KR20230110676A - 전지 및 전기 장치 - Google Patents

전지 및 전기 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230110676A
KR20230110676A KR1020227037696A KR20227037696A KR20230110676A KR 20230110676 A KR20230110676 A KR 20230110676A KR 1020227037696 A KR1020227037696 A KR 1020227037696A KR 20227037696 A KR20227037696 A KR 20227037696A KR 20230110676 A KR20230110676 A KR 20230110676A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
air
battery cells
cooling structure
box part
Prior art date
Application number
KR1020227037696A
Other languages
English (en)
Inventor
주앙주앙 린
양즈 황
진칭 지
지앤화 류
용광 왕
위앤잔 우
Original Assignee
컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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
Priority claimed from CN202220075730.8U external-priority patent/CN216720070U/zh
Application filed by 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 filed Critical 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Publication of KR20230110676A publication Critical patent/KR20230110676A/ko

Links

Classifications

    • 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
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6566—Means within the gas flow to guide the flow around one or more cells, e.g. manifolds, baffles or other barriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric 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
    • H01M10/61—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
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • 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
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • 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
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • 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
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • 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
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • 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
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6562—Gases with free flow by convection only
    • 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
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • 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
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • 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
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • 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
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 출원은 우수한 방열 성능을 갖는 전지(10) 및 전기 장치를 제공한다. 전지(10)는 본체(31), 및 제1 방향(X)으로 상기 본체를 관통하는 적어도 하나의 풍로(32)를 포함하는 공냉 구조(30); 및 축선이 상기 제1 방향(X)에 평행하고 상기 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치된 원통형인 복수의 전지 셀(20);을 포함하고, 상기 공냉 구조(30)는 상기 풍로(32) 내로 유입된 바람에 의해 상기 복수의 전지 셀(20)에서 발생한 열을 외부로 배출한다.

Description

전지 및 전기 장치
본 출원은 전지 기술분야에 관한 것으로, 특히, 전지 및 전기 장치에 관한 것이다.
높은 에너지 밀도, 재충전 가능, 안전성 및 환경 친화성 등 장점으로 인해 구동용 전지는 신에너지 차량, 소비자 전자 제품, 에너지 저장 시스템 등 분야에서 널리 사용되고 있다.
그러나 구동용 전지는 사용 과정에서 열이 발생하여 구동용 전지의 성능에 영향을 미치고, 심지어는 심각한 안전 문제까지 일으킬 수 있다. 구동용 전지를 정상적으로 사용하려면 구동용 전지를 방열해야 한다.
본 출원은 우수한 방열 성능을 갖는 전지 및 전기 장치를 제공하고자 한다.
제1 측면은,
본체, 및 제1 방향으로 상기 본체를 관통하는 적어도 하나의 풍로를 포함하는 공냉 구조; 및
축선이 상기 제1 방향에 평행하고 상기 공냉 구조를 둘러싸도록 설치된 원통형인 복수의 전지 셀;을 포함하고, 상기 공냉 구조는 상기 풍로 내로 유입된 바람에 의해 상기 복수의 전지 셀에서 발생한 열을 외부로 배출하는, 전지를 제공한다.
이 기술적 해결방법에 따르면, 복수의 원통형 전지 셀은 공냉 구조를 둘러싸도록 설치되고, 공냉 구조는 본체, 및 전지 셀의 축선 방향으로 본체를 관통하는 풍로를 포함함으로써 풍로 내로 유입된 바람에 의해 복수의 전지 셀에서 발생한 열을 빼앗을 수 있어 방열 성능이 우수하고 전지는 높은 안전성을 가지게 한다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 복수의 전지 셀은 열전도성 구조용 접착제에 의해 상기 풍로로부터 멀어지는 상기 본체의 제1 표면에 접착된다.
열전도성 구조용 접착제는 전지 셀과 공냉 구조 사이의 연결을 위한 것이다. 또한, 열전도성 구조용 접착제는 열전도율이 좋기 때문에 열전도성 구조용 접착제에 의해 복수의 전지 셀이 풍로의 제1 표면에 둘러싸이게 접착되고, 이로써 복수의 전지 셀에서 발생한 열을 풍로로 전도하는 데 유리하면서 방열 효율을 더욱 향상시키게 된다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 제1 표면에서 상기 복수의 전지 셀과 접착된 영역의 윤곽 형상은 상기 복수의 전지 셀 표면의 윤곽 형상과 맞는다. 따라서, 복수의 전지 셀은 방열 면적이 증가되어 방열 효율이 더욱 향상된다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 제1 표면에서 상기 복수의 전지 셀과 접착되지 않는 영역에 중량 경감홈이 구비된다.
공냉 구조의 본체는 일반적으로 알루미늄과 같은 금속 재질로 제조되어 있어 무게가 큰 편인 데, 전지 셀과 접촉하지 않는 본체의 비방열 영역에 중량 경감홈이 구비됨으로써 공냉 구조의 중량을 줄일 수 있다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 공냉 구조는, 상기 제1 방향으로 상기 풍로의 공기 배출구가 위치한 상기 본체의 제1 단부와, 제1 볼트에 의해 고정되는 커버 플레이트;를 더 포함한다.
케이싱에서 공냉 구조와 복수의 전지 셀의 조립을 위해, 공냉 구조의 공기 배출구가 위치한 단부에 커버 플레이트가 제공될 수 있고, 커버 플레이트와 공냉 구조의 본체는 제1 볼트에 의해 고정될 수 있다. 이로써, 조립 요구를 충족할 뿐만 아니라 커버 플레이트를 통해 복수의 전지 셀을 밀폐할 수 있다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 커버 플레이트와 상기 제1 단부의 사이에 제1 실링 부재가 설치된다.
제1 실링 부재를 통해 공기 배출구에서 커버 플레이트와 본체 사이를 밀봉할 수 있으므로 전지 셀이 밀폐된 공간에 위치하도록 하고 기밀성에 대한 전지 셀의 요구를 확보할 수 있다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 커버 플레이트와 상기 복수의 전지 셀의 단부면 사이에 간극이 있다.
