WO2018070674A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
WO2018070674A1
WO2018070674A1 PCT/KR2017/010100 KR2017010100W WO2018070674A1 WO 2018070674 A1 WO2018070674 A1 WO 2018070674A1 KR 2017010100 W KR2017010100 W KR 2017010100W WO 2018070674 A1 WO2018070674 A1 WO 2018070674A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pipe
cooling plate
connection
cooling
housing
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/010100
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박주용
김현
Original Assignee
삼성에스디아이주식회사
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
Application filed by 삼성에스디아이주식회사 filed Critical 삼성에스디아이주식회사
Priority to CN201780063047.4A priority Critical patent/CN109804499B/zh
Priority to US16/340,985 priority patent/US10978753B2/en
Publication of WO2018070674A1 publication Critical patent/WO2018070674A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—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
    • H01M10/61—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
    • H01M10/6552—Closed pipes transferring heat by thermal conductivity or phase transition, e.g. heat pipes
    • 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
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • 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
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus, and more particularly to a battery module.
  • a secondary battery is a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that is not rechargeable.
  • Secondary batteries are used as energy sources for mobile devices, electric vehicles, hybrid cars, electric bicycles, uninterruptible power supplies, etc., and may also be used in the form of a single battery, depending on the type of external devices. It is also used in the form of a module that connects the batteries of the unit into a unit.
  • a small mobile device such as a mobile phone can operate for a predetermined time with the output and capacity of a single battery.
  • the module type including the battery is preferred, and the output voltage or the output current can be increased according to the number of built-in batteries.
  • Embodiments of the present invention seek to provide a battery module.
  • the lower cooling tube disposed on the lower cooling plate, the upper cooling plate is disposed on the lower cooling tube, and connected to the lower cooling tube, the upper cooling tube disposed in a different plane from the lower cooling tube, and the lower And a branch connecting the cooling tube and the upper cooling tube, wherein the branch includes a lower connecting tube connected to the lower cooling tube, an upper connecting tube connected to the upper cooling tube, and an outer surface of the lower connecting tube.
  • a battery module may be provided that includes a lower connection housing disposed to surround the upper connection housing and an upper connection housing disposed to surround the outer surface of the upper connection tube and coupled to the lower connection housing.
  • Embodiments of the present invention it is possible to connect through a simple structure the cooling tubes arranged in different planes through the connecting portion.
  • embodiments of the present invention can prevent the breakdown and damage of the battery module due to leakage by increasing the sealing of the cooling tubes arranged in different planes and increase the life of the battery module.
  • Embodiments of the present invention can secure the flow path of the cooling water even when the center of the connection pipe is shifted from each other by connecting the cooling pipes arranged in different planes through the connection housing.
  • Embodiments of the present invention can reduce the backflow phenomenon in the connection pipe by forming a space inside the connection housing.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating an internal structure of the battery module illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating the lower cooling plate illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the first upper cooling plate illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a second upper cooling plate illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a lower cooling tube, a first upper cooling tube, and a second upper cooling tube embedded in the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 3.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 3.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing the first connection part shown in FIG. 6.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a coupling relationship of the first connection unit illustrated in FIG. 9.
  • the lower cooling tube disposed on the lower cooling plate, the upper cooling plate is disposed on the lower cooling tube, and connected to the lower cooling tube, the upper cooling tube disposed in a different plane from the lower cooling tube, and the lower And a branch connecting the cooling tube and the upper cooling tube, wherein the branch includes a lower connecting tube connected to the lower cooling tube, an upper connecting tube connected to the upper cooling tube, and an outer surface of the lower connecting tube.
  • a battery module may be provided that includes a lower connection housing disposed to surround the upper connection housing and an upper connection housing disposed to surround the outer surface of the upper connection tube and coupled to the lower connection housing.
  • the branching part may further include a pipe sealing part disposed between at least one of the lower connection housing and the lower connection pipe and between the upper connection housing and the upper connection pipe.
  • the branch part may further include a fixing part disposed at the upper connection pipe and the lower connection pipe to fix a position of the pipe sealing part.
  • the branch part may further include a housing sealing part disposed between the upper housing and the lower housing.
  • cross-sectional area of the space formed by the upper housing and the lower housing is the cross-sectional area of the upper connecting pipe perpendicular to the longitudinal direction of the upper connecting pipe and the cross-sectional area of the lower connecting pipe perpendicular to the longitudinal direction of the lower connecting pipe. It may be formed larger than at least one.
  • At least one of the upper connecting pipe and the upper housing and the lower connecting pipe and the lower housing may be integrally formed.
  • it may further include a lower branch block disposed between the lower cooling pipe and the lower connection pipe.
  • the upper cooling pipe may further include an upper branch block disposed between the upper connection pipe.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module 100 may include a lower cooling plate 121 disposed on the bottom of the battery module 100 and a plurality of battery packs disposed on the lower cooling plate 121. It may be assembled to face the cooling plate 121 to form a receiving space of the battery pack, and may include a cover 110 for protecting a plurality of the battery pack from the external environment.
  • the lower cooling plate 121 and the cover 110 may be formed in the same shape, for example, a T shape extending in different first and second directions Z1 and Z2 so as to face each other. .
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating an internal structure of the battery module illustrated in FIG. 1.
  • 3 to 5 are perspective views of the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate shown in FIG.
  • a lower upper cooling plate 121 spaced apart from the lower cooling plate 121 with the pack receiving portion G therebetween, and lower cooling.
  • the second upper cooling plate 123 spaced apart from the plate 121 with the pack receiving portion G therebetween may be disposed.
  • the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 may include battery pack seating parts 131, 132, and 133, which are in direct contact with battery packs (not shown), respectively, to which at least one battery pack is seated. Can be.
  • the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123) to the heat dissipation of the battery pack it may function to dissipate the battery pack with the support role of the battery pack.
  • the lower cooling plate 121 may be disposed at a first level h1 corresponding to the bottom of the battery module to support the battery packs of the first group and be responsible for heat dissipation thereof.
  • first upper cooling plate 122 may be disposed at a second level h2 spaced upwardly from the first level h1 to support the second group of battery packs and to be responsible for heat dissipation thereof.
  • second upper cooling plate 123 may be disposed at a third level h3 spaced upwardly from the first level h1 to support the third group of battery packs and to perform heat dissipation thereof. .
  • the battery packs of the first group to the third group may include at least one or more battery packs, and may include different numbers of battery packs.
  • the battery pack of the first group may be disposed at the first level h1 corresponding to the bottom of the battery module to include the largest number of battery packs, and the battery of the second group The pack may include the smallest number of battery packs.
  • the battery pack of the third group may include fewer battery packs than the battery pack of the first group and may include more battery packs than the battery pack of the second group.
  • the first group of battery packs disposed on the lower cooling plate 121 may include four battery packs.
  • the lower cooling plate 121 includes a longitudinal portion 121A extending along the first direction Z1 and a transverse portion 121B extending along the second direction Z2.
  • two battery packs may be disposed in the first direction Z1 above the longitudinal portion 121A, and two battery packs may be disposed in the second direction Z2 above the transverse portion 121B. This can be arranged.
  • the second group of battery packs disposed on the first upper cooling plate 122 may include two battery packs.
  • the first upper cooling plate 122 may extend in the first direction Z1, and two battery packs may be disposed on the first upper cooling plate 122 along the first direction Z1. .
  • the third group of battery packs disposed on the second upper cooling plate 123 may include two battery packs.
  • the second upper cooling plate 123 may extend in the second direction Z2, and two battery packs may be disposed on the second upper cooling plate 123 along the second direction Z2. .
  • the lower cooling plate 121 has a longitudinal direction 121A extending in the first direction Z1 and a transverse direction extending in the second direction Z2 in a direction different from the first direction Z1. (121B).
  • the longitudinal portion 121A and the lateral portion 121B may extend in the first and second directions Z1 and Z2 perpendicular to each other. Accordingly, the lower cooling plate 121 may have a T-shape as a whole.
  • a first upper cooling plate 122 spaced apart from each other with the pack receiving portion G therebetween may be formed above the longitudinal portion 121A of the lower cooling plate 121.
  • the longitudinal portion 121A and the first upper cooling plate 122 of the lower cooling plate 121 may be formed to be parallel to each other along the first direction Z1.
  • a second upper cooling plate 123 spaced apart from each other with the pack receiving portion G therebetween may be formed above the horizontal direction 121B of the lower cooling plate 121.
  • the horizontal direction 121B and the second upper cooling plate 123 of the lower cooling plate 121 may be formed to be parallel to each other along the second direction Z2.
  • the first upper cooling plate 122 and the second upper cooling plate 123 may be spaced apart from each other.
  • the lower cooling plate 121 may form the bottom of the entire battery module and may provide a base of the entire battery module. That is, the first upper cooling plate and the second upper cooling plates 122 and 123 may be supported on the lower cooling plate 121. To this end, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (122,123) legs for supporting the respective first upper cooling plate and the second upper cooling plate (122,123) in an upper position from the lower cooling plate (121). 142 and 143 may be formed. That is, the legs 142 and 143 are formed between the lower cooling plate and the first upper cooling plate 121 and 122 and between the lower cooling plate and the second upper cooling plate 121 and 123 to accommodate the pack from the lower cooling plate 121.
  • the first upper cooling plate and the second upper cooling plates 122 and 123 may be supported with the portion G interposed therebetween.
  • Coupling holes 142A and 143A are formed in the legs 142 and 143 protruding from the first upper cooling plate and the second upper cooling plate 122 and 123, and are coupled to the lower cooling plate 121 through the coupling holes 142A and 143A.
  • the first upper cooling plate and the second upper cooling plates 122 and 123 may be fixed through a fastening member (not shown).
  • a cover 110 may be covered on the lower cooling plate 121 to which the first upper cooling plate and the second upper cooling plates 122 and 123 are fixed.
  • the cover 110 may seal the battery packs of the first to third groups disposed on the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plates 121, 122, and 123 to protect from the external environment. That is, the lower cooling plate 121 and the cover 110 may be assembled to face each other to form an accommodation space in which the battery packs of the first to third groups are accommodated.
  • the lower cooling plate 121 and the cover 110 may be formed in the same shape, for example, a T-shape to be assembled to face each other.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a lower cooling tube, a first upper cooling tube, and a second upper cooling tube embedded in the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 3.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 3.
  • the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 support a battery pack (not shown), and at the same time, in thermal contact with the battery pack.
  • the battery pack may be radiated by directly contacting the battery pack seating parts 131, 132, and 133.
  • the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 may be provided with lower cooling tubes, first upper cooling tubes, and second upper cooling tubes 171, 172, and 173.
  • the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 may be filled with the lower cooling tube, the first upper cooling tube, and the second upper cooling tube 171, 172, 173.
  • the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) are embedded in the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123), the lower cooling plate, the first upper It may be integrally formed with the cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123).
  • the lower cooling tube, the first upper cooling tube, and the second upper cooling tube 171, 172, 173 may be formed of a different type of metal material from the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, 123. It can be formed through casting. For example, the lower cooling plate, the first cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) inside the mold (not shown), the molten metal for plate formation is injected, The first upper cooling plate and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 may be formed.
  • the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate 121, 122, 123 in which the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube 171, 172, 173 are integrally embedded can be obtained.
  • the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) and the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123) are formed of different dissimilar metal materials.
  • the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) may be formed of SUS material having a relatively high melting point, and the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper portion
  • the cooling plates 121, 122, and 123 may be formed of an aluminum material having a relatively low melting point.
  • molten aluminum may be injected while the lower cooling tube, the first upper cooling tube, and the second upper cooling tube 171, 172, 173 of the SUS material are fixed in a mold (not shown), and the melting point is different from the melting point. Accordingly, the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube 171, 172, 173 may maintain a solid phase and maintain a tubular body.
  • it may be formed of an SUS material and an aluminum material having excellent thermal conductivity and different melting points.
  • the lower cooling pipe 171 is embedded in the lower cooling plate 121
  • the first upper cooling pipe 172 is embedded in the first upper cooling plate 122
  • the second upper cooling pipe 173 may be embedded in the second upper cooling plate 123.
  • the lower cooling tube 171 may be disposed at the same level as the lower cooling plate 121, that is, the first level h1 corresponding to the bottom of the entire battery module
  • the first upper cooling tube 172 may be disposed on the lower cooling tube 172.
  • the first upper cooling plate 122 may be disposed at the same level, that is, the second level h2 raised from the bottom level of the entire battery module.
  • the second upper cooling pipe 173 may be disposed at the same level as the second upper cooling plate 123, that is, the third level h3 raised from the bottom level of the entire battery module.
  • the second level h2 of the first upper cooling tube 172 and the third level h3 of the second upper cooling tube 173 may correspond to the same level.
  • the lower cooling tube 171 and the first upper cooling tube 172 or the lower cooling tube 171 and the second upper cooling tube 173 may be connected to each other through the branches 150 and 160.
  • the lower cooling tube 171 and the first upper cooling tube 172 may be connected to each other through the front branch 150.
  • the external branch pipe 190 may be connected to the front branch 150 together with the lower cooling pipe and the first upper cooling pipe 171 and 172.
  • the cooling medium flowing from the external connection pipe 190 is distributed to the lower cooling pipe and the first upper cooling pipe 171, 172 through the front branch 150, and conversely, the lower cooling pipe and the first upper cooling pipe 171, 172. Cooling medium from the collection can be collected in the front branch 150 and outflow to the external connector (190).
  • the low-temperature cooling medium introduced through the outer connecting pipe 190 and the front branch 150 is branched into the lower cooling pipe and the first upper cooling pipe (171, 172), respectively, the first and the first After performing heat exchange with two groups of battery packs, the cooling medium heated to a high temperature through the heat exchange is collected by the front branch 150, and then the external connector 190 connected to the front branch 150 is connected. Can spill through.
  • the cooling medium flowing through the lower cooling pipe 171 may be branched to the second upper cooling pipe 173 through the rear branch 160. That is, some of the cooling medium introduced into the lower cooling pipe 171 through the front branch 150 dissipates the battery pack of the first group, and then passes through the bypass flow path 171B to the front branch 150. Returning to, the other part of the cooling medium introduced into the lower cooling tube 171 may be introduced into the second upper cooling tube 173 through the rear branch 160.
  • the front branch 150 may be formed at the front position in the entire battery module
  • the rear branch 160 may be formed at the rear position in the entire battery module.
  • reference numerals 150 ′ and 6 in FIG. 6 refer to the front branches, but only a part (lower part) of the front branches is shown in FIG.
  • reference numerals 160 ′ and 6 in FIG. 6 all refer to rear branches, but only a part (lower portion) of the rear branches is shown in the drawings, and thus, different reference numerals are given.
  • the lower cooling pipe 171 and the second upper cooling pipe 173 may be connected to each other through the rear branch 160.
  • the cooling medium of the lower cooling tube 171 may flow into the second upper cooling tube 173 through the rear branch 160, and after radiating the third battery pack, the rear branch 160 again. Through) can be returned to the lower cooling tube (171).
  • some of the cooling medium flowing through the lower cooling tube 171 may radiate only the battery pack of the first group and then bypass the bypass branch 171B without passing through the rear branch 160.
  • the other part of the cooling medium flowing through the lower cooling tube 171 may heat dissipate the battery pack of the first group and heat dissipate the battery pack of the third group through the rear branch 160 again.
  • bypass flow path 171B and the flow path 171A via the rear branch 160 are formed in parallel, and the lower cooling pipe 171
  • the bypass flow path 171B and the flow path 171A of the rear branch part 160 are separated from each other from the front branch 150 that forms the starting point and the end point along the circulation path of.
  • the heat dissipation of the first group of battery packs including the largest number of battery packs may be efficiently performed.
  • the cooling medium flowing through the bypass flow path 171B can maintain a somewhat low temperature, and can efficiently cool the first group of battery packs even in the process of returning to the front branch 150. .
  • the battery packs of the first to third groups are distributed on the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 disposed at different positions.
  • the lower cooling tubes, the first upper cooling tubes and the second upper cooling tubes 171, 172, and 173 have different diameters. Can be.
  • the lower cooling pipe 171 is responsible for heat dissipation of the battery pack of the first group of the largest number, it can be formed with the largest diameter.
  • the lower cooling tube 171 may be formed to a diameter of 11mm.
  • the first upper cooling pipe 172 is disposed at a position adjacent to the external connection pipe 190 having a relatively high pressure while being responsible for heat dissipation of the smallest number of battery packs of the second group. For this reason, in order to limit the cooling flow rate to the first upper cooling tube 172, the first upper cooling tube 172 may be formed with the smallest diameter.
  • the lower cooling pipe 171 may include a flow path 171A passing through the rear branch 160 and a bypass flow path 171B bypassing the rear branch 160 along the flow path.
  • the longest flow path 171A connected to the second upper cooling pipe 173 through the rear branch 160 that is, the longest length connected to the second upper cooling pipe 173 from the lower cooling pipe 171.
  • the flow path 171A may be formed with the largest large diameter, for example, a diameter of 11 mm, so that a relatively large flow rate is supplied.
  • the bypass flow path 171B bypassing the rear branch 160 along the flow path of the lower cooling pipe 171 is relatively so that the flow rate of the cooling medium is limited than the flow path 171A of the rear branch 160.
  • the bypass flow path 171B of the lower cooling pipe 171 is formed to have a diameter smaller than that of the flow path 171A of the rear branch 160, and thus, from the lower cooling pipe 171 to the second upper cooling pipe 173. Subsequently, it may be designed such that more flow rate is allocated to the flow path 171A of the rear branch 160 having a relatively high heat dissipation demand.
  • the first upper cooling pipe 172 is disposed at a position adjacent to the external connection pipe 190 having a relatively high pressure while in charge of heat dissipation of the smallest number of battery packs of the second group. For this reason, in order to limit the cooling flow rate to the first upper cooling tube 172, the first upper cooling tube 172 may be formed with the smallest diameter. For example, the first upper cooling tube 172 may be formed to a diameter of 6mm.
  • the lower cooling plate 121 with the lower cooling tube 171 embedded therein may have a flat shape, and the lower portion may have a convex shape protruding along the shape of the lower cooling pipe 171.
  • This structure stably supports the first group of battery packs through the flat upper surface of the lower cooling plate 121, while forming sufficient thermal contact with the first group of battery packs, and the lower cooling plate 121.
  • the lower surface of the lower cooling tube 171 is formed to protrude convexly along the outer periphery, while filling the lower cooling tube 171 while the lower cooling tube 171 is not formed in a thin thickness portion formed
  • a lower portion of the lower cooling tube 171 may be formed to surround the lower cooling tube 171 along the shape of a mold (not shown) in the process of forming the lower cooling plate 121.
  • Each of the lower cooling tube, the first upper cooling tube, and the second upper cooling tube 171, 172, 173 may include a plurality of tubes.
  • the lower cooling pipe, the first upper cooling pipe, and the second upper cooling pipe 171, 172, and 173 may include the total area of the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, 123 on which the battery pack is supported.
  • a plurality of tubes extending side by side to evenly transfer the cooling medium over the entire area of the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123) may be included. Can be.
  • the lower cooling pipe, the first upper cooling pipe and the second upper cooling pipe 171, 172, 173 form a circulation flow path including an inflow flow path from the outer connection pipe 190 and an outlet flow path toward the outer connection pipe 190.
  • It can include multiple bodies.
  • a fixing block 180 may be formed between adjacent tubes extending side by side to form the lower cooling tube, the first upper cooling tube, and the second upper cooling tube 171, 172, 173.
  • the fixing block 180 may function to bundle the neighboring bodies into one bundle to maintain a constant gap therebetween and support the bodies against each other.
  • the fixing block 180 is a lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123) in which the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) are integrally formed.
  • the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) may function as a jig to maintain a constant position against the flow of the molten metal.
  • the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) are a mold for forming the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123). It is necessary to fix the inside, and the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) by injecting molten metal into the fixed mold, the lower cooling tube, the first upper cooling tube and The lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, and 123, in which the second upper cooling pipes 171, 172, and 173 are integrally formed, may be formed.
  • the fixing block 180 to maintain a plurality of tubes of the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube (171, 172, 173) in a constant position against the pressure of the molten metal injected at a high pressure You can connect multiple bodies and keep them in place.
  • a plurality of tubular bodies bound by the fixing block 180 are accommodated and fixed.
  • the fixing block 180 can be fixed in position, and a plurality of tubular bodies are not flown in the mold (not shown) through the fixing block 180.
  • the fixing block 180 has a plurality of tubes for forming the lower cooling tube, the first upper cooling tube and the second upper cooling tube 171, 172, 173 with respect to each other while simultaneously fixing an external fixing jig (not shown).
  • the lower cooling pipe, the first upper cooling pipe and the second upper cooling pipe 171, 172, 173 allow the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate 121, 122, 123 It is formed at a uniform depth inside the) and can be fixed in position so as not to protrude to the outside.
  • the fixing block 180 maintains contact with the fixing jig (not shown) even when the molten metal is injected while providing the pressing point of the fixing jig (not shown).
  • the plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate 121, 122, 123 may be exposed to at least one of the upper and lower surfaces.
  • the fixing block 180 may be embedded in the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 while being embedded in the molten metal.
  • the fixing block 180 may be formed of the same metal material as the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, and 123.
  • the fixing block 180 may be formed of the same aluminum material as the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, and 123.
  • the fixed block 180 is embedded in the molten aluminum metal for forming the lower cooling plate, the first upper cooling plate and the second upper cooling plate (121, 122, 123) and the lower cooling plate, the first upper cooling plate in the process of cooling and hardening And a seamless coupling with the second upper cooling plates 121, 122 and 123, that is, a defect free coupling such as a crack.
  • the fixed block 180 and the lower cooling plate, the first upper cooling plate, and the second upper cooling plate 121, 122, and 123 that are formed of the same material and have the same material characteristics may be tightly bonded to each other in the process of being cooled and hardened. Can be formed.
  • the fixing block 180 includes an upper unit 181 and a lower unit 182 which are coupled to face each other with the lower cooling tube 171 interposed therebetween, and couple the upper unit 181 and the lower unit 182 to each other.
  • a coupling unit 183 may be included.
  • the leakage blocking of the front branch 150 and the rear branch 160 may mean that the leakage of the front and rear branches 150 and 160 is prevented from penetrating into the battery pack.
  • the front branch 150 is a location where the lower cooling pipe, the first upper cooling pipe 171 and 172 and the external connection pipe 190 are connected to each other, and the risk of leakage is relatively high.
  • the rear branch portion 160 is a location where the first and second upper cooling pipes 171 and 173 are connected to each other, and the risk of leakage is relatively high.
  • the forward branch 150 includes a first lower branch block 151 formed at the first level h1, a first upper branch block 152 formed at the second level h2, and a first lower branch block 151. ) And a first connecting portion 153 connecting the first upper branch block 152 to each other.
  • the first lower branch block 151 and the first upper branch block 152 may be embedded in the lower cooling plate and the first upper cooling plate 121 and 122, respectively. That is, the first lower branch block 151 may be buried together in the lower cooling plate 121 together with the lower cooling tube 171, and the first lower branch block 151 may include a first upper cooling tube ( With 172, it may be embedded together in the first upper cooling plate 122.
  • the first lower branch block 151 and the first upper branch block 152 are embedded in the lower cooling plate and the first upper cooling plate (121, 122) by the lower cooling plate and the first upper cooling plate (121, 122). It is completely enclosed, and because of this, leakage of the first lower branch block 151 and the first upper branch block 152 can be prevented, and leakage can be prevented from penetrating into the battery pack.
  • the rear branch 160 may include a second lower branch block 161 formed at the first level h1 and a second upper branch block 162 formed at the third level h2,
  • the second lower branch block 161 and the second upper branch block 162 may include a second connecting portion 163 for connecting to each other.
  • the second lower branch block 161 and the second upper branch block 162 may be embedded in the lower cooling plate and the second upper cooling plate 121, 123, respectively. That is, the second lower branch block 161 may be buried together in the lower cooling plate 121 together with the lower cooling tube 171, and the second upper branch block 162 may be the second upper cooling tube 173.
  • the second upper cooling plate 123 may be buried together.
  • the second lower branch block 161 and the second upper branch block 162 are embedded in the lower cooling plate and the second upper cooling plate 121, 123 and are lowered by the lower cooling plate and the second upper cooling plate 121, 123. Since it is completely enclosed, the leakage of the second lower branch block 161 and the second upper branch block 162 can be prevented, and the leakage of the second branch block 162 can be prevented from penetrating into the battery pack.
  • the second connector 163 may be formed to be the same as or similar to the first connector 153 to be described below.
  • the rear branch 160 may include a second lower branch block 161, a second connector 163, and a second upper branch block 162.
  • the second lower branch block 161 and the second upper branch block 162 are the same as or similar to those described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the double connecting structure may be applied to the second connector 163.
  • the second connecting portion 163 may include a second lower connecting tube 163A connected from the lower cooling tube 171 side, a second upper connecting tube 163B connected from the second upper cooling tube 173 side, and It may include a second connecting block 163C connecting the lower connection pipe 163A and the second upper connection pipe 163B.
  • the second connection block 163C may fluidly couple them while surrounding the outer circumference of the second lower connection pipe 163A and the second upper connection pipe 163B, and the inner circumference of the second connection block 163C.
  • a sealing member (not shown) may be interposed between the outer circumferences of the second lower connection pipe 163A and the second upper connection pipe 163B.
  • the two sealing members may be overlapped between the inner circumference of the second connection block 163C and the outer circumference of the second lower connection pipe 163A to apply a double sealing structure.
  • the two sealing members may be overlapped with each other between the inner circumference of the second connection block 163C and the outer circumference of the second upper connection pipe 163B to apply a double sealing structure.
  • the sealing member may be formed of an elastic material surrounding the outer circumference of the second lower connection pipe 163A and the second upper connection pipe 163B, and may be formed of a rubber material such as an O ring.
  • the first lower branch block 151 of the front branch 150 as described above may be connected to the external connecting pipe 190, the lower cooling pipe 171, and the first connecting portion 153, in this case, the first Between the lower branch block 151 and the external connector 190, between the first lower branch block 151 and the lower cooling tube 171, and between the first lower branch block 151 and the first connector 153. Brazing bonds can be applied to them. Similarly, brazing coupling may be applied to the first lower branch block 151 of the front branch 150. Brazing coupling between the first lower branch block 151 and the first upper branch block 152 and the plurality of tubes in the first lower branch block 151 and the first upper branch block 152 to which a plurality of tubes are connected. By applying this, leakage between the first lower branch block 151 and the first upper branch block 152 and the plurality of tubes may be prevented.
  • a fluid connection without leakage may be formed through brazing coupling, and a double sealing structure may be applied to the rear branch 160 to form a fluid connection without leakage.
  • a double sealing structure may be applied to the rear branch 160 side, there is a possibility of leakage depending on the pressure of the cooling medium.
  • the rear branch 160 may be disposed between the lower cooling plate 121 or the lower cooling tube 171 and the second upper cooling plate 123 or the second upper cooling tube 173. Detachable can be connected, and for the airtight connection, even if the double sealing structure is applied may be more likely to leak than an integral coupling such as brazing coupling.
  • a drainage hole (not shown) may be formed around the rear branch 160.
  • the drainage hole may be formed in the lower cooling plate 121 under the rear branch 160. Even if a leak occurs around the rear branch 160, more specifically, around the second connection block 163C of the rear branch 160, it may be discharged to the outside through the drain hole of the lower cooling plate 121. Penetration into the battery pack can be prevented.
  • the drainage hole may be formed as a through hole penetrating the lower cooling plate 121.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing the first connection part shown in FIG. 6.
  • 10 is a cross-sectional view illustrating a coupling relationship of the first connection unit illustrated in FIG. 9.
  • the first connecting portion 153 includes a first lower connecting pipe 153A, a first upper connecting pipe 153B, a first lower connecting housing 153C, and a first upper connecting housing 153D. ), A first pipe sealing part 153E, a first fixing part 153F, and a first housing sealing part 153G.
  • the first lower connection pipe 153A may be connected to a lower cooling pipe (not shown) and an external connection pipe (not shown). In this case, the first lower connection pipe 153A may be connected to the lower cooling pipe and the external connection pipe through the first lower branch block 151.
  • first upper connection pipe 153B may be connected to the first lower connection pipe 153A and the first upper cooling pipe (not shown) through the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D. Can be. In this case, the first upper connection pipe 153B may be connected to the first upper cooling pipe through the first upper branch block 152.
  • the first lower connection pipe 153A and the first upper connection pipe 153B as described above may be formed to have the same inner diameter or different from each other.
  • the inner diameter of the first lower connecting pipe 153A and the inner diameter of the first upper connecting pipe 153B may be the same.
  • the inner diameter of the first lower connection pipe 153A may be larger than the inner diameter of the first upper connection pipe 153B.
  • the inner diameter of the first lower connection pipe 153A may be smaller than the inner diameter of the first upper connection pipe 153B.
  • the inner diameter of the first lower connecting pipe 153A is greater than the inner diameter of the first upper connecting pipe 153B for convenience of description.
  • the first lower connection housing 153C may be integrally formed with the lower cooling plate 121.
  • the first lower connection housing 153C may be formed to protrude from the lower cooling plate 121 toward the first upper cooling plate 122.
  • the first lower branch block 151 and the first lower connection pipe 153A may be disposed in the first lower connection housing 153C.
  • the first lower connection pipe 153A may be inserted into the first lower connection housing 153C.
  • the first lower connection housing 153C and the first lower connection tube 153A may be integrally formed or formed separately and combined.
  • the first lower connection housing 153C and the first lower connection pipe 153A will be described in detail with respect to the convenience of the description.
  • a space having an inner diameter greater than that of the first lower connection pipe 153A may be formed in the first lower connection housing 153C.
  • the cross-sectional area of the first lower connection housing 153C perpendicular to the longitudinal direction of the first lower connection tube 153A is the cross-sectional area of the first lower connection tube 153A perpendicular to the longitudinal direction of the first lower connection tube 153A. It may be formed larger than the internal cross-sectional area. Therefore, some of the interior of the first lower connection housing 153C may have a form that extends than the interior of the first lower connection pipe 153A.
  • the first upper connection housing 153D may be coupled to the first lower connection housing 153C.
  • a first upper connection pipe 153B and a first upper branch block 152 may be disposed in the first upper connection housing 153D.
  • the first upper connection housing 153D is formed to be integrally formed with or separated from the first upper connection pipe 153B, and may be coupled to the first upper connection pipe 153B.
  • the first upper connection housing 153D and the first upper connection pipe 153B will be described in detail with reference to the case where the first upper connection housing 153D is integrally formed.
  • a space may be formed inside the first upper connection housing 153D similarly to the inside of the first lower connection housing 153C.
  • the cross-sectional area of the space inside the first upper connecting housing 153D perpendicular to the longitudinal direction of the first lower connecting housing 153C is the first lower connecting housing perpendicular to the longitudinal direction of the first lower connecting housing 153C ( It may be formed larger than the internal cross-sectional area of 153C).
  • the first pipe sealing part 153E is disposed between at least one of the first lower connecting housing 153C and the first lower connecting pipe 153A and between the first upper connecting housing 153D and the first upper connecting pipe 153B. Can be deployed.
  • the first pipe sealing part 153E includes a first lower pipe sealing part 153E-1 disposed between the first lower connection housing 153C and the first lower connection pipe 153A, and the first upper pipe sealing part 153E.
  • the first housing pipe 153E-2 may be disposed between the connection housing 153D and the first upper connection pipe 153B.
  • the first lower pipe sealing part 153E-1 may be coated on the surfaces of the first lower connection housing 153C and the first lower connection pipe 153A, and may be formed in the same shape as the O-ring. It is also possible to be disposed between the first lower connection housing (153C) and the first lower connection pipe (153A).
  • the first lower pipe sealing part 153E-1 may include rubber, silicon, or the like.
  • the first lower pipe sealing part 153E-1 will be described in detail with a focus on a case in which the first lower pipe sealing part 153E-1 includes a silicon material and is formed in an O ring shape.
  • the first upper pipe sealing part 153E-2 may be disposed between the first upper connecting housing 153D and the first lower connecting pipe 153A.
  • the first lower connection pipe 153A may be inserted into the first upper pipe sealing part 153E-2
  • the first upper pipe sealing part 153E-2 may be inserted into the first upper connection housing 153D.
  • a first lower connection pipe 153A may be disposed between the first upper connecting housing 153D and the first lower connecting pipe 153A.
  • the first fixing portion 153F can prevent the position of the first pipe sealing portion 153E from shifting.
  • the first fixing part 153F may be formed in the form of a stopper ring.
  • the first fixing part 153F is a first lower fixing part 153F-1 installed in the first lower connecting pipe 153A and a first upper fixing part 153F-2 installed in the first upper connecting pipe 153B. ) May be included.
  • the first housing sealing part 153G may be disposed between the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D.
  • a groove may be formed in at least one of the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D to insert the first housing sealing part 153G.
  • the first lower connection housing 153C will be described in detail with reference to a case in which a groove in which the first housing sealing part 153G is installed is formed.
  • the first housing sealing part 153G may be formed in an O-ring shape, and may be formed of an elastic material such as rubber, synthetic resin, or silicon.
  • the second connection part may connect the lower cooling tube and the second upper cooling tube (not shown) to each other.
  • the connection portion may be formed in the same or similar to the first connection portion 153.
  • the second connection part may include a second lower connection pipe (not shown), a second upper connection pipe (not shown), a second lower connection housing (not shown), a second upper connection housing (not shown), and a second connection part.
  • 2 may include a pipe sealing part (not shown), a second fixing part (not shown), and a second housing sealing part (not shown).
  • the second lower connection tube may be connected to the lower cooling tube
  • the second upper connection tube may be connected to the second upper cooling tube.
  • the second lower connection housing may be connected to the lower cooling tube, and the second upper connection housing may be connected to the second upper cooling tube.
  • the second pipe sealing part is a second lower pipe sealing part disposed between the second lower connection housing and the second lower connection pipe, and a second disposed between the second upper connection housing and the second lower connection pipe. It may include an upper pipe sealing portion.
  • the second fixing part may include a second lower fixing part installed on the second lower connecting tube and a second upper fixing part installed on the second upper connecting tube.
  • the second housing sealing part may be disposed between the second lower connection housing and the second upper connection housing. In this case, the second lower connecting pipe, the second upper connecting pipe, the second lower connecting housing, the second upper connecting housing, the second pipe sealing part, the second fixing part and the second housing sealing part, respectively.
  • the lower cooling plate 121 and the first upper cooling plate 122 are disposed at different levels, respectively, and then the first lower connection housing 153C and The first upper connection housing 153D may be disposed to correspond to each other.
  • a first lower pipe sealing part 153E-1, a first lower fixing part 153F-1, and a first housing sealing part 153G may be installed in the first lower connection housing 153C, respectively.
  • a first upper pipe sealing part 153E-2 and a first upper fixing part 153F-2 may be installed in the first upper connection housing 153D, respectively.
  • the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D may be combined.
  • the coupling between the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D may be in various forms.
  • the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D may be coupled through a bolt, a screw, or the like.
  • the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D may be coupled by welding.
  • the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D may be coupled through protrusions, hooks, and the like, grooves, holes, and the like, which are separately provided.
  • the coupling method of the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D is not limited to the above, and the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D are coupled to each other. It may include all devices and all structures to be fixed. However, hereinafter, for convenience of description, the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D will be described in detail with reference to the case where the bolt and nut are coupled to each other.
  • first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D are coupled as described above, the first lower connection tube 153A and the first upper connection tube 153B are connected to the first lower connection housing 153C. And the first upper connection housing 153D, respectively.
  • one end of the first lower connection pipe 153A and one end of the first upper connection pipe 153B may be spaced apart from each other.
  • one end of the first lower connection pipe 153A and one end of the first upper connection pipe 153B spaced apart from each other are formed between the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D. It can be placed inside. At this time, the space between the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D is formed larger than the inner diameter of the first lower connection pipe 153A and the inner diameter of the first upper connection pipe 153B. You can save it temporarily.
  • the first lower connection housing 153C and the first upper connection housing 153D may be connected to each other.
  • the battery module may connect the lower cooling tube and the first upper cooling tube through a first structure 153 through a simple structure.
  • the battery module may extend the life of the battery module and increase the stability by preventing a leak that may occur after the connection between the lower cooling tube and the first upper cooling tube through the first connection portion 153.
  • the battery module may secure the flow path of the cooling water even when the cooling pipes disposed on different planes are connected through the connection housings, even when the centers of the connection pipes are shifted from each other.
  • the battery module may reduce a backflow phenomenon in the connection pipe by forming a space in the connection housing.
  • the present invention by providing a battery module that is easy to assemble and prevent leakage, it is possible to apply the embodiments of the present invention to electric vehicles, ships, electric bicycles and the like using a battery pack.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명은, 하부냉각플레이트에 배치된 하부냉각관과, 상부냉각플레이트에 배치되고, 상기 하부냉각관과 연결되며, 상기 하부냉각관과 다른 평면에 배치되는 상부냉각관과, 상기 하부냉각관과 상기 상부냉각관을 연결하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부는, 상기 하부냉각관과 연결되는 하부연결관과, 상기 상부냉각관과 연결되는 상부연결관과, 상기 하부연결관의 외면을 감싸도록 배치되는 하부연결하우징과, 상기 상부연결관의 외면을 감싸도록 배치되며, 상기 하부연결하우징과 결합하는 상부연결하우징을 포함한다.

Description

배터리 모듈
본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 배터리 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 하부냉각플레이트에 배치된 하부냉각관과, 상부냉각플레이트에 배치되고, 상기 하부냉각관과 연결되며, 상기 하부냉각관과 다른 평면에 배치되는 상부냉각관과, 상기 하부냉각관과 상기 상부냉각관을 연결하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부는, 상기 하부냉각관과 연결되는 하부연결관과, 상기 상부냉각관과 연결되는 상부연결관과, 상기 하부연결관의 외면을 감싸도록 배치되는 하부연결하우징과, 상기 상부연결관의 외면을 감싸도록 배치되며, 상기 하부연결하우징과 결합하는 상부연결하우징을 포함하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 연결부를 통하여 서로 다른 평면에 배치되는 냉각관을 간단한 구조를 통하여 연결시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예들은 서로 다른 평면에 배치된 냉각관을 연결 시 실링함으로써 누수로 인한 배터리 모듈의 고장 및 파손을 방지하고 배터리 모듈의 수명을 증대시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들은 서로 다른 평면에 배치되는 냉각관이 연결하우징을 통하여 연결됨으로써 연결관의 중심이 서로 어긋나는 경우에도 냉각수의 유로를 확보할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 연결하우징 내부에 공간을 형성함으로써 연결관 내부에서의 역류 현상을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 하부냉각플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 상부냉각플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제2 상부냉각플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트 내에 매립되는 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 3의 VIII-VIII선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시된 제1 연결부를 보여주는 분해사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 제1 연결부의 결합관계를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 일 측면은, 하부냉각플레이트에 배치된 하부냉각관과, 상부냉각플레이트에 배치되고, 상기 하부냉각관과 연결되며, 상기 하부냉각관과 다른 평면에 배치되는 상부냉각관과, 상기 하부냉각관과 상기 상부냉각관을 연결하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부는, 상기 하부냉각관과 연결되는 하부연결관과, 상기 상부냉각관과 연결되는 상부연결관과, 상기 하부연결관의 외면을 감싸도록 배치되는 하부연결하우징과, 상기 상부연결관의 외면을 감싸도록 배치되며, 상기 하부연결하우징과 결합하는 상부연결하우징을 포함하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 상기 분기부는, 상기 하부연결하우징과 하부연결관 사이 및 상기 상부연결하우징과 상부연결관 사이 중 적어도 하나에 배치되는 배관실링부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분기부는, 상기 상부연결관 및 상기 하부연결관에 배치되며, 상기 배관실링부의 위치를 고정시키는 고정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분기부는, 상기 상부하우징과 상기 하부하우징 사이에 배치되는 하우징실링부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부하우징과 상기 하부하우징이 형성하는 공간의 단면적은 상기 상부연결관의 길이 방향과 수직한 상기 상부연결관의 단면적 및 상기 하부연결관의 길이 방향과 수직한 상기 하부연결관의 단면적 중 적어도 하나보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부연결관과 상기 상부하우징 및 상기 하부연결관과 상기 하부하우징 중 적어도 하나는 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부냉각관과 상기 하부연결관 사이에 배치되는 하부분기블록을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부냉각관과 상기 상부연결관 사이에 배치되는 상부분기블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(100)은 배터리 모듈(100)의 바닥에 배치되는 하부냉각플레이트(121)와, 하부냉각플레이트(121) 위에 배치되는 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 하부냉각플레이트(121)와 마주하게 조립되어 상기 배터리 팩의 수용 공간을 형성하고, 다수의 상기 배터리 팩을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 커버(110)를 포함할 수 있다. 하부냉각플레이트(121)와 커버(110)는 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, 서로 다른 제1 방향(Z1)과 제2 방향(Z2)으로 연장된 T 자 형태로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도이다. 도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트의 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 하부냉각플레이트(121) 위로는, 하부냉각플레이트(121)로부터 팩 수용부(G)를 사이에 두고 이격되어 있는 제1 상부냉각플레이트(122)와, 하부냉각플레이트(121)로부터 팩 수용부(G)를 사이에 두고 이격되어 있는 제2 상부냉각플레이트(123)가 배치될 수 있다.
하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)는, 각각 배터리 팩(미도시)과 직접 접촉되어 적어도 한 개 이상의 배터리 팩이 안착하는 배터리 팩 안착부(131,132,133)를 구비할 수 있다. 이때, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)는 상기 배터리 팩을 방열하는 것으로, 상기 배터리 팩의 지지 역할과 함께 상기 배터리 팩을 방열하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 하부냉각플레이트(121)는 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 상기 제1 군의 배터리 팩을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 또한, 제1 상부냉각플레이트(122)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제2 레벨(h2)에 배치되어 상기 제2 군의 배터리 팩을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 그리고, 제2 상부냉각플레이트(123)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제3 레벨(h3)에 배치되어 상기 제3 군의 배터리 팩을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다.
제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩이란 적어도 하나 이상 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있으며, 서로 다른 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 군의 배터리 팩은 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 상기 제2 군의 배터리 팩은 가장 적은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3 군의 배터리 팩은 상기 제1 군의 배터리 팩 보다는 적고, 상기 제2 군의 배터리 팩 보다는 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 하부냉각플레이트(121) 위에 배치되는 상기 제1 군의 배터리 팩은 4개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 하부냉각플레이트(121)는 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장되는 종방향부(121A)와, 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장되는 횡방향부(121B)를 포함할 수 있는데, 종방향부(121A) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있고, 횡방향부(121B) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 그리고, 제1 상부냉각플레이트(122) 위에 배치되는 상기 제2 군의 배터리 팩은 2개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 제1 상부냉각플레이트(122)는 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장될 수 있고, 제1 상부냉각플레이트(122) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 또한, 제2 상부냉각플레이트(123) 위에 배치되는 상기 제3 군의 배터리 팩은 2개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 제2 상부냉각플레이트(123)는 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장될 수 있고, 제2 상부냉각플레이트(123) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다.
하부냉각플레이트(121)는 제1 방향(Z1)으로 길게 연장되어 있는 종방향부(121A)와, 제1 방향(Z1)과 다른 방향으로 제2 방향(Z2)으로 길게 연장되어 있는 횡방향부(121B)를 포함한다. 예를 들어, 종방향부(121A)와 횡방향부(121B)는 서로 수직한 제1, 제2 방향(Z1,Z2)으로 길게 연장될 수 있다. 이에 따라, 하부냉각플레이트(121)는 전체적으로 T 자 형태를 가질 수 있다.
하부냉각플레이트(121) 중 종방향부(121A)의 상방으로는 팩 수용부(G)를 사이에 두고 서로 이격되어 있는 제1 상부냉각플레이트(122)가 형성될 수 있다. 이때, 하부냉각플레이트(121)의 종방향부(121A)와 제1 상부냉각플레이트(122)는 제1 방향(Z1)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 하부냉각플레이트(121) 중 횡방향부(121B)의 상방으로는, 팩 수용부(G)를 사이에 두고 서로 이격되어 있는 제2 상부냉각플레이트(123)가 형성될 수 있다. 이때, 하부냉각플레이트(121)의 횡방향부(121B)와 제2 상부냉각플레이트(123)는 제2 방향(Z2)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 이때, 제1 상부냉각플레이트(122)와 제2 상부냉각플레이트(123)는 서로로부터 이격되게 배치될 수 있다.
하부냉각플레이트(121)는, 전체 배터리 모듈의 바닥을 형성할 수 있고, 전체 배터리 모듈의 기반을 제공할 수 있다. 즉, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(122,123)는, 하부냉각플레이트(121) 위에 지지될 수 있다. 이를 위해, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(122,123)에는 상기 하부냉각플레이트(121)로부터 상방 위치에서 각각의 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(122,123)를 지지해주기 위한 레그(142,143)가 형성될 수 있다. 즉, 하부냉각플레이트 및 제1 상부냉각플레이트(121,122) 사이와, 하부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,123) 사이에는 각각의 레그(142,143)가 형성되어, 하부냉각플레이트(121)로부터 팩 수용부(G)를 사이에 두고, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(122,123)를 지지해줄 수 있다. 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(122,123)로부터 돌출된 레그(142,143)에는 결합공(142A,143A)이 형성되고 결합공(142A,143A)을 관통하여 하부냉각플레이트(121)에 결합되는 체결부재(미도시)를 통하여 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(122,123)가 위치 고정될 수 있다.
제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(122,123)가 고정된 하부냉각플레이트(121) 상에는 커버(110, 도 1 참조)가 씌워질 수 있다. 커버(110)는 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123) 상에 배치된 상기 제1 내지 제3 군의 배터리 팩을 밀봉하여 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 즉, 하부냉각플레이트(121)와 커버(110)가 서로 마주하도록 조립되어 그 내부로 상기 제1 내지 제3 군의 배터리 팩이 수용되는 수용 공간을 형성할 수 있다. 하부냉각플레이트(121)와 커버(110)는 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, T 자 형태로 형성될 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트 내에 매립되는 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관을 보여주는 사시도이다. 도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다. 도 8은 도 3의 VIII-VIII선을 따라 취한 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)는 배터리 팩(미도시)을 지지해주면서, 동시에, 상기 배터리 팩과 열적으로 접촉하여, 예를 들어, 배터리 팩 안착부(131,132,133)에 직접 접촉하여 상기 배터리 팩을 방열해줄 수 있다. 그리고, 이를 위해, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)에는 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)에는 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 매립될 수 있다. 여기서, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123) 내부에 매립되면서 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)와 일체적으로 형성될 수 있다.
하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)와 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있고, 다이 캐스팅을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 고정되어 있는 금형(미도시) 내부에, 플레이트 형성용 용융 금속을 주입하는 방식으로, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)가 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 일체적으로 매립되어 있는 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)를 얻을 수 있다. 예를 들어, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)과, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)는 서로 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있는데, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은 상대적으로 높은 융점을 갖는 SUS 소재로 형성될 수 있고, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)는 상대적으로 낮은 융점을 갖는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, SUS 소재의 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 금형(미도시) 내에 가 고정된 상태에서, 용융 알루미늄이 주입될 수 있고, 융점의 차이에 따라 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은 고상을 유지하며 관 형체를 유지할 수 있다. 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173) 및 이들을 매립하는 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)는, 이들과 열적으로 접촉하는 상기 배터리 팩의 원활한 방열을 위하여, 열전도 특성이 우수하면서 서로 다른 융점을 갖는 SUS 소재와 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 하부냉각관(171)은 하부냉각플레이트(121) 내에 매립되고, 제1 상부냉각관(172)은 제1 상부냉각플레이트(122) 내에 매립된다. 또한, 제2 상부냉각관(173)은 제2 상부냉각플레이트(123) 내에 매립될 수 있다. 따라서, 하부냉각관(171)은 하부냉각플레이트(121)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치될 수 있고, 제1 상부냉각관(172)은 제1 상부냉각플레이트(122)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제2 레벨(h2)에 배치될 수 있다. 또한, 제2 상부냉각관(173)은 제2 상부냉각플레이트(123)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제3 레벨(h3)에 배치될 수 있다. 이때, 제1 상부냉각관(172)의 제2 레벨(h2)와 제2 상부냉각관(173)의 제3 레벨(h3)는 서로 같은 레벨에 해당될 수 있다.
하부냉각관(171)과 제1 상부냉각관(172) 또는 하부냉각관(171)과 제2 상부냉각관(173)은 분기부(150,160)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 하부냉각관(171)과 제1 상부냉각관(172)은 전방 분기부(150)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 전방 분기부(150)에는 하부냉각관 및 제1 상부냉각관(171,172)과 함께 외부 연결관(190)이 연결될 수 있다. 외부 연결관(190)으로부터 유입되는 냉각 매체는 전방 분기부(150)를 통하여 하부냉각관 및 제1 상부냉각관(171,172)으로 분배되고, 역으로 하부냉각관 및 제1 상부냉각관(171,172)으로부터의 냉각 매체는 전방 분기부(150)에 수집되어 외부 연결관(190)으로 유출될 수 있다. 냉각 매체의 흐름을 살펴보면, 외부 연결관(190)과 전방 분기부(150)를 통하여 유입된 저온의 냉각 매체는 하부냉각관 및 제1 상부냉각관(171,172)으로 분기되어 상기 각각 제1, 제2 군의 배터리 팩과 열교환을 수행하고, 이러한 열교환을 통하여 고온으로 가열된 냉각 매체는 전방 분기부(150)로 수집된 후, 전방 분기부(150)와 연결되어 있는 외부 연결관(190)을 통하여 유출될 수 있다.
후술하는 바와 같이, 하부냉각관(171)을 흐르는 냉각 매체는 후방 분기부(160)를 통하여 제2 상부냉각관(173)으로 분기될 수 있다. 즉, 전방 분기부(150)를 통하여 하부냉각관(171)으로 유입된 냉각 매체 중 일부는 상기 제1 군의 배터리 팩을 방열한 후 바이패스 유로(171B)를 경유하여 전방 분기부(150)로 되돌아오고, 하부냉각관(171)으로 유입된 냉각 매체 중 다른 일부는 후방 분기부(160)를 통하여 제2 상부냉각관(173)으로 유입될 수 있다.
전방 분기부(150)는 전체 배터리 모듈에서 전방 위치에 형성될 수 있고, 후방 분기부(160)는 전체 배터리 모듈에서 후방 위치에 형성될 수 있다. 참고적으로 도 2에서 도면번호 150` 및 도 6에서 도면번호 150은 모두 전방 분기부를 지칭하는 것이나, 도 2에서는 전방 분기부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다. 유사하게, 도 2에서 도면번호 160` 및 도 6에서 도면번호 160는 모두 후방 분기부를 지칭하는 것이나, 도면에서는 후방 분기부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다.
하부냉각관(171)과 제2 상부냉각관(173)은 후방 분기부(160)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 후방 분기부(160)를 통하여 하부냉각관(171)의 냉각 매체는 제2 상부냉각관(173)으로 유입될 수 있고, 상기 제3 군의 배터리 팩을 방열한 후, 다시 후방 분기부(160)를 통하여 하부냉각관(171)으로 되돌아올 수 있다. 예를 들어, 하부냉각관(171)을 흐르는 냉각 매체 중에서 일부는 상기 제1 군의 배터리 팩만을 방열한 후 바이패스 유로(171B)를 통하여 후방 분기부(160)를 거치지 않고 바이패스할 수 있고, 하부냉각관(171)을 흐르는 냉각 매체 중 다른 일부는 상기 제1 군의 배터리 팩을 방열하고 다시 후방 분기부(160)를 통하여 상기 제3 군의 배터리 팩을 방열할 수 있다. 이와 같이, 하부냉각관(171)의 유로를 따라서는, 바이패스 유로(171B)와, 후방 분기부(160)를 경유하는 유로(171A)가 병렬적으로 형성되어 있고, 하부냉각관(171)의 순환 경로를 따라 시점과 종점을 형성하는 전방 분기부(150)로부터 바이패스 유로(171B)와 후방 분기부(160)의 유로(171A)는 서로 분리되어 있다.
하부냉각관(171)의 유로를 따라 바이패스 유로(171B)를 형성함으로써, 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함하는 상기 제1 군의 배터리 팩의 방열이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 바이패스 유로(171B)를 통하여 흐르는 냉각 매체는 어느 정도 낮은 온도를 유지할 수 있고, 전방 분기부(150)로 되돌아오는 과정에서도 상기 제1 군의 배터리 팩을 효율적으로 냉각할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 군의 배터리 팩은 서로 다른 위치에 배치된 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123) 위에 분산 배치되어 있다. 이렇게 다수의 위치에 분산 배치되어 있는 상기 제1 내지 제3 군의 배터리 팩을 균일하게 방열시키기 위하여, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은 서로 다른 직경으로 형성될 수 있다.
하부냉각관(171)은 가장 많은 개수의 상기 제1 군의 배터리 팩의 방열을 담당하므로, 가장 큰 대직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부냉각관(171)은 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 상부냉각관(172)은 가장 적은 개수의 상기 제2 군의 배터리 팩의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(190)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제1 상부냉각관(172)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제1 상부냉각관(172)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 하부냉각관(171)은 그 유로를 따라, 후방 분기부(160)를 경유하는 유로(171A)와, 후방 분기부(160)를 바이패스하는 바이패스 유로(171B)를 포함할 수 있다. 이때, 후방 분기부(160)를 통하여 제2 상부냉각관(173)까지 연결되는 가장 긴 유로(171A), 즉, 하부냉각관(171)으로부터 제2 상부냉각관(173)까지 연결되는 가장 긴 유로(171A)는 상대적으로 많은 유량이 공급되도록 가장 큰 대직경, 예를 들어, 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 하부냉각관(171)의 유로를 따라 후방 분기부(160)를 바이패스하는 바이패스 유로(171B)는 후방 분기부(160)의 유로(171A) 보다는 냉각 매체의 유량이 제한되도록 상대적으로 작은 직경, 예를 들어, 9mm의 직경으로 형성될 수 있다. 즉, 하부냉각관(171) 중에서 바이패스 유로(171B)는 후방 분기부(160)의 유로(171A) 보다는 적은 직경으로 형성됨으로써, 하부냉각관(171)으로부터 제2 상부냉각관(173)까지 이어져서 상대적으로 방열 수요가 많은 후방 분기부(160)의 유로(171A)로 더 많은 유량이 할당되도록 설계될 수 있다. 특히, 하부냉각관(171)의 유로 중에서 외부 연결관(190)으로부터 가장 먼 거리에 배치되어 있는 제2 상부냉각관(173)까지 이어지는 유로(171A)의 직경을 상대적으로 크게 형성함으로써, 냉각 매체의 흐름을 따라 유동 저항을 줄이고 압력 강하를 줄임으로써 적정의 유량이 확보되도록 할 수 있다.
제1 상부냉각관(172)은 가장 적은 개수의 상기 제2 군의 배터리 팩의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(190)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제1 상부냉각관(172)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제1 상부냉각관(172)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 상부냉각관(172)은 6mm의 직경으로 형성될 수 있다.
하부냉각관(171)이 매립된 하부냉각플레이트는(121) 상부는 편평한 형태를 가질 수 있고, 하부는 하부냉각관(171)의 형태를 따라 볼록하게 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이러한 구조는 하부냉각플레이트(121)의 편평한 상부면을 통하여 상기 제1 군의 배터리 팩을 안정적으로 지지해주는 한편으로 상기 제1 군의 배터리 팩과 충분한 열적 접촉을 형성하고, 하부냉각플레이트(121)의 하부면은 하부냉각관(171)의 외주를 따라 볼록하게 돌출된 형태로 형성함으로써, 하부냉각관(171)을 충분히 매립하면서도 하부냉각관(171)이 형성되지 않은 부분에서는 박형의 두께로 형성하여, 재료비를 절감하고 전체 배터리 모듈의 중량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 상기 하부냉각관(171)의 하부는 하부냉각플레이트(121)의 형성 과정에서, 금형(미도시)의 형태를 따라 하부냉각관(171)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.
하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173) 각각은 다수의 관체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은 상기 배터리 팩이 지지되는 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)의 전체 면적에 걸쳐서 균일한 방열 효과를 거두기 위해, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)의 전체 면적에 걸쳐서 고르게 냉각 매체를 전달하도록 서로 나란하게 연장되는 다수의 관체를 포함할 수 있다. 또한, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은 외부 연결관(190)으로부터의 유입 유로와 외부 연결관(190)을 향하는 유출 유로를 포함하는 순환 유로를 형성하도록 다수의 관체를 포함할 수 있다. 이때, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)을 형성하도록 서로 나란하게 연장되는 이웃한 관체들 사이에는 고정 블록(180)이 형성될 수 있다.
고정 블록(180)은 서로 이웃한 관체들을 하나의 묶음으로 묶어서 이들 간의 일정한 간격을 유지시켜주고 관체들을 서로에 대해 지지해주는 기능을 할 수 있다. 특히, 고정 블록(180)은 상기 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 일체적으로 형성된 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)의 형성 과정에서, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 용융 금속의 흐름에 대항하여 일정한 위치를 유지시켜주는 지그의 기능을 할 수 있다. 보다 구체적으로, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)은 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)의 형성을 위한 금형(미도시) 내에서 가 고정될 필요가 있고, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 가 고정된 금형 내부에 용융 금속을 주입함으로써, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 일체적으로 형성된 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)를 형성할 수 있다. 이때, 높은 압력으로 주입되는 용융 금속의 압력에 대항하여 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)의 다수의 관체들을 일정한 위치로 유지시켜주기 위해 고정 블록(180)은 다수의 관체들을 연결하면서 이들을 정위치로 유지시켜줄 수 있다.
예를 들어, 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)의 형성을 위한 금형(미도시) 내에, 고정 블록(180)에 의해 결속된 다수의 관체를 수용하고, 고정 블록(180)의 상부를 고정 지그(미도시)를 통하여 가압함으로써, 고정 블록(180)을 위치 고정시킬 수 있고, 고정 블록(180)을 통하여 다수의 관체가 금형(미도시) 내에서 유동되지 않도록 고정시킬 수 있다. 즉, 고정 블록(180)은 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)을 형성하기 위한 다수의 관체를 서로에 대해 위치 고정시키면서 동시에 외부의 고정 지그(미도시)가 소정의 압력을 제공할 수 있는 가압 포인트를 제공함으로써, 하부냉각관, 제1 상부냉각관 및 제2 상부냉각관(171,172,173)이 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)의 내부에서 균일한 깊이로 형성되고 외부로 돌출되지 않도록 위치 고정할 수 있다. 이때, 고정 블록(180)은 고정 지그(미도시)의 가압 포인트를 제공하면서 용융 금속의 주입시에도 고정 지그(미도시)와 접촉을 지속하므로, 고정 블록(180)은 완성된 형태의 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)에서 상부면이나 하부면 중 적어도 어느 한면으로 노출될 수 있다.
고정 블록(180)은 용융 금속 내에 매립되면서 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)의 내부에 매립될 수 있다. 고정 블록(180)은 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)와 동일한 금속 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 고정 블록(180)은 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)와 동일한 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 즉, 고정 블록(180)은 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)를 형성하기 위한 알루미늄 용융 금속에 매립되며 냉각 경화되는 과정에서 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)와 빈틈없는 결합, 그러니까, 크랙과 같은 결함이 없는 결합을 형성할 수 있다. 예를 들어, 같은 소재로 형성되어 소재 특성이 동일한 고정 블록(180)과 하부냉각플레이트, 제1 상부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,122,123)는, 냉각 경화되는 과정에서 서로 간에 밀착되어 견고한 결합을 형성할 수 있다.
고정 블록(180)은, 하부냉각관(171)을 사이에 두고 서로 마주하게 결합되는 상부 유닛(181)과 하부 유닛(182)을 포함하고, 상부 유닛(181) 및 하부 유닛(182)을 결합하는 결합 유닛(183)을 포함할 수 있다.
이하, 전방 분기부(150) 및 후방 분기부(160)의 누수 차단 구조에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 전방 분기부(150) 및 후방 분기부(160)의 누수 차단이란, 전방, 후방 분기부(150,160)의 누수가 상기 배터리 팩으로 침투하는 것을 방지함을 의미할 수 있다. 전방 분기부(150)는 하부냉각관 및 제1 상부냉각관(171,172)과 외부 연결관(190)이 서로 연결되는 개소로서, 누수의 위험이 상대적으로 크다. 또한, 후방 분기부(160)는 제1, 제2 상부냉각관(171,173)이 서로 연결되는 개소로서 누수의 위험이 상대적으로 크다.
전방 분기부(150)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제1 하부분기블록(151)과 제2 레벨(h2)에 형성된 제1 상부분기블록(152)과, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)을 서로 연결해주는 제1 연결부(153)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)은 각각 하부냉각플레이트 및 제1 상부냉각플레이트(121,122) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 제1 하부분기블록(151)은, 하부냉각관(171)과 함께, 하부냉각플레이트(121) 내에 함께 매립될 수 있고, 제1 하부분기블록(151)은, 제1 상부냉각관(172)과 함께, 제1 상부냉각플레이트(122) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)은 하부냉각플레이트 및 제1 상부냉각플레이트(121,122) 내부에 매립되어 하부냉각플레이트 및 제1 상부냉각플레이트(121,122)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 상기 배터리 팩으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.
한편, 일 실시예로써 후방 분기부(160)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제2 하부분기블록(161)과 제3 레벨(h2)에 형성된 제2 상부분기블록(162)과, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)을 서로 연결해주는 제2 연결부(163)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)은 각각 하부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,123) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 제2 하부분기블록(161)은 하부냉각관(171)과 함께, 하부냉각플레이트(121) 내에 함께 매립될 수 있고, 제2 상부분기블록(162)은 제2 상부냉각관(173)과 함께, 제2 상부냉각플레이트(123) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)은 하부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,123) 내부에 매립되어 하부냉각플레이트 및 제2 상부냉각플레이트(121,123)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 상기 배터리 팩으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.
이때, 제2 연결부(163)는 하기에서 설명할 제1 연결부(153)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다.
다른 실시예로써, 후방 분기부(160)는 제2 하부분기블럭(161), 제2 연결부(163) 및 제2 상부분기블럭(162)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)은 상기에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 제2 연결부(163)는 이중 실링 구조가 적용될 수 있다. 제2 연결부(163)는 하부냉각관(171) 측으로부터 연결되는 제2 하부연결관(163A)과, 제2 상부냉각관(173) 측으로부터 연결되는 제2 상부연결관(163B)과, 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)을 이어주는 제2 연결블록(163C)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 연결블록(163C)은 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)의 외주를 감싸면서 이들을 유체적으로 결합시킬 수 있는데, 제2 연결블록(163C)의 내주와 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)의 외주 사이에는 실링 부재(미도시)가 개재될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 연결블록(163C)의 내주와 제2 하부연결관(163A)의 외주 사이에는 두 개의 상기 실링 부재가 중첩적으로 적용되어 이중 실링 구조가 적용될 수 있다. 마찬가지로, 제2 연결블록(163C)의 내주와 제2 상부연결관(163B)의 외주 사이에도 두 개의 상기 실링 부재가 중첩적으로 적용되어 이중 실링 구조가 적용될 수 있다. 상기 실링 부재는 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)의 외주를 둘러싸는 탄성 소재로 형성될 수 있으며, O 링과 같은 고무 소재로 형성될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 후방 분기부(160)는 제2 연결부(163)가 이중 실링 구조로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같은 전방 분기부(150)의 제1 하부분기블록(151)에는 외부 연결관(190)과, 하부냉각관(171)과, 제1 연결부(153)가 연결될 수 있는데, 이때, 제1 하부분기블록(151)과 외부 연결관(190) 사이, 제1 하부분기블록(151)과 하부냉각관(171) 사이, 그리고, 제1 하부분기블록(151)과 제1 연결부(153) 사이에는 브레이징 결합이 적용될 수 있다. 전방 분기부(150)의 제1 하부분기블록(151)에 대해서도 유사하게 브레이징 결합이 적용될 수 있다. 다수의 관체가 연결되는 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블럭(152)에서 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블럭(152)과 다수의 관체들 사이에 브레이징 결합이 적용됨으로써, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블럭(152)과 다수의 관체들 사이의 누수가 방지될 수 있다.
전방 분기부(150) 측에는 브레이징 결합을 통하여 누수 없는 유체적 연결을 형성할 수 있고, 후방 분기부(160) 측에는 이중 실링 구조를 적용하여 누수 없는 유체적인 연결을 형성할 수 있다. 이때, 브레이징과 같은 일체적인 결합과 달리, 후방 분기부(160) 측에 이중 실링 구조를 적용하더라도 냉각 매체의 압력에 따라 누수 가능성이 있다. 예를 들어, 전체 배터리 모듈의 조립성을 위하여, 후방 분기부(160) 측에서는 하부냉각플레이트(121, 또는 하부냉각관 171)와 제2 상부냉각플레이트(123, 또는 제2 상부냉각관 173) 사이를 탈부착 가능하게 연결할 수 있고, 이때 기밀성 연결을 위하여, 이중 실링 구조를 적용하더라도 브레이징 결합과 같은 일체적인 결합 보다는 누수 가능성이 높을 수 있다.
상기와 같은 연유로, 후방 분기부(160) 주변에는 배수홀(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 후방 분기부(160) 하부의 하부냉각플레이트(121)에는 상기 배수홀이 형성될 수 있다. 후방 분기부(160), 보다 구체적으로, 후방 분기부(160)의 제2 연결블록(163C) 주변으로 누수가 발생되더라도 하부냉각플레이트(121)의 배수홀을 통하여 외부로 배출될 수 있고, 상기 배터리 팩으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 배수홀은 하부냉각플레이트(121)를 관통하는 관통 홀로 형성될 수 있다.
이하에서는 제1 연결부(153)에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 9는 도 6에 도시된 제1 연결부를 보여주는 분해사시도이다. 도 10은 도 9에 도시된 제1 연결부의 결합관계를 보여주는 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 제1 연결부(153)는 제1 하부연결관(153A), 제1 상부연결관(153B), 제1 하부연결하우징(153C), 제1 상부연결하우징(153D), 제1 배관실링부(153E), 제1 고정부(153F) 및 제1 하우징실링부(153G)를 포함할 수 있다.
제1 하부연결관(153A)은 하부냉각관(미도시) 및 외부 연결관(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 제1 하부연결관(153A)은 제1 하부분기블록(151)을 통하여 상기 하부냉각관 및 상기 외부 연결관과 연결될 수 있다.
또한, 제1 상부연결관(153B)은 제1 하부연결하우징(153C) 및 제1 상부연결하우징(153D)을 통하여 제1 하부연결관(153A) 및 제1 상부냉각관(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 제1 상부연결관(153B)은 제1 상부분기블록(152)을 통하여 상기 제1 상부냉각관과 연결될 수 있다.
상기와 같은 제1 하부연결관(153A)과 제1 상부연결관(153B)은 내경이 동일하거나 서로 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예로써 제1 하부연결관(153A)의 내경과 제1 상부연결관(153B)의 내경은 서로 동일할 수 있다. 다른 실시예로써 제1 하부연결관(153A)의 내경은 제1 상부연결관(153B)의 내경보다 크게 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로써 제1 하부연결관(153A)의 내경은 제1 상부연결관(153B)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 하부연결관(153A)의 내경이 제1 상부연결관(153B)의 내경보다 큰 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 하부연결하우징(153C)은 하부냉각플레이트(121)와 일체로 형성될 수 있다. 이때 제1 하부연결하우징(153C)은 하부냉각플레이트(121)로부터 제1 상부냉각플레이트(122) 측으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 제1 하부연결하우징(153C)의 내부에는 제1 하부분기블록(151) 및 제1 하부연결관(153A)이 배치될 수 있다. 제1 하부연결하우징(153C)의 내부에는 제1 하부연결관(153A)이 삽입될 수 있다. 이때, 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 하부연결관(153A)은 일체로 형성되거나 별로 형성되어 결합할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 하부연결관(153A)이 서로 일체로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 제1 하부연결하우징(153C)에는 제1 하부연결관(153A)의 내경보다 내경이 큰 공간이 형성될 수 있다. 이때, 제1 하부연결관(153A)의 길이 방향에 수직한 제1 하부연결하우징(153C)의 단면적은 제1 하부연결관(153A)의 길이 방향에 수직한 제1 하부연결관(153A)의 내부 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 따라서 제1 하부연결하우징(153C)의 내부 중 일부는 제1 하부연결관(153A)의 내부보다 확장되는 형태를 가질 수 있다.
제1 상부연결하우징(153D)은 제1 하부연결하우징(153C)과 결합할 수 있다. 이때, 제1 상부연결하우징(153D) 내부에는 제1 상부연결관(153B) 및 제1 상부분기블록(152)이 배치될 수 있다. 특히 제1 상부연결하우징(153D)은 제1 상부연결관(153B)과 일체로 형성되거나 분리되도록 형성되어 제1 상부연결관(153B)과 결합하는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 상부연결하우징(153D)과 제1 상부연결관(153B)은 일체로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 제1 상부연결하우징(153D)의 내부에는 제1 하부연결하우징(153C)의 내부와 유사하게 공간이 형성될 수 있다. 이때, 제1 하부연결하우징(153C)의 길이 방향과 수직한 제1 상부연결하우징(153D) 내부의 공간의 단면적은 제1 하부연결하우징(153C)의 길이 방향과 수직한 제1 하부연결하우징(153C)의 내부 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
제1 배관실링부(153E)는 제1 하부연결하우징(153C) 및 제1 하부연결관(153A) 사이 및 제1 상부연결하우징(153D) 및 제1 상부연결관(153B) 사이 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 배관실링부(153E)는 제1 하부연결하우징(153C) 및 제1 하부연결관(153A) 사이에 배치되는 제1 하부배관실링부(153E-1)와, 제1 상부연결하우징(153D)과 제1 상부연결관(153B) 사이에 배치되는 제1 상부배관실링부(153E-2)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 경우 제1 하부배관실링부(153E-1)는 제1 하부연결하우징(153C) 및 제1 하부연결관(153A)의 표면에 코팅된 형태일 수 있으며, O링과 같은 형태로 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 하부연결관(153A) 사이에 배치되는 것도 가능하다. 이러한 경우 제1 하부배관실링부(153E-1)는 고무, 실리콘 등을 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 하부배관실링부(153E-1)는 실리콘 재질을 포함하고 O링 형태로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 상부배관실링부(153E-2)는 제1 상부연결하우징(153D)과 제1 하부연결관(153A) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 하부연결관(153A)은 제1 상부배관실링부(153E-2)의 내부에 삽입될 수 있으며, 제1 상부배관실링부(153E-2)는 제1 상부연결하우징(153D)과 제1 하부연결관(153A) 사이에 배치될 수 있다.
제1 고정부(153F)는 제1 배관실링부(153E)의 위치가 어긋나는 것을 방지할 수 있다. 이때, 제1 고정부(153F)는 스토퍼 링과 같은 형태로 형성될 수 있다. 제1 고정부(153F)는 제1 하부연결관(153A)에 설치되는 제1 하부고정부(153F-1)와 제1 상부연결관(153B)에 설치되는 제1 상부고정부(153F-2)를 포함할 수 있다.
제1 하우징실링부(153G)는 제1 하부연결하우징(153C) 및 제1 상부연결하우징(153D) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 하부연결하우징(153C) 및 제1 상부연결하우징(153D) 중 적어도 하나에는 제1 하우징실링부(153G)가 삽입되도록 홈이 형성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 하부연결하우징(153C)에 제1 하우징실링부(153G)가 설치되는 홈이 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 제1 하우징실링부(153G)는 O링 형태로 형성될 수 있으며, 고무, 합성수지 또는 실리콘 등과 같은 탄성재질로 형성될 수 있다.
제2 연결부(미도시)는 상기 하부냉각관과 제2 상부냉각관(미도시)을 서로 연결시킬 수 있다. 이때, 상기 연결부는 상기에서 설명한 바와 같이 제1 연결부(153)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 연결부는 제2 하부연결관(미도시), 제2 상부연결관(미도시), 제2 하부연결하우징(미도시), 제2 상부연결하우징(미도시), 제2 배관실링부(미도시), 제2 고정부(미도시) 및 제2 하우징실링부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 하부연결관은 상기 하부냉각관과 연결될 수 있으며, 상기 제2 상부연결관은 상기 제2 상부냉각관과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 하부연결하우징은 상기 하부냉각관과 연결될 수 있으며, 상기 제2 상부연결하우징은 상기 제2 상부냉각관과 연결될 수 있다. 상기 제2 배관실링부는 상기 제2 하부연결하우징과 상기 제2 하부연결관 사이에 배치되는 제2 하부배관실링부와, 상기 제2 상부연결하우징과 상기 제2 하부연결관 사이에 배치되는 제2 상부배관실링부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 고정부는 상기 제2 하부연결관에 설치되는 제2 하부고정부 및 상기 제2 상부연결관에 설치되는 제2 상부고정부를 포함할 수 있다. 상기 제2 하우징실링부는 상기 제2 하부연결하우징과 상기 제2 상부연결하우징 사이에 배치될 수 있다. 이러한 경우 상기 제2 하부연결관, 상기 제2 상부연결관, 상기 제2 하부연결하우징, 상기 제2 상부연결하우징, 상기 제2 배관실링부, 상기 제2 고정부 및 상기 제2 하우징실링부는 각각 상기에서 설명한 제1 하부연결관(153A), 제1 상부연결관(153B), 제1 하부연결하우징(153C), 제1 상부연결하우징(153D), 제1 배관실링부(153E), 제1 고정부(153F) 및 제1 하우징실링부(153G)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기와 같은 제1 연결부(153)의 설치 방법을 살펴보면, 하부냉각플레이트(121)와 제1 상부냉각플레이트(122)를 각각 서로 상이한 레벨에 배치한 후 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)을 대응되도록 배치할 수 있다. 이러한 경우 제1 하부연결하우징(153C)에는 제1 하부배관실링부(153E-1), 제1 하부고정부(153F-1) 및 제1 하우징실링부(153G)가 각각 설치된 상태일 수 있다. 또한, 제1 상부연결하우징(153D)에는 제1 상부배관실링부(153E-2) 및 제1 상부고정부(153F-2)가 각각 설치된 상태일 수 있다.
상기와 같이 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)을 배열한 후 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)을 결합할 수 있다. 이때, 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D) 사이의 결합은 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)은 볼트, 나사 등을 통하여 결합할 수 있다. 다른 실시예로써 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)은 용접을 통하여 결합하는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로써 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)은 별도로 구비된 돌기, 후크 등과 이와 결합하는 홈, 홀 등을 통하여 결합하는 것도 가능하다. 이때, 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)의 결합 방법은 상기에 한정되는 것은 아니며 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)을 서로 결합하여 고정시키는 모든 장치 및 모든 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)은 볼트와 너트를 통하여 결합하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같이 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D)가 결합하면, 제1 하부연결관(153A) 및 제1 상부연결관(153B)은 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D) 내부에 각각 배치될 수 있다. 이때, 서로 마주보는 제1 하부연결관(153A)의 일단과 제1 상부연결관(153B)의 일단은 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
상기와 같은 경우 서로 이격된 제1 하부연결관(153A)의 일단과 제1 상부연결관(153B)의 일단은 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D) 사이에 형성된 공간 내부에 배치될 수 있다. 이때, 제1 하부연결하우징(153C)과 제1 상부연결하우징(153D) 사이의 공간은 제1 하부연결관(153A)의 내경 및 제1 상부연결관(153B)의 내경보다 크게 형성됨으로써 냉각수를 일시적으로 저장할 수 있다.
특히 상기와 같은 경우 제1 하부연결관(153A)과 제1 상부연결관(153B)이 서로 동일 선상에 정확하게 배열되지 않는 경우에도 제1 하부연결하우징(153C) 및 제1 상부연결하우징(153D)을 통하여 제1 하부연결관(153A)과 제1 상부연결관(153B)이 서로 연결될 수 있다.
따라서 배터리 모듈은 제1 연결부(153)를 통하여 상기 하부냉각관과 상기 제1 상부냉각관을 간단한 구조를 통하여 연결하는 것이 가능하다. 또한, 배터리 모듈은 제1 연결부(153)를 통하여 상기 하부냉각관 및 상기 제1 상부냉각관의 연결 후 발생할 수 있는 누수를 방지함으로써 배터리 모듈의 수명을 연장시키고 안정성을 증대시킬 수 있다.
배터리 모듈은 서로 다른 평면에 배치되는 냉각관이 연결하우징을 통하여 연결됨으로써 연결관의 중심이 서로 어긋나는 경우에도 냉각수의 유로를 확보할 수 있다. 배터리 모듈은 연결하우징 내부에 공간을 형성함으로써 연결관 내부에서의 역류 현상을 저감시킬 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 조립이 간편하고 누수를 방지하는 베터리 모듈을 제공하여, 베터리 팩 등을 사용하는 전기자동차, 선박, 전기자전거 등에 본 발명의 실시예들을 적용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 하부냉각플레이트에 배치된 하부냉각관;
    상부냉각플레이트에 배치되고, 상기 하부냉각관과 연결되며, 상기 하부냉각관과 다른 평면에 배치되는 상부냉각관; 및
    상기 하부냉각관과 상기 상부냉각관을 연결하는 분기부;를 포함하고,
    상기 분기부는,
    상기 하부냉각관과 연결되는 하부연결관;
    상기 상부냉각관과 연결되는 상부연결관;
    상기 하부연결관의 외면을 감싸도록 배치되는 하부연결하우징; 및
    상기 상부연결관의 외면을 감싸도록 배치되며, 상기 하부연결하우징과 결합하는 상부연결하우징;을 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기부는,
    상기 하부연결하우징과 하부연결관 사이 및 상기 상부연결하우징과 상부연결관 사이 중 적어도 하나에 배치되는 배관실링부;를 더 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분기부는,
    상기 상부연결관 및 상기 하부연결관에 배치되며, 상기 배관실링부의 위치를 고정시키는 고정부;를 더 포함하는 배터리 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기부는,
    상기 상부연결하우징과 상기 하부연결하우징 사이에 배치되는 하우징실링부;를 더 포함하는 배터리 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부연결하우징과 상기 하부연결하우징이 형성하는 공간의 단면적은 상기 상부연결관의 길이 방향과 수직한 상기 상부연결관의 단면적 및 상기 하부연결관의 길이 방향과 수직한 상기 하부연결관의 단면적 중 적어도 하나보다 크게 형성된 배터리 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부연결관과 상기 상부연결하우징 및 상기 하부연결관과 상기 하부연결하우징 중 적어도 하나는 일체로 형성된 배터리 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부냉각관과 상기 하부연결관 사이에 배치되는 하부분기블록;을 더 포함하는 배터리 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부냉각관과 상기 상부연결관 사이에 배치되는 상부분기블록;을 더 포함하는 배터리 모듈.
PCT/KR2017/010100 2016-10-13 2017-09-14 배터리 모듈 WO2018070674A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780063047.4A CN109804499B (zh) 2016-10-13 2017-09-14 电池模块
US16/340,985 US10978753B2 (en) 2016-10-13 2017-09-14 Battery module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0132846 2016-10-13
KR1020160132846A KR102295371B1 (ko) 2016-10-13 2016-10-13 배터리 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018070674A1 true WO2018070674A1 (ko) 2018-04-19

Family

ID=61906178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/010100 WO2018070674A1 (ko) 2016-10-13 2017-09-14 배터리 모듈

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10978753B2 (ko)
KR (1) KR102295371B1 (ko)
CN (1) CN109804499B (ko)
WO (1) WO2018070674A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200373637A1 (en) * 2017-12-11 2020-11-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6683779B2 (ja) * 2018-08-31 2020-04-22 本田技研工業株式会社 バッテリパックの冷却構造
CN112768805A (zh) * 2021-01-22 2021-05-07 倍登新能源科技（苏州）有限公司 一体式液冷电池箱
KR20220133021A (ko) * 2021-03-24 2022-10-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
CN113206321B (zh) * 2021-04-30 2022-12-30 美嘉帕拉斯特汽车零部件（上海）有限公司 一种电池模组

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120062207A (ko) * 2010-12-06 2012-06-14 성기천 냉매관 연결장치
KR20120096133A (ko) * 2011-02-22 2012-08-30 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101195425B1 (ko) * 2012-06-15 2012-10-30 오형동 냉매 관의 연결구조
KR20130064969A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 대한칼소닉주식회사 배터리 셀의 방열유닛
KR20130113740A (ko) * 2012-04-06 2013-10-16 인지컨트롤스 주식회사 전지용 냉매 매니폴드

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687232A (en) 1985-12-27 1987-08-18 Zimmerman Harry M Pipe slip joint system
US5378555A (en) * 1993-12-27 1995-01-03 General Motors Corporation Electric vehicle battery pack
KR100717751B1 (ko) * 2005-12-21 2007-05-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
KR101446109B1 (ko) 2008-01-07 2014-10-01 한라비스테온공조 주식회사 배관 플렌지 연결구조
JP5405858B2 (ja) * 2008-04-14 2014-02-05 日産自動車株式会社 組電池、組電池の製造方法および組電池を搭載した車両
JP2011065907A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Panasonic Corp 電池モジュール及びその製造方法並びに温度調整システム
CN103201870B (zh) * 2010-10-29 2016-09-07 达纳加拿大公司 用于冷却导热蓄电池的热交换器和蓄电池单元结构
WO2012102496A2 (ko) * 2011-01-26 2012-08-02 주식회사 엘지화학 조립 생산성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR101320393B1 (ko) * 2012-03-23 2013-10-23 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
US9312582B2 (en) * 2012-03-27 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Apparatus and method for manufacturing a modular battery pack with fluid circulation tube and interleaved fins
US8974934B2 (en) * 2012-08-16 2015-03-10 Lg Chem, Ltd. Battery module
CN203260692U (zh) * 2013-04-22 2013-10-30 比亚迪股份有限公司 一种储能电池模组
DE102013219200A1 (de) * 2013-09-24 2015-03-26 Behr Gmbh & Co. Kg Kühleinrichtung für ein Batteriesystem, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102013111967A1 (de) * 2013-10-30 2015-04-30 Valeo Klimasysteme Gmbh Kältemittelverteiler für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sowie Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittelverteiler
US9819062B2 (en) * 2014-11-14 2017-11-14 Ford Global Technologies, Llc Traction battery assembly with thermal device
KR200478852Y1 (ko) 2015-03-24 2015-11-25 김동영 분배기용 멀티소켓
KR102562682B1 (ko) * 2016-05-25 2023-08-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
KR102308632B1 (ko) * 2016-10-13 2021-10-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
KR102308630B1 (ko) * 2016-10-17 2021-10-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120062207A (ko) * 2010-12-06 2012-06-14 성기천 냉매관 연결장치
KR20120096133A (ko) * 2011-02-22 2012-08-30 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR20130064969A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 대한칼소닉주식회사 배터리 셀의 방열유닛
KR20130113740A (ko) * 2012-04-06 2013-10-16 인지컨트롤스 주식회사 전지용 냉매 매니폴드
KR101195425B1 (ko) * 2012-06-15 2012-10-30 오형동 냉매 관의 연결구조

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200373637A1 (en) * 2017-12-11 2020-11-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
US11749856B2 (en) * 2017-12-11 2023-09-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module

Also Published As

Publication number Publication date
KR102295371B1 (ko) 2021-08-31
US10978753B2 (en) 2021-04-13
US20200185795A1 (en) 2020-06-11
CN109804499B (zh) 2022-06-24
KR20180040922A (ko) 2018-04-23
CN109804499A (zh) 2019-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018070675A1 (ko) 배터리 모듈
WO2018070674A1 (ko) 배터리 모듈
WO2018074686A1 (ko) 배터리 모듈
CN107453003B (zh) 电池模块
WO2014196778A1 (ko) 액상 냉매 유출에 대한 안전성이 향상된 전지팩
WO2011013905A2 (ko) 냉각 효율성이 향상된 전지모듈
WO2010002142A2 (ko) 정렬-결합 요소들을 가지고 있는 전지셀 어셈블리들을 포함하는 전지모듈
WO2012115351A2 (ko) 냉각 효율성이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
KR20100003140A (ko) 고무 냉각 매니폴드를 포함하는 전지모듈
WO2017116128A1 (ko) 전기소자 냉각용 열교환기
WO2019078456A1 (ko) 누설 냉매 유입 방지 기능을 갖는 배터리 팩
WO2021080115A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021040293A1 (ko) 셀 프레임을 포함한 배터리 모듈
WO2021025473A1 (ko) 상부 냉각 방식 배터리 팩
WO2019221394A1 (ko) 배터리 팩
WO2021235716A1 (ko) 케이스 외부에 냉각부를 구비한 배터리 팩
WO2020060055A1 (ko) 모듈 하우징을 포함하는 배터리 모듈
KR102195736B1 (ko) 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트
WO2022050693A1 (ko) 배터리 모듈
WO2019117437A1 (ko) 배터리 모듈
WO2021221297A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2024085470A1 (ko) 개선된 냉각 구조를 갖는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021221312A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17860275

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17860275

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1