KR20230110678A - 배터리와 전기 기기 - Google Patents

배터리와 전기 기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20230110678A
KR20230110678A KR1020227038428A KR20227038428A KR20230110678A KR 20230110678 A KR20230110678 A KR 20230110678A KR 1020227038428 A KR1020227038428 A KR 1020227038428A KR 20227038428 A KR20227038428 A KR 20227038428A KR 20230110678 A KR20230110678 A KR 20230110678A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery cells
box body
air
air duct
Prior art date
Application number
KR1020227038428A
Other languages
English (en)
Inventor
주앙주앙 린
양즈 황
진칭 지
지앤화 류
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 CN202220076160.4U external-priority patent/CN216720071U/zh
Application filed by 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 filed Critical 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Publication of KR20230110678A publication Critical patent/KR20230110678A/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
    • H01M10/64—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
    • H01M10/61—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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • 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
    • H01M10/6563—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
    • 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
    • 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
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • 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
    • 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
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • 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
    • H01M50/20—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
    • 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)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 출원은 배터리(10)와 전기 기기를 제공하여, 양호한 방열 성능을 구비한다. 배터리(10)는 원기둥체인 다수의 배터리 셀(20); 본체(31), 및 제1방향(X)에서 상기 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 포함하고, 상기 제1방향(X)은 상기 다수의 배터리 셀(20)의 축선방향과 평행되고, 상기 에어 덕트(32)중의, 상기 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 공냉 구조(30)를 포함한다.

Description

배터리와 전기 기기
본 출원은 2022년 1월 12에 중국 특허청에 제출하여, 출원번호가 202220076160.4이고, 발명의 명칭이 “배터리와 전기 기기”인 실용신안 특허출원의 우선권을 주장하는 바, 그 전체 내용은 여기에 인용되고 병합된다.
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 특히는 배터리와 전기 기기에 관한 것이다.
에너지 밀도가 높고, 순환 충전이 가능하며, 안전하고 친환경적인 등 우점을 구비하기에, 동력 배터리는 신재생에너지 자동차, 전자제품, 에너지 저장 시스템 등 분야에 광범위하게 적용된다.
그러나 동력 배터리는 사용과정에서 열량을 발생하게 되는데, 이는 동력 배터리의 성능에 영향을 끼치게 되어, 심지어 심각한 안전문제를 일으킨다. 동력 배터리의 정상적인 사용을 보장하기 위해, 동력 배터리에 대한 방열이 필요하다.
본 출원은 배터리와 전기 기기를 제공하는 바, 이는 양호한 방열 성능을 구비한다.
제1측면에 따르면, 배터리를 제공하는 바,
원기둥체인 다수의 배터리 셀;
본체, 및 제1방향에서 상기 본체를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트를 포함하고, 상기 제1방향은 상기 다수의 배터리 셀의 축선방향과 평행되고, 상기 에어 덕트 중의, 상기 제1방향과 수직되는 단면이 핀형인 공냉 구조를 포함한다.
이 기술적 해결수단에 기반해보면, 배터리는 공냉 구조를 사용하는데, 공냉 구조는 본체 및 배터리 셀 축선방향을 따라 본체를 관통하는 에어 덕트를 포함하고, 에어 덕트 내에 유입된 바람에 의해, 다수의 배터리 셀에서 발생하는 열량을 가져갈 수 있어, 양호한 방열 성능을 구비한다. 또한 에어 덕트 중의, 제1방향과 수직되는 단면의 형상이 핀형이기에, 이러한 핀형의 에어 덕트 단면 형상은, 방열효율과 공법 실행가능성을 동시에 겸비할 수 있어, 공냉 구조와 배터리 셀 사이의 열교환 면적을 증가할 뿐만아니라, 공법의 실행가능성도 확보하였다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 다수의 배터리 셀은 상기 공냉 구조를 둘러싸면서 설치된다. 원기둥형의 다수의 배터리 셀을 공냉 구조를 둘러싸도록 설치하여, 각 배터리 셀의 열량을 에어 덕트 내에 유입된 바람에 의해 모두 효과적으로 가져갈 수 있어, 전반적인 방열효율을 향상시켰다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 다수의 배터리 셀은 열전도성 구조 점착제에 의해 상기 본체 중의, 상기 에어 덕트와 멀어지는 제1표면에 점착된다.
열전도성 구조 점착제는 배터리 셀과 공냉 구조 사이를 연결시키기 위한 것이다. 또한, 열전도성 구조 점착제가 양호한 열전도 성능을 구비하기 때문에, 열전도성 구조 점착제에 의해 다수의 배터리 셀을 에어 덕트를 둘러싸는 제1표면에 점착시켜, 다수의 배터리 셀에서 발생하는 열량을 에어 덕트에 전달하는 것에 유리하여, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 제1표면 상에서 상기 다수의 배터리 셀과 점착되는 영역의 윤곽형상은, 상기 다수의 배터리 셀 표면의 윤곽형상과 매칭된다. 따라서 다수의 배터리 셀의 방열면적을 증가하여, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 공냉 구조는 팬을 더 포함하되, 상기 팬은 상기 에어 덕트 안을 환기시키기 위한 것으로서, 상기 다수의 배터리 셀에서 발생하는 열량을 배출하도록 한다. 팬은 에어 덕트 내의 풍속을 증가할 수 있음으로써, 배터리 셀의 방열효율을 향상시킨다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 배터리는 박스체를 더 포함하되, 상기 박스체는 제1 박스체부와 제2 박스체부를 포함하고, 상기 제1 박스체부와 상기 제2 박스체부가 걸림 결합되어 상기 공냉 구조와 상기 다수의 배터리 셀을 수용하기 위한 수용챔버를 형성하고, 상기 제1 박스체부와 상기 제2 박스체부 중의 적어도 하나는 개구를 구비하고, 상기 개구가 위치하는 평면은 상기 제1방향과 평행된다.
제1 박스체부와 제2 박스체부를 걸림 결합하여 형성되도록 박스체를 설치하여, 박스체 내에서 공냉 구조와 다수의 배터리 셀을 조립하는 것이 편리하다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 제1 박스체부의 밑벽에는 제1 방열부가 설치되고, 상기 제1 방열부 상에서 상기 다수의 배터리 셀과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 상기 다수의 배터리 셀 표면의 윤곽형상과 매칭된다.
제1 방열부는 제1 박스체부의 밑벽의 일부분일 수도 있고, 제1 박스체부의 밑벽과 상대적으로 독립되게 설치되는 구조일 수도 있다. 제1 방열부는 모방 디자인으로서, 제1 방열부 상에서 다수의 배터리 셀과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 다수의 배터리 셀의 표면의 윤곽형상과 매칭되도록 디자인되기에, 다수의 배터리 셀의 방열면적을 증가하여, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 제2 박스체부의 밑벽에는 제2 방열부가 설치되고, 상기 제2 방열부상에서 상기 다수의 배터리 셀과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 상기 다수의 배터리 셀 표면의 윤곽형상과 매칭된다.
제2 방열부는 제2 박스체부의 밑벽의 일부분일 수도 있고, 제2 박스체부의 밑벽과 상대적으로 독립되게 설치되는 구조일 수도 있다. 제2 방열부는 모방 디자인으로서, 제2 방열부 상에서 다수의 배터리 셀과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 다수의 배터리 셀의 표면의 윤곽형상과 매칭되도록 디자인되기에, 다수의 배터리 셀의 방열면적을 증가하여, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
실시가능한 실시형태에 있어서, 상기 공냉 구조는 다이캐스팅 공법에 의해 형성되어, 공법이 간단하고, 신뢰성이 높다.
제2측면에 따르면, 전기 기기를 제공하는 바, 이는 상기 제1측면 또는 제1측면의 임의의 실시가능한 실시형태에 따른 배터리를 포함하되, 상기 배터리는 상기 전기 기기에 전기 에너지를 제공하기 위한 것이다.
이로써, 배터리는 공냉 구조를 사용하는데, 공냉 구조는 본체 및 배터리 셀 축선방향을 따라 본체를 관통하는 에어 덕트를 포함하고, 에어 덕트 내에 유입된 바람에 의해, 다수의 배터리 셀에서 발생하는 열량을 가져갈 수 있다는 것을 알 수 있다. 에어 덕트 중의, 제1방향과 수직되는 단면이 핀형이기에, 이러한 핀형의 에어 덕트 단면 형상은, 방열효율과 공법 실행가능성을 동시에 겸비할 수 있어, 공냉 구조와 배터리 셀 사이의 열교환 면적을 증가할 뿐만아니라, 공법의 실행가능성도 확보하였다.
제3측면에 따르면, 배터리의 제조방법을 제공하는 바, 다수의 배터리 셀을 제공하되, 다수의 배터리 셀이 원기둥체인 단계; 공냉 구조를 제공하되, 공냉 구조는 본체와 본체를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트를 포함하는 단계; 적어도 하나의 에어 덕트를 제1방향(X)으로 설치하고, 제1방향(X)은 다수의 배터리 셀의 축선방향과 평행되고, 에어 덕트 중의, 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 단계를 포함한다.
본 출원의 일 실시예에서는 배터리의 제조기기를 더 제공하는 바, 다수의 배터리 셀을 제공하기 위한 것으로서, 다수의 배터리 셀이 원기둥체인 제1 제공모듈; 공냉 구조를 제공하기 위한 것으로서, 공냉 구조는 본체와 본체를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트를 포함하는 제2 제공모듈; 적어도 하나의 에어 덕트를 제1방향(X)으로 설치하고, 제1방향(X)은 다수의 배터리 셀의 축선방향과 평행되고, 에어 덕트 중의, 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 조립모듈을 포함한다.
본 발명에 있어서, 배터리는 공냉 구조를 사용하는데, 공냉 구조는 본체 및 배터리 셀 축선방향을 따라 본체를 관통하는 에어 덕트를 포함하고, 에어 덕트 내에 유입된 바람에 의해, 다수의 배터리 셀에서 발생하는 열량을 가져갈 수 있어, 양호한 방열 성능을 구비한다. 또한 에어 덕트 중의, 제1방향과 수직되는 단면의 형상이 핀형이기에, 이러한 핀형의 에어 덕트 단면 형상은, 방열효율과 공법 실행가능성을 동시에 겸비할 수 있어, 공냉 구조와 배터리 셀 사이의 열교환 면적을 증가할 뿐만아니라, 공법의 실행가능성도 확보하였다.
본 출원 실시예의 기술적 해결수단을 보다 더 명확하게 설명하기 위해, 이하 본 출원 실시예에서 사용해야 할 도면에 대해 간단히 소개하는 바, 자명한 것은, 이하 기술되는 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예일 뿐, 본 기술분야의 당업자에 있어서, 진보성 창출에 힘쓰지 않는 전제하에서, 도면에 의해 기타 도면을 획득할 수도 있다.
도 1은 본 출원 실시예가 적용가능한 차량의 구조 모식도이고;
도 2는 본 출원 실시예의 배터리의 구조 모식도이고;
도 3은 본 출원 실시예의 배터리의 단면 모식도이고;
도 4는 본 출원 실시예의 배터리가 방열되는 모식도이고;
도 5는 본 출원 실시예의 배터리의 공냉 구조의 덮개판의 구조 모식도이고;
도 6은 본 출원 실시예의 배터리의 분해도이고;
도 7은 본 출원 실시예의 바람 출구쪽의 배터리 단면 모식도이고;
도 8은 본 출원 실시예의 바람 입구쪽의 배터리 단면 모식도이고;
도 9는 본 출원 실시예의 배터리의 제조방법의 예시적 흐름도이고;
도 10은 본 출원 실시예의 배터리의 제조기기의 예시적 블록도이다.
도면에서, 실제의 비율에 따라 매핑되지 않는다.
이하 도면과 실시예를 결합하여 본 출원의 실시형태에 대해 진일보 상세하게 기술한다. 이하 실시예의 상세하게 기술된 내용과 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위한 것이지만, 본 출원의 범위를 한정하는 것이 아닌 바, 즉 본 출원은 기술된 실시예에 의해 한정되지 않는다.
본 출원을 기술함에 있어서, 설명할 필요가 있는 것은, 별다른 설명이 없는 한, “다수의 ”뜻은 두개 이상이고; 용어“상”, “하”, “좌”, “우”, “내”, “외”등의 지시하는 방향 또는 위치관계는 단지 본 출원을 기술하고 간략하게 기술하기 위한 것일 뿐, 그 지시하는 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방향을 구비하고 특정된 방향으로 구성되고 조작되어야 함을 의미하거나 암시하는 것이 아니므로, 본 출원에 대한 한정으로 이해해서는 아니된다. 이밖에, 용어“제1”, “제2”, “제3”등은 단지 기술하는 목적으로 사용될 뿐, 상대적 중요성을 의미하거나 암시하는 것으로 이해해서는 아니된다. “수직”은 엄격한 의미상에서의 수직이 아니고, 오차 허용 범위 내에 있는 것이다. “평행”은 엄격한 의미상의 평행이 아니고, 오차 허용 범위 내에 있는 것이다.
하기 기술되는 방향 단어는 모두 도면에 도시된 방향이고, 본 출원의 구체적인 구조를 한정하는 것이 아니다. 본 출원을 기술함에 있어서, 더욱 설명할 필요가 있는 것은, 별다른 명확한 규정과 한정이 없는 한, 용어“장착”, “접속”, “연결”을 광범위하게 이해해야 하는 바, 예를 들어, 고정적 연결일 수도 있고, 탈착가능한 연결일 수도 있거나 또는 일체로 연결될 수도 있고; 직접적인 접속일 수도 있고, 중간 매개체를 통해 간접적으로 접속될 수도 있다. 본 기술분야의 당업자에 있어서, 구체적인 상황을 보면서 본 출원 중에서의 상기 용어의 구체적인 뜻을 이해해야 한다.
본 출원에서 용어“및/또는”은, 단지 관련대상을 기술하는 관련관계일 뿐, 세가지 관계가 존재할 수 있되, 예를 들어, A및/또는 B이고, 단독적으로 A가 존재하고, A와 B가 동시에 존재하고, 단독적으로 B가 존재하는 이 세가지 상황을 나타낼 수 있다. 이밖에, 본 출원에서 부호“/”는, 일반적으로 전후 관련 대상이 “또는”의 관계임을 표시한다.
별다른 정의가 없는 한, 본 출원에서 사용되는 모든 기술과 과학적 용어는 본 출원에 속하는 당업자들이 통상적으로 이해하는 뜻과 동일하고; 본 출원에 있어서, 출원되는 명세서에서 사용되는 용어는 단지 구체적인 실시예를 기술하기 위한 목적일 뿐, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니고; 본 출원의 명세서와 특허청구범위 및 상기 도면의 간단한 설명 중의 용어 “포함하다”와“구비하다” 및 이들의 임의의 변형은, 비배타성의 포함을 커버하려는 의도이다. 본 출원의 명세서와 특허청구범위 또는 상기 도면 중의 용어 “제 1”, “제 2”등은 상이한 대상을 구별하기 위한 것이고, 특정된 순서 또는 주된 것과 부차적인 관계를 기술하기 위한 것이 아니다.
본 출원에서 언급된 “실시예”는, 실시예에서 기술하는 특정된 특징, 구조 또는 특성을 결합하여, 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서 중의 각 위치에 상기 단어가 나타났다고 해서 모두 동일한 실시예는 아니고, 기타 실시예와 서로 배척되는 독립되거나 예비된 실시예도 아니다. 본 기술분야의 당업자가 자명하고 은연중 이해가능한 것은, 본 출원에 기술된 실시예는 기타 실시예와 결합될 수 있다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 출원을 기술하였으나, 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 상황에서, 이를 다양하게 개선가능하고, 등가물로 그중의 부재를 대체할 수 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급한 각항 기술적 특징은 모두 임의의 방식으로 조합가능하다. 본 출원은 명세서에서 공개한 특정 실시예에 의해 한정되지 않고, 특허청구범위 내에 속하는 모든 기술적 해결수단을 포함한다.
본 출원에서, 배터리 셀은 리튬이온 이차전지, 리튬이온 일차전지, 리튬황 전지, 나트륨 리튬이온 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지 등을 포함할 수 있다. 통상적으로, 배터리 셀은 코어일 수도 있다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 장방체, 또는 기타 규칙되거나 불규칙적인 형상을 이룰 수 있다. 본 출원 실시예의 기술적 해결수단은 임의의 형상의 배터리 셀, 특히, 원기둥형의 배터리 셀에 적용되어, 원기둥형의 배터리 셀을 방열한다.
본 출원에서 언급된 배터리는 하나 또는 다수의 배터리 셀을 포함하여 보다 높은 전압과 용량을 제공하도록 하는 단일한 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급된 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 다수의 배터리 셀을 패키징하기 위한 박스체를 포함한다. 박스체는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀은 배터리 어셈블리와 전해액을 포함하되, 배터리 어셈블리는 양극 자극편, 음극 자극편과 분리막으로 구성된다. 배터리 셀은 주요하게 금속이온에 의해 양극 자극편과 음극 자극편 사이에서 이동하면서 작동한다. 양극 자극편은 양극 전류 집전체와 양극 활성물질층을 포함하고, 양극 활성물질층은 양극 전류 집전체의 표면을 도포하고, 양극 활성물질층을 도포하지 않는 양극 전류 집전체는 양극 활성물질층을 도포하는 양극 전류 집전체에 돌출되고, 양극 활성물질층을 도포하지 않는 양극 전류 집전체는 양극 러그로 사용된다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 전류 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활성물질은 리튬코발트산화물, 리튬 인산철, 삼원 리튬 또는 리튬 망간산염 등일 수 있다. 음극 자극편은 음극 전류 집전체와 음극 활성물질층을 포함하고, 음극 활성물질층은 음극 전류 집전체의 표면에 도포하고, 음극 활성물질층을 도포하지 않는 음극 전류 집전체는 음극 활성물질층을 도포하는 음극 전류 집전체에 돌출되고, 음극 활성물질층을 도포하지 않는 음극 전류 집전체는 음극 러그로 사용된다. 음극 전류 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활성물질은 탄소 또는 규소 등일 수 있다. 큰 전류가 통과되어 퓨즈가 발생하지 않도록 확보하기 위하여, 양극 러그의 개수는 다수개로 적층되고, 음극 러그의 개수는 다수개로 적층된다. 분리막의 재질은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE)등일 수 있다. 이밖에, 전극 어셈블리는 와인딩식 구조일 수도 있고, 라미네이트식 구조일 수도 있는 바, 본 출원은 이에 의해 한정되지 않는다.
배터리의 박스체는, 신호 전송 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 신호 전송 어셈블리는 배터리 셀의 전압 및/또는 온도 등 신호를 전송하기 위한 것이다. 신호 전송 어셈블리는 매니포울드 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 매니포울드 부재는 다수의 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 구현하기 위한 것으로, 예를 들어 병렬연결, 직렬연결 또는 직렬병렬 혼합형이다. 매니포울드 부재는 배터리 셀의 전극 단자를 연결하여 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 일부 실시예에서, 매니포울드 부재는 배터리 셀의 전극 단자를 용접하여 고정할 수 있다. 매니포울드 부재는 배터리 셀의 전압을 전송하고, 다수의 배터리 셀을 직렬연결한 후 비교적 높은 전압을 얻고, 이와 상응하게, 매니포울드 부재에 의해 형성된 전기적 연결은 “고압 연결”로 불리울 수도 있다.
매니포울드 부재 이외에, 신호 전송 어셈블리는 배터리 셀의 상태를 감지하기 위한 센싱 소자를 더 포함할 수 있는데, 예를 들어, 상기 센싱 소자는 배터리 셀의 온도, 하전상태 등 센싱 신호를 측정 및 전송할 수 있다. 본 출원에서, 배터리 내의 전기적 연결 구성은 매니포울드 부재 및/또는 센싱 소자를 포함할 수 있다.
매니포울드 부재와 센싱 소자는 절연층에 패키징되어, 신호 전송 어셈블리를 형성할 수 있다. 이와 상응하게, 신호 전송 어셈블리는 배터리 셀의 전압 및/또는 센싱 신호를 전송할 수 있다. 신호 전송 어셈블리는 배터리 셀의 전극단자와의 연결부분에 절연층이 없는 바, 즉 여기에 개구홀을 갖는 절연층을 구비함으로써, 배터리 셀의 전극단자와 연결된다.
배터리 기술의 발전은 동시에 다방면의 디자인 요소를 고려해야 하는 바, 예를 들어, 에너지 밀도, 순환 수명, 방전용량, 충전방전 배율 등 성능 파라미터를 고려해야 한다. 이밖에, 배터리의 안전성도 고려해야 한다.
동력 배터리가 사용과정에서 열량을 끊임없이 발생하기에, 열량이 너무 높을 때, 심각한 안전문제를 일으킬 수 있다. 동력 배터리의 안전성을 확보하기 위해, 동력 배터리를 방열시킬 필요가 있다.
이를 감안하여, 본 출원은 기술적 해결수단을 제공하는 바, 공냉 구조를 설치하고, 공냉 구조를 둘러싸는 다수의 배터리 셀을 설치하여, 에어 덕트 내에 유입되는 바람을 효과적으로 이용하여 배테러 셀의 열량을 가져갈 수 있어, 양호한 방열 성능을 구비한다.
본 출원에서 기술하는 기술적 해결수단은 배터리를 사용하는 각종 전기 기기에 적용되는 바, 예를 들어, 차량, 핸드폰, 휴대용 기기, 노트북, 기선, 우주설비, 전동 장난감과 전동공구 등등에 적용된다. 차량은 연료차, 천연가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수 전기자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있으며; 우주설비는 비행기, 로켓, 우주 왕복선과 우주선 등등을 포함하고; 전동장난감은 고정식 또는 이동식의 전동장난감을 포함하되, 예를 들어, 게임기, 전기자동차 장난감, 전기 기선 장난감과 전기비행기 장난감 등등을 포함하고; 전동공구는 금속 절삭 전동공구, 연마 전동공구, 조립 전동공구와 철도용 전동공구를 포함하되, 예를 들어, 전기드릴, 전동 연마기, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전기해머, 임팩트 전기드릴, 콘크리트 진동기와 전기대패 등등을 포함한다.
이하, 설명의 편리를 위하여, 전기 기기로서 차량을 예로 들어 설명한다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 이는 본 출원 실시예가 적용가능한 차량(1)의 구조 모식도이고, 차량(1)은 연료차, 천연가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수 전기자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1)의 내부에는 모터(40), 컨트롤러(80) 및 배터리(10)가 설치될 수 있는 바, 컨트롤러(80)는 배터리(10)를 모터(40)에 전력 공급하도록 제어하기 위한 것이다. 예를 들어, 차량(1)의 저부 또는 앞부분 또는 뒷부분에 배터리(10)를 설치할 수 있다. 배터리(10)는 차량(1)에 전력을 공급할 수 있는 바, 예를 들어, 배터리(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있어, 차량(1)의 회로 시스템에 사용가능한 바, 예를 들어, 차량(1)의 시동, 네비게이션과 운행시의 동작 전력 사용의 수요에 사용된다. 일부 실시예에서, 배터리(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용가능할 뿐만아니라, 차량(1)의 구동 전원으로도 사용가능하여, 연료 또는 천연가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동 동력을 제공한다.
상이한 사용 전력의 수요를 충족시키기 위해, 배터리(10)는 다수의 배터리 셀을 포함할 수 있는 바, 예를 들어, 다수의 원기둥형의 배터리 셀을 포함한다. 여기서, 다수의 배터리 셀 사이는 직렬연결, 병렬연결 또는 직렬병렬 혼합형일 수 있고, 직렬병렬 혼합형은 직렬연결과 병렬연결의 혼합을 의미한다. 배터리는 배터리 팩으로도 지칭가능하다. 일부 실시예에서, 다수의 배터리 셀을 우선 직렬연결, 병렬연결 또는 직렬병렬 혼합형으로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수 있고, 다수의 배터리 모듈을 다시 직렬연결, 병렬연결 또는 직렬병렬 혼합형으로 연결하여 배터리(10)를 구성할 수 있다. 다시 말하자면, 다수의 배터리 셀은 배터리(10)를 직접 구성할 수도 있고, 먼저 배터리 모듈을 구성한 후, 배터리 모듈에 의해 배터리(10)를 구성할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 이는 본 출원 실시예의 배터리(10)의 구조 모식도이다. 배터리(10)는 다수의 배터리 셀(20)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(20) 이외에, 배터리(10)는 박스체(11)(또는 하우징체로 칭함)를 더 포함할 수 있는 바, 박스체(11)의 내부는 중공구조이고, 다수의 배터리 셀(20)은 박스체(11) 내에 수용가능하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 박스체(11)는 두부분을 포함할 수 있는 바, 여기서 각각 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)로 지칭되는데, 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)는 서로 걸림 결합된다. 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)의 형상은 다수의 배터리 셀(20)이 조합되는 형상에 의해 결정될 수 있고, 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112) 중의 적어도 하나는 하나의 개구를 구비한다. 예를 들어, 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)는 모두 중공 장방체일 수 있되 각각 일면만 개구면이고, 제1 박스체부(111)의 개구와 제2 박스체부(112)의 개구는 마주하여 설치되고, 또한 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)는 서로 걸림 결합되어 밀폐 챔버를 구비하는 박스체(11)를 형성한다. 또 예를 들어, 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)중 단지 하나만 개구를 구비하는 중공 장방체일 수 있고, 다른 하나는 판형으로서, 개구를 덮도록 한다. 상이한 전력 수요에 의해, 배터리 셀(20)의 개수는 임의의 수치로 설정가능하다. 다수의 배터리 셀(20)은 직렬연결, 병렬연결 또는 직렬병렬 혼합형의 방식으로 연결되어 큰 용량 또는 파워를 구현하도록 할 수 있다. 다수의 배터리 셀(20)은 서로 병렬연결, 직렬연결 또는 직렬병렬 혼합형으로 조합된 후 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)가 걸림 결합되어 형성된 박스체(11)내에 위치된다.
