KR20240096338A - Battery module, battery pack and vehicle comprising the battery module - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들 및 복수 개의 배터리 셀들 사이에 구비되고, 복수 개의 배터리 셀들과 부착되는 셀 부착면을 갖는 냉각 튜브를 포함하며, 냉각 튜브의 내부에는, 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각 매체가 유동하며, 셀 부착면 가까이에 배치되는 내면이 평탄면으로 마련되는 냉각 채널이 형성되는 것을 특징으로 한다.A battery module according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells and a cooling tube provided between the plurality of battery cells and having a cell attachment surface attached to the plurality of battery cells, and inside the cooling tube, A cooling medium for cooling a plurality of battery cells flows, and a cooling channel disposed near the cell attachment surface and having a flat inner surface is formed.
Description
본 발명은 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 효율이 향상된 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and a vehicle. More specifically, it relates to a battery module with improved cooling efficiency, a battery pack including the same, and a vehicle.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.Secondary batteries, which are easy to apply depending on the product group and have electrical characteristics such as high energy density, are used not only in portable devices but also in electric vehicles (EV, Electric Vehicle) or hybrid vehicles (HEV, Hybrid Electric Vehicle) that are driven by an electrical drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency, not only because they have the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels, but also because they do not generate any by-products due to energy use.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries. The operating voltage of these unit secondary battery cells, that is, unit battery cells, is approximately 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack is formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, a battery pack may be constructed by connecting multiple battery cells in parallel depending on the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack can be set in various ways depending on the required output voltage or charge/discharge capacity.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.Meanwhile, when configuring a battery pack by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module containing at least one battery cell is first configured, and other components are added using this at least one battery module. There are common ways to configure battery packs.
종래 배터리 모듈의 경우, 배터리 셀들의 냉각을 위해 배터리 셀들 사이에 냉각 튜브가 구비된다. 이러한 냉각 튜브의 경우, 냉각 효율을 높일 수 있게 열전달 성능을 확보하고 압력 손실을 최소화하는 것이 중요하다.In the case of a conventional battery module, cooling tubes are provided between battery cells to cool the battery cells. For these cooling tubes, it is important to secure heat transfer performance and minimize pressure loss to increase cooling efficiency.
그러므로, 열전달 성능을 확보하고 압력 손실을 최소화할 수 있는 냉각 튜브를 구비하는 배터리 모듈을 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.Therefore, there is a need to find a way to provide a battery module with a cooling tube that can secure heat transfer performance and minimize pressure loss.
따라서, 본 발명의 목적은, 열전달 성능을 확보하고 압력 손실을 최소화할 수 있는 냉각 튜브를 구비하는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a battery module including a cooling tube that can secure heat transfer performance and minimize pressure loss, a battery pack including the same, and a vehicle.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들과 부착되는 셀 부착면을 갖는 냉각 튜브를 포함하며, 상기 냉각 튜브의 내부에는, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각 매체가 유동하며, 상기 셀 부착면 가까이에 배치되는 내면이 평탄면으로 마련되는 냉각 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.In order to solve the above object, the present invention provides a battery module, comprising: a plurality of battery cells; and a cooling tube provided between the plurality of battery cells and having a cell attachment surface attached to the plurality of battery cells, wherein a cooling medium for cooling the plurality of battery cells flows inside the cooling tube. In addition, a battery module is provided, wherein a cooling channel disposed near the cell attachment surface is formed with a flat inner surface.
또한, 바람직하게, 상기 냉각 튜브는, 상기 냉각 튜브의 제조 시 가압을 통해 볼록부와 오목부가 교대로 마련되게 형성되며, 상기 냉각 채널은, 상기 가압 시 상기 평탄면의 변형이 발생하지 않는 기 설정된 복수 개의 개수로 마련될 수 있다.Also, preferably, the cooling tube is formed to have convex portions and concave portions alternately provided through pressurization during manufacturing of the cooling tube, and the cooling channel has a preset shape that does not cause deformation of the flat surface during pressurization. It may be provided in plural numbers.
또한, 바람직하게, 상기 냉각 채널은, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 5.6mm 내지 6.1mm의 길이를 가질 수 있다.Also, preferably, the cooling channel may have a length of 5.6 mm to 6.1 mm in the height direction of the cooling tube.
또한, 바람직하게, 상기 냉각 채널은, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 6.08mm의 길이를 가질 수 있다.Also, preferably, the cooling channel may have a length of 6.08 mm in the height direction of the cooling tube.
또한, 바람직하게, 상기 냉각 채널은, 외부 냉각 장치에서 공급된 상기 냉각 매체를 안내하는 인렛 채널; 상기 인렛 채널과 연통되며, 상기 인렛 채널에서 유동한 상기 냉각 매체를 상기 외부 냉각 장치로 안내하는 아웃렛 채널을 포함하며, 상기 아웃렛 채널은, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 상기 인렛 채널 상측에 구비될 수 있다.Also, preferably, the cooling channel includes an inlet channel that guides the cooling medium supplied from an external cooling device; and an outlet channel that communicates with the inlet channel and guides the cooling medium flowing in the inlet channel to the external cooling device, wherein the outlet channel may be provided on an upper side of the inlet channel in the height direction of the cooling tube. there is.
