KR20230043335A - 직접 수냉용 배터리셀, 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

직접 수냉용 배터리셀, 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20230043335A
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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리 모듈은 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀; 및 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀이 이격 설치되고, 냉각수가 유동가능하게 마련된 셀프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리셀은, 전극이 내장된 배터리셀 본체; 및 배터리셀 본체에 밀착되면서, 베터리셀 본체의 측면 및 하면을 감싸는 튜빙부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

직접 수냉용 배터리셀, 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법{A direct liquid cooling battery module, a direct liquid cooling battery cell and method thereof}
본 발명은 직접 수냉용 배터리셀, 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 상세하게는 직접 수냉용 배터리셀의 상부를 제외한 측면 및 하면이 튜빙부에 의해 방수처리되어, 냉각수와의 접촉 면적을 배터리셀의 하부까지 확대하여 배터리셀의 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 직접 수냉용 배터리셀, 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
지구 온난화와 환경 오염 등의 문제가 심각하게 대두 되면서 자동차 산업 분야에서도 환경 오염을 최대한 감소시킬 수 있는 친환경 차량에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 그 시장도 점차 확대되고 있다.
친환경 차량으로서 기존의 화석 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진 대신 전기 에너지를 이용하여 구동력을 생성하는 전동기를 적용한 전기 차량, 하이브리드 차량 및 플러그인 하이브리드 차량이 세계적으로 출시되고 있는 상황이다.
이러한 전기 에너지를 이용한 친환경 차량들 중 전기 차량과 플러그인 하이브리드 차량은 계통(grid)에 연결된 외부 충전 설비로부터 전력을 제공받아 차량에 구비된 배터리를 충전하고, 배터리의 충전된 전력을 이용하여 차량 구동에 필요한 운동 에너지를 생산한다
이러한 친환경 차량에 사용되는 배터리는 고출력이 요구되므로 많은 양의 열을 발생시키며 배터리 성능 및 수명을 향상시키기 위해서는 배터리에서 발생하는 열을 효율적으로 배출시켜 배터리가 과열되는 것을 예방하는 것이 매우 중요하다.
종래에는 배터리의 열을 방출하기 위한 냉각 시스템으로서, 직접 공랭 방식, 간접 수냉 방식, 또는 직접 수냉 방식 등이 알려져 있다.
직접 공냉 방식은 배터리를 구성하는 복수의 셀 사이에 직접 냉각 공기를 공급하는 방식이다.
간접 수냉 방식은 배터리의 일측에 냉각수가 흐르는 채널을 마련하고 복수의 셀 사이에 냉각 채널과 접촉하는 냉각 플레이트를 배치하여 간접적으로 배터리 셀의 열을 냉각 채널로 배출시키는 방식이다.
직접 수냉 방식은 배터리셀을 냉각수에 직접 함침시켜, 배터리셀의 열이 냉각수로 직접 배출되는 방식이다.
도 1을 참조하면, 직접 수냉 방식의 배터리 모듈(10)은 셀프레임(11)과 복수의 배터리셀(12)로 구성된다. 복수의 배터리셀(12)은 셀프레임(11)에 이격 배치된다. 셀프레임(11)은 냉각수가 유동가능하게 마련된다.
종래의 직접 수냉 방식의 배터리 모듈(10)은 배터리셀(12)의 방수를 위해, 셀프레임(11)의 셀삽입구를 고무재질의 방수링으로 이중 사출하여, 배터리셀(12)이 상기 셀프레임(11)으로의 삽입시 베터리셀(12)이 방수링에 밀착결합되면서 방수된다.
다만, 셀프레임(11)에 고무재질의 방수링을 이중사출하는 공정은 고가의 공법으로서, 제품의 제조 단가를 증가시킨다.
아울러, 종래의 직접 수냉 방식의 배터리 모듈(10)은 배터리셀(12)의 측면만 냉각수에 의해 냉각되고, 배터리셀(12)의 하면은 셀프레임(11)의 외부로 노출되어, 냉각처리되지 않은다.
