KR101177887B1 - 히트 싱크를 이용한 전기 차량용 전지셀 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈에 관한 것으로, 전기 차량의 전지셀에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시켜 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 배치되어 복수의 전지셀에서 발생되는 외부로 방출시킨다. 이때 복수의 히트 싱크는 각각, 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되어 전지셀에서 발생되는 열을 흡수하는 판 상의 냉각판과, 냉각판의 일측 테두리면에서 타측 테두리면을 통하여 관통되게 형성되며 냉각판이 흡수한 열을 재흡수하여 냉각판 밖으로 이동하는 적어도 하나의 냉매가 이동하는 복수의 냉매로를 포함한다. 그리고 복수의 냉매로에 각각 적어도 두 종류의 냉매가 사용될 수 있고, 적어도 두 종류의 냉매의 순환 속도 또는 순환 방향이 상이할 수 있다.

Description

히트 싱크를 이용한 전기 차량용 전지셀 모듈{Battery cell module for electric vehicle using heat sink}
본 발명은 전기를 동력원으로 사용하는 차량의 전지셀 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지셀 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있도록 적어도 하나의 냉매가 이동할 수 있는 복수의 유로가 형성된 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 차량용 전지셀의 히트 싱크 및 그를 이용한 전지셀 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전지셀 모듈에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있도록 적어도 하나의 냉매가 이동할 수 있는 복수의 유로가 형성된 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, 판 상의 냉각판 및 복수의 냉매로를 포함하는 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크를 제공한다. 상기 냉각판은 상기 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되어 상기 전지셀에서 발생되는 열을 흡수한다. 그리고 상기 복수의 냉매로는 상기 냉각판의 일측 테두리면에서 타측 테두리면을 통하여 관통되게 형성되며, 상기 냉각판이 흡수한 열을 재흡수하여 상기 냉각판 밖으로 이동하는 적어도 하나의 냉매가 이동한다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 복수의 냉매로가 형성되는 상기 냉각판의 일측 테두리면과 타측 테두리면은 서로 마주보는 테두리면이다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 복수의 냉매로는 서로 일정 간격을 두고 상기 서로 마주보는 테두리면을 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크에 있어서, 상기 냉매는 공기, 물, 부동액, 부동액이 첨가된 물, 프레온 냉매, 자연 냉매, 액화 가스 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 판 형상의 복수의 전지셀 및 복수의 히트 싱크를 포함하는 전기 차량용 전지셀 모듈을 제공한다. 상기 복수의 전지셀은 일정 간격으로 배치되며, 병렬 또는 직렬로 연결된다. 그리고 상기 복수의 히트 싱크는 상기 복수의 전지셀 사이에 각각 배치된다. 이때 상기 복수의 히트 싱크는 각각, 상기 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되어 상기 전지셀에서 발생되는 열을 흡수하는 판 상의 냉각판과, 상기 냉각판의 일측 테두리면에서 타측 테두리면을 통하여 관통되게 형성되며, 상기 냉각판이 흡수한 열을 재흡수하여 상기 냉각판 밖으로 이동하는 적어도 하나의 냉매가 이동하는 복수의 냉매로를 포함한다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈은, 상기 복수의 히트 싱크와 연결되어 상기 냉매를 순환시키고, 순환되는 상기 냉매의 열교환을 수행하는 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈에 있어서, 상기 복수의 냉매로에 각각 적어도 두 종류의 냉매가 사용되고, 상기 적어도 두 종류의 냉매의 순환 속도 또는 순환 방향이 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈에 있어서, 상기 복수의 히트 싱크는 직렬로 연결되어 상기 냉매를 순환하며, 상기 복수의 냉매로를 따라 이동하는 냉매 중 일부는 다른 냉매와 순환 방향이 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈에 있어서, 상기 히트 싱크의 복수의 냉매로는 정방향으로 냉매가 이동하는 적어도 하나의 정방향 냉매로와, 역방향으로 냉매가 이동하는 적어도 하나의 역방향 냉매로를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈에 있어서, 상기 정방향 냉매로와 상기 역방향 냉매로의 수가 동일할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 전지셀 사이에 각각 히트 싱크가 설치되고, 히트 싱크에는 적어도 하나의 냉매가 이동할 수 있는 복수의 냉매로가 형성된 구조를 갖기 때문에, 복수의 전지셀에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 신속히 방출시켜 복수의 전지셀이 열화되는 것을 억제할 수 있다. 즉 히트 싱크는 냉각판에 독립된 복수의 냉매로가 형성되어 있고, 복수의 냉매로를 통하여 독립적으로 각각 적어도 하나의 냉매를 이동시키면서 전지셀에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 신속히 방출시켜 복수의 전지셀이 열화되는 것을 억제할 수 있다.
또한 히트 싱크에 독립된 복수의 냉매로가 형성되어 있기 때문에, 냉매로를 통과하는 냉매의 순환 방향을 달리하여 전지셀 모듈을 구성하는 복수의 전지셀들을 균일하게 냉각시킬 수 있다. 예컨대 복수의 전지셀들 사이에 설치되는 복수의 히트 싱크의 냉매로를 직렬로 연결하여 냉매를 순환시킬 때, 냉매로가 하나인 경우, 한쪽 방향으로 냉매가 이동하기 때문에, 최초 냉매가 투입되는 쪽의 전지셀에 비해서 마지막의 전지셀로 갈수록 냉각 효과는 떨어질 수 밖에 없다. 하지만 본 발명에 따른 히트 싱크는 복수의 냉매로를 포함하기 때문에, 복수의 냉매로를 통과하는 냉매의 순환 방향을 달리함으로써, 전지셀 모듈을 구성하는 복수의 전지셀 전체를 골고루 냉각시킬 수 있다. 따라서 전지셀 모듈을 구성하는 복수의 전지셀 중 특정 전지셀이 다른 전지셀에 비해서 빨리 열화되는 것을 억제함으로써, 종래 보다는 전지셀 모듈의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한 히트 싱크에 독립된 복수의 냉매로가 형성되어 있기 때문에, 복수의 냉매를 사용하는 경우, 냉매의 특성에 따라 냉매의 순환 속도 또는 방향을 조절하여 전지셀 모듈의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 한 쌍의 전지셀 사이에 히트 싱크가 개재된 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크를 보여주는 부분 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 차량용 전지셀의 히트 싱크를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈을 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 실시예에 따른 전기 차량용 전지셀 모듈을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 모듈(100)은 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 있다. 각각의 전지셀(10)은 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. 복수의 히트 싱크(20)는 전지셀(10)에 대응되게 판 상으로 형성될 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 도 5에 도시된 바와 같이, 열교환기(30)와 복수의 히트 싱크(20)는 직렬로 연결될 수도 있다. 즉 본 발명의 다른 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 본 실시예에 따른 히트 싱크(20)에 대해서 도 1 내지 도 3을 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 차량용 전지셀(10)의 히트 싱크(20)를 보여주는 부분 절개 사시도이다.
본 실시예에 따른 히트 싱크(20)는 복수의 냉매로(23)를 사용하여 전지셀(10)에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 신속히 방출시킨다. 즉 히트 싱크(20)는 판 상의 냉각판(21) 및 복수의 냉매로(23)를 포함한다. 냉각판(21)은 전지셀(10)의 적어도 일측면에 접촉되어 전지셀(10)에서 발생되는 열을 흡수한다. 그리고 복수의 냉매로(23)는 냉각판(21)의 일측 테두리면에서 타측 테두리면을 통하여 관통되게 형성되며, 냉각판(21)이 흡수한 열을 재흡수하여 냉각판(21) 밖으로 이동하는 적어도 하나의 냉매가 이동하는 유로를 제공한다. 이때 냉매는 공기, 물, 부동액, 부동액이 첨가된 물, 프레온 냉매, 자연 냉매, 액화 가스 등이 사용될 수 있다.
냉각판(21)은 전지셀(10)에 대응되게 사각판에 가까운 형태를 가질 수 있다. 이때 냉각판(21)으로는 열전도성이 양호한 소재라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 높은 열전도성의 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금 등의 금속 소재가 사용될 수 있다. 냉각판(21)은 일체로 형성될 수도 있고, 마주보는 면에 복수의 냉매로(23)에 대응되게 홈들이 형성된 두 개의 금속판을 접합하여 형성할 수 있다. 냉각판(21)을 일체로 형성하는 경우, 드릴링과 같은 기계적인 천공 방법을 사용하여 냉매로(23)를 형성하게 된다.
복수의 냉매로(23)가 형성되는 냉각판(21)의 일측 테두리면에서 타측 테두리면은 서로 마주보는 테두리면을 수 있다. 복수의 냉매로(23)는 서로 일정 간격을 두고 서로 마주보는 테두리면을 관통하여 형성된다. 여기서 냉각판(21)의 테두리면은 전지셀(10)이 접촉되는 냉각판(21)의 양측면을 연결하는 면으로, 냉각판(21)이 사각판으로 형성되는 경우, 네 개의 테두리면을 갖는다. 본 실시예에서는 냉각판(21)의 상부 테두리면과 하부 테두리면을 관통하는 형태로 복수의 냉매로(23)가 형성된 예를 개시하였다.
냉매로(23)는 냉매가 투입되는 투입구(22)와, 냉각판(21)과 통과하여 냉매가 배출되는 배출구(24)를 갖는다. 투입구(22)는 상부 테두리면에 형성되고, 배출구(24)는 하부 테두리면에 형성될 수 있다. 이때 냉매로(23)는 원통형으로 형성하는 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 냉매로(23)는 타원형, 사각관형, 평관형 등으로 형성될 수 있다.
이때 복수의 히트 싱크(20)가 열교환기(30)에 각각 연결되는 경우, 즉 병렬로 연결되는 경우, 투입구(22)는 주입관(32)을 매개로 열교환기(30)에 연결되어 열교환기(30)로부터 열교환된 냉매를 공급받아 냉각판(21)으로 전달한다. 배출구(24)는 회수관(34)을 매개로 열교환기(30)에 연결되어 열교환기(30)로 가열된 냉매를 전달한다.
반대로 복수의 히트 싱크(20)가 직렬로 연결되어 열교환기(30)에 직렬로 연결되는 경우, 복수의 히트 싱크(20) 중 최외곽 일측의 히트 싱크(20)의 투입구(22)는 주입관(32)을 매개로 열교환기(30)에 연결되어 열교환기(30)로부터 열교환된 냉매를 공급받아 최외곽 일측의 히트 싱크(20)로 공급한다. 복수의 히트 싱크(20) 사이는 연결관(도 5의 36)을 매개로 이웃하는 히트 싱크(20)의 배출구(24)와 주입구(22)가 서로 연결된다. 그리고 복수의 히트 싱크(20) 중 최외곽 타측의 히트 싱크(20)의 배출구(24)는 회수관(34)을 매개로 열교환기(30)에 연결되어 열교환기(30)로 복수의 히트 싱크(20)를 모두 통과한 가열된 냉매를 전달한다. 이때 히트 싱크(20)의 냉매로(23)가 수직 방향으로 형성되기 때문에, 연결관(도 5의 36)은 전지셀의 상부 및 하부를 지나 이웃하는 히트 싱크(20)의 냉매로(23)에 연결될 수 있다.
냉각판(21)에 형성되는 복수의 냉매로(23)는 냉매가 원활히 이동할 수 있도록, 직선에 가깝게 형성될 수 있다. 냉매로(23)의 직경은 사용되는 냉매에 따라 상이하게 형성될 수 있다. 또한 복수의 냉매가 사용되는 경우, 하나의 냉각판(21)에 형성되는 복수의 냉매로(23)의 직경이 서로 상이할 수도 있다. 또한 복수의 전지셀(10)에서 히트 싱크(20)가 차지하는 위치에 따라서 냉각판(21)에 형성되는 냉매로(23)의 직경이 상이할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 전지셀 모듈(100)은 복수의 전지셀(10) 사이에 각각 히트 싱크(20)가 설치되고, 히트 싱크(20)에는 적어도 하나의 냉매가 이동할 수 있는 복수의 냉매로(23)가 형성된 구조를 갖기 때문에, 복수의 전지셀(10)에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 신속히 방출시켜 복수의 전지셀(10)이 열화되는 것을 억제할 수 있다. 즉 히트 싱크(20)는 냉각판(21)에 독립된 복수의 냉매로(23)가 형성되어 있고, 복수의 냉매로(23)를 통하여 독립적으로 각각 적어도 하나의 냉매를 이동시키면서 복수의 전지셀(10)에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 신속히 방출시켜 복수의 전지셀(10)이 열화되는 것을 억제할 수 있다.
한편 이와 같이 복수의 냉매로(23)를 갖는 히트 싱크(20)를 통하여 냉매를 순환시킬 때, 모두 동일한 방향으로 냉매가 순환하면서 히트 싱크(20)에서 발생되는 열을 회수하여 열교환기(30)로 보낼 수 있다. 또는 복수의 냉매로(23)를 따라 이동하는 냉매 중 일부는 다른 냉매와 순환 방향을 상이하게, 즉 반대로 순환시킬 수 있다. 이때 복수의 냉매로(23)는 정방향으로 냉매가 이동하는 적어도 하나의 정방향 냉매로와, 역방향으로 냉매가 이동하는 적어도 하나의 역방향 냉매로를 포함할 수 있다. 냉매의 순환에 따른 냉각판(21)을 보다 효율적으로 냉각시키기 위해서, 정방향 냉매로와 역방향 냉매로의 수는 동일할 수 있다.
복수의 히트 싱크(20)는 전술된 바와 같이 열교환기(30)에 병렬로 연결되거나 직렬로 연결될 수 있다. 복수의 히트 싱크(20)가 직렬로 연결되어 냉매를 순환시키는 경우, 복수의 냉매로(23)를 따라 이동하는 냉매 중 일부는 다른 냉매와 순환 방향을 상이하게 설정하는 것이 바람직하다. 즉 히트 싱크(20)에 독립된 복수의 냉매로(23)가 형성되어 있기 때문에, 냉매로(23)를 통과하는 냉매의 순환 방향을 달리하면 전지셀 모듈(100)을 구성하는 복수의 전지셀(10)을 균일하게 냉각시킬 수 있기 때문이다. 예컨대 복수의 전지셀(10) 사이에 설치되는 복수의 히트 싱크(20)의 냉매로(23)를 직렬로 연결하여 냉매를 순환시킬 때, 냉매로(23)가 하나인 경우, 한쪽 방향으로 냉매가 이동하기 때문에, 최초 냉매가 투입되는 쪽의 전지셀(10)에 비해서 마지막의 전지셀(10)로 갈수록 냉각 효과는 떨어질 수 밖에 없다. 하지만 본 실시예에 따른 히트 싱크(20)는 복수의 냉매로(23)를 포함하기 때문에, 복수의 냉매로(23)를 통과하는 냉매의 순환 방향을 달리함으로써, 전지셀 모듈(100)을 구성하는 복수의 전지셀(10) 전체를 골고루 냉각시킬 수 있다. 따라서 전지셀 모듈(100)을 구성하는 복수의 전지셀(10) 중 특정 전지셀(10)이 다른 전지셀(10)에 비해서 빨리 열화되는 것을 억제함으로써, 종래 보다는 전지셀 모듈(100)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한 복수의 냉매로(23)에 각각 적어도 두 종류의 냉매가 사용될 수 있으며, 적어도 두 종류의 냉매의 특성에 따라 순환 속도 또는 순환 방향을 상이하게 설정하여 전지셀(10)에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시켜 전지셀(10)의 열화를 억제할 수 있다.
한편 본 실시예에 따른 히트 싱크(20)는 냉각판(21)의 상부 테두리면과 하부 테두리면을 관통하는 형태로 복수의 냉매로(23)가 형성된 예를 개시하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각판(21)의 마주보는 양측의 테두리면을 관통하는 형태로 복수의 냉매로(23)를 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 싱크(20a)는 판 상의 냉각판(25) 및 복수의 냉매로(27)를 포함한다. 냉각판(25)은 전지셀의 적어도 일측면에 접촉되어 전지셀에서 발생되는 열을 흡수한다. 그리고 복수의 냉매로(27)는 냉각판(25)의 일측 테두리면에서 타측 테두리면을 통하여 관통되게 형성되며, 냉각판(25)이 흡수한 열을 재흡수하여 냉각판(25) 밖으로 이동하는 적어도 하나의 냉매가 이동하는 유로를 제공한다.
이때 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 싱크(20a)와 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크(20)를 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크(20)의 냉매로(23)는 수직 방향으로 형성된다. 반면에 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 싱크(20a)의 냉매로(27)는 수평 방향으로 형성된다. 그리고 복수의 냉매로(23,27)가 형성된 방향을 제외하면, 두 히트 싱크(20,20a)는 서로 동일한 구조를 갖기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크(20)에 따른 기능과 동일한 기능을 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 싱크(20a)도 발휘한다.
그리고 복수의 히트 싱크(20a)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(30)에 각각 병렬로 연결될 수도 있다. 또는 복수의 히트 싱크(20b)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 열교환기(30)에 직렬로 연결될 수도 있다. 이때 히트 싱크(20a)의 냉매로(27)가 수평 방향으로 형성되기 때문에, 연결관(도 5의 36)은 전지셀의 좌우 측면을 지나 이웃하는 히트 싱크(20a)의 냉매로(27)에 연결될 수 있다.
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, 20a : 히트 싱크
21, 25 : 냉각판
23, 27 : 냉매로
30 : 열교환기
32 : 주입관
34 : 회수관
100, 200 : 전지셀 모듈

Claims (10)

  1. 일정 간격으로 배치되며, 직렬 또는 병열로 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 접촉되어 상기 전지셀에서 발생되는 열을 흡수하는 판 상의 냉각판;
    상기 냉각판의 일측 테두리면에서 타측 테두리면을 통하여 관통되게 형성되며, 상기 냉각판이 흡수한 열을 재흡수하여 상기 냉각판 밖으로 이동하는 적어도 하나의 냉매가 이동하는 복수의 냉매로;를 포함하고,
    상기 복수의 냉매로에 각각 적어도 두 종류의 냉매가 사용되고, 상기 적어도 두 종류의 냉매의 특성에 따라 순환 속도 및 순환 방향이 상이한 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉매로가 형성되는 상기 냉각판의 일측 테두리면과 타측 테두리면은 서로 마주보는 테두리면인 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 냉매로는 서로 일정 간격을 두고 상기 서로 마주보는 테두리면을 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉매는 공기, 물, 부동액, 부동액이 첨가된 물, 프레온 냉매, 자연 냉매, 액화 가스 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 히트 싱크는 상기 복수의 히트 싱크의 냉매로가 직렬로 연결되어 상기 냉매를 순환시키며, 상기 복수의 냉매로를 따라 이동하는 냉매 중 일부는 다른 냉매와 순환 방향이 상이한 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 냉매로는
    정방향으로 냉매가 이동하는 적어도 하나의 정방향 냉매로;
    역방향으로 냉매가 이동하는 적어도 하나의 역방향 냉매로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정방향 냉매로와 상기 역방향 냉매로의 수가 동일한 것을 특징으로 하는 전기 차량용 전지셀 모듈.
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