KR20210049015A - Battery module heat dissipation structure and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리모듈 방열구조 및 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각 시스템이 탑재되는 배터리 팩의 효율향상을 위해 팩을 구성하는 모듈의 방열특성을 향상시킬수 있도록 한 배터리모듈 방열구조 및 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat dissipation structure and a manufacturing method for a battery module, and more particularly, a heat dissipation structure and a manufacturing method for a battery module capable of improving the heat dissipation characteristics of the modules constituting the pack to improve the efficiency of the battery pack on which the cooling system is mounted. It is about.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.Secondary batteries with high ease of application and high energy density according to product group are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement in that they do not generate any by-products from the use of energy as well as the primary advantage of being able to drastically reduce the use of fossil fuels.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 25V ~ 45V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Currently widely used types of secondary batteries include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, and nickel zinc batteries. This unit secondary battery cell, that is, the operating voltage of the unit battery cell is about 25V ~ 45V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.Meanwhile, when configuring a battery pack by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using at least one battery module. It is common to construct a battery pack.
이러한 종래 배터리 모듈의 경우, 요구되는 배터리 용량 증가에 따라 배터리 셀에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시켜 줄 수 있는 기술의 중요성이 점차 커지고 있다.In the case of such a conventional battery module, as the required battery capacity increases, the importance of a technology capable of efficiently cooling heat generated from a battery cell is gradually increasing.
이러한 효율적인 냉각을 위해, 종래 배터리 모듈에서는, 열전도성 접착제를 모듈 케이스의 저부 내면 상측이나 쿨링 플레이트 상측에 도포시켜 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 조립체를 모듈 케이스의 저부내면 상측이나 쿨링 플레이트 상측에 안정적으로 고정시킴과 아울러 열전도성을 향상시킬 수 있도록 하는 구조가 도입되었다.For this efficient cooling, in the conventional battery module, a thermally conductive adhesive is applied to the upper inner surface of the module case or the upper side of the cooling plate, so that a battery cell assembly including at least one battery cell is applied to the upper inner surface of the module case or the upper cooling plate. A structure has been introduced that can stably fix the device and improve thermal conductivity.
그러나, 이러한 종래 배터리 모듈에서는, 열전도성 접착제를 도포할 수 있는 위치가 모듈 케이스의 저부 내면 상측이나 쿨링 플레이트 상측으로만 한정된다. 배터리 셀 조립체 상측으로는 전압 센싱 라인과 같은 별도 구성부품이 위치하기 때문에 이러한 구성부품 주변으로 배터리 셀 조립체 전체에 걸쳐 균일하게 열전도성 접착제를 도포하기란 어렵기 때문이다. 따라서, 종래에는 배터리 셀 조립체 하측을 통한 냉각 구조만 가능하다는 한계가 있어 배터리 모듈이 사용되는 장치의 디자인이나 설계 변경에 대응하지 못하는 문제가 있었고, 배터리 셀 조립체 하측을 통한 냉각 성능이 충분하지 못한 경우 이를 향상시키는 데에 어려움이 있었다.However, in such a conventional battery module, the position where the thermally conductive adhesive can be applied is limited only to the upper inner surface of the bottom of the module case or the upper cooling plate. This is because, since separate components such as voltage sensing lines are located above the battery cell assembly, it is difficult to uniformly apply a thermally conductive adhesive over the entire battery cell assembly around these components. Therefore, conventionally, there is a problem in that there is a limitation that only the cooling structure through the lower side of the battery cell assembly is possible, so that the design or design change of the device in which the battery module is used is not supported, and the cooling performance through the lower side of the battery cell assembly is insufficient. There were difficulties in improving this.