KR101149406B1 - 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈 - Google Patents

전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈 Download PDF

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KR101149406B1
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Abstract

본 발명은 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈에 관한 것으로, 복수의 전지셀에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시켜 복수의 전지셀의 열화를 억제하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 판 형상의 복수의 전지셀은 일정 간격으로 배치되며, 병렬 또는 직렬로 연결된다. 그리고 복수의 히트 싱크는 복수의 전지셀 사이에 각각 배치된다. 이때 복수의 히트 싱크는 각각, 방열 케이스, 복수의 확산 돌기 및 복수의 댐바를 포함한다. 방열 케이스는 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되며, 냉매가 이동하면서 열의 흡수가 이루어지는 내부 공간이 형성되며, 냉매가 입출될 수 있는 투입구와 배출구가 형성된다. 복수의 확산 돌기는 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 내부 공간을 통과하는 냉매를 내부 공간 전체로 확산시킬 수 있도록 투입구 쪽을 향하는 면은 볼록하게 형성되고, 배출구 쪽을 향하는 면은 오목하게 형성된다. 그리고 복수의 댐바는 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 복수의 확산 돌기의 가장자리 둘레를 따라서 불연속적으로 형성된다.

Description

전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈{Heat sink of battery cell for electric vehicle and battery cell module using the same}
본 발명은 전기를 동력원으로 사용하는 차량의 전지셀 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지셀 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 흡수하여 외부로 방출시킬 수 있도록 히트 싱크 내에서의 냉매의 확산을 촉진하면서 냉매의 역류를 억제할 수 있는 복수의 돌기가 히트 싱크 내에 형성된 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈에 관한 것이다.
효율적인 에너지 사용 및 에너지 자원의 절약이라는 측면에서 가솔린, 디젤, LPG 등의 화석연료 대신에 전기를 사용하는 차량(이하 '전기 차량'이라 한다)의 보급이 증가하고 있다. 전기 차량으로는 전지(배터리)만으로 운행될 수 있는 전기자동차와, 전지와 기존 엔진을 병행해서 사용하는 하이브리드 자동차가 있으며, 일부는 상용화되어 사용되고 있다. 특히 전기 차량은 화석연료를 사용하는 차량과 비교하여 환경오염을 거의 유발하지 않기 때문에, 전기 차량의 사용이 확대될 것으로 예상된다.
이와 같은 전기 차량은 동력원으로 사용되는 전지로는 이차전지가 사용되고, 이차전지로는 납축 전지, 니켈수소 전지, 리튬이온 전지 등이 사용되고 있다. 이와 같은 이전전지를 전기 차량용 동력으로 사용하기 위해서는 고출력이 요구되기 때문에, 다수의 소형 이차전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 전지셀을 형성하고, 이러한 전지셀 다수 개를 병렬 또는 직렬로 연결하여 하나의 전지셀 모듈을 형성하여 사용한다.
이와 같은 전지셀 모듈은 충방전 과정에서 다량의 열이 발생하기 때문에, 충방전 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하지 못하면, 전지셀 모듈에 열축적이 일어나 전지셀이 열화된다. 이러한 전지셀의 열화는 전지셀 모듈의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 심할 경우 발화 또는 폭발의 주원인으로 작용한다. 따라서 전지셀 모듈의 충방전 과정에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시켜, 전지셀 모듈의 열화를 억제할 수 있는 냉각 시스템이 필요하다.
일반적으로 전지셀 모듈의 냉각은 공기를 이용한 공랭식 구조를 채택하고 있으며, 전기 차량의 외부 또는 내부의 공기를 흡입하여 전지셀을 냉각시킨 후 전기 차량의 외부로 배출시키는 구조로 이루어져 있다.
