KR20210146159A - Battery pack for eco-friendly cars - Google Patents

Battery pack for eco-friendly cars Download PDF

Info

Publication number
KR20210146159A
KR20210146159A KR1020200063255A KR20200063255A KR20210146159A KR 20210146159 A KR20210146159 A KR 20210146159A KR 1020200063255 A KR1020200063255 A KR 1020200063255A KR 20200063255 A KR20200063255 A KR 20200063255A KR 20210146159 A KR20210146159 A KR 20210146159A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
eco
battery pack
battery module
cooling
Prior art date
Application number
KR1020200063255A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102347566B1 (en
Inventor
이동화
Original Assignee
(주)유피티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)유피티 filed Critical (주)유피티
Priority to KR1020200063255A priority Critical patent/KR102347566B1/en
Publication of KR20210146159A publication Critical patent/KR20210146159A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102347566B1 publication Critical patent/KR102347566B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

The present invention relates to a battery pack for an eco-friendly vehicle, and specifically, to a battery pack for an eco-friendly vehicle that has excellent cooling performance and is lightweight. The battery pack for an eco-friendly vehicle mounted on an electric vehicle to supply power and accommodating a plurality of battery modules includes: a battery module accommodating unit for accommodating the plurality of battery modules; a first cover unit covering the upper surface of the battery module accommodating unit; and a cooling unit provided on the upper surface of the first cover unit to cool the first cover unit, wherein the frame of the battery module and the battery module accommodating unit can be made of urethane.

Description

친환경 자동차용 배터리 팩{Battery pack for eco-friendly cars}Battery pack for eco-friendly cars

본 발명은 친환경 자동차용 배터리 팩에 관한 것으로, 자세하게 냉각 성능이 우수하며 경량화가 이루어진 친환경 자동차용 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack for an eco-friendly vehicle, and more particularly, to a battery pack for an eco-friendly vehicle that has excellent cooling performance and is lightweight.

최근 전기차 시장이 점차 확대되면서 전기차의 동력원인 리튬이온 배터리에 대한 관심도 증가하는 추세이다. 특히 전기차는 화석연료를 사용하지 않고, 매연이 발생하지 않아 대기오염을 줄일 수 있어 친환경 자동차로 각광 받고 있고, 전기차의 시장 점유율도 점차 높아지고 있는 상황이다.Recently, as the electric vehicle market gradually expands, interest in lithium-ion batteries, the power source of electric vehicles, is also increasing. In particular, electric vehicles are attracting attention as eco-friendly vehicles because they do not use fossil fuels and do not generate soot, which can reduce air pollution, and the market share of electric vehicles is gradually increasing.

이러한 상황에서 배터리 팩의 중요성은 더욱이 부각되고 있으며, 더욱 안전하고 고효율의 배터리 팩을 개발하기 위한 노력이 계속되고 있다.In this situation, the importance of the battery pack is further highlighted, and efforts are being made to develop a safer and more efficient battery pack.

전기차의 가동을 위해서는 스마트폰의 수천 배에 달하는 엄청난 양의 전력이 필요하다. 따라서 배터리 셀이 수십 개에서 많게는 수천 개까지 필요하게 된다. 전기차의 종류에 따라 구성이 조금씩 차이가 있을 수 있지만, 일반적으로, 전기차의 배터리는 셀(Cell) < 모듈(Module) < 팩(Pack)으로 구성되고, 위의 나열 순으로 구성단위체의 상위 개념으로 크기가 증가하게 된다. 수많은 배터리 셀을 안전하게, 그리고 효율적으로 관리하기 위해 모듈과 팩이라는 형태를 거쳐 전기차에 탑재하게 되는 것이다.To operate an electric vehicle, an enormous amount of power, thousands of times that of a smartphone, is required. Therefore, tens to thousands of battery cells are required. Although the composition may be slightly different depending on the type of electric vehicle, in general, the battery of an electric vehicle is composed of Cell < Module < Pack size will increase. In order to safely and efficiently manage numerous battery cells, they will be installed in electric vehicles through modules and packs.

구체적으로, 셀, 모듈, 팩은 배터리를 모으는 단위로, 배터리 셀을 여러 개 묶어서 모듈을 만들고, 모듈을 여러 개 묶어서 팩을 만들게 되는 것이다. 전기차에는 최종적으로 배터리가 하나의 팩 형태로 탑재되게 된다.Specifically, cells, modules, and packs are units for collecting batteries, and a plurality of battery cells are bundled to form a module, and several modules are bundled to make a pack. Finally, the battery will be mounted in the form of a single pack in an electric vehicle.

배터리의 기본이 되는 셀은 자동차 내 제한된 공간에서 최대한의 성능을 발현할 수 있도록 단위 부피당 높은 용량을 지녀야 하고, 일반 모바일 기기용 배터리에 비해 훨씬 긴 수명이 필요하다. 또한, 주행중에 전달되는 충격을 견디고, 저온 또는 고온에서도 정상작동 할 수 있는 높은 신뢰성과 안정성을 지녀야 한다.The cell, which is the basis of the battery, has to have a high capacity per unit volume so that the maximum performance can be expressed in a limited space in the vehicle, and it needs a much longer lifespan compared to the battery for general mobile devices. In addition, it must have high reliability and stability to withstand the impact transmitted during driving and to operate normally even at low or high temperatures.

여러 개의 셀을 열과 진동 등 외부 충격에서 좀 더 보호될 수 있도록 하나의 프레임에 모으게 되고, 이 형태를 모듈이라고 부른다. 그리고 모듈 여러 개를 모아 배터리의 온도나 전압 등을 관리해 주는 배터리 관리시스템(BMS, Battery Management System)과 냉각장치 등을 추가한 것이 배터리 팩이 되는 것이다.Multiple cells are collected in one frame to be more protected from external shocks such as heat and vibration, and this form is called a module. In addition, a battery pack is made by adding a battery management system (BMS) that collects several modules and manages the temperature and voltage of the battery and a cooling device.

이와 같은 방식으로 전기차에는 배터리 셀 여러 개가 하나의 팩 형태로 탑재되게 된다. 이와 관련하여 배터리 업계에서는 전기차의 주행가능 거리를 늘리기 위해 같은 부피에 더 많은 에너지를 넣을 수 있는 고 에너지 밀도 배터리 셀을 개발하는데 치중해왔고, 이에 따라 고 에너지 밀도 및 고 안전성을 확보하는 쪽으로 개발 방향이 정립되었다.In this way, several battery cells are mounted in an electric vehicle in the form of a pack. In this regard, the battery industry has been focusing on developing high energy density battery cells that can put more energy into the same volume to increase the driving range of electric vehicles. has been established

한편, 최근에는 모듈과 팩을 얼마나 더 효율적으로 설계하고 구성하느냐에 대한 관심이 커지고 있는 상황이다. 전기차에 최종적으로 탑재되는 형태는 팩 형태이기 때문에, 배터리 팩의 스펙이 전기차의 전반적인 성능 및 디자인과 긴밀한 관계를 갖게 되기 때문이다. 즉, 전기차에 탑재되는 배터리 팩이 얼마나 더 고효율에 슬림한 디자인을 갖추느냐에 따라 전기차의 주행성능 및 디자인이 달라지게 된다. 따라서 최근에는 배터리 모듈 및 팩의 연구개발이 활발하게 일어나고 있는 상황이다.Meanwhile, recently, interest in how to design and configure modules and packs more efficiently is growing. This is because the battery pack's specifications are closely related to the overall performance and design of the electric vehicle because the final form of the electric vehicle is a pack form. In other words, the driving performance and design of an electric vehicle will vary depending on how much more efficient and slim the battery pack mounted on the electric vehicle is. Therefore, in recent years, research and development of battery modules and packs is actively taking place.

하지만 여전히 가벼우면서, 충격, 진동, 화재 등으로부터 강하고, 배터리에서 발생하는 열을 냉각하여 배터리 효율을 높여주는 배터리 팩을 개발하는 것은 쉽지 않은 과제이고, 이에 따라 경량화, 고 안전화 및 고 냉각 효율이 달성되는 배터리 팩의 개발이 필요한 실정이다.However, it is still not an easy task to develop a battery pack that is light, strong against shock, vibration, and fire, and improves battery efficiency by cooling the heat generated from the battery. There is a need to develop a battery pack that can be used.

종래의 기술 대한민국 등록특허 제10-1364184호는 전기자동차 중대형 배터리의 부분 냉각 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 배터리 셀이 적층된 구조의 다수개의 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈 수에 맞게 각각의 배터리 모듈에 설치되는 냉각팬; 상기 다수개의 배터리 모듈에 각각 설치되는 수냉판; 상기 수냉판과 수로에 의해 연결되어 각각의 수로를 통해 상기 수냉판으로 유체를 분배하는 매니폴드; 상기 수냉판과 상기 매니폴드 사이의 수로의 압력을 일정하게 유지시키는 유량제어밸브; 및 냉각 시스템의 상태를 감지하는 각종 센서로부터 전송되는 냉각 시스템 상태 데이터를 수신하여 냉각 시스템의 구동 상태에 따라 상기 유량제어밸브와 각 배터리 모듈에 설치되는 냉각팬을 제어하는 제어기를 포함한다. 본 종래의 기술에 의하면, 배터리 셀 온도가 설정 온도 값에 다다르지 않는 부분까지 에너지를 소비하며 냉각을 할 필요 없이 설정 온도 값을 초과한 배터리 셀과 모듈에만 냉각을 수행하게 됨으로써 부수적 에너지 손실을 최소화할 수 있고, 배터리 셀 간 온도를 평형화(equalizing)할 수 있는 효과가 있는 것을 제시하고 있으나, 수냉을 통한 냉각 방식으로 인해 배터리 팩의 경량화를 달성하기에는 어려운 문제점이 있었다. Prior Art Korean Patent Registration No. 10-1364184 relates to a partial cooling system and method for a medium or large battery of an electric vehicle, comprising: a plurality of battery modules having a stacked structure of battery cells; a cooling fan installed in each battery module according to the number of the battery modules; a water cooling plate installed in each of the plurality of battery modules; a manifold connected to the water cooling plate by a water channel and distributing a fluid to the water cooling plate through each water channel; a flow control valve for maintaining a constant pressure of a water channel between the water cooling plate and the manifold; and a controller for receiving cooling system state data transmitted from various sensors for detecting the state of the cooling system and controlling the flow control valve and a cooling fan installed in each battery module according to the driving state of the cooling system. According to this prior art, energy is consumed up to a portion where the battery cell temperature does not reach the set temperature value, and cooling is performed only on the battery cells and modules exceeding the set temperature value without the need for cooling, thereby minimizing incidental energy loss. However, it is suggested that there is an effect of equalizing the temperature between battery cells, but there is a problem in that it is difficult to achieve weight reduction of the battery pack due to the cooling method through water cooling.

대한민국 등록특허 제10-1364184호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1364184

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 의한 친환경 자동차용 배터리 팩은, 배터리 팩 및 냉각 장치의 경량화를 통해 전체적인 무게를 감소시켜 친환경 자동차의 고 연비 효율을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention provides high fuel efficiency of an eco-friendly vehicle by reducing the overall weight by reducing the weight of the battery pack and the cooling device. it has its purpose

본 발명의 다른 목적은, 배터리 팩 내에 내충격, 내진동 및 난연성 소재를 사용하여 고 안전화를 달성하는 친환경 자동차용 배터리 팩을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a battery pack for an eco-friendly vehicle that achieves high safety by using a shock-resistant, vibration-resistant and flame-retardant material in the battery pack.

본 발명의 또 다른 목적은, 배터리 팩을 강제 냉각하여 배터리의 고효율을 유도할 수 있는 고 냉각 효율의 친환경 자동차용 배터리 팩을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a battery pack for an eco-friendly vehicle having high cooling efficiency, which can induce high efficiency of the battery by forcibly cooling the battery pack.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems to be solved by the present invention not mentioned here are those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be clearly understood by

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩은, 전기차에 탑재되어 전력을 공급하며, 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 친환경 자동차용 배터리 팩에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 배터리모듈수용부와, 상기 배터리모듈수용부의 상단면을 덮는 제1덮개부 및 상기 제1덮개부 상단면에 구비되어 상기 제1덮개부를 냉각하는 냉각부를 포함하고, 상기 배터리 모듈의 프레임 및 상기 배터리모듈수용부는 우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention for solving the above problems is mounted on an electric vehicle to supply power, and in the battery pack for an eco-friendly vehicle accommodating a plurality of battery modules, accommodating the plurality of battery modules a battery module accommodating part, a first cover part covering an upper surface of the battery module accommodating part, and a cooling part provided on the upper surface of the first cover part to cool the first cover part, the frame of the battery module and the battery The module receiving part is characterized in that it is formed of urethane.

바람직하게는, 상기 제1덮개부는 열전도가 높은 금속으로 마련될 수 있다.Preferably, the first cover part may be made of a metal having high thermal conductivity.

바람직하게는, 상기 냉각부는 유체가 채워질 수 있는 빈 공간으로 마련되는 공간부와, 상기 공간부 상단 및 측면을 덮어 상기 공간부의 기밀을 유지하는 제2덮개부 및 상기 제2덮개부 일측에 적어도 하나 이상 마련되는 펠티어소자를 포함하여 구성될 수 있다.Preferably, the cooling unit includes a space part provided as an empty space in which a fluid can be filled, a second cover part covering the upper end and side surfaces of the space part to maintain airtightness of the space part, and at least one on one side of the second cover part It may be configured to include the Peltier device provided above.

바람직하게는, 상기 공간부에 채워지는 유체는 질소인 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the fluid filled in the space may be characterized in that nitrogen.

바람직하게는, 상기 배터리모듈수용부 내부의 상기 배터리 모듈 사이는 우레탄 발포체로 충전되고, 상기 배터리 모듈 내부의 잉여 공간도 우레탄 발포체로 충전되는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, between the battery modules inside the battery module accommodating part is filled with a urethane foam, it may be characterized in that the excess space inside the battery module is also filled with the urethane foam.

본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩은, 배터리 모듈 프레임 및 배터리모듈수용부가 우레탄으로 형성되고, 냉각부의 공간부에 기체인 질소를 충전하므로, 배터리 팩의 전체적인 무게가 감소되어 친환경 자동차의 고 연비 효율을 제공하는 효과가 있다.In the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention, since the battery module frame and the battery module accommodating part are formed of urethane, and nitrogen, which is gas, is charged in the space of the cooling part, the overall weight of the battery pack is reduced, so that the high fuel efficiency of the eco-friendly vehicle has the effect of providing

본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩은, 배터리 모듈 프레임 및 배터리모듈수용부가 우레탄으로 이루어지고, 배터리모듈수용부가 우레탄발포체로 채워지는 것을 통해, 내충격, 내진동 및 난연성이 뛰어난 배터리 팩을 제공하는 효과가 있다.The battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention has a battery module frame and a battery module accommodating part made of urethane, and the battery module accommodating part is filled with urethane foam. there is

본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩은, 펠티어소자를 통해 배터리 팩을 강제 냉각하여 배터리의 고효율을 유도할 수 있는 고 냉각 효율의 친환경 자동차용 배터리 팩을 제공하는 효과가 있다.The battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention has the effect of providing a battery pack for an eco-friendly vehicle with high cooling efficiency that can induce high efficiency of the battery by forcibly cooling the battery pack through a Peltier device.

도 1은, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩의 일 실시예에 따라 배터리 팩의 정단면도를 개념도로 나타낸 것이다.
도 2(a)는, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩의 일 실시예에 따른 펠티어소자를 사시도로 나타낸 것이다.
도 2(b)는, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩의 일 실시예에 따른 펠티어소자를 정면도로 나타낸 것이다.
도 3(a)는, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩의 일 실시예에 따른 제2덮개부를 사시도로 나타낸 것이다.
도 3(b)는, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩의 일 실시예에 따른 제2덮개부를 평면도로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩의 일 실시예에 따라 배터리모듈수용부 내에 화재가 발생하였을 때 화재 확산을 제어하는 과정을 흐름도로 나타낸 것이다.1 is a conceptual diagram illustrating a front cross-sectional view of a battery pack according to an embodiment of the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention.
Figure 2 (a) is a perspective view showing a Peltier device according to an embodiment of the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention.
Figure 2 (b) is a front view showing a Peltier device according to an embodiment of the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention.
Figure 3 (a) is a perspective view showing a second cover according to an embodiment of the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention.
Figure 3 (b) is a plan view showing a second cover according to an embodiment of the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of controlling the spread of fire when a fire occurs in the battery module accommodating part according to an embodiment of the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention. And the terminology used in this specification is for describing the embodiments, and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. On the other hand, the illustration and detailed description of the configuration and the action and effect thereof, which can be easily known from those of ordinary skill in the art, will be simplified or omitted, and the parts related to the present invention will be described in detail.

전기차, 즉 친환경 자동차에 사용되는 전원은 이차 전지를 사용한다. 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기차 및 하이브리드 자동차를 비롯한 친환경 자동차의 동력원으로 사용되고 있다.Secondary batteries are used to power electric vehicles, that is, eco-friendly vehicles. A secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged. It is used as a power source for automobiles.

전기 자동차의 모터 구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하는 기기에는, 여러 개의 고출력 이차 전지를 적층해 직렬로 연결하여 구성되는 대용량의 모듈형 배터리 팩이 사용되는 것이 일반적이다. 특히, 전기차용 배터리 팩의 경우 수 개에서 많게는 수십 개의 이차 전지가 충전과 방전을 번갈아가면서 수행하게 됨에 따라 이러한 충방전 등을 제어하여 배터리 팩이 적정한 동작 상태로 유지되도록 관리할 필요성이 있다.In devices requiring a large amount of power, such as driving a motor of an electric vehicle, it is common to use a large-capacity modular battery pack configured by stacking several high-output secondary batteries and connecting them in series. In particular, in the case of a battery pack for an electric vehicle, as several to as many as several tens of secondary batteries are alternately charging and discharging, it is necessary to control such charging and discharging to maintain the battery pack in an appropriate operating state.

이차 전지가 작동하는 동안 발생하는 열은 이차 전지의 온도를 상승시시킨다. 발생되는 열을 효율적으로 냉각시키지 않으면 이차 전지의 수명이 짧아지고 오작동을 일으키는 등 안정성이 크게 저하되는 문제가 있다. 따라서, 냉각은 이차 전지를 포함하는 배터리팩의 제작에 있어서 무엇보다 중요한 과제이다.Heat generated while the secondary battery is operating increases the temperature of the secondary battery. If the generated heat is not efficiently cooled, the lifespan of the secondary battery is shortened and stability is greatly reduced, such as malfunction. Accordingly, cooling is the most important task in manufacturing a battery pack including a secondary battery.

배터리팩의 냉각에 일반적으로 사용되는 냉각 구조는 다음과 같다. 다수의 단위 전지가 갭을 사이에 두고 적층 배열되어 이루어지는 전지 모듈이 장착되는 팩 케이스의 일방에 냉매 유입구를 형성하고 타방에 냉매 배출구를 형성하며, 팩 케이스와 전지 모듈 사이에 냉매가 흐르는 유동공간을 형성한다. 이러한 구조의 팩 케이스의 냉매 유입구에 냉매를 공급하면, 냉매는 유동공간과 단위 전지 사이의 갭을 통과하여 냉매 배출구를 통해 유동되어 배출되는 과정에서 단위 전지들을 냉각하게 된다.The cooling structure generally used for cooling the battery pack is as follows. A refrigerant inlet is formed on one side of a pack case in which a plurality of unit cells are stacked and arranged with a gap therebetween, a refrigerant outlet is formed on the other side, and a flow space through which the refrigerant flows between the pack case and the battery module is formed. to form When the refrigerant is supplied to the refrigerant inlet of the pack case having such a structure, the refrigerant passes through a gap between the flow space and the unit cell, flows through the refrigerant outlet, and cools the unit cells in the process of being discharged.

