KR20170136046A - 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩 - Google Patents

조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20170136046A
KR20170136046A KR1020160066365A KR20160066365A KR20170136046A KR 20170136046 A KR20170136046 A KR 20170136046A KR 1020160066365 A KR1020160066365 A KR 1020160066365A KR 20160066365 A KR20160066365 A KR 20160066365A KR 20170136046 A KR20170136046 A KR 20170136046A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal guide
guide members
pair
guide member
battery
Prior art date
Application number
KR1020160066365A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101976588B1 (ko
Inventor
정상동
Original Assignee
주식회사 아모그린텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아모그린텍 filed Critical 주식회사 아모그린텍
Priority to KR1020160066365A priority Critical patent/KR101976588B1/ko
Priority to EP17806916.7A priority patent/EP3467934B1/en
Priority to CN201780025458.4A priority patent/CN109075410B/zh
Priority to US16/095,806 priority patent/US10756315B2/en
Priority to PCT/KR2017/005281 priority patent/WO2017209423A1/ko
Publication of KR20170136046A publication Critical patent/KR20170136046A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101976588B1 publication Critical patent/KR101976588B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6553—Terminals or leads
    • H01M2/1083—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명은 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩에 관한 것으로, 조립형 방열 카트리지는 중앙 영역에 마련된 수용 관통홀 및 상기 수용 관통홀의 측벽에 형성되어 배터리를 안착시키는 안착부를 포함하여 배터리가 장착되는 카트리지이며, 상기 카트리지는 플라스틱으로 성형되고 서로 이격되어 있는 한쌍의 가이드부재; 및 상기 한쌍의 가이드부재에 양단이 결합되는 제1 및 제2 금속가이드부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩{Assembly type heat dissipation cartridge and battery pack for electric vehicle using the same}
본 발명은 조립형 방열 카트리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 간단하게 결합하여 조립할 수 있고, 열방출 능력을 향상시킬 수 있는 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩에 관한 것이다.
최근, 전기자동차, 휴대용 전화기, 노트북, 디지털 카메라 등 박형의 에너지 저장장치의 수요 또한 급격히 증가되고 있다.
이와 같은 박형의 에너지 저장장치는 이차전지가 사용되고 있으며, 이차전지 중에서 고에너지밀도와 고출력 구동이 가능한 리튬이차전지의 사용이 증가되고 있다.
리튬이차전지는 파우치 형태의 배터리로 제작되어 박형의 구조를 달성하고 있고, 파우치 형태의 배터리는 다수를 연결하여 작은 면적에 고용량 전지를 얻을 수 있는 잇점이 있다.
여기서, 파우치 형태의 배터리를 다수를 연결하는 경우 용량은 증가하지만 각각의 배터리가 충방전될 때 발생된 열이 작은 면적에 집중되어 안정적으로 장시간 구동하는데 어려움이 있다.
현재, 파우치 형태의 배터리의 열을 외부로 추출하는 기술 개발이 필요한 실정이다.
한국 공개특허공보 제2009-0107443호(특허문헌 1)는 배터리 셀들 사이에 층간 삽입되는 방열 플레이트로서, 매트릭스 수지에 열전도성 필러가 충전되어 이루어진 복합재 시트와, 복합재 시트의 내부에 삽입된 탄소섬유들로 구성되고, 탄소섬유들이 복합재 시트의 내부에서 방열 플레이트의 가장자리부로 연장되도록 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 모듈용 방열 플레이트가 개시되어 있다.
특허문헌 1의 방열 플레이트는 배터리 셀들 사이에 층간에 삽입되어 배터리를 적층하는 경우 방열 플레이트의 두께가 추가된 만큼 적층된 모듈의 두께가 두꺼워져 동일면적에 많은 수의 배터리를 적층할 수 없어 용량이 감소되는 단점이 있다.