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제2019-0107900호(2019.09.23.공개)의 '배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차'는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 조립체; 상기 배터리 셀 조립체의 전후방을 커버하는 센싱 어셈블리; 상기 센싱 어셈블리가 장착된 상기 배터리 셀 조립체를 수납하는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스의 상부 내면과 상기 배터리 셀 조립체 상측 사이에 개재되는 열전도성 접착제를 포함하고, 상기 센싱 어셈블리는, 상기 배터리 셀 조립체의 전방에 배치되는 제1 버스바 프레임 조립체; 상기 제1 버스바 프레임 조립체와 대향되어 상기 배터리 셀 조립체의 후방에 배치되는 제2 버스바 프레임 조립체; 및 상기 제1 버스바 프레임 조립체와 상기 제2 버스바 프레임 조립체를 연결하며, 상기 배터리 셀 조립체 상측을 대각선 방향으로 가로지르는 센싱 와이어를 포함하며, 상기 열전도성 접착제는 상기 센싱 와이어 양측으로 위치하는 것을 특징으로 한다.As a prior document for solving the above problems,'battery module, battery pack including such battery module, and automobile including such battery pack' of Korean Patent Application Publication No. 2019-0107900 (published on September 23, 2019) are plural. A battery cell assembly including two battery cells; A sensing assembly covering front and rear of the battery cell assembly; A module case accommodating the battery cell assembly on which the sensing assembly is mounted; And a thermally conductive adhesive interposed between an upper inner surface of the module case and an upper side of the battery cell assembly, wherein the sensing assembly includes: a first bus bar frame assembly disposed in front of the battery cell assembly; A second busbar frame assembly facing the first busbar frame assembly and disposed behind the battery cell assembly; And a sensing wire connecting the first busbar frame assembly and the second busbar frame assembly, and crossing an upper side of the battery cell assembly in a diagonal direction, wherein the thermally conductive adhesive is positioned on both sides of the sensing wire. It is characterized.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 선행문헌은 열전도성 접착제가 패널형태로 구성하기 위한 별도의 공정이 반드시 필요한 것은 물론 패널형태로 제작하기 위한 제조비용이 높은 문제점을 가지고 있다. The prior literature composed of the above configuration has a problem in that a separate process for constituting the thermally conductive adhesive into a panel shape is required, as well as a high manufacturing cost for manufacturing it in a panel shape.
또한, 상기 열전도성 접착제는 배터리셀에 직접 접촉되지 않고 플레이트 저면과 상기 배터리 셀 조립체 상측 사이에 개재되기 방열기능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. In addition, the thermally conductive adhesive does not directly contact the battery cell and is interposed between the bottom of the plate and the upper side of the battery cell assembly, so that the heat dissipation function is deteriorated.
본 발명은 상기한 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 냉각 시스템이 탑재되는 배터리 팩의 효율향상을 위해 팩을 구성하는 모듈의 방열특성을 향상시킬수 있도록 배터리셀에 직접 레진의 접착 또는 절연패드를 설치하여 방열기능을 향상시킬 수 있도록 한 배터리모듈 방열구조 및 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다. In order to solve the problems of the prior art, the present invention directly attaches resin or installs an insulating pad to the battery cell so as to improve the heat dissipation characteristics of the modules constituting the pack to improve the efficiency of the battery pack in which the cooling system is mounted. An object of the present invention is to provide a battery module heat dissipation structure and manufacturing method that can improve heat dissipation function.
또한, 본 발명은 저렴한 가격으로 방열기능을 향상시켜 배터리셀의 제조단가를 낮출수 있도록 한 배터리모듈 방열구조 및 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a heat dissipation structure and a manufacturing method for a battery module capable of lowering the manufacturing cost of a battery cell by improving the heat dissipation function at a low price.
또한, 본 발명은 액상 외에 레진 수지를 포함하는 레진 또는 절연패드로 이루어지는 방열부재를 이용하여 내전압성 및 전도성이 우수한 배터리모듈 방열구조 및 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a heat dissipation structure and a manufacturing method for a battery module having excellent voltage resistance and conductivity by using a heat dissipation member made of a resin or insulating pad including a resin resin in addition to the liquid phase.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로,The present invention is a means for achieving the above object,
모듈하부케이스에 형성된 방열홀을 막음처리 하는 전처리단계와; 전처리단계 후 모듈하부케이스의 내측에 레진을 도포하거나 또는 별도로 절연패드를 형성하는 형성단계와; 레진을 도포한 상태 또는 절연패드를 형성한 상태에서 모듈하부케이스의 내측으로 배터리모듈을 설치하는 설치단계와; 설치단계 후 레진의 양생 또는 절연패드의 설치에 의해 모듈하부케이스와 배터리모듈가 결합되도록 하는 결합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 방열구조 제조방법을 제공한다. A pretreatment step of blocking the heat dissipation hole formed in the module lower case; A forming step of applying a resin to the inside of the module lower case or separately forming an insulating pad after the pretreatment step; An installation step of installing the battery module inside the module lower case while the resin is coated or the insulating pad is formed; It provides a method for manufacturing a battery module heat dissipation structure comprising a; coupling step of coupling the module lower case and the battery module by curing the resin or installing the insulating pad after the installation step.
본 발명의 레진은, 천연수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 플라스틱로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들로 이루어진 절연패드를 포함하는 방열부재인 것을 특징으로 한다.The resin of the present invention is characterized in that it is a heat dissipating member including at least one selected from the group consisting of natural resins, thermosetting resins, thermoplastic resins, and plastics, or an insulating pad made of them.
본 발명의 레진은, 1액/2액상, 레진, 액체나 젤리 형태의 절연패드를 포함하는 방열부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The resin of the present invention is characterized in that it is made of a heat dissipating member including an insulating pad in the form of 1 liquid/2 liquid, resin, liquid or jelly.
본 발명의 방열부재는, 2.5KV 이상 12KV정도의 내전압성과 3 내지 6mm의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The heat dissipation member of the present invention is characterized in that it has a voltage resistance of about 2.5KV or more and 12KV and a thickness of 3 to 6mm.
본 발명의 방열부재는, 전도성이 1 내지 5Watt/mK가 이루어지는 것을 특징으로 한다.The heat dissipation member of the present invention is characterized in that the conductivity is made of 1 to 5Watt/mK.
본 발명의 레진은, 배터리모듈의 모듈상부케이스 내측에 도포되어 배터리셀의 방열이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.The resin of the present invention is applied to the inside of the module upper case of the battery module so as to heat dissipation of the battery cell.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로, The present invention is another means for achieving the above object,
배터리모듈 방열구조 제조방법에 의해 제조되는 배터리모듈 방열구조를 제공한다. It provides a battery module heat dissipation structure manufactured by the battery module heat dissipation structure manufacturing method.
본 발명은 냉각 시스템이 탑재되는 배터리 팩의 효율향상을 위해 팩을 구성하는 모듈의 방열특성을 향상시킬수 있도록 배터리셀에 직접 레진의 접착 또는 절연패드를 설치하여 방열기능을 향상시켜 배터리셀의 성능이 향상되는 효과가 있다. The present invention improves the heat dissipation function by directly attaching resin or installing an insulating pad to the battery cell so as to improve the heat dissipation characteristics of the modules constituting the pack to improve the efficiency of the battery pack on which the cooling system is mounted. There is an improved effect.
또한, 본 발명은 저렴한 가격으로 방열기능을 향상시켜 배터리셀의 제조단가를 낮춰짐으로써 제조단가의 낮춰지는 것은 물론 가격 경쟁력을 갖는 효과가 있다. In addition, the present invention improves the heat dissipation function at an inexpensive price, thereby lowering the manufacturing cost of the battery cell, thereby lowering the manufacturing cost as well as having price competitiveness.
또한, 본 발명은 액상 외에 레진 수지를 포함하는 레진 또는 절연패드로 이루어지는 방열부재를 이용하여 내전압성 및 전도성이 우수하기 때문에 발열효율의 향상에 의한 배터리셀의 성능이 향상되는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect of improving the performance of the battery cell by improving the heat generation efficiency because the heat dissipation member made of a resin or insulating pad containing a resin resin in addition to the liquid is excellent in voltage resistance and conductivity.
