KR101734357B1

KR101734357B1 - 배터리 팩킹모듈

Info

Publication number: KR101734357B1
Application number: KR1020150153043A
Authority: KR
Inventors: 김강출; 조종표; 표영덕; 장진영; 이욱현; 우영민; 이영재; 권오석; 진창수
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2017-05-15
Also published as: KR20170051817A

Abstract

본 발명의 일실시예는, 격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀, 일측면에는 배터리셀이 삽입되는 배터리 수용홈이 배터리셀의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 배터리 수용홈 사이의 바닥면이 배터리 수용홈과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면에는 배터리셀의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈이 양측 끝단까지 연결 형성되고 결합홈에는 배터리셀의 전극이 노출되는 통전홀이 구비되며, 일측면이 서로 마주보도록 배터리셀의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트를 포함하는 배터리 팩킹모듈을 제공한다.

Description

배터리 팩킹모듈{Battery Packing Module}

본 발명은 필요한 배터리 용량에 따라 배터리팩의 확장이 용이해짐과 더불어 배터리팩 전체의 부피와 무게도 최소화할 수 있으며 배터리팩의 사용시 배터리셀에서 발생되는 발열을 냉각시키는 구조를 배터리팩에 일체로 구비하여 배터리의 출력을 일정하게 유지하고 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 배터리 팩킹모듈에 관한 것이다.

최근 첨단기술의 융합과 혁신을 통해 청정에너지인 전기를 이용한 다양한 형태의 이동수단이 개발되고 있으며, 특히 도심집중화로 인한 주차공간의 제약, 교통체증 등으로 인해 마이크로 모빌리티 전기자동차(Micro Mobility Electric Vehicle)에 대한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.

이러한 마이크로 모빌리티 EV는 도심지역에서의 출퇴근, 단거리 이동수단으로서의 편의성과 효율성 등으로 인해 보급이 지속적으로 증대될 것으로 전망되고 있다.

따라서, 마이크로 모빌리티 EV에 대한 수요가 증대됨에 따라 대략 2 ~ 6 kWh급 배터리팩 개발에 대한 필요성이 증대되고 있으나, 이러한 배터리팩 개발이 주로 도 1과 같이 배터리셀 조합에 의해 단순하게 패키징하는 수준의 기술이 대부분을 차지하고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리팩의 분해사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 배터리팩은 배터리셀(112)의 양극과 음극에 연결되는 전류수집기(128), 배터리셀(112)과 전류수집기(128)가 수용되는 하우징(102), 외부 단자와 연결되도록 하우징(102)의 양단에 결합되는 상부(104)와 기저부(133) 등으로 구성된다.

그러나, 이러한 종래의 배터리팩은 단순히 복수의 배터리셀을 하우징에 패키징한 구조이어서, 필요한 배터리 용량에 맞추어 각각 별개로 제작되어야 해서 공정이 늘어나고 제작비용이 증대되는 문제점이 있었다.

특히, 배터리팩에 구비되는 하우징, 전류수집기 등의 각종 부품들도 배터리셀의 갯수에 따라서 다르게 제작해야 하며, 배터리 용량을 키우기 위해서 연결할 때에도 그 크기와 부피도 필요 이상으로 커짐으로 인해 마이크로 모빌리티 EV에 장착 자체가 불가능해지는 문제점이 있었다.

또한, 사용과 보관시 온도에 민감한 배터리의 출력 특성상 배터리팩의 사용중에 배터리셀에서 발생되는 발열로 인해 배터리의 지속 시간이 줄어들고 수명이 단축되는 문제점도 있었다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 필요한 배터리 용량에 따라 배터리팩의 확장이 용이해짐과 더불어 배터리팩 전체의 부피와 무게도 최소화할 수 있는 배터리 팩킹모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 배터리팩의 사용시 배터리셀에서 발생되는 발열을 냉각시키는 구조를 배터리팩에 일체로 구비시킴으로써 배터리의 출력을 일정하게 유지하고 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 배터리 팩킹모듈를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는, 격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀, 일측면에는 배터리셀이 삽입되는 배터리 수용홈이 배터리셀의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 배터리 수용홈 사이의 바닥면이 배터리 수용홈과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면에는 배터리셀의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈이 양측 끝단까지 연결 형성되고 결합홈에는 배터리셀의 전극이 노출되는 통전홀이 구비되며, 일측면이 서로 마주보도록 배터리셀의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트를 포함하는 배터리 팩킹모듈을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예는, 격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀, 일측면에는 배터리셀이 삽입되는 배터리 수용홈이 배터리셀의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 배터리 수용홈 사이의 바닥면이 배터리 수용홈과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면에는 배터리셀의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈이 양측 끝단까지 연결 형성되고 결합홈에는 배터리셀의 전극이 노출되는 통전홀이 구비되며, 일측면이 서로 마주보도록 배터리셀의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트, 격자형으로 배치된 배터리셀이 상하 복층으로 연결되도록 팩킹 플레이트의 타측면에 또하나의 팩킹 플레이트 타측면을 위치시키고, 서로 대향되는 팩킹 플레이트 각각의 결합홈에 압입 결합되어 배터리 셀의 전극을 통전시키면서 팩킹 플레이트를 상하로 연결시키는 통전부재를 포함하는 배터리 팩킹모듈을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예는, 격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀, 일측면에는 배터리셀이 삽입되는 배터리 수용홈이 배터리셀의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 배터리 수용홈 사이의 바닥면이 배터리 수용홈과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면에는 배터리셀의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈이 양측 끝단까지 연결 형성되고 결합홈에는 배터리셀의 전극이 노출되는 통전홀이 구비되며, 일측면이 서로 마주보도록 배터리셀의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트, 팩킹 플레이트가 좌우 복열로 연결되도록 팩킹 플레이트의 타측면 테두리에 연결홈이 형성되어, 연결홈과 인접됩 팩킹 플레이트의 연결홈에 압입 결합되어 팩킹 플레이트를 좌우로 연결시키는 연결부재를 포함하는 배터리 팩킹모듈을 제공한다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 필요한 배터리 용량에 따라 배터리팩의 확장이 용이해짐과 더불어 배터리팩 전체의 부피와 무게도 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 배터리팩의 사용시 배터리셀에서 발생되는 발열을 냉각시키는 구조를 배터리팩에 일체로 구비시킴으로써 배터리의 출력을 일정하게 유지하고 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리팩의 분해사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 배터리 팩킹모듈을 나타내는 사시도,
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈 중 일부를 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈을 나타내는 사시도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈 중 냉각 및 가열장치를 나타내는 사시도,
도 10과 도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈이 상하로 연결되는 상태를 나타내는 사시도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈이 좌우로 련결되는 상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 배터리 팩킹모듈을 나타내는 사시도, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈 중 일부를 나타내는 사시도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈을 나타내는 사시도, 도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈 중 냉각 및 가열장치를 나타내는 사시도, 도 10과 도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈이 상하로 연결되는 상태를 나타내는 사시도, 도 12는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈이 좌우로 련결되는 상태를 나타내는 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹모듈(200)은 격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀(201), 일측면(210a)에는 배터리셀(201)이 삽입되는 배터리 수용홈(211)이 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 배터리 수용홈(211) 사이의 바닥면이 배터리 수용홈(211)과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면(210b)에는 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈(215)이 양측 끝단까지 연결 형성되고 결합홈(215)에는 배터리셀(201)의 전극이 노출되는 통전홀(211a)이 구비되며, 일측면(210a)이 서로 마주보도록 배터리셀(201)의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트(210)를 포함한다.

여기서, 본 발명에 있어서의 배터리셀(201)은 일례로 원통형인 것을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상단과 하단이 동일한 단면 형상을 갖는 형상이면 그 어떠한 형상의 배터리셀(201)도 본 발명에 이용될 수 있며, 배터리셀(201)의 배치 갯수도 제작자가 임의로 결정할 수 있는 설계 고려 사항이므로 도면에 도시된 배터리셀(201)의 갯수에 제한되지 않음을 밝혀둔다.

먼저, 팩킹 플레이트(210)에 대해 살펴보면, 배터리셀(201)의 상단과 하단에 각각 결합되는 한쌍의 팩킹 플레이트(210)는 그 형상이 동일하게 형성되어 동일한 일측면(210a)이 서로 마주보도록 배터리셀(201)에 결합된다.

이러한 팩킹 플레이트(210)의 일측면(210a)에는 격자형으로 배치되는 배터리셀(201)과 동일한 격자형으로 배치되며 형성되는 배터리 수용홈(211)이 형성되는데, 배터리 수용홈(211)들 사이의 바닥면도 배터리 수용홈(211)과 동일한 깊이를 갖는 동일 평면으로 연결 형성되어 있다.

그리고, 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b)에는 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형상의 결합홈(215)이 팩킹 플레이트(210)의 서로 대향되는 테두리의 양측 끝단까지 연결 형성되어 있고, 이러한 결합홈(215)에는 배터리셀(201)의 전극이 노출되는 통전홀(211a)이 배터리셀(201)과 동일한 격자형상 위치에 형성되어 있다.

또한, 이와 같은 배터리 팩킹모듈(200)에는 배터리셀(201)에서 발생되는 열을 방출하는 방열부재(220)를 더 포함할 수 있는데, 도 4와 같이 배터리셀(201)의 사이에 별개의 방열부재(220)가 결합되거나, 도 5와 도 6에 도시된 것처럼 방열부재(220)가 일체로 형성될 수도 있다.

먼저 도 4에 도시된 방열부재(220)는 배터리셀(201)들의 사이에 복수의 방열부재(220)가 결합되며, 여기서 방열부재(220)는 원주방향의 동일 간격으로 원호 형상을 갖는 4개의 지지면(221)이 형성되어 방열부재(220)를 기준으로 원주방향으로 인접된 4개의 배터리셀(201) 각각의 외주면에 접촉되고, 방열부재(220)의 상단과 하단은 팩킹 플레이트(210)에 지지되며 결합된다.

또한, 도 5에 도시된 방열부재(220)는 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형으로 배치되어 배터리셀(201)이 삽입되는 원통형의 삽입통(222)이 구비되고, 인접된 4개의 삽입통(222) 외주면을 연결하는 외측연결부(226)가 구비되며, 상단과 하단은 팩킹 플레이트(210)에 지지되어 결합되도록 일체로 형성되며, 도 4에서의 지지면(221)을 연장하여 원통형으로 삽입통(222)을 형성하여 일체로 형성할 수 있다.

즉, 도 4의 방열부재와 도 5의 방열부재는 도 4에 도시된 지지면(221)이 원통형으로 연결 형성되는지에 따라서 일체로 형성될 수도 있고 별개로 형성될 수도 있다.

이러한 방열부재(220)는 중심부에 상단과 하단을 관통하는 중심통기홀(223)이 형성되어 있으며, 팩킹 플레이트(210)에는 방열부재(220)의 중심통기홀(223)과 대응되는 위치에 외부통기홀(213)이 형성되어 있어서, 팩킹 플레이트(210)의 외부로부터 유입되는 공기의 흐름에 의해 배터리셀(201)이 냉각되도록 되어 있다.

또한, 방열부재(220)는 지지면(221) 또는 삽입통(222)의 내측 격벽과 중심통기홀(223)의 내측 격벽 사이에 내부통기홀(225)이 형성되어 있고, 이 내부통기홀(225)에는 지지면(221) 또는 삽입통(222)의 내측 격벽과 중심통기홀(223)의 내측 격벽을 연결하는 내측연결부(227)가 형성되어 있어서, 지지면(221)으로 전달된 배터리셀(201)의 열이 지지면(221) 또는 삽입통(222)으로부터 내측연결부(227)를 통해 중심통기홀(223)로 전달되어 팩킹 플레이트(210)의 외부로부터 유입되는 공기의 흐름에 의해 배터리셀(201)이 냉각되도록 되어 있다.

이러한 방열부재(220)의 상단과 하단에는 캡부재(230)가 결합되어 외부로부터 유입되는 먼지나 수분을 막도록 되어 있는데, 캡부재(230)의 외주면(231)은 방열부재(220)의 지지면(221)과 연결되도록 형성되고, 중심부에는 외부와의 공기 흐름이 이러지도록 방열부재(220)의 중심통기홀(223)과 연통되는 연통홀(233)이 구비되어 있으며, 이 연통홀(233)의 외측으로 방열부재(220)의 내부통기홀(225)에 삽입되어 밀폐시키는 삽입돌기(235)가 구비되어 있다.

또한, 방열부재는 도 6에 도시된 것처럼 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형으로 배치되어 배터리셀(201)이 삽입되는 원통형의 삽입통(222)이 구비되고, 이들 삽입통(222)의 외주면들을 연결하여 형성될 수도 있다.

그리고, 공기를 이용한 온도조절 방식 외의 방법으로 방열부재(220)의 내부통기홀(225)에는 상변화물질(PCM, Phase Change Material)이 충진될 수 있다.

즉, 상변화물질의 잠열을 이용하여 고체에서 액체로 상변화될 때 배터리셀(201)에서 발생한 열을 흡수하고 반대로 액체에서 고체로 상변화될 때 열을 방출함으로써, 배터리셀(201)에서 발생되는 열을 보다 신속하게 냉각시킬 수 있게 되고, 사용환경이 저온일 때에는 상변화물질이 열을 저장함으로써 배터리셀(201)의 온도가 급격히 낮아지면서 출력이 떨어지는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.

이와 같은 배터리 팩킹모듈(200)은 팩킹 플레이트(210)의 통전홀(211a)을 통해 배터리셀(201)의 전극과 전선을 연결하여 전원공급부(미도시)와 연결시킬 수 있으며, 팩킹 플레이트(210)의 결합홈(215)에 격자형으로 배치된 배터리셀(201)들의 전극을 연결시키는 막대 형상의 통전부재(250)가 결합되어 전선(미도시)을 통해 전원공급부와 연결될 수도 있는데 통전부재(250)에 대해서는 후술하기로 한다.

한편, 통전부재(250)의 결합홈(215)과의 결합 위치는 배터리셀(201)들의 배치와 배터리셀(201)들의 직렬 또는 병렬 연결 여부에 따라서 통전부재(250)의 갯수와 결합 위치가 바뀔 수 있다.

이와 같은 배터리 팩킹모듈(200)은 사용 조건에 따라서 많은 발열이 발생되거나, 외부의 저온으로 인해 배터리 성능이 저하될 수 있으므로, 방열부재(220)와 공기 또는 상변화물질을 통한 온도조절 기능 외에 추가적인 강제 냉각과 가열이 가능하도록 냉각 및 가열장치(240)가 구비될 수 있다.

즉, 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b) 모서리에 체결홀(219)이 형성되고 이 체결홀(219)에 도 8에 도시된 것처럼 송풍팬(241)과 히터(245)가 내장된 하우징(243)이 체결부재로 결합될 수 있다.

여기서, 냉각 및 가열장치(240)는 도 9에 도시된 것처럼 하우징(243)에 송풍팬(241)과 히터(245)가 결합되어 있어서, 사용하는 환경의 온도보다 배터리셀(201)의 온도가 높을 때에는 송풍팬(241)만 가동하고, 주변 온도가 배터리셀(201)의 성능을 저하하는 저온일 경우에는 히터(245)와 송풍팬(241)을 동시에 가동하여 배터리셀(201)의 적정온도로 높일 수 있게 되어 있다.

또한, 전술한 바와 같은 배터리 팩킹모듈(200)은 상하로 연결될 수 있는데, 이 경우 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹 모듈은 격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀(201), 일측면(210a)에는 배터리셀(201)이 삽입되는 배터리 수용홈(211)이 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 배터리 수용홈(211) 사이의 바닥면이 배터리 수용홈(211)과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면(210b)에는 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈(215)이 양측 끝단까지 연결 형성되고 결합홈(215)에는 배터리셀(201)의 전극이 노출되는 통전홀(211a)이 구비되며, 일측면(210a)이 서로 마주보도록 배터리셀(201)의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트(210), 격자형으로 배치된 배터리셀(201)이 상하 복층으로 연결되도록 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b)에 또하나의 팩킹 플레이트(210) 타측면(210b)을 위치시키고, 서로 대향되는 팩킹 플레이트(210) 각각의 결합홈(215)에 압입 결합되어 배터리 셀의 전극을 통전시키면서 팩킹 플레이트(210)를 상하로 연결시키는 통전부재(250)를 포함한다.

즉, 팩킹 플레이트(210)끼리 상하로 연결되면서 배터리 팩킹모듈(200)이 적층되어 부피와 배터리 용량을 증대시킬 수 있도록, 팩킹 플레이트(210)의 상하 연결은 상하로 서로 대향되는 위치에 구비되는 팩킹 플레이트(210)의 결합홈(215)에 통전부재(250)를 압입시켜 연결하게 되어 있다.

팩킹 플레이트(210)의 일측면(210a)에는 격자형으로 배치되는 배터리셀(201)과 동일한 격자형으로 배치되며 형성되는 배터리 수용홈(211)이 형성되고, 배터리 수용홈(211)들의 사이의 바닥면도 배터리 수용홈(211)과 동일한 깊이를 갖는 동일 평면으로 연결 형성된다.

또한, 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b)에는 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형상의 결합홈(215)이 팩킹 플레이트(210)의 서로 대향되는 테두리의 양측 끝단까지 연결 형성되고, 결합홈(215)에는 배터리셀(201)의 전극이 노출되는 통전홀(211a)이 배터리셀(201)과 동일한 격자형상 위치에 형성된다.

막대 형상을 구비하는 통전부재(250)는, 서로 대향되는 팩킹 플레이트(210) 각각의 결합홈(215)에 압입 결합되어 배터리셀(201)의 전극을 통전시키면서 팩킹 플레이트(210)를 상하로 연결시킨다.

즉, 격자형으로 배치된 배터리셀(201)이 상하 복층으로 연결되도록 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b)에 또하나의 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b)을 위치시키고, 이들 상하로 배치된 팩킹 플레이트(210)를 통전부재(250)로 압입시켜 결합된다.

그리고, 도 8에 도시된 것처럼, 팩킹 플레이트(210) 중에 최상층 또는 최하층에 냉각 및 가열장치(240)가 구비될 수도 있지만, 도 10에 도시된 것처럼 상하 복층으로 연결된 팩킹 플레이트(210) 중에 최상층과 최하층 사이의 중간에 배치된 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b) 모서리에 체결홀(219)이 형성되고 이 체결홀(219)에 송풍팬(241)과 히터(245)가 내장된 냉각 및 가열장치(240)의 하우징(243)이 결합되고, 냉각 및 가열장치(240)의 하우징(243) 위에 다시 배터리셀(201)이 결합된 팩킹 플레이트(210)가 결합될 수 있다.

이렇게 최상층과 최하층 사이의 중간에 배치된 팩킹 플레이트(210)에 냉각 및 가열장치(240)가 결합됨으로써 수 많은 층으로 배터리셀(201)이 적층될때 위쪽과 아래쪽으로 공기를 순환시킬 수 있게 되어 냉각 및 가열 효율을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 전술한 바와 같은 배터리 팩킹모듈(200)은 좌우로 연결될 수도 있는데, 이 경우 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩킹 모듈은 격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀(201), 일측면(210a)에는 배터리셀(201)이 삽입되는 배터리 수용홈(211)이 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 배터리 수용홈(211) 사이의 바닥면이 배터리 수용홈(211)과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면(210b)에는 배터리셀(201)의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈(215)이 양측 끝단까지 연결 형성되고 결합홈(215)에는 배터리셀(201)의 전극이 노출되는 통전홀(211a)이 구비되며, 일측면(210a)이 서로 마주보도록 배터리셀(201)의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트(210), 팩킹 플레이트(210)가 좌우 복열로 연결되도록 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b) 테두리에 연결홈(217)이 형성되어, 연결홈(217)과 인접됩 팩킹 플레이트(210)의 연결홈(217)에 압입 결합되어 팩킹 플레이트(210)를 좌우로 연결시키는 연결부재(260)를 포함한다.

즉, 팩킹 플레이트(210)를 좌우 복열로 연결하는 연결부재(260)는, 팩킹 플레이트(210)의 테두리에 형성된 연결홈(217)이 좌우 대칭으로 연결된 형상과 동일하게 형성되며, 좌우로 연결된 팩킹 플레이트(210)의 연결홈(217) 한쌍에 압입되거나, 연결부재(260)와 체결홈에 체결홀(219)을 형성하여 체결부재(265)로 결합할 수 있게 되어 있다.

따라서, 배터리 용량과 부피를 고려하여 배터리 팩킹모듈(200)을 상하, 좌우로 연속 연결할 수 있게 됨으로써, 다양한 배터리 용량 수요를 충족시킬 수 있게 된다.

또한, 비록 도면에는 도시하지 않았지만, 좌우 복열로 연결된 팩킹 플레이트(210) 중 어느 하나 이상의 팩킹 플레이트(210)의 타측면(210b) 모서리에는 체결홀(219)이 형성되고 이 체결홀(219)에 전술한 바와 같이 냉각 및 가열장치(240)의 하우징(243)이 체결부재로 결합될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 상하 복층으로 연결되고 좌우 복열로 연결되는 경우에도 최상층이나 최하층, 또는 이들 사이의 중간에 냉각 및 가열장치(240)가 결합될 수 있으며, 도 12에서는 팩킹 플레이트가 상하, 좌우로 연결되면서 중간에 냉각 및 가열장치(240)가 결함되는 것을 일례로 도시하였다.

특히, 상하, 좌우로 수개가 연결되는 배터리 팩킹모듈(200)은 사용 조건에 따라서 많은 발열이 발생될 수 있으므로, 방열부재(220)를 통한 자연 냉각 기능 외에 추가적인 강제 냉각과 가열이 가능하게 되고, 상변화물질의 잠열을 이용하여 고체에서 액체로 상변화될 때 배터리셀(201)에서 발생한 열을 흡수하고 반대로 액체에서 고체로 상변화될 때 중심통기홀(223)로 열을 방출함으로써, 배터리셀(201)에서 발생되는 열을 보다 신속하게 냉각시킬 수 있게 되며, 사용환경이 저온일 때에는 상변화물질이 열을 저장하여 배터리셀(201)의 온도가 급격히 낮아지면서 출력이 떨어지는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 도 12에 도시된 것처럼 송풍팬(241)의 송출 방향도 순환이 가능하도록 최하층에서 최상층으로 송풍이 이루어지고, 인접된 팩킹 플레이트에 결합된 냉각팬은 이와 반대로 최상층에서 최하층으로 송풍이 이루어지도록하여, 도 12와 같이 송출 방향이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 순환하여 냉각 및 가열 효율을 극대화할 수 있게 되어 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200: 배터리 팩킹모듈 201: 배터리셀
210: 팩킹 플레이트 211: 배터리 수용홈
213: 외부통기홀 215: 결합홈
217: 연결홈 220: 방열부재
230: 캡부재 240: 냉각 및 가열장치
241: 송풍팬 243: 하우징
245: 히터 250: 통전부재

Claims

격자형으로 배치되는 복수의 원통형 배터리셀;
일측면에는 상기 배터리셀이 삽입되는 배터리 수용홈이 상기 배터리셀의 배치와 동일한 격자형으로 형성되되 상기 배터리 수용홈 사이의 바닥면이 상기 배터리 수용홈과 동일한 깊이로 연결 형성되고, 타측면에는 상기 배터리셀의 배치와 동일한 격자형상으로 결합홈이 양측 끝단까지 연결 형성되고 상기 결합홈에는 상기 배터리셀의 전극이 노출되는 통전홀이 구비되며, 상기 일측면이 서로 마주보도록 상기 배터리셀의 상단과 하단에 각각 결합되는 팩킹 플레이트;
격자형으로 배치된 상기 배터리셀이 상하 복층으로 연결되도록 상기 팩킹 플레이트의 타측면에 또하나의 팩킹 플레이트 타측면을 위치시키고, 서로 대향되는 팩킹 플레이트 각각의 결합홈에 압입 결합되어 상기 배터리 셀의 전극을 통전시키면서 상기 팩킹 플레이트를 상하로 연결시키는 통전부재;
상기 팩킹 플레이트가 좌우 복열로 연결되도록 상기 팩킹 플레이트의 타측면 테두리에 연결홈이 형성되어, 상기 연결홈과 인접됩 팩킹 플레이트의 연결홈에 압입 결합되어 상기 팩킹 플레이트를 좌우로 연결시키는 연결부재를 포함하며,
상기 팩킹 플레이트의 타측면 모서리에는 체결홀이 형성되고 상기 체결홀에 송풍팬과 히터가 내장된 냉각 및 가열장치의 하우징이 체결부재로 결합되어 사용하는 환경의 온도에 따라서 상기 송풍팬만 가동하거나 상기 히터와 송풍팬을 동시에 가동시켜 상기 배터리셀의 냉각과 가열이 이루어지고,
상기 통전부재에 의해 상기 팩킹 플레이트가 상하 복층으로 연결되고, 상기 연결부재에 의해 상기 팩킹 플레이트가 좌우 복열로 연결되면 상기 송풍팬의 송출 방향이 최하층에서 최상층으로 이루어지고 인접된 팩킹 플레이트에 결합된 송풍팬은 최상층에서 최하층으로 송풍이 이루어지게 되어 송출 방향이 순환되면서 냉각과 가열이 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩킹모듈.
제 1 항에 있어서,
원주방향의 동일 간격으로 원호 형상을 갖는 4개의 지지면이 인접된 상기 배터리셀 각각의 외주면에 접촉되고, 상단과 하단은 상기 팩킹 플레이트에 지지되어 결합되는 복수의 방열부재를 더 포함하는 배터리 팩킹모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리셀의 배치와 동일한 격자형으로 배치되어 상기 배터리셀이 삽입되는 원통형의 삽입통이 구비되고, 인접된 4개의 삽입통 외주면을 연결하는 외측연결부가 구비되며, 상단과 하단은 상기 팩킹 플레이트에 지지되어 결합되는 방열부재를 더 포함하는 배터리 팩킹모듈.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 방열부재는 중심부에 상단과 하단을 관통하는 중심통기홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩킹모듈.
제 4 항에 있어서,
상기 팩킹 플레이트는 상기 중심통기홀과 대응되는 위치에 외부통기홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩킹모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 방열부재는 상기 지지면 또는 상기 삽입통의 내측 격벽과 상기 중심통기홀의 내측 격벽 사이에 내부통기홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩킹모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 방열부재는 상기 내부통기홀에 상기 지지면 또는 상기 삽입통의 내측 격벽과 상기 중심통기홀의 내측 격벽을 연결하는 내측연결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩킹모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 방열부재의 상단과 하단에는, 중심부에 상기 중심통기홀과 연통되는 연통홀이 구비되고 상기 연통홀의 외측으로 상기 내부통기홀에 삽입되는 삽입돌기가 구비된 캡부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩킹모듈.
제 8 항에 있어서,
상기 방열부재의 내부통기홀에는 PCM(Phase Change Material)이 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩킹모듈.
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