한국 공개특허공보 제2009-0107443호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 동일면적에 많은 수의 배터리의 장착이 가능하고, 간단하게 결합하여 조립할 수 있는 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 열방출 효율을 극대화할 수 있는 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩을 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 조립형 방열 카트리지는, 중앙 영역에 마련된 수용 관통홀 및 상기 수용 관통홀의 측벽에 형성되어 배터리를 안착시키는 안착부를 포함하여 배터리가 장착되는 카트리지이며, 상기 카트리지는 플라스틱으로 성형되고 서로 이격되어 있는 한쌍의 가이드부재; 및 상기 한쌍의 가이드부재에 양단이 결합되는 제1 및 제2 금속가이드부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 한쌍의 가이드부재 각각에 결합홈이 형성되어 있고, 상기 결합홈에 삽입 결합되는 결합바가 상기 제1 및 제2 금속가이드부재 각각의 양단에 형성될 수 있다.
이때, 상기 한쌍의 가이드부재 및 상기 결합바에 체결홈이 형성될 수 있고, 상기 결합홈에 상기 결합바가 결합된 상태에서, 상기 체결홈에 체결핀이 삽입될 수 있다.
또, 상기 결합홈에 상기 결합바가 결합된 상태에서, 상기 한쌍의 가이드부재 및 상기 제1 및 제2 금속가이드부재의 외측에 노출된 경계면이 본딩 수지로 밀봉될 수 있다.
그리고, 상기 플라스틱은 열전도성 비절연 플라스틱 또는 열전도성 절연 플라스틱일 수 있다.
상기 플라스틱이 상기 열전도성 비절연 플라스틱인 경우, 상기 배터리의 전극단자 및 상기 전극단자에 연결된 도전성 연결부재의 접촉시 절연될 수 있도록, 상기 한쌍의 가이드부재 각각에 열전도성 절연 플라스틱으로 이종사출되는 열전도성 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 도전성 연결부재는 상기 열전도성 절연부재의 상면, 측면 및 하면을 감싸고 있을 수 있다.
상기 열전도성 비절연 플라스틱은 전기 전도성 방열 필러가 분산된 성형가능한 비절연수지일 수 있다.
또한, 상기 플라스틱은 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)일 수 있다.
한편, 상기 제1 금속가이드부재는 상기 제2 금속가이드부재와 이격되어 있으며, 상기 제1 금속가이드부재의 측면은 열교환기에 밀착되도록 폴리싱될 수 있다.
상기 폴리싱되어 있는 제1 금속가이드부재의 측면에 TIM(Thermal Interface Material)이 코팅될 수 있다.
그리고, 상기 제1 금속가이드부재는 상기 제2 금속가이드부재와 이격되어 있으며, 상기 제2 금속가이드부재의 외측면에 열방출용 요철이 형성될 수 있다.
상기 열방출용 요철이 형성된 제2 금속가이드부재의 외측면에 열방사 효율을 우수하게할 수 있도록 방사코팅될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기자동차용 전지팩은, 상술된 조립형 방열 카트리지가 다수 적층되어 구현될 수 있다.
본 발명에 의하면, 플라스틱으로 성형된 한쌍의 가이드부재에 제1 및 제2 금속가이드부재를 결합하여 조립형 방열 카트리지를 조립함으로써, 제조 공정을 단순하게 할 수 있고 재현성이 있는 제품을 수득할 수 있다.
