KR20080032748A

KR20080032748A - Electric cell module having radiant heat plate

Info

Publication number: KR20080032748A
Application number: KR1020060098539A
Authority: KR
Inventors: 정강국; 김찬석; 김인중
Original assignee: 현대에너셀 주식회사
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-16
Also published as: KR100841670B1

Abstract

A battery module including a heat-radiating plate is provided to prevent swelling or breakage of unit cells, and to improve the cooling efficiency by rapidly discharging the heat generated in unit cells. A battery module includes unit cells electrically connected with each other by way of a connector and bound and assembled by a binding band, wherein a heat transfer band(50) is interposed between one unit cell and another unit cell. The heat-radiating plate has through holes(55). The heat transfer-radiating optionally comprises a flap to align the unit cells, thereby facilitating binding work of the unit cells with the binding band.

Description

Battery module having a heat sink {Electric cell module having radiant heat plate}

도 1은 종래 기술에 따른 전지모듈의 사시도를 보인 것이다. 1 is a perspective view of a battery module according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 전지모듈의 사시도를 보인 것이다. Figure 2 shows a perspective view of a battery module according to the present invention.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 방열판의 사시도이다. 3 is a perspective view of a heat sink according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 방열판의 사시도이다. 4 is a perspective view of a heat sink according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 상기 도 4에 보인 방열판의 사용 상태를 보인 사시도이다. 5 is a perspective view showing a state of use of the heat sink shown in FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 단위셀 20 : 커넥터10: unit cell 20: connector

30 : 엔딩 플레이트 35 : 손잡이30: ending plate 35: handle

40 : 결속밴드 50 : 방열판40: binding band 50: heat sink

52 : 플랩 54 : 밴드 끼움홈52: flap 54: band fitting groove

55 : 통공 100 : 전지모듈55: through hole 100: battery module

본 발명은 전지모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단위셀과 단위셀 사이방열판을 개재함으로써, 단위셀의 부피 팽창, 파손 및 균열을 방지하고, 단위셀의 냉각 효율이 향상된 전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, and more particularly, through a heat dissipation plate between a unit cell and a unit cell, to prevent volume expansion, breakage and cracking of the unit cell, and to improve the cooling efficiency of the unit cell.

일반적으로 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 납축 전지 등과 같은 2차 전지는 하나의 단위셀이 가지는 전력용량이 작기 때문에, 다수의 단위셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하는 것이 일반적이다. 이와 같이 다수의 단위셀을 직렬/병렬 연결하여 하나의 전지를 구성하는 것을 전지모듈이라 한다. 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 기술에 따른 전지모듈의 사시도를 보인 것이다. Generally, secondary batteries such as nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, and lead acid batteries have a small power capacity of one unit cell. Therefore, a plurality of unit cells may be connected in series or in parallel. It is common to connect and use. In this way, a plurality of unit cells are connected in series / parallel to form one battery. This will be described with reference to FIG. 1. 1 is a perspective view of a battery module according to the prior art.

도 1을 참조하여 설명하면, 전지모듈(5 ; Electric cell Module)은 다수 개(보통 9~10개 정도)의 단위셀(1, unit cell)이 직렬 또는 병렬로 연결되어 구성된다. 이때, 단위셀(1)들의 단자(1a)는 커넥터(2)에 의해 상호 전기적으로 연결되며, 양쪽 최외곽에 위치된 단위셀(1)에는 엔딩 플레이트(3, ending plate)가 배치된 상태에서 결속밴드(4)에 의해 압착, 조임되어 모듈화된다. 엔딩 플레이트(3)는 결속밴드(4)의 조임 시 단위셀(1)의 파손을 방지하는 역할을 한다. 상기 단위셀(1)은 플라스틱재 케이스(1b) 내에 양극판과 음극판이 격리판을 사이에 두고 교호로 적층된 상태로 내장된 다음, 전해액이 충전되어 구성된다. 또한, 단위셀(1) 에는 내부에서 발생된 가스가 설정 압력 이상이 되면 외부로 배기되도록 하는 벤트캡(1c)이 설치되고 있다. 단위셀(1)은, 이를 구성하는 요소, 즉 양극판, 음극판 및 전해액 등이 고밀도임에 따라 대체로 무게가 무겁다. 이에 따라 전지모듈(5)의 운반과 취급이 용이하도록 상기 엔딩 플레이트(3)에는 손잡이(3a)가 형성되고 있는 것이 일반적이다. Referring to Figure 1, the battery module (5; Electric cell Module) is composed of a plurality of unit cells (1, unit cells) (usually about 9 to 10) is connected in series or in parallel. At this time, the terminals 1a of the unit cells 1 are electrically connected to each other by the connector 2, and in the state in which the ending plate 3 is disposed in the unit cells 1 located at the outermost sides of the unit cells 1. It is compressed and tightened by the binding band 4 and modularized. The ending plate 3 serves to prevent breakage of the unit cell 1 when tightening the binding band 4. The unit cell 1 is constructed by alternately stacking the positive electrode plate and the negative electrode plate in a plastic material case 1b with the separator interposed therebetween, and filled with an electrolyte solution. In addition, a vent cap 1c is provided in the unit cell 1 to exhaust the gas generated therein to the outside when the internal pressure is higher than or equal to the set pressure. The unit cell 1 is generally heavy because elements constituting it, i.e., a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an electrolyte, are high density. Accordingly, a handle 3a is generally formed on the ending plate 3 so that the battery module 5 can be easily transported and handled.

한편, 상기 단위셀(1)은 충전/방전 과정에서 전술한 바와 같이 다량의 가스가 발생됨과 동시에 열이 발생되고 있다. 이때, 발생된 가스는 단위셀(1)의 부피를 팽창시켜 케이스(1b)를 부풀어 오르게 한다. 그리고 가스는 설정 압력 이상이 되면 벤트캡(1c)을 통하여 외부로 배기된다. Meanwhile, as described above, the unit cell 1 generates a large amount of gas and heat at the same time. At this time, the generated gas expands the volume of the unit cell 1 to inflate the case 1b. When the gas reaches a predetermined pressure or more, the gas is exhausted to the outside through the vent cap 1c.

그러나 종래의 전지모듈(5)은 부피 팽창을 방지할 수 있는 어떠한 수단을 갖지 못하여, 가스의 팽창과 배기에 의해 케이스(1b)가 팽창/수축을 반복하게 되는데, 이때 팽창/수축의 반복과정에서 케이스(1b)가 파손되는 문제점이 있다. 또한, 발생된 열은 전기화학적인 성능을 감소시키므로 가능한 한 신속하게 냉각되어져야 하는 데, 종래의 전지모듈(5)은 이를 위한 별도의 수단을 구비하지 못하여 방열성이 떨어지는 문제점이 있다. However, the conventional battery module 5 does not have any means for preventing volume expansion, and the case 1b repeatedly expands / contracts by expanding and evacuating the gas. There is a problem that the case 1b is broken. In addition, the generated heat should be cooled as soon as possible because it reduces the electrochemical performance, the conventional battery module 5 does not have a separate means for this problem is inferior in heat dissipation.

아울러, 전지모듈(5)의 제작 과장에서 결속밴드(4)로 조임하기 이전에 조임 작업이 용이하도록 상기 단위셀(1)들은 가지런히 정돈 배열되어야 하는데, 종래에는 이를 위한 수단이 구비되지 않아 모듈화 작업이 번거로운 문제점이 있었다. In addition, the unit cells 1 should be neatly arranged in order to facilitate the fastening operation before tightening to the binding band 4 in the manufacturing section of the battery module 5, and conventionally, a means for this is not provided and thus modularization. The work was troublesome.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단위셀의 부피 팽창 및 파손을 방지하고 단위셀에서 발생된 열이 신속하게 외부로 방출되어 냉각 효율이 개선된 전지모듈을 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to prevent the volume expansion and breakage of the unit cell and to quickly provide heat generated from the unit cell to the outside to provide a battery module with improved cooling efficiency Has its purpose.

또한, 본 발명은 전지모듈의 제작 과정에서, 단위셀이 가지런히 배열될 수 있게 하여 결속밴드의 조임 작업을 용이하게 할 수 있는 전지모듈을 제공하는 데에 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a battery module that can facilitate the tightening of the binding band by allowing the unit cells to be aligned in the manufacturing process of the battery module.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 단위셀들이 커넥터에 의해 전기적으로 연결되고, 결속밴드에 의해 조임, 모듈화된 전지모듈에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention, the unit cells are electrically connected by a connector, tightened by a binding band, in a modular battery module,

상기 단위셀과 단위셀의 사이에 방열판이 개재된 전지모듈을 제공한다. 상기 방열판은, 바람직하게는 통공(55)이 형성되어 있으며, 상기 통공은 적어도 1개 이상이다. 바람직한 실시예에 따라서, 상기 방열판은, 결속밴드의 조임 작업 시 단위셀이 가지런히 정돈 배열될 수 있게 하는 플랩(flap)이 형성된 구조를 갖는다. Provided is a battery module having a heat sink interposed between the unit cell and the unit cell. Preferably, the heat sink is provided with a through hole 55, and at least one through hole. According to a preferred embodiment, the heat sink has a structure in which a flap is formed to allow the unit cells to be arranged neatly during tightening of the binding band.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 도시한 것으로, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention in more detail. The accompanying drawings show embodiments of the present invention, whereby the technical scope of the present invention is not limited.

도 2는 본 발명에 따른 전지모듈의 사시도를 보인 것이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 방열판의 사시도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따 른 방열판의 사시도이고, 도 5는 상기 도 4에 보인 방열판의 사용 상태를 보인 사시도이다. 2 is a perspective view of a battery module according to the present invention, Figure 3 is a perspective view of a heat sink according to a first embodiment of the present invention. And Figure 4 is a perspective view of a heat sink according to a second embodiment of the present invention, Figure 5 is a perspective view showing a state of use of the heat sink shown in FIG.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 전지모듈(100)은 단위셀(10)과 단위셀(10)의 사이에 개재된 방열판(50)을 갖는다. 보다 구체적으로, 본 발명의 전지모듈(100)은 통상과 같이 다수 개의 단위셀(10)이 커넥터(20)에 의해 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결됨과 동시에, 결속밴드(40)에 의해 조임, 모듈화되어 구성되는데, 이때 전지모듈(100)은 본 발명에 따라서 각 단위셀(10)들의 사이에 배치된 방열판(50)을 더 포함하여 구성된다. 상기 단위셀(10)은 통상과 같이 플라스틱재 케이스 내에 양극판과 음극판이 격리판을 사이에 두고 교호로 적층된 상태로 내장된 다음, 전해액이 충전되어 구성된다. First, referring to FIGS. 2 and 3, the battery module 100 according to the present invention has a heat dissipation plate 50 interposed between the unit cell 10 and the unit cell 10. More specifically, the battery module 100 of the present invention, as usual, a plurality of unit cells 10 are electrically connected in series or in parallel by the connector 20, at the same time, tightened, modularized by the binding band 40 In this case, the battery module 100 further includes a heat sink 50 disposed between the unit cells 10 in accordance with the present invention. As described above, the unit cell 10 is constructed by alternately stacking a positive electrode plate and a negative electrode plate in a plastic material case with the separator interposed therebetween, and filled with an electrolyte solution.

전지모듈(100)은, 바람직하게는 결속밴드(40)의 조임 시 단위셀(10)의 파손을 방지하는 엔딩 플레이트(30)를 더 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 엔딩 플레이트(30)에는 손잡이(35)가 결합되어지되, 상기 손잡이(35)는 힌지(hinge)에 의해 회동 가능하도록 결합되는 것이 바람직하다. 아울러, 엔딩 플레이트(30)는 방열성을 갖도록 x방향, y방향 및/또는 z방향으로 관통되어 형성된 구멍(32)을 갖는 것이 좋다. 도 2에서 엔딩 플레이트(30)에 x방향과 z방향으로 구멍(32)이 형성된 모습을 예시하였다. The battery module 100 preferably further includes an ending plate 30 which prevents damage of the unit cell 10 when the binding band 40 is tightened. And the handle 35 is coupled to the ending plate 30, the handle 35 is preferably coupled to be rotated by a hinge (hinge). In addition, the ending plate 30 may have a hole 32 formed through the x direction, the y direction and / or the z direction to have heat dissipation. In FIG. 2, a hole 32 is formed in the ending plate 30 in the x direction and the z direction.

상기 방열판(50)은 판상의 형상을 가지며, 연질 또는 경질의 합성수지재, 발포 합성수지재, 탄력성의 고무재 또는 실리콘재, 그리고 경질의 목재나 금속재 등을 포함한다. 바람직하게는 열전도성이 우수한 금속재이다. 이러한 방열판(50)은 단위셀(10) 간의 사이에 개재되어 단위셀(10)의 부피 팽창 및 파손을 방지하고, 단위셀(10)에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출시켜 단위셀(10)의 냉각 효율을 증가시킨다. The heat sink 50 has a plate-like shape, and includes a soft or hard synthetic resin material, a foamed synthetic resin material, an elastic rubber or silicone material, and a hard wood or metal material. Preferably it is a metal material excellent in thermal conductivity. The heat sink 50 is interposed between the unit cells 10 to prevent volume expansion and breakage of the unit cells 10, and quickly discharges heat generated from the unit cells 10 to the outside to unit cells 10. Increase the cooling efficiency.

구체적으로, 단위셀(10)은 그의 내부에서 발생된 가스에 의해 부피가 팽창될 수 있는데, 이때 방열판(50)은 부피 팽창을 방지하여 단위셀(10)의 파손을 방지한다. 또한, 방열판(50)의 재질이 탄력성의 고무재나 실리콘재인 경우 그의 복원력에 의해 단위셀(10)을 수평방향(도면에서 좌우방향)으로 탄력적으로 밀어 단위셀(10)의 파손을 방지한다. 이에 따라, 종래와 같이 발생되는 단위셀(10)의 부피 팽창 및 인접하는 단위셀(10)과의 밀착 때문에 생기는 파손이나 균열을 방지된다. 아울러, 단위셀(10)은 충전/방전 과정에서 열이 발생하는데, 이때 각 단위셀(10) 사이에는 방열판(50)이 개재되어 있어 단위셀(10)들 간의 직접적인 접촉이 차단되고, 방열판(50)에 의해 외기와의 접촉면적(방열면적)이 증가되어 단위셀(10)의 냉각 효율이 향상된다. 도 2에서 미설명부호 12는 설정압력 이상이 되면 단위셀(10) 내부에서 발생된 가스를 외부로 배기시키는 벤트캡(vent cap)이다. Specifically, the unit cell 10 may be expanded in volume by the gas generated therein, in which the heat sink 50 prevents the volume expansion to prevent breakage of the unit cell 10. In addition, when the material of the heat sink 50 is an elastic rubber material or silicone material, the unit cell 10 is elastically pushed in the horizontal direction (left and right directions in the drawing) by its restoring force to prevent the unit cell 10 from being damaged. As a result, damage and cracks caused by the volume expansion of the unit cell 10 and the close contact with the adjacent unit cell 10 generated as in the prior art can be prevented. In addition, the unit cell 10 generates heat during the charging / discharging process. At this time, the heat sink 50 is interposed between the unit cells 10 so that direct contact between the unit cells 10 is blocked, and the heat sink ( 50) increases the contact area (heat dissipation area) with the outside air, thereby improving the cooling efficiency of the unit cell 10. In FIG. 2, reference numeral 12 is a vent cap for exhausting gas generated inside the unit cell 10 to the outside when the pressure exceeds the set pressure.

또한, 상기 방열판(50)은 도 3에 도시된 바와 같이, 통공(55)이 형성된 것이 바람직하다. 상기 통공(55)은 1개 또는 2개 이상이다. 통공(55)은 x방향, y방향 및/또는 z방향으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 y방향(수직방향)으로 관통되어 형성되는 것이 좋다. 도면에서는 y방향(수직방향)으로 7개의 통공(55)이 동일한 크기로 형성된 구조를 예시하였다. 이러한 통공(55)은 방열판(50)에 경량성을 부여함과 동시에 방열판(50)의 비표면적을 증가시켜 단위셀(10)의 냉각 효율을 더욱 증가시킨다. In addition, the heat sink 50 is, as shown in Figure 3, it is preferable that the through-hole 55 is formed. The through holes 55 are one or two or more. The through hole 55 may be formed in the x direction, the y direction and / or the z direction. Preferably it is formed to penetrate in the y direction (vertical direction). In the drawings, a structure in which seven through holes 55 are formed in the same direction in the y direction (vertical direction) is illustrated. The through hole 55 provides light weight to the heat sink 50 and increases the specific surface area of the heat sink 50 to further increase the cooling efficiency of the unit cell 10.

위와 같은 방열판(50)은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 플랩(52)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 플랩(52)은 방열판(50)과 일체로 성형되거나, 또는 별도로 성형된 후 방열판(50)에 용접 결합된 것을 포함하며, 방열판(50)의 측방향, 상부방향, 하부방향 또는 이들 모두에 형성될 수 있다. 도 4 및 도 5에는 플랩(52)이 방열판(50)의 측방향에만 형성된 구조를 예시하였다. In the heat sink 50 as described above, according to a preferred embodiment of the present invention, as shown in Figures 4 and 5, the flap 52 is preferably formed. The flap 52 may be integrally formed with the heat sink 50 or may be separately molded and welded to the heat sink 50. The flap 52 may be formed in the lateral direction, the top direction, the bottom direction, or both of the heat sinks 50. Can be formed. 4 and 5 illustrate a structure in which the flap 52 is formed only in the lateral direction of the heat sink 50.

상기 플랩(52)은 전지모듈(100)의 제작 과정에서 결속밴드(40)의 조임 작업을 용이하게 한다. 구체적으로, 도 5를 참조하여 설명하면, 방열판(50)을 사이에 두고 다수의 단위셀(10)을 가지런히 배열한 다음 결속밴드(40)로 조임, 모듈화 함에 있어서, 방열판(50)의 양쪽 측방향에 형성된 플랩(52)과 플랩(52) 사이에 단위셀(10)이 끼워져 단위셀(10)들이 플랩(52)에 의해 흐트러짐이 없이 가지런히 정돈 고정되어짐에 따라 결속밴드(40)의 조임 작업이 용이하다. The flap 52 facilitates the tightening operation of the binding band 40 in the manufacturing process of the battery module 100. Specifically, referring to FIG. 5, when the plurality of unit cells 10 are arranged in a line with the heat sink 50 interposed therebetween, and then tightened and modularized by the binding band 40, both sides of the heat sink 50 are provided. The unit cell 10 is sandwiched between the flap 52 and the flap 52 formed in the lateral direction so that the unit cells 10 are fixedly and neatly fixed without being disturbed by the flap 52. Fastening operation is easy.

아울러, 상기 방열판(50)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 결속밴드(40)가 끼워지는 밴드 끼움홈(54)이 마련될 수 있다. 이러한 밴드 끼움홈(54)은 방열판(50)의 측방향에 마련된다. 이때, 밴드 끼움홈(54)은 결속밴드(40)가 끼워진 후, 단차가 생기지 않도록 가능한 한 결속밴드(40)의 두께와 동일한 깊이로 마련되는 것이 좋다. In addition, the heat dissipation plate 50 may be provided with a band fitting groove 54 into which the binding band 40 is fitted, as shown in FIGS. 3 to 5. The band fitting groove 54 is provided in the side of the heat sink (50). At this time, the band fitting groove 54 is preferably provided with the same depth as the thickness of the binding band 40 as possible so that a step does not occur after the binding band 40 is fitted.

전술한 바와 같이, 본 발명은 방열판(50)이 개재되어 단위셀(10)의 부피 팽창 및 파손을 방지하고, 단위셀(10)에서 발생된 열을 외부로 신속히 방출시켜 냉각 효율을 증가시키는 효과를 갖는다. 또한, 전지모듈(100)의 제작 과정에서, 플랩(52)에 의해 단위셀(10)들이 가지런히 배열되어 결속밴드(40)의 조임 작업이 용이한 효과를 갖는다. As described above, in the present invention, the heat dissipation plate 50 is interposed to prevent volume expansion and breakage of the unit cell 10, and rapidly release heat generated in the unit cell 10 to the outside to increase cooling efficiency. Has In addition, in the manufacturing process of the battery module 100, the unit cells 10 are arranged neatly by the flap 52 has an effect that the tightening operation of the binding band 40 is easy.

Claims

In the battery module, wherein the unit cells 10 are electrically connected by the connector 20 and tightened and modularized by the binding band 40,

Battery module, characterized in that the heat sink 50 is interposed between the unit cell (10) and the unit cell (10).

The method of claim 1,

The heat sink 50 is a battery module, characterized in that the through-hole 55 is formed.

The method according to claim 1 or 2,

The heat dissipation plate 50 is a battery module, characterized in that the flap 52 is formed so that the unit cells 10 are arranged neatly arranged to facilitate the tightening operation of the binding band (40).

The method according to claim 1 or 2,

The heat sink 50 is a battery module, characterized in that the elastic rubber material or silicone material.

The method of claim 3,

The heat sink 50 is a battery module, characterized in that the plastic or metal material.