KR20230119556A - 배터리 팩 및 이의 조립 방법 - Google Patents

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KR20230119556A
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이재현
신주환
이태경
이형석
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 파우치 유닛의 형상을 변경하여 전장 부품과 상부 히트 싱크를 서로 간섭이 발생하지 않도록 배치시키고, 하부 히트 싱크 및 상부 히트 싱크에 의한 이중 냉각을 통해 효율적으로 파우치 유닛의 열을 제거할 수 있으며, 전장 부품의 냉각까지 가능한 배터리 팩 및 이의 조립 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 셀을 포함하는 파우치 유닛, 내부에 파우치 유닛이 배치될 수 있는 프레임, 복수의 파우치 유닛을 서로 연결하는 전장 부품, 프레임의 하부에 배치되는 하부 히트 싱크 및 파우치 유닛의 상부에 배치되는 상부 히트 싱크를 포함하고, 파우치 유닛은, 상면에서 하면을 향해 만입된 홈이 형성되고, 전장 부품은, 홈에 삽입된 형태로 파우치 유닛과 상부 히트 싱크 사이에 형성되는 공간에 배치될 수 있다.

Description

배터리 팩 및 이의 조립 방법{THE BATTERY PACK AND METHOD FOR ASSEMBLING THE SAME}
본 발명은 배터리 팩 및 이의 조립 방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 이차 전지 배터리 팩 및 이의 조립 방법에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지 또는 전지 모듈을 집합시킨 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
배터리 팩은 다수의 이차 전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 단위에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다.
그러나, 종래의 배터리 팩은 하나의 히트 싱크가 배치되어 열을 충분히 방출하기에 부족하였고, 전장 부품과의 간섭으로 상면에 히트 싱크를 조립하기 어려운 문제가 발생하였다.
이러한 문제점의 해결을 위하여 팩을 구성하는 단위에서 발생하는 열을 용이하게 방출할 수 있는 배터리 팩 및 이의 조립 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 파우치 유닛의 형상을 변경하여 전장 부품과 히트 싱크를 서로 간섭이 발생하지 않도록 배치시키고, 히트 싱크에 의한 이중 냉각을 통해 효율적으로 파우치 유닛의 열을 제거할 수 있으며, 전장 부품의 냉각까지 가능한 배터리 팩 및 이의 조립 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 셀을 포함하는 파우치 유닛, 내부에 파우치 유닛이 배치될 수 있는 프레임, 복수의 파우치 유닛을 서로 연결하는 전장 부품, 프레임의 하부에 배치되는 하부 히트 싱크 및 파우치 유닛의 상부에 배치되는 상부 히트 싱크를 포함하고, 파우치 유닛은, 상면에서 하면을 향해 만입된 홈이 형성되고, 전장 부품은, 홈에 삽입된 형태로 파우치 유닛과 상부 히트 싱크 사이에 형성되는 공간에 배치될 수 있다.
하부 히트 싱크 및 상부 히트 싱크는, 내부에 냉각수가 유동 가능한 냉각수 유로가 형성되고, 냉각수 유로를 통해 냉각수가 유동하여 파우치 유닛이 냉각될 수 있다.
배터리 팩은, 파우치 유닛이 배치될 프레임의 일면에 도포되어 프레임과 파우치 유닛 사이에 배치되는 하부 수지를 더 포함할 수 있다.
배터리 팩은, 홈을 제외한 파우치 유닛의 상면에 도포되어 파우치 유닛과 상부 히트 싱크 사이에 배치되는 상부 수지를 더 포함할 수 있다.
파우치 유닛은, 홈의 깊이가 전장 부품의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
배터리 팩은, 상부 히트 싱크의 상면을 덮도록 배치되는 립을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩 조립 방법은, 눕힌 상태로 배치되는 프레임의 하부에 하부 히트 싱크가 조립되는 단계, 프레임의 내부에 복수의 파우치 유닛이 배치되는 단계, 복수의 파우치 유닛 상면에서 하부를 향해 만입되게 형성된 홈에 전장 부품이 조립되는 단계 및 복수의 파우치 유닛 상부에 상부 히트 싱크가 조립되는 단계를 포함할 수 있다.
배터리 팩 조립 방법은, 파우치 유닛이 배치되는 단계 이전에, 파우치 유닛이 배치될 프레임의 일면에 하부 수지가 도포되는 단계를 더 포함할 수 있다.
배터리 팩 조립 방법은, 전장 부품이 조립되는 단계 이후 및 상부 히트 싱크가 조립되는 단계 이전에, 홈을 제외한 파우치 유닛의 상면에 상부 수지가 도포되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상부 히트 싱크가 조립되는 단계는, 상부 히트 싱크의 하면 중 일부가 전장 부품의 상면과 접촉하도록 상부 히트 싱크가 배치될 수 있다.
배터리 팩 조립 방법은, 상부 히트 싱크가 조립되는 단계 이후에, 상부 히트 싱크의 상면을 덮도록 배치되는 립이 조립되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 셀을 포함하는 파우치 유닛, 내부에 파우치 유닛이 배치될 수 있는 프레임, 복수의 파우치 유닛을 서로 연결하는 전장 부품, 프레임의 하부에 배치되는 하부 히트 싱크 및 파우치 유닛의 상부에 배치되는 상부 히트 싱크를 포함하고, 파우치 유닛은, 상면에서 하면을 향해 만입된 홈이 형성되고, 전장 부품은, 홈에 삽입된 형태로 파우치 유닛과 상부 히트 싱크 사이에 형성되는 공간에 배치될 수 있다.
그에 따라, 파우치 유닛의 형상을 변경하여 전장 부품과 상부 히트 싱크를 서로 간섭이 발생하지 않도록 배치시키고, 하부 히트 싱크 및 상부 히트 싱크에 의한 이중 냉각을 통해 효율적으로 파우치 유닛의 열을 제거할 수 있으며, 전장 부품의 냉각까지 가능한 배터리 팩 및 이의 조립 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩의 파우치 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩의 파우치 유닛의 홈을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩의 홈에 전장 부품이 배치되는 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 5는 파우치 유닛에 홈이 없는 경우 전장 부품이 배치되는 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩의 상부 히트 싱크가 배치되는 상태를 개략적으로 도시한 확대된 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 하부 히트 싱크가 조립되는 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 파우치 유닛이 배치되는 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 전장 부품이 조립되는 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 상부 수지가 도포되는 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 상부 히트 싱크가 조립되는 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 립이 조립되는 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
본 발명은 배터리 팩을 실시예 1로 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)은 파우치 유닛(110), 전장 부품(120), 하부 히트 싱크(130), 상부 히트 싱크(140) 및 프레임(170)을 포함할 수 있다.
실시예 1에 따른 배터리 팩(100)은 최하부에 하부 히트 싱크(130)가 배치될 수 있는데, 하부 히트 싱크(130)는 프레임(170)의 하부에 배치되도록 조립될 수 있다. 하부에 하부 히트 싱크(130)가 조립된 프레임(170)의 내부에는 파우치 유닛(110)이 배치될 수 있는데, 파우치 유닛(110)은 프레임(170)의 내부에 배치된 후에 전장 부품(120)이 조립될 수도 있고, 전장 부품(120)이 조립된 상태로 배치될 수도 있다. 또한, 프레임(170)의 내부에 배치된 파우치 유닛(110)의 상면에는 상부 히트 싱크(140)가 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 파우치 유닛(110)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
파우치 유닛(110)은 셀을 포함할 수 있다. 파우치 유닛(110)은 셀이 내부에 수용된 상태로 형성될 수 있는데, 외부와의 전기적인 연결을 위한 단자들은 외부와 연결될 수 있도록 개방된 형태로 형성될 수 있다.
파우치 유닛(110)은 하나 이상의 셀을 포함하여 형성될 수 있고, 파우치 유닛(110)이 포함하는 셀의 개수는 다양할 수 있다. 파우치 유닛(110)이 모여 형성되는 배터리 팩(100)에 요구되는 성능에 따라 파우치 유닛(110)이 포함하는 셀의 개수는 달라질 수 있다.
파우치 유닛(110) 내부에 셀이 수용되는 형태는 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 파우치 유닛(110)은 좌우 양쪽에 특정 개수의 셀이 배치되도록 셀을 수용할 수 있다. 또한, 플러스(+) 또는 마이너스(-) 단자가 좌우 양쪽으로부터 중심부를 향해 돌출된 형태일 수 있다.
도 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 파우치 유닛(110)은 프레임(170)에 다수가 배치되기 용이하도록 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프레임(170)은 복수의 파우치 유닛(110)을 수용할 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 프레임(170)의 형상은 다양할 수 있으나, 직육면체 형상의 파우치 유닛(110)을 수용하기 용이하도록 프레임(170)은 상면이 없는 직육면체 형상을 가질 수 있다.
상면이 없는 직육면체 형상의 프레임(170) 내부에는 파우치 유닛(110)이 서로 평행하도록 나란하게 배치될 수 있다. 파우치 유닛(110)은 프레임(170)의 내부에서 일면에 놓이고, 측면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 단, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 프레임(170) 일면에는 하부 수지(150a)가 도포될 수 있으므로, 파우치 유닛(110)의 하면과 프레임(170)의 일면은 접촉하지 않을 수 있다. 하부 수지(150a)에 대한 자세한 설명은 이후에 하도록 한다. 여기서, 일면은 프레임(170)의 하부에 배치되는 하부 히트 싱크(130)가 접촉하는 프레임(170)의 하면과 대향하는 면을 의미할 수 있다.
프레임(170)의 내부에 파우치 유닛(110)이 배치되는 개수는 파우치 유닛(110)이 모여 형성되는 배터리 팩(100)에 요구되는 성능에 따라 다양할 수 있다. 프레임(170)의 크기 또한 내부에 배치되는 파우치 유닛(110)의 개수에 따라 다양할 수 있다. 예를 들면, 파우치 유닛(110)은 프레임(170)의 내부에 서로 평행한 상태로 나란하게 22개가 배치될 수 있다.
프레임(170)의 하부에는 하부 히트 싱크(130)가 배치될 수 있다. 하부 히트 싱크(130)는 프레임(170)을 기준으로 프레임(170) 내부에 수용되는 파우치 유닛(110)의 반대편에 배치될 수 있다. 프레임(170)의 하부에 배치되는 하부 히트 싱크(130)는 프레임(170)의 하면에 접촉하도록 조립될 수 있다.
하부 히트 싱크(130)는 일반적으로 얇은 판 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 히트 싱크(140)는 프레임(170)의 내부에 배치된 파우치 유닛(110)의 상부에 배치될 수 있다. 즉, 상부 히트 싱크(140)는 파우치 유닛(110)을 기준으로 하부 히트 싱크(130)의 반대쪽에 배치될 수 있다.
상부 히트 싱크(140)는 파우치 유닛(110)의 상면에 놓일 수 있다. 단, 파우치 유닛(110)의 상면에는 상부 수지(150b)가 도포될 수 있으므로, 파우치 유닛(110)의 상면과 상부 히트 싱크(140)의 하면은 접촉하지 않을 수 있다. 상부 수지(150b)에 대한 자세한 설명은 이후에 하도록 한다. 여기서, 파우치 유닛(110)의 상면은 프레임(170)에 배치된 파우치 유닛(110)의 각 면 중에서 프레임(170)에 의해 가려지지 않고 개방된 면을 의미할 수 있다.
상부 히트 싱크(140)는 일반적으로 얇은 판 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하부 히트 싱크(130) 및 상부 히트 싱크(140)는 파우치 유닛(110)으로부터 발생된 열을 흡수하고 발산하는 역할을 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 파우치 유닛(110)의 홈(111)을 개략적으로 도시한 확대도이다.
상부 히트 싱크(140)가 용이하게 배치될 수 있는 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 파우치 유닛(110)은 상면에 홈(111)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 파우치 유닛(110)에 형성된 홈(111)은 파우치 유닛(110)의 상면에서 좌우 길이 방향을 기준으로 가운데 형성될 수 있다. 즉, 파우치 유닛(110)은 홈(111)을 기준으로 좌우 양쪽에 특정 개수의 셀들이 배치된 형태가 될 수 있다.
홈(111)은 파우치 유닛(110)의 상면에서 하면을 향해 만입된 형태로 형성될 수 있다. 홈(111)이 만입된 깊이는 다양할 수 있으며, 파우치 유닛(110)이 포함하는 셀들의 단자가 홈(111)의 좌우 양쪽으로부터 홈(111)을 향하여 돌출되도록 형성될 수 있다.
파우치 유닛(110)의 홈(111)은 이후 설명할 전장 부품(120)이 배치되기 용이하도록 직사각형 형상의 공간으로 형성될 수 있다. 그러나, 홈(111)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 홈(111)에 전장 부품(120)이 배치되는 상태를 개략적으로 도시한 확대도이고, 도 5는 파우치 유닛(110)에 홈(111)이 없는 경우 전장 부품(120)이 배치되는 상태를 개략적으로 도시한 확대도이다.
전장 부품(120)은 파우치 유닛(110)과 접촉하면서 조립되어 복수의 파우치 유닛(110)을 서로 연결할 수 있다. 또한, 파우치 유닛(110)에 포함된 셀들의 외부로 돌출된 플러스(+) 또는 마이너스(-) 단자들을 연결하는 역할을 할 수 있고, 온도 측정계 등의 추가적인 장치가 배치되는 공간이 될 수도 있다.
전장 부품(120)은 파우치 유닛(110)에 형성된 홈(111)에 조립되기 위해 홈(111)의 폭보다 작거나 같은 폭을 가질 수 있다. 전장 부품(120)의 형상에는 제한이 없으며, 내부에 플러스(+) 또는 마이너스(-) 단자들이 배치될 공간이 형성된 형상을 가질 수 있다.
상부 히트 싱크(140)가 전장 부품(120)과 간섭되지 않기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 전장 부품(120)은 파우치 유닛(110)에 형성된 홈(111)에 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전장 부품(120)은 파우치 유닛(110)에 형성된 홈(111)에 삽입된 형태로 파우치 유닛(110)과 상부 히트 싱크(140) 사이에 형성되는 공간에 배치될 수 있다.
전장 부품(120)이 홈(111)에 삽입되어 파우치 유닛(110)과 상부 히트 싱크(140) 사이에 형성되는 공간에 배치되면, 상부 히트 싱크(140)가 파우치 유닛(110)의 상부에 배치될 때 전장 부품(120)과 간섭되지 않도록 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명과 달리 파우치 유닛(110)에 홈(111)이 없는 경우 전장 부품(120)은 파우치 유닛(110)의 상면에 돌출된 형태로 배치될 수 있고, 상부 히트 싱크(240)가 파우치 유닛(110)의 상면에 배치될 때 전장 부품(120)과의 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 일체형의 상부 히트 싱크(140)가 파우치 유닛(110)의 상면에 배치될 수 없고, 더 작은 크기로 형성되는 상부 히트 싱크(240)가 전장 부품(120)을 기준으로 좌우에 따로 배치되는 등의 방법이 필요하게 된다.
도 5와 같이, 파우치 유닛(110)에 홈(111)이 형성되지 않으면 전장 부품(120)의 간섭으로 인해 별도의 상부 히트 싱크(240)를 여러 개 배치해야 하므로, 배터리 팩(100)의 제조 공정 및 형상 등이 복잡하고, 전장 부품(120)의 냉각 효과는 부족할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 유닛(110)은 홈(111)이 형성되고, 홈(111)에 전장 부품(120)이 삽입된 형태로 배치됨으로써, 하부 히트 싱크(130)와 함께 상부 히트 싱크(140)에 의한 이중 냉각이 효율적이고, 전장 부품(120)의 상면에 상부 히트 싱크(140)가 배치되어 전장 부품(120)까지 냉각되는 효과가 발생될 수 있다. 또한, 배터리 팩(100)의 제조 공정 및 형상이 단순화되어 효율적일 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 상부 히트 싱크(140)가 배치되는 상태를 개략적으로 도시한 확대된 정면도이다.
전장 부품(120)의 열까지 효율적으로 제거하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 파우치 유닛(110)은 홈(111)의 깊이가 전장 부품(120)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 홈(111)의 깊이가 전장 부품(120)의 높이와 동일하게 형성되면 전장 부품(120)이 홈(111)에 삽입되었을 때, 전장 부품(120)의 상면이 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 일부와 접촉하도록 전장 부품(120)이 배치될 수 있다. 여기서, 전장 부품(120)의 상면과 접촉하는 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 일부는 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 전장 부품(120)의 상부에 위치하는 부분을 의미할 수 있다.
상부 히트 싱크(140)의 하면 중 전장 부품(120)의 상면과 접촉하지 않는 부분은 파우치 유닛(110)의 상면과 접촉할 수도 있지만, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)은 상부 수지(150b)를 더 포함할 수 있기 때문에 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 전장 부품(120)의 상면과 접촉하지 않는 부분은 상부 수지(150b)와 접촉할 수 있다. 상부 수지(150b)에 대한 자세한 설명은 이후에 하도록 한다.
홈(111)의 깊이가 전장 부품(120)의 높이와 동일하게 형성되면, 상부 히트 싱크(140)와 전장 부품(120) 사이에 빈 공간이 최소화될 수 있어 구조적으로 안정적이며, 전장 부품(120)이 상부 히트 싱크(140)와 직접적으로 접촉하게 되어 전장 부품(120)의 열까지 효율적으로 제거될 수 있는 효과가 발생될 수 있다.
파우치 유닛(110)에서 발생하는 열을 효율적으로 제거하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 하부 히트 싱크(130) 및 상부 히트 싱크(140)는 냉각수 유로(141)가 형성될 수 있다.
배터리 팩(100)의 하부 히트 싱크(130) 및 상부 히트 싱크(140)는 내부에 냉각수가 유동 가능한 냉각수 유로(141)가 형성될 수 있고, 냉각수 유로(141)를 통해 냉각수가 유동하면서 파우치 유닛(110)이 냉각될 수 있다.
냉각수 유로(141)는 하부 히트 싱크(130) 및 상부 히트 싱크(140)의 내부에 형성될 수 있는데 냉각수 유로(141)가 형성된 부분은 내부에 형성되는 공간으로 인하여 다른 부분보다 표면이 부풀어진 형태일 수 있다. 즉, 냉각수 유로(141)가 형성된 부분의 두께가 다른 부분보다 두꺼울 수 있다.
냉각수 유로(141)는 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 실시예 1에 따른 냉각수 유로(141)는 하부 히트 싱크(130) 및 상부 히트 싱크(140)의 내부 여러 부분에 냉각수가 흐르도록 꼬불꼬불하게 연장된 공간으로 형성될 수 있다. 냉각수 유로(141)가 형성된 형상은 도 1에 개략적으로 표현되어 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 하부 히트 싱크(130) 및 상부 히트 싱크(140)는 냉각수 유로(141)가 형성되어 파우치 유닛(110)에 의해 발생되는 열이 효율적으로 제거될 수 있다.
파우치 유닛(110)의 냉각 효율을 증가시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)은 하부 수지(150a) 및 상부 수지(150b)를 더 포함할 수 있다.
하부 수지(150a)는 파우치 유닛(110)이 배치될 프레임(170)의 일면에 도포되어 프레임(170)과 파우치 유닛(110) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 프레임(170)에 파우치 유닛(110)이 배치되면, 하부 수지(150a)는 프레임(170)의 일면과 파우치 유닛(110)의 하면 사이에 배치될 수 있다.
상부 수지(150b)는 홈(111)을 제외한 파우치 유닛(110)의 상면에 도포되어 파우치 유닛(110)과 상부 히트 싱크(140) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상부 히트 싱크(140)가 파우치 유닛(110)의 상부에 배치되면, 상부 수지(150b)는 전장 부품(120)이 배치되는 부분을 제외한 파우치 유닛(110)의 상면 및 전장 부품(120)과 접촉하는 부분을 제외한 상부 히트 싱크(140)의 하면 사이에 배치될 수 있다.
하부 수지(150a) 및 상부 수지(150b)는 얇은 판 형상으로 도포될 수 있으며, 도포되는 모든 부위에 일정한 두께로 도포될 수 있다.
하부 수지(150a) 및 상부 수지(150b)는 접착력이 있는 물질로 이루어질 수 있고, 열전달률이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
하부 수지(150a) 및 상부 수지(150b)는, 복수의 파우치 유닛(110)과 프레임(170) 또는 복수의 파우치 유닛(110)과 상부 히트 싱크(140)를 접착시켜 안정적으로 조립되도록 보조할 수 있고, 파우치 유닛(110)으로부터 발생되는 열이 효율적으로 전달되도록 함으로써, 파우치 유닛(110)의 냉각을 보조할 수 있다.
배터리 팩(100)이 포함하는 구성들을 보호하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)은 립(160)을 더 포함할 수 있다.
립(160)은 상부 히트 싱크(140)의 상면을 덮도록 배치될 수 있다. 또한, 조립이 완료된 립(160)의 하면은 상부 히트 싱크(140)의 상면과 접촉할 수 있다. 이는 하나의 예시에 불과하며, 립(160)은 상부 히트 싱크(140)의 상면은 덮지만 상부 히트 싱크(140)와 접촉하지 않도록 조립 및 배치될 수도 있다.
립(160)은 하면이 없는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 즉, 하면이 개방된 형태의 뚜껑 형상을 가질 수 있다. 그러나, 립(160)은 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다.
립(160)은 파우치 유닛(110)의 상부에 배치된 상부 히트 싱크(140)의 상면을 모두 덮으면서 프레임(170)의 측면을 덮도록 배치될 수 있다. 이 때, 프레임(170)의 측면은 전체 또는 일부가 덮일 수 있다.
립(160)은 프레임(170)에 수용된 파우치 유닛(110) 또는 상부 히트 싱크(140) 등의 구성을 외부의 물리적 요인 등으로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)은 홈(111)이 형상되도록 파우치 유닛(110)의 형상을 변경하여 전장 부품(120)과 상부 히트 싱크(140)를 서로 간섭이 발생하지 않도록 배치시켜 구조적으로 안정적이고, 하부 히트 싱크(130) 및 상부 히트 싱크(140)에 의한 이중 냉각을 통해 파우치 유닛(110)으로부터 발생되는 열을 효율적으로 제거할 수 있으며, 나아가 전장 부품(120)으로부터 발생되는 열까지 효율적으로 제거할 수 있다.
실시예 2
본 발명은 배터리 팩 조립 방법을 실시예 2로 제공한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 팩(100)의 구성들과 동일한 구성들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법은, 하부 히트 싱크가 조립되는 단계(S1), 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3), 전장 부품이 조립되는 단계(S4) 및 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 하부 히트 싱크가 조립되는 단계(S1)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 하부 히트 싱크가 조립되는 단계(S1)에서 프레임(170)은 눕힌 상태로 배치될 수 있다. 또한, 하부 히트 싱크(130)가 눕힌 상태로 배치되는 프레임(170)의 하부에 조립될 수 있다. 여기서, 눕힌 상태는 하부 히트 싱크(130)가 조립되는 프레임(170)의 하면이 아래를 향하도록 배치되는 것을 의미할 수 있다.
하부 히트 싱크가 조립되는 단계(S1)에서 하부 히트 싱크(130)는 상면이 프레임(170)의 하면과 접촉하도록 조립될 수 있고, 조립되는 방법은 다양할 수 있다. 이 때, 하부 히트 싱크(130)의 조립을 위하여 볼트 등의 추가적인 부품이 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
파우치 유닛(110)의 냉각 효율을 증가시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법은 하부 수지가 도포되는 단계(S2)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 하부 히트 싱크가 조립되는 단계(S1) 이후에는 하부 수지가 도포되는 단계(S2)가 진행될 수 있다. 하부 수지(150a)의 상면에 파우치 유닛(110)이 배치될 수 있기 때문에 하부 수지가 도포되는 단계(S2)는 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3) 이전에 진행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 하부 수지가 도포되는 단계(S2)에서는 파우치 유닛(110)이 배치될 프레임(170)의 일면에 하부 수지(150a)가 도포될 수 있다. 이후에 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3)가 완료되면 하부 수지(150a)는 프레임(170)의 일면과 파우치 유닛(110)의 하면 사이에 배치될 수 있다.
하부 수지(150a)는 접착력 및 열전달률이 높은 물질로 구성될 수 있으므로, 하부 수지가 도포되는 단계(S2)에 의하여 이후에 파우치 유닛(110)이 안정적으로 배치될 수 있고, 완성된 배터리 팩(100)은 냉각 효율성이 뛰어나게 될 수 있다.
하부 수지가 도포되는 단계(S2) 이후에는, 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3)가 진행될 수 있다. 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3)에서는 하부 히트 싱크(130)가 조립된 프레임(170)의 내부에 복수의 파우치 유닛(110)이 배치될 수 있다. 여기서, 파우치 유닛(110)은 하부 수지(150a)와 접촉하며 하부 수지(150a)의 상면에 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 복수의 파우치 유닛(110)은 프레임(170)의 내부에 서로 평행하도록 나란하게 배치될 수 있다. 이 때, 파우치 유닛(110)이 프레임(170)의 내부에서 이동하지 않도록 파우치 유닛(110)은 프레임(170)의 내부 공간에 딱 맞게 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 전장 부품이 조립되는 단계(S4)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
파우치 유닛이 배치되는 단계(S3) 이후에는, 전장 부품이 조립되는 단계(S4)가 진행될 수 있다. 도 9를 참조하면, 전장 부품이 조립되는 단계(S4)에서는 복수의 파우치 유닛(110)의 상면에서 하부를 향해 만입되게 형성된 홈(111)에 전장 부품(120)이 조립될 수 있다.
전장 부품(120)은 홈(111)에 조립되기 위해 홈(111)의 폭 이하의 폭을 가질 수 있다. 전장 부품(120)의 조립 방법은 다양할 수 있고, 조립을 위하여 볼트 등의 추가적인 부품이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에서는 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3) 이후에 전장 부품이 조립되는 단계(S4)가 진행되지만, 전장 부품(120)으로 서로 연결된 복수의 파우치 유닛(110)이 프레임(170)의 내부에 배치될 수 있도록 전장 부품이 조립되는 단계(S4) 이후에 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3)가 진행될 수도 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법은 전장 부품(120)이 파우치 유닛(110)에 형성된 홈(111)에 조립되기 때문에, 상부 히트 싱크(140)의 조립이 용이하고, 배터리 팩 조립 방법에 의해 완성된 배터리 팩(100)이 구조적으로 안정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 상부 수지가 도포되는 단계(S5)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
파우치 유닛(110)의 냉각 효율을 증가시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법은 상부 수지가 도포되는 단계(S5)를 더 포함할 수 있다.
상부 수지(150b)가 도포된 후에는 전장 부품(120)을 파우치 유닛(110)에 형성된 홈(111)에 조립하기 어려울 수 있기 때문에 상부 수지가 도포되는 단계(S5)는 전장 부품이 조립되는 단계(S4) 이후에 진행될 수 있다. 또한, 상부 수지(150b)의 상면에 상부 히트 싱크(140)가 배치될 수 있기 때문에 상부 수지가 도포되는 단계(S5)는 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6) 이전에 진행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상부 수지가 도포되는 단계(S5)에서는 홈(111)을 제외한 파우치 유닛(110)의 상면에 상부 수지(150b)가 도포될 수 있다. 이후에 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)가 완료되면 상부 수지(150b)는 파우치 유닛(110)의 상면과 상부 히트 싱크(140)의 하면 사이에 배치될 수 있다.
상부 수지(150b)는 하부 수지(150a)와 마찬가지로 접착력 및 열전달률이 높은 물질로 구성될 수 있으므로, 상부 수지가 도포되는 단계(S5)에 의하여 이후에 파우치 유닛(110)이 안정적으로 배치될 수 있고, 완성된 배터리 팩(100)은 냉각 효율성이 뛰어나게 될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
상부 수지가 도포되는 단계(S5) 이후에는 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)가 진행될 수 있다. 도 11을 참조하면, 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)에서는 복수의 파우치 유닛(110) 상부에 상부 히트 싱크(140)가 조립될 수 있다. 이 때, 상부 히트 싱크(140)는 상부 수지(150b)와 접촉하도록 배치될 수 있다.
상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)가 완료되면, 상부 히트 싱크(140)는 파우치 유닛(110)의 상면 및 전장 부품(120)의 상면을 모두 덮도록 배치될 수 있다.
상부 히트 싱크(140)의 조립 방법은 다양할 수 있고, 조립을 위하여 볼트 등의 추가적인 부품이 사용될 수 있다.
전장 부품(120)의 효율적인 냉각을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법은 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)에서 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 일부가 전장 부품(120)의 상면과 접촉하도록 상부 히트 싱크(140)가 배치될 수 있다. 이 때, 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 일부가 전장 부품(120)의 상면과 접촉하지 않는 부분은 상부 수지(150b)와 접촉할 수 있다.
상부 히트 싱크(140)가 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 일부가 전장 부품(120)의 상면과 접촉하도록 배치되기 위해 파우치 유닛(110)의 홈(111)은 전장 부품(120)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
상부 히트 싱크(140)가 상부 히트 싱크(140)의 하면 중 일부가 전장 부품(120)의 상면과 접촉하도록 배치되면, 전장 부품(120)과 상부 히트 싱크(140) 사이에 빈 공간이 최소화되어 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)가 효율적으로 진행될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법의 립이 조립되는 단계(S7)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6) 이후에는, 립이 조립되는 단계(S7)가 진행될 수 있다. 도 12를 참조하면, 립이 조립되는 단계(S7)에서는 립(160)이 상부 히트 싱크(140)의 상면을 덮도록 배치될 수 있다.
따라서, 립이 조립되는 단계(S7)가 완료되면, 상부 히트 싱크(140)의 상면과 프레임(170)의 측면 일부가 립(160)으로 덮인 상태가 될 수 있다.
립(160)의 조립 방법은 다양할 수 있고, 조립을 위하여 볼트 등의 추가적인 부품이 사용될 수 있다.
립이 조립되는 단계(S7)로 인하여, 배터리 팩 조립 방법으로 완성된 배터리 팩(100)은 프레임(170)에 수용된 파우치 유닛(110) 또는 상부 히트 싱크(140) 등의 구성이 외부의 물리적 요인 등으로부터 보호될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 팩 조립 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 13을 참조하여 배터리 팩 조립 방법을 순서에 따라 간략하게 설명한다.
눕힌 상태로 프레임(170)이 배치되고 하부 히트 싱크가 조립되는 단계(S1)가 진행될 수 있다. 하부 히트 싱크(130)가 조립된 후에는 하부 수지가 도포되는 단계(S2)가 진행될 수 있다. 프레임(170)의 일면에 하부 수지(150a)가 도포된 후에는 파우치 유닛이 배치되는 단계(S3)가 진행될 수 있다. 하부 수지(150a)의 상면에 복수의 파우치 유닛(110)이 배치된 후에는 전장 부품이 조립되는 단계(S4)가 진행될 수 있다. 파우치 유닛(110)의 홈(111)에 전장 부품(120)이 조립된 후에는 상부 수지가 도포되는 단계(S5)가 진행될 수 있다. 파우치 유닛(110)의 상면에 상부 수지(150b)가 도포된 후에는 상부 히트 싱크가 조립되는 단계(S6)가 진행될 수 있다. 상부 수지(150b)의 상면에 상부 히트 싱크(140)가 조립된 후에는 립이 조립되는 단계(S7)가 진행될 수 있다. 상부 히트 싱크(140)의 상면을 덮도록 립(160)이 조립된 후에 배터리 팩 조립 방법이 종료될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
100: 배터리 팩
110: 파우치 유닛
111: 홈
120: 전장 부품
130: 하부 히트 싱크
140, 240: 상부 히트 싱크
141: 냉각수 유로
150a: 하부 수지
150b: 상부 수지
160: 립
170: 프레임
S1: 하부 히트 싱크가 조립되는 단계
S2: 하부 수지가 도포되는 단계
S3: 파우치 유닛이 배치되는 단계
S4: 전장 부품이 조립되는 단계
S5: 상부 수지가 도포되는 단계
S6: 상부 히트 싱크가 조립되는 단계
S7: 립이 조립되는 단계

Claims (11)

  1. 복수의 셀을 포함하는 파우치 유닛;
    내부에 상기 파우치 유닛이 배치될 수 있는 프레임;
    복수의 상기 파우치 유닛을 서로 연결하는 전장 부품;
    상기 프레임의 하부에 배치되는 하부 히트 싱크; 및
    상기 파우치 유닛의 상부에 배치되는 상부 히트 싱크를 포함하고,
    상기 파우치 유닛은,
    상면에서 하면을 향해 만입된 홈이 형성되고,
    상기 전장 부품은,
    상기 홈에 삽입된 형태로 상기 파우치 유닛과 상기 상부 히트 싱크 사이에 형성되는 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 히트 싱크 및 상기 상부 히트 싱크는,
    내부에 냉각수가 유동 가능한 냉각수 유로가 형성되고,
    상기 냉각수 유로를 통해 냉각수가 유동하여 상기 파우치 유닛이 냉각되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 파우치 유닛이 배치될 상기 프레임의 일면에 도포되어 상기 프레임과 상기 파우치 유닛 사이에 배치되는 하부 수지를 더 포함하는 배터리 팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 홈을 제외한 상기 파우치 유닛의 상면에 도포되어 상기 파우치 유닛과 상기 상부 히트 싱크 사이에 배치되는 상부 수지를 더 포함하는 배터리 팩.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파우치 유닛은,
    홈의 깊이가 상기 전장 부품의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 히트 싱크의 상면을 덮도록 배치되는 립을 더 포함하는 배터리 팩.
  7. 눕힌 상태로 배치되는 프레임의 하부에 하부 히트 싱크가 조립되는 단계;
    상기 프레임의 내부에 복수의 파우치 유닛이 배치되는 단계;
    상기 복수의 파우치 유닛 상면에서 하부를 향해 만입되게 형성된 홈에 전장 부품이 조립되는 단계; 및
    상기 복수의 파우치 유닛 상부에 상부 히트 싱크가 조립되는 단계를 포함하는 배터리 팩 조립 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 파우치 유닛이 배치되는 단계 이전에, 상기 파우치 유닛이 배치될 상기 프레임의 일면에 하부 수지가 도포되는 단계를 더 포함하는 배터리 팩 조립 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 전장 부품이 조립되는 단계 이후 및 상기 상부 히트 싱크가 조립되는 단계 이전에, 상기 홈을 제외한 상기 파우치 유닛의 상면에 상부 수지가 도포되는 단계를 더 포함하는 배터리 팩 조립 방법.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 히트 싱크가 조립되는 단계는,
    상기 상부 히트 싱크의 하면 중 일부가 상기 전장 부품의 상면과 접촉하도록 상기 상부 히트 싱크가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립 방법.
  11. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 히트 싱크가 조립되는 단계 이후에, 상기 상부 히트 싱크의 상면을 덮도록 배치되는 립이 조립되는 단계를 더 포함하는 배터리 팩 조립 방법.
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