KR20220140151A - 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조 - Google Patents

원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조에 관한 것으로, 그 구성은 하부판 상부에 다수개의 리브가 일정간격 이격되어 냉난방 플레이트가 안착되어 체결되는 메인 트레이; 알루미늄 구조체로서 종방향으로 일정길이를 형성하고 내부에 냉각수가 유입 및 유출되는 관통의 통공을 각각 구비한 플레이트로 형성되어 다수의 플레이트가 결합되고 하나의 플레이트의 냉각수 유입홈과 타 플레이트의 냉각수 유출홈이 연결유로로 연결되어 유입된 냉각수가 유동함으로써 배터리모듈의 구동에 따라 발생하는 열을 냉각하는 냉난방 플레이트; 상기 냉난방 플레이트 상부에 안착되어 전원을 공급하기 위하여 4개의 원통 리듐전지가 냉각핀에 삽입되고 전극단자에 의해 배터리 셀의 전원이 공급되도록 외부프레임에 의해 체결되는 다수의 배터리 팩이 연결구조를 갖는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 상부면에 안착되어 배터리 모듈에 발생되는 전원과 연동되는 외부 장치로 전원이 제공되도록 해당 전원을 연결하거나, 외부 장치의 환경에 따라 해당 전원을 차단하도록 전원공급 여부를 조절하는 PRA 플레이트; 및 상기 메인 트레이에 냉난방 플레이트, 배터리 모듈 및 PRA 플레이트의 각 구성이 순차적으로 적층되고 각 구성을 보호하도록 상부케이스와 결합되어 방수 구조를 구비한 하부 케이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조{A Cooling Structure for cylindrical battery Cells contained cooling Fins}
본 발명은 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수의 플레이트가 체결되어 결합구조를 가지고 연결유로를 통해 유입된 냉각수가 유동하여 냉난방 플레이트 상부에 배터리 모듈이 안착되어 직접적으로 접촉하고 냉각핀이 배터리 셀 내에서 리듐전지와 직접적으로 접촉하여 셀 내에 발생하는 열을 냉각핀에서 일부 해소되고 직접 접촉된 냉난방 플레이트의 유로를 따라 냉기가 전달됨으로써 배터리 모듈의 직접적인 냉방을 가능케하여 냉방 효율을 극대화할 수 있는 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 배터리 모듈이 안착되는 냉난방 플레이트의 플레이트 상의 연결유로를 따라 열선이 구비되도록 하여 외부 환경에 따라 배터리 모듈의 난방이 필요할 때 열선에 전기를 인가하여 열선을 통해 전기를 열로 변환시켜 바닥 플레이트에 열이 인가되어 바닥플레이트의 온도를 올리고, 배터리 모듈에 난방이 가능하도록 동작됨으로써 지역, 환경에 따라 배터리 모듈의 냉방 또는 난방의 구동을 위해 냉난방 플레이트를 선택적으로 조절할 수 있는 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전 및 방전 가능한 전지로서, 전기 자동차의 모터 구동용 배터리의 경우, 다수의 전지 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
이차전지는 케이스 내에 다수의 전지셀들을 적층시켜 수납하고 이를 전기적으로 연결한 구성을 가진다. 특히 사용 중 전지셀들의 과충전, 과방전, 과전류, 발열, 연쇄적인 부반응에 의한 발화 또는 폭발을 방지하기 위하여, 상기 케이스의 외부에는 단위전지들의 전압, 전류, 온도 등을 검출하고 전지의 작동을 제어하는 제어장치와 냉각장치 등이 구비된다.
현재 사용되고 있는 전기 자동차용 배터리의 냉각방식은 크게 공랭식과 수냉식으로 나눌 수 있으며, 공냉 및 수냉식 냉각방식은 배터리 모듈 단위로 이루어지는 것이 일반적이다.
