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KR101057558B1 - 전지 팩 - Google Patents

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KR101057558B1
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electrode plate
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Abstract

본 발명은 전지 팩에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 이차 전지; 상기 이차 전지를 수용하는 외장 케이스; 및 상기 외장 케이스의 일정 위치에 구비된 냉각 유닛을 포함하며, 상기 냉각 유닛은 상기 외장 케이스 내부로 향해 배치된 제1히트 싱크; 상기 외장 케이스 외부로 향해 배치된 제2히트 싱크; 및 상기 제1히트 싱크과 제2히트 싱크 사이에 개재된 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩이 제공된다.

Description

전지 팩{Battery pack}
본 발명은 전지 팩에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나고 있다. 휴대용 전자기기의 전원으로는 재충전이 가능한 이차 전지가 주로 사용되고 있다.
휴대폰과 같은 소형 전자기기에는 하나의 단위 셀로 이루어진 이차전지가 전원으로 충분히 사용될 수 있다. 그러나, 노트북 컴퓨터, 전동공구, 전동 자전거 등 중형 또는 대형 장치에서는 충분한 출력 및 용량을 제공하기 위해서, 다수의 이차 전지를 직렬 또는 병렬로 연결한 팩 형태의 전지 팩이 사용될 수 있다.
이때, 상기 전지 팩은 다수의 이차 전지를 구비함으로써 많은 열이 발생되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 효율적인 냉각이 가능한 전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 방열핀들 및 열전 소자를 이용하여 대류 방식의 냉각이 가능한 전지 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 히트 파이프, 방열핀들 및 열전 소자를 이용하여 전도 방식의 냉각이 가능한 전지 팩을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 이차 전지; 상기 이차 전지를 수용하는 외장 케이스; 및 상기 외장 케이스의 일정 위치에 구비된 냉각 유닛을 포함하며, 상기 냉각 유닛:은 상기 외장 케이스 내부로 향해 배치된 제1히트 싱크; 상기 외장 케이스 외부로 향해 배치된 제2히트 싱크; 및 상기 제1히트 싱크과 제2히트 싱크 사이에 개재된 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩이 제공된다.
상기 전지 팩은 상기 이차 전지의 하부면에 부착된 히트 파이프를 더 포함할 수 있다.
상기 히트 파이프는 상기 이차 전지의 하부면과 대응하는 표면을 갖는 파이프 형태일 수 있다.
상기 히트 파이프의 일측 끝단은 상기 제1히트 싱크에 접촉할 수 있다.
상기 히트 파이프의 일측 끝단은 상기 제1히트 싱크의 적어도 하나의 방열 날개에 삽입될 수 있다.
상기 외장 케이스는 그 내부에 적어도 둘의 이차 전지를 수용할 수 있다.
상기 이차 전지들은 일정한 이격 간격을 두고 복층으로 상기 외장 케이스 내부에 수용될 수 있다.
상기 이차 전지들은 일정한 이격 간격을 두고 복수 열이 복층으로 상기 외장 케이스 내부에 수용될 수 있다.
상기 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔을 덮는 캡 플레이트를 포함하며, 상기 전극 조립체:는 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 개재되며, 상기 제1전극판과 제2전극판을 절연하는 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제1전극판, 제2전극판 및 세퍼레이터가 권취되어 있을 수 있다.
상기 제1전극판은 제1활물질이 코팅되지 않은 제1무지부를 포함하며, 상기 제2전극판은 제2활물질이 코팅되지 않은 제2무지부를 포함하며, 상기 제1무지부는 상기 세퍼레이터의 일측을 통하여 돌출하며, 상기 제2무지부는 상기 세퍼레이터의 타측을 통하여 돌출하여 상기 제1무지부 및 제2무지부의 돌출 방향은 서로 반대 방향일 수 있다.
상기 이차 전지는 상기 제1무지부와 연결되는 제1전극 단자; 및 상기 제2무지부와 연결되는 제2전극 단자를 포함하며, 상기 제1전극 단자는 상기 제1무지부에 연결되는 제1연장부; 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 이차 전지의 외부로 돌출된 볼트부; 및 상기 제1연장부와 볼트부를 연결하는 제2연장부를 포함하며, 상기 제2전극 단자는 상기 제1무지부에 연결되는 제1연장부; 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 이차 전지의 외부로 돌출된 볼트부; 및 상기 제1연장부와 볼트부를 연결하는 제2연장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 의하면, 효율적인 냉각이 가능한 전지 팩을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 방열핀들 및 열전 소자를 이용하여 대류 방식의 냉각이 가능한 전지 팩을 제공을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 히트 파이프, 방열핀들 및 열전 소자를 이용하여 전도 방식의 냉각이 가능한 전지 팩을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩을 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩의 냉각 방법을 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩의 일 부품인 열전 소자의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩의 일 부품인 히트 파이프를 보여주는 도이다.
도 4b는 도 4a의 A-A'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 4c는 도 4a의 B-B'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전지 팩을 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩을 도시한 도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩의 냉각 방법을 보여주는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩을 도시하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩을 도시한 도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩의 냉각 방법을 보여주는 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩의 일 부품인 열전 소자의 구성을 보여주는 개념도이고, 도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩의 일 부품인 히트 파이프를 보여주는 도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 B-B'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩(1000)은 이차 전지(100), 외장 케이스(200), 냉각 유닛(300) 및 히트 파이프(400)를 포함한다.
상기 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 캔(120), 제1전극 단자(130), 제2전극 단자(140) 및 캡 플레이트(150)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 제1전극판, 세퍼레이터(112) 및 제2전극판으로 이루어진다. 또한, 상기 전극 조립체(110)는 대략 젤리 롤(Jelly Roll) 형태로 권취된 형태일 수 있다. 상기 제1전극판은 양극판일 수 있고, 상기 제2전극판은 음극판일 수 있다. 물론, 반대로 상기 제1전극판은 음극판이고, 상기 제2전극판은 양극판일 수 있다.
상기 제1전극판은 제1금속 포일 및 제1활물질을 포함한다. 제1전극판이 양극판일 경우, 상기 제1금속 포일은 알루미늄일 수 있고, 상기 제1활물질은 리튬계 산화물일 수 있다.
상기 제2전극판 역시 제2금속 포일 및 제2활물질을 포함한다. 상기 제2전극판이 음극판일 경우, 상기 제2금속 포일은 구리일 수 있고, 상기 제2활물질은 흑연일 수 있다. 물론, 여기서 상기 재질들로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 세퍼레이터(112)는 다공성의 PE(polyethylene), PP(polypropylene) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 세퍼레이터(112)는 실질적으로 상기 제1전극판의 양측면에 위치되거나, 또는 상기 제2전극판의 양측면에 위치될 수 있다.
더불어, 상기 제1전극판은 양극 활물질이 코팅되지 않은 제1무지부(114)를 포함하고, 상기 제1무지부(114)는 세퍼레이터(112)의 일측을 통하여 외부로 돌출될 수 있다.
또한 상기 제2전극판 역시 음극 활물질이 코팅되지 않은 제2무지부(116)를 포함하고, 상기 제2무지부(116)는 세퍼레이터(112)의 타측을 통하여 외부로 돌출될 수 있다. 즉, 상기 제1무지부(114) 및 제2무지부(116)의 돌출 방향은 서로 반대일 수 있다.
상기 캔(120)은 바닥면(122)과 상기 바닥면(122)으로부터 연장된 측면들을 포함한다. 물론, 상기 캔(120)은 상부가 개방되어 있다. 이러한 캔(120)에는 상기 전극 조립체(110)가 전해액과 함께 수용된다. 상기 캔(120)은 알루미늄, 구리, 철, 서스(SUS), 세라믹, 폴리머 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 캔(120)은 실질적으로 상기 전극 조립체(110)의 제1전극판 또는 제2전극판 중 어느 하나와 전기적으로 접속될 수도 있다. 즉, 상기 캔(120)은 양극 또는 음극 중에서 선택된 어느 하나의 극성을 가질 수 있다.
상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)는 각각 상기 전극 조립체(110)의 제1전극판 및 제2전극판에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 상기 제1전극 단자(130)는 상기 제1전극판에 용접되고, 상기 제2전극 단자(140)는 상기 제2전극판에 용접될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 제1전극 단자(130)는 제1전극판의 제1무지부(114)에 용접될 수 있다. 또한, 상기 제2전극 단자(140)는 제2전극판의 제2무지부(116)에 용접될 수 있다.
또한, 상기 제1전극 단자(130)는 제1연장부(132), 제2연장부(134) 및 볼트부(136)를 포함하며, 상기 제1연장부(132)가 상기 제1무지부(114)와 연결된다. 또한, 상기 제2전극 단자(140) 역시 제1연장부(142), 제2연장부(144) 및 볼트부(146)를 포함하며, 상기 제1연장부(142)가 상기 제2무지부(116)와 연결된다. 더불어, 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)의 각 볼트부(136,146)는 캡 플레이트(150)를 관통하여 외측으로 돌출된다.
상기 캡 플레이트(150)는 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)가 외부로 돌출되도록 하면서, 상기 캔(120)을 덮는다. 물론, 상기 캡 플레이트(150)와 상기 캔(120) 사이의 경계는 레이저로 용접될 수 있다. 더불어, 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140) 중에서 각각의 볼트부(136,146)는 상기 캡 플레이트(150)를 관통하는데, 그 외주연에 각각 절연재(151,152)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)는 캡 플레이트(150)와 전기적으로 절연된다. 물론, 경우에 따라 상기 제1전극 단자(130) 및 제2전극 단자(140) 중에서 어느 하나는 절연재(151 또는 152) 없이 바로 캡 플레이트(150)에 접촉하면서 관통할 수 있다. 예를 들면, 제1전극 단자(130)의 볼트부(136)는 절연재(151)가 감싸지 않음으로써, 상기 제1전극 단자(130)의 볼트부(136)는 직접 캡 플레이트(150)에 접촉될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 캡 플레이트(150) 및 캔(120)은 상기 제1전극 단자(130)와 같은 극성을 갖게 된다.
상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)중에서 볼트부(136,146)에는 넛트(138,148)가 각각 결합되어 있다. 따라서, 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)는 캡 플레이트(150)에 단단하게 고정된다. 더욱이, 상기 캡 플레이트(150)에는 전해액 마개(153)가 결합될 수 있고, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 안전벤트(154)도 형성될 수 있다. 실질적으로, 이러한 캡 플레이트(150)는 상기 캔(120)과 동일 재질로 형성될 수 있다.
상기 외장 케이스(200)는 상기 이차 전지(100)를 그 내부에 수용하고 있다.
도 1에서는 상기 이차 전지(100)가 그 내부에 수용된 모습을 도시하기 위해 그 일부를 생략하여 도시하였으나, 실제로는 상기 이차 전지(100)를 그 내부에 수용하며, 상기 이차 전지(100)가 외부로부터 밀폐되는 형태로 구비된다.
상기 냉각 유닛(300)은 제1히트 싱크(310), 제2히트 싱크(320) 및 열전 소자(330)를 포함하고 있다.
상기 제1히트 싱크(310)는 상기 외장 케이스(200)의 내부에 배치되고, 적어도 하나의 방열 날개(312)를 구비하고 있다.
상기 방열 날개(312)는 상기 외장 케이스(200) 내부의 열을 흡수하는 역할을 한다.
상기 방열 날개(312)를 도 2를 참조하여 자세히 설명하면, 상기 방열 날개(312)는 적어도 둘 이상 구비될 수 있다. 상기 방열 날개(312)들 중 어느 하나인 제1방열 날개(312)는 이후 설명될 히트 파이프(400)와 접촉하고 있다. 상기 제1방열 날개(312)는 상기 히트 파이프(400)과 직접 접촉하고 있어, 상기 히트 파이프(400)로부터 직접, 즉 전도 방식으로 열을 흡수하는 역할을 한다.
이때, 상기 제1방열 날개(312)는 상기 히트 파이프(400)와 접촉 면적을 넓혀 열을 더 많이 그리고 더 효율적으로 흡수하기 위해 상기 히트 파이프(400)의 일측 끝단(410)이 삽입될 수 있도록 삽입 홈(312a)을 구비할 수 있다.
상기 방열 날개(312)들 중 다른 하나인 제2방열 날개(314)는 상기 외장 케이스(200) 내부를 향해 배치될 수 있다.
상기 제2방열 날개(314)는 상기 외장 케이스(200) 내부를 행해 배치됨으로써 상기 외장 케이스(200) 내부의 열을 흡수하는 역할을 한다.
이때, 상기 제2방열 날개(314)는 상기 외장 케이스(200) 내부의 열을 흡수함으로써, 상기 외장 케이스(200) 내부는 도 2에 도시된 바와 같이 대류(210)를 일으키게 할 수 있다. 상기 대류(210)에 의해 상기 이차 전지(100)는 용이하게 냉각될 수 있다.
상기 제2히트 싱크(320)는 상기 외장 케이스 외부로 향해 배치되어 있다.
상기 제2히트 싱크(320)는 적어도 하나의 방열 날개(322), 바람직하게는 복수 개의 방열 날개(322)를 구비하고 있으며, 상기 제2히트 싱크(320)의 방열 날개(322)는 상기 제1히트 싱크(310) 및 이후 설명될 열전 소자(330)를 통해 전도된 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.
상기 열전 소자(330)는 상기 제1히트 싱크(310) 및 제2히트 싱크(320) 사이에 개재되어 있다.
상기 열전 소자(330)는 상기 제1히트 싱크(310)의 제1방열 날개(312) 및 제2방열 날개(314)에서 흡수한 열을 상기 제2히트 싱크(320)로 전달하는 역할을 한다.
상기 열전 소자(330)는 도 3에 도시된 바와 같이 N형 반도체(331), P형 반도체(332), 금속 배선(333) 및 보온재(334)를 포함하고 있다.
상기 N형 반도체(331)와 P형 반도체(332)는 상기 금속 배선(333)에 의해 직렬로 연결되며, 상기 금속 배선(333)을 통해 흐르는 전류의 방향에 따라 일측 표면(335) 및 타측 표면(336)에서 열을 흡수하거나 방출하게 된다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 상부에 (+)가, 하부에 (-)가 연결되는 열전 소자(330)의 경우, 일측 표면(335)에서는 열을 흡수하고, 타측 표면(336)에서는 열을 방출하게 된다.
상기 보온재(334)는 상기 열전 소자(330)를 보온하면서 절연시키는 역할을 한다.
상기 히트 파이프(400)는 상기 이차 전지(100)의 하부면(122)에 부착되어 구비된다.
상기 히트 파이프(400)는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 그 내부를 보호하면서 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 용기(410) 및 상기 용기(410)의 내측에 구비되며 다공성 물질로 이루어진 위크(wick)(420)를 포함하고 있다.
상기 위크(420)의 안쪽인 내부 공간(430)은 압력이 낮은 빈 공간이다.
상기 위크(420)는 상기 내부 공간(430)을 향하는 표면에 다수의 표면기공을 구비하고 있으며, 그 내부에는 상기 위크(420) 내부를 순환하는 응축액이 용이하게 순환할 수 있도록 하는 내부 세공을 포함하고 있다.
상기 히트 파이프(400)는 상기 이차 전지(100)의 하부면(122)과 대응되는 표면(440)을 구비한 파이프 형태로 구비된다. 이는 상기 히트 파이프(400)가 상기 이차 전지(100)로부터 열을 효율적으로 흡수하기 위해 상기 이차 전지(100)의 바닥면(122)과의 접촉 면적이 최대가 되도록 하기 위해서이다.
상기 히트 파이프(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 이차 전지(100)의 내부에서 발생된 열을 직접 흡수(450a)하여 상기 냉각 유닛(300)의 제1방열 날개(312)로 직접 열을 전달(450b)하여 상기 이차 전지(100)가 효율적으로 냉각되도록 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩(1000)은 이차 전지(100)를 수용하는 외장 케이스(200), 상기 외장 케이스(200)의 일정 위치에 구비된 냉각 유닛(300) 및 상기 이차 전지(100)의 바닥면(122)에 부착된 히트 파이프(400)를 구비하여, 상기 히트 파이프(400)의 일측 끝단이 상기 냉각 유닛(300)에 접촉하여 상기 이차 전지(100)에서 발생되는 열을 전도 방식으로 냉각하고, 또한 상기 냉각 유닛(300)에 의해 상기 외장 케이스(200)의 내부에서 대류를 일으켜 대류 방식으로 냉각함으로써 상기 외장 케이스(200) 내부에 구비된 이차 전지(100)를 효율적으로 냉각할 수 있는 구조를 구비하고 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전지 팩을 도시한 도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전지 팩(2000)은 상기 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩(1000)과 비교하여 외장 케이스(200a) 내부에 복 수개의 이차 전지(100)를 구비하고 있고, 상기 이차 전지(100)에 대응되는 냉각 유닛(300) 및 히트 파이프(400)를 각각 복 수개 구비하고 있다는 점에서 차이가 있을 뿐 다른 구성은 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전지 팩(2000)은 복 수개의 이차 전지(100)를 구비하고 있으며, 상기 이차 전지(100)들은 도 5에 도시한 바와 같이 일렬로 배열될 수 있으며, 도에서 도시하고 있지 않지만, 복수 열로 배열될 수 있고, 이후 설명될 다른 실시 예들에서와 같이 복수 열이 복수 층으로 배열될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩을 도시한 도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩의 냉각 방법을 보여주는 개념도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩(3000)은 적어도 둘의 이차 전지(100), 외장 케이스(200b) 및 냉각 유닛(300a)을 구비하고 있다.
