 수평방향으로 냉매도관으로부터 연장되어 있는 평판부 및 상기 평판부로부터 연장된 상태로, 수직 절곡된 절곡부를 포함하는 구조일 수도 있다. 이러한 구조는 제 2 플레이트 부의 절곡부가 외부 냉각 수단, 예를 들어, 열 교환기 또는 열 교환부재등과 접촉이 가능한 구조로서, 냉각 구조를 다양하게 구성할 수 있다. The first plate portion extends from the refrigerant conduit in a horizontal direction with respect to the heat sink, and the second plate portion includes a flat plate portion extending from the refrigerant conduit in a horizontal direction with respect to the heat sink, and a second plate portion extending from the flat plate portion, Or a structure including a vertically bent bent portion. Such a structure is capable of various configurations of the cooling structure, such that the bending portion of the second plate portion can be brought into contact with external cooling means, for example, a heat exchanger or a heat exchanging member.
상기 제 1 플레이트 부는 방열판에 결합되기 위해 유로의 외면으로부터 일정한 폭으로 연장된 부위로서, 상기 제 1 플레이트 부의 연장 폭은 방열판의 폭 대비 1% 내지 5%일 수 있고, 상기 제 1 플레이트 부는 방열판의 외주면를 따라 그것의 일면에 용접 또는 블레이징(blazing)에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있다. 상세하게는 상기 제 1 플레이트 부의 하단면이 방열판의 외주면을 따라 그것의 상단면에 블레이징에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있다. The first plate portion may extend from the outer surface of the flow path to have a constant width in order to be coupled to the heat dissipation plate. The width of the first plate portion may be 1% to 5% of the width of the heat dissipation plate. Or may be a structure that is welded or blazed on one side thereof along the peripheral surface. In detail, the lower end surface of the first plate portion may be coupled to the upper surface of the heat radiating plate along the outer circumferential surface thereof by blazing.
상기 제 2 플레이트 부는, 냉각부재가 전지셀들 사이에 개재되었을 때, 적층된 전지셀들의 외부로 제 2 플레이트 부의 일부가 노출될 수 있도록, 제 1 플레이트 부의 연장 폭보다 더 길게 연장된 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 플레이트 부의 연장 폭은 제 1 플레이트 부의 폭 대비 100% 내지 500%일 수 있다.The second plate portion may have a structure longer than an extension of the first plate portion so that a part of the second plate portion may be exposed to the outside of the stacked battery cells when the cooling member is interposed between the battery cells. have. Specifically, the width of the second plate portion may be 100% to 500% of the width of the first plate portion.
이 때, 상기 제 2 플레이트 부는 방열판의 외주면들 중, 냉매 유출구 및 냉매 배출구가 형성된 외주면 및 그 대향 외주면을 제외한 나머지 외주면들 중 어느 하나의 외주면에서, 다른 외주면에 위치한 제 2 플레이트 부의 연장 폭보다 유로의 외면으로부터 더 길게 연장되어 있는 구조일 수 있다. At this time, the second plate portion is formed at one of the outer circumferential surfaces of the outer circumferential surfaces of the heat sink, except for the outer circumferential surface formed with the refrigerant outlet port and the refrigerant outlet port, and the outer circumferential surface thereof, As shown in Fig.
상기 방열판 및 유로 부재는 높은 냉각 효율성의 발현을 위하여 열전도성 소재일 수 있으며, 상세하게는 열전도성 금속 또는 열전도성 플라스틱일 수 있다. The heat dissipation plate and the flow path member may be a thermally conductive material for manifesting a high cooling efficiency, and more specifically, a thermally conductive metal or a thermally conductive plastic.
한편, 상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 적층되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 판상형 이차전지가 바람직하다. 이러한 판상형 전지셀의 바람직한 예로는, 각형 전지셀과 파우치형 전지셀을 들 수 있으며, 그 중에서도, 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 형성된 전극조립체 수납부에 전극조립체가 내장되어 있고 전극조립체 수납부의 외주면에는 열융착에 의해 밀봉된 실링부(“외주면 실링부”)를 형성하고 있는 파우치형 전지셀이 특히 바람직하다.The battery cell is preferably a plate-shaped secondary battery having a small thickness and a relatively wide width and a length so as to minimize the overall size when the battery cell is stacked for the configuration of the battery module. Preferred examples of such a plate-shaped battery cell include a prismatic battery cell and a pouch-shaped battery cell. Among them, an electrode assembly is built in an electrode assembly housing portion formed in a battery case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer And a pouch-shaped battery cell in which a sealing portion (" outer peripheral sealing portion ") sealed by heat fusion is formed on the outer peripheral surface of the electrode assembly receiving portion.