커버 플레이트와 전지 셀의 단부면 사이의 간극은 조립 요구에 따라 조정될 수 있으며 이 간극은 전지의 자동화 조립을 위한 충분한 공간을 확보하기 위한 것이다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 전지는 제1 박스부 및 제2 박스부를 포함하는 박스체;를 더 포함하며, 상기 제1 박스부와 상기 제2 박스부는 서로 맞물려서 상기 공냉 구조 및 상기 복수의 전지 셀이 수용되는 수용 챔버를 형성하고, 상기 제1 박스부 및 상기 제2 박스부 중 적어도 하나는 상기 제1 방향에 평행한 평면에 위치한 개구부를 갖는다.
박스체는 제1 박스부와 제2 박스부가 서로 맞물려서 형성된 것으로 구성됨으로써, 박스체에서 공냉 구조와 복수의 전지 셀의 조립을 용이하게 한다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 커버 플레이트와 상기 박스체의 사이에 제2 실링 부재가 설치된다.
제2 실링 부재를 통해 공기 배출구에서 커버 플레이트와 박스체의 사이를 밀봉할 수 있으므로 전지 셀이 밀폐된 공간에 위치하도록 하고 기밀성에 대한 전지 셀의 요구를 확보할 수 있다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 제1 방향으로 상기 풍로의 공기 유입구가 위치한 상기 본체의 제2 단부와 상기 박스체 사이는 제2 볼트에 의해 고정된다.
케이싱에서 공냉 구조와 복수의 전지 셀의 조립을 위해, 제2 볼트를 통해 커버 플레이트와 공냉 구조의 본체 사이를 고정할 수 있다. 이로써, 조립 요구를 충족할 뿐만 아니라 복수의 전지 셀을 밀폐할 수 있다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 제2 단부와 상기 박스체의 사이에 제3 실링 부재가 설치된다.
제3 실링 부재를 통해 공기 유입구에서 박스체와 공냉 구조의 사이를 밀봉할 수 있으므로 전지 셀이 밀폐된 공간에 위치하도록 하고 기밀성에 대한 전지 셀의 요구를 확보할 수 있다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 제1 방향에 수직인 상기 풍로의 단면은 핀 형상이다.
풍로의 단면이 핀 형상이 됨으로써 방열 효율과 공정 타당성을 동시에 겸비할 수 있어 공냉 구조와 전지 셀 사이의 열교환 면적을 증가시킬 뿐만 아니라 공정 타당성을 확보할 수 있다.
가능한 일 구현예에 있어서, 상기 공냉 구조는 상기 풍로에 바람을 송풍하는 팬을 더 포함하고, 이로써 전지 셀의 방열 효율을 향상시킨다.
제2 측면은 상술한 제1 측면 또는 제1 측면의 가능한 임의의 구현예에 따른 전지를 전기 에너지 제공용으로 포함하는, 전기 장치를 제공한다.
이상과 같이, 복수의 원통형 전지 셀은 공냉 구조를 둘러싸도록 설치되고, 공냉 구조는 본체, 및 전지의 축선 방향으로 본체를 관통하는 풍로를 포함함으로써 풍로 내로 유입된 바람에 의해 복수의 전지 셀에서 발생한 열을 빼앗을 수 있어 방열 성능이 우수하며 전지는 높은 안전성을 가지게 한다.
이하에서는 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법을 더욱 명확하게 설명하기 위해 본 출원의 실시예를 설명함에 있어서 참조해야 할 첨부 도면을 간략히 소개하기로 하고, 다만 하기 첨부 도면은 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 노력 없이도 이러한 도면들로부터 다른 도면을 도출할 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 실시예가 적용될 수 있는 차량의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 전지의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 전지 방열의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 전지의 공냉 구조의 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 전지의 공냉 구조의 커버 플레이트의 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 전지의 분리도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 공기 배출구에서 전지의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 공기 유입구에서 전지의 개략적인 단면도이다.
첨부 도면에서 도면은 실제 축척대로 그려지지 않는 것이다.
이하에서, 첨부 도면과 실시예를 참조하여 본 출원에 따른 구현예를 더 상세하게 설명하기로 한다. 하기 실시예에 대한 상세한 설명 및 도면은 단지 본 출원의 원리를 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 출원의 범위를 제한하려는 것이 아니고, 즉 본 출원은 설명된 실시예에 제한되지 않는다.
본 출원을 설명함에 있어서, 달리 명시되지 않는 한, "복수"는 2개 이상을 의미하고, "위", "아래", "좌측" "우측", "내부", "외부" 등 용어는 방위 또는 위치관계를 지시하는 것으로, 본 출원에 대한 설명의 편의 및 설명의 단순화를 위한 것일 뿐이며, 언급된 장치 또는 구성요소가 특정 방향을 가져야 하고 특정 방향으로 구성 및 동작해야 함을 명시하거나 암시하는 것이 아니고, 따라서 본 출원에 대한 제한으로 이해되어서는 안 된다. 또한, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 설명의 목적으로만 사용되며 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 이해되어서는 안 된다. "수직"은 엄격하게 수직이 아니라 허용 가능한 오류 범위 내에 있다. "평행"은 엄격하게 평행이 아니라 허용 가능한 오류 범위 내에 있다.
하기 설명에서 나오는 방위 명사는 모두 도면에 도시된 방향으로, 본 출원의 구체적인 구성을 한정하지 않는다. 본 출원의 실시예를 설명함에 있어서, 달리 명시적으로 정의 및 한정되지 않는 한, "설치", "결합", "연결" 등 용어는 광의적인 의미로 이해되어야 하는 데, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고 탈부착 연결일 수도 있고, 또는 일체로 연결일 수도 있으며, 또한 직접적인 연결일 수 있고 중간 매체를 통해 간접적인 연결일 수도 있다. 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특정 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원에 있어서, "및/또는"이라는 용어는 관련 대상 간의 연관 관계를 설명하기 위한 것으로 세 가지의 관계가 있을 수 있음을 의미하는 데, 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 독립적으로 존재함, A 및 B가 동시 존재함, B가 독립적으로 존재함 등 세 가지 경우가 있음을 나타낸다. 본 출원에서 "/" 문자는 일반적으로 관련 대상이 "또는"의 관계임을 나타낸다.
달리 정의되지 않는 한, 본 출원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미를 가지며, 본 출원의 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이지, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니며, 본 출원의 명세서, 청구범위 및 상기 첨부 도면의 간단한 설명에서 "포함하다" 및 "가지다"라는 용어 및 이들의 임의의 변형은 비 배타적인 포함을 포괄하려는 의도이다. 본 출원의 명세서 및 특허청구범위 또는 상술한 도면에서 "제1", "제2" 등의 용어는 서로 다른 대상을 구별하기 위해 사용된 것으로, 특정한 순서 또는 주종관계를 설명하기 위해 사용되는 것은 아니다.
본 출원에서 언급된 "실시예"는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에 있는 문구는 반드시 다 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 별도의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 본 출원에서 설명된 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것은 당업자에 의해 명시적으로 그리고 묵시적으로 이해될 것이다.
본 출원은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 출원의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정을 이루어질 수 있고 그리고 균등물로 그 구성요소를 대체할 수 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각각의 기술적 특징은 어떠한 방식으로든 조합될 수 있다. 본 출원은 여기에 개시된 특정 실시예에 제한되지 않고, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 해결방법을 포함한다.
본 출원에서, 전지 셀은 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 일차 전지, 리튬-황 전지, 나트륨-리튬 이온 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지 등을 포함할 수 있다. 일반적으로 전지 셀은 셀이라고도 한다. 전지 셀은 원통형, 편평체, 직육면체 또는 기타 규칙적이거나 불규칙한 형상일 수 있다. 본 출원의 실시예에 따른 기술 해결방법은 모든 형태의 전지 셀에 적용될 수 있으며, 특히 원통형 전지 셀에 적합하고, 그리고 원통형 전지 셀을 방열시키는 데 사용된다.
본 출원에서 언급된 전지는 더 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 하나 또는 복수의 전지 셀을 포함하는 단일 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급된 전지는 전지 모듈 또는 전지 팩 등을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 하나 또는 복수의 전지 셀을 패키징하기 위한 박스체를 포함한다. 박스체는 액체 또는 기타 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
전지 셀은 전극 조립체 및 전해액을 포함하고, 전극 조립체는 캐소드 극판, 애노그 극판 및 세퍼레이터으로 구성된다. 전지 셀은 주로 캐소드 극판과 애노드 극판 사이에 금속 이온의 이동에 의해 작동한다. 캐소드 극판은 캐소드 집전체 및 캐소드 활물질층을 포함하며, 캐소드 활물질층이 캐소드 집전체의 표면에 코팅되고, 캐소드 활물질층이 코팅되지 않는 캐소드 집전체는 캐소드 활물질층이 코팅된 캐소드 집전체보다 돌출되어 캐소드 활물질층이 코팅되지 않는 캐소드 집전체는 캐소드 탭으로 사용된다. 리튬 이온 전지를 예로 들면, 캐소드 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 캐소드 활물질은 코발트산리튬, 인산철리튬, 삼성분계 리튬 또는 망간산리튬일 수 있다. 애노드 극판은 애노드 집전체 및 애노드 활물질층을 포함하며, 애노드 활물질층이 애노드 집전체의 표면에 코팅되고, 애노드 활물질층이 코팅되지 않는 애노드 집전체는 애노드 활물질층이 코팅된 애노드 집전체보다 돌출되어 애노드 활물질층이 코팅되지 않는 애노드 집전체는 애노드 탭으로 사용된다. 애노드 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 애노드 활물질은 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 큰 전류가 퓨징 없이 흐르도록 하기 위해 캐소드 탭의 수는 여러 개이며 함께 적층되고, 애노드 탭의 수도 여러 개이며 함께 적층된다. 세퍼레이터의 재질은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE)일 수 있다. 또한, 전극 조립체는 권취형 구조일 수도 있고 적층형 구조일 수도 있으며, 본 출원은 이에 한정되지 않는다.
전지의 박스체에는 신호 전송 수단을 더 포함될 수 있다. 신호 전송 수단은 전지 셀의 전압 및/또는 온도 등과 같은 신호를 전송하는 데 사용된다. 신호 전송 수단은 복수의 전지 셀 사이의 전기적 연결, 예를 들어 병렬, 직렬 또는 혼합 연결을 이루기 위한 버스 부재를 포함할 수 있다. 버스 부재는 전지 셀의 전극 단자를 연결함으로써 전지 셀 사이의 전기적 연결을 이룰 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 버스 부재는 용접에 의해 전지 셀의 전극 단자에 고정될 수 있다. 버스 부재는 전지 셀의 전압을 전송하며, 복수의 전지 셀을 직렬로 연결한 후에 더 높은 전압을 얻을 수 있고, 이에 따라 버스 부재에 의해 형성된 전기적 연결은 "고전압 연결"이라고도 할 수 있다.
버스 부재 외에, 신호 전송 수단은 전지 셀의 상태를 감지하기 위한 센서 부재를 더 포함할 수 있고, 예를 들어 이 센서 부재는 전지 셀의 온도 및 충전 상태와 같은 감지 신호를 측정하고 전송하는 데 사용될 수 있다. 본 출원에서, 전지 내의 전기적 연결 부재는 버스 부재 및/또는 센서 부재를 포함할 수 있다.
버스 부재와 센서 부재는 절연층에서 캡슐화되어 신호 전송 수단으로 형성될 수 있다. 따라서, 신호 전송 수단은 전지 셀의 전압 및/또는 감지 신호를 전송하는 데 사용될 수 있다. 신호 전송 수단은 전지 셀의 전극 단자와 연결하는 곳에 절연층이 없고, 즉, 절연층은 전지 셀의 전극 단자와 연결하기 위해 여기에 구멍이 구비된다.
진지 기술의 개발은 많은 설계 요소, 예를 들어 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 레이트 등과 같은 성능 파라미터를 동시에 고려해야 한다. 또한 전지의 안전성도 고려해야 한다.
그러나 구동용 전지는 사용 과정에서 열이 지속적으로 발생하므로, 열이 너무 높으면 심각한 안전 문제를 일으킬 수 있다. 구동용 전지의 안전성을 위해 구동용 전지를 방열해야 한다.
이러한 관점에서, 본 출원은 공냉 구조를 배치하고 공냉 구조를 둘러싸도록 복수의 전지 셀을 설치함으로써, 풍로내로 유입된 바람을 효과적으로 활용하여 전지 셀의 열을 빼앗을 수 있어 방열 성능이 우수한 기술적 해결방법을 제공한다.
본 출원에 따른 기술적 해결방법은 전지를 사용하는 다양한 전지 장치, 예를 들어 차량, 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 선박, 항공기, 전기 장난감, 전동 공구 등에 적용될 수 있다. 차량은 가솔린/디젤 자동차, 천연가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기차(EREV) 등이 될 수 있으며, 항공기는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하고, 전기 장난감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감, 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감 포함하며, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연삭 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함하고, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 해머, 임팩트 드릴, 콘크리트 진동기 및 대패 등이다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 전기 장치를 차량으로 들어 설명하기로 한다.
예를 들어, 도 1은 본 출원의 실시예가 적용될 수 있는 차량(1)의 개략적인 구조도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 가솔린/디젤 자동차, 천연가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기차(EREV) 등일 수 있다. 차량(1)의 내부에는 모터(40), 컨트롤러(80) 및 전지(10)가 구비될 수 있으며, 컨트롤러(80)는 전지(10)가 모터(40)에 전원을 공급하도록 제어한다. 예를 들어, 전지(10)는 차량(1)의 하부 또는 차량의 전방 또는 후방에 배치될 수 있다. 전지(10)는 차량(1)에 전원을 공급할 수 있고, 예를 들어, 전지(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 차량(1)의 전기 회로 시스템에 사용될 수 있고, 예를 들어, 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 작동 동안의 작동 전기 수요에 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전지(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 연료유 또는 천연 가스를 전제 또는 부분적으로 대체하여 차량(1)의 구동 전원으로 사용하여 차량(1)의 구동력을 제공할 수 있다.
상이한 전력 수요를 충족시키기 위해, 전지(10)는 복수의 전지 셀, 예를 들어 복수의 원통형 전지 셀을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 전지 셀 사이는 직렬, 병렬 또는 혼합적으로 연결될 수 있고, 혼합 연결은 직렬 연결과 병렬 연결이 혼합된 것을 말한다. 전지는 전지 팩이라고도 할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복수의 전지 셀은 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합적으로 연결되어 전지 모듈로 조립된 후에, 복수의 전지 모듈은 직렬 또는 병렬 또는 혼합적으로 연결되어 전지(10)로 조립된다. 다시 말하면, 복수의 전지 셀은 전지(10)로 직접적으로 조립될 수 있고, 전지 모듈로 조립된 후에 전지 모듈이 전지(10)로 조립될 수도 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 실시예에 따른 전지(10)의 개략적인 구조도이다. 전지(10)는 복수의 전지 셀(20)을 포함할 수 있다. 전지(10)는 전지 셀(20) 외에 박스체(11)(또는 커버라고 함)를 더 포함할 수 있고, 박스체(11)는 속이 빈 중공 구조이며, 박스체(11) 내부에 복수의 전지 셀(20)이 수용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 박스체(11)는 제1 박스부(111) 및 제2 박스부(112)로 각각 지칭되는 두 부분을 포함할 수 있고, 제1 박스부(111) 및 제2 박스부(112)는 서로 맞물려서 결합된다. 제1 박스부(111) 및 제2 박스부(112)의 형상은 복수의 전지 셀(20)의 결합 형상에 따라 결정될 수 있으며, 제1 박스부(111) 및 제2 박스부(112) 중 적어도 하나는 하나의 개구부를 갖는다. 예를 들어, 제1 박스부(111)와 제2 박스부(112)는 모두 중공의 직육면체일 수 있고, 각각은 하나의 면만이 개구면이며, 제1 박스부(111)의 개구부와 제2 박스부(112)의 개구부는 서로 대향하게 배치되고, 제1 박스부(111)와 제2 박스부(112)는 서로 맞물려서 밀폐된 챔버를 갖는 박스체(11)로 조립된다. 다른 예로, 제1 부분(111) 및 제2 부분(112) 중 하나만 개구부가 구비된 중공 직육면체일 수 있고, 다른 하나는 개구부를 덮는 판 형상이다. 상이한 전력 수요에 따라, 전지 셀(20)의 수는 임의의 수치로 설정될 수 있다. 복수의 전지 셀(20)은 더 큰 용량 또는 전력을 달성하기 위해 직렬, 병렬 또는 혼합 방식으로 연결될 수 있다. 복수의 전지 셀(20)은 병렬, 직렬 또는 혼합 연결되어 조립된 후 제1 박스부(111)와 제2 박스부(112)가 서로 맞물려서 형성된 박스체(11)에 수납된다.
일부 실시예에 있어서, 전지(10)는 다른 구성을 더 포함할 수 있지만 여기에서 상세한 설명을 생략하기로 한다. 예를 들어 전지(10)는 복수의 전지 셀(20) 사이의 전기적 연결을 이루기 위한 버스 부재를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 버스 부재는 전지 셀(20)의 전극 단자를 연결함으로써 전지 셀(20) 사이의 전기적 연결을 이룰 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 버스 부재는 용접에 의해 전지 셀(20)의 전극 단자에 고정될 수 있다. 복수의 전지 셀(20)의 전기 에너지는 추가적으로 전도 수단을 통해 박스체를 통과하여 외부로 인출될 수 있다. 이 전도 수단은 버스 부재에 속하는 것일 수도 있다.
설명의 편의를 위해, 이하에서 도 2에 도시된 원통형 전지 셀(20)을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 전지(10)의 개략적인 구조도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전지(10)는 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20)을 포함한다.
여기서, 공냉 구조(30)는 본체(31); 및 제1 방향(X)으로 본체(30)를 관통하는 적어도 하나의 풍로(32)를 포함한다.
복수의 전지 셀(20)은 원통형이고, 복수의 전지 셀(20)의 축선은 제1 방향(X)에 평행하며, 복수의 전지 셀(20)은 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치되고, 공냉 구조(30)는 풍로(32)내로 유입된 바람에 의해 복수의 전지 셀(20)에서 발생한 열을 배출한다.
복수의 원통형 전지 셀(20)은 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치되고, 공냉 구조(30)는 본체(31); 및 전지의 축선 방향인 제1 방향(X)으로 본체(31)를 관통하는 풍로(32)를 포함함으로써 풍로(32)내로 유입된 바람에 의해 복수의 전지 셀(20)에서 발생한 열을 빼앗을 수 있어 방열 성능이 우수하며 전지(10)는 높은 안전성을 가지게 한다.
도 3은 박스체(11)에서 전지 관리 시스템(BMS)의 인쇄 회로 기판 어셈블리(PCBA)(201)의 위치를 도시한 것으로서, 간결함 및 명확성을 위해 그의 세부 구조는 도 3에 도시되지 않았다.
일 구현예에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전지(10)는 제1 박스부(111) 및 제2 박스부(112)를 포함하는 박스체(11);를 더 포함하며, 제1 박스부(111)와 제2 박스부(112)는 서로 맞물려서 공냉 구조(30) 및 복수의 전지 셀(20)이 수용되는 수용 챔버를 형성하고, 제1 박스부(111) 및 제2 박스부(112) 중 적어도 하나는 제1 방향(X)에 평행한 평면에 위치한 개구부를 갖는다. 박스체(11)는 제1 박스부(111)와 제2 박스부(112)가 서로 맞물려서 형성되도록 구성되어, 박스체(11)에서 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20)의 조립을 용이하게 한다.
제1 박스부(111)와 제2 박스부(112)가 맞물려서 형성된 수용 공간에 복수의 전지 셀(20)이 수용되기 때문에, 일 구현예에 있어서, 제1 박스부(111)와 제2 박스부(112)는 복수의 전지 셀(20)의 방열을 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1 박스부(111)의 바닥벽에는 제1 방열부(1110)가 구비되고, 제1 방열부(1110)에서 복수의 전지 셀(20)과 접촉된 영역의 윤곽 형상은 복수의 전지 셀(20) 표면의 윤곽 형상에 맞는다.
여기서, 제1 방열부(1110)는 맞물림형 디자인으로, 복수의 전지 셀(20)과 접촉된 영역의 윤곽 형상은 복수의 전지 셀(20) 표면의 윤곽 형상에 맞도록 설계된다. 제1 방열부(1110)는 제1 박스부(111)의 바닥벽의 일부일 수도 있고, 제1 박스부(111)와 서로 독립적으로 제1 박스부(111)의 바닥벽에 구비된 구조일 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 방열부(1110)는 제1 박스부(111)의 바닥벽에 구비된 열전도판이고, 열전도판의 표면에서 복수의 전지 셀(20)과 접촉된 영역의 윤곽이 호(arc)형이며, 그 곡률은 전지 셀(20)의 표면에서 대응하는 위치의 호형의 곡률과 동일하다. 이로써, 전지 셀(20)의 방열 면적이 증가되도록 한다. 도 4에서 검은 색 점선 화살표는 복수의 전지 셀(20)의 방열 방향을 나타내며, 제2 방향(Y)으로 양단에 위치한 전지 셀(20)을 제외하고는 다른 전지 셀(20)에서 방출된 열은 풍로(32)내로 유입된 바람에 의해 빼앗을 수 있을 뿐만 아니라, 제1 박스부(111)의 바닥벽을 통해서도 빼앗을 수 있어 방열 효율을 더욱 향상시키게 된다.
다른 예를 들어, 제2 박스부(112)의 바닥벽에는 제2 방열부(1120)가 구비되고, 제2 방열부(1120)에서 복수의 전지 셀(20)과 접촉된 영역의 윤곽 형상은 복수의 전지 셀(20) 표면의 윤곽 형상에 맞는다.
여기서, 제2 방열부(1120)는 맞물림형 디자인으로, 복수의 전지 셀(20)과 접촉된 영역의 윤곽 형상은 복수의 전지 셀(20) 표면의 윤곽 형상에 맞도록 설계된다. 제2 방열부(1120)는 제2 박스부(112)의 바닥벽의 일부일 수도 있고, 제2 박스부(112)와 서로 독립적으로 제2 박스부(112)의 바닥벽에 구비된 구조일 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 박스부(112)의 바닥벽은 전지 셀(20)의 표면을 향하여 제2 방열부(1120)의 역할을 하도록 한다. 제2 방열부(1120)에서 복수의 전지 셀(20)과 접촉된 영역의 윤곽은 호형이고, 그 곡률이 전지 셀(20)의 표면에서 대응하는 위치의 호형의 곡률과 동일하며, 이로써, 전지 셀(20)의 방열 면적을 증가시키게 된다. 도 4에서 검은 색 점선 화살표는 복수의 전지 셀(20)의 방열 방향을 나타내며, 제2 방향(Y)으로 양단에 위치한 전지 셀(20)을 제외하고는 다른 전지 셀(20)에서 방출된 열은 풍로(32)내로 유입된 바람에 의해 빼앗을 수 있을 뿐만 아니라, 제2 박스부(112)의 바닥벽을 통해서도 빼앗을 수 있어 방열 효율을 더욱 향상시키게 된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 풍로(32)에 바람이 유입될 때 바람은 공냉 구조(30)를 둘러싸는 복수의 전지 셀(20)에서 발생한 열을 빼앗을 수 있다. 제1 방향(X)에 수직인 풍로(32)의 단면 형상은 전지 셀(20)의 방열 효율과 관련되며, 풍로(32)의 단면의 면적이 클수록 방열 효율이 높아지지만 풍로(32)의 제조 공정도 복잡해진다. 공정의 타당성을 확보하는 경우, 풍로(32)의 단면 형상은 열 시뮬레이션 등과 같은 방식에 의해 최적화될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 제1 방향(X)에 수직인 풍로(32)의 단면은 핀 형상이다. 다이캐스팅 공정에 의해 형성된 공냉 구조(30)의 경우, 풍로(32)는 단면이 핀 형상이 됨으로써 방열 효율과 공정 타당성을 동시에 겸비할 수 있어 공냉 구조(30)와 전지 셀(20) 사이의 열교환 면적을 증가시킬 뿐만 아니라 다이캐스팅 공정의 타당성을 겸비한다.
본 출원은 풍로(32)의 개수 및 위치를 제한하지 않으며, 도 3 및 도 4에서, 10개의 풍로를 예로 하여 10개의 풍로(32)는 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)으로 배열된다. 여기서 제1 방향(X)에 수직된 각 풍로(32)의 단면은 핀 형상이다. 예로는, 핀 형상은 "E"자형과 유사한 형상일 수 있으며, 도 3에서 제2 방향(Y)으로 배열된 10개의 풍로(32) 중 가장 왼쪽에 있는 3개의 풍로(32)와 가장 오른쪽에 있는 3개의 풍로(32)를 참조하면 되고, 다른 예로, 핀 형상은 2개의 "E"자가 서로 마주하여 형성된 "王"자형과 유사한 형상일 수도 있으며, 도 3에서 제2 방향으로 배열된 10개의 풍로(32) 중 중앙에 위치한 4개의 풍로(32)를 참조하면 된다.
일 구현예에 있어서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 전지 셀(20)은 열전도성 구조용 접착제(34)에 의해 풍로(32)로부터 멀어지는 본체(31)의 제1 표면(313)에 접착된다.
열전도성 구조용 접착제(34)는 전지 셀(20)과 공냉 구조(30) 사이의 연결을 위한 것이다. 또한, 열전도성 구조용 접착제(34)는 열전도율이 좋기 때문에 열전도성 구조용 접착제(34)에 의해 복수의 전지 셀(20)이 풍로(32)의 제1 표면(313)에 둘러싸이게 접착됨으로써 복수의 전지(20)에서 발생한 열을 풍로(32)로 전도하는 데 유리하면서 방열 효율을 더욱 향상시키게 된다.
일 구현예에 있어서, 본체(31)의 제1 표면(313)에서 복수의 전지 셀(20)과 접착된 영역의 윤곽 형상은 복수의 전지 셀(20) 표면의 윤곽 형상과 맞는다.
예를 들어, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본체(31)의 제1 표면(313)에서 복수의 전지 셀(20)과 접착된 영역의 윤곽은 호형이며, 그 곡률은 전지 셀(20)의 표면에서 대응하는 위치의 호형의 곡률과 동일하고, 이로써, 전지 셀(20)과 제1 표면(313) 사이의 접촉 면적을 증가시키고 복수의 전지 셀(20)의 방열 면적을 증가시켜 방열 효율을 더욱 향상시키게 된다.
일 구현예에 있어서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본체(31)의 제1 표면(313)에서 복수의 전지 셀(20)과 접착되지 않는 영역에 중량 경감홈(314)이 구비된다.
공냉 구조(30)의 본체(31)는 일반적으로 알루미늄과 같은 금속 재질로 제조되어 있어 무게가 크기 때문에, 본체(31)에서 전지 셀(20)과 접촉하지 않는 비방열 영역에 중량 경감홈(314)이 구비됨으로써 공냉 구조(30)의 중량을 줄일 수 있다. 본 출원은 중량 경감홈(314)의 개수 및 크기를 제한하지 않으며, 도 3 내지 도 5에는 8개의 중량 경감홈이 도시되어 있다.
일 구현예에 있어서, 공냉 구조(30)는 커버 플레이트(33)를 더 포함한다. 여기서 커버 플레이트(33)와 본체(32)의 제1 단부(311) 사이는 제1 볼트(41)에 의해 고정된다. 제1 단부(311)는 제1 방향(X)으로 풍로(32)의 공기 배출구가 위치한 단부로서, 공냉 구조(30)의 후방이라고도 할 수 있다.
도 6은 공냉 구조(30)의 커버 플레이트(33)의 구조를 도시한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20)은 박스체(11)에 수용되며, 공냉 구조(10)의 공기 배출구가 위치한 단부에 커버 플레이트(33)가 설치되고, 제1 볼트(41)에 의해 커버 플레이트(33)를 공냉 구조(30)의 본체(31)와 함께 조립한다. 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20) 사이를 열전도성 구조용 접착제(34)로 연결하여 모듈을 형성한 후, 이 모듈을 제2 박스부(112)의 개구부에서 박스체(11)에 넣고 제1 볼트(41)에 의해 본체(31)의 제1 단부(311)에 커버 플레이트(33)를 고정할 수 있다. 이로써, 전지(10)의 조립 요구를 충족시킬 뿐만 아니라, 케이싱(11)에서 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20)의 조립을 이루고, 또한 커버 플레이트(33)를 통해 복수의 전지 셀(20)을 밀폐할 수도 있다.