본 발명에 의하면, 조립형 방열 카트리지가 열전도도가 우수한 제1 및 제2금속가이드부재를 포함하고 있어, 배터리에서 발생된 열을 효율적으로 방출시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 조립형 방열 카트리지를 구성하는 제1 금속가이드부재의 외측면을 폴리싱 가공하고, 제2 금속가이드부재의 외측면에 열방출용 요철을 형성하여 열 방출 능력을 극대화할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 하나의 조립형 방열 카트리지는 하나의 배터리 두께와 실질적으로 동일한 두께를 가지므로, 다수의 조립형 방열 카트리지가 적층된 전지팩에 동일면적 대비 많은 수의 배터리를 내장할 수 있어 전지팩의 슬림화, 경박화 및 고용량화가 가능한 잇점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조립형 방열 카트리지의 조립 공정을 설명하기 위한 개념적인 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 조립형 방열 카트리지의 조립된 상태의 평면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 조립형 방열 카트리지의 조립 방법을 설명하기 위한 일부 단면도,
도 4는 본 발명에 따라 결합홈 및 결합바에 의하여 조립형 방열 카트리지의 조립 방법을 설명하기 위한 일부 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 조립형 방열 카트리지에 배터리가 장착된 상태의 평면도,
도 6은 본 발명에 따라 열전도성 절연부재가 이종사출된 조립형 방열 카트리지에 배터리가 장착된 상태의 평면도,
도 7은 본 발명에 따라 방열 효율을 증가시키기 위한 조립형 방열 카트리지를 설명하기 위한 평면도,
도 8은 도 7의 구조의 조립형 방열 카트리지에 열교환기가 접촉된 상태를 설명하기 위한 모식적인 도면,
도 9는 본 발명에 따라 적층된 조립형 방열 카트리지에 배터리가 장착된 상태의 단면도,
도 10은 본 발명에 따라 배터리들이 적층된 조립형 방열 카트리지에서 전기적으로 연결된 상태를 설명하기 위한 일부 단면도,
도 11은 본 발명에 따라 배터리들이 도전성 연결부재에 연결된 상태를 설명하기 위한 개념도,
도 12는 본 발명에 따른 전기자동차용 전지팩의 개념적인 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
본 발명에서는 배터리를 장착할 수 있고, 배터리에서 발생된 열을 효율적으로 방출할 수 있는 방열 카트리지를 간단한 조립 공정으로 제조하는 것이다.
도 1를 참고하면, 본 발명의 조립형 방열 카트리지는 플라스틱으로 성형되고 서로 이격되어 있는 한쌍의 가이드부재(101,102); 및 상기 한쌍의 가이드부재(101,102)에 결합되는 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104);를 포함하여 구성된다.
즉, 플라스틱으로 성형된 한쌍의 가이드부재(101,102)를 이격되게 위치시키고, 한쌍의 가이드부재(101,102) 사이에 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)를 결합하여 조립형 방열 카트리지(300)를 조립한다.
이때, 한쌍의 가이드부재(101,102)에 결합홈(101a,101b,102a,102b)이 형성될 수 있고, 한쌍의 가이드부재(101,102)의 결합홈(101a,101b,102a,102b)에 삽입 결합되는 결합바(103a,103b,104a,104b)가 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 양단에 형성될 수 있다.
그러므로, 본 발명에서는 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 결합바(103a,103b,104a,104b)를 한쌍의 가이드부재(101,102)의 결합홈(101a,101b,102a,102b)에 삽입 결합하여 조립형 방열 카트리지를 조립할 수 있는 것이다.
한편, 제1 및 제2금속가이드부재(103,104)는 열전도도가 우수하고 가격이 저렴한 알루미늄 재질로 구현하는 것이 바람직하다.
도 2를 참고하면, 조립형 방열 카트리지(300)는 중앙 영역에 마련된 수용 관통홀(110) 및 상기 수용 관통홀(110)의 측벽에 형성되어 배터리를 안착시키는 안착부(120)가 형성되어 있다.
그러므로, 본 발명에서는 한쌍의 가이드부재(101,102)에 제1 및 제2금속가이드부재(103,104)를 결합하여, 한쌍의 가이드부재(101,102)와 제1 및 제2금속가이드부재(103,104)로 이루어진 링형상의 조립형 방열 카트리지(300)를 구현함으로써, 도 5와 같이, 조립형 방열 카트리지(300)의 수용 관통홀(110)의 안착부(120)에 배터리(200)를 장착할 수 있는 것이다.
여기서, 한쌍의 가이드부재(101,102)를 성형하기 위한 플라스틱은 열전도성 비절연 플라스틱 또는 열전도성 절연 플라스틱을 사용할 수 있고, 아울러, 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)을 사용할 수도 있다.
그리고, 열전도성 비절연 플라스틱은 그래핀, 카본 등의 소재로 이루어진 전기 전도성 방열 필러를 분산시킨 성형가능한 비절연수지를 사용하여 열전도성이 우수하고 전도성을 가지는 한쌍의 가이드부재(101,102)를 구현할 수 있다.
