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KR20220007821A - Vehicle battery mount structure - Google Patents

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KR20220007821A
KR20220007821A KR1020200085571A KR20200085571A KR20220007821A KR 20220007821 A KR20220007821 A KR 20220007821A KR 1020200085571 A KR1020200085571 A KR 1020200085571A KR 20200085571 A KR20200085571 A KR 20200085571A KR 20220007821 A KR20220007821 A KR 20220007821A
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cooling
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battery cell
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KR1020200085571A
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Korean (ko)
Inventor
기원용
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 배터리으로부터 발생된 열을 냉각시킬 수 있는 차량용 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것으로서, 다수개의 배터리 모듈; 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로; 및 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로를 포함하고, 상기 배터리 모듈은, 다수개로 이루어져 서로 면대면 방향으로 적층되는 배터리 셀; 및 내부에 상기 냉각 유로로부터 냉각수가 유입되어 상기 배터리 셀을 침지시키는 커버부재를 포함한다.The present invention relates to a vehicle battery pack capable of cooling heat generated from a vehicle battery and a battery system including the same, comprising: a plurality of battery modules; a pair of cooling passages through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is introduced; and a discharge passage for discharging the cooling water that has cooled the plurality of battery modules, wherein the battery module includes: a plurality of battery cells stacked in a face-to-face direction; and a cover member for immersing the battery cells by introducing cooling water from the cooling passage therein.

Description

차량용 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템{VEHICLE BATTERY MOUNT STRUCTURE}Vehicle battery pack and battery system including same {VEHICLE BATTERY MOUNT STRUCTURE}

본 발명은 차량용 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 배터리으로부터 발생된 열을 냉각시킬 수 있는 차량용 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle battery pack and a battery system including the same, and more particularly, to a vehicle battery pack capable of cooling heat generated from a vehicle battery and a battery system including the same.

차량은 엔진을 시동시키거나 차량의 전자기기를 작동시키도록 전기에너지를 제공할 수 있는 전기에너지의 공급원을 필요로 한다.Vehicles require a source of electrical energy that can provide electrical energy to start an engine or operate the vehicle's electronics.

고전압 배터리는 엔진 시동 시, 또는 차량의 전자기기를 작동시키도록 전기 에너지를 제공하는 전기 공급원으로서, 통상적으로 엔진룸 또는 차체의 바닥 프레임 하면에 배치된다.The high-voltage battery is an electric power source that provides electric energy when starting an engine or to operate electronic devices of a vehicle, and is typically disposed under a floor frame of an engine room or a vehicle body.

그리고, 최근 환경 보호에 대한 관심 증가에 따라 기존의 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경 친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차 및 전기자동차의 개발이 활발하게 개발되고 있다.In addition, with the recent increase in interest in environmental protection, other types of automobiles that are environmentally friendly and fuel-efficient in automobiles using conventional combustion engines, ie, hybrid automobiles and electric vehicles, are being actively developed.

이 중 전기자동차는 주로 모터를 주동력원으로 사용하고, 상기 모터의 구동에 필요한 동력원으로 고전압 배터리를 사용하고 있다.Among them, the electric vehicle mainly uses a motor as a main power source, and uses a high voltage battery as a power source required to drive the motor.

고전압 배터리는 전기자동차는 물론 하이브리드 자동차의 수명에 중요한 인자로 작용하고 있음으로 이러한 배터리를 효율적으로 운용하기 위해서는 이에 대한 관리가 철저하게 이루어져야 한다.Since high-voltage batteries are an important factor in the lifespan of hybrid vehicles as well as electric vehicles, they must be thoroughly managed in order to efficiently operate such batteries.

그런데 종래의 고전압 배터리를 장시간 사용할 경우 배터리로부터 열이 발생하게 되고, 특히 대용량의 배터리의 경우, 충전 또는 방전 시 전류양의 증가에 따라 더 많은 열을 수반하게 되며, 이때 발생한 열이 충분히 제거되지 않는 경우, 배터리의 성능이 저하되거나, 나아가 발화 또는 폭발에 이르기도 한다.However, when a conventional high-voltage battery is used for a long time, heat is generated from the battery, and in particular, in the case of a large-capacity battery, more heat is accompanied by an increase in the amount of current during charging or discharging, and the generated heat cannot be sufficiently removed. In this case, the performance of the battery may be deteriorated, or even lead to ignition or explosion.

이로 인해, 배터리의 성능을 유지 및 향상시키기 위해서는 배터리의 냉각이 필수적이다.For this reason, cooling of the battery is essential in order to maintain and improve the performance of the battery.

즉, 친환경 차량에 들어가는 배터리의 수명과 성능을 보증하기 위해 모든 친환경 차량에는 배터리 냉각 장치가 사용된다.That is, in order to guarantee the lifespan and performance of batteries used in eco-friendly vehicles, a battery cooling device is used in all eco-friendly vehicles.

이러한 배터리 냉각 장치는 냉각유체에 따라 크게 공기를 이용한 공냉식, 냉각수를 이용한 수냉식, 냉매를 이용한 냉매식으로 나눠진다.Such a battery cooling device is largely divided into an air cooling type using air, a water cooling type using cooling water, and a refrigerant type using a refrigerant according to a cooling fluid.

이 중 일반적인 수냉식 배터리 팩은 배터리 모듈과 배터리 모듈을 연결하는 버스바 및 와이어와 전장부품이 하부 하우징 내에 고정되고, 상부 하우징이 커버 역할을 하여 하우 하우징의 내부를 기밀하는 구조로 이루어진다.Among these, a typical water-cooled battery pack has a structure in which a bus bar, wires, and electrical components connecting a battery module and a battery module are fixed in a lower housing, and the upper housing serves as a cover to seal the inside of the how housing.

그리고, 배터리 모듈을 이루는 배터리 셀에 의해 발생되는 열을 배출하기 위한 별도의 냉각 블록이 하부 하우징에 조립이 되며, 상기 하부 하우징 내에 냉각수를 흘려 알루미늄을 통해 전달된 셀의 열을 배출한다.In addition, a separate cooling block for discharging heat generated by the battery cells constituting the battery module is assembled in the lower housing, and cooling water flows into the lower housing to discharge the heat of the cells transmitted through the aluminum.

한편, 하부 하우징과 상부 하우징은 금속과 비금속(steel, aluminum, 복합소재 등)재질로 제작이 되며, 하부 하우징의 경우 그 하위 부품이 30여 종을 이룬다.On the other hand, the lower housing and the upper housing are made of metal and non-metal (steel, aluminum, composite material, etc.) materials, and in the case of the lower housing, there are about 30 sub-parts.

그리고, 하부 하우징은 배터리 팩 전체 무게의 약 20%를 차지하고 있으며, 제품에 대한 원가도 전체 배터리 팩에서 상당한 비중을 차지하고 있다.In addition, the lower housing occupies about 20% of the total weight of the battery pack, and the cost of the product also occupies a significant portion of the total battery pack.

또한, 하부 하우징은 전기적으로도 절연처리가 필수이며, 공간적으로 서로 상이한 위치에 장착될 경우 공용화를 할 수 없는 요소가 많아 새로 개발해야 하는 문제가 있다.In addition, the lower housing is required to be electrically insulated, and when mounted in spatially different positions, there are many elements that cannot be shared, so there is a problem that a new development is required.

아울러, 냉각블럭의 무게와 원가도 전체 배터리 팩에서 상당한 비중을 차지하고 있으며, 최근 안전성 문제로 냉각블럭을 배터리 팩 내부가 아닌 외부에 장착함으로써 부가적인 부품이 추가로 필요하다.In addition, the weight and cost of the cooling block occupies a significant portion of the total battery pack, and due to recent safety issues, additional parts are required as the cooling block is mounted outside the battery pack rather than inside the battery pack.

상기한 이유로 해당분야에서는 배터리 모듈의 전체적인 하위 부품 수를 줄여 조립공수와 무게 및 제조비용을 감소시키고, 배터리를 균일하게 냉각시켜 배터리 모듈의 온도 편차를 최소화할 수 있는 방안을 모색하고 있으나, 현재까지는 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.For the above reasons, in the relevant field, the overall number of sub-parts of the battery module is reduced to reduce assembly man-hours, weight, and manufacturing cost, and methods are being sought to minimize the temperature deviation of the battery module by uniformly cooling the battery. It is not possible to obtain satisfactory results.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 배터리 모듈의 전체적인 하위 부품 수를 줄여 조립공수와 무게 및 제조비용을 감소시키고, 배터리를 균일하게 냉각시켜 배터리 모듈의 온도 편차를 최소화할 수 있는 차량용 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above-described problems, and reduces the overall number of sub-parts of the battery module, thereby reducing assembly man-hours, weight, and manufacturing cost, and uniformly cooling the battery to minimize the temperature deviation of the battery module. To provide a pack and a battery system including the same.

본 발명의 일실시예에 의한 차량용 배터리은 다수개의 배터리 모듈; 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로; 및 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로를 포함하고, 상기 배터리 모듈은, 다수개로 이루어져 서로 면대면 방향으로 적층되는 배터리 셀; 및 내부에 상기 냉각 유로로부터 냉각수가 유입되어 상기 배터리 셀을 침지시키는 커버부재를 포함한다.A vehicle battery according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery modules; a pair of cooling passages through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is introduced; and a discharge passage for discharging the cooling water that has cooled the plurality of battery modules, wherein the battery module includes: a plurality of battery cells stacked in a face-to-face direction; and a cover member for immersing the battery cells by introducing cooling water from the cooling passage therein.

한 쌍의 상기 냉각 유로 사이에는 상기 배출 유로가 배치되고, 상기 다수개의 배터리 모듈은 상기 한 쌍의 냉각 유로와 상기 배출 유로 사이에 배열(ARRANGE)된다.The discharge passage is disposed between the pair of cooling passages, and the plurality of battery modules are arranged between the pair of cooling passages and the discharge passage.

상기 커버부재는, 다수개의 상기 배터리 셀을 수용하는 하부커버; 및 상기 하부커버를 밀폐시키고, 상기 하부커버의 측면에 고정되는 상부커버를 포함한다.The cover member may include a lower cover accommodating the plurality of battery cells; and an upper cover that seals the lower cover and is fixed to a side surface of the lower cover.

상기 하부 커버는, 상기 배터리 셀이 안착되는 하부 프레임; 상기 하부 프레임의 둘레로부터 상방향으로 연장되는 제1 측부 프레임; 및 상기 제1 측부 프레임의 상부 둘레를 따라 수평방향으로 연장되고, 내부에 실링부재가 수용되는 수용부를 포함하고, 상기 상부 커버는, 상기 하부 프레임에 안착된 상기 배터리 셀의 상부를 덮는 상부 프레임; 상기 상부 프레임의 둘레로부터 하방향으로 연장되는 제2 측부 프레임; 상기 제2 측부 프레임의 단부로부터 수평 방향으로 연장된 수평 연장부; 및 상기 수평 연장부의 단부로부터 하방향으로 연장되고, 상기 수용부를 밀폐시키는 수직 연장부를 포함한다.The lower cover may include a lower frame on which the battery cells are mounted; a first side frame extending upwardly from the periphery of the lower frame; and an accommodating part extending in a horizontal direction along an upper periphery of the first side frame and accommodating a sealing member therein, the upper cover comprising: an upper frame covering an upper portion of the battery cell seated in the lower frame; a second side frame extending downwardly from the circumference of the upper frame; a horizontal extension extending in a horizontal direction from an end of the second side frame; and a vertical extension extending downwardly from an end of the horizontal extension and sealing the receiving portion.

제4항에 있어서, 상기 배터리 모듈은, 일단은 상기 제1 측부 프레임의 일방향 하단에 결합되고, 타단은 상기 냉각 유로에 결합되어 상기 냉각 유로로부터 상기 커버부재로 냉각수를 유입시키는 유입포트; 일단은 상기 제1 측부 프레임의 타방향 하단에 결합되고, 타단은 상기 배출 유로에 결합되어 상기 커버부재로부터 상기 배출 유로로 냉각수를 배출시키는 배출포트; 상기 유입포트에 배치되어 상기 냉각 유로로부터 유입되는 냉각수를 감지하는 하부 수위센서; 및 상기 상부 프레임의 내측면에 배치되고, 상기 유입포트로부터 유입된 냉각수의 수위를 감지하는 상부 수위센서를 더 포함한다.According to claim 4, wherein the battery module, one end is coupled to the lower end of the first side frame, the other end is coupled to the cooling passage, the inlet port for introducing cooling water from the cooling passage to the cover member; a discharge port having one end coupled to a lower end in the other direction of the first side frame, and the other end being coupled to the discharge passage to discharge cooling water from the cover member to the discharge passage; a lower water level sensor disposed in the inlet port to detect coolant flowing from the cooling passage; and an upper water level sensor disposed on the inner surface of the upper frame and configured to sense the level of the coolant introduced from the inlet port.

상기 하부 수위센서가 냉각수를 감지하면, 상기 유입포트가 개방되고, 상기 상부 수위센서가 냉각수를 감지하면, 상기 배출포트가 개방된다.When the lower water level sensor detects the coolant, the inlet port is opened, and when the upper water level sensor detects the coolant, the outlet port is opened.

다수개의 배터리 모듈; 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로; 및 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로를 포함하고, 상기 배터리 모듈은, 다수개로 이루어져 서로 면대면 방향으로 적층되는 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 셀은, 몸체를 이루는 베이스부; 상기 베이스부의 양측단부로부터 수평방향으로 연장된 셀탭 용접부; 상기 셀탭 용접부에 고정되는 구리 보드; 일단은 상기 구리 보드의 단부에 결합되고, 타단은 근접한 배터리 셀의 구리 보드에 결합되는 플랙시블 보드; 및 상기 베이스부의 일면에 면접촉하여 고정되는 고정 브라켓을 포함한다.a plurality of battery modules; a pair of cooling passages through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is introduced; and a discharge passage for discharging the cooling water that has cooled the plurality of battery modules, wherein the battery module includes a plurality of battery cells stacked in a face-to-face direction, wherein the battery cells include a base portion constituting a body ; Cell tab welding portions extending in the horizontal direction from both ends of the base portion; a copper board fixed to the cell tab welding part; One end is coupled to the end of the copper board, the other end is a flexible board coupled to the copper board of the adjacent battery cell; and a fixing bracket fixed in surface contact with one surface of the base part.

상기 냉각 유로에서 개방된 타단 및 상기 배출 유로에서 개방된 타단에 각각 연결되고, 상기 배출 유로를 통해 배출된 냉각수를 상기 냉각 유로로 유동시키는 순환 유로를 더 포함한다.It further includes a circulation passage connected to the other end opened from the cooling passage and the other end opened from the discharge passage, respectively, and configured to flow the cooling water discharged through the discharge passage to the cooling passage.

상기 셀탭 용접부 및 구리 보드가 배치되는 방향으로 연속적으로 배치된 다수개의 상기 배터리 셀은, 상기 플랙시블 보드가 휘어지면서 서로 면대면 방향으로 폴딩된다.The plurality of battery cells sequentially arranged in a direction in which the cell tab welding part and the copper board are arranged are folded in a face-to-face direction while the flexible board is bent.

다수개의 배터리 셀 중, 제1 배터리 셀은 일측방향에 근접하게 배치된 제2 배터리 셀의 상부 방향으로 폴딩되고, 상기 제2 배터리 셀은, 일측방향에 근접하게 배치된 제3 배터리 셀의 하부 방향으로 폴딩되며, 상기 제3 배터리 셀은, 일측방향에 근접하게 배치된 제4 배터리 셀의 상부 방향으로 폴딩되고, 상기 제4 배터리 셀은 일측방향으로 근접하게 배치된 제5 배터리 셀의 하부 방향으로 폴딩되고, 상기 제5 배터리 셀은 일측방향에 근접하게 배치된 제6 배터리 셀의 상부 방향으로 폴딩된다.Among the plurality of battery cells, a first battery cell is folded in an upper direction of a second battery cell disposed adjacent to one side direction, and the second battery cell is disposed in a lower direction of a third battery cell disposed close to one side direction. is folded, and the third battery cell is folded in an upper direction of a fourth battery cell disposed close to one side, and the fourth battery cell is folded in a lower direction of a fifth battery cell disposed close to one side in one direction. is folded, and the fifth battery cell is folded in an upper direction of the sixth battery cell disposed close to one side.

폴딩된 상기 다수개의 배터리 셀에 방수액을 코팅한다.A waterproofing solution is coated on the plurality of folded battery cells.

상기 고정 브라켓의 면적은, 상기 베이스부의 면적보다 넓고, 상기 고정 브라켓의 단부가 상기 베이스부의 단부로부터 돌출된다.An area of the fixing bracket is larger than an area of the base, and an end of the fixing bracket protrudes from an end of the base.

상기 배터리 모듈은, 상기 베이스부의 단부로부터 돌출된 상기 고정 브라켓의 단부가 삽입되는 셀 트레이를 더 포함한다.The battery module further includes a cell tray into which an end of the fixing bracket protruding from an end of the base is inserted.

다수개의 배터리 모듈과, 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로 및 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로를 포함하고, 다수개가 서로 직렬로 연결된 배터리 팩; 및 상기 배터리 팩과 전기적으로 연결되어 상기 배터리 팩의 내부 온도 및 전압, 제어신호 등을 전달받는 정션박스를 포함한다.A battery comprising a plurality of battery modules, a pair of cooling passages through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is introduced, and a discharge passage through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is discharged, the plurality of batteries connected in series pack; and a junction box electrically connected to the battery pack to receive internal temperature and voltage of the battery pack, a control signal, and the like.

상기 정션박스는, 상기 배터리 팩의 내부 온도 및 전압, 제어신호 등을 관리하는 BMS(Battery Management System); 다수개의 상기 배터리 팩과 전기적으로 연결되어 상기 배터리 팩 각각의 내부 온도 및 전압, 제어신호 등을 상기 BMS에 전달하는 SIGNAL HUB; 상기 직렬로 연결된 다수개의 배터리 팩 중 최종단과 연결되어 상기 배터리 팩을 제어하는 PRA(Power Relay Assembly)를 포함한다.The junction box may include: a Battery Management System (BMS) for managing an internal temperature and voltage of the battery pack, a control signal, and the like; a SIGNAL HUB electrically connected to the plurality of battery packs to transmit internal temperature, voltage, and control signals of each of the battery packs to the BMS; and a Power Relay Assembly (PRA) connected to a final terminal of the plurality of battery packs connected in series to control the battery pack.

본 발명에 따른 차량용 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템은, 배터리 셀이 커버부재에 유입된 냉각수에 의해 침지냉각방식으로 냉각됨으로써, 냉각수가 배터리 셀에 직접 접하여 배터리 셀의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.In the battery pack for a vehicle and the battery system including the same according to the present invention, the battery cells are cooled in an immersion cooling method by the coolant flowing into the cover member, so that the coolant can directly contact the battery cells to effectively cool the heat generation of the battery cells. It works.

그리고, 다수개로 이루어진 배터리 모듈이 한 쌍의 냉각 유로와 배출 유로사이에 배열됨으로써, 배터리 팩의 설계 및 조립공수가 간소화되고, 이에 따라 무게와 제조비용 및 시간을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the plurality of battery modules are arranged between the pair of cooling passages and the discharge passages, the design and assembly of the battery pack is simplified, and thus weight, manufacturing cost, and time can be significantly reduced.

또한, 사용환경에 따라 대용량의 배터리 팩을 사용하여 배터리 모듈의 개수가 늘어날 경우, 이와 대응되는 길이로 이루어진 냉각 유로 및 배출 유로만 교체함으로써, 모듈화 구조로 확장성능을 확보할 수 있고, 이에 따라 다변화된 사양에 적용이 가능한 효과가 있다.In addition, when the number of battery modules is increased by using a large-capacity battery pack according to the usage environment, expansion performance can be secured with a modular structure by replacing only the cooling passage and the exhaust passage having corresponding lengths, and thus diversification There is an effect that can be applied to the specified specifications.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 팩을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 평면도.
도 3a 내지 3f는 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 폴딩순서를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀 어셈블리는 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀 및 셀 트레이를 나타낸 분해사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀 및 커버부재를 나타낸 분해사시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 커버부재를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 팩을 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차래용 배터리 팩을 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 팩의 냉각 구조를 나타낸 평면도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 구성을 나타낸 구성도.1 is a perspective view showing a vehicle battery pack according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention;
3A to 3F are schematic diagrams illustrating a folding sequence of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
4 is a perspective view illustrating a battery cell according to an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view illustrating a battery cell assembly according to an embodiment of the present invention;
6 is an exploded perspective view showing a battery cell and a cell tray according to an embodiment of the present invention;
7 is an exploded perspective view showing a battery cell and a cover member according to an embodiment of the present invention;
8 is a cross-sectional view showing a cover member according to an embodiment of the present invention.
9 is a side view illustrating a vehicle battery pack according to an embodiment of the present invention.
10 is a perspective view showing a battery pack for the future according to another embodiment of the present invention.
11 is a plan view illustrating a cooling structure of a vehicle battery pack according to an embodiment of the present invention.
12 is a block diagram showing the configuration of a vehicle battery system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 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 기재에 의해 정의된다. 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)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is defined by the description of the claims. On the other hand, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” or “comprising” refers to the presence or absence of one or more other components, steps, operations and/or elements other than the stated elements, steps, acts and/or elements. addition is not excluded.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 팩을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 평면도이며, 도 3a 내지 3f는 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 폴딩순서를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀 어셈블리는 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀 및 셀 트레이를 나타낸 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀 및 커버부재를 나타낸 분해사시도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 커버부재를 나타낸 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 팩을 나타낸 측면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차래용 배터리 팩을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a battery pack for a vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3F are a battery according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram showing a folding order of cells, FIG. 4 is a perspective view showing a battery cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view showing a battery cell assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is this view An exploded perspective view showing a battery cell and a cell tray according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is an exploded perspective view showing a battery cell and a cover member according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an embodiment of the present invention A cross-sectional view showing a cover member according to the present invention, FIG. 9 is a side view showing a vehicle battery pack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view showing a vehicle battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 10을 참조하면 차량용 배터리 팩(100)은 배터리 모듈(110)과 냉각 유로(120) 및 배출 유로(130)를 포함한다.1 to 10 , the vehicle battery pack 100 includes a battery module 110 , a cooling passage 120 , and an exhaust passage 130 .

배터리 모듈(110)은 다수개로 이루어진 것으로서, 고전압 배터리 시스템으로 공급할 전원을 저장한다.The battery module 110 is composed of a plurality and stores power to be supplied to the high voltage battery system.

그리고, 배터리 모듈(110)은 다수개가 수평방향으로 배열(ARRANGE)된다.In addition, a plurality of battery modules 110 are arranged in a horizontal direction (ARRANGE).

바람직하게는 배터리 모듈(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 평면에서 바라봤을 때, 사용환경에 따라 2열4행으로 배열될 수 있다. Preferably, the battery module 110 may be arranged in 2 columns and 4 rows depending on the usage environment when viewed from a plan view as shown in FIG. 1 .

다수개의 배터리 모듈(110)은 2열4행으로 배열되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않고, 사용환경에 따라 다양한 형태로 배열됨도 가능하다.Although it has been described that the plurality of battery modules 110 are arranged in 2 columns and 4 rows, the present invention is not limited thereto, and may be arranged in various forms depending on the usage environment.

이러한 배터리 모듈(110)은 다수개의 배터리 셀(111) 및 내부에 다수개의 배터리 셀(111)과 냉각수를 수용하는 커버부재(113)를 포함한다.The battery module 110 includes a plurality of battery cells 111 and a cover member 113 for accommodating the plurality of battery cells 111 and cooling water therein.

배터리 셀(111)은 차량에 전원을 공급하면 발열되는 것으로서, 다수개로 이루어져 서로 면대면 방향으로 적층된다.The battery cells 111 generate heat when power is supplied to the vehicle. The battery cells 111 are made up of a plurality and are stacked face to face.

그리고, 배터리 셀(111)은 다양한 형상으로 제조될 수 있는 바, 본 발명의 실시예에서는 파우치형으로 형성될 수 있다.In addition, the battery cell 111 may be manufactured in various shapes, and may be formed in a pouch type in the embodiment of the present invention.

배터리 셀(111)은 파우치형으로 형성됨으로써, 배터리 모듈(110)의 중량을 현저하게 감소시킬 수 있다.Since the battery cell 111 is formed in a pouch shape, the weight of the battery module 110 can be significantly reduced.

이러한 배터리 셀(111)은 내부에 냉각수가 유입된 커버부재(113)에 수용된다.These battery cells 111 are accommodated in the cover member 113 into which the coolant is introduced.

즉, 배터리 셀(111)은 침지냉각(IMMERSION COOLING)방식으로 냉각된다.That is, the battery cell 111 is cooled by immersion cooling (IMMERSION COOLING).

배터리 셀(111)은 냉각수가 유입된 커버부재(113)에 수용되어 냉각수에 직접 접함으로써, 배터리 셀(111)의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.The battery cell 111 is accommodated in the cover member 113 into which the cooling water is introduced and is in direct contact with the cooling water, thereby effectively cooling the heat generated by the battery cell 111 .

이러한 배터리 셀(111)은 베이스부(11)와 셀탭 용접부(12)와, 구리 보드(13)와, 플랙시블 보드(14) 및 고정 브라켓(15)을 포함한다.The battery cell 111 includes a base part 11 , a cell tab welding part 12 , a copper board 13 , a flexible board 14 , and a fixing bracket 15 .

베이스부(11)는 바람직하게는 직사각형상으로 형성된 것으로서, 배터리 셀(111)의 몸체를 이룬다.The base portion 11 is preferably formed in a rectangular shape, and forms the body of the battery cell 111 .

셀탭 용접부(12)는 베이스부(11)의 양측단부로부터 수평방향으로 연장된 것으로서, 각각 음극단자 및 양근단자로 이루어진다.The cell tab welding part 12 extends in the horizontal direction from both ends of the base part 11 and includes a negative terminal and a positive terminal, respectively.

구리 보드(13)는 셀탭 용접부(12)에 고정되는 것으로서, 셀탭 용접부(12)에 고전압버스바와 연결하기 위한 SUPPORT 역할을 한다.The copper board 13 is fixed to the cell tab welding part 12 and serves as a support for connecting the cell tab welding part 12 to the high voltage bus bar.

한편, 본 발명의 실시예에서는 다수개의 배터리 셀(111)이 서로 폴딩방식으로 적층된다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, a plurality of battery cells 111 are stacked on each other in a folding manner.

이를 위해 배터리 셀(111)의 양측단부에는 플랙시블 보드(14)가 형성된다.To this end, the flexible board 14 is formed at both ends of the battery cell 111 .

플랙시블 보드(14)는 도 2에 도시된 바와 같이 일단은 구리 보드(13)의 단부에 결합되고, 타단은 다수개의 배터리 셀(111) 중 근접한 배터리 셀(111)의 구리 보드(13)에 결합된다.As shown in FIG. 2 , the flexible board 14 has one end coupled to an end of the copper board 13 , and the other end to the copper board 13 of a battery cell 111 adjacent to one of a plurality of battery cells 111 . are combined

즉, 본 발명의 실시예에서 다수개의 배터리 셀(111)은 셀탭 용접부(12) 및 구리 보드(13)가 배치되는 방향으로 연속적으로 배치된다.That is, in the embodiment of the present invention, the plurality of battery cells 111 are continuously arranged in the direction in which the cell tab welding part 12 and the copper board 13 are arranged.

그리고, 플랙시블 보드(14)는 다수개의 배터리 셀(111)이 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 전도성 소재로 이루어짐이 바람직하다.In addition, the flexible board 14 is preferably made of a conductive material so that a plurality of battery cells 111 can be electrically connected to each other.

그리고, 다수개의 배터리 셀(111)은 플랙시블 보드(14)가 휘어지면서 서로 면대면 방향으로 폴딩된다.In addition, the plurality of battery cells 111 are folded in a face-to-face direction while the flexible board 14 is bent.

이하에서는 다수개로 이루어진 배터리 셀(111)의 폴딩방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of folding the plurality of battery cells 111 will be described.

설명의 편의를 위해 다수개의 배터리 셀(111)은 서로 근접한 배터리 셀(111) 순으로 제1 배터리 셀(111_1), 제2 배터리 셀(111_2), 제3 배터리 셀(111_3), 제4 배터리 셀(111_4), 제5 배터리셀, 제6 배터리 셀(111_6)로 기재하여 설명한다.For convenience of description, the plurality of battery cells 111 include a first battery cell 111_1 , a second battery cell 111_2 , a third battery cell 111_3 , and a fourth battery cell in the order of the battery cells 111 that are close to each other. (111_4), a fifth battery cell, and a sixth battery cell 111_6 will be described.

도 3a에 도시된 바와 같이 다수개의 배터리 셀(111) 사이에는 다수개의 플랙시블 보드(14)가 각각 배치된다.As shown in FIG. 3A , a plurality of flexible boards 14 are respectively disposed between the plurality of battery cells 111 .

그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이 다수개의 배터리 셀(111) 중, 제1 배터리 셀(111_1)은 일측방향에 근접하게 배치된 제2 배터리 셀(111_2)의 상부 방향으로 폴딩된다.And, as shown in FIG. 3B , among the plurality of battery cells 111 , the first battery cell 111_1 is folded in the upper direction of the second battery cell 111_2 disposed close to one side.

제2 배터리 셀(111_2)은, 도 3c에 도시된 바와 같이 일측방향에 근접하게 배치된 제3 배터리 셀(111_3)의 하부 방향으로 폴딩되며, 제3 배터리 셀(111_3)은, 도 3d에 도시된 바와 같이 일측방향에 근접하게 배치된 제4 배터리 셀(111_4)의 상부 방향으로 폴딩되고, 제4 배터리 셀(111_4)은, 도 3e에 도시된 바와 같이 일측방향으로 근접하게 배치된 제5 배터리 셀(111_5)의 하부 방향으로 폴딩되고, 상기 제5 배터리 셀(111_5)은, 도 5f에 도시된 바와 같이 일측방향에 근접하게 배치된 제6 배터리 셀(111_6)의 상부 방향으로 폴딩된다.The second battery cell 111_2 is folded in the lower direction of the third battery cell 111_3 disposed close to one side as shown in FIG. 3C , and the third battery cell 111_3 is shown in FIG. 3D . As shown in Fig. 3E, the fourth battery cell 111_4 is folded in the upper direction, and the fourth battery cell 111_4 is a fifth battery disposed close to one side as shown in FIG. 3E . The cell 111_5 is folded in the lower direction, and the fifth battery cell 111_5 is folded in the upper direction of the sixth battery cell 111_6 disposed close to one side as shown in FIG. 5F .

즉, 다수개의 배터리 셀(111)은 다수개의 배터리 셀(111) 사이에 각각 배치된 플랙시블 보드(14)에 의해 폴딩되고, 폴딩된 다수개의 배터리 셀(111)은 측면에서 바라봤을 때, 전체적으로 지그재그 형상으로 이루어진다.That is, the plurality of battery cells 111 are folded by the flexible board 14 respectively disposed between the plurality of battery cells 111 , and the folded plurality of battery cells 111 when viewed from the side, as a whole It is made in a zigzag shape.

이로 인해 본 발명은 용접을 통하여 다수개의 배터리 셀(111)을 전기적으로 연결함으로써, 기존의 셀 카트리지 또는 셀 탭 용접부의 지지구조 등이 삭제될 수 있다.For this reason, in the present invention, by electrically connecting a plurality of battery cells 111 through welding, an existing support structure of a cell cartridge or a cell tab welding part may be deleted.

한편, 일실시예에서는 설명의 편의를 위해 다수개의 배터리 셀(111)이 6개인 것으로 설명하였지만, 차량용 배터리 시스템의 사용환경에 따라 6개 이상 또는 6개 이하로 이루어짐도 가능하고, 상기 6개 이상 또는 이하로 이루어진 배터리 셀(111)은 연속하여 반복적으로 폴딩될 수 있다.On the other hand, although it has been described that the number of the plurality of battery cells 111 is six for convenience of explanation in one embodiment, it may be made of six or more or six or less depending on the usage environment of the vehicle battery system, and the six or more Alternatively, the battery cells 111 made of the following may be continuously and repeatedly folded.

고정 브라켓(15)은 폴딩된 베이스부(11)의 일면에 면접촉하여 고정되는 것으로서, 다수개의 베이스부(11) 중 상호 근접하게 배치된 한 쌍의 베이스부(11) 사이에 배치된다.The fixing bracket 15 is fixed in surface contact with one surface of the folded base portion 11 , and is disposed between a pair of base portions 11 disposed close to each other among the plurality of base portions 11 .

이때, 고정 브라켓(15)의 양면에는 접착제가 도포되어 베이스부(11) 사이에 배치된다.At this time, an adhesive is applied to both surfaces of the fixing bracket 15 and disposed between the base portions 11 .

즉, 고정 브라켓(15)의 양면에는 접착제를 매개로 하여 한 쌍의 베이스부(11)가 각각 고정됨으로써, 폴딩된 베이스부(11)가 전개되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.That is, since the pair of base portions 11 are respectively fixed to both sides of the fixing bracket 15 through an adhesive, it is possible to effectively prevent the folded base portion 11 from being deployed.

이러한 고정 브라켓(15)의 면적은 베이스부(11)의 면적보다 넓다.The area of the fixing bracket 15 is larger than the area of the base part 11 .

그리고, 고정 브라켓(15)의 단부는 셀탭 용접부(12) 및 구리 보드(13)가 배치되는 방향의 단부로 돌출된다.In addition, an end of the fixing bracket 15 protrudes toward an end in a direction in which the cell tab welding portion 12 and the copper board 13 are disposed.

이때, 베이스부(11)로부터 돌출되는 고정 브라켓(15)의 단부는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 플랙시블 보드(14)가 휘어지지 않는 영역으로 돌출된다.At this time, the end of the fixing bracket 15 protruding from the base 11 protrudes to the area where the flexible board 14 is not bent, as shown in FIGS. 4 and 5 .

즉, 베이스부(11)로부터 돌출된 고정 브라켓(15)의 단부는 폴딩된 플랙시블 보드(14)보다 더 긴 길이로 돌출된다.That is, the end of the fixing bracket 15 protruding from the base 11 protrudes to a longer length than the folded flexible board 14 .

이러한 폴딩방식으로 적층된 다수개의 배터리 셀(111)(이하에서는 '배터리 셀 어셈블리(300)'라 함)들은 도 5에 도시된 바와 같이 고정 브라켓(15)이 돌출된 방향과 직교하는 방향으로 다수개가 연속하여 배치된다.A plurality of battery cells 111 (hereinafter referred to as 'battery cell assembly 300') stacked in this folding manner are arranged in a direction perpendicular to the direction in which the fixing bracket 15 protrudes as shown in FIG. 5 . Dogs are placed in succession.

한편, 배터리 셀 어셈블리(300)는 냉각수가 유입된 커버부재(113)에 수용되기 전에 방수액을 코팅을 한다.Meanwhile, the battery cell assembly 300 is coated with a waterproofing liquid before being accommodated in the cover member 113 into which the coolant is introduced.

따라서, 배터리 셀 어셈블리(300)는 냉각수의 불순물에 의해 전기적 쇼크를 일으키는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the battery cell assembly 300 may prevent an electric shock caused by impurities in the coolant.

한편, 도면에는 다수개의 배터리 셀 어셈블리(300)가 4개인 것으로 도시하였지만, 차량용 배터리 시스템의 사용환경에 따라 4개 이상 또는 4개 이하로 이루어짐도 가능하다.Meanwhile, although the drawing shows that the number of the plurality of battery cell assemblies 300 is four, it is also possible to have four or more or four or less depending on the usage environment of the vehicle battery system.

또한, 배터리 셀 어셈블리(300)에 코팅되는 방수액은 바람직하게는 EGC1700 또는 EGC 1720으로 이루어질 수 있다.In addition, the waterproofing liquid coated on the battery cell assembly 300 may be preferably made of EGC1700 or EGC1720.

이러한 방수액은 배터리 셀 어셈블리(300)에 박막으로 코팅되고, 스프레이를 이용한 도포 또는 붓을 이용한 도포 또는 배터리 셀 어셈블리(300)를 방수액에 담그는 방식으로 코팅할 수 있다.The waterproofing solution may be coated on the battery cell assembly 300 as a thin film, and may be coated by applying a spray or using a brush, or immersing the battery cell assembly 300 in the waterproofing solution.

본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈(110)은 다수개의 배터리 셀 어셈블리(300)를 고정시키는 셀 트레이(112)를 더 포함할 수 있다.The battery module 110 according to an embodiment of the present invention may further include a cell tray 112 for fixing a plurality of battery cell assemblies 300 .

셀 트레이(112)는 도 6에 도시된 바와 같이 베이스부(11)의 셀탭 용접부(12) 및 구리 보드(13)가 배치된 방향에 각각 배치된 것으로서, 베이스부(11)의 단부로부터 돌출된 고정 브라켓(15)의 단부가 각각 삽입된다.As shown in FIG. 6 , the cell tray 112 is disposed in the direction in which the cell tab welding part 12 and the copper board 13 of the base part 11 are disposed, and protrudes from the end of the base part 11 . The ends of the fixing brackets 15 are respectively inserted.

이러한 셀 트레이(112)는 몸체부(21) 및 삽입홈(22)을 포함한다.The cell tray 112 includes a body 21 and an insertion groove 22 .

몸체부(21)는 셀 트레이(112)의 몸체를 이루는 것으로서, 베이스부(11)의 셀탭 용접부(12) 및 구리 보드(13)가 배치된 방향에 각각 배치된다.The body part 21 constitutes the body of the cell tray 112 , and is disposed in the direction in which the cell tab welding part 12 and the copper board 13 of the base part 11 are disposed, respectively.

그리고, 몸체부(21)는 바람직하게는 다수개의 배터리 셀 어셈블리(300)와 동일한 길이로 이루어지고, 다수개의 배터리 셀(111)이 면대면 방향으로 적층된 배터리 셀 어셈블리(300)의 높이와 동일한 높이로 이루어진다.In addition, the body 21 preferably has the same length as the plurality of battery cell assemblies 300 , and is the same as the height of the battery cell assembly 300 in which the plurality of battery cells 111 are stacked in the face-to-face direction. made in height

삽입홈(22)은 몸체부(21)에 형성된 것으로서, 베이스부(11)로부터 돌출된 고정 브라켓(15)과 대응되는 개수로 이루어진다.The insertion groove 22 is formed in the body portion 21 and has a number corresponding to the fixing bracket 15 protruding from the base portion 11 .

이러한 삽입홈(22)에는 베이스부(11)로부터 폴딩된 플랙시블 보드(14)보다 길게 돌출된 고정 브라켓(15)의 단부가 삽입된다.The end of the fixing bracket 15 protruding longer than the flexible board 14 folded from the base 11 is inserted into the insertion groove 22 .

이로 인해 셀 트레이(112)는, 플랙시블 보드(14)가 전개되는 것을 견고하게 방지함으로써, 다수개의 배터리 셀(111)이 폴딩방식으로 적층된 상태를 유지할 수 있다.Due to this, the cell tray 112 firmly prevents the flexible board 14 from being deployed, thereby maintaining a state in which a plurality of battery cells 111 are stacked in a folding manner.

커버부재(113)는 도 7에 도시된 바와 같이 내부에 배터리 모듈(110)을 이루는 다수개의 배터리 셀(111), 즉 배터리 셀 어셈블리(300)가 수용된다.As shown in FIG. 7 , the cover member 113 accommodates a plurality of battery cells 111 constituting the battery module 110 , that is, the battery cell assembly 300 therein.

그리고, 커버부재(113)에는 냉각 유로(120)로부터 냉각수가 유입된다.Then, the cooling water flows into the cover member 113 from the cooling passage 120 .

즉, 커버부재(113)의 내부에는 발열되는 다수개의 배터리 셀(111)과 냉각수가 함께 수용된다.That is, the plurality of battery cells 111 that generate heat and the cooling water are accommodated together in the cover member 113 .

따라서, 배터리 셀(111)은 커버부재(113)에 유입된 냉각수에 의해 침지냉각방식으로 냉각된다.Accordingly, the battery cell 111 is cooled by the cooling water flowing into the cover member 113 by the immersion cooling method.

즉, 커버부재(113)에는 배터리 셀(111)이 수용되고, 냉각수가 유입됨으로써, 냉각수가 배터리 셀(111)에 직접 접하여 배터리 셀(111)의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.That is, the battery cell 111 is accommodated in the cover member 113 and the cooling water flows in, so that the cooling water directly comes into contact with the battery cell 111 to effectively cool the heat generated by the battery cell 111 .

또한, 이로 인해, 내부에 배터리 셀(111)이 각각 수용되는 다수개의 커버부재(113)는 배터리 모듈(110)을 독립화하여 일부 배터리 셀(111)에서 발생된 열에 의한 열전이의 영향을 받을 수 있는 배터리 셀(111)의 개수를 최소화할 수 있다.Also, due to this, the plurality of cover members 113 in which the battery cells 111 are accommodated, respectively, may be affected by heat transfer due to heat generated in some battery cells 111 by making the battery module 110 independent. The number of battery cells 111 in the present invention can be minimized.

이러한 커버부재(113)는 하부 커버(31) 및 상부 커버(32)를 포함한다.The cover member 113 includes a lower cover 31 and an upper cover 32 .

하부 커버(31)는 상부방향으로 개방되어 내부에 수용공간이 형성되고, 수용공간으로 다수개의 배터리 셀(111)이 수용된다.The lower cover 31 is opened upward to form an accommodating space therein, and a plurality of battery cells 111 are accommodated in the accommodating space.

즉, 하부 커버(31)는 배터리 셀(111)의 하부와 배터리 셀(111) 하부의 둘레면을 밀페시킨다.That is, the lower cover 31 seals the lower portion of the battery cell 111 and the circumferential surface of the lower portion of the battery cell 111 .

이러한 하부 커버(31)는 하부 프레임(31a)과, 제1 측부 프레임(31b) 및 수용부(31c)를 포함한다.The lower cover 31 includes a lower frame 31a, a first side frame 31b, and a receiving portion 31c.

하부 프레임(31a)은 배터리 셀(111)의 하부를 밀폐시키는 것으로서, 다수개의 배터리 셀(111)이 안착되어 하부 커버(31)의 내부에 수용되는 배터리 셀(111)을 지지한다.The lower frame 31a seals the lower portion of the battery cells 111 , and the plurality of battery cells 111 are seated therein to support the battery cells 111 accommodated in the lower cover 31 .

그리고, 하부 프레임(31a)은 면적은 다수개가 연속적으로 배열된 배터리 셀 어셈블리(300)의 보다 큰 면적으로 이루어짐이 바람직하다.In addition, the lower frame 31a preferably has a larger area than that of the battery cell assembly 300 in which a plurality of them are continuously arranged.

제1 측부 프레임(31b)은 하부 프레임(31a)의 둘레로부터 상방향으로 연장된 프레임으로써, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 차단하고, 하부 커버(31)의 내부에 수용된 배터리 셀(111)을 외력으로부터 보호한다.The first side frame 31b is a frame that extends upwardly from the periphery of the lower frame 31a, blocks foreign substances from being introduced from the outside, and applies external force to the battery cells 111 accommodated in the lower cover 31 . protect from

수용부(31c)는 제1 측부 프레임(31b)에서 하부 프레임(31a)이 배치된 방향의 반대방향 단부, 즉 제1 측부 프레임(31b)의 상부 외측면 둘레에 형성된다.The receiving portion 31c is formed around an end of the first side frame 31b opposite to the direction in which the lower frame 31a is disposed, that is, an upper outer surface of the first side frame 31b.

수용부(31c)는 제1 측부 프레임(31b)의 둘레를 따라 수평방향으로 연장된 한 쌍의 띠가 수직방향으로 서로 거리를 두고 이격된다.In the receiving portion 31c, a pair of bands extending in the horizontal direction along the circumference of the first side frame 31b are spaced apart from each other at a distance in the vertical direction.

그리고, 한 쌍의 띠로 이루어진 수용부(31c)는 한 쌍의 띠 사이에 실링부재(31f)가 수용된다.And, in the accommodating part 31c made of a pair of belts, the sealing member 31f is accommodated between the pair of belts.

한편, 하부 커버(31)에는 냉각수가 유입되는 유입포트(31d) 및 냉각수가 배출되는 배출포트(31e)가 형성된다.On the other hand, the lower cover 31 is formed with an inlet port 31d through which the cooling water is introduced and an outlet port 31e through which the cooling water is discharged.

유입포트(31d)는 바람직하게는 내부에 냉각 유로(120)로부터 유입되는 냉각수가 유동할 수 있도록 원통 형상으로 형성된 것으로서, 일단이 제1 측부 프레임(31b)의 일방향 하단에 결합되고, 타단은 냉각 유로(120)에 결합된다.The inlet port 31d is preferably formed in a cylindrical shape so that the coolant flowing in from the cooling passage 120 can flow therein, and one end is coupled to the lower end in one direction of the first side frame 31b, and the other end is cooled. It is coupled to the flow path 120 .

유입포트(31d)는 냉각 유로(120)로부터 커버부재(113)로 냉각수를 유입시킨다.The inlet port 31d introduces cooling water from the cooling passage 120 to the cover member 113 .

따라서, 유입포트(31d)는 냉각수를 냉각 유로(120)로부터 커버부재(113)로 용이하게 유입시킬 수 있다.Accordingly, the inlet port 31d can easily introduce the cooling water from the cooling passage 120 to the cover member 113 .

배출포트(31e)는 바람직하게는 내부에 커버부재(113)로부터 배출되는 냉각수가 유동할 수 있도록 원통 형상으로 형성된 것으로서, 일단이 제1 측부 프레임(31b)의 타방향 하단에 결합되고, 타단은 배출 유로(130)에 결합된다.The discharge port 31e is preferably formed in a cylindrical shape so that the cooling water discharged from the cover member 113 can flow therein, and one end is coupled to the lower end in the other direction of the first side frame 31b, and the other end is It is coupled to the discharge passage 130 .

배출포트(31e)는 커버부재(113)로부터 배출 유로(130)로 냉각수를 배출시킨다.The discharge port 31e discharges the cooling water from the cover member 113 to the discharge passage 130 .

따라서, 배출포트(31e)는 냉각수를 커버부재(113)로부터 배출 유로(130)로 용이하게 배출시킬 수 있다.Accordingly, the discharge port 31e can easily discharge the cooling water from the cover member 113 to the discharge passage 130 .

상부 커버(32)는 하부 커버(31)의 상부에 배치되어 하부 커버(31)와 결합되는 것으로서, 하부방향으로 개방되어 내부에 수용공간이 형성된다.The upper cover 32 is disposed on the upper part of the lower cover 31 and coupled to the lower cover 31 , and is opened downward to form a receiving space therein.

그리고, 상부 커버(32)는 하부 커버(31)에 수용된 배터리 셀(111)의 상부와 배터리 셀(111) 상부 둘레면을 밀폐시킨다.In addition, the upper cover 32 seals the upper portion of the battery cell 111 accommodated in the lower cover 31 and the upper peripheral surface of the battery cell 111 .

이러한 상부 커버(32)는 상부 프레임(32a)과, 제2 측부 프레임(32b)과, 수평 연장부(32c) 및 수직 연장부(32d)를 포함한다.The upper cover 32 includes an upper frame 32a, a second side frame 32b, a horizontal extension portion 32c, and a vertical extension portion 32d.

상부 프레임(32a)은 하부 프레임(31a)에 안착된 배터리 셀(111)의 상부를 덮는 프레임으로써, 하부 프레임(31a)의 면적과 동일한 면적으로 이루어짐이 바람직하다.The upper frame 32a is a frame that covers the upper portion of the battery cell 111 seated on the lower frame 31a, and preferably has the same area as that of the lower frame 31a.

제2 측부 프레임(32b)은 상부 프레임(32a)의 둘레로부터 하방향으로 연장된 프레임으로써, 외부로부터 이물질이 유입되어 배터리 셀(111)에 접하는 것을 차단하고, 상부 커버(32)의 내부에 수용된 배터리 셀(111)을 외력으로부터 보호한다.The second side frame 32b is a frame extending downwardly from the periphery of the upper frame 32a, and blocks foreign substances from coming into contact with the battery cell 111 from the outside, and is accommodated in the upper cover 32 . The battery cell 111 is protected from external force.

이러한 제2측부 프레임은 하단부가 제1 측부 프레임(31b)의 상단부와 상호 접한다.The lower end of this second side frame is in contact with the upper end of the first side frame 31b.

수평 연장부(32c)는 제2 측부 프레임(32b)에서 상부 프레임(32a)이 배치된 방향의 반대방향 단부, 즉 제2 측부 프레임(32b)의 하부 외측면 둘레에 형성된다.The horizontal extension portion 32c is formed around an end of the second side frame 32b opposite to the direction in which the upper frame 32a is disposed, that is, a lower outer surface of the second side frame 32b.

수평 연장부(32c)는 제1 측부 프레임(31b)의 두께 및 수용부(31c)의 돌출길이를 포함한 길이만큼 연장된다.The horizontal extension portion 32c extends by a length including the thickness of the first side frame 31b and the protrusion length of the receiving portion 31c.

수직 연장부(32d)는 수평 연장부 (32c)의 단부로부터 하방향으로 연장되고, 실링부재(31f)가 수용된 수용부(31c)를 밀폐시킨다.The vertical extension portion 32d extends downward from the end of the horizontal extension portion 32c, and seals the accommodation portion 31c in which the sealing member 31f is accommodated.

그리고, 수직 연장부(32d)는 수용부(31c)를 이루는 한 쌍의 띠가 서로 거리를 두고 이격된 거리만큼 연장된다.And, in the vertical extension portion 32d, a pair of bands constituting the receiving portion 31c extend by a distance spaced apart from each other.

즉, 수직 연장부(32d)는 실링부재(31f)가 수용된 수용부(31c)를 효과적으로 밀폐시킬 수 있다.That is, the vertical extension portion 32d can effectively seal the accommodating portion 31c in which the sealing member 31f is accommodated.

따라서, 수직 연장부(32d)는 수용부(31c)에 수용된 실링부재(31f)가 수용부(31c) 및 수직 연장부(32d)의 외부로 누출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.Accordingly, the vertical extension portion 32d can effectively block the sealing member 31f accommodated in the accommodation portion 31c from leaking to the outside of the accommodation portion 31c and the vertical extension portion 32d.

또한, 수직 연장부(32d)가 수용부(31c)를 밀폐시키면서, 수용부(31c)에 수용된 실링부재(31f)가 수직 연장부(32d)에 접하게 된다.Further, while the vertical extension portion 32d seals the accommodation portion 31c, the sealing member 31f accommodated in the accommodation portion 31c comes into contact with the vertical extension portion 32d.

이로 인해, 수용부(31c)에 수용된 실링부재(31f)가 수직 연장부(32d)에 접한 상태에서 경화되면 수직 연장부(32d)를 이루는 상부 커버(32)가 수용부(31c)를 이루는 하부 커버(31)에 견고하게 결합될 수 있다.For this reason, when the sealing member 31f accommodated in the accommodating portion 31c is cured in a state in contact with the vertically extended portion 32d, the upper cover 32 constituting the vertical extended portion 32d is the lower portion forming the receiving portion 31c. It may be firmly coupled to the cover 31 .

또한, 실링부재(31f)를 이용한 하부 커버(31) 및 상부 커버(32)의 결합구조는 커버부재(113)의 내부에 유입된 냉각수가 커버부재(113)의 외부로 누출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.In addition, the coupling structure of the lower cover 31 and the upper cover 32 using the sealing member 31f can effectively block the coolant flowing into the cover member 113 from leaking to the outside of the cover member 113 . have.

이로 인해, 내부에 배터리 셀(111)이 각각 수용되는 다수개의 커버부재(113)는 배터리 모듈(110)을 독립화하여 배터리 모듈(110) 내에서 냉각성능과 기밀성능 및 전기적 안전성까지 확보할 수 있다.For this reason, the plurality of cover members 113 in which the battery cells 111 are accommodated, respectively, can secure the cooling performance, airtight performance, and electrical safety within the battery module 110 by making the battery module 110 independent. .

또한 다수개의 배터리 모듈(110)이 독립적인 기밀구조를 확보함으로써 침지냉각이 가능하며, 이로 인해 배터리 셀(111)의 발열효과를 극대화할 수 있다.In addition, immersion cooling is possible by securing an independent airtight structure of the plurality of battery modules 110 , thereby maximizing the heating effect of the battery cells 111 .

한편, 커버부재(113)의 내부에 수용된 냉각수는 커버부재(113)에 수용되는 양을 제어될 수 있다.Meanwhile, the amount of cooling water accommodated in the cover member 113 may be controlled in the cover member 113 .

이를 위해 배터리 모듈(110)에는 하부 수위센서(114) 및 상부 수위센서(115)가 배치될 수 있다.To this end, a lower water level sensor 114 and an upper water level sensor 115 may be disposed in the battery module 110 .

하부 수위센서(114)는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 측부 프레임(31b)의 외부에 노출된 유입포트(31d)에 배치된다.The lower water level sensor 114 is disposed in the inlet port 31d exposed to the outside of the first side frame 31b, as shown in FIG.

하부 수위센서(114)는 냉각 유로(120)로부터 유입포트(31d)로 유입되는 냉각수를 감지한다.The lower water level sensor 114 detects the coolant flowing into the inlet port 31d from the cooling passage 120 .

그리고, 유입포트(31d)는 하부 수위센서(114)가 냉각수를 감지하면 개방된다.And, the inlet port 31d is opened when the lower water level sensor 114 detects the coolant.

따라서, 냉각수는 개방된 유입포트(31d)를 통해 커버부재(113)의 내부로 유입될 수 있다.Accordingly, the cooling water may be introduced into the cover member 113 through the open inlet port 31d.

이로 인해 하부 수위센서(114)는 냉각수가 냉각 유로(120)로부터 커버부재(113)의 내부로 용이하게 유입될 수 있다.As a result, the lower water level sensor 114 can easily introduce cooling water into the cover member 113 from the cooling passage 120 .

상부 수위센서(115)는 도 8에 도시된 바와 같이 커버부재(113)의 내부에서 상부 프레임(32a)의 내측면에 배치된다.The upper water level sensor 115 is disposed on the inner surface of the upper frame 32a inside the cover member 113 as shown in FIG. 8 .

상부 수위센서(115)는 유입포트(31d)를 통해 커버부재(113) 내부로 유입되는 냉각수를 감지한다.The upper water level sensor 115 detects the coolant flowing into the cover member 113 through the inlet port 31d.

즉, 상부 수위센서(115)는 커버부재(113)의 내부에서 상부 프레임(32a)의 내측면에 배치됨으로써, 커버부재(113)의 내부에서 냉각수가 차오르는 것을 감지한다.That is, the upper water level sensor 115 is disposed on the inner surface of the upper frame 32a inside the cover member 113 to detect that the coolant fills up inside the cover member 113 .

그리고, 배출포트(31e)는 상부 수위센서(115)가 냉각수를 감지하면 개방된다.And, the discharge port 31e is opened when the upper water level sensor 115 detects the coolant.

따라서, 냉각수는 개방된 배출포트(31e)를 통해 배출 유로(130)로 배출된다.Accordingly, the cooling water is discharged to the discharge passage 130 through the open discharge port 31e.

이로 인해, 하부 수위센서(114) 및 상부 수위센서(115)는 커버부재(113) 내부에 유입되는 냉각수의 양을 효율적으로 관리할 수 있다.Accordingly, the lower water level sensor 114 and the upper water level sensor 115 can efficiently manage the amount of coolant flowing into the cover member 113 .

냉각 유로(120)는 다수개의 배터리 모듈(110)을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 관으로써, 도 9에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 이루어진다.The cooling passage 120 is a tube through which cooling water for cooling the plurality of battery modules 110 is introduced, and is formed as a pair as shown in FIG. 9 .

냉각 유로(120)는 일단은 폐쇄되고, 타단은 개방되며, 외부로부터 개방된 타단으로 냉각수가 유입된다.One end of the cooling passage 120 is closed, the other end is open, and cooling water flows into the other end open from the outside.

그리고, 냉각 유로(120)는 2열4행으로 배열된 다수개의 배터리 모듈(110)에서 4행으로 배열된 방향으로 연장된다.In addition, the cooling passage 120 extends in a direction arranged in 4 rows in the plurality of battery modules 110 arranged in 2 columns and 4 rows.

냉각 유로(120)는 다수개의 배터리 모듈(110)에 형성된 다수개의 유입포트(31d)와 상호 연통된다.The cooling passage 120 communicates with a plurality of inlet ports 31d formed in the plurality of battery modules 110 .

즉, 냉각 유로(120)의 개방된 타단으로부터 유입된 냉각수가 유입포트(31d)를 통해 커부재의 내부로 유입된다.That is, the cooling water introduced from the other open end of the cooling passage 120 flows into the inside of the Kerr member through the inlet port 31d.

배출 유로(130)는 다수개의 배터리 모듈(110)을 냉각시킨 냉각수가 배출되는 관이다.The discharge flow path 130 is a pipe through which the coolant cooling the plurality of battery modules 110 is discharged.

그리고, 배출 유로(130)는 2열4행으로 배열된 다수개의 배터리 모듈(110)에서 4행으로 배열된 방향으로 연장되고, 도 9에 도시된 바와 같이 한 쌍의 냉각 유로(120) 사이에 배치된다.In addition, the discharge flow path 130 extends in a direction arranged in 4 rows from the plurality of battery modules 110 arranged in 2 columns and 4 rows, and is disposed between the pair of cooling flow paths 120 as shown in FIG. 9 . are placed

배출 유로(130)는 다수개의 배터리 모듈(110)에 형성된 다수개의 배출포트(31e)와 상호 연통된다.The discharge passage 130 communicates with a plurality of discharge ports 31e formed in the plurality of battery modules 110 .

그리고, 배출 유로(130)는 일단은 폐쇄되고, 타단은 개방되며, 상기 배출포트(31e)로부터 유입된 냉각수가 외부로부터 개방된 타단으로 배출된다.In addition, one end of the discharge passage 130 is closed, the other end is open, and the coolant flowing in from the discharge port 31e is discharged to the other open end from the outside.

한편, 다수개로 이루어진 배터리 모듈(110)은 도 9에 도시된 바와 같이 한 쌍의 냉각 유로(120)와 배출 유로(130)사이에 배열된다.Meanwhile, a plurality of battery modules 110 are arranged between a pair of cooling passages 120 and discharge passages 130 as shown in FIG. 9 .

이로 인해 배터리 모듈(110)은 배터리 팩(100)의 하부에 배치되었던 별도의 냉각블럭이 생략됨으로써, 배터리 팩(100)의 설계 및 조립공수가 간소화되고, 이에 따라 무게와 제조비용 및 시간을 현저하게 감소시킬 수 있다.As a result, the battery module 110 omits a separate cooling block disposed under the battery pack 100 , thereby simplifying the design and assembly of the battery pack 100 , thereby significantly reducing weight, manufacturing cost and time. can be reduced

또한, 배터리 셀(111)을 균일하게 냉각시켜 다수개로 이루어진 배터리 모듈(110)의 온도 편차를 최소화할 수 있다.In addition, the temperature deviation of the plurality of battery modules 110 can be minimized by uniformly cooling the battery cells 111 .

특히, 사용환경에 따라 대용량의 배터리 팩(100)을 사용하여 배터리 모듈(110)의 개수가 늘어날 경우, 이와 대응되는 길이로 이루어진 냉각 유로(120) 및 배출 유로(130)만 교체함으로써, 모듈화 구조로 확장성능을 확보할 수 있고, 이에 따라 다변화된 사양에 적용이 가능하다.In particular, when the number of battery modules 110 is increased by using a large-capacity battery pack 100 according to the usage environment, only the cooling passage 120 and the discharge passage 130 having a corresponding length are replaced, thereby making the modular structure scalability can be secured, and accordingly, it can be applied to diversified specifications.

그리고, 배출 유로(130)를 통해 배출된 냉각수는 다시 냉각 유로(120)의 타단으로 유동하여 커버부재(113)의 내부로 유입될 수 있다.In addition, the cooling water discharged through the discharge passage 130 may flow back to the other end of the cooling passage 120 to be introduced into the cover member 113 .

이를 위해 본 발명의 다른 실시예에서는 순환 유로(140)를 더 포함할 수 있다.To this end, another embodiment of the present invention may further include a circulation passage 140 .

순환 유로(140)는 도 10에 도시된 바와 같이 냉각 유로(120)에서 개방된 타단 및 배출 유로(130)에서 개방된 타단과 서로 연통된다.As shown in FIG. 10 , the circulation passage 140 communicates with the other end open from the cooling passage 120 and the other end open from the discharge passage 130 .

그리고, 순환 유로(140)는 배출 유로(130)를 통해 배출된 냉각수를 냉각 유로(120)로 유동시킬 수 있도록 한다.In addition, the circulation passage 140 allows the cooling water discharged through the discharge passage 130 to flow to the cooling passage 120 .

즉, 순환 유로(140)를 통해 커버부재(113)의 내부에 수용된 배터리 셀(111)을 효과적으로 냉각시킨 냉각수를 다시 냉각 유로(120)로 유동하도록 함으로써, 냉각수가 배터리 모듈(110)을 효율적으로 순환할 수 있도록 한다.That is, by allowing the cooling water that has effectively cooled the battery cells 111 accommodated in the cover member 113 to flow back to the cooling passage 120 through the circulation passage 140 , the coolant can efficiently heat the battery module 110 . to allow circulation.

이하에서는 배터리 팩(100)을 유동하는 냉각수의 유동경로에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a flow path of the coolant flowing through the battery pack 100 will be described in detail with reference to the drawings.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 팩의 냉각 구조를 나타낸 평면도이다.11 is a plan view illustrating a cooling structure of a vehicle battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 먼저 타단이 개방된 한 쌍의 냉각 유로(120)로 외부로터 냉각수가 유입된다.Referring to FIG. 11 , first, cooling water from an external rotor is introduced into a pair of cooling passages 120 having the other end open.

그리고, 냉각 유로(120)의 길이방향을 따라 배열되어 일단이 냉각 유로(120)의 내부와 연통되고, 타단이 배터리 모듈(110), 즉 커버부재(113)의 내부와 연통되는 다수개의 유입포트(31d)를 통해 냉각수가 커버부재(113)의 내부로 유입된다.In addition, a plurality of inlet ports arranged along the longitudinal direction of the cooling passage 120 and communicating with the inside of the cooling passage 120 at one end and communicating with the inside of the battery module 110 , that is, the cover member 113 at the other end. Cooling water is introduced into the cover member 113 through (31d).

한편, 유입포트(31d)의 내부에는 하부 수위센서(114)가 배치되고, 하부 수위센서(114)가 냉각 유로(120)로부터 유입포트(31d)로 유입되는 냉각수를 감지한다.On the other hand, a lower water level sensor 114 is disposed inside the inlet port 31d, and the lower water level sensor 114 detects coolant flowing from the cooling passage 120 into the inlet port 31d.

그리고, 유입포트(31d)는 하부 수위센서(114)가 냉각수를 감지하면 개방되고, 이로 인해 냉가수가 커버부재(113)의 내부로 유입된다.And, the inlet port 31d is opened when the lower water level sensor 114 detects the cooling water, whereby the cold water flows into the inside of the cover member 113 .

이러한 냉각수는 폴딩방식으로 적층되어 커버부재(113)의 내부에 수용된 배터리 셀(111)과 직접 접하면서 발열된 배터리 셀(111)을 침지냉각방식으로 냉각시킨다.The cooling water is stacked in a folding manner to directly contact the battery cells 111 accommodated in the cover member 113 and cool the heated battery cells 111 by an immersion cooling method.

배터리 셀(111)을 냉각시킨 냉각수는 배출 유로(130)의 길이방향을 따라 배열되어 일단이 커버부재(113)의 내부와 연통되고, 타단이 배출 유로(130)와 연통되는 다수개의 배출포트(31e)를 통해 배출 유로(130)로 배출된다.A plurality of discharge ports ( 31e) through the discharge passage 130 is discharged.

한편, 배출포트(31e)는 커버부재(113)에서 유입포트(31d)가 고정된 방향의 반대방향 면에 결합됨이 바람직하다.On the other hand, the discharge port (31e) is preferably coupled to the surface opposite to the direction in which the inlet port (31d) is fixed in the cover member (113).

그리고, 배출 유로(130)를 통해 배출된 냉각수는 다시 순환 유로(140)를 통해 냉각 유로(120)로 유동하게 된다.In addition, the cooling water discharged through the discharge passage 130 again flows to the cooling passage 120 through the circulation passage 140 .

즉, 순환 유로(140)를 통해 커버부재(113)의 내부에 수용된 배터리 셀(111)을 효과적으로 냉각시킨 냉각수를 다시 냉각 유로(120)로 유동하도록 함으로써, 냉각수가 배터리 모듈(110)을 효율적으로 순환할 수 있도록 한다.That is, by allowing the cooling water that has effectively cooled the battery cells 111 accommodated in the cover member 113 to flow back to the cooling passage 120 through the circulation passage 140 , the coolant can efficiently heat the battery module 110 . to allow circulation.

또한, 커버부재(113)의 내부에서 상부 프레임(32a)의 내측면에는 상부 수위센서(115)가 배치되고, 상부 수위센서(115)는 유입 포트를 통해 커버부재(113)의 내부로 유입되는 냉각수의 수위를 감지한다.In addition, an upper water level sensor 115 is disposed on the inner surface of the upper frame 32a inside the cover member 113, and the upper water level sensor 115 flows into the inside of the cover member 113 through the inlet port. Detect the coolant level.

그리고, 상부 수위센서(115)가 냉각수를 감지하면, 배출포트(31e)가 배출되고, 이로 인해 냉각수가 커버부재(113)로부터 배출 유로(130)로 배출된다.And, when the upper water level sensor 115 detects the cooling water, the discharge port 31e is discharged, whereby the cooling water is discharged from the cover member 113 to the discharge passage 130 .

그리고, 배출 유로(130)로 배출된 냉각수는 개방된 배출 유로(130)의 타단을 통해 외부로 배출된다.In addition, the cooling water discharged to the discharge passage 130 is discharged to the outside through the other end of the open discharge passage 130 .

이로 인해, 본 발명은 외부로부터 유입된 냉각수가 배터리 셀(111)이 수용된 커버부재(113)의 내부로 용이하게 유입되어 배터리 셀(111)에 직접 접함으로써, 배터리 셀(111)의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.For this reason, in the present invention, the cooling water introduced from the outside easily flows into the inside of the cover member 113 in which the battery cell 111 is accommodated and comes in direct contact with the battery cell 111 , thereby effectively reducing heat generation of the battery cell 111 . can be cooled.

한편, 상기와 같은 하부 수위센서(114) 및 상부 수위센서(115)의 냉각수 감지로 인한 유입 포트 및 배출 포트의 개폐동작은 배터리 팩(100) 자체에서 신호라인을 구성함으로써, 유입 포트 및 배출 포트의 개폐동작을 수행할 수 있다.On the other hand, the opening and closing operation of the inlet port and the outlet port due to the cooling water detection of the lower water level sensor 114 and the upper water level sensor 115 as described above by configuring a signal line in the battery pack 100 itself, the inlet port and the outlet port can perform the opening/closing operation of

이하, 본 발명의 차량용 배터리 팩(100)을 포함하는 배터리 시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a battery system including the vehicle battery pack 100 of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.12 is a block diagram showing the configuration of a vehicle battery system according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템은 배터리 팩(100) 및 정션박스(200)를 포함한다.Referring to FIG. 12 , a vehicle battery system according to an embodiment of the present invention includes a battery pack 100 and a junction box 200 .

배터리 팩(100)은 다수개로 이루어진 것으로서, 다수개가 수평방향으로 배열된 배터리 모듈(110)과, 다수개의 배터리 모듈(110) 사이에 두고 다수개의 배터리 모듈(110)을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로(120) 및 2열 4행으로 배열된 다수개의 배터리 모듈(110)에서 2열로 배열된 배터리 모듈(110) 사이에 배치되어 다수개의 배터리 모듈(110)을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로(130)를 포함한다.The battery pack 100 is made of a plurality of battery modules 110 arranged in a horizontal direction, and a coolant for cooling the plurality of battery modules 110 is placed between the plurality of battery modules 110. A pair of cooling passages 120 and a plurality of battery modules 110 arranged in two columns and four rows are disposed between the battery modules 110 arranged in two rows to discharge the coolant cooling the plurality of battery modules 110 . It includes a discharge flow path 130 .

한편, 다수개로 이루어진 배터리 모듈(110)은 서로 직렬로 연결된다.Meanwhile, a plurality of battery modules 110 are connected in series with each other.

정션박스(200)는 배터리 팩(100)과 전기적으로 연결되어 배터리 팩(100)의 내부 온도 및 전압, 제어신호 등을 전달받아 상기 정보에 따라 차량을 제어한다.The junction box 200 is electrically connected to the battery pack 100 and receives the internal temperature and voltage of the battery pack 100 , a control signal, and the like, and controls the vehicle according to the information.

이러한 정현박스는 BMS(210: Battery Management System)와, SIGNAL HUB(220) 및 PRA(230: Power Relay Assembly)를 포함한다.The sine box includes a BMS (210: Battery Management System), a SIGNAL HUB (220), and a PRA (230: Power Relay Assembly).

BMS(210)는 배터리 팩(100)을 제어하는 시스템으로써, SIGNAL HUB(220)로부터 다수개의 배터리 팩(100)에 대한 정보를 각각 입력 받아 배터리 팩(100) 내부의 온도 및 전압, 제어신호, 충전/방전, 배터리 잔량 등을 확인한다.The BMS 210 is a system for controlling the battery pack 100 , and receives information about a plurality of battery packs 100 from the SIGNAL HUB 220 , respectively, temperature and voltage inside the battery pack 100 , a control signal, Check charging/discharging and remaining battery level.

BMS(210)는 상기 배터리 정보를 입력 받아 배터리 팩(100)의 상황을 판단하고 적절한 배터리 상태를 유지하도록 한다.The BMS 210 receives the battery information, determines the state of the battery pack 100, and maintains an appropriate battery state.

SIGNAL HUB(220)는 각각 독립적으로 이루어진 다수개의 배터리 팩(100)과 전기적으로 연결되어 다수개로 이루어진 배터리 팩(100) 내부의 온도 및 전압, 제어신호 충전/방전, 배터리 잔량 등 배터리 모듈(110) 각각의 정보들을 모아 BMS(210)에 전달한다.SIGNAL HUB 220 is electrically connected to a plurality of battery packs 100 made up of each independently, and the temperature and voltage inside the plurality of battery packs 100, control signal charge/discharge, battery remaining amount, etc. Battery module 110 Each piece of information is collected and transmitted to the BMS 210 .

즉, SIGNAL HUB(220)는 독립적으로 이루어진 다수개의 배터리 팩(100)의 정보를 효율적으로 BMS(210)에 전달할 수 있다.That is, the SIGNAL HUB 220 can efficiently transmit information on a plurality of independently formed battery packs 100 to the BMS 210 .

PRA(230)는 배터리 팩(100)과 배터리 팩(100)을 사용하는 부품 간의 연결을 차단하는 일종의 스위치 역할을 한다.The PRA 230 serves as a kind of switch that cuts off the connection between the battery pack 100 and components using the battery pack 100 .

PRA(230)는 직렬로 연결된 다수개의 배터리 팩(100) 중 최종단과 연결되어 배터리 팩(100)을 제어한다.The PRA 230 is connected to the last terminal of the plurality of battery packs 100 connected in series to control the battery pack 100 .

한편, 배터리 팩(100), BMS(210), SIGNAL HUB(220) 및 PRA(230)등은 각각 센싱 커넥터를 매개로 하여 서로 연결될 수 있다.Meanwhile, the battery pack 100 , the BMS 210 , the SIGNAL HUB 220 , and the PRA 230 may be connected to each other via a sensing connector, respectively.

그리고, 배터리 팩(100)의 전압/온도/제어신호 등 배터리 팩(100)의 정보를 용이하게 입력 또는 출력할 수 있다면 각각의 연결은 무선으로 연결됨도 가능하다.In addition, if information of the battery pack 100 such as voltage/temperature/control signal of the battery pack 100 can be easily input or output, each connection may be connected wirelessly.

본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical spirit of the present invention.

100: 배터리 팩 110: 배터리 모듈
111: 배터리 셀 11: 베이스부
12: 셀탭 용접부 13: 구리 보드
14: 플랙시블 보드 15: 고정 브라켓
112: 셀 트레이 21: 몸체부
22: 삽입홈 113: 커버부재
31: 하부 커버 32: 상부 커버
114: 하부 수위센서 115: 상부 수위센서
120: 냉각 유로 130: 배출 유로
140: 순환 유로 200: 정션박스
210: BMS 220: SIGNAL HUB
230: PRA 300: 배터리 셀 어셈블리100: battery pack 110: battery module
111: battery cell 11: base part
12: cell tab welding part 13: copper board
14: flexible board 15: fixing bracket
112: cell tray 21: body portion
22: insertion groove 113: cover member
31: lower cover 32: upper cover
114: lower water level sensor 115: upper water level sensor
120: cooling flow path 130: exhaust flow path
140: circulation flow path 200: junction box
210: BMS 220: SIGNAL HUB
230: PRA 300: battery cell assembly

Claims (15)

다수개의 배터리 모듈;
다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로; 및
다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로를 포함하고,
상기 배터리 모듈은,
다수개로 이루어져 서로 면대면 방향으로 적층되는 배터리 셀; 및
내부에 상기 냉각 유로로부터 냉각수가 유입되어 상기 배터리 셀을 침지시키는 커버부재를 포함하는 차량용 배터리 팩.
a plurality of battery modules;
a pair of cooling passages through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is introduced; and
and a discharge passage for discharging the coolant that has cooled the plurality of battery modules,
The battery module is
a plurality of battery cells stacked in a face-to-face direction; and
and a cover member for immersing the battery cells by introducing coolant from the cooling passage therein.
 제1항에 있어서,
한 쌍의 상기 냉각 유로 사이에는 상기 배출 유로가 배치되고,
상기 다수개의 배터리 모듈은 상기 한 쌍의 냉각 유로와 상기 배출 유로 사이에 배열(ARRANGE)된 것인 차량용 배터리 팩.
According to claim 1,
The discharge passage is disposed between the pair of cooling passages,
The plurality of battery modules are arranged between the pair of cooling passages and the discharge passages (ARRANGE) for a vehicle battery pack.
 제1항에 있어서, 상기 커버부재는,
다수개의 상기 배터리 셀을 수용하는 하부커버; 및
상기 하부커버를 밀폐시키고, 상기 하부커버의 측면에 고정되는 상부커버를 포함하는 차량용 배터리 팩.
According to claim 1, wherein the cover member,
a lower cover accommodating the plurality of battery cells; and
A vehicle battery pack including an upper cover that seals the lower cover and is fixed to a side surface of the lower cover.
 제3항에 있어서, 상기 하부 커버는,
상기 배터리 셀이 안착되는 하부 프레임;
상기 하부 프레임의 둘레로부터 상방향으로 연장되는 제1 측부 프레임; 및
상기 제1 측부 프레임의 상부 둘레를 따라 수평방향으로 연장되고, 내부에 실링부재가 수용되는 수용부를 포함하고,
상기 상부 커버는,
상기 하부 프레임에 안착된 상기 배터리 셀의 상부를 덮는 상부 프레임;
상기 상부 프레임의 둘레로부터 하방향으로 연장되는 제2 측부 프레임;
상기 제2 측부 프레임의 단부로부터 수평 방향으로 연장된 수평 연장부; 및
상기 수평 연장부의 단부로부터 하방향으로 연장되고, 상기 수용부를 밀폐시키는 수직 연장부를 포함하는 차량용 배터리 팩.
According to claim 3, wherein the lower cover,
a lower frame on which the battery cells are mounted;
a first side frame extending upwardly from the periphery of the lower frame; and
It extends in the horizontal direction along the upper periphery of the first side frame, and includes a receiving portion in which the sealing member is accommodated,
the upper cover,
an upper frame covering an upper portion of the battery cell seated on the lower frame;
a second side frame extending downwardly from the circumference of the upper frame;
a horizontal extension extending in a horizontal direction from an end of the second side frame; and
and a vertical extension extending downwardly from an end of the horizontal extension and sealing the accommodating portion.
 제4항에 있어서, 상기 배터리 모듈은,
일단은 상기 제1 측부 프레임의 일방향 하단에 결합되고, 타단은 상기 냉각 유로에 결합되어 상기 냉각 유로로부터 상기 커버부재로 냉각수를 유입시키는 유입포트;
일단은 상기 제1 측부 프레임의 타방향 하단에 결합되고, 타단은 상기 배출 유로에 결합되어 상기 커버부재로부터 상기 배출 유로로 냉각수를 배출시키는 배출포트;
상기 유입포트에 배치되어 상기 냉각 유로로부터 유입되는 냉각수를 감지하는 하부 수위센서; 및
상기 상부 프레임의 내측면에 배치되고, 상기 유입포트로부터 유입된 냉각수의 수위를 감지하는 상부 수위센서를 더 포함하는 차량용 배터리 팩.
According to claim 4, wherein the battery module,
an inlet port having one end coupled to a lower end in one direction of the first side frame and the other end coupled to the cooling passage to introduce cooling water from the cooling passage to the cover member;
a discharge port having one end coupled to a lower end of the first side frame and the other end coupled to the discharge passage to discharge coolant from the cover member to the discharge passage;
a lower water level sensor disposed in the inlet port to detect coolant flowing from the cooling passage; and
The vehicle battery pack further comprising an upper water level sensor disposed on the inner surface of the upper frame and configured to detect a level of the coolant introduced from the inlet port.
 제5항에 있어서,
상기 하부 수위센서가 냉각수를 감지하면, 상기 유입포트가 개방되고,
상기 상부 수위센서가 냉각수를 감지하면, 상기 배출포트가 개방되는 차량용 배터리 팩.
6. The method of claim 5,
When the lower water level sensor detects the coolant, the inlet port is opened,
When the upper water level sensor detects the coolant, the discharge port is opened for a vehicle battery pack.
 다수개의 배터리 모듈;
다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로; 및
다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로를 포함하고,
상기 배터리 모듈은,
다수개로 이루어져 서로 면대면 방향으로 적층되는 배터리 셀을 포함하고,
상기 배터리 셀은,
몸체를 이루는 베이스부;
상기 베이스부의 양측단부로부터 수평방향으로 연장된 셀탭 용접부;
상기 셀탭 용접부에 고정되는 구리 보드;
일단은 상기 구리 보드의 단부에 결합되고, 타단은 근접한 배터리 셀의 구리 보드에 결합되는 플랙시블 보드; 및
상기 베이스부의 일면에 면접촉하여 고정되는 고정 브라켓을 포함하는 차량용 배터리 팩.
a plurality of battery modules;
a pair of cooling passages through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is introduced; and
and a discharge passage for discharging the coolant that has cooled the plurality of battery modules,
The battery module is
It consists of a plurality of battery cells stacked in a face-to-face direction with each other,
The battery cell is
a base forming a body;
Cell tab welding portions extending in the horizontal direction from both ends of the base portion;
a copper board fixed to the cell tab welding part;
One end is coupled to the end of the copper board, the other end is a flexible board coupled to the copper board of the adjacent battery cell; and
A vehicle battery pack including a fixing bracket fixed to one surface of the base portion in surface contact.
 제7항에 있어서,
상기 냉각 유로에서 개방된 타단 및 상기 배출 유로에서 개방된 타단에 각각 연결되고, 상기 배출 유로를 통해 배출된 냉각수를 상기 냉각 유로로 유동시키는 순환 유로를 더 포함하는 차량용 배터리 팩.
8. The method of claim 7,
The battery pack for a vehicle further comprising a circulation passage connected to the other end open from the cooling passage and the other end open from the discharge passage, respectively, and configured to flow the coolant discharged through the discharge passage to the cooling passage.
 제7항에 있어서,
상기 셀탭 용접부 및 구리 보드가 배치되는 방향으로 연속적으로 배치된 다수개의 상기 배터리 셀은, 상기 플랙시블 보드가 휘어지면서 서로 면대면 방향으로 폴딩되는 차량용 배터리 팩.
8. The method of claim 7,
The plurality of battery cells sequentially arranged in a direction in which the cell tab welding part and the copper board are arranged are folded in a face-to-face direction while the flexible board is bent.
 제9항에 있어서, 다수개의 배터리 셀 중,
제1 배터리 셀은 일측방향에 근접하게 배치된 제2 배터리 셀의 상부 방향으로 폴딩되고, 상기 제2 배터리 셀은, 일측방향에 근접하게 배치된 제3 배터리 셀의 하부 방향으로 폴딩되며, 상기 제3 배터리 셀은, 일측방향에 근접하게 배치된 제4 배터리 셀의 상부 방향으로 폴딩되고, 상기 제4 배터리 셀은 일측방향으로 근접하게 배치된 제5 배터리 셀의 하부 방향으로 폴딩되고, 상기 제5 배터리 셀은 일측방향에 근접하게 배치된 제6 배터리 셀의 상부 방향으로 폴딩되는 차량용 배터리 팩.
The method of claim 9, wherein among the plurality of battery cells,
The first battery cell is folded in an upper direction of a second battery cell disposed adjacent to one side direction, and the second battery cell is folded in a lower direction of a third battery cell disposed close to one side direction, and the second battery cell is folded in a lower direction. 3 battery cells are folded in an upper direction of a fourth battery cell disposed close to one side, and the fourth battery cell is folded in a lower direction of a fifth battery cell disposed adjacent to one side direction, and the fifth The battery cell is a vehicle battery pack that is folded in an upper direction of a sixth battery cell disposed close to one side.
 제10항에 있어서,
폴딩된 상기 다수개의 배터리 셀에 방수액을 코팅하는 차량용 배터리 팩.
11. The method of claim 10,
A vehicle battery pack for coating a waterproofing liquid on the plurality of folded battery cells.
 제8항에 있어서,
상기 고정 브라켓의 면적은, 상기 베이스부의 면적보다 넓고, 상기 고정 브라켓의 단부가 상기 베이스부의 단부로부터 돌출된 차량용 배터리 팩.
9. The method of claim 8,
An area of the fixing bracket is larger than an area of the base part, and an end of the fixing bracket protrudes from an end of the base part.
 제12항에 있어서, 상기 배터리 모듈은,
상기 베이스부의 단부로부터 돌출된 상기 고정 브라켓의 단부가 삽입되는 셀 트레이를 더 포함하는 차량용 배터리 팩.
The method of claim 12, wherein the battery module,
The battery pack for a vehicle further comprising a cell tray into which an end of the fixing bracket protruding from the end of the base is inserted.
 다수개의 배터리 모듈과, 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입되는 한 쌍의 냉각 유로 및 다수개의 상기 배터리 모듈을 냉각시킨 냉각수를 배출시키는 배출 유로를 포함하고, 다수개가 서로 직렬로 연결된 배터리 팩; 및
상기 배터리 팩과 전기적으로 연결되어 상기 배터리 팩의 내부 온도 및 전압, 제어신호 등을 전달받는 정션박스를 포함하는 배터리 시스템.
A battery comprising a plurality of battery modules, a pair of cooling passages through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is introduced, and a discharge passage through which cooling water for cooling the plurality of battery modules is discharged, the plurality of batteries connected in series pack; and
and a junction box electrically connected to the battery pack to receive internal temperature and voltage of the battery pack, a control signal, and the like.
 제14항에 있어서, 상기 정션박스는,
상기 배터리 팩의 내부 온도 및 전압, 제어신호 등을 관리하는 BMS(Battery Management System);
다수개의 상기 배터리 팩과 전기적으로 연결되어 상기 배터리 팩 각각의 내부 온도 및 전압, 제어신호 등을 상기 BMS에 전달하는 SIGNAL HUB;
상기 직렬로 연결된 다수개의 배터리 팩 중 최종단과 연결되어 상기 배터리 팩을 제어하는 PRA(Power Relay Assembly)를 포함하는 배터리 시스템.
15. The method of claim 14, wherein the junction box,
BMS (Battery Management System) for managing the internal temperature and voltage of the battery pack, a control signal, etc.;
a SIGNAL HUB electrically connected to the plurality of battery packs to transmit internal temperature, voltage, and control signals of each of the battery packs to the BMS;
and a PRA (Power Relay Assembly) connected to a final terminal of the plurality of battery packs connected in series to control the battery pack.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114408200A (en) * 2022-01-28 2022-04-29 广东皓耘科技有限公司 Unmanned aerial vehicle supply system
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