KR20160026040A - 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 - Google Patents
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Abstract
전지셀들 사이에 장착되어 충방전 시, 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서, 양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열판; 및 상기 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있고, 방열판의 외주를 따라 그것의 일면에 결합되어 있으며, 방열판에 결합된 상태에서 냉매의 유동을 위해 중공 구조의 유로를 제공하는 유로 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부재를 제공한다.
Description
본 발명은 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 상기 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.
충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 중대형 전지모듈 다수 개를 포함하고 고출력 대용량의 전지인 차량용 중대형 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.
중대형 전지팩에 장착되는 전지모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한다. 예를 들어, 전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 전지셀의 경우, 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하여 단위모듈을 구성하고 이러한 단위모듈들을 다수 개 적층하여 전지모듈을 구성할 수 있다. 따라서, 별도의 카트리지는 기계적 강성이 높아지는 장점이 있지만, 전지모듈 전체의 크기가 커지게 된다.
또한, 적층된 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매용 유로가 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다.
특히, 상기 냉각 구조가 수냉식 냉각 시스템인 경우, 냉매의 누수를 방지하기 위해 다수의 부재들이 필요하므로, 그 설계가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 냉매의 유동을 위하여 냉매 도관이 상기 전지셀들 또는 전지모듈들 사이에 형성시켜야 하므로, 전지팩의 전체 크기가 커지게 된다.
따라서, 누수를 효과적으로 방지하면서도 그 구조가 간편하고, 안전성이 우수한 냉각부재 및 이를 포함하는 콤팩트한 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 별도의 냉매 도관이나 부재 없이도, 전지모듈을 구성하는 전지셀들을 효율적으로 냉각할 수 있는 냉각부재 및 이를 포함하는 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉각부재는, 전지셀들 사이에 장착되어 충방전 시, 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서,
양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열판; 및
상기 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있고, 방열판의 외주를 따라 그것의 일면에 결합되어 있으며, 방열판에 결합된 상태에서 액상냉매의 유동을 위해 중공 구조의 유로를 제공하는 유로 부재;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 냉각부재는, 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 중공 구조의 유로 부재가 방열판의 외주를 따라 결합된 구조로서, 두께가 얇은 방열판이 전지셀의 계면에 접촉하게 되고, 상대적으로 부피를 차지하는 유로 부재가 전지셀의 외주에 위치할 수 있는 바, 다수의 전지셀들과 냉각부재를 조합하여 전지모듈을 구성하는 경우에도, 콤팩트한 전지모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 냉각부재는 별도의 냉매 도관의 구비가 필요 없으므로, 전지셀의 적층에 따라서, 냉매 도관이 손상되는 문제를 근본적으로 해소할 수 있으며, 유로 부재가 전지셀의 외주에 위치하는 바, 별도의 전지셀 카트리지 없이도 전지셀을 지지할 수 있는 부가적인 효과를 발현할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 냉각부재는 더욱 콤팩트한 전지모듈을 구성이 가능하다.
상기 중공 구조로 이루어진 유로 부재에 대한 하나의 구체적인 예에서, 상기 유로 부재는 방열판에 결합된 상태에서, 방열판의 총 면적 대비 99% 내지 95%의 면적이 노출되어 노출된 방열판과 전지셀이 접촉될 수 있도록 장방형의 개구가 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 노출된 방열판의 표면에는 열전도를 촉진하기 위한 써멀 콤파운드 또는 써멀구리스 와 같은 열전도 보조 물질이 도포될 수 있다.
상기 유로 부재는 장방형의 개구가 형성되어 있는 상판 및 하판이 용접 또는 블레이징(blazing)에 의해 결합된 구조일 수 있다.
이러한 상판 및 하판은 그것들의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 이는 전지셀의 형태 및 두께를 고려하여 설정할 수 있다.
