KR20210051300A - Air Cooling Type Battery Pack and Cooling Method Thereof - Google Patents

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KR20210051300A
KR20210051300A KR1020190136390A KR20190136390A KR20210051300A KR 20210051300 A KR20210051300 A KR 20210051300A KR 1020190136390 A KR1020190136390 A KR 1020190136390A KR 20190136390 A KR20190136390 A KR 20190136390A KR 20210051300 A KR20210051300 A KR 20210051300A
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신주환
이재현
장병도
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to an air-cooled battery pack and a method for cooling a battery, and more specifically, to a battery pack and a method for cooling a battery, wherein the battery pack includes an upper case (100) having a predetermined volume, a lower case (200) coupled to the upper case (200), and one or more battery modules (300) accommodated in the space between the upper case (100) and the lower case (200), a plurality of battery cell (310) electrode leads (312) constituting the battery modules (300) are fixed to a bus bar (322), and a cooling means (400) for supplying cooling air toward the electrode leads (312) is additionally provided.

Description

공냉식 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법{Air Cooling Type Battery Pack and Cooling Method Thereof}Air Cooling Type Battery Pack and Cooling Method Thereof

본 발명은 공냉식 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이물질이 제거된 냉각공기를 전극리드와 접촉시킴으로써 신속하게 냉각되며, 또 배터리 팩이 안정하게 작동될 수 있는 공냉식 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air-cooled battery pack and a method of cooling a battery, and more particularly, an air-cooled battery pack capable of being quickly cooled by contacting an electrode lead with cooling air from which foreign matter has been removed, and stably operating the battery pack. And a method of cooling the battery.

휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등에 적용되고 있어, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 갈수록 높아지고 있는 상황이다.As technology development and demand for mobile devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and digital cameras increase, technologies related to rechargeable and dischargeable secondary batteries are becoming more active. In addition, secondary batteries are applied to electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (P-HEVs) as an alternative energy source for fossil fuels that cause air pollutants. The necessity for development of the product is increasing.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전률이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently commercialized secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries, among which lithium secondary batteries have little memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free. , It has a very low self-discharge rate and is in the spotlight for its high energy density.

한편, 위와 같은 이차 전지가 전기자동차 등과 같이 대용량 및 고전압을 필요로 하는 디바이스에 사용될 시에는, 다수의 전지셀들이 배열된 구조의 전지 셀 어셈블리 내지 전지 팩 등의 형태로 사용된다.On the other hand, when the secondary battery as described above is used in a device requiring a large capacity and high voltage, such as an electric vehicle, it is used in the form of a battery cell assembly or a battery pack having a structure in which a plurality of battery cells are arranged.

전지 셀 어셈블리 또는 전지 팩 등은 디바이스의 다양한 운용 환경의 영향을 받을 수 있는 바, 예를 들어, 온도 조건에 따라 전지 팩 등의 충전량과 출력에 차이가 크게 나타날 수 있고, 따라서 전지 팩의 온도를 소정 조건으로 유지할 수 있도록 냉각 수단 또는 히팅 수단이 함께 구비된다.The battery cell assembly or battery pack may be affected by various operating environments of the device.For example, depending on the temperature condition, the charge amount and the output of the battery pack may vary greatly, and thus the temperature of the battery pack may be changed. A cooling means or a heating means is provided together to maintain a predetermined condition.

특히, 전지 셀들은 좁은 공간에 밀집되어 있는 형태이기 때문에 각 전지 셀에서 발생하는 열을 용이하게 방출하는 것이 매우 중요하다. 전지 셀의 충전 또는 방전의 과정은 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지므로, 충방전 과정에서 발생한 배터리 모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 배터리 모듈의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발까지 이어질 수 있다.In particular, since the battery cells are densely packed in a narrow space, it is very important to easily dissipate heat generated from each battery cell. Since the process of charging or discharging a battery cell is performed by an electrochemical reaction, if the heat of the battery module generated during the charging/discharging process cannot be removed effectively, heat accumulation occurs and consequently the deterioration of the battery module is accelerated. It can lead to ignition or even an explosion.

일반적인 냉각 수단은 수냉식과 공냉식을 들 수 있으며, 수냉식의 경우 전지 팩 외부나 내부에 냉매가 유동할 수 있는 유로를 마련하는 한편, 순환을 위한 포트가 외부로 돌출되어 있다. 하지만 외부 충격 등으로 인해 포트가 손상을 받는 경우 팩 내부로 냉매가 유입되어 큰 사고로 이어질 위험이 있다. Typical cooling means include a water cooling type and an air cooling type. In the case of a water cooling type, a flow path through which a refrigerant can flow is provided outside or inside the battery pack, while a port for circulation protrudes to the outside. However, if the port is damaged due to an external shock, etc., there is a risk that refrigerant flows into the pack, leading to a major accident.