하지만 냉매로서 액체류를 이용한 냉각을 실시할 경우, 냉매에 의해 배터리팩의 무게가 증가하는 문제점이 있었고, 공기를 통한 냉각의 경우, 불순물의 유입 및 냉각 효과의 저하 등의 문제점이 있었다.However, when cooling using a liquid stream as a refrigerant, there is a problem in that the weight of the battery pack increases due to the refrigerant, and in the case of cooling through air, there are problems such as the inflow of impurities and a decrease in the cooling effect.

먼저, 본 발명에 적용 될 수 있는 배터리는 다음과 같이 구비될 수 있다.First, the battery applicable to the present invention may be provided as follows.

배터리는 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 바람직하게는 판상형 배터리이고, 일면 또는 양면이 인접한 배터리에 대면하도록 적층 배열되어 배터리 모듈을 형성하고 있을 수 있다.The battery is preferably a plate-shaped battery so as to provide a high stacking rate in a limited space, and may be stacked and arranged so that one or both sides face adjacent batteries to form a battery module.

배터리는 양극판, 분리막 및 음극판으로 구성된 전극조립체를 포함하며, 각 배터리의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극 탭 및 음극 탭에 각각 양극 리드 및 음극 리드가 전기적으로 접속된 것일 수 있다.A battery may include an electrode assembly including a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, and a positive electrode lead and a negative electrode lead may be electrically connected to a plurality of positive and negative electrode tabs protruding from the positive and negative electrode plates of each battery, respectively.

상기 양극판의 재질은 알루미늄이 주로 이용된다. 대안적으로, 상기 양극판은 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있다. 나아가, 배터리의 화학적 변화를 야기하지 않고 높은 도전성을 갖는 재질이라면 양극판으로 사용하는데 제한이 없다.Aluminum is mainly used as a material of the positive electrode plate. Alternatively, as the positive electrode plate, stainless steel, nickel, titanium, or aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like may be used. Furthermore, if the material does not cause chemical change of the battery and has high conductivity, there is no limitation to use it as the positive electrode plate.

상기 양극판의 일부 영역에는 양극 탭이 구비되는데 양극 탭은 상기 양극판이 연장되는 형태로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 양극판의 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접 등을 통하여 접합하는 형태로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 양극 재료를 상기 양극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하여 양극 탭을 형성하여도 무방하다.A positive electrode tab is provided in a portion of the positive electrode plate, and the positive electrode tab may be formed in a form in which the positive electrode plate extends. Alternatively, it is also possible to configure in the form of bonding a member of a conductive material to a predetermined portion of the positive electrode plate through welding or the like. In addition, the positive electrode tab may be formed by coating and drying the positive electrode material on a partial region of the outer peripheral surface of the positive electrode plate.

상기 양극판에 대응되는 음극판은 주로 구리 재질이 이용된다. 대안적으로, 음극판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있고, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The negative electrode plate corresponding to the positive electrode plate is mainly made of copper. Alternatively, as the negative electrode plate, a surface treatment of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, copper or stainless steel with carbon, nickel, titanium, silver, or the like may be used, and an aluminum-cadmium alloy or the like may be used.

상기 음극판 또한 일부 영역에 음극 탭이 구비되며, 앞서 설명된 양극 탭과 같이 상기 음극판에서 연장되는 형태로 구현될 수 있음은 물론, 음극판 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접하는 등의 방법으로 접합할 수도 있으며, 음극 재료를 상기 음극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하는 방식 등으로 형성하는 것도 가능하다.The negative electrode plate is also provided with a negative electrode tab in some regions, and can be implemented in a form extending from the negative electrode plate like the positive electrode tab described above, and can be joined by welding a member of a conductive material to a predetermined portion of the negative electrode plate. Alternatively, it is also possible to form the negative electrode material by coating and drying a portion of the outer peripheral surface of the negative electrode plate.

상기 양극 리드는 상기 양극판에 구비된 양극 탭에, 음극 리드는 상기 음극판에 구비된 음극 탭에 전기적으로 접속된다. 바람직하게, 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드는 각각 복수의 양극 탭 및 복수의 음극 탭과 접합된다.The positive lead is electrically connected to the positive electrode tab provided on the positive electrode plate, and the negative electrode lead is electrically connected to the negative electrode tab provided on the negative electrode plate. Preferably, the positive electrode lead and the negative electrode lead are bonded to the plurality of positive electrode tabs and the plurality of negative electrode tabs, respectively.

상기 양극판과 상기 음극판에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있다. 일 예로, 상기 양극 활물질은 리튬 계열의 활물질이고, 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4 또는 Li1+zNi1-xyCoxMyO2(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤z≤1, M은 Al, Sr, Mg, La, Mn 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 음극 활물질은 탄소 계열의 활물질이고, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 양극 활물질과 음극활물질의 종류와 화학적 조성은 배터리의 종류에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로 상기에서 열거한 구체적인 예는 하나의 예시에 불과하다는 것을 이해하여야 한다.A positive electrode active material and a negative electrode active material are coated on the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively. For example, the positive active material is a lithium-based active material, and representative examples include LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4, or Li1+zNi1-xyCoxMyO2 (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤ 1, 0≤z≤1, M is a metal such as Al, Sr, Mg, La, Mn) and the like metal oxide may be used. The anode active material is a carbon-based active material, and as the anode active material, a carbon material such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite material, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, or the like may be used. Since the type and chemical composition of the positive electrode active material and the negative electrode active material may vary according to the type of battery, it should be understood that the specific examples listed above are only examples.

상기 분리막은 다공성 재질을 가진 것이라면 특별히 제한이 없다. 상기 분리막은 다공성이 있는 고분자막, 예컨대 다공성 폴리올레핀막, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈렌, 부직포막, 다공성 웹(web) 구조를 가진 막 또는 이들의 혼합체 등으로 이루어질 수 있다. 상기 분리막의 단면 또는 양면에는 무기입자가 결착되어 있을 수 있다.The separator is not particularly limited as long as it has a porous material. The separation membrane is a porous polymer membrane, such as a porous polyolefin membrane, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl Pyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyano Noethyl sucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile styrene butadiene copolymer, polyimide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polyetheretherketone, polyethersulfone , polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyethylene naphthalene, a non-woven fabric membrane, a membrane having a porous web structure, or a mixture thereof, or the like. Inorganic particles may be bound to one or both surfaces of the separation membrane.