본 발명은 또한, 상기 냉각부재를 포함하는 전지모듈을 제공한다. The present invention also provides a battery module including the cooling member.
상기 전지모듈은 상기 전지모듈은 둘 이상의 판상형 전지셀들이 적층되어 있으며, 상기 냉각부재가 전지셀들 사이에 개재되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. In the battery module, the battery module may have a structure in which two or more plate-shaped battery cells are stacked, and the cooling member is interposed between the battery cells.
하나의 구체적인 예에서, 상기 냉각부재는 제 2 플레이트 부의 적어도 일부가 적층된 전지셀들의 외부로 노출된 상태로 전지셀들 사이의 계면에 개재되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the cooling member may have a structure in which at least a part of the second plate portion is interposed at the interface between the battery cells in a state of being exposed to the outside of the stacked battery cells.
상기 전지모듈은 외부로 노출된 제 2 플레이트 부와 접촉할 수 있는 열교환 부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 열교환 부재는 공냉용 열교환 부재일 수 있다. The battery module may further include a heat exchange member capable of contacting the second plate portion exposed to the outside, and the heat exchange member may be a heat exchange member for air cooling.
상기 냉각부재의 냉매 유입구와 냉매 배출구는, 바람직하게는, 전지셀의 전극단자에 대응하는 부위에 형성될 수 있다. 따라서, 전지셀에서 가장 많은 열이 발생하는 부위 중의 하나인 전극단자의 냉각 효율을 극대화할 수 있다.The coolant inlet port and the coolant outlet port of the cooling member are preferably formed at a portion corresponding to the electrode terminal of the battery cell. Therefore, it is possible to maximize the cooling efficiency of the electrode terminal, which is one of the regions where the most heat is generated in the battery cell.
경우에 따라서는, 상기 냉각부재의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 구조적으로 전지셀의 전극리드와 서로 방해되지 않도록, 전지셀의 전극단자에 대향하는 부위에 형성되어 있을 수도 있음은 물론이다. It is needless to say that the coolant inlet port and the coolant outlet port of the cooling member may be formed at a portion opposite to the electrode terminal of the battery cell so as not to interfere with the electrode lead of the battery cell.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 둘 이상 포함하고 있는 전지팩, 및 이 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery pack including at least two battery modules, and a device including the battery pack as a power source.
상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 태블릿 PC, 넷북, 및 웨어러블 전자기기로부터 선택되는 모바일 기기 또는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템등의 대형 기기일 수 있으나, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.The device includes a power tool powered by a mobile device or an electric motor selected from a cell phone, a portable computer, a smart phone, a smart pad, a tablet PC, a netbook, and a wearable electronic device; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; And a power storage system, but the present invention is not limited thereto.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각부재는, 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 중공 구조의 유로 부재가 방열판의 외주를 따라 결합된 구조로서, 두께가 얇은 방열판이 전지셀의 계면에 접촉하게 되고, 상대적으로 부피를 차지하는 유로 부재가 전지셀의 외주부에 위치하는 바, 다수의 전지셀들과 냉각부재를 조합하여 전지모듈을 구성하는 경우에도, 콤팩트한 전지모듈을 제조할 수 있다. As described above, the cooling member according to the present invention has a structure in which a flow path member of a hollow structure bent along the outer circumferential shape of the heat dissipating plate is coupled along the outer circumference of the heat dissipating plate, and a thin heat dissipating plate And the relatively large volume flow path member is located in the outer peripheral portion of the battery cell. Even when a battery module is formed by combining a plurality of battery cells and a cooling member, a compact battery module can be manufactured.
