KR102607665B1

KR102607665B1 - 배터리 팩

Info

Publication number: KR102607665B1
Application number: KR1020180055656A
Authority: KR
Inventors: 장진성; 김한호; 김헌희
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2023-11-29
Also published as: KR20190130930A; EP3796463A4; HUE063734T2; US11557818B2; WO2019221394A1; CN112119535A; EP3796463A1; EP3796463B1; US20210020896A1; PL3796463T3

Abstract

본 발명의 배터리 팩은, 전극 단자가 형성된 단자면, 단자면과 반대되는 바닥면, 단자면과 바닥면 사이의 측면을 포함하는 배터리 셀과, 배터리 셀의 단자면과 마주하는 제1 탱크와, 제1 탱크로부터 연장되어 배터리 셀의 측면과 마주하는 제2 탱크와, 제2 탱크로부터 연장되어 배터리 셀의 바닥면과 마주하는 제3 탱크를 포함하되, 제1, 제2 탱크에는, 제1, 제2 탱크를 가로질러 연장되는 것으로, 제1 냉각 매체가 채워지며 외부와 유체적으로 고립되어 있는 공동이 형성되어 있고, 제3 탱크에는, 제1 냉각 매체와 다른 제2 냉각 매체의 흐름을 수용하기 위한 유로가 형성되어 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 서로 다른 면과 마주하도록 수용된 액상의 냉각 매체를 이용하여 방열 효율이 향상되면서도, 방열 구조의 단순화를 통하여 상대적으로 낮은 비용으로 고효율의 방열을 구현할 수 있는 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 배터리 셀의 서로 다른 면과 마주하도록 수용된 액상의 냉각 매체를 이용하여 방열 효율이 향상된 배터리 팩을 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태는, 방열 효율이 향상되면서도 방열 구조의 단순화를 통하여 상대적으로 낮은 비용으로 고효율의 방열을 구현할 수 있는 배터리 팩을 포함한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,

전극 단자가 형성된 단자면, 상기 단자면과 반대되는 바닥면, 상기 단자면과 바닥면 사이의 측면을 포함하는 배터리 셀;

상기 배터리 셀의 단자면과 마주하는 제1 탱크;

상기 제1 탱크로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 측면과 마주하는 제2 탱크; 및

상기 제2 탱크로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 바닥면과 마주하는 제3 탱크를 포함하되,

상기 제1, 제2 탱크에는, 상기 제1, 제2 탱크를 가로질러 연장되는 것으로, 제1 냉각 매체가 채워지며 외부와 유체적으로 고립되어 있는 공동이 형성되어 있고,

상기 제3 탱크에는, 제1 냉각 매체와 다른 제2 냉각 매체의 흐름을 수용하기 위한 유로가 형성되어 있다.

예를 들어, 상기 공동은, 제1, 제2 탱크 사이에서 유체 이동이 가능하도록 제1, 제2 탱크의 경계 영역을 관통하여 연장될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 탱크의 공동과 제3 탱크의 유로는 서로로부터 격리되어 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 탱크의 공동과 제3 탱크의 유로 사이에는 열전도 블록이 개재될 수 있다.

예를 들어, 상기 열전도 블록에는, 유체를 저장할 수 있는 공간이 마련되어 있지 않다.

예를 들어, 상기 제3 탱크에는, 제2 냉각 매체가 유입되는 인렛 및 제2 냉각 매체가 유출되는 아웃렛이 형성되어 있다.

예를 들어, 상기 제1 냉각 매체의 평균 유속은, 제2 냉각 매체의 평균 유속 보다 작다.

예를 들어, 상기 제1 냉각 매체는, 제2 냉각 매체 보다 열 용량이 클 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 탱크는, 제1 절곡부를 통하여 서로 연결되며, 제1 절곡부에서 서로 다른 방향으로 연장되어 각각 배터리 셀의 단자면 및 측면과 마주할 수 있다.

예를 들어, 상기 공동은, 상기 제1 절곡부를 관통하도록 연장되어, 제1, 제2 탱크를 유체적으로 서로 연결할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2, 제3 탱크는 제2 절곡부를 통하여 서로 연결되며, 제2 절곡부에서 서로 다른 방향으로 연장되어 각각 배터리 셀의 측면 및 바닥면과 마주할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 탱크의 공동과 제3 탱크의 유로 사이에는 열전도 블록이 개재되며, 상기 열전도 블록은, 상기 제2 절곡부를 포함하고 제2 절곡부를 가로질러 연장될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 탱크는, 쌍을 이루는 전극 단자의 외측 영역에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 공동은,

상기 제1 탱크에서는 일정한 폭으로 형성되되, 상기 제2 탱크에서는 가변적인 폭으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 공동은, 제1 탱크와 가까운 제2 탱크의 상측 위치로부터 제3 탱크와 가까운 제2 탱크의 하측 위치로 가면서 점진적으로 폭이 좁아질 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 탱크는, 배터리 셀의 측면과 마주하는 내측 벽과 배터리 셀의 측면과 반대 편의 외측 벽을 포함하고,

상기 내측 벽과 외측 벽 사이로 정의되는 제2 탱크의 두께는, 제1 탱크와 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크에 가까운 하측 위치로 가면서 일정하게 유지될 수 있다.

예를 들어, 상기 공동과 내측 벽 사이의 제1 두께는, 제1 탱크와 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크에 가까운 하측 위치로 가면서 균일하게 유지되되,

상기 공동과 외측 벽 사이의 제2 두께는, 제1 탱크에 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크에 가까운 하측 위치로 가면서 점진적으로 증가할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 탱크의 공동은,

상기 제1 탱크와 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크와 가까운 하측 위치의 꼭지점을 향하여 경사진 형태로 연장되는 빗면을 포함하여 상측 위치로부터 하측 위치로 가면서 공동의 폭이 점진적으로 축소되도록 삼각형 단면을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 내지 제3 탱크는, 일체적으로 연장될 수 있다.

본 발명에 의하면, 배터리 셀의 서로 다른 면을 둘러싸도록 마련된 제1 내지 제3 탱크의 냉각 매체를 이용하고, 상대적으로 큰 열 용량을 갖는 액상의 냉각 매체를 이용하여 수냉식 냉각을 구현함으로써, 배터리 셀의 냉각 효율이 향상될 수 있다.

본 발명에 의하면, 전극 단자와 상대적으로 인접한 제1 및 제2 탱크에서는 냉각 매체가 상대적으로 낮은 유속으로 자연 대류하거나 또는 실질적으로 유속이 제로에 가까운 정적인 상태에서 방열을 수행하며, 냉각 매체의 유출입을 위한 덕트 구조나 냉각 매체의 강제 대류를 위한 유체 펌프 등이 마련될 필요가 없으므로, 상대적으로 열 용량이 큰 냉각 매체를 이용하여 방열 효율을 높이면서도 냉각 매체의 리크 내지는 냉각 매체의 누적에 따라 전극 단자의 단락이 야기될 위험이 줄어들게 되고, 구조의 단순화에 따라 상대적으로 낮은 비용으로 고효율의 방열을 구현할 수 있다.

도 1에는, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는, 도 1에 도시된 배터리 셀의 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는, 도 1의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 5에는, 도 4의 일부에 대한 확대 도면이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.

도면들을 참조하면, 상기 배터리 팩은, 다수의 배터리 셀(10)과, 상기 배터리 셀(10)을 둘러싸도록 형성된 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는, 배터리 셀(10) 주위에 배치되며, 배터리 셀(10) 주변의 서로 다른 위치에서 배터리 셀(10)을 방열할 수 있고, 배터리 셀(10)의 방열을 위해 열 용량이 큰 냉각 매체를 수용할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는, 공기와 같은 기체가 아닌 상대적으로 열 용량이 큰 액상의 제1, 제2 냉각 매체(F1,F2, 도 4 참조)를 이용하는 수냉 방식으로 배터리 셀(10)을 방열할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는 일체적으로 형성될 수 있으며 서로 연속적인 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는, 서로 독립적인 개별 부품으로 제공된 후에, 서로에 대해 결합되는 방식으로 형성되지 않고, 상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는 하나의 부품으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 고압 다이 캐스팅과 같은 하나의 공정을 통하여 일체로 형성될 수 있다.

특히, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)는 연속적으로 형성된 하나의 공동(C, 도 4 참조)을 공유하며, 공동(C, 도 4 참조) 내에 채워진 제1 냉각 매체(F1, 도 4 참조)의 리크를 방지하기 위해, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)는 하나의 부품으로 형성되어 공동(C, 도 4 참조)의 기밀성을 유지할 수 있다. 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)는, 충, 방전 전류가 집중되는 전극 단자(15)와 상대적으로 가깝게 위치되므로, 제1 냉각 매체(F1, 도 4 참조)의 리크에 의한 단락을 방지하기 위해, 제1 냉각 매체(F1, 도 4 참조)를 기밀하게 밀봉할 필요성이 크며, 이에 따라, 적어도 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)는 결합부가 없이 서로 연속적으로 연결된 심-리스(seamless) 형태로 연결될 수 있다.

상기 제1 탱크(T1) 및 제2 탱크(T2)는, 제1 절곡부(B1)를 경계로 하여 서로 연결될 수 있으며, 제1 절곡부(B1)로부터 서로 다른 방향으로 연장되어 배터리 셀(10)의 서로 다른 면과 마주하도록 형성될 수 있다. 유사하게, 상기 제2 탱크(T2) 및 제3 탱크(T3)는, 제2 절곡부(B2)를 경계로 하여 서로 연결될 수 있으며, 제2 절곡부(B2)로부터 서로 다른 방향으로 연장되어 배터리 셀(10)의 서로 다른 면과 마주하도록 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 배터리 셀(10)은, 전극 단자(15)가 형성된 단자면(10U)과, 상기 단자면(10U)과 반대되는 바닥면(10L)을 포함할 수 있으며, 단자면(10U)과 바닥면(10L) 사이에서 연장되며 상대적으로 넓은 면적을 갖는 주된 면(10M)과, 단자면(10U)과 바닥면(10L) 사이에서 연장되며 상대적으로 좁은 면적을 갖는 측면(10S)을 포함할 수 있다.

상기 배터리 셀(10)은, 단자면(10U), 바닥면(10L), 주된 면(10M)의 쌍과, 측면(10S)의 쌍을 포함하는 대략 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 상기 배터리 셀(10)은, 일 방향을 따라 다수로 배열될 수 있으며, 이때 서로 이웃한 배터리 셀(10)끼리 주된 면(10M)을 서로 마주하도록 배열될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는, 배터리 셀(10)의 단자면(10U) 및 바닥면(10L)과, 단자면(10U)과 바닥면(10L) 사이의 측면(10S)을 둘러싸도록 형성될 수 있고, 배터리 셀(10)의 배열 방향을 바라보는 주된 면(10M)을 제외한 서로 다른 4 면(10U,10S,10L)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는 일체적으로 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 서로 다른 4 면(10U,10S,10L)을 둘러싸는 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)가 일체적으로 형성됨으로써, 서로 개별적으로 형성된 부재의 상호 결합을 위한 결합 구조가 요구되지 않으며, 구조의 단순화가 이루어질 수 있다.

도 2를 참조하여 배터리 팩의 조립에 대해, 설명하면 이하와 같다. 즉, 배터리 셀(10)의 배열 방향을 바라보는 주된 면(10M)을 제외한 서로 다른 4 면(10U,10S,10L)을 둘러싸도록 일체적으로 형성된 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)를 준비하고, 일 방향(배열 방향에 해당됨)을 따라 개방되어 있는 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)에 대해, 상기 일 방향(배열 방향에 해당됨)을 따라 다수의 배터리 셀(10)을 슬라이딩 시키는 방식으로 조립할 수 있으며, 상기 일 방향(배열 방향에 해당됨)을 따라 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)의 일단과 타단에는 엔드 플레이트(미도시)의 쌍이 배치되어, 개방되어 있는 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)의 일단과 타단을 마감할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 탱크(T1)는, 상기 배터리 셀(10)의 단자면(10U)과 마주하게 배치될 수 있다. 상기 배터리 셀(10)의 단자면(10U)에는 충, 방전 전류가 집중되며, 배터리 셀(10) 내부의 전극 조립체(미도시)와 연결되어 있는 전극 단자(15)가 형성되어 있으므로, 배터리 셀(10)의 단자면(10U)에서는 집중적인 발열이 야기될 수 있고 방열 수요가 집중될 수 있다. 상기 제1 탱크(T1)는 배터리 셀(10)의 단자면(10U)과 마주하게 배치되어 근접한 거리에서 단자면(10U)의 방열을 담당할 수 있다.

상기 배터리 셀(10)의 단자면(10U)에는 서로 마주하게 배치되는 한 쌍의 전극 단자(15)가 형성될 수 있고, 쌍을 이루는 전극 단자(15)의 외측으로 상기 제1 탱크(T1)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 탱크(T1)는, 배터리 셀(10)의 단자면(10U)을 전부 덮도록 형성되지 않고, 단자면(10U) 중 일부, 그러니까, 상대적으로 단자면(10U)의 외측 영역만을 덮도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 탱크(T1)가 단자면(10U)의 외측 영역을 선택적으로 덮도록 형성됨으로써, 단자면(10U)의 내측 영역에서 한 쌍의 전극 단자(15)가 제1 탱크(T1)로부터 노출될 수 있으며, 노출된 전극 단자(15)에는 미도시된 버스 바가 조립되어 이웃한 다른 배터리 셀(10)과의 전기적인 연결을 형성할 수 있다.

상기 제1 탱크(T1)는, 상대적으로 전극 단자(15)와 인접한 내측 위치(PI)와 상대적으로 전극 단자(15)로부터 떨어진 외측 위치(PO) 사이에서 연장될 수 있으며, 제1 탱크(T1)의 공동(C)은 내측 위치(PI)로부터 외측 위치(PO)로 가면서 균일한 폭(W1, 도 5)으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 탱크(T1)에서 공동(C)의 폭(W1)이란, 제1 탱크(T1)가 마주하는 배터리 셀(10)의 단자면(10U)에 대해 수직한 방향으로 측정된 폭을 의미할 수 있다.

상기 제1 탱크(T1)는, 상대적으로 방열이 집중되는 단자면(10U)과 마주하게 배치되며, 전극 단자(15)를 가리지 않도록 상대적으로 배터리 셀(10)의 외측 영역에만 제한된 짧은 길이로 형성되므로, 공동(C) 내부의 제1 냉각 매체(F1)가 방열 수요를 감당할 수 있도록 충분한 양의 제1 냉각 매체(F1)를 확보하는 것이 바람직하며, 전극 단자(15)와 가까운 내측 위치(PI)에서 전극 단자(15)로부터 떨어진 외측 위치(PO)까지 제1 탱크(T1)의 공동(C)은 균일한 폭(W1)으로 형성될 수 있다. 만일 제1 탱크(T1)의 공동(C)이 가변적인 폭(W1)으로 형성될 경우, 상대적으로 폭(W1)이 좁아지는 부분에서 제1 냉각 매체(F1)가 충분하지 않아서 방열 특성이 떨어질 수 있다.

상기 제1 탱크(T1)는, 배터리 셀(10)의 단자면(10U)과 근접한 위치에서 단자면(10U)의 방열을 담당하게 된다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는 서로 열적으로 연결되어 배터리 셀(10)의 방열을 위해 서로 협력하며, 단자면(10U)의 열은 단자면(10U)과 가장 근접한 거리의 제1 탱크(T1)를 경유하여 제2, 제3 탱크(T2,T3)로 전달될 수 있고, 최종적으로 제3 탱크(T3)를 통하여 배터리 팩의 외부로 배출될 수 있다.

상기 제2 탱크(T2)는 배터리 셀(10)의 측면(10S)과 마주하도록 배치될 수 있다. 상기 제2 탱크(T2)는, 배터리 셀(10)의 단자면(10U)과 마주하는 제1 탱크(T1)로부터 제1 절곡부(B1)를 통하여 배터리 셀(10)의 측면(10S)과 마주하도록 연장될 수 있다. 상기 제2 탱크(T2)는, 배터리 셀(10)의 측면(10S)과 마주하게 배치되어 근접한 거리에서 배터리 셀(10)의 측면(10S)에 대한 방열을 담당할 수 있다.

상기 제2 탱크(T2)는 제1 탱크(T1)와 함께 하나의 공동(C)을 공유하며, 상기 공동(C)은, 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 가로질러 연장되면서 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 서로 유체적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 상기 공동(C)은, 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 경계 영역을 형성하는 제1 절곡부(B1)를 관통하여 연장되면서, 제1, 제2 탱크(T1,T2) 사이에서 유체 이동이 가능하도록 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 유체적으로 연결할 수 있다. 본 명세서를 통하여, 공동(C)이 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 가로질러 연장된다거나 또는 공동(C)이 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하여 연장된다는 것은, 모두 공동(C)이 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 경계를 관통하여 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 유체적으로 연결한다는 것을 의미할 수 있다.

상기 공동(C) 내에 채워진 제1 냉각 매체(F1)는, 공동(C) 내부에서 자연 대류를 따라 이동하면서 제1, 제2 탱크(T1,T2) 사이에서 직접적인 열 수송이 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)가 서로 유체적으로 연결되어 있다는 것은, 제1 탱크(T1)의 자연 대류와 제2 탱크(T2)의 자연 대류가 서로 영향을 줄 수 있으며, 제1 탱크(T1)의 자연 대류와 제2 탱크(T2)의 자연 대류가 서로 직접 접촉하거나 또는 서로에 대해 혼합되면서 열 교환을 수행할 수 있다는 것을 의미할 수 있고, 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C) 내부에 채워진 제1 냉각 매체(F1)의 자연 대류에 의해 제1, 제2 탱크(T1,T2) 사이에서 열 수송이 이루어질 수 있다는 것을 의미할 수 있다.

상기 제1 탱크(T1)는 발열이 집중되는 단자면(10U)과 마주하게 배치되므로 근접한 거리에서 단자면(10U)의 열을 흡수할 수 있고, 단자면(10U)의 열을 흡수한 제1 냉각 매체(F1)는 자연 대류의 흐름을 따라 제2 탱크(T2)로 열을 수송할 수 있다. 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)는 제1 절곡부(B1)를 통하여 서로 연결될 수 있으며, 제1 절곡부(B1)를 통하여 제1, 제2 탱크(T1,T2)는 서로 다른 방향으로 연장되면서 배터리 셀(10)의 단자면(10U) 및 측면(10S)과 각각 마주하게 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 공동(C)은, 상기 제1 절곡부(B1)를 관통하여 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 유체적으로 연결할 수 있다.

상기 제1 탱크(T1)와 제2 탱크(T2)에는 열적 불균형에 따라 자연 대류가 생성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 탱크(T1)의 자연 대류와 제2 탱크(T2)의 자연 대류는 제1 절곡부(B1)에서 서로 맞물리며 혼합되도록 서로 반대 방향, 예를 들어, 시계방향 및 반시계 방향을 따라 각각 순환되는 흐름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)은, 하나의 자연 대류의 흐름을 형성할 수 있고, 또는 제1 절곡부(B1)에서 서로 맞물리며 혼합되도록 제1, 제2 탱크(T1,T2)에서 서로 반대 방향으로 순환되는 자연 대류의 흐름을 형성할 수도 있다.

상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)에는, 제1 냉각 매체(F1)가 채워져 있으며, 발열이 집중되는 전극 단자(15)와의 원근에 따라 공동(C) 내부에서 국부적인 열 불균형이 야기되어, 자연 대류에 의한 제1 냉각 매체(F1)의 직접적인 열 수송이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C) 내부의 자연 대류에 의해 제1, 제2 탱크(T1,T2) 사이에서 열 수송이 이루어질 수 있다. 즉, 제1 탱크(T1)로부터 제2 탱크(T2)로의 열 수송이 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 단자면(10U)의 열이 제1 탱크(T1)와 제2 탱크(T2)를 경유하고, 제2 탱크(T2)와 열적으로 연결되어 있는 제3 탱크(T3)를 통하여 최종적으로 배터리 팩의 외부로 배출될 수 있다.

상기 제2 탱크(T2)는, 상기 제1 탱크(T1)와 가까운 상측 위치(PU)로부터 제3 탱크(T3)와 가까운 하측 위치(PL)로 연장될 수 있다. 이때, 상기 제2 탱크(T2)의 공동(C)은, 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)로 가면서 점진적으로 감소되는 폭(W2, 도 5 참조)으로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 탱크(T2)에서 공동(C)의 폭(W2)이란, 제2 탱크(T2)가 마주하는 배터리 셀(10)의 측면(10S)에 대해 수직한 방향으로 측정한 폭을 의미할 수 있다.

상기 제2 탱크(T2)는, 배터리 셀(10)의 측면(10S)과 마주하도록 배치되며, 배터리 셀(10)을 향하는 내측 벽(SI)과 배터리 셀(10)과 반대 편의 외측 벽(SO)을 포함할 수 있고, 상기 제2 탱크(T2)의 내측 벽(SI)과 외측 벽(SO) 사이의 폭은, 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)로 가면서 일정한 폭으로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 탱크(T2)의 폭이란 제2 탱크(T2)가 마주하는 배터리 셀(10)의 측면(10S)에 대해 수직한 방향으로 측정한 폭을 의미할 수 있다.

상기 제2 탱크(T2) 자체는 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)로 가면서 일정한 폭으로 형성되되, 상기 제2 탱크(T2)에 형성된 공동(C)은 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)로 가면서 점진적으로 감소되는 폭(W2)으로 형성될 수 있다. 이러한 구조는, 제2 탱크(T2)의 공동(C)을 배터리 셀(10, 보다 구체적으로 배터리 셀 10의 측면 10S)에 대해 최대한 가까운 위치로 접근시키도록 제2 탱크(T2)의 내측 벽(SI)과 공동(C) 사이의 제1 두께(A1, 도 5 참조)는 일정한 박형 두께로 제한하면서, 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)로 가면서 공동(C)의 폭(W2)을 가변적으로 변화시키도록 제2 탱크(T2)의 외측 벽(SO)과 공동(C) 사이의 제2 두께(A2, 도 5 참조)는 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)로 가면서 점차 두꺼워지도록 형성함으로써, 제공될 수 있다.