공랭식 냉각방식은 냉각팬을 배터리 트레이에 부착하고, 공기를 외부에서 흡입하여 배터리 트레이의 입구 쪽부터 냉각을 시켜 배터리 트레이의 뒤쪽 출구로 공기를 배기시킨다. 그러나 배터리의 냉각성능은 입구 단에서 데워진 공기가 뒤쪽으로 전달됨으로 배터리의 위치에 따라 냉각특성에 차이가 발생할 수 있으며, 특히 앞쪽보다는 뒤쪽에 위치한 배터리의 냉각효율이 떨어진다고 볼 수 있으며, 전체적으로 공기에 의한 냉각속도가 느린 단점이 있다.
또한, 배터리 팩 냉각시 배터리 셀 각각의 냉각핀을 연결하고 이를 열전도를 통해 열을 배출한 후, 이 열을 대류 또는 냉각수가 흐르는 바닥플레이트에 직접 배출하는 구조의 배터리 셀/모듈의 냉각방식을 필요한 실정이다.
그러나, 종래의 수냉식 냉각장치는 배터리팩 케이스가 일체형이 아닌 배터리 모듈의 하측에 히트 싱크 또는 배터리팩에 냉각 파이프를 직접 삽입시켜 배터리 모듈을 냉각하고 있는데 이러한 방식은 별도의 부품으로 구성되어 부품수 증가 및 제조 공정이 복잡해 지고, 누수에 의한 화재 발생을 포함한 2차 사고의 위험성인 높고, 중량상의 문제로 전기 자동차의 주행거리가 줄어드는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 수냉식 냉각채널을 배터리팩 케이스와 일체로 하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있고, 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 냉각 장치의 중량을 줄여 전기 자동차의 주행거리를 늘릴 수 있는 새로운 배터리 냉각 장치가 필요한 실정이다.
이에 본 출원인은 다수의 배터리 팩으로 사용시 발생하는 배터리의 내부 열을 효율적으로 경감할 수 있는 배터리 팩 및 냉각 구조에 대하여 제안하고자 한다.
아울러 배터리 팩의 바닥 부분은 전기자동차가 고열의 지면으로부터 열이 전달되지 않아야 하고, 도로 바닥면의 화염 지역을 운전하여 지날때 화염으로부터 배터리 셀을 보호하기 위하여 직접적인 열 전달이 되지 않는 구조가 필요하고, 바닥면이 물이 흐르는 플레이트 구조의 배터리 팩 설계가 필요한 실정이다.
[관련기술문헌]
1. 배터리팩 냉각을 위한 일체형 수냉식 냉각장치(One-piece water-cooled cooling device for battery pack cooling)(특허등록번호 제10-2002861호)
2. 배터리용 열교환기(HEAT EXCHANGER FOR BATTERY)(특허공개번호 제10-2014-002696호)
3. 수냉식 배터리모듈 및 이의 제조방법(WATER COOLING BATTERY MODULE AND MANUFACTURING METHOD THE SAME)(특허공개번호 제10-2016-0046474호)
4. 수냉식 배터리모듈용 수냉장치 및 이를 구비한 배터리팩(Water cooling device for Battery module and Battery Pack having the device)(제10-2172433호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 모듈이 지면의 고온으로부터 열 전달이 되지 않도록 냉각수가 흐르는 바닥 냉각플레이트를 배터리 팩의 바닥면과 일치하도록 구비하여, 배터리 모듈이 안착되는 냉난방 플레이트의 플레이트 상의 연결유로를 따라 열선이 구비되도록 하여 배터리 모듈의 난방이 필요할 때 열선을 통해 열을 인가하여 배터리 모듈에 직접적으로 난방이 가능하도록 동작됨으로써 지역, 환경에 따라 배터리 모듈의 냉방 또는 난방의 구동을 위해 냉난방 플레이트를 선택적으로 조절할 수 있는 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조는 하부판 상부에 다수개의 리브가 일정간격 이격되어 냉난방 플레이트가 안착되어 체결되는 메인 트레이; 알루미늄 구조체로서 종방향으로 일정길이를 형성하고 내부에 냉각수가 유입 및 유출되는 관통의 통공을 각각 구비한 플레이트로 형성되어 다수의 플레이트가 결합되고 하나의 플레이트의 냉각수 