또한, 본 발명에 따른 냉각부재는 별도의 냉매 도관의 구비가 필요 없으므로, 전지셀의 적층에 따라서, 냉매 도관이 손상되는 문제를 근본적으로 해소할 수 있으며, 유로 부재가 전지셀의 외주부에 위치하는 바, 별도의 전지셀 카트리지 없이도 전지셀을 지지할 수 있으므로, 결과적으로 매우 콤팩트한 전지모듈을 구성할 수 있다.Further, since the cooling member according to the present invention does not need a separate refrigerant conduit, it is possible to fundamentally solve the problem of damaging the refrigerant conduit according to the stacking of the battery cells, and the flow path member is located at the outer peripheral portion of the battery cell The battery cell can be supported without a separate battery cell cartridge, and consequently, a very compact battery module can be constructed.
도 1은 본 발명에 따른 냉각부재의 모식도이다;
도 2는 도 1에 도시된 냉각부재에서 유로부재를 상부에서 바라본 모식도이다;
도 3은 도 2에 도시된 점선 A-A’의 수직 단면도이다;
도 4는 하나의 실시예에 따른 유로의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 5는 하나의 실시예에 따른 제 2 플레이트의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 6은 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 수직 단면도이다;
도 7은 본 발명에 따른 전지모듈의 수직 단면도이다.1 is a schematic view of a cooling member according to the present invention;
Fig. 2 is a schematic view of an upper portion of the passage member in the cooling member shown in Fig. 1; Fig.
3 is a vertical cross-sectional view of the dotted line A-A 'shown in Fig. 2;
4 is a schematic view showing a structure of a channel according to one embodiment;
5 is a schematic view showing a structure of a second plate according to one embodiment;
6 is a vertical cross-sectional view of a cooling member according to one embodiment;
7 is a vertical sectional view of the battery module according to the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명에 따른 냉각부재가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 냉각부재에서 유로부재만을 상부에서 바라본 모습이 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2에 도시된 점선 A-A’의 수직 단면이 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic view of a cooling member according to the present invention. FIG. 2 shows a cooling member in which only a flow path member is viewed from above. In FIG. 3, a vertical line A-A ' Section is shown.
이들 도면을 함께 참조하면, 냉각부재(100)는 판상형의 방열판(102) 및 방열판의 외주면을 따라 결합되어 있는 유로 부재(110)로 구성되어 있다. Referring to these drawings, the cooling
유로 부재(110)는 그것의 일측에 냉매의 유입 및 배출을 위한 유입구(122) 및 배출구(120)가 나란히 형성되어 있다. The
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 유로 부재(110)는 상판(201) 및 (202)이 상하로 결합된 구조이며, 결합된 유로 부재(110)에는 방열판(102)과 결합 시, 방열판(102)이 노출될 수 있도록 장방형의 개구(130)가 형성되어 있다. 2 and 3, the
상판(201)에는 상향으로 만입된 만입부(210)가 형성되어 있고, 하판(202)에는, 상기 상판(201)의 만입부(210)와 대응되는 위치에 만입부(211)가 형성되어 있다. 이들 만입부들(210, 211)은 상판(201)과 하판(202)이 결합되면서, 하판(202)의 만입부와 상판(201)의 만입부들(210, 211) 사이에 중공 구조의 내부 공간을 형성한다. 이 내부 공간은 유로 부재(110)의 유로(112)로 설정된다. 물론, 설명의 편의를 위하여, 도 3에는 만입부의 형상을 사각으로 도시하였으나, 이와는 다르게 반원 또는 반타원의 형상도 실제 적용될 수 있음은 물론이다.The
유로 부재는 유로(112)의 외면으로부터 방열판의 중심부 방향으로, 일정한 폭(W1)으로 연장되어 있는 제 1 플레이트 부(114), 유로(112)를 기준으로, 유로(112)의 외면으로부터 제 1 플레이트 부(114)의 연장방향에 대해 대향방향으로, 연장되어 있는 제 2 플레이트 부(116, 116a) 및 유입구(122) 및 배출구(120) 사이에서 유로(112)의 외면으로부터 연장되어 있는 제 3 플레이트 부(118)를 포함한다.The flow path member has a
제 2 플레이트 부(116)는 냉매 유출구 및 냉매 배출구가 형성된 유로부재의 외주면 및 도 2에서 좌측에 위치한 유로부재의 외주면에서의 연장 폭(W2)이 제 1 플레이트 부의 연장 폭(W1)과 대략 동일하다. 반면에, 냉매 유출구 및 냉매 배출구가 형성된 유로부재의 외주면 및 도 2에서 좌측에 위치한 유로부재의 외주면을 제외한, 도 2에서의 우측에 위치한 유로부재의 외주면에서의 제 2 플레이트 부(116a)는 제 1 플레이트 부의 연장 폭(W1) 대비 대략 400%의 길이로 연장된 연장 폭(W3)을 가진다. The
한편, 도 4에는 도 3의 유로와 다른 구조로 이루어진 유로를 모식적으로 도시되어 있다.On the other hand, FIG. 4 schematically shows a flow path having a structure different from that of FIG.
도 4를 참조하면, 유로(312)는 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부(310)를 포함하는 상판(301)과 수직단면상 편판형인 하판(302)이 결합되면서, 상판(201)의 만입부(310)와 하판(302) 사이에 중공 구조의 내부 공간을 형성하며, 유로 부재의 유로(312)로 설정된다. 반면, 유로(412)의 경우, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부(410)를 포함하는 하판(402)과 수직단면상 편판형인 상판(401)이 결합되면서, 하판(402)의 만입부(410)와 상판(401) 사이에 중공 구조의 내부 공간을 형성하며, 유로 부재의 유로(412)로 설정된다.4, the
도 5에는 하나의 실시예에 따른 유로 부재에서 유로의 일부가 모식적으로 도시되어 있다.Fig. 5 schematically shows a part of the flow path in the flow path member according to one embodiment.
도 5를 참조하면, 유로 부재(500)는 유로(512)의 외면으로부터 방열판(도시하지 않음)의 중심부 방향으로, 연장되어 있는 제 1 플레이트 부(516), 유로(512)를 기준으로, 유로(512)의 외면으로부터 제 1 플레이트 부(516)의 연장방향에 대해 대향방향으로, 연장되어 있는 제 2 플레이트 부(518)를 포함한다. 5, the
여기서, 제 2 플레이트 부(518)는 제 1 플레이트 부(516)와 수평으로 연장된 평판부(520) 및 평판부(520)의 단부로부터 수직으로 연장되어 있는 절곡부(521)를 포함한다. 이 절곡부(518)의 표면에는 방열을 촉진하기 위한 열전도 부재들(도시하지 않음)이 접촉하여, 냉각부재의 냉각 성능을 극대화 할 수 있다.The
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 냉각부재를 포함하는 전지모듈이 모식적으로 도시되어 있다. FIG. 6 is a vertical sectional view of a cooling member according to one embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic view of a battery module including the cooling member of FIG.
이들 도면을 함께 참조하면, 유로 부재(610)은 방열판(602)의 외주를 따라 그것의 상면에 접촉한 상태로, 블레이징(blazing) 처리에 의해 결합되어 있다.Referring to these figures together, the
전지모듈(700)은 네 개의 전지셀들(710, 711, 712, 713)이 차례로 적층된 상태로, 전지셀들(710, 711, 712, 713)이 적층된 계면 사이 각각에 냉각부재(600)가 개재되어 있는 전지셀 적층체 및 전지셀 적층체를 내부에 장착하는 모듈 케이스(701)로 구성되어 있다. 또한, 모듈 케이스 외부로 돌출된 제 2 플레이트 부의 단부에는 방열을 촉진하기 위한 공랭식 열교환 부재(730)가 결합되어 있다.
The
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
Claims (28)
양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열판; 및
상기 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있고, 방열판의 외주를 따라 그것의 일면에 결합되어 있으며, 방열판에 결합된 상태에서 액상냉매의 유동을 위해 중공 구조의 유로를 제공하는 유로 부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부재.A cooling member mounted between the battery cells to remove heat generated from the battery cells during charging and discharging,
A heat dissipation plate of a plate-like shape that can be interposed between the battery cells in a state where both surfaces are in close contact with the battery cells; And
A flow path member bent along the outer circumferential surface of the heat radiating plate and coupled to one surface of the heat radiating plate along the outer circumference of the heat radiating plate to provide a flow path of a hollow structure for flow of the liquid coolant in a state of being coupled to the heat sink;
And the cooling member.
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| KR (1) | KR101779944B1 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2014
- 2014-08-29 KR KR1020140113795A patent/KR101779944B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR101779944B1 (en) | 2017-09-19 |
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20170220 Patent event code: PE09021S01D |
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