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KR101898011B1 - 밀폐형 배터리 모듈 - Google Patents

밀폐형 배터리 모듈 Download PDF

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차현기
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Abstract

양극탭 및 음극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭을 이웃하는 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 밀폐형 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리 셀에 밀착되어 배터리 셀에서 발생되는 열을 흡수하는 복수개의 냉각부재, 상기 냉각패드와 상기 배터리 셀이 안착되는 하부케이스, 및 상기 하부케이스의 상부에 위치하는 상부케이스를 포함하되, 상기 하부케이스에 하부케이스실링부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

밀폐형 배터리 모듈{Hermetic Battery Module}
본 발명은 밀폐형 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀이 외부와 밀폐되어 기밀성을 유지할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.
상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치 형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.
상기 파우치형으로 되는 배터리 셀은 다수 개를 적층하여 직렬 또는 병렬로 연결하는 배터리 모듈 형태로 구현될 수 있다. 상기 배터리 셀은 전지부와, 상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하는 케이스를 포함하며, 다수 개를 병렬 또는 직렬로 연결하기 위해 케이스 외부로 노출되는 양극탭과 음극탭을 구비하고, 상기 양극탭과 음극탭은 터미널을 통해 연결된다.
상기 케이스가 완전히 밀폐되지 않아, 배터리 셀에서 발생되는 유해가스가 차량내부로 유입되어 운전자 또는 탑승자에게 유해가스가 노출되는 문제점이 있었다.
한국공개특허 10-2011-0131541
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 내부의 유해가스가 차량 내부로 유입되는 것을 방지하여 안정성이 높은 밀폐형 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 양극탭 및 음극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭을 이웃하는 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 밀폐형 배터리 모듈에 있어서, 상기 배터리 셀에 밀착되어 배터리 셀에서 발생되는 열을 흡수하는 복수개의 냉각부재, 상기 냉각부재와 상기 배터리 셀이 안착되는 하부케이스, 및 상기 하부케이스의 상부에 위치하는 상부케이스를 포함하되, 상기 하부케이스에 하부케이스실링부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각부재는 상기 배터리 셀에 밀착되는 냉각패드와 상기 냉각패드의 양측면에 형성되는 냉각핀을 포함하되, 상기 냉각핀이 상기 케이스의 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각패드는 실링홈이 형성되어, 측면실링부재가 상기 실링홈에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부케이스실링부는 이중사출로 상기 하부케이스에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밀폐형 배터리 모듈은 PCB를 더 포함하되, 상기 PCB는 외주면에 PCB실링부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 PCB 실링부는 이중사출로 상기 PCB에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부케이스는 가스관홀이 형성되고, 상기 가스관홀에 가스관이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 밀폐형 배터리 모듈은 케이스 내부가 밀폐되어 내부의 유해가스가 차량 내부로 유입되는 것을 방지하여 안정성이 높은 밀폐형 배터리 모듈을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 배터리 모듈 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 배터리 셀과 냉각부재의 분해도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 배터리 셀과 냉각부재의 분해도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 배터리 모듈 사시도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 밀폐형 배터리 모듈(10)은 양극탭 및 음극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀(100)이 적층되며, 상기 배터리 셀(100)의 양극탭 및 음극탭을 이웃하는 배터리 셀(100)의 양극탭 및 음극탭과 직렬 또는 병렬로 연결된다.
또한, 배터리 셀(100)의 사이에 냉각부재(200)가 개재되어 있어, 배터리 셀(100)에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.
냉각부재(200)는 냉각패드(210)와 냉각핀(220)으로 구성되며, 냉각패드(210)는 배터리 셀(100)에 밀착되어 배터리 셀(100)에서 발생되는 열을 흡수하여 냉각핀(220)으로 전달하고, 냉각핀(220)은 외부로 열을 방출하는 역할을 한다.
복수개의 냉각부재(200)와 냉각부재(200)의 사이에 개재된 배터리 셀(100)은 케이스(300)에 내부에 위치하여, 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
이때, 냉각핀(220)은 케이스(300)의 외부에 위치하여, 공랭식으로 냉각되는 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명의 밀폐형 배터리 모듈(10)은 공랭식으로 냉각부재(200)를 냉각시키는데 한정되는 것이 아니라, 냉각부재(200)에 냉각유체가 공급되어 냉각하는 수냉식 방식으로 냉각부재(200)를 냉각할 수 도 있다.
케이스(300)는 하부케이스(310)와 상부케이스(320)를 포함하고, 하부케이스(310)와 상부케이스(320)가 결합되어 케이스(300)의 내부에 배터리 셀(100)이 위치하여, 케이스(300) 내부가 완전히 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
이하, 일 실시예에 따른 본 발명의 밀폐형 배터리 모듈(10)의 밀폐구조에 대해서 상세히 설명한다.
인접한 냉각부재(200)들이 접하는 면에 측면실링부재(230)가 구비되어 있으며, 상세하게는 냉각핀(220)의 일측에 실링홈(221)이 상하방향으로 형성되어 있고, 냉각핀(220)과 인접한 냉각핀(220)에 실링홈(221)과 대응되게 실링홈(221`)이 형성되며, 실링홈(221,221`)에 측면실링부재(230)가 삽입되어, 배터리 셀(100)에서 발생되는 유해가스가 양측면으로 배출되는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 하부케이스(310)는 냉각핀(220)과 상부케이스(320)가 접하는 곳에 하부케이스실링부재(311)가 형성된다.
이때, 하부케이스실링부재(311)는 이중사출로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 이중사출이란 2종의 다른 수지를 사출하는 방법으로, 본 발명에서 하부케이스(310)를 제작할 경우, 경도가 높은 하부케이스(310)를 제작한 후, 경도가 낮은 하부케이스실링부재(311)를 사출하여 일체로 제작하는 방법을 말한다.
좀 더 상세하게는, 냉각부재(200)의 냉각핀(220) 사이에 위치하는 측면실링부재(230)와 하부케이스(310)에 냉각핀(220)과 접하는 곳에 형성되는 하부케이스실링부재(311)로 인해서, 양측면으로 유해가스가 유출되는 것을 방지하고, 하부케이스(310)에 상부케이스(320)가 접하는 곳에 형성되는 하부케이스실링부재(311)로 인해서 상부케이스(320)와 하부케이스(310)가 접하는 곳으로 유해가스가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 하부케이스실링부재(311)는 고무재질의 탄력성을 가지는 재료로 제작되어 냉각핀(220)과 상부케이스(320)가 하부케이스실링부재(311)에 밀착되었을 때 실링이 되어 케이스(300)의 내부가 밀폐되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따른 본 발명의 밀폐형 배터리 모듈(10)은 PCB(400)(Printed Circuit Board)를 더 포함할 수 있다.
PCB(400)는 인쇄회로기판으로 배터리 셀(100)의 전극탭에 연결되어, 배터리 모듈(10)의 전압 및 여러 가지 정보를 관리 및 수집하는 역할을 한다.
PCB(400)가 밀폐형 배터리 모듈(10)에 위치할 경우, 상부케이스(320)의 일부분이 개방되어 외부에서 PCB(400)로 연결할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.
이때, 개방된 부분으로 유해가스가 노출될 수 있기 때문에, PCB(400)와 상부케이스(320)가 접촉되는 부분에 PCB 실링부재(410)가 형성되어, 개방된 부분으로 유해가스가 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, PCB 실링부재(410)는 이중사출로 상기 PCB(400)와 일체로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, PCB(400)가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해서, PCB 덮개(330)를 구비하여 외부적인 충격에 의해 PCB(400)가 파손되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
또한, 케이스(300) 내부에 유해가스로 축적되어 케이스(300)가 팽창되어 안정성에 문제가 될 수 도 있다.
이를 방지하기 위해서, 상부케이스(320)에 가스관홀(322)을 형성하고, 가스관홀(322)에 가스관(321)을 삽입하여 가스관(321)을 통해서 유해가스를 특정구간으로 유해가스를 이동하여, 케이스(300)가 팽창되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 밀폐형 배터리 모듈(10)은 케이스(300) 내부가 밀폐되어 내부의 유해가스가 차량 내부로 유입되는 것을 방지하여 안정성이 높은 밀폐형 배터리 모듈(10)을 제공한다.
10 : 밀폐형 배터리 모듈
100 : 배터리 셀 200 : 냉각부재
210 : 냉각패드 220 : 냉각핀
221 : 실링홈 221` : 실링홈
230 : 측면실링부재
300 : 케이스 310 : 하부케이스
311 : 하부케이스실링부재 320 : 상부케이스
321 : 가스관 322 : 가스관홀
330 : PCB 덮개
400 : PCB 410 : PCB 실링부재

Claims (7)

  1. 양극탭 및 음극탭이 노출되는 복수개의 배터리 셀이 적층되며, 상기 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭을 이웃하는 배터리 셀의 양극탭 및 음극탭과 직렬 또는 병렬로 연결되는 밀폐형 배터리 모듈에 있어서,
    상기 배터리 셀에 밀착되어 배터리 셀에서 발생되는 열을 흡수하는 복수개의 냉각부재;
    상기 냉각부재와 상기 배터리 셀이 안착되는 하부케이스;
    상기 하부케이스의 상부에 위치하는 상부케이스를 포함하되,
    상기 하부케이스에 하부케이스실링부재가 형성되어 있고,
    상기 하부케이스와 상기 상부케이스가 결합되어 내부가 밀폐되며,
    인접한 상기 냉각부재들이 접하는 면에 측면실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각부재는 상기 배터리 셀에 밀착되는 냉각패드와 상기 냉각패드의 양측면에 형성되는 냉각핀을 포함하되,
    상기 냉각핀이 상기 하부케이스 및 상부케이스 중 어느 하나 이상의 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 냉각핀은 실링홈이 형성되어, 측면실링부재가 상기 실링홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하부케이스실링부재는 이중사출로 상기 하부케이스에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 밀폐형 배터리 모듈은 PCB를 더 포함하되, 상기 PCB는 외주면에 PCB실링부가 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 PCB 실링부는 이중사출로 상기 PCB와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 상부케이스는 가스관홀이 형성되고, 상기 가스관홀에 가스관이 삽입되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 배터리 모듈.
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