유입홈과 타 플레이트의 냉각수 유출홈이 연결유로로 연결되어 유입된 냉각수가 유동함으로써 배터리모듈의 구동에 따라 발생하는 열을 냉각하는 냉난방 플레이트; 상기 냉난방 플레이트 상부에 안착되어 전원을 공급하기 위하여 4개의 원통 리듐전지가 냉각핀에 삽입되고 전극단자에 의해 배터리 셀의 전원이 공급되도록 외부프레임에 의해 체결되는 다수의 배터리 팩이 연결구조를 갖는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 상부면에 안착되어 배터리 모듈에 발생되는 전원과 연동되는 외부 장치로 전원이 제공되도록 해당 전원을 연결하거나, 외부 장치의 환경에 따라 해당 전원을 차단하도록 전원공급 여부를 조절하는 PRA 플레이트; 및 상기 메인 트레이에 냉난방 플레이트, 배터리 모듈 및 PRA 플레이트의 각 구성이 순차적으로 적층되고 각 구성을 보호하도록 상부케이스와 결합되어 방수 구조를 구비한 하부 케이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조의 상기 냉난방 플레이트는 종방향으로 일정길이를 가지고 상부 및 하부에 길이방향으로 식각된 안내리브가 구비되고, 정면에 냉각수가 유입되도록 통공된 냉각수 유입홈 및 냉각수 유출홈이 구비되고 길이방향으로 좌우측으로 제 2 플레이트와 체결되는 체결 가이드 홈이 구비된 제 1 플레이트, 상기 제 1 플레이트와 체결되어 연결되는 구조로서 종방향으로 일정길이를 가지고 상부 및 하부에 길이방향으로 식각된 안내리브가 구비되고, 정면에 냉각수가 유입되도록 통공된 냉각수 유입홈 및 냉각수 유출홈이 구비되고 길이방향으로 좌측으로 제 1 플레이트의 체결 가이드 홈과 체결되는 체결가이드 돌기와 우측으로 타 플레이트와 체결도록 체결가이드 홈이 구비된 제 2 플레이트,
상기 제 1 플레이트의 체결가이드 홈과 제 2 플레이트의 체결가이드 돌기가 체결되고, 순차적으로 체결가이드 홈에 타 플레이트의 체결가이드 돌기가 삽입되어 일련의 플레이트가 연결구조를 갖는 평판의 플레이트가 형성되고, 일련의 플레이트가 연결되면 제 1 플레이트의 냉각수 유출홈과 제 2 플레이트의 냉각수 유입홈에 유입된 냉각수가 흐르도록 연결유로로 연결하여 유입된 냉각수가 유동함으로써 안착된 배터리 모듈의 구동에 따라 발생하는 열이 냉각되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조의 냉난방 플레이트는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트의 상부 또는 하부면 길이방향으로 식각되어 구비된 안내리브를 따라서 열선이 유턴형태로 설치되어 인가된 전원이 열선을 따라 도통하면 열이 유도되어 안착된 배터리 모듈에 난방이 되도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조의 상기 냉각핀은 알루미늄의 재질로 구비되고 원통형 리듐전지의 표면을 따라 반면은 반원형의 접촉부에 접촉구조를 가지고 타 반면은 개방되도록 2개가 하나의 쌍으로 형성되되 2개의 쌍이 서로 대칭구조를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조는, 다수의 플레이트가 체결되어 결합구조를 가지고 연결유로를 통해 유입된 냉각수가 유동하여 냉난방 플레이트 상부에 배터리 모듈이 안착되어 직접적으로 접촉하고 냉각핀이 배터리 셀 내에서 리듐전지와 직접적으로 접촉하여 셀 내에 발생하는 열을 냉각핀에서 일부 해소되고 직접 접촉된 냉난방 플레이트의 유로를 따라 냉기가 전달됨으로써 배터리 모듈의 직접적인 냉방을 가능케하여 냉방 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조는 배터리 모듈이 안착되는 냉난방 플레이트의 플레이트 상부에 연결유로를 따라 열선이 구비되도록 하여 외부 환경에 따라 배터리 모듈의 난방이 필요할 때 열선을 통해 열을 인가하여 배터리 모듈에 직접적으로 난방이 가능하도록 동작됨으로써 지역, 환경에 따라 배터리 모듈의 냉방 또는 난방의 구동을 위해 냉난방 플레이트를 