도 1은 본 발명의 본 발명의 배터리모듈 방열구조에 레진이 양생된 상태를 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 실시예에 따른 요부 확대하여 도시한 요부확대도이며,
도 3은 본 발명의 배터리모듈 방열구조 및 제조방법을 나타낸 순서도이고,
도 4는 도 3의 순서도에 따른 일예를 나타낸 제조단계 도면이며,
도 5는 본 발명의 배터리모듈 방열구조에 히트패트를 적용한 상태에서 히트패드의 온도와 배터리모듈의 온도 편차를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 배터리모듈 방열구조이 적용된 배터리 셀의 방전시 온도 변화를 도시한 도면이다.1 is a view showing a state in which the resin is cured in the heat dissipation structure of the battery module of the present invention of the present invention,
FIG. 2 is an enlarged view showing a main part enlarged according to the embodiment of FIG. 1,
3 is a flow chart showing the battery module heat dissipation structure and manufacturing method of the present invention,
4 is a diagram of a manufacturing step showing an example according to the flow chart of FIG. 3,
5 is a diagram showing a temperature difference between a temperature of a heat pad and a temperature of a battery module in a state in which a heat pad is applied to the heat dissipation structure of the battery module of the present invention.
6 is a view showing a temperature change during discharge of a battery cell to which the heat dissipation structure of the battery module of the present invention is applied.
이하, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. Hereinafter, it should be noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and the technical terms used in the present invention have special different meanings in the present invention. Unless defined, the present invention should be interpreted as a generally understood meaning in the technical field to which the present invention belongs, and should not be interpreted as an excessively comprehensive or excessively reduced meaning.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, when a technical term used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be replaced with a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.
아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한 다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise. For example, terms such as "consist of" or "includes" are various constituent elements described in the present invention, or It should not be construed as necessarily including all of the various steps, and some components or some steps may not be included, or additional components or steps may be further included.
본 발명에 의한 배터리모듈 방열구조 및 제조방법을 설명한다. A battery module heat dissipation structure and manufacturing method according to the present invention will be described.
본 발명의 배터리모듈 방열구조 및 제조방법은 모듈하부케이스(13)에 형성된 방열홀을 막음처리 하는 전처리단계(S10)와; 전처리단계(S10) 후 모듈하부케이스(13)의 내측에 레진(20)을 도포하거나 또는 별도로 절연패드를 형성하는 형성단계(S20)와; 레진(20)을 도포한 상태 또는 절연패드를 형성한 상태에서 모듈하부케이스(13)의 내측으로 배터리모듈(10)을 설치하는 설치단계(S30)와; 설치단계(S30) 후 레진(20)의 양생 또는 절연패드의 설치에 의해 모듈하부케이스(13)와 배터리모듈(10)가 결합되도록 하는 결합단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The battery module heat dissipation structure and manufacturing method of the present invention includes a pre-treatment step (S10) of blocking the heat dissipation hole formed in the module
상기와 같은 특징으로 이루어지는 본 발명의 배터리모듈 방열구조 및 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다. The heat dissipation structure and manufacturing method of the battery module of the present invention having the above characteristics will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 방열구조는 전처리단계(S10), 형성단계(S20), 설치단계(S30), 결합단계(S40)를 통해 레진(또는 방열레진)에 의해 배터리모듈(10)과 모듈하부케이스(13)를 결합시켜 배터리셀(11)의 방전 시 방열을 용이하게 이루어지도록 한다. The heat dissipation structure of the present invention is the
상기 레진(20)은 천연수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 플라스틱로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들로 이루어진 절연패드를 포함하는 방열부재일 수 있고, 1액/2액상, 레진 등 액체나 젤리 형태에 한정하는 것은 아니며, 절연패드를 포함하는 방열부재를 설치하여 방열이 이루어도록 할 수 있다. The
상기 레진(20) 또는 방열부재는 2.5KV 이상 12KV정도의 내전압성과 3 내지 6mm의 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the
상기 방열부재는 2.5KV 내지 12KV정도의 내전압성과 3 내지 6mm의 두께로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 두께를 3mm 미만으로 형성하면, 금속성 케이스와의 절연거리가 줄어들어 내전압성이 떨어지면서 절연파괴가 발생될 수 있으며, 반대로 6mm를 초과하면, 절연성은 증가되지만 방열성이 감소될 수 있고, 2.5KV 미만이면 배터리 모듈 이상작동시에 과전류로 인한 과부하로 절연파괴가 발생될 수 있고, 반대로 12KV를 초과하면 방열특성이 떨어진다.It is preferable that the heat dissipation member has a voltage resistance of about 2.5KV to 12KV and a thickness of 3 to 6mm.If the thickness is formed to be less than 3mm, the insulation distance from the metallic case decreases, resulting in a decrease in voltage resistance and insulation breakdown. On the contrary, if it exceeds 6mm, insulation is increased but heat dissipation may be reduced.If it is less than 2.5KV, insulation breakdown may occur due to overload due to overcurrent during abnormal operation of the battery module. This falls.