예를 들어, 제2 탱크(T2)의 공동(C)은 직각 삼각형의 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)의 꼭지점을 향하여 경사진 형태의 빗면이 연장되면서 공동(C)의 폭(W2)이 점진적으로 축소될 수 있다. 상기 공동(C)의 내부에는 제1 냉각 매체(F1)가 채워질 수 있으며, 상측 위치(PU)와 하측 위치(PL)에서 공동(C)의 폭(W2)을 차등적으로 설계함으로써, 공동(C)에 채워지는 제1 냉각 매체(F1)의 부피가 차등적으로 변화될 수 있다. 즉, 상측 위치(PU)에서 하측 위치(PL)로 가면서 제1 냉각 매체(F1)의 부피는 최대 부피로부터 최소 부피로 변화할 수 있고, 각각의 위치에 따른 방열 수요에 따라 제1 냉각 매체(F1)의 부피를 차등적으로 설계할 수 있다.

상기 배터리 셀(10)에서는 충, 방전 전류가 집중되는 전극 단자(15)에서 집중적인 발열이 야기될 수 있다. 이러한 고려로부터, 상기 전극 단자(15)와 가까운 상측 위치(PU)에서 차등적인 방열을 제공할 수 있도록, 상기 제2 탱크(T2)의 공동(C)은 상부 위치(PU)에서는 상대적으로 넓은 폭(W2)을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 방열 수요가 집중되는 상측 위치(PU)는 상대적으로 넓은 폭(W2)의 공동(C)과 마주하게 되며, 최대 부피의 제1 냉각 매체(F1)와 마주할 수 있다. 그리고, 상대적으로 방열 수요가 적은 하측 위치(PL)는 상대적으로 좁은 폭(W2)의 공동(C)과 마주하게 되며, 최소 부피의 제1 냉각 매체(F1)와 마주할 수 있다.

상기 공동(C)은, 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하도록 형성되며, 제1, 제2 탱크(T1,T2)에서 서로 다른 양상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 탱크(T1)의 공동(C)은, 전극 단자(15)와 가까운 내측 위치(PI)로부터 전극 단자(15)로부터 떨어진 외측 위치(PO)로 가면서 균일한 폭(W1)으로 형성될 수 있다. 방열 수요가 집중되는 단자면(10U)에서는 충분한 양의 제1 냉각 매체(F1)가 확보될 수 있도록 단자면(10U)과 마주하는 제1 탱크(T1)의 공동(C)은 균일한 폭(W1)으로 형성될 수 있다. 단자면(10U)의 외측 영역으로 짧게 제한된 길이의 제1 탱크(T1)에 있어서 가변적인 폭(W1)으로 공동(C)을 설계할 경우, 위치에 따라 제1 냉각 매체(F1)가 충분하지 않아서 방열 특성이 떨어질 수 있으므로, 균일한 폭(W1)으로 형성될 수 있다.

상기 제2 탱크(T2)의 공동(C)은, 방열 수요가 집중되는 상측 위치(PU)에서는 상대적으로 넓은 폭(W2)으로 형성되고, 상대적으로 방열 수요가 적은 하측 위치(PL)에서는 좁은 폭(W2)으로 형성됨으로써, 방열 수요에 따라 상측 위치(PU)로부터 하측 위치(PL)로 가면서 변화하는 공동(C)의 폭(W2)에 따라 제1 냉각 매체(F1)의 부피가 차등적으로 설계될 수 있고, 방열 수요에 따라 제1 냉각 매체(F1)가 효율적으로 배분될 수 있다.

상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)은, 유체적으로 고립된 형태로 형성되며, 상기 공동(C) 내부에는 제1 냉각 매체(F1)가 수용된다. 상기 공동(C)이 유체적으로 고립된 형태로 형성된다는 것은, 상기 공동(C)에는 유체의 유출입을 위한 덕트와 같은 구조가 형성되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 상기 공동(C)은 유체적으로 고립된 형태로 형성되며, 상기 공동(C) 내부에 채워진 제1 냉각 매체(F1)는, 공동(C)의 외부로 유출되거나 공동(C)의 외부로부터 유입되지 않으며, 공동(C)의 내부에서 정적인 상태로 채워질 수 있다. 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)은, 주위 환경으로부터 유체적으로 고립될 수 있고, 주위 환경과의 유체적인 연결, 그러니까, 유체의 유출입을 갖지 않는다.

상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)이 유체적으로 고립된다는 것은, 제1, 제2 탱크(T1,T2)가 주위 환경으로부터 열적으로 절연된다는 것을 의미하는 것은 아니며, 후술하는 바와 같이, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)는, 제3 탱크(T3)와 열적으로 연결되어 있으며, 열전도 블록(CB)을 통하여 서로 열 전달이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)와 제3 탱크(T3)는 서로 유체적으로 연결되어 있지 않으므로 대류에 의한 직접적인 열 수송은 일어나지 않으나, 열전도 블록(CB)을 통하여 서로 열적으로 연결되어 있으므로, 열 전도에 의해 열 전달이 이루어질 수 있고, 후술하는 바와 같이, 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 제1 냉각 매체(F1)와, 제3 탱크(T3)의 제2 냉각 매체(F2) 사이에는 열전도 블록(CB)이 개재되어 제1, 제2 냉각 매체(F1,F2) 간의 열 전달을 매개할 수 있고, 제1 냉각 매체(F1)로부터 전달된 열은, 유체 펌프(미도시)에 의해 강제 대류 되는 제2 냉각 매체(F2)에 의해 배터리 팩의 외부로 배출될 수 있다.

상기 공동(C) 내부에서는, 열적 불균형에 따라 자연 대류가 생성될 수 있으며, 제1 냉각 매체(F1)는 낮은 유속으로 자연 대류 하거나 또는 거의 유속이 제로에 가까운 정지된 상태에서 열을 흡수할 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 냉각 매체(F1)는 공동(C) 내에서 낮은 유속으로 자연 대류 하거나 또는 거의 유속이 제로에 가까운 정지된 상태에서 열을 흡수하게 되므로, 열 용량이 큰 유체로 마련되는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 제1 냉각 매체(F1)는, 제3 탱크(T3)의 제2 냉각 매체(F2) 보다는 상대적으로 큰 열 용량을 갖는 유체로 마련될 수 있다. 이에 대해서는 후에 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 제1 냉각 매체(F1)는, 공동(C) 외부와 유출입되지 않고, 유체 펌프에 의해 강제 대류 되지 않으며, 단순히 공동(C) 내부에 정적인 상태로 채워지게 된다. 즉, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)에는, 공동(C) 내부의 제1 냉각 매체(F1)를 유출입 시키기 위한 덕트 구조, 또는 공동(C) 내부의 제1 냉각 매체(F1)를 강제 대류 시키기 위한 유체 펌프 등이 마련될 필요가 없으며, 이에 따라 상대적으로 단순한 구조에 의해 제1 냉각 매체(F1)에 의한 수냉식 냉각을 구현할 수 있다.

상기 제1 냉각 매체(F1)가 저장된 제1, 제2 탱크(T1,T2)는, 제3 탱크(T3)와 비교할 때, 전극 단자(15)와 상대적으로 인접한 위치에 배치되므로, 전극 단자(15)와 인접한 위치의 제1, 제2 탱크(T1,T2)에 덕트 구조나 유체 펌프 등이 마련되면, 그 만큼 제1, 제2 탱크(T1,T2)에 저장된 제1 냉각 매체(F1)의 누출 위험이 증가하며, 충, 방전 전류가 집중되는 전극 단자(15) 측으로 제1 냉각 매체(F1)가 누출될 경우, 전기적 단락과 같은 사고 위험이 증가하게 되므로, 본 발명에서는, 방열 수요가 집중되는 전극 단자(15)의 방열 효율을 높이기 위해, 상대적으로 열 용량이 큰 제1 냉각 매체(F1)에 의한 수냉식 방열을 구현하되, 전극 단자(15) 측으로의 누출 위험을 차단하도록 제1 냉각 매체(F1)가 저장되는 제1, 제2 탱크(T1,T2)에는, 제1 냉각 매체(F1)의 유출입을 위한 덕트 또는 제1 냉각 매체(F1)의 강제 대류를 위한 유체 펌프 등이 마련되지 않고, 상기 제1 냉각 매체(F1)는 자연 대류 또는 낮은 유속에서 열을 흡수하는 방식으로, 전극 단자(15)에 대한 방열을 제공할 수 있다.

상기 제1 냉각 매체(F1)는 열 용량이 큰 유체로서, 전기적으로 절연 특성을 갖는 유체로 마련될 수 있다. 상기 제1 냉각 매체(F1)는 전극 단자(15)와 가까운 위치의 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 공동(C)에 채워진다. 이때, 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 공동(C) 내부에 제1 냉각 매체(F1)를 주입하는 과정에서 전극 단자(15) 측으로 제1 냉각 매체(F1)가 누출될 수 있으며, 전극 단자(15) 측으로 누출된 제1 냉각 매체(F1)가 단자면(10U) 상에 누적되면, 전극 단자(15)와 다른 도전성 부재 간에 전기적인 단락이 야기될 수 있으므로, 제1 냉각 매체(F1)는 전기적으로 절연 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1 냉각 매체(F1)는, 전극 단자(15)로부터 상대적으로 떨어져 위치되는 제3 탱크(T3)의 제2 냉각 매체(F2) 보다는 전기적인 절연 특성이 우수한 유체로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 제2 냉각 매체(F2) 보다는 전기적인 도전성이 낮은 유체로 마련될 수 있다.

상기 제3 탱크(T3)는, 배터리 셀(10)의 바닥면(10L)과 마주하게 배치될 수 있다. 상기 제3 탱크(T3)는, 배터리 셀(10)의 측면(10S)과 마주하는 제2 탱크(T2)로부터 제2 절곡부(B2)를 통하여 배터리 셀(10)의 바닥면(10L)과 마주하도록 연장될 수 있다. 상기 제3 탱크(T3)는, 배터리 셀(10)의 바닥면(10L)과 마주하게 배치되어 근접한 거리에서 배터리 셀(10)의 바닥면(10L)에 대한 방열을 담당할 수 있다.

상기 제3 탱크(T3)에는 제1 냉각 매체(F1)와는 다른 제2 냉각 매체(F2)의 흐름을 수용하기 위한 유로(D)가 형성될 수 있다. 상기 제3 탱크(T3)의 유로(D)는, 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)과는 격리되어 있으며, 유체적으로 연결되어 있지 않다. 즉, 상기 제3 탱크(T3)의 유로(D)에는, 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 공동(C)과는 다른 유체, 그러니까, 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 제1 냉각 매체(F1)와는 다른 제2 냉각 매체(F2)가 수용될 수 있고, 상기 제1, 제2 냉각 매체(F1,F2)는 서로 혼합되지 않고 서로로부터 격리되어 배터리 팩의 서로 다른 영역에서 방열을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)은, 공동(C)의 외부와는 유체적으로 고립되어 있을 수 있고, 제3 탱크(T3)와 유체적으로 연결되어 있지 않을 수 있다.

상기 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)은, 제3 탱크(T3)의 유로(D)와 유체적으로 연결되어 있지 않지만, 제1, 제2 탱크(T1,T2)와 제3 탱크(T3)는 서로 열적으로 연결되어 있으며, 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 제1 냉각 매체(F1)와, 제3 탱크(T3)의 제2 냉각 매체(F2) 사이에는 열전도 블록(CB)이 개재되어 이들 사이에 열 전달이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 열전도 블록(CB)은, 제1, 제2 탱크(T1,T2)를 관통하는 공동(C)과 제3 탱크(T3)의 유로(D) 사이에 형성될 수 있으며, 유체를 수용할 수 있는 공간을 갖추지 않은 금속 블록 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전도 블록(CB)은, 제2 탱크(T2) 중에서 공동(C)이 마련되어 있지 않은 솔리드 부분과, 제3 탱크(T3) 중에서 유로(D)가 마련되어 있지 않은 솔리드 부분을 포함하여 형성될 수 있다.

상기 열전도 블록(CB)은, 제2, 제3 탱크(T2,T3) 간의 연결을 매개하는 제2 절곡부(B2)를 포함할 수 있다. 상기 제2, 제3 탱크(T2,T3)는 제2 절곡부(B2)를 통하여 서로 연결될 수 있으며, 상기 제2 절곡부(B2)를 통하여 배터리 셀(10)의 측면(10S)을 마주하는 제2 탱크(T2)와 배터리 셀(10)의 바닥면(10L)을 마주하는 제3 탱크(T3)가 서로 연결될 수 있고, 상기 제2, 제3 탱크(T2,T3)는, 상기 제2 절곡부(B2)로부터 서로 다른 방향으로 연장되어, 각각 배터리 셀(10)의 측면(10S) 및 바닥면(10L)과 마주하도록 형성될 수 있다.

상기 제2, 제3 탱크(T2,T3) 간의 열 전달은 열전도 블록(CB)에 의해 이루어진다는 점에서, 제1, 제2 탱크(T1,T2) 간의 자연 대류에 의한 열 수송과는 차이가 있다. 즉, 상기 제2, 제3 탱크(T2,T3)는 유체적으로는 연결되어 있지 않기 때문에, 이들 제2, 제3 탱크(T2,T3) 간에는 대류에 의한 열 수송이 이루어지지는 않지만, 제2, 제3 탱크(T2,T3)는 서로 열적으로 연결되어 열전도 블록(CB)을 통하여 열 전달이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제2 탱크(T2)의 제1 냉각 매체(F1)와 제3 탱크(T3)의 제2 냉각 매체(F2)는 서로 직접적으로 접촉하거나 혼합되지 않고, 제1 냉각 매체(F1)와 제2 냉각 매체(F2) 사이의 열전도 블록(CB)에 의한 열 전도에 의해 열 전달이 이루어질 수 있다.

상기 제3 탱크(T3)는, 제2 냉각 매체(F2)가 유동하는 유로(D)를 포함할 수 있으며, 제2 냉각 매체(F2)가 미도시된 유체 펌프에 의해 소정의 유속으로 강제 유동됨으로써, 제2 탱크(T2)로부터 유입된 열이나 배터리 셀(10)의 바닥면(10L)으로부터 유입된 열을 배터리 팩의 외부로 배출할 수 있다.

상기 제2 냉각 매체(F2)는, 냉각 효율을 고려하여 열 용량이 상대적으로 큰 유체로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 제1 냉각 매체(F1)와 제3 탱크(T3)의 제2 냉각 매체(F2)는 모두 열 용량이 상대적으로 큰 유체로 마련되는 것이 바람직하다. 상기 제1 냉각 매체(F1)는 제1, 제2 탱크(T1,T2)의 공동(C) 내에서 낮은 유속으로 자연 대류 하면서 열 수송을 하거나 또는 거의 유속이 제로 가까운 정지된 상태에서 열을 흡수할 수 있으므로, 열 용량이 상대적으로 큰 유체로 마련되는 것이 바람직하며, 상기 제2 냉각 매체(F2)는 유체 펌프에 의해 조절되는 유속으로 강제 유동되므로, 방열 수요에 적응적으로 유속을 가감 조정할 수 있으며, 제1 냉각 매체(F1) 보다는 작은 열 용량을 갖는 유체로 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 매체(F1)의 평균 유속은, 제2 냉각 매체(F2)의 평균 유속 보다 작을 수 있으며, 유속의 차이에 따른 냉각 효율을 보상할 수 있도록 제1 냉각 매체(F1)는, 제2 냉각 매체(F2) 보다는 열 용량이 상대적으로 큰 유체로 마련될 수 있다.

상기 제3 탱크(T3)는, 제1, 제2 탱크(T1,T2) 보다는 상대적으로 전극 단자(15)로부터 떨어진 위치에 배치되므로, 제2 냉각 매체(F2)가 전극 단자(15)로 누출될 가능성이 상대적으로 적다. 이에 따라, 상기 제2 냉각 매체(F2)는, 제1 냉각 매체(F1) 보다는 전기적 절연 특성이 낮은 유체로 마련될 수 있다. 즉, 상기 제2 냉각 매체(F2)는, 제1 냉각 매체(F1) 보다 열 용량 및 전기적 절연 특성이 낮은 유체로 마련될 수 있으며, 제1 냉각 매체(F1) 보다는 상대적으로 저렴한 유체, 예를 들어, 물과 같은 상대적으로 저렴한 유체로 마련될 수 있다.

상기 제2 냉각 매체(F2)는 제3 탱크(T3)의 유로(D)를 유동할 수 있으며, 상기 제3 탱크(T3)에는 저온의 제2 냉각 매체(F2)가 유입되거나 고온의 제2 냉각 매체(F2)가 배출되는 인렛/아웃렛(IO)이 형성될 수 있다. 상기 제2 냉각 매체(F2)는, 제3 탱크(T3)의 유로(D)를 포함하는 폐루프 경로를 따라 순환하거나 또는 제3 탱크(T3)의 유로(D)를 포함하는 개루프 경로를 따라 유동할 수도 있으며, 제2 냉각 매체(F2)가 폐루프를 따라 순환하는 경로 상에는, 제2 냉각 매체(F2)를 냉각시키기 위한 냉각부(미도시)가 마련될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는, 열전도 특성이 우수하며, 내부에 공동(C)이나 유로(D)와 같이, 유체를 저장할 수 있는 공간을 형성하기 용이하도록 성형 특성이 우수한 금속 소재로 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는, 배터리 셀(10)의 서로 다른 4 면(10U,10S,10L)을 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 열을 제1, 제2 냉각 매체(F1,F2)로 효율적으로 전달할 수 있도록 열전도 특성이 우수한 금속 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는, 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 탱크(T1,T2,T3)는 일체적으로 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 바닥면(10L)과 마주하는 제1 탱크(T1)로부터 제2 절곡부(B2)를 통하여 연결되는 제2 탱크(T2)는, 서로 마주하는 위치에서 쌍으로 형성될 수 있고, 배터리 셀(10)의 측면(10S)과 마주하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 배터리 셀(10)의 측면(10S)과 마주하는 제2 탱크(T2)로부터 제1 절곡부(B1)를 통하여 연결되는 제1 탱크(T1)는, 쌍으로 형성될 수 있고 배터리 셀(10)의 단자면(10U)과 마주하도록 형성될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 배터리 셀 15: 전극 단자
10U: 단자면 10L: 바닥면
10S: 측면 10M: 주된 면
T1: 제1 탱크 T2: 제2 탱크
T3: 제3 탱크 C: 공동
D: 유로 F1: 제1 냉각 매체
F2: 제2 냉각 매체 PI: 내측 위치
PO: 외측 위치 PU: 상측 위치
PL: 하측 위치 B1: 제1 절곡부
B2: 제2 절곡부 CB: 열전도 블록
IO: 인렛/아웃렛 SO: 외측 벽
SI: 내측 벽 A1: 제1 두께
A2: 제2 두께

Claims

전극 단자가 형성된 단자면, 상기 단자면과 반대되는 바닥면, 상기 단자면과 바닥면 사이의 측면을 포함하는 배터리 셀;
상기 배터리 셀의 단자면과 마주하는 제1 탱크;
상기 제1 탱크로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 측면과 마주하는 제2 탱크; 및
상기 제2 탱크로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 바닥면과 마주하는 제3 탱크를 포함하되,
상기 제1, 제2 탱크에는, 상기 제1, 제2 탱크를 가로질러 연장되는 것으로, 제1 냉각 매체가 채워지며 외부와 유체적으로 고립되어 있는 공동이 형성되어 있고,
상기 제3 탱크에는, 제1 냉각 매체와 다른 제2 냉각 매체의 흐름을 수용하기 위한 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 공동은, 제1, 제2 탱크 사이에서 유체 이동이 가능하도록 제1, 제2 탱크의 경계 영역을 관통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 탱크의 공동과 제3 탱크의 유로는 서로로부터 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 탱크의 공동과 제3 탱크의 유로 사이에는 열전도 블록이 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 열전도 블록에는, 유체를 저장할 수 있는 공간이 마련되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제3 탱크에는, 제2 냉각 매체가 유입되는 인렛 및 제2 냉각 매체가 유출되는 아웃렛이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 냉각 매체의 평균 유속은, 제2 냉각 매체의 평균 유속 보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 냉각 매체는, 제2 냉각 매체 보다 열 용량이 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 탱크는, 제1 절곡부를 통하여 서로 연결되며, 제1 절곡부에서 서로 다른 방향으로 연장되어 각각 배터리 셀의 단자면 및 측면과 마주하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제9항에 있어서,
상기 공동은, 상기 제1 절곡부를 관통하도록 연장되어, 제1, 제2 탱크를 유체적으로 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제2, 제3 탱크는 제2 절곡부를 통하여 서로 연결되며, 제2 절곡부에서 서로 다른 방향으로 연장되어 각각 배터리 셀의 측면 및 바닥면과 마주하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제11항에 있어서,
상기 제2 탱크의 공동과 제3 탱크의 유로 사이에는 열전도 블록이 개재되며, 상기 열전도 블록은, 상기 제2 절곡부를 포함하고 제2 절곡부를 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 탱크는, 쌍을 이루는 전극 단자의 외측 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 공동은,
상기 제1 탱크에서는 일정한 폭으로 형성되되, 상기 제2 탱크에서는 가변적인 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제14항에 있어서,
상기 공동은, 제1 탱크와 가까운 제2 탱크의 상측 위치로부터 제3 탱크와 가까운 제2 탱크의 하측 위치로 가면서 점진적으로 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제15항에 있어서,
상기 제2 탱크는, 배터리 셀의 측면과 마주하는 내측 벽과 배터리 셀의 측면과 반대 편의 외측 벽을 포함하고,
상기 내측 벽과 외측 벽 사이로 정의되는 제2 탱크의 두께는, 제1 탱크와 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크에 가까운 하측 위치로 가면서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제16항에 있어서,
상기 공동과 내측 벽 사이의 제1 두께는, 제1 탱크와 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크에 가까운 하측 위치로 가면서 균일하게 유지되되,
상기 공동과 외측 벽 사이의 제2 두께는, 제1 탱크에 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크에 가까운 하측 위치로 가면서 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제17항에 있어서,
상기 제2 탱크의 공동은,
상기 제1 탱크와 가까운 상측 위치로부터 제3 탱크와 가까운 하측 위치의 꼭지점을 향하여 경사진 형태로 연장되는 빗면을 포함하여 상측 위치로부터 하측 위치로 가면서 공동의 폭이 점진적으로 축소되도록 삼각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 탱크는, 일체적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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