본 발명은 방수성 및 탄성을 가진 튜빙부에 배터리셀 본체가 삽입되어 밀착됨에 따라, 배터리셀 본체의 하면 및 측면을 방수처리할 수 있는 직접 수냉용 배터리셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 직접 수냉용 배터리셀이 상부를 제외한 나머지부분(즉, 배터리셀의 측면과 하면)이 냉각수에 담기게 셀프레임에 설치되어, 종래의 직접 수냉용 배터리셀과 달리 냉각수와의 접촉면을 배터리셀의 하부까지 넓힘으로써, 직접 수냉용 배터리셀의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 직접 수냉용 배터리셀이 셀프레임에 설치될 때, 직접 수냉용 배터리셀의 튜빙부의 상단테두리가 셀삽입구 주변을 둘러싸게 셀프레임에 걸려 튜빙부를 통해 셀삽입구를 방수처리할 수 있는 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 직접 수냉용 배터리셀이 셀프레임에 설치가 완료되면, 방수 물질이 셀프레임의 상면으로 도포 및 경화되면서, 셀프레임의 상부로 노출된 배터리셀의 상부 측면과 더불어 셀삽입구 주변이 방수처리되어, 셀삽입구로의 냉각수의 누수를 방지할 수 있는 직접 수냉용 배터리 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리셀은, 전극이 내장된 배터리셀 본체; 및 배터리셀 본체에 밀착되면서, 베터리셀 본체의 측면 및 하면을 감싸는 튜빙부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 튜빙부는 배터리셀 본체가 삽입 가능한 형상가지되, 상단 테두리가 튜빙부의 외면에서 바깥 방향으로 돌출되게 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 튜빙부는 상단 테두리가 배터리셀 본체의 상단의 하부로 이격되게, 배터리셀 본체의 하면과 측면을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 튜빙부는 방수성 재질로 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 튜빙부는 방수성 및 탄성을 가진 재질을 가져, 배터리셀 본체에 밀착 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 튜빙부는 라텍스, 폴리우레탄 또는 러버 중 적어도 하나의 재질로 마련된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리 모듈은 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀; 및 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀이 이격 설치되고, 냉각수가 유동가능하게 마련된 셀프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 셀프레임은, 냉각수가 수용된 프레임본체; 프레임본체의 상부에 설치되고, 각각의 직접 수냉용 배터리셀이 삽입되는 적어도 하나의 셀삽입구가 마련된 상부지지대; 및 적어도 하나의 셀삽입구에 대응되게 프레임본체의 바닥면으로 돌출되게 마련되어, 각각의 셀삽입구로 삽입된 각각의 직접 수냉용 배터리셀의 하면을 지지하는 적어도 하나의 하부지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 셀삽입구는 직접 수냉용 배터리셀이 끼움 결합가능한 직경으로 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 하부지지대는 직접 수냉용 배터리셀의 하면과의 접촉면의 면적이 직접 수냉용 배터리셀의 하면의 면적보다 작게 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 하부지지대는 직접 수냉용 배터리셀의 직경보다 작은 직경을 가진 원통형 블럭인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 하부지지대는 직접 수냉용 배터리셀과의 접촉면이 직접 수냉용 배터리셀의 하면에 대응되게 마련되고, 접촉면이 하면의 면적보다 작은 면적을 가진 블럭 구조로 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 하부지지대는 셀삽입구의 중심과 하부지지대의 중심이 동축이 되게 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 하부지지대는 상호 간에 이격 배열되어, 냉각수가 직접 수냉용 배터리셀의 하면에 접촉되게, 직접 수냉용 배터리셀의 하면을 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 직접 수냉용 배터리셀은 셀삽입구로 삽입되되, 직접 수냉용 배터리셀의 튜빙부의 상단이 셀삽입부에 걸리고, 직접 수냉용 배터리셀의 하면이 하부지지대에 지지되게, 셀프레임에 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상부지지대 및 셀프레임의 외부로 노출된 직접 수냉용 배터리셀의 측면을 덮도록 마련된 방수 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 방수 커버는 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin)이 상부지지대의 상면에 도포 및 경화되어 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 방수 커버는 포팅 레진(potting resin)이 상부지지대의 상면에 도포 및 경화되어 마련되고, 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
다른 한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조방법은, S1) 전극이 내장된 배터리셀 본체가 준비되는 단계; S2) 배터리셀 본체가 방수성을 가진 튜빙부로 삽입되어, 배터리셀 본체의 상부만 노출되게 튜빙부에 밀착되어, 직접 수냉용 배터리셀이 제작되는 단계; S3) 상부에 적어도 하나의 셀삽입구가 마련되고, 바닥면에 적어도 하나의 셀삽입구와 마주보게 적어도 하나의 하부지지대가 마련된 셀프레임이 준비되는 단계; S4) 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀이 각각의 셀삽입구를 통해 셀프레임의 내부로 삽입되되, 튜빙부의 상단테두리가 셀프레임에 걸리고 직접 수냉용 배터리셀의 하면이 하부지지대에 안착되게, 셀프레임에 설치되는 단계; 및 S5) 방수 물질이 셀프레임의 상면에 도포 및 경화되어, 셀프레임의 외부로 노출된 직접 수냉용 배터리셀의 측면이 방수처리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 셀삽입구는 직접 수냉용 배터리셀이 끼움 결합가능한 직경으로 마련되고, 하부지지대는 직접 수냉용 배터리셀의 직경보다 작은 직경으로, 셀프레임의 바닥면으로 돌출되게 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 튜빙부는 방수성 및 탄성을 가져, 베터리셀 본체에 밀착결합되고, 배터리셀 본체의 하면 및 측면을 방수처리하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 튜빙부는 라텍스, 폴리우레탄 또는 러버 중 적어도 하나의 재질로 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, S5 단계에서, 방수물질은 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin) 중 하나인 것을 특징으로 한다.
여기서, 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 튜빙부가 구비된 배터리셀이 셀프레임에 끼움결합되는 간단한 공정만으로도, 종래에 고가의 이중 사출 공법이 적용된 직접 수냉 방식의 배터리 모듈과 같이, 직접 수냉 방식의 배터리 모듈의 방수 성능을 유지할 수 있다.
본 발명은 고가의 이중 사출 공법 없이, 직접 수냉 방식의 배터리 모듈을 생산가능하여, 제품 단가를 낮출 수 있어, 대량 생산시 경제적 이익을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 튜빙부가 배터리셀의 측면과 더불어 하면을 감싸는 구조로 마련되어, 배터리셀이 냉각수에 의해 냉각되는 냉각 면적을 넓혀, 배터리 모듈의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 직접 수냉 방식에 의한 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리셀의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리 모듈의 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 출원을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 출원의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 출원의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
● 직접 수냉용 배터리셀
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리셀(100)은 배터리셀 본체(110)와 튜빙부(120)를 포함한다.
배터리셀 본체(110)는 전극(미도시)이 내장된다. 배터리셀 본체(110)는 니켈 도금처리된 금속 재질을 가진다. 니켈 도금처리된 금속은 금속이 가진 재료적 특성으로 인해, 냉각수로의 함침시 부식되고, 부식됨에 따라 극성이 생기면서 절연성이 저하된다.
이를 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리셀(100)은 튜빙부(120)를 이용하여, 배터리셀 본체(110)의 외면을 방수처리한다.
튜빙부(120)는 배터리셀 본체(110)가 삽입가능하게 마련된다. 튜빙부(120)는 상부가 개방된 주머니 형상으로 마련된다. 튜빙부(120)는 상단 테두리(121)가 튜빙부(120)의 외면에서 바깥 방향으로 돌출되게 마련된다.
튜빙부(120)는 탄성 및 방수성을 가진 재질로 마련된 것이 바람직하다. 일 예로, 튜빙부(120)는 라텍스, 폴리우레탄 또는 러버 중 적어도 하나의 재질로 제작될 수 있다.
튜빙부(120)의 재질적 특성으로 인해, 배터리셀 본체(110)와 튜빙부(120)의 결합시, 튜빙부(120)는 별도의 접착제의 사용없이도 배터리셀 본체(110)에 밀착되는 동시에 배터리셀 본체(110)의 외면을 방수할 수 있다.
배터리셀 본체(110)와 튜빙부(120)의 결합 방식은, 튜빙부(120)에 배터리셀 본체(110)를 삽입하는 간단한 방식으로 진행된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 튜빙부(120)는 배터리셀 본체(110)에 밀착되면서, 베터리셀 본체의 측면 및 하면을 감싸면서, 배터리셀 본체(110)에 밀착되게 결합된다.
이때, 튜빙부(120)의 상단 테두리(121)는 배터리셀 본체(110)의 상단에서 하부로 이격되어, 배터리셀의 외주면을 둘러싼다. 본 실시예에서, 튜빙부(120)의 상단 테두리(121)는, 배경기술에서 설명한 종래에 이중 사출 공법에 따라 셀삽입구를 밀봉처리하는 방수링의 역할을 수행한다.
본 발명인 직접 수냉용 배터리셀은 방수성 및 탄성을 가진 튜빙부(120)에 배터리셀 본체(110)가 삽입되어 밀착됨에 따라, 배터리셀 본체(110)의 하면 및 측면을 방수처리할 수 있다.
● 직접 수냉용 배터리 모듈
이하에서는 도 4를 참조하여, 직접 수냉용 배터리 모듈(200)에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 직접 수냉용 배터리 모듈(200)은 직접 수냉용 배터리셀(100), 셀프레임(210) 및 방수 커버(230)를 포함한다.
셀프레임(210)은 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀이 이격 설치되고, 냉각수가 유동가능하게 마련된 구조물이다. 셀프레임(210)은 프레임본체(211), 상부지지대(212) 및 적어도 하나의 하부지지대(213)로 구성된다.
프레임본체(211)는 냉각수가 수용되는 공간이 마련된다. 프레임본체(211)는 상부가 개방된 형상을 가진다. 프레임본체(211)의 상부에는 상부지지대(212)가 설치된다. 적어도 하나의 하부지지대(213)는 프레임본체(211)의 바닥면으로부터 돌출되어 마련된다.
여기서, 상부지지대(212)는 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀(100)의 상단을 지지하고, 하부지지대(213)는 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀(100)의 하단을 지지한다.
상부지지대(212)는 프레임본체(211)의 상단과 단차되되, 프레임본체(211)의 공간을 덮도록 프레임본체(211)에 설치된다. 상부지지대(212)에는 적어도 하나의 셀삽입구(도면번호 미표기)가 마련된다. 적어도 하나의 셀삽입구는 상호 간에 이격 배열된다. 셀삽입구는 직접 수냉용 배터리셀(100)이 끼움 결합가능한 직경으로 마련된다.
적어도 하나의 하부지지대(213)는 각각의 셀삽입구와 서로 마주보게 마련된다. 적어도 하나의 하부지지대(213)는 상호 간에 이격 배열되어, 냉각수가 직접 수냉용 배터리셀(100)의 하면에 접촉되게, 직접 수냉용 배터리셀(100)의 하면을 지지한다.
하부지지대(213)는 직접 수냉용 배터리셀(100)과의 접촉면이 직접 수냉용 배터리셀(100)의 하면에 대응되게 마련되고, 접촉면이 하면의 면적보다 작은 면적을 가진 블럭 구조를 가진다. 일 예로, 하부지지대(213)는 직접 수냉용 배터리셀(100)의 직경보다 작은 직경을 가진 원통형 블럭일 수 있다.
각각의 하부지지대(213)는 셀삽입구의 중심과 하부지지대(213)의 중심이 동축이 되게 마련된다. 이는, 각각의 직접 수냉용 배터리셀(100)을 안정적으로 지지하기 위함이다. 본 실시예에서, 하부지지대(213)는 직접 수냉용 배터리셀(100)을 안정적으로 지지하되, 직접 수냉용 배터리셀(100)과의 접촉면적을 최소화하는 크기로 제작되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 각각의 직접 수냉용 배터리셀(100)은 셀삽입구로 삽입되되, 직접 수냉용 배터리셀(100)의 튜빙부(120)의 상단이 셀삽입부에 걸리고, 직접 수냉용 배터리셀(100)의 하면이 하부지지대(213)에 지지되게, 셀프레임(210)에 설치된 것이 바람직하다.
방수 커버(230)는 상부지지대(212) 및 셀프레임(210)의 외부로 노출된 직접 수냉용 배터리셀(100)의 측면을 덮도록 마련된다. 방수 커버(230)는 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin)이 상부지지대(212)의 상면에 도포 및 경화되어 마련된다. 여기서, 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
● 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조 방법
이하에서는 직접 수냉용 배터리 모듈(200)의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 배터리셀 본체(110)가 방수성을 가진 튜빙부(120)로 삽입되어, 배터리셀 본체(110)의 상부만 노출되게 튜빙부(120)가 배터리셀 본체(110)에 밀착되어, 직접 수냉용 배터리셀(100)이 제작되는 과정(S1, S2)가 선행된다.
그리고, 상술한 바와 같은 구조를 가진 셀프레임(210)이 준비된다(S3). 상술했듯이, 셀프레임(210)은 상부에 적어도 하나의 셀삽입구가 마련되고, 바닥면에 적어도 하나의 셀삽입구와 마주보게 적어도 하나의 하부지지대(213)가 마련된다.
여기서, 셀삽입구는 직접 수냉용 배터리셀(100)이 끼움결합되는 직경으로 마련되고, 하부지지대(213)는 직접 수냉용 배터리셀(100)의 직경보다 작은 직경으로, 셀프레임(210)의 바닥면으로 돌출되게 마련된 것이 바람직하다.
상기와 같은 구조적 특징을 가진 직접 수냉용 배터리셀(100) 및 셀프레임(210)이 준비되면, 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀(100)이 각각의 셀삽입구를 통해 셀프레임(210)의 내부로 삽입되되, 튜빙부(120)의 상단테두리(121)가 셀프레임(210)에 걸리고 직접 수냉용 배터리셀(100)의 하면이 하부지지대(213)에 안착되게, 셀프레임(210)에 설치된다(S4).
적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀(100)이 셀프레임(210)에 설치되면, 방수 물질이 셀프레임(210)의 일 구성인 상부지지대(212)의 상면에 도포 및 경화되어, 셀프레임(210)의 외부로 노출된 직접 수냉용 배터리셀(100)의 측면이 방수처리된다(S5).
본 발명은 튜빙부가 구비된 배터리셀이 셀프레임에 끼움결합되는 간단한 공정만으로도, 종래에 고가의 이중 사출 공법이 적용된 직접 수냉 방식의 배터리 모듈과 같이, 직접 수냉 방식의 배터리 모듈의 방수 성능을 유지할 수 있다.
본 발명은 고가의 이중 사출 공법 없이, 직접 수냉 방식의 배터리 모듈을 생산가능하여, 제품 단가를 낮출 수 있어, 대량 생산시 경제적 이익을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 튜빙부가 배터리셀의 측면과 더불어 하면을 감싸는 구조로 마련되어, 배터리셀이 냉각수에 의해 냉각되는 냉각 면적을 넓혀, 배터리 모듈의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 직접 수냉용 배터리셀
110: 배터리셀 본체 120: 튜빙부
200: 직접 수냉용 배터리 모듈
210: 셀프레임 211: 프레임본체
212: 상부지지대 213: 하부지지대
230: 방수 커버

Claims (24)

  1. 전극이 내장된 배터리셀 본체; 및
    상기 배터리셀 본체에 밀착되면서, 상기 베터리셀 본체의 측면 및 하면을 감싸는 튜빙부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜빙부는 상기 배터리셀 본체가 삽입 가능한 형상가지되, 상단 테두리가 상기 튜빙부의 외면에서 바깥 방향으로 돌출되게 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리셀.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜빙부는 상기 상단 테두리가 상기 배터리셀 본체의 상단의 하부로 이격되게, 상기 배터리셀 본체의 하면과 측면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리셀.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜빙부는 방수성 재질로 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리셀.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜빙부는 방수성 및 탄성을 가진 재질로 마련되어, 상기 배터리셀 본체에 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리셀.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜빙부는 라텍스, 폴리우레탄 또는 러버 중 적어도 하나의 재질로 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리셀.
  7. 제 1 항의 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀; 및
    상기 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀이 이격 설치되고, 냉각수가 유동가능하게 마련된 셀프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 셀프레임은,
    상기 냉각수가 수용된 프레임본체;
    상기 프레임본체의 상부에 설치되고, 상기 각각의 직접 수냉용 배터리셀이 삽입되는 적어도 하나의 셀삽입구가 마련된 상부지지대; 및
    상기 적어도 하나의 셀삽입구에 대응되게 상기 프레임본체의 바닥면으로 돌출되게 마련되어, 상기 각각의 셀삽입구로 삽입된 상기 각각의 직접 수냉용 배터리셀의 하면을 지지하는 적어도 하나의 하부지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 셀삽입구는 상기 직접 수냉용 배터리셀이 끼움 결합가능한 직경으로 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하부지지대는 상기 직접 수냉용 배터리셀의 하면과의 접촉면의 면적이 상기 직접 수냉용 배터리셀의 하면의 면적보다 작게 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 하부지지대는 상기 직접 수냉용 배터리셀의 직경보다 작은 직경을 가진 원통형 블럭인 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 하부지지대는 상기 직접 수냉용 배터리셀과의 접촉면이 상기 직접 수냉용 배터리셀의 하면에 대응되게 마련되고, 상기 접촉면이 상기 하면의 면적보다 작은 면적을 가진 블럭 구조로 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 각각의 하부지지대는 상기 셀삽입구의 중심과 상기 하부지지대의 중심이 동축이 되게 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하부지지대는 상호 간에 이격 배열되어, 상기 냉각수가 상기 직접 수냉용 배터리셀의 하면에 접촉되게, 상기 직접 수냉용 배터리셀의 하면을 지지하는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 각각의 직접 수냉용 배터리셀은 상기 셀삽입구로 삽입되되, 상기 직접 수냉용 배터리셀의 튜빙부의 상단이 상기 셀삽입부에 걸리고, 상기 직접 수냉용 배터리셀의 하면이 상기 하부지지대에 지지되게, 상기 셀프레임에 설치된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 상부지지대 및 상기 셀프레임의 외부로 노출된 상기 직접 수냉용 배터리셀의 측면을 덮도록 마련된 방수 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방수 커버는 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin)이 상기 상부지지대의 상면에 도포 및 경화되어 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 방수 커버는 포팅 레진(potting resin)이 상기 상부지지대의 상면에 도포 및 경화되어 마련되고,
    상기 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈.
  19. S1) 전극이 내장된 배터리셀 본체가 준비되는 단계;
    S2) 상기 배터리셀 본체가 방수성을 가진 튜빙부로 삽입되어, 상기 배터리셀 본체의 상부만 노출되게 상기 튜빙부에 밀착되어, 상기 직접 수냉용 배터리셀이 제작되는 단계;
    S3) 상부에 적어도 하나의 셀삽입구가 마련되고, 바닥면에 상기 적어도 하나의 셀삽입구와 마주보게 적어도 하나의 하부지지대가 마련된 셀프레임이 준비되는 단계;
    S4) 상기 적어도 하나의 직접 수냉용 배터리셀이 상기 각각의 셀삽입구를 통해 상기 셀프레임의 내부로 삽입되되, 상기 튜빙부의 상단테두리가 상기 셀프레임에 걸리고 상기 직접 수냉용 배터리셀의 하면이 상기 하부지지대에 안착되게, 상기 셀프레임에 설치되는 단계; 및
    S5) 방수 물질이 상기 셀프레임의 상면에 도포 및 경화되어, 상기 셀프레임의 외부로 노출된 상기 직접 수냉용 배터리셀의 측면이 방수처리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 셀삽입구는 상기 직접 수냉용 배터리셀이 끼움 결합가능한 직경으로 마련되고,
    상기 하부지지대는 상기 직접 수냉용 배터리셀의 직경보다 작은 직경으로, 상기 셀프레임의 바닥면으로 돌출되게 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 튜빙부는 방수성 및 탄성을 가져, 상기 베터리셀 본체에 밀착결합되고, 상기 배터리셀 본체의 하면 및 측면을 방수처리하는 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 튜빙부는 라텍스, 폴리우레탄 또는 러버 중 적어도 하나의 재질로 마련된 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조방법.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 S5 단계에서,
    상기 방수물질은 방수접착제 또는 포팅 레진(potting resin) 중 하나인 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 포팅 레진은 실리콘계 레진, 우레탄계 레진 또는 에폭시계 레진 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 직접 수냉용 배터리 모듈의 제조방법.
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