KR20200104627A - 냉각블록 및 그의 고정방법 - Google Patents

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강찬영
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Abstract

본 발명은 냉각블록 및 그의 고정방법에 관한 것으로서, 배터리 모듈의 중앙에 마련되는 센터바; 상기 배터리 모듈의 외부를 마감하는 엔드플레이트; 일측이 상기 센터바에 접촉되고, 타측이 엔드플레이트에 결합되는 서포트 바;를 포함하는 냉각블록을 포함하여, 배터리 모듈의 냉각 성능이 극대화되는 강점이 있다.

Description

냉각블록 및 그의 고정방법{A cooling block and fixing method of it}
본 발명은 냉각블록 및 그의 고정방법에 관한 것이다.
전기 자동차에 장착되는 차량용 배터리의 경우 사용에 따라 발열이 되기 때문에 열을 효과적으로 냉각시키는 것이 중요하다.
이를 위해 종래의 기술로서 배터리 모듈 제작 시 냉각 블록과 쿨링커버 접촉 구조가 존재한다.
이 때 냉각 블록 2면에 쿨링 커버 다수가 접촉한 결합 구조로 규정되게 되어 있다.
이와 같은 종래기술은 모듈 쿨링 블록 결합 구조에서 쿨링 블록 1개로 쿨링커버 각각의 일부 부분 접촉을 통해서 냉각 효과를 발생시키고 있다.
그러나, 위와 같은 종래의 냉각구조는 냉각 성능면에서 한계가 있다.
종래의 기술은 도 3과 같이 모듈 쿨링 블록 구조가 단순히 쿨링블록(500) 앞뒤 2면 접촉 쿨링블록(410, 420)만으로 배터리셀을 냉각하고 있다.
하지만 이와 같은 종래의 기술은 배터리 모듈 어셈블리 전체의 온도감소 속도가 더디며, 그에 따라서 고온(예를 들어 섭씨 70도 이상)의 환경에서는 배터리가 부풀어오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생되기 쉬운 문제가 있다.
배터리의 스웰링 현상은 배터리의 수명 단축, 용량 저하뿐만 아니라, 발화 및 폭발과 같은 사고로 이어질 수 있기 때문에 위험하다.
한편, 종래기술과 같이 낮은 냉각 성능은 배터리셀 전해액 누액을 발생시켜 절연 손상이 발생되는 문제도 있다.
따라서, 보다 효과적인 배터리셀 냉각 구조가 요구되고 있다.
KR 2018-0113419 A JP 4196521 B1 US 9065158 B2 US 2018-0131055 A
위와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 본 발명은 냉각블록에 냉각수 주입 후 배터리 모듈 어셈블리 전체 온도 감소 속도를 높이고 배터리셀 전해액 기화 현상을 방지할 수 있는 냉각블록 및 그의 고정방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
배터리 모듈의 중앙에 마련되는 센터바; 상기 배터리 모듈의 외부를 마감하는 엔드플레이트; 일측이 상기 센터바에 접촉되고, 타측이 엔드플레이트에 결합되는 서포트 바;를 포함하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 서포트 바는 복수개가 마련되며, 상기 배터리 모듈을 이루는 셀의 상면과 하면에 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 복수개의 서포트 바는 상기 엔드플레이트에 수직하게 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 복수개의 서포트 바는 서로 평행하게 마련되는 것을 특징으로 하는,
냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 서포트 바는 상기 센터바의 제1 측면에 밀착되는 제1 서포트 바와; 상기 센터바의 제2 측면에 밀착되는 제2 서포트 바; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 제1 서포트 바와 상기 제2 서포트 바는 서로 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 엔드플레이트는, 상기 제1 측면에 대향되는 제1 엔드플레이트와; 상기 제2 측면과 대향되는 제2 엔드플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 제1 엔드플레이트와 상기 제2 엔드플레이트는 상기 센터바에 대하여 평행하게 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 상기 센터바와 상기 엔드플레이트 및 상기 복수의 서포트 바가 이루는 단면의 형상이 H형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각블록을 포함한다.
또한, 냉각블록에 있어서, 상기 서포트 바를 상기 엔드플레이트에 고정하는 제1단계; 상기 엔드플레이트를 상기 센터바를 향해 슬라이딩 삽입하는 제2단계를 포함하는 냉각블록 고정방법을 제공한다.
위와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 배터리 모듈의 냉각 성능이 극대화되는 강점이 있다.
둘째, 배터리셀 전해액 기화 현상이 방지될 수 있는 장점이 있다.
셋째, 간단한 구조이면서도 배터리셀 냉각 성능이 극대화되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 결합 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분리 단면도이다.
도 3은 종래기술이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
