KR20190030834A - Apparatus for cooling of battery and electric vehicle having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 냉각장치 및 이를 구비한 전기차에 관한 것으로서, 배터리 장치의 전지부에서 발생되는 열을 효과적으로 흡수 방출하여 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 하는 배터리 냉각장치 및 이를 구비한 전기차에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
배터리 셀은 배터리 내에서 양극판과 음극판으로 조합된 1조로, 하나의 격실로 된 케이스 내에서 전해액 속에 담가 다른 셀과 분리되어 있다. 이러한 배터리 셀로 구성된 배터리는 발생하는 열을 어떻게 냉각시키는지가 산업의 주요한 이슈가 되어 왔다.A battery cell is a combination of a positive electrode plate and a negative electrode plate in a battery, and is separated from other cells in an electrolyte in a case of one compartment. Batteries made from these battery cells have become a major industry issue how to cool the heat generated.
이와 같은 발열은 특히 충전 중에 가장 많이 발생하게 된다. 따라서 배터리는 적절하게 냉각을 시켜주지 않으면 배터리의 성능이 감소하고, 그 수명이 단축되며, 이에 따라 폭발의 가능성이 존재하여 안전에도 심각한 문제가 발생한다.This type of heat generation is most common during charging. Therefore, if the battery is not adequately cooled, the performance of the battery is reduced and its life is shortened. Accordingly, there is a possibility of explosion, which causes serious safety problems.
배터리는 다양한 산업분야에서 사용되고 있는 기본 부품이기 때문에 배터리에 대한 발열은 상당히 중요한 이슈이고, 이에 따라 배터리 발열을 관리하는 것은 꾸준히 연구가 진행되고 있는 실정이다.Since the battery is a basic part used in various industrial fields, the heat generation of the battery is a very important issue, and accordingly, the management of the battery heat is continuously being studied.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 셀에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각을 실시하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to effectively cool the heat generated in a battery cell.
또한, 배터리 셀을 다수 연결하여 배터리 팩을 제조함에 있어서, 배터리 셀 간의 용이한 결합과 배터리 팩의 냉각을 효과적으로 실시하는 하는데 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a battery pack having a plurality of battery cells connected to each other by a simple connection between battery cells and cooling the battery pack effectively.
또한, 전지부에 접촉하여 열을 흡수해 방출하는 방열부재의 구조를 전지부와의 접촉면적을 확장시킨 구조로 제공하여 전지부에서 발생되는 열의 방출 효과를 향상시키도록 하는데 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a heat dissipating member that absorbs and discharges heat in contact with a battery by providing a structure in which the contact area with the battery is extended to improve the heat dissipation effect generated in the battery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 셀 냉각구조는 소정의 면적에 다수의 전지부의 상부가 안착될 수 있는 전지안착부가 형성되어 있고, 일측에 방열부재결합부가 마련된 상부케이스; 상기 상부케이스와 동일한 면적에 상기 전지부의 하부가 안착될 수 있는 전지안착부가 형성되어 있고, 일측에 방열부재결합부가 마련된 하부케이스; 탄성의 재질을 기반으로 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스 사이에 위치하여 상기 방열부재결합부와 각각 결합함으로써 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스에 안착된 상기 전지부의 열을 흡수하여 방출하는 적어도 하나 이상의 방열부재;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell cooling structure, comprising: an upper case having a battery seating portion on which a plurality of battery units can be seated on a predetermined area; A lower case having a battery receiving portion capable of receiving a lower portion of the battery unit in the same area as the upper case and having a heat radiating member coupling portion at one side; And at least one heat dissipation member for absorbing and discharging the heat of the battery mounted on the upper case and the lower case by being coupled to the heat dissipating member engaging part by being positioned between the upper case and the lower case based on a material of elasticity, Member.
여기서, 상기 방열부재는 상기 전지부의 충전 및 방전 시 발열에 따른 상기 전지부의 직경의 팽창 및 축소에 맞춰 전후좌우로 이동함으로써, 상기 전지부와 접촉을 유지하는 것을 특징으로 한다.Here, the heat dissipating member is moved forward, backward, left, and right in accordance with the expansion and contraction of the diameter of the battery unit due to heat generation during charging and discharging of the battery unit, thereby maintaining contact with the battery unit.
또한, 상기 방열부재가 2개 이상으로 구성될 시 상기 방열부재 끝단에 방열부재지지면이 형성되어 있고, 2개 이상의 상기 방열부재가 서로 상기 방열부재지지면이 맞닿은 상태에서 팽창 및 축소됨으로써, 상기 방열부재가 서로 지지되어 이동하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the heat dissipating member is composed of two or more heat dissipating members, the heat dissipating member supporting surface is formed at the end of the heat dissipating member, and at least two of the heat dissipating members are expanded and contracted while the heat dissipating member supporting surfaces are in contact with each other, And the heat radiation member is supported and moved with respect to each other.
또, 상기 방열부재에는 상기 전지부와 접촉하여 상기 전지부의 열을 흡수하는 전지접촉면; 상기 전지접촉면에서 흡수한 열이 전도되는 열전도면; 및 상기 열전도면에서 상부 또는 하부 방향으로 연장된 냉각돌출부재가 더 형성되어 있고, 상기 냉각돌출부재는 냉각수가 흐르는 쿨링플레이트와 연결되어 상기 전지접촉면에서 흡수한 상기 전지부의 열은 상기 열전도면 및 상기 냉각돌출부재를 거쳐 상기 쿨링플레이트로 이동하는 것을 특징으로 한다.The heat dissipation member includes a battery contact surface that contacts the battery unit and absorbs heat of the battery unit. A heat transfer diagram in which heat absorbed by the battery contact surface is conducted; And the cooling protrusion member is connected to a cooling plate through which the cooling water flows so that the heat of the battery absorbed from the battery contact surface is transmitted to the cooling plate through the cooling plate, And moves to the cooling plate through the cooling projection member.
아울러, 상기 방열부재는 2개로 구성될 시 단면이 Ω자형으로 형성되어 서로 맞닿아 있는 것을 특징으로 한다.In addition, when the heat dissipating member is composed of two heat dissipating members, the end faces are formed in a U-shape and are in contact with each other.
또한, 상기 방열부재는 다수의 상기 전지부 사이를 이격시켜 공기통로를 형성하고, 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스에는 일측에 적어도 하나 이상의 슬릿이 형성되어 있으며, 공기가 상기 슬릿을 통해 상기 공기통로로 유입되어 순환하면서 상기 전지부의 열을 흡수하고 배출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat dissipating member may form an air passage by separating a plurality of the battery units. At least one slit is formed on one side of the upper case and the lower case, and air is introduced into the air passage And absorbs and discharges the heat of the battery while circulating and flowing.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 셀은 내부에 전해액이 담겨 양극과 음극으로 조합된 다수의 전지부; 및 다수의 상기 전지부 사이에 상기 전지부와 탄성으로 접촉을 유지하는 형태로 구비되어 상기 전지부에서 발생하는 열을 흡수하여 방출하는 방열부재;를 포함하고, 상기 방열부재는 일측에 형성된 적어도 하나 이상의 냉각돌출부재가 형성되어 있고, 상기 냉각돌출부재를 통해 흡수한 열을 방출하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery cell comprising: a plurality of batteries, each battery including an electrolyte and an anode and a cathode; And a heat dissipating member which is provided between the plurality of electric power units and resiliently contacts the electric power unit to absorb and discharge heat generated in the electric power unit, Or more of the cooling protrusion member is formed, and the heat absorbed through the cooling protrusion member is released.
여기서, 상기 방열부재는 상기 전지부의 충전 및 방전 시 발열에 따른 상기 전지부의 직경의 팽창 및 축소에 맞춰 전후좌우로 이동함으로써, 상기 전지부와 접촉을 유지하는 것을 특징으로 한다.Here, the heat dissipating member is moved forward, backward, left, and right in accordance with the expansion and contraction of the diameter of the battery unit due to heat generation during charging and discharging of the battery unit, thereby maintaining contact with the battery unit.
또, 상기 냉각돌출부재는 쿨링플레이트와 연결되어 있고, 상기 방열부재에서 흡수한 상기 전지부의 열은 상기 쿨링플레이트로 이동하는 것을 특징으로 한다.The cooling protruding member is connected to the cooling plate, and the heat of the battery absorbed by the heat dissipating member is transferred to the cooling plate.
또한, 상기 방열부재는 2개로 구성될 시 단면이 Ω자형으로 형성되어 서로 맞닿아 있는 것을 특징으로 한다.In addition, when the heat dissipation member is composed of two heat dissipation members, the cross section is formed in a shape of an ohmic shape and is in contact with each other.
아울러, 상기 방열부재는 다수의 상기 전지부 사이를 이격시켜 공기통로를 형성하고, 공기가 상기 슬릿을 통해 상기 공기통로로 유입되어 순환하면서 상기 전지부의 열을 흡수하고 배출하는 것을 특징으로 한다.The heat dissipation member separates the plurality of battery units from each other to form an air passage, and the air is introduced into the air passage through the slit and circulates while absorbing and discharging heat from the battery unit.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 셀의 냉각시스템은 내부에 전해액이 담겨 양극판과 음극판으로 조합된 다수의 전지부; 일측에 형성된 적어도 하나 이상의 냉각돌출부재가 형성되어 있고, 다수의 상기 전지부 사이에 상기 전지부와 탄성으로 접촉을 유지하는 형태로 구비되어 상기 전지부에서 발생하는 열을 흡수하여 방출하는 방열부재; 상기 냉각돌출부재와 연결되어 상기 방열부재에서 흡수한 열을 냉각시키는 쿨링플레이트;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cooling system for a battery cell, comprising: a plurality of batteries including a positive electrode plate and a negative electrode plate, At least one cooling protrusion member formed on one side of the heat dissipating member and having a resilient contact with the battery unit between the plurality of battery units to absorb and discharge heat generated in the battery unit; And a cooling plate connected to the cooling projection member to cool the heat absorbed by the heat radiation member.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 다수의 전지부로 구성되어 배터리 셀이 횡으로 다수 조립되어 있는 배터리 유닛; 상기 배터리 유닛의 상부 및 하부에서 조립되어 상기 전지부와 맞닿음으로써, 전기적으로 연결되는 PCB;를 포함하고, 상기 배터리 셀은, 소정의 면적에 다수의 전지부의 상부가 안착될 수 있는 전지안착부가 형성되어 있고, 일측에 방열부재결합부가 마련된 상부케이스; 상기 상부케이스와 동일한 면적에 상기 전지부의 하부가 안착될 수 있는 전지안착부가 형성되어 있고, 일측에 방열부재결합부가 마련된 하부케이스; 탄성의 재질을 기반으로 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스 사이에 위치하여 상기 방열부재결합부와 각각 결합함으로써 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스에 안착된 상기 전지부의 열을 흡수하여 방출하는 적어도 하나 이상의 방열부재;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: a battery unit including a plurality of battery cells; And a printed circuit board (PCB) that is assembled at the upper and lower parts of the battery unit and is in contact with the battery unit to be electrically connected to each other. The battery cell includes a battery seat And an upper case having a heat dissipating member coupling part at one side thereof; A lower case having a battery receiving portion capable of receiving a lower portion of the battery unit in the same area as the upper case and having a heat radiating member coupling portion at one side; And at least one heat dissipation member for absorbing and discharging the heat of the battery mounted on the upper case and the lower case by being coupled to the heat dissipating member engaging part by being positioned between the upper case and the lower case based on a material of elasticity, Member.
여기서, 상기 PCB에는 상기 전지부의 상부 및 하부가 조립되어 맞닿는 위치에 탄성의 볼록영역이 형성되어 있고, 상기 볼록영역은 상기 PCB가 상기 배터리 유닛과 조립될 시 상기 전지부의 상부 및 하부에 밀착하여 상기 PCB 및 상기 배터리 유닛을 전기적으로 긴밀하게 연결시키는 것을 특징으로 한다.Here, the PCB includes a convex region formed at a position where the upper and lower portions of the battery unit are assembled and abutted, and the convex region is closely contacted with the upper and lower portions of the battery unit when the PCB is assembled with the battery unit. Thereby electrically connecting the PCB and the battery unit electrically.
또, 상기 PCB는 상기 배터리 유닛의 상부 및 하부에서 다수의 조립나사로 조립되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the PCB is assembled with a plurality of assembly screws at the top and bottom of the battery unit.
아울러, 상기 배터리 유닛은 상기 PCB에 다수의 열로 조립되어 전력 용량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery unit is assembled into the PCB in a plurality of rows to increase power capacity.
또, 상기 냉각돌출부재는 상단 및 하단으로 돌출되어 있고, 상기 냉각돌출부재에는 쿨링플레이트가 연결되어 상기 전지부에서 발생하는 열이 상기 쿨링플레이트로 이동하는 것을 특징으로 한다.The cooling protrusion member protrudes to an upper end and a lower end, and a cooling plate is connected to the cooling protrusion member so that heat generated from the battery unit moves to the cooling plate.
또한, 상기 PCB에는 상기 냉각돌출부재와 수직인 위치에 방열부재 관통홈이 형성되어 있고, 상기 PCB가 상기 배터리 유닛에 조립될 시 상기 방열부재 관통홈으로 상기 냉각돌출부재가 관통되어 상기 PCB 및 상기 배터리 유닛의 조립을 지지하는 것을 특징으로 한다.When the PCB is assembled to the battery unit, the cooling protrusion member is inserted into the heat dissipating member through-hole, so that the PCB and the battery And supports the assembly of the unit.
아울러, 상기 배터리 셀은 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스의 양측으로 각각 후크 및 지지대가 형성된 걸림홈이 형성되어 있고, 상기 후크는 상기 걸림홈에 완전히 인입된 후 상기 지지대 서로 걸림으로써, 서로 다른 상기 배터리 셀이 조립되는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery cell has hooks and hooks formed on both sides of the upper case and the lower case, respectively, and the hooks are completely inserted into the hooking grooves and hooked to the hooks, And the cell is assembled.
또, 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스에는 꼭짓점의 위치에 다수의 케이스돌출부가 형성되어 있고, 상기 PCB에는 상기 케이스돌출부와 수직인 위치에 케이스 관통홈이 형성되어 있으며, 상기 PCB가 상기 배터리 유닛에 조립될 시 상기 케이스 관통홈으로 상기 케이스돌출부가 관통되어 상기 PCB 및 상기 배터리 유닛의 조립을 지지하는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of case protrusions are formed on the upper case and the lower case at a position of a corner point, a case through groove is formed in the PCB at a position perpendicular to the case protrusion, and the PCB is assembled to the battery unit The case protrusion penetrates into the case through-hole to support the assembly of the PCB and the battery unit.
또한, 본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위한 배터리 냉각장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a battery cooling apparatus comprising:
다수의 전지부가 배열 설치되는 배터리 장치에 쿨링플레이트를 설치하여 상기 전지부에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 배터리 냉각장치에 있어서,1. A battery cooling apparatus for cooling a heat generated in a battery unit by providing a cooling plate in a battery unit in which a plurality of battery units are arranged,
상기 전지부에 접촉되어 열을 흡수하고, 흡수된 열을 상기 쿨링 플레이트로 전달하는 방열부재를 포함하되,And a heat dissipating member contacting the battery unit to absorb heat and transfer the absorbed heat to the cooling plate,
상기 방열부재는,The heat-
탄성 재질로 이루어지고, 상기 전지부의 길이방향 둘레면에 180도 이상의 원호형으로 밀착 접촉되어 전지부의 열을 흡수하는 전지 접촉면과;A battery contact surface which is made of an elastic material and closely contacts the circumferential surface of the battery in a circular arc shape of 180 degrees or more to absorb the heat of the battery unit;
상기 전지접촉면의 일측면 단부에서 절곡 연장되어 상기 전지접촉면에서 흡수한 열이 전도되는 열전도면; 및A thermally conductive pattern that is bent at one side end of the battery contact surface to conduct heat absorbed by the battery contact surface; And
상기 열전도면에서 연장형성되어 상기 열전도면의 열을 쿨링플레이트로 전달하는 냉각돌출부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a cooling protruding member extending from the thermoelectric conversion unit and transmitting the heat of the thermoelectric conversion unit to a cooling plate.
또한, 상기 방열부재는,Further, the heat-
상기 전지접촉면의 타측면 단부에서 원호형과 반대방향으로 절곡되는 방열부재 지지면이 더 형성되어, 이웃하는 전지부의 방열부재와 방열부재지지면끼리 탄력적으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.The heat dissipating member supporting surfaces of the neighboring battery units are elastically contacted with the heat dissipating member supporting surfaces of the neighboring battery units.
또한, 상기 방열부재는,Further, the heat-
상기 전지부의 둘레면에 접촉되는 전지접촉면 2개가 한쌍을 이루고, A pair of battery contact surfaces contacting the circumferential surface of the battery unit,
상기 한 쌍의 전지접촉면의 각 일측면 단부가 절곡 연장되어 하나의 열전도면으로 일체화된 것을 특징으로 한다.And one side end portion of each of the pair of battery contact surfaces is bent and integrated to form a single thermally conductive surface.
또한, 상기 한 쌍의 전지접촉면은,In addition, the pair of battery contact surfaces may be formed,
이웃하게 배치되는 2개의 전지부 사이의 안쪽에서 외측으로 향하는 원호형으로 형성되거나 또는 외측에서 안쪽으로 향하는 원호형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 한다.And is formed in an arcuate shape that is directed from the inside to the outside between two adjacent battery units arranged in the vicinity or is formed in an arc shape that is directed from the outside to the inside.
상기 냉각돌출부재는,The cooling projection member
상기 열전도면의 상하단에서 연장되어 돌출형성되고, 전지부의 상하면에 설치되는 PCB를 관통해서 PCB의 외측에 설치되는 쿨링플레이트에 결합되어, 전지부의 열을 쿨링플레이트로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The cooling plate is protruded from upper and lower ends of the thermoelectric conversion unit and is connected to a cooling plate disposed on the outer side of the PCB through the PCB provided on the upper and lower surfaces of the battery unit to transmit the heat of the battery unit to the cooling plate .
또한, 상기 배터리 냉각장치는,The battery cooling apparatus may further include:
소정의 면적에 다수의 전지부의 상부가 안착될 수 있는 전지안착부가 형성되어 있고, 일측에 방열부재결합부가 마련된 상부케이스;An upper case having a battery seating part on which a plurality of battery parts can be seated on a predetermined area and having a heat radiating member engaging part on one side;
상기 상부케이스와 동일한 면적에 상기 전지부의 하부가 안착될 수 있는 전지안착부가 형성되어 있고, 일측에 방열부재결합부가 마련된 하부케이스; 를 더 포함하고,A lower case having a battery receiving portion capable of receiving a lower portion of the battery unit in the same area as the upper case and having a heat radiating member coupling portion at one side; Further comprising:
상기 방열부재는,The heat-
탄성의 재질을 기반으로 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스 사이에 위치하여 상기 방열부재결합부와 각각 결합되는 것을 특징으로 한다.And is disposed between the upper case and the lower case based on a material of elasticity, and is coupled to the radiating member coupling part.
또한, 상기 배터리 냉각장치는,The battery cooling apparatus may further include:
상기 상부케이스와 하부케이스 및 방열부재를 포함하여 하나의 배터리셀이 구성되고,A battery cell including the upper case, the lower case, and the heat radiation member,
복수의 배터리셀이 배열설치되어 상하면에 전지부의 음극부 및 양극부에 전기적으로 접촉되어 전원입출력을 위한 PCB가 설치되며,A plurality of battery cells are arranged and electrically connected to the cathode and the anode of the battery unit on the upper and lower surfaces thereof to provide a PCB for power input / output,
상기 상하면 PCB의 외측에 각각 상하면 쿨링플레이트가 설치되고,A cooling plate is provided on the upper and lower surfaces of the upper and lower PCBs, respectively,
상기 배터리셀에 포함되는 방열부재들의 냉각돌출부재들이 상기 PCB를 관통하여 쿨링플레이트에 결합되어 전지부의 열을 쿨링플레이트로 방출하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The cooling protrusions of the heat dissipation members included in the battery cell penetrate the PCB and are coupled to the cooling plate to discharge the heat of the battery unit to the cooling plate.
또한, 상기 방열부재의 전지접촉면은,Further, the battery contact surface of the heat dissipating member,
상기 열전도면에 대해 직각인 상기 전지부 단면의 중심을 지나는 가상 중심선의 0도 ~ 180도에 대해 각각 양측면 단부가 원호형으로 더 연장형성되어 각각 원호형의 반대방향으로 절곡되어 상기 열전도면과 상기 방열부재지지면이 형성된 것을 특징으로 한다.And both side end portions of the imaginary center line passing through the center of the cross section of the electric charge section at right angles to the thermoelectric drawing are further extended in an arc shape from 0 to 180 degrees, And a heat dissipating member supporting surface is formed.
상기 전지접촉면의 일측면 단부와 타측면 단부는, And one side end portion and the other side end portion of the battery contact surface,
상기 전지부 단면의 가상 중심선에 대해서 0도 ~ 225도 및 335도 ~ 0도까지 전지부의 둘레면에 접촉되는 것을 특징으로 한다.And is brought into contact with the circumferential surface of the battery unit from 0 degrees to 225 degrees and from 335 degrees to 0 degrees with respect to the imaginary center line of the cross section of the battery.
또한, 본 발명에 의한 상기 방열부재는,Further, in the heat radiation member according to the present invention,
열전도가 가능하고 탄성력을 부여할 수 있는 재질로 이루어지고, 상기 전지부의 둘레에 원호형으로 면접촉이 이루어져 전지부의 열을 흡수하는 반원호형 전지접촉부와, 상기 전지접촉부의 일측면 단부에서 절곡연장 형성되어 상기 전지접촉면에서 흡수한 열이 전도되는 열전도면과, 상기 열전도면에서 상하부로 연장 돌출형성되어 전도된 열을 쿨링플레이트로 방출하는 냉각돌출부재를 포함하는 제1방열부재와;A semi-arcuate battery contact portion made of a material capable of thermal conduction and capable of imparting elasticity and having an arcuate surface contact with the periphery of the battery portion to absorb heat of the battery portion; A first heat dissipation member including a thermal protrusion formed by extending the heat absorbed from the battery contact surface, and a cooling protrusion member protruding from upper and lower portions of the thermal protrusion and radiating the heat transferred to the cooling plate;
상기 제1방열부재의 전지접촉면에 대응하여 전지부의 반대측 둘레에 면접촉이 이루어져 전지부의 열을 흡수하는 반원호형 전지접촉부와, 제2방열부재의 반원호형 전지접촉부의 일측면 단부에서 절곡되어 소정간격으로 돌출 연장형성되는 복수의 열전도편을 포함하는 제2방열부재; 를 포함하되,A semi-arcuate battery contact portion which is in surface contact with the peripheral portion of the battery at a position corresponding to the battery contact surface of the first heat dissipating member to absorb heat of the battery portion; A second heat radiating member including a plurality of heat conductive pieces protrudingly extended at predetermined intervals; , ≪ / RTI &
상기 제1방열부재의 전지접촉면과 열전도면 사이의 절곡면에 상기 제2방열부재의 열전도편에 대응된 슬릿이 형성되고, 그 슬릿을 통해 상기 제2방열부재의 열전도편이 삽입되어 제1방열부재의 열전도면에 접촉되어 제2방열부재의 열을 전도시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.A slit corresponding to the heat conductive piece of the second heat dissipating member is formed on the bent surface between the battery contact surface of the first heat dissipating member and the thermally conductive sheet and the heat conduction piece of the second heat dissipating member is inserted through the slit, So as to conduct the heat of the second heat radiation member.
또한, 상기 제1, 제2방열부재는,In addition, the first and second heat-
상기 제1,제2방열부재의 각 전지접촉면의 타측면 단부에서 원호형과 반대방향으로 절곡되는 방열부재지지면이 서로 소정간격 이격되게 형성되어, 이웃하는 전지부의 제1,제2방열부재와 방열부재지지면끼리 각각 탄력적으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.The heat dissipating member support surfaces of the first and second heat dissipation members bent at opposite ends of the other side end portions of the battery contact surfaces in a direction opposite to the arcuate shape are spaced apart from each other by a predetermined distance, And the heat releasing member supporting surfaces are elastically contacted with each other.
본 발명에 따른 배터리 셀의 냉각구조는 다음과 같은 효과가 있다.The cooling structure of the battery cell according to the present invention has the following effects.
첫째, 냉각이 효율적이다. 본 발명에서는 배터리 셀 내부에 탄성의 성질을 갖는 방열부재가 구비되어 있다. 이러한 방열부재는 배터리 셀 내부에 전해액이 담긴 각각의 전지부와 접촉한 상태에서 전지부가 충전과 방전 시 팽창 및 축소함에 따라 방열부재 또한 탄성의 성질을 이용하여 축소되거나 팽창하는 등 적절히 장력을 유지함으로써, 전지부와 접촉하는 면적을 유지한다. 따라서 배터리가 충전 및 방전 시에도 동일하게 방열시킴으로써 냉각이 효율적이다.First, cooling is efficient. In the present invention, a heat dissipating member having an elastic property is provided inside the battery cell. Such a heat dissipating member is appropriately maintained in tension such that the heat dissipating member is reduced or expanded by using the elasticity property as the battery unit is expanded and contracted in the state where the battery unit is in contact with each of the battery units containing the electrolyte solution in the battery cell , And maintains an area in contact with the battery. Therefore, the battery is efficiently cooled even when the battery is charged and discharged by the same heat dissipation.
둘째, 구조가 간단하다. 본 발명에 따른 배터리 셀의 냉각구조는 나사 및 스크류에 의한 체결이 존재하지 않고, 4가지의 부품으로 구성된다. 즉, 4개의 전지부를 2개의 방열부재가 접촉을 유지하고 있고, 방열부재의 상하로 케이스가 각각 결합하여 배터리 셀을 구성한다. 이에 따라, 배터리 셀을 4가지의 부품이 결합하는 간단한 구조로 구성되어 결과적으로 공정이 간단해지고, 공정비용이 감소하는 효과가 있다.Second, the structure is simple. The cooling structure of the battery cell according to the present invention is composed of four parts without any fastening by screws or screws. That is, the four battery units are kept in contact with the two heat-radiating members, and the upper and lower cases of the heat-radiating member are coupled to each other to constitute the battery cell. As a result, the battery cell has a simple structure in which the four components are coupled to each other. As a result, the process is simplified and the process cost is reduced.
셋째, 열을 관리하기 위해 다양한 방법이 적용될 수 있다. 본 발명에서는 방열부재에서 전지부와 접촉함으로써 열의 전도를 통해 흡수한 열을 냉각채널과 접촉함으로써 방출할 수 있다. 또한, 방열부재 사이에는 공간이 비어있고, 케이스 일측에는 슬릿이 형성되어 외부 공기가 배터리 셀 내부로 인입되거나 방출될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 배터리 셀에서 발생하는 열을 전도를 통해 냉각채널로 방출하는 수랭식과, 공기의 순환에 의해 배터리 셀에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 공랭식을 동시에 사용할 수 있기 때문에 배터리 셀에서 발생하는 열을 관리하는데 탁월한 효과가 있다.Third, various methods can be applied to manage the heat. In the present invention, the heat absorbed through the conduction of heat by contact with the electrode in the heat dissipating member can be released by contacting the cooling channel. Also, a space may be empty between the heat dissipating members, and a slit may be formed at one side of the case so that external air may be introduced into or discharged from the battery cell. Therefore, in the present invention, since the water-cooled type in which heat generated in the battery cell is discharged to the cooling channel through conduction and the air-cooled type in which heat generated in the battery cell is discharged to the outside by circulation of air can be used at the same time, There is an excellent effect in managing the heat.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 냉각구조의 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 배터리 셀의 냉각구조의 저면사시도이다.
도3은 도1에 도시된 배터리 셀의 냉각구조의 분해사시도이다.
도4는 도3에 도시된 배터리 셀의 냉각구조의 정면분해도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 냉각구조에서 상부케이스를 제거하여 전지부의 팽창에 따라 방열부재의 전지접촉면이 축소됨으로써 전지부와 접촉을 유지하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 냉각구조에서 전도된 열이 방출되는 것을 나타낸 측면도이다.
도7은 도6에 도시된 배터리 셀의 냉각구조를 다른 방향에서 나타낸 측면도이다.
도8은 도5에 도시된 배터리 셀의 냉각구조에서 전지부의 축소에 따라 방열부재가 탄성에 의해 다시 팽창함으로써 전지부와 접촉을 유지하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 냉각구조에서 공랭식으로 배터리 셀 내부에 방생된 열을 방출하는 것을 개략적으로 나타내기 위한 평면도이다.
도10은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀을 연결하여 배터리 팩을 조립하는 것을 나타낸 사시도이다.
도11은 도10에 도시된 배터리 팩의 저면사시도이다.
도12는 도10에 도시된 배터리 팩에서 상부케이스 및 하부케이스에 형성된 후크 및 지지대가 서로 걸려 있는 것을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도13은 도10에 도시된 배터리 팩의 분해사시도이다.
도14는 본 발명에 따른 배터리 셀로 구성된 배터리 팩에서 PCB에 볼록영역이 형성되어 전지부와 밀착하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도15는 본 발명에 따른 배터리 셀로 구성된 배터리 팩의 다른 실시예로써, 횡으로 배터리 셀이 추가된 것을 나타낸 사시도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 방열부재의 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 의한 방열부재 구조 설명도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 방열부재 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이다.
도 19는 도 18의 방열부재 구조를 설명하기 위한 개략 사시도이다. 1 is a perspective view of a cooling structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a bottom perspective view of the cooling structure of the battery cell shown in Fig.
3 is an exploded perspective view of the cooling structure of the battery cell shown in FIG.
4 is a front exploded view of the cooling structure of the battery cell shown in Fig.
FIG. 5 is a view schematically illustrating a state in which the upper case is removed from a cooling structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention, and the battery contact surface of the heat dissipating member is reduced in accordance with the expansion of the battery, thereby maintaining contact with the battery.
FIG. 6 is a side view illustrating the discharge of conducted heat in the cooling structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
7 is a side view showing the cooling structure of the battery cell shown in FIG. 6 in another direction.
FIG. 8 is a view schematically showing that the heat dissipating member is resiliently expanded by the elasticity of the battery in the cooling structure of the battery cell shown in FIG. 5 so as to keep contact with the battery.
FIG. 9 is a plan view schematically illustrating the discharge of heat generated inside a battery cell in an air-cooling type in a cooling structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
10 is a perspective view illustrating assembling of a battery pack by connecting battery cells according to an embodiment of the present invention.
11 is a bottom perspective view of the battery pack shown in FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing hooks and supports formed in the upper and lower cases of the battery pack shown in FIG. 10 interlocked with each other.
13 is an exploded perspective view of the battery pack shown in FIG.
FIG. 14 is a view schematically showing that a convex region is formed on a PCB in a battery pack composed of a battery cell according to the present invention and closely contacts with the battery.
FIG. 15 is a perspective view showing another embodiment of a battery pack constructed as a battery cell according to the present invention, in which a battery cell is added laterally.
16 is a cross-sectional view of a main portion for explaining a structure of a heat radiation member according to still another embodiment of the present invention.
17 is an explanatory view of a structure of a heat radiation member according to still another embodiment.
18 is a cross-sectional view of a main portion for explaining a structure of a heat radiation member according to still another embodiment of the present invention.
19 is a schematic perspective view for explaining the structure of the heat radiation member of Fig. 18;
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, some configurations which are not related to the gist of the present invention may be omitted or compressed, but the configurations omitted are not necessarily those not necessary in the present invention, and they may be combined by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. .
<배터리 셀><Battery cell>
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 냉각구조의 사시도이고, 도2는 도1에 도시된 배터리 셀의 냉각구조의 저면사시도이며, 도3은 도1에 도시된 배터리 셀의 냉각구조의 분해사시도이고, 도4는 도3에 도시된 배터리 셀의 냉각구조의 정면분해도이다.FIG. 1 is a perspective view of a cooling structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bottom perspective view of a cooling structure of the battery cell shown in FIG. 1, Fig. 4 is a front exploded view of the cooling structure of the battery cell shown in Fig. 3; Fig.
도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(1)의 냉각구조는 배터리 셀(1)에 전지부(100), 케이스 및 방열부재(400)를 포함한다.1 to 4, a cooling structure of a
전지부(100)는 내부에 전해액이 담겨 있고, 양극판과 음극판이 조합되어 있다. 이러한 전지부(100)는 기본적으로 4개가 1개조로 하여 4개, 8개, 12개 등 4의 배수로 촘촘히 구성되어 사용될 수 있다.The
케이스는 탄성이 있고, 전지부(100)의 발열에 형태가 변형되지 않는 금속성의 물질 또는 플라스틱 합성물질로써, 전지부(100)의 상부 및 하부에 위치하여 안착시킴으로써 전지부(100)를 고정시키기 위해 마련된다. 이러한 케이스는 전지부(100) 상부에 위치한 케이스를 상부케이스(200)라 칭하고, 전지부(100) 하부에 위치한 케이스를 하부케이스(300)라 칭한다. The case is made of a metallic material or a plastic synthetic material that is elastic and does not deform its shape due to the heat generated by the
여기서, 전지부(100)의 상부 및 하부는 양극이 형성된 부분일 수도 있고, 응극이 형성된 부분일 수도 있다. 따라서 전지부(100)의 상부가 양극이면, 전지부(100)의 하부는 전지부(100)의 상부와 반대인 음극이고, 전지부(100)의 상부가 음극이면, 전지부(100)의 하부는 전지부(100)의 상부와 반대인 양극이 된다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 전지부(100)의 상부를 양극으로 지칭하고, 전지부(100)의 하부를 음극으로 지칭한다.Here, the upper and lower portions of the
상부케이스(200)는 전지안착부(210), 방열부재결합부(220) 및 슬릿(230)이 형성되어 있다.The
전지안착부(210)는 상부케이스(200)에서 4개의 전지부(100)가 각각 안착될 수 있도록 통공이 형성되어 있는 부분이다.The
방열부재결합부(220)는 상부케이스(200)의 양측으로 한 쌍이 지면을 향해 소정길이 연장되어 마련되어 있다. 이러한 방열부재결합부(220)는 내측 방향으로 걸림고리(221)가 돌출되어 형성되어 방열부재(400)에 걸림으로써 상부케이스(200) 및 방열부재(400)를 결합시킬 수 있다.The pair of heat dissipating
슬릿(230)은 상부케이스(200)에서 방열부재결합부(220)가 형성된 위치에 소정길이로 한 쌍이 형성된 것으로, 배터리 셀(1) 내부의 공기가 외부로 방출될 수 있도록 통로를 제공한다. 이러한 슬릿(230)은 실시하기에 따라 개수가 증가될 수 있다.The
여기서 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)는 전지부(100)에 위치하는 위치에 따라 그 명칭의 차이가 있을 뿐, 동일한 형상으로 형성된다. 따라서 하부케이스(300)의 구성인 전지안착부(310), 방열부재결합부(320) 및 걸림고리(321) 또한 상부케이스(200)의 구성과 동일하며 그 기능이 동일하다.Here, the
다만, 하부케이스(300)에서 슬릿(330)은 상부케이스(200)의 슬릿(230)과 그 역할이 다르다. 즉, 상부케이스(200)에서는 배터리 셀(1) 내부의 공기가 방출될 수 있도록 통로를 제공하는 것이지만, 하부케이스(300)에서의 슬릿(330)은 방열부재(400)의 냉각돌출부재(422)가 하부케이스(300)를 통과하여 냉각채널과 접촉될 수 있도록 통로를 제공하는 것이다.However, the
방열부재(400)는 동이나 알루미늄과 같이 탄성이 있는 재질의 금속으로써, 단면이 대략 Ω 형상으로 제작된다. 이러한 방열부재(400)는 배터리 셀(1) 내부에 2개가 위치하여 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)와 결합하고, 1개의 방열부재(400)는 2개의 전지부(100)에서 발생한 열을 각각 흡수하며, 흡수된 열을 연결된 냉각채널 및 공기통로(500)를 통해 방출한다. 방열부재(400)에는 전지접촉면(410), 열전도면(420), 방열부재지지면(430)이 형성되어 있다.The
전지접촉면(410)은 방열부재(400)에서 전지부(100)와 접촉하는 면으로, 전지부(100) 단면의 약 180도의 둘레와 전지부(100)의 높이의 겉넓이로 접촉하고 있다. 이러한 전지접촉면(410)은 각각 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)의 꼭짓점 향한 대각선방향으로 팽창하도록 탄성복원력이 가해지므로, 전지부(100)의 직경이 팽창할 시 전후좌우로 이동되면서 팽창되거나 축소될 수 있다.The
열전도면(420)은 전지접촉면(410)에서 흡수한 열을 냉각채널로 이동시키는 평평한 면으로써, 케이스결합슬릿(421) 및 냉각돌출부재(422)가 형성되어 있다.The thermoelectric conversion drawing 420 is a flat surface for moving the heat absorbed by the
케이스결합슬릿(421)은 열전도면(420)의 상단 및 하단에 각각 형성된 것이다. 이 때 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)를 가압할 시 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에 형성된 걸림고리(221, 321)가 각각 걸림으로써, 방열부재(400)는 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)와 결합될 수 있다.The case coupling slit 421 is formed at the upper end and the lower end of the thermal transfer drawing 420, respectively. In this case, when the
한편, 본 발명에서는 다른 실시예로 방열부재(400)가 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 방열부재(400)의 평평한 면에 양측으로 돌기가 형성되어 있고, 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에는 걸림부가 형성되어 돌기와 걸림부가 서로 걸림으로써 방열부재(400)가 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)와 결합되는 것이다. 따라서 본 발명에서는 방열부재(400)가 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)와 결합하여 서로 고정될 수 있다면 다양한 구조로 실시될 수 있다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, the
냉각돌출부재(422)는 열전도면(420) 하단에서 하부케이스(300)를 통과하여 연장되어 있는 것으로, 냉각채널과 접촉한다. 따라서 열전도면(420)으로 흡수된 열은 냉각채널과 접촉한 냉각돌출부재(422)로 방출하게 됨으로써 최종적으로 전지부(100)의 열이 방출된다.The cooling
방열부재지지면(430)은 배터리 셀(1) 내부에 2개로 구비된 방열부재(400)가 서로 지지될 수 있도록 접촉된다. 이러한 방열부재지지면(430)은 전지부(100)의 충전 및 방전 시 전지부(100)가 팽창 및 축소됨에 따라 배터리 셀(1) 내부에서 좌우로 슬라이딩된다.The heat releasing
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명에 따른 배터리 셀(1)의 냉각구조가 배터리 셀(1)에서 발생된 열을 방출하는 것을 설명하기로 한다.Hereinafter, it will be described that the cooling structure of the
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(1)의 냉각구조에서 상부케이스를 제거하여 전지부의 팽창에 따라 방열부재의 전지접촉면이 축소됨으로써 전지부와 접촉을 유지하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a view schematically showing a state in which the upper case is removed from the cooling structure of the
도5에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(1)은 전지부(100)를 충전하거나 배터리 셀(1)이 방전되는 상황 등에서 발열이 발생하게 된다.As shown in FIG. 5, the
이 때 전지부(100)가 발열하면서 전지부(100)의 직경은 미세하게 증가하게 된다. 이에 따라, 배터리 셀(1) 내부에서 전지부(100) 사이에 위치하여 전지부(100)와 접촉하고 있는 전지접촉면(410)은 힘을 받게 되고, 탄성의 성질 때문에 전지부(100)와 접촉을 유지한 상태에서 각각 배터리 셀(1) 내부 중심으로 모아지도록 열전도면(420)은 고정된 상태에서 전지접촉면(410)이 우측 방향인 화살표방향 F로 다소 이동되어 팽창된다.At this time, the diameter of the
이 때 전지부(100)는 항상 동일하게 원형으로 팽창하지 않을 수도 있다. 즉, 발열 시 전지부(100)에서는 가로 직경은 a만큼, 세로 직경은 b만큼 서로 다른 길이로 팽창될 수 있다. 따라서 각각의 전지접촉면(410)은 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)의 꼭짓점을 향해 탄성복원력이 가해지므로, 가로로 a만큼, 세로로 b만큼 이동하여 축소된다. 이에 따라, 방열부재(400)의 전지접촉면(410)은 전후좌우로 이동되어 팽창하거나 축소될 수 있다.At this time, the
또한, 열전도면(420)이 고정되어 있고, 각각의 방열부재(400)의 방열부재지지면(430)이 서로 마주보고 있는 전지접촉면(410)과 맞닿아 슬라이딩됨으로써 서로 지지하고, 배터리 셀(1) 내부에서 열전도면(420)과 함께 방열부재(400)의 구조를 유지한다.The heat transfer diagram 420 is fixed and supported by the heat radiating
도5에서는 이렇게 전지접촉면(410)이 이동된 상태에서 전지부(100)의 팽창에 따라 전지접촉면(410)에 장력이 가해지므로 텐션이 최대한으로 증가된 상태이다.5, tension is applied to the
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 냉각구조에서 전도된 열이 방출되는 것을 나타낸 측면도이고, 도7은 도6에 도시된 배터리 셀의 냉각구조를 다른 방향에서 나타낸 측면도이다.FIG. 6 is a side view showing the heat discharged from the cooling structure of the battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a side view illustrating the cooling structure of the battery cell shown in FIG. 6 in another direction.
도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 전지접촉면(410)에서 전도로 인해 전지부(100)의 열을 흡수한 뒤, 방열부재(400) 전체 면적으로 전도된다. 즉, 방열부재(400)는 금속성의 물질이므로 전지접촉면(410)에서 흡수된 열은 고루 퍼지게 되고, 열전도면(420)까지 이동하게 된다.As shown in FIGS. 6 and 7, the heat is absorbed by the
열전도면(420)은 세로로 소정의 높이로 형성되어 있고, 그 끝은 하부케이스(300)를 통과하는 냉각돌출부재(422)가 형성되어 있다. 따라서 전도된 열은 화살표방향과 같이 냉각돌출부재(422)까지 퍼지게 되고, 냉각돌출부재(422)는 냉각수가 흐르는 냉각채널과 연결되어 있기 때문에 전지부(100)에서 흡수된 열은 최종적으로 냉각채널로 방출되어 냉각이 실시될 수 있다.The
종합하여 보면, 전지부(100)에서 발생된 열은 전지접촉면(410)에서 전도로 인해 흡수되고, 전지접촉면(410)에서 흡수된 열은 열전도면(420)으로 전도되며, 이후 열전도면(420)의 끝단에 형성되어 냉각돌출부재(422)로 전도됨으로써 냉각돌출부재(422)와 연결된 냉각채널에 의해 열이 방출되어 전지부(100)를 냉각시킬 수 있게 된다.The heat generated in the
도8은 도5에 도시된 배터리 셀의 냉각구조에서 전지부의 축소에 따라 방열부재가 탄성에 의해 다시 팽창함으로써 전지부와 접촉을 유지하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a view schematically showing that the heat dissipating member is resiliently expanded by the elasticity of the battery in the cooling structure of the battery cell shown in FIG. 5 so as to keep contact with the battery.
도8에 도시된 바와 같이, 전지부(100)가 냉각되면 전지부(100)의 직경이 축소되면서 본래의 크기로 회귀하게 된다. 이 때 방열부재(400) 또한 탄성복원력에 의해 전지부(100)의 축소에 따라 다시 팽창하게 된다.As shown in FIG. 8, when the
즉, 방열부재(400)의 전지접촉면(410)이 전지부(100)와 접촉하고 있는 상태에서 전지부(100)의 직경이 축소하게 되면, 전지부(100)의 팽창방향에 따라 축소된 전지접촉면(410)이 탄성복원력에 의해 힘이 작용하여 화살표방향 F'로 다시 팽창하는 것이다. 따라서 서로 맞닿아 있는 전지접촉면(410)의 방열부재지지면(430)은 화살표방향으로 슬라이딩 된다.That is, when the diameter of the
이 때 4개의 전지부(100)는 충전 및 방전 등의 상황에서 발열이 동일하지 않을 시 직경이 동일하게 팽창 및 축소되지 않을 수도 있다. 즉, 도8과 같이 평면상의 배터리 셀(1)에서 4개의 전지부(100) 중 일부는 a만큼 팽창될 수 있고, 나머지 일부는 a보다 큰 b만큼 팽창될 수 있다. At this time, the four
이러한 경우, 좌우로 배치된 전지부(100)가 서로 다른 직경으로 팽창된다면, 방열부재지지면(430)은 전지부(100)가 팽창된 직경만큼 평면상에서 배터리 셀(1) 중심 내부로 서로 다른 거리만큼 슬라이딩 되어 방열부재(400)의 전지접촉면(410)이 축소될 것이다.In this case, if the left and
따라서 본 발명에 따른 배터리 셀(1)에서는 전지부(100)가 서로 다른 직경으로 팽창하더라도 전지접촉면(410)에서 각 전지부(100)와 접촉하고 있는 면이 탄성의 성질을 바탕으로 전지부(100)의 팽창에 따라 상이하게 평면상의 배터리 셀(1) 내부 중심으로 축소될 수 있기 때문에 전지부(100)와 전지접촉면(410)이 지속적으로 접촉을 유지할 수 있게 된다.Therefore, in the
또한, 상하로 배치된 전지부(100)가 서로 다른 직경으로 팽창되는 경우에는 방열부재지지면(430)이 배터리 셀(1) 내부 중심방향으로 동일하게 슬라이딩 되지 못할 것이다. 즉, 2개의 방열부재(400)에 형성된 방열부재지지면(430)은 서로 맞닿아 있는 상태에서 상하로 위치한 전지부(100)가 서로 다른 직경으로 팽창하게 된다면, 동일한 거리만큼 함께 슬라이딩 될 수 없을 것이다.In addition, when the
하지만 방열부재지지면(430)은 그 길이는 전지부(100)의 직경이 팽창될 수 있을 만큼 충분히 길게 형성될 수 있기 때문에 상하로 배치된 전지부(100)가 발열 시 서로 다른 직경으로 팽창하더라도, 방열부재지지면(430)에 의해 2개의 전지접촉면(410)이 서로 엇갈린 상태에서 지지될 수 있고, 이에 따라 전지접촉면(410)은 전지부(100)가 발열 시 서로 다른 직경으로 팽창하더라도 지속적으로 전지부(100)와 접촉을 유지할 수 있다.However, since the length of the heat releasing
한편, 하부케이스(300)의 내부 측면(340)이 방열부재지지면(430)과 닿지 않도록 빈 공간이 형성된 이유는, 이처럼 전지부(100)의 발열에 따라 전지부(100)의 직경이 팽창하거나 축소될 때 전지접촉면(410) 또한 팽창되거나 축소되기 때문에 방열부재지지면(430) 또한 슬라이딩 될 공간을 확보함으로써 전지접촉면(410)이 용이하게 팽창하거나 축소될 수 있게 하기 위함이다. 이는 상부케이스(200)의 내부 측면도 동일하다.The reason why the empty space is formed so that the
이와 같이, 본 발명에 따른 배터리 셀(1)에서는 전지부(100)의 발열에 따라 전지부(100)의 직경이 팽창하거나 축소되더라도 전지부(100)와 접촉하고 있는 방열부재(400)의 전지접촉면(410)이 탄성에 의해 전후좌우로 팽창하거나 축소됨으로써 항상 전지부(100)와 접촉할 수 있도록 하고, 이에 따라 전지부(100)의 열을 흡수하여 전지부(100)의 열을 용이하게 냉각시킬 수 있다.As described above, in the
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 냉각구조에서 공랭식으로 배터리셀 내부에 방생된 열을 방출하는 것을 개략적으로 나타내기 위한 평면도이다.FIG. 9 is a plan view schematically illustrating the discharge of heat generated inside a battery cell in an air-cooling type in a cooling structure of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
*도9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 셀(1)의 냉각구조는 냉각수가 흐르는 냉각채널과 연결되어 열을 방출하는 수랭식뿐만 아니라 공기의 이동에 의해 공랭식으로 열을 방출하는 것 또한 가능하다.As shown in FIG. 9, the cooling structure of the
즉, 배터리 셀(1) 내부에는 2개의 전지접촉면(410)이 방열부재지지면(430)으로 서로 맞닿아 있고, 이렇게 맞닿아 있는 지점을 제외한 부분은 공간이 비어 공기통로(500)가 형성된다.That is, in the
따라서 상부케이스(200)에 형성된 슬릿(230)으로부터 외부의 공기가 배터리 셀(1) 내부 공기통로(500)로 유입될 수 있고, 유입된 공기는 배터리 셀(1) 내부를 이동하면서 발열 중인 전지부(100) 및 전지부(100)의 열을 흡수한 방열부재(400)와 접촉하게 되면서 전지부(100)와 방열부재(400)의 열을 일부 흡수하게 된다.Therefore, outside air can be introduced from the
이렇게 열을 흡수한 공기는 대기 중에서 상승하려는 성질이 있으므로, 배터리 셀(1) 내부에서 열을 흡수한 공기가 상승함에 따라 상대적으로 차가운 공기는 배터리 셀(1) 하단 내부로 유입되기 때문에 자연스럽게 공기의 순환이 발생한다.Since the air that absorbs the heat has a property of rising in the atmosphere, relatively cool air flows into the lower end of the
이 과정에서 열을 흡수한 공기는 더욱 상승하여 상부케이스(200)의 슬릿(230)을 통해 화살표방향으로 배출되고, 이렇게 비워진 공기통로(500)에는 다시 외부 공기가 유입되어 유입된 공기가 열을 흡수하고, 상승하는 과정을 반복함으로써 열을 방출하게 된다.In this process, the air that has absorbed the heat further rises and is discharged in the direction of the arrow through the
따라서 본 발명에서는 전도에 의해 방열부재(400)가 열을 흡수한 후 연결된 냉각채널에 의해 열을 방출하거나 냉각되는 것으로 인해 전지부(100)의 냉각 및 방열을 실시하는 것뿐만 아니라, 배터리 셀(1) 내부로 유입된 공기의 이동에 의해 전지부(100)에서 발생된 열을 방출하는 2가지의 방식으로 배터리 셀(1)의 냉각구조를 달성할 수 있다.Accordingly, in the present invention, not only the
한편, 본 발명에서는 2개의 방열부재(400) 구조물이 4개의 전지부(100)와 접촉되어 있는 구조를 설명하였으나, 실시하기에 따라 방열부재(400)는 1개의 구조물로 구성되어 4개의 전지부(100)와 접촉될 수 있다.In the present invention, a structure in which two
예를 들어, 앞서 설명한 2개의 방열부재(400)는 각각의 방열부재지지면(430)의 맞닿은 부분이 일체로 형성되어 1개의 방열부재로 형성될 수 있다. 이에 따라, 1개로 형성된 방열부재 또한 전지부(100)가 팽창하거나 축소될 때 탄성을 이용하여 팽창하거나 축소됨으로써, 전지부(100)와 접촉을 유지할 수 있다.For example, the two
아울러, 방열부재(400)는 4개의 전지부(100) 각각과 접촉할 수 있도록 4개로 형성될 수도 있다.In addition, the
예를 들어, 각각의 방열부재에서 열전도면이 절반으로 분할되어 방열부재지지면이 형성되어 있고, 이렇게 분할되어 배터리 셀(1) 내부에 배치된 4개의 방열부재는 방열부재지지면이 서로 맞닿아 전지부(100)와 접촉됨으로써 냉각구조를 형성하는 것이다. 이에 따라, 4개로 형성된 방열부재 또한 전지부(100)의 팽창과 축소에 따라 탄성을 이용하여 팽창하거나 축소됨으로써, 전지부(100)와 접촉을 유지할 수 있다.For example, in each of the heat dissipation members, the heat dissipation member is divided into halves to form the heat dissipation member support surface, and the four heat dissipation members disposed in the
이처럼 본 발명에서는 최초에 방열부재(400) 2개가 배터리 셀(1) 내부에서 전지부(100)와 접촉하여 접촉을 유지함으로써, 4개의 전지부(100)에 발생한 열을 방출하는 것뿐만 아니라, 방열부재 1개로 4개의 전지부(100)와 접촉하여 전지부(100)에 발생한 열을 방출하는 것도 가능하며, 방열부재를 4개로 분할하여 4개의 전지부(100)와 각각 접촉함으로써 전지부(100)에 발생한 열을 방출하는 것도 가능하다.As described above, in the present invention, two
따라서 본 발명에서는 방열부재(400)의 개수에 관계없이 다양한 형태로 방열부재(400)가 전지부(100)와 접촉하여 전지부(100)에서 발생된 열을 외부로 방출시키는 것이 가능하다.Therefore, in the present invention, the
<배터리 팩><Battery pack>
도10은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀을 연결하여 배터리 팩을 조립하는 것을 나타낸 사시도이고, 도11은 도10에 도시된 배터리 팩의 저면사시도이다.FIG. 10 is a perspective view showing a battery pack assembled by connecting the battery cells according to the embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a bottom perspective view of the battery pack shown in FIG.
도10 내지 도11에 도시된 바와 같이, 배터리 팩은 배터리 셀(600, 700, 800)이 횡과 열로 다수 배치된 상태에서 PCB(900)가 상단 및 하단에 조립됨으로써 구성된다.10 to 11, the battery pack is constructed by assembling the
먼저 도12를 참고하여 배터리 팩에서 각각의 배터리 셀(600, 700, 800)이 서로 조립되어 있는 상태를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 12, a description will be given of a state in which
도12는 도10에 도시된 배터리 팩에서 상부케이스 및 하부케이스에 형성된 후크 및 지지대가 서로 걸려 있는 것을 개략적으로 나타낸 단면도이다.FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing hooks and supports formed in the upper and lower cases of the battery pack shown in FIG. 10 interlocked with each other.
도12에 도시된 바와 같이, 각각의 배터리 셀(600, 700, 800)은 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에 형성된 후크(610, 810)가 걸림홈(710)에 인입되어 지지대(720)와 걸리게 됨으로써 조립될 수 있다.12, the
예를 들어, 하나의 횡에서 조립된 배터리 셀을 제1배터리 셀(600), 제2배터리 셀(700) 및 제3배터리 셀(800)이라 가정하자. 이 때 제1배터리 셀(600)과 제3배터리 셀(800)에는 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)의 테두리 일측에 후크(610, 810)가 형성되어 있다.For example, assume that a battery cell assembled one laterally is referred to as a
또한, 제2배터리 셀(700)에는 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)의 양측 테두리에 걸림홈(710)이 형성되어 있다. 이러한 걸림홈(710)은 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)의 중심방향으로 후크(610, 810)가 인입될 수 있도록 홈이 형성되어 있고, 걸림홈(710)에 인입된 후크(610, 810)가 이탈하지 않도록 지지대(720)가 형성되어 있다.In the
따라서 제1배터리 셀(600)과 제3배터리 셀(800)의 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에 형성된 후크(610, 810)는 걸림홈(710)에 인입되면, 탄성에 의해 지지대(720)가 밀렸다가 후크(610, 810)가 완전히 걸림홈(710)에 인입되고 나서는 지지대(720)가 다시 원상복구 되어 후크(610, 810)와 걸리게 된다. 이에 따라, 제2배터리 셀(700)의 양측으로 제1배터리 셀(600)과 제3배터리 셀(800)이 후크(610, 810)와 지지대(720)의 걸림으로 인해 조립하게 된다.When the
여기서, 본 발명에서는 서로 다른 배터리 셀이 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에 형성된 후크(610, 810)와 걸림홈(710)에 형성된 지지대(720)가 서로 걸림으로써 조립되는 것을 설명하였다. 하지만 본 발명에서는 이러한 후크(610, 810)와 걸림홈(710)에 형성된 지지대(720)가 서로 걸리는 것에 한정하지 않고, 다양한 고정수단이 배터리 셀(600, 700, 800)에 마련되어 서로 다른 배터리 셀(600, 700, 800)이 조립될 수 있음 밝혀둔다.In the present invention, the battery cells are assembled by hooking the
이후로는 다수의 배터리 셀(600, 700, 800)과 PCB(900)가 조립된 상태를 설명하기로 한다.Hereinafter, a state in which a plurality of
도13은 도10에 도시된 배터리 팩의 분해사시도이다.13 is an exploded perspective view of the battery pack shown in FIG.
도13에 도시된 바와 같이, 횡으로 조립된 제1배터리 셀(600), 제2배터리 셀(700) 및 제3배터리 셀(800)은 하나의 배터리 유닛으로 구성되고, 이러한 배터리 유닛은 다수가 열로 배치된 상태에서 도13에 도시된 바와 같이 PCB(900)에 조립나사(2)로 고정되어 최종적으로 배터리 팩으로 조립된다.13, the
즉, 각각의 배터리 셀(600, 700, 800)의 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에는 중앙에 나사결합홈(620, 730, 820)이 형성되어 있고, 또한 PCB(900)에도 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에 형성된 나사결합홈(620, 730, 820)과 동일한 크기의 나사 관통홈(910)이 형성되어 있다. 이에 따라, PCB(900)가 배터리 셀의 상단 및 하단에 접촉된 상태에서 조립나사(2)가 나사 관통홈(910)과 나사결합홈(620, 730, 820)을 관통하여 조여지게 되면, PCB(900)와 배터리 셀(600, 700, 800)이 서로 밀착하면서 결과적으로 전지부와 PCB(900)의 접촉에 의해 PCB(900)와 배터리 셀(600, 700, 800)이 전기적으로 연결될 수 있다.That is, the
이와 같이, 배터리 유닛의 열을 증가시켜 PCB(900)에 조립시키면 더욱더 전력 용량이 큰 배터리 팩을 제조할 수 있다.As described above, when the heat of the battery unit is increased and assembled to the
여기서, PCB(900)에는 배터리 셀과의 더욱 조립을 견고하게 하기 위해 추가적으로 관통홈이 형성되어 있다. 즉, PCB(900)에는 케이스 관통홈(920)이 형성되어 있고, 또한 각각의 배터리 셀(600, 700, 800)의 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)에는 각각 사각형 꼭짓점에 수직으로 케이스돌출부(630, 740, 830)가 형성되어 있다.Here, the
이에 따라, PCB(900)가 배터리 셀에 접촉할 시 케이스 관통홈(920)으로 케이스돌출부(630, 740, 830)가 관통된다. 따라서 케이스돌출부(630, 740, 830)가 케이스 관통홈(920)에 구속되어 배터리 셀과 PCB(900)가 더욱 조립을 견고하게 할 수 있고, 배터리 셀에 발열이 발생하여 배터리 셀이 팽창할 때에도 다수의 배터리 셀 간의 위치를 공고하게 유지시켜 줄 수 있다.Accordingly, when the
한편, 앞서 설명한 배터리 셀(1)에서는 냉각돌출부재(422)가 하단으로 돌출되어 있는 것만 설명하였으나, 실시하기에 따라 하단과 더불어 상단에도 냉각돌출부재(640, 750, 840)가 형성될 수 있다.In the above-described
즉, 도10 내지 도13에서 보듯이 각각의 배터리 셀(600, 700, 800)에는 상부케이스(200) 및 하부케이스(300)를 통과하고 있는 냉각돌출부재(640, 750, 840)를 확인할 수 있다. 이에 따라, PCB(900)에는 케이스 관통홈(920)과 동일하게 상단에 접촉하는 PCB(900) 및 하단에 접촉하는 PCB(900) 모두에 방열부재 관통홈(930)이 형성되어 있다.That is, as shown in FIGS. 10 to 13, the cooling
따라서 냉각돌출부재(640, 750, 840)는 PCB(900)가 배터리 셀(600, 700, 800)에 접촉할 시 방열부재 관통홈(930)을 관통하게 되고, 이에 따라 케이스돌출부(630, 740, 830)와 동일하게 배터리 셀(600, 700, 800)과 PCB(900)의 조립을 더욱 견고하게 해주며, 배터리 셀(600, 700, 800)에 발열이 발생하여 배터리 셀(600, 700, 800)이 팽창할 때에도 다수의 배터리 셀(600, 700, 800) 간의 위치를 공고하게 유지시켜 줄 수 있다.Accordingly, the cooling
이처럼 배터리 팩이 조립된 후에는 냉각돌출부재(640, 750, 840)가 쿨링플레이트와 연결되어 배터리 팩의 발열을 외부로 방출할 수 있다.After the battery pack is assembled, the cooling
한편, 냉각돌출부재(640, 750, 840)가 상단 및 하단에 모두 형성되어 있는 것은 배터리 팩을 설치함에 있어서 설치의 자유도를 부여할 수 있다.On the other hand, the provision of the cooling
예를 들어, 배터리 팩이 설치되는 공간이 협소하여 배터리 팩 및 배터리 팩과 전기적으로 연결되는 구성들이 바닥이 아닌 공간 위쪽에 설치되어야 한다면, 공간을 고려하여 배터리 팩의 하단에 돌출된 냉각돌출부재(640, 750, 840)에 쿨링플레이트를 연결하여 배터리 팩을 설치할 수 있다.For example, if the space in which the battery pack is installed is narrow and the battery pack and the components electrically connected to the battery pack are to be installed above the space other than the floor, a cooling protrusion member protruding from the lower end of the battery pack, 640, 750, and 840) to connect the cooling plate to the battery pack.
또한, 배터리 팩이 바닥에 설치되어야 한다면, 배터리 팩 및 배터리 팩에 전기적으로 연결되는 구성들의 위치를 고려하여 배터리 팩의 상단에 돌출된 냉각돌출부재(640, 750, 840)에 쿨링플레이트를 연결하여 배터리 팩을 설치할 수 있다.If the battery pack is to be installed on the floor, a cooling plate is connected to the cooling
이와 같은 예시가 아니더라도, 본 발명에서는 배터리 팩의 상단 및 하단에 쿨링플레이트가 연결될 수 있기 때문에 배터리 팩이 설치되는 공간에서 기계 및 장치 구성들 간의 위치 조정과 배치를 용이하게 실시할 수 있는 장점이 있다.In the present invention, since the cooling plate can be connected to the upper and lower ends of the battery pack, it is possible to easily adjust and arrange the positions of the machine and the apparatus in the space where the battery pack is installed .
한편, 배터리 팩에서는 도14와 같이, PCB(900)와 전지부의 접촉을 더욱 밀착시키기 위해 PCB(900)에 미세한 볼록영역(940)이 형성될 수 있다.On the other hand, in the battery pack, as shown in FIG. 14, a fine
도14는 본 발명에 따른 배터리 셀로 구성된 배터리 팩에서 PCB에 볼록영역이 형성되어 전지부와 밀착하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 14 is a view schematically showing that a convex region is formed on a PCB in a battery pack composed of a battery cell according to the present invention and closely contacts with the battery.
도14에 도시된 바와 같이, PCB(900)의 면적 중에서 전지부(100)와 일직선상에 있는 면적에 탄성 성질로 볼록한 영역이 형성된다. 이러한 볼록영역(940)은 배터리 셀과 PCB(900)가 조립나사(2)로 조여져 조립될 시 PCB(900)가 하강하여 볼록영역(940)이 전지부(100)를 화살표방향으로 가압하게 되고, 이에 따라 전지부(100)와 PCB(900)가 전기적으로 긴밀하게 접촉될 수 있도록 하는 효과가 있다.As shown in FIG. 14, a convex region of elasticity is formed in an area of the
또한, PCB(900)가 전지부(100)를 가압하는 것은 PCB(900)와 전지부(100)가 완전히 밀착하게 됨으로써 전지부(100)와 PCB(900)의 마찰력을 증대시키게 되므로, 결과적으로 배터리 셀과 PCB(900)에 조립을 더욱 견고하게 유지시켜줄 수 있는 효과가 있다.The pressing of the
도15는 본 발명에 따른 배터리 셀로 구성된 배터리 팩의 다른 실시예로써, 횡으로 배터리 셀이 추가된 것을 나타낸 사시도이다.FIG. 15 is a perspective view showing another embodiment of a battery pack constructed as a battery cell according to the present invention, in which a battery cell is added laterally.
도15에 도시된 바와 같이, 기존의 제1배터리 셀(600), 제2배터리 셀(700) 및 제3배터리 셀(800)로 구성된 유닛은 횡으로 1개의 배터리 셀이 추가되어 4개가 하나의 횡으로 구성되어 있다. As shown in FIG. 15, a unit consisting of the
이 때 후크(610) 및 걸림홈(710)은 상부케이스(200) 및 하부케이스(300) 양측으로 각각 하나씩 형성되어 있다. 즉, 상부케이스(200) 및 하부케이스(300) 양측에 한쪽에 후크(610)가 형성되어 있으면, 다른 한쪽은 걸림홈(710)이 형성되어 있다. 반대로 한쪽에 걸림홈(710)이 형성되어 있으면, 다른 한쪽은 후크(610)가 형성되어 있다. 이에 따라, 후크(610)로 다른 배터리 셀의 걸림홈(710)에 서로 걸리게 하면 횡으로 무한정 배터리 셀을 조립시킬 수 있고, 이를 PCB(900)에 열을 맞춰 연결하면 배터리 팩의 크기를 자유롭게 조절할 수 있게 된다.At this time, hooks 610 and hooking
이처럼 본 발명에 따른 배터리 셀로 구성된 배터리 팩은 배터리 셀을 서로 조립하기에 따라 이론상으론 배터리 팩의 횡과 열을 무한정 증가시킬 수 있다. 따라서 배터리 팩의 용량이 필요한 기계 및 장치들에 필요한 양의 배터리 팩을 설치할 수 있고, 배터리 셀의 방열도 용이하게 실시할 수 있다.As described above, the battery pack constructed by the battery cell according to the present invention can theoretically increase the lateral length and the heat of the battery pack indefinitely by assembling the battery cells together. Therefore, the battery pack can be installed in a required amount for machines and devices requiring the capacity of the battery pack, and the heat radiation of the battery cell can be easily performed.
본 발명에서는 배터리 셀(1)을 구성하는 다수의 전지부(100)와 방열부재(400)의 전지접촉면(410)이 하나하나 개별적으로 방대한 면적에서 접촉하고 있기 때문에 종래와 비교하였을 때 배터리 셀(1) 및 해당 배터리 셀(1)로 구성된 배터리 팩의 열을 방출하는 효율을 극대화시킬 수 있다. In the present invention, since the plurality of
구체적으로, 종래에는 대부분의 배터리 셀 및 배터리 팩에 구성된 전지부를 횡과 열로 위치시키고, 횡과 열로 위치한 전지부의 외부 및 사이로 쿨링튜브 또는 쿨링플레이트를 삽입함으로써, 열을 흡수하여 방출하고자 하였다.Specifically, in the related art, most of the battery cells and the battery unit configured in the battery pack are positioned in the lateral and the longitudinal direction, and a cooling tube or a cooling plate is inserted between the outside and the side of the battery unit located in the lateral and the row.
하지만 이러한 구조는 전지부의 겉넓이 전체 면적의 약 5분의 1 수준밖에 되는 국소 부위에 해당하고, 배터리 팩 중심부에 위치한 전지부는 이보다 더 협소하게 쿨링튜브 또는 쿨링플레이트와 접촉하게 된다.However, such a structure corresponds to a local area that is only about one fifth of the total area of the front part of the battery, and the battery part located at the center of the battery pack comes into contact with the cooling tube or the cooling plate more narrowly.
이러한 상황에서 발열 시 각각의 전지부는 모두 상이하게 직경이 팽창하게 되고, 이러한 팽창이 지속된다면 종래의 쿨링튜브 또는 쿨링플레이트와 같은 구조는 탄성의 재질로 형성되지 않았기 때문에 처음 전지부가 팽창된 상태에서 최초 상태로 완전히 복원되지 않을 수도 있다. 이에 따라, 매 발열 시 전지부가 팽창하는 직경이 달라질 수 있기 때문에 쿨링튜브 또는 쿨링플레이트가 이전에 형성된 형태에서는 일정하지 않게 팽창하게 되어 의도한 만큼 전지부와 접촉하지 않을 수도 있다. 따라서 결국에는 전지부에서 발생되는 열을 의도한 만큼 외부로 방출할 수 없기 때문에 배터리 셀 및 배터리 팩의 수명이 감소할 수밖에 없는 문제가 있다.In such a situation, when the battery is heated, the diameter of each battery part is differently expanded. If such expansion is continued, since the structure such as a conventional cooling tube or cooling plate is not formed of an elastic material, State may not be completely restored. As a result, the cooling tube or the cooling plate may not uniformly expand in a previously formed shape, and may not contact the battery part by intention. Therefore, the heat generated in the battery can not be discharged to the outside as intended, so that the life of the battery cell and the battery pack is inevitably reduced.
반면, 본 발명에 따른 배터리 셀(1)은 전지부(100)를 4개의 단위로 하여 전지부(100) 사이에 방열부재(400)가 위치함으로써, 각각의 전지부(100)와 방열부재(400)의 전지접촉면(410)이 보다 방대한 면적에서 접촉된다.In contrast, in the
구체적으로, 본 발명에서는 배터리 셀(1) 내부에 전지부(100) 4개가 하나의 유닛으로 위치하고 있고, 전지부(100) 4개의 사이에는 2개의 방열부재(400)가 구획하여 방열부재(400)의 전지접촉면(410)이 전지부(100)와 접촉한다.Specifically, in the present invention, four
이 때 전지접촉면(410)은 도5, 도8 및 도9에서 보듯이, 평면상에서 전지부(100)의 겉넓이에 약 절반 이상과 접촉하고 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배터리 셀(1) 및 해당 배터리 셀(1)로 구성된 배터리 팩에서는 종래보다 상대적으로 방대한 면적에서 전지접촉면(410)이 전지부(100)의 열을 흡수할 수 있고, 결과적으로 종래보다 더욱 열을 흡수하여 방열시킬 수 있다.At this time, as shown in FIGS. 5, 8, and 9, the
또한, 본 발명에 따른 배터리 셀(1)에서는 방열부재(400)가 탄성의 재질로 제작되어 있기 때문에 발열에 따라 전지부(100)의 직경이 팽창하는 정도가 상이하더라도 지속적으로 전지부(100)와 접촉을 유지함으로써, 전지부(100)의 열을 흡수하여 방출하는 효과가 극대화 될 수 있다.In addition, in the
구체적으로, 전지부(1)는 충전 및 방전에 따라 발열을 하면서 직경이 팽창하게 된다. 이러한 팽창에 의해 전지부(1)와 접촉하고 있는 전지접촉면(410)은 전지부(1)가 팽창하는 직경에 맞춰 축소된다.Specifically, the diameter of the
이후 전지부(1)의 발열량이 적어 상대적으로 전지부(100)의 직경이 축소될 때에는 방열부재(400)가 탄성의 재질로 제작되어 있기 때문에 전지접촉면(410)이 탄성복원력에 의해 전지부(100)의 직경이 축소되는 만큼 팽창함으로써, 전지접촉면(410)이 전지부(100)와 접촉을 유지하게 된다.The
이 때 종래와 같은 냉각구조에서는 전지부의 직경이 최대로 팽창했을 시에 쿨링튜브 또는 쿨링플레이트가 전지부와 접촉할 수는 있지만, 팽창된 쿨링튜브 또는 쿨링플레이트가 복원되는 특성이 미미하기 때문에 전지부의 직경이 최대로 팽창하지 않았을 시에는 상대적으로 전지부 및 쿨링튜브 또는 쿨링프레이트가 완벽히 접촉되지 않을 가능성이 있다. 이에 따라, 전지부에서 발생된 열이 효과적으로 흡수하여 방출되지 못하므로 배터리 셀 및 배터리 팩의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.At this time, in the conventional cooling structure, the cooling tube or the cooling plate can contact the battery when the diameter of the battery is expanded to the maximum. However, since the expanded cooling tube or the cooling plate has little characteristic to be restored, When the diameter of the branch does not expand to the maximum, there is a possibility that the battery and the cooling tube or the cooling plate are not completely contacted with each other. As a result, heat generated from the battery can not be effectively absorbed and discharged, shortening the service life of the battery cell and the battery pack.
반면, 본 발명에 따른 배터리 셀(1) 및 해당 배터리 셀(1)로 구성된 배터리 팩은 전지부(100)의 직경이 최대로 팽창하거나, 최대로 팽창하지 않았을 시에도 지속적으로 전지접촉면(410)이 전지부(100)와 접촉을 유지하기 때문에 효과적으로 전지부(1)에서 발생된 열을 효과적으로 흡수하여 방출할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(1) 및 해당 배터리 셀(1)로 구성된 배터리 팩의 수명이 증가되는 효과가 있다.The
한편, 본 발명의 또다른 실시 예로서, 상기 방열부재(400)의 전지 접촉면(410)이 180도 이상의 원호형으로 전지부(100) 둘레면에 탄성적으로 접촉되는 구조를 제공한다.In another embodiment of the present invention, the
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 방열부재의 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이고, 도 17은 또 다른 실시예에 의한 방열부재 구조 설명도이다. 도면에 도시된 바와같이,FIG. 16 is a cross-sectional view of a main portion for explaining a structure of a heat radiation member according to another embodiment of the present invention, and FIG. 17 is an explanatory view of a structure of a heat radiation member according to still another embodiment. As shown in the figure,
방열부재(400)는, 일실시예에서와 같이 전지 접촉면(410), 열전달면(420), 방열부재 지지면(430) 및 냉각돌출부재(422)를 포함하여 구성되되, 상기 전지접촉면(410)이 전지부(100) 둘레면의 180도 이상 접촉되는 원호형으로 구성된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 전지접촉면(410)을 전지부(100) 둘레면의 225도까지 접촉될 수 있는 구조를 제공한다.The
전지부(100)의 둘레에 접촉되는 면적이 넓을수록 열 흡수율이 커지지만, 탄성력을 충분히 부여하지 못하면 전지부(100)의 열팽창과 축소에 대응하지 못하고 이격되는 부분이 발생될 수 있다.As the area of contact with the periphery of the
이에 따라 전지접촉면(410)의 타측면에서 원호형의 반대방향으로 절곡시킨 방열부재지지면(430)을 형성한 것이다. 열전도면(420)이 절곡형성된 부분의 전지접촉면(410)을 접촉 시작위치 0도라고 하였을때, 원호형 전지접촉면(410)의 타측면 단부는 180도를 지나 225도 위치까지 면접촉이 이루어지고, 225도 위치에서 반대방향으로 절곡시켜 탄성력이 부여되게 방열부재지지면(430)을 형성한 구조이다.The heat dissipation
도 16에서와 같이 225도의 접촉각을 이루도록 원호형 전지접촉면을 형성하고, 방열부재 지지면(430)을 형성하게 되면, 방열부재지지면(430)에 의해 탄력지지되는 위치가 전지접촉면(410)의 원호형 225도 선단에서 이루어지기 때문에 225도 선단에서 원호형 전지접촉면을 밀어주는 힘이 작용되어 전지부(100)의 둘레면에 더욱 잘 밀착될 수 있다. When the arc-shaped battery contact surface is formed so as to have a contact angle of 225 degrees as shown in FIG. 16 and the heat dissipating
한편, 도 17에 도시된 바와 같이, 전지접촉면(410)의 일측선단과 타측 선단에 각각 A, B와 같이 원호형 전지접촉면(410)의 180도 범위를 넘어서 315도 위치와 225도 위치까지 각기 연장시켜 반대방향으로 절곡시켜 열전도면(420) 및 방열부재지지면(430)을 형성한 것을 특징으로 한다. 도 16의 상하부케이스의 형상을 변형하여 모서리부분의 라운드 형태에서 사각형 형태로 변형하여 A부분의 절곡부분을 수용할 수 있다.As shown in FIG. 17, on one side of the
이와 같이, 전지접촉면(410)의 양측단부의 원호형상을 더 연장시켜 구성하고, 반대로 절곡시켜 탄력지지하게 하면, 원호형 전지접촉면(410)의 315도 위치와 225도 위치에서 중심선을 향해 밀어주는 힘이 작용되어 탄력적으로 지지할 수 있다. 그러므로 전지부(100)의 팽창 축소와 같은 변형에 대응해서 전지접촉면(410)이 전지부(100) 둘레면에 항상 밀착되게 유지시킬 수 있는 것이다. 결국, 밀착력도 향상시키면서도 접촉면적을 확대시킬 수 있어서 열흡수 효율을 높이는 효과가 있다.As described above, when the arcuate shape of both end portions of the
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 방열부재 구조를 설명하기 위한 요부 단면도이고, 도 19는 도 18의 방열부재 구조를 설명하기 위한 개략 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이,FIG. 18 is a cross-sectional view of a main part for explaining a structure of a heat radiation member according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a schematic perspective view for explaining a structure of a heat radiation member of FIG. As shown in the figure,
전지부(100)의 일측 둘레면을 감싸고 접촉되는 원호형상의 전지접촉면(410), 전지 접촉면(410)에서 절곡 연장된 전도면(420) 및 타측단부를 절곡시킨 방열부재 지지면(430)이 구비된 제1방열부재(400)와,An arc-shaped
상기 방열부재(400)의 전지접촉면(410)에 대응하여 전지부(100)의 반대측 둘레를 감싸고 접촉되는 원호형상의 전지접촉면(441), 상기 전지접촉면(441)의 일측단부에서 절곡되어 소정간격으로 돌출 형성되는 열전도편(442), 상기 전지접촉면(441)의 타측단부에서 절곡 형성되는 방열부재지지면(443)을 포함하는 제2방열부재(440)가 구비되고,An arc-shaped
상기 제1방열부재(400)의 전지접촉면(410)에서 열전도면(420)으로 절곡되는 절곡면(411)에 소정간격의 슬릿(412)이 형성되어 상기 제2방열부재(440)의 열전도편(442)이 삽입되어 상기 열전도면(420)으로 제2방열부재의 전지접촉면(441)에서 흡수한 열을 전달하도록 구성됨을 특징으로 한다.A slit 412 is formed on the
또한, 상기 제1방열부재(400)와 제2방열부재(440)의 전지접촉면(410)(441)의 타측단부는 서로 접촉되지 않고 이격된 간격을 가지도록 구성한다. 이는 전지부(100)의 팽창 축소시 간섭되어 전지부(100)와 전지접촉부(410(441)가 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다.The other end portions of the battery contact surfaces 410 and 441 of the first
이와 같이 제1방열부재(400)와 제2방열부재(440)를 설치하게되면, 전지부(100)의 양측면에서 둘레면에 전지접촉부(410)(441)가 접촉되게 설치되므로 접촉면적이 넓어져서 전지부(100)의 열흡수를 향상시킨다. 제2방열부재(440)의 전지접촉부(441)가 흡수한 열은 열전도편(442)으로 전도되고, 열전도편(442)과 접촉된 제1방열부재(400)의 열전도면(410)에 전도되고, 열전도면(410)의 열은 냉각방출부재(422)를 통해 쿨링 플레이트로 전달되어 전지부(100)의 열을 방출시킨다. When the first
또한, 상기 제1방열부재(400)는, 2개의 전지접촉면이 하나의 열전도면에 연결된 일체형 구조로 형성되고, 전지접촉면은 원호형의 내측이 서로 등지는 형상 또는 원호형이 서로 마주보는 형상중 어느 하나로도 구성될 수 있다. 즉, 이웃하는 2개의 전지부(100)의 안쪽에 제1방열부재의 전지접촉면이 접촉되고, 전지부의 바깥쪽에 제2방열부재(440)의 전지접촉면이 접촉되게 설치되는 구조이거나, 반대로 이웃하는 2개의 전지부(100)의 외측에 각각 제1방열부재의 전지접촉면이 접촉되고, 내측에 제2방열부재(440)의 전지접촉면이 접촉되게 설치되는 구조로도 구성할 수 있다.In addition, the first
따라서, 도 18 및 도 19와 같이 제1방열부재와 제2방열부재를 함께 설치한 구조에서는 전지부와 방열부재의 전지접촉면이 양측에서 접촉되기 때문에 전지부의 열 흡수 효율이 높아지고, 흡수된 열을 열전도면으로 전달하여 냉각돌출부재를 통해 쿨링플레이트로 열을 방출하게 되므로 전지부의 냉각 효과를 높일 수 있다.Therefore, as shown in Figs. 18 and 19, in the structure in which the first heat dissipating member and the second heat dissipating member are provided together, the battery contact surfaces of the battery and the heat dissipating member come in contact with each other at both sides, Is transferred to the thermoelectric conversion unit, and heat is discharged to the cooling plate through the cooling protrusion member, so that the cooling effect of the battery unit can be enhanced.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And additions should be considered as falling within the scope of the claims of the present invention.
<배터리 셀>
1 : 배터리 셀
100 : 전지부
200 : 상부케이스
210 : 전지안착부
220 : 방열부재결합부
221 : 걸림고리
230 : 슬릿
300 : 하부케이스
310 : 전지안착부
320 : 방열부재결합부
321 : 걸림고리
330 : 슬릿
340 : 내부 측면
400 : 방열부재
410 : 전지접촉면
411 : 절곡면
412 : 슬릿
420 : 열전도면
421 : 케이스결합슬릿
422 : 냉각돌출부재
430 : 방열부재지지면
440 : 제2방열부재
441 : 전지 접촉면
442 : 열전도편
443 : 방열부재지지면
500 : 공기통로
<배터리 팩>
600 : 제1배터리 셀
610 : 후크
620 : 나사결합홈
630 : 케이스돌출부
640 : 냉각돌출부재
700 : 제2배터리 셀
710 : 걸림홈
720 : 지지대
730 : 나사결합홈
740 : 케이스돌출부
750 : 냉각돌출부재
800 : 제3배터리 셀
810 : 후크
820 : 나사결합홈
830 : 케이스돌출부
840 : 냉각돌출부재
900 : PCB
910 : 나사 관통홈
920 : 케이스 관통홈
930 : 방열부재 관통홈
940 : 볼록영역
2 : 조립나사 <Battery cell>
1: Battery cell
100: Whole branch
200: upper case
210:
220: heat radiating member engaging portion
221: Clasp ring
230: slit
300: Lower case
310: Battery mounting part
320: heat radiating member engaging portion
321: Clasp ring
330: Slit
340: inner side
400: heat dissipating member
410: Battery contact surface
411: Bending face
412: Slit
420: thermoelectric drawing
421: Case coupling slit
422: cooling protrusion member
430: heat radiating member supporting surface
440: second radiation member
441: Battery contact surface
442: heat conduction piece
443: Radiating member supporting surface
500: air passage
<Battery pack>
600: first battery cell
610: Hook
620:
630: Case protrusion
640: cooling protrusion member
700: Second battery cell
710:
720: Support
730: Screw connection groove
740: Case protrusion
750: cooling protrusion member
800: Third battery cell
810: Hook
820: Screw connection groove
830: Case protrusion
840: cooling protrusion member
900: PCB
910: Screw-through groove
920: Case penetration groove
930: Heat dissipating member penetrating groove
940: convex area
2: Assembly screw
Claims (5)
상기 전지부에 접촉되어 열을 흡수하고, 흡수된 열을 상기 쿨링 플레이트로 전달하는 방열부재를 포함하되,
상기 방열부재는,
열전도가 가능하고 탄성력을 부여할 수 있는 재질로 이루어지고, 상기 전지부의 둘레에 원호형으로 면접촉이 이루어져 전지부의 열을 흡수하는 반원호형 전지접촉부와, 상기 전지접촉부의 일측면 단부에서 절곡연장 형성되어 상기 전지접촉면에서 흡수한 열이 전도되는 열전도면과, 상기 열전도면에서 상하부로 연장 돌출형성되어 전도된 열을 쿨링플레이트로 방출하는 냉각돌출부재를 포함하는 제1방열부재와;
상기 제1방열부재의 전지접촉면에 대응하여 전지부의 반대측 둘레에 면접촉이 이루어져 전지부의 열을 흡수하는 반원호형 전지접촉부와, 제2방열부재의 반원호형 전지접촉부의 일측면 단부에서 절곡되어 소정간격으로 돌출 연장형성되는 복수의 열전도편을 포함하는 제2방열부재; 를 포함하되,
상기 제1방열부재의 전지접촉면과 열전도면 사이의 절곡면에 상기 제2방열부재의 열전도편에 대응된 슬릿이 형성되고, 그 슬릿을 통해 상기 제2방열부재의 열전도편이 삽입되어 제1방열부재의 열전도면에 접촉되어 제2방열부재의 열을 전도시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
1. A battery cooling apparatus for cooling a heat generated in a battery unit by providing a cooling plate in a battery unit in which a plurality of battery units are arranged,
And a heat dissipating member contacting the battery unit to absorb heat and transfer the absorbed heat to the cooling plate,
The heat-
A semi-arcuate battery contact portion made of a material capable of thermal conduction and capable of imparting elasticity and having an arcuate surface contact with the periphery of the battery portion to absorb heat of the battery portion; A first heat dissipation member including a thermal protrusion formed by extending the heat absorbed from the battery contact surface, and a cooling protrusion member protruding from upper and lower portions of the thermal protrusion and radiating the heat transferred to the cooling plate;
A semi-arcuate battery contact portion which is in surface contact with the peripheral portion of the battery at a position corresponding to the battery contact surface of the first heat dissipating member to absorb heat of the battery portion; A second heat radiating member including a plurality of heat conductive pieces protrudingly extended at predetermined intervals; , ≪ / RTI &
A slit corresponding to the heat conductive piece of the second heat dissipating member is formed on the bent surface between the battery contact surface of the first heat dissipating member and the thermally conductive sheet and the heat conduction piece of the second heat dissipating member is inserted through the slit, So as to conduct the heat of the second heat radiation member.
상기 제1,제2방열부재의 각 전지접촉면의 타측면 단부에서 원호형과 반대방향으로 절곡되는 방열부재지지면이 서로 소정간격 이격되게 형성되어, 이웃하는 전지부의 제1,제2방열부재와 방열부재지지면끼리 각각 탄력적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The heat sink according to claim 1, wherein the first and second heat-
The heat dissipating member support surfaces of the first and second heat dissipation members bent at opposite ends of the other side end portions of the battery contact surfaces in a direction opposite to the arcuate shape are spaced apart from each other by a predetermined distance, And the heat releasing member supporting surfaces are elastically contacted with each other.
상기 전지부의 둘레면에 접촉되는 전지접촉면 2개가 한쌍을 이루고,
상기 한 쌍의 전지접촉면의 각 일측면 단부가 절곡 연장되어 하나의 열전도면으로 일체화된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The heat sink according to claim 1, wherein the first heat-
A pair of battery contact surfaces contacting the circumferential surface of the battery unit,
Wherein one side end portion of each of the pair of battery contact surfaces is bent and integrated to form a single thermally conductive member.
이웃하게 배치되는 2개의 전지부 사이의 안쪽에서 외측으로 향하는 원호형으로 형성되거나 또는 외측에서 안쪽으로 향하는 원호형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The battery pack according to claim 3, wherein the pair of battery contact surfaces
The battery cooling apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the battery cooling device is formed in an arcuate shape that is directed from the inside to the outside between two adjacent battery parts or is formed in an arc shape directed from the outside to the inside.
상기 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 배터리 냉각장치를 구비한 전기차.In an electric vehicle provided with a battery cooling device,
An electric vehicle having the battery cooling device according to any one of claims 1 to 4.
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---|---|---|---|
KR1020170118337A KR20190030834A (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Apparatus for cooling of battery and electric vehicle having the same |
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KR20230040085A (en) | 2021-09-15 | 2023-03-22 | 주식회사 미래이앤아이 | Power control unit for electric vehicles |
KR20230102052A (en) | 2021-12-29 | 2023-07-07 | 주식회사 진우에스엠씨 | Power control and diagnostic device for electric vehicles |
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-
2017
- 2017-09-15 KR KR1020170118337A patent/KR20190030834A/en unknown
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