또한, 전도성은 1 내지 5Watt/mK가 바람직한데, 만일 1 Watt/mK 미만이면, 절연거리 확보를 위한 3mm 이상의 두께에서 방열 특성이 줄어들어 배터리에서 발생되는 발열 및 외부로부터의 열전달이 느려 결과적으로 방열성이 저감되고, 반대로 5 Watt/mK를 초과하면, 소재에 사용되는 금속산화물의 함량 증가에 의해 절연특성이 줄어들어 내전압 특성이 감소할 수 있는 문제와 넓은 면적의 배터리 전극에 사용되는 소재이므로 소재 비용 상승을 초래하는 단점이 될 수 있다. 바람직하게는 2.5Watt/mK이다.In addition, the conductivity is preferably 1 to 5Watt/mK, but if it is less than 1 Watt/mK, heat dissipation characteristics are reduced at a thickness of 3 mm or more to secure the insulation distance, resulting in heat generated from the battery and heat transfer from the outside being slow, resulting in heat dissipation. In contrast, if it exceeds 5 Watt/mK, insulation characteristics may decrease due to the increase in the content of metal oxides used in the material, resulting in a decrease in withstand voltage characteristics. As a material used for a large area of battery electrodes, material cost increases. This can be a drawback. Preferably it is 2.5Watt/mK.
상기 배터리셀(11)의 접속판(배터리단자와 접속되는 부재)(13)과 전기저항용접 또는 레이저용접을 이용하여 고정할 때 배터리셀(11)과 배터리셀(11) 사이에 점착성이 좋은 레진(20)을 도포하거나 또는 절연패드를 설치하여 배터리셀(11)과 배터리셀(11) 사이를 고정하여 진동 또는 충격으로부터 접속판(13)과 분리되는 것을 방지하면서 열의 방출이 용이하게 이루어지도록 한다. A resin having good adhesion between the
즉, 배터리셀(11)이 어레이형태로 제작되는 배터리모듈(10)의 경우 모듈상부케이스(12)와 모듈하부케이스(13)를 통해 열의 방출이 일어나기 때문에 열방출의 효율성이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.That is, in the case of the
상기와 같이 레진(또는 방열레진)(20) 또는 절연패드를 배터리셀(11)의 중간 부분에 도포 또는 설치하여 방열핀과 같은 작용을 하도록 함으로써 열에 의해 배터리모듈(10)의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. As described above, by applying or installing a resin (or heat dissipation resin) 20 or an insulating pad on the middle of the
상기와 같이 구성되는 배터리모듈 방열구조의 제조방법은 전처리단계(S10), 형성단계(S20), 설치단계(S30), 결합단계(S40)를 포함한다. The method of manufacturing the battery module heat dissipation structure configured as described above includes a pretreatment step (S10), a forming step (S20), an installation step (S30), and a coupling step (S40).
상기 전처리단계(S10)는 배터리셀(11)이 모듈화된 배터리모듈(10)이 결합되는 모듈하부케이스(13)에 형성된 방열홀로 레진(20)이 배출되지 못하도록 방열홀을 테이프 또는 점착성이 있는 시트 등을 이용하여 막음 처리한다. The pre-treatment step (S10) is a heat radiation hole formed in the module
상기 방열홀의 막음은 모듈하부케이스(13) 레진(20)이 도포되는 이면에 테이프 또는 점착성 시트를 부착하여 모듈하부케이스(13) 내부에 도포되는 레진(20)이 배출되지 못하도록 한다. The blocking of the heat dissipation hole prevents the
상기 형성단계(S20)는 배터리모듈(10)을 담지할 수 있도록 모듈하부케이스(13)의 내측에 레진(20)을 도포하거나 또는 절연패드를 설치한다. 상기 레진(20)은 모듈하부케이스(13)의 내측에 소정두께 즉, 배터리셀(11)의 하단에서 약 1mm 내지 3mm 정도 담지되도록 도포하는 것이 바람직하다.In the forming step (S20), a
또한, 절연패드도 레진(20)과 같이 모듈하부케이스(13)의 내측에 소정두께 즉, 배터리셀(11)의 하단에서 약 1mm 내지 3mm 정도로 설치되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the insulating pad is also installed at a predetermined thickness, that is, about 1mm to 3mm from the lower end of the
상기 설치단계(S30)는 배터리셀(11)이 모듈화된 배터리모듈(10)을 레진(20)의 도포 또는 절연패드가 설치된 모듈하부케이스(13)에 배터리셀(11) 사이로 유입 또는 설치되도록 하여, 추후 열의 발생 시 레진(20) 또는 절연패드로 전달이 이루어져 방열이 용이하게 이루어지도록 한다. In the installation step (S30), the
상기 절연패드는 배터리셀의 사이로 위치되도록 하기 위하여 배터리가 끼워지는 홈이 형성하는 것이 바람직하다. 또는 절연패드는 배터리가 끼워지도록 다수의 홀이 형성된 상부패드와 상부패드가 설치되는 하부패드로 나누어 구성될 수 있으며, 상부패드와 하부패드의 밀착성을 도모하기 위하여 접착성 또는 점착성 물질이 도포되어 부착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. It is preferable that the insulating pad has a groove into which the battery is inserted in order to be positioned between the battery cells. Alternatively, the insulating pad may be divided into an upper pad in which a plurality of holes are formed so that the battery is inserted and a lower pad in which the upper pad is installed, and an adhesive or adhesive material is applied and attached to promote adhesion between the upper pad and the lower pad. It is desirable to make it possible.
그리고 상기 배터리셀(11)을 레진(20)에 담지하기 전에 점착성이 강한 레진(20)을 배터리셀(11)과 배터리셀(11) 사이마다 도포시켜 결합력을 증대시키는 것은 물론 배터리 전류의 사용 시 발생되는 열이 배터리셀(11)의 중간 위치에 도포된 레진(20)에 의해서 방열되도록 한다. And before the
상기와 같이 배터리셀(11)과 배터리셀(11) 사이에 레진(20)을 도포하므로 차량에 탑재된 후 운행 중에 발생되는 진동 또는 노면으로부터의 충격에 의해 배터리셀(11)이 납땜에 의해 접속되는 접속판(배터리단자와 접속되는 부재)과 분리되는 것을 방지할 있다. As the
상기 결합단계(S40)는 배터리셀(11)이 모듈화된 배터리모듈(10)을 레진(20)이 도포된 모듈하부케이스(13)에 담겨진 상태로 자연건조 또는 건조기에 의한 건조가 이루어져 레진(20)에 의해 배터리모듈(10)과 모듈하부케이스(13)가 결합되도록 하거나 또는 배터리셀(11)이 모듈화된 배터리모듈(10)을 절연패드가 설치된 모듈하부케이스에 설치한 상태에서 배터리모듈(10)과 모듈하부케이스(13)가 결합되도록 한다. In the combining step (S40), the
그리고 배터리모듈(10)의 상단에 무게를 가중시켜 배터리셀(11)의 바닥면이 모듈하부케이스(13)의 내측 바닥에 밀착된 상태로 레진(20)이 양생되도록 하여 추후 열방출이 용이하게 이루어지도록 한다.In addition, a weight is added to the upper end of the
또한 상기 결합단계(S40)에서 레진(20)에 소정간격으로 다공이 형성될 수 있으며, 이러한 다공을 통해 열의 발산이 용이하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 이러한 다공은 결합단계(S40)가 완료된 후 타공에 의해 성형하거나 모듈상부케이스(12)와 모듈하부케이스(13)에 다수의 홀을 미리 형성한 상태에서 다수의 핀이 인입되도록 한 후 양생이 완료된 상태에서 다수의 핀을 이를 제거하여 다공의 형상이 유지되도록 할 수 있다. In addition, in the bonding step (S40), pores may be formed in the
