KR20200001692A - 차량용 배터리 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리셀들이 일정한 방향성을 이루며 겹쳐져서 구성된 셀모듈과; 상기 셀모듈의 배터리셀 중첩 방향에 수직한 면들 중 적어도 하나 이상에 직접 접착되며 내부에 냉매가 순환되도록 구성된 냉각채널모듈;을 포함하여 구성되고, 상기 냉각채널모듈의 셀접착면은 상기 중첩된 배터리셀들의 단부가 형성하는 굴곡을 따라 굴곡진 웨이브 형상의 단면을 가진다.

Description

차량용 배터리 모듈{BATTERY MODULE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량이나 전기차 등에 사용되는 배터리 모듈의 냉각에 관련한 기술이다.

하이브리드 차량이나 전기차 등은 차량의 구동에 필요한 전기적 에너지를 저장하기 위한 배터리 모듈이 필수적이며, 이러한 배터리 모듈은 가급적 높은 에너지 밀도를 가지도록 하여 차량의 충전 주행거리를 가급적 길게 확보할 수 있도록 해야 한다.

상기한 바와 같이 배터리 모듈의 에너지 밀도가 높은 경우, 안정된 작동성을 확보하기 위해서는 배터리 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각하기 위한 우수한 냉각 성능의 확보가 필요하다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020160105360 A

본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 배터리 모듈을 구성하는 배터리셀로부터 발생되는 열의 열전달 경로는 최소화하고 열전달 면적은 가급적 크게 확보하여 우수한 냉각 성능의 확보가 가능하도록 하면서도, 간단하고 적은 부품수로 배터리 모듈의 크기를 최소화할 수 있도록 한 차량용 배터리 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 배터리 모듈은

배터리셀들이 일정한 방향성을 이루며 겹쳐져서 구성된 셀모듈과;

상기 셀모듈의 배터리셀 중첩 방향에 수직한 면들 중 적어도 하나 이상에 직접 접착되며 내부에 냉매가 순환되도록 구성된 냉각채널모듈;을 포함하여 구성되고,

상기 냉각채널모듈의 셀접착면은 상기 중첩된 배터리셀들의 단부가 형성하는 굴곡을 따라 굴곡진 웨이브 형상의 단면을 가진 것을 특징으로 한다.

상기 셀모듈과 냉각채널모듈은 상기 셀모듈의 배터리셀로부터 상기 냉각채널모듈 내부의 냉매에 이르는 최단거리가 가급적 균일한 상태를 이루도록 배치된 상태에서 방열접착제에 의해 접착될 수 있다.

상기 셀모듈의 배터리셀 중첩 방향에 수직한 면들 중에서, 상기 냉각채널모듈이 접착되지 않은 면들 중의 적어도 하나 이상에는, 상기 중첩된 배터리셀들의 단부가 형성하는 굴곡을 따라 굴곡진 웨이브 형상 단면을 가진 단일 플레이트로 이루어진 커버플레이트가 접착될 수 있다.

상기 셀모듈과 커버플레이트는 상기 셀모듈의 배터리셀로부터 상기 커버플레이트 외부의 대기에 이르는 최단거리가 가급적 균일한 상태를 이루도록 배치된 상태에서 방열접착제에 의해 접착될 수 있다.

상기 셀모듈은 수평방향으로 중첩되고;

상기 셀모듈의 하측에는 상기 냉각채널모듈이 접착되며;

상기 셀모듈의 상측에는 상기 커버플레이트가 접착되고;

상기 셀모듈의 중첩방향 양단에는 각각 사이드커버가 구비되어;

상기 사이드커버가 상하로 상기 커버플레이트 및 냉각채널모듈과 결합되어 상기 셀모듈의 주위를 감싸서 보호함과 아울러 구조적 강성을 제공하도록 구성될 수 있다.

상기 냉각채널모듈의 단부에는 내부의 냉매를 순환시키기 위한 유입포트 및 유출포트가 일체로 구비될 수 있다.

본 발명은 배터리 모듈을 구성하는 배터리셀로부터 발생되는 열의 열전달 경로는 최소화하고 열전달 면적은 가급적 크게 확보하여 우수한 냉각 성능의 확보가 가능하도록 하면서도, 간단하고 적은 부품수로 배터리 모듈의 크기를 최소화할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 배터리 모듈의 실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 냉각채널모듈을 도시한 사시도,
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명 차량용 배터리 모듈(M)의 실시예는, 배터리셀들이 일정한 방향성을 이루며 겹쳐져서 구성된 셀모듈(1)과; 상기 셀모듈(1)의 배터리셀 중첩 방향에 수직한 면들 중 적어도 하나 이상에 직접 접착되며 내부에 냉매(3)가 순환되도록 구성된 냉각채널모듈(5)을 포함하여 구성되고, 상기 냉각채널모듈(5)의 셀접착면(5-1)은 상기 중첩된 배터리셀들의 단부가 형성하는 굴곡을 따라 굴곡진 웨이브 형상의 단면을 가진다.

즉, 상기 배터리셀들은 도면에서 수평방향으로 일정한 방향성을 이루면서 겹쳐져서 상기 셀모듈(1)을 구성하고, 상기 냉각채널모듈(5)은 상기 배터리셀들의 중첩방향에 수직하게 상기 셀모듈(1) 하측에 접착되어, 상기 배터리셀들에서 발생되는 열을 직접 냉각채널모듈(5)의 냉매(3)에 의해 냉각시키도록 구성된 것이다.

상기 냉각채널모듈(5)의 단부에는 내부의 냉매(3)를 순환시키기 위한 유입포트(7) 및 유출포트(9)가 일체로 구비되어 있어서, 상기 유입포트(7)로 냉매(3)를 공급하고, 상기 유출포트(9)로 냉매(3)를 회수하여 냉매(3)를 냉각시킨 후 다시 상기 유입포트(7)로 공급하여 원활한 냉각작용을 도모하도록 할 수 있다.

참고로, 상기 냉각채널모듈(5)의 내부에는 냉매(3)가 순환할 수 있도록 냉각채널(11)이 형성되고 강성확보를 위한 격벽(13)이 구비되어 있다.

상기 냉각채널모듈(5)의 셀접착면(5-1)은 상술한 바와 같이 상기 배터리셀들의 단부들이 중첩되면서 형성하는 굴곡을 따라 유사한 형상으로 굴곡지게 형성되고, 도 4의 단면도에서 확인할 수 있듯이, 상기 셀모듈(1)의 배터리셀로부터 상기 냉각채널모듈(5) 내부의 냉매(3)에 이르는 최단거리가 가급적 균일한 상태를 이루도록 배치된 상태에서 방열접착제(15)에 의해 접착되도록 함으로써, 실질적으로 상기 배터리셀들로부터 상기 냉각채널모듈(5)로의 열전달은 전체 배터리셀들에서 모두 고르게 이루어지면서도, 그 열전달 면적이 최대화됨은 물론, 전도에 의한 열전달 경로가 전체적으로 가장 짧은 구성을 확보할 수 있어서, 궁극적으로 배터리셀들의 냉각성능을 극대화할 수 있는 것이다.

특히, 상기 배터리셀들의 단부에 상기 냉각채널모듈(5)이 방열접착제(15)에 의해 직접적으로 접착되고 그 사이에 다른 아무런 요소가 개재되지 않음에 의해, 상기 배터리셀들로부터 냉매(3)로의 열전달은 매우 직접적이고 효과적으로 이루어지게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 냉각채널모듈(5)은 상기 실시예에서 상기 셀모듈(1)의 하측뿐만 아니라 상측 등에도 동일한 방식으로 추가로 설치되어 더욱 원활한 냉각이 필요한 상황에 대응하도록 할 수도 있을 것이다.

또한, 본 실시예와 같이, 상기 셀모듈(1)의 배터리셀 중첩 방향에 수직한 면들 중에서, 상기 냉각채널모듈(5)이 접착되지 않은 면들 중의 적어도 하나 이상에, 상기 중첩된 배터리셀들의 단부가 형성하는 굴곡을 따라 굴곡진 웨이브 형상 단면의 단일 플레이트로 이루어진 커버플레이트(17)가 접착될 수 있다.

즉, 상기 셀모듈(1)의 상측에는 냉각성능을 더욱 향상시키기 위해서 냉각채널모듈(5)을 추가로 설치할 수도 있지만, 본 실시예에서는 상기와 같이 커버플레이트(17)를 장착한 것이다.

상기 셀모듈(1)과 커버플레이트(17)는 상기 셀모듈(1)의 배터리셀로부터 상기 커버플레이트(17) 외부의 대기에 이르는 최단거리가 가급적 균일한 상태를 이루도록 배치된 상태에서 방열접착제(15)에 의해 접착됨으로써, 상기 셀모듈(1)의 배터리셀로부터 발생된 열은 상기 상측의 커버플레이트(17)를 통해서도 커버플레이트(17) 외측의 대기로 방출되어 배터리셀들의 냉각이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 셀모듈(1)과 커버플레이트(17) 사이는 상기한 바와 같이 방열접착제(15)에 의해 접착될 수도 있고, 필요에 따라서는 별도의 셀고정용패드가 개재되어, 상기 커버플레이트(17)에 대한 배터리셀들의 위치가 고정되도록 구성할 수도 있을 것이다.

본 실시예에서, 상기 셀모듈(1)은 수평방향으로 중첩되고; 상기 셀모듈(1)의 하측에는 상기 냉각채널모듈(5)이 접착되며; 상기 셀모듈(1)의 상측에는 상기 커버플레이트(17)가 접착되고; 상기 셀모듈(1)의 중첩방향 양단에는 각각 사이드커버(19)가 구비되어, 상기 사이드커버(19)가 상하로 상기 커버플레이트(17) 및 냉각채널모듈(5)과 결합되어 상기 셀모듈(1)의 주위를 감싸서 보호함과 아울러 구조적 강성을 제공하도록 구성된다.

따라서, 본 발명에 따른 차량용 배터리 모듈(M)은 셀모듈(1)의 외곽을 감싸서 보호하면서 자체적으로 구조적 강성을 확보함은 물론, 배터리셀들에서 발생되는 열을 효과적으로 고르게 외부로 방출 및 냉각할 수 있도록 하여, 배터리 모듈의 전체적인 부피는 최소화하면서도 그 냉각 성능은 극대화할 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

M; 배터리 모듈
1; 셀모듈
3; 냉매
5; 냉각채널모듈
5-1; 셀접착면
7; 유입포트
9; 유출포트
11; 냉각채널
13; 격벽
15; 방열접착제
17; 커버플레이트
19; 사이드커버

Claims (6)

1. 배터리셀들이 일정한 방향성을 이루며 겹쳐져서 구성된 셀모듈과;
   상기 셀모듈의 배터리셀 중첩 방향에 수직한 면들 중 적어도 하나 이상에 직접 접착되며 내부에 냉매가 순환되도록 구성된 냉각채널모듈;을 포함하여 구성되고,
   상기 냉각채널모듈의 셀접착면은 상기 중첩된 배터리셀들의 단부가 형성하는 굴곡을 따라 굴곡진 웨이브 형상의 단면을 가진 것
   을 특징으로 하는 차량용 배터리 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 셀모듈과 냉각채널모듈은 상기 셀모듈의 배터리셀로부터 상기 냉각채널모듈 내부의 냉매에 이르는 최단거리가 가급적 균일한 상태를 이루도록 배치된 상태에서 방열접착제에 의해 접착된 것
   을 특징으로 하는 차량용 배터리 모듈.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 셀모듈의 배터리셀 중첩 방향에 수직한 면들 중에서, 상기 냉각채널모듈이 접착되지 않은 면들 중의 적어도 하나 이상에는, 상기 중첩된 배터리셀들의 단부가 형성하는 굴곡을 따라 굴곡진 웨이브 형상 단면을 가진 단일 플레이트로 이루어진 커버플레이트가 접착되는 것
   을 특징으로 하는 차량용 배터리 모듈.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 셀모듈과 커버플레이트는 상기 셀모듈의 배터리셀로부터 상기 커버플레이트 외부의 대기에 이르는 최단거리가 가급적 균일한 상태를 이루도록 배치된 상태에서 방열접착제에 의해 접착된 것
   을 특징으로 하는 차량용 배터리 모듈.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 셀모듈은 수평방향으로 중첩되고;
   상기 셀모듈의 하측에는 상기 냉각채널모듈이 접착되며;
   상기 셀모듈의 상측에는 상기 커버플레이트가 접착되고;
   상기 셀모듈의 중첩방향 양단에는 각각 사이드커버가 구비되어;
   상기 사이드커버가 상하로 상기 커버플레이트 및 냉각채널모듈과 결합되어 상기 셀모듈의 주위를 감싸서 보호함과 아울러 구조적 강성을 제공하도록 구성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 배터리 모듈.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각채널모듈의 단부에는 내부의 냉매를 순환시키기 위한 유입포트 및 유출포트가 일체로 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량용 배터리 모듈.

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