상기 무기 입자는 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자가 바람직하며, 10 이상의 유전율 상수를 가지며 밀도가 낮은 무기 입자가 더욱 바람직하다. 이는 배터리 내에서 이동하는 리튬 이온을 용이하게 전달할 수 있기 때문이다. 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자의 비제한적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, HfO2, SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3 또는 이들의 혼합체 등이 있다.The inorganic particles are preferably inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or more, and more preferably inorganic particles having a dielectric constant of 10 or more and low density. This is because it can easily transport lithium ions moving within the battery. Non-limiting examples of inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or greater include Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, HfO2, SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3, or a mixture thereof.

배터리 모듈은 배터리들 사이에 절연막을 개재시키면서 복수의 배터리를 단순 적층한 구조를 가질 수 있다.The battery module may have a structure in which a plurality of batteries are simply stacked with an insulating film interposed between the batteries.

다른 예로, 배터리 모듈은 절연막의 상부 및/또는 하부에 배터리를 적절한 간격으로 배열한 후 절연막을 배터리와 함께 한쪽 방향으로 폴딩하여 폴딩된 절연막 사이 사이에 배터리가 삽입되어 있는 스택 폴딩 구조를 가질 수 있다.As another example, the battery module may have a stack folding structure in which the battery is inserted between the folded insulating films by arranging the batteries at an appropriate interval on the upper and/or lower portions of the insulating film and then folding the insulating film together with the battery in one direction. .

또 다른 예로, 배터리는 파우치형 배터리이고 배터리 모듈은 파우치형 배터리 조립체일 수 있다. 파우치형 배터리는 양극판, 분리막 및 음극판 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 배터리케이스의 내부에 밀봉되어 있는 배터리로서,As another example, the battery may be a pouch-type battery and the battery module may be a pouch-type battery assembly. A pouch-type battery is a battery in which an electrode assembly having a structure of a positive plate, a separator, and a negative plate is sealed inside a battery case together with an electrolyte,

전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 대략 직육면체 구조인 판상형으로 이루어져 있다. 이러한 파우치형 배터리는 일반적으로 파우치형의 배터리케이스로 이루어져 있으며, 상기 배터리케이스는 내구성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 외부 피복층, 수분, 공기 등에 대해 차단성을 발휘하는 금속 소재로 이루어진 차단층, 및 열융착될 수 있는 고분자 수지로 이루어진 내부 실란트층이 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조로 구성되어 있다. 상기 파우치형 배터리에서 케이스는 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서 파우치형 배터리는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 배터리케이스에 전극조립체를 내장한 상태에서 배터리케이스의 외주면을 열융착 하여 밀봉한 구조일 수 있다. 파우치형 배터리의 열융착된 외주면은 배터리들을 각각 고정하여 배터리 모듈을 형성하는 카트리지들 사이에 고정될 수 있다.As a whole, it is composed of a plate-shaped structure with a thin thickness compared to the width. Such a pouch-type battery generally consists of a pouch-type battery case, wherein the battery case has an outer coating layer made of a durable polymer resin, a barrier layer made of a metal material that exhibits barrier properties against moisture, air, and the like, and heat fusion bonding. It is composed of a laminate sheet structure in which an inner sealant layer made of a polymer resin that can be formed is sequentially stacked. In the pouch-type battery, the case may have various structures. In this embodiment, the pouch-type battery may have a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and the outer circumferential surface of the battery case is heat-sealed and sealed. The heat-sealed outer peripheral surface of the pouch-type battery may be fixed between the cartridges forming the battery module by fixing the batteries, respectively.

본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전기차에 탑재되어 전력을 공급하며, 복수 개의 배터리 모듈(14)을 수용하는 친환경 자동차용 배터리 팩(1)에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 모듈(14)을 수용하는 배터리모듈수용부(11)와, 상기 배터리모듈수용부(11)의 상단면을 덮는 제1덮개부(12) 및 상기 제1덮개부(12) 상단면에 구비되어 상기 제1덮개부(12)를 냉각하는 냉각부(13)를 포함하고, 상기 배터리 모듈(14)의 프레임 및 상기 배터리모듈수용부(11)는 우레탄으로 형성되는 것을 포함할 수 있다.The battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention, as shown in FIGS. 1 to 4 , is mounted on an electric vehicle to supply power, and to the battery pack 1 for an eco-friendly vehicle accommodating a plurality of battery modules 14 . In the following, the battery module accommodating part 11 for accommodating the plurality of battery modules 14, the first cover part 12 and the first cover part 12 covering the top surface of the battery module accommodating part 11 ) is provided on the upper surface and includes a cooling part 13 for cooling the first cover part 12, and the frame of the battery module 14 and the battery module accommodating part 11 are formed of urethane can do.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리모듈수용부(11)는 상기 복수 개의 배터리 모듈(14)을 수용할 수 있다.First, as shown in FIG. 1 , the battery module accommodating part 11 may accommodate the plurality of battery modules 14 .

상기 배터리모듈수용부(11)는 복수 개의 상기 배터리 모듈(14)을 수용하여 상기 배터리 모듈(14) 및 배터리를 충격, 진동으로부터 보호할 수 있다.The battery module accommodating part 11 may accommodate a plurality of the battery modules 14 to protect the battery module 14 and the battery from shock and vibration.

바람직하게는, 상기 배터리모듈수용부(11)는 우레탄으로 형성될 수 있다.Preferably, the battery module accommodating part 11 may be formed of urethane.

또한, 상기 배터리 모듈(14)의 프레임은 우레탄으로 형성 될 수 있다.In addition, the frame of the battery module 14 may be formed of urethane.

구체적으로, 상기 배터리모듈수용부(11)와 상기 배터리 모듈(14)의 프레임에는 우레탄 발포체로 형성될 수 있다.Specifically, the frame of the battery module accommodating part 11 and the battery module 14 may be formed of a urethane foam.

자동차의 연비는 차체중량과 반비례하게 되므로, 경량화가 이루어짐에 따라 연비 향상을 기대할 수 있다.Since the fuel efficiency of a vehicle is inversely proportional to the body weight, improvement in fuel efficiency can be expected as the weight is reduced.

우레탄 발포 소재를 적용함으로써 배터리 팩(1)의 10% 이상의 경량화가 가능하고, 요구 성능에 따라 조성물질 변형이 가능하다.By applying the urethane foam material, it is possible to reduce the weight of the battery pack 1 by 10% or more, and it is possible to modify the composition according to the required performance.

또한, 고분자 화학물의 합성으로 기능성의 부여가 가능한 장점이 있으며, 자기 화재 확산 방지, 즉, 난연성과 자기 소화성이 뛰어나 화재로 인해 발생할 수 있는 사고를 예방할 수 있다.In addition, there is an advantage that functionality can be imparted through the synthesis of polymer chemicals, and it is possible to prevent self-fire spread, ie, because of its excellent flame retardancy and self-extinguishing properties, accidents that may occur due to fire can be prevented.

