KR20220072893A

Movatterモバイル変換

Info

Publication number: KR20220072893A
Application number: KR1020200158718A
Authority: KR
Inventors: 안원용
Original assignee: 주식회사 브이씨텍
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2022-06-03

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 배터리의 냉각장치에 관한 것으로, 복수의 배터리 모듈들, 상기 복수의 배터리 모듈들 사이에 배치되고 상기 복수의 배터리 모듈들을 냉각시키는 냉각 부재, 및 상기 복수의 배터리 모듈들 각각과 상기 냉각 부재 사이에 개재되고 상기 복수의 배터리 모듈들과 상기 냉각 부재 사이의 열을 전달하는 열전달 부재를 포함한다.The present invention relates to a battery cooling device, a plurality of battery modules, a cooling member disposed between the plurality of battery modules to cool the plurality of battery modules, and each of the plurality of battery modules and the cooling member and a heat transfer member interposed therebetween to transfer heat between the plurality of battery modules and the cooling member.

Description

Translated fromKorean

배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체{COOLING STRUCTURE OF BATTERY AND BATTERY PACK ASSEMBLY THE SAME}Battery cooling structure and battery pack assembly to which it is applied

본 발명은 배터리 냉각 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 모듈들 사이에 냉각구조를 공용으로 사용하고 배터리 모듈에서 발생하는 열과 냉각수 사이의 열전도율을 높여 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 된 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cooling technology, and more particularly, a battery cooling structure that uses a cooling structure between battery modules in common and improves cooling efficiency by increasing the thermal conductivity between the heat generated in the battery module and cooling water And it relates to a battery pack assembly to which the same is applied.

전기자동차 또는 하이브리드 차량의 대중화로 인해 배터리에 대한 중요성이 날로 증가되고 있다. 이러한 관심은 단순히 배터리의 용량에 대한 것뿐만 아니라 배터리의 효율성이나 수명 등에 영향을 주는 요소까지 확장되고 있다.Due to the popularization of electric vehicles or hybrid vehicles, the importance of batteries is increasing day by day. Such interest is extended not only to the capacity of the battery, but also to factors affecting the efficiency or lifespan of the battery.

전기자동차 또는 하이브리드 차량에 사용되는 고전압, 고용량 배터리는 일반적으로 복수개의 배터리 셀을 하나의 팩으로 만든 배터리 팩으로 구성되고, 이러한 배터리 팩 또한 복수개로 구비되어 전체 배터리를 구성한다.A high-voltage, high-capacity battery used in an electric vehicle or hybrid vehicle is generally composed of a battery pack in which a plurality of battery cells are formed into a single pack, and a plurality of such battery packs are also provided to constitute the entire battery.

이러한 복수개의 배터리 팩들은 한정된 좁은 공간에 함께 설치됨으로 인해 배터리 팩에서는 고열의 열이 발생하게 되고, 이는 배터리 전체의 수명에 악영향을 미치는 요소로 작용한다. 따라서 전기자동차 또는 하이브리드 차량에 사용되는 고전압, 고용량 배터리의 고열을 제어하기 위한 냉각 시스템의 구축이 필수적이다.Since the plurality of battery packs are installed together in a limited and narrow space, high heat is generated in the battery pack, which acts as a factor adversely affecting the lifespan of the battery. Therefore, it is essential to construct a cooling system for controlling the high temperature of high-voltage, high-capacity batteries used in electric vehicles or hybrid vehicles.

일반적으로 자동차용 고전압, 고용량 배터리 냉각 방식은 배터리를 구성하는 복수의 셀 사이에 직접 냉각 공기를 공급하는 직접 공냉 방식과 배터리의 일측에 냉각수가 흐르는 채널을 마련하고 복수의 셀 사이에 냉각 채널과 접촉하는 냉각 플레이트를 배치하여 간접적으로 배터리 셀의 열을 냉각 채널로 배출시키는 간접 수냉 방식으로 구분된다.In general, a high-voltage, high-capacity battery cooling method for automobiles is a direct air cooling method in which cooling air is directly supplied between a plurality of cells constituting a battery, and a channel through which coolant flows is provided on one side of the battery and in contact with the cooling channel between the plurality of cells It is divided into an indirect water cooling method in which the heat of the battery cell is indirectly discharged to the cooling channel by disposing a cooling plate.

한국 공개특허공보 제10-2020-0058248(2020.05.27)호는 외함 내부에 수용되고 서로 연결된 복수개의 배터리 모듈, 상기 외함의 일측에 설치된 수냉식 냉각기, 상기 외함에 배치되어 상기 수냉식 냉각기로부터 공급되는 냉각수를 상기 복수개의 배터리 모듈에 공급하는 냉각룸과, 상기 냉각룸에 인접 배치되고 상기 복수개의 배터리 모듈과 열교환을 거친 냉각수를 상기 수냉식 냉각기로 다시 공급하는 히팅룸을 구비한 냉각탱크, 및 각각의 배터리 모듈에 대응하게 상기 냉각탱크에 설치되고 상기 배터리 모듈의 내부압력 변화에 대응하여 상기 냉각수의 인입 유량을 조절하여 균일한 유량 배분을 수행하는 압력가변밸브기구를 포함하는 수냉식 냉각장치를 구비한 배터리 시스템을 개시한다.Korean Patent Publication No. 10-2020-0058248 (May 27, 2020) discloses a plurality of battery modules accommodated inside an enclosure and connected to each other, a water-cooled cooler installed on one side of the enclosure, and cooling water disposed in the enclosure and supplied from the water-cooled cooler a cooling tank having a cooling room for supplying the battery to the plurality of battery modules; A battery system having a water-cooled cooling device including a pressure variable valve mechanism installed in the cooling tank corresponding to the module and configured to uniformly distribute the flow rate by adjusting the intake flow rate of the cooling water in response to a change in the internal pressure of the battery module to start

한국 공개특허공보 제10-2019-0140669(2019.12.20)호는 전기적 연결을 위한 탭을 갖는 복수의 배터리 셀- 상기 복수의 배터리 셀은 각각의 탭이 일방향으로 정렬되도록 배치됨, 상기 복수의 배터리 셀 중 상호 인접한 배터리 셀의 탭들에 공통으로 연결되어 배터리 셀 간의 전기적 연결을 형성하는 복수의 버스바, 및 상기 복수의 버스바에 연결되며 냉각수가 내부로 흐르는 냉각수 통로를 포함하여 배터리를 구성하는 배터리 셀 사이에 냉각 유로 또는 냉각 플레이트를 생략할 수 있음으로써 부피-에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 수냉각 방식 배터리가 개시된다.Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0140669 (2019.12.20) discloses a plurality of battery cells having tabs for electrical connection- The plurality of battery cells are arranged such that each tab is aligned in one direction, the plurality of battery cells Between the battery cells constituting the battery including a plurality of bus bars commonly connected to the tabs of adjacent battery cells to form an electrical connection between the battery cells, and a coolant passage connected to the plurality of bus bars and through which coolant flows therein. Disclosed is a water-cooled battery capable of improving volume-energy density by omitting a cooling passage or a cooling plate.

한국 공개특허공보 제10-2020-0058248(2020.05.27)호Korean Patent Publication No. 10-2020-0058248 (2020.05.27)한국 공개특허공보 제10-2019-0140669(2019.12.20)호Korean Patent Publication No. 10-2019-0140669 (December 20, 2019)

본 발명의 일 실시예는 배터리 모듈들 사이에 냉각구조를 공용으로 사용하고 배터리 모듈에서 발생하는 열과 냉각수 사이의 열전도율을 높여 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 된 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention provides a battery cooling structure that uses a cooling structure between battery modules in common and improves cooling efficiency by increasing the thermal conductivity between the heat generated in the battery module and the cooling water, and a battery pack assembly to which the same is applied want to

본 발명의 일 실시예는 복수의 배터리 모듈들 사이에 냉각부재를 설치하여 냉각부재의 공용화에 따른 공간 활용도를 높일 수 있고 복수의 배터리 모듈들 각각과 냉각부재 사이에 열전달부재를 개재하여 열전도율을 높이고 밀착성을 향상시킬 수 있는 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체를 제공하고자 한다.In one embodiment of the present invention, a cooling member is installed between a plurality of battery modules to increase space utilization according to the common use of the cooling member, and a heat transfer member is interposed between each of the plurality of battery modules and the cooling member to increase the thermal conductivity, An object of the present invention is to provide a battery cooling structure capable of improving adhesion and a battery pack assembly to which the same is applied.

본 발명의 일 실시예는 복수의 배터리 모듈들을 배터리 팩으로 고정되게 조립하여 용량에 따라 확장이 용이하고 고장시 모듈 단위로 분리하여 유지 보수가 용이할 수 있는 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention provides a battery cooling structure and a battery pack assembly to which a plurality of battery modules are fixedly assembled with a battery pack, which can be easily expanded according to capacity, and can be separated into module units for easy maintenance in case of failure. would like to provide

실시예들 중에서, 배터리 냉각구조는 복수의 배터리 모듈들, 상기 복수의 배터리 모듈들 사이에 배치되고 상기 복수의 배터리 모듈들을 냉각시키는 냉각 부재, 및 상기 복수의 배터리 모듈들 각각과 상기 냉각 부재 사이에 개재되고 상기 복수의 배터리 모듈들과 상기 냉각 부재 사이의 열을 전달하는 열전달 부재를 포함한다.In embodiments, the battery cooling structure includes a plurality of battery modules, a cooling member disposed between the plurality of battery modules and cooling the plurality of battery modules, and between each of the plurality of battery modules and the cooling member. and a heat transfer member interposed therebetween to transfer heat between the plurality of battery modules and the cooling member.

실시예들 중에서, 배터리 냉각구조는 상기 복수의 배터리 모듈들이 나란하게 안착되는 프레임 부재를 더 포함하고, 상기 프레임 부재는 바닥면과 상기 바닥면으로 상측을 향해 일정 높이로 연장 형성되어 상기 바닥면에 안착되는 상기 복수의 배터리 모듈들의 하단을 고정 지지하는 지지면을 포함할 수 있다.In embodiments, the battery cooling structure further includes a frame member on which the plurality of battery modules are seated in parallel, the frame member is formed to extend at a certain height toward the top from the bottom surface and the bottom surface to be mounted on the bottom surface. It may include a support surface for fixing and supporting the lower ends of the plurality of battery modules to be seated.

실시예들 중에서, 배터리 냉각구조는 상기 복수의 배터리 모듈들을 브라켓으로 서로 연결하고 볼팅 체결하여 고정시키는 고정 부재를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the battery cooling structure may further include a fixing member for connecting the plurality of battery modules to each other with a bracket and fixing the plurality of battery modules by bolting.

상기 냉각 부재는 플레이트 형태로 이루어지고 상기 플레이트에 냉각수 출입을 위한 니플이 설치되고 내부에 상기 복수의 배터리 모듈들을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐를 수 있다.The cooling member may be formed in the form of a plate, and a nipple for entering and exiting the cooling water may be installed on the plate, and cooling water for cooling the plurality of battery modules may flow therein.

상기 열전달 부재는 알루미늄(Al) 소재의 패드 형태로 이루어질 수 있다.The heat transfer member may be formed in the form of a pad made of an aluminum (Al) material.

실시예들 중에서, 배터리 냉각구조를 적용한 배터리 팩 조립체는 적어도 하나 이상의 배터리 팩, 및 상기 배터리 팩을 고정 설치하는 케이스를 포함하되, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 팩 각각은 복수의 배터리 모듈들, 상기 복수의 배터리 모듈들 사이에 배치되어 상기 복수의 배터리 모듈들을 냉각시키는 냉각 부재, 및 상기 복수의 배터리 모듈들을 고정시키는 고정 부재를 포함하고, 상기 케이스는 상기 배터리 팩이 안착되는 프레임 부재, 상기 프레임 부재의 양측에서 일정 높이로 입설되게 형성되어 상기 프레임 부재에 안착되는 상기 배터리 팩을 양측에서 고정 지지하는 측벽 부재, 및 상기 측벽 부재에 일정간격으로 길이방향을 따라 돌출 형성되어 상기 배터리 팩을 고정하면서 진동을 흡수하는 가이드레일을 포함할 수 있다.In embodiments, a battery pack assembly to which a battery cooling structure is applied includes at least one battery pack, and a case for fixing and installing the battery pack, wherein each of the at least one battery pack includes a plurality of battery modules and the plurality of battery packs. a cooling member disposed between battery modules to cool the plurality of battery modules, and a fixing member for fixing the plurality of battery modules, wherein the case includes a frame member on which the battery pack is seated, both sides of the frame member A side wall member that is formed to stand upright at a certain height in the side wall member for fixing and supporting the battery pack seated on the frame member from both sides, and the side wall member protruding along the longitudinal direction at regular intervals to absorb vibration while fixing the battery pack It may include a guide rail that

실시예들 중에서, 배터리 냉각구조를 적용한 배터리 팩 조립체는 상기 배터리 팩과 상기 케이스 사이에 개재되어 진동을 흡수하는 진동 흡수 패드를 더 포함할 수 있다.In embodiments, the battery pack assembly to which the battery cooling structure is applied may further include a vibration absorbing pad interposed between the battery pack and the case to absorb vibration.

상기 적어도 하나 이상의 배터리 팩은 좌우 또는 전후의 양측으로 배치하고 상기 냉각 부재의 냉각수 출입구를 서로 연결하여 확장할 수 있다.The at least one or more battery packs may be disposed on left and right sides or on both sides of the front and rear sides, and the cooling water inlets of the cooling member may be connected to each other to expand.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, so the scope of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체는 배터리 모듈들 사이에 냉각구조를 공용으로 사용하고 배터리 모듈에서 발생하는 열과 냉각수 사이의 열전도율을 높여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The battery cooling structure and the battery pack assembly to which the battery cooling structure is applied according to an embodiment of the present invention can improve cooling efficiency by using the cooling structure in common between the battery modules and increasing the thermal conductivity between the heat generated in the battery module and the cooling water.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체는 복수의 배터리 모듈들 사이에 냉각부재를 설치하여 냉각부재의 공용화에 따른 공간 활용도를 높일 수 있고 복수의 배터리 모듈들 각각과 냉각부재 사이에 열전달부재를 개재하여 열전도율을 높이고 밀착성을 향상시킬 수 있다.The battery cooling structure and the battery pack assembly to which it is applied according to an embodiment of the present invention can increase space utilization according to common use of the cooling member by installing a cooling member between a plurality of battery modules, and are cooled with each of the plurality of battery modules A heat transfer member may be interposed between the members to increase thermal conductivity and improve adhesion.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체는 복수의 배터리 모듈들을 배터리 팩으로 고정되게 조립하여 용량에 따라 확장이 용이하고 고장시 모듈 단위로 분리하여 유지 보수가 용이할 수 있다.The battery cooling structure and the battery pack assembly to which it is applied according to an embodiment of the present invention can be easily expanded according to capacity by assembling a plurality of battery modules to be fixed as a battery pack, and can be easily maintained by separating it in module units in case of failure. have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조를 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조에서 변형예를 나타내는 도면들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조가 적용된 배터리 팩 조립체를 나타내는 사시도 및 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조가 적용된 배터리 팩 조립체의 차량 설치 상태를 나타내는 예시도이다.1 is a perspective view showing a battery cooling structure according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views showing a modified example of the battery cooling structure according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are perspective and plan views illustrating a battery pack assembly to which a battery cooling structure according to an embodiment of the present invention is applied.
6 is an exemplary view illustrating a vehicle installation state of a battery pack assembly to which a battery cooling structure according to an embodiment is applied.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiment described in the text. That is, since the embodiment may have various changes and may have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, it should not be understood that the scope of the present invention is limited thereby.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected to” another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Meanwhile, other expressions describing the relationship between elements, that is, "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression is to be understood as including the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprises" or "have" refer to the embodied feature, number, step, action, component, part or these It is intended to indicate that a combination exists, and it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, identification numbers (eg, a, b, c, etc.) are used for convenience of description, and identification numbers do not describe the order of each step, and each step clearly indicates a specific order in context. Unless otherwise specified, it may occur in a different order from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in the dictionary should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a battery cooling structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조는 복수의 배터리 모듈들(110,120), 냉각 부재(130), 열전달 부재(140), 프레임 부재(150) 및 고정 부재(160)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1 , the battery cooling structure according to an embodiment includes a plurality ofbattery modules 110 and 120 , acooling member 130 , aheat transfer member 140 , aframe member 150 and afixing member 160 . is composed

복수의 배터리 모듈들(110,120)은 냉각 부재(130)를 중심으로 좌우 양측 각각 바닥에 수직되게 설치되는 다수의 배터리 셀로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 배터리 모듈들(110,120)은 프레임 부재(150)에 나란하게 장착되어 배터리 팩을 구성할 수 있다.The plurality ofbattery modules 110 and 120 may be formed of a plurality of battery cells installed vertically on the floor at both left and right sides with thecooling member 130 as the center. In an embodiment, the plurality ofbattery modules 110 and 120 may be mounted in parallel to theframe member 150 to constitute a battery pack.

복수의 배터리 모듈들(110,120) 사이에는 냉각 부재(130)가 설치될 수 있다.Acooling member 130 may be installed between the plurality ofbattery modules 110 and 120 .

냉각 부재(130)은 복수의 배터리 모듈들(110,120) 사이에 배치되고 복수의 배터리 모듈들(110,120)을 냉각시킬 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 부재(130)는 내부에 냉각수가 흐르며 열전달 부재(140)를 통해 열교환을 수행하여 복수의 배터리 모듈들(110,120)을 냉각시킬 수 있다. 여기에서, 냉각 부재(130)는 사각의 플레이트(plate) 형태로 이루어지고 내부에 냉각 채널이 형성되어 냉각 채널을 따라 냉각수가 흐르게 된다. 냉각 부재(130)는 각 냉각 채널 출입구 지점에 냉각용 니플(131)이 설치되고 냉각수가 유입 및 유출될 수 있다.Thecooling member 130 may be disposed between the plurality ofbattery modules 110 and 120 and cool the plurality ofbattery modules 110 and 120 . In an embodiment, thecooling member 130 may cool the plurality ofbattery modules 110 and 120 by performing heat exchange through theheat transfer member 140 with coolant flowing therein. Here, thecooling member 130 is formed in the shape of a rectangular plate, and a cooling channel is formed therein, so that the cooling water flows along the cooling channel. In thecooling member 130 , acooling nipple 131 is installed at each cooling channel entrance and exit point, and cooling water may flow in and out.

복수의 배터리 모듈들(110,120) 각각과 냉각 부재(130) 사이에는 열전달 부재(140)가 개재될 수 있다.Aheat transfer member 140 may be interposed between each of the plurality ofbattery modules 110 and 120 and thecooling member 130 .

열전달 부재(140)는 사각의 패드 형태로 이루어지며 복수의 배터리 모듈들(110,120)과 냉각 부재(130) 사이가 밀착되게 개재되어 복수의 배터리 모듈들(110,120)과 냉각 부재(130) 사이의 열전도율이 향상되도록 한다. 일 실시예에서, 열전달 부재(140)는 복수의 배터리 모듈들(110,120)에서 발생한 열을 흡수하고 해당 열을 냉각 부재(130)에 방열함으로써 복수의 배터리 모듈들(110,120)을 냉각시킬 수 있도록 한다. 여기에서, 열전달 부재(140)는 복수의 배터리 모듈들(110,120)에서 발생한 열이 냉각 부재(130)에 잘 전달되도록 전도율이 높은 소재로 이루어질 수 있다. 예컨대, 열전달 부재(140)는 알루미늄(Al) 소재를 사용하여 열전도율을 높이면서 배터리 모듈들(110,120)과 냉각 부재(130) 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다.Theheat transfer member 140 is formed in the form of a square pad and is interposed between the plurality ofbattery modules 110 and 120 and thecooling member 130 to be closely interposed, so that the thermal conductivity between the plurality ofbattery modules 110 and 120 and thecooling member 130 . to improve this. In one embodiment, theheat transfer member 140 absorbs heat generated from the plurality ofbattery modules 110 and 120 and radiates the heat to the coolingmember 130 to cool the plurality ofbattery modules 110 and 120 . . Here, theheat transfer member 140 may be made of a material having high conductivity so that heat generated from the plurality ofbattery modules 110 and 120 is well transferred to the coolingmember 130 . For example, theheat transfer member 140 may use an aluminum (Al) material to increase thermal conductivity and improve adhesion between thebattery modules 110 and 120 and the coolingmember 130 .

프레임 부재(150)는 복수의 배터리 모듈들(110,120)이 올려지는 바닥면(151)과, 바닥면(151)으로부터 일정 높이 입설되어 바닥면에 나란하게 안착되는 복수의 배터리 모듈들(110,120)을 고정 지지하는 지지면(153)을 포함할 수 있다. 여기에서, 프레임 부재(150)의 지지면(153)은 중심부가 내측으로 돌출되게 절곡 형성되어 바닥면(151)에 안착되는 복수의 배터리 모듈들(110,120)의 하단을 일정 압력으로 가압하면서 탄성 지지할 수 있다.Theframe member 150 includes abottom surface 151 on which a plurality ofbattery modules 110 and 120 are mounted, and a plurality ofbattery modules 110 and 120 that are installed at a predetermined height from thebottom surface 151 and are seated in parallel on the floor surface. It may include asupport surface 153 for fixed support. Here, thesupport surface 153 of theframe member 150 is elastically supported while pressing the lower ends of the plurality ofbattery modules 110 and 120 seated on thebottom surface 151 with a predetermined pressure by bending the central portion to protrude inward. can do.

고정 부재(160)는 복수의 배터리 모듈들(110,120) 사이를 고정할 수 있다. 일 실시예에서, 고정 부재(160)는 복수의 배터리 모듈들(110,120)의 전후 양측의 연결 부위에 브라켓을 볼팅 체결하여 복수의 배터리 모듈들(110,120) 및 이들 사이에 개재되는 냉각 부재(130)와 열전달 부재(140) 사이를 밀착시키면서 고정되도록 한다. 여기에서, 고정 부재(160)의 상측에는 손잡이(161)가 형성되어 사용자가 손잡이(161)를 통해 일체화된 복수의 배터리 모듈들(110,120)을 프레임 부재(150)에 손쉽게 장착 및 분리해낼 수 있다.The fixingmember 160 may fix between the plurality ofbattery modules 110 and 120 . In one embodiment, the fixingmember 160 is a plurality of battery modules (110, 120) and a cooling member interposed therebetween by bolting brackets to the connection parts of both front and rear sides of the plurality of battery modules (110, 120). and theheat transfer member 140 to be fixed while being in close contact with each other. Here, thehandle 161 is formed on the upper side of the fixingmember 160 , so that the user can easily mount and detach the plurality ofbattery modules 110 and 120 integrated through thehandle 161 to theframe member 150 . .

일 실시예에 따른 배터리 냉각구조는 복수의 배터리 모듈들에 냉각 부재를 공용화하여 사용하면서 일체로 고정시켜 하나의 배터리 팩 형태로 구현함으로써 하나의 냉각부재로 복수의 배터리 모듈들을 냉각시켜 냉각효율을 높일 수 있고 고장시 해당 배터리 모듈만 손쉽게 분리하여 수리 또는 교체할 수 있어 유지보수 효율을 높일 수 있다.The battery cooling structure according to an embodiment uses a common cooling member for a plurality of battery modules and is integrally fixed to form a single battery pack, thereby cooling a plurality of battery modules with a single cooling member to increase cooling efficiency. In case of failure, only the relevant battery module can be easily removed for repair or replacement, improving maintenance efficiency.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조에서 변형예를 나타내는 도면들이다.2 and 3 are views showing a modified example of the battery cooling structure according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 도 1에 도시한 배터리 냉각구조와 동일하게 구성되되, 프레임 부재(150)를 통해 복수의 배터리 모듈들(110,120)의 하단만 고정할 수 있다. 여기에서, 고정 부재(160)는 복수의 배터리 모듈들(110,120) 각각의 상단에 설치하여 손잡이(161)의 기능만 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 부재(130)는 일측 하부에 냉각수 유입을 위한 니플(131)이 설치되고 타측 상부에 도 3에 도시한 바와 같이 냉각수 유출을 위한 니플(133)이 설치될 수 있다. 프레임 부재(150)는 지지면(153)의 모서리 부분 및 전후의 중심 부분이 절개되어 복수의 배터리 모듈들(110,120)이 프레임 부재(150)에 안착되기 용이하며 절개된 중심 부분에 도 3에 도시한 바와 같이, 냉각 부재(130) 및 열전달 부재(14)가 노출되어 손상 발생시 복수의 배터리 모듈들(110,120)로부터 손쉽게 탈거하고 교체 삽입할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , it is configured in the same manner as the battery cooling structure shown in FIG. 1 , but only the lower ends of the plurality ofbattery modules 110 and 120 can be fixed through theframe member 150 . Here, the fixingmember 160 may be installed on top of each of the plurality ofbattery modules 110 and 120 to perform only the function of thehandle 161 . In one embodiment, the coolingmember 130 may have anipple 131 for coolant inflow installed on one lower side and anipple 133 for coolant outflow on the other upper part as shown in FIG. 3 . As for theframe member 150, the corner portions and the front and rear center portions of thesupport surface 153 are cut so that the plurality ofbattery modules 110 and 120 are easily seated on theframe member 150, and the cut center portion is shown in FIG. As described above, when the coolingmember 130 and the heat transfer member 14 are exposed and damage occurs, it can be easily removed from the plurality ofbattery modules 110 and 120 and replaced and inserted.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조가 적용된 배터리 팩 조립체를 나타내는 사시도 및 평면도이다.4 and 5 are perspective and plan views illustrating a battery pack assembly to which a battery cooling structure according to an embodiment of the present invention is applied.

도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 팩 조립체(400)는 적어도 하나 이상의 배터리 팩(410)과 배터리 팩(410)을 고정 설치하는 케이스(430)를 포함하여 구성되고, 필요 용량에 따라 좌우 또는 전후의 양측으로 확장할 수 있다.4 and 5 , thebattery pack assembly 400 is configured to include at least onebattery pack 410 and acase 430 for fixing and installing thebattery pack 410, and may be left or right or left or right depending on the required capacity. It can be extended on both sides of the front and rear.

적어도 하나 이상의 배터리 팩(410) 각각은 복수의 배터리 모듈들(411,413), 복수의 배터리 모듈들(411,413) 사이에 배치되어 복수의 배터리 모듈들(411,413)을 냉각시키는 냉각 부재(415), 복수의 배터리 모듈들(411,413) 각각과 냉각 부재(415) 사이에 개재되는 열전달 부재(417)가 고정 부재(419)를 통해 하나로 고정 연결되어 구성될 수 있다.Each of the at least one or more battery packs 410 includes a plurality ofbattery modules 411 and 413 and a cooling member 415 disposed between the plurality ofbattery modules 411 and 413 to cool the plurality ofbattery modules 411 and 413, a plurality of Theheat transfer member 417 interposed between each of thebattery modules 411 and 413 and the cooling member 415 may be fixedly connected as one through the fixingmember 419 .

적어도 하나 이상의 배터리 팩(410)은 각각 케이스(430)에 고정 설치될 수 있다.At least one or more battery packs 410 may be fixedly installed in thecase 430 , respectively.

케이스(430)는 배터리 팩(410)이 안착되는 프레임 부재(431), 프레임 부재(431)의 양측에서 일정 높이로 입설되게 형성되어 프레임 부재(431)에 안착되는 배터리 팩(410)을 양측에서 고정 지지하는 측벽 부재(433)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 프레임 부재(431)은 도 1의 프레임 부재(150)와 동일한 형태로 형성될 수 있다. 측벽 부재(433) 상에는 일정간격으로 길이방향을 따라 진동 흡수용 가이드레일(435)이 돌출 형성될 수 있다. 가이드레일(435)은 내부에 진동 흡수용 소재가 충진되어 케이스(4230)에 고정 설치되는 배터리 팩(410)을 고정하면서 차량의 주행 중에 전달되는 진동을 흡수할 수 있다.Thecase 430 includes aframe member 431 on which thebattery pack 410 is seated, and abattery pack 410 that is formed to be erected at a predetermined height from both sides of theframe member 431 and is seated on theframe member 431 from both sides. It may be configured to include aside wall member 433 for fixing and supporting. Here, theframe member 431 may be formed in the same shape as theframe member 150 of FIG. 1 . Guide rails 435 for absorbing vibrations may be formed to protrude along the longitudinal direction at regular intervals on theside wall member 433 . The guide rail 435 may absorb vibration transmitted during driving of the vehicle while fixing thebattery pack 410 fixedly installed in the case 4230 by filling a material for absorbing vibration therein.

배터리 팩(410)과 케이스(430) 사이에는 진동을 흡수하는 진동 흡수 패드(450)가 설치될 수 있다. 진동 프레임 부재(170)의 바닥면에는 진동 흡수를 위한 진동 흡수 패드(250)가 설치될 수 있다.Avibration absorbing pad 450 for absorbing vibration may be installed between thebattery pack 410 and thecase 430 . A vibration absorbing pad 250 for absorbing vibration may be installed on the bottom surface of the vibration frame member 170 .

배터리 팩(410)은 케이스(430)의 개방된 상부에서 케이스(430) 내로 삽입되어 끼움 결합되는 형태로 고정 설치될 수 있다. 이때, 각 케이스(430)에 고정 설치되는 배터리 팩(410)들은 이웃하는 배터리 팩(410)들과 측벽 부재(433)를 통해 구분 설치되어 고장이 발생한 배터리 팩만 케이스로부터 분리해낼 수 있다.Thebattery pack 410 may be fixedly installed by being inserted into thecase 430 from the open top of thecase 430 and being fitted. In this case, since the battery packs 410 fixedly installed in eachcase 430 are separately installed from the neighboring battery packs 410 and thesidewall member 433 , only the battery pack in which a failure has occurred can be separated from the case.

배터리 팩(410)은 케이스(430)의 양 측벽 부재(433)에 돌출 형성된 가이드레일(435)에 의해 양측에서 가압되는 형태로 고정되어 차량 운행 등에 의해 발생되는 진동으로부터 흔들림없이 견고하게 고정 상태를 유지할 수 있다.Thebattery pack 410 is fixed in a form that is pressed from both sides by the guide rails 435 protruding from theside wall members 433 of thecase 430, so that thebattery pack 410 is firmly fixed without shaking from vibrations generated by vehicle operation, etc. can keep

전후로 이웃하는 배터리 팩(410)들 간에는 냉각 부재(413)의 냉각수 출입구를 서로 연결하여 하나의 배터리 팩(410)의 냉각 부재(413)에서 배출되는 냉각수가 후단에 있는 배터리 팩(410)의 냉각 부재(413)의 냉각수로 유입될 수 있다. 여기에서, 배터리 팩(410)들 간의 냉각 부재(413)는 다양한 형태로 연결할 수 있다.Cooling water discharged from the coolingmember 413 of onebattery pack 410 by connecting the cooling water inlet of the coolingmember 413 between the front and rear adjacent battery packs 410 is cooled in the rear end of thebattery pack 410 The cooling water of themember 413 may be introduced. Here, the coolingmember 413 between the battery packs 410 may be connected in various forms.

도 6은 일 실시예에 따른 배터리 냉각구조가 적용된 배터리 팩 조립체의 차량 설치 상태를 나타내는 예시도이다.6 is an exemplary view illustrating a vehicle installation state of a battery pack assembly to which a battery cooling structure according to an embodiment is applied.

도 6을 참조하면, 전동차의 경우 차량 상측에 복수의 배터리 팩 조립체(400a,400b)가 나란하게 설치된다. 배터리 팩 조립체들(400a,400b)은 복수의 배터리 모듈들(411,413)을 상호 고정하여 배터리 팩(410)을 구성하고 냉각 부재(415)를 공용으로 사용하고 열전달 부재(417)를 통해 열전도율을 높여 복수의 배터리 모듈들(411,413)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 배터리 팩 조립체들(400a,400b)은 적어도 하나 이상의 배터리 팩(410)들을 케이스(430)에 각각 독립적으로 고정 설치하고 좌우 또는 전후로 확장 배치하고 배터리 팩(410)들에 구비된 냉각 부재(413)를 연결하여 냉각 시스템을 구현할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in the case of a train, a plurality ofbattery pack assemblies 400a and 400b are installed side by side on the upper side of the vehicle. Thebattery pack assemblies 400a and 400b configure thebattery pack 410 by fixing the plurality ofbattery modules 411 and 413 to each other, use the cooling member 415 in common, and increase thermal conductivity through theheat transfer member 417 . The cooling efficiency of the plurality ofbattery modules 411 and 413 may be improved. Thebattery pack assemblies 400a and 400b include at least onebattery pack 410 independently fixed to thecase 430 and extended left and right or front and rear, and a coolingmember 413 provided in the battery packs 410 . can be connected to implement a cooling system.

일 실시예에 따른 배터리 냉각구조 및 이를 적용한 배터리 팩 조립체는 복수의 배터리 모듈들 사이에 냉각 부재를 공용화하여 사용하고 전도율이 높은 열전달 부재를 개재하여 냉각 효율을 높일 수 있으며 배터리 팩의 확장이 용이하고 고장시 해당 고장난 배터리 모듈만 분리하여 교체할 수 있어 유지보수가 용이하게 되고 주행 중에 전달되는 진동을 흡수하여 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.The battery cooling structure according to an embodiment and the battery pack assembly to which the same is applied may use a common cooling member among a plurality of battery modules, and may increase cooling efficiency by interposing a heat transfer member having high conductivity, and the battery pack may be easily expanded and used In the event of a breakdown, only the faulty battery module can be removed and replaced, which facilitates maintenance and absorbs vibrations transmitted during driving to increase stability and reliability.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.

110,120: 복수의 배터리 모듈들
130: 냉각 부재 131,133: 니플
140: 열전달 부재
150: 프레임 부재
151: 바닥면 153: 지지면
160: 고정 부재 161: 손잡이
400: 배터리 팩 조립체
410: 적어도 하나 이상의 배터리 팩
411,413: 복수의 배터리 모듈들 415: 냉각 부재
415: 열전달 부재
430: 케이스
431: 프레임 부재 433: 측벽 부재
435: 가이드 레일
450: 진동 흡수 부재110, 120: a plurality of battery modules
130: coolingmember 131, 133: nipple
140: heat transfer member
150: frame member
151: bottom surface 153: support surface
160: fixing member 161: handle
400: battery pack assembly
410: at least one or more battery packs
411,413: a plurality of battery modules 415: cooling member
415: heat transfer member
430: case
431: frame member 433: side wall member
435: guide rail
450: vibration absorbing member

Claims

Translated fromKorean

복수의 배터리 모듈들;
상기 복수의 배터리 모듈들 사이에 배치되고 상기 복수의 배터리 모듈들을 냉각시키는 냉각 부재; 및
상기 복수의 배터리 모듈들 각각과 상기 냉각 부재 사이에 개재되고 상기 복수의 배터리 모듈들과 상기 냉각 부재 사이의 열을 전달하는 열전달 부재를 포함하는 배터리의 냉각장치.
a plurality of battery modules;
a cooling member disposed between the plurality of battery modules and cooling the plurality of battery modules; and
and a heat transfer member interposed between each of the plurality of battery modules and the cooling member and configured to transfer heat between the plurality of battery modules and the cooling member.

제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 모듈들이 나란하게 안착되는 프레임 부재를 더 포함하고,
상기 프레임 부재는
바닥면과 상기 바닥면으로 상측을 향해 일정 높이로 연장 형성되어 상기 바닥면에 안착되는 상기 복수의 배터리 모듈들을 하단을 고정 지지하는 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 냉각장치.
According to claim 1,
Further comprising a frame member on which the plurality of battery modules are seated in parallel,
the frame member
The battery cooling device, comprising: a bottom surface and a support surface for fixing and supporting the lower ends of the plurality of battery modules that are formed to extend upward toward the bottom surface and are seated on the bottom surface.

제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 모듈들 브라켓을 통해 볼팅 체결하여 서로 연결 고정시키는 고정 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 냉각장치.
The method of claim 1,
The battery cooling apparatus according to claim 1, further comprising a fixing member for connecting and fixing the plurality of battery modules by bolting through the bracket.

제1항에 있어서, 상기 냉각 부재는
플레이트 형태로 이루어지고 상기 플레이트에 냉각수 출입을 위한 니플이 설치되고 내부에 상기 복수의 배터리 모듈들을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 것을 특징으로 하는 배터리의 냉각장치.
According to claim 1, wherein the cooling member is
The battery cooling device, characterized in that made in the form of a plate, a nipple for entering and exiting the cooling water is installed on the plate, and cooling water for cooling the plurality of battery modules flows therein.

제1항에 있어서, 상기 열전달 부재는
알루미늄(Al) 소재의 패드 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리의 냉각장치.
According to claim 1, wherein the heat transfer member
A cooling device for a battery, characterized in that it is made in the form of a pad made of aluminum (Al) material.

적어도 하나 이상의 배터리 팩; 및
상기 배터리 팩을 고정 설치하는 케이스를 포함하되,
상기 적어도 하나 이상의 배터리 팩 각각은
복수의 배터리 모듈들, 상기 복수의 배터리 모듈들 사이에 배치되어 상기 복수의 배터리 모듈들을 냉각시키는 냉각 부재, 및 상기 복수의 배터리 모듈들을 고정시키는 고정 부재를 포함하고,
상기 케이스는
상기 배터리 팩이 안착되는 프레임 부재, 상기 프레임 부재의 양측에서 일정 높이로 입설되게 형성되어 상기 프레임 부재에 안착되는 상기 배터리 팩을 양측에서 고정 지지하는 측벽 부재, 및 상기 측벽 부재에 일정간격으로 길이방향을 따라 돌출 형성되어 상기 배터리 팩을 고정하면서 진동을 흡수하는 가이드레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 냉각장치.
at least one battery pack; and
Including a case for fixing the battery pack,
Each of the at least one or more battery packs
A plurality of battery modules, a cooling member disposed between the plurality of battery modules to cool the plurality of battery modules, and a fixing member for fixing the plurality of battery modules,
the case is
A frame member on which the battery pack is seated, a side wall member formed to be erected at a predetermined height from both sides of the frame member and fixedly supporting the battery pack seated on the frame member from both sides, and a longitudinal direction at regular intervals on the side wall member and a guide rail protruding along the to absorb vibration while fixing the battery pack.

제6항에 있어서,
상기 배터리 팩과 상기 케이스 사이에 개재되어 진동을 흡수하는 진동 흡수 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 냉각장치.
7. The method of claim 6,
The battery cooling device according to claim 1, further comprising: a vibration absorbing pad interposed between the battery pack and the case to absorb vibration.

제6항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 팩은
좌우 또는 전후의 양측으로 배치하고 상기 냉각 부재의 냉각수 출입구를서로 연결하여 확장하는 것을 특징으로 하는 배터리의 냉각장치.
The method of claim 6, wherein the at least one battery pack comprises:
A battery cooling device, characterized in that it is disposed on both sides of the left and right sides or front and rear and extends by connecting the cooling water inlet of the cooling member to each other.