KR20090030545A - 고용량 배터리 시스템의 균등 송풍 냉각구조 - Google Patents

고용량 배터리 시스템의 균등 송풍 냉각구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬2차전지(lithium secondary battery)와 같은 고용량 배터리 시스템의 냉각구조(cooling structure)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 냉각채널(cooling channel)을 사이에 두고 격간 배치되는 다수의 배터리 셀(battery cell)을 포함하는 고용량 배터리 시스템 내에서 각 배터리 셀에 대한 균등한 냉각을 달성하기 위한 것으로, 이를 위하여 유입구와 다수의 냉각채널 및 유출구로 이어지는 공기(냉각매체)의 송풍 경로를 구비한 시스템의 냉각 구조를 제공하고, 이때 유출구가 서로 대향하는 두 개의 유출구들로 구성되는 냉각 구조를 제공함으로써, 각 냉각채널에 대한 고른 송풍을 유도할 수 있고, 이로부터 각 냉각채널을 통과하는 공기의 양이 균일해짐에 따라 각 냉각채널 주변에 배치된 모든 배터리 셀들이 비교적 고르게 냉각되는 결과를 가져올 수 있다.
고용량 배터리, 리튬2차전지, 냉각채널, 송풍, 하우징, 유입구, 유출구

Description

고용량 배터리 시스템의 균등 송풍 냉각구조{Unified air cooling structure of high-capacity battery system}
도 1은 기존의 리튬2차전지 시스템의 일 예를 도시한 개략 사시도;
도 2는 도 1의 시스템의 냉각구조를 개략적으로 도시한 도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬2차전지 시스템을 도시한 개략 사시도;
도 4는 도 3의 덮개 일부가 제거된 상태를 도시한 부분 단면 사시도;
도 5는 도 3의 시스템의 냉각구조를 개략적으로 도시한 도;
도 6은 도 5의 냉각구조에 따른 채널별 송풍결과를 도시한 그래프;
도 7은 도 6의 제 1 비교 실시예로써, 도 2의 냉각구조에 따른 채널별 송풍결과의 제 1 예를 도시한 그래프;
도 8은 도 6의 제 2 비교 실시예로써, 도 2의 냉각구조에 따른 채널별 송풍결과의 제 2 예를 도시한 그래프;
도 9는 도 6의 제 3 비교 실시예로써, 도 2의 냉각구조에 따른 채널별 송풍결과의 제 3 예를 도시한 그래프; 및
도 10은 도 6의 제 4 비교 실시예로써, 도 2의 냉각구조에 따른 채널별 송풍 결과의 제 4 예를 도시한 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100, 200: 냉각 구조
10, 110: 하우징 20, 120: 유입구
30, 130a, 130b: 유출구 40, 140: 셀 조립체
50, 150: 다수의 냉각채널 60, 160: 제 1 공간
70, 170: 제 2 공간 112: 바닥판
114: 덮개 116: 체결공
122: 송풍 팬
C1, C2, C3, ... : 배터리 셀
CH1, CH2, CH3, ..., CHn : n개의 냉각채널
본 발명은 리튬2차전지(lithium secondary battery)와 같은 고용량 배터리 시스템(high-capacity battery system)의 냉각구조(cooling structure)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 냉각채널(cooling channel)을 사이에 두고 격간 배치되는 다수의 배터리 셀(battery cell)을 포함하는 고용량 배터리 시스템 내에서 각 배터리 셀에 대한 균등한 냉각을 달성하기 위한 고용량 배터리 시스템의 균등 송풍 냉각구조에 관한 것이다.
일반적으로, 1차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 2차 전지는 디지털카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬2차전지를 들 수 있다. 이 중에서 리튬2차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수 개 내지 수십 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
리튬2차전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 (lithium ion) 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머(lithium polymer) 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게도 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 것이다.
본 발명은 이러한 파우치형의 2차 전지(예컨대, 배터리 셀)가 다수 조립된 형태의 셀 조립체(cell assembly) 형태로 사용되는 고출력의 배터리 시스템에 관한 것이며, 이에 대한 일반적인 실시예가 도 1 및 도 2에 개시된 바를 통하여 설명될 수 있다.
도 1은 기존의 리튬2차전지 시스템(100)의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 시스템의 냉각구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 기존의 리튬2차전지 시스템(100)은 개개의 사이에 냉각채널(CH1, CH2, CH3, ...)을 형성하는 다수의 배터리 셀들(C1, C2, C3, ...)로 구성되는 셀 조립체(40)와, 셀 조립체(40)가 그 내부에 수용되며 양측에 유입구(20)와 유출구(30)를 갖는 하우징(10)을 포함하고, 이들 유입구(20)와 유출구(30) 및 그 사이의 다수의 냉각채널(50), 예컨대 88개의 냉각채널(CH1, CH2, CH3, ..., CHn, 여기서 n=88)을 통해 소위 'Z' 형태의 유로를 갖는 냉각구조를 갖는다.
예컨대, 하우징(10) 내 셀 조립체(40)의 양 측면을 따라 형성되는 제 1 공간(60) 및 제 2 공간(70)이 각각 유입구(20)와 유출구(30)와 연결되고, 이들 제 1 및 제 2 공간이 다수의 냉각채널(50)을 통해 연결됨으로써, 유입구(20) - 제 1 공간(60) - 다수의 냉각채널(50) - 제 2 공간(70) - 유출구(30)의 순서로 이어지는 'Z'형 유로가 형성된다.
이처럼 Z형 유로를 갖는 기존의 시스템의 경우, 유입구를 통해 유입되는 공기(냉각매체)가 그 반대 측면에 형성된 유출구를 향해 시스템 내부(예컨대, 냉각채널들)를 통과하고, 그에 따라 공기가 통과하는 경로에 인접한 배터리 셀이 냉각되며, 이러한 구조에서 공기가 특정한 냉각채널로 집중되는 현상이 발생함에 의해 전체 시스템을 기준으로 냉각 효율이 부분적으로 편중된 결과를 가져오는 문제가 발생하였다.
예를 들면, 도 1에 도시된 시스템의 경우, 총 88개의 냉각채널을 유입구에 면한 측에서 유출구에 면한 순서로 번호를 부여하고, 각 냉각채널에 대한 냉각 효 율을 비교한다면 유출구에 면한 측의 냉각채널들(예컨대, 번호가 큰 냉각채널들)에 대한 냉각 효율이 유입구에 면한 측의 냉각채널들(예컨대, 번호가 작은 냉각채널들)보다 높게 되는 결과를 가져오곤 하였다. 또한 유입구와 유출구의 크기, 제 1 및 제 2 공간의 크기 등을 변경하는 경우에도, Z형 유로를 갖는 냉각구조의 특성상 모든 냉각채널에 대하여 균등한 송풍 효과를 나타낼 수 없었다.
이처럼, Z형 유로를 구비한 리튬2차전지 시스템에서 다수의 냉각채널들에 대한 냉각 효율이 상이함에 따라 각 채널에 인접하여 배치되는 배터리 셀에 대한 냉각 효율이 다르게 나타나고 이에 전체 시스템에 대한 냉각 효율의 저하를 가져오는 문제가 발생하였다.
본 발명의 목적은 다수의 냉각채널을 구비한 리튬2차전지 시스템에 있어서, 각 냉각채널별로 균일한 양의 공기가 통과하도록 하는 균등 송풍 냉각구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 각 냉각채널별로 균일한 양의 공기를 통과하도록 함으로써 각 채널들에 인접한 배터리 셀들을 고르게 냉각시킬 수 있는 고용량 배터리 시스템(리튬2차전지 시스템)의 균등 송풍 냉각구조를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 개개의 사이에 냉각채널을 형성하면서 평행하게 격간 배치된 다수의 배터리 셀을 포함하는 셀 조립체와; 셀 조립체를 내부에 수용하고, 냉각채널들이 형성된 방향에 수직하게 셀 조립체의 양 측 면을 따라 형성되는 제 1 및 제 2 공간을 확보하는 하우징; 및 각각 하우징 내 제 1 및 제 2 공간과 연통되도록 하우징의 양 측면에 형성되는 유입구 및 유출구;를 포함하고, 이때 유입구는 제 1 공간의 일 단부 측에 형성되고 유출구는 제 2 공간의 양 단부 측에 형성되어 하우징 내 공기의 흐름 방향이 실질적으로 "h"자 형상을 이루고, 이를 통하여 각 배터리 셀에 대한 공기 냉각이 냉각채널들에 대해 균등하게 이루어짐을 특징으로 하는 고용량 배터리 시스템의 균등 송풍 냉각구조를 제공한다.
본 발명에 있어서, 유출구는 유입구에 대응되는 제 1 유출구 및 그에 대향하는 제 2 유출구로 구분되고, 이때 제 1 유출구의 단면이 제 2 유출구의 단면보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 제 1 유출구 및 제 2 유출구 단면들의 크기 비는 2:5 인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 셀 조립체는 90개 이상의 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 유입구에는 외부 공기를 하우징 내부로 공급하기 위한 송풍 팬이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 하우징은 셀 조립체가 지지되는 바닥판 및 바닥판과 결합하여 셀 조립체가 수용되는 공간을 형성하는 대략 "∩" 단면 형상의 덮개로 구성되고, 셀 조립체와 덮개 사이에서 제 1 및 제 2 공간이 형성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 리튬2차전지 시스템(200)의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 덮개 일부가 제거된 상태를 도시한 부분 단면 사시도이고, 그리고 도 5는 도 3의 시스템의 냉각구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 리튬2차전지 시스템(200)은 개개의 사이에 냉각채널(CH1, CH2, CH3, ...)을 형성하는 다수의 배터리 셀들(C1, C2, C3, ...)로 구성되는 셀 조립체(140)와, 셀 조립체(140)가 그 내부에 수용되며 양측에 유입구(120)와 한 쌍의 유출구(130a, 130b)를 갖는 하우징(110)을 포함하고, 이들 유입구(120)와 한 쌍의 유출구(130a, 130b) 및 그 사이의 다수의 냉각채널(150), 예컨대 88개의 냉각채널(CH1, CH2, CH3, ..., CHn, 여기서 n=88)을 통해 소위 'h' 형태의 유로를 갖는 냉각구조를 갖는다.
예컨대, 하우징(110) 내 셀 조립체(140)의 양 측면을 따라 형성되는 제 1 공간(160) 및 제 2 공간(170)이 각각 유입구(120)와 한 쌍의 유출구(130a, 130b)와 연결되고, 이들 제 1 및 제 2 공간이 다수의 냉각채널(150)을 통해 연결됨으로써, 유입구(120) - 제 1 공간(160) - 다수의 냉각채널(150) - 제 2 공간(170) - 한 쌍의 유출구(130a, 130b)의 순서로 이어지는 'h'형 유로가 형성된다.
즉, 하우징(110) 내 셀 조립체(140)의 양 측면을 따라 형성되는 제 1 / 제 2 공간들(160/170) 중 제 1 공간(160)이 그 일단에서 유입구(120)와 연결되고, 그리고 제 2 공간(170)이 그 양단에서 한 쌍의 유출구(130a, 130b)와 연결된다.
또한 이러한 냉각구조는 도 4에 도시된 것처럼, 셀 조립체(140)가 놓여지는 바닥판(112) 및 바닥판(112) 위로 덮여져 셀 조립체(140)의 양 측면에서 제 1 및 제 2 공간(160 및 170)을 형성하도록 구성된 대략 "∩"자 형상 단면의 덮개(114)를 구비한 하우징(110)에 의해 구성될 수 있다. 이러한 구조에서, 예컨대 덮개(114)와 바닥판(112) 사이의 결합 위치(예컨대, 체결공(116)이 위치)를 조정함으로써 제 1 및 제 2 공간의 크기(단면)를 조정할 수 있다는 점은 자명하다. 결합 위치의 조정은 바닥판과 덮개의 결합 부위에 사용되는 다양한 형태의 결합수단(예컨대, 볼트/너트, 리벳팅 등)을 적절히 배치함으로써 이루어질 수 있다.
도면에서 체결공(116)의 위치는 고정된 형태로 나타나고 있으나, 제 1 및 제 2 공간의 크기를 변경시키기 위하여, 바닥판 또는 덮개의 어느 한 쪽에 형성된 체결공의 위치를 변경할 수 있다는 점은 자명하다.
이처럼, h형 유로를 갖는 시스템의 경우 유입구를 통해 유입되는 공기(냉각매체)가 그 반대 측면의 양단에 형성된 한 쌍의 유출구를 향해 시스템 내부(예컨대, 냉각채널들)를 고르게 통과하고, 그에 따라 공기가 통과하는 경로에 인접한 배터리 셀이 냉각되며, 이러한 구조에서 공기가 다수의 냉각채널 전체에 대하여 균등하게 통과하게 됨에 따라 각 채널별 냉각 효율이 균일해지고 나아가 시스템 전체의 냉각 효율을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.
