JP2013110087A - 電池パックケース - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電池パックケースに関する。
【解決手段】本発明による電池パックケースは、少なくとも一つ以上の電池セルと、電池セルが挿入される挿入部が傾斜して形成された冷却ケースと、冷却ケースに備えられ、電池セルの間に冷却媒体が流動されるように傾斜して形成された冷却流路と、を含む。本発明によると、接続端子を除いた電池セルの前面が冷却流路に接触し、各電池セルに冷却媒体の量が均一に供給されることにより、電池セルに対する冷却効率を高めることができ、電池セルの寿命を延長することができる。冷却流路が傾斜して形成されて供給される冷却媒体が高差によって自動に流動されるため、冷却媒体の流動のための動力源を削除でき、電池セルをスライド方式で挿入するため、製造過程が簡単であり、電池セルを交換する際に該当電池セルのみを交換することができ、メンテナンスが簡単である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックケースに関し、より詳細には、広い面積でセルが冷却されるようにすることで、電池の冷却性能を向上させることができる電池パックケースに関するものである。

一般的に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池であって、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤーなど各種ポータブル電子機器を駆動する電源として広く用いられている。

また、二次電池は、化石燃料を用いる既存のガソリン車、ディーゼル車などの大気汚染などを解決するための代案として提示されている電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。

このような二次電池で形成された電池モジュールは、小型モバイル機器にデバイス１台当たり一個または二〜三個の電池セルが使用される反面、自動車などのような中大型デバイスには、高出力、大容量が必要であるため、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが用いられる。

前記電池モジュールは、様々な形状に製造されているが、大電力を要する機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動に用いられるように前記高出力電池セルを複数個直列に連結して中大型の電池モジュールを構成する。

ここで、中大型電池モジュールは、可能であれば、小さいサイズと低い重量に製造されることが好ましいため、高い集積度で充積されることができ、容量に対する重量が小さい角形電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に用いられている。

一方、中大型電池モジュールを構成する電池セルは、充放電が可能な二次電池で構成されているため、充放電過程で多量の熱が発生する。この際、充放電過程で発生する電池セルの熱が効果的に除去されないと、熱蓄積が生じ、その結果、電池セルの劣化を促進して充放電の効率を低下させ、場合によっては発火または爆発の危険性も存在する。そのため、高出力、大容量の電池である中大型電池モジュールには内蔵する電池セルを冷却することができる冷却システムが形成された電池パックケースが必要である。

従来の電池パックケースは、冷却効率を向上させるために、電池パックケースの外面を通過し、内部を貫通する構造に冷却流路が形成されている。このような冷却流路は構造が複雑なだけでなく、電池パックケースの体積を増加させる原因となることもある。従って、冷媒流入部と冷媒排出口が互いに反対方向に、電池パックケースの上部及び下部に位置し、冷媒流入部から電池セルに至る流動空間の上面と下面が平行した構造に形成されている電池パックケースを使用したが、このような構造では流量が冷媒排出口近くの電池セルの間の流路に多く流入され、冷媒流入部近くの流路には流量が大幅に減少して電池セル間の均一な冷却が難しいという問題点がある。

また、電池パックケースの各電池セルに冷却媒体が均一に接触するようにするために、冷却媒体を流動させる動力源が用いられるが、このような動力源による冷却媒体の流動のために追加的な電力が消費される問題点がある。

韓国特許出願公開第１０−２００６−００３７６０１Ａ号公報 韓国特許出願公開第１０−２００６−００３７６２７Ａ号公報 韓国特許出願公開第１０−２００８−００４５７８９Ａ号公報

前記のような問題点を解決するために提案された本発明は、電池セルの前面で放熱が生じ、各電池セルに供給される冷却媒体の量を均一にして冷却効率を高めることができる電池パックケースを提供することを目的とする。

本発明は、冷却媒体を流動させるための動力源がなくても自動に冷却媒体が流動される電池パックケースを提供することを他の目的とする。

本発明は、電池パックケースに内蔵する電池セルを簡単に交換することができる電池パックケースを提供することをまた他の目的とする。

前記目的を果たすための本発明の実施形態による電池パックケースは、少なくとも一つ以上の電池セルと、前記電池セルが挿入される挿入部が傾斜して形成された冷却ケースと、前記冷却ケースに備えられ、電池セルの間に冷却媒体が流動されるように傾斜して形成された冷却流路と、を含む。

ここで、前記冷却ケースは、前記冷却流路の一側に形成されて冷却媒体が流入される冷媒流入部と、前記冷却流路の他側に形成されて電池セルを通過した冷却媒体が排出される冷媒排出部と、を含むことができる。

この際、前記冷媒流入部は、冷媒排出部より上部に形成されることができる。

また、前記冷却ケースは、アルミニウム、銅、鉄、ステンレススチール、セラミック、ポリマーのうちいずれか一つで形成されることができる。

一方、前記電池セルは両側方向に端子が突出形成されることができる。

また、前記電池セルは角形に形成されることができる。

さらに、前記冷却媒体は冷却水であることができる。

前記目的を果たすための本発明の他の実施形態による電池パックケースは、少なくとも一つ以上の電池セルと、前記電池セルが挿入される挿入部が傾斜して形成された冷却ケースと、前記挿入部に形成されて電池セルを固定させる固定部と、前記冷却ケースに備えられ、電池セルの間で冷却媒体が流動されるように傾斜して形成された冷却流路と、を含む。

ここで、前記冷却ケースは、前記冷却流路の一側に形成されて冷却媒体が流入される冷媒流入部と、前記冷却流路の他側に形成されて電池セルを通過した冷却媒体が排出される冷媒排出部と、を含むことができる。

また、前記冷媒流入部は、冷媒排出部より上部に形成されることができる。

この際、前記冷却ケースは、アルミニウム、銅、鉄、ステンレススチール、セラミック、ポリマーのうちいずれか一つに形成されることができる。

一方、前記電池セルは両側方向に端子が突出形成されることができる。

また、前記電池セルは角形に形成されることができる。

さらに、前記冷却媒体は冷却水であることができる。

上記のように、本発明の実施形態による電池パックケースは、接続端子を除いた電池セルの前面が冷却流路に接触し、各電池セルに冷却媒体の量が均一に供給されることにより、電池セルに対する冷却効率を高めることができ、電池セルの寿命を延長することができるという効果を有する。

また、冷却流路が傾斜して形成されて供給される冷却媒体が段差によって自動に流動されることにより、冷却媒体の流動のための動力源を削除することができるため、冷却媒体の流動のための追加電力の消費を低減することができ、生産コスト及びメンテナンス費用を低減することができるという効果を有する。

また、電池セルをスライド方法で挿入するため、製造過程が簡単であり、電池セルを交換する際に該当電池セルのみを交換することができるため、メンテナンスが簡単であるという効果を有する。

本発明の実施形態による電池パックケースを概略的に示す斜視図である。 本発明の実施形態による電池パックケースを概略的に示す部分断面斜視図である。 本発明の実施形態による電池パックケースを概略的に示す断面図である。 電池パックケースから電池セルを除去した形態を示す斜視図である。 電池セルを概略的に示す斜視図である。 本発明の他の実施形態による電池パックケースを概略的に示す斜視図である。 図６の電池パックケースを示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。しかし、これは例示に過ぎず、本発明はこれに限定されない。

本発明を説明するにあたり、本発明に係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。

本発明の技術的思想は請求範囲によって決まり、以下の実施形態は本発明の技術的思想を本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に効率的に説明するための一つの手段に過ぎない。

以下、図１〜図５を参照して本発明による電池パックケースの実施形態をより詳細に説明すると次のとおりである。

図１は、本発明の実施形態による電池パックケースを概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態による電池パックケースを概略的に示す部分断面斜視図であり、図３は、本発明の実施形態による電池パックケースを概略的に示す断面図であり、図４は、電池パックケースで電池セルを除去した形態を示す斜視図であり、図５は、電池セルを概略的に示す斜視図である。

図１〜図５に図示したように、本発明の実施形態による電池パックケースは、一つ以上の電池セル１１０と、前記電池セル１１０が挿入される挿入部１２１が傾斜して形成された冷却ケース１２０と、前記冷却ケース１２０に備えられ、電池セル１１０の間に冷却媒体が流動されるように傾斜して形成された冷却流路１２２と、を含む。

また、前記冷却ケース１２０は、冷却流路１２２の一側に形成されて冷却媒体が流入される冷媒流入部１２３と、前記冷却流路１２２の他側に形成されて冷却流路１２２を通過した冷却媒体が排出される冷媒排出部１２４と、を含むことができる。

前記電池セル１１０は、陽極板と陰極板が隔離板を介して位置する電極組立体と、電極組立体が内蔵されるケースと、ケースに結合されてこれを密閉するキャップ組立体と、キャップ組立体に突出され、電極組立体に備えられた陽極板と陰極板の集電体に電気的に連結される陽極及び陰極端子とで構成されて、既定の正の電力を充放電する一般的な構造の二次電池で構成されることができる。

本実施形態では前記のような構造の二次電池で、陽極と陰極の端子１１１が両側に突出されるように形成された角形の電池セル１１０に形成されることが好ましい。

前記冷却ケース１２０には、電池セル１１０が挿入される挿入部１２１が形成されて、挿入される電池セル１１０を冷却する。

ここで、前記冷却ケース１２０は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ステンレススチール（ＳＵＳ）、セラミック、ポリマー及びその同等物から選択されるいずれか一つで形成されることができる。

ここで、前記挿入部１２１は、冷却ケース１２０の側面を貫通して形成されたものであって、挿入される電池セル１１０が垂直積層形態に挿入されることができるように多数個の挿入部１２１が垂直方向に一定間隔離隔して貫通形成されることができる。また、前記電池セル１１０が傾斜して挿入されるように挿入部１２１が所定角度傾斜して形成されることができる。

ここで、前記挿入部１２１は、電池セル１１０のサイズと同じサイズで形成されて、電池セル１１０を挿入する際に挿入部１２１の内側面に電池セル１１０が接するように形成されることができる。

即ち、前記電池セル１１０は端子１１１が形成された両側面を除いた前面が挿入部１２１の内側面に接するように挿入されることにより、広い面積で同時に冷却が起こり、電池セル１１０に対する冷却効率を高めることができるという効果を有する。

また、前記挿入部１２１に電池セル１１０を結合する際に電池セル１１０の両側に形成された端子１１１が冷却ケース１２０の外部に突出されるように冷却ケース１２０の側面にスライド方式で挿入されるため、製造過程が簡単であり、電池セル１１０を交換する際に交換する該当電池セル１１０のみをスライド方式で分離することができ、電池セル１１０を容易に交換することができるという効果を有する。

ここで、前記冷却ケース１２０の挿入部１２１に挿入された電池セル１１０は、積層配列され、互いに隣接するように直列配列された状態の端子１１１が互いに直列及び／または並列方式で結合されることができる。

この際、前記端子１１１の結合は、溶接、ソルダリング、ボルト及びナットを用いた機械的締結など様々な方式で具現されることができ、好ましくは溶接で達成することができる。

また、前記冷却ケース１２０の挿入部１２１の間の離隔空間には冷却媒体が流動する空間である冷却流路１２２が形成されることができる。

ここで、前記冷却流路１２２は、挿入部１２１の間の隔壁に形成されたものであって、電池セル１１０の間を通過する冷却媒体が円滑に流動することができる角度に傾斜して形成され、前記作用を満す限り、前記傾斜角度は特定の値に特に限定されない。

また、前記冷却ケース１２０は、前記冷却流路１２２の一側に形成されて流入口１２３ａを介して供給される冷却媒体がしばらく貯蔵されてから冷却流路１２２に流入されるまでの流動空間である冷媒流入部１２３と、前記冷却流路１２２の他側に形成されて冷却流路１２２を通過した冷却媒体が排出口１２４ａに排出されるまでの流動空間である冷媒排出部１２４とを含むことができる。

ここで、前記流入口１２３ａは、冷却ケース１２０の冷媒流入部１２３に冷却媒体を供給するために、冷却ケース１２０の一側上部に一体に形成され、他側下部には冷却流路１２２を通過した冷却媒体を外部に排出するための排出口１２４ａが一体に形成されることができる。

この際、前記冷媒流入部１２３は、冷媒排出部１２４より上部に形成され、前記挿入部１２１及び冷却流路１２２が冷媒流入部１２３から冷媒排出部１２４に下向きに傾斜して形成されることができる。

従って、前記冷却媒体は、流入口１２３ａを介して冷媒流入部１２３に供給され、冷媒流入部１２３より下部に形成された冷媒排出部１２４に流動する。この際、冷媒流入部１２３に供給された冷却媒体は、電池セル１１０の間に形成され、冷媒流入部１２３と冷媒排出部１２４が連通するように下向きに傾斜して形成された冷却流路１２２を通過しながら電池セル１１０を冷却させ、冷媒排出部１２４を介して排出口１２４ａに排出されることができる。

即ち、相違する高さで形成された冷媒流入部１２３と、冷媒排出部１２４と、傾斜して形成されて冷媒流入部１２３と冷媒排出部１２４を連結する冷却流路１２２とを介して冷却媒体が自然に流動されるため、冷却媒体の流動のための別途の動力源を必要としないため、冷却媒体の流動のための追加電力の消費を低減することができ、生産コスト及びメンテナンス費用を低減することができるという効果を有する。

図６は、本発明の他の実施形態による電池パックケースを概略的に示す斜視図であり、図７は、図６の電池パックケースを示す断面図である。

図６〜図７に図示したように、本発明の他の実施形態による電池パックケースは、冷却ケース１２０に挿入される電池セル１１０のサイズが小さい場合の実施形態であって、少なくとも一つ以上の電池セル１１０と、前記電池セル１１０が挿入される挿入部１２１が傾斜して形成された冷却ケース１２０と、前記挿入部１２１に形成されて電池セル１１０を固定する固定部２２５と、前記冷却ケース１２０に備えられ、電池セル１１０の間に冷却媒体が流動されるように傾斜して形成された冷却流路１２２と、を含み、前記冷却ケース１２０は、前記冷却流路１２２の一側に形成されて冷却媒体が流入される冷媒流入部１２３と、前記冷却流路１２２の他側に形成されて電池セル１１０を通過した冷却媒体が排出される冷媒排出部１２４とを含むことができる。

ここで、前記固定部２２５が形成された挿入部１２１を除いた他の構成は前記で説明した実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

前記固定部２２５は、電池セル１１０が挿入される挿入部１２１の内側下面に形成され、電池セル１１０の一側及び他側を支持して固定するように形成されることができる。

即ち、前記挿入部１２１に挿入される電池セル１１０のサイズが小さい場合、電池セル１１０の幅に合わせて挿入部１２１の内側下面に固定部２２５を形成し、固定部２２５の間に電池セル１１０を挿入して電池セル１１０の一側及び他側を固定することにより、電池セル１１０の流動を防止することができ、電池セル１１０の一側及び他側に空気が流動することができる空間を形成して電池セル１１０をより効率的に冷却させることができるという効果を有する。

以上、代表的な実施形態を参照して本発明に対して詳細に説明したが、本発明に属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、上述の実施形態に対して本発明の範囲を外れない限度内で多様な変形が可能であることを理解するであろう。

従って、本発明の権利範囲は上述の実施形態に限定されてはならず、後述する特許請求範囲だけでなくこの特許請求範囲と均等なものによって決められるべきである。

１１０ 電池セル
１１１ 端子
１２０ 冷却ケース
１２１ 挿入部
１２２ 冷却流路
１２３ 冷媒流入部
１２３ａ 流入口
１２４ 冷媒排出部
１２４ａ 排出口

Claims (14)

1. 少なくとも一つ以上の電池セルと、
   前記電池セルが挿入される挿入部が傾斜して形成された冷却ケースと、
   前記冷却ケースに備えられ、電池セルの間に冷却媒体が流動されるように傾斜して形成された冷却流路と、
   を含む電池パックケース。
2. 前記冷却ケースは、
   前記冷却流路の一側に形成されて冷却媒体が流入される冷媒流入部と、
   前記冷却流路の他側に形成されて電池セルを通過した冷却媒体が排出される冷媒排出部と、
   を含む請求項１に記載の電池パックケース。
3. 前記冷媒流入部は、冷媒排出部より上部に形成される請求項２に記載の電池パックケース。
4. 前記冷却ケースは、
   アルミニウム、銅、鉄、ステンレススチール、セラミック、ポリマーのうちいずれか一つで形成される請求項１に記載の電池パックケース。
5. 前記電池セルは、両側方向に端子が突出形成される請求項１に記載の電池パックケース。
6. 前記電池セルは角形である請求項１に記載の電池パックケース。
7. 前記冷却媒体は冷却水である請求項１に記載の電池パックケース。
8. 少なくとも一つ以上の電池セルと、
   前記電池セルが挿入される挿入部が傾斜して形成された冷却ケースと、
   前記挿入部に形成され、電池セルを固定させる固定部と、
   前記冷却ケースに備えられ、電池セルの間に冷却媒体が流動されるように傾斜して形成された冷却流路と、
   を含む電池パックケース。
9. 前記冷却ケースは、
   前記冷却流路の一側に形成されて冷却媒体が流入される冷媒流入部と、
   前記冷却流路の他側に形成されて電池セルを通過した冷却媒体が排出される冷媒排出部と、
   を含む請求項８に記載の電池パックケース。
10. 前記冷媒流入部は、冷媒排出部より上部に形成される請求項９に記載の電池パックケース。
11. 前記冷却ケースは、
    アルミニウム、銅、鉄、ステンレススチール、セラミック、ポリマーのうちいずれか一つで形成される請求項８に記載の電池パックケース。
12. 前記電池セルは、両側方向に端子が突出形成される請求項８に記載の電池パックケース。
13. 前記電池セルは角形である請求項８に記載の電池パックケース。
14. 前記冷却媒体は冷却水である請求項８に記載の電池パックケース。

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