KR20230135246A - 배터리팩 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리팩 구조에 관한 것이다. 본 발명은 복수개의 배터리셀이 결합되어 차량에 동력을 전달하도록 구성되는 배터리셀 유닛, 배터리셀 유닛의 온도를 측정하도록 구성되는 온도 센서부, 배터리셀 유닛에 이격되어 설치되고, 배터리셀 유닛에 전기 열을 전달하도록 구성되는 히터부, 및 온도 센서부 및 히터부와 연결되고, 온도 센서부로부터 온도신호를 입력받아 히터부의 작동을 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하도록 구성되는 배터리팩 구조를 제공한다.
Description
본 발명은 배터리팩 구조에 관한 것으로, 더 바람직하게, 배터리셀 유닛을 감싸도록 형성되는 히터 플레이트와 히터 플레이트를 감싸는 히터부를 구비하여 배터리셀 유닛의 승온 속도 및 온도 균일성이 개선된 배터리팩 구조에 관한 것이다.
환경에 대한 관심이 급증하면서, 내연기관을 사용하는 기존의 차량 대신, 배터리를 사용하여 모터를 이용하는 전기자동차에 대한 관심이 급증하고 있다. 전기자동차의 가장 중요한 부분 중 하나는 배터리이다.
종래 차량 전장용 배터리는 주로 납축전지가 사용되었지만 차량의 동력원으로 사용하기에 납축전지는 무게 및 부피 대비 축적 가능한 전기량, 즉 충전용량이 낮아 전기자동차용 배터리로는 무게 대비 충전용량을 높일 수 있는 리튬 계열의 배터리가 주로 사용되고 있다.
배터리는 기본적으로 화학적 에너지를 전기 에너지와 호환시킬 수 있도록 이루어진 장치이며, 차량의 특성상 충전과 방전이 함께 이루어질 수 있는 이차전지의 사용이 기본적인 전제가 되고 있다.
그런데, 배터리 내부에서 이루어지는 화학 반응은 일반적 화학 반응과 같이 주변 환경 조건의 영향을 받으며, 특히 온도의 영향을 많이 받게 된다. 가령, 이상 반응으로 자체 안정성이 떨어지고 자체 손상이 발생할 수 있는 높은 온도 대역에서는 배터리 자체 손상이 발생하고 차량 화재 등이 유발될 수 있다.
반대로, 화학 반응이 저하되는 저온 혹한기 환경에서는 배터리가 충분한 효율을 발휘할 수 없고, 결국 차량 운행 자체가 어렵게 될 수 있다. 전기자동차용으로 가장 많이 사용되는 리튬 이온 배터리팩은 4계절이 뚜렷한 국내와 같은 조건에서는 동절기 저온에서 성능이 저하되어 자동차에 충분한 파워를 제공하기 힘들고, 충전 효율도 떨어지게 되어 기대하는 배터리 용량만큼 충전되지 않게 되고 충전 시간도 증가한다. 가령 영하 6
정도만 되어도 배터리 충전시 저항의 증대로 완전 충전이 되지 않으며, 출력 저하 현상으로 인해 50% 이하의 출력 성능 밖에 내지 못하고, 배터리가 계속 저온에서 사용되면 수명이 감소하여 교체 시기가 빨리 도래하므로 배터리 유지 비용 증가의 문제도 발생한다.
종래 이러한 온도 저하에 따른 배터리의 성능 저하를 방지하고자, 전기자동차 내부의 배터리 또는 배터리가 배치된 부분의 주변 온도를 측정하고, 온도가 일정 정도 이하가 될 경우, 배터리 주변에 설치된 히터를 동작시켜 배터리의 성능 저하를 방지하는 등의 기술이 소개되고 있었다.
이러한 히터는 주로 대형 배터리에는 팬(Fan)에 발열소자를 적용하여 공기를 활용한 대류방식으로 히팅하거나, 냉각수를 가열하여 간접적으로 히팅하는 방식을 사용하고 있다. 반면 소형 배터리팩의 경우, 발열소자를 케이스에 창작하여 배터리팩 내부 온도를 가열하는 방식으로 히팅하거나, 배터리 셀 표면 또는 전극부에 직접 부착하여 히팅하는 방식을 사용하고 있다.
배터리의 히팅 성능 중 가열속도와 균일성 측면에서 본다면, 발열소자에 팬(Fan) 또는 냉각수를 적용하여 간접적으로 배터리셀을 가열하는 방식이 가장 좋다. 하지만, 팬(Fan)이나 냉각수 펌프 등을 설치해야 하므로 중량/양산가 증가의 문제점을 가지고 있어, 대형 배터리에 주로 적용되고 있다.
소형배터리에는 주로 배터리셀에 직접 발열소자를 장착하는 방식이나, 케이스에 부착하는 방식을 사용하는데, 셀에 직접 장착하는 경우, 가열속도는 빠르나 셀간의 온도 차가 크게 발생하며, 진동 등에 의해 장기간 노출되는 경우 셀과 발열소자 사이의 접착이 떨어지는 등 내구성에 문제가 생긴다.
케이스에 발열소자만 장착하는 경우에는 발열소자 부근의 공기 온도만 국부적으로 상승하여, 셀 온도 상승 속도가 느리며, 셀간 온도 편차도 큰 문제점을 가지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배터리셀 유닛을 감싸도록 형성되는 히터 플레이트와 히터 플레이트를 감싸는 히터부를 구비하여 배터리셀의 승온 속도 및 온도 균일성이 개선된 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 제어부를 통해 히터부의 작동 여부를 제어하여 배터리셀의 리튬 석출로 인한 노화 및 화재를 방지할 수 있는 배터리팩 구조를 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 배터리팩 구조는 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 복수개의 배터리셀이 구비되어 차량에 동력을 전달하도록 구성되는 배터리셀 유닛; 상기 배터리셀 유닛의 온도를 측정하도록 구성되는 온도 센서부; 상기 배터리셀 유닛에 이격되어 설치되고, 상기 배터리셀 유닛에 열을 전달하도록 구성되는 히터부; 및 상기 온도 센서부 및 상기 히터부와 연결되고, 상기 온도 센서부로부터 온도신호를 입력받아 상기 히터부의 작동을 제어하도록 구성되는 제어부; 를 포함하도록 구성되는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 히터부는, 상기 배터리셀 유닛을 감싸도록 구성되는 히터 플레이트; 및 전기 열을 발생시키는 발열부재; 를 포함하도록 구성되는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 발열부재는 상기 히터 플레이트의 외측에 배치되는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 발열부재는 상기 히터 플레이트와 일체로 구성되는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 배터리셀 유닛을 감싸도록 구성되고, 상기 히터 플레이트의 양측면이 삽입되도록 구성되는 가이드홈을 포함하는 가이드부; 를 더 포함하는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 배터리셀 유닛과 상기 히터 플레이트는 7mm 이하로 이격되도록 구성되는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 발열부재는 열선, 은나노 와이어, PTC로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 히터 플레이트는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 히터부가 작동되지 않은 상태에서 상기 온도 센서부로부터 제 1임계온도 미만의 온도가 검출되는 경우 상기 히터부가 작동되도록 제어하는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 히터부가 작동된 상태에서 상기 온도 센서부로부터 제 2임계온도가 검출되는 경우 상기 히터부의 작동을 멈추도록 제어하는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 히터 플레이트는 상기 배터리셀 유닛의 적어도 3면을 감싸도록 구성되는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 배터리셀 사이에 위치하는 전극판 가이드; 를 더 포함하는 배터리팩 구조를 제공한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 히터부가 작동된 이후 미리 설정된 시간이 지난 경우 상기 히터부의 작동을 멈추도록 제어하는 배터리팩 구조를 제공한다.
본 발명은 앞서 본 실시 예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
배터리셀 유닛을 감싸도록 형성되는 히터 플레이트와 히터 플레이트를 감싸는 히터부를 구비하여 배터리셀 유닛의 승온 속도를 높이고 온도가 균일하게 히팅되는 효과를 갖는다.
또한, 제어부를 통해 히터부의 작동 여부를 제어하여 배터리셀 유닛의 리튬 석출로 인한 노화 및 화재를 방지함으로써 배터리팩의 품질저하를 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조의 사시도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조 의 구성도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조의 배터리셀 유닛과 히터 플레이트의 이격 거리를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 배터리셀 유닛과 히터 플레이트의 이격 거리에 따른 히팅 성능을 나타내기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조 의 구성도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조의 배터리셀 유닛과 히터 플레이트의 이격 거리를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 배터리셀 유닛과 히터 플레이트의 이격 거리에 따른 히팅 성능을 나타내기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 하드웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제 1, 제 2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 아울러, 어떤 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 발명은 일 실시 예로 소형 배터리가 장착되는 차량에 적용될 수 있으나 차량의 종류는 특별히 한정하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조의 사시도를 도시하고 있고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조의 구성도를 도시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 따르는 배터리팩 구조는 배터리셀 유닛(100), 온도 센서부(200), 히터부(300), 발열부재(320) 및 제어부(400)를 포함하도록 구성될 수 있다.
배터리셀 유닛(100)은 복수개의 배터리셀이 결합되어 차량에 동력을 전달하도록 구성될 수 있다. 배터리셀 유닛(100)은 복수개의 배터리 셀로 구성될 수 있다. 배터리셀 유닛(100)은 부하에 연결되어 부하에 전원을 공급하여 방전되거나, 충전원에 연결되어 충전원으로부터 전원을 공급받아 충전되도록 구성될 수 있다. 배터리셀 유닛(100)에 연결되는 부하는 전기자동차의 구동에 사용되는 전기자동차의 부품 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 일 실시 예로 부하는 모터일 수 있다.
배터리셀 유닛(100)은 일 실시 예로 리튬 배터리로 구성될 수 있다. 배터리셀 유닛(100)은 셀커버로 조립되어 하나의 배터리팩으로 구성될 수 있다. 더 바람직하게, 배터리셀 유닛(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부 셀커버와 하부 셀커버로 조립되어 하나의 배터리팩으로 구성될 수 있다.
복수의 배터리셀 사이에는 전극판과 배터리셀의 체결이 용이하도록 배터리셀의 정렬을 가이드하도록 구성되는 전극판 가이드(500)를 포함한다. 전극판 가이드(500)는 배터리셀의 유동을 막아주며, 전극과 배터리셀간의 체결시 상기 배터리셀이 정위치에 정렬되도록 안내하는 기능을 수행한다. 더 바람직하게, 전극판 가이드는 가이드부(330)와 일체로 구성되어 배터리셀 유닛(100)과 체결될 수 있다.
온도 센서부(200)는 배터리셀 유닛(100)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 온도 센서부(200)는 배터리셀 유닛(100)에 인접하여 설치되어 배터리셀 유닛(100)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 온도 센서부(200)는 적어도 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게, 온도 센서부(200)는 온도 센서부(200)에 포함되는 온도 센서의 고장 또는 오작동을 방지하기 위해 적어도 두 개 이상의 온도 센서가 배터리셀 유닛(100)의 주변에 설치될 수 있다. 온도 센서부(200)는 설치된 위치에서의 배터리셀 유닛(100)의 온도 또는 배터리셀 유닛(100)의 주변 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.
온도 센서부(200)에서 측정된 배터리셀 유닛(100)의 온도 또는 배터리셀 유닛(100)의 주변 온도정보는 후술할 제어부(400)로 전송될 수 있다. 온도 센서부(200)는 제어부(400)와 유선 또는 무선으로 연결되어 배터리셀 유닛(100)에서 측정된 온도정보를 제어부(400)로 전송하도록 구성될 수 있다. 온도 센서부(200)는 온도정보를 전송하도록 구성되는 소정의 통신 모듈을 포함할 수 있다.
히터부(300)는 배터리셀 유닛(100)에 이격되어 설치될 수 있다. 더 바람직하게, 히터부(300)는 판 형상으로 형성되어 배터리셀 유닛(100)에 전기 열을 전달하도록 배터리셀 유닛(100)을 감싸도록 구성될 수 있다.
히터부(300)는 일정한 폭을 가지고 배터리셀 유닛(100)을 감싸도록 구성되는 히터 플레이트(310) 및 열을 발생시키는 발열부재(320)를 포함하도록 구성될 수 있다. 발열부재(320)는 히터 플레이트(310)의 외측에 배치될 수 있다. 또는, 발열부재(320)는 히터 플레이트(310)와 일체로 구성될 수 있다.
더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예로서, 발열부재(320)는 히터 플레이트(310)와 인서트 사출을 통해 공법상의 특징을 통해 일체로 구성될 수 있으며, 또는 별도의 구조물로 제작된 이후 발열부재(320)와 히터 플레이트(310)가 본딩 결합되어 구성될 수 있다.
히터 플레이트(310)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 일 실시 예로, 히터 플레이트(310)는 열전도성이 우수한 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. 히터 플레이트(310)는 배터리셀 유닛(100)에 열전달을 효율적으로 수행하도록 금속 재질로 형성될 수 있다.
발열부재(320)는 히터 플레이트(310)를 감싸도록 접착되고, 전기 열을 발생시키도록 구성될 수 있다. 발열부재(320)는 배터리셀 유닛(100)의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우, 전기 발열을 통해 배터리셀 유닛(100)의 내부 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다.
발열부재(320)는 히터 플레이트(310)를 감싸도록 히터 플레이트(310)의 외표면에 접착될 수 있다. 일 실시 예로, 발열부재(320)는 히터 플레이트(310)의 외표면을 감싸도록 구성되는 판 형상일 수 있다. 발열부재(320)로부터 발생된 열은 히터 플레이트(310)로 열전도되고, 히터 플레이트(310)는 발열부재(320)로부터 발생된 열을 대류를 통해 배터리셀 유닛(100)에 전달하도록 구성될 수 있다.
발열부재(320)는 열선, 은나노 와이어, PTC로 이루어진 군에서 선택되는 1종일 수 있다. 일 실시 예로, 발열부재(320)는 PTC 히터(positive temperature coefficient heater)일 수 있다. PTC 히터는 PTC 서미스터를 이용한 전기발열체 소자로써, 전기를 통하여 발열시키면 자체 저항치가 증가하고 전류를 제한하여 외기의 온도나 전원전압의 변동에도 불구하고 그 온도는 거의 일정하게 발열하는 히터이다.
또한, 히터 플레이트(310)의 적어도 일측면에 위치하고, 배터리셀 유닛(100)을 감싸도록 구성되는 가이드부(330)을 포함한다. 가이드부(330)는 배터리셀 유닛(100)을 감싸는 히터 플레이트(310)와 대응되도록 구성되고, 히터 플레이트(310)의 양측단의 적어도 일부가 삽입되어 고정되도록 가이드홈(340)을 포함한다. 따라서, 가이드부(330)를 포함하는 본 발명은 히터 플레이트(310)가 배터리셀 유닛(100)으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 가이드부(330)는 배터리셀 유닛(100)의 양측면에 위치하고, 상기 배터리셀 유닛(100)의 4면을 감싸도록 구성되며, 가이드부(330)와 마주하는 히터 플레이트(310) 양 끝단의 일부가 가이드부(330)에 위치하는 홈부 내측으로 삽입되어 고정될 수 있다.
제어부(400)는 온도 센서부(200) 및 발열부재(320)와 연결되도록 구성될 수 있다. 제어부(400)는 온도 센서부(200)로부터 온도신호를 입력받아 발열부재(320)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 더 바람직하게, 제어부(400)는 배터리셀 유닛(100)의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 발열부재(320)를 작동시키도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(400)는 발열부재(320)가 작동되지 않은 상태에서 온도 센서부(200)로부터 제 1임계온도 미만의 온도가 검출되는 경우 발열부재(320)가 작동되도록 제어할 수 있다. 반면, 제어부(400)는 발열부재(320)가 작동된 상태에서 온도 센서부(200)로부터 제 2임계온도가 검출되는 경우 발열부재(320)의 작동을 멈추도록 제어할 수 있다.
온도 센서부(200)가 측정한 배터리셀 유닛(100)의 온도정보로써, 일 실시 예로 제 1임계온도 미만의 온도는 0℃ 미만인 경우를 의미할 수 있다. 제 2임계온도는 온도 센서부(200)가 측정한 배터리셀 유닛(100)의 온도정보로써, 일 실시 예로 0℃ 내지 25℃ 범위에서 미리 설정된 시간동안 온도가 유지되는 경우를 의미할 수 있다.
제어부(400)는 히터부(300)가 작동되지 않은 상태에서 온도 센서부(200)로부터 제 1임계온도 미만 온도가 측정되는 경우 히터부(300)가 작동되도록 제어할 수 있다. 제어부(400)는 온도 센서부(200)로부터 제 1임계온도 미만 온도가 측정되는 경우, 히터부(300)를 작동시켜 배터리셀 유닛(100)을 승온시키도록 구성될 수 있다.
제어부(400)는 차량의 시동이 켜진 경우 또는 충전 신호를 입력받은 경우, 배터리셀 유닛(100)의 온도를 체크하도록 구성될 수 있다. 제어부(400)는 배터리셀 유닛(100)의 온도를 체크한 후, 온도 센서부(200)로부터 제 1임계온도 미만 온도가 측정되지 않은 경우 배터리셀 유닛(100)이 충전되도록 제어할 수 있다.
제어부(400)는 히터부(300)가 작동된 상태에서 온도 센서부(200)로부터 제 2임계온도가 검출되는 경우 히터부(300)의 작동을 멈추도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(400)는 온도 센서부(200)로부터 제 2임계온도가 검출되는 경우 히터부(300)의 작동을 멈추고 배터리셀 유닛(100)이 충전되도록 제어할 수 있다.
제어부(400)는 히터부(300)가 작동된 이후 미리 설정된 시간이 지난 경우 히터부(300)의 작동을 멈추도록 제어할 수 있다. 미리 설정된 시간은 배터리셀 유닛(100)의 온도가 0℃ 내지 25℃ 범위로 유지되는 최소한의 시간을 의미할 수 있다. 다시 말해, 제어부(400)는 히터부(300)가 작동된 이후 미리 설정된 시간이 지난 경우 배터리셀 유닛(100)이 충분히 가열된 것으로 판단하고 히터부(300)의 작동을 멈추도록 제어할 수 있다.
일 실시 예로, 제어부(400)는 배터리 관리 시스템, 즉 BMS(Battery Management System)일 수 있다. 제 1임계온도의 기준온도 및 제 2임계온도의 온도범위, 시간은 사용자의 설정, 환경, 배터리의 설계사항 또는 필요에 따라 변경될 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 전기적으로 연결된 발열부재(320)와 배터리셀 유닛(100) 사이에는 스위치가 설치될 수 있으며, 제어부(400)는 스위치의 온/오프를 제어하여 발열부재(320)의 발열 여부를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로써, 배터리팩 구조의 배터리셀 유닛(100)과 히터 플레이트(310)의 이격 거리를 도시하고 있고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 배터리셀 유닛(100)과 히터 플레이트(310)의 이격 거리에 따른 히팅 성능을 나타내기 위한 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 히터 플레이트(310)는 배터리셀 유닛(100)의 적어도 3면을 감싸도록 구성될 수 있다. 더 바람직하게 배터리셀 유닛(100)과 히터 플레이트(310)는 7mm 이하로 이격되도록 구성될 수 있다. 즉, 히터 플레이트(310)는 배터리셀 유닛(100)과 접촉되는 경우, 쇼트 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있는바, 본 발명의 일 실시예에서 히터 플레이트(310)는 배터리셀 유닛(100)으로부터 소정의 간격을 갖도록 이격되어 위치될 수 있다.
히터 플레이트(310)는 배터리셀 유닛(100)의 적어도 3면을 이격하여 감싸도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 히터 플레이트(310)는 배터리셀 유닛(100)의 적어도 3면으로부터 7mm 이하로 이격하여 배터리셀 유닛(100)을 감싸도록 구성될 수 있다. 발열부재(320)로부터 발생된 열은 히터 플레이트(310)에 열전도되고, 히터 플레이트(310)는 배터리셀 유닛(100)을 감싸도록 구성되어 배터리셀 유닛(100)을 균일하게 가열하도록 구성될 수 있다.
히터 플레이트(310)와 배터리셀 유닛(100)의 이격 거리가 1mm 미만인 경우, 기계적 안정성이 저하되고 발열부재(320)의 발열 성능이 떨어질 수 있다. 히터 플레이트(310)와 배터리셀 유닛(100)의 이격 거리가 7mm를 초과하는 경우, 배터리셀 유닛(100)의 승온 속도가 줄어드는 문제가 있다. 따라서 본 발명의 일 실시 예를 따르는 배터리팩 구조에서는 히터 플레이트(310)와 배터리셀 유닛(100)의 적어도 3면으로부터의 이격 거리를 1mm 내지 7mm로 유지하도록 구성될 수 있다.
발열부재(320)는 제어부(400)의 제어에 따라 배터리셀 유닛(100)의 온도를 상승시켜, 온도 저하에 따른 배터리셀 유닛(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다. 발열부재(320)에 전원이 공급되어 발열부재(320)가 발열하면 히터 플레이트(310)에 열이 전도되고, 히터 플레이트(310)를 통해 배터리셀 유닛(100)에 대류형식으로 열이 전달될 수 있다. 이를 통해, 발열부재(320)가 배터리셀 유닛(100)에 직접 체결되는 경우 발생하는 진동 등에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 히터 플레이트(310)와 배터리셀 유닛(100)의 이격거리가 가까울수록 배터리셀 유닛(100)의 최저온도는 높은 것을 확인할 수 있다. 히터 플레이트(310)와 배터리셀 유닛(100)의 이격거리가 7mm를 초과하는 경우 배터리셀 유닛(100)의 온도 감소폭이 줄어드는데, 이는 히터 플레이트(310)와 배터리셀 유닛(100)의 이격 공간에서 대류가 활성화된 결과이다.
정리하면, 본 발명은 배터리셀 유닛(100)을 감싸도록 형성되는 히터 플레이트(310)와 히터 플레이트(310)를 감싸는 발열부재(320)를 구비하여 배터리셀의 승온 속도 및 온도 균일성이 개선되고, 제어부(400)를 통해 히터부(300)의 작동 여부를 제어하여 배터리셀의 리튬 석출로 인한 노화 및 화재를 방지할 수 있는 배터리팩 구조를 제공한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 배터리셀 유닛
200: 온도 센서부
300: 히터부
310: 히터 플레이트
320: 발열부재
330: 가이드부
340: 가이드홈
400: 제어부
500: 전극판 가이드
200: 온도 센서부
300: 히터부
310: 히터 플레이트
320: 발열부재
330: 가이드부
340: 가이드홈
400: 제어부
500: 전극판 가이드
Claims (13)
- 복수개의 배터리셀이 구비되어 차량에 동력을 전달하도록 구성되는 배터리셀 유닛;
상기 배터리셀 유닛의 온도를 측정하도록 구성되는 온도 센서부;
상기 배터리셀 유닛에 이격되어 설치되고, 상기 배터리셀 유닛에 열을 전달하도록 구성되는 히터부; 및
상기 온도 센서부 및 상기 히터부와 연결되고, 상기 온도 센서부로부터 온도신호를 입력받아 상기 히터부의 작동을 제어하도록 구성되는 제어부; 를 포함하도록 구성되는
배터리팩 구조.
- 제 1항에 있어서,
상기 히터부는,
상기 배터리셀 유닛을 감싸도록 구성되는 히터 플레이트; 및
전기 열을 발생시키는 발열부재; 를 포함하도록 구성되는
배터리팩 구조.
- 제 2항에 있어서,
상기 발열부재는 상기 히터 플레이트의 외측에 배치되는
배터리팩 구조.
- 제 2항에 있어서,
상기 발열부재는 상기 히터 플레이트와 일체로 구성되는
배터리팩 구조.
- 제 2항에 있어서,
상기 배터리셀 유닛을 감싸도록 구성되고, 상기 히터 플레이트의 측면이 삽입되도록 구성되는 가이드홈을 포함하는 가이드부;를 더 포함하는
배터리팩 구조.
- 제 2항에 있어서,
상기 배터리셀 유닛과 상기 히터 플레이트는 7mm 이하로 이격되도록 구성되는
배터리팩 구조.
- 제 2항에 있어서,
상기 발열부재는 열선, 은나노 와이어, PTC로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는
배터리팩 구조.
- 제 2항에 있어서,
상기 히터 플레이트는 금속 재질인 것을 특징으로 하는
배터리팩 구조.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 히터부가 작동되지 않은 상태에서 상기 온도 센서부로부터 제 1임계온도 미만의 온도가 검출되는 경우 상기 히터부가 작동되도록 제어하는
배터리팩 구조.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 히터부가 작동된 상태에서 상기 온도 센서부로부터 제 2임계온도가 검출되는 경우 상기 히터부의 작동을 멈추도록 제어하는
배터리팩 구조.
- 제 2항에 있어서,
상기 히터 플레이트는 상기 배터리셀 유닛의 적어도 3면을 감싸도록 구성되는
배터리팩 구조.
- 제 1항에 있어서,
상기 배터리셀 사이에 위치하는 전극판 가이드; 를 더 포함하는
배터리팩 구조.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 히터부가 작동된 이후 미리 설정된 시간이 지난 경우 상기 히터부의 작동을 멈추도록 제어하는
배터리팩 구조.
Priority Applications (4)
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| US18/090,034 US20230299378A1 (en) | 2022-03-16 | 2022-12-28 | Battery pack structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220032456A KR20230135246A (ko) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 배터리팩 구조 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230135246A true KR20230135246A (ko) | 2023-09-25 |
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ID=87849331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220032456A KR20230135246A (ko) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 배터리팩 구조 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR102312926B1 (ko) | 2017-10-19 | 2021-10-14 | 주식회사 엘지화학 | 병렬연결 구조의 배터리 팩의 히터 제어 시스템 |
-
2022
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- 2022-12-27 CN CN202211681154.2A patent/CN116780037A/zh active Pending
- 2022-12-28 US US18/090,034 patent/US20230299378A1/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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