KR20180060762A - 공냉식 배터리 모듈 - Google Patents

공냉식 배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20180060762A
KR20180060762A KR1020160160635A KR20160160635A KR20180060762A KR 20180060762 A KR20180060762 A KR 20180060762A KR 1020160160635 A KR1020160160635 A KR 1020160160635A KR 20160160635 A KR20160160635 A KR 20160160635A KR 20180060762 A KR20180060762 A KR 20180060762A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
duct
cooling member
cell assembly
battery module
Prior art date
Application number
KR1020160160635A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102155330B1 (ko
Inventor
이정훈
신은규
정병천
강달모
문정오
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020160160635A priority Critical patent/KR102155330B1/ko
Priority to US16/066,228 priority patent/US10892529B2/en
Priority to JP2018549793A priority patent/JP7048837B2/ja
Priority to EP17877160.6A priority patent/EP3392957B1/en
Priority to CN201780006214.1A priority patent/CN108463919B/zh
Priority to PCT/KR2017/013855 priority patent/WO2018101751A1/ko
Priority to PL17877160T priority patent/PL3392957T3/pl
Publication of KR20180060762A publication Critical patent/KR20180060762A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102155330B1 publication Critical patent/KR102155330B1/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
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6566—Means within the gas flow to guide the flow around one or more cells, e.g. manifolds, baffles or other barriers
    • 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
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • 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
    • H01M10/6551—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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • 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
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • 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
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H01M2/1016—
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • 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
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • 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
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • 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
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • 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—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 복수개의 셀들로 이루어진 셀 어셈블리; 및 상기 셀 어셈블리의 에지부에 접촉하도록 배치되고 내부에는 냉각 공기를 유동시킬 수 있는 공기 통로가 형성되어 있는 덕트로 이루어진 쿨링 부재;를 포함하고, 상기 덕트의 내부는 트러스 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈을 개시한다.

Description

공냉식 배터리 모듈{AIR COOLING TYPE SECONDARY BATTERY MODULE}
본 발명은 공냉식 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기를 이용하여 셀을 냉각시킬 수 있는 구조를 가진 배터리 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리 모듈은 다수의 셀들이 직렬 및/또는 병렬 연결을 통해 집합된 구조로 형성된다. 이러한 배터리 모듈은 통상적으로 다수의 셀들이 일방향으로 배열되어 적층된 셀 어셈블리와, 셀 어셈블리를 감쌀 수 있는 플레이트를 가진 프레임을 구비한다.
종래의 배터리 모듈은, 배터리 셀의 냉각을 위해 공냉식으로 냉각 유로를 별도로 설계할 경우 냉각 유로가 차지하는 공간이 별도로 필요하므로 구조의 간소화가 어렵고 장착 가능한 셀 용량에 한계가 있다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 배터리 모듈은 셀 어셈블리(1)가 수용된 하우징(3)의 일측 인렛(Inlet) 부분을 통해 냉각 공기를 유입시키고 셀들 사이의 에어 갭(Air gap)(2)을 통해 에어를 이동시킨 후 쿨링 핀(Cool fin)을 거쳐서 타측 아웃렛(Outlet) 부분으로 공기를 배출하도록 구성되는 것이 일반적이다.
그러나, 이러한 구성은 모듈의 경량화가 곤란할 뿐만 아니라 모듈 내 부품 설치공간이 많이 요구되고 셀 두께 방향의 공간 활용도가 감소하여 용량 저하를 초래하며, 낮은 열전도도에 의하여 냉각성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 에어 갭과 쿨링 핀이 필요하므로 원가 상승의 문제도 있다.
배터리 모듈의 냉각 기술과 관련하여, 특허문헌 1은 제1 배터리 모듈 그룹과 제2 배터리 모듈 그룹 사이에 구비되는 가이드부재를 설치하여, 제1 배터리 모듈 그룹을 통과하는 열교환매체의 유로를 변경시키는 배터리 팩을 개시하고 있다. 특허문헌 1에 따르면, 배터리 모듈을 통과한 열교환매체는 상기 가이드부재에 의하여 가로막히게 되고, 따라서 열교한매체는 가이드부재의 하부를 향하게 되고, 이때, 상기 가이드부재의 내부를 곡선 형태로 구비시킴으로써 열교환매체에 난류의 발생을 방지할 수 있다.
특허문헌 2는 복수의 카트리지와 적층된 복수의 카트리지 외부로 냉각 기체를 공급하는 냉각 덕트를 포함하고, 냉각 덕트는 카트리지의 외부 표면에 냉각 기체가 직접 접촉하도록 상기 냉각 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 개시하고 있다.
상기와 같은 기술들이 제시되었음에도 불구하고, 종래의 배터리 모듈은 냉각을 위해 추가되는 부품들에 의해 모듈의 무게가 증가하고 용적률이 감소하는 등의 문제가 여전히 남아 있어 이에 대한 대책이 요구되고 있다.
특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제2014-0140678호 특허문헌 2: 한국 공개특허공보 제2016-0016499호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 열전도도가 높은 셀 에지부를 냉각시켜 냉각 성능을 높이고 셀 두께 방향의 공간활용도를 높일 수 있는 공냉식 냉각 구조를 가진 배터리 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 공냉식 냉각 구조의 강성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 복수개의 셀들로 이루어진 셀 어셈블리; 및 상기 셀 어셈블리의 에지부에 접촉하도록 배치되고 내부에는 냉각 공기를 이동시킬 수 있는 공기 통로가 형성되어 있는 덕트로 이루어진 쿨링 부재;를 포함하고, 상기 덕트의 내부는 트러스 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈을 제공한다.
바람직하게, 상기 셀 어셈블리의 에지부와 상기 쿨링 부재 사이에는 열전달 물질부가 부가될 수 있다.
상기 쿨링 부재는 덕트 외부면이 상기 열전달 물질부에 직접적으로 접촉하도록 배치될 수 있다.
상기 쿨링 부재의 덕트 내부에는 요철 패턴이 형성될 수 있다.
상기 요철 패턴은 상기 트러스 구조에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 쿨링 부재의 덕트 내벽에는 난류 형성용 돌기가 정해진 간격을 두고 돌출 형성될 수 있다.
상기 난류 형성용 돌기는 상기 쿨링 부재의 덕트 내벽으로부터 수직하게 돌출된 봉형 구조로 이루어질 수 있다.
상기 쿨링 부재의 덕트는 알루미늄 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 쿨링 부재는 상기 셀 어셈블리의 양편에 각각 구비되고 상기 셀 어셈블리의 길이방향으로 연장되게 배치될 수 있다.
상기 쿨링 부재의 일단으로부터 타단까지 이동한 공기를 수직 상방으로 배출하도록 출구에는 배기팬이 부가될 수 있다.
본 발명에 따르면 공냉식 배터리 모듈은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 쿨링 부재의 덕트 내에 구비된 트러스 구조에 의해 냉각 성능이 향상됨과 동시에 기구적 강성이 보강될 수 있다.
둘째, 기존의 배터리 모듈과는 달리 쿨링 핀이 생략될 수 있으므로 셀 두께 방향의 공간 활용도를 높일 수 있다.
셋째, 덕트의 내부에 형성된 요철 형상과 돌기 형상에 의해 냉각 성능을 개선할 수 있다.
넷째, 쿨링 부재의 덕트를 알루미늄 소재로 형성함으로써 부품 공차를 최소화할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 배터리 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에서 공기 유로를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 외관을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 일부 단면도이다.
도 5는 도 3에서 쿨링 부재의 덕트 내부에 구비되는 트러스 구조의 변형예를 도시한 부분 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈의 외관을 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈은 복수개의 셀들로 이루어진 셀 어셈블리(10)와, 셀 어셈블리(10)의 양편 에지부에 배치되는 덕트로 이루어진 쿨링 부재(13)를 포함한다.
셀 어셈블리(10)를 이루는 각각의 셀(11)은 얇은 판상 몸체를 갖는 것으로서, 바람직하게 파우치 셀의 구조로 이루어진다. 파우치 셀은 양극, 세퍼레이터 및 음극이 교대로 적층되고 적어도 일측으로 전극탭이 인출되어 있는 구조로 이루어진다. 상기 양극 및 음극은 집전체의 적어도 한면에 전극 활물질, 바인더 수지, 도전제 및 기타 첨가제 등의 슬러리를 도포함으로써 제조된다. 상기 전극 활물질은, 양극의 경우, 리튬 함유 전이금속 산화물과 같은 통상의 양극 활물질이 사용되고, 음극의 경우에는 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 리튬 금속, 탄소재 및 금속 화합물 또는 이들의 혼합물과 같은 통상의 음극 활물질이 사용될 수 있다. 또한, 상기 세퍼레이터로는 리튬 이차전지에 사용되는 통상의 다공성 고분자 필름이 채용 가능하다.
상기 전극조립체와 함께 파우치 케이스 내에 수용되는 전해액으로는 통상의 리튬 이차전지용 전해액이 채용될 수 있다. 상기 파우치 케이스는 시트 소재로 형성되는 것으로서, 전극조립체를 수용하기 위한 수납부를 구비한다. 바람직하게, 파우치 케이스는 시트 소재가 소정 형상으로 가공되어 형성된 제1 케이스와 제2 케이스가 결합되어 형성된다. 파우치 케이스를 이루는 시트 소재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET)나 나일론(Nylon) 등의 절연물질로 이루어진 최외곽의 외부수지층과, 기계적 강도를 유지하고 수분 및 산소의 침투를 막아주는 알루미늄 소재의 금속층과, 열접착성을 가져 실링재 역할을 하는 폴리올레핀(Polyolepin)계 재료로 이루어진 내부수지층이 적층된 다층 구조로 구성되어 있다.
상기 파우치 케이스를 이루는 시트 소재는 필요에 따라 상기 내부 수지층과 금속층, 상기 외부 수지층과 금속층 사이에는 소정의 접착수지층이 개재될 수 있다. 상기 접착 수지층은 이종 재료 간의 원활한 부착을 위한 것으로서 단층 또는 다층으로 형성되고, 그 재료는 통상적으로 폴리올레핀계 수지가 사용되거나 원활한 가공을 위해 폴리우레탄 수지가 사용될 수 있으며, 이들의 혼합물도 채용 가능하다.
셀 어셈블리(10)에 있어서 복수개의 셀(11)들은 일방향으로 배열되어 실질적으로 적층 구조를 이룬다.
쿨링 부재(13)는 셀 어셈블리(10)를 공냉시키기 위한 것으로서, 냉각 공기를 이동시킬 수 있는 공기 통로가 형성되어 있는 알루미늄 소재의 덕트로 이루어진다. 쿨링 부재(13)의 덕트 외부면 중 셀 어셈블리(10)에 가깝게 위치한 면은 셀 어셈블리(10)의 에지부에 접촉하도록 배치된다. 이때, 셀 어셈블리(10)의 에지부와 쿨링 부재(13) 사이에는 열전도도가 높은 열전달물질(TIM)로 이루어진 열전달 물질부(12)가 개재되는 것이 바람직하다. 이 경우 쿨링 부재(13)의 덕트 외부면은 열전달 물질부(12)에 직접적으로 접촉하도록 배치된다.
쿨링 부재(13)를 이루는 덕트의 내부는 뼈대들이 실질적으로 삼각형을 이루도록 배치되어 형성된 트러스(Truss) 구조로 구성되어 냉각 성능이 개선되는 동시에 외부 충격 등으로부터 셀 어셈블리(10)를 보호할 수 있는 충분한 기구적 강성이 확보될 수 있다.
부가적으로, 쿨링 부재(13)의 덕트 내부에는 요철 패턴이 형성된다. 특히, 요철 패턴은 도 4에 도시된 바와 같이 주로 트러스 구조(14)의 표면에 형성되어 표면적을 증가시키는 것이 냉각 성능의 향상을 위해 바람직하다. 도 5에 도시된 쿨링 부재(13')와 같이 트러스 구조는 요철 패턴을 포함하지 않도록 변형될 수 있다.
바람직하게, 쿨링 부재(13)의 덕트 내벽에는 난류 형성용 돌기(15)가 정해진 간격을 두고 돌출 형성된다. 난류 형성용 돌기(15)는 쿨링 부재(13)의 덕트 내벽으로부터 수직하게 돌출된 봉형 구조로 이루어져서 공기 이동시 공기의 흐름을 방해하여 적정 난류를 형성함으로써 냉각성능을 개선한다.
쿨링 부재(13)는 셀 어셈블리(10)의 양편에 각각 구비되고 그 덕트의 길이방향이 셀 어셈블리(10)의 길이방향과 일치하도록 연장되게 배치된다.
배터리 모듈의 길이방향 한쪽 끝부분에는 쿨링 부재(13)의 일단으로부터 타단까지 이동한 공기를 수직 상방으로 배출하도록 출구에 배치된 배기팬(15)이 구비된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 모듈은 셀 어셈블리(10)의 양편 에지부에 열전달 물질부(12)가 구비되고, 열전달 물질부(12)에 접촉하도록 덕트 구조로 이루어진 쿨링 부재(13)가 배치되어 공냉이 이루어진다.
쿨링 부재(13)의 덕트 내에는 트러스 구조(14)가 구비되어 있어 강성이 충분히 확보되고, 열전달 면적도 증가시킬 수 있다. 또한, 트러스 구조(14)에 형성된 다수의 요철 패턴에 의해 열전달 면적이 더욱 증대되어 냉각 성능을 개선할 수 있다.
쿨링 부재(13)의 일단 쪽에 위치한 인렛 부분으로 유입된 냉각 공기는 쿨링 부재(13)의 덕트 내부에 있는 공기 통로를 따라 모듈의 길이방향으로 이동한 후 아웃렛 부분에서 배기팬(15)에 의해 강제 배기되어 수직 상방으로 배출된다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은 기존의 배터리 모듈과는 달리 쿨링 핀이 생략될 수 있으므로 셀 두께 방향의 공간 활용도를 높일 수 있고, 쿨링 부재(13)의 덕트 내에 마련된 트러스 구조(14)에 의해 기구적 강성이 충분히 확보될 수 있으며 냉각 성능 향상과 원가 절감 등의 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 셀 어셈블리 12: 열전달 물질부
13, 13': 쿨링 부재 14: 트러스 구조
15: 난류 형성용 돌기

Claims (10)

  1. 복수개의 셀들로 이루어진 셀 어셈블리; 및
    상기 셀 어셈블리의 에지부에 접촉하도록 배치되고 내부에는 냉각 공기를 이동시킬 수 있는 공기 통로가 형성되어 있는 덕트로 이루어진 쿨링 부재;를 포함하고,
    상기 덕트의 내부는 트러스 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리의 에지부와 상기 쿨링 부재 사이에 구비된 열전달 물질부;를 더 포함하는 공냉식 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 쿨링 부재의 덕트 외부면이 상기 열전달 물질부에 직접적으로 접촉하도록 배치된 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링 부재의 덕트 내부에는 요철 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요철 패턴은 상기 트러스 구조에 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 쿨링 부재의 덕트 내벽에는 난류 형성용 돌기가 정해진 간격을 두고 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 난류 형성용 돌기는 상기 쿨링 부재의 덕트 내벽으로부터 수직하게 돌출된 봉형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링 부재의 덕트는 알루미늄 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링 부재는 상기 셀 어셈블리의 양편에 각각 구비되고 상기 셀 어셈블리의 길이방향으로 연장되게 배치된 것을 특징으로 하는 공냉식 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 쿨링 부재의 일단으로부터 타단까지 이동한 공기를 수직 상방으로 배출하도록 출구에 배치된 배기팬;을 더 포함하는 공냉식 배터리 모듈.
KR1020160160635A 2016-11-29 2016-11-29 공냉식 배터리 모듈 KR102155330B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160160635A KR102155330B1 (ko) 2016-11-29 2016-11-29 공냉식 배터리 모듈
US16/066,228 US10892529B2 (en) 2016-11-29 2017-11-29 Air-cooling battery module
JP2018549793A JP7048837B2 (ja) 2016-11-29 2017-11-29 空冷式バッテリーモジュール
EP17877160.6A EP3392957B1 (en) 2016-11-29 2017-11-29 Air-cooling battery module
CN201780006214.1A CN108463919B (zh) 2016-11-29 2017-11-29 空气冷却式电池模块
PCT/KR2017/013855 WO2018101751A1 (ko) 2016-11-29 2017-11-29 공냉식 배터리 모듈
PL17877160T PL3392957T3 (pl) 2016-11-29 2017-11-29 Moduł baterii chłodzący powietrzem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160160635A KR102155330B1 (ko) 2016-11-29 2016-11-29 공냉식 배터리 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180060762A true KR20180060762A (ko) 2018-06-07
KR102155330B1 KR102155330B1 (ko) 2020-09-11

Family

ID=62241582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160160635A KR102155330B1 (ko) 2016-11-29 2016-11-29 공냉식 배터리 모듈

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10892529B2 (ko)
EP (1) EP3392957B1 (ko)
JP (1) JP7048837B2 (ko)
KR (1) KR102155330B1 (ko)
CN (1) CN108463919B (ko)
PL (1) PL3392957T3 (ko)
WO (1) WO2018101751A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102003171B1 (ko) * 2018-12-26 2019-07-24 주식회사 아이지티 강제대류 히트싱크
US11450908B2 (en) 2019-05-30 2022-09-20 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module having path through which coolant introduced therein flows when thermal runaway occurs, and battery pack and ESS comprising the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200127345A2 (en) * 2015-07-24 2020-04-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Temperature conditioning unit, temperature conditioning system, and vehicle
CN116826246B (zh) * 2023-08-31 2023-12-05 成都沃飞天驭科技有限公司 一种适配风冷散热系统的电池模组及飞行器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110090468A (ko) * 2010-02-04 2011-08-10 에스비리모티브 주식회사 전지 모듈의 방열 장치
JP2012169227A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Nippon Soken Inc 組電池
KR20130061895A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 에스케이이노베이션 주식회사 배터리모듈
KR20140140678A (ko) 2013-05-29 2014-12-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20160016499A (ko) 2014-07-31 2016-02-15 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR20170006171A (ko) * 2015-07-07 2017-01-17 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2694136B1 (fr) * 1992-07-27 1994-09-30 Bertin & Cie Batterie d'accumulateurs électriques équipée de moyens de refroidissement et ensemble de telles batteries.
FR2745422B1 (fr) * 1996-02-28 1998-04-03 Renault Ensemble d'alimentation electrique pour vehicule automobile
US6410185B1 (en) 1999-02-15 2002-06-25 Sony Corporation Battery device for loading on moving body
JP4631117B2 (ja) * 1999-02-15 2011-02-16 ソニー株式会社 移動体搭載用バッテリ装置
JP4361229B2 (ja) * 2001-07-04 2009-11-11 日産自動車株式会社 電池システム
WO2005061981A1 (en) 2003-12-22 2005-07-07 Showa Denko K.K. Heat exchanger and process for fabricating same
KR20060102851A (ko) 2005-03-25 2006-09-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
JP2006324041A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Toyota Motor Corp 電池パックおよび車両
JP4788466B2 (ja) 2006-04-28 2011-10-05 トヨタ自動車株式会社 電池冷却構造
JP2008159440A (ja) 2006-12-25 2008-07-10 Calsonic Kansei Corp 車両用バッテリ冷却システム
KR100938626B1 (ko) 2006-12-30 2010-01-22 주식회사 엘지화학 냉매 유량의 분배 균일성이 향상된 중대형 전지팩 케이스
JP2008201371A (ja) 2007-02-22 2008-09-04 Toyota Motor Corp ダクト構造
US8153290B2 (en) * 2008-10-28 2012-04-10 Tesla Motors, Inc. Heat dissipation for large battery packs
KR20110024954A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 삼성전자주식회사 냉각용 유로를 갖는 이차 전지 모듈
JP5690108B2 (ja) 2010-10-08 2015-03-25 日野自動車株式会社 電装収納箱の内部冷却構造
JP2012164456A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Kawasaki Heavy Ind Ltd 二次電池用の放熱板およびその製造方法、ならびに放熱板を配した二次電池モジュール
JP2013051099A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Nissan Motor Co Ltd バッテリ温調用モジュール
FR2986190B1 (fr) * 2012-02-01 2015-02-27 Plastic Omnium Cie Boitier pour module electrique d'un pack batterie pour vehicule automobile et pack batterie pour vehicule automobile
KR101865940B1 (ko) 2012-03-19 2018-06-08 현대자동차주식회사 계면 플레이트를 이용한 배터리 셀 방열 장치
JP5906921B2 (ja) 2012-04-24 2016-04-20 株式会社豊田自動織機 電池モジュール及び車両
KR101547814B1 (ko) * 2012-07-12 2015-08-27 주식회사 엘지화학 간접 공냉 구조를 포함하는 전지모듈
KR102050310B1 (ko) 2012-11-06 2019-11-29 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 팩
JP2015069872A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 パナソニック株式会社 電池ユニット
JP6393147B2 (ja) * 2014-10-21 2018-09-19 ダイキョーニシカワ株式会社 車両用バッテリの冷却構造
CN204407447U (zh) 2015-02-18 2015-06-17 天津鑫瑞智联科技有限公司 一种多加热模式的锂电池加热装置
JP6435209B2 (ja) 2015-02-18 2018-12-05 ダイキョーニシカワ株式会社 発熱体の冷却構造
CN205376690U (zh) 2016-03-07 2016-07-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池组热管理系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110090468A (ko) * 2010-02-04 2011-08-10 에스비리모티브 주식회사 전지 모듈의 방열 장치
JP2012169227A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Nippon Soken Inc 組電池
KR20130061895A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 에스케이이노베이션 주식회사 배터리모듈
KR20140140678A (ko) 2013-05-29 2014-12-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20160016499A (ko) 2014-07-31 2016-02-15 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR20170006171A (ko) * 2015-07-07 2017-01-17 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102003171B1 (ko) * 2018-12-26 2019-07-24 주식회사 아이지티 강제대류 히트싱크
US11450908B2 (en) 2019-05-30 2022-09-20 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module having path through which coolant introduced therein flows when thermal runaway occurs, and battery pack and ESS comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102155330B1 (ko) 2020-09-11
WO2018101751A1 (ko) 2018-06-07
CN108463919A (zh) 2018-08-28
JP2019509608A (ja) 2019-04-04
JP7048837B2 (ja) 2022-04-06
US20190051957A1 (en) 2019-02-14
EP3392957A1 (en) 2018-10-24
US10892529B2 (en) 2021-01-12
EP3392957A4 (en) 2019-01-02
PL3392957T3 (pl) 2020-09-07
EP3392957B1 (en) 2020-05-13
CN108463919B (zh) 2021-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5132373B2 (ja) 電池モジュール
US8298699B2 (en) Power storage device
US10892529B2 (en) Air-cooling battery module
US11177517B2 (en) Air-cooling battery pack having improved assembling structure
KR20180034959A (ko) 냉각 유로가 개선된 배터리 모듈 및 이를 위한 프레임 어셈블리
US11799148B2 (en) Battery module
KR20180034958A (ko) 냉각 유로를 구비한 배터리 모듈 및 그 조립방법과 프레임 어셈블리
KR20180035174A (ko) 프레임의 구조가 개선된 배터리 모듈 및 이를 위한 프레임 어셈블리
KR20210127317A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
JP2006079987A (ja) ハイブリッド電池システム
JP2017134952A (ja) 電池パック
JP2024502983A (ja) 安全性が強化されたバッテリーモジュール及びバッテリーパック
JP4696511B2 (ja) バッテリ冷却システム
KR20180023637A (ko) 배터리 모듈
JP2007109547A (ja) 冷却構造
CN220774608U (zh) 电池模块用壳体及电池组
JP2023546083A (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
KR20240045544A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20230041072A (ko) 배터리, 전기 설비, 배터리의 제조 방법 및 제조 설비
KR20230051884A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
JP2020107458A (ja) 電池パック
TW201347288A (zh) 燃料電池裝配
KR20190068151A (ko) 금속 공기 전지의 가스켓

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant