WO2024258005A1

WO2024258005A1 - 온도편차가 개선되는 배터리 팩

Info

Publication number: WO2024258005A1
Application number: PCT/KR2024/003594
Authority: WO
Inventors: 홍상우; 박동호; 유지호; 이승준; 이용태; 이효진
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2023-06-14
Filing date: 2024-03-22
Publication date: 2024-12-19
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: CN119547257A; EP4528888A4; JP2025525316A; EP4528888A1

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩은 복수의 셀 모듈 집합체; 및 상기 셀 모듈 집합체를 수용하는 케이스;를 포함하고, 상기 케이스는 상기 케이스에서 냉각공기가 유입되는 급기구; 상기 케이스에서 냉각공기가 배출되는 배기구; 및 상기 케이스의 일측면에 배치되는 제1 측면부;를 포함하고, 상기 제1 측면부는 상기 제1 측면부로부터 상기 케이스 내측으로 돌출되는 복수의 제1 비드를 포함한다.

Description

온도편차가 개선되는 배터리 팩

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩 내부 배터리 셀 집합체 간 온도편차를 개선할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.

이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 응용되고 있다.

현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 다수의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

다수의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀, 바람직하게, 다수의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 배터리 모듈을 적어도 하나 이용하고 기타 구성요소를 추가해 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀이 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미하고, 배터리 팩은 용량 및 출력 등을 높이기 위해 다수의 배터리 모듈이 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다.

통상 배터리 팩은 구조적 안정성을 유지하기 위해 일반적으로 복수의 배터리 모듈 내지 배터리 모듈 어셈블리를 동일한 평면상에 배열하게 된다.

이러한 배터리 팩은 충전 및 방전시 열이 발생되어 적절한 냉각방식을 통해 발생된 열을 제거해주어야 한다.

일례로 배터리 팩 내에 냉각공기를 유입시켜 냉각시키는 방식이 있다.

그런데, 배터리 팩 내부 배터리 셀 집합체(CMA; battery cell module 간 온도편차가 발생하는 문제점이 있고, 배터리 팩의 온도 및 온도 편차 제어는 배터리 수명과 성능에 밀접한 관련을 가지며, 온도편차가 적어질수록 제품의 품질 및 배터리 수명 개선효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 배터리 셀 집합체(CMA) 간 온도편차가 개선되는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩은 복수의 셀 모듈 집합체; 및 상기 셀 모듈 집합체를 수용하는 케이스;를 포함하고, 상기 케이스는 상기 케이스에서 냉각공기가 유입되는 급기구; 상기 케이스에서 냉각공기가 배출되는 배기구; 및 상기 케이스의 일측면에 배치되는 제1 측면부;를 포함하고, 상기 제1 측면부는 상기 제1 측면부로부터 상기 케이스 내측으로 돌출되는 복수의 제1 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스는 상기 제1 측면부와 마주보도록 배치되는 제2 측면부를 더 포함한다.

또한, 상기 케이스의 상기 제1 측면부 내측에 배치되어 상기 급기구로부터 유입되는 냉각공기가 이동하는 유입 이동통로; 및 상기 케이스의 상기 제2 측면부 내측에 상기 배기구로 냉각공기가 배출되도록 냉각공기가 이동하는 유출 이동통로;를 더 포함한다.

또한, 상기 케이스는 상기 케이스의 타측면에 배치되는 제3 측면부; 및 상기 제3 측면부와 마주보도록 배치되는 제4 측면부;를 더 포함한다.

또한, 상기 급기구는 상기 제3 측면부에 배치되고, 상기 배기구는 상기 제4 측면부에 배치된다.

또한, 복수의 상기 셀 모듈 집합체는 상기 제3 측면부에서 상기 제4 측면부 방향을 따라 배치된다.

또한, 상기 제1 비드는 상기 제1 측면부의 전체 두께가 상기 케이스 내측으로 돌출되도록 형성된다.

또한, 상기 제1 비드의 전방에 상기 셀 모듈 집합체가 각각 배치된다.

또한, 상기 제1 비드는 상기 제1 측면부에서 상기 셀 모듈 집합체 사이 공간을 마주보도록 배치된다.

또한, 상기 제1 비드는 상기 제3 측면부에 인접한 상기 셀 모듈 집합체에서부터 차례로 각각 대응되도록 배치된다.

또한, 상기 제1 비드는 상기 제3 측면부에 연결되는 상기 제1 측면부의 일단에서 상기 제1 측면부 길이의 1/2 이내에 배치된다.

또한, 상기 제1 비드의 개수는 상기 셀 모듈 집합체 개수의 1/2이하이다.

또한, 상기 제1 비드는 평면상에서 사다리꼴 형상을 가진다.

또한, 상기 제1 비드는 평면상에서 삼각형 형상을 가진다.

또한, 상기 제1 비드는 상기 제1 측면부에서 돌출되는 높이가 상기 급기구에서 유입되는 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가한다.

또한, 상기 급기구로부터 첫 번째 상기 제1 비드에서 상기 제1 측면부로부터 돌출높이는 상기 제1 측면부와 상기 셀 모듈 집합체의 일단 사이 간격의 15%~25%이고, 상기 급기구로부터 두 번째 상기 제1 비드의 돌출높이는 상기 제1 측면부와 상기 셀 모듈 집합체의 일단 사이 간격의 35%~45%이며, 상기 급기구로부터 세 번째 상기 제1 비드의 돌출높이는 상기 제1 측면부와 상기 셀 모듈 집합체의 일단 사이 간격의 55%~65%이다.

또한, 상기 제1 비드는 상기 제1 측면부에서 차지하는 상하높이가 상기 급기구에서 유입되는 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가한다.

또한, 상기 제2 측면부는 상기 제2 측면부로부터 상기 케이스 내측으로 돌출되는 복수의 제2 비드를 포함한다.

또한, 상기 케이스는 상기 케이스의 타측면에 배치되는 제3 측면부; 및 상기 제3 측면부와 마주보도록 배치되는 제4 측면부;를 더 포함하고, 상기 제2 비드는 상기 제4 측면부에 인접한 상기 셀 모듈 집합체에서부터 차례로 각각 대응되도록 배치된다.

또한, 상기 제2 비드는 상기 제2 측면부에서 돌출되는 높이가 상기 배기구에서 냉각공기의 이동방향의 역방향을 따라 점차 감소한다.

또한, 상기 제2 비드는 상기 제4 측면부에 연결되는 상기 제2 측면부의 일단에서 상기 제2 측면부 길이의 1/2 이내에 배치된다.

또한, 상기 제2 비드의 개수는 상기 셀 모듈 집합체 개수의 1/2이하이다.

본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 팩 내 배터리 셀 집합체 간 온도편차가 개선되고 이에 따라 배터리 성능 개선 및 배터리 수명이 증대되는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 온도편차 개선과 더불어 케이스의 강성이 보강되어 강성보강에 따른 두께 감소로 원가절감 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이고,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이며,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 배면 사시도이고,

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 배면도이며,

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 평면도이고,

도 6은 도 5에서 일부 상세도이며,

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩의 배면도이고,

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 평면도이며,

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 평면도이고,

도 10은 도 9의 일부 상세도이며,

도 11은 도 9의 배면도이고,

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩의 온도분포 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이며,

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 상세도이고,

도 14는 본 발명의 다양한 실시예와 비교예를 도시한 도면이고,

도 15는 도 14에 도시된 시험예의 온도분포를 도시한 도면이며,

도 16은 도 14에 도시된 시험예에서 각 셀 모듈 집합체의 유량을 도시한 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타낼 수 있다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 배면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 배면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 평면도이고, 도 6은 도 5에서 일부 상세도이다.

본 발명에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩(1000)은 복수의 셀 모듈 집합체(CMA; 100) 및 복수의 셀 모듈 집합체(100)를 수용하는 케이스(200);를 포함한다.

배터리 팩(1000)에 수용되는 셀 모듈 집합체(100)는 복수의 배터리 셀(미도시)을 포함하여 이루어지고, 각 셀 모듈 집합체(100)에서 복수의 배터리 셀은 밀착 배열될 수 있다.

각 배터리 셀은 예를 들면 파우치형 배터리 셀일 수 있다.

예로서 셀 모듈 집합체(100)는 상호 적층 또는 밀착된 복수의 배터리 셀을 구비할 수 있고, 각 배터리 셀은 전단 및/또는 후단에 전극리드가 구비될 수 있고, 전단에 양극 리드가 구비되고, 후단에 음극 리드가 구비될 수 있다. 셀 모듈 집합체(100)에서 복수의 배터리 셀은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 배치될 수 있다.

셀 모듈 집합체(100)에서 배터리 셀은 파우치형 배터리 셀에 한정되는 것은 아니고 각형 배터리 셀 등 다른 형태의 배터리 셀로 이루어질 수 있다.

셀 모듈 집합체(100)는 독립된 하우징 없이 개방된 형태로 배터리 팩(1000)의 케이스(200) 내에 배치될 수 있다. 또한, 다른 예로서 셀 모듈 집합체(100)는 복수의 셀이 하우징에 수납된 형태일 수 있고, 배터리 팩(1000)의 케이스(200) 내에 셀 모듈 집합체(100)가 개별 하우징에 수용되어 독립적으로 배치될 수도 있다.

상기 케이스(200)는 복수의 셀 모듈 집합체(100)를 수용하기 위한 것으로, 하면부(260), 상면부(250), 제1 측면부(220), 제2 측면부(210), 제3 측면부(230), 및 제4 측면부(240)를 포함할 수 있다.

케이스(200)의 하면부(260)는 수평방향으로 연장되는 플레이트 형태로 케이스(200)의 바닥을 형성하고, 하면부(260)의 상부에 복수의 셀 모듈 집합체(100)가 배치될 수 있다.

복수의 셀 모듈 집합체(100)는 도시된 바와 같이 제3 측면부(230)(도 5에서 케이스(200)의 좌측면에 배치)에서 제4 측면부(240)(도 5에서 케이스(200)의 우측면에 배치) 방향으로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다.

케이스(200)에서 제3 측면부(230) 및 제4 측면부(240)는 본 실시예에서 각각 케이스(200)의 좌측면 및 우측면을 형성할 수 있고, 제3 측면부(230), 및 제4 측면부(240)는 하면부(260)의 좌측과 우측 가장자리에 각각 배치될 수 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 케이스(200)의 제3 측면부(230)는 사각형의 플레이트 형태로 이루어질 수 있고 제3 측면부(230)에는 급기구(201)가 배치될 수 있다. 급기구(201)는 배터리 팩(1000) 내에 배치되는 셀 모듈 집합체(100)를 냉각시키기 위한 냉매용 냉각 공기가 유입되는 곳으로, 급기구(201)를 통해 유입된 냉각 공기가 셀 모듈 집합체(100)를 냉각시킨 후 반대쪽 제4 측면부(240)에 배치되는 배기구(202)를 통해 배출될 수 있다.

급기구(201)는 본 실시예에서 제3 측면부(230)에서 제1 측면부(220)가 연결되는 후방부에 배치되고, 급기구(201)를 통해 유입된 냉각 공기는 후술하는 후방 플레이트(120)와 제1 측면부(220) 사이 유입 이동통로(205)를 통해 이동할 수 있다.

케이스(200)의 제4 측면부(240)는 사각형의 플레이트 형태로 이루어질 수 있고 제3 측면부(230)와 평행하게 배치될 수 있다. 또한 제4 측면부(240)의 길이는 제3 측면부(230)와 동일할 수 있고, 제4 측면부(240)에는 배기구(202)가 배치될 수 있다. 배기구(202)는 셀 모듈 집합체(100)를 냉각시키기 위한 냉매용 냉각 공기가 배터리 팩(1000)에서 배출되는 곳으로, 배기구(202)는 본 실시예에서 제4 측면부(240)에서 제2 측면부(210)가 연결되는 전방부에 배치될 수 있고, 도면에서와 같이 제3 측면부(230)에 배치되는 급기구(201)에서 대각선 방향으로 배기구(202)가 배치될 수 있다.

따라서, 셀 모듈 집합체(100)를 냉각시킨 냉각 공기는 후술하는 전방 플레이트(110)와 제2 측면부(210) 사이 유출 이동통로(206)를 통해 이동한 후 배기구(202)를 통해 배출될 수 있다.

본 실시예에서 배기구(202)에는 팬(미도시)이 배치될 수 있다. 따라서, 배기구(202)에 배치되는 팬에 의해 급기구(201)를 통해 유입된 냉각 공기가 배기구(202)를 통해 배출될 수 있다.

그리고, 다른 실시예로서 팬에 의해 냉각공기가 케이스(200) 내부로 유입되도록 할 수 있고, 이 경우 배기구(202)가 급기구가 되고, 급기구(201)가 배기구가 될 수 있다.

또한, 팬은 다른 실시예로서 배기구(202) 대신에 급기구(201)에 배치될 수도 있다. 이 경우에도 팬에 의해 외부로부터 냉각공기를 배터리 팩 내부로 유입되도록 할 수 있고, 팬에 의해 배터리 팩 내부의 냉각공기를 외부로 배출되도록 할 수도 있다.

케이스(200)에서 제1 측면부(220) 및 제2 측면부(210)는 본 실시예에서 각각 케이스(200)의 후면 및 전면을 형성할 수 있다(도 5 참조). 제1 측면부(220) 및 제2 측면부(210)는 하면부(260)의 후방과 전방 가장자리에 각각 배치될 수 있다. 제2 측면부(210)는 서로 마주보도록 제1 측면부(220)와 평행하게 배치될 수 있고 제2 측면부(210)의 길이는 제1 측면부(220)의 길이와 동일할 수 있다.

또한, 케이스(200) 내부에는 도시된 바와 같이 제2 측면부(210)에서 내측으로 이격되어 제2 측면부(210)와 평행하게 전방 플레이트(110)가 배치되고, 제1 측면부(220)에서 내측으로 이격되어 제1 측면부(220)와 평행하게 후방 플레이트(120)가 배치될 수 있다.

각 셀 모듈 집합체(100)는 전방 플레이트(110)와 후방 플레이트(120) 사이에 배치되고, 각 셀 모듈 집합체(100)의 일단은 후방 플레이트(120)에 배치될 수 있으며 각 셀 모듈 집합체(100)의 타단은 전방 플레이트(110)에 배치될 수 있다.

또한, 전방 플레이트(110)는 각 셀 모듈 집합체(100)의 타단이 전방 플레이트(110)와 제2 측면부(210) 사이 공간과 연통되도록 복수의 개구부(111)를 가질 수 있고, 후방 플레이트(120)는 각 셀 모듈 집합체(100)의 일단이 후방 플레이트(120)와 제1 측면부(220) 사이 공간과 연통되도록 복수의 개구부를 가질 수 있다.

그리고, 제1 측면부(220)와 후방 플레이트(120)(셀 모듈 집합체(100)의 일단) 사이에는 급기구(201)로부터 유입되는 냉각 공기가 이동하는 유입 이동통로(205)가 형성될 수 있고, 제2 측면부(210)와 전방 플레이트(110)(셀 모듈 집합체(100)의 타단) 사이에는 유출 이동통로(206)가 형성될 수 있다.

따라서, 냉각 공기는 제1 측면부(220)와 후방 플레이트(120)(셀 모듈 집합체(100)의 일단) 사이 유입 이동통로(205)를 통해 이동하면서 후방 플레이트(120)의 개구부를 통해 각 셀 모듈 집합체(100)를 통과한 후 전방 플레이트(110)의 개구부(111)를 통해 제2 측면부(210)와 전방 플레이트(110)(셀 모듈 집합체(100)의 타단) 사이 유출 이동통로(206)로 이동한 다음 배기구(202)를 통해 배출될 수 있다.

각 셀 모듈 집합체(100)에서 배터리 셀의 전극리드(양극/음극 리드)는 각각 전방 플레이트(110) 및 후방 플레이트(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같이 케이스(200)의 제1 측면부(220), 제2 측면부(210), 제3 측면부(230), 및 제4 측면부(240)는 케이스(200)의 측면을 형성할 수 있다.

케이스(200)의 상부에는 상면부(250)가 배치되고, 상면부(250)는 수평방향으로 연장되는 플레이트 형태로 배터리 셀 집합체(100)의 상방에 배치되고, 상면부(250)의 가장자리에 제1 측면부(220), 제2 측면부(210), 제3 측면부(230), 및 제4 측면부(240)가 연결된다. 본 실시예에서 상면부(250)는 제1 측면부(220) 및 제2 측면부(210)와 일체로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 케이스(200)는 도시된 바와 같이 사각 박스 형태로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다각형 등을 포함하여 다양한 형태로 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 케이스(200)의 제1 측면부(220) 및/또는 제2 측면부(210)의 내측에 복수의 비드(bead)(300, 350)가 배치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 내부 평면도로서, 본 발명의 제1 실시예에서는 6개의 셀 모듈 집합체(100)가 배치되고, 케이스(200)의 제1 측면부(220) 내측에 3개의 제1 비드(300)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 비드(300)는 제3 측면부(230)에 연결되는 제1 측면부(220)의 일단에서 제1 측면부(220) 길이(제4 측면부(240)에 연결되는 제1 측면부(220)의 타단까지 길이)(L)의 1/2 이내에 배치될 수 있고, 제1 비드(300)의 개수는 셀 모듈 집합체(100) 개수의 1/2 또는 1/2이하가 될 수 있다.

제1 비드(300)는 팩 내부 셀 모듈 집합체(100)간 온도편차를 개선하기 위한 것으로, 제1 실시예에서는 제1 측면부(220)에서 셀 모듈 집합체(100) 방향으로 돌출 형성되고, 급기구(201)와 인접한 제1 측면부(220)의 일단에서 냉각공기의 이동방향을 따라 3개의 제1 비드(300)가 배치될 수 있다.

따라서, 제1 실시예에서는 급기구(201)(또는 제3 측면부(230))와 인접한 3개의 셀 모듈 집합체(100)에 각각 대응되도록 제1 측면부(220)에 제1 비드(300)가 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 각각의 제1 비드(300)는 각 셀 모듈 집합체(100)의 일단 중앙에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

제1 비드(300)는 제조공정에서 제1 측면부(220)를 프레싱으로 눌러 형성되므로 제1 측면부(220) 전체 두께가 케이스(200) 내측으로 돌출되도록 형성될 수 있고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 평면상에서 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다.

구체적으로 제1 비드(300)는 제1 측면부(220)에서 절곡된 두 개의 경사면부(300a)와, 두 개의 경사면부(300a)를 연결하는 돌출 단부(300b)를 포함할 수 있다.

그리고 평면상에서 제1 비드(300)를 형성하는 사다리꼴에서 평행한 두 변 중 장변이 제1 측면부(220)와 동일평면상에 위치될 수 있고, 단변이 제1 비드(300)의 돌출 단부(300b)에 대응될 수 있다. 제1 비드(300)에서 제1 측면부(220)에 대한 경사면부(300a)의 경사각도(α)는 둔각을 이룰 수 있고, 구체적으로 130~140도 범위내 또는 135도 내외를 이룰 수 있다. 즉, 경사면부(300a)는 사다리꼴의 장변에 대해 40~50도 범위내 또는 45도 내외를 이룰 수 있다.

돌출 단부(300b)는 두 개의 경사면부(300a)의 단부를 서로 연결하는 평면으로 이루어지고, 제1 측면부(220)와 평행하게 형성될 수 있다.

본 발명에서는 제1 비드(300)의 단면이 사다리꼴 형태로 이루어짐으로써 급기구(201)를 통해 유입된 냉각 공기가 직선으로 이동하다가 경사면부(300a)를 따라 이동하여 각 셀 모듈 집합체(100)로 냉각 공기가 유도될 수 있다.

제1 비드(300)가 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)는 제1 측면부(220)와 후방 플레이트(120) 사이 간격의 약 25~35% 이내일 수 있고, 또는 약 55~65% 이내일 수 있다. 예로서, 제1 비드(300)의 돌출 높이는 7.5mm내외일 수 있고, 15mm내외일 수 있다. 제1 실시예에서 3개의 동일한 제1 비드(300)가 배치될 수 있고 제1 비드(300)의 돌출 높이(D)는 동일할 수 있다.

그리고, 제1 측면부(220)에서 제1 비드(300)의 상단과 하단 사이의 상하높이(H)는 제1 측면부(220) 높이의 50~100%, 60~90%, 또는 70~80%일 수 있다.

전술한 바와 같이 이러한 배터리 팩(1000)에서 냉각 공기는 후방 플레이트(120)와 제1 측면부(220) 사이 유입 이동통로(205)를 통해 이동하면서 후방 플레이트(120)의 개구부를 통해 각 셀 모듈 집합체(100)를 통과한 후 전방 플레이트(110)의 개구부(111)를 통해 전방 플레이트(110)와 제2 측면부(210) 사이 유출 이동통로(206)로 이동한 다음 배기구(202)를 통해 배출되는데, 급기구(201)에 인접하게 배치된 셀 모듈 집합체(100)로는 작은 유량의 냉각 공기가 유입되어 냉각효율이 떨어지게 된다.

본 발명에서는 제1 측면부(220)에 제1 비드(300)가 배치됨으로써 팩의 강성이 보강되고 강성보강에 따른 케이스 두께를 감소시킬 수 있으며 이에 따라 원가절감 효과를 가질 수 있다. 또한 본 발명에서는 급기구(201)에 인접한 셀 모듈 집합체(100)에 냉각 공기가 원활하게 유도되어 셀 모듈 집합체(100)간 온도 편차가 감소됨으로써 배터리 팩의 품질 및 배터리 수명이 개선된다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩(1000)에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 배면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩(1000)이 제1 실시예와 다른 점은 제1 실시예에서는 제1 측면부(220)에서 제1 비드(300)의 상단과 하단 사이의 상하높이(H)가 3개의 제1 비드(300) 모두 동일하지만, 제2 실시예에서는 3개의 제1 비드(300)의 상하높이(H)가 서로 상이하다는 점이다.

본 실시예에서 제1 측면부(220)에서 제1 비드(300)의 상하높이(H)는 급기구(201)와 인접한 제1 측면부(220)의 일단에서 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 급기구(201)에 제일 인접한 첫 번째 제1 비드(300)(도 7에서 제일 오른쪽에 위치)에 비해 두 번째 제1 비드(300)의 상하높이(H)는 10~20% 더 증가할 수 있고, 급기구(201)에 제일 먼 세 번째 제1 비드(300)는 첫 번째 제1 비드(300)에 비해 20~30% 더 증가할 수 있다.