예컨대, 도 1의 시스템의 경우, 총 88개의 냉각채널을 유입구에 대응되는 제 1 유출구(130a)에서 그에 대향하는 단부의 제 2 유출구(130b)를 향한 순서로 번호를 부여하고, 각 냉각채널에 대한 냉각 효율을 비교한다면 제 1 유출구(130a)에 면 한 측의 냉각채널들(예컨대, 번호가 작은 냉각채널들)에 대한 냉각 효율이 제 2 유출구(130b)에 면한 측의 냉각채널들(예컨대, 번호가 큰 냉각채널들)의 냉각 효율과 유사하게 되는 결과를 발견할 수 있었다.
즉, 종래와 달리 유출구가 양 단부로 분산되어 구성됨으로써 시스템 내부를 통과하는 공기(냉각매체)가 양 단부의 유출구를 향해 고르게 분산되어 전체 냉각채널들에 대하여 고른 냉각 효율을 가져올 수 있다.
본원발명의 이러한 특징을, 간단한 실험 결과를 통하여 예시하고자 한다.
한정된 크기의 냉각채널을 통과하는 공기(냉각매체)의 양은 결국 그 채널을 통과하는 공기의 속도에 대응한다는 점에서, 본 출원인은 예컨대, 88개의 냉각채널을 구비한 시뮬레이션 모델을 제작하고, 각 채널에 대한 냉각매체(공기)의 속도를 측정하기 위해 유속 측정기를 사용하였다.
구체적으로 살펴보면, 실험은 88개의 냉각채널과 각 채널에 대해 그 채널을 통과하는 공기의 유속을 측정할 수 있는 유속 측정기, 및 이들 냉각채널을 통과하는 공기가 시스템 내부로 유입되는 유입구 및 외부로 유출되는 유출구를 구비한 모델에 기초하여 진행되었다.
또한, 본 발명에 따라 유출구는 유입구가 형성된 단부에 대응되는 제 1 유출구와 그 반대 단부의 제 2 유출구로 구분되어 형성된 모델과, 이에 대해 비교모델로써 유입구와 유출구가 각각 1개씩 형성된 기존의 모델이 준비되었다. 또한, 기존의 모델은 유입구와 유출구의 크기(단면)가 가변적으로 조정됨으로써 본원발명에 대한 다양한 비교 실시예를 얻도록 준비되었다.
참고로, 88개의 냉각채널은 유입구에 면한 측에서 그 반대측의 순서로 1에서 88까지의 번호가 부여되었고, 각 냉각채널 내 공기의 유속을 측정하기 위해서 핫 와이어 유속 측정기(hot wire velocimetry)가 사용되었으며, 편의상 모든 냉각채널에 대해 그 유속을 측정하지는 않고 대략 홀수 번째, 예컨대, 1, 3, 5, 7, ..., 85, 87, 88 번째 냉각채널에 대해 그 내부를 통과하는 공기의 유속을 측정하였다.
유입구의 경우 송풍 팬이 추가되어 공기가 유입되기 때문에 덕트를 형성하는 것이 바람직하고, 반면 유출구의 형태는 출구 덕트를 형성하거나, 또는 덕트 없이 사선의 형태로 토출구만을 형성하여도 무방하다. 예컨대, 유입구의 경우 시스템 내로 공급되는 공기의 양이 유입구의 형태에 따라 조정될 수 있으며, 이와 달리 유출구의 경우 유입구로부터 공급된 공기가 외부로 무리 없이 배출될 수 있는 조건하에서 어떠한 형태를 갖더라도 무방하다는 점은 자명하다. 또한 시스템 내부로 공급되는 공기의 양은 유입구의 형태와 함께, 유입구에 구비된 송풍 팬의 성능에 좌우될 수 있다. 예컨대, 송풍 팬에 공급되는 전원의 크기를 조정함으로써 시스템 내부로 공급되는 공기의 전체 양을 조정할 수 있다.
도 6은 도 5의 냉각구조에 따른 채널별 송풍결과를 도시한 그래프이고, 도 7 내지 도 10은 각각 도 6에 대한 제 1 내지 제 4 비교 실시예로써, 도 2의 냉각구조에 따른 채널별 송풍결과를 도시한 그래프이다. 이때, 각 비교 실시예는 유입구와 유출구가 각각 1개씩 형성된 위 기존 모델에서 유입구와 유출구의 크기(단면)만이 변경된 상태에서의 결과를 나타낸다.