도 1을 참조하면서 본 발명이 바람직한 실시 예에 따른 냉각블록을 설명한다.
센터바가 배터리 모듈의 중앙에 마련된다.
엔드플레이트는 배터리 모듈의 외부를 마감한다.
서포트 바는 일측이 센터바에 접촉되고, 타측이 엔드플레이트에 결합된다.
서포트 바는 복수개가 마련되며 배터리 모듈을 이루는 셀의 상면과 하면에 각각 접촉되는 것이 바람직할 수 있다.
서포트 바는 제1 서포트 바(112), 제2 서포트 바(113), 제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124)를 포함할 수 있다.
복수개의 서포트 바는 엔드플레이트에 수직하게 연결되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 복수개의 서포트 바는 서로 평행하게 마련되는 것이 바람직할 수 있다.
제1 엔드플레이트 어셈블리(110)는 센터바(300)의 제1 측면부(320)에 밀착되며, 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)는 센터바(300)의 제2 측면부(330)에 밀착된다.
제1 엔드플레이트 어셈블리(110)와 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)는 서로 동일한 높이를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
엔드플레이트는 제1 엔드플레이트(111), 제2 엔드플레이트(121)를 포함할 수 있다.
제1 엔드플레이트 어셈블리(110)는 제1 측면부(320)에 대향되고, 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)는 제2 측면부(330)과 대향된다.
또한, 제1 엔드플레이트 어셈블리(110)와 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)는 센터바(300)에 대하여 평행하게 마련되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 센터바(300)와 엔드플레이트 및 복수의 서포트 바가 이루는 단면의 형상이 H형상을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 엔드플레이트(111), 센터바(300), 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)은 전체적으로 H형상을 포함할 수 있다.
센터바(300)는 몸체부(310), 제1 측면부(320), 제2 측면부(330)을 포함할 수 있다.
제1 측면부(320)에는 제1 접촉면(321), 제2 접촉면(322), 제3 접촉면(323)이 각각 형성되며, 이들의 개수의 증감은 가능하다.
제2 측면부(330)에는 제4 접촉면(331), 제5 접촉면(332), 제6 접촉면(333)이 각각 형성되며, 이들의 개수의 증감은 가능하다.
제2 접촉면(322)은 제1 접촉면(321)과 제3 접촉면(323) 사이에 형성되며, 제5 접촉면(332)은 제4 접촉면(331)과 제6 접촉면(333) 사이에 형성될 수 있다.
제1 접촉면(321), 제2 접촉면(322), 제3 접촉면(323)는 서로 등간격으로 이격될 수 있으며, 제4 접촉면(331), 제5 접촉면(332), 제6 접촉면(333) 역시 등간격으로 이격되어 마련될 수 있다.
제1 접촉면(321) 및 제4 접촉면(331)은 동일한 높이를 가질 수 있고, 제2 접촉면(322)와 제5 접촉면(332)는 서로 동일한 높이를 가질 수 있다.
또한, 제3 접촉면(323) 과 제6 접촉면(333)는 서로 동일한 높이를 가질 수 있다.
한편, 제1 접촉면(321), 제2 접촉면(322), 제3 접촉면(323)에는 제1 측면부(320)에서 음각처리된 오목부(미도시)가 형성될 수 있다.
또한, 제4 접촉면(331), 제5 접촉면(332), 제6 접촉면(333)는 제2 측면부(330)에서 음각처리된 오목부(미도시)가 형성될 수 있다.
제1 서포트 바(112)는 제1 접촉면(321)에 결합되며, 제2 서포트 바(113)는 제2 접촉면(322)에 결합되고, 제3 서포트 바(114)는 제3 접촉면(323)에 결합 가능하다.
또한, 제4 서포트 바(122)는 제4 접촉면(331)에 결합되며, 제5 서포트 바(123)는 제5 접촉면(332)에 결합되고, 제6 서포트 바(124)는 제6 접촉면(333)에 결합 가능하다.
제1 서포트 바(112)와 제4 서포트 바(122)는 서로 동일한 높이를 가질 수 있고, 제2 서포트 바(113)와 제5 서포트 바(123)는 서로 동일한 높이를 가질 수 있다.
또한, 제3 서포트 바(114)와 제6 서포트 바(124)는 서로 동일한 높이를 가질 수 있다.
한편, 제1 엔드플레이트 어셈블리(110)에는 제1 설치부(115), 제2 설치부(116), 제3 설치부(117)가형성된다.
제1 설치부(115), 제2 설치부(116), 제3 설치부(117)는 제1 엔드플레이트 어셈블리(110)의 제1 엔드플레이트(111)의 내측 표면에서 형성될 수 있다.
제1 서포트 바(112)는 제1 설치부(115)에 연결되고, 제2 서포트 바(113)는 제2 설치부(116)에 연결되며, 제3 서포트 바(114)는 제3 설치부(117)에 연결될 수 있다.
한편, 제1 서포트 바(112), 제2 서포트 바(113), 제3 서포트 바(114) 및 제1 엔드플레이트(111)는 일체형일 수도 있다.
한편, 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)에는 제4 설치부(125), 제5 설치부(126), 제6 설치부(127)가 형성된다.
제4 설치부(125), 제5 설치부(126), 제6 설치부(127)는 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)의 제2 엔드플레이트(121)의 내측 표면에서 형성될 수 있다.
제4 서포트 바(122)는 제4 설치부(125)에 연결되고, 제5 서포트 바(123)는 제5 설치부(126)에 연결되며, 제6 서포트 바(124)는 제6 설치부(127)에 연결될 수 있다.
한편, 제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124) 및 제2 엔드플레이트(121)는 일체형일 수도 있다.
제1 공간은 제1 엔드플레이트(111)와 제1 서포트 바(112), 제2 서포트 바(113) 및 센터바(300)가 형성시키는 폐공간이다.
제2 공간은 제1 엔드플레이트(111)와 제2 서포트 바(113), 제3 서포트 바(114) 및 센터바(300)가 형성시키는 폐공간이다.
제3 공간은 제2 엔드플레이트(121)와 제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123) 및 센터바(300)가 형성시키는 폐공간이다.
제4 공간은 제2 엔드플레이트(121)와 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124) 및 센터바(300)가 형성시키는 폐공간이다.
제1 공간, 제2 공간, 제3 공간, 제4 공간에는 각각 배터리 셀이 위치될 수 있다.
제1 배터리 셀(미도시)은 제1 엔드플레이트(111)와 제1 서포트 바(112), 제2 서포트 바(113) 및 센터바(300)에 각각 면접촉되어 열방출이 원활하게 이루어질 수 있다.
제2 배터리 셀(미도시)은 제1 엔드플레이트(111)와 제2 서포트 바(113), 제3 서포트 바(114) 및 센터바(300)에 각각 면접촉되어 열방출이 원활하게 이루어질 수 있다.
제3 배터리 셀(미도시)은 제2 엔드플레이트(121)와 제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123) 및 센터바(300)에 각각 면접촉되어 열방출이 원활하게 이루어질 수 있다.
제4 배터리 셀(미도시)은 제2 엔드플레이트(121)와 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124) 및 센터바(300)에 각각 면접촉되어 열방출이 원활하게 이루어질 수 있다.
이와 같이 배터리 모듈을 이루는 복수 개의 배터리 셀들은 각각 제1 엔드플레이트 어셈블리(110), 제2 엔드플레이트 어셈블리(120), 센터바(300)에 면접촉 가능하기 때문에 냉각면적이 증가도어 보다 효과적인 열방출이 가능해진다.
다음으로 도 2를 참조하여 냉각블록 조립공정을 설명한다.
제1 엔드플레이트 어셈블리(110)와 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)는 서로 대칭형상이므로 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)를 가지고 설명한다.
제1단계에는 냉각블록에 있어서 서포트 바를 엔드플레이트에 고정시킨다.
제2단계에는 엔드플레이트를 센터바를 향해 슬라이딩 삽입한다.
보다 상세하게는, 제1단계로서 제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124)를 제2 엔드플레이트(121)에 결합하여 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)를 만든다.
이 때, 제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124) 및 제2 엔드플레이트(121)는 일체로 형성될 수 있다.
제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124)는 서로 등간격 이격되어 높이를 달리하고 있다.
2단계로서, 제2 엔드플레이트 어셈블리(120)를 센터바(300)를 향해 슬라이딩 시켜, 제4 서포트 바(122)가 제4 접촉면(331)에 접촉시키고, 제5 서포트 바(123)은 제5 접촉면(332)에 접촉시키며, 제6 서포트 바(124)는 제6 접촉면(333)에 접촉시킨다.
이 때, 도시하지는 않았으나, 배터리 셀은 제4 서포트 바(122)와 제5 서포트 바(123), 그리고 제5 서포트 바(123)과 제6 서포트 바(124) 사이공간에 각각 삽입된다.
한편, 제4 서포트 바(122), 제5 서포트 바(123), 제6 서포트 바(124) 이외에도 복수개의 센터바들이 제2 엔드플레이트(121)의 측벽에 결합될 수 있음을 이해하여야 한다.
이는 냉각시키고자 하는 배터리 셀의 개수에 대응되어 조정이 가능할 것이다.
한편, 엔드플레이트, 센터바 및 서포트 바 중 적어도 어느 하나의 내부에는 냉각유체가 포함될 수 있다.
110 : 제1 엔드플레이트 어셈블리
111 : 제1 엔드플레이트
112 : 제1 서포트 바
113 : 제2 서포트 바
114 : 제3 서포트 바
115 : 제1 설치부
116 : 제2 설치부
117 : 제3 설치부
120 : 제2 엔드플레이트 어셈블리
121 : 제2 엔드플레이트
122 : 제4 서포트 바
123 : 제5 서포트 바
124 : 제6 서포트 바
125 : 제4 설치부
126 : 제5 설치부
127 : 제6 설치부
300 : 센터바
310 : 몸체부
320 : 제1 측면부
321 : 제1 접촉면
322 : 제2 접촉면
323 : 제3 접촉면
330 : 제2 측면부
331 : 제4 접촉면
332 : 제5 접촉면
333 : 제6 접촉면

Claims (10)

  1. 배터리 모듈의 중앙에 마련되는 센터바;
    상기 배터리 모듈의 외부를 마감하는 엔드플레이트;
    일측이 상기 센터바에 접촉되고, 타측이 엔드플레이트에 결합되는 서포트 바;를 포함하는,
    냉각블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서포트 바는 복수개가 마련되며,
    상기 배터리 모듈을 이루는 셀의 상면과 하면에 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 서포트 바는 상기 엔드플레이트에 수직하게 연결되는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 서포트 바는 서로 평행하게 마련되는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 서포트 바는 상기 센터바의 제1 측면에 밀착되는 제1 서포트 바와;
    상기 센터바의 제2 측면에 밀착되는 제2 서포트 바; 를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 서포트 바와 상기 제2 서포트 바는 서로 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 엔드플레이트는, 상기 제1 측면에 대향되는 제1 엔드플레이트와;
    상기 제2 측면과 대향되는 제2 엔드플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 엔드플레이트와 상기 제2 엔드플레이트는 상기 센터바에 대하여 평행하게 마련되는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센터바와 상기 엔드플레이트 및 상기 복수의 서포트 바가 이루는 단면의 형상이 H형상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    냉각블록.
  10. 제1항의 냉각블록에 있어서,
    상기 서포트 바를 상기 엔드플레이트에 고정하는 제1단계;
    상기 엔드플레이트를 상기 센터바를 향해 슬라이딩 삽입하는 제2단계를 포함하는,
    냉각블록 고정방법.

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