제2 실시예에서는 제1 비드(300)의 상하높이(H)가 급기구(201)에서 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가하도록 형성됨으로써 첫 번째 비드(300)에 대응되는 첫 번째 셀 모듈 집합체(100) 쪽으로 냉각 공기가 과도하게 유입되는 것을 방지하고 효율적으로 냉각 공기가 분산되어 온도편차를 감소시킬 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩(1000)에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩(1000)의 내부 평면도이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩(1000)이 제1 실시예와 다른 점은 제1 실시예에서는 제1 비드(300)가 제1 측면부(220)에만 배치되었으나, 제3 실시예에서는 제2 측면부(210)에도 배치된다는 점이다.

제3 실시예에서 케이스(200) 내부에 6개의 셀 모듈 집합체(100)가 배치되고, 케이스(200)의 제1 측면부(220) 내측에 3개의 제1 비드(300)가 배치되며, 제2 측면부(210) 내측에 제1 비드(300)와 동일한 3개의 제2 비드(350)가 배치될 수 있다. 제2 비드(350)의 크기는 제1 비드(300)와 동일할 수 있다.

본 실시예에서 제1 측면부(220)에 배치되는 3개의 제1 비드(300)는 제1 실시예와 동일하게 제1 측면부(220)에서 셀 모듈 집합체(100) 방향으로 돌출 형성되고, 급기구(201)와 인접한 제1 측면부(220)의 일단에서 냉각공기의 이동방향을 따라 3개의 제1 비드(300)가 배치될 수 있고, 급기구(201)와 인접한 3개의 셀 모듈 집합체(100)에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.

본 실시예에서 제2 측면부(210)에 배치되는 3개의 제2 비드(350)는 제1 비드(300)와 마찬가지로 셀 모듈 집합체(100)간 온도편차를 개선하기 위한 것으로, 제2 비드(350)의 구성은 제1 비드(300)와 동일하며, 제2 측면부(210)에서 셀 모듈 집합체(100) 방향으로 돌출 형성되고, 배기구(202)와 인접한 제2 측면부(210)의 일단에서 냉각공기의 이동방향의 역방향을 따라 3개의 제2 비드(350)가 배치되며, 배기구(202)와 인접한 3개의 셀 모듈 집합체(100)에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.

제2 비드(350)는 제1 비드(300)와 마찬가지로 제2 측면부(210) 전체 두께가 케이스(200) 내측으로 돌출되도록 형성되고, 평면상에서 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 제2 비드(350)를 형성하는 사다리꼴에서 평행한 두 변 중 장변이 제2 측면부(210)와 동일평면상에 위치될 수 있고, 단변이 제2 비드(350)의 돌출 단부에 배치될 수 있다.

본 발명에서 제2 비드(350)의 단면이 사다리꼴 형태로 이루어짐으로써 셀 모듈 집합체(100)를 냉각시킨 냉각 공기가 유출 이동통로(206)를 따라 이동하다가 사다리꼴의 경사진 변을 따라 각 셀 모듈 집합체(100)로 냉각 공기가 유도될 수 있다.

제2 비드(350)에서 제2 측면부(210)로부터 돌출되는 높이는 제1 비드(300)와 동일할 수 있다. 일예로 제2 비드(350)는 제1 측면부(220)와 셀 모듈 집합체(100)의 타단(전방 플레이트(110)) 사이 간격의 약 25~35% 이내일 수 있고, 또는 약 55~65% 이내일 수 있다. 예로서, 제2 비드(350)의 돌출 높이는 7.5mm내외일 수 있고, 15mm내외일 수 있다. 본 실시예에서 3개의 제2 비드(350)의 돌출 높이는 동일할 수 있다.

또한, 제2 비드(350)는 제4 측면부(240)에 연결되는 제2 측면부(210)의 일단에서 제2 측면부(210) 길이(제3 측면부(230)에 연결되는 제2 측면부(210)의 타단까지 길이)의 1/2 이내에 배치될 수 있고, 제2 비드(350)의 개수는 셀 모듈 집합체(100) 개수의 1/2 또는 1/2이하가 될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 전체의 절반에 해당하는 셀 모듈 집합체(100)의 개수만큼 급기구(201)에 인접하여 제1 측면부(220)에 제1 비드(300)가 배치될 수 있고, 나머지 절반에 해당하는 셀 모듈 집합체(100)의 개수만큼 배기구(202)에 인접하여 제2 측면부(210)에 제2 비드(350)가 배치될 수 있다.

본 실시예에서는 냉각 공기가 후방 플레이트(120)와 제1 측면부(220) 사이 유입 이동통로(205)를 통해 이동하면서 제1 측면부(220)의 제1 비드(300)에 의해 급기구(201)에 인접한 셀 모듈 집합체(100)에 냉각 공기가 원활하게 유도되고, 추가적으로 냉각 공기가 전방 플레이트(110)와 제2 측면부(210) 사이 유출 이동통로(206)로 이동하면서 배기구(202)로 배출되기 전에 제2 측면부(210)의 제2 비드(350)에 의해 배기구(202)에 인접한 셀 모듈 집합체(100)에 냉각 공기가 유도될 수 있어 셀 모듈 집합체(100)간 온도편차가 더욱 감소될 수 있다.

그 외 구성 및 효과에 대해서는 제1 실시예와 동일하여 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩(1000)에 대해 설명한다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 평면도이고, 도 10은 도 9의 일부 상세도이며, 도 11은 도 9의 배면도이고, 도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩의 온도분포 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩(1000)이 제1 실시예와 다른 점은 제1 실시예에서는 제1 측면부(220)에 3개의 동일한 제1 비드(300)가 배치되었으나, 제4 실시예에서는 제1 비드(300)에서 제1 측면부(220)로부터 돌출되는 높이(D)(제1 측면부(220)와 제1 비드(300)의 돌출 단부(300b) 사이 간격)가 상이하다는 점이다.

제4 실시예에서 급기구(201)와 인접한 3개의 셀 모듈 집합체(100)에 각각 대응되도록 제1 측면부(220)에 제1 비드(300)가 배치될 수 있고, 제1 비드(300)가 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)는 급기구(201)와 인접한 제1 측면부(220)의 일단에서 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 급기구(201)에 제일 인접한 첫 번째 제1 비드(300)는 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)가 제1 측면부(220)와 셀 모듈 집합체(100) 일단(또는 후방 플레이트(120)) 사이 간격의 약 15~25% 이내일 수 있고, 두 번째 제1 비드(300)는 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)가 제1 측면부(220)와 셀 모듈 집합체(100) 일단(또는 후방 플레이트(120)) 사이 간격의 약 35~45% 이내일 수 있고, 세 번째 제1 비드(300)는 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)가 제1 측면부(220)와 셀 모듈 집합체(100) 일단(또는 후방 플레이트(120)) 사이 간격의 약 55~65% 이내일 수 있다. 일예로 제1 측면부(220)에서 돌출되는 제1 비드(300)의 높이에서 첫 번째 제1 비드(300)는 5mm 내외일 수 있고, 두 번째 제1 비드(300)는 10mm 내외일 수 있고, 세 번째 제1 비드(300)는 15mm 내외일 수 있다. 그리고, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 측면부(220)에서 제1 비드(300)의 좌우폭은 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가하도록 형성될 수 있다.

제4 실시예에서는 제1 비드(300)에서 제1 측면부(220)로부터 돌출되는 높이(D)가 점차 증가하도록 배치됨으로써 첫 번째 제1 비드(300)에 대응되는 첫 번째 셀 모듈 집합체(100) 쪽으로 냉각 공기가 과도하게 유입되는 것을 방지하고 효율적으로 냉각 공기가 분산되어 온도편차가 감소하는 효과를 가지게 된다. 그 외 구성은 제1 실시예의 제1 비드(300)의 구성과 동일하다.

한편, 도 12는 제4 실시예에 따른 배터리 팩(1000)에서 온도 편차를 모사하기 위해 CFD(Computational fluid dynamics)를 활용한 온도분포 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.

본 실시예에서 온도 분포는 후술하는 표1에서와 같이 비드가 없는 일반 배터리 팩에 비해 CP별 최소 온도편차(2.5/3.37)를 보여 온도편차가 70%/42% 감소하는 것으로 나타났다.

한편, 본 실시예에서는 제1 비드(300)가 제1 측면부(220)에만 배치되었으나, 다른 실시예로 제2 측면부(210)에도 제2 비드(350)가 배치될 수 있고, 제2 측면부(210)에 배치되는 제2 비드(350)는 배기구(202)와 인접한 3개의 셀 모듈 집합체(100)에 각각 대응되도록 배치될 수 있다. 이 때, 제2 비드(350)가 제2 측면부(210)에서 돌출되는 높이는 배기구(202)에서 냉각공기의 이동방향의 역방향을 따라 점차 감소하도록 형성될 수 있고, 배기구(202)에 제일 인접한 첫 번째 제2 비드(350)는 제2 측면부(210)에서 돌출되는 높이가 제2 측면부(210)와 셀 모듈 집합체(100)의 타단(전방 플레이트(110)) 사이 간격의 약 60±5% 이내일 수 있고, 두 번째 제2 비드(350)는 제2 측면부(210)와 셀 모듈 집합체(100)의 타단(전방 플레이트(110)) 사이 간격의 약 40±5% 이내일 수 있고, 세 번째 제2 비드(350)는 제2 측면부(210)와 셀 모듈 집합체(100)의 타단(전방 플레이트(110)) 사이 간격의 약 20±5% 이내일 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제5 실시예에 따른 온도편차가 개선되는 배터리 팩(1000)에 대해 설명한다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 상세도이다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 배터리 팩(1000)이 이전 실시예와 다른 점은 제1 비드(300)(또는 제2 비드(350))가 평면상 형태가 상이하다는 점이다.

즉, 이전 실시예에서는 제1 비드(300)(또는 제2 비드(350))가 평면상에서 사다리꼴 형상으로 이루어졌으나, 본 실시예에서는 삼각형으로 이루어질 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이 제1 비드(300)(또는 제2 비드(350))는 제1 측면부(220)에서 절곡된 제1 경사면부(301a)와, 제1 경사면부(301a)에서 절곡되어 제1 측면부(220)에 연결되는 제2 경사면부(301b)를 포함할 수 있다.

그리고 제1 비드(300)에서 제1 측면부(220)에 대한 제1 경사면부(301a)의 경사각도는 둔각을 이룰 수 있고, 구체적으로 130~140도 범위내 또는 135도 내외를 이룰 수 있다. 즉, 제1 경사면부(301a)는 서로 떨어진 제1 경사면부(301a)와 제2 경사면부(301b)를 서로 연결한 가상선에 대해 40~50도 범위내 또는 45도 내외를 이룰 수 있다.

제2 경사면부(301b)는 제1 경사면부(301a)의 단부에서 절곡되어 제1 측면부(220) 방향으로 연장되고 제2 경사면부(301b)의 단부가 제1 측면부(220)에 연결될 수 있다. 제1 측면부(220)에 대한 제2 경사면부(301b)의 경사각도는 제1 경사면부(301a)와 동일할 수 있다. 즉, 제1 측면부(220)에 대한 제2 경사면부(301b)의 경사각도는 둔각을 이룰 수 있고, 구체적으로 130~140도 범위내 또는 135도 내외를 이룰 수 있다.

