KR20110132793A

KR20110132793A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20110132793A
Application number: KR1020100052330A
Authority: KR
Inventors: 손권
Original assignee: 에스비리모티브 주식회사
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2011-12-09
Also published as: EP2393139B1; CN102270776B; CN102270776A; US20110300428A1; JP2011253801A; JP5221697B2; KR101106308B1; EP2393139B8; EP2393139A1

Abstract

본 발명은 냉각수를 이용한 열교환 효율을 높여 배터리 셀로부터 발생된 열을 효율적으로 방출할 수 있고, 냉각수의 자연적인 흐름을 가능하게 하여 냉각수의 흐름을 위한 별도의 구동 장치를 필요로 하지 않는 배터리 팩에 관한 것이다.
일례로, 복수의 배터리 셀; 및 복수의 배터리 셀에 결합된 냉각부를 포함하며, 냉각부는 복수의 배터리 셀에 순차적으로 배치된 제 1 플레이트, 제 2 플레이트 및 제 3 플레이트를 포함하며, 제 1 플레이트에 냉각수 인입홀과 냉각수 배출홀이 형성되고 제 2 플레이트에 냉각수 흐름 경로가 형성된 복수의 냉각 플레이트; 및 제 1 플레이트로 냉각수를 공급하고 제 1 플레이트로부터 냉각수를 회수하는 냉각수 저장부를 포함하는 배터리 팩이 개시된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 충전 및 방전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지로, 하나의 배터리 셀로 이루어져 휴대폰, 노트북, 컴퓨터, 카메라, 캠코더 등의 휴대용 소형 전자기기에 사용되거나, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩으로 이루어져 고출력의 하이브리드 전기 자동차(HEV), 전기 자동차(EV) 등의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.

상기 배터리 팩은 고출력의 모터 구동용 전원에 사용되어, 충전 또는 방전 동작에 의해 많은 열을 발생시킨다. 이러한 열은 배터리 셀을 열화 시킬 수 있다. 이에 따라, 방열 특성을 향상시키는 구조의 배터리 팩이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 냉각수를 이용한 열교환 효율을 높여 배터리 셀로부터 발생된 열을 효율적으로 방출할 수 있고, 냉각수의 자연적인 흐름을 가능하게 하여 냉각수의 흐름을 위한 별도의 구동 장치를 필요로 하지 않는 배터리 팩에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀에 결합된 냉각부를 포함하며, 상기 냉각부는 상기 복수의 배터리 셀에 순차적으로 배치된 제 1 플레이트, 제 2 플레이트 및 제 3 플레이트를 포함하며, 상기 제 1 플레이트에 냉각수 인입홀과 냉각수 배출홀이 형성되고 상기 제 2 플레이트에 냉각수 흐름 경로가 형성된 복수의 냉각 플레이트; 및 상기 제 1 플레이트로 냉각수를 공급하고 상기 제 1 플레이트로부터 냉각수를 회수하는 냉각수 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각수 흐름 경로는 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에서 상기 제 2 플레이트에 형성된 복수의 홀들에 의해 형성될 수 있다.

상기 복수의 배터리 셀과 상기 제 1 플레이트 사이에 써멀 패드가 개재될 수 있다.

상기 제 1 플레이트와 상기 제 3 플레이트는 열전도성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 플레이트와 상기 제 3 플레이트는 금속 재질로 형성될 수 있다.

상기 냉각부는 상기 제 1 플레이트의 일측에 상기 냉각수 인입홀과 연결되는 제 1 연결홀과, 상기 냉각수 배출홀과 연결되는 제 2 연결홀을 갖는 연결부를 더 포함하며, 상기 냉각수 저장부는 상기 제 1 연결홀과 연결되는 제 1 연결관과, 상기 제 2 연결홀과 연결되는 제 2 연결관을 더 포함할 수 있다.

상기 제 2 플레이트의 냉각수 흐름 경로에 위크가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 위크는 제 1 금속 라인과 제 2 금속 라인이 메쉬 형태로 형성되어 이루어질 수 있다.

상기 제 2 플레이트는 단열성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 플레이트는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

상기 제 2 플레이트는 상기 제 1 플레이트와 접촉하는 제 1 층; 상기 제 1 층과 접촉하는 제 2 층; 및 상기 제 2 층과 상기 제 3 플레이트 사이에 개재되는 제 3 층을 포함할 수 있다.

상기 제 1 층은 상기 제 1 플레이트로부터 상기 냉각수가 인입되는 제 1 냉각수 인입홀; 상기 제 1 층에서 상기 냉각수가 퍼지도록 형성되는 제 1 냉각수 전달홀; 상기 제 1 층에서 상기 냉각수가 수집되도록 형성되는 제 1 냉각수 수집홀; 및 상기 냉각수가 상기 제 1 플레이트로 배출되도록 하는 제 1 냉각수 배출홀을 포함할 수 있다.

상기 제 2 층은 상기 제 1 냉각수 인입홀과 연결되는 제 2 냉각수 인입홀; 상기 제 1 냉각수 전달홀의 일측과 연결되는 제 2 냉각수 배출홀; 상기 제 1 냉각수 전달홀의 타측과 연결되는 제 2 냉각수 전달홀; 및 상기 제 1 냉각수 수집홀과 연결되는 제 2 냉각수 수집홀을 포함할 수 있다.

상기 제 3 층은 상기 제 2 냉각수 인입홀과 연결되는 제 3 냉각수 인입홀; 상기 제 2 냉각수 배출홀과 연결되는 제 3 냉각수 배출홀; 상기 제 2 냉각수 전달홀과 연결되는 제 3 냉각수 전달홀; 및 상기 제 2 냉각수 수집홀과 연결되는 제 3 냉각수 수집홀을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 3 층은 맥동류 방지용 홀 또는 중량 감소용 홀을 포함할 수 있다.

상기 제 2 플레이트 및 상기 제 3 플레이트 중 적어도 어느 하나는 맥동류 방지용 홀 또는 중량 감소용 홀을 포함할 수 있다.

상기 복수의 냉각 플레이트는 상기 복수의 배터리 셀의 하면에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 상기 제 3 플레이트를 노출시키면서 상기 복수의 배터리 셀과 상기 냉각부를 커버하는 하우징 케이스를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 3 플레이트에 히트 싱크가 더 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 냉각수 흐름 경로를 포함하는 복수의 냉각 플레이트를 포함함으로써, 냉각수를 이용한 열교환 효율을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀의 열을 효율적으로 방출함으로써, 열에 의한 배터리 셀의 열화를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 복수의 냉각 플레이트에 위크(wick)를 형성함으로써, 냉각수의 자연적인 흐름을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 냉각수의 흐름을 위한 별도의 구동 장치를 필요로 하지 않아 제조 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 도 1에서 하우징 케이스를 제외한 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 냉각부의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제 1 층의 일부를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1의 냉각부에 형성된 냉각수 흐름 경로를 개략적으로 보여주기 위한 도면이다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 개략 구성도이고, 도 2는 도 1에서 하우징 케이스를 제외한 배터리 팩을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 냉각부의 일부를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 제 1 층의 일부를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀(200), 냉각부(300) 및 하우징 케이스(400)를 포함한다.

상기 복수의 배터리 셀(200)은 일렬로 배치되며, 연결 부재(미도시)에 의해 패 서로 직렬 또는 병렬로 연결된다. 이러한 복수의 배터리 셀(200)은 외부 전자 기기에 연결되어 전원을 공급하는 방전 동작을 수행하거나, 외부 전자 기기로부터 전원을 공급받는 충전 동작을 수행한다.

상기 복수의 배터리 셀(200) 각각은 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극 조립체(211)와, 전극 조립체(211)가 내장되는 공간을 구비하는 케이스(212)와, 케이스(212)와 결합되어 케이스(212)를 밀폐하는 캡 조립체(213), 및 양극판과 음극판과 각각 전기적으로 연결되고 캡 조립체(213)의 외측으로 돌출되는 양극 단자(214)와 음극단자(215)를 포함한다. 여기서, 상기 복수의 배터리 셀(200)은 방전 동작 또는 충전 동작 등을 수행하는 과정에 원하지 않게 많은 열을 발생시킬 수 있다.

상기 냉각부(300)는 복수의 배터리 셀(200)에 결합되며, 냉각수에 의해 복수의 배터리 셀(200)을 냉각시키는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 냉각부(300)는 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330), 연결부(370) 및 냉각수 저장부(380)를 포함한다. 여기서, 상기 냉각부(300)는 진공 상태일 수 있다.

상기 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)는 복수의 배터리 셀(200)의 하면에 배치되며, 복수의 배터리 셀(200)을 냉각시키기 위한 냉각수의 냉각수 흐름 경로를 포함한다. 상기 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)는 복수의 배터리 셀(200)에 가까운 순서로 배치되는 제 1 플레이트(310), 제 2 플레이트(320) 및 제 3 플레이트(330)로 구분될 수 있다.

상기 제 1 플레이트(310)는 복수의 배터리 셀(200)에 가장 가깝게 접촉하며, 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)에서 내부층을 이룬다. 이러한 제 1 플레이트(310)는 복수의 배터리 셀(200)로부터 발생된 열을 제 2 플레이트(320)로 전달하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 제 1 플레이트(310)는 열전도성을 갖는 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성되며, 대략 복수의 배터리 셀(200)과 전면적으로 접촉되는 면적을 가진다. 여기서, 상기 제 1 플레이트(310)는 외주연의 일부에서 돌출된 돌출 영역을 가지며, 이러한 돌출 영역에는 냉각수 인입홀(311), 냉각수 배출홀(312) 및 내측 결합홀(313)이 형성된다.

상기 냉각수 인입홀(311)은 냉각수가 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)로 처음 인입되도록 하며, 냉각수 배출홀(312)은 냉각수가 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)로부터 마지막으로 배출되도록 하고, 내측 결합홀(313)은 제 1 플레이트(310), 제 2 플레이트(320), 제 3 플레이트(330)를 결합시키는 결합 부재가 통과하도록 한다. 한편, 상기 복수의 배터리 셀(200)과 제 1 플레이트(310) 사이에는 복수의 배터리 셀(200)의 열방출 효율을 높이기 위해 써멀 패드(thermal pad)가 개재될 수 있다.

상기 제 2 플레이트(320)는 제 1 플레이트(310)와 접촉하며, 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)에서 중간층을 이룬다. 상기 제 2 플레이트(320)는 실질적으로 냉각수 흐름 경로를 포함하며, 제 1 플레이트(310)와 제 3 플레이트(330) 사이에서 냉각수 흐름 경로의 형성을 위한 다수의 홀들을 포함한다. 이러한 제 2 플레이트(320)는 냉각수 흐름 경로를 통해 흐르는 냉각수가 복수의 배터리 셀(200)과 열교환 하여 복수의 배터리 셀(200)을 냉각시키는 공간을 제공한다. 상기 열교환을 수행한 냉각수는 액상 및 기상이 혼재된 상태이거나, 기상 상태일 수 있다. 여기서, 상기 냉각수 흐름 경로의 일부에는 금속 메쉬와 같은 위크(wick)가 형성된다. 상기 위크는 냉각수 흐름의 구동력인 모세관력을 발생시켜 냉각수의 자연적인 흐름을 가능하게 한다.

또한, 상기 제 2 플레이트(320)는 복수의 배터리 셀(200)의 열용량에 따라 냉각수의 흐름이 조절되도록, 단열성 재질, 예를 들어 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 이러한 제 2 플레이트(320)는 제 1 플레이트(310)를 통해 전달된 복수의 배터리 셀(200)의 열이 높으면 냉각수의 흐름을 빠르게 하며, 제 1 플레이트(310)를 통해 전달된 복수의 배터리 셀(200)의 열이 낮으면 냉각수의 흐름을 느리게 한다. 여기서, 상기 제 2 플레이트(320)가 열전도성을 갖는 재질로 형성되면, 제 1 플레이트(310)를 통해 전달된 복수의 배터리 셀(200)의 열이 균일해져 냉각수의 흐름을 조절할 수 없다.

또한, 상기 제 2 플레이트(320)는 멀티층으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 제 1 층(340), 제 2 층(350) 및 제 3 층(360)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 플레이트(320)는 단일층으로 구성될 수도 있으므로, 본 발명에서 제 2 플레이트(320)의 구성을 한정하는 것은 아니다.

상기 제 1 층(340)은 제 1 플레이트(310)와 접촉하며 대략 제 1 플레이트(310)와 대응되는 면적을 가진다. 상기 제 1 층(340)은 제 1 냉각수 인입홀(341), 제 1 냉각수 전달홀(342), 제 1 냉각수 수집홀(343), 제 1 냉각수 배출홀(344) 및 제 1 결합홀(345)을 포함한다.

상기 제 1 냉각수 인입홀(341)은 냉각수 인입홀(311)과 연결되게 형성되며, 제 1 플레이트(310)로부터 냉각수가 인입되도록 한다. 여기서, 상기 제 1 냉각수 인입홀(341)은 복수개의 홀을 가지는 형태로 형성될 수 있다. 상기 제 1 냉각수 전달홀(342)은 제 1 층(340)에서 냉각수가 퍼지도록 형성된다. 상기 제 1 냉각수 수집홀(343)은 제 1 층(340)에서 냉각수가 수집되도록 한다. 상기 제 1 냉각수 배출홀(344)은 냉각수 배출홀(312)과 연결되게 형성되며, 제 1 플레이트(310)로 냉각수가 배출되도록 한다. 상기 제 1 결합홀(345)은 제 1 플레이트(310)의 내측 결합홀(313)과 연결되게 형성되어, 제 1 플레이트(310), 제 2 플레이트(320), 제 3 플레이트(330)를 결합시키는 결합 부재(301)가 통과하도록 한다.

상기와 같은 제 1 층(340)은 제 1 플레이트(310)와 가장 가깝게 접촉하여 제 1 플레이트(310)를 통해 전달된 복수의 배터리 셀(200)을 냉각시키는데 메인 역할을 한다. 이에 따라, 제 1 층(340)에서 복수의 배터리 셀(200)를 냉각시키는데 사용되는 냉각수의 흐름이 용이하도록, 제 1 층(340)의 냉각수 흐름 경로를 형성하는 제 1 냉각수 인입홀(341), 제 1 냉각수 전달홀(342), 제 1 냉각수 수집홀(343), 제 1 냉각수 배출홀(344)에 위크(348)가 형성된다. 도 4는 예를 들어 제 1 냉각수 전달홀(342)에 금속 메쉬 형태의 위크(348)가 형성되는 것을 도시하였다. 상기 위크(348)는 구체적으로 제 1 금속 라인(348a)과 제 2 금속 라인(348b)이 메쉬 형태로 형성되어 이루어질 수 있다.

상기 제 2 층(350)은 제 1 층(340)과 접촉하며, 대략 제 1 층(340)과 대응되는 면적을 가진다. 상기 제 2 층(350)은 제 2 냉각수 인입홀(351), 제 2 냉각수 배출홀(352), 제 2 냉각수 전달홀(353), 제 2 냉각수 수집홀(354) 및 제 2 결합홀(355)을 포함한다.

상기 제 2 냉각수 인입홀(351)은 제 1 냉각수 인입홀(341)과 연결되게 형성되며, 제 1 층(340)으로부터 냉각수가 인입되도록 한다. 여기서, 상기 제 2 냉각수 인입홀(351)도 제 1 냉각수 인입홀(341)과 마찬가지로 복수개의 홀을 가지는 형태로 형성될 수 있다. 상기 제 2 냉각수 배출홀(352)은 제 1 냉각수 전달홀(342)의 일측과 연결되어, 제 2 층(350)으로부터 냉각수가 제 1 층(340)으로 인입되도록 한다. 상기 제 2 냉각수 전달홀(353)은 제 1 냉각수 전달홀(342)의 타측과 연결되어, 제 1 층(340)으로부터 냉각수가 제 2 층(350)으로 인입되도록 한다. 상기 제 2 냉각수 수집홀(354)은 제 1 냉각수 수집홀(343)과 연결되어, 제 2 층(350)으로부터 냉각수가 제 1 층(340)으로 인입되도록 한다. 상기 제 2 결합홀(355)은 제 1 층(340)의 제 1 결합홀(345)과 연결되게 형성되어, 제 1 플레이트(310), 제 2 플레이트(320), 제 3 플레이트(330)를 결합시키는 결합 부재(301)가 통과하도록 한다.

상기 제 3 층(360)은 제 2 층(350)과 접촉하며 대략 제 2 층(350)과 대응되는 면적을 가진다. 상기 제 3 층(360)은 제 3 냉각수 인입홀(361),제 3 냉각수 전달홀(362), 제 3 냉각수 수집홀(363) 및 제 3 결합홀(364)을 포함한다.

상기 제 3 냉각수 인입홀(361)은 제 2 냉각수 인입홀(351)과 연결되게 형성되며, 제 2 층(350)으로부터 냉각수가 인입되도록 한다. 여기서, 제 3 냉각수 인입홀(361)은 제 2 냉각수 인입홀(351)과 마찬가지로 복수개의 홀을 가지는 형태로 형성될 수 있으며, 복수개의 홀은 수평 방향으로 연장되어 복수개의 트랙(361a, 361b, 361c)을 형성할 수 있다. 이러한 제 3 냉각수 인입홀(361)은 제 2 층(350)으로부터 인입되는 냉각수를 제 3 층(360)에서 분배하여 흐르도록 한다. 상기 제 3 냉각수 전달홀(362)은 제 2 냉각수 전달홀(353)과 연결된다. 상기 제 3 냉각수 수집홀(363)은 제 2 냉각수 수집홀(354)과 연결된다. 상기 제 3 결합홀(364)은 제 2 층(350)의 제 2 결합홀(355)과 연결되게 형성되어, 제 1 플레이트(310), 제 2 플레이트(320), 제 3 플레이트(330)를 결합시키는 결합 부재(301)가 통과하도록 한다. 한편, 상기 제 3 층(360)은 냉각수가 불규칙하게 흐르는 것을 방지하기 위한 맥동류 방지용 홀(365)과, 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)의 중량을 감소하기 위한 중량 감소용 홀(366)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 맥동류 방지용 홀(365)은 냉각수의 보충을 위한 리저버(reservoir)로 이용될 수 있다.

상기 제 3 플레이트(330)는 제 2 플레이트(320), 구체적으로 제 3 층(360)과 접촉하며, 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)에서 외부층을 이룬다. 상기 제 3 플레이트(330)는 제 2 플레이트(320)에서 열교환된 냉각수의 열을 외부로 전달하여 방출한다. 이에 따라, 상기 제 3 플레이트(330)에서 냉각수는 외부와 열교환하게 된다. 상기 제 3 플레이트(330)에서 열교환된 냉각수는 액상 상태 또는 액상 및 기상이 혼재된 상태일 수 있다.

상기 제 3 플레이트(330)는 제 1 플레이트(310)와 같이 열전도성을 갖는 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성되며, 대략 제 3 층(360)과 전면적으로 접촉되는 면적을 가진다. 상기 제 3 플레이트(330)는 제 3 층(360)의 제 3 결합홀(364)과 연결되는 외측 결합홀(331)을 포함한다. 또한, 제 3 플레이트(330)는 제 3 층(360)과 같이 맥동류 방지용 홀(332)과 중량 감소용 홀(333)을 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 제 3 플레이트(330)에는 열방출 효율을 높이기 위해 히트 싱크가 더 설치될 수 있다.

상기 연결부(370)는 제 1 플레이트(310)의 일측에 냉각수 인입홀(311)과 연결되는 제 1 연결홀(371)과, 냉각수 배출홀(312)과 연결되는 제 2 연결홀(372)을 포함한다. 이러한 연결부(370)는 냉각수 저장부(380)로부터 공급되는 냉각수를 제 1 연결홀(371)을 통해 냉각수 인입홀(311)로 인입되도록 하며, 냉각수 배출홀(312)로부터 배출되는 냉각수를 제 2 연결홀(372)을 통해 냉각수 저장부(380)로 회수되도록 한다.

상기 냉각수 저장부(380)는 냉각수를 저장할 수 있도록 형성되며, 제 1 연결홀(371)과 연결된 제 1 연결관(381)과, 제 2 연결홀(372)과 연결된 제 2 연결관(382)을 포함한다. 이러한 냉각수 저장부(380)는 제 1 연결관(381)을 통해 제 1 플레이트(310)로 냉각수를 공급하며, 제 2 연결관(382)을 통해 제 1 플레이트(310)로부터 냉각수를 회수한다.

상기 하우징 케이스(400)는 제 3 플레이트(330)의 일면이 노출되도록 복수의 배터리 셀(200)과 냉각부(300)를 커버하여, 배터리 팩(100)의 외관을 형성한다. 이러한 하우징 케이스(400)는 제 3 플레이트(330)를 통해 배터리 팩(100)의 열이 방출이 이루어지도록 할 수 있다.

다음은 냉각수 저장부(380)로부터 냉각수가 공급되어 복수의 배터리 셀(200)을 냉각한 후 냉각수 저장부(380)로 회수되는 냉각수 흐름 경로를 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 5는 도 1의 냉각부에 형성된 냉각수 흐름 경로를 개략적으로 보여주기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 우선 냉각수 저장부(380)로부터 공급되는 냉각수는 제 1 연결관(381), 제 1 연결홀(371), 냉각수 인입홀(311), 제 1 냉각수 인입홀(341), 제 2 냉각수 인입홀(351), 제 3 냉각수 인입홀(361)을 통해 흐른다. 그리고, 상기 냉각수는 제 3 냉각수 인입홀(361)의 복수의 트랙(361a, 361b, 361c)을 따라 흐른다. 이때, 상기 냉각수는 액상 상태일 수 있다.

이 후, 상기 냉각수는 제 2 냉각수 배출홀(352)을 통과해 제 1 냉각수 전달홀(342)로 인입된다. 그리고, 상기 냉각수는 제 1 냉각수 전달홀(342)을 따라 흐른 후, 제 2 냉각수 전달홀(353)을 통과해 제 3 냉각수 전달홀(362)로 흐른다. 여기서, 상기 냉각수는 복수의 배터리 셀(200)과 열교환 하여 액상 및 기상이 혼재된 상태이거나, 기상 상태일 수 있다.

이 후, 상기 냉각수는 제 3 냉각수 전달홀(362)로부터 다시 제 2 냉각수 전달홀(353), 제 1 냉각수 배출홀(344)로 흐른 후, 냉각수 배출홀(312)을 통해 배출된다. 또한, 상기 냉각수는 제 3 냉각수 전달홀(362)의 일부에서 제 3 냉각수 수집홀(363), 제 2 냉각수 수집홀(354), 제 1 냉각수 수집홀(343), 제 1 냉각수 배출홀(344)로 흐른 후, 냉각수 배출홀(312)을 통해 배출된다. 여기서, 상기 냉각수는 제 3 플레이트(330)를 통해 외부와 열교환 하여 액상 상태 또는 기상 및 액상이 혼재된 상태일 수 있다. 상기 냉각수 배출홀(312)을 통해 배출된 냉각수는 제 2 연결관(382)을 통해 냉각수 저장부(380)로 회수된다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 냉각수 흐름 경로를 포함하는 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)를 포함함으로써, 냉각수를 이용한 열교환 효율을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀(200)의 열을 효율적으로 방출함으로써, 열에 의한 배터리 셀(200)의 열화를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 복수의 냉각 플레이트(310, 320, 330)에 위크(348)를 형성함으로써, 냉각수의 자연적인 흐름을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 냉각수의 흐름을 위한 별도의 구동 장치를 필요로 하지 않아 제조 비용을 줄일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

100: 배터리 팩 200: 복수의 배터리 셀
300: 냉각 장치 310: 제 1 플레이트
320: 제 2 플레이트 330: 제 3 플레이트
340: 제 1 층 350: 제 2 층
360: 제 3 층 370: 연결관
380: 냉각수 저장부

Claims

복수의 배터리 셀; 및
상기 복수의 배터리 셀에 결합된 냉각부를 포함하며,
상기 냉각부는
상기 복수의 배터리 셀에 순차적으로 배치된 제 1 플레이트, 제 2 플레이트 및 제 3 플레이트를 포함하며, 상기 제 1 플레이트에 냉각수 인입홀과 냉각수 배출홀이 형성되고 상기 제 2 플레이트에 냉각수 흐름 경로가 형성된 복수의 냉각 플레이트; 및
상기 제 1 플레이트로 냉각수를 공급하고 상기 제 1 플레이트로부터 냉각수를 회수하는 냉각수 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각수 흐름 경로는 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에서 상기 제 2 플레이트에 형성된 복수의 홀들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀과 상기 제 1 플레이트 사이에 써멀 패드가 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플레이트와 상기 제 3 플레이트는 열전도성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플레이트와 상기 제 3 플레이트는 금속 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 제 1 플레이트의 일측에 상기 냉각수 인입홀과 연결되는 제 1 연결홀과, 상기 냉각수 배출홀과 연결되는 제 2 연결홀을 갖는 연결부를 더 포함하며,
상기 냉각수 저장부는 상기 제 1 연결홀과 연결되는 제 1 연결관과, 상기 제 2 연결홀과 연결되는 제 2 연결관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 플레이트의 냉각수 흐름 경로에 위크가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 7 항에 있어서,
상기 위크는 제 1 금속 라인과 제 2 금속 라인이 메쉬 형태로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 플레이트는 단열성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서
상기 제 2 플레이트는 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 플레이트는
상기 제 1 플레이트와 접촉하는 제 1 층;
상기 제 1 층과 접촉하는 제 2 층; 및
상기 제 2 층과 상기 제 3 플레이트 사이에 개재되는 제 3 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 층은
상기 제 1 플레이트로부터 상기 냉각수가 인입되는 제 1 냉각수 인입홀;
상기 제 1 층에서 상기 냉각수가 퍼지도록 형성되는 제 1 냉각수 전달홀;
상기 제 1 층에서 상기 냉각수가 수집되도록 형성되는 제 1 냉각수 수집홀; 및
상기 냉각수가 상기 제 1 플레이트로 배출되도록 하는 제 1 냉각수 배출홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 층은
상기 제 1 냉각수 인입홀과 연결되는 제 2 냉각수 인입홀;
상기 제 1 냉각수 전달홀의 일측과 연결되는 제 2 냉각수 배출홀;
상기 제 1 냉각수 전달홀의 타측과 연결되는 제 2 냉각수 전달홀; 및
상기 제 1 냉각수 수집홀과 연결되는 제 2 냉각수 수집홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 13 항에 있어서,
상기 제 3 층은
상기 제 2 냉각수 인입홀과 연결되는 제 3 냉각수 인입홀;
상기 제 2 냉각수 배출홀과 연결되는 제 3 냉각수 배출홀;
상기 제 2 냉각수 전달홀과 연결되는 제 3 냉각수 전달홀; 및
상기 제 2 냉각수 수집홀과 연결되는 제 3 냉각수 수집홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 11 항에 있어서,
상기 제 3 층은 맥동류 방지용 홀 또는 중량 감소용 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에
상기 제 2 플레이트 및 상기 제 3 플레이트 중 적어도 어느 하나는 맥동류 방지용 홀 또는 중량 감소용 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 냉각 플레이트는 상기 복수의 배터리 셀의 하면에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 플레이트를 노출시키면서 상기 복수의 배터리 셀과 상기 냉각부를 커버하는 하우징 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 플레이트에 히트 싱크가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.