상기와 같이 형성되는 다공은 열을 방출하는 역할을 하거나 또는 다공으로 인입되는 돌기를 가지며 다수의 편으로 이루어진 방열판을 설치하여 열의 분산이 용이하도록 할 수 있다. 즉, 열 방출이 용이하게 이루어져 배터리의 효율성을 증대하기 위함이다.The porous formed as described above serves to dissipate heat or has a protrusion leading into the pore, and a heat dissipation plate composed of a plurality of pieces may be installed to facilitate heat dissipation. That is, it is to increase the efficiency of the battery by easily dissipating heat.
상기와 같은 과정을 통해 형성되는 배터리모듈 방열구조에 히트패드(30)를 이용하여 열에 의해 온도의 변화와 배터리모듈(10)의 방전에 따른 온도의 변화를 측정하였다. A change in temperature due to heat and a change in temperature due to discharge of the
상기 배터리모듈(10)에 레진(20)을 적용하지 않은 경우 도 5와 같이 히트패드(30)의 온도와 배터리모듈(10)의 온도가 편차가 많이 발생하며, 배터리모듈(10)의 온도가 서서히 온도가 상승하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 배터리셀(11)의 방전에 의한 방열이 제대로 이루어지지 않는 것으로 판단할 수 있다. When the
그리고 배터리모듈(10)에 레진(20) 또는 절연패드를 적용하는 경우 히트패드(30)와 배터리모듈(10)의 온도 편차가 레진(20) 또는 절연패드를 적용하지 않은 상태보다 줄어드는 것을 확인할 수 있으며, 상기 배터리모듈(10)의 온도는 레진(20) 또는 절연패드를 적용하지 않은 상태와 동일하게 서서히 온도가 상승하는 것을 확인할 수 있다. In addition, when the
상기 히트패드(30)와 배터리모듈(10) 사이의 온도의 편차가 줄어드는 것은 배터리모듈(10)의 방전에 의한 방열이 제대로 이루어지고 있는 것으로 판단할 수 있다. The decrease in temperature variation between the
도 6을 참조하여 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이 배터리모듈(10)과 모듈케이스(모듈상부케이스(12) 및 모듈하부케이스(13))에서 발생되는 열의 측정한 결과 레진(20) 또는 절연패드를 적용하였을 때에는 배터리모듈(10)와 모듈케이스(모듈상부케이스(12) 및 모듈하부케이스(13))의 온도 편차가 많이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 배터리모듈(10)이 모듈케이스(모듈상부케이스(12) 및 모듈하부케이스(13))를 통해 열의 방출이 제대로 이루어지지 못하는 것을 판단할 수 있다. Referring to FIG. 6, as shown in FIG. 6, as a result of measuring heat generated in the
그러나 레진(20) 또는 절연패드를 적용한 경우에는 배터리모듈(10)과 모듈케이스(모듈상부케이스(12) 및 모듈하부케이스(13)) 사이의 온도 편차가 작게 발생하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 배터리모듈(10)에서 발생하는 열이 모듈케이스(모듈상부케이스(12) 및 모듈하부케이스(13))로 전달되어 방열이 용이하게 이루어진다는 것을 파악할 수 있다. However, when the
이상에서 설명한 바와 같이 냉각 시스템이 탑재되는 배터리 팩의 효율향상을 위해 팩을 구성하는 배터리모듈(10)의 방열특성을 향상시킬수 있도록 배터리셀(11)에 직접 레진(방열레진) 또는 절연패드에 의해 방열기능이 향상되어 배터리셀(11)의 성능이 향상되는 이점이 있다. As described above, in order to improve the efficiency of the battery pack in which the cooling system is mounted, the heat dissipation characteristic of the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 배터리모듈
11: 배터리셀
12: 모듈상부케이스
13: 모듈하부케이스
13: 접속판
20: 레진
30: 히트패드10: battery module 11: battery cell
12: module upper case 13: module lower case
13: connection plate 20: resin
30: heat pad
Claims (7)
전처리단계(S10) 후 모듈하부케이스(13)의 내측에 레진(20)을 도포하거나 또는 별도로 절연패드를 형성하는 형성단계(S20)와;
레진(20)을 도포한 상태 또는 절연패드를 형성한 상태에서 모듈하부케이스(13)의 내측으로 배터리모듈(10)을 설치하는 설치단계(S30)와;
설치단계(S30) 후 레진(20)의 양생 또는 절연패드의 설치에 의해 모듈하부케이스(13)와 배터리모듈(10)가 결합되도록 하는 결합단계(S40);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 방열구조 제조방법.