그리고, 본 실시예에서 제1 측면부(220)에 배치되는 복수의 제1 비드(300)(또는 제2 비드(350))는 급기구(201)와 인접한 제1 측면부(220)의 일단에서 냉각공기의 이동방향을 따라 삼각형의 형태를 유지하면서 그 평면 단면적이 점차 증가하도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 측면부(220)에 배치되는 복수의 제1 비드(300)(또는 제2 비드(350))는 제1 경사면부(301a) 및 제2 경사면부(301b)의 경사각도가 동일할 수 있고, 다만, 그 평면 단면적이 증가하면서 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)는 급기구(201)와 인접한 제1 측면부(220)의 일단에서 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 급기구(201)에 제일 인접한 첫 번째 제1 비드(300)는 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)가 제1 측면부(220)와 셀 모듈 집합체(100) 일단(또는 후방 플레이트(120)) 사이 간격의 약 15~25% 이내일 수 있고, 두 번째 제1 비드(300)는 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)가 제1 측면부(220)와 셀 모듈 집합체(100) 일단(또는 후방 플레이트(120)) 사이 간격의 약 35~45% 이내일 수 있고, 세 번째 제1 비드(300)는 제1 측면부(220)에서 돌출되는 높이(D)가 제1 측면부(220)와 셀 모듈 집합체(100) 일단(또는 후방 플레이트(120)) 사이 간격의 약 55~65% 이내일 수 있다.

본 실시예에서 제1 비드(300)(또는 제2 비드(350))는 제1 측면부(220)에서 셀 모듈 집합체(100) 사이 공간을 마주보도록 배치될 수 있고, 두 개의 셀 모듈 집합체(100) 사이 공간의 연장선이 제1 측면부(220)에 만나는 영역에 배치될 수 있다. 이와 같이 제1 비드(300)가 제1 측면부(220)에서 셀 모듈 집합체(100) 사이 공간을 마주보도록 배치됨으로써 셀 모듈 집합체(100) 사이 공간으로 냉각 공기를 원활하게 유도할 수 있다.

본 실시예에서는 급기구(201)를 통해 유입된 냉각 공기가 직선으로 이동하다가 제1 경사면부(301a)를 따라 이동하여 셀 모듈 집합체(100)의 사이로 냉각 공기가 유도될 수 있다. 도 13에서 제1 비드(300) 사이 간격은 동일하게 도시되었으나, 첫번째 제1 비드(300)와 두번째 제1 비드(300)사이의 거리가 급기구(210)에서 첫번째 제1 비드의 거리보다 길수도 있다.

[시험예]

본 발명에 따른 온도편차 감소 효과를 알아보기 위해 CFD(Computational fluid dynamics)를 활용한 온도분포 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과가 도 15 및 도 16에 나타나 있다.

도 14는 본 발명의 다양한 실시예와 비교예를 도시한 도면이고, 도 15는 도 14에 도시된 시험예의 온도분포를 도시한 도면이며, 도 16은 도 14에 도시된 시험예에서 각 셀 모듈 집합체의 유량을 도시한 그래프이다.

도 14는 온도분포 시뮬레이션을 수행하기 위한 비드 적용 배치예를 도시한 것으로, 도 14에서 Case#1은 본 발명의 비드가 없는 일반적인 배터리 팩이고, Case#2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제1 측면부에 3개의 비드가 배치되고 비드의 돌출높이가 각 15mm인 배터리 팩이며, Case#3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 제1 측면부에 3개의 비드가 배치되고 비드의 돌출높이가 각 7.5mm인 배터리 팩이고, Case#4는 본 발명의 제4 실시예에 따라 제1 측면부에 3개의 비드가 배치되고 비드의 돌출높이가 각 5mm, 10mm, 15mm인 배터리 팩이며, Case#5는 본 발명의 제3 실시예에 따라 제1 측면부 및 제2 측면부에 각각 3개의 비드가 배치되고 비드의 돌출높이가 각 7.5mm인 배터리 팩이며, Case#6은 본 발명의 제4 실시예에 따라 제1 측면부에 3개의 비드가 배치되고 비드의 돌출높이가 각 5mm, 10mm, 15mm이며, 추가로 제2 측면부에 돌출높이가 각 5mm, 10mm, 15mm인 3개의 비드가 배치된 배터리 팩이다.

아래 표1 및 표2는 도 14의 각 케이스에서 온도분포 시뮬레이션을 수행한 결과를 도시한 것이다.

0.25CP Heat Source Temperature

Temp[℃]	Case#1	Case#2	Case#3	Case#4	Case#5	Case#6
Max Temp[℃]	33.82	31.73	31.44	31.37	31.53	31.57
Min Temp[℃]	29.38	28.33	28.73	28.87	28.71	28.86
온도 편차	4.44	3.40	2.71	2.50	2.82	2.71

0.5CP Heat Source Temperature

Temp[℃]	Case#1	Case#2	Case#3	Case#4	Case#5	Case#6
Max Temp[℃]	45.04	42.20	41.87	41.78	41.97	42.02
Min Temp[℃]	39.25	37.02	38.13	38.41	38.10	38.40
온도 편차	5.79	5.18	3.74	3.37	3.87	3.62

표1은 0.25CP Heat Source Temperature(1cp는 1시간에 배터리를 완충할 수 있는 전력을 말함)에서, 그리고 표2는 0.5CP Heat Source Temperature에서 25℃냉각공기를 주입하였을 때 각 케이스별 최대온도 및 최소온도를 나타낸 것으로 종래 케이스(Case#1) 대비 본 발명에 따른 케이스(Case#2~6) 모두에서 온도편차가 감소하는 것으로 나타났으며 Case#4에서 최소 온도편차를 확인할 수 있었다.

한편, 표3 및 도 16은 셀 모듈 집합체(100)에서 각 케이스별 유입유량을 나타낸 것으로, CMA#6~#1은 급기구(201)에서 배기구(202) 방향으로 순차 배치된 셀 모듈 집합체(100)를 표시한 것으로 CMA#6은 급기구(201)에 제일 인접한 셀 모듈 집합체(100)를 나타내고 CMA#1은 배기구(202)에 제일 인접한 셀 모듈 집합체(100)를 나타낸다.

대체적으로 급기구(201)에 제일 인접한 셀 모듈 집합체(100)인 CMA#6에서 배기구(202)로 가까워질수록 유입유량이 대체적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 배기구(202)에 제일 인접한 셀 모듈 집합체(100)인 CMA#1에서 가장 많은 유입유량을 나타내는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 비드가 없는 일반적인 배터리 팩인 Case#1 대비 본 발명에 따른 케이스(Case#2~6)에서 유량편차가 감소하는 것으로 나타났다.

CMA별 유입유량[CMH]

Num.	Case#1	Case#2	Case#3	Case#4	Case#5	Case#6
CMA#1	9.11	8.49	8.99	9.36	9.63	9.38
CMA#2	6.98	5.69	6.22	6.70	6.68	5.99
CMA#3	5.68	3.46	4.11	4.69	4.54	3.75
CMA#4	5.29	2.60	3.45	3.81	3.70	3.16
CMA#5	3.55	4.26	4.84	3.92	3.83	4.68
CMA#6	-4.21	4.97	2.21	1.85	1.68	2.28
유량편차Max-Min	13.32	5.88	6.78	7.52	7.95	7.11

본 발명에 따른 배터리 팩은 전술한 바와 같이 온도편차 최소화를 통해 배터리 수명을 개선할 수 있고 배터리 수명개선 효과를 통해 배터리 성능 및 배터리 운용 안전성이 확보될 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

본 발명은 배터리 팩 내 배터리 셀 집합체 간 온도편차가 개선되고 이에 따라 배터리 성능 개선 및 배터리 수명이 증대되는 배터리 팩을 제공할 수 있다.

Claims

복수의 셀 모듈 집합체; 및

상기 셀 모듈 집합체를 수용하는 케이스;를 포함하고,

상기 케이스는

상기 케이스에서 냉각공기가 유입되는 급기구;

상기 케이스에서 냉각공기가 배출되는 배기구; 및

상기 케이스의 일측면에 배치되는 제1 측면부;를 포함하고,

상기 제1 측면부는 상기 제1 측면부로부터 상기 케이스 내측으로 돌출되는 복수의 제1 비드를 포함하는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 케이스는 상기 제1 측면부와 마주보도록 배치되는 제2 측면부를 더 포함하는 온도편차가 개성되는 배터리 팩.
제2항에 있어서,

상기 케이스의 상기 제1 측면부 내측에 배치되어 상기 급기구로부터 유입되는 냉각공기가 이동하는 유입 이동통로; 및

상기 케이스의 상기 제2 측면부 내측에 상기 배기구로 냉각공기가 배출되도록 냉각공기가 이동하는 유출 이동통로;를 더 포함하는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제2항에 있어서,

상기 케이스는

상기 케이스의 타측면에 배치되는 제3 측면부; 및

상기 제3 측면부와 마주보도록 배치되는 제4 측면부;를 더 포함하는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제4항에 있어서,

상기 급기구는 상기 제3 측면부에 배치되고, 상기 배기구는 상기 제4 측면부에배치되는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제4항에 있어서,

복수의 상기 셀 모듈 집합체는 상기 제3 측면부에서 상기 제4 측면부 방향을 따라 배치되는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 제1 비드는 상기 제1 측면부의 전체 두께가 상기 케이스 내측으로 돌출되도록 형성되는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 제1 비드는 상기 제1 측면부에서 상기 셀 모듈 집합체 사이 공간을 마주보도록 배치되는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 제1 비드는 평면상에서 사다리꼴 형상을 가지는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제5항에 있어서,

상기 제1 비드는 상기 제3 측면부에 연결되는 상기 제1 측면부의 일단에서 상기 제1 측면부 길이의 1/2 이내에 배치되는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제10항에 있어서,

상기 제1 비드의 개수는 상기 셀 모듈 집합체 개수의 1/2이하인 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 제1 비드는 평면상에서 삼각형 형상을 가지는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

복수의 상기 제1 비드는 상기 제1 측면부에서 돌출되는 높이가 상기 급기구에서 유입되는 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가하는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제13항에 있어서,

상기 급기구로부터 첫 번째 상기 제1 비드에서 상기 제1 측면부로부터 돌출높이는 상기 제1 측면부와 상기 셀 모듈 집합체의 일단 사이 간격의 15%~25%이고, 상기 급기구로부터 두 번째 상기 제1 비드의 돌출높이는 상기 제1 측면부와 상기 셀 모듈 집합체의 일단 사이 간격의 35%~45%이며, 상기 급기구로부터 세 번째 상기 제1 비드의 돌출높이는 상기 제1 측면부와 상기 셀 모듈 집합체의 일단 사이 간격의 55%~65%인 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 제1 비드는 상기 제1 측면부에서 차지하는 상하높이가 상기 급기구에서 유입되는 냉각공기의 이동방향을 따라 점차 증가하는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제2항에 있어서,

상기 제2 측면부는 상기 제2 측면부로부터 상기 케이스 내측으로 돌출되는 복수의 제2 비드를 포함하는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제16항에 있어서,

상기 케이스는

상기 케이스의 타측면에 배치되는 제3 측면부; 및

상기 제3 측면부와 마주보도록 배치되는 제4 측면부;를 더 포함하고,

상기 제2 비드는 상기 제4 측면부에 인접한 상기 셀 모듈 집합체에서부터 차례로 각각 대응되도록 배치되는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제17항에 있어서,

상기 제2 비드는 상기 제2 측면부에서 돌출되는 높이가 상기 배기구에서 냉각공기의 이동방향의 역방향을 따라 점차 감소하는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제18항에 있어서,

상기 제2 비드는 상기 제4 측면부에 연결되는 상기 제2 측면부의 일단에서 상기 제2 측면부 길이의 1/2 이내에 배치되는 온도편차가 개선되는 배터리 팩.
제19항에 있어서,

상기 제2 비드의 개수는 상기 셀 모듈 집합체 개수의 1/2이하인 온도편차가 개선되는 배터리 팩.