KR102081396B1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 상하 방향을 따라 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리, 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하는 히트 싱크 및 히트 싱크와 연결되고, 배터리 셀 어셈블리의 양측면을 각각 커버하며, 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향을 따라 형성되는 냉매 유로를 구비하는 한 쌍의 냉각 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 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 ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 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.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
멀티 배터리 모듈 구조의 배터리 팩은 다수의 이차전지가 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 이차전지 배터리의 충전 또는 방전의 과정은 앞서도 살펴본 바와 같이 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지므로, 충방전 과정에서 발생한 배터리 모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 배터리 모듈의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다.
따라서, 고출력 대용량의 배터리 모듈 및 그것을 포함하는 배터리 팩에는 그것에 내장되어 있는 배터리 셀들을 냉각시키는 냉각 장치가 반드시 필요하다.
일반적으로 냉각 장치에는 대표적으로 공냉식과 수냉식, 두 가지를 들 수 있는데, 누전이나 이차전지의 방수 문제 등으로 인해 공냉식이 수냉식보다 널리 이용되고 있다.
하나의 배터리 셀에 의해 생산할 수 있는 전력은 크지 않으므로 상용화된 배터리 모듈은 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들을 필요한 수만큼 적층시켜 패키징한 배터리 셀 어셈블리를 구비한다. 여기서, 배터리 셀 어셈블리는 최근 들어 높은 에너지 밀도 및 보다 더 슬림한 배터리 모듈을 구현하기 위해 복수 개의 배터리 셀들을 수평 방향, 즉, 상하 방향으로 적층시켜 패키징하는 추세이다.
그리고, 각각의 배터리 셀에서 전기가 생산되는 과정에서 발생된 열을 냉각시키기 위해 배터리 셀 어셈블리의 일측, 일반적으로, 배터리 셀 어셈블리의 상측 또는 하측에 구비되어, 복수 개의 배터리 셀들을 냉각시킨다.
그러나, 종래 배터리 모듈에서는, 배터리 모듈의 냉각 시, 히트 싱크의 인접한 배터리 셀과 그렇치 않은 배터리 셀 사이, 예로써, 히트 싱크가 배터리 셀 어셈블리의 상측에 장착되는 경우 배터리 셀 어셈블리의 상측에 구비되는 배터리 셀과 배터리 셀 어셈블리의 하측에 구비되는 배터리 셀 사이에서 냉각 편차가 발생하는 문제가 있다.
종래 배터리 모듈에서는 이러한 배터리 셀들의 냉각 편차에 따라 복수 개의 배터리 셀들의 온도 밸런스가 맞지 않아 배터리 모듈의 수명 저하의 원인이 되는 문제가 있다.
이에 따라, 배터리 모듈의 냉각 시 배터리 셀들의 냉각 편차를 줄일 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 모듈의 냉각 시 배터리 셀들의 냉각 편차를 줄일 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 상하 방향을 따라 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하는 히트 싱크; 및 상기 히트 싱크와 연결되고, 상기 배터리 셀 어셈블리의 양측면을 각각 커버하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향을 따라 형성되는 냉매 유로를 구비하는 한 쌍의 냉각 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 배터리 셀 어셈블리는, 상기 복수 개의 배터리 셀들; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측면을 커버하는 한 쌍의 셀 카트리지;를 포함하며, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트는, 각각, 각각의 셀 카트리지를 커버하며, 각각의 셀 카트리지에 카트리지 접착부재를 통해 고정될 수 있다.
상기 한 쌍의 냉각 플레이트 및 상기 한 쌍의 셀 카트리지는, 금속 재질로 이루어지며, 상기 카트리지 접착부재는, 열전도성 재질로 이루어지는 열 접착제일 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측면은, 각각, 각각의 셀 카트리지에 셀 접착부재를 통해 고정될 수 있다.
상기 셀 접착부재는, 열전도성 재질로 이루어지는 열 접착제일 수 있다.
상기 한 쌍의 냉각 플레이트는, 각각, 일단부가 상기 히트 싱크와 연결되며, 상기 히트 싱크에 히트 싱크 접착부재를 통해 고정될 수 있다.
상기 히트 싱크 접착부재는, 열전도성 재질로 이루어지는 열 접착제일 수 있다.
상기 한 쌍의 냉각 플레이트는, 각각, 상기 냉매 유로를 구비하며, 각각의 셀 카트리지에 고정되는 히트 파이프; 및 상기 히트 파이프의 일단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크에 고정되는 지지 패널;을 포함할 수 있다.
상기 히트 싱크는, 상기 배터리 셀 어셈블리의 상측에 구비되며, 상기 냉매 유로는, 상기 히트 싱크의 하측에 마련되며, 상기 냉매 유로 내에서 기체 또는 액체로 상변화 가능한 냉매를 유동시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리; 및 상기 배터리 셀 어셈블리의 양측면을 각각 커버하며, 상기 배터리 셀 어셈블리의 냉각을 위한 냉매 유로를 구비하는 한 쌍의 냉각 플레이트;를 포함하며, 상기 배터리 셀 어셈블리의 양측면은, 각각, 각각의 냉각 플레이트에 열 전도성 재질로 이루어지는 열 접착제를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 냉매 유로에는, 기체 또는 액체로 상변화 가능한 냉매가 유동될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하며, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트와 연결되는 히트 싱크;를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 냉각 플레이트는, 각각, 일단부가 상기 히트 싱크와 연결되며, 상기 히트 싱크에 열 전도성 재질로 이루어지는 열 접착제를 통해 고정될 수 있다.
아울러, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈;을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
또한, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 모듈의 냉각 시 배터리 셀들의 냉각 편차를 줄일 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
이에 따라, 배터리 모듈의 배터리 셀들의 온도 밸런스를 유지하여 배터리 모듈의 수명을 증대시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 냉각 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 냉각을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 냉각 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 냉각을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이며, 도 3은 도 2의 배터리 모듈의 A 부분의 확대도이며, 도 4는 도 1의 배터리 모듈의 다른 실시예에 따른 냉각 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 어셈블리(100), 히트 싱크(200) 및 한 쌍의 냉각 플레이트(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 어셈블리(100)는 배터리 모듈(10)을 이루는 각종 부품 등을 패키징한 것으로서, 배터리 셀(110) 및 셀 카트리지(120)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(110)은 복수 개로 구비될 수 있고, 상하 방향(Z축 방향)을 따라 상호 적층될 수 있다.
상기 셀 카트리지(120)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)을 지지하기 위한 것으로서, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)은 각각 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 양측면을 커버할 수 있다.
상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)은 높은 열전도성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)은 높은 열전도성을 갖는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 양측면에 셀 접착부재(G1)를 통해 고정될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 양측면은, 각각, 마주 하는 각각의 셀 카트리지(110)에 상기 셀 접착부재(G1)를 통해 고정될 수 있다. 이러한 상기 셀 접착부재(G1)를 통해 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)을 보다 더 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 셀 접착부재(G1)는 높은 열전도성을 갖는 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 셀 접착부재(G1)는 열 접착제(Thermal Adhesive) 또는 열 인터페이스 물질(Thermal Interface Materials)로 구비될 수 있다.
이러한 상기 셀 접착부재(G1)를 통해 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)에서 발생한 열은 보다 더 효과적으로 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)로 전달될 수 있다.
상기 히트 싱크(200)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 냉각시키기 위한 것으로서, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 일측, 구체적으로, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측을 커버할 수 있다.
이러한 상기 히트 싱크(200)는 상기 배터리 셀 어셈블리(100)로부터 전달되는 열을 흡수함과 아울러 외부로 방출시킬 수 있게 높은 열전도성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 히트 싱크(200)는 높은 열전도성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)은 상기 배터리 셀 어셈블리(100)을 지지하며, 또한, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)로부터 전달되는 열을 상기 히트 싱크(200)로 전달하기 위한 것으로서, 상기 히트 싱크(200)와 연결되며, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 양측면을 각각 커버할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)은 각각의 셀 카트리지(120)를 커버하며, 각각의 셀 카트리지(120)에 카트리지 접착부재(G2)를 통해 고정될 수 있다.
이러한 상기 카트리지 접착부재(G2)를 통해 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)은 상기 배터리 셀 어셈블리(100)를 보다 더 안정적으로 지지할 수 있다.
여기서, 상기 카트리지 접착부재(G2)는 상기 셀 접착부재(G1)와 같이 높은 열전도성을 갖는 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 카트리지 접착부재(G2)는 열 접착제(Thermal Adhesive) 또는 열 인터페이스 물질(Thermal Interface Materials)로 구비될 수 있다.
이러한 상기 카트리지 접착부재(G2)를 통해 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)로 전달된 열은 보다 더 효과적으로 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)로 전달될 수 있다.
상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)은 보다 효과적인 열 전달을 위해 높은 열전도성을 갖는 금속 재질로 구비될 수 있다. 예로써, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트(300)는 높은 열전도성을 갖는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120)로 전달된 열은 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)로 보다 더 효과적으로 전달될 수 있다.
그리고, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)의 일단부, 구체적으로, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)의 상단부는 상기 히트 싱크(200)와 연결되며, 상기 히트 싱크(200)에 히트 싱크 접착부재(G3)를 통해 고정될 수 있다. 이러한 상기 히트 싱크 접착부재(G3)를 통해 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)은 상기 히트 싱크(200)를 보다 더 안정적으로 지지할 수 있다.
여기서, 상기 히트 싱크 접착부재(G3)는 상기 셀 접착부재(G1) 및 상기 카트리지 접착부재(G2)와 같이 높은 열전도성을 갖는 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 히트 싱크 접착부재(G3)는 열 접착제(Thermal Adhesive) 또는 열 인터페이스 물질(Thermal Interface Materials)로 구비될 수 있다.
이러한 상기 히트 싱크 접착부재(G3)를 통해 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(330)로 전달된 열은 보다 더 효과적으로 상기 히트 싱크(200)로 전달될 수 있다.
그리고, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)에는 각각 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 냉각 효율을 증대시킬 수 있게 상기 히트 싱크(200)의 하측에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 적층 방향(Z축 방향)을 따라 형성되는 냉매 유로(305)가 구비될 수 있다.
이러한 상기 냉매 유로(305)에는 상기 적층 방향(Z축 방향)을 따라 유동 가능하며, 상기 냉매 유로(305) 내에서 기체 또는 액체로 상변화 가능한 냉매(R)가 구비될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 냉각 플레이트(300)는, 각각, 히트 파이프(310) 및 지지 패널(320)을 포함할 수 있다.
상기 히트 파이프(310)는 상기 냉매 유로(305)를 구비하며, 각각의 셀 카트리지(120) 및 히트 싱크(200)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 각각의 히트 파이프(310)는 마주 하는 각각의 셀 카트리지(120)에 상기 카트리지 접착부재(G2)를 통해 고정되며, 마주 하는 히트 싱크(200)에 상기 히트 싱크 접착부재(G3)를 통해 고정될 수 있다.
상기 지지 패널(320)은 상기 히트 파이프(310)의 일단부로부터 수평 방향(Y축 방향)을 따라 절곡되며, 상기 히트 싱크(200)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지 패널(320)은 마주 하는 히트 싱크(200)에 상기 히트 싱크 접착부재(G3)를 통해 고정될 수 있다.
상기 지지 패널(320)을 통해, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트(300)는 상기 히트 싱크(200)를 더 안정적으로 지지할 수 있고, 상기 지지 패널(320)의 면적만큼 방열 면적을 확보할 수 있어 냉각 효율을 보다 더 증대시킬 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 냉각 플레이트들(400)은 방열 홈(450)을 더 포함할 수도 있다. 상기 방열 홈(450)은 각각의 냉각 플레이트들(400)의 외면에 구비될 수 있고, 서로 소정 거리 이격되게 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 방열 홈들(450)을 통해 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(400)은 보다 더 넓은 표면적을 확보할 수 있는 바, 상기 한 쌍의 냉각 플레이들(400)의 냉각 효율을 보다 더 증대시킬 수 있다.
이하에서는, 이러한 구조의 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 과정에 대해 더 자세히 살펴 본다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 냉각을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 배터리 모듈(10)의 냉각 시, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 복수 개의 배터리 셀들(110)에서 발생한 열은 상기 셀 접착부재(G1), 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120), 상기 카트리지 접착부재(G2), 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300) 및 상기 히트 싱크 접착부재(G3)를 거쳐 히트 싱크(200)로 전달될 수 있다.
여기서, 상기 셀 접착부재(G1), 상기 한 쌍의 셀 카트리지들(120), 상기 카트리지 접착부재(G2), 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300) 및 상기 히트 싱크 접착부재(G3)는 높은 열전도성을 갖는 재질로 이루어지는 바, 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 열을 효과적으로 상기 히트 싱크(200)로 내보낼 수 있다.
아울러, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트(300)는 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 적층 방향(Z축 방향)을 따라 구비되는 바, 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상측에 구비되는 배터리 셀(110) 및 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 하측에 구비되는 배터리 셀(110) 각각에서 발생하는 열을 모두 효과적으로 흡수하여 상기 히트 싱크(200)로 전달할 수 있다.
그리고, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트(300)의 상기 냉매 유로(305)에 구비되는 상기 냉매(R)를 통해서도 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)을 냉각시킬 수 있는 바, 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 시 냉각 효율을 보다 더 증대시킬 수 있다.
아울러, 상기 냉매 유로(305)에 구비되는 상기 냉매(R)는 상기 냉매 유로(305) 내에서 기체 또는 액체로 상변화 가능하므로, 이러한 잠열을 통해서도 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 냉각을 보조할 수 있다.
상기 냉매(R)의 상변화를 살펴 보면, 상기 냉매(R)는 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300) 및 상기 히트 싱크(200)의 온도 상승 시, 기체로 증발(E)되어 상기 냉매 유로(305)의 상측으로 이동할 수 있다. 상기 냉매 유로(305)의 상측은 상기 히트 싱크(200)에 인접하게 배치되는 바, 상기 히트 싱크(200) 및 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300)의 온도 하강 시, 상기 증발(E)된 상기 냉매(R)는 액체로 응축(C)되어 상기 냉매 유로(305)의 하측으로 이동할 수 있다.
이러한 상기 냉매(R)의 상변화는 상기 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(400) 및 상기 히트 싱크(200)의 온도 변화에 따라 반복될 수 있고, 상기 냉매(R)는 상기 냉매 유로(305) 내에서 기체 또는 액체로 상변화되면서 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 시 상기 배터리 셀들(110)의 냉각을 보조할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 시 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들(300, 400)을 통해 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 냉각 편차를 현저히 줄일 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은 상기 배터리 셀 어셈블리(100)의 상기 복수 개의 배터리 셀들(110)의 온도 밸런스를 유지하여 배터리 모듈의 수명을 현저히 증대시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 앞선 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 배터리 팩 10: 배터리 모듈
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀 어셈블리
110: 배터리 셀 120: 셀 카트리지
200: 히트 싱크 300: 냉각 플레이트
305: 냉매 유로 310: 히트 파이프
320: 지지 패널 400: 냉각 플레이트
450: 방열 홈 G1: 셀 접착부재
G2: 카트리지 접착부재 G3: 히트 싱크 접착부재
R: 냉매
50: 팩 케이스 100: 배터리 셀 어셈블리
110: 배터리 셀 120: 셀 카트리지
200: 히트 싱크 300: 냉각 플레이트
305: 냉매 유로 310: 히트 파이프
320: 지지 패널 400: 냉각 플레이트
450: 방열 홈 G1: 셀 접착부재
G2: 카트리지 접착부재 G3: 히트 싱크 접착부재
R: 냉매
Claims (15)
- 상하 방향을 따라 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 어셈블리;
상기 배터리 셀 어셈블리의 일측을 커버하는 히트 싱크; 및
상기 히트 싱크와 연결되고, 상기 배터리 셀 어셈블리의 양측면을 각각 커버하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 적층 방향을 따라 형성되는 냉매 유로를 구비하는 한 쌍의 냉각 플레이트;를 포함하며,
상기 한 쌍의 냉각 플레이트의 외면에는,
서로 소정 거리 이격되게 마련되며, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트의 표면적을 보다 더 넓게 확보할 수 있는 복수 개의 방열 홈들;이 구비되며,
상기 배터리 셀 어셈블리는,
상기 복수 개의 배터리 셀들; 및
상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측면을 커버하는 한 쌍의 셀 카트리지;를 포함하며,
상기 한 쌍의 냉각 플레이트는, 각각,
각각의 셀 카트리지를 커버하며, 각각의 셀 카트리지에 카트리지 접착부재를 통해 고정되며,
상기 한 쌍의 냉각 플레이트는, 각각,
일단부가 상기 히트 싱크와 연결되며, 상기 히트 싱크에 히트 싱크 접착부재를 통해 고정되며,
상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측면은, 각각,
각각의 셀 카트리지에 셀 접착부재를 통해 고정되며,
상기 카트리지 접착부재, 상기 히트 싱크 접착부재 및 상기 셀 접착부재는,
열전도성 재질로 이루어지는 열 접착제이며,
상기 배터리 셀 어셈블리의 상기 복수 개의 배터리 셀들에서 발생한 열은,
상기 셀 접착부재, 상기 한 쌍의 셀 카트리지들, 상기 카트리지 접착부재, 상기 한 쌍의 냉각 플레이트들 및 상기 히트 싱크 접착부재를 순차적으로 거쳐 상기 히트 싱크로 전달되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 냉각 플레이트 및 상기 한 쌍의 셀 카트리지는,
금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 냉각 플레이트는, 각각,
상기 냉매 유로를 구비하며, 각각의 셀 카트리지에 고정되는 히트 파이프; 및
상기 히트 파이프의 일단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크에 고정되는 지지 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 히트 싱크는,
상기 배터리 셀 어셈블리의 상측에 구비되며,
상기 냉매 유로는,
상기 히트 싱크의 하측에 마련되며, 상기 냉매 유로 내에서 기체 또는 액체로 상변화 가능한 냉매를 유동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
상기 적어도 하나의 배터리 모듈;을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩. - 제14항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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