또한, 바람직하게, 상기 냉각 채널은, 10개로 구비되며, 상기 냉각 튜브의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.Additionally, preferably, the number of cooling channels is 10, and the cooling channels may be arranged at a predetermined distance apart from each other along the height direction of the cooling tube.
또한, 바람직하게, 상기 인렛 채널 및 상기 아웃렛 채널은, 각각, 5개씩 구비되며, 각각의 인렛 채널 및 각각의 아웃렛 채널은, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 소정 간격으로 이격 배치될 수 있다.Also, preferably, there are five inlet channels and five outlet channels, and each inlet channel and each outlet channel may be spaced apart at a predetermined interval in the height direction of the cooling tube.
또한, 바람직하게, 상기 소정 간격은, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 0.3mm 내지 0.9mm일 수 있다.Also, preferably, the predetermined interval may be 0.3 mm to 0.9 mm in the height direction of the cooling tube.
또한, 바람직하게, 상기 소정 간격은, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 0.34mm일 수 있다.Also, preferably, the predetermined gap may be 0.34 mm in the height direction of the cooling tube.
또한, 바람직하게, 상기 냉각 채널은, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 라운드 형상의 단부를 가질 수 있다.Also, preferably, the cooling channel may have a round end in the height direction of the cooling tube.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.And, the present invention provides a battery pack, including at least one battery module according to the above-described embodiments; and a pack case accommodating the at least one battery module.
또한, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.Additionally, the present invention provides an automobile, characterized in that it includes at least one battery pack according to the above-described embodiment.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 열전달 성능을 확보하고 압력 손실을 최소화할 수 있는 냉각 튜브를 구비하는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공할 수 있다.According to the various embodiments described above, a battery module including a cooling tube capable of securing heat transfer performance and minimizing pressure loss, a battery pack including the same, and a vehicle can be provided.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.In addition, various other additional effects can be achieved by various embodiments of the present invention. These various effects of the present invention will be described in detail in each embodiment, or descriptions of effects that can be easily understood by those skilled in the art will be omitted.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 프레스 공정을 통한 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 냉각 채널의 개수에 따른 프레스 공정 후 냉각 채널의 단면 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 냉각 채널의 개수에 따른 단위 길이당 차압을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성에 따른 예상 차압을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 냉각 채널을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 12는 도 11의 냉각 튜브의 냉각 채널의 채널 개수 및 형상 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 채널의 채널 개수 및 형상에 따른 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 13의 시뮬레이션 결과에 따른 영향도 분석을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a schematic diagram for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side cross-sectional view of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining a manufacturing process through a press process of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a view for explaining a cross-sectional view of a cooling channel after a press process depending on the number of cooling channels of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are diagrams for explaining the differential pressure per unit length according to the number of cooling channels of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are diagrams for explaining the expected differential pressure according to the configuration of the battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a schematic diagram for explaining a cooling channel of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining the number of channels and shape information of the cooling channels of the cooling tube of FIG. 11.
Figure 13 is a diagram for explaining simulation results according to the number and shape of cooling channels according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining influence analysis according to the simulation results of FIG. 13.