한국공개특허공보 제2012-0069567호에는, 이차전지의 양극단자와 음극단자 중 적어도 어느 하나에 도전성 연결구를 연결하고, 연결구에 냉매를 접촉시켜 전지셀을 냉각하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 냉각방법 및 냉각시스템이 개시되어 있다. In Korean Patent Application Publication No. 2012-0069567, a conductive connector is connected to at least one of the positive and negative terminals of the secondary battery, and a refrigerant is brought into contact with the connector to cool the battery cell. A method and cooling system are disclosed.

상기 선행문헌에 의하면, 이차전지 일측에 냉각수단을 구비함으로써 이차전지의 이상 발열로 인한 내부온도 상승 시에 이차전지 내부가 소정 온도 이상 상승하는 것을 억제하여 이차전지의 열적 안정성을 높일 수 있다는 이점은 있으나, 냉매관이 전극단자 인근에 위치하고 있을 뿐이므로 냉각효율이 낮고, 게다가 냉매관을 고정하기 위한 다수개의 연결구와 연결부가 필요하므로 장치가 복잡하다는 문제점이 있다.According to the prior literature, the advantage of providing a cooling means on one side of the secondary battery prevents the internal temperature of the secondary battery from rising above a predetermined temperature when the internal temperature increases due to abnormal heat generation of the secondary battery, thereby increasing the thermal stability of the secondary battery. However, since the refrigerant pipe is only located near the electrode terminal, the cooling efficiency is low, and there is a problem that the apparatus is complicated because a plurality of connectors and connecting parts are required for fixing the refrigerant pipe.

한국공개특허공보 제2012-0069567호Korean Patent Application Publication No. 2012-0069567

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 셀에서 발생한 열을 신속하게 방출시킬 수 있는 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery pack capable of rapidly dissipating heat generated from a battery cell and a method of cooling a battery.

또한 본 발명에서는 냉각 유체와 전지 셀과의 접촉으로 인해 발생할 수 있는 문제점을 최소화하여 안정성을 확보할 수 있는 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a battery pack and a method of cooling a battery that can secure stability by minimizing problems that may occur due to contact between a cooling fluid and a battery cell.

게다가 본 발명에서는 저비용으로 제조가 가능하고 또 설치가 간단한 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a battery pack that can be manufactured at low cost and is easy to install and a method for cooling a battery.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 소정 용적을 갖는 상부케이스(100), 상기 상부케이스(200)와 체결되는 하부케이스(200), 및 상기 상부케이스(100)와 하부케이스(200)의 공간부에 수납되는 하나 이상의 배터리 모듈(300)을 포함하는 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 모듈(300)을 구성하는 복수 개의 배터리 셀(310) 전극 리드(312)는 버스 바(322)에 고정되며, 상기 전극 리드(312)를 향해 냉각 공기를 공급하는 냉각수단(400)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.The battery pack according to the present invention for solving the above problems includes an upper case 100 having a predetermined volume, a lower case 200 fastened to the upper case 200, and the upper case 100 and the lower In a battery pack including one or more battery modules 300 accommodated in a space portion of the case 200, the electrode leads 312 of the plurality of battery cells 310 constituting the battery module 300 include a bus bar ( It is fixed to 322, characterized in that the cooling means 400 for supplying cooling air toward the electrode lead 312 is further provided.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 상기 냉각수단(400)은, 일측에는 냉각공기를 유입하기 위한 유입 포트(411)가 구비되며, 타측에는 잔류하는 냉각공기가 배출되는 유출 포트(412)가 연결된 메인관(410), 및 상기 메인관(410)과 연통되어 전극 리드(312)에 냉각공기를 공급하는 평판 형상의 분사판(430)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the cooling means 400 is provided with an inlet port 411 for introducing cooling air on one side, and an outlet port 412 through which residual cooling air is discharged is connected to the other side. It characterized in that it comprises a main pipe 410, and a flat plate-shaped spray plate 430 communicating with the main pipe 410 to supply cooling air to the electrode lead 312.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 상기 메인관(410)은 배터리 모듈(300)을 감싸는 형상으로 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the main tube 410 is located in a shape surrounding the battery module 300.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 상기 전극 리드(312)가 고정된 버스 바(322) 외측에는 버스 바 프레임(321)을 덮고 있는 커버 플레이트(330)가 위치하며, 상기 커버 플레이트(330)에는 전극 리드(312)와 동일한 개수의 슬릿(331)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, a cover plate 330 covering the bus bar frame 321 is positioned outside the bus bar 322 to which the electrode lead 312 is fixed, and the cover plate 330 It is characterized in that the same number of slits 331 as the electrode lead 312 are formed.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 서로 인근하는 버스 바(322)들 사이에는 삽입홈(323)이 구비되며, 상기 삽입홈(323)에는 소정 높이 돌출하도록 구획판(324)이 위치하고, 상기 커버 플레이트(330) 내측면에는 상기 구획판(323)의 돌출 부분을 감싸기 위한 수용부(332)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, an insertion groove 323 is provided between the bus bars 322 adjacent to each other, and a partition plate 324 is positioned so as to protrude a predetermined height in the insertion groove 323, and the cover The plate 330 is characterized in that a receiving portion 332 for enclosing the protruding portion of the partition plate 323 is provided on the inner surface of the plate 330.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 상기 커버 플레이트(330)의 슬릿(331)은 직사각형 모양인 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the slit 331 of the cover plate 330 is characterized in that it has a rectangular shape.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 상기 분사판(430) 가장자리는 상기 커버 플레이트(330) 전면과 밀착하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the edge of the spray plate 430 is in close contact with the front surface of the cover plate 330.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 상기 배터리 모듈(300)이 복수 개이며, 각 배터리 모듈(300)로 냉각공기를 공급할 수 있도록, 메인관(410)과 분사판(430) 사이에는 분기관(420)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, there are a plurality of battery modules 300, and a branch pipe between the main pipe 410 and the spray plate 430 so that cooling air can be supplied to each battery module 300 is provided. 420) is further provided.

또한 본 발명에 따른 전술한 배터리 팩의 냉각방법은, 상기 냉각 공기는 에어 필터에 의해 여과된 공기인 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling method of the battery pack according to the present invention is characterized in that the cooling air is air filtered by an air filter.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩의 냉각방법에서, 상기 냉각 공기는 차량 공조시스템의 냉각 공기인 것을 특징으로 한다.In addition, in the cooling method of the battery pack according to the present invention, the cooling air is characterized in that the cooling air of the vehicle air conditioning system.

또한 본 발명에 따른 전술한 배터리 팩의 냉각방법에서, 상기 냉각 공기는 차량 에어컨용 냉각 공기인 것을 특징으로 한다.In addition, in the above-described cooling method of the battery pack according to the present invention, the cooling air is characterized in that the cooling air for a vehicle air conditioner.

본 발명에 따른 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법에 의하면, 냉각공기와 전극리드가 직접적으로 접촉하기 때문에 신속한 냉각이 가능하다는 이점이 있다.According to the method of cooling the battery pack and the battery according to the present invention, there is an advantage that rapid cooling is possible because the cooling air and the electrode lead directly contact each other.

또한 본 발명에 따른 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법에 의하면, 이물질이 제거된 냉각공기를 사용하기 때문에 배터리 팩의 안정된 작동을 담보할 수 있다는 장점이 있다. In addition, according to the battery pack and the method of cooling the battery according to the present invention, there is an advantage that stable operation of the battery pack can be ensured because cooling air from which foreign substances are removed is used.

게다가 본 발명에 따른 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법에 의하면, 차량에 적용시 공조시스템의 냉각공기를 활용할 수 있어 구조가 간편하고 이에 따른 제조비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다.In addition, according to the method for cooling the battery pack and the battery according to the present invention, when applied to a vehicle, the cooling air of the air conditioning system can be utilized, so that the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced accordingly.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 배터리 팩의 내부를 위에서 바라본 평면도이다.
도 4는 도 1의 A부분을 측면에서 바라본 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 팩에 장착되는 버스 바 어셈블리의 사시도이다.
도 6은 도 1의 A부분을 부분 절개하여 확대한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 배터리 팩에 장착되는 커버 플레이트를 확대한 도면이다.
도 8은 커버 플레이트에 구비된 공기 유로를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a perspective view of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of the battery pack shown in FIG. 1.
3 is a plan view as viewed from above of the inside of the battery pack shown in FIG. 1.
FIG. 4 is an enlarged perspective view of part A of FIG. 1 viewed from the side.
5 is a perspective view of a bus bar assembly mounted on the battery pack of the present invention.
6 is an enlarged front view of part A of FIG. 1 by partially cutting it.
7 is an enlarged view of a cover plate mounted on the battery pack of the present invention.
8 is a view for explaining an air flow path provided in the cover plate.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "include", "have" or "have" are intended to designate the existence of features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It is to be understood that it does not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a certain component does not exclude other components unless specifically stated to the contrary, but means that other components may be further included.

이하, 본 발명에 따른 공냉식 배터리 팩 및 배터리를 냉각하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an air-cooled battery pack and a method of cooling the battery according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도, 도 2는 도 1에 도시한 배터리 팩의 분해 사시도, 도 3은 도 1에 도시한 배터리 팩의 내부를 위에서 바라본 평면도 그리고 도 4는 도 1의 A부분을 측면에서 바라본 확대 사시도이다.1 is a perspective view of a battery pack according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view as viewed from above of the battery pack shown in FIG. 1, and FIG. It is an enlarged perspective view of part A of FIG. 1 as viewed from the side.

도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은 소정의 공간부를 갖는 상부케이스(100), 상부케이스(100) 아래에 위치하면서 소정의 공간부가 구비되어 있는 하부케이스(200), 상부케이스(100)와 하부케이스(200)가 체결됨으로 인해 형성되는 공간부에 수납되는 하나 이상의 배터리 모듈(300) 그리고 배터리 모듈(300)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단(400)을 포함하여 이루어진다.1 to 3, the battery pack according to the present invention includes an upper case 100 having a predetermined space, a lower case 200 positioned under the upper case 100 and provided with a predetermined space, Includes one or more battery modules 300 accommodated in the space formed by the fastening of the upper case 100 and the lower case 200, and a cooling means 400 for cooling heat generated from the battery module 300 It is done by doing.

먼저 상부케이스(100)와 하부케이스(200)에 관해 설명하면, 상부케이스(100)와 하부케이스(200)가 서로 맞닿는 부분, 즉, 플랜지부분에는 이들 상부케이스(100)와 하부케이스(200)를 견고하게 체결할 수 있도록 볼트(미도시)가 삽입되는 다수개의 볼트 삽입공이 구비되어 있다.First, the upper case 100 and the lower case 200 will be described. The upper case 100 and the lower case 200 are in contact with each other, that is, the flange portion has the upper case 100 and the lower case 200. A plurality of bolt insertion holes into which bolts (not shown) are inserted are provided so that the bolts can be firmly fastened.

그리고 하부케이스(200)의 일측 수직부에는 냉각수단(400)의 메인관(410)에 구비되어 있는 유입 포트(411)와 유출 포트(412)를 지지 및 고정하기 위한 제1 통공(210)과 제2 통공(220)이 형성되어 있다.In addition, a first through hole 210 for supporting and fixing the inlet port 411 and the outlet port 412 provided in the main pipe 410 of the cooling means 400 at one side vertical portion of the lower case 200 A second through hole 220 is formed.

계속해서, 상부케이스(100)와 하부케이스(200)의 공간부에 수납되는 배터리 모듈(300)은, 다수개의 단위 셀(310), 버스 바 어셈블리(320), 및 커버 플레이트(330)를 포함하여 이루어진다.Subsequently, the battery module 300 accommodated in the space portion of the upper case 100 and the lower case 200 includes a plurality of unit cells 310, a bus bar assembly 320, and a cover plate 330. It is done by doing.

여기서, 배터리 모듈(300)은 배터리 팩의 용량이나 출력을 맞추기 위하여 전극조립체로부터 연장된 전극리드를 포함한 복수의 단위 셀(310)이 수평 또는 수직방향으로 나란하게 적층되어 형성된 것을 의미한다. Here, the battery module 300 means that a plurality of unit cells 310 including electrode leads extending from an electrode assembly are stacked side by side in a horizontal or vertical direction in order to match the capacity or output of the battery pack.

단위 셀(310)에 관해 좀더 구체적으로 설명하면, 단위 셀(310)은 전극조립체와, 전극조립체 양측의 양극 리드와 음극 리드로 이루어진 전극리드를 포함하여 이루어진다. 전극조립체는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.When the unit cell 310 is described in more detail, the unit cell 310 includes an electrode assembly and an electrode lead formed of an anode lead and a cathode lead on both sides of the electrode assembly. The electrode assembly consists of a jelly-roll type assembly consisting of a structure in which a separator is interposed between a long sheet-shaped positive electrode and a negative electrode, and then wound, or a unit cell in a structure in which the rectangular positive electrode and the negative electrode are stacked with the separator interposed therebetween. It may be composed of a stack-type assembly, a stack-folding-type assembly in which unit cells are wound by a long separation film, or a lamination-stack-type assembly in which the unit cells are stacked with a separator interposed therebetween and attached to each other. Do not limit.

상기와 같은 전극조립체는 내부층/금속층/외부층 순으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조의 케이스에 내장되며, 내부층은 절연성, 내전해액성 및 실링성이 우수한 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있다.The electrode assembly as described above is embedded in a case of a laminate sheet structure stacked in the order of inner layer/metal layer/outer layer, and the inner layer is polypropylene, polyethylene, polyethylene acrylic acid, polybutyl with excellent insulation, electrolyte resistance and sealing properties. It may be selected from polyolefin resins such as ene, polyurethane resins, and polyimide resins.

금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층으로, 알루미늄 박막일 수 있고, 금속층 타측면의 외부층은 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 내열성 폴리머가 바람직하다. The metal layer is a barrier layer that prevents moisture or various gases from penetrating into the battery from the outside, and may be an aluminum thin film, and the outer layer on the other side of the metal layer is nylon or polyethylene with excellent tensile strength, moisture permeability and air permeation prevention properties. Heat-resistant polymers such as terephthalate are preferred.

양극 리드와 음극 리드로 이루어지는 전극리드들은 전극조립체의 양극 탭과 음극 탭이 각각 전기적으로 연결된 후, 케이스 외부로 노출되는 구조로 이루어질 수 있고, 양극 탭과 음극 탭 없이 리드가 직접 전극조립체와 케이스 외부를 연결하는 구조일 수도 있으나, 이에 제한하지 않는다. Electrode leads composed of a positive electrode and a negative electrode may have a structure in which the positive and negative tabs of the electrode assembly are electrically connected to each other and then exposed to the outside of the case, and the lead is directly connected to the electrode assembly and the case without the positive and negative tabs. It may be a structure that connects, but is not limited thereto.

첨부한 도 2 및 3에서는, 2개의 배터리 모듈(300)이 하나의 배터리 팩에 수납되어 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예시에 불과할 뿐 1개 또는 3개 이상의 배터리 모듈(300)이 수납될 수 있고, 또 하나의 배터리 모듈(300) 내에서 배터리 셀(310)의 개수도 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.In the accompanying Figures 2 and 3, it is shown that two battery modules 300 are accommodated in one battery pack, but this is only an example, and one or three or more battery modules 300 may be accommodated. In addition, it is obvious that the number of battery cells 310 in another battery module 300 can be variously changed.

한편 도면부호 326은 상부케이스(100)와 버스 바 어셈블리(320)을 서로 연결 고정하기 위한 체결구이다.Meanwhile, reference numeral 326 denotes a fastener for connecting and fixing the upper case 100 and the bus bar assembly 320 to each other.

냉각수단(400)은 배터리 모듈(300), 보다 정확하게는 배터리 셀(310)에서 발생하는 열을 제거하기 위한 것으로 전극리드들이 위치하는 부분을 따라서 구비된다. The cooling means 400 is for removing heat generated from the battery module 300, more precisely, the battery cell 310, and is provided along a portion where the electrode leads are located.

구체적으로 냉각수단(400)은, 메인관(410), 분기관(420) 및 분사판(430)을 포함하여 이루어지며, 메인관(410) 일측에는 냉각공기를 유입하기 위한 유입 포트(411)가 구비되고 타측에는 남은 냉각공기의 배출을 유도하기 위한 유출 포트(412)가 구비되어 있다. Specifically, the cooling means 400 includes a main pipe 410, a branch pipe 420, and a spray plate 430, and an inlet port 411 for introducing cooling air into one side of the main pipe 410 Is provided, and the other side is provided with an outlet port 412 for inducing the discharge of the remaining cooling air.

그리고 이들 유입 포트(411)와 유출 포트(412)는 하부케이스(200)의 제1 통공(210)과 제2 통공(220)에 고정되는 한편, 외부로부터 공급되는 별도의 냉각공기 공급포트(미도시) 및 배출포트(미도시)와 연결이 용이하도록 개구부가 형성된 부분은 하부케이스(200) 외측으로 돌출하도록 위치하는 것이 바람직하다.And these inlet ports 411 and outlet ports 412 are fixed to the first through hole 210 and the second through hole 220 of the lower case 200, while a separate cooling air supply port supplied from the outside (not shown) It is preferable that the opening portion is positioned to protrude outward from the lower case 200 to facilitate connection with the city) and the discharge port (not shown).

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 배터리 모듈(300)이 복수 개일시에는 각 배터리 모듈(300)로 냉각공기를 별도로 공급할 수 있도록, 메인관(410)과 분사판(430) 사이에는 분기관(420)이 더 구비되는 것이 바람직하다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, when there are a plurality of battery modules 300, a branch pipe is provided between the main pipe 410 and the spray plate 430 so that cooling air can be separately supplied to each battery module 300. It is preferable that 420 is further provided.

도 5는 본 발명의 배터리 팩에 장착되는 버스 바 어셈블리의 사시도, 도 6는 도 1의 A부분을 부분 절개하여 확대한 정면도, 그리고 도 7은 본 발명의 배터리 팩에 장착되는 커버 플레이트를 확대한 도면이다.FIG. 5 is a perspective view of a bus bar assembly mounted on the battery pack of the present invention, FIG. 6 is a partially cut-away front view of FIG. 1, and FIG. 7 is an enlarged cover plate mounted on the battery pack of the present invention. It is a drawing.

이들 도 5 내지 7을 참조하면서 설명하면, 복수개의 단위 셀(110)들을 직렬 또는 병렬로 연결하기 위한 용도로 사용되는 버스 바 어셈블리(320)는 외형이 대략 사각형인 버스 바 프레임(321), 양극 리드 또는 음극 리드가 고정되는 1개 이상의 버스 바(322), 양극 리드 또는 음극 리드가 관통하기 위한 삽입홈(323) 및 구획판(324)을 포함하여 이루어진다.5 to 7, the bus bar assembly 320 used for connecting a plurality of unit cells 110 in series or parallel is a bus bar frame 321 having an approximately rectangular shape, and an anode. At least one bus bar 322 to which a lead or negative lead is fixed, an insertion groove 323 through which the positive lead or negative lead passes, and a partition plate 324 are included.

따라서 각 단위 셀(110)의 전극조립체(311)로부터 연장된 양극 리드 또는 음극 리드는 버스 바 프레임(321)의 삽입홈(323)을 관통하여 절곡되고, 이후 레이져 용접, 저항 용접 등 공지의 고정 방법을 통해 버스 바(322) 외측면에 고정된다.Therefore, the anode lead or cathode lead extending from the electrode assembly 311 of each unit cell 110 is bent through the insertion groove 323 of the bus bar frame 321, and thereafter, known fixing such as laser welding, resistance welding, etc. It is fixed to the outer surface of the bus bar 322 through a method.

도 6에서와 같이 배터리 모듈(300)이 복수개인 경우, 모듈들을 서로 직렬 또는 병렬로 연결하기 위하여 인근하는 배터리 모듈(300) 사이에는 소정 형상의 연결 버스바(325)가 추가적으로 구비될 수 있다.When there are a plurality of battery modules 300 as shown in FIG. 6, a connection bus bar 325 having a predetermined shape may be additionally provided between adjacent battery modules 300 in order to connect the modules in series or parallel to each other.

삽입홈(323) 사이에 위치하는 구획판(324)은 원하지 않는 전극리드들이 연결되는 것을 확실하게 방지하고 또 후술할 냉각공기가 전극리드에 집중적으로 공급될 수 있도록 전면부를 향해 소정 길이 돌출해 있다.The partition plate 324 positioned between the insertion grooves 323 reliably prevents unwanted electrode leads from being connected and protrudes a predetermined length toward the front portion so that cooling air, which will be described later, can be intensively supplied to the electrode leads. .

전극리드(312)가 버스 바(322)에 고정된 상태의 버스 바 어셈블리(320)외측에는 커버 플레이트(330)가 위치하고, 또 커버 플레이트(330)에는 냉각공기를 공급하기 위한 분사판(430)이 순차적으로 배치된다.A cover plate 330 is located outside the bus bar assembly 320 in which the electrode leads 312 are fixed to the bus bar 322, and a spray plate 430 for supplying cooling air to the cover plate 330 These are placed sequentially.

여기서, 커버 플레이트(330)는 외부로부터의 각종 이물질이 접근하지못하게 함으로써 전극리드(312)를 보호하기 위한 것으로, 전면을 보여주는 도 7(a)에서와 같이 높이 방향을 따라 소정 거리 이격된 복수개의 슬릿(331), 보다 상세하게는 내측의 전극리드(312)와 개수가 동일하며 폭이 좁고 길이가 긴 직사각형 모양의 슬릿(331)이 구비되어 있다.Here, the cover plate 330 is to protect the electrode lead 312 by preventing various foreign substances from accessing the outside, and as shown in FIG. 7(a) showing the front surface, a plurality of The slits 331, more specifically, the same number as the inner electrode lead 312, are provided with a rectangular slits 331 having a narrow width and a long length.

또 내면부, 즉 커버 플레이트(330)의 후면을 나타내는 도 7(b)로부터 알 수 있듯이, 전극리드(312)와 서로 마주 면에는 소정 높이 돌출해 있는 긴 직사각형 모양의 수용부(332)가 구비된다. 상기 수용부(332)는 전술한 구획판(324)의 돌출 부분이 수납되는 곳으로, 수용부(332)에 구획판(324)이 삽입 결합됨으로써 커버 플레이트(330)의 움직임을 최소화하고, 또 전극리드(312)에서 발생한 열기가 인근의 전극리드(312)로 전달되는 것을 차단한다. In addition, as can be seen from FIG. 7(b) showing the inner surface portion, that is, the rear surface of the cover plate 330, a long rectangular receiving portion 332 protruding at a predetermined height is provided on the electrode lead 312 and facing each other. do. The receiving portion 332 is a place where the protruding portion of the partition plate 324 is accommodated, and the partition plate 324 is inserted and coupled to the receiving portion 332 to minimize the movement of the cover plate 330, and Heat generated from the electrode lead 312 is blocked from being transmitted to the adjacent electrode lead 312.

한편, 배터리 팩의 조립이나 사용시 전극리드를 포함한 단위 셀의 안전성을 더욱 높이기 위하여 외부에서 전극리드가 직접 노출되지 않는 것이 바람직하다. On the other hand, when assembling or using the battery pack, it is preferable that the electrode lead is not directly exposed from the outside in order to further increase the safety of the unit cell including the electrode lead.

도 8은 커버 플레이트에 구비된 공기 유로를 설명하기 위한 도면으로, 커버 플레이트(330)에는 슬릿(331)과 연통된 대략 'L'자 형상의 유로(333)가 형성되어 있다. 따라서 슬릿(331)을 통해 유입되는 공기는 전극리드(312)로 향할 수 있는 반면, 절곡부로 인해 조립시 작업자의 도구 등은 전극리드(312)를 향할 수 없기 때문에 전극리드(312)를 더욱 확실하게 보호할 수 있다.FIG. 8 is a view for explaining an air flow path provided in the cover plate. In the cover plate 330, a flow path 333 having an approximately'L' shape in communication with the slit 331 is formed. Therefore, the air introduced through the slit 331 can be directed to the electrode lead 312, whereas the operator's tools cannot be directed toward the electrode lead 312 due to the bent portion, so that the electrode lead 312 is more reliable. Can be protected.

계속해서, 커버 플레이트(330)를 덮고 있는 분사판(430)은 메인관(410)을 통해 이동하는 냉각공기를 커버 플레이트(330)로 공급하기 위한 것이며, 이때 공급된 냉각공기의 전량이 커버 플레이트(330)의 슬릿(331)을 통과할 수 있도록, 분사판(430)의 가장자리는 커버 플레이트(330) 전면과 밀착하도록 형성되는 것이 바람직하다.Subsequently, the spray plate 430 covering the cover plate 330 is for supplying the cooling air moving through the main pipe 410 to the cover plate 330, and at this time, the total amount of the supplied cooling air is the cover plate In order to pass through the slit 331 of 330, the edge of the spray plate 430 is preferably formed to be in close contact with the front surface of the cover plate 330.

이상에서와 같이, 본 발명에서는 냉각공기가 메인관(410), 분사판(430), 커버 플레이트(330)의 슬릿(331)을 순차적으로 경유한 후, 슬릿(331)과 동일 축선상에 위치하는 전극리드(312)로 공급되기 때문에, 냉각효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 냉각에 필요한 공기의 사용량을 최소화할 수 있다는 이점이 있다. 일반적인 공냉식 냉각 구조는 단순히 차가운 공기를 배터리 팩 내부로 공급하는데 그치지만, 본 발명에서는 배터리 팩에서 가장 많은 열을 발산하는 전극리드에 집중적으로 냉각공기를 공급하기 때문에 휠씬 효율적이다.As described above, in the present invention, after passing through the slits 331 of the main pipe 410, the spray plate 430, and the cover plate 330 in sequence, the cooling air is located on the same axis as the slit 331. Since it is supplied to the electrode lead 312, there is an advantage of not only improving cooling efficiency, but also minimizing the amount of air required for cooling. The general air-cooled cooling structure simply supplies cold air to the inside of the battery pack, but in the present invention, since cooling air is intensively supplied to the electrode leads that dissipate the most heat from the battery pack, it is much more efficient.

한편 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 배터리 팩 냉각 방법에서, 냉각 공기는 이물질을 포함하지 않도록 에어 필터에 의해 여과된 냉각 공기인 것이 바람직하다. 비록 커버 플레이트(330)의 장착을 통해 전극리드(312)로의 이물질을 다량 차단할 수 있지만, 소량의 이물질에 의해서도 전극리드(312)가 손상을 받을 수 있으므로 냉각 공기에 포함된 이물질이 가급적 존재하지 않도록 에어 필터로 여과한 공기가 바람직하다.Meanwhile, in the battery pack cooling method of the present invention having the above configuration, the cooling air is preferably cooling air filtered by an air filter so as not to contain foreign substances. Although a large amount of foreign matter to the electrode lead 312 can be blocked by mounting the cover plate 330, the electrode lead 312 may be damaged even by a small amount of foreign matter, so that foreign matter contained in the cooling air does not exist as much as possible. Air filtered with an air filter is preferred.

일예로, 본 발명의 배터리 팩이 차량에 장착될 시에는, 메인관(410)의 유입 포트(411)와 유출 포트(412)는 에어컨용 냉각공기를 생성하는 차량의 공조시스템과 연결될 수 있다. 에어컨용 냉각 공기는 에어컨용 필터에 의해 이물질이 대부분 제거되어 청결하고, 또 전극리드(312)의 열기를 식힐 수 있을 정도로 차가운 공기이다. 특히 전극리드(312)의 열기가 잘 배출되지 않는 여름철의 경우 대부분의 차량에서는 에어컨을 켠 상태에서 이용하고 있기 때문에 냉각을 위한 별도의 조작이 필요하지 않다는 이점도 있다.For example, when the battery pack of the present invention is mounted on a vehicle, the inlet port 411 and the outlet port 412 of the main pipe 410 may be connected to an air conditioning system of a vehicle that generates cooling air for an air conditioner. The air conditioner cooling air is clean because most foreign substances are removed by the air conditioner filter, and is cold enough to cool the heat of the electrode lead 312. In particular, in the summer when the heat of the electrode lead 312 is not easily discharged, since most vehicles use the air conditioner with the air conditioner turned on, there is an advantage that a separate operation for cooling is not required.

물론 추운 환경, 즉 배터리의 사용 온도 이하까지 낮아질 시에도 배터리의 성능 저하가 발생하지만, 이 경우에는 히터의 따뜻한 공기를 활용할 수 있어 배터리의 최적 조건을 유지할 수 있다.Of course, even in a cold environment, that is, when the battery's operating temperature is lowered, the battery's performance deteriorates, but in this case, warm air from the heater can be used to maintain the optimal condition of the battery.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Specific parts of the present invention have been described in detail above, and for those of ordinary skill in the art, these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and scope of the technical idea, and it is natural that such modifications and modifications fall within the appended claims.

100 : 상부케이스
200 : 하부케이스
210 : 제1 통공
220 : 제2 통공
300 : 배터리 모듈
310 : 단위 셀
311 : 전극조립체 312 : 전극리드
320 : 버스 바 어셈블리
321 : 버스 바 프레임 322 : 버스 바
323 : 삽입홈 324 : 구획판
325 : 연결 버스바 326 : 체결구
330 : 커버 플레이트
331 : 슬릿 332 : 수용부
333 : 유로
400 : 냉각수단
410 : 메인관
411 : 유입 포트 412 : 유출 포트
420 : 분기관
430 : 분사판
100: upper case
200: lower case
210: first through hole
220: second through hole
300: battery module
310: unit cell
311: electrode assembly 312: electrode lead
320: bus bar assembly
321: bus bar frame 322: bus bar
323: insertion groove 324: partition plate
325: connection bus bar 326: fastener
330: cover plate
331: slit 332: receiving portion
333: Euro
400: cooling means
410: main building
411: inlet port 412: outlet port
420: branch pipe
430: spray plate

Claims (11)

소정 용적을 갖는 상부케이스, 상기 상부케이스와 체결되는 하부케이스, 및 상기 상부케이스와 하부케이스의 공간부에 수납되는 하나 이상의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
상기 배터리 모듈을 구성하는 복수 개의 배터리 셀 전극 리드는 버스 바에 고정되며, 상기 전극 리드를 향해 냉각 공기를 공급하는 냉각수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
A battery pack comprising an upper case having a predetermined volume, a lower case fastened to the upper case, and at least one battery module accommodated in a space portion of the upper case and the lower case,
The plurality of battery cell electrode leads constituting the battery module are fixed to the bus bar, and a cooling means for supplying cooling air to the electrode leads is further provided.
제1항에 있어서,
상기 냉각수단은, 일측에는 냉각공기를 유입하기 위한 유입 포트가 구비되며, 타측에는 잔류하는 냉각공기가 배출되는 유출 포트가 연결된 메인관, 및 상기 메인관과 연통되어 전극 리드에 냉각공기를 공급하는 평판 형상의 분사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 1,
The cooling means is provided with an inlet port for introducing cooling air on one side, and a main pipe connected to an outlet port through which residual cooling air is discharged, and in communication with the main pipe to supply cooling air to the electrode lead. A battery pack comprising a flat plate-shaped spray plate.
제2항에 있어서,
상기 메인관은 배터리 모듈을 감싸는 형상으로 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 2,
The main tube is a battery pack, characterized in that located in a shape surrounding the battery module.
제2항에 있어서,
상기 전극 리드가 고정된 버스 바 외측에는 버스 바 프레임을 덮고 있는 커버 플레이트가 위치하며, 상기 커버 플레이트에는 전극 리드와 동일한 개수의 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 2,
A cover plate covering the bus bar frame is positioned outside the bus bar to which the electrode leads are fixed, and the cover plate has the same number of slits as the electrode leads.
제4항에 있어서,
서로 인근하는 버스 바들 사이에는 삽입홈이 구비되며, 상기 삽입홈에는 소정 높이 돌출하도록 구획판이 위치하고,
상기 커버 플레이트 내측면에는 상기 구획판의 돌출 부분을 감싸기 위한 수용부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 4,
An insertion groove is provided between adjacent bus bars, and a partition plate is positioned so as to protrude a predetermined height in the insertion groove,
The battery pack, characterized in that the receiving portion is provided on the inner surface of the cover plate to surround the protruding portion of the partition plate.
제5항에 있어서,
상기 커버 플레이트의 슬릿은 직사각형 모양인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 5,
Battery pack, characterized in that the slit of the cover plate has a rectangular shape.
제5항에 있어서,
상기 분사판 가장자리는 상기 커버 플레이트 전면과 밀착하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 5,
The battery pack, characterized in that the edge of the spray plate is in close contact with the front surface of the cover plate.
제5항에 있어서,
상기 배터리 모듈이 복수 개이며, 각 배터리 모듈로 냉각공기를 공급할 수 있도록, 메인관과 분사판 사이에는 분기관이 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 5,
The battery pack according to claim 1, wherein a plurality of battery modules are provided, and a branch pipe is further provided between the main pipe and the spray plate to supply cooling air to each battery module.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 팩의 냉각 방법에 있어서,
상기 냉각 공기는 에어 필터에 의해 여과된 공기인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 냉각 방법.
In the cooling method of the battery pack according to any one of claims 1 to 8,
The cooling air is the cooling method of the battery pack, characterized in that the air filtered by an air filter.
제9항에 있어서,
상기 냉각 공기는 차량 공조시스템의 냉각 공기인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 냉각 방법.
The method of claim 9,
The cooling air is a cooling method of a battery pack, characterized in that the cooling air of the vehicle air conditioning system.
제10항에 있어서,
상기 냉각 공기는 차량 에어컨용 냉각 공기인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 냉각 방법.
The method of claim 10,
The cooling air is a cooling method for a battery pack, characterized in that the cooling air for a vehicle air conditioner.
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