A pretreatment step (S10) of blocking the heat dissipation hole formed in the module lower case 13;
After the pretreatment step (S10), a forming step (S20) of applying the resin 20 to the inner side of the module lower case 13 or separately forming an insulating pad (S20);
An installation step (S30) of installing the battery module 10 inside the module lower case 13 in a state in which the resin 20 is applied or an insulating pad is formed;
After the installation step (S30), a coupling step (S40) in which the module lower case 13 and the battery module 10 are coupled by curing of the resin 20 or installation of an insulating pad;
Battery module heat dissipation structure manufacturing method comprising a.
상기 레진(20)은,
천연수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 플라스틱로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들로 이루어진 절연패드를 포함하는 방열부재인 것을 특징으로 하는 배터리모듈 방열구조 제조방법.
The method of claim 1,
The resin 20,
A method of manufacturing a heat dissipation structure for a battery module, characterized in that the heat dissipation member comprises at least one selected from the group consisting of natural resins, thermosetting resins, thermoplastic resins, and plastics, or an insulating pad made of them.
상기 레진(20)은,
1액/2액상, 레진, 액체나 젤리 형태의 절연패드를 포함하는 방열부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 방열구조 제조방법.
The method of claim 1,
The resin 20,
A method of manufacturing a heat dissipation structure for a battery module, characterized in that it comprises a heat dissipating member including an insulating pad in the form of 1 liquid / 2 liquid, resin, liquid or jelly.
상기 방열부재는,
2.5KV 이상 12KV정도의 내전압성과 3 내지 6mm의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 방열구조 제조방법.
The method according to claim 2 or 3,
The heat dissipation member,
Battery module heat dissipation structure manufacturing method, characterized in that consisting of a thickness of 3 to 6mm and withstand voltage of 2.5KV or more 12KV.
상기 방열부재는,
전도성이 1 내지 5Watt/mK가 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 방열구조 제조방법.
The method according to claim 2 or 3,
The heat dissipation member,
Battery module heat dissipation structure manufacturing method, characterized in that the conductivity is made of 1 to 5Watt / mK.
상기 레진(20)은,
배터리모듈(10)의 모듈상부케이스(12) 내측에 도포되어 배터리셀(11)의 방열이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 배터리모듈 방열구조 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The resin 20,
A method of manufacturing a battery module heat dissipation structure, characterized in that it is applied to the inside of the module upper case 12 of the battery module 10 so that the heat dissipation of the battery cell 11 is achieved.
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| KR20190133301 | 2019-10-24 | ||
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