하지만 공기를 이용하여 전지셀 모듈을 냉각시키는 데는 한계가 있으며, 특히 전기 차량이 정차하고 있는 경우 공기의 순환이 원활하지 않기 때문에, 전지셀 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시켜 전지셀 모듈을 냉각시키는 데는 한계가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 전기 차량의 전지셀에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시켜 전지셀의 열화를 억제할 수 있는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 히트 싱크 내로 주입되는 냉매의 확산을 촉진하면서 냉매의 역류를 억제할 수 있는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기 차량용 판 형상의 전지셀 냉각용 히트 싱크로서, 방열 케이스, 복수의 확산 돌기 및 복수의 댐바를 포함하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크를 제공한다. 상기 방열 케이스는 상기 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되며, 냉매가 이동하면서 열의 흡수가 이루어지는 내부 공간이 형성되며, 상기 냉매가 입출될 수 있는 투입구와 배출구가 형성된다. 상기 복수의 확산 돌기는 상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하는 냉매를 상기 내부 공간 전체로 확산시킬 수 있도록 상기 투입구 쪽을 향하는 면은 볼록하게 형성되고, 상기 배출구 쪽을 향하는 면은 오목하게 형성된다. 그리고 상기 복수의 댐바는 상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 복수의 확산 돌기의 가장자리 둘레를 따라서 불연속적으로 형성된다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 방열 케이스는, 냉매가 투입되는 상기 투입구, 일측으로 상기 투입구와 연결되는 상기 내부 공간이 형성된 케이스 몸체, 및 상기 케이스 몸체의 타측에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하면서 열을 흡수한 상기 냉매가 배출되는 상기 배출구를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 투입구는 상기 케이스 몸체의 상부 쪽에 형성되고, 상기 배출구는 상기 케이스 몸체의 하부 쪽에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 투입구와 상기 배출구는 상기 케이스 몸체의 대각선 방향에 배치될 수 있다. 이때 상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 케이스 몸체의 상부를 향하거나, 상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 투입구와 상기 배출구가 형성된 대각선 방향에 평행하게 형성되거나, 상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 투입구를 향하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 복수의 확산 돌기는, 복수의 열 또는 행으로 형성될 수 있으며, 같은 열 또는 행에 위치하는 확산 돌기는 서로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 확산 돌기는 단면이"Λ"형태 또는 곡선 형태의 벽으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 복수의 댐바는, 상기 투입구와 상기 배출구가 형성된 쪽은 개방되어 있다.
본 발명은 또한, 복수의 전지셀, 복수의 히트 싱크 및 열교환기를 포함하는 차량용 전지셀 모듈을 제공한다. 판 형상의 상기 복수의 전지셀은 일정 간격으로 배치되며, 병렬 또는 직렬로 연결된다. 상기 복수의 히트 싱크는 상기 복수의 전지셀 사이에 각각 배치된다. 그리고 상기 열교환기는 상기 복수의 히트 싱크와 연결되어 냉매를 순환시키고, 순환되는 상기 냉매의 열교환을 수행한다. 이때 상기 복수의 히트 싱크는 각각, 방열 케이스, 복수의 확산 돌기 및 복수의 댐바를 포함한다. 상기 방열 케이스는 상기 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되며, 냉매가 이동하면서 열의 흡수가 이루어지는 내부 공간이 형성되며, 상기 냉매가 입출될 수 있는 투입구와 배출구가 형성된다. 상기 복수의 확산 돌기는 상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하는 냉매를 상기 내부 공간 전체로 확산시킬 수 있도록 상기 투입구 쪽을 향하는 면은 볼록하게 형성되고, 상기 배출구 쪽을 향하는 면은 오목하게 형성된다. 그리고 상기 복수의 댐바는 상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 복수의 확산 돌기의 가장자리 둘레를 따라서 불연속적으로 형성된다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈에 있어서, 상기 방열 케이스는, 냉매가 투입되는 상기 투입구, 일측으로 상기 투입구와 연결되는 상기 내부 공간이 형성된 케이스 몸체, 및 상기 케이스 몸체의 타측에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하면서 열을 흡수한 상기 냉매가 배출되는 상기 배출구를 포함할 수 있다. 이때 상기 투입구는 상기 케이스 몸체의 상부 쪽에 형성되고, 상기 배출구는 상기 케이스 몸체의 하부 쪽에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 전지셀 사이에 각각 히트 싱크가 설치되고, 히트 싱크의 내부 공간에는 복수의 확산 돌기가 형성된 구조를 갖기 때문에, 히트 싱크 내로 주입되는 냉매의 확산을 촉진하면서 냉매의 역류를 억제할 수 있다.
즉 확산 돌기는 냉매가 주입되는 쪽을 향하여 볼록하게 형성됨으로써, 투입구로 주입되는 냉매는 확산 돌기의 볼록한 면에 부딪혀 주위로 확산되기 때문에, 히트 싱크 내로 주입되는 냉매의 확산을 촉진할 수 있다.
또한 확산 돌기의 반대편 즉 히트 싱크의 배출구를 향하는 쪽은 오목한 형태로 형성됨으로써, 냉매의 역류를 가로막기 때문에, 히트 싱크 내로 주입되는 냉매의의 역류를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트 싱크를 갖는 전기 차량용 전지셀 모듈의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 한 쌍의 전지셀 사이에 히트 싱크가 개재된 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 히트 싱크를 보여주는 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 히트 싱크의 내부 공간으로 투입된 냉매가 확산되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 히트 싱크를 보여주는 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 히트 싱크를 보여주는 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히트 싱크를 보여주는 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 히트 싱크를 보여주는 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트 싱크를 갖는 전기 차량용 전지셀 모듈의 다른 예를 보여주는 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트 싱크를 갖는 전기 차량용 전지셀 모듈의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈은 복수의 전지셀(10)과, 복수의 전지셀(10) 사이에 설치된 복수의 히트 싱크(20)를 포함하며, 순환되는 냉매에 대한 열교환을 수행하는 열교환기(30)를 더 포함할 수 있다.
복수의 전지셀(10)은 판 형상으로 일정 간격을 두고 배치되며, 병렬 또는 직렬로 연결된다. 각각의 전지셀(10)은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장된 양극, 분리막, 음극 구조의 전극조립체로 구성되어 있고, 전지케이스에 의해 전극조립체가 보호되며, 전지케이스의 양쪽에 전극조립체의 양극과 음극과 각각 전기적으로 연결된 양극 단자와 음극 단자가 외부로 돌출된 구조를 갖는다. 그리고 전지셀(10)은 판 상의 전극조립체의 양측면이 외부로 노출된다. 이때 전지셀(10)로는 니켈수소 전지, 리튬이온 전지 등과 같이 이차전지가 사용될 수 있다.
복수의 히트 싱크(20)는 각각 복수의 전지셀(10) 사이에 배치되며, 기계적인 접촉에 의한 열전달 방식과 냉매 순환 방식으로 복수의 전지셀(20)을 냉각시킬 수 있도록, 복수의 전지셀(10)의 양측면에 접촉되게 설치된다. 이때 복수의 전지셀(10) 중 최외곽에 위치하는 두 개의 전지셀(10)의 외측면에도 각각 접촉되게 히트 싱크(20)가 설치될 수 있다.
그리고 열교환기(30)는 복수의 히트 싱크(20)와 연결되어 냉매를 순환시키고, 순환되는 냉매의 열교환을 수행한다. 이때 열교환기(30)는 주입관(32)을 통하여 열교환된 냉매를 복수의 히트 싱크(20)로 공급하고, 회수관(34)을 통하여 가열된 냉매를 히트 싱크(20)로부터 공급받아 열교환을 수행한다. 이때 열교환기(30)는 열교환 방식으로 공랭식 또는 수랭식을 사용할 수 있다.
이때 열교환기(30)와 복수의 히트 싱크(20)는 주입관(32)과 회수관(34)을 매개로 병렬로 연결된 형태를 예시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 열교환기(30)와 복수의 히트 싱크(20)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결될 수도 있다. 즉 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 모듈(200)의 열교환기(30)는 복수의 히트 싱크(20) 중 일측의 최외곽에 위치하는 히트 싱크(20)와 주입관(32)을 매개로 연결된다. 복수의 히트 싱크(20) 사이는 연결관(36)을 매개로 서로 직렬로 연결된다. 그리고 복수의 히트 싱크(20) 중 타측의 최외곽에 위치하는 히트 싱크(20)와 열교환기(30)는 회수관(34)을 매개로 연결된다. 이때 연결관(36)은 복수의 히트 싱크(20)에 형성된 냉매로의 방향에 따라서, 전지셀(10)의 상하 방향으로 형성될 수도 있고, 전지셀(20)의 좌우 방향으로 형성될 수도 있다.
특히 제1 실시예에 따른 히트 싱크(20)에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 한 쌍의 전지셀(10) 사이에 히트 싱크(20)가 개재된 구조를 보여주는 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 히트 싱크(20)를 보여주는 부분 단면도이다. 그리고 도 4는 도 3의 히트 싱크(20)의 내부 공간(22)으로 투입된 냉매(40)가 확산되는 상태를 보여주는 도면이다.
제1 실시예에 따른 히트 싱크(20)는 전지셀(10)과의 기계적인 접촉에 의한 열전달 방식 및 냉매 순환 방식을 이용하여 전지셀(10)에서 발생되는 열을 흡수하여 전지셀(10) 밖으로 신속히 방출시킨다. 즉 히트 싱크(20)는 내부 공간(22)을 갖는 방열 케이스(21) 및 복수의 확산 돌기(27)를 포함한다. 방열 케이스(21)는 전지셀(10)의 적어도 일측면에 접촉되며, 냉매(40)가 이동하면서 열의 흡수가 이루어지는 내부 공간(22)이 형성되어 있다. 그리고 복수의 확산 돌기(27)는 방열 케이스(21)의 내부 공간(22)에 형성되며, 내부 공간(22)을 통과하는 냉매(40)를 내부 공간(22) 전체로 확산시킨다. 이때 냉매(40)로는 공기, 물, 부동액, 부동액이 첨가된 물, 프레온 냉매, 자연 냉매, 액화 가스 등이 사용될 수 있다.
방열 케이스(21)는 투입구(23), 케이스 몸체(24) 및 배출구(25)를 포함한다. 투입구(23)는 냉매(40)가 투입되는 부분이다. 케이스 몸체(24)는 일측으로 투입구(23)와 연결되는 내부 공간(22)이 형성되어 있다. 그리고 배출구(25)는 케이스 몸체(24)의 타측에 형성되며, 내부 공간(22)을 통과하면서 열을 흡수한 냉매(40)가 배출되는 부분이다. 방열 케이스(21)로는 열전도성이 양호한 소재라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 높은 열전도성의 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금 등의 금속 소재가 사용될 수 있다.
케이스 몸체(24)는 전지셀(10)과의 접촉 면적을 최대한 확보하기 위해서, 전지셀(10)의 형태에 대응되는 사각판 형상을 가질 수 있으며, 접촉 면적은 전지셀(10)과 실질적으로 동일하거나 유사한 면적을 가질 수 있다. 케이스 몸체(24)에서 전지셀(10)과의 기계적인 접촉에 의해 전지셀(10)로부터 열을 흡수하고, 흡수한 열은 케이스 몸체(24)의 내부 공간(22)을 통과하는 냉매(40)에 의해 열의 재흡수가 이루어진다.
투입구(23)는 주입관(32)을 매개로 열교환기(30)에 연결되어 열교환기(30)로부터 열교환된 냉매(40)를 공급받아 케이스 몸체(24)로 전달한다. 배출구(25)는 회수관(34)을 매개로 열교환기(30)에 연결되어 열교환기(30)로 가열된 냉매(40)를 전달한다.