또, 열전도성 절연 플라스틱은 BN, AlN, MgO, Al2O3, SiO2 등 절연성 방열 필러를 분산시킨 성형가능한 절연수지를 사용함으로써, 열전도성이 우수하고 전기적으로 절연성을 가지는 한쌍의 가이드부재(101,102)를 성형할 수 있다.
또, 엔지니어링플라스틱은 강도 및 탄성뿐만 아니라, 내충격성, 내마모성, 내열성, 내한성, 내약품성, 전기절연성 등이 뛰어난 특성이 있으므로, 강성이 높고 변형이 발생되지 않아 우수한 신뢰성을 가질 수 있는 한쌍의 가이드부재(101,102)를 얻을 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참고하면, 본 발명에서는 체결핀 및 본딩 수지를 사용하여 한쌍의 가이드부재(101,102)에 제1 및 제2금속가이드부재(103,104)를 결합하여 조립형 방열 카트리지를 조립할 수 있다.
즉, 도 3a와 같이, 한쌍의 가이드부재(101,102)의 결합홈(101a,101b,102a,102b)에 결합된 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 결합바(103a,103b,104a,104b) 각각을 수직관통하여 체결되도록, 한쌍의 가이드부재(101,102) 및 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 결합바(103a,103b,104a,104b)에 체결홈(101c,104a1)이 형성된다.
그러므로, 한쌍의 가이드부재(101,102)의 결합홈(101a,101b,102a,102b)에 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 결합바(103a,103b,104a,104b) 각각이 결합된 상태에서, 체결핀(190)을 한쌍의 가이드부재(101,102) 및 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 체결홈(101c,104a1)에 체결하여 조립하는 것이다.
그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 결합바(103a,103b,104a,104b) 각각이 한쌍의 가이드부재(101,102)의 결합홈(101a,101b,102a,102b)에 결합된 후, 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)와 한쌍의 가이드부재(101,102) 사이를 본딩 수지(191)로 밀봉하여 조립할 수 있다.
이때, 본딩 수지(191)로 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104) 및 한쌍의 가이드부재(101,102)를 접착할 수도 있지만, 결합된 상태에서 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104) 및 한쌍의 가이드부재(101,102)의 외측에 노출된 경계면을 본딩 수지(191)로 밀봉하여 결합상태를 견고하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 도 4와 같이, 제1 및 제2 금속가이드부재(103,104)의 양단에 결합바(104a)를 다수개로 형성하고, 이 다수의 결합바(104a)에 대응되는 결합홈(101a)도 다수개로 형성하여 결합강도를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 한쌍의 가이드부재(101,102)가 열전도성 비절연 플라스틱으로 성형된 경우, 도 6과 같이, 배터리(200)의 전극단자(201,202) 및 상기 전극단자(201,202)에 연결된 도전성 연결부재(211,212)의 접촉시 절연될 수 있도록, 상기 한쌍의 가이드부재(101,102)에 열전도성 절연 플라스틱으로 열전도성 절연부재(181,182)를 이종사출하여 구성할 수 있다.
그러므로, 배터리(200)가 조립형 방열 카트리지에 안착됨과 동시에 배터리(200)의 전극단자(201,202)는 열전도성 절연부재(181,182)에 접촉됨으로써, 열전도성 비절연 플라스틱으로 이루어진 열전도성 절연부재(181,182)와 전기적인 절연상태를 유지하게 된다.
그리고, 전극단자(201,202)는 이웃 조립형 방열 카트리지에 장착된 배터리(200)의 전극단자와 연결하기 위한 도전성 연결부재(211,212)와 전기적으로 연결되어 있다. 이때, 도전성 연결부재(211,212)는 조립형 방열 카트리지와 전기적으로 절연 상태를 유지하게 위해 열전도성 절연부재(181,182)를 감싸서 접촉된다.