일부 실시예에서, 배터리(10)는 기타구조를 더 포함할 수 있으나, 여기서 더이상 일일이 서술하지 않는다. 예를 들어, 배터리(10)는 매니포울드 부재를 더 포함할 수 있되, 매니포울드 부재는 다수의 배터리 셀(20) 사이의 전기적 연결을 구현하기 위한 것이다. 구체적으로, 매니포울드 부재는 배터리 셀(20)의 전극단자를 연결하여, 배터리 셀(20) 사이의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 일부 실시예에서, 매니포울드 부재는 용접에 의해 배터리 셀(20)의 전극단자에 고정된다. 다수의 배터리 셀(20)의 전기적 에너지는 나아가 전기전도 기구에 의해 박스체를 관통하여 인출될 수 있다. 상기 전기전도 기구는 매니포울드 부재에 속할 수도 있다.
설명의 편리를 위해, 이하 주로 도 2에 도시된 원기둥형의 배터리 셀(20)을 예로 들어 설명한다.
도3은 본 출원 실시예의 배터리(10)의 구조 모식도이다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리(10)는 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20)을 포함한다. 다수의 배터리 셀(20)은 원기둥체이다.
여기서, 공냉 구조(30)는 본체(31), 및 제1방향(X)에서 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 포함하고, 제1방향(X)은 다수의 배터리 셀(20)의 축선방향과 평행되고, 에어 덕트(32) 중의, 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 에어 덕트(32) 내에 바람을 유입시킬 때, 바람은 공냉 구조(30)를 둘러싸는 다수의 배터리 셀(20)에서 발생된 열량을 가져갈 수 있다. 에어 덕트(32)는 제1방향(X)과 수직되는 단면의 형상이 배터리 셀(20)의 방열효율과 관련되고, 에어 덕트(32)의 단면적이 클수록, 방열효율이 높지만, 그 제조공법 역시 더욱 복잡해진다. 공법 실행가능성을 확보하는 상황에서, 예를 들어 열적 시뮬레이션 등 방식에 의해 에어 덕트(32)의 단면 형상을 최적화할 수 있다.
본 출원 실시예에서, 에어 덕트(32)중의, 제1방향(X)과 수직되는 단면은 핀형이다. 다이캐스팅 공법을 사용하여 형성된 공냉 구조(30)에 대하여, 핀형의 에어 덕트 단면 형상을 사용하여, 방열효율과 공법 실행가능성을 동시에 겸비할 수 있어, 공냉 구조(30)와 배터리 셀(20) 사이의 열교환 면적을 증가할 뿐만아니라, 다이캐스팅 공법의 실행가능성도 겸비하였다.
공냉 구조(30)는 예를 들어 다이캐스팅 공법에 의해 형성될 수 있어, 공법이 간단하고, 신뢰성이 높다.
본 출원은 에어 덕트(32)의 개수와 위치에 대해 한정하지 않았는 바, 도 3에서 10개의 에어 덕트를 예로 들었는데, 10개의 에어 덕트는 제2방향(Y)에 따라 배열 설치되고, 제2방향(Y)는 제1방향(X)과 수직된다. 여기서 각 에어 덕트(32) 중의 제1방향(X)과 수직되는 단면은 핀형이다. 예를 들어, 핀형은 자모“E”와 비슷한 형상일 수 있는 바, 도 3의 제2방향(Y)에 따라 배열되는 10개의 에어 덕트중 가장 좌측에 위치하는 3개의 에어 덕트(32), 및 가장 우측의 3개의 에어 덕트(32)를 참조바라고; 또 예를 들어, 핀형은 두개의 “E”가 서로 등지어 형성된 “王”과 비슷한 형상일 수도 있는 바, 도 3중 제2방향에 따라 배열된 10개의 에어 덕트중 중간에 위치한 4개의 에어 덕트(32)를 참조바란다.
이로써, 배터리(10)는 공냉 구조(30)를 사용하되, 공냉 구조(30)는 본체(31) 및 배터리 셀(20) 축선방향 즉 제1방향(X)을 따라 본체(31)를 관통하는 에어 덕트(32)를 포함하여, 에어 덕트(32) 내에 유입된 바람에 의해, 다수의 배터리 셀(20)에서 발생된 열량을 가져갈 수 있어, 양호한 방열 성능을 구비하여, 배터리(10)가 비교적 높은 안전성을 구비하도록 함을 알 수 있다. 또한 에어 덕트(32) 중의 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형이므로, 이러한 핀형의 에어 덕트 단면 형상은, 방열효율과 공법 실행가능성을 동시에 겸비할 수 있어, 공냉 구조와 배터리 셀 사이의 열교환 면적을 증가할 뿐만 아니라, 공법 실행가능성도 확보하였다.
도 3에서는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)의 인쇄회로 기판 어셈블리(Printed Circuit Board Assembly, PCBA)(201)가 박스체(11) 중에 있는 위치를 도시하였는 바, 간결하고 명확해지도록 하기 위해, 도 3에서는 그 구체적 구조를 도시하지 않았다.
일 실시형태에 있어서, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(20)은 공냉 구조(30)를 둘러싸면서 설치된다. 원기둥형의 다수의 배터리 셀(20)을 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치하여, 각 배터리 셀(20)의 열량을 에어 덕트(32)내에 유입된 바람에 의해 모두 효과적으로 가져갈 수 있어, 전반적인 방열효율을 향상시켰다.
일 실시형태에 있어서, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리(10)는 박스체(11)를 더 포함하고, 박스체(11)는 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)를 포함하고, 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)는 걸림 결합되어 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20)을 수용하기 위한 수용챔버를 형성하고, 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112) 중의 적어도 하나는 개구를 구비하고, 개구가 위치하는 평면은 제1방향(X)과 평행된다. 박스체(11)를 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)에 의해 걸림 결합되어 형성되도록 설치하여, 박스체(11) 내에서 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20)을 조립하는 것이 편리하다.
다수의 배터리 셀(20)을 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)에 의해 걸림 결합되어 형성된 수용공간 내에 수용하기 때문에, 일 실시형태에 있어서, 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)는 다수의 배터리 셀(20)의 방열에 사용될 수도 있다.
예를 들어, 제1 박스체부(111)의 밑벽에는 제1 방열부(1110)가 설치되고, 제1 방열부(1110)상에서 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 다수의 배터리 셀(20)표면의 윤곽형상과 매칭된다.
여기서, 제1 방열부(1110)는 모방 디자인으로서, 이의 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 다수의 배터리 셀(20) 표면의 윤곽형상과 매칭되도록 디자인된다. 제1 방열부(1110)는 제1 박스체부(111)의 밑벽의 일부분일 수도 있고, 제1 박스체부(111)와 상대적으로 독립되게 제1 박스체부(111)의 밑벽 상에 설치되는 구조일 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 방열부(1110)는 제1 박스체부(111)의 밑벽상에 설치된 열전도판이고, 열전도판 표면에서 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽은 호형인 바, 그 곡률은 배터리 셀(20) 표면의 상대적 위치의 호형 곡률과 동일하다. 이렇게, 배터리 셀(20)의 방열면적을 증가하였다. 도 4중의 검정 점선 화살표는 다수의 배터리 셀(20)의 방열방향을 나타내는 바, 제2방향(Y)에서 양단에 위치하는 배터리 셀(20)을 제외하고, 기타 배터리 셀(20)에서 방출되는 열량을, 에어 덕트(32)내에 유입된 바람에 의해 가져갈 수 있을 뿐만아니라, 제1 박스체부(111)의 밑벽에 의해 가져갈 수도 있어, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
또 예를 들어, 제2 박스체부(112)의 밑벽에는 제2 방열부(1120)가 설치되고, 제2 방열부(1120) 상에서 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 다수의 배터리 셀(20) 표면의 윤곽형상과 매칭된다.
여기서, 제2 방열부(1120)는 모방 디자인으로서, 이의 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 다수의 배터리 셀(20) 표면의 윤곽형상과 매칭되도록 디자인된다. 제2 방열부(1120)는 제2 박스체부(112)의 밑벽의 일부분일 수도 있고, 제2 박스체부(112)와 상대적으로 독립되게 제2 박스체부(112)의 밑벽 상에 설치되는 구조일 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 박스체부(112)의 밑벽을 배터리 셀(20)의 표면으로 향하도록 하여, 제2 방열부(1120)로 사용한다. 제2 방열부(1120) 상에서 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽은 호형인 바, 그 곡률은 배터리 셀(20) 표면의 상대적 위치의 호형 곡률과 동일한데, 이렇게, 배터리 셀(20)의 방열면적을 증가하였다. 도 4중의 검정 점선 화살표는 다수의 배터리 셀(20)의 방열방향을 나타내는 바, 제2방향(Y)에서 양단에 위치하는 배터리 셀(20)을 제외하고, 기타 배터리 셀(20)에서 방출되는 열량을, 에어 덕트(32)내에 유입된 바람에 의해 가져갈 수 있을 뿐만아니라, 제2 박스체부(112)의 밑벽에 의해 가져갈 수도 있어, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
일 실시형태에 있어서, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(20)은 열전도성 구조 점착제(34)에 의해 본체(31) 중의, 에어 덕트(32)와 멀어지는 제1표면(313)에 점착된다.
열전도성 구조 점착제(34)는 배터리 셀(20)과 공냉 구조(30) 사이를 연결시키기 위한 것이다. 또한, 열전도성 구조 점착제(34)가 양호한 열전도 성능을 구비하기 때문에, 열전도성 구조 점착제(34)에 의해 다수의 배터리 셀(20)을 에어 덕트(32)를 둘러싸는 제1표면(313)에 점착시켜, 다수의 배터리 셀(20)에서 발생하는 열량을 에어 덕트(32)에 전달하는 것에 유리하여, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
일 실시형태에 있어서, 본체(31)의 제1표면(313) 상에서 다수의 배터리 셀(20)과 점착되는 영역의 윤곽형상은, 다수의 배터리 셀(20) 표면의 윤곽형상과 매칭된다.
예를 들어, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(31)의 제1표면(313) 상에서 다수의 배터리 셀(20)과 점착되는 영역의 윤곽은 호형인 바, 그 곡률은 배터리 셀(20) 표면의 상대적 위치의 호형 곡률과 동일한데, 이렇게, 배터리 셀(20)과 제1표면(313) 사이의 접촉면적을 증가하여, 다수의 배터리 셀(20)의 방열면적을 증가함으로써, 방열효율을 보다 더 향상시켰다.
일 실시형태에 있어서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(31)의 제1표면(313) 상에서 다수의 배터리 셀(20)과 점착되지 않는 영역에는 중량감소홈(312)이 설치된다.
공냉 구조(30)의 본체(31)가 통상적으로 금속재료 예를 들어 알루미늄재료 등으로 제조되어 형성되기에, 비교적 큰 중량을 구비하여, 본체(31) 상에서 배터리 셀(20)과 접촉되지 않는 비방열영역에 중량감소홈(312)을 설치하여, 공냉 구조(30)의 중량을 줄일 수 있다. 본 출원은 중량감소홈(312)의 개수와 사이즈에 대해 한정하지 않는 바, 도 3 내지 도 5에서는 8개의 중량감소홈을 도시하였다.
일 실시형태에 있어서, 공냉 구조(30)는 덮개판(33)을 더 포함한다. 여기서, 덮개판(33)과 본체(31)의 제1단부(311) 사이는 제1볼트(41)에 의해 고정된다. 제1단부(311)는 제1방향(X) 상의 에어 덕트(32)의 바람 출구가 위치하는 단부이고, 공냉 구조(30)의 뒷부분으로도 칭할 수 있다.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20)은 박스체(11) 내에 수용되고, 공냉 구조(10)의 바람 출구가 위치하는 단부에는 덮개판(33)이 설치되어, 제1볼트(41)에 의해 덮개판(33)과 공냉 구조(30)의 본체(31)를 함께 조립한다. 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20) 사이가 열전도성 구조 점착제(34)에 의해 연결되어 모듈을 형성한 후, 이 모듈을 제2 박스체부(112)의 개구로부터 박스체(11)에 넣고, 그다음 제1볼트(41)에 의해 덮개판(33)을 본체(31)의 제1단부(311) 상에 고정할 수 있다. 이렇게 하면 배터리(10)의 조립수요를 충족시킬 뿐만아니라, 박스체(11) 내에서 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20)을 조립할 수 있어, 덮개판(33)에 의해 다수의 배터리 셀(20)을 밀폐할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 덮개판(33)과 본체(31)의 제1단부(311) 사이에는 제1밀봉재(51)가 설치된다. 제1밀봉재(51)에 의해, 바람 출구쪽에서 덮개판(33)과 본체(31) 사이를 밀봉할 수 있어, 배터리 셀(20)이 밀폐된 공간 내에 위치하도록 하여, 배터리 셀(20)이 기밀성에 대한 요구를 확보하였다.
일 실시형태에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 덮개판(33)과 박스체(11) 사이에는 제2밀봉재(52)가 설치된다. 제2밀봉재(52)에 의해, 바람 출구쪽에서 덮개판(33)과 박스체(11) 사이를 밀봉할 수 있어, 배터리 셀(20)이 밀폐된 공간 내에 위치하도록 하여, 배터리 셀(20)이 기밀성에 대한 요구를 확보하였다.