이러한 구조의 첫 번째 예로서, 상기 상판은 수직단면상 평판형이며, 상기 하판은 상판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부를 포함할 수 있다. 이 때, 상판과 하판이 결합되면서, 하판의 만입부와 상판 사이에 중공 구조의 내부 공간이 형성되고, 이것이 냉매 유동을 위한 유로로 설정된다. 또한, 상기 상판과 하판을 포함하는 유로 부재는 방열판을 기준으로, 방열판의 하부 방향으로 유로가 형성될 수 있다.
상기 구조의 두 번째 예로서, 상기 상판은 하판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부를 포함하며, 하판은 수직단면상 편판형으로 이루어질 수 있다. 이러한 구조는, 상기 첫 번째 예와 마찬가지로, 상판과 하판이 결합되면서, 하판의 만입부와 상판 사이에 중공 구조의 내부 공간이 형성되고, 이것이 냉매 유동을 위한 유로로 설정된다. 그러나, 상기 상판과 하판을 포함하는 유로 부재는 방열판을 기준으로, 방열판의 상부 방향으로 유로가 형성된 구조일 수 있다.
상기 구조의 세 번째 예로서, 상기 상판은 하판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부를 포함하며, 상기 하판은 상판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부를 포함할 수 있다. 이 때, 상판과 하판이 결합되면서, 상판의 만입부와 상판의 만입부 사이에 중공 구조의 내부 공간이 형성되고, 이것이 냉매 유동을 위한 유로로 설정된다. 이러한 구조의 유로 부재는 방열판을 기준으로, 방열판의 상부 및 하부 방향 양쪽으로 유로가 형성될 수 있다.
상기 구조들에서, 상기 상판과 하판이 결합되면서, 만입부가 유로 부재의 내부에 중공 구조의 유로를 형성하고, 상기 만입부는 유로가 전지셀의 외주면에 밀착되도록, 전지셀의 외주면을 따라 상판 및/또는 하판에 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 만입부의 형상은 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 만입부의 형상은 만입부의 수직 단면상으로 반원형, 반타원형, 또는 사각형일 수 있다.
또한, 상기 만입부는 예를 들어, 만입부의 형태에 따른 지그를 포함하는 다이 상에, 상판 및/또는 하판을 위치시킨 후, 압착(press) 시켜 형성시킬 수 있으며, 이러한 공정으로 형성되는 만입부는 그것의 두께가 얇게 형성될 수 있는 바, 더욱 콤팩트한 구조의 냉각부재 구성이 가능하다.
이하에서는, 상기 상판과 하판이 결합된 유로 부재의 구체적인 구조를 설명한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 유로 부재는 그것의 일측 단부에 냉매 유로로부터 냉매가 유출되는 유출구 및 배출되는 배출구가 형성되어 있을 수 있다.
상기 유로 부재는 방열판과 결합하도록 유로를 기준으로 유로의 외면으로부터 방열판의 중심 방향으로 연장되어 있는 제 1 플레이트 부, 유로를 기준으로, 유로의 외면으로부터 제 1 플레이트 부의 연장방향에 대해 대향방향으로 연장되어 있는 제 2 플레이트 부 및 상기 냉매 유입구 및 냉매 배출구 사이에서 방열판에 대해 수평으로 유로의 외면으로부터 연장되어 있는 제 3 플레이트 부를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 냉각부재는, 중공 구조의 유로 양 측으로, 판상의 제 1 플레이트 부 및 제 2 플레이트 부가 연장되어 있는 바, 방열판으로부터 제 2 플레이트 부를 통해 방열을 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
구체적으로, 냉각부재의 방열판이 전지셀의 열을 수령하여, 이를 유로 부재로 전도하고, 전도된 열을 유로 부재에서 외측으로 연장된 제 2 플레이트 부를 통해 방열하는 동시에, 유로 부재에 형성된 유로를 지나는 냉매가 유로 부재의 열을 냉각하여, 방열판 및 전지셀을 냉각하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 냉각부재는 냉각부재 외부로의 방열과, 냉매의 냉각을 동시에 수행하는 바, 냉각 효율성이 높다.
여기서, 상기 제 1 플레이트 부 및 제 2 플레이트 부는 방열판에 대해 수평방향으로 유로의 외면으로부터 연장된 구조일 수 있다.
반면에, 상기 제 1 플레이트 부는 방열판에 대해 수평방향으로 냉매도관으로부터 연장되어 있고, 상기 제 2 플레이트 부는 방열판에 대해 수평방향으로 냉매도관으로부터 연장되어 있는 평판부 및 상기 평판부로부터 연장된 상태로, 수직 절곡된 절곡부를 포함하는 구조일 수도 있다. 이러한 구조는 제 2 플레이트 부의 절곡부가 외부 냉각 수단, 예를 들어, 열 교환기 또는 열 교환부재등과 접촉이 가능한 구조로서, 냉각 구조를 다양하게 구성할 수 있다.
상기 제 1 플레이트 부는 방열판에 결합되기 위해 유로의 외면으로부터 일정한 폭으로 연장된 부위로서, 상기 제 1 플레이트 부의 연장 폭은 방열판의 폭 대비 1% 내지 5%일 수 있고, 상기 제 1 플레이트 부는 방열판의 외주면를 따라 그것의 일면에 용접 또는 블레이징(blazing)에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있다. 상세하게는 상기 제 1 플레이트 부의 하단면이 방열판의 외주면을 따라 그것의 상단면에 블레이징에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있다.
상기 제 2 플레이트 부는, 냉각부재가 전지셀들 사이에 개재되었을 때, 적층된 전지셀들의 외부로 제 2 플레이트 부의 일부가 노출될 수 있도록, 제 1 플레이트 부의 연장 폭보다 더 길게 연장된 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 플레이트 부의 연장 폭은 제 1 플레이트 부의 폭 대비 100% 내지 500%일 수 있다.
이 때, 상기 제 2 플레이트 부는 방열판의 외주면들 중, 냉매 유출구 및 냉매 배출구가 형성된 외주면 및 그 대향 외주면을 제외한 나머지 외주면들 중 어느 하나의 외주면에서, 다른 외주면에 위치한 제 2 플레이트 부의 연장 폭보다 유로의 외면으로부터 더 길게 연장되어 있는 구조일 수 있다.
상기 방열판 및 유로 부재는 높은 냉각 효율성의 발현을 위하여 열전도성 소재일 수 있으며, 상세하게는 열전도성 금속 또는 열전도성 플라스틱일 수 있다.
한편, 상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 적층되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 판상형 이차전지가 바람직하다. 이러한 판상형 전지셀의 바람직한 예로는, 각형 전지셀과 파우치형 전지셀을 들 수 있으며, 그 중에서도, 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 형성된 전극조립체 수납부에 전극조립체가 내장되어 있고 전극조립체 수납부의 외주면에는 열융착에 의해 밀봉된 실링부(“외주면 실링부”)를 형성하고 있는 파우치형 전지셀이 특히 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 냉각부재를 포함하는 전지모듈을 제공한다.
상기 전지모듈은 상기 전지모듈은 둘 이상의 판상형 전지셀들이 적층되어 있으며, 상기 냉각부재가 전지셀들 사이에 개재되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 냉각부재는 제 2 플레이트 부의 적어도 일부가 적층된 전지셀들의 외부로 노출된 상태로 전지셀들 사이의 계면에 개재되어 있는 구조일 수 있다.
상기 전지모듈은 외부로 노출된 제 2 플레이트 부와 접촉할 수 있는 열교환 부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 열교환 부재는 공냉용 열교환 부재일 수 있다.
상기 냉각부재의 냉매 유입구와 냉매 배출구는, 바람직하게는, 전지셀의 전극단자에 대응하는 부위에 형성될 수 있다. 따라서, 전지셀에서 가장 많은 열이 발생하는 부위 중의 하나인 전극단자의 냉각 효율을 극대화할 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 냉각부재의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 구조적으로 전지셀의 전극리드와 서로 방해되지 않도록, 전지셀의 전극단자에 대향하는 부위에 형성되어 있을 수도 있음은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 둘 이상 포함하고 있는 전지팩, 및 이 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 태블릿 PC, 넷북, 및 웨어러블 전자기기로부터 선택되는 모바일 기기 또는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템등의 대형 기기일 수 있으나, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각부재는, 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있는 중공 구조의 유로 부재가 방열판의 외주를 따라 결합된 구조로서, 두께가 얇은 방열판이 전지셀의 계면에 접촉하게 되고, 상대적으로 부피를 차지하는 유로 부재가 전지셀의 외주부에 위치하는 바, 다수의 전지셀들과 냉각부재를 조합하여 전지모듈을 구성하는 경우에도, 콤팩트한 전지모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 냉각부재는 별도의 냉매 도관의 구비가 필요 없으므로, 전지셀의 적층에 따라서, 냉매 도관이 손상되는 문제를 근본적으로 해소할 수 있으며, 유로 부재가 전지셀의 외주부에 위치하는 바, 별도의 전지셀 카트리지 없이도 전지셀을 지지할 수 있으므로, 결과적으로 매우 콤팩트한 전지모듈을 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각부재의 모식도이다;
도 2는 도 1에 도시된 냉각부재에서 유로부재를 상부에서 바라본 모식도이다;
도 3은 도 2에 도시된 점선 A-A’의 수직 단면도이다;
도 4는 하나의 실시예에 따른 유로의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 5는 하나의 실시예에 따른 제 2 플레이트의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 6은 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 수직 단면도이다;
도 7은 본 발명에 따른 전지모듈의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각부재에서 유로부재를 상부에서 바라본 모식도이다;
도 3은 도 2에 도시된 점선 A-A’의 수직 단면도이다;
도 4는 하나의 실시예에 따른 유로의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 5는 하나의 실시예에 따른 제 2 플레이트의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 6은 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 수직 단면도이다;
도 7은 본 발명에 따른 전지모듈의 수직 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명에 따른 냉각부재가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 냉각부재에서 유로부재만을 상부에서 바라본 모습이 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2에 도시된 점선 A-A’의 수직 단면이 도시되어 있다.
이들 도면을 함께 참조하면, 냉각부재(100)는 판상형의 방열판(102) 및 방열판의 외주면을 따라 결합되어 있는 유로 부재(110)로 구성되어 있다.
유로 부재(110)는 그것의 일측에 냉매의 유입 및 배출을 위한 유입구(122) 및 배출구(120)가 나란히 형성되어 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 유로 부재(110)는 상판(201) 및 (202)이 상하로 결합된 구조이며, 결합된 유로 부재(110)에는 방열판(102)과 결합 시, 방열판(102)이 노출될 수 있도록 장방형의 개구(130)가 형성되어 있다.
상판(201)에는 상향으로 만입된 만입부(210)가 형성되어 있고, 하판(202)에는, 상기 상판(201)의 만입부(210)와 대응되는 위치에 만입부(211)가 형성되어 있다. 이들 만입부들(210, 211)은 상판(201)과 하판(202)이 결합되면서, 하판(202)의 만입부와 상판(201)의 만입부들(210, 211) 사이에 중공 구조의 내부 공간을 형성한다. 이 내부 공간은 유로 부재(110)의 유로(112)로 설정된다. 물론, 설명의 편의를 위하여, 도 3에는 만입부의 형상을 사각으로 도시하였으나, 이와는 다르게 반원 또는 반타원의 형상도 실제 적용될 수 있음은 물론이다.
유로 부재는 유로(112)의 외면으로부터 방열판의 중심부 방향으로, 일정한 폭(W1)으로 연장되어 있는 제 1 플레이트 부(114), 유로(112)를 기준으로, 유로(112)의 외면으로부터 제 1 플레이트 부(114)의 연장방향에 대해 대향방향으로, 연장되어 있는 제 2 플레이트 부(116, 116a) 및 유입구(122) 및 배출구(120) 사이에서 유로(112)의 외면으로부터 연장되어 있는 제 3 플레이트 부(118)를 포함한다.
제 2 플레이트 부(116)는 냉매 유출구 및 냉매 배출구가 형성된 유로부재의 외주면 및 도 2에서 좌측에 위치한 유로부재의 외주면에서의 연장 폭(W2)이 제 1 플레이트 부의 연장 폭(W1)과 대략 동일하다. 반면에, 냉매 유출구 및 냉매 배출구가 형성된 유로부재의 외주면 및 도 2에서 좌측에 위치한 유로부재의 외주면을 제외한, 도 2에서의 우측에 위치한 유로부재의 외주면에서의 제 2 플레이트 부(116a)는 제 1 플레이트 부의 연장 폭(W1) 대비 대략 400%의 길이로 연장된 연장 폭(W3)을 가진다.
한편, 도 4에는 도 3의 유로와 다른 구조로 이루어진 유로를 모식적으로 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 유로(312)는 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부(310)를 포함하는 상판(301)과 수직단면상 편판형인 하판(302)이 결합되면서, 상판(201)의 만입부(310)와 하판(302) 사이에 중공 구조의 내부 공간을 형성하며, 유로 부재의 유로(312)로 설정된다. 반면, 유로(412)의 경우, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부(410)를 포함하는 하판(402)과 수직단면상 편판형인 상판(401)이 결합되면서, 하판(402)의 만입부(410)와 상판(401) 사이에 중공 구조의 내부 공간을 형성하며, 유로 부재의 유로(412)로 설정된다.
도 5에는 하나의 실시예에 따른 유로 부재에서 유로의 일부가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 유로 부재(500)는 유로(512)의 외면으로부터 방열판(도시하지 않음)의 중심부 방향으로, 연장되어 있는 제 1 플레이트 부(516), 유로(512)를 기준으로, 유로(512)의 외면으로부터 제 1 플레이트 부(516)의 연장방향에 대해 대향방향으로, 연장되어 있는 제 2 플레이트 부(518)를 포함한다.
여기서, 제 2 플레이트 부(518)는 제 1 플레이트 부(516)와 수평으로 연장된 평판부(520) 및 평판부(520)의 단부로부터 수직으로 연장되어 있는 절곡부(521)를 포함한다. 이 절곡부(518)의 표면에는 방열을 촉진하기 위한 열전도 부재들(도시하지 않음)이 접촉하여, 냉각부재의 냉각 성능을 극대화 할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 냉각부재의 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 냉각부재를 포함하는 전지모듈이 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 함께 참조하면, 유로 부재(610)은 방열판(602)의 외주를 따라 그것의 상면에 접촉한 상태로, 블레이징(blazing) 처리에 의해 결합되어 있다.
전지모듈(700)은 네 개의 전지셀들(710, 711, 712, 713)이 차례로 적층된 상태로, 전지셀들(710, 711, 712, 713)이 적층된 계면 사이 각각에 냉각부재(600)가 개재되어 있는 전지셀 적층체 및 전지셀 적층체를 내부에 장착하는 모듈 케이스(701)로 구성되어 있다. 또한, 모듈 케이스 외부로 돌출된 제 2 플레이트 부의 단부에는 방열을 촉진하기 위한 공랭식 열교환 부재(730)가 결합되어 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (28)
- 전지셀들 사이에 장착되어 충방전 시, 전지셀로부터 발생하는 열을 제거하는 냉각부재로서,
양면이 전지셀들에 각각 밀착된 상태로 전지셀들 사이에 개재될 수 있는 판상형의 방열판; 및
상기 방열판의 외주면 형상에 대응하여 절곡되어 있고, 방열판의 외주를 따라 그것의 일면에 결합되어 있으며, 방열판에 결합된 상태에서 액상냉매의 유동을 위해 중공 구조의 유로를 제공하는 유로 부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부재. - 제 1 항에 있어서, 상기 유로 부재는 방열판에 결합된 상태에서, 방열판의 총 면적 대비 99% 내지 95%의 면적이 노출되어 노출된 방열판과 전지셀이 접촉될 수 있도록 장방형의 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유로 부재는 장방형의 개구가 형성되어 있는 상판 및 하판이 용접 또는 블레이징(blazing)에 의해 결합된 구조인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 3 항에 있어서, 상기 상판은 수직단면상 평판형이며, 상기 하판은 상판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 3 항에 있어서, 상기 상판은 하판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부를 포함하며, 하판은 수직단면상 편판형인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 3 항에 있어서, 상기 상판은 하판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 상향으로 만입된 만입부를 포함하며, 상기 하판은 상판과의 결합으로 중공 구조의 유로를 형성하기 위해, 수직 단면상 하향으로 만입된 만입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 4 항 내지 제 6 항에 있어서, 상기 상판과 하판이 결합되면서, 만입부가 유로 부재의 내부에 중공 구조의 유로를 형성하고, 상기 만입부는 유로가 전지셀의 외주면에 밀착되도록, 전지셀의 외주면을 따라 상판 및/또는 하판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유로 부재는 그것의 일측 단부에 냉매가 유출되는 유출구 및 배출되는 배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 부재.
- 제 8 항에 있어서, 상기 유로 부재는 방열판과 결합하도록 유로를 기준으로 유로의 외면으로부터 방열판의 중심축 방향으로 연장되어 있는 제 1 플레이트 부, 유로를 기준으로, 유로의 외면으로부터 제 1 플레이트 부의 연장방향에 대해 대향방향으로 연장되어 있는 제 2 플레이트 부 및 상기 냉매 유입구 및 냉매 배출구 사이에서 유로의 외면으로부터 연장되어 있는 제 3 플레이트 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 플레이트 부의 연장 폭은 제 1 플레이트 부의 폭 대비 100% 내지 500%인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 플레이트 부는 방열판의 외주면들 중, 냉매 유출구 및 냉매 배출구가 형성된 외주면 및 그 대향 외주면을 제외한 나머지 외주면들 중 어느 하나의 외주면에서, 다른 외주면에 위치한 제 2 플레이트 부의 연장 폭보다 유로의 외면으로부터 더 길게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트 부의 연장 폭은 방열판의 폭 대비 1% 내지 5%인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트 부는 방열판의 외주면를 따라 그것의 일면에 용접 또는 블레이징(blazing)에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트 부 및 제 2 플레이트 부는 방열판에 대해 수평으로 유로의 외면으로부터 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트 부는 방열판에 대해 수평으로 냉매도관으로부터 연장되어 있고, 상기 제 2 플레이트 부는 방열판에 대해 수평으로 냉매도관으로부터 연장되어 있는 평판부 및 상기 평판부로부터 연장된 상태로, 수직 절곡된 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 부재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 이차전지인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 16 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개제된 구조의 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방열판 및 유로 부재는 열도전성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 18 항에 있어서, 상기 열전도성 소재는 금속인 것을 특징으로 하는 냉각부재.
- 제 1 항에 따른 냉각부재를 포함하고 있는 전지모듈.
- 제 20 항에 있어서, 상기 전지모듈은 둘 이상의 판상형 전지셀들이 적층되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 냉각부재가 전지셀들 사이에 개재되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 21 항에 있어서, 상기 냉각부재는 제 2 플레이트 부의 적어도 일부가 적층된 전지셀들의 외부로 노출된 상태로 전지셀들 사이의 계면에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 22 항에 있어서, 상기 전지모듈은 외부로 노출된 제 2 플레이트 부와 접촉할 수 있는 열교환 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 23 항에 있어서, 상기 열교환 부재는 공냉용 열교환 부재인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 21 항에 있어서, 상기 냉각부재의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 전지셀의 전극단자에 대응하는 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 21 항에 있어서, 상기 냉각부재의 냉매 유입구 및 냉매 배출구는 전지셀의 전극단자에 대향하는 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 20항 내지 제 26 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 둘 이상 포함하고 있는 전지팩.
- 제 27 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스.
Priority Applications (1)
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| KR1020140113795A KR101779944B1 (ko) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020140113795A KR101779944B1 (ko) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈 |
Publications (2)
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