또한, 도 7과 같이, 제1 금속가이드부재(103)는 열교환기에 밀착되는 측면이 폴리싱되어 있고, 제1 금속가이드부재(103)와 이격되어 있는 제2 금속가이드부재(104)의 외부에 노출되는 측면에 열방출용 요철이 형성될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 조립형 방열 카트리지는 제1 금속가이드부재(103)의 외측면이 폴리싱되어 있을 수 있고, 이 폴리싱된 제1 금속가이드부재(103)의 외측면이 열교환기에 완전히 밀착됨으로써, 제1 금속가이드부재(103)로 전달된 배터리의 열이 열교환기를 통하여 신속하게 방열될 수 있는 잇점이 있다.
즉, 폴리싱되기 전의 제1 금속가이드부재(103)의 외측면의 표면에는 미세한 요철들이 존재하여 제1 금속가이드부재(103)의 외측면이 열교환기에 밀착되더라도 열교환기와 제1 금속가이드부재(103) 사이에 형성된 공기층에 의하여 제1 금속가이드부재(103)의 냉각 효율이 저하된다.
그러므로, 본 발명에서는 제1 금속가이드부재(103)의 외측면의 표면에 형성된 미세한 요철들을 폴리싱 공정에 의해 제거함으로써, 제1 금속가이드부재(103)의 외측면이 열교환기에 보다 더 확고하게 밀착되도록 하여 배터리에서 발생된 열의 방출 능력을 증대시킬 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에서는 제2 금속가이드부재(104)의 외부에 노출되는 측면에 열방출용 요철이 형성되어 있으며, 이 열방출용 요철은 외기와의 접촉면적을 증가시켜 제2 금속가이드부재(104)으로 전달되는 열의 방출 효율을 향상시킨다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 조립형 방열 카트리지(300)에 장착된 배터리(200)는 충방전에 의해 열이 발생되고 이 열은 조립형 방열 카트리지(300)의 제1 금속가이드부재(103)에 밀착된 열교환기(500)에 의해 냉각되고, 제2 금속가이드부재(104)의 열방출용 요철을 통하여 방출되므로, 열방출 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 열방출용 요철이 형성된 제2 금속가이드부재(104)의 외측면에 열방사 효율을 극대화할 수 있도록 열방사성이 우수한 물질로 방사코팅을 더 수행할 수 있다.
방사코팅은 제2 금속가이드부재(104)로 전달된 열의 방사성을 더욱 극대화하기 위한 것으로, 열방사성과 절연성을 갖는 세라믹 물질 또는 열방사성과 비절연성을 가지는 물질을 제2 금속가이드부재(104)에 코팅 처리하는 것이다.
열방사성과 절연성을 갖는 세라믹 물질은 질화붕소(BN), 알루미나, 마그네시아, 실리콘 옥사이드, 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 실리콘 나이트라이드 및 알루미늄 나이트라이드 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 열방사성과 비절연성을 가지는 물질은 그라파이트, 카본, CNT 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
그리고, 열교환기(500)가 밀착되는 제1 금속가이드부재(103)의 측면에는 TIM(Thermal Interface Material)이 코팅되어 있을 수 있다.
여기서, 제1 금속가이드부재(103)의 측면에 폴리싱 공정을 수행할 수도 있고, 또는 폴리싱 공정을 수행하지 않을 수 있다.
이와 같이, 제1 금속가이드부재(103)의 측면에 코팅된 TIM은 열교환기(500)와의 접촉 열저항을 감소시키고, 열교환기와 제1 금속가이드부재(103) 사이의 공기층을 최대한 감소시켜 열교환기(500)로 열방출을 원활하게 할 수 있다.
TIM의 종류는 방열그리스, 열전도성 접착제 등 코팅이 가능한 것으로 사용할 수 있다.
도 9를 참고하면, 다수의 배터리(200a,200b)는 다수의 조립형 방열 카트리지(301,302,303)가 적층된 상태에서, 다수의 조립형 방열 카트리지(301,302,303)의 수용 관통홀의 내측벽에 형성된 상부 및 하부 안착부(121,122,123,124,125,126)에 안착된다.
여기서, 다수의 조립형 방열 카트리지(301,302,303) 각각은 수용 관통홀의 내측벽에 상부 및 하부 안착부(121,122,123,124,125,126)가 형성되어 있다.
이때, 다수의 배터리(200a,200b)는 다수의 조립형 방열 카트리지(301,302,303)가 적층되면서 장착된다.
예컨대, 배터리 '200a'의 하부 가장자리를 조립형 방열 카트리지 '301'의 상부 안착부(125)에 안착시킨 후, 조립형 방열 카트리지 '302'의 하부 안착부(124)를 배터리 '200a'의 상부 가장자리에 접촉시키며 조립형 방열 카트리지 '302'를 조립형 방열 카트리지 '301'에 적층시키는 방법을 사용한다. 즉, 다수의 조립형 방열 카트리지(301,302,303)를 적층하면서 다수의 배터리(200a,200b)를 장착하는 것이다.
그러므로, 본 발명에서는 하나의 조립형 방열 카트리지는 하나의 배터리 두께와 실질적으로 동일한 두께를 가지므로, 다수의 조립형 방열 카트리지가 적층된 전지팩에 동일면적 대비 많은 수의 배터리를 내장할 수 있어 전지팩의 슬림화, 경박화 및 고용량화가 가능한 잇점이 있다.
그리고, 다수의 배터리(200a,200b)의 양단에 배치된 전극단자(201,202,203,204)는 조립형 방열 카트리지(301,302) 사이에 위치된다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리(200a,200b)의 일측에 형성된 전극단자(201,203)는 조립형 방열 카트리지(301,302)를 감싸며 배치된 도전성 연결부재(210)에 전기적으로 연결된다.
여기서, 도전성 연결부재(210)가 감싸는 조립형 방열 카트리지(301,302) 영역은 열전도성 절연부재에 해당된다.
도 11을 참고하면, 다수의 배터리(200a,200b,200c)는 다수의 조립형 방열 카트리지에 장착되기 전에 도전성 연결부재(211,212)를 사용하여 직렬로 전극단자(201,202,203,204)를 연결한 다음, 다수의 조립형 방열 카트리지에 장착하는 것이다.
도전성 연결부재(211,212)는 전기전도성이 우수한 Cu와 같은 금속재질의 도전성 라인 또는 그가 포함된 전기적 연결부품으로 구현할 수 있다. 예컨대, Cu 전극라인필름, 플렉서블 PCB 등이 사용될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 조립형 방열 카트리지(300)는 도 12와 같이, 다수 적층하여 전기자동차용 전지팩(510)으로 구현할 수 있다. 참고로, 도 12는 전지팩(510)을 설명하기 위한 것으로 배터리(200)의 전극라인에 연결된 도전성 연결부재의 도시는 생략되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 조립형 방열 카트리지(300)에 배터리(200)를 장착하고 조립형 방열 카트리지(300)를 적층하는 조립 공정을 반복하여 전기자동차용 전지팩(510)을 구현할 수 있다. 그러므로, 적층된 배터리 두께(즉, 도 12의 조립형 방열 카트리지(300)의 두께(t)는 배터리(200) 두께와 실질적으로 동일함)와 거의 동일한 전기자동차용 전지팩(510)이 제작되어 슬림하고 경박화되며, 고용량의 전기자동차용 전지팩(510)을 얻을 수 있는 잇점이 있다.
예컨대, 전기자동차용 전지팩에 150개의 배터리가 장착되는 경우, 배터리 사이에 알루미늄핀과 같은 방열핀 또는 선행기술의 방열 플레이트를 개재하여 전지팩을 구현하면 149개의 방열핀 또는 방열 플레이트가 필요하여 전지팩을 경박화할 수 없고, 전지팩에서 149개의 방열핀 또는 방열 플레이트만큼 배터리를 조립할 수 없어 전지용량이 감소된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 열방출 능력을 향상시키고, 변형이 발생되지 않고 강성이 우수한 조립형 방열 카트리지에 적용될 수 있다.