선택적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조는 냉각핀이 배터리 셀의 배터리와 직접 접속하고, 배터리 모듈이 냉난방 플레이트와 직접적으로 접촉이 됨으로써 냉난방 플레이트가 냉각수를 통한 직접적인 냉방 및 플레이트 상의 연결유로를 따라 구비된 열선을 통해 직접적으로 난방이 가능하게 되어 전체 배터리 모듈의 열관리 및 온도조절을 신속하고 효과적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조는 다수의 플레이트가 체결구조로 결합되어 냉난방 플레이트를 구비하고 배터리 모듈이 냉난방 플레이트 상부에 위치하여 배터리 냉각을 위한 냉각수 유체가 유동할 수 있는 연결유로가 형성되게 하여 제조 공정을 단순화할 수 있어 배터리의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조는 하부케이스 상부에 냉난방 플레이트가 구비됨으로서 배터리 팩/모듈이 고열의 지면으로부터 열이 전달되지 않아 전기자동차의 안정성을 보장하고, 주행에 따른 도로 바닥면의 화염 지역을 주행할 때 직접적으로 배터리 모듈에 열이 전달되지 않는 구조로서 배터리 모듈을 보호할 수 있고, 유로가 형성된 플레이트를 통해 화염 등으로부터 배터리 모듈의 안정성을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조의 분해 구조도
도 2는 도 1의 냉난방 플레이트의 제 1 플레이트의 세부 구조도
도 3은 도 1의 냉난방 플레이트의 제 2 플레이트의 세부 구조도
도 4는 도 1의 냉난방 플레이트의 각 플레이트의 결합 상태도
도 5는 도 1의 냉난방 플레이트의 상태도
도 6은 도 1의 냉난방 플레이트에 열선이 구비된 상태도
도 7은 도 1의 배터리 모듈 내 구비된 냉각핀의 사시도
도 8은 도 7에 의한 냉각핀에 리듐전지가 체결되는 상태도
도 9 내지 도 10은 도 7에 따라 냉각핀에 리듐전지가 체결된 배터리 팩의 사시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조의 분해 구조도를 도시한 도면으로서, 본 발명에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조는 크게, 메인 트레이(100), 냉난방 플레이트(200), 배터리 모듈(300), PRA 플레이트(400), 하부케이스(500) 및 상부케이스(600)로 구성된다.
이하, 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조의 세부구성을 살펴보면, 먼저, 상기 메인 트레이(100)는 원통 전지의 냉난방 플레이트(200), 배터리 모듈(300), PRA 플레이트(400)를 지지하는 것으로서, 보다 구체적으로 하부판 상부에 다수개의 리브(120)가 일정간격 이격되어 냉난방 플레이트(200)가 안착되어 체결된다.
상기 냉난방 플레이트(200)는 다수개의 알루미늄 구조체가 결합되어 구성된것으로서, 다수개의 알루미늄 구조체가 종방향으로 일정길이를 형성하고 내부에 냉각수가 유입 및 유출되는 관통의 통공을 각각 구비한 플레이트(210,220)로 형성되어 다수의 플레이트가 서로 결합되어 하나의 플레이트 판을 형성되고, 플레이트의 냉각수 유입홈(213)과 타 플레이트의 냉각수 유출홈(225)이 연결유로(230)로 각각 연결되어 유입된 냉각수가 유동함으로써 배터리모듈(300)의 구동에 따라 발생하는 열을 냉각하도록 동작한다.
또한, 상기 냉난방 플레이트(200)는 플레이트(210,220)의 상부면 상에 열선이 유턴하여 구비되도록 인가되는 전원을 통해 열선에 열이 유도되어 흐르도록 안내 리브(211,221)가 구비된다.
상기 배터리 모듈(300)은 상기 냉난방 플레이트(200) 상부에 안착되어 외부 연결장치에 전원을 공급하기 위하여 4개의 원통 리듐전지(320)가 냉각핀(310)에 삽입되고 전극단자(도면 미도시)에 의해 배터리 셀의 전원이 인가되도록 외부프레임(330)에 의해 체결되는 다수의 배터리 팩(340)이 연결구조를 가지도록 형성된다.
상기 PRA(Pre Charge Relay Assembly) 플레이트(400)는 상기 배터리 모듈(300)의 상부면에 안착되어 상기 배터리 모듈(300)에 발생되는 전원과 연동되는 외부 장치로 전원이 제공되도록 해당 전원을 연결하거나, 외부 장치의 환경에 따라 해당 전원을 차단하도록 전원공급 여부를 조절하는 PRA 플레이트(400)
상기 하부 케이스(500)는 상기 메인 트레이(100)에 냉난방 플레이트(200), 배터리 모듈(300) 및 PRA 플레이트(400)의 각 구성이 순차적으로 적층되고 각 구성을 보호하도록 상부케이스(600)와 결합되어 방수 구조를 구비한다.
이때 하부 케이스(500)는 냉난방 플레이트(200), 배터리 모듈(300) 및 PRA 플레이트(400)의 각 구성이 순차적으로 적층되면 좌측케이스(530) 및 우측케이스(550)가 좌우측에서 각각 체결된 후, 상부케이스(600)가 전체적으로 체결되어 고정되도록 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 플레이트의 제 1 플레이트의 세부 구조도이고, 도 3은 냉난방 플레이트의 제 2 플레이트의 세부 구조도이며, 도 4는 냉난방 플레이트의 제1 또는 제 2의 각각 플레이트의 결합된 상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 플레이트의 상태도를 나타내는데, 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 냉난방 플레이트의 세부구성 및 동작을 상세히 설명하면, 본 발명의 냉난방 플레이트는 알루미늄 재질의 제 1 플레이트(210) 및 제 2 플레이트(220)로 형성된 다수개의 플레이트가 체결되어 형성되는데, 먼저, 상기 제 1 플레이트(210)는 종방향으로 일정길이를 가지고 상부 및 하부에 길이방향으로 식각된 안내리브(211)가 구비되고, 정면에 냉각수가 유입되도록 통공된 냉각수 유입홈(213) 및 냉각수 유출홈(215)이 구비되고 길이방향으로 좌우측으로 제 2 플레이트(220)와 체결되는 체결 가이드 홈(217)이 구비된다.
상기 제 2 플레이트(220)는 상기 제 1 플레이트(210)와 체결되어 연결되는 구조로서 종방향으로 일정길이를 가지고 상부 및 하부에 길이방향으로 식각된 안내리브(221)가 구비되고, 정면에 냉각수가 유입되도록 통공된 냉각수 유입홈(223) 및 냉각수 유출홈(225)이 구비되고 길이방향으로 좌측으로 제 1 플레이트(210)의 체결 가이드 홈(217)과 체결되는 체결가이드 돌기(227)와 우측으로 타 플레이트와 체결도록 체결가이드 홈(229)이 구비된다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 제 1 플레이트(210)의 체결가이드 홈(217)과 제 2 플레이트(220)의 체결가이드 돌기(227)가 체결되고, 순차적으로 체결가이드 홈(229)에 타 플레이트의 체결가이드 돌기가 삽입되어 일련의 플레이트가 연결구조에 따라 평판의 플레이트가 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이 일련의 플레이트가 연결되면 제 1 플레이트(210)의 냉각수 유출홈(215)과 제 2 플레이트(220)의 냉각수 유입홈(223)에 유입된 냉각수가 흐르도록 연결유로(230)로 연결하여 냉난방 플레이트(200)가 형성되어 유입된 냉각수가 유동함으로써 상기 안착된 배터리 모듈(300)의 구동에 따라 발생하는 열이 냉각되게 된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 냉난방 플레이트(200)는 제 1플레이트(210) 및 제 2 플레이트(220)의 상부 또는 하부면 길이방향으로 식각되어 구비된 안내리브(211, 221)를 따라서 열선(240)이 유턴형태로 설치되어 외부 인가전원을 통해 열선에 전원이 인가되면 열이 유도되어 안착된 배터리 모듈(300)에 난방이 되도록 동작된다.
도 7은 본 발명의 배터리 모듈을 형성하는 배터리 팩 내에 원통형의 리듐전지가 삽입되어 고정되는 냉각핀의 사시도이고, 도 8은 냉각핀에 원통형의 리듐전지가 체결된 상태도이고, 도 9 내지 도 10은 냉각핀에 리듐전지가 체결된 배터리 팩의 사시도를 나타내는데, 본 발명의 4개의 원통형 리듐전지(320)가 외부프레임(330) 내부에 삽입되어 하나의 배터리 팩으로 형성되는데, 본 출원인의 등록된 특허 10-1919943(원통전지용 배터리 팩 구조)에 제시된 구조에 따라 배터리 팩의 세부구조 및 동작의 기술은 생략하도록 한다.
따라서, 배터리 팩 내에 삽입되어 내장되는 원통형 리듐전지(320)는 4개의 리듐전지가 하나의 셀로 형성되는데, 이때 원통형 리듐전지(320)는 방열을 위해 냉각핀(310)에 각각 삽입되어 구성되며, 상기 냉각핀(310)은 알루미늄 또는 열전달 절연기능을 갖는 플라스틱의 재질로 구비되고 원통형 리듐전지(320)의 표면을 따라 반면은 반원형의 접촉부(315)에 접촉구조를 가지고 타 반면은 개방되도록 2개가 하나의 쌍으로 형성되되 2개의 쌍이 서로 대칭구조를 가지도록 형성된다.
상기 원통 리듐전지 셀(BT)은 외부프레임(330)에 의해 체결되어 하나의 배터리 팩(340)으로 구성되고, 다수의 배터리 팩(340)이 배터리 모듈(300)로 형성된다.
상기와 같은 구조에 따라 메인 트레이(100) 상에 냉난방 플레이트(200)가 위치하고 그 상부에 배터리 모듈(300) 및 PRA 플레이트(400)가 적층되면 좌측 케이스(550) 및 우측 케이스(530)가 하부케이스(500)와 체결된 후, 상부 케이스(600)가 상부에서 전체적으로 덮어 하나의 배터리 모듈의 냉난방 구조를 가지게 된다.
이때, PRA 플레이트(400)의 제어에 따라 배터리 모듈(300)의 전원이 인가됨으로서 발열에 따른 냉방이 필요하면 냉난방 플레이트(200)의 냉각수 유입홈 및 냉각수 유출홈에 유입된 냉각수가 유로를 따라 순환되어 냉난방 플레이트(200)의 표면에 냉기가 유출되어 배터리 모듈(300)에서 발생하는 열을 식혀주게 된다.
한편, 외부의 추위에 따라 배터리 모듈(300)에 난방이 필요할 경우, 플레이트(210,220) 상의 안내 리브(221)를 따라 구비된 열선(240)에 외부전원이 인가됨으로서 냉난방 플레이트(200)의 표면에 온기가 유출되어 배터리 모듈(300)에 온기가 전달되게 함으로써 열을 제공하게 된다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 메인 트레이 120 : 리브
200 : 냉난방 플레이트
210 : 제 1 플레이트 211 : 안내 리브
213 : 제 1 냉각수 유입홈 215 : 제 1 냉각수 유출홈
217 : 체결 가이드 홈
220 : 제 2 플레이트
221 : 안내 리브 223 : 제 2 냉각수 유입홈
225 : 제 2 냉각수 유출홈 227 : 체결 가이드 돌기
230 : 연결유로 240 : 열선
300 : 배터리 모듈
310 : 냉각핀 320 : 리듐전지
330 : 외부프레임 340 : 배터리 팩
400 : PRA 플레이트
500 : 하부케이스
600 : 상부케이스

Claims (4)

  1. 하부판 상부에 다수개의 리브(120)가 일정간격 이격되어 냉난방 플레이트(200)가 안착되어 체결되는 메인 트레이(100);
    알루미늄 구조체로서 종방향으로 일정길이를 형성하고 내부에 냉각수가 유입 및 유출되는 관통의 통공을 각각 구비한 플레이트(210,220)로 형성되어 다수의 플레이트가 결합 구조를 가지고, 하나의 플레이트의 냉각수 유입홈(213)과 타 플레이트의 냉각수 유출홈(225)이 연결유로(230)로 연결되어 유입된 냉각수가 유동함으로써 배터리모듈(300)의 구동에 따라 발생하는 열을 냉각하는 냉난방 플레이트(200);
    상기 냉난방 플레이트(200) 상부에 안착되어 전원을 공급하기 위하여 4개의 원통 리듐전지(320)가 냉각핀(310)에 삽입되고 전극단자에 의해 배터리 셀의 전원이 공급되도록 외부프레임(330)에 의해 체결되는 다수의 배터리 팩(340)이 연결구조를 갖는 배터리 모듈(300);
    상기 배터리 모듈(300)의 상부면에 안착되어 배터리 모듈(300)에 발생되는 전원과 연동되는 외부 장치로 전원이 제공되도록 해당 전원을 연결하거나, 외부 장치의 환경에 따라 해당 전원을 차단하도록 전원공급 여부를 제어하는 PRA(Pre Charge Relay Assembly) 플레이트(400); 및
    상기 메인 트레이(100)에 냉난방 플레이트(200), 배터리 모듈(300) 및 PRA 플레이트(400)의 각 구성이 순차적으로 적층되고 각 구성을 보호하도록 상부케이스(600)와 결합되어 방수 구조를 구비한 하부 케이스(500);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉난방 플레이트(200)는
    종방향으로 일정길이를 가지고 상부 및 하부에 길이방향으로 식각된 안내리브(211)가 구비되고, 정면에 냉각수가 유입되도록 통공된 냉각수 유입홈(213) 및 냉각수 유출홈(215)이 구비되고 길이방향으로 좌우측으로 제 2 플레이트(220)와 체결되는 체결 가이드 홈(217)이 구비된 제 1 플레이트(210),
    상기 제 1 플레이트(210)와 체결되어 연결되는 구조로서 종방향으로 일정길이를 가지고 상부 및 하부에 길이방향으로 식각된 안내리브(221)가 구비되고, 정면에 냉각수가 유입되도록 통공된 냉각수 유입홈(223) 및 냉각수 유출홈(225)이 구비되고 길이방향으로 좌측으로 제 1 플레이트(210)의 체결 가이드 홈(217)과 체결되는 체결가이드 돌기(227)와 우측으로 타 플레이트와 체결되도록 체결가이드 홈(229)이 구비된 제 2 플레이트(220),
    상기 제 1 플레이트(210)의 체결가이드 홈(217)과 제 2 플레이트(220)의 체결가이드 돌기(227)가 체결되고, 순차적으로 체결가이드 홈(229)에 타 플레이트의 체결가이드 돌기가 삽입되어 일련의 플레이트가 연결구조를 갖는 평판의 플레이트가 형성되고, 일련의 플레이트가 연결되면 제 1 플레이트(210)의 냉각수 유출홈(215)과 제 2 플레이트(220)의 냉각수 유입홈(223)에 유입된 냉각수가 흐르도록 연결유로(230)로 연결하여 유입된 냉각수가 유동함으로써 안착된 배터리 모듈(300)의 구동에 따라 발생하는 열이 냉각되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    냉난방 플레이트(200)는 제 1플레이트(210) 및 제 2 플레이트(220)의 상부 또는 하부면 길이방향으로 식각되어 구비된 안내리브(211, 221)를 따라서 열선(240)이 유턴형태로 설치되어 인가된 전원이 열선을 따라 도통하면서 열이 유도되어 안착된 배터리 모듈(300)에 난방이 되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각핀(310)은 알루미늄의 재질로 구비되고 원통형 리듐전지(320)의 표면을 따라 반면은 반원형의 접촉부(315)에 접촉구조를 가지고 타 반면은 개방되도록 2개가 하나의 쌍으로 형성되되 2개의 쌍이 서로 대칭구조를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원통 전지용 냉각핀이 구비된 배터리 모듈의 냉난방 구조.
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