KR101950031B1 - 서로 다른 두께를 가진 쿨링 핀들의 배열을 포함하는 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 다른 두께를 가진 쿨링 핀들의 배열을 포함하는 전지 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 전지 모듈은, 일 방향을 따라 배열된 복수의 전지 구조물들; 인접하는 전지 구조물 사이에 개재된 복수의 쿨링 핀들; 상기 복수의 쿨링 핀들의 단부와 결합된 히트 싱크를 포함하고, 각 쿨링 핀은 한 쌍의 쿨링 서브 핀이 면대면으로 결합된 구조를 가지고, 상기 복수의 쿨링 핀들은 중앙 영역에서 사이드 영역으로 가면서 상기 한 쌍의 쿨링 서브 핀들 중 적어도 하나의 두께 차이로 인해 그 두께가 감소하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 전지 모듈은, 중앙 영역에 열이 누적되지 않으므로 충전 또는 방전이 이루어지는 동안 균일한 온도 분포를 가진다.

Description

서로 다른 두께를 가진 쿨링 핀들의 배열을 포함하는 전지 모듈{Battery Module Comprising Arrangement of a Plurality of Cooling Fins Having Different Thickness from each other}
본 발명은 전지 모듈에 포함된 전지 셀들의 온도를 위치에 상관 없이 균일하게 냉각시킬 수 있도록 구조가 개선된 쿨링 핀들의 배열을 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 대한민국에 2015년 9월 21일자에 출원된 출원번호 제10-2015-0133022호에 대한 우선권을 주장하며, 우선권의 기초가 된 출원에 개시된 내용은 본 명세서의 일부로서 합체될 수 있다.
최근에, 차량의 배출 가스에 기인한 대기 오염을 줄이기 위해서, 차량은 내연 기관 및/ 또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 연구에 바탕을 두고 제조되고 있다. 이에 따라서, 상기 차량은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 및 전기 자동차의 순서로 진화되었다.
상기 하이브리드 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차는 내연 기관, 전기 모터와 전지 팩을 가지며, 상기 전기 자동차는 내연 기관 없이 전기 모터와 전지 팩을 갖는다.
상기 전지 팩은 적어도 하나의 전지 모듈을 가지며 공냉식 또는 수냉식의 냉각 메커니즘을 포함한다.
일 예로, JP2013-038001은 복수의 쿨링 핀, 복수의 전지 셀과 열 흡수체를 갖는 전지 팩을 개시한다. 상기 복수의 쿨링 핀은 판 형상으로 이루어지며 열 흡수체 상에 모두 세워져 일렬로 배열된다. 상기 복수의 전지 셀은 열 흡수체 상에서 복수의 쿨링 핀 사이에 위치된다. 상기 열 흡수체는 일 측부를 통해 냉각제를 유입시키고 타 측부를 통해 냉각제를 배출시킨다.
상기 쿨링 핀은 전지 셀 및 열 흡수체와 접촉한다. 상기 전지 셀은 반복적인 충전 및 방전 동안 열을 발생시킨다. 상기 전지 셀의 열은 쿨링 핀을 통해 열 흡수체로 전도된다. 상기 열 흡수체는 냉각제를 통해 쿨링 핀과 열을 교환한다.
한편, 전지 셀들의 배열에 있어서, 중앙 부위에 위치하는 셀은 바깥쪽에 있는 셀보다 상대적으로 온도가 더 빠르게 상승한다. 바깥 쪽에 위치한 셀로부터 발생한 열이 중앙 부위의 셀로 전달되어 누적되기 때문이다. 열의 누적은 중앙 부위에 위치한 셀의 열화 속도를 증가시킨다. 그 결과, 전지 팩의 수명이 설계 사양보다 짧아져서 전지 팩의 교환 주기를 단축시킴으로써 경제적 부담의 원인이 된다.
한편, US2012/0009455는 복수의 인접한 전지 셀들; 상기의 적어도 몇 개의 전지 셀들 사이에 위치하여 상기 전지 셀들과 열 교환을 하는 열 전달 시트들; 상기의 열 전달 시트들과 결합하고 상기의 열 전달 시트와 열 교환을 하는 열 분산 부재; 상기의 열 분산 부재와 결합하고 상기의 열 분산 부재와 열 교환을 하는 방열 부재를 포함하는 전지 모듈을 개시한다.
US2012/0009455에 개시된 전지 모듈에 있어서, 중앙 부분에는 열 전달 시트들 사이에 보조 열 전달 시트가 추가로 삽입되어 전체 열 전달 시트들의 두께가 사이드 부분보다 상대적으로 두껍다. 이러한 구조는, 열이 많이 발생되는 중앙 부분의 전지 셀로부터 열을 빠르게 배출하기 위한 목적으로 제안된 것이다.
그런데, 두께가 동일한 복수의 열 전달 시트들을 여러 장 적층시키면 시트들 사이에 존재하는 접촉 열 저항(contact thermal resistance)으로 인해 시트들 상호 간에는 면대면을 통해 열 전달이 원활하게 이루어지지 않는다.
따라서 외측에 있는 열 전달 시트보다 내측에 있는 열 전달 시트의 열 전도 성능이 상대적으로 낮다. 때문에, 중앙 부분에서 열을 빠르게 배출하기 위해서는 예상외로 많은 수의 시트들이 적층될 필요가 있다. 이러한 열 전달 시트들의 적층 구조는 전지 팩의 에너지 밀도를 저하시키므로 전기 자동차나 하이브리드 자동차에는 적용되기 어렵다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 일렬로 배열되는 복수의 전지 셀의 반복적인 충전 및 방전 동안 전지 셀의 배열 순서에 상관 없이 각 전지 셀로부터 발생되는 열을 신속하게 방출시켜 전체 전지 셀의 온도를 균일하게 제어하는데 적합하고 전지 팩의 에너지 밀도의 저하를 최소화할 수 있는 쿨링 핀의 배열을 포함하는 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 모듈은, 일 방향을 따라 배열된 복수의 전지 구조물들; 인접하는 전지 구조물 사이에 개재된 복수의 쿨링 핀들; 상기 복수의 쿨링 핀들의 단부와 결합된 히트 싱크를 포함하고, 각 쿨링 핀은 한 쌍의 쿨링 서브 핀이 면대면으로 결합된 구조를 가지고, 상기 복수의 쿨링 핀들은 중앙 영역에서 사이드 영역으로 가면서 상기 한 쌍의 쿨링 서브 핀들 중 적어도 하나의 두께 차이로 인해 그 두께가 감소하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 복수의 쿨링 핀들의 두께는 상기 중앙 영역에서 상기 사이드 영역으로 가면서 그 두께가 점차 감소할 수 있다.
바람직하게, 상기 전지 모듈은, 상기 복수의 전지 구조물들의 가장 바깥 쪽에 배치되고 하나의 쿨링 서브 핀으로 이루어진 외측 쿨링 핀을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 외측 쿨링 핀은 '┙' 형상 또는 'ㄴ' 형상으로 절곡된 금속 플레이트로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 복수의 쿨링 핀들 각각은 'ㅗ' 형상을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 복수의 쿨링 핀들 각각은 '┙' 형상을 가지며 절곡된 금속 플레이트로 이루어진 좌측 쿨링 서브 핀과 'ㄴ' 형상을 가지며 절곡된 금속 플레이트로 이루어진 우측 쿨링 서브 핀을 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 좌측 쿨링 서브 핀과 상기 우측 쿨링 서브 핀 중에서 상기 복수의 쿨링 핀들의 중앙 영역과 대향하는 것이 상기 복수의 쿨링 핀들의 사이드 영역을 대향하는 것보다 더 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
바람직하게, 복수의 전지 구조물들 중에서 최 외측에 위치한 전지 구조물을 제외한 나머지 전지 구조물의 각각은, 양측에 인접하는 2개의 쿨링 핀과 면대면으로 접촉할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 양측에 인접하는 2개의 쿨링 핀 중에서 일 측의 쿨링 핀을 구성하는 'ㄴ' 형상을 가진 우측 쿨링 서브 핀과 타 측의 쿨링 핀을 구성하는 '┙' 형상을 가진 좌측 쿨링 서브 핀은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 각각의 쿨링 핀은, 상기 히트 싱크의 표면에 접합된 플레이트 형상의 받침대; 및 상기 받침대의 단부로부터 수직으로 돌출 연장된 플레이트 형상의 측벽을 포함하고, 상기 측벽은 그것과 대향되는 전지 구조물과 면대면으로 접촉할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 복수의 쿨링 핀들의 받침대들은, 상기 복수의 쿨링 핀들의 배열의 중앙 영역으로부터 바깥쪽으로 가면서 두께가 점차 감소하는 경향을 가질 수 있다.
바람직하게, 각 전지 구조물은, 적어도 하나의 전지 셀과, 상기 적어도 하나의 전지 셀을 내부에 수납하는 카트리지를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 카트리지는 상기 적어도 하나의 전지 셀의 평평한 면을 노출시키는 윈도우를 구비하고, 상기 윈도우를 통해 노출된 상기 평평한 면은 그것과 대향되는 쿨링 핀의 표면과 면대면으로 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 히트 싱크는, 쿨런트가 유입되는 유입구와, 상기 쿨런트가 배출되는 유출구를 구비할 수 있다. 또한, 상기 히트 싱크는 쿨런트가 흐를 수 있는 중공 구조를 가질 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 히트 싱크는 벌크 형태의 금속 판으로 이루어지고, 공기의 흐름에 노출되는 요철 구조를 구비할 수 있다. 이 경우, 요철 구조는 쿨링 핀 구조물이 구비된 면과 반대쪽 면에 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 한 쌍의 쿨링 서브 핀은 열전도성 접착제 또는 열전도성 양면 접착 필름을 통해 서로 접합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전지 모듈에 포함된 복수의 쿨링 핀들의 배열에 있어서 중앙 영역에 위치한 쿨링 핀의 두께를 사이드 영역에 위치한 쿨링 핀의 두께보다 증가시켜 전지 모듈의 중앙 영역에서 쿨링 핀 측으로의 열 전달 속도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 전지 모듈의 중앙 영역에 열이 누적되어 온도가 국소적으로 증가하는 것을 방지할 수 있고, 전지 모듈의 위치와 상관 없이 온도를 균일하게 냉각시킬 수 있다. 이로써, 전지 모듈의 교체 주기가 단축되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 2개의 쿨링 서브 핀만을 면대 면으로 접촉시켜 쿨링 핀을 구성하고 쿨링 서브 핀의 두께를 조절하여 중앙 영역의 쿨링 핀 두께를 사이드 영역의 쿨링 핀 두께보다 증가시킴으로써 두께가 동일한 복수의 열 전달 시트를 다수 적층시켜 쿨링 핀 구조를 구현한 종래 기술에 비해 에너지 밀도의 손실을 최소화하면서 중앙 영역의 열 전달 속도를 증가시킬 수 있다. 즉, 쿨링 핀의 두께 대비 열 전도 성능이 종래기술에 비해 우수하므로 본 발명은 에너지 밀도가 높은 전지 팩을 요구하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차 기술 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 취해 쿨링 핀 구조물과 히트 싱크를 보여주는 단면도이다.
도 3은, 도 1의 쿨링 핀을 보여주는 사시도이다.
도 4는, 도 1의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 취해 전지 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 5는, 도 4의 전지 모듈의 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은, 도 4의 전지 모듈의 다른 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 8은, 도 7의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 쿨링 핀 구조물과 히트 싱크를 보여주는 단면도이다.
도 9는, 도 7의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 전지 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 10은, 도 9의 전지 모듈의 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 11은, 도 9의 전지 모듈의 다른 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 12 및 도 13은, 도 1의 전지 모듈의 냉각 메커니즘을 설명하는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하에서 설명되는 실시 예에 있어서, 전지 셀은 파우치 타입의 리튬 이차 전지를 일컫는다. 여기서, 리튬 이차 전지라 함은 충전과 방전이 이루어지는 동안 리튬 이온이 작동 이온으로 작용하여 양극과 음극에서 전기화학적 반응을 유발하는 이차 전지를 총칭한다. 하지만 본 발명은 전지의 구체적인 종류에 한정되지 않음은 자명하다.
또한, 본 발명은 전지 셀의 용도에 의해 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 전지 셀은 전기 자동차나 하이브리드 자동차 이외에도 이차 전지가 이용될 수 있다고 알려진 다양한 응용 제품, 예컨대 모바일 디바이스, 전력 저장 장치, 드론과 같은 무인 비행체 등에 사용되는 전지에도 이용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 취해 쿨링 핀 구조물과 히트 싱크를 보여주는 단면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 쿨링 핀의 일 실시예를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 1의 절단선 Ⅰ - Ⅰ' 를 따라 취해 전지 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 모듈(100)은 히트 싱크(2), 복수의 쿨링 핀들(8, 18, 28, 38, 48, 58 68)을 포함하는 쿨링 핀 배열(70)과 복수의 전지 구조물(90)들을 포함한다.
상기 히트 싱크(2)는 쿨링 핀 배열(70)과 복수의 전지 구조물(90) 아래에 위치된다. 상기 히트 싱크(2)는 일 측부에 위치되는 유입구(1A)로부터 쿨런트(예를 들면, 물(도 12의 C))를 받아들여 타 측부에 위치되는 유출구(1B)를 통해 쿨런트(C)를 배출시킨다. 상기 쿨런트(C)는 히트 싱크(2)를 통과하는 동안 쿨링 핀 구조물(70)과 열을 교환한다. 상기 히트 싱크(2)는 쿨런트가 흐를 수 있는 중공 구조를 가질 수 있다.
다른 측면에서, 상기 히트 싱크(2)는 쿨링 핀 배열(70)이 구비된 면의 반대면에 요철 구조를 가질 수 있다. 상기 요철 구조는 공기의 흐름에 노출될 수 있다. 이 경우, 상기 히트 싱크(2)에서, 쿨런트의 유입 및 유출 그리고 쿨런트의 순환을 위한 구조는 선택적으로 생략이 가능하다.
상기 쿨링 핀 배열(70)은 히트 싱크(2) 상에서 일 방향을 따라 배열되는 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)을 포함한다. 여기서, 쿨링 핀의 수는 예시에 불과하므로, 본 발명은 쿨링 핀의 수에 의해 한정되지 않는다. 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)은 열전도성이 우수한 금속 재질로 이루어지는데, 일 예로 구리나 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 상기 쿨링 핀들 중에서 가장 외곽에 위치한 제4 쿨링 핀(38)과 제7 쿨링 핀(68)은 외곽 쿨링 핀으로 명명될 수 있다.
상기 제1 쿨링 핀(8)은 쿨링 핀 배열(70)에서 정 중앙 영역에 위치된다. 상기 제2 내지 제4 쿨링 핀(18, 28, 38)은 제1 쿨링 핀(8)의 왼쪽 편에 위치해서 쿨링 핀 배열(70)의 중앙 영역으로부터 일 측부를 향해 순차적으로 배열된다.
유사하게, 상기 제5 내지 제7 쿨링 핀(48, 58, 68)은 제1 쿨링 핀(8)의 오른 편에 위치해서 쿨링 핀 배열(70)의 중앙 영역으로부터 타 측부를 향해 순차적으로 배열된다. 상기 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)은 하부의 단부가 히트 싱크(2)와 접촉한다.
상기 복수의 전지 구조물(90)은 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)들의 사이 사이에 형성된 공간에 위치된다. 여기서, 각 전지 구조물(90)은 비제한적인 예시로서 적어도 하나의 파우치형 전지 셀(82)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)은 히트 싱크(2) 상에서 복수의 전지 구조물(90)을 샌드 위치 구조로 둘러싼다.
바람직하게, 상기 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)의 두께는 중앙 영역으로부터 사이드 영역으로 갈수록 점차 감소한다.
구체적으로, 상기 제1 쿨링 핀(8)은 쿨링 핀 배열(70)의 정 중앙에 위치되고, 제2 내지 제7 쿨링 핀(18, 28, 38, 48, 58, 68)보다 더 두꺼운 두께(T1)를 갖는다.
또한, 상기 제2 내지 제4 쿨링 핀(18, 28, 38)은 좌측 방향으로 가면서 두께가 점점 감소한다. 즉, 상기 제2 쿨링 핀(18)은 제3 및 제4 쿨링 핀(28, 38)의 각각보다 더 두꺼운 두께(T2)를 가지며, 상기 제3 쿨링 핀(28)의 두께(T3)는 외곽 쿨링 핀에 해당하는 제4 쿨링 핀(38)의 두께(T4)보다 더 두껍다.
유사하게, 상기 제5 내지 제7 쿨링 핀(48, 58, 68)은 우측 방향으로 가면서 두께가 점차 감소한다. 즉, 상기 제5 쿨링 핀(48)은 제6 및 제7 쿨링 핀(58, 68)의 각각보다 더 두꺼운 두께(T2)를 가지며, 상기 제6 쿨링 핀(58)은 외곽 쿨링 핀에 해당하는 제7 쿨링 핀(68)보다 더 두꺼운 두께(T4)를 가진다.
바람직하게, 상기 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)은 제1 쿨링 핀(8)을 기준으로 위치와 두께가 서로 대칭을 이룬다.
바람직하게, 상기 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68) 중에서 외곽 쿨링 핀들(38, 68)은 'ㄴ' 형상 또는 '┙' 형상을 가지고, 나머지 쿨링 핀들(8, 18, 28, 48, 58)은 두 개의 전지 구조물(90)을 샌드위치 구조로 감싸도록 'ㅗ' 형상을 가진다.
일 측면에 따르면, 상기 제1, 제2, 제3, 제5 및 제6 쿨링 핀(8, 18, 28, 48, 58)의 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 '┙' 형상으로 절곡된 금속 플레이트로 이루어진 쿨링 서브 핀과 'ㄴ' 형상으로 절곡된 금속 플레이트로 이루어진 쿨링 서브 핀이 서로 대향하여 결합된 구조를 가진다.
즉, 상기 제 1 쿨링 핀(8)은 '┙' 형상의 제1 좌측 쿨링 서브 핀(3)과 'ㄴ' 형상의 제1 우측 쿨링 서브 핀(6)이 결합된 갖는다. 또한, 상기 제2 쿨링 핀(18)은 '┙' 형상의 제2 좌측 쿨링 서브 핀(13)과 'ㄴ' 형상의 제2 우측 쿨링 서브 핀(16)이 결합된 구조를 갖는다. 또한, 상기 제 3 쿨링 핀(28)은 '┙' 형상의 제3 좌측 쿨링 서브 핀(23)과 'ㄴ' 형상의 제3 우측 쿨링 서브 핀(26)이 결합된 구조를 갖는다. 또한, 상기 제 5 쿨링 핀(48)은 '┙' 형상의 제5 좌측 쿨링 서브 핀(43)과 'ㄴ' 형상의 제5 우측 쿨링 서브 핀(46)이 결합된 구조를 갖는다. 또한, 상기 제 6 쿨링 핀(58)은 '┙' 형상의 제6 좌측 쿨링 서브 핀(53)과 'ㄴ' 형상의 제6 우측 쿨링 서브 핀(56)이 결합된 구조를 갖는다. 한편, 외곽 쿨링 핀에 해당하는 제4 쿨링 핀(38)과 제7 쿨링 핀(68)은 각각 'ㄴ' 형상 및 '┙' 형상을 가진 단일 쿨링 서브 핀으로 이루어진다.
좌측 및 우측 쿨링 서브 핀은 열전도성 접착제를 이용하여 결합시킬 수도 있고, 스폿 용접, 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등을 이용하여 결합시킬 수도 있다. 또한, 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀들은 열전도성 양면 접착 필름을 개재시켜 서로 결합시킬 수 있다.
열전도성 접착제나 열전도성 양면 접착 필름을 사용하여 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀을 결합시키면 쿨링 서브 핀들 사이의 공극이 제거되어 접촉 열 저항을 감소시킬 수 있다.
일 예로, 열전도성 접착제로는, 다오 코닝 사의 열 접착제 SE 4485를 사용할 수 있고, 열전도성 양면 접착 필름으로는 3M 사의 열 접착 패드 5571을 을 사용할 수 있다.
하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니므로, 열전도성 접착제나 열전도성 양면 접착 필름은 본 발명이 속한 기술분야에서 알려진 것이라면 어떠한 것이라도 사용 가능하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 좌측 쿨링 서브 핀(3)은, 히트 싱크(2)의 표면에 부착되는 플레이트 형상의 받침대(B)와, 상기 받침대(B)의 단부로부터 직각으로 돌출되어 상부로 연장되고 전지 구조물(90)과 면대 면으로 접촉하는 플레이트 형상의 측벽(W)을 포함한다. 상기 받침대(B)는 히트 싱크(2)와 면대면으로 접촉한다. 바람직하게, 상기 받침대(B)는 용접을 통해 히트 싱크(2)의 표면에 단단하게 고정될 수 있다. 상기 측벽(W)은 인접하는 두 개의 전지 구조물(90)을 소정 두께만큼 이격시킨다. 이러한 구조는 최 외측에 위치한 제4 및 제7 쿨링 핀(38, 68) 그리고 다른 쿨링 서브 핀(6, 13, 16, 23, 26, 43, 46, 53, 56)들에 대해서도 적용될 수 있다. 물론, 받침대(B)의 돌출 방향은 쿨링 서브 핀의 위치에 따라 도 3에 도시된 것과 반대가 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(3, 6)은 복수의 전지 구조물(90)들의 배열에서 중앙 영역에 위치되어 동일한 두께(T11)의 측벽(W)을 갖는다.
반면, 상기 제2 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(13, 16), 제3 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(23, 26), 제5 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(43, 46), 및 제 6 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(53, 56)은 서로 다른 두께의 측벽(W)을 가진다.
바람직하게, 서로 결합된 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀들 중에서 사이드 영역을 향하고 있는 측벽(W)이 중앙 영역을 향하고 있는 측벽(W)보다 상대적으로 얇다.
일 예로, 상기 제2 좌측 쿨링 서브 핀(13)의 측벽(W)의 두께(T21)는 제2 우측 쿨링 서브 핀(16)의 측벽(W)의 두께(T11)보다 더 작다. 상기 제3 좌측 쿨링 서브 핀(23)의 측벽(W)의 두께(T31)는 제3 우측 쿨링 서브 핀(26)의 측벽(W)의 두께(T21)보다 더 작다. 상기 제5 좌측 쿨링 서브 핀(43)의 측벽(W)의 두께(T11)은 제5 우측 쿨링 서브 핀(46)의 측벽(W)의 두께(T21)보다 더 크다. 상기 제6 좌측 쿨링 서브 핀(53)의 측벽(W)의 두께(T21)는 제6 우측 쿨링 서브 핀(56)의 측벽(W)의 두께(T31)보다 더 크다.
다른 측면에 따르면, 하나의 전지 구조물(90)을 샌드 위치의 구조로 둘러싸는 2개의 서로 마주 보는 쿨링 서브 핀의 측벽(W)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 제4 쿨링 핀(38)과 제3 좌측 쿨링 서브 핀(23), 제3 우측 쿨링 서브 핀(26)과 제2 좌측 쿨링 서브 핀(13), 제2 우측 쿨링 서브 핀(16)과 제1 좌측 쿨링 서브 핀(3), 제1 우측 쿨링 서브 핀(6)과 제5 좌측 쿨링 서브 핀(43), 제5 우측 쿨링 서브 핀(46)과 제6 좌측 쿨링 서브 핀(53), 및 제6 우측 쿨링 서브 핀(56)과 제7 쿨링 핀(68)은 동일한 두께의 측벽(W)을 가질 수 있다.
도 5는 도 4의 전지 모듈의 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 전지 모듈(100A)은 도 4의 전지 모듈(100)과 유사한 구성 요소들을 갖는다. 다만, 상기 전지 모듈(100A)에서 복수의 전지 구조물(90)들의 각각은 적어도 하나의 전지 셀(82)과 상기 전지 셀(82)을 내부에 수납하는 카트리지(89)를 포함한다. 각 카트리지(89)는 복수의 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68) 사이 사이에 동일한 높이 레벨로 배열되고, 좌우에 위치되는 쿨링 핀과 면 접촉을 한다.
도 6은 도 4의 전지 모듈의 다른 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 전지 모듈(100B)은 도 4의 전지 모듈(100)과 유사한 구성 요소들을 갖는다. 다만, 상기 전지 모듈(100B)에서 복수의 전지 구조물(90)들의 각각은 적어도 두 개의 전지 셀(83, 86)과 상기 두 개의 전지 셀(83, 86)을 내부에 수납하는 카트리지(89)를 포함한다. 각 카트리지(89)는 복수의 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68) 사이 사이에 동일한 높이 레벨로 배열되고, 좌우에 위치되는 쿨링 핀과 면 접촉을 한다.
필수적인 것은 아니지만, 도 5 및 도 6에 예시된 각 카트리지(89)는 내부에 수납된 셀의 평평한 표면을 노출시키는 윈도우를 가질 수 있다. 그리고, 각 셀의 노출된 표면은 그것과 대향되는 쿨링 핀의 표면과 직접적으로 접촉될 수 있다. 이러한 경우, 각 셀에서 발생된 열이 쿨링 핀으로 신속하게 전달될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전지 모듈을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 8은 도 7의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 쿨링 핀 배열과 히트 싱크를 보여주는 단면도이다. 또한, 도 9는 도 7의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 전지 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 전지 모듈(200)은 히트 싱크(102), 쿨링 핀 배열(170)과 복수의 전지 구조물(190)들을 포함한다.
상기 히트 싱크(102)는 쿨링 핀 배열(170)과 복수의 전지 구조물(190)들 아래에 위치되며, 도 1의 히트 싱크(2)와 동일한 형상 및 동일한 기능을 갖는다.
상기 쿨링 핀 배열(170)은 히트 싱크(102) 상에서 일 방향을 따라 배열되는 제1 내지 제7 쿨링 핀(108, 118, 128, 138, 148, 158, 168)을 포함한다.
상기 제1 내지 제7 쿨링 핀(108, 118, 128, 138, 148, 158, 168)은 전술한 제1실시예와 마찬가지로 중앙 영역에서 사이드 영역으로 가면서 두께가 점점 얇아진다.
제2 실시예에 있어서, 쿨링 핀 배열(170)과 복수의 전지 구조물(190)들은 도 1의 쿨링 핀 배열(70)과 복수의 전지 구조물(90)들과 유사한 결합 관계를 갖는다.
즉, 상기 제1 쿨링 핀(108)은 제1 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(103, 106)을 갖는다. 상기 제2 쿨링 핀(118)은 제2 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(113, 116)을 갖는다. 상기 제3 쿨링 핀(128)은 제3 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(123, 126)을 갖는다. 상기 제5 쿨링 핀(148)은 제5 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(143, 146)을 갖는다. 상기 제6 쿨링 핀(158)은 제6 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(153, 156)을 갖는다. 상기 제1, 제2, 제3, 제5, 제6 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(103, 106, 113, 116, 123, 126, 143, 146, 153, 156), 그리고 제4 및 제7 쿨링 핀(138, 168)의 각각은 'ㄴ' 형상 또는 '┙' 형상을 도면에 도시된 바와 같이 갖는다.
상기 제1, 제2, 제3, 제5, 제6 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(103, 106, 113, 116, 123, 126, 143, 146, 153, 156), 그리고 외곽 쿨링 핀에 해당하는 제4 및 제7 쿨링 핀(138, 168)은, 도 2의 제1, 제2, 제3, 제5, 제6 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(3, 6, 13, 16, 23, 26, 43, 46, 53, 56), 그리고 외곽 쿨링 핀에 해당하는 제4 및 제7 쿨링 핀(38, 68)에 각각 대응되는 두께의 측벽(W)을 갖는다.
하지만, 상기 제1, 제2, 제3, 제5, 제6 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(103, 106, 113, 116, 123, 126, 143, 146, 153, 156), 그리고 제4 및 제7 쿨링 핀(138, 168)은 받침대(B)의 두께가 중앙 영역으로부터 바깥쪽으로 가면서 점차 감소한다.
구체적으로, 상기 제1 좌측 및 우측 쿨링 서브 핀(103, 106)은 복수의 전지 구조물(190) 사이의 중앙 영역에 위치하여 동일한 두께(T7)의 받침대(B)를 갖는다. 또한, 상기 제2 좌측 쿨링 서브 핀(113)의 받침대(B)의 두께(T6)는 제2 우측 쿨링 서브 핀(116)의 받침대(B)의 두께(T7)보다 더 작다. 또한 상기 제3 좌측 쿨링 서브 핀(123)의 받침대(B)의 두께(T5)는 제3 우측 쿨링 서브 핀(126)의 받침대(B)의 두께(T6)보다 더 작다.
유사하게, 상기 제5 좌측 쿨링 서브 핀(143)의 받침대(B)의 두께(T7)는 제5 우측 쿨링 서브 핀(146)의 받침대(B)의 두께(T6)보다 더 크다. 또한, 상기 제6 좌측 쿨링 서브 핀(153)의 받침대(B)의 두께(T6)는 제6 우측 쿨링 서브 핀(156)의 받침대(B)의 두께(T5)보다 더 크다.
한편, 외곽 쿨링 핀에 해당하는 상기 제4 및 제7 쿨링 핀(138, 168)은 동일한 두께(T5)의 받침대(B)를 갖는다.
다른 측면에 따르면, 전지 구조물(190)을 좌측과 우측에서 샌드위치 구조로 감싸는 서로 마주 보는 쿨링 서브 핀들의 받침대(B) 두께는 서로 동일할 수 있다. 일 예로, 제1 좌측 쿨링 서브 핀(103)과 제2 우측 쿨링 서브 핀(116)은 받침대(B)의 두께(T7)가 서로 동일할 수 있다. 마찬가지로, 도 8에서 두께를 지시하는 참조번호가 동일한 받침대(B)는 두께가 동일할 수 있다.
도 10은 도 9의 전지 모듈의 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 전지 모듈(200A)은 도 9의 전지 모듈(200)과 유사한 구성 요소들을 갖는다. 다만, 상기 전지 모듈(200A)에 있어서, 복수의 전지 구조물(190)들의 각각은 적어도 하나의 전지 셀(182)과 이를 내부에 수납하는 카트리지(189)를 포함한다. 각 카트리지(189)는 중앙 영역으로부터 사이드 영역으로 갈수록 높이가 증가한다. 각 카트리지(189)를 감싸는 좌측 및 우측의 쿨링 서브 핀을 구성하는 받침대(B)의 두께가 중앙 영역으로부터 사이드 영역으로 갈수록 점점 감소하기 때문이다. 또한, 각 카트리지(189)는 히트 싱크(102)의 상부 표면을 기준으로 복수의 쿨링 핀(108, 118, 128, 138, 148, 158, 168) 사이 사이에 동일한 높이 레벨로 배열될 수 있다.
도 11은, 도 9의 전지 모듈의 다른 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 전지 모듈(200B)은 도 9의 전지 모듈(200)과 유사한 구성 요소들을 갖는다. 다만, 상기 전지 모듈(200B)에 있어서, 복수의 전지 구조물(190)들의 각각은 적어도 두 개의 전지 셀(182 186)과 이를 내부에 수납하는 카트리지(189)를 포함한다. 각 카트리지(189)는 중앙 영역으로부터 사이드 영역으로 갈수록 높이가 증가한다. 각 카트리지(189)를 감싸는 좌측 및 우측의 쿨링 서브 핀을 구성하는 받침대(B)의 두께가 중앙 영역으로부터 사이드 영역으로 갈수록 점점 감소하기 때문이다. 또한, 각 카트리지(189)는 히트 싱크(102)의 상부 표면을 기준으로 복수의 쿨링 핀(108, 118, 128, 138, 148, 158, 168) 사이 사이에 동일한 높이 레벨로 배열된다.
필수적인 것은 아니지만, 도 10 및 도 11에 예시된 각 카트리지(189)는 내부에 수납된 전지 셀의 평평한 표면을 노출시키는 윈도우를 가질 수 있다. 그리고, 각 전지 셀의 노출된 표면은 그것과 대향되는 쿨링 핀의 표면과 직접적으로 접촉될 수 있다. 이러한 경우, 각 전지 셀에서 발생된 열이 쿨링 핀으로 신속하게 전달될 수 있다.
도 12 및 도 13은 도 1의 전지 모듈의 냉각 메커니즘을 설명하는 사시도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 전지 모듈(100)은 히트 싱크(2) 상에 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)과 복수의 전지 구조물(90)들을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제7쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68)은 중앙 영역으로부터 바깥쪽으로 갈수록 벽의 두께가 점차 감소하는 경향을 가진다. 상기 복수의 전지 구조물(90)들은 제1 내지 제7 쿨링 핀(8, 18, 28, 38, 48, 58, 68) 사이 사이에 위치된다.
복수의 전지 구조물(90)들의 각각은 적어도 하나 이상의 전지 셀(90)을 포함하는 카트리지일 수 있다. 선택적으로, 상기 카트리지는 상기 전지 셀(90)의 표면을 노출시키는 윈도우를 구비할 수 있고, 상기 노출된 전지 셀(90)의 표면은 그것과 대향되는 쿨링 핀의 표면과 직접적으로 접촉할 수 있다.
상기 히트 싱크(2)는 유입구(1A)로부터 유출구(1B)를 향해 쿨런트(C)의 흐름을 유지시킨다. 각 전지 구조물(90)은 전지 모듈(100)이 충전 또는 방전하는 동안 열을 발생시킨다. 상기 발생된 열의 대부분은 각 전지 구조물(90)을 감싸는 쿨링 핀으로 전달되고(H1 참조), 일부는 전지 모듈(100)의 중앙 영역으로도 전달된다(H2 참조).
각 쿨링 핀으로 전달된 열은, 도 13에 도시된 바와 같이, 히트 싱크(102)를 향해 전달된다. 도 13에서, 화살표 HF1 내지 HF7이 지시하는 방향은 각 쿨링 핀의 열 전달 방향을 나타낸 것이다. 그런데, 각 쿨링 핀의 두께는 전지 모듈(100)의 중앙 영역으로부터 바깥쪽으로 갈수록 점진적으로 감소한다. 따라서, 각 쿨링 핀은 열 전달 능력에 있어서 차이를 보인다. 즉, 쿨링 핀의 두께가 두꺼울수록 열 전달 능력이 좋다. 따라서, 전지 모듈(100)의 중앙부분이 사이드 부분보다 열 전달이 보다 빠르게 이루어진다.
도 13에서, 화살표 HF1 내지 HF7의 길이는 각 쿨링 핀이 가진 열 전달 능력의 상대적 차이를 보여준다. 도시된 바에 따르면, 전지 모듈(100)의 중앙 부분에서 히트 싱크(102) 쪽으로 열 전달이 가장 빠르고, 전지 모듈(100)의 바깥쪽으로 갈수록 열 전달이 점점 느려진다. 따라서, 전지 모듈(100)의 바깥쪽에 위치한 전지 구조물(90)에서 발생된 열이 전지 모듈(100)의 중앙 부분으로 전달되더라도 히트 싱크(102)로의 빠른 열 전달 때문에 전지 모듈(100)의 중앙 부분에 열이 누적되지 않는다. 또한, 전지 모듈(100)의 중앙 부분에서는 열 전달이 빠르고 전지 모듈(100)의 사이드 부분으로 갈수록 열 전달이 느려지기 때문에 전지 모듈(100)의 온도를 위치에 상관 없이 균일하게 제어할 수 있다. 이로써, 전지 모듈(100)에 포함된 셀의 일부가 빠르게 퇴화되어 전지 팩의 교체 주기가 단축되는 종래의 문제를 해결할 수 있다.
또한, 각 쿨링 핀은 벌크 형태로 만들어진 한 쌍의 쿨링 서브 핀이 면대면으로 결합되어 있으므로, 얇은 두께를 가진 3장 이상의 시트를 반복적으로 적층시켜 쿨링 핀을 제작한 경우보다 접촉 열 저항이 현저하게 낮다.
또한, 각 쿨링 핀의 두께는, 쿨링 서브 핀의 두께에 의해 조절되기 때문에, 한 쌍의 쿨링 서브 핀 상호 간의 접촉 열 저항은 실질적으로 변화가 없다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 한 쌍의 쿨링 서브 핀이 결합된 구조를 가진 쿨링 핀들 중에서, 정 중앙에 위치한 쿨링 핀을 제외한 나머지 쿨링 핀들의 경우 각각을 구성하는 좌우 쿨링 서브 핀들은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 즉, 중앙 영역 쪽을 향하고 있는 쿨링 서브 핀이 사이드 영역을 향하고 있는 쿨링 서브 핀보다 더 두껍다.
이러한 실시예에서, 사이드 영역을 향하고 있는 쿨링 서브 핀 부분에서보다 중앙 영역 쪽을 향하고 있는 쿨링 서브 핀 부분에서 보다 활발하게 열 전달이 이루어진다. 왜냐하면, 열 전달이 이루어지는 방향으로의 단면적이 증가하면 열 저항이 그 만큼 감소되기 때문이다. 이는 전지 모듈(100)의 중앙 영역에서 열 퇴적이 일어나는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 쿨링 핀들을 구성하는 받침대들은, 도 8에 도시된 바와 같이, 중앙 영역에서 사이드 영역으로 갈수록 그 두께가 점차 감소할 수 있다. 이 경우, 전지 모듈(100)의 중앙 영역에서 보다 빠르게 열을 외부로 배출할 수 있다. 받침대의 두께가 증가하면 받침대 내에서 온도 구배가 증가하여 히트 싱크로의 열 전달 량이 증가하기 때문이다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 서로 결합된 쿨링 서브 핀 사이에 열전도성 접착제 또는 열전도성 양면 접착 필름이 개재되어 있는 경우, 쿨링 서브 핀들 사이에 존재하는 공극이 제거되어 쿨링 서브 핀 상호 간의 열 전달 성능이 더욱 향상될 수 있다. 공극이 제거되면 접촉 열 저항이 감소하기 때문이다.
위와 같이, 본 발명에 따른 쿨링 핀 구조물은 전지 모듈(100)의 중앙 부분에서 열을 빠르게 배출할 수 구조적 특징들을 가지고 있다. 따라서, 종래기술에 개시된 전지 모듈보다 쿨링 핀들의 두께를 감소시키더라도 종래기술과 대등한 열 전도 성능을 구현할 수 있다. 이로써, 전지 팩의 에너지 밀도를 종래기술보다 증대시키면서도 전지 팩의 냉각 균일성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 기대할 수 있다.
상술한 전지 모듈(100)의 냉각 메커니즘은 다른 실시 예에 대해서도 동일하게 적용된다. 따라서, 다른 실시 예를 대상으로 한 냉각 메커니즘의 설명은 생략하기로 한다.
<실험예>
이하에서는, 본 발명에 따른 전지 모듈의 냉각 성능을 평가한 실험 결과를 개시한다.
실시예는, 도 8에 개시된 구조로 쿨링 핀들의 배열을 설계하였다. 쿨링 핀들의 금속 재질은 알루미늄으로 선택하였다. 정 중앙의 쿨링 핀(108)은 1mm 두께를 가진 2개의 쿨링 서브 핀들을 결합시켜 2mm 두께로 제작하였다. 또한, 정 중앙의 쿨링 핀(108) 옆에 있는 2개의 쿨링 핀들(118, 148)은 1mm 두께의 쿨링 서브 핀과 0.4mm 두께의 쿨링 서브 핀을 결합시켜 1.4mm 두께로 제작하였다. 또한, 상기 2개의 쿨링 핀들(118, 148) 옆에 있는 2개의 쿨링 핀들(128, 158)들은 0.4mm 두께를 가진 2개의 쿨링 서브 핀들을 결합시켜 0.8mm 두께로 제작하였다. 마지막으로, 가장 외곽에 있는 쿨링 핀(138, 168)들은 0.4mm 두께의 쿨링 서브 핀 하나로 제작하였다. 각 쿨링 서브 핀에 있어서, 측벽과 받침대의 두께는 동일하다. 쿨링 서브 핀들은 3M사의 양면 접착 필름 1363-30으로 접합시켰다.
한편, 본 발명의 효과를 검증하기 위해, 비교예는 도 8에 개시된 구조로 쿨링 핀들의 배열을 설계하되, 모든 쿨링 서브 핀의 두께를 0.4mm로 동일하게 설계하였다. 따라서, 비교예는 인접하는 전지 구조물 사이에 개재된 쿨링 핀들(108, 118, 128, 148, 158)의 두께가 모두 0.8mm로 동일하고, 가장 외곽에 있는 쿨링 핀들(138, 168)은 두께가 0.4mm이다. 각 쿨링 서브 핀에 있어서, 측벽과 받침대의 두께는 동일하다. 3M사의 양면 접착 필름 1363-30으로 접합시켰다.
실시예 및 비교예에 있어서, 인접하는 쿨링 핀 사이에는 36Ah의 용량을 가진 파우치 타입의 전지 셀 2개를 포함하는 전지 카트리지를 삽입하였다. 상기 전지 카트리지는 전지 셀의 평평한 표면을 노출시키는 윈도를 가지며, 상기 노출된 평평한 표면은 쿨링 핀의 표면과 접촉한다. 또한, 히트 싱크의 내부에는 냉매로서 상온의 물을 순환시킬 수 있도록 냉매 순환 장치를 히트 싱크에 결합시켰다.
그런 다음, 전지 모듈이 전기 자동차에 탑재되는 상황을 가정하여 도심 운행 조건으로 충전과 방전을 반복적으로 수행하면서 각 전지 셀의 온도를 측정하였고, 전지 셀 간의 온도 편차와 전지 셀들의 최고 온도를 측정하였다. 그 결과, 비교예는 온도 편차가 3.3도, 전지 셀들의 최고 온도가 40.9도였고, 실시예는 온도 편차가 0.5도, 전지 셀들의 최고 온도가 38도였다.
이러한 실험 결과로부터, 본 발명은 전지 모듈의 중앙영역에서 열의 퇴적을 방지하여 열을 히트 싱크로 효과적으로 전달함으로써 전지 모듈의 충방전 동작 시 전지 셀들 상호 간의 온도 편차를 줄이고, 전지 셀들의 최고 온도를 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명은, 쿨링 핀의 수, 쿨링 핀의 재질 및 쿨링 핀의 구체적인 형상에 의해 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 복수의 쿨링 핀을 배열하고 사이 사이에 전지 구조물을 삽입시킨 구조를 가진 전지 모듈에 있어서 적어도 중앙 영역에 근접하게 외치한 쿨링 핀을 벌크 형태로 제작된 2개의 쿨링 서브 핀을 서로 결합시킨 구조로 구현하고 쿨링 서브 핀의 두께를 조절함으로써 각 쿨링 핀의 두께를 중앙 영역으로부터 사이드 영역으로 갈수록 점차 감소시킨 구조적 특징에 있다는 것을 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 충분히 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (15)

  1. 일 방향을 따라 배열된 복수의 전지 구조물들;
    인접하는 전지 구조물 사이에 개재된 복수의 쿨링 핀들;
    상기 복수의 쿨링 핀들의 단부와 결합된 히트 싱크를 포함하고,
    각 쿨링 핀은 한 쌍의 쿨링 서브 핀이 면대면으로 결합된 구조를 가지고, 상기 복수의 쿨링 핀들은 중앙 영역에서 사이드 영역으로 가면서 한 쌍의 쿨링 서브 핀들 중 적어도 하나의 두께 차이로 인해 그 두께가 감소하고,
    상기 복수의 쿨링 핀들 각각은 ‘ㅗ’ 형상을 가지고, ‘┙’ 형상을 가지며 절곡된 금속 플레이트로 이루어진 좌측 쿨링 서브 핀과 ‘ㄴ’ 형상을 가지며 절곡된 금속 플레이트로 이루어진 우측 쿨링 서브 핀을 포함하며,
    상기 복수의 쿨링 핀들 각각에서, 상기 좌측 쿨링 서브 핀과 우측 쿨링 서브 핀 중 상기 복수의 쿨링 핀들의 중앙 영역과 대향하는 것이 상기 복수의 쿨링 핀들의 사이드 영역을 대향하는 것보다 더 두꺼운 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전지 구조물들의 가장 바깥 쪽에 배치되고, 하나의 쿨링 서브 핀으로 이루어진 외측 쿨링 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외측 쿨링 핀은 '┙' 형상 또는 'ㄴ' 형상으로 절곡된 금속 판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 전지 구조물들 중에서 최 외측에 위치한 전지 구조물을 제외한 나머지 전지 구조물의 각각은, 양측에 인접하는 2개의 쿨링 핀과 면대면으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양측에 인접하는 2개의 쿨링 핀 중에서 일 측의 쿨링 핀을 구성하는 'ㄴ' 형상을 가진 우측 쿨링 서브 핀과 타 측의 쿨링 핀을 구성하는 '┙' 형상을 가진 좌측 쿨링 서브 핀은 서로 동일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    각각의 쿨링 핀은, 상기 히트 싱크의 표면에 접합된 플레이트 형상의 받침대; 및
    상기 받침대의 단부로부터 수직으로 돌출 연장된 플레이트 형상의 측벽을 포함하고,
    상기 측벽은 그것과 대향되는 전지 구조물과 면대면으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 쿨링 핀의 받침대들은, 상기 복수의 쿨링 핀들의 배열의 중앙 영역으로부터 바깥쪽으로 가면서 두께가 점차 감소되는 경향을 가지는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    각 전지 구조물은, 적어도 하나의 전지 셀과, 상기 적어도 하나의 전지 셀을 내부에 수납하는 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 적어도 하나의 전지 셀의 평평한 면을 노출시키는 윈도우를 구비하고,
    상기 윈도우를 통해 노출된 상기 평평한 면은 그것과 대향되는 쿨링 핀의 표면과 면대면으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크는, 쿨런트가 유입되는 유입구와, 상기 쿨런트가 배출되는 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 쿨링 서브 핀은 열전도성 접착제 또는 열전도성 양면 접착 필름을 통해 서로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
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