도 6에 따르면, 본 발명에 따라 제 1 유출구와 제 2 유출구가 형성된 경우 대부분의 냉각채널에 대해서 비교적 고르게 그 속도가 나타남을 확인할 수 있다. 이때, 제 1 공간의 유입구 측의 폭은 50 mm, 그 반대 측의 폭은 3 mm로, 그리고 제 2 공간의 제 1 유출구 측의 폭은 20 mm, 제 2 유출구 측의 폭은 50 mm로 준비된다. 도 6에서 사각형(■)으로 표시된 선은 송풍 팬으로 12V 1.85A의 전원이 공급된 경우를 표시하고, 그리고 마름모(◆)로 표시된 선은 송풍 팬으로 8V 1.12A의 전원이 공급된 경우를 표시한다. 이처럼, 공급되는 전원의 크기에 상관없이, 대부분의 냉각채널에서 공기가 일정한 범위 속도 내에서 흐름을 알 수 있으며, 이로부터 두 개의 유출구(제 1 및 제 2 유출구)가 형성됨을 특징으로 하는 본 발명에 따른 냉각 구조는 각 냉각채널에 대한 고른 냉각 효과를 가져오고, 또한 이로부터 전체 시스템의 효율적인 냉각을 가져옴을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 7 내지 도 10은 각각 본 발명의 구조에 대한 비교 모델들(예컨대, 단일 유출구만을 구비한 모델들)에서 실험된 결과를 도시한 그래프이며, 각각 제 1 내지 제 4 비교 실시예를 나타낸다.
이들 비교 실시예들은 유입구와 유출구의 크기 및 개수가 다르다는 점을 제외하고는 본 발명에 따른 모델(시스템 냉각 구조 모델)과 동일한 기준에서 설계되었다. 예컨대, 이들 비교 실시예에 적용된 모델들은 단일 유출구를 구비하는 점에서 본 발명에 따른 모델과 상이하며, 또한 각 비교 실시예들은 다음과 같은 점에서 서로 상이하다.
즉, 도 7의 제 1 비교 실시예는 제 1 공간의 유입구 측의 폭은 50 mm이고, 제 2 공간의 유출구 측의 폭이 50 mm이고, 도 8의 제 2 비교 실시예는 제 1 공간의 유입구 측의 폭은 50 mm이고, 그 반대 측의 폭은 3 mm, 그리고 제 2 공간의 유출구 측의 폭은 30 mm, 그 반대 측의 폭은 50 mm이고, 도 9의 제 3 비교 실시예는 제 1 공간의 유입구 측의 폭은 50 mm, 그 반대 측의 폭은 2 mm, 그 중도의 폭은 20 mm이고, 제 2 공간의 유출구 측의 폭은 50 mm이며, 그리고 도 10에 도시된 제 4 비교 실시예는 제 1 공간의 유입구 측의 폭은 50 mm, 그 반대 측의 폭은 2 mm, 그리고 제 2 공간의 유출구 측의 폭은 50 mm로 형성된 점을 제외하고는 동일한 조건에서 실험이 실시된 것이다.
또한, 도 6의 경우와 마찬가지로, 이들 도면(도 7 내지 도 10)에서 사각형(■)으로 표시된 선은 송풍 팬으로 12V 1.85A의 전원이 공급된 경우를 표시하고, 그리고 마름모(◆)로 표시된 선은 송풍 팬으로 8V 1.12A의 전원이 공급된 경우를 표시한다.
이러한 실험 조건들을 적용하여 도 6에 비교되는 실험의 결과는 도 7 내지 도 10에 나타난 바와 같다. 즉, 도 6의 경우와 달리, 이들 비교 실시예들은 대체적으로 유입구 측에 면한 냉각채널들(예컨대, 1, 3, 5번 채널과 같이 낮은 번호의 채널들) 보다 그 반대 측에 면한 냉각채널들(예컨대, 85, 87, 88번 채널과 같이 높은 번호의 채널들)에서 상대적으로 빠른 유속을 나타내며, 이는 결국 유출구 측에 면한 냉각채널들에서 보다 많은 양의 공기가 흐른다는 점과, 그 주변부의 배터리 셀이 유입구 측에 면하여 설치된 배터리 셀보다 냉각 효율이 높다는 것을 나타낸다.
이처럼, 도 7 내지 도 10에 도시된 그래프는 단일 유입구와 단일 유출구를 구비한 시스템에 관한 것으로, 유입구 측보다 유출구 측에 면한 냉각채널들로 공기가 더 많이 흐르고, 이에 그 주변의 배터리 셀들이 더 냉각되는 결과를 나타내며, 이는 본 발명에 따른 냉각 구조(예컨대, 두 개의 유출구를 구비한 시스템)의 균등한 송풍에 비하여 전체적으로 냉각 효율의 저하를 가져오게 된다.
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 균등 송풍 냉각 구조는 각 배터리 셀 사이의 냉각채널들에 대하여 비교적 고른 송풍을 유도하여 그에 따라 전체 배터리 셀들에 대한 균일한 냉각 효과를 가져오기 위한 것이며, 이를 위하여 시스템에서 외부로 공기가 빠져나가는 유출구를 기존의 한 개에서 두 개로 변경한 것을 구조적 특징으로 하고, 이를 통하여 두 개의 유출구(특히, 제 2 공간의 양 단부에 대향하여 형성된 제 1 유출구 및 제 2 유출구)로 공기가 배출됨으로써 각 냉각 채널에 대한 고른 냉각을 가져올 수 있다.
또한, 위와 같은 특징은 첨부한 그래프들(본 발명에 대한 결과를 나타내는 도 6과, 그에 대응하는 비교 실시예들 1 내지 4에 관한 결과를 나타내는 도 7 내지 도 10)에 의해서 실험적으로 뒷받침될 수 있다.
본 발명에 따르면, 격간 배치된 배터리 셀들 사이로 냉각채널이 구비된 고용량 배터리(리튬2차전지) 시스템의 냉각 구조는 유입구와 냉각채널 및 유출구로 이어지는 공기(냉각매체)의 송풍을 통해 실시되며, 이때 유출구가 대향하는 두 개의 유출구들로 구성됨으로써 각 냉각채널에 대한 고른 송풍을 유도할 수 있고, 이로부터 각 냉각채널을 통과하는 공기의 양이 균일함에 따라 각 냉각채널 주변에 배치된 모든 배터리 셀들에 대하여 비교적 고른 냉각 효과를 가져올 수 있다.

Claims (5)

  1. 개개의 사이에 냉각채널을 형성하면서 평행하게 격간 배치된 다수의 배터리 셀을 포함하는 셀 조립체;
    상기 셀 조립체를 내부에 수용하고, 상기 냉각채널들이 형성된 방향에 수직하게 상기 셀 조립체의 양 측면을 따라 형성되는 제 1 및 제 2 공간을 확보하는 하우징; 및
    각각 상기 하우징 내 제 1 및 제 2 공간과 연통되도록 상기 하우징의 양 측면에 형성되는 유입구 및 유출구;
    를 포함하고, 이때 상기 유입구는 상기 제 1 공간의 일 단부 측에 형성되고 상기 유출구는 상기 제 2 공간의 양 단부 측에 형성되어 하우징 내 공기의 흐름 방향이 실질적으로 "h"자 형상을 이루고, 이를 통하여 각 배터리 셀에 대한 공기 냉각이 상기 냉각채널들에 대해 균등하게 이루어짐을 특징으로 하는 고용량 배터리 시스템의 균등 송풍 냉각구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유출구는 상기 유입구에 대응되는 제 1 유출구 및 그에 대향하는 제 2 유출구로 구분되고, 이때 제 1 유출구의 단면이 제 2 유출구의 단면보다 작은 것을 특징으로 하는 균등 송풍 냉각구조.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 유출구 및 제 2 유출구 단면들의 크기 비는 2:5 인 것을 특징으로 하는 균등 송풍 냉각구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유입구에는 외부 공기를 하우징 내부로 공급하기 위한 송풍 팬이 구비된 것을 특징으로 하는 균등 송풍 냉각구조.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 셀 조립체가 지지되는 바닥판 및 상기 바닥판과 결합하여 상기 셀 조립체가 수용되는 공간을 형성하는 "∩" 단면 형상의 덮개로 구성되고, 상기 셀 조립체와 덮개 사이에서 상기 제 1 및 제 2 공간이 형성됨을 특징으로 하는 균등 송풍 냉각구조.
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