101,102: 가이드 부재 101a,101b,102a,102b: 결합홈
101c,104a1: 체결홈 103,104: 금속 가이드 부재
103a,103b,104a,104b: 결합바 110: 수용 관통홀
120,121,122,123,124,125,126: 안착부 181,182: 열전도성 절연부재
190: 체결핀 191: 본딩 수지
200,200a,200b,200c: 배터리 201,202: 전극 단자
210,211,212: 도전성 연결부재 300,301,302,303: 조립형 방열 카트리지
500: 열교환기 510: 전기자동차용 전지팩

Claims (14)

  1. 중앙 영역에 마련된 수용 관통홀 및 상기 수용 관통홀의 측벽에 형성되어 배터리를 안착시키는 안착부를 포함하여 배터리가 장착되는 카트리지이며,
    상기 카트리지는 플라스틱으로 성형되고 서로 이격되어 있는 한쌍의 가이드부재; 및
    상기 한쌍의 가이드부재에 양단이 결합되는 제1 및 제2 금속가이드부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한쌍의 가이드부재 각각에 결합홈이 형성되어 있고, 상기 결합홈에 삽입 결합되는 결합바가 상기 제1 및 제2 금속가이드부재 각각의 양단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한쌍의 가이드부재 및 상기 결합바에 체결홈이 형성되어 있고,
    상기 결합홈에 상기 결합바가 결합된 상태에서, 상기 체결홈에 체결핀이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 결합홈에 상기 결합바가 결합된 상태에서,
    상기 한쌍의 가이드부재 및 상기 제1 및 제2 금속가이드부재의 외측에 노출된 경계면이 본딩 수지로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱은 열전도성 비절연 플라스틱 또는 열전도성 절연 플라스틱인 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플라스틱이 상기 열전도성 비절연 플라스틱인 경우,
    상기 배터리의 전극단자 및 상기 전극단자에 연결된 도전성 연결부재의 접촉시 절연될 수 있도록, 상기 한쌍의 가이드부재 각각에 열전도성 절연 플라스틱으로 이종사출되는 열전도성 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도전성 연결부재는 상기 열전도성 절연부재의 상면, 측면 및 하면을 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 열전도성 비절연 플라스틱은 전기 전도성 방열 필러가 분산된 성형가능한 비절연수지인 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱은 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)인 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속가이드부재는 상기 제2 금속가이드부재와 이격되어 있으며,
    상기 제1 금속가이드부재의 측면은 열교환기에 밀착되도록 폴리싱되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폴리싱되어 있는 제1 금속가이드부재의 측면에 TIM(Thermal Interface Material)이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속가이드부재는 상기 제2 금속가이드부재와 이격되어 있으며,
    상기 제2 금속가이드부재의 외측면에 열방출용 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열방출용 요철이 형성된 제2 금속가이드부재의 외측면에 열방사 효율을 우수하게할 수 있도록 방사코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 방열 카트리지.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 조립형 방열 카트리지가 다수 적층되어 구현된 전기자동차용 전지팩.










KR1020160066365A 2016-05-30 2016-05-30 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩 KR101976588B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160066365A KR101976588B1 (ko) 2016-05-30 2016-05-30 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩
EP17806916.7A EP3467934B1 (en) 2016-05-30 2017-05-22 Heat-radiating cartridge and electric car battery pack using same
CN201780025458.4A CN109075410B (zh) 2016-05-30 2017-05-22 散热盒及利用其的电动汽车用电池组
US16/095,806 US10756315B2 (en) 2016-05-30 2017-05-22 Heat-radiating cartridge and electric car battery pack using same
PCT/KR2017/005281 WO2017209423A1 (ko) 2016-05-30 2017-05-22 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160066365A KR101976588B1 (ko) 2016-05-30 2016-05-30 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170136046A true KR20170136046A (ko) 2017-12-11
KR101976588B1 KR101976588B1 (ko) 2019-05-10

Family