Figure 15 is a diagram for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is a diagram for explaining a car according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not entirely represent the technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.Meanwhile, in this specification, terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back may be used, but these terms are only for convenience of explanation, and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer. It is obvious to those skilled in the art that changes may occur.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀들(100) 및 냉각 튜브(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
상기 배터리 셀들(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 이차 전지로서, 원통형 이차 전지, 파우치형 이차 전지 또는 각형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)이 원통형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.The
상기 냉각 튜브(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이에 구비되며, 냉각 성능을 높일 수 있게 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)에 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각 튜브(200)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)과 부착되는 셀 부착면을 외면에 가질 수 있다. The
상기 냉각 튜브(200)에는, 냉각 매체의 유동을 위한 후술하는 냉각 채널(250, 도 4 참조)가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 냉각 매체는, 액체로서, 물로 마련될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 냉각 매체는 물 뿐만 아니라 주변 환경과 열을 교환할 수 있는 하나 이상의 유체를 포함할 수 있다. 상기 냉각 채널(250, 도 4 참조)의 상기 셀 부착면에 대향 배치되는 내면은 평탄면으로 마련될 수 있다.In the
상기 냉각 튜브(200)는, 상기 원통형 이차 전지로 마련되는 배터리 셀들(100)과의 냉각 성능을 높일 수 있게 길이 방향(Y축 방향)에서 곡률을 갖도록 마련될 수 있다. 이는 원통 형상으로 마련되는 배터리 셀들(100)의 외측면과 상기 냉각 튜브(200) 사이의 접촉 면적을 보다 더 확보하여 냉각 성능을 높이기 위함이다. 다만, 상기 냉각 튜브(200) 내에 구비되는 상기 냉각 채널(250)에서, 상기 셀 부착면 가까이에 배치되는 내면이 굴곡을 가지는 굴곡 형상일 경우, 열 전달 면적이 줄어들어 상기 냉각 튜브(200)의 열 전달 성능이 저하될 수 있다. 이러한 상기 냉각 채널(250)의 굴곡 형상은, 후술하는 냉각 튜브(200)의 곡률 형성을 위한 프레스 공정 시 야기될 수 있다.The cooling
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 냉각 튜브(200)의 프레스 공정 이후에도 상기 셀 부착면 가까이에 배치되는 상기 냉각 채널(250)의 내면을 평탄면으로 확보할 수 있어, 열 전달 면적을 확보하여 상기 냉각 튜브(200)의 열 전달 성능 저하를 방지할 수 있다.In one embodiment of the present invention, even after the pressing process of the
이하에서는, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 채널(250)의 내면 형상과 관련된 상기 냉각 튜브(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.Hereinafter, the cooling
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 측단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 프레스 공정을 통한 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.Figure 2 is a diagram for explaining a cooling tube according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a front view of a cooling tube according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a cooling tube according to an embodiment of the present invention. is a side cross-sectional view, and Figure 5 is a diagram for explaining a manufacturing process through a press process of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 냉각 튜브(200)는, 소정 길이로 형성되며, 길이 방향(Y축 방향)에서 곡률 형상을 가질 수 있다. 상기 곡률 형상은 상기 길이 방향(Y축 방향)에서 볼록부와 오목부의 교대 배치로 마련된 형상일 수 있다. 상기 볼록부와 오목부와 교대 배치란, 두 개의 볼록부 사이에 한 개의 오목부가 배치되며, 두 개의 오목부 사이에 한 개의 볼록부가 배치되는 것을 의미할 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은, 상기 길이 방향에서 상기 냉각 튜브(200)를 사이에 두고 2열로 배치되며, 상기 볼록부와 오목부에 부착되게 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 5 , the cooling
상기 냉각 튜브(200)는, 상기 냉각 튜브(200)의 제조 시 프레스 장치(P)의 가압을 통해 이러한 곡률 형상을 만들 수 있다. 즉, 상기 프레스 장치(P)의 가압을 통해 볼록부와 오목부가 교대로 마련되게 제작될 수 있다.The cooling
상기 냉각 채널(250)은, 상기 가압 시 상기 냉각 채널(250)의 내면의 변형을 발생시키지 않는 기 설정된 복수 개의 개수로 마련될 수 있다. 상기 냉각 채널(250)의 개수는, 상기 가압 시 상기 냉각 채널(250)의 내면의 변형과 관련된 중요한 설계 인자이다. 상기 냉각 튜브(200)에서, 상기 냉각 채널(250)의 개수가 많아질수록 상기 가압 시 상기 냉각 채널(250)의 변형을 줄일 수 있다. 그러나, 상기 냉각 채널(250)의 개수가 많아질수록 상기 냉각 튜브(200)의 압력 손실도 커지는 문제가 있다. 상기 냉각 튜브(200)의 압력 손실이 클 경우, 상기 냉각 채널(250) 측으로 상기 냉각 매체의 순환을 위한 펌프의 출력 등이 커져야 하며, 이는 소비 전력을 증가시켜 상기 배터리 모듈(10)의 전체 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다.The cooling
그러므로, 상기 냉각 튜브(200)에서, 상기 냉각 채널(250)의 개수는, 상기 압력 손실을 줄이면서 상기 프레스 공정 시 상기 냉각 채널(250)의 내면 변형을 일으키지 않는 기 설정된 개수로 마련되는 것이 중요하다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 냉각 채널(250)은, 10개로 구비되며, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.Therefore, in the
이러한 상기 냉각 채널(250)은, 인렛 채널(252) 및 아웃렛 채널(256)을 포함할 수 있다.The cooling
상기 인렛 채널(252)은, 외부 냉각 장치에서 공급된 상기 냉각 매체를 상기 냉각 튜브(200) 측으로 안내할 수 있다. 이러한 상기 인렛 채널(252)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향(Z축 방향)에서 상기 냉각 튜브(200)의 중심축을 기준으로 하부에 배치될 수 있다. 상기 인렛 채널(252)은, 상기 냉각 튜브(200)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 길게 형성되며, 상기 냉각 매체를 상기 냉각 튜브(200)의 하부에서 길이 방향(Y축 방향)을 따라 유동시킬 수 있다.The
상기 인렛 채널(252)은, 기 설정된 개수로 마련될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 인렛 채널(252)은, 복수 개로 구비되며, 구체적으로, 5개로 마련될 수 있다. 상기 인렛 채널(252)의 개수는, 압력 손실을 줄임과 아울러 전술한 프레스 공정 시 내면 변형을 일으키지 않는 것을 모두 고려한 개수일 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 인렛 채널(252)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향(Z축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.The
상기 아웃렛 채널(256)은, 상기 인렛 채널(252)과 연통되며, 상기 인렛 채널(252)에서 유동한 상기 냉각 매체를 상기 외부 냉각 장치로 안내할 수 있다. 이러한 상기 아웃렛 채널(256)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향(Z축 방향)에서 상기 냉각 튜브(200)의 중심축을 기준으로 상부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 아웃렛 채널(256)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향(Z축 방향)에서 상기 인렛 채널(252) 상측에 구비될 수 있다. 상기 아웃렛 채널(256)은, 상기 냉각 튜브(200)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 길게 형성되며, 상기 냉각 매체를 상기 냉각 튜브(200)의 상부에서 길이 방향(Y축 방향)을 따라 유동시킬 수 있다.The
상기 아웃렛 채널(256)은, 기 설정된 개수로 마련될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 아웃렛 채널(256)은, 복수 개로 구비되며, 구체적으로, 5개로 마련될 수 있다. 상기 아웃렛 채널(256)의 개수는, 압력 손실을 줄임과 아울러 전술한 프레스 공정 시 내면 변형을 일으키지 않는 것을 모두 고려한 개수일 수 있다. 상기 복수 개의 아웃렛 채널(256)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향(Z축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 결국, 각각의 인렛 채널(252) 및 각각의 아웃렛 채널(256)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향(Z축 방향)에서 소정 간격으로 이격 배치될 수 있다.The
한편, 상기 냉각 매체는, 상기 냉각 튜브(200)의 외부 냉각 장치와 연결된 포트를 통해 상기 인렛 채널(252)로 들어와 상기 인렛 채널(252)의 길이 방향을 따라 유동한 후 상기 포트 반대편에서 상기 아웃렛 채널(256) 측으로 이동하여, 상기 아웃렛 채널(256)의 길이 방향을 따라 유동한 후 상기 포트를 통해 다시 상기 외부 냉각 장치 측으로 이동할 수 있다. 이러한 상기 냉각 매체의 유동 경로는 대략적으로 U자 형태일 수 있다.Meanwhile, the cooling medium enters the
이하, 이러한 상기 냉각 튜브(200)의 냉각 채널(250)의 개수와 연관된 프레스 공정 시 냉각 채널(250)의 내면 변형과 관련된 테스트 결과들을 살펴 본다.Hereinafter, we will look at test results related to the number of
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 냉각 채널의 개수에 따른 프레스 공정 후 냉각 채널의 단면 모습을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a cooling channel after a press process depending on the number of cooling channels of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
도 6, 및 앞선 도 1 내지 도 5를 참조하면, 케이스 1에서 케이스 4로 갈수, 다시 말해, 상기 냉각 튜브(200)에서, 상기 냉각 채널(250)의 개수가 증가할수록 상기 냉각 채널(250)의 내면의 최대 변형량이 감소함을 알 수 있다. 구체적으로, 케이스 1 및 케이스 2과 같이, 상기 냉각 채널(250)의 개수가 총 8개(구체적으로, 인렛 채널 및 아웃렛 채널이 각각 4개씩 마련)로 구비될 때는, 케이스 1 및 케이스 2보다 많은 개수로 구비되는 케이스 3 및 케이스 4보다 냉각 채널(250)의 내면의 최대 변형량이 더 크다는 것을 알 수 있다. 한편, 케이스 1과 케이스 2를 비교하면, 냉각 채널(250)의 개수가 동일한 경우에도, 각 냉각 채널(250) 사이의 간격에 따라 최대 변형량에서 차이가 발생함을 알 수 있다.Referring to FIG. 6 and the previous FIGS. 1 to 5, one can go from
그리고, 케이스 3 및 케이스 4를 비교하면, 케이스 3(인렛 채널 및 아웃렛 채널 각각 6개씩 마련되는 12개의 냉각 채널 구성)과 케이스 4(인렛 채널 및 아웃렛 채널 각각 8개씩 마련되는 16개의 냉각 채널 구성)의 냉각 채널(250)의 내면의 최대 변형량이 같음을 알 수 있다. 이 경우, 압력 손실을 줄일 수 있게 케이스 4보다 케이스 3과 같이 냉각 채널을 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 이처럼, 냉각 채널(250)의 개수는, 압력 손실을 줄이면서 변형을 일으키지 않는 소정의 기 설정된 개수로 마련될 수 있다.And, comparing
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 냉각 채널(250)의 경우, 이를 고려하여, 앞서 살펴 본 바와 같이, 인렛 채널(252) 및 아웃렛 채널(256) 각각이 5개씩 마련된 총 10개로 마련될 수 있다.In the case of the
한편, 상기 상기 냉각 채널의 내면 변형과 관련하여 프레스 공정 시 프레스 속도는 속도가 다르더라도 크게 영향을 미치지 않았다. 즉, 상기 냉각 채널의 내면 평탄도와 관련하여 프레스 공정 시 프레스 속도는 평탄도에 미치는 영향이 작다.Meanwhile, with regard to the inner surface deformation of the cooling channel, the press speed during the pressing process did not significantly affect even if the speed was different. That is, with respect to the inner flatness of the cooling channel, the press speed during the pressing process has a small effect on the flatness.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 냉각 채널의 개수에 따른 단위 길이당 차압을 설명하기 위한 도면이다.7 and 8 are diagrams for explaining the differential pressure per unit length according to the number of cooling channels of a cooling tube according to an embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8을 참조하면, 냉각 튜브의 냉각 튜브의 채널 개수에 따른 단위 길이당 차압 결과를 도시한다. 유량이 증가할수록 단위길이당 차압이 증가함을 알 수 있으며, 냉각 채널 개수가 증가할수록 차압이 증가함을 알 수 있다. 테스트 결과, 냉각 채널이 8채널로 구성될 경우, 5채널로 구성되는 것보다 대략 45%의 압력 손실이 증가함을 알 수 있다.Referring to Figures 7 and 8, the differential pressure results per unit length of the cooling tube are shown according to the number of channels of the cooling tube. It can be seen that as the flow rate increases, the differential pressure per unit length increases, and as the number of cooling channels increases, the differential pressure increases. The test results show that when the cooling channels are composed of 8 channels, the pressure loss increases by approximately 45% compared to when the cooling channels are composed of 5 channels.
한편, 테스트에서 5채널, 6채널, 8채널의 채널 개수는, 냉각 채널의 총 개수가 아닌 인렛 채널 및 아웃렛 채널의 각각의 개수를 의미할 수 있다. 즉, 5채널의 경우, 인렛 채널 및 아웃렛 채널이 각각 5개씩 구성된 냉각 튜브로서, 총 10개의 개수로 냉각 채널이 구성된 것을 의미할 수 있다. 마찬가지로, 8채널의 경우, 총 16개의 개수로 냉각 채널이 구성된 것을 의미할 수 있다. 결국, 테스트 결과를 통해, 냉각 튜브에서 냉각 채널의 개수를 감소시키게 되면, 압력 손실을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.Meanwhile, in the test, the number of channels of 5 channels, 6 channels, and 8 channels may mean the number of each inlet channel and outlet channel, rather than the total number of cooling channels. That is, in the case of 5 channels, it may mean that the cooling tube is composed of 5 inlet channels and 5 outlet channels each, making a total of 10 cooling channels. Likewise, in the case of 8 channels, it may mean that a total of 16 cooling channels are configured. Ultimately, the test results show that reducing the number of cooling channels in the cooling tube can reduce pressure loss.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성에 따른 예상 차압을 설명하기 위한 도면이다.9 and 10 are diagrams for explaining the expected differential pressure according to the configuration of the battery module according to an embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10을 참조하면, 배터리 모듈 구성에 따른 예상 차압 결과를 도시한다. 유량이 증가할수록 차압이 증가함을 알 수 있으며, 배터리 셀들의 개수가 증가할수록 차압이 증가함을 알 수 있다. 한편, 도 9 및 도 10에서는, 냉각 튜브에서 냉각 채널의 유로 길이만을 반영하였으며, 외부 냉각 장치와 연결되는 포트 및 엔드 플레이트 부분은 반영하지 않았다. 이에 따라, 예로써, 24S10P 모듈의 경우, 유로 길이가 대략 2520.4mm(=2*1260.2mm)일 수 있으며, 35S14P 모듈의 경우, 유로 길이가 대략 3663.3mm(=2*1831.7mm)일 수 있다.Referring to Figures 9 and 10, expected differential pressure results according to battery module configuration are shown. It can be seen that the differential pressure increases as the flow rate increases, and as the number of battery cells increases, the differential pressure increases. Meanwhile, in FIGS. 9 and 10, only the flow path length of the cooling channel in the cooling tube is reflected, and the port and end plate portion connected to the external cooling device are not reflected. Accordingly, for example, in the case of a 24S10P module, the channel length may be approximately 2520.4 mm (=2*1260.2 mm), and in the case of a 35S14P module, the channel length may be approximately 3663.3 mm (=2*1831.7 mm).
테스트 결과, 24S10P 모듈의 8채널 구성과 35S14P 모듈의 5채널 구성의 차압이 거의 같음을 알 수 있다. 즉, 냉각 튜브의 냉각 채널을 5채널(인렛 채널 및 아웃렛 채널 각각 5채널로서, 총 10채널)로 구성 시 더 많은 배터리 셀을 냉각 튜브에 부착할 수 있다. 다시 말해, 상기 냉각 튜브를 더 길게 만들 수 있으며, 대략적으로, 45% 더 길게 만들 수 있다.As a result of the test, it can be seen that the differential pressure of the 8-channel configuration of the 24S10P module and the 5-channel configuration of the 35S14P module are almost the same. In other words, when the cooling channel of the cooling tube is configured with 5 channels (5 channels each of inlet channel and outlet channel, 10 channels in total), more battery cells can be attached to the cooling tube. In other words, the cooling tube can be made longer, approximately 45% longer.
이와 같이, 상기 냉각 튜브의 냉각 채널의 개수를 인렛 채널 및 아웃렛 채널 각각 5채널로 구성 시 상대적으로 자유롭게 배터리 모듈의 구성을 도모하면서 보다 더 많은 배터리 셀들을 부착시킬 수 있는 냉각 튜브를 설계할 수 있다.In this way, when the number of cooling channels in the cooling tube is composed of 5 channels each, inlet channels and outlet channels, it is possible to design a cooling tube that can attach more battery cells while allowing relatively free configuration of the battery module. .
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 튜브의 냉각 채널을 설명하기 위한 개략적인 도면이며, 도 12는 도 11의 냉각 튜브의 냉각 채널의 채널 개수 및 형상 정보를 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 채널의 채널 개수 및 형상에 따른 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이며, 도 14는 도 13의 시뮬레이션 결과에 따른 영향도 분석을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the cooling channel of the cooling tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a diagram for explaining the number and shape information of the cooling channel of the cooling tube of FIG. 11. 13 is a diagram for explaining simulation results according to the number and shape of cooling channels of the cooling channel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a diagram for explaining influence analysis according to the simulation results of FIG. 13.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 앞서 살펴 본 바와 같이, 상기 냉각 튜브(200)의 전술한 프레스 공정 시 냉각 튜브(200)의 냉각 채널(250)의 내면(257, 259) 변형이 발생하지 않는 것이 중요하다. 특히, 상기 냉각 튜브(200)의 셀 부착면(207) 가까이에 배치되는 냉각 채널의 내면(257)의 변형은 열 전달 면적을 감소시켜 냉각 성능을 떨어뜨리기 때문에, 이를 방지하는 것이 중요하다. 따라서, 상기 냉각 튜브(200)의 셀 부착면(207) 가까이에 배치되는 냉각 채널(250)의 내면(257)을 프레스 공정에도 변형 없이 평탄면으로 설계하는 것이 중요하다.Referring to FIGS. 11 to 14 , as previously discussed, no deformation of the
한편, 상대적으로, 상기 냉각 채널(250)에서 상기 냉각 튜브(200)의 셀 부착면(207)의 반대면에 해당하는 내면(259)의 경우, 열 전달 성능과 무관하기에, 상기 냉각 튜브(200)의 셀 부착면(207)의 반대면(209)과 가까운 내면(259), 즉, 셀 부착면(207)과 상대적으로 멀리 떨어진 내면(259)의 변형 여부는 상대적으로 중요하지 않다.Meanwhile, in the
그러므로, 상기 냉각 튜브(200)에서 상기 셀 부착면(207)과 가까운 내면(257)의 변형을 최소화하면서 또한 압력 손실 또한 감소시킬 수 있는 냉각 채널(250)의 설계가 필요하다.Therefore, it is necessary to design the
먼저, 앞서 살펴 본 바와 같이, 상기 냉각 채널(250)은, 인렛 채널(252) 및 아웃렛 채널(256) 각각이 5개로 마련되어, 총 10개로 마련될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 냉각 튜브(200)의 두께(b)는, 2.5mm일 수 있다. 그리고, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 서로 가장 가까이 배치되는 인렛 튜브(252)와 아웃렛 튜브(256) 사이의 간격(c)은 4mm일 수 있다. 상기 시뮬레이션에서 상기 냉각 튜브(200)의 두께(b) 및 서로 가장 가까이 배치되는 인렛 튜브(252)와 아웃렛 튜브(256) 사이의 간격(c)은 고정 치수일 수 있다. 한편, 상기 프레스 공정을 통한 압축 거리는 6.44mm(초기 2.50mm)일 수 있으며, 기 설정된 차압 허용 범위는 대략적으로 6.25kPa일 수 있다.First, as seen above, the cooling
치수 항목 t는 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 냉각 채널들(250) 사이의 소정 간격을 의미할 수 있다. 구체적으로, 치수 항목 t는, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 인렛 채널(252)들 사이의 상호 이격 배치되는 소정 간격 및 아웃렛 채널(256)들 사이의 상호 이격 배치되는 소정 간격을 의미할 수 있다. 치수 항목 w는, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 길이를 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 각각의 인렛 채널(252) 및 각각의 아웃렛 채널(256)의 길이(w)일 수 있다. 치수 항목 h는, 상기 냉각 튜브(200)의 두께(b) 방향에서 냉각 채널(250)의 폭을 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 배터리 셀들(100, 도 1 참조)의 적층 방향(X축 방향)에서 상기 냉각 채널(250)의 폭(h)일 수 있다.The dimension item t may mean a predetermined gap between the cooling
도 13을 참조하면, 치수 항목 h(냉각 튜브(200)의 두께(b) 방향에서 냉각 채널(250)의 폭)가 작아질수록 변형량이 작아짐을 알 수 있다. 예로써, No. 1 내지 No. 3에 나타난 바와 같이, 치수 항목 h가 1.8mm, 1.78mm 및 1.76mm로 작아질수록 변형량 또한 0.409, 0.391 및 0.374 순으로 작아짐을 알 수 있다. 또한, No. 4 내지 No. 6에 나타난 바와 같이, 치수 항목 h가 1.8mm, 1.78mm 및 1.76mm로 작아질수록 변형량 또한 0.422, 0.405 및 0.388 순으로 작아짐을 알 수 있다. 그리고, 치수 항목 t(냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 각각의 인렛 채널(252) 및 각각의 아웃렛 채널(256) 사이에서의 상호 이격 배치되는 소정 간격)가 커질수록 변형량이 커짐을 수 있다. 또한, 치수 항목 w(냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 각각의 인렛 채널(252) 및 각각의 아웃렛 채널(256)의 길이)가 작아질수록 변형량이 커짐을 알 수 있다. 이를 종합할 때, 차압 허용 범위 내(6.25kPa)에서 가장 변형량이 적은 결과는 No. 3에 따른 시뮬레이션 결과 케이스 3임을 알 수 있다.Referring to FIG. 13, it can be seen that as the dimension item h (the width of the
도 14를 참조하면, 이들 치수 항목들에 따른 영향도를 분석하면 다음과 같다. 먼저, 표에서 1에 가까울수록 두 인자간 영향도가 높음을 의미한다. 치수 항목 t(냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 냉각 채널들(250) 사이의 소정 간격)와 치수 항목 w(냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 각각의 인렛 채널(252) 및 각각의 아웃렛 채널(256)의 길이)는, 조건 상 서로 양/음 간 차이의 절대값이 동일함을 알 수 있다. 이는 영향도 절대값이 동일함을 의미할 수 있다. 표에서 나타난 바와 같이, 변형량 차이에 주로 큰 영향을 갖는 인자는 치수 항목 t(냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 냉각 채널들(250) 사이의 소정 간격) 및 치수 항목 h이며, 치수 항목 t보다 치수 항목 h가 상대적으로 더 높은 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.Referring to Figure 14, the influence of these dimension items is analyzed as follows. First, the closer it is to 1 in the table, the higher the influence between the two factors is. Dimension item t (a predetermined spacing between the cooling
이와 같이, 상기 냉각 채널(250)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 5.6mm 내지 6.1mm의 길이(w)를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로, 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 각각의 냉각 튜브(250)는, 상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 6.08mm의 길이를 가질 수 있다. 더 구체적으로, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 각각의 인렛 채널(252) 및 각각의 아웃렛 채널(256)의 길이(w)는, 6.08mm일 수 있다.As such, the cooling
또한, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 냉각 채널들(250) 사이의 소정 간격(t)은, 0.3mm 내지 0.9mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 소정 간격(t)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 0.34mm일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서, 상기 인렛 채널(252)들 사이의 소정 간격(t) 및 상기 아웃렛 채널(256)들 사이의 소정 간격(t)은, 0.34mm일 수 있다.Additionally, a predetermined spacing (t) between the cooling
그리고, 상기 냉각 튜브(200)의 두께(b) 방향에서 상기 냉각 채널(250)의 폭(h)은, 1.7mm 내지 1.8mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 배터리 셀들(100, 도 1 참조)의 적층 방향(X축 방향)에서, 상기 냉각 채널(250)의 폭(h)은 1.7mm 내지 1.8mm일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 냉각 채널(250)의 폭(h)은, 상기 배터리 셀들(100)의 적층 방향에서 1.76mm일 수 있다.Additionally, the width (h) of the
또한, 상기 냉각 채널(250)은, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 라운드 형상의 단부를 가질 수 있다.Additionally, the cooling
이와 같이, 도 12에 개시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 냉각 채널(250)의 경우, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 라운드 단부를 가지고, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 상호 간의 간격(t)이 0.34mm이고, 상기 냉각 튜브(200)의 높이 방향에서 길이(w)가 6.08mm이며, 두께 방향(b)에서 두께(h)가 1.76mm로 마련되게 형성될 수 있다.As shown in FIG. 12, the cooling
본 발명에 일 실시예에서는, 이러한 형상, 수치 및 개수로 마련되는 냉각 채널(250)을 통해 셀 부착면 가까이의 채널 내면의 변형을 최소화하면서 동시에 압력 손실 또한 현저히 감소시킬 수 있는 냉각 튜브(200)를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cooling
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 압력 손실을 최소화면서 열 전달 성능을 확보할 수 있는 냉각 튜브(200)를 통해, 상기 배터리 셀들(100)의 냉각에 소비되는 에너지 사용량을 줄여 결과적으로 전체 시스템의 보다 효율적인 운용을 도모할 수 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, the amount of energy consumed for cooling the
다시 도 1을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 사이드 스트럭처 유닛(300)을 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 1 , the
상기 사이드 스트럭처 유닛(300)은, 상기 배터리 셀들(100)을 지지하며, 상기 배터리 셀들(100)의 강성을 확보할 수 있다. 이러한 상기 사이드 스트럭처 유닛(400)은, 상기 배터리 모듈(10)의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성되며, 하나 이상의 복수 개로 마련되어 상호 조립되면서 상기 배터리 셀들(100)을 수용하여 지지할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은, 상기 배터리 셀들(100), 상기 냉각 튜브(200) 및 상기 사이드 스트럭처 유닛(300)를 통해 셀 어레이 스트럭처를 구성할 수 있다. 상기 셀 어레이 스트럭처를 구성하는 상기 사이드 스트럭처 유닛(300)은, 종래 모듈 프레임과 같은 별도의 커버 구조를 생략한 채 상기 배터리 모듈(10)을 구성하도록 가이드 할 수 있어, 이른바 모듈 프레임 리스 구조를 구현하여, 배터리 모듈(10)의 슬림화 및 에너지 밀도를 높일 수 있다.The
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 15 is a diagram for explaining a battery pack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a diagram for explaining a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 상기 배터리 모듈(10) 및 상기 배터리 모듈(10)을 수용하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.15 and 16, the
이러한 상기 배터리 팩(1)은, 상기 배터리 모듈(10)을 제어하는 BMS 등의 전장 부품이나 상기 배터리 모듈(10)의 냉각을 위한 히트 싱크 등의 냉각 유닛을 더 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩(1)의 여러 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 전류 센서, 퓨즈 및 서비스 플러그 등의 구성요소를 더 포함할 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(V)는, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(V)는, 이러한 배터리 팩(10) 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(V)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10) 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.Additionally, the vehicle V according to an embodiment of the present invention may include one or more battery packs 10 according to the present invention. Additionally, the vehicle V according to an embodiment of the present invention may further include various other components included in the vehicle in addition to the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 상기 자동차(V) 이외에도 이차 전지를 이용하는 에너지 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.In addition, the
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 열전달 성능을 확보하고 압력 손실을 최소화할 수 있는 냉각 튜브(200)를 구비하는 배터리 모듈(10), 이를 포함하는 배터리 팩(1) 및 자동차(V)를 제공할 수 있다.According to the various embodiments described above, a
이상과 같이, 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 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims to be described.
V: 자동차
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
50: 팩 케이스
100: 배터리 셀
200: 냉각 튜브
250: 냉각 채널
252: 인렛 채널
256: 아웃렛 채널
300: 사이드 스트럭처 유닛V: car
1: Battery pack
10: Battery module
50: pack case
100: battery cell
200: cooling tube
250: cooling channel
252: Inlet channel
256: Outlet channel
300: Side structure unit
Claims (12)
복수 개의 배터리 셀들; 및
상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 배터리 셀들과 부착되는 셀 부착면을 갖는 냉각 튜브를 포함하며,
상기 냉각 튜브의 내부에는,
상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위한 냉각 매체가 유동하며, 상기 셀 부착면 가까이에 배치되는 내면이 평탄면으로 마련되는 냉각 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.In the battery module,
a plurality of battery cells; and
A cooling tube is provided between the plurality of battery cells and has a cell attachment surface attached to the plurality of battery cells,
Inside the cooling tube,
A battery module, wherein a cooling medium for cooling the plurality of battery cells flows, and a cooling channel disposed near the cell attachment surface and having a flat inner surface is formed.
상기 냉각 튜브는,
상기 냉각 튜브의 제조 시 가압을 통해 볼록부와 오목부가 교대로 마련되게 형성되며,
상기 냉각 채널은,
상기 가압 시 상기 평탄면의 변형이 발생하지 않는 기 설정된 복수 개의 개수로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to paragraph 1,
The cooling tube is,
When manufacturing the cooling tube, convex portions and concave portions are formed alternately through pressure,
The cooling channel is,
A battery module, characterized in that it is provided in a preset plural number in which deformation of the flat surface does not occur when the pressure is applied.
상기 냉각 채널은,
상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 5.6mm 내지 6.1mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to paragraph 1,
The cooling channel is,
A battery module, characterized in that the cooling tube has a length of 5.6 mm to 6.1 mm in the height direction.
상기 냉각 채널은,
상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 6.08mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to paragraph 3,
The cooling channel is,
A battery module characterized in that the cooling tube has a length of 6.08 mm in the height direction.
상기 냉각 채널은,
외부 냉각 장치에서 공급된 상기 냉각 매체를 안내하는 인렛 채널;
상기 인렛 채널과 연통되며, 상기 인렛 채널에서 유동한 상기 냉각 매체를 상기 외부 냉각 장치로 안내하는 아웃렛 채널을 포함하며,
상기 아웃렛 채널은,
상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 상기 인렛 채널 상측에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to paragraph 1,
The cooling channel is,
an inlet channel guiding the cooling medium supplied from an external cooling device;
It includes an outlet channel that communicates with the inlet channel and guides the cooling medium flowing in the inlet channel to the external cooling device,
The outlet channel is,
A battery module, characterized in that it is provided above the inlet channel in the height direction of the cooling tube.
상기 냉각 채널은,
10개로 구비되며, 상기 냉각 튜브의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to paragraph 1,
The cooling channel is,
A battery module comprising 10 units and arranged at a predetermined distance apart from each other along the height direction of the cooling tube.
상기 인렛 채널 및 상기 아웃렛 채널은, 각각, 5개씩 구비되며,
각각의 인렛 채널 및 각각의 아웃렛 채널은,
상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 소정 간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 5,
The inlet channel and the outlet channel are each provided with five,
Each inlet channel and each outlet channel,
A battery module, characterized in that it is spaced apart at a predetermined interval in the height direction of the cooling tube.
상기 소정 간격은,
상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 0.3mm 내지 0.9mm인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.In clause 7,
The predetermined interval is,
A battery module, characterized in that 0.3 mm to 0.9 mm in the height direction of the cooling tube.
상기 소정 간격은,
상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 0.34mm인 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 8,
The predetermined interval is,
A battery module, characterized in that 0.34 mm in the height direction of the cooling tube.
상기 냉각 채널은,
상기 냉각 튜브의 높이 방향에서 라운드 형상의 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to paragraph 1,
The cooling channel is,
A battery module, characterized in that it has a round end in the height direction of the cooling tube.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.In the battery pack,
At least one battery module according to any one of claims 1 to 10; and
Pack case accommodating the at least one battery module
A battery pack comprising:
제11항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.In cars,
A motor vehicle comprising at least one battery pack according to claim 11.
Priority Applications (2)
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KR1020220178314 | 2022-12-19 |
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