KR20190040259A - 파워 배터리 팩 - Google Patents

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지양 자오
칭 라이
옌즈 런
지엔화 주
옌 주
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 배터리 팩 케이스, 적어도 하나의 배터리 모듈 및 리턴 파이프를 포함하는 파워 배터리 팩을 제공한다. 배터리 팩 케이스에는 오일 유입구와 오일 유출구가 형성되고, 오일 유입구로부터 배터리 팩 케이스 내로 절연유가 채워진다. 적어도 하나의 배터리 모듈이 배터리 팩 케이스 내에 배치되고, 각 배터리 모듈은 모듈 케이스와 이 모듈 케이스 내에 배치된 적어도 하나의 단위 셀을 포함한다. 단위 셀은 절연유에 침지되고, 모듈 케이스의 하부에는 관통 구멍이 구비되며 모듈 케이스의 상부에는 적어도 하나의 배기구가 구비된다. 리턴 파이프는 배터리 팩 케이스의 외부에 배치되고, 리턴 파이프는 오일 유출구와 오일 유입구 사이에 연결된다.

Description

파워 배터리 팩
본 발명은 파워 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 파워 배터리 팩에 관한 것이다.
종래에, 파워 배터리 팩이 대전류의 충전/방전 과정 중일 때, 배터리에는 다량의 열이 축적된다. 열이 제시간에 제어되지 않으면, 배터리 모듈의 온도가 급격히 상승하게 된다. 특히, 대용량 배터리 모듈은 에너지 밀도가 높고 발열량이 많아, 열 폭주(thermal runaway)가 발생하기 쉽다. 그 결과, 배터리는 가스 방출, 연기 또는 누액(漏液)과 같은 문제를 갖게 되며, 심지어 배터리가 연소되거나 폭발할 수 있다.
종래의 파워 배터리 팩에서는, 일반적으로 공랭 구조 또는 액랭 구조를 사용하여 배터리 모듈 내 단위 셀에 대해 단일의 열 관리를 수행한다. 하지만, 공랭 구조는 냉각 효율이 낮아, 고출력, 높은 에너지 밀도, 및 큰 발열을 가진 배터리 그룹의 안전 요건 및 방열 요건을 만족시킬 수 없다. 액랭 구조는 복잡한 구조이고, 넓은 공간을 차지하며, 배터리 모듈의 경량화 및 소형화에 바람직하지 못하다.
본 출원은 다음의 사실 및 문제점에 대한 발명자의 발견과 이해를 기초로 하여 이루어진다. 발명자는, 종래 기술에서 액랭식 파워 배터리 팩이 일정 기간 동안 사용된 후, 파워 배터리 팩의 수명 및 충전/방전 속도가 급락하는 것을 발견하였다. 실험적 분석을 통해, 일정 시간 사용 후 파워 배터리 팩의 수명 및 충전/방전 속도가 급락하는 이유로, 오일 온도가 과도하게 높고 방열이 좋지 않다는 것을 알 수 있었다.
본 발명은, 종래 기술에 존재하는 기술적 문제점 중 적어도 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명의 목적은 파워 배터리 팩을 제안하는 것이다. 이 파워 배터리 팩은 우수한 방열 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 파워 배터리 팩은, 오일 유입구와 오일 유출구가 형성되고, 오일 유입구로부터 절연유가 채워지는 배터리 팩 케이스; 적어도 하나의 배터리 모듈로서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈은 상기 배터리 팩 케이스 내에 배치되고, 각 배터리 모듈은 모듈 케이스와 상기 모듈 케이스 내에 배치된 적어도 하나의 단위 셀을 포함하며, 상기 적어도 하나의 단위 셀은 절연유에 침지되고, 상기 모듈 케이스의 하부에는 관통 구멍이 구비되며, 상기 모듈 케이스의 상부에는 적어도 하나의 배기구가 구비된, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 배터리 팩 케이스의 외부에 배치되고, 상기 오일 유출구와 상기 오일 유입구 사이에 연결되는 리턴 파이프를 포함한다.
본 발명에 따른 파워 배터리 팩에서는, 오일 유입구와 오일 유출구가 배터리 팩 케이스에 배치되고, 리턴 파이프가 오일 유입구과 오일 유출구 사이에 배치되며, 절연유가 오일 유입구를 통해 배터리 팩 케이스 내에 주입될 수 있어, 단위 셀이 절연유에 침지된다. 리턴 파이프는 오일 유입구와 오일 배출구 사이에서 절연유가 복귀되게 하여 배터리 모듈의 방열 면적을 증가시킴으로써, 파워 배터리 팩의 방열 효과를 향상시키고 파워 배터리 팩의 온도를 낮추어, 파워 배터리 팩의 수명 및 충전/방전 속도를 더욱 향상시킬 수 있다. 동시에, 절연유에 단위 셀을 담그면, 단위 셀이 공기로부터 격리되어 극한 상황에서 배터리 모듈의 자발적 연소 위험을 없앨 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 오일 유입구는 배터리 팩 케이스의 바닥벽에 인접하여 배치되고, 오일 유출구는 배터리 팩 케이스의 상부에 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 오일 복귀 통로는 오일 유입구와 오일 유출구를 통해 리턴 파이프와 배터리 팩 케이스 사이에 형성되고, 오일 펌프는 오일 복귀 통로 상에 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 리턴 파이프는 투명 파이프 또는 반투명 파이프이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 배터리 팩 케이스 내에는 분리판이 배치되고, 분리판은 배터리 팩 케이스의 내부를 제1 수용 공간과 제2 수용 공간으로 구획하며, 적어도 하나의 배터리 모듈은 제2 수용 공간에 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 배터리 팩 케이스 상에 밀봉판이 배치되고, 밀봉판은 제1 밀봉판과 제2 밀봉판을 포함하며, 제1 밀봉판은 제1 수용 공간을 밀봉하는 데에 사용되고, 제2 밀봉판은 제2 수용 공간을 밀봉하도록 사용된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제2 밀봉판의 상부에는 적어도 하나의 고정 부재가 구비되고, 고정 부재에는 고정홀이 형성되며, 리턴 파이프는 고정홀을 통과하여 제2 밀봉판에 고정된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 배터리 팩 케이스는 액체 냉각 장치를 더 구비하고, 액체 냉각 장치는 적어도 하나의 배터리 모듈의 하부에 위치한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 오일 유입구는 액체 냉각 장치에 인접하여 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 액체 냉각 장치는 제1 메인 파이프, 제2 메인 파이프, 및 복수의 액체 냉각 부재를 포함하며, 제1 메인 파이프와 제2 메인 파이프는 모두 제1 방향으로 연장하고, 제1 메인 파이프는 액체 유입구를 갖고 제2 메인 파이프는 액체 유출구를 가지며, 복수의 액체 냉각 부재는 제1 메인 파이프와 제2 메인 파이프 사이에 병렬로 연결되고, 복수의 액체 냉각 부재는 적어도 하나의 배터리 모듈을 냉각하는 데에 사용된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 메인 파이프와 제2 메인 파이프는 나란히 배치되고 이들 모두는 제1 방향에 직각인 제2 방향을 따라 적어도 하나의 배터리 모듈의 동일한 쪽에 위치한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 각 액체 냉각 부재의 제1 단부와 제1 메인 파이프는 제1 접속 파이프를 통해 연결되고, 각 액체 냉각 부재의 제2 단부와 제2 메인 파이프는 제2 접속 파이프를 통해 연결된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 접속 파이프와 제2 접속 파이프는 상하방향을 따라 배치된 곡관(曲管)이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 각 액체 냉각 부재는 지그재그(zigzag) 형상으로 연장하는 납작관(flat pipe)을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 각 액체 냉각 부재는, 적어도 하나의 배터리 모듈에 인접한 납작관의 일측 표면에 배치된 액체 냉각판을 더 포함한다.