ID=60943200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160066365A KR101976588B1 (ko) 2016-05-30 2016-05-30 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101976588B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190143694A (ko) * 2018-06-21 2019-12-31 (주)삼광기업 세라믹 코팅층이 형성된 전기자동차용 배터리 케이스
KR102466707B1 (ko) * 2022-03-23 2022-11-17 덕양산업 주식회사 버스바 매설형 커버구조를 갖는 배터리모듈 및 배터리팩
KR102516561B1 (ko) * 2022-12-02 2023-04-03 에너테크인터내셔널 주식회사 열방출 기능을 가지는 리튬 이차전지의 배터리셀 조립체
KR102527654B1 (ko) * 2022-12-02 2023-05-03 에너테크인터내셔널 주식회사 리튬 이차전지의 배터리셀 조립체

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090052505A (ko) * 2007-11-21 2009-05-26 주식회사 엘지화학 우수한 방열 특성의 전지셀 및 이를 포함하는 중대형전지모듈
KR20090107443A (ko) 2008-04-08 2009-10-13 쏘씨에떼 드 베이뀔르 엘렉트리끄 가요성의 발전 소자와 상기 발전 소자들의 기계적, 열적 조절 시스템을 포함하는 전기 배터리
KR20120114495A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 에스비리모티브 주식회사 절연 커버 부재를 구비한 이차 전지
KR20160016516A (ko) * 2014-07-31 2016-02-15 주식회사 엘지화학 배터리 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090052505A (ko) * 2007-11-21 2009-05-26 주식회사 엘지화학 우수한 방열 특성의 전지셀 및 이를 포함하는 중대형전지모듈
KR20090107443A (ko) 2008-04-08 2009-10-13 쏘씨에떼 드 베이뀔르 엘렉트리끄 가요성의 발전 소자와 상기 발전 소자들의 기계적, 열적 조절 시스템을 포함하는 전기 배터리
KR20120114495A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 에스비리모티브 주식회사 절연 커버 부재를 구비한 이차 전지
KR20160016516A (ko) * 2014-07-31 2016-02-15 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR20160016502A (ko) * 2014-07-31 2016-02-15 주식회사 엘지화학 배터리 모듈

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190143694A (ko) * 2018-06-21 2019-12-31 (주)삼광기업 세라믹 코팅층이 형성된 전기자동차용 배터리 케이스
KR102466707B1 (ko) * 2022-03-23 2022-11-17 덕양산업 주식회사 버스바 매설형 커버구조를 갖는 배터리모듈 및 배터리팩
KR102516561B1 (ko) * 2022-12-02 2023-04-03 에너테크인터내셔널 주식회사 열방출 기능을 가지는 리튬 이차전지의 배터리셀 조립체
KR102527654B1 (ko) * 2022-12-02 2023-05-03 에너테크인터내셔널 주식회사 리튬 이차전지의 배터리셀 조립체

Also Published As

Publication number Publication date
KR101976588B1 (ko) 2019-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102386917B1 (ko) 배터리 모듈 및 이의 제조 방법
CN107369863B (zh) 子组件和具有该子组件的电池组件
KR102067710B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 자동차
KR101067627B1 (ko) 콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈
CN108886184B (zh) 散热模块及利用其的电动汽车用电池组
KR101976588B1 (ko) 조립형 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩
CN115411404A (zh) 电池模块及其制造方法
CN109075410B (zh) 散热盒及利用其的电动汽车用电池组
US20220013836A1 (en) Pouch type battery cartridge and pouch type battery pack comprising same
CN113169393A (zh) 袋型电池匣及包括其的袋型电池组
CN108886185B (zh) 散热盒及利用其的电动汽车用电池组
KR101976589B1 (ko) 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩
KR102462712B1 (ko) 내구성이 우수한 배터리팩
KR101966183B1 (ko) 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩
CN114556672A (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组
KR20220114801A (ko) 배터리 모듈
KR20210049018A (ko) 내진동성이 우수한 배터리팩
KR20190138358A (ko) 배터리 모듈
KR20170113904A (ko) 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩
CN219801046U (zh) 电池组以及包括该电池组的装置
US11855269B2 (en) Battery module
EP4246667A1 (en) Heat dissipation member and battery pack including same
KR20170113905A (ko) 방열 카트리지 및 이를 이용한 전기자동차용 전지팩
CN115668591A (zh) 电池模块以及包括该电池模块的电池组
CN115699408A (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant