WO2021210787A1 - 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
WO2021210787A1
WO2021210787A1 PCT/KR2021/003036 KR2021003036W WO2021210787A1 WO 2021210787 A1 WO2021210787 A1 WO 2021210787A1 KR 2021003036 W KR2021003036 W KR 2021003036W WO 2021210787 A1 WO2021210787 A1 WO 2021210787A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
refrigerant
sub
battery
battery modules
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/003036
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김민섭
성준엽
박명기
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to EP21789373.4A priority Critical patent/EP4016704A1/en
Priority to JP2022514804A priority patent/JP7399542B2/ja
Priority to CN202180005283.7A priority patent/CN114375521A/zh
Priority to US17/760,549 priority patent/US20220359929A1/en
Publication of WO2021210787A1 publication Critical patent/WO2021210787A1/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
    • 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
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/623—Portable devices, e.g. mobile telephones, cameras or pacemakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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
    • 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
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a device including the same, and more particularly, to a battery pack in which a cooling structure is integrated and a device including the same.
  • Secondary batteries are receiving a lot of attention as an energy source in various product groups such as mobile devices and electric vehicles.
  • Such a secondary battery is a powerful energy resource that can replace the use of conventional products using fossil fuels, and is in the spotlight as an eco-friendly energy source because no by-products are generated due to energy use.
  • Such a battery pack includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, and a plurality of battery modules each including a module frame accommodating the battery cell stack.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional battery pack in which a plurality of battery modules are disposed.
  • a conventional battery pack includes a structure in which a refrigerant flows along a flow path 20 to a lower side of a plurality of battery modules 10 accommodated in a lower housing 30 .
  • a temperature deviation may occur between the module, the battery module farther from the inlet portion of the coolant, and the battery cells inside the battery module.
  • the lifespan of the secondary battery may be shortened.
  • An object of the present invention is to provide a battery pack having a cooling structure integrated therein and a device including the same.
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention for realizing the above object includes a plurality of battery modules; a plurality of heat sinks formed under each of the plurality of battery modules; a first flow path for supplying a refrigerant to each of the plurality of heat sinks; and a second flow path for discharging the refrigerant circulated in the plurality of heat sinks, wherein the refrigerant supplied to each of the heat sinks circulates in a space formed between the heat sink and a lower surface of the module frame, respectively.
  • the first flow path may include: an inlet into which a refrigerant is introduced; a main supply passage for guiding the introduced refrigerant; and a plurality of sub-supply passages for respectively supplying the refrigerant that has passed through the main supply passage to the heat sinks, wherein the second passage includes: an outlet for discharging the refrigerant; a main discharge passage for guiding the refrigerant to the outlet; and a sub discharge passage for discharging the refrigerant circulated in the heat sink to the main discharge passage.
  • the sub-supply flow path part and the sub-discharge flow path part are formed below the heat sinks, the sub-supply flow path part supplies the refrigerant upward to a space between the heat sink and the bottom of the module frame, and the sub-discharge flow path part is the It may be discharged downward from the space between the heat sink and the bottom of the module frame.
  • the main supply flow path part and the main discharge flow path part are respectively disposed outside the plurality of battery modules, the sub supply flow path part is formed to extend toward the main discharge flow path part, and the sub discharge flow path part extends toward the main supply flow path part can be formed.
  • the sub-supply flow path part is formed to extend so that the sub-supply flow path part passes through at least one heat sink for supplying the refrigerant, and the sub-discharge flow path part includes at least one heat sink for discharging the refrigerant to the sub-discharge flow path part. It may be formed to extend past.
  • the first flow path and the second flow path may be disposed to cross a lower middle portion of the battery module assembly.
  • the plurality of battery modules may be arranged in at least one column, and the sub supply passage part and the sub discharge passage part may be disposed in each row.
  • one battery module is disposed in a portion adjacent to the portion in which the inlet and the outlet are formed, and then the plurality of battery modules are arranged in two rows along the main supply passage and the main discharge passage.
  • a lower housing accommodating the plurality of battery modules, the first flow path, and the second flow path; and an upper housing covering the plurality of battery modules, the first flow path, and the second flow path from an upper side.
  • a device includes the battery pack.
  • the temperature deviation between battery modules can be minimized by supplying a refrigerant to heat sinks formed separately in each of the battery modules.
  • cooling structure can be simplified through the cooling structure in which the module frame and the heat sink are integrated.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional battery pack in which a plurality of battery modules are disposed.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a battery module and a heat sink coupled thereto according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating in more detail a structure in which a plurality of battery modules of FIG. 3 and heat sinks disposed below each of the battery modules are formed.
  • FIG. 5 is an enlarged view of part A of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a battery pack according to a modified embodiment of the present invention.
  • the first and second terms used in the present application may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a battery module and a heat sink coupled thereto according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is an exploded perspective view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is an exploded perspective view illustrating in more detail a structure in which a plurality of battery modules of FIG. 3 and heat sinks disposed below each of the battery modules are formed.
  • FIG. 5 is an enlarged view of part A of FIG. 4 .
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a plurality of battery modules 100 and a plurality of battery modules 100, respectively. It includes a plurality of heat sinks 400 formed under the.
  • the heat sinks 400 also include a first flow path 200 for supplying refrigerant to the plurality of heat sinks 400 and a second flow path 300 for discharging the refrigerant circulated in the plurality of heat sinks 400 .
  • the refrigerant supplied to each circulates in a space formed between the heat sink 400 and the bottom of the plurality of battery modules 100 , respectively.
  • the plurality of battery modules 100 may include a battery cell stack 110 in which a plurality of battery cells are stacked, and a module frame 120 accommodating the battery cell stack 110 , respectively.
  • the battery cell according to the present embodiment is a secondary battery, and may be configured as a pouch-type secondary battery.
  • the battery cells may be configured in plurality, and the plurality of battery cells may be stacked to each other so as to be electrically connected to each other to form the battery cell stack 110 .
  • Each of the plurality of battery cells may include an electrode assembly, a cell case, and an electrode lead protruding from the electrode assembly.
  • the module frame 120 may accommodate the battery cell stack 110 .
  • the module frame 120 may include a lower frame 121 that covers the lower surface and both sides of the battery cell stack 110 , and an upper plate 122 that covers the upper surface of the battery cell stack 100 .
  • the structure of the module frame 120 is not limited thereto, and may be in the form of a mono frame surrounding on four surfaces except for the front and rear surfaces of the battery cell stack 110 .
  • the battery module 100 may further include an end plate 130 covering the front and rear surfaces of the battery cell stack 110 . It is possible to physically protect the battery cell stack 110 accommodated therein through the module frame 120 described above.
  • the heat sink 400 may be formed under the module frame 120 .
  • the heat sink 400 is formed on one side of the lower plate 410 and the heat sink 400 forming a skeleton of the heat sink 400 and in contact with the bottom of the module frame 120 to form the heat sink 400 from the outside.
  • the inlet 420 for supplying the refrigerant to the inside, the outlet 430 formed on one side of the heat sink to allow the refrigerant flowing inside the heat sink to flow out of the heat sink, and the inlet 420 and the outlet 430 are connected and a flow path part 440 through which the refrigerant flows.
  • the flow passage 440 may refer to a structure in which the lower plate 410 in contact with the lower surface of the lower frame 121 corresponding to the bottom of the module frame 120 is depressed downward.
  • the upper side of the flow path part 440 is opened to form a flow path between the flow path part 440 and the bottom of the module frame 120 , and a refrigerant may flow through the flow path.
  • the battery module 100 according to the present embodiment may have a cooling integrated structure in which the bottom of the module frame 120 serves to correspond to the upper plate of the heat sink 400 .
  • the lower plate 410 may be formed to correspond to the bottom of the module frame 120 .
  • the bottom of the module frame 120 corresponds to the bottom of the lower frame 121 , and the bottom of the lower plate 410 and the lower frame 121 may be coupled by welding, and the battery module may be connected through the lower plate 410 .
  • the overall rigidity can be reinforced. Since the bottom of the lower plate 410 and the lower frame 121 are sealed through welding, the refrigerant may flow through the flow path 440 formed inside the lower plate 410 without leakage.
  • both the inlet 420 and the outlet 430 may be formed on one side of the heat sink 400 .
  • both the inlet 420 and the outlet 430 may be formed on one side of the heat sink 400 formed in the portion where the end plate 130 is located.
  • the inlet 420 and the outlet 430 may be respectively located at both ends of one side of the heat sink 400 .
  • a refrigerant supply unit and a refrigerant discharge unit are formed on the lower side or upper side of the heat sink 400 , so that the refrigerant supplied through the refrigerant supply unit may flow into the inlet 420 , and the refrigerant discharged through the outlet 430 may be discharged through the refrigerant discharge unit. can be discharged to the outside.
  • the flow path 440 may be formed to cover the bottom of the module frame 120 while being bent.
  • the flow path portion 440 is formed in most regions except for the portion in which the lower plate 410 of the bottom portion of the module frame 120 is in contact with the bottom portion of the module frame 120 , so that the upper portion of the bottom of the module frame 120 . All parts of the battery cell stack 110 arranged to occupy most of the area of the bottom of the module frame 120 may be uniformly cooled.
  • a portion where the flow passage 440 is bent may be formed as a curved surface.
  • the flow of the refrigerant is stagnated at the angled corner portion, and there is a risk that the temperature deviation and pressure drop may increase.
  • the bent portion is treated as a curved surface as in an embodiment of the present invention, the flow of the refrigerant may be made naturally.
  • a plurality of heat sinks 400 may be formed under each of the plurality of battery modules 100 .
  • the first flow path 200 supplies refrigerant to each of the plurality of heat sinks 400
  • the second flow path 300 discharges the refrigerant circulated in the plurality of heat sinks 400 to the outside.
  • a flow path for the flow of the refrigerant is separately formed at the lower side of the plurality of battery modules, and the separately formed flow path is disposed to pass through the lower side of the plurality of battery modules.
  • it is difficult to control the individual temperature of the battery module a problem that a temperature deviation between the battery module and battery cells located close to the point where the refrigerant flows and the battery module and battery cells located far from the point where the coolant is introduced may occur, which may shorten the life of the battery module there was
  • a plurality of heat sinks 400 are integrally formed under each of the plurality of battery modules 100 , and each of the plurality of heat sinks 400 is formed through the first flow path 200 .
  • the number of battery modules shown in FIG. Compared to that, it is possible to reduce the number of battery modules inserted into a battery pack having the same volume, thereby further simplifying the refrigerant supply structure to be supplied to each battery module.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating in more detail a structure in which a plurality of battery modules of FIG. 3 and heat sinks disposed below each of the battery modules are formed.
  • FIG. 5 is an enlarged view of part A of FIG. 4 .
  • the first flow path 200 includes an inlet part 210 into which a refrigerant flows, a main supply flow path part 320 for guiding the introduced refrigerant, and a main It may include a plurality of sub-supply passage units 230 for respectively supplying the refrigerant that has passed through the supply passage unit 320 to the heat sinks 400 .
  • the second flow path 300 according to an embodiment of the present invention includes an outlet portion 310 through which the refrigerant is discharged, a main discharge passage portion 320 for guiding the refrigerant to the outlet portion 310 , and a heat sink 400 . It may include a sub-discharge passage 330 for discharging the refrigerant circulated in the main discharge passage 320 .
  • the sub supply flow passage 230 and the sub discharge passage 330 are formed below the heat sinks 400 , and the sub supply passage 230 supplies refrigerant to the heat sink 400 and the module frame 120 . may be supplied upwardly into the space between the bottom of the , and the sub-discharge passage 330 may be discharged downwardly from the space between the heat sink 400 and the bottom of the module frame.
  • the refrigerant introduced through the inlet part 210 passes through the main supply flow path part 220 and the sub supply flow path part 230 in order, and the inlets of the heat sinks 400 located below the battery modules 100 .
  • Each of the supplied refrigerants is supplied through the 420 , and the supplied refrigerant circulates inside the heat sink 400 through the flow path 440 formed in each heat sink 400 , and the circulating refrigerant is completed at the outlets of the heat sinks 400 . It may be discharged to the outside of the battery pack through the outlet unit 310 passing through the sub discharge flow path part 330 and the main discharge flow path part 320 through 430 .
  • the main supply flow passage 220 and the main discharge flow passage 320 are respectively disposed outside the plurality of battery modules 100 , and the sub supply flow passage 230 is the main discharge passage 320 . ), and the sub discharge passage 330 may extend toward the main supply passage 220 .
  • the sub-supply flow-path part 230 is extended so that the sub-supply flow-path part 230 passes all of the at least one heat sink 400 that supplies the refrigerant, and the sub-discharge flow-path part 330 is a sub-discharge.
  • the at least one heat sink 400 for discharging the refrigerant to the flow path part 330 may be extended to pass all of it.
  • the sub-supply flow path part 230 is formed to extend past the inlet 420 of the heat sink 400 to reach a portion where the main discharge flow path part 320 is located, so that at least one heat sink 400 and a battery located on the upper side thereof are extended. It can support the load of the module 100 .
  • the sub discharge flow path part 330 may extend to reach a portion where the main supply flow path part 220 is located, thereby supporting the load of the at least one heat sink 400 and the battery module 100 located above the sub discharge flow path part 330 .
  • the plurality of battery modules 100 may be arranged in at least one column, and a sub supply flow passage 230 and a sub discharge flow passage 330 may be disposed in each row. According to this embodiment, in the plurality of battery modules 100, one battery module 100 is disposed in a portion adjacent to the portion where the inlet portion 210 and the outlet portion 310 are formed, and then the main supply flow passage portion ( 220) and a plurality of battery modules along the main discharge passage 320 may be arranged in two rows.
  • a lower housing 500 accommodating the plurality of battery modules 100 , the first flow path 200 , and the second flow path 300 , and the plurality of battery modules 100 , the first flow path 200 . and an upper housing 600 covering the second flow path 300 from the upper side.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a battery pack according to a modified embodiment of the present invention.
  • the first flow path 200 and the second flow path 300 may be disposed to cross the lower middle portion of the battery module assembly.
  • the battery pack according to the embodiments of the present invention is packed by adding one or more battery modules according to the present embodiment to a battery management system (BMS) that manages the temperature or voltage of the battery and a cooling device, etc. It can be one structure.
  • BMS battery management system
  • the battery pack may be applied to various devices.
  • a device may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, and a hybrid vehicle, but the present invention is not limited thereto and is applicable to various devices that can use a battery module, which also falls within the scope of the present invention .

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 복수의 전지 모듈; 상기 복수의 전지 모듈 각각의 하측에 형성된 복수의 히트 싱크; 상기 복수의 히트 싱크 각각에 냉매를 공급하는 제1 유로; 및 상기 복수의 히트 싱크에서 순환된 냉매를 배출하는 제2 유로를 포함하고, 상기 히트 싱크들 각각에 공급된 냉매는, 상기 히트 싱크와 상기 모듈 프레임의 하면 사이에 형성된 공간으로 각각 순환한다.

Description

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2020년 04월 14일자 한국 특허 출원 제10-2020-0045308호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 구조가 일체화된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
이차 전지는 모바일 기기 및 전기 자동차 등의 다양한 제품군에서 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존 제품의 사용을 대체할 수 있는 유력한 에너지 자원으로서, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생하지 않아 친환경 에너지원으로서 각광받고 있다.
최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 전지 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지 팩을 구성하는 경우, 전지셀들로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 이러한 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 전지 팩은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임을 각각 포함하는 복수의 전지 모듈을 포함한다.
도 1은 종래 복수의 전지 모듈이 배치된 전지 팩을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전지 팩은, 하부 하우징(30)에 수용되는 복수의 전지 모듈(10)들의 하측으로 유로(20)를 따라 냉매가 유동하는 구조를 포함한다. 도 1의 전지 팩 구조의 경우, 전지 모듈의 개수가 상대적으로 많아서 전지 모듈마다 개별적으로 온도를 제어하기 어려우며, 단순히 전지 모듈의 하측으로 냉매가 흐르도록 구성함으로써, 냉매의 유입 부분과 가까운 쪽의 전지 모듈과, 냉매의 유입 부분과 먼 쪽의 전지 모듈 및 전지 모듈 내부의 전지 셀들 간의 온도 편차가 발생할 수 있다. 전지 모듈간, 전지 셀간 온도 편차가 발생할 경우 이차 전지의 수명이 단축되는 결과를 낳을 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 냉각 구조가 일체화된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 복수의 전지 모듈; 상기 복수의 전지 모듈 각각의 하측에 형성된 복수의 히트 싱크; 상기 복수의 히트 싱크 각각에 냉매를 공급하는 제1 유로; 및 상기 복수의 히트 싱크에서 순환된 냉매를 배출하는 제2 유로를 포함하고, 상기 히트 싱크들 각각에 공급된 냉매는, 상기 히트 싱크와 상기 모듈 프레임의 하면 사이에 형성된 공간으로 각각 순환한다.
상기 제1 유로는, 냉매가 유입되는 인렛부; 유입된 상기 냉매를 안내하는 메인 공급 유로부; 및 상기 메인 공급 유로부를 통과한 냉매를 상기 히트 싱크들에 각각 공급하는 복수의 서브 공급 유로부를 포함하고, 상기 제2 유로는, 냉매를 배출되는 아웃렛부; 상기 아웃렛부로 냉매를 안내하는 메인 배출 유로부; 및 상기 히트 싱크에서 순환된 냉매를 상기 메인 배출 유로부로 배출하는 서브 배출 유로부를 포함할 수 있다.
상기 서브 공급 유로부 및 상기 서브 배출 유로부는 상기 히트 싱크들 하측에 형성되고, 상기 서브 공급 유로부는 냉매를 상기 히트 싱크와 상기 모듈 프레임의 바닥부 사이 공간으로 상방 공급하고, 상기 서브 배출 유로부는 상기 히트 싱크와 상기 모듈 프레임의 바닥부 사이 공간으로부터 하방 배출되도록 할 수 있다.
상기 메인 공급 유로부와 상기 메인 배출 유로부는 각각 상기 복수의 전지 모듈의 외곽에 배치되며, 상기 서브 공급 유로부는 상기 메인 배출 유로부를 향해 연장 형성되고, 상기 서브 배출 유로부는 상기 메인 공급 유로부를 향해 연장 형성될 수 있다.
상기 서브 공급 유로부는, 상기 서브 공급 유로부가 냉매를 공급하는 적어도 하나의 히트 싱크를 모두 지나도록 연장 형성되고, 상기 서브 배출 유로부는, 상기 서브 배출 유로부로 냉매를 배출하는 적어도 하나의 히트 싱크를 모두 지나도록 연장 형성될 수 있다.
상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 전지 모듈 집합체의 하측 가운데 부분을 가로지르도록 배치될 수 있다.
상기 복수의 전지 모듈은 적어도 하나의 열로 배열되고, 각 행마다 상기 서브 공급 유로부 및 상기 서브 배출 유로부가 배치될 수 있다.
상기 복수의 전지 모듈은, 상기 인렛부 및 상기 아웃렛부가 형성된 부분과 인접한 부분에 하나의 전지 모듈이 배치되고, 이어서 상기 메인 공급 유로부 및 상기 메인 배출 유로부를 따라 복수의 전지 모듈이 2열로 배치될 수 있다.
상기 복수의 전지 모듈, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 수용하는 하부 하우징; 및 상기 복수의 전지 모듈, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 상측에서 커버하는 상부 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디바이스는 상기 전지 팩을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전지셀 개수가 증가된 대면적 전지 모듈을 포함하는 전지팩 구조에서, 전지 모듈들 각각에 별도로 형성된 히트 싱크들에 냉매를 공급함으로써 전지 모듈간의 온도 편차를 최소화할 수 있다.
또한, 모듈 프레임과 히트 싱크를 일체화한 냉각 구조를 통해 냉각 구조 단순화를 구현할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 복수의 전지 모듈이 배치된 전지 팩을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이에 결합된 히트 싱크를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 복수의 전지 모듈 및 각 전지 모듈들의 하측에 배치된 히트 싱크들이 형성된 구조를 보다 상세히 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 분해 사시도이다.
이하에서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이와 연결되는 히트 싱크, 제1,2 유로의 구성에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈 및 이에 결합된 히트 싱크를 나타낸 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 분해 사시도이다. 도 4는 도 3의 복수의 전지 모듈 및 각 전지 모듈들의 하측에 배치된 히트 싱크들이 형성된 구조를 보다 상세히 나타낸 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 A부분을 확대한 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체, 복수의 전지 모듈(100) 및 복수의 전지 모듈(100) 각각의 하측에 형성된 복수의 히트 싱크(400)를 포함한다. 또한 복수의 히트 싱크(400)로 냉매를 공급하는 제1 유로(200) 및 복수의 히트 싱크(400)에서 순환된 냉매를 배출하는 제2 유로(300)를 포함하고, 히트 싱크(400)들 각각에 공급된 냉매는, 히트 싱크(400)와 복수의 전지 모듈(100)의 바닥부 사이에 형성된 공간으로 각각 순환한다.
복수의 전지 모듈(100)은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체(110), 전지셀 적층체(110)를 수용하는 모듈 프레임(120)을 각각 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 전지셀은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 구성될 수 있다. 이러한 전지셀은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개의 전지셀은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 상호 적층되어 전지셀 적층체(110)를 형성할 수 있다. 복수개의 전지셀은 각각 전극 조립체, 셀 케이스 및 전극 조립체로부터 돌출된 전극 리드를 포함할 수 있다.
모듈 프레임(120)은 전지셀 적층체(110)를 수용할 수 있다. 모듈 프레임(120)은 전지셀 적층체(110)의 하면 및 양측면을 커버하는 하부 프레임(121), 전지셀 적층체(100)의 상면을 커버하는 상부 플레이트(122)를 포함할 수 있다. 다만, 모듈 프레임(120) 구조는 이에 제한되지 않고, 전지셀 적층체(110)의 전후면을 제외하고 4면에서 둘러싸는 모노 프레임 형태일 수도 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 전지셀 적층체(110)의 전후면을 커버하는 엔드 플레이트(130)를 더 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 모듈 프레임(120)을 통해 내부에 수용된 전지셀 적층체(110)를 물리적으로 보호할 수 있다.
히트 싱크(400)는 모듈 프레임(120)의 하부에 형성될 수 있다. 히트 싱크(400)는, 히트 싱크(400)의 골격을 형성하고 모듈 프레임(120)의 바닥부와 접촉하는 하부 플레이트(410), 히트 싱크(400)의 일측에 형성되어 외부로부터 히트 싱크(400) 내부로 냉매를 공급하는 인렛(420), 히트 싱크의 일측에 형성되어 히트 싱크 내부에서 유동된 냉매가 히트 싱크 외부로 유출되도록 하는 아웃렛(430), 인렛(420)과 아웃렛(430)을 연결하고 냉매가 유동하는 유로부(440)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 유로부(440)는 모듈 프레임(120)의 바닥부에 해당하는 하부 프레임(121)의 하면과 접촉하는 하부 플레이트(410)가 하측으로 함몰 형성된 구조를 가리킬 수 있다. 유로부(440)의 상측은 개방됨으로써 유로부(440)와 모듈 프레임(120) 바닥부 사이에 유로가 형성되며, 상기 유로를 통해 냉매가 유동할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 모듈 프레임(120)의 바닥부가 히트 싱크(400)의 상부 플레이트에 대응하는 역할을 하는 냉각 일체형 구조를 가질 수 있다.
종래에는 모듈 프레임 하측에 냉매가 흐르는 구조가 별도로 형성되어 있어 모듈 프레임을 간접적으로 냉각할 수 밖에 없으므로 냉각 효율이 저하되고 별도의 냉매 유동 구조가 형성되어 있어 전지 모듈 및 전지 모듈이 장착된 전지 팩 상의 공간 활용률이 낮아지는 문제가 있었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면 모듈 프레임(120)의 하부에 히트 싱크(400)를 일체화 시킨 구조를 채용하여, 유로부(440)와 모듈 프레임(120)의 바닥부 사이로 냉매가 직접 유동할 수 있게 됨으로써, 직접 냉각에 따른 냉각 효율이 상승하고, 히트 싱크(400)가 모듈 프레임(120)의 바닥부와 일체화된 구조를 통해 전지 모듈 및 전지 모듈이 장착된 전지 팩 상의 공간 활용률을 보다 향상시킬 수 있다.
하부 플레이트(410)는 모듈 프레임(120)의 바닥부와 대응되도록 형성될 수 있다. 모듈 프레임(120)의 바닥부는 하부 프레임(121)의 바닥부에 해당하고, 하부 플레이트(410)와 하부 프레임(121)의 바닥부는 용접으로 결합될 수 있으며, 하부 플레이트(410)를 통해 전지 모듈 전체의 강성을 보강할 수 있다. 하부 플레이트(410)와 하부 프레임(121)의 바닥부는 용접 결합을 통해 밀봉됨으로써, 하부 플레이트(410) 내측에 형성된 유로부(440)에서 냉매가 누출 없이 유동할 수 있다.
도 5를 참고하면, 인렛(420)과 아웃렛(430)은 모두 히트 싱크(400)의 일 변에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 인렛(420)과 아웃렛(430)은 모두 엔드 플레이트(130)가 위치한 부분에 형성된 히트 싱크(400)의 일 변에 형성될 수 있다. 인렛(420)과 아웃렛(430)은 히트 싱크(400)의 일 변의 양단에 각각 위치할 수 있다. 히트 싱크(400)의 하측 또는 상측에는 냉매 공급부 및 냉매 배출부가 형성되어, 냉매 공급부를 통해 공급된 냉매가 인렛(420)으로 유입될 수 있고, 아웃렛(430)을 통해 유출된 냉매는 냉매 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다.
유로부(440)는 벤딩되면서 모듈 프레임(120)의 바닥부를 커버하도록 형성될 수 있다. 유로부(440)는 모듈 프레임(120)의 바닥부 중 하부 플레이트(410)가 모듈 프레임(120)의 바닥부와과 접촉된 부분을 제외한 대부분 영역에 형성됨으로써, 모듈 프레임(120)의 바닥부 상측에서 모듈 프레임(120)의 바닥부 대부분의 면적을 차지하도록 배치된 전지셀 적층체(110)의 모든 부분이 골고루 냉각될 수 있도록 할 수 있다.
유로부(440)가 벤딩되는 부분은 곡면으로 형성될 수 있다. 유로부(440)에 각진 모서리 부분이 형성될 경우, 각진 모서리 부분에서 냉매의 유동이 정체되어 온도 편차 및 압력 강하가 커질 우려가 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예와 같이 벤딩되는 부분은 곡면으로 처리하면 냉매의 유동이 자연스럽게 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 전지 모듈(100) 각각의 하측에 복수의 히트 싱크(400)가 형성될 수 있다. 제1 유로(200)는 복수의 히트 싱크(400) 각각에 냉매를 공급하고, 제2 유로(300)는 복수의 히트 싱크(400)에서 순환된 냉매를 외부로 배출한다.
종래에는 복수의 전지 모듈의 하측에 냉매의 유동을 위한 유로를 별도로 형성하고, 별도로 형성된 유로가 복수의 전지 모듈의 하측을 일괄적으로 지나도록 배치되었으나, 종래의 경우 전지 모듈의 개별적인 온도 제어가 어렵고, 냉매가 유입되는 지점과 가까운 쪽에 위치한 전지 모듈 및 전지셀들과, 냉매가 유입되는 지점과 먼 쪽에 위치한 전지 모듈 및 전지셀들 간의 온도 편차가 발생하여, 전지 모듈의 수명이 단축될 수 있는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 전지 모듈(100) 각각의 하측에 복수의 히트 싱크(400)가 일체로 형성되고, 제1 유로(200)를 통해 복수의 히트 싱크(400) 각각에 냉매가 공급되는 구조를 채용하여, 전지 모듈 및 전지셀들 간의 온도 편차를 최소화하고, 전지 모듈 및 전지 팩의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한 본 실시예와 같이, 도 1의 전지 모듈보다 크기가 큰 대신 적층되는 전지셀의 개수가 도 1의 전지셀의 개수보다 더 많은 대면적 모듈의 경우, 도 1에 도시한 전지 모듈의 개수에 비해 동일 용적의 전지 팩에 삽입되는 전지 모듈의 개수를 줄일 수 있어, 각각의 전지 모듈로 공급되는 냉매 공급 구조를 보다 단순화시킬 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 공급 및 배출 구조에 대해 설명한다.
도 4는 도 3의 복수의 전지 모듈 및 각 전지 모듈들의 하측에 배치된 히트 싱크들이 형성된 구조를 보다 상세히 나타낸 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 A부분을 확대한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 유로(200)는, 냉매가 유입되는 인렛부(210), 유입된 냉매를 안내하는 메인 공급 유로부(320) 및 메인 공급 유로부(320)를 통과한 냉매를 히트 싱크(400)들에 각각 공급하는 복수의 서브 공급 유로부(230)를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 유로(300)는, 냉매가 배출되는 아웃렛부(310), 아웃렛부(310)로 냉매를 안내하는 메인 배출 유로부(320) 및 히트 싱크(400)에서 순환된 냉매를 메인 배출 유로부(320)로 배출하는 서브 배출 유로부(330)를 포함할 수 있다.
이때, 서브 공급 유로부(230) 및 서브 배출 유로부(330)는 히트 싱크(400)들 하측에 형성되고, 서브 공급 유로부(230)는 냉매를 히트 싱크(400)와 모듈 프레임(120)의 바닥부 사이 공간으로 상방 공급하고, 서브 배출 유로부(330)는 히트 싱크(400)와 모듈 프레임의 바닥부 사이 공간으로부터 하방 배출되도록 할 수 있다.
결과적으로, 인렛부(210)을 통해 유입된 냉매는, 메인 공급 유로부(220) 및 서브 공급 유로부(230)들을 차례로 지나, 전지 모듈(100)들 하측에 위치한 히트 싱크(400)들의 인렛(420)을 통해 각각 공급되고, 공급된 냉매는 각 히트 싱크(400)에 형성된 유로(440)를 통해 히트 싱크(400)의 내부를 순환하며, 순환이 완료된 냉매는 히트 싱크(400)들의 아웃렛(430)을 통과하여 서브 배출 유로부(330) 및 메인 배출 유로부(320)를 차례로 지나 아웃렛부(310)를 통해 전지 팩의 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 메인 공급 유로부(220)와 메인 배출 유로부(320)는 각각 복수의 전지 모듈(100)의 외곽에 배치되며, 서브 공급 유로부(230)는 메인 배출 유로부(320)를 향해 연장 형성되고, 서브 배출 유로부(330)는 메인 공급 유로부(220)를 향해 연장 형성될 수 있다. 이때, 서브 공급 유로부(230)는, 서브 공급 유로부(230)가 냉매를 공급하는 적어도 하나의 히트 싱크(400)를 모두 지나도록 연장 형성되고, 서브 배출 유로부(330)는, 서브 배출 유로부(330)로 냉매를 배출하는 적어도 하나의 히트 싱크(400)를 모두 지나도록 연장 형성될 수 있다.
서브 공급 유로부(230)는 히트 싱크(400)의 인렛(420)을 지나 메인 배출 유로부(320)가 위치한 부분에 이르도록 연장 형성됨으로써, 상측에 위치한 적어도 하나의 히트 싱크(400) 및 전지 모듈(100)의 하중을 지지할 수 있다. 서브 배출 유로부(330)는 메인 공급 유로부(220)가 위치한 부분에 이르도록 연장 형성됨으로써, 상측에 위치한 적어도 하나의 히트 싱크(400) 및 전지 모듈(100)의 하중을 지지할 수 있다.
복수의 전지 모듈(100)은 적어도 하나의 열로 배열되고, 각 행마다 서브 공급 유로부(230) 및 서브 배출 유로부(330)가 배치될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 복수의 전지 모듈(100)은, 인렛부(210) 및 아웃렛부(310)가 형성된 부분과 인접한 부분에 하나의 전지 모듈(100)이 배치되고, 이어서 메인 공급 유로부(220) 및 메인 배출 유로부(320)를 따라 복수의 전지 모듈이 2열로 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 복수의 전지 모듈(100), 제1 유로(200) 및 제2 유로(300)를 수용하는 하부 하우징(500) 및 복수의 전지 모듈(100), 제1 유로(200) 및 제2 유로(300)를 상측에서 커버하는 상부 하우징(600)을 더 포함할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 분해 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 변형된 실시예에 따른 전지 팩은, 제1 유로(200)와 제2 유로(300)가 전지 모듈 집합체의 하측 가운데 부분을 가로지르도록 배치될 수 있다. 이와 같이 다양한 형태로 변형된 제1,2 유로(200, 300)의 배치 구조를 가지는 전지 팩을 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전지 팩은, 본 실시예에 따른 전지 모듈을 하나 이상 모아서 전지의 온도나 전압 등을 관리해 주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS)과 냉각 장치 등을 추가하여 패킹한 구조일 수 있다.
상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
부호의 설명
100: 전지 모듈
110: 전지셀 적층체
120: 모듈 프레임
121: 하부 프레임
122: 상부 플레이트
130: 엔드 플레이트
200: 제1 유로
210: 인렛부
220: 메인 공급 유로부
230: 서브 공급 유로부
300: 제2 유로
310: 아웃렛부
320: 메인 배출 유로부
330: 서브 배출 유로부
400: 히트 싱크
500: 하부 하우징
600: 상부 하우징

Claims (10)

  1. 복수의 전지 모듈;
    상기 복수의 전지 모듈 각각의 하측에 형성된 복수의 히트 싱크;
    상기 복수의 히트 싱크 각각에 냉매를 공급하는 제1 유로; 및
    상기 복수의 히트 싱크에서 순환된 냉매를 배출하는 제2 유로를 포함하고,
    상기 히트 싱크들 각각에 공급된 냉매는, 상기 히트 싱크와 상기 모듈 프레임의 하면 사이에 형성된 공간으로 각각 순환하는 전지 팩.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 유로는,
    냉매가 유입되는 인렛부;
    유입된 상기 냉매를 안내하는 메인 공급 유로부; 및
    상기 메인 공급 유로부를 통과한 냉매를 상기 히트 싱크들에 각각 공급하는 복수의 서브 공급 유로부를 포함하고,
    상기 제2 유로는,
    냉매를 배출되는 아웃렛부;
    상기 아웃렛부로 냉매를 안내하는 메인 배출 유로부; 및
    상기 히트 싱크에서 순환된 냉매를 상기 메인 배출 유로부로 배출하는 서브 배출 유로부를 포함하는 전지 팩.
  3. 제2항에서,
    상기 서브 공급 유로부 및 상기 서브 배출 유로부는 상기 히트 싱크들 하측에 형성되고,
    상기 서브 공급 유로부는 냉매를 상기 히트 싱크와 상기 모듈 프레임의 바닥부 사이 공간으로 상방 공급하고,
    상기 서브 배출 유로부는 상기 히트 싱크와 상기 모듈 프레임의 바닥부 사이 공간으로부터 하방 배출되도록 하는 전지 팩.
  4. 제2항에서,
    상기 메인 공급 유로부와 상기 메인 배출 유로부는 각각 상기 복수의 전지 모듈의 외곽에 배치되며,
    상기 서브 공급 유로부는 상기 메인 배출 유로부를 향해 연장 형성되고, 상기 서브 배출 유로부는 상기 메인 공급 유로부를 향해 연장 형성되는 전지 팩.
  5. 제4항에서,
    상기 서브 공급 유로부는, 상기 서브 공급 유로부가 냉매를 공급하는 적어도 하나의 히트 싱크를 모두 지나도록 연장 형성되고,
    상기 서브 배출 유로부는, 상기 서브 배출 유로부로 냉매를 배출하는 적어도 하나의 히트 싱크를 모두 지나도록 연장 형성되는 전지 팩.
  6. 제2항에서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 전지 모듈 집합체의 하측 가운데 부분을 가로지르도록 배치되는 전지 팩.
  7. 제2항에서,
    상기 복수의 전지 모듈은 적어도 하나의 열로 배열되고, 각 행마다 상기 서브 공급 유로부 및 상기 서브 배출 유로부가 배치되는 전지 팩.
  8. 제7항에서,
    상기 복수의 전지 모듈은, 상기 인렛부 및 상기 아웃렛부가 형성된 부분과 인접한 부분에 하나의 전지 모듈이 배치되고, 이어서 상기 메인 공급 유로부 및 상기 메인 배출 유로부를 따라 복수의 전지 모듈이 2열로 배치되는 전지 팩.
  9. 제1항에서,
    상기 복수의 전지 모듈, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 수용하는 하부 하우징; 및
    상기 복수의 전지 모듈, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 상측에서 커버하는 상부 하우징을 더 포함하는 전지 팩.
  10. 제1항에 따른 전지 팩을 포함하는 디바이스.
PCT/KR2021/003036 2020-04-14 2021-03-11 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 WO2021210787A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21789373.4A EP4016704A1 (en) 2020-04-14 2021-03-11 Battery pack and device comprising same
JP2022514804A JP7399542B2 (ja) 2020-04-14 2021-03-11 電池パックおよびこれを含むデバイス
CN202180005283.7A CN114375521A (zh) 2020-04-14 2021-03-11 电池组和包括该电池组的装置
US17/760,549 US20220359929A1 (en) 2020-04-14 2021-03-11 Battery Pack and Device Including the Same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0045308 2020-04-14
KR1020200045308A KR20210127445A (ko) 2020-04-14 2020-04-14 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021210787A1 true WO2021210787A1 (ko) 2021-10-21

Family

ID=78084915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/003036 WO2021210787A1 (ko) 2020-04-14 2021-03-11 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220359929A1 (ko)
EP (1) EP4016704A1 (ko)
JP (1) JP7399542B2 (ko)
KR (1) KR20210127445A (ko)
CN (1) CN114375521A (ko)
WO (1) WO2021210787A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116247340A (zh) * 2022-12-28 2023-06-09 浙江吉利控股集团有限公司 一种电池包分区冷却系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014191916A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Mitsubishi Motors Corp 冷却装置
KR20180038310A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 히트 싱크가 일체형으로 결합된 모듈 케이스를 포함하는 전지모듈
KR20180081996A (ko) * 2017-01-09 2018-07-18 주식회사 엘지화학 간접 냉각 방식의 배터리 팩
CN208835229U (zh) * 2018-05-22 2019-05-07 蔚来汽车有限公司 车用电池换热器、车用热管理装置及车辆
KR20200001705A (ko) * 2018-06-28 2020-01-07 에스케이이노베이션 주식회사 냉각장치를 구비한 배터리 팩

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101206272B1 (ko) * 2010-11-22 2012-11-30 주식회사 한국쿨러 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈
US9548476B2 (en) 2010-12-20 2017-01-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Multi-cell battery module with integral cooling and assembly aids
WO2019039120A1 (ja) 2017-08-25 2019-02-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電システム、及び管理装置
CN110380153A (zh) * 2019-07-11 2019-10-25 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种动力电池包液冷系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014191916A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Mitsubishi Motors Corp 冷却装置
KR20180038310A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 히트 싱크가 일체형으로 결합된 모듈 케이스를 포함하는 전지모듈
KR20180081996A (ko) * 2017-01-09 2018-07-18 주식회사 엘지화학 간접 냉각 방식의 배터리 팩
CN208835229U (zh) * 2018-05-22 2019-05-07 蔚来汽车有限公司 车用电池换热器、车用热管理装置及车辆
KR20200001705A (ko) * 2018-06-28 2020-01-07 에스케이이노베이션 주식회사 냉각장치를 구비한 배터리 팩

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210127445A (ko) 2021-10-22
EP4016704A1 (en) 2022-06-22
US20220359929A1 (en) 2022-11-10
JP7399542B2 (ja) 2023-12-18
JP2022547099A (ja) 2022-11-10
CN114375521A (zh) 2022-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017188560A1 (ko) 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2018186566A1 (ko) 루버 핀 형상의 열전도 매개체를 구비한 배터리 팩
WO2018186616A1 (ko) 크래쉬 빔과 배수 구조를 갖는 배터리 팩
WO2018009003A1 (en) Battery module carrier, battery module, and vehicle with a battery system
WO2017086664A1 (ko) 히트싱크 및 이를 포함하는 배터리 모듈
WO2022065650A1 (ko) 전지 모듈, 전지팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2021125469A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2016068551A1 (ko) 단위 전지 팩
WO2021080115A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021215660A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021025410A1 (ko) 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2021177607A1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
WO2021025469A1 (ko) 배터리 모듈과 강성 빔을 통합하고 역방향 조립 방식을 채용한 배터리 팩
WO2018080182A1 (ko) 전지 모듈
WO2021201421A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021025470A1 (ko) 배터리 모듈들의 기계적, 전기적 고정구조를 통합한 배터리 팩
WO2021025473A1 (ko) 상부 냉각 방식 배터리 팩
WO2021210787A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022097943A1 (ko) 전기 차량용 공냉식 배터리 팩
WO2020054997A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2021206278A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021206325A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021071052A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021215662A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021206283A1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법

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: 21789373

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022514804

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021789373

Country of ref document: EP

Effective date: 20220315

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE