KR20100081674A

KR20100081674A - 전지팩

Info

Publication number: KR20100081674A
Application number: KR1020090001017A
Authority: KR
Inventors: 정윤이
Original assignee: 정윤이
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-15
Also published as: KR101116892B1

Abstract

본 발명은 전지팩에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은 하나 이상의 전지 및 하나 이상의 전지 중 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하는 제 1 방열판을 포함한다. 여기서 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하고, 제 1 방열판과 이웃하지 않도록 형성된 제2 방열판을 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 방열판은 하나 이상의 가지부 및 연결부를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 가지부는 그 일단이 연결부에 연결되고, 이웃한 다른 가지부와 이격되어 형성될 수 있다.

전지팩, 방열, 냉각장치, 냉각핀, 전기자동차

Description

전지팩{BATTERY PACK}

본 발명은 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방열 성능이 향상된 전지팩에 관한 것이다.

최근 전기를 사용하는 휴대용 기기들의 성능이 크게 향상되고 있다. 특히 전기 자동차의 경우, 친환경적인 이동수단이라는 점에서 큰 각광을 받고 있으며, 활발한 연구활동을 통해서 끊임없는 기술 개발이 이루어지고 있다.

이러한 휴대용 기기들은 성능이 향상됨에 따라서 더 많은 전력을 필요로 하고 있어, 대용량 배터리의 필요성도 크게 증대되고 있는 실정이다. 이와 같은 대용량 배터리를 제조하기 위해서, 단위 전지를 병렬 또는 직렬로 연결하여 전지팩을 형성하는 방법을 이용하고 있다. 그러나 종래의 전지팩의 경우 각각의 단위전지에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 어려워 배터리의 성능이 제한되는 문제점이 있었다.

또한, 보다 성능이 좋은 전지팩을 형성하기 위해서는 보다 많은 단위전지를 연결할 필요가 있으므로, 전지팩의 방열성능과 관련된 문제점은 더욱 부각되고 있는 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 효과적으로 열을 방출할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 전지팩은 하나 이상의 전지 및 하나 이상의 전지 중 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하는 제1 방열판을 포함한다. 여기서 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하고, 제1 방열판과 이웃하지 않도록 형성된 제2 방열판을 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 방열판은 하나 이상의 가지부 및 연결부를 포함할 수 있다. 그리고, 하나 이상의 가지부는 그 일단이 연결부에 연결되고, 이웃한 다른 가지부와 이격되어 형성될 수 있다.

상기 제1 방열판은, 알루미늄, 구리, 금, 세라믹, 알루미늄 합금, 구리 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 만들어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩은, 하나 이상의 전지, 상기 하나 이상의 전지 중 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하는 제1 방열판, 그리고 상기 하나 이상의 전지 중 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하고 상기 제1 방열판과 이웃하지 않도록 형성된 제2 방열판을 포함하고, 상기 제2 방열판은 유체가 통과할 수 있는 유로를 포함한다.

제2 방열판은 서로 간극을 두고 떨어져 상기 유로를 형성하는 하나 이상의 가지부, 그리고 상기 하나 이상의 가지부와 연결되어 있고 상기 간극과 연결되어 통하는 공기통로를 가지는 연결부를 포함할 수 있다.

상기 전지팩은, 상기 전지, 상기 제1 방열판 및 상기 제2 방열판의 적어도 일부분을 감싸는 프레임, 그리고 상기 프레임에 설치되어 있으며 상기 유로 및 상기 공기통로를 통하여 유체가 흐를 수 있도록 하는 냉각팬을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 방열판 또는 제2 방열판의 두께는 0.1㎜ 내지 5㎜일 수 있다.

상기 전지팩은, 상기 제1 방열판 또는 상기 제2 방열판과 연결되어 있으며, 상기 제1 방열판 또는 상기 제2 방열판으로부터 열을 전달받는 제3 방열판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 방열판과 단위전지의 접촉면을 극대화 할 수 있다. 따라서, 높은 방열 성능을 달성할 수 있다. 또한, 유체가 흐를 수 있는 통로를 제공한다. 따라서, 높은 효율로 팬을 이용한 능동냉각을 할 수 있다. 또한, 방열 성능을 극대화 할 수 있으므로, 동일한 크기에 보다 많은 단위전지를 집적할 할 수 있다. 따라서, 보다 대용량, 고성능의 전지팩을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서 는 동일한 도면 부호를 붙였다.

아래에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전지팩을 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전지팩(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 전지팩을 뒤에서 본 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시한 전지팩의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩(100)은 본 발명의 실시예에 따른 전지팩(100)은 하나 이상의 전지(110), 제1 방열판(130), 제2 방열판(150) 및 제3 방열판(190)을 포함한다.

전지(110)는 단위전지를 말하는 것으로, 일차전지, 이차전지, 또는 연료전지 등 다양한 종류의 단위전지가 사용될 수 있다. 또한, 사용용도 및 필요한 전지의 성능에 따라서 적합한 수를 직렬 또는 병렬로 연결하여 구성할 수 있다. 그리고, 전지(110) 상호간의 연결을 위한 결합부를 더 포함 할 수 있다.

제1 방열판(130)은 이웃하는 전지(110)의 표면과 접촉하여 열을 전달 방출하는 역할을 한다. 제1 방열판(130)의 모양은 전지(110)의 접촉면과 동일한 모양으로 형성된다. 이렇게 하면, 전지(110)와 접촉면을 최대화 할 수 있어 열 방출 효율을 높일 수 있다. 그러나 제1 방열판(130)의 모양은 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 얇은 두께를 가지는 직육면체 형의 전지(110)가 적용되어, 제1 방열판(130)역시 이에 맞도록 접촉면이 직사각형으로 형성된다. 제1 방열판(130)은 전지의 열을 전달 방출하는 역할을 하므로 열전도성이 높은 재료로 제작하는 것이 좋다. 제1 방열판(130)을 형성하는 재료로는 알루미늄, 구리, 금, 알루미늄 합금, 구리 합금 등의 금속과 높은 열전도성을 가지는 세라믹 등을 사용할 수 있다.

제2 방열판(150)은 열을 전달 방출하는 역할에 더해서 유체가 전지팩을 통과할 수 있는 유체통로를 제공한다. 이와 같이, 유체통로를 제공하여 냉각팬을 이용한 능동냉각의 효율을 높일 수 있다. 제2 방열판(150)역시 제1 방열판(130)과 동일하게 높은 열전도성을 가지는 금속 또는 세라믹을 이용하여 제작할 수 있다. 제2 방열판(150)의 자세한 구조는 도 7에서 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 전지팩(100)에서는 이와 같은 특징을 가지는 제1 방열판(130)과 제2 방열판이 번갈아 가면서 배치된다. 그러나 모든 이웃한 단위전지의 사이에 제1 방열판(130) 또는 제2 방열판(150)이 반드시 배치될 필요는 없으며, 제1 방열판(130) 또는 제2 방열판(150)이 불규칙하게 배치될 수 있다. 방열판 및 전지의 배치 구조는 도 6에서 자세히 설명한다.

제3 방열판(190)은 여러 장의 날개부재(191)가 형성되어 방열면적을 보다 크게 한다. 제3 방열판(190)은 제1 방열판(130) 또는 제2 방열판(150)과 열전도가 일어날 수 있도록 연결된다. 제3 방열판(190)으로부터 열방출을 효율적으로 하기 위하여 다양한 형상을 할 수 있고, 전지팩의 다양한 위치에 부착될 수 있다. 그러나 전지팩의 소형화를 위해서는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 방열판(130) 및 제2 방열판(150)과 수직한 방향으로, 직접 연결되도록 배치되는 것이 좋다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩(200)의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시한 전지팩의 분해 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩(200)은 쿨링팬(170)을 더 포함한다. 또한, 쿨링팬(170)을 지지하기 위한 프레임(180)을 더 포함할 수 있다. 쿨링팬(170)은 전지팩(200)의 능동쿨링을 위해서 필요한 것으로 공기가 방열판을 잘 통과하도록 하기 위해서 제1 방열판(130, 도 1참조) 또는 제2 방열판(150, 도 1참조)와 각을 이루도록 배치될 수 있으며, 나아가 방열판(130, 150)의 넓은면과 수직이 되도록 설치될 수 있다. 쿨링팬(170)은 제2 방열판(150)의 유체통로로 공기를 강제로 흘려 전지(110)에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전지팩의 방열판(130, 150)배치에 대해서 설명한다.

도 6은 도 1의 V-V선을 따라 방열판의 넓은 면과 수직하게 절단한 단면도이다.

도 6의 단면도와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩(100, 도 1 참조)에서는 제1 방열판(130) 및 제2 방열판(150)이 번갈아 가면서 단위전지(110)사이에 배치된다. 그러나 이와 달리, 상단 하단에 제2 방열판(150)이 배치되고, 그 밖에는 제1 방열판(130)이 배치될 수 있다. 또한, 모든 전지(110)의 사이에 방열판(130, 150)이 배치되지 않고, 일부에만 제2 방열판(150) 또는 제1 방열판(130)이 배치될 수 있다. 제1 방열판(130)과 달리 제2 방열판(150)에는 유체, 즉 공기가 관통될 수 있는 유체통로(B)가 형성되어 능동냉각 시 공기의 관통이 용이해진다. 따라서 보다 높은 효율로 능동냉각을 할 수 있고, 발열 문제를 해결하여 보다 높은 성능의 전지팩을 제조할 수 있다.

이때, 제1 방열판(130)의 방열판의 두께(t1) 및 제2 방열판(150)의 두께(t2-)는 0.1㎜ 내지 5㎜로 형성하는 것이 좋다. 방열판(130, 150)의 두께가 0.1㎜미만이면 단면적이 너무 작아 열이 충분한 속도로 전도되지 못한다. 반면 두께가 5㎜를 초과하면 전지팩의 크기가 불필요하게 커지고, 무게가 무거워지는 문제점이 있다.

한편, 제3 방열판(190)은 방열판(130, 150)과 직접 접촉되도록 연결된다. 용접, 홈을 통한 삽입 등 열 전도율을 유지할 수 있는 다양한 방법으로 연결할 수 있다.

다음으로 도 7을 참조하여, 제2 방열판(150)의 구조를 설명한다.

도 7은 본 발명에 실시예에 따른 제2 방열판(150)의 사시도이다.

제2 방열판(150)은 가지부(151) 및 연결부(153)을 포함한다.

가지부(151)는 일정한 간극을 두고 연결부(153)에 연결되어 가지부(151)사이에 유체통로(B)를 형성한다. 가지부(151)는 간극을 형성할 수 있는 다양한 모양으로 형성된다. 예를 들면, 도 7과 같은 직사각형 모양, 삼각형, 삼각대 모양 등을 들 수 있다. 이와 같이 형성된 간극을 통해서 공기가 통과할 수 있으므로, 쿨링팬(170)을 통한 능동냉각 시 제1 방열판(130, 도 1 참조)에 비해서 높은 효율을 보인다. 연결부(153)는 통과된 공기가 잘 빠져나갈 수 있도록, 공기통로(C)를 더 구비할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발 명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 전지팩을 뒤에서 본 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시한 전지팩의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시한 전지팩의 분해 사시도이다.

도 6은 도 1의 전지팩을 V-V선을 따라 절단한 단면도이다.

도 7은 도 1 내지 도 6에 도시한 제2 방열판의 구조를 나타내는 사시도이다.

<도면 부호의 설명>

100: 전지팩 110: 전지

130: 제1 방열판 150: 제2 방열판

151: 가지부 153: 연결부

170: 냉각팬 180: 프레임

190: 제3 방열판 191: 날개부재

Claims

하나 이상의 전지 및

상기 하나 이상의 전지 중 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하는 제1 방열판

을 포함하며,

상기 제1 방열판은, 알루미늄, 구리, 금, 세라믹, 알루미늄 합금, 구리 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 만들어지는

전지팩.
하나 이상의 전지,

상기 하나 이상의 전지 중 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하는 제1 방열판 및

상기 하나 이상의 전지 중 이웃하는 한 쌍의 전지 사이에 위치하고 상기 제1 방열판과 이웃하지 않도록 형성된 제2 방열판

을 포함하고,

상기 제2 방열판은 유체가 통과할 수 있는 유로를 포함하는

전지팩.
제2항에서,

상기 제2 방열판은,

서로 간극을 두고 떨어져 상기 유로를 형성하는 하나 이상의 가지부 및

상기 하나 이상의 가지부와 연결되어 있고 상기 간극과 연결되어 통하는 공기통로를 가지는 연결부

를 포함하는

전지팩.
제2항 또는 제3항에서,

상기 전지, 상기 제1 방열판 및 상기 제2 방열판의 적어도 일부분을 감싸는 프레임, 그리고

상기 프레임에 설치되어 있으며, 상기 유로 및 상기 공기통로를 통하여 유체가 흐를 수 있도록 하는 냉각팬

을 더 포함하는 전지팩.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 제1 방열판 또는 상기 제2 방열판의 두께가 0.1㎜ 내지 5㎜인 전지팩.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 제1 방열판 또는 상기 제2 방열판과 연결되어 있으며, 상기 제1 방열판 또는 상기 제2 방열판으로부터 열을 전달받는 제3 방열판을 더 포함하는 전지팩.