이로써, 바람 출구쪽에서, 제1밀봉재(51)에 의해 덮개판(33)과 공냉 구조(30) 사이를 밀봉, 및 제2밀봉재(52)에 의해 덮개판(33)과 박스체(11) 사이를 밀봉하여, 다수의 배터리 셀(20)을 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치한 후 박스체(11), 덮개판(33)과 공냉 구조(30)에 의해 형성된 밀폐된 공간 내에 위치하도록 할 수 있어, 배터리 셀(20)이 기밀성에 대한 요구를 확보하였음을 알 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 덮개판(33)과 다수의 배터리 셀(20)의 단면 사이에는 간극(60)이 구비된다. 덮개판(33)과 배터리 셀(20)의 단면 사이의 간극(60)은 조립 수요에 의해 디자인 가능한 바, 이 간극(60)은 배터리(10)의 자동화 조립에 충분한 공간을 남기기 위한 것이다.
일 실시형태에 있어서, 공냉 구조(30)의 본체(32)의 제2단부(312)와 박스체(11) 사이는 제2볼트(42)에 의해 고정된다. 여기서, 제2단부(312)는 제1방향(X) 상에서 에어 덕트의 바람 입구가 위치하는 단부이고, 공냉 구조의 앞부분으로도 칭할 수 있다.
도 6과 도 8에 도시된 바와 같이, 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20)은 박스체(11) 내에 수용되고, 제2볼트(42)에 의해 박스체(11)와 공냉 구조(30)의 본체(31)를 함께 조립한다. 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20) 사이가 열전도성 구조 점착제(34)에 의해 연결되어 모듈을 형성한 후, 이 모듈을 제2 박스체부(112)의 개구로부터 박스체(11)에 넣고, 그다음 제2볼트(42)에 의해 본체(31)의 제2단부(312)와 박스체(11) 사이를 고정할 수 있다. 이렇게 하면 배터리(10)의 조립수요를 충족시킬 뿐만 아니라, 박스체(11) 내에서 공냉 구조(30)와 다수의 배터리 셀(20)을 조립할 수 있어, 다수의 배터리 셀(20)을 밀폐할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 본체(31)의 제2단부(312)와 박스체(11) 사이에는 제3밀봉재(53)가 설치된다. 제3밀봉재(53)에 의해, 바람 입구쪽에서 박스체(11)와 공냉 구조(30) 사이를 밀봉할 수 있어, 배터리 셀(20)이 밀폐된 공간 내에 위치하도록 하여, 배터리 셀(20)이 기밀성에 대한 요구를 확보하였다.
일 실시형태에 있어서, 공냉 구조(30)는 팬(70)을 더 포함하되, 팬(70)은 에어 덕트(32) 안을 환기시키기 위한 것으로서, 다수의 배터리 셀(20)에서 발생하는 열량이 배출되도록 한다. 팬(70)은 에어 덕트(32) 내의 풍속을 증가할 수 있음으로써, 배터리 셀(20)의 방열효율을 향상시킨다.
도 8에 도시된 바와 같이, 바람 입구쪽에 팬(70)을 설치하되, 팬(70)은 예를 들어 축류팬(Axial flow fan)인 바, 제1방향(X)을 따른 찬바람을 생성하기 위한 것이고, 찬바람은 에어 덕트(32)를 통과할 때, 배터리 셀(20)에서 발생하는 열량을 배터리(10) 내부로부터 가져갈 수 있어, 배터리(10)의 온도를 낮춘다.
본 출원의 일 실시예에서는 전기 기기를 더 제공하였는 바, 이 전기 기기는 전술한 각 실시예 중의 배터리(10)를 포함할 수 있어, 이 전기 기기에 전기 에너지를 제공하도록 한다.
전기 기기에는 전술한 실시예의 배터리(10)가 설치되는데, 여기서, 배터리(10)에서, 원기둥형의 다수의 배터리 셀(20)을 공냉 구조(30)를 둘러싸도록 설치하고, 공냉 구조(30)는 본체(31), 및 배터리 셀의 축선방향 즉 제1방향(X)에 따라 본체(31)를 관통하는 에어 덕트(32)를 포함하고, 에어 덕트 내에 유입된 바람에 의해, 다수의 배터리 셀(20)에서 발생하는 열량을 가져갈 수 있어, 양호한 방열 성능을 구비하여, 배터리(10)가 비교적 높은 안전성을 구비하도록 하여, 전기 기기가 널리 보급되고 사용하기 편리하다.
상기 내용에서는 본 출원 실시예의 배터리(10)와 전기 기기(1)를 기술하였고, 이하 본 출원 실시예의 배터리(10)의 제조방법(300)과 제조기기(400)를 기술하는 바, 여기서 상세하게 기술되지 않은 부분은 전술한 각 실시예를 참조할 수 있다.
도 9에서는 본 출원 실시예의 배터리(10)의 제조방법(300)의 예시적 흐름도를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제조방법(300)은, 다수의 배터리 셀(20)을 제공하되, 다수의 배터리 셀(20)이 원기둥체인 단계(310); 공냉 구조(30)를 제공하되, 공냉 구조(30)는 본체(31)와 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 포함하는 단계(320); 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 제1방향(X)으로 설치하고, 제1방향(X)은 다수의 배터리 셀(20)의 축선방향과 평행되고, 에어 덕트(32)중의, 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 단계(330)를 포함한다.
도 10에서는 본 출원 실시예의 배터리(10)의 제조기기(400)의 예시적 블록도를 도시하였다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제조기기(400)는, 다수의 배터리 셀(20)을 제공하기 위한 것으로서, 다수의 배터리 셀(20)이 원기둥체인 제1 제공모듈(410); 공냉 구조(30)를 제공하기 위한 것으로서, 공냉 구조(30)는 본체(31)와 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 포함하는 제2 제공모듈(420); 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 제1방향(X)으로 설치하고, 제1방향(X)은 다수의 배터리 셀(20)의 축선방향과 평행되고, 에어 덕트(32)중의, 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 조립모듈(430)을 포함한다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 출원을 기술하였으나, 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 상황에서, 이를 다양하게 개선가능하고, 등가물로 그중의 부재를 대체할 수 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급한 각항 기술적 특징은 모두 임의의 방식으로 조합가능하다. 본 출원은 명세서에서 공개한 특정 실시예에 의해 한정되지 않고, 특허청구범위 내에 속하는 모든 기술적 해결수단을 포함한다.
1-차량, 10-배터리, 11-박스체, 20-배터리 셀, 30--공냉 구조, 31-본체, 32-에어 덕트, 33-덮개판, 34-열전도성 구조 점착제, 40-모터, 41-제1 볼트, 42-제2 볼트, 51-제1 밀봉재, 52-제2 밀봉재, 53-제3 밀봉재, 60-간극, 70-팬, 80-컨트롤러, 111-제1 박스체부, 112-제2 박스체부, 201-인쇄회로기판 어셈블리, 311-제1 단부, 312-중량 감소홈, 313-제1 표면, 1110-제1 방열부, 1120-제2 방열부.

Claims (12)

  1. 원기둥체인 다수의 배터리 셀(20);
    본체(31), 및 제1방향(X)에서 상기 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 포함하고, 상기 제1방향(X)은 상기 다수의 배터리 셀(20)의 축선방향과 평행되고, 상기 에어 덕트(32) 중의, 상기 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 공냉 구조(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 셀(20)은 상기 공냉 구조(30)를 둘러싸면서 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 셀(20)은 열전도성 구조 점착제(34)에 의해 상기 본체(31) 중의, 상기 에어 덕트(32)와 멀어지는 제1표면(313)에 점착되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1표면(313) 상에서 상기 다수의 배터리 셀(20)과 점착되는 영역의 윤곽형상은, 상기 다수의 배터리 셀(20)표면의 윤곽형상과 매칭되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공냉 구조(30)는 팬(70)을 더 포함하되, 상기 팬(70)은 상기 에어 덕트(32)안을 환기시키기 위한 것으로서, 상기 다수의 배터리 셀(20)에서 발생하는 열량이 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리(10)는 박스체(11)를 더 포함하고, 상기 박스체(11)는 제1 박스체부(111)와 제2 박스체부(112)를 포함하고, 상기 제1 박스체부(111)와 상기 제2 박스체부(112)는 걸림 결합되어 상기 공냉 구조(30)와 상기 다수의 배터리 셀(20)을 수용하기 위한 수용챔버를 형성하고, 상기 제1 박스체부(111)와 상기 제2 박스체부(112)중의 적어도 하나는 개구를 구비하고, 상기 개구가 위치한 평면은 상기 제1방향(X)과 평행되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 박스체부(111)의 밑벽에는 제1 방열부(1110)가 설치되고, 상기 제1 방열부(1110) 상에서 상기 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 상기 다수의 배터리 셀(20) 표면의 윤곽형상과 매칭되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2 박스체부(112)의 밑벽에는 제2 방열부(1120)가 설치되고, 상기 제2 방열부(1120) 상에서 상기 다수의 배터리 셀(20)과 접촉되는 영역의 윤곽형상은, 상기 다수의 배터리 셀(20) 표면의 윤곽형상과 매칭되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공냉 구조(30)는 다이캐스팅 공법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리(10)를 포함하되, 상기 배터리(10)는 상기 전기 기기에 전기 에너지를 제공하기 위한 것을 특징으로 하는 전기 기기.
  11. 다수의 배터리 셀(20)을 제공하되, 상기 다수의 배터리 셀(20)이 원기둥체인 단계;
    공냉 구조(30)를 제공하되, 상기 공냉 구조(30)는 본체(31)와 상기 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 포함하는 단계;
    상기 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 제1방향(X)으로 설치하고, 상기 제1방향(X)은 상기 다수의 배터리 셀(20)의 축선방향과 평행되고, 상기 에어 덕트(32) 중의, 상기 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리(10)의 제조방법(300).
  12. 다수의 배터리 셀(20)을 제공하기 위한 것으로서, 상기 다수의 배터리 셀(20)이 원기둥체인 제1 제공모듈(410);
    공냉 구조(30)를 제공하기 위한 것으로서, 상기 공냉 구조(30)는 본체(31)와 상기 본체(31)를 관통하는 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 포함하는 제2 제공모듈(420);
    상기 적어도 하나의 에어 덕트(32)를 제1방향(X)으로 설치하고, 상기 제1방향(X)은 상기 다수의 배터리 셀(20)의 축선방향과 평행되고, 상기 에어 덕트(32)중의, 상기 제1방향(X)과 수직되는 단면이 핀형인 조립모듈(430)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리(10)의 제조기기(400).
KR1020227038428A 2022-01-12 2022-06-02 배터리와 전기 기기 KR20230110678A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202220076160.4U CN216720071U (zh) 2022-01-12 2022-01-12 电池和用电设备
CN202220076160.4 2022-01-12
PCT/CN2022/096925 WO2023134107A1 (zh) 2022-01-12 2022-06-02 电池和用电设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230110678A true KR20230110678A (ko) 2023-07-25

Family

ID=87069028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227038428A KR20230110678A (ko) 2022-01-12 2022-06-02 배터리와 전기 기기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230223617A1 (ko)
EP (1) EP4243158A4 (ko)
JP (1) JP2024510359A (ko)
KR (1) KR20230110678A (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101870251B1 (ko) * 2016-07-15 2018-06-27 한국에너지기술연구원 배터리 패킹모듈 및 배터리 팩
KR20210070105A (ko) * 2019-12-04 2021-06-14 주식회사 엘지화학 배터리 셀 홀더
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
EP4243158A4 (en) 2023-12-06
EP4243158A1 (en) 2023-09-13
JP2024510359A (ja) 2024-03-07
US20230223617A1 (en) 2023-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240079713A1 (en) Enclosure, battery and power consuming device
WO2023134110A1 (zh) 电池和用电设备
WO2023134107A1 (zh) 电池和用电设备
CN116780125A (zh) 电池单体、电池和用电装置
KR20230015325A (ko) 엔드캡 조립체, 전지 셀, 전지 및 전지를 사용하는 장치
WO2023185244A1 (zh) 一种散热结构、高压盒、电池和用电装置
US20230268586A1 (en) Battery, power consumption device, and method and device for producing battery
US20230268588A1 (en) Battery, power consumption device, and method and device for producing battery
CN218414770U (zh) 电池包及电池舱
WO2024021293A1 (zh) 热管理部件、电池以及用电装置
WO2023226201A1 (zh) 箱体组件、电池和用电设备
CN216120489U (zh) 电池壳体、电池单体、电池及用电装置
KR20230110678A (ko) 배터리와 전기 기기
CN115663346A (zh) 电池结构、电池包及用电设备
KR20230129053A (ko) 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치
EP4243160A1 (en) Battery and electric device
CN218919062U (zh) 电池的箱盖、电池以及用电装置
WO2022226965A1 (zh) 电池单体、电池、用电设备及电池的制造方法和设备
KR102555927B1 (ko) 배터리, 전기 설비, 배터리의 제조 방법 및 제조 설비
WO2023092529A1 (zh) 外壳及其制备方法和系统、电池单体、电池、用电装置
EP4258437A1 (en) Battery, electric device, and battery preparation method and device
EP4280369A1 (en) Battery cell, battery, electrical apparatus, and battery preparation method and apparatus
WO2023015558A1 (zh) 电池单体、电池、用电设备及电池单体的制造方法和设备
CN117203828A (zh) 电池防护结构、电池、用电装置及电池的制造方法和设备
KR20230041072A (ko) 배터리, 전기 설비, 배터리의 제조 방법 및 제조 설비