상기 이차 전지(100)들 각각은 상기 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지 팩(3000)의 이차 전지(100)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
다만 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩(3000)은 적어도 둘의 이차 전지(100)를 구비하고 있다는 점에서 차이가 있다. 이때, 상기 이차 전지(100)들은 복 층을 구비되어 있다.
상기 외장 케이스(200b)는 상기 이차 전지(100)들을 수용할 수 있을 정도의 크기로, 정확하게는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 외장 케이스(200b) 내부의 기체가 대류(210a)될 수 있도록 상기 이차 전지(100)들이 일정 간격으로 이격될 수 있도록 구비된다. 즉, 상기 외장 케이스(200b)는 상기 이차 전지(100)들 사이 및 상기 이차 전지(100)들 각각과 상기 외장 케이스(200b) 사이를 상기 외장 케이스(200b) 내부의 기체가 대류(210a)될 수 있을 정도의 크기로 구비된다.
상기 냉각 유닛(300a)은 상기 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한 냉각 유닛(300)과 거의 유사하다. 다만, 상기 냉각 유닛(300)과 비교하여 상기 냉각 유닛(300a)은 상기 히트 파이프(400)와 접촉하는 제1방열 날개(312)를 구비하고 있지 않다는 점에서 차이가 있으므로 이에 대해서 자세히 설명한다.
상기 냉각 유닛(300a)은 제1히트 싱크(310a), 제2히트 싱크(320) 및 열전 소자(330)를 구비하고 있다. 상기 제2히트 싱크(320) 및 열전 소자(330)는 상기 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한 냉각 유닛(300)의 제2히트 싱크(320) 및 열전 소자(330)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 냉각 유닛(300a)의 제1히트 싱크(310a)는 도 6에 도시한 바와 같이 상기 외장 케이스(200b) 내부를 행해 배치된 적어도 하나의 방열 날개(312a)를 구비하고 있다. 상기 적어도 하나의 방열 날개(213a)는 상기 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한 냉각 유닛(300)의 제1히트 싱크(310)의 제2방열 날개(312)와 동일한 역할을 한다.
즉, 상기 냉각 유닛(300a)의 제1히트 싱크(310a)는 상기 외장 케이스(200b) 내부 기체의 열을 흡수하고, 이로 인해 도 7에 도시된 바와 같이 상기 외장 케이스(200b) 내부는 대류(210a)가 발생되고, 이로 인해 상기 이차 전지(100)들이 용이하게 냉각된다.
따라서 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩(3000)은 적어도 둘의 이차 전지(100)를 수용하되, 상기 이차 전지(100)들 각각과 상기 이차 전지(100)들과의 사이에 일정 간격이 이격되도록 구비된 외장 케이스(200b) 및 상기 외장 케이스(200b)의 일정 위치에 구비된 냉각 유닛(300a)를 구비하며, 상기 냉각 유닛(300a)의 제1히트 싱크(310a)가 상기 외장 케이스(200b) 내부의 열을 흡수하고, 상기 제2히트 싱크(320)가 상기 열전 소자(330)를 통해 상기 제1히트 싱크(310a)로부터 전달된 열을 방출함으로써 상기 외장 케이스(200b) 내부를 냉각한다. 이때, 상기 외장 케이스(200b) 내부의 냉각에 의해 상기 외장 케이스(200b) 내부에서 대류(210a)가 발생되고, 상기 대류(210a)에 의해 상기 이차 전지(100)들은 효율적으로 냉각될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩을 도시하고 있다.
도 8을 참조하여 설명하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩(4000)은 상기 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩(3000)과 비교하여 상기 이차 전지(100)들이 복 수열이 복수 층을 구비하고 있다는 점과 상기 냉각 유닛(300a)이 복 수개로 구비될 수 있다는 점에서 차이가 있고 다른 구성은 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지 팩(4000)은 복수 개의 이차 전지(100), 외장 케이스(200c) 및 냉각 유닛(300a)을 구비하고 있다.
상기 복수 개의 이차 전지(100)는 상기 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한 이차 전지(100)와 그 구성이 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 전지 팩(4000)은 복수 개의 이차 전지(100)가 복 수개의 열이 복 수층으로 구비된다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 적어도 두 개의 열이 적어도 두 층으로 적층되어 구비된다. 이는 상기 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 대류(210a)가 이루어질 수 있도록 하여 상기 이차 전지(100)들이 효율적으로 냉각되도록 하기 위해서이다.
상기 외장 케이스(200c)는 상기 복수 개의 이차 전지(100)가 복 수개의 열이 복수 층으로 구비되며, 상기 이차 전지(100)들 각각과 상기 이차 전지(100)들과 상기 외장 케이스(200c) 사이가 일정 간격으로 이격될 수 있는 크기로 구비된다.
상기 냉각 유닛(300a)은 상기 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 냉각 유닛(300a)과 동일한 구성일 수 있다. 다만, 본 실시 예에서는 상기 냉각 유닛(300a)이 복수 개로 구비될 수 있다는 점에서 차이가 있다. 상기 냉각 유닛(300a)이 복수 개로 구비되는 것은 상기 전지 팩(4000) 내부를 보다 효율적으로 냉각하기 위해서이므로 상기 냉각 유닛(300a)의 냉각 효율이 높다고 한다면 하나만 구비하여도 무방하다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
1000, 2000, 3000, 4000 : 전지 팩 100 : 이차 전지
200, 200a, 200b, 200c : 외장 케이스 300, 300a : 냉각 유닛
310, 310a : 제1히트 싱크 320 : 제2히트 싱크
330 : 열전 소자 400 : 히트 파이프

Claims (11)

  1. 이차 전지;
    상기 이차 전지를 수용하는 외장 케이스; 및
    상기 외장 케이스의 일정 위치에 구비된 냉각 유닛을 포함하며,
    상기 이차 전지는 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되며, 상기 제1전극과 제2전극을 절연하는 세퍼레이터를 포함하며,
    상기 냉각 유닛은
    상기 외장 케이스 내부로 향해 배치된 제1히트 싱크;
    상기 외장 케이스 외부로 향해 배치된 제2히트 싱크; 및
    상기 제1히트 싱크과 제2히트 싱크 사이에 개재된 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 팩은 상기 이차 전지의 하부면에 부착된 히트 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 상기 이차 전지의 하부면과 대응하는 표면을 갖는 파이프 형태인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프의 일측 끝단은 상기 제1히트 싱크에 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프의 일측 끝단은 상기 제1히트 싱크의 적어도 하나의 방열 날개에 삽입되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외장 케이스는 그 내부에 적어도 둘의 이차 전지를 수용하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이차 전지들은 일정한 이격 간격을 두고 복층으로 상기 외장 케이스 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 이차 전지들은 일정한 이격 간격을 두고 복수 열이 복층으로 상기 외장 케이스 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 전지는
    전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및
    상기 캔을 덮는 캡 플레이트를 포함하며,
    상기 전극 조립체는
    제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 개재되며, 상기 제1전극판과 제2전극판을 절연하는 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제1전극판, 제2전극판 및 세퍼레이터가 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1전극판은 제1활물질이 코팅되지 않은 제1무지부를 포함하며, 상기 제2전극판은 제2활물질이 코팅되지 않은 제2무지부를 포함하며, 상기 제1무지부는 상기 세퍼레이터의 일측을 통하여 돌출하며, 상기 제2무지부는 상기 세퍼레이터의 타측을 통하여 돌출하여 상기 제1무지부 및 제2무지부의 돌출 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이차 전지는
    상기 제1무지부와 연결되는 제1전극 단자; 및
    상기 제2무지부와 연결되는 제2전극 단자를 포함하며,
    상기 제1전극 단자는
    상기 제1무지부에 연결되는 제1연장부;
    상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 이차 전지의 외부로 돌출된 볼트부; 및
    상기 제1연장부와 볼트부를 연결하는 제2연장부를 포함하며,
    상기 제2전극 단자는
    상기 제1무지부에 연결되는 제1연장부;
    상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 이차 전지의 외부로 돌출된 볼트부; 및
    상기 제1연장부와 볼트부를 연결하는 제2연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
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