그리고 냉매(40)가 케이스 몸체(24)의 내부 공간(22)을 통과할 때, 케이스 몸체(24)의 내부 공간(22)을 전체적으로 균일하게 통과할 수 있도록, 투입구(23)는 케이스 몸체(24)의 상부쪽에 형성될 수 있다. 배출구(25)는 케이스 몸체(24)의 하부쪽에 형성될 수 있다. 특히 투입구(23)와 배출구(25)의 위치는 케이스 몸체(24)에서 가능한 서로 멀리 떨어진 위치에 형성될 수 있다. 예컨대 제1 실시예에 따른 케이스 몸체(24)가 사각판으로 형성되는 경우, 대각선 상에 가까운 위치에 투입구(23)와 배출구(25)가 형성될 수 있다.
복수의 확산 돌기(27)는 투입구(23) 쪽을 향하는 면은 볼록하게 형성되고, 배출구(25) 쪽을 향하는 면은 오목하게 형성된다. 예컨대 확산 돌기(27)는 단면이"Λ"형태, 곡선 형태의 벽으로 형성될 수 있다.
이와 같이 확산 돌기(27)를 형성하는 이유는 다음과 같다. 먼저 내부 공간(22)에 확산 돌기(27)가 없는 경우, 내부 공간으로 투입된 냉매는 주로 투입구와 배출구를 연결하는 가상선 상에 가까운 영역을 따라서 이동한 후 케이스 몸체를 빠져나가고, 투입구와 배출구를 연결하는 가상선에서 먼 위치의 내부 공간으로 충분히 냉매가 확산되지 못할 수 있다. 또한 그 부분으로 투입된 냉매 중 일부가 확산되더라도, 그 부분의 냉매는 투입구와 배출구를 연결하는 가상선에 있는 냉매 보다는 유속이 상대적으로 느리기 때문에, 내부 공간에 잔류하는 시간이 길어질 수 있다. 이 경우, 히트 싱크의 방열 효율을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다.
하지만 제1 실시예에 따른 히트 싱크(20)는 내부 공간(22)에 복수의 확산 돌기(27)가 형성되고, 확산 돌기(27)는 냉매(40)가 주입되는 쪽을 향하여 볼록하게 형성됨으로써, 투입구(23)로 주입되는 냉매(40)는 확산 돌기(27)의 볼록한 면에 부딪혀 주위로 확산되기 때문에, 방열 케이스(21) 내로 주입되는 냉매(40)의 확산을 촉진할 수 있다. 아울러 확산 돌기(27)는 투입구(23)와 배출구(25)를 연결하는 가상선을 따라서 이동하는 냉매(40)의 이동을 방해하여 유속을 떨어뜨리면서, 냉매(40)의 가상선 밖으로의 확산을 유도하기 때문에, 내부 공간(22)에서의 냉매(40)의 유속을 조정할 수 있다. 따라서 확산 돌기(27)는 냉매(40)를 내부 공간(22) 전체로 확산하면서 유속을 어느 정도는 균일하게 조정할 수 있기 때문에, 히트 싱크(20)의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 확산 돌기(27)의 반대편 즉 방열 케이스(21)의 배출구(25)를 향하는 쪽은 오목한 형태로 형성됨으로써, 냉매(40)의 역류를 가로막기 때문에, 방열 케이스(21) 내로 주입되는 냉매(40)의 역류를 억제할 수 있다. 즉 방열 케이스(21)의 배출구(25)에서 확산 돌기(27)를 볼 때는 안쪽으로 오목한 형태를 갖기 때문에, 볼록한 형태에 비해서 냉매(40)의 흐름을 상대적으로 더 크게 방해하여 냉매(40)가 투입구(23)쪽으로 역류하는 것을 억제할 수 있다.
그 외 방열 케이스(21)의 내부 공간(22)에는 복수의 댐바(29)가 더 형성될 수 있다. 복수의 댐바(29)는 복수의 돌기(27)의 가장자리 둘레를 따라서 불연속적으로 형성될 수 있다. 복수의 댐바(29)는 내부 공간(22)의 가장자리 둘레를 따라서 형성되어 내부 공간(22)으로 주입된 냉매(40)가 복수의 돌기(27)가 형성된 영역으로 이동할 수 있도록 안내하는 기능을 수행한다. 복수의 댐바(29)는 냉매(40)가 투입구(23)를 통하여 주입된 이후에 복수의 돌기(27)가 형성된 영역으로 이동한 다음 배출구(25)를 통하여 밖으로 배출될 수 있도록, 투입구(23)와 배출구(25)가 형성된 쪽은 개방되어 있다. 도면부호 29a는 투입구(23) 쪽에 형성된 개방부를 나타낸다. 그 외 복수의 댐바(29)는 방열 케이스(21)를 조립할 때 조립을 안내하는 가이드 바의 기능이나, 방열 케이스(21)의 형태를 지지하는 지지바의 기능을 수행할 수도 있다.
이와 같이 제1 실시예에 따른 전지셀 모듈(100)은 복수의 전지셀(10) 사이에 각각 히트 싱크(20)가 설치되고, 히트 싱크(20)의 내부 공간(22)에는 복수의 확산 돌기(27)가 형성된 구조를 갖기 때문에, 히트 싱크(20) 내로 주입되는 냉매(40)의 확산을 촉진하면서 냉매(40)의 역류를 억제할 수 있다.
한편 제1 실시예에서는 복수의 확산 돌기(27)의 볼록한 지점이 케이스 몸체(24)의 상부를 향하는 방향으로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 히트 싱크(20a)는 복수의 확산 돌기(27)의 볼록한 지점이 케이스 몸체(24)의 대각선 방향에 평행하게 배치될 수 있다. 또는 복수의 확산 돌기(27)는 볼록한 지점이 케이스 몸체(24)의 투입구(23)를 향하게 형성될 수도 있다. 이때 복수의 확산 돌기(27)는 매트릭스 형태로 배열되거나, 지그재그로 배열될 수 있다. 그 외 구조는 제1 실시예에 따른 히트 싱크(도 3의 20)와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
한편 제1 및 제2 실시예에서는 복수의 확산 돌기(27)가 개별적으로 케이스 몸체(24)의 내부 공간(22)에 균일하게 분산된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 열 또는 행으로 형성되며, 같은 열 또는 행에 위치하는 확산 돌기(27)는 서로 연결되게 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 히트 싱크(20b)를 보여주는 부분 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 히트 싱크(20b)는 복수의 확산 돌기(27)가 복수의 행으로 형성되며, 같은 행에 위치하는 확산 돌기(27)는 서로 연결된 구조를 갖는다. 그 외 구조는 제1 실시예에 따른 히트 싱크(도 3의 20)와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히트 싱크(20c)를 보여주는 부분 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제4 실시예에 따른 히트 싱크(20c)는 복수의 확산 돌기(27)가 복수의 열로 형성되며, 같은 열에 위치하는 확산 돌기(27)는 서로 연결된 구조를 갖는다. 그 외 구조는 제1 실시예에 따른 히트 싱크(도 3의 20)와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 히트 싱크(20d)를 보여주는 부분 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제5 실시예에 따른 히트 싱크(20d)는 복수의 확산 돌기(27)가 케이스 몸체(24)의 대각선 방향으로 복수의 열로 형성되며, 같은 열에 위치하는 확산 돌기(27)는 서로 연결된 구조를 갖는다. 그 외 구조는 제1 실시예에 따른 히트 싱크(도 3의 20)와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 전지셀 20 : 히트 싱크
21 : 방열 케이스 22 : 내부 공간
23 : 투입구 24 : 케이스 몸체
25 : 배출구 29 : 댐바
30 : 열교환기 32 : 주입관
34 : 회수관 36 : 연결관
40 : 냉매 100,200 : 전지셀 모듈

Claims (10)

  1. 전기 차량용 판 형상의 전지셀의 히트 싱크로서,
    상기 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되며, 냉매가 이동하면서 열의 흡수가 이루어지는 내부 공간이 형성되며, 상기 냉매가 입출될 수 있는 투입구와 배출구가 형성된 방열 케이스;
    상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하는 냉매를 상기 내부 공간 전체로 확산시킬 수 있도록 상기 투입구 쪽을 향하는 면은 볼록하게 형성되고, 상기 배출구 쪽을 향하는 면은 오목하게 형성된 복수의 확산 돌기;
    상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 복수의 확산 돌기의 가장자리 둘레를 따라서 불연속적으로 형성된 복수의 댐바;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열 케이스는,
    냉매가 투입되는 상기 투입구;
    일측으로 상기 투입구와 연결되는 상기 내부 공간이 형성된 케이스 몸체;
    상기 케이스 몸체의 타측에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하면서 열을 흡수한 상기 냉매가 배출되는 상기 배출구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투입구는 상기 케이스 몸체의 상부 쪽에 형성되고, 상기 배출구는 상기 케이스 몸체의 하부 쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투입구와 상기 배출구는 상기 케이스 몸체의 대각선 방향에 배치되며,
    상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 케이스 몸체의 상부를 향하거나, 상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 투입구와 상기 배출구가 형성된 대각선 방향에 평행하게 형성되거나, 상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 투입구를 향하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 확산 돌기는 단면이"Λ"형태 또는 곡선 형태의 벽으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크.
  6. 제4항에 있어서, 상기 복수의 확산 돌기는,
    복수의 열 또는 행으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 댐바는,
    상기 투입구와 상기 배출구가 형성된 쪽은 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크.
  8. 일정 간격으로 배치되며, 병렬 또는 직렬로 연결된 판 형상의 복수의 전지셀;
    상기 복수의 전지셀 사이에 각각 배치되는 복수의 히트 싱크;
    상기 복수의 히트 싱크와 연결되어 냉매를 순환시키고, 순환되는 상기 냉매의 열교환을 수행하는 열교환기;를 포함하며,
    상기 복수의 히트 싱크는 각각,
    상기 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되며, 냉매가 이동하면서 열의 흡수가 이루어지는 내부 공간이 형성되며, 상기 냉매가 입출될 수 있는 투입구와 배출구가 형성된 방열 케이스;
    상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하는 냉매를 상기 내부 공간 전체로 확산시킬 수 있도록 상기 투입구 쪽을 향하는 면은 볼록하게 형성되고, 상기 배출구 쪽을 향하는 면은 오목하게 형성된 복수의 확산 돌기;
    상기 방열 케이스의 내부 공간에 형성되며, 상기 복수의 확산 돌기의 가장자리 둘레를 따라서 불연속적으로 형성된 복수의 댐바;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방열 케이스는,
    냉매가 투입되는 상기 투입구;
    일측으로 상기 투입구와 연결되는 상기 내부 공간이 형성된 케이스 몸체;
    상기 케이스 몸체의 타측에 형성되며, 상기 내부 공간을 통과하면서 열을 흡수한 상기 냉매가 배출되는 상기 배출구;를 포함하고,
    상기 투입구는 상기 케이스 몸체의 상부 쪽에 형성되고, 상기 배출구는 상기 케이스 몸체의 하부 쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 투입구와 상기 배출구는 상기 케이스 몸체의 대각선 방향에 배치되며,
    상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 케이스 몸체의 상부를 향하거나, 상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 투입구와 상기 배출구가 형성된 대각선 방향에 평행하게 형성되거나, 상기 복수의 확산 돌기의 볼록한 지점이 상기 투입구를 향하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
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