일 구현예에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(33)와 본체(31)의 제1 단부(311) 사이에 제1 실링 부재(51)가 설치된다. 제1 실링 부재(51)에 의해 공기 배출구에서 커버 플레이트(33)와 본체(31) 사이를 밀봉할 수 있으므로 전지 셀(20)이 밀폐된 공간에 위치하도록 하고 기밀성에 대한 전지 셀(20)의 요구를 확보할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(33)와 박스체(11) 사이에 제2 실링 부재(52)가 설치된다. 제2 실링 부재(52)를 통해 공기 배출구에서 커버 플레이트(33)와 박스체(11) 사이를 밀봉할 수 있으므로 전지 셀(20)이 밀폐된 공간에 위치하도록 하고 기밀성에 대한 전지 셀(20)의 요구를 확보할 수 있다.
알 수 있듯이, 공기 배출구에서 제1 실링 부재(51)에 의해 커버 플레이트(33)와 공냉 구조(30) 사이를 밀봉하고 그리고 제2 실링 부재(52)에 의해 커버 플레이트(33)와 박스체(11) 사이를 밀봉함으로써, 전지 셀(20)이 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치된 후 전지 셀(20)은 케이싱(11), 커버 플레이트(33) 및 공냉 구조(30)에 의해 형성된 밀폐 공간에 위치하고 기밀성에 대한 전지 셀(20)의 요구를 확보할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(33)와 복수의 전지 셀(20)의 단부면 사이에 간극(60)이 있다. 커버 플레이트(33)와 전지 셀(20)의 단부면 사이의 간극(60)은 조립 요구에 따라 조정될 수 있으며 이 간극(60)은 전지(10)의 자동화 조립을 위한 충분한 공간을 확보하기 위한 것이다.
일 구현예에 있어서, 공냉 구조(30)의 본체(32)의 제2 단부(312)와 박스체(11) 사이는 제2 볼트(42)에 의해 고정된다. 여기서, 제2 단부(312)는 제1 방향(X)으로 풍로(32)의 공기 유입구가 위치한 단부로서, 공냉 구조의 전방이라고도 할 수 있다.
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20)이 박스체(11)에 수용되고, 제2 볼트(42)에 의해 박스체(11)를 공냉 구조(30)의 본체(31)와 함께 조립한다. 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20) 사이를 열전도성 구조용 접착제(34)로 연결하여 모듈을 형성한 후, 이 모듈을 제2 박스부(112)의 개구부에서 박스체(11)에 넣고 제2 볼트(42)에 의해 본체(31)의 제2 단부(312)를 박스체(11)에 고정할 수 있다. 이로써, 전지(10)의 조립 요구를 충족시킬 뿐만 아니라, 케이싱(11)에서 공냉 구조(30)와 복수의 전지 셀(20)의 조립을 이루고, 또한 복수의 전지 셀(20)을 밀폐할 수도 있다.
일 구현예에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 본체(31)의 제2 단부(312)와 박스체(11) 사이에 제3 실링 부재(53)가 설치된다. 제3 실링 부재(53)에 의해 공기 유입구에서 박스체(11)와 공냉 구조(30) 사이를 밀봉할 수 있으므로 전지 셀(20)이 밀폐된 공간에 위치하도록 하고 기밀성에 대한 전지 셀(20)의 요구를 확보될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 공냉 구조(30)는 풍로(32)에 바람을 송풍하는 팬(70)을 더 포함하고, 이로써 전지 셀(20)의 방열 효율을 향상시키게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 공기 유입구에는 팬(70)이 설치되며, 팬(70)은 예를 들어, 축류 팬으로서 제1 방향(X)으로 찬 바람을 발생시키고, 찬 바람이 풍로(32)를 통과하면서 전지 셀(20)에서 발생한 열을 전지(10) 내부로부터 빼앗을 수 있어, 전지(10)의 온도를 낮추게 된다.
본 출원의 일 실시예는 전술한 실시예에 따른 전지(10)를 전기 에너지 공급용으로 포함할 수 있는 전기 장치를 더 제공한다.
전기 장치에는 전술한 실시예에 따른 전지(10)가 구비되며, 전지(10)의 복수의 원통형 전지 셀(20)은 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치되고, 공냉 구조(30)는 본체(31), 및 전지 셀(20)의 축선 방향(X)으로 본체(31)를 관통하는 풍로(32)를 포함함으로써, 풍로(32)내로 유입된 바람에 의해 복수의 전지 셀(10)에서 발생한 열을 빼앗을 수 있어 방열 성능이 우수하며 전지(10)가 높은 안전성을 가지게 하고, 전기 장치의 대중화 및 사용에 유리하다.
본 출원은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 출원의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정을 이루어질 수 있고, 그리고 균등물로 그 구성요소를 대체할 수 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각각의 기술적 특징은 어떠한 방식으로든 조합될 수 있다. 본 출원은 여기에 개시된 특정 실시예에 제한되지 않고, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 해결방법을 포함한다.
1-차량, 10-전지, 11-박스체, 20-전지 셀, 30-공냉 구조, 31-본체, 32-풍로, 33-커버 플레이트, 34-열전도성 구조용 접착제, 40-모터, 41-제1 볼트, 42-제2 볼트, 51-제1 실링 부재, 52-제2 실링 부재, 53-제3 실링 부재, 60-간극, 70-팬, 80-컨트롤러, 111-제1 박스부, 112-제2 박스부, 311-제1 단부, 312-제2 단부, 313-제1 표면, 314-중량 경감홈, 1110-제1 방열부, 1120-제2 방열부.

Claims (14)

  1. 본체(31), 및 제1 방향(X)으로 상기 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 풍로(32)를 포함하는 공냉 구조(30); 및
    축선이 상기 제1 방향(X)에 평행하고 상기 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치된 원통형인 복수의 전지 셀(20);을 포함하고, 상기 공냉 구조(30)는 상기 풍로(32) 내로 유입된 바람에 의해 상기 복수의 전지 셀(20)에서 발생한 열을 배출하는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀(20)은 열전도성 구조용 접착제(34)에 의해 상기 풍로(32)로부터 멀어지는 상기 본체(31)의 제1 표면(313)에 접착되는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 표면(313)에서 상기 복수의 전지 셀(20)과 접착된 영역의 윤곽 형상은 상기 복수의 전지 셀(20) 표면의 윤곽 형상에 맞는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 표면(313)에서 상기 복수의 전지 셀(20)과 접착되지 않는 영역에 중량 경감홈(314)이 구비되는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공냉 구조(30)는, 상기 제1 방향(X)으로 상기 풍로(32)의 공기 배출구가 위치한 상기 본체(31)의 제1 단부(311)와, 제1 볼트(41)에 의해 고정되는 커버 플레이트(33);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트(33)와 상기 제1 단부(311)의 사이에 제1 실링 부재(51)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트(33)와 상기 복수의 전지 셀(20)의 단부면 사이에 간극(60)이 있는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  8. 제5 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지(10)는 제1 박스부(111) 및 제2 박스부(112)를 포함하는 박스체(11);를 더 포함하고, 상기 제1 박스부(111)와 상기 제2 박스부(112)는 서로 맞물려서 상기 공냉 구조(30) 및 상기 복수의 전지 셀(20)이 수용되는 수용 챔버를 형성하고, 상기 제1 박스부(111) 및 상기 제2 박스부(112) 중 적어도 하나는 상기 제1 방향(X)에 평행한 평면에 위치한 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트(33)와 상기 박스체(11) 사이에 제2 실링 부재(52)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 제1 방향(X)으로 상기 풍로(32)의 공기 유입구가 위치한 상기 본체(31)의 제2 단부(312)와 상기 박스체(11) 사이는 제2 볼트(43)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 단부(312)와 상기 박스체(11) 사이에 제3 실링 부재(53)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 방향(X)에 수직인 상기 풍로(32)의 단면은 핀 형상인 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공냉 구조(30)는 상기 풍로(32)에 바람을 송풍하는 팬(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전지(10).
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 전지(10)를 전기 에너지 제공용으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
KR1020227037696A 2022-01-12 2022-06-13 전지 및 전기 장치 KR20230110676A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202220075730.8U CN216720070U (zh) 2022-01-12 2022-01-12 电池和用电设备
CN202220075730.8 2022-01-12
PCT/CN2022/098299 WO2023134110A1 (zh) 2022-01-12 2022-06-13 电池和用电设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230110676A true KR20230110676A (ko) 2023-07-25

Family

ID=87069014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227037696A KR20230110676A (ko) 2022-01-12 2022-06-13 전지 및 전기 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230223612A1 (ko)
EP (1) EP4243160A4 (ko)
JP (1) JP7529801B2 (ko)
KR (1) KR20230110676A (ko)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW463402B (en) * 1999-03-12 2001-11-11 Toshiba Battery Battery pack and power tool
DE10338654A1 (de) 2003-08-22 2005-03-17 Robert Bosch Gmbh Batteriepack mit Mitteln zur Wärmeableitung
KR100717781B1 (ko) * 2004-11-30 2007-05-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
DE102009000673A1 (de) 2008-05-21 2009-11-26 Robert Bosch Gmbh Batteriepack und Handwerkzeugmaschine mit einem Batteriepack
CN209217067U (zh) 2018-12-20 2019-08-06 惠州市蓝微电子有限公司 一种风道型散热电池包
CN110504398A (zh) 2019-09-23 2019-11-26 常州格力博有限公司 一种电池包
KR20210070105A (ko) * 2019-12-04 2021-06-14 주식회사 엘지화학 배터리 셀 홀더
CN111416179A (zh) * 2020-05-08 2020-07-14 南方电网调峰调频发电有限公司 一种内翅片与强迫风冷结合的锂离子电池热管理装置
CN112038727B (zh) * 2020-08-20 2022-04-08 南京航空航天大学 一种含有仿生表面微结构散热件的空冷圆柱动力电池包

Also Published As

Publication number Publication date
EP4243160A4 (en) 2023-12-06
US20230223612A1 (en) 2023-07-13
JP7529801B2 (ja) 2024-08-06
JP2024509012A (ja) 2024-02-29
EP4243160A1 (en) 2023-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240079713A1 (en) Enclosure, battery and power consuming device
US11764437B2 (en) Battery, power consumption apparatus, and method and apparatus for producing battery
WO2023134110A1 (zh) 电池和用电设备
WO2023134107A1 (zh) 电池和用电设备
US20240283099A1 (en) Battery cell, battery, power consumption device, and method and device for producing battery cell
KR20230015325A (ko) 엔드캡 조립체, 전지 셀, 전지 및 전지를 사용하는 장치
US20230089208A1 (en) Battery, power consumption apparatus, and method and apparatus for producing battery
US20230411761A1 (en) Battery, electric apparatus, and method and apparatus for manufacturing battery
WO2023185244A1 (zh) 一种散热结构、高压盒、电池和用电装置
US20230268588A1 (en) Battery, power consumption device, and method and device for producing battery
US11489231B2 (en) Battery, power consumption device, method and device for producing battery
EP4266464A1 (en) Battery, electric device, and method and device for preparing battery
KR20230110676A (ko) 전지 및 전기 장치
KR20230041072A (ko) 배터리, 전기 설비, 배터리의 제조 방법 및 제조 설비
US20230223617A1 (en) Battery and powered equipment
EP4106087A1 (en) Battery cell, battery, power-consuming device, and manufacturing method and device for battery
CN221427848U (zh) 电池单体、电池及用电装置
EP4258437A1 (en) Battery, electric device, and battery preparation method and device
KR102659525B1 (ko) 배터리, 전기 설비, 배터리의 제조 방법 및 제조 설비
US20230307740A1 (en) Battery cell, battery, apparatus, and method and device for manufacturing battery cell
EP4435944A1 (en) Battery protection structure, battery, electric device, and method and apparatus for manufacturing battery
US20240258618A1 (en) Battery cell, battery, power consumption apparatus, and method and apparatus for preparing battery
EP4270576A1 (en) Battery, electrical device, and battery preparation method and device
WO2023070396A1 (zh) 电池、用电设备及电池的制造方法
EP4280369A1 (en) Battery cell, battery, electrical apparatus, and battery preparation method and apparatus