본 발명의 실시예들의 부가적인 양상 및 장점은 아래의 설명에서 부분적으로 주어지거나, 아래의 설명으로부터 부분적으로 명백해지거나, 본 발명의 실시예들의 실시로부터 알게 될 것이다.
본 발명의 전술한 및/또는 추가의 양상 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 설명되는 실시예들로부터 명백해지고 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩의 배터리 팩 케이스, 배터리 모듈, 및 액체 냉각 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩의 배터리 팩 케이스 및 액체 냉각 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 다른 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 배면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 다른 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 냉각 장치의 배면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩의 부분 개략도로서, 케이블 인출구에 상호작용하는 가압판과, 케이블 인출구를 관통하는 케이블을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉링, 가압판, 가압판 밀봉와셔, 인출구 밀봉와셔, 및 베이스판의 분해도이다.
도 14는 도 12에 도시된 파워 배터리 팩의 부분 저면도이다.
도 15는 도 12에 도시된 파워 배터리 팩의 부분 정면도이다.
도 16은 도 15의 A-A선 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩의 전도성 포스트 장착 본체의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩의 전도성 포스트 장착본체의 정면도이다.
도 19는 도 18의 B-B선 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 실시예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 동일하거나 유사한 구성 요소와, 동일하거나 유사한 기능을 갖는 구성 요소는 설명의 전반에 걸쳐 동일한 참조 번호로 표시된다. 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명되는 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
본 발명의 설명에서, "제1" 및 "제2"라는 용어는 단지 설명의 목적으로 사용되며, 상대적인 중요성을 나타내거나 암시하거나, 표시된 기술적 특징의 양을 암시하는 것으로 해석되어서는 안된다. 따라서, "제1" 및 "제2"로 한정된 특징은 명시적으로 또는 암시적으로 하나 이상의 특징이 포함될 수 있다. 본 발명의 설명에서, "복수"는 달리 언급되지 않는 한 2개 이상을 의미한다.
본 명세서의 설명에서, "설치", "상호 연결", 및 "접속"과 같은 용어는 달리 명확하게 특정 및 정의되지 않는 한 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예를 들어 고정형 연결, 탈착형 연결, 일체형 연결, 기계적인 연결, 전기적인 연결, 직접 연결, 중간 매개체를 통한 간접 연결, 및 두 구성 요소의 내부 간 통신일 수 있다. 당업자는 특정 상황에 따라 본 발명의 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩(100)을 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 배터리 팩(100)은 배터리 팩 케이스(1), 복수의 배터리 모듈(2), 및 리턴 파이프(3)를 포함한다.
구체적으로, 배터리 팩 케이스(1)에는 오일 유입구(11)가 형성되고, 배터리 팩 케이스(1)의 상부에는 오일 유출구(12)가 형성되며, 오일 유입구(11)로부터 배터리 팩 케이스(1) 내로 절연유가 채워질 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 오일 유입구(11)는 유입 파이프로 형성되어 오일 유입구(11)를 통해 배터리 팩 케이스(1) 내에 절연유를 채울 수 있다.
도 1을 참조하면, 리턴 파이프(3)는 배터리 팩 케이스(1)의 외부에 설치되고, 리턴 파이프(3)는 오일 유입구(11)와 오일 유출구(12) 사이에 연결된다. 구체적으로, 리턴 파이프(3)는 배터리 팩 케이스(1)의 상부에 배치된다. 따라서, 절연유가 오일 유입구(11)와 오일 유출구(12) 사이에서 복귀하는 것이 편리하고, 절연유에 의해 흡수된 열의 방출을 용이하게 하며, 배터리 팩 케이스(1) 내 절연유의 온도를 균일하게 함으로써, 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 오일 유출구(12)는 오일 유입구(11)보다 높게 위치된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 오일 유입구(11)는 배터리 팩 케이스(1)의 바닥벽에 인접하여 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오일 배출구(12)는 배터리 팩 케이스(1)의 상부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 절연유가 배터리 팩 케이스(1)의 하부로부터 배터리 팩 케이스(1)의 내부(구체적으로는, 후술되는 제2 수용 공간(15))로 유입되어, 배터리 팩 케이스(1) 내 가스를 효과적으로 감소시키고, 기포를 감소시키며, 파워 배터리 팩(100)의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
적어도 하나의 배터리 모듈(2)이 배터리 팩 케이스(1)에 배치된다. 하나 이상의 배터리 모듈(2)이 있을 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 팩 케이스(1)는 직육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 복수의 배터리 모듈(2)이 구비되고, 복수의 배터리 모듈(2)은 제1 방향(예를 들어, 도 1에서 좌우방향)을 따라 배터리 팩 케이스(1) 내에 나란히 배치될 수 있다.
물론, 복수의 배터리 모듈(2)은 제1 방향에 직각인 제2 방향(예를 들어, 도 1에서 전후방향)을 따라 나란히 배치될 수 있으며, 혹은 복수의 배터리 모듈(2) 중 일부 배터리 모듈(2)이 제1 방향을 따라 나란히 배치되고 복수의 배터리 모듈(2) 중 다른 배터리 모듈(2)이 제2 방향을 따라 나란히 배치될 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 배터리 모듈(2)은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 복수의 배터리 모듈(2)이 복수의 층으로 배치될 때, 배터리 모듈(2)은 상하방향으로 적층될 수 있다. 배터리 모듈(2)의 구체적인 배치 방식은 파워 배터리 팩(100)의 실제 사용 상황에 따라 조정 및 설계될 수 있는데, 이는 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다.
각 배터리 모듈(2)은 모듈 케이스와, 이 모듈 케이스 내에 배치된 적어도 하나의 단위 셀을 포함하고, 단위 셀은 절연유에 침지된다. 따라서, 절연유 자체의 열 용량을 이용함으로써 사용 과정 중에 단위 셀에서 발생한 열을 흡수하여, 열 완충 작용을 구현하고, 배터리 모듈(2)의 냉각 및 방열을 수행할 수 있다. 또한, 절연유에 단위 셀을 담그면 파워 배터리 팩(100)의 배터리 온도가 일정하게 유지될 수 있고, 절연유가 배터리 모듈(2)의 내벽과 직접 접촉하여 배터리 모듈(2)의 방열 표면을 증가시키며 방열 효과를 효과적으로 향상시키고, 파워 배터리 팩(100)의 충전/방전 속도를 더욱 향상시키며, 파워 배터리 팩(100)의 수명을 연장시킨다.
구체적으로, 모듈 케이스의 하부에는 관통 구멍이 구비되고, 상부에는 적어도 하나의 배기구가 구비된다. 모듈 케이스의 상부의 배기구는 모듈 케이스 내 가스를 배출하는 데에 효과적으로 도움이 될 수 있어, 모듈 케이스 내로 절연유가 더욱 쉽게 유동하고 절연유의 충진 속도가 빨라지게 된다. 모듈 케이스의 하부에 있는 관통 구멍은 절연유의 충진 속도를 증가시킬 수 있어, 절연유가 배터리 모듈(2) 내에 빠르게 완전히 채워지도록 한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 모듈 케이스는 플라스틱 부재이다. 플라스틱 부재의 재료비가 저렴하고 가공이 편리하다.
여기서, 본 출원에 언급된 "적어도 하나"는 하나 이상을 의미함에 주목해야 한다. 또한, 본 발명의 설명에서, 용어 "중심", "종방향", "횡방향", "길이", "폭", "두께", "상부", "하부", "전방", "후방", "좌측", "우측", "수직", "수평", "위", "아래", "내부", "외부", "축방향", "방사상", 및 "원주방향"으로 표시된 방향 또는 위치 관계는 첨부 도면에 기초하여 도시된 방향 또는 위치 관계이며, 단지 본 발명을 설명하고 설명을 단순화하는 편의를 위해 사용되었지만, 장치 또는 구성 요소가 특정 방위를 갖거나 특정 방향으로 구성되고 작동되어야 함을 나타내거나 암시하는 데에 사용되지 않으며, 따라서 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 파워 배터리 팩(100)에서, 오일 유입구(11)와 오일 유출구(12)가 배터리 팩 케이스(1)에 설치되고, 리턴 파이프(3)가 오일 유입구(11)와 오일 유출구(12) 사이에 설치된다. 따라서, 절연유가 오일 유입구(11)를 통해 배터리 팩 케이스(1) 내로 주입되어 단위 셀이 절연유에 침지될 수 있다. 리턴 파이프는 오일 유입구(11)와 오일 유출구(12) 사이에서 절연유가 복귀되게 하여 배터리 모듈(2)의 방열 면적을 증가시킴으로써, 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과를 향상시키고, 배터리 팩 케이스(1) 내 절연유의 온도를 균일하게 할 수 있으며, 파워 배터리 팩(100)의 온도를 낮추고, 파워 배터리 팩(100)의 수명 및 충전/방전 속도를 더욱 향상시킬 수 있다. 동시에, 절연유에 단위 셀을 담그면, 단위 셀이 공기로부터 격리되어 극한 상황에서 배터리 모듈(2)의 자발적 연소 위험을 없앨 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 오일 복귀 통로는 오일 유입구(11)와 오일 유출구(12)를 통해 리턴 파이프(3)와 배터리 팩 케이스(1) 사이에 형성되고, 오일 복귀 통로 상에 오일 펌프(미도시)가 배치된다. 이에 따라, 배터리 팩 케이스(1) 내 절연유의 대류가 오일 펌프에 의해 구현되어 파워 배터리 팩(100)의 방열을 촉진함으로써, 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 오일 펌프는 배기를 제어하여 절연유 내의 가스를 감소시킴으로써, 배터리 팩 케이스(1) 내 가스를 더욱 감소시키며, 파워 배터리 팩(100)의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 리턴 파이프(3) 또는 오일 펌프에 냉각 장치를 설치하고, 냉각 장치를 사용하여 절연유의 열을 빼앗아 버릴 수도 있다. 이로써, 냉각 장치에 의해 절연유의 방열을 더욱 촉진시켜, 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과를 향상시키며, 파워 배터리 팩(100)의 수명 및 충전/방전 속도를 연장시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 팩 케이스(1) 내에는 분리판(13)이 구비되고, 분리판(13)은 배터리 팩 케이스(1)의 폭방향(예를 들어, 도 2에서 전후방향)을 따라 연장할 수 있으며, 분리판(13)은 배터리 팩 케이스(1)의 내부를 제1 수용 공간(14)과 제2 수용 공간(15)으로 구획한다. 복수의 배터리 모듈(2)은 배터리 팩 케이스(1)의 제2 수용 공간(15)에 배치되고, 오일 유입구(11)는 분리판(13)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 오일 유입구(11)는 입구 파이프이고, 입구 파이프의 일단(예를 들어, 도 2의 우측 단)은 분리판(13)에 연결되어 제2 수용 공간(15)과 연통하며, 입구 파이프의 타단(예를 들어, 도 2의 좌측 단)은 제2 수용 공간(15)으로부터 멀리 떨어져 제1 수용 공간(14) 내로 연장한다. 이로써, 오일 유입구(11)로부터 제2 수용 공간(15)으로 절연유를 채우는 것이 편리해진다. 제1 수용 공간(14)은 절연유로 채워지지 않으며, 제1 수용 공간(14)은 제어 부재와 같은 구성 요소를 배치하는 데에 이용될 수 있다. 따라서, 배터리 팩 케이스(1) 내에서의 배치가 보다 정연하고 컴팩트하게 이루어질 수 있다.
또한, 배터리 팩 케이스(1)에는 밀봉판(16)이 배치되고, 밀봉판(16)은 제1 밀봉판(161)과 제2 밀봉판(162)을 포함한다. 제1 밀봉판(161)은 배터리 팩 케이스(1)의 제1 수용 공간(14)을 밀봉하는 데에 사용되고, 제2 밀봉판(162)은 배터리 팩 케이스(1)의 제2 수용 공간(15)을 밀봉하는 데에 사용될 수 있다. 제1 밀봉판(161)과 제2 밀봉판(162)은 나사형 고정 부재에 의해 배터리 팩 케이스(1)에 고정될 수 있다. 따라서, 파워 배터리 팩(11)의 밀봉 성능이 향상됨으로써 파워 배터리 팩(100)의 보호 수준 및 안전성이 향상되어, 파워 배터리 팩(100)의 보호 등급이 IP67의 요건을 충족시키게 된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 리턴 파이프(3)는 투명 파이프 또는 반투명 파이프이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이로써, 사용자는 리턴 파이프(3)를 통해 배터리 팩 케이스(1) 내 절연유의 충진 상황을 관찰하여, 기포의 절연유 내 잔류를 방지하는 것이 편리하게 된다.
리턴 파이프(3)는 제2 밀봉판(162) 위에 배치될 수 있고, 제2 밀봉판(162)에는 적어도 하나의 고정 부재(1621)가 구비될 수 있으며, 고정 부재(1621)에는 리턴 파이프 고정홀이 형성되고, 리턴 파이프(3)가 리턴 파이프 고정홀을 통과함으로써 리턴 파이프(3)가 제2 밀봉판(162)에 고정된다. 따라서, 구조가 간단하고, 장착이 편리하며, 리턴 파이프(3)의 장착 안정성이 효과적으로 향상된다.
구체적으로, 하나 이상의 고정 부재(1621)가 있을 수 있다. 예를 들면, 도 1의 예에서는 고정 부재(1621)가 2개이고, 2개의 고정 부재(1621)가 제2 밀봉판(162)의 폭방향(예를 들어, 도 1의 전후방향)을 따라 이격되며, 각 고정 부재(1621)는 제2 밀봉판(162)의 길이방향(예를 들어, 도 1의 좌우방향)을 따라 연장한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 절연유는 절연성 실리콘 오일 등으로 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 절연성 실리콘 오일은 냉각 성능 및 절연 성능이 비교적 우수하고 비용이 저렴하여, 냉각 효과 및 절연 성능을 효과적으로 향상시키고 비용을 절감시킨다. 또한, 절연성 실리콘 오일은 난연성을 가지며 극한 상황에서 배터리 모듈(2)의 자발적 연소 위험을 없앨 수 있어 파워 배터리 팩(100)의 보호 수준 및 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 팩 케이스(1)는 액체 냉각 장치(4)를 더 구비하고, 액체 냉각 장치(4)는 배터리 모듈(2)의 하부에 위치된다. 이에 따라, 액체 냉각 장치(4)에 의해 절연유의 온도가 효과적으로 저하될 수 있어 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
특히, 파워 배터리 팩(100)의 작동 중에, 배터리 모듈(2)에 의해 발생된 열은 절연유로 전달되고, 배터리 모듈(2)의 하부에 있는 액체 냉각 장치(4)는 배터리 팩 케이스(1)의 하부에서 절연유의 온도를 낮추며, 상대적으로 온도가 높고 배터리 팩 케이스(1)의 상부에 있는 절연유는 리턴 파이프(3)를 통해 오일 유입구(11)로 복귀하고 오일 유입구(11)로부터 배터리 팩 케이스(1)로 들어가서 액체 냉각 장치(4)에 의해 냉각된다. 따라서, 절연유의 방열이 촉진되어 배터리 팩 케이스(1) 내 절연유의 온도가 균일해지므로, 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과가 향상되고, 파워 배터리 팩(100)의 수명 및 충전/방전 속도를 연장시킬 수 있다.
구체적으로, 도 4 내지 도 11을 참조하면, 액체 냉각 장치(4)는 제1 메인 파이프(41), 제2 메인 파이프(42), 및 복수의 액체 냉각 부재(43)를 포함한다. 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42)는 모두 제1 방향(예를 들어, 도 4의 좌우방향)을 따라 연장되고, 제1 메인 파이프(41)는 액체 유입구(411)를 가지며 제2 메인 파이프(42)는 액체 유출구(421)를 갖는다. 복수의 액체 냉각 부재(43)는 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42) 사이에 병렬로 연결되고, 복수의 액체 냉각 부재(43)는 복수의 배터리 모듈(2) 중 적어도 하나를 냉각시키는 데에 사용된다. 따라서, 복수의 액체 냉각 부재(43)는 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42) 사이에 병렬로 연결되어, 각 액체 냉각 부재(43)는 액체 냉각 부재에 대응하는 배터리 모듈(2)을 냉각할 수 있고, 뒤쪽 냉각은 앞쪽 냉각에 의해 영향을 받지 않게 됨(즉, 뒤쪽 액체 냉각 부재(43)의 냉각 효과와 앞쪽 액체 냉각 부재(43)의 냉각 효과는 서로 영향을 끼치지 않는다)으로써, 액체 냉각 부재(43)의 냉각 효과가 동일하게 확보되고, 액체 냉각 장치(4)의 냉각 효과를 향상시켜 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과가 향상되며, 파워 배터리 팩(100)의 온도가 저하된다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 복수의 액체 냉각 부재(43)와 복수의 배터리 모듈(2)은 1 대 1로 대응한다. 구체적으로는, 액체 냉각 부재(43)의 수량과 배터리 모듈(2)의 수량은 동일하고, 각 액체 냉각 부재(43)는 액체 냉각 부재에 대응하는 배터리 모듈(2)을 냉각할 수 있다. 이에 따라, 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있어 파워 배터리 팩(100)의 온도를 낮출 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면 제1 메인 파이프(41)의 일단(예를 들어, 도 4의 좌측 단)에는 액체 유입구(411)가 형성되고, 제2 메인 파이프(42)의 일단(예를 들어, 도 4의 좌측 단)에는 액체 유출구(421)가 형성된다. 액체 냉각 부재(43)는 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 액체 냉각 부재(43)의 제1 단부(예를 들어, 도 4의 좌측 단부)는 제1 메인 파이프(41)에 연결될 수 있고, 액체 냉각 부재(43)의 제2 단부(예를 들어, 도 4의 우측 단부)는 제2 메인 파이프(42)에 연결될 수 있다. 냉각액은 제1 메인 파이프(41)의 액체 유입구(411)로부터 액체 냉각 부재(43)의 제1 단부로 진입할 수 있다. 냉각액은 액체 냉각 부재(43)를 유동한 다음 액체 냉각 부재(43)의 제2 단부로부터 제2 메인 파이프(42)로 유입되고, 최종적으로 제2 메인 파이프(42)의 액체 유출구(421)로부터 유출되어 냉각 사이클을 완료한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42)는 나란히 배치되면서 제2 방향을 따라 복수의 배터리 모듈(2)의 동일한 쪽에 모두 위치된다. 제2 방향은 제1 방향에 직각이고, 제1 방향은 도 4에서 좌우방향일 수 있고, 제2 방향은 도 4에서 전후방향일 수 있다. 예를 들어, 도 4의 예에서, 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42)는 상하로 나란히 배치되고, 제1 메인 파이프(41)는 제2 메인 파이프(42) 위에 위치하며, 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42)는 모두 복수의 배터리 모듈(2)의 배면 측에 위치한다. 따라서, 액체 냉각 장치(4)의 구조를 보다 컴팩트하게 할 수 있어 액체 냉각 장치(4)의 점유 공간을 작게 할 수 있다.
구체적으로, 각 액체 냉각 부재(43)의 제1 단부와 제1 메인 파이프(41)는 제1 접속 파이프(44)로 연결되고, 각 액체 냉각 부재(43)의 제2 단부와 제2 메인 파이프(42)는 제2 접속 파이프(45)로 연결된다. 제1 접속 파이프(44)와 제2 접속 파이프(45)는 상하로 배치된 곡관이다. 이에 따라, 액체 냉각 부재(43)는 제1 접속 파이프(44)와 제2 접속 파이프(45)를 통해 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42) 사이에 편리하게 연결될 수 있으며, 구조가 간단하고 장착이 편리하다.
도 4, 도 7, 도 8, 및 도 11을 참조하면, 제1 접속 파이프(44)와 제2 접속 파이프(45)는 대체로 U자형 파이프로 형성될 수 있다. 제1 접속 파이프(44)와 제2 접속 파이프(45)는 원형 파이프로 형성될 수 있는데, 즉 제1 접속 파이프(44)와 제2 접속 파이프(45) 각각의 단면은 원형이다. 제1 접속 파이프(44)의 제1 단부(예를 들어, 도 4의 좌측 단부)는 액체 냉각 부재(43)의 제1 단부에 연결될 수 있고, 제1 접속 파이프(44)의 제2 단부(예를 들어, 도 4의 우측 단부)는 제1 메인 파이프(41)에 연결될 수 있다. 제2 접속 파이프(45)의 제1 단부(예를 들어, 도 4의 좌측 단부)는 제2 메인 파이프(42)에 연결될 수 있고, 제2 접속 파이프(45)의 제2 단부(예를 들어, 도 4의 우측 단부)는 액체 냉각 부재(43)의 제2 단부에 연결될 수 있다. 따라서, 액체 냉각 부재(43)는 제1 접속 파이프(44)와 제2 접속 파이프(45)를 통해 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42) 사이에 편리하게 연결될 수 있어, 장착 공정을 단순화하고, 장착 효율을 향상시키며, 냉각액의 유동 저항을 효과적으로 감소시킴으로써, 냉각액이 유동하도록 구동시키는 구동 펌프의 부하를 감소시키고 파워 배터리 팩의 사용 비용을 저감시킨다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 각 액체 냉각 부재(43)는 지그재그로 만곡되어 연장하는 납작관(431)을 포함한다. 예컨대, 액체 냉각 부재(43)는, 단위 셀 또는 배터리 모듈(2)의 배치 상황에 따라 원형 파이프를 구부려서 원형 파이프가 배터리 모듈(2)과 일치하는 형상으로 형성된 다음, 구부린 원형 파이프가 편평하게 되어 납작관(431)을 형성함으로써 만들어질 수 있다. 이로써, 액체 냉각 부재(43)의 냉각 효과를 확보할 수 있고, 액체 냉각 부재(43)의 점유 공간을 작게 할 수 있으며, 구조가 간단하고, 가공이 편리하다.
본 발명의 일부 실시예에서, 납작관(431)은 M자형, U자형, 또는 S자형으로 만곡될 수 있으나, 납작관(431)의 만곡 형상이 배터리 모듈(2)과 일치하는 한 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 각 액체 냉각 부재(43)는 배터리 모듈(2)에 인접한 납작관(431)의 표면 상에 배치된 액체 냉각판(432)을 더 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 액체 냉각 부재(43)는 복수의 배터리 모듈(2)의 하부에 각각 배치된다. 도 8 내지 도 11을 참조하면, 액체 냉각판(432)은 납작관(431)의 상부 표면 상에 배치된다. 구체적으로는, 액체 냉각판(432)은 직사각형 평판 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 액체 냉각 부재(43)와 배터리 모듈(2) 사이의 접촉 면적을 유효하게 증대시킴으로써, 방열 면적을 증대시키고, 방열 효과를 향상시키며, 배터리 모듈(2)의 온도를 낮추고, 파워 배터리 팩(100)의 충전/방전 속도를 향상시키면서 파워 배터리 팩(100)의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 액체 냉각 부재(43)는 평판 형상으로 형성될 수 있으며, 각 액체 냉각 부재(43)에는, 양단이 제1 메인 파이프(41)와 제2 메인 파이프(42)에 각각 연통되는 액체 냉각 유로가 형성된다. 이로써, 액체 냉각 부재(43)와 배터리 모듈(2) 사이의 접촉 면적을 유효하게 증대시킴으로써, 방열 면적을 증대시키고 파워 배터리 팩(100)의 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
물론, 본 발명의 일부 실시예에서, 각각의 액체 냉각 부재(43)는 (도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이) 납작관(431)만 포함할 수 있음을 이해할 수 있다. 이로써, 액체 냉각 부재(43)에 의해 마찬가지로 배터리 모듈(2)을 냉각할 수 있다.
구체적으로는, 복수의 액체 냉각 부재(43)가 복수의 배터리 모듈(2)의 하부에 각각 배치된다. 이에 따라, 배터리 모듈(2)의 방열을 확보할 수 있고, 장착이 편리하며, 점유 공간이 작다.
도 2 및 도 3과 함께 도 12, 도 14, 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 팩 케이스(1)에는 케이블 인출구(131)가 형성되어 있으며, 파워 배터리 팩(100)은 케이블(51), 복수의 밀봉링(52), 및 가압판(53)을 더 포함한다. 케이블(51)은 파워 배터리 팩(100) 또는 배터리 모듈(2)의 신호 케이블일 수 있다.
구체적으로, 도 2 및 도 12를 참조하면, 케이블 인출구(131)는 분리판(13)에 형성되고, 케이블(51)의 제1 단(예를 들어, 도 12의 우측 단)은 제2 수용 공간(15)에 배치되고, 케이블(51)의 제2 단(예를 들어, 도 12의 좌측 단)은 케이블 인출구(131)를 통과하여 제2 수용 공간(15)의 외부로 연장된다. 케이블 인출구(131)의 단면은 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 케이블(51)은 케이블 인출구(131)의 중심으로부터 빠져나올 수 있다. 이로써, 케이블(51)은 편리하게 인출될 수 있다.
도 13 및 도 16을 참조하면, 복수의 밀봉링(52)이 케이블(51)에 끼워지고 케이블 인출구(131) 내에 위치되며, 돌출부(523)가 각각의 밀봉링(52) 상에 구비되는데, 돌출부(523)는 밀봉링(52)의 일측면으로부터 밀봉링(52)의 타측면을 향해 돌출하는 밀봉링(52)의 일부로 형성된다. 케이블(51)은 가압판(53)을 통과하고, 가압판(53)은 케이블 인출구(131) 내 복수의 밀봉링(52)을 밀착되게 가압하여, 밀봉링(52)의 외주 선단과 케이블 인출구(131)의 내주 벽 사이의 간극을 밀봉하고, 밀봉링(52)의 내주 선단과 케이블(51) 사이의 간극을 밀봉한다. 따라서, 케이블 인출구(131)의 밀봉 성능을 향상시켜 절연유가 케이블 인출구(131)로부터 누설되는 것을 방지할 수 있게 된다.
돌출부(523)는, 밀봉링(52)의 좌측 표면으로부터 밀봉링(52)의 우측 표면을 향해 돌출하는 밀봉링(52)의 일부로 형성되거나, 밀봉링(52)의 우측 표면으로부터 밀봉링(52)의 좌측 표면을 향해 돌출하는 밀봉링(52)의 일부로 형성될 수 있다. 각각의 밀봉링(52) 상에 하나 이상의 돌출부(523)가 있을 수 있다.
밀봉링(52)의 단면은 원형일 수 있고, 밀봉링(52)의 중심에는 케이블 관통 구멍이 형성되어, 복수의 밀봉링(52)이 케이블(51)에 끼워져 케이블 인출구(131)의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다. 가압판(53)은 케이블 인출구(131)의 단면에 일치하는 평판 구조, 예컨대 원형의 평판 구조로 형성될 수 있다. 가압판(53)의 중앙에 내측 구멍이 형성되고, 케이블(51)이 가압판(53)의 내측 구멍을 통과할 수 있다. 이로써, 가압판(53)은 케이블 인출구(131) 내 복수의 밀봉링(52)을 밀착되게 가압하여, 밀봉링(52)의 외주 선단과 케이블 인출구(131)의 내주 벽 사이의 간극을 밀봉하고 밀봉링(52)의 내주 선단과 케이블(51) 사이의 간극을 밀봉하는 것이 편리하게 된다. 따라서, 배터리 모듈(2) 또는 파워 배터리 팩(100)의 케이블이 편리하게 인출될 수 있고 밀봉 성능이 양호하게 된다.
밀봉링(52)의 외주 선단은 밀봉링(52)의 방사상 외측의 끝면이고, 밀봉링(52)의 내주 선단은 케이블 관통 구멍의 내주 벽이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 밀봉링(52)은 복수의 제1 밀봉링(521)과 복수의 제2 밀봉링(522)을 포함하고, 복수의 제1 밀봉링(521)과 복수의 제2 밀봉링(522)은 케이블(51)의 축방향(예를 들어, 도 16의 좌우방향)을 따라 엇갈려 배치되며, 제1 밀봉링(521)의 돌출부(523)와 제2 밀봉링(522)의 돌출부(523)는 서로 대향한다. 예를 들어, 도 16을 참조하면, 좌측에서 우측 방향으로, 제1 밀봉링(521)과 제2 밀봉링(522)은, 제1 밀봉링(521), 제2 밀봉링(522), 제1 밀봉링(521), 제2 밀봉링(522) 등의 순서로 배열될 수 있다. 제1 밀봉링(521; 예를 들어 도 16에서 가장 좌측의 밀봉링(52))의 돌출부(523)와, 이에 인접한 제2 밀봉링(522; 예를 들어 도 16에서 좌측 두 번째의 밀봉링(52))의 돌출부(523)는 서로 대향한다. 제1 밀봉링(521)의 돌출부(523)와 제2 밀봉링(522)의 돌출부(523)는 밀봉홈(524)을 형성하고, 밀봉홈(524)은 돌출부(523)에 대하여 밀봉링(52)의 방사상 내측에 위치한다. 제2 밀봉링(522)의 돌출부(523)와, 이에 인접한 다른 제1 밀봉링(521; 예를 들어 도 16에서 좌측 세 번째의 밀봉링(52))의 돌출부(523) 사이에 다른 밀봉홈(524)이 형성된다.
예를 들어, 가압판(53)이 밀봉링(52)을 밀착되게 가압하는 과정 중에, 제1 밀봉링(521)의 돌출부(523)의 일부와 제2 밀봉링(522)의 돌출부(523)의 일부는 각각 가압된 후 제1 밀봉링(521)과 제2 밀봉링(522)의 방사상으로 신장하여, 밀봉링(52)의 내주 선단은 케이블(51)의 외주면과 접촉하고 밀봉링(52)의 외주 선단이 케이블 인출구(131)의 내주 벽에 접촉함으로써, 밀봉을 달성한다. 또한, 돌출부(523)의 신장 중에, 약간의 공기가 밀봉홈(524) 내에 잔류하고, 밀봉홈(524) 내에 잔류하는 공기는 밀봉링(52)의 밀봉 탄성을 유지하면서 동시에 가스 밀봉을 형성할 수 있다. 이에 의해, 밀봉링(52)의 밀봉 효과가 효과적으로 향상된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 돌출부(523)는 케이블(51)의 원주방향을 따라 연장되는 환형 돌출부(523)로 형성될 수 있다. 구조는 간단하고 가공이 편리하다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 13 및 도 16에 도시된 바와 같이, 파워 배터리 팩(100)은 가압판 밀봉와셔(54)를 더 포함하고, 가압판 밀봉와셔(54)는 축방향을 따라 순차적으로 연결된 제1 가압판 밀봉부(541)와 제2 가압판 밀봉부(542)를 포함한다. 제1 가압판 밀봉부(541)는 가압판(53)의 내측 구멍에 배치되어 케이블(51)에 끼워지고, 제2 가압판 밀봉부(542)는 복수의 밀봉링(52) 중에서 가압판(53)에 가장 가까운 밀봉링과 가압판(53) 사이에 배치된다. 예를 들어, 도 16의 예에서 제2 가압판 밀봉부(542)는 제1 가압판 밀봉부(541)의 우측 단부에 연결되고, 제1 가압판 밀봉부(541)는 가압판(53)의 내측 구멍 내로 신장되며, 제2 가압판 밀봉부(542)는 가압판(53)과 이 가압판(53)에 가장 가까운 밀봉링(52) 사이에 배치된다. 이로써, 케이블 인출구(131)의 밀봉 성능이 더욱 향상된다.
구체적으로, 제2 가압판 밀봉부(542)로부터 멀리 떨어진 제1 가압판 밀봉부(541)의 일단부(예를 들어, 도 16의 좌측 단부)에는 가압판 볼록 리브(5411)가 설치되어 있다. 제1 가압판 밀봉부(541)가 가압판(53)의 내측 구멍 내로 신장된 후에, 가압판 볼록 리브(5411)는 복수의 밀봉링(52)으로부터 멀리 떨어진 가압판(53) 쪽에 위치한다. 가압판 볼록 리브(5411)는 케이블(51)의 방사상 외측으로 연장되고, 가압판 볼록 리브(5411)와 가압판(53)의 외측 표면(예를 들면, 도 16에서 좌측 표면)은 맞대어 있다. 가압판 볼록 리브(5411)는 환형 볼록 리브로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라, 제1 가압판 밀봉부(541)가 가압판(53)의 내측 구멍으로부터 빠져나가는 것을 방지하여, 가압판 밀봉와셔(54)의 위치가 안정되게 됨으로써, 케이블 인출구(131)의 밀봉 효과를 확보할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 가압판 밀봉와셔(54)는 일체로 형성된 부재이므로, 가공 공정을 단순화하고 가공 비용을 감소시킨다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 파워 배터리 팩(100)은 인출구 밀봉와셔(55)를 더 포함하며, 인출구 밀봉와셔(55)는 축방향을 따라 순차적으로 연결된 제1 인출구 밀봉부(551)와 제2 인출구 밀봉부(552)를 포함한다. 제1 인출구 밀봉부(551)는 케이블 인출구(131)의 내부 구멍에 배치되어 케이블(51)에 끼워지고, 제2 인출구 밀봉부(552)는 복수의 밀봉링(52) 중에서 가압판(53)으로부터 가장 멀리 떨어진 밀봉링과 케이블 인출구(131)의 내벽 사이에 배치된다. 예를 들어, 도 16의 예에서 인출구 밀봉와셔(55)는 가압판(53)으로부터 멀리 떨어진 케이블 인출구(131)의 일단부(예를 들어, 도 16의 우측 단부)에 설치되는데, 제1 인출구 밀봉부(551)는 제2 인출구 밀봉부(552)의 우측 단부에 연결되며, 제1 인출구 밀봉부(551)는 케이블 인출구(131)의 내부 구멍에 배치되어 케이블(51)에 끼워지고, 케이블 인출구(131)는 그 우측 단부에 계단 형상의 내벽을 가지며, 제2 인출구 밀봉부(552)는 가압판(53)으로부터 가장 멀리 떨어진 밀봉링(52)과 케이블 인출구(131)의 계단 형상의 내벽 사이에 배치된다. 이로써, 케이블 인출구(131)의 밀봉 성능이 더욱 향상된다.
구체적으로, 제2 인출구 밀봉부(552)로부터 멀리 떨어진 제1 인출구 밀봉부(551)의 일단부(예를 들면, 도 16의 우측 단부)에는 인출구 볼록 리브(5511)가 설치되고, 인출구 볼록 리브(5511)는 가압판(53)으로부터 멀리 떨어진 케이블 인출구(131) 쪽에 위치한다. 인출구 볼록 리브(5511)는 케이블(51)의 방사상 외측으로 연장될 수 있고, 인출구 볼록 리브(5511)와 분리판(13)의 우측 표면은 맞대어 있다. 인출구 볼록 리브(5511)는 환형 볼록 리브로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라, 제1 인출구 밀봉부(551)가 케이블 인출구(131)로부터 빠져나가는 것을 방지하여, 인출구 밀봉와셔(55)의 위치가 안정되게 됨으로써, 케이블 인출구(131)의 밀봉 효과를 확보할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 인출구 밀봉와셔(55)는 일체로 형성된 부재이므로, 가공 공정을 단순화하고 가공 비용을 감소시킨다.
또한, 인출구 밀봉와셔(55)와 케이블 인출구(131) 사이에는 베이스판(56)이 배치되어 있다. 이에 의해, 케이블 인출구(131)의 밀봉 성능이 더욱 향상된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 베이스판(56)은 알루미늄 합금 부재이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 가압판(53)은 배터리 팩 케이스(1)에 나사 결합된다. 구체적으로, 가압판(53)에 나사 구멍을 설치하고, 나사형 고정 부재 (57; 예컨대, 나사)가 나사 구멍을 관통하며 배터리 팩 케이스(1)에 연결되어, 가압판(53)을 배터리 팩 케이스(1)에 결합시킬 수 있으므로, 구조가 간단하고, 분리 및 장착이 편리하며, 신뢰성이 높게 된다. 예를 들어, 도 12의 예에서, 가압판(53)은 3개의 나사형 고정 부재(57)에 의해 배터리 팩 케이스(1)에 결합된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 2 및 도 3과 함께 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 파워 배터리 팩(100)은 전도성 포스트 장착 본체(61)와 가압 부재(62)를 더 포함한다. 배터리 팩 케이스(1)에는 일측(예를 들어, 도 2의 좌측)이 개방된 장착홈이 형성된다. 구체적으로, 장착홈은 분리판(13) 상에 형성될 수 있고, 장착홈은 케이블 인출구(131)로부터 멀리 떨어진 분리판(13)의 일단부(예를 들어, 도 2의 전단부)에 위치된다. 전도성 포스트 장착 본체(61)에는 이격된 복수의 전도성 포스트 (611)가 끼워져 배치되고, 절연 부재(612)가 각 전도성 포스트(611)의 외주면에 배치된다. 전도성 포스트 장착 본체(61)의 양측면 각각에는 전도성 포스트(611)의 축방향을 따라 밀봉 부재(613)가 구비되고, 밀봉 부재(613)는 전도성 포스트(611) 주위에 배치된다. 가압 부재(62)는 장착홈의 상기 일측에 배치되고 장착홈 내에 전도성 포스트 장착 본체(61)를 가압한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 전도성 포스트(611)는 구리봉 등으로 될 수 있다. 구리봉은 우수한 전도성을 가지며 쉽게 녹슬지 않는다.
구체적으로, 도 17 내지 도 19를 참조하면, 전도성 포스트 장착 본체(61)는 원형의 평판 구조로 형성될 수 있으며, 전도성 포스트 장착 본체(61)에는 복수의 전도성 포스트 인출공이 구비되고, 복수의 전도성 포스트 인출공은 전도성 포스트 장착 본체(61) 상에 균일하게 분포될 수 있다. 전도성 포스트 인출공은 원형의 관통공으로 형성될 수 있으며, 전도성 포스트(611)는 전도성 포스트 인출공을 관통하여 장착홈으로부터 연장된다. 절연 부재(612)는 전도성 포스트(611)의 외주면을 감쌀 수 있고, 절연 부재(612)는 전도성 포스트(611)의 중간에 배치될 수 있으며, 절연 부재(612)의 양단부(예를 들어, 도 19의 좌측 단부 및 우측 단부)는 각각 장착홈으로부터 연장된다. 즉, 절연 부재(612)의 축방향 양단부는 각각 전도성 포스트 장착 본체(61)의 대응하는 표면으로부터 돌출되어 있다. 이에 따라, 파워 배터리 팩(100)의 전원을 편리하게 인출할 수 있고, 전도성 포스트(611)의 절연 성능이 향상되어, 파워 배터리 팩(100)의 안전성이 향상되고 전도성 포스트(611)의 대전류 출력에 적응할 수 있게 된다.
여기서, 본 출원에서 언급된 "중간"은 광의의 중간을 의미함에 주목해야 한다. 전도성 포스트(611)의 중간은 전도성 포스트(611)의 축방향 양단부 사이의 위치이다.
전도성 포스트(611)의 축방향 양단부는 각각 밀봉 부재(613)를 구비하고, 밀봉 부재(613)는 환형일 수 있으며, 밀봉 부재(613)는 전도성 포스트(611) 주위에 배치된다. 예를 들어, 밀봉 부재(613)는 전도성 포스트 인출공 주위에 배치된다. 가압 부재(62)는 장착홈의 상기 일측(즉, 좌측)에 배치되고 장착홈 내에 전도성 포스트 장착 본체(61)를 가압하며, 가압 부재(62)와 전도성 포스트 장착 본체(61) 사이의 가압에 의해 효과적인 밀봉이 구현된다. 따라서, 전도성 포스트 장착 본체(61)의 밀봉 성능이 효과적으로 향상될 수 있어, 배터리 팩 케이스(1) 내 절연유가 전도성 포스트 장착 본체(61)로부터 누설되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 밀봉 부재(613)는 복수의 제3 밀봉링(6131)을 포함하고, 각각의 제3 밀봉링(6131)은 하나의 전도성 포스트(611)를 둘러싸고 있다. 이에 따라, 전도성 포스트 인출공의 밀봉 성능을 확보할 수 있고, 밀봉 부재(613)의 재료를 효과적으로 저감할 수 있어 재료비를 절감할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제3 밀봉링(6131)은 고무링 등으로 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 밀봉 부재(613)는 연결 리브(6132)를 더 포함하고, 연결 리브(6132)는 복수의 제3 밀봉링(6131) 사이에 연결된다. 이로써, 복수의 제3 밀봉링(6131)은 연결 리브(6132)에 의해 전체로 연결될 수 있다. 장착 공정 중에, 밀봉 부재(613) 전체를 전도성 포스트 장착 본체(61)에 직접 장착할 수 있어, 장착 공정을 단순화하고 장착 효율을 향상시킨다.
구체적으로, 전도성 포스트 장착 본체(61)의 양측면에는 각각 전도성 포스트(611)의 축방향을 따라 밀봉 부재(613)를 수용하기 위한 수용홈이 형성된다. 이에 의해, 밀봉 부재(613)를 전도성 포스트 장착 본체(61)에 장착하는 것이 편리하고, 밀봉 부재(613)의 위치를 안정하게 함으로써 밀봉 부재(613)의 장착 효율 및 밀봉 효과를 향상시킨다.
또한, 제3 밀봉링(6131)은, 전도성 포스트(611)를 둘러싸면서 전도성 포스트(611)의 방사상(예를 들면, 도 19의 상하방향)으로 이격된 복수의 밀봉 리브(6133)를 포함한다. 예를 들어, 도 19를 참조하면, 제3 밀봉링(6131)은 2개의 밀봉 리브(6133)를 포함하고, 2개의 밀봉 리브(6133)는 각각 전도성 포스트(611)를 둘러싸면서 전도성 포스트(611)의 방사상으로 이격되어 있다. 이에 따라, 밀봉 리브(6133)에 의해 제3 밀봉링(6131)의 밀봉 효과를 유효하게 향상시킬 수 있으며, 구조가 간단하고, 가공이 편리하게 된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 밀봉 부재(613)는 일체로 형성된 부재이다. 이로써, 가공 공정이 단순화되고 가공 비용이 감소된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 전도성 포스트(611)는 소결 및 경화를 통해 절연 부재(612)에 결합된다. 따라서, 절연 부재(612)는 구리봉의 체결 토크를 견딜 수 있어 전도성 포스트 인출공의 절연 및 밀봉을 구현할 수 있으며, 공정이 간단하며, 가공 비용이 저렴하다.
본 발명의 일부 실시예에서, 전도성 포스트 장착 본체(61)는 알루미늄 합금 부재이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 절연 부재(612)는 유리 부재 또는 세라믹 부재이다. 예를 들어, 전도성 포스트(611)는 소결 및 경화를 통해 유리 부재 또는 세라믹 부재에 결합될 수 있다. 유리 부재 및 세라믹 부재는 재료비가 저렴하고 절연 성능이 우수하므로, 절연 부재(612)의 재료비를 효과적으로 절감하고 전도성 포스트(611)의 절연 성능을 향상시킨다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 전도성 포스트(611)는 4개일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 4개의 전도성 포스트(611)는 2개의 양극 단자 및 2개의 음극 단자를 포함할 수 있다. 이에 의해, 전도성 포스트(611)의 전압을 효과적으로 감소시켜 파워 배터리 팩의 안전성을 향상시킬 수 있다.
물론, 전도성 포스트(611)가 2개, 6개 등으로 될 수 있음을 알 수 있으며, 이는 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 파워 배터리 팩(100)은 방열 성능이 우수하며, 파워 배터리 팩(100)의 전원을 편리하게 인출할 수 있다. 또한, 파워 배터리 팩(100)은 우수한 절연 성능 및 밀봉 성능과, 높은 안전성을 갖는다.
본 명세서의 설명에서, "일 실시예", "일부 실시예", "예시적인 실시예", "예", "특정 예", 또는 "일부 예" 등의 용어는, 실시예 또는 예를 참조하여 설명된 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예에 포함됨을 의미하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서, 전술한 용어의 예시적인 설명이 반드시 동일한 실시예 또는 예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 설명된 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예에서 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 당업자는 상기 실시예들이 본 발명을 제한하는 것으로 해석될 수 없으며, 본 발명의 원리 및 목적으로부터 벗어남 없이 변경, 대안, 및 수정이 실시예들에서 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수있다.
100: 파워 배터리 팩 1: 배터리 팩 케이스
11: 오일 유입구 12: 오일 유출구
13: 분리판 131: 케이블 인출구
14: 제1 수용 공간 15: 제2 수용 공간
16: 밀봉판 161: 제1 밀봉판
162: 제2 밀봉판 1621: 고정 부재
2: 배터리 모듈 3: 리턴 파이프
4: 액체 냉각 장치 41: 제1 메인 파이프
411: 액체 유입구 42: 제2 메인 파이프
421: 액체 유출구 43: 액체 냉각 부재
431: 납작관 432: 액체 냉각판
44: 제1 접속 파이프 45: 제2 접속 파이프
51: 케이블 52: 밀봉링
521: 제1 밀봉링 522: 제2 밀봉링
523: 돌출부 524: 밀봉홈
53: 가압판 54: 가압판 밀봉와셔
541: 제1 가압판 밀봉부 5411: 가압판 볼록 리브
542: 제2 가압판 밀봉부 55: 인출구 밀봉와셔
551: 제1 인출구 밀봉부 5511: 인출구 볼록 리브
552: 제2 인출구 밀봉부 56: 베이스판
57: 나사형 고정 부재 61: 전도성 포스트 장착 본체
611: 전도성 포스트 612: 절연 부재
613: 밀봉 부재 6131: 제3 밀봉링
6132: 연결 리브 6133: 밀봉 리브
62: 가압 부재

Claims (15)

  1. 오일 유입구와 오일 유출구가 형성되고, 오일 유입구로부터 절연유가 채워지는 배터리 팩 케이스;
    적어도 하나의 배터리 모듈로서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈은 상기 배터리 팩 케이스 내에 배치되고, 각 배터리 모듈은 모듈 케이스와 상기 모듈 케이스 내에 배치된 적어도 하나의 단위 셀을 포함하며, 상기 적어도 하나의 단위 셀은 절연유에 침지되고, 상기 모듈 케이스의 하부에는 관통 구멍이 구비되며, 상기 모듈 케이스의 상부에는 적어도 하나의 배기구가 구비된, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 배터리 팩 케이스의 외부에 배치되고, 상기 오일 유출구와 상기 오일 유입구 사이에 연결되는 리턴 파이프
    를 포함하는 파워 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일 유입구는 상기 배터리 팩 케이스의 바닥벽에 인접하여 배치되고, 상기 오일 유출구는 상기 배터리 팩 케이스의 상부에 배치되는 파워 배터리 팩.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 리턴 파이프와 상기 배터리 팩 케이스의 사이에 상기 오일 유입구와 상기 오일 유출구를 통해 오일 복귀 통로가 형성되고, 상기 오일 복귀 통로 상에 오일 펌프가 배치되는 파워 배터리 팩.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리턴 파이프는 투명 파이프 또는 반투명 파이프인 파워 배터리 팩.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 팩 케이스 내에 분리판이 배치되고, 상기 분리판은 상기 배터리 팩 케이스의 내부를 제1 수용 공간과 제2 수용 공간으로 구획하며, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈은 상기 제2 수용 공간에 배치되는 파워 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 팩 케이스 상에 밀봉판이 배치되고, 상기 밀봉판은 제1 밀봉판과 제2 밀봉판을 포함하며, 상기 제1 밀봉판은 상기 제1 수용 공간을 밀봉하기 위해 사용되고, 상기 제2 밀봉판은 상기 제2 수용 공간을 밀봉하기 위해 사용되는 파워 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 밀봉판의 상부에는 적어도 하나의 고정 부재가 구비되고, 상기 적어도 하나의 고정 부재에는 리턴 파이프 고정홀이 형성되며, 상기 리턴 파이프는 상기 리턴 파이프 고정홀을 통과하여 상기 제2 밀봉판에 고정되는 파워 배터리 팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 팩 케이스는 액체 냉각 장치를 더 구비하고, 상기 액체 냉각 장치는 상기 적어도 하나의 배터리 모듈의 하부에 위치하는 파워 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오일 유입구는 상기 액체 냉각 장치에 인접하여 배치되는 파워 배터리 팩.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 액체 냉각 장치는 제1 메인 파이프, 제2 메인 파이프, 및 복수의 액체 냉각 부재를 포함하고, 상기 제1 메인 파이프와 상기 제2 메인 파이프는 모두 제1 방향으로 연장하며, 상기 제1 메인 파이프는 액체 유입구를 갖고 상기 제2 메인 파이프는 액체 유출구를 가지며, 상기 복수의 액체 냉각 부재는 상기 제1 메인 파이프와 상기 제2 메인 파이프 사이에 병렬로 연결되고, 상기 복수의 액체 냉각 부재는 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 냉각하기 위해 사용되는 파워 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 메인 파이프와 상기 제2 메인 파이프는 나란히 배치되고 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향을 따라 상기 적어도 하나의 배터리 모듈의 동일한 쪽에 위치되는 파워 배터리 팩.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    각 액체 냉각 부재의 제1 단부는 제1 접속 파이프를 통해 상기 제1 메인 파이프에 연결되고, 각 액체 냉각 부재의 제2 단부는 제2 접속 파이프를 통해 상기 제2 메인 파이프에 연결되는 파워 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 접속 파이프와 상기 제2 접속 파이프는 각각 상하방향을 따라 배치된 곡관인 파워 배터리 팩.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 액체 냉각 부재는 지그재그 형상으로 연장하는 납작관을 포함하는 파워 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    각 액체 냉각 부재는, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈에 인접한 상기 납작관의 일측 표면에 배치된 액체 냉각판을 더 포함하는 파워 배터리 팩.
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