기존의 배터리 팩의 경우 박스 모듈 집합체의 형태로 상부 접점으로 열발생, 수냉장치 등에 의한 부식에 취약, 과충전시 열분산 취약, 금속 무게가 전체 무게의 2/3를 차지하는 등의 문제점이 있었으나 내충격성 등에 강점이 있어 지속적으로 사용되어 왔다. 하지만, 우레탄 소재를 기반으로 필러 등의 보강재를 활용하면 무게 감소 및 높은 강도를 유지할 수 있는 장점이 있다.In the case of the existing battery pack in the form of a box module assembly, there were problems such as heat generation at the upper contact point, vulnerability to corrosion by water cooling devices, heat dissipation during overcharging, and metal weight accounting for 2/3 of the total weight. Because of its strengths, it has been used continuously. However, if a reinforcing material such as a filler is used based on a urethane material, weight reduction and high strength can be maintained.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1덮개부(12)는 상기 배터리모듈수용부(11)의 상단면을 덮을 수 있다.Next, as shown in FIG. 1 , the first cover part 12 may cover the top surface of the battery module accommodating part 11 .

또한, 상기 제1덮개부(12)는 열전도가 높은 소재로 마련되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the first cover part 12 is made of a material having high thermal conductivity.

구체적으로, 상기 제1덮개부(12)는 열전도가 높은 금속으로 마련될 수 있다.Specifically, the first cover part 12 may be made of a metal having high thermal conductivity.

더욱 상세하게는, 상기 금속은 구리로 마련될 수 있다.More specifically, the metal may be made of copper.

또한, 상기 제1덮개부(12)는 상기 배터리모듈수용부(11)의 상단면을 덮음으로써 상기 배터리 모듈(14)이 상방으로 이탈하는 것을 방지하고, 상기 배터리 모듈(14)을 외부로부터 보호하는 역할을 할 수 있다.In addition, the first cover part 12 covers the top surface of the battery module accommodating part 11 to prevent the battery module 14 from being separated upward, and to protect the battery module 14 from the outside. can play a role

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉각부(13)는 상기 제1덮개부(12) 상단면에 구비되어 상기 제1덮개부(12)를 냉각할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1 , the cooling part 13 may be provided on the upper surface of the first cover part 12 to cool the first cover part 12 .

구체적으로, 상기 냉각부(13)는 공간부(131), 제2덮개부(132) 및 펠티어소자(133)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the cooling unit 13 may be configured to include a space portion 131 , a second cover portion 132 , and a Peltier element 133 .

상기 공간부(131)는 유체가 채워질 수 있는 빈 공간으로 마련될 수 있다.The space 131 may be provided as an empty space in which a fluid may be filled.

자세하게는, 상기 공간부(131)에 채워지는 유체는 불활성 기체일 수 있다.In detail, the fluid filled in the space 131 may be an inert gas.

상기 공간부(131) 내에 불활성 기체가 채워짐으로써, 상기 배터리 팩(1) 내에 화재가 발생할 시, 불활성 기체에 의해 추가적인 산소유입이 차단되어 화재의 확산을 막을 수 있다.When an inert gas is filled in the space 131 , when a fire occurs in the battery pack 1 , additional oxygen inflow is blocked by the inert gas to prevent the spread of fire.

더욱 상세하게는, 상기 공간부(131)에 채워지는 유체는 질소 일 수 있다.More specifically, the fluid filled in the space 131 may be nitrogen.

질소는 불활성 기체로서, 화재의 확산을 방지할 수 있으며, 상기 공간부(131)가 질소로 채워질 경우, 상기 공간부(131) 내에 수증기 함량을 제한할 수 있으므로, 냉각 작동 시 응결 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.Nitrogen is an inert gas and can prevent the spread of fire, and when the space part 131 is filled with nitrogen, it is possible to limit the water vapor content in the space part 131, so it is possible to prevent condensation during the cooling operation. There are advantages that can be

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2덮개부(132)는 상기 공간부(131)의 상단 및 측면을 덮어 상기 공간부(131)의 기밀을 유지할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3 , the second cover part 132 may cover the upper end and side surfaces of the space part 131 to maintain the airtightness of the space part 131 .

또한, 상기 제2덮개부(132) 일측에는 상기 공간부(131)에 불활성 기체를 주입할 수 있는 유체주입구가 더 마련될 수 있다.In addition, a fluid injection hole for injecting an inert gas into the space 131 may be further provided at one side of the second cover part 132 .

구체적으로, 상기 유체주입구를 통해 질소를 상기 공간부(131)에 충전할 수 있다.Specifically, nitrogen may be filled in the space 131 through the fluid inlet.

또한, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 펠티어소자(133)는 상기 제2덮개부(132) 일측에 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 1 to 2 , at least one Peltier element 133 may be provided on one side of the second cover part 132 .

이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2덮개부(132) 일측에는 상기 펠티어소자(133)의 수에 대응되는 만큼 개방구로 형성되는 펠티어소자결합부(1321)가 마련되게 된다.At this time, as shown in FIG. 3 , on one side of the second cover part 132 , a Peltier element coupling part 1321 formed as an opening corresponding to the number of the Peltier elements 133 is provided.

또한 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 펠티어소자(133)에는 냉각핀(1331)이 더 마련되게 된다.Also, specifically, as shown in FIG. 2 , a cooling fin 1331 is further provided in the Peltier device 133 .

상기 냉각핀(1331)은 상기 펠티어소자(133)의 발열면과 냉각면 중 냉각면에 연장되어 형성되는 것으로, 상기 공간부(131) 내에 위치하게 된다.The cooling fin 1331 is formed to extend to the cooling surface of the heating surface and the cooling surface of the Peltier element 133, and is located in the space portion 131 .

즉, 상기 펠티어소자결합부(1321)에 상기 펠티어소자(133)가 결합 될 시 상기 펠티어소자(133)의 발열면은 상기 제2덮개의 외측을 향해 결합되고, 상기 냉각핀(1331)을 포함한 상기 펠티어소자(133)의 냉각면은 상기 공간부(131)를 향해 결합된다.That is, when the Peltier element 133 is coupled to the Peltier element coupling part 1321, the heating surface of the Peltier element 133 is coupled toward the outside of the second cover, and the cooling fin 1331 is included. The cooling surface of the Peltier element 133 is coupled toward the space 131 .

따라서, 상기 펠티어소자(133)의 작동으로 인해 상기 공간부(131) 내의 유체가 냉각되게 된다.Accordingly, the fluid in the space 131 is cooled due to the operation of the Peltier element 133 .

상기 냉각핀(1331)은 냉각 표면적을 넓혀 주기 위해 마련되는 것으로, 보다 빠르고 효율적으로 상기 공간부(131) 내를 냉각 시킬 수 있다.The cooling fins 1331 are provided to increase the cooling surface area, and can cool the inside of the space 131 more quickly and efficiently.

상기 배터리모듈수용부(11) 상단에 상기 냉각부(13)의 설치에 있어서, 상기 공간부(131)의 하단면은 상기 제1덮개부(12)와 접하게 마련되어, 상기 제1덮개부(12)를 냉각하게 된다.In the installation of the cooling part 13 on the upper end of the battery module accommodating part 11, the lower end surface of the space part 131 is provided in contact with the first cover part 12, and the first cover part 12 ) is cooled.

바람직하게는, 상기 냉각부(13)의 하단면은 개방되어, 상기 공간부(131)에 주입된 유체가 상기 제1덮개부(12)를 직접적으로 냉각할 수 있다.Preferably, the lower end surface of the cooling unit 13 is open, so that the fluid injected into the space unit 131 can directly cool the first cover unit 12 .

즉, 상기 공간부(131)에 충전되는 질소가 냉매 유체 역할을 하여 상기 제1덮개부(12)를 냉각할 수 있다.That is, nitrogen charged in the space part 131 may serve as a refrigerant fluid to cool the first cover part 12 .

한편, 상기 배터리 모듈(14) 내부의 잉여 공간은 우레탄 발포체로 충전될 수 있다.Meanwhile, the excess space inside the battery module 14 may be filled with urethane foam.

상기 배터리 모듈(14) 프레임 내부가 우레탄 발포체로 빈 공간이 채워짐으로써, 내부에 적층되어 있는 복수 개의 배터리를 충격 및 진동으로부터 보호할 수 있고, 배터리에서 발생하는 고주파의 소음을 차음할 수 있는 효과가 있다. 또한, 우레탄 발포체는 난연성 소재로서, 배터리에 화재 발생 시 화재의 확산을 방지할 수 있다.By filling the empty space inside the frame of the battery module 14 with urethane foam, a plurality of batteries stacked therein can be protected from shock and vibration, and the effect of insulating high-frequency noise generated from the battery is achieved. have. In addition, the urethane foam is a flame retardant material, and can prevent the spread of fire when a fire occurs in the battery.

또한, 상기 배터리모듈수용부(11) 내부의 상기 배터리 모듈(14) 사이는 우레탄 발포체로 충전될 수 있다.In addition, a space between the battery module 14 inside the battery module accommodating part 11 may be filled with urethane foam.

상기 배터리모듈수용부(11) 내부가 우레탄 발포체로 채워짐으로써, 내부에 적층되어 있는 복수 개의 배터리 모듈(14)을 충격 및 진동으로부터 보호할 수 있고, 배터리에서 발생하는 고주파의 소음을 차음할 수 있는 효과가 있다. 또한, 우레탄 발포체는 난연성 소재로서, 배터리에 화재 발생 시 화재의 상기 배터리 모듈(14)간 화재가 확산 되는 것을 방지할 수 있다.By filling the inside of the battery module accommodating part 11 with urethane foam, the plurality of battery modules 14 stacked therein can be protected from shock and vibration, and high-frequency noise generated from the battery can be insulated. It works. In addition, the urethane foam is a flame retardant material, and when a fire occurs in the battery, it is possible to prevent the spread of fire between the battery modules 14 of the fire.

이와 같이, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩에서는, 상기 배터리 팩(1)의 내진동, 내충격성, 난연성, 자기소화성을 향상시키기 위해 우레탄 발포체를 적용할 수 있고, 이를 통해 효과적으로 내진동, 내충격성, 난연성, 자기소화성을 향상 시킬 뿐만 아니라, 기존의 금속 고정대에 비해 중량이 적어, 상기 배터리 팩(1) 전체의 중량 감소를 도모할 수 있다.As such, in the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention, a urethane foam can be applied to improve the vibration resistance, impact resistance, flame retardancy, and self-extinguishing properties of the battery pack 1, and through this, effectively vibration resistance, resistance In addition to improving impact resistance, flame retardancy, and self-extinguishing properties, the weight of the battery pack 1 as a whole can be reduced because the weight is lower than that of the conventional metal holder.

또 다른 한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩에는 화재감지모듈 및 제1덮개부(12)개방모듈이 더 마련될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 4 , a fire detection module and a first cover part 12 opening module may be further provided in the battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention.

상기 화재감지모듈은 상기 배터리모듈수용부(11) 내에 마련되는 것으로, 상기 배터리모듈수용부(11) 내의 화재발생 여부를 판단할 수 있다.The fire detection module is provided in the battery module accommodating part 11 , and it is possible to determine whether a fire has occurred in the battery module accommodating part 11 .

또한, 상기 제1덮개부(12)개방모듈은 상기 화재감지모듈이 화재를 감지할 경우, 상기 제1덮개부(12)를 개방하여, 상기 공간부(131) 내의 불활성 기체가 상기 배터리모듈수용부(11)에 유입되어 산소의 유입을 제한함으로써 화재의 확산을 방지할 수 있다.In addition, the first cover part 12 opening module opens the first cover part 12 when the fire detection module detects a fire, and the inert gas in the space part 131 accommodates the battery module. It is possible to prevent the spread of fire by restricting the inflow of oxygen flowing into the part 11 .

본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 팩은, 냉매로 질소를 사용하여 상기 냉각부(13)의 무게를 감소 시킬 수 있다. 또한, 상기 배터리모듈수용부(11)가 우레탄으로 제조됨으로써 상기 배터리 팩(1)의 경량화가 이루어지며, 상기 배터리 팩(1)을 진동 및 충격으로부터 보호할 수 있다. 또한, 우레탄으로 구성됨으로 인해 난연 특성을 가져 배터리의 화재 및 폭발로부터 안전성을 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 배터리 팩(1)에서 발생하는 소음을 차폐하여, 친환경 자동차 운행의 쾌적성을 향상시킬 수 있다.The battery pack for an eco-friendly vehicle according to the present invention can reduce the weight of the cooling unit 13 by using nitrogen as a refrigerant. In addition, since the battery module accommodating part 11 is made of urethane, the weight of the battery pack 1 can be reduced, and the battery pack 1 can be protected from vibration and shock. In addition, since it is composed of urethane, it has flame retardant properties and thus safety can be secured from fire and explosion of the battery. In addition, by shielding the noise generated by the battery pack 1, it is possible to improve the comfort of driving an eco-friendly vehicle.

그리고, 상기 냉각부(13)의 냉각은 상기 펠티어소자(133)를 통해 이루어짐으로써, 상기 배터리 팩(1)의 강제 냉각이 가능하여 효율적으로 과열된 배터리를 냉각하여 배터리의 효율저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the cooling of the cooling unit 13 is made through the Peltier element 133, so that forced cooling of the battery pack 1 is possible, effectively cooling the overheated battery to prevent a decrease in the efficiency of the battery. there is an effect

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention so that the following claims may be better understood. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

1 : 배터리 팩
11 : 배터리모듈수용부
12 : 제1덮개부
13 : 냉각부
131 : 공간부
132 : 제2덮개부
1321 : 펠티어소자결합부
133 : 펠티어소자
1331 : 냉각핀
14 : 배터리 모듈1: battery pack
11: Battery module accommodating part
12: first cover part
13: cooling unit
131: space part
132: second cover part
1321: Peltier element coupling part
133: Peltier element
1331: cooling fin
14: battery module

Claims (5)

전기차에 탑재되어 전력을 공급하며, 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 친환경 자동차용 배터리 팩에 있어서,
상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 배터리모듈수용부;
상기 배터리모듈수용부의 상단면을 덮는 제1덮개부; 및
상기 제1덮개부 상단면에 구비되어 상기 제1덮개부를 냉각하는 냉각부;를 포함하고,
상기 배터리 모듈의 프레임 및 상기 배터리모듈수용부는 우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 팩.In the battery pack for an eco-friendly vehicle that is mounted on an electric vehicle to supply power and accommodate a plurality of battery modules,
a battery module accommodating unit accommodating the plurality of battery modules;
a first cover part covering an upper surface of the battery module accommodating part; and
and a cooling unit provided on the upper surface of the first cover to cool the first cover;
The battery pack for an eco-friendly vehicle, characterized in that the frame of the battery module and the battery module accommodating part are formed of urethane. 제1항에 있어서,
상기 제1덮개부는 열전도가 높은 금속으로 마련되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 팩.According to claim 1,
The first cover portion is an eco-friendly vehicle battery pack, characterized in that provided with a high thermal conductivity metal. 제1항에 있어서,
상기 냉각부는,
유체가 채워질 수 있는 빈 공간으로 마련되는 공간부;
상기 공간부 상단 및 측면을 덮어 상기 공간부의 기밀을 유지하는 제2덮개부; 및
상기 제2덮개부 일측에 적어도 하나 이상 마련되는 펠티어소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 팩.According to claim 1,
The cooling unit,
a space portion provided as an empty space that can be filled with a fluid;
a second cover part covering the upper end and side surfaces of the space part to maintain airtightness of the space part; and
Eco-friendly vehicle battery pack comprising a; at least one Peltier element provided on one side of the second cover part. 제3항에 있어서,
상기 공간부에 채워지는 유체는 질소인 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 팩.4. The method of claim 3,
The battery pack for an eco-friendly vehicle, characterized in that the fluid filled in the space is nitrogen. 제1항에 있어서,
상기 배터리모듈수용부 내부의 상기 배터리 모듈 사이는 우레탄 발포체로 충전되고, 상기 배터리 모듈 내부의 잉여 공간도 우레탄 발포체로 충전되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 팩.According to claim 1,
A battery pack for an eco-friendly vehicle, characterized in that between the battery modules inside the battery module accommodating part is filled with urethane foam, and the excess space inside the battery module is also filled with urethane foam.
KR1020200063255A 2020-05-26 2020-05-26 Battery pack for eco-friendly cars KR102347566B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200063255A KR102347566B1 (en) 2020-05-26 2020-05-26 Battery pack for eco-friendly cars

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200063255A KR102347566B1 (en) 2020-05-26 2020-05-26 Battery pack for eco-friendly cars

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210146159A true KR20210146159A (en) 2021-12-03
KR102347566B1 KR102347566B1 (en) 2022-01-06

Family

ID=78866926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200063255A KR102347566B1 (en) 2020-05-26 2020-05-26 Battery pack for eco-friendly cars

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102347566B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101364184B1 (en) 2011-11-09 2014-02-21 한국과학기술원 Partial cooling system and method for electric vechele medium and large sized battery
KR20170107798A (en) * 2016-03-16 2017-09-26 주식회사 엘지화학 Battery module, battery pack the battery module and vehicle comprising the battery pack
KR20170113903A (en) * 2016-03-29 2017-10-13 주식회사 아모그린텍 Heat dissipation module and battery pack for electric vehicle using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101364184B1 (en) 2011-11-09 2014-02-21 한국과학기술원 Partial cooling system and method for electric vechele medium and large sized battery
KR20170107798A (en) * 2016-03-16 2017-09-26 주식회사 엘지화학 Battery module, battery pack the battery module and vehicle comprising the battery pack
KR20170113903A (en) * 2016-03-29 2017-10-13 주식회사 아모그린텍 Heat dissipation module and battery pack for electric vehicle using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102347566B1 (en) 2022-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10847850B2 (en) Cooling plate for secondary battery and secondary battery module including the same
JP7039774B2 (en) Battery module with water-cooled cooling structure
KR101106103B1 (en) Battery Module of Improved Safety
US8323824B2 (en) Laminate type battery and battery module incorporating the laminate type battery
US11469479B2 (en) Busbar for a battery pack, intended to electrically connect at least one accumulator battery of the pack and to allow a heat transfer fluid to flow therein in order to optimally cool the accumulator battery and the pack, in particular in the case of thermal runaway
KR101715698B1 (en) Battery module comprising heat transfer device using wick for cooling part
US20120040235A1 (en) Pouch having improved safety, pouch-type secondary battery including the same, and medium-to-large battery pack
US9048506B2 (en) Secondary battery and manufacturing method thereof
KR101715697B1 (en) Battery module comprising thermoelectric module for cooling part
JP2009048965A (en) Battery pack, and manufacturing method thereof
KR101757382B1 (en) Cooling member of improved cooling performance and battery module comprising the same
JP2022549456A (en) Battery packs and devices containing them
JP2023525014A (en) Secondary battery and battery module containing the same
KR101789293B1 (en) Battery pack of improved reaction capability to cell temperature rise and fabricating method for the same
CN115039280A (en) Battery pack and apparatus including the same
KR102598445B1 (en) Battery pack to prevent the spread of fire
KR20220023367A (en) Battery Cell Having Improved Safety And Manufacturing Method thereof
KR102498952B1 (en) Pouch for secondary battery and secondary battery comprising the same
KR102347566B1 (en) Battery pack for eco-friendly cars
KR20160054289A (en) Cooling plate for secondary battery and secondary battery module
JP7482996B2 (en) Battery pack and device including same
KR20160061122A (en) Battery pack of improved reaction capability to cell temperature rise and fabricating method for the same
KR102038308B1 (en) Battery Cell Comprising Cases of Different Heat Conductivity
KR101760865B1 (en) Self-cooling method and system using thermoelectric devices for a battery pack
JP7357779B2 (en) Battery packs and devices containing them

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant