KR20170000586U - 전지 팩 조립체 - Google Patents

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Abstract

전지 팩 열 관리 조립체는 대향하는 양 주면을 가지고 하우징 내부에 적층 구성으로 배열되는 각기둥형 전지로부터 열을 끌어낸다. 열 관리 조립체는 압축된 박리 흑연 입자 덩어리의 시트로 제조되는 복수의 열전달 시트를 포함한다. 각각의 열전달 시트는 각기둥형 전지 중 적어도 하나의 주면과 접촉하도록 배치된다. 커버 판은 상면과 저면을 가지며 복수의 열전달 시트가 관통하여 연장되는 복수의 개구를 포함한다. 개구는 적어도 하나의 만곡형 측벽을 포함하며 열전달 시트는 만곡형 측벽 위로 절곡된다. 열전달 시트의 적어도 일부는 히트 싱크와 상면 사이에 고정된다.

Description

전지 팩 조립체{BATTERY PACK ASSEMBLY}
전지와 셀은 당 업계에 잘 알려진 중요한 에너지 저장 장치이다. 전지와 셀은 통상적으로 전극과, 전극 사이에 배치되는 이온 전도성 전해질을 포함한다. 리튬 이온 전지를 포함하는 전지 팩은 충전이 가능하고 기억 효과(memory effect)를 거의 또는 전혀 갖지 않기 때문에 자동차 용례 및 다양한 전자장치용으로 갈수록 인기가 높아지고 있다. 전지가 장기간 동안 전하를 유지하도록 하려면 최적 작동 온도에서 리튬 이온 배터리를 저장하고 작동하는 것이 대단히 중요하다.
작동 온도를 개선하여 최장 가능 수명 주기, 정격용량, 공칭 충방전율을 보장하기 위해 종래의 전지 팩 조립체에 개선을 가할 여지가 있다.
일 양태에 따르면, 대향하는 양 주면(main surface)을 가지고 하우징 내부에 적층 구성으로 배열되는 일반적으로 직사각형인 복수의 각기둥형(prismatic) 전지로부터 열을 끌어내기 위한 전지 팩 열 관리 조립체가 제공된다. 열 관리 조립체는 압축된 팽창 천연 흑연 시트로 제조되는 복수의 열전달 시트를 포함한다. 각각의 열전달 시트는 각기둥형 전지 중 적어도 하나의 주면과 접촉하도록 배치된다. 커버 판은 상면과 저면을 가지며 복수의 열전달 시트가 관통하여 연장되는 복수의 개구를 포함한다. 개구는 적어도 하나의 만곡형 측벽을 가지며, 열전달 시트는 만곡형 측벽 위로 절곡된다. 각각의 열전달 시트의 적어도 일부는 히트 싱크(heat sink)와 상면 사이에 고정된다.
다른 양태에 따르면, 대향하는 양 주면을 가지고 하우징 내부에 적층 구성으로 배열되는 일반적으로 직사각형인 복수의 각기둥형 전지를 포함하는 전지 팩 열 관리 시스템을 형성하는 방법이 개시된다. 본 방법은 각기둥형 전지 중 적어도 하나의 주면과 접촉하도록 열전달 시트를 배치하는 단계를 포함한다. 열전달 시트는 압축된 팽창 천연 흑연 시트로 제조된다. 커버 판은 하우징 위에 배치된다. 커버 판은 적어도 하나의 개구를 포함하고 열전달 시트는 개구를 통해 연장된다. 개구는 만곡형 측벽을 포함한다. 열전달 시트는 만곡형 측벽 위로 절곡되며 히트 싱크는 커버 판에 고정되어 열전달 시트의 적어도 일부를 히트 싱크와 커버 판 사이에 유지한다.
도 1은 전지 팩 조립체의 등측도이다.
도 2는 전지 팩 조립체의 정면도이다.
도 3은 하우징과 보호 커버가 제거된 전지 팩 조립체의 정면도이다.
도 4는 하우징과 보호 커버가 제거된 전지 팩의 등측도이다.
도 5는 커버 판의 상면도이다.
도 6은 도 5의 A-A를 따라 취한 측단면도이다.
도 7은 커버 판, 히트 싱크 및 열전달 시트의 확대 부분 단면도이다.
대형의 각기둥형 리튬-이온 셀은 종래의 각기둥형 또는 원통형 셀에 비해 어느 정도의 장점을 가진다. 크고 평평한 형상으로 인해 에너지 밀도가 보다 높을 뿐만 아니라 다중 셀 팩의 설계, 구성 및 열 관리가 실질적으로 간단해진다. 전기적으로, 전지 팩 조립체는 전압을 합산하기 위해 복수의 각기둥형 리튬-이온 셀을 직렬로 조립하거나 용량을 늘리는 병렬로 조립함으로써 제조된다.
일 실시예에서, 각기둥형 리튬-이온 셀은 일반적으로 직사각형 또는 정사각기둥형 형상이고 약 1 mm 내지 약 10 mm의 두께를 가진다. 보다 바람직하게는, 셀은 약 3 mm 내지 약 6 mm의 두께를 가진다. 전지 팩의 일 실시예에서, 각기둥형 리튬-이온 전지는 대향하는 양 주면을 가지며, 각각의 주면의 점유 면적은 적어도 8 제곱인치이고, 보다 바람직하게는 적어도 16 제곱인치이다. 일 실시예에서, 점유 면적은 약 49 제곱인치 내지 약 400 제곱인치이다. 다른 실시예에서, 점유 면적은 약 16 제곱인치 내지 약 2500 제곱인치이고 가장 바람직하게는 약 400 제곱인치 내지 약 1600 제곱인치이다.
각각의 전지 셀의 케이스는 경화 금속 및/또는 플라스틱 케이싱으로 제조될 수 있다. 대안으로서, 케이스는 알루미늄 포일 적층 플라스틱 필름일 수 있다. 전지 셀 케이스는 바람직하게는 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께를 가지는 알루미늄 포일 적층 플라스틱 필름으로 제조된다. 보다 바람직하게는, 알루미늄 포일 적층 플라스틱 필름은 약 30 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 두께를 가진다. 가장 바람직하게는, 알루미늄 포일 적층 플라스틱 필름은 약 40 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 두께를 가진다. 양극 전극은 리튬-이온 양극 전극일 수 있고 음극 전극은 리튬-이온 음극 전극일 수 있으며 전해질은 리튬-이온 전해질일 수 있다. 또한 전해질은 액체 리튬-이온 전해질이거나 폴리머 리튬-이온 전해질일 수 있다.
바람직하게는, 리튬-이온 셀은 200 wh/kg보다 크고, 보다 바람직하게는 210 wh/kg보다 크고, 가장 바람직하게는 약 220 wh/kg보다 큰 비에너지 밀도를 가진다. 다른 실시예에서, 대형 리튬-이온 셀은 적어도 450 wh/L, 바람직하게는 적어도 500 wh/L, 보다 바람직하게는 적어도 510 wh/L, 가장 바람직하게는 적어도 520 wh/L의 에너지 밀도를 가진다. 또 다른 실시예에서, 대형 리튬-이온 전지 팩은 적어도 0.5 kWh, 보다 바람직하게는 4 kWh, 훨씬 더 바람직하게는 16 kWh, 더욱더 바람직하게는 적어도 24 kWh, 보다 바람직하게는 적어도 53 kWh, 가장 바람직하게는 적어도 100 kWh의 에너지 저장 용량을 가진다.
본 명세서에서 사용하는 용어 "셀" 또는 "전지 셀"은 적어도 하나의 양극 전극과, 적어도 하나의 음극 전극과, 전해질과, 분리막으로 구성되는 전기화학 셀을 의미한다. 용어 "셀"과 "전지 셀"은 호환 사용된다. "전지" 또는 "전지 팩"은 세 개 이상의 셀로 제조되는 전기 저장 장치를 의미한다. 용어 "전지"와 "전지 팩"은 호환 사용된다.
대형 각기둥형 셀은 유리하게는 적층 구성의 전지 팩으로 조립되며, 각각의 셀의 주면은 인접한 셀의 주면에 대면한다. 이 적층 배열은 에너지 밀도를 최대화하지만, 열을 셀로부터 멀리 전달하는 데는 도움이 되지 않는다. 이는 전지 팩의 외면 중 하나로부터 상대적으로 멀리 배치되는 전지 팩의 내부 셀의 경우에 특히 그러하다. 열 전달을 용이하게 하기 위해, 열 전도성 시트 또는 판, 즉 "열전달 시트"가 적층된 각기둥형 전지 사이의 공간에 삽입될 수 있다. 열전달 시트는 시트의 면내 열 구배를 저감하고 팩의 주변이나 히트 싱크로 직접 열을 수송함으로써 셀의 성능과 수명을 향상시킨다.
도 1을 참조하면, 전지 팩 조립체가 참조번호 10으로 일괄 표기되어 도시되어 있다. 조립체(10)는 상부 개구(14)를 통해 접근 가능한 내부 체적을 형성하는 일반적으로 직사각형인 주 하우징(12)을 포함한다. 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 복수의 전지 셀(16)이 하우징(12)의 내부 체적 내에 배치된다. 커버 판(18)이 상부 개구(14)에 배치되어 주 하우징(12)의 내부 체적을 실질적으로 밀봉한다. 커버 판(18)은 임의의 적절한 수단에 의해 하우징(12)에 고정될 수 있다. 하우징(12)과 커버 판(18)은 모두 유리하게는 차량 내에서 통상적으로 직면하는 진동과 충격을 견딜 수 있는 재료로 제조된다.
히트 싱크(20)가 커버 판(18)의 상부에 배치된다. 일 실시예에서, 히트 싱크는 핀(fin)을 구비한다. 이 실시예 또는 다른 실시예에서, 히트 싱크(20)는 예컨대 구리 또는 알루미늄을 포함하는 열 전도성 금속으로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 히트 싱크(20)는 흑연계 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 히트 싱크는 압축된 팽창 천연 흑연으로 제조될 수 있다. 이 실시예 또는 다른 실시예에서, 압축된 팽창 천연 흑연은 수지 함침될 수 있다. 이 실시예 또는 다른 실시예에서, 히트 싱크(20)는 그 내부에 캡슐화된 상변화 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 히트 싱크(20)는 열전달 유체가 통과하여 유동하는 냉각판 또는 매니폴드를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 히트 싱크(20)는 장치의 외면 또는 하우징을 포함할 수 있다.
보호 커버(22)는 주 하우징(12)의 상부(14)를 따라 종방향으로 연장된다. 커버(22)는 단면이 일반적으로 반원형일 수 있고 종방향으로 점점 가늘어질 수 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 공기 채널(24)이 보호 커버(22)와 커버 판(18) 사이에 형성된다. 이런 식으로 공기나 다른 가스가 채널(24)을 통해 전달되어 히트 싱크(20)로부터 열 에너지를 끌어낼 수 있다.
이제 도 3과 도 4를 참조하면, 하우징(12)의 내부를 보다 분명히 보여주기 위해 하우징(12)과 보호 커버(22)가 제거된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 복수의 전지 셀(16)이 하우징(12) 내부에 적층 구성으로 배열된다. 도시된 실시예에서는, 한 쌍의 전지 셀 적층체가 서로 인접하게 배치된다. 그러나 다른 적층체 배열도 물론 가능하다. 예컨대 전지 팩 조립체(10)는 단 하나의 적층체나 셋 이상의 적층체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 전지 셀 적층체는 해당 적층체와 유효하게 열 접촉하는 관련 히트 싱크(20)를 포함한다. 그러나 단일 히트 싱크(20)가 둘 이상의 전지 셀 적층체와 유효하게 열 접촉하도록 구성되고 크기가 설정될 수 있다.
흑연계 열전달 시트(26)가 각각의 적층체의 적어도 두 개의 인접한 전지 셀(16) 사이에 배치된다. 유리하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열전달 시트(26)는 적층체의 각각의 전지 셀(16) 사이에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)는 각각의 적층체의 전지 셀(16) 사이에 하나씩 걸러 배치된다. 이들 실시예 또는 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)는 열전달 시트(26)에 대면하는 전지 셀(16)의 주면의 적어도 70%와 접촉한다. 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)는 열전달 시트(26)에 대면하는 전지 셀(16)의 주면의 적어도 90%와 접촉한다. 또 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)는 열전달 시트(26)에 대면하는 전지 셀(16)의 실질적으로 전체 주면과 접촉한다.
각각의 열전달 시트(26)는 선택적으로 얇은 시트형일 수 있고 대향하는 두 주면을 가진다. 일 실시예에서, 열전달 시트(26)는 약 2 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)는 약 1 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 열전달 시트는 약 0.5 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 실시예에 따르면, 열전달 시트(26)는 압축된 박리 흑연(exfoliated graphite) 입자 덩어리의 시트, 흑연화 폴리이미드 시트 또는 이들의 조합일 수 있다.
각각의 열전달 시트(26)는 (대략 25℃의 실온에서의 시험을 위한 옹스트롬 방법을 사용하여) 약 실온에서 약 250 W/mK보다 큰 면내 열 전도도를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)의 면내 열 전도도는 적어도 약 400 W/mK이다. 또 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)의 면내 열 전도도는 적어도 약 550 W/mK일 수 있다. 추가 실시예에서, 면내 열 전도도는 적어도 250 W/mK 내지 적어도 약 1500 W/mK일 수 있다. 열전달 시트 중 적어도 하나는 알루미늄의 면내 열 전도도의 적어도 약 두 배인 면내 열 전도도를 가지는 것이 더욱 바람직하다. 또한 각각의 열전달 시트(26)는 동일하거나 상이한 면내 열 전도도를 가질 수 있다. 이상의 면내 열 전도도의 임의의 조합이 실시될 수 있다. 일 실시예에서, 흑연 시트재는 10 마이크로미터 내지 1500 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 흑연 시트재는 20 마이크로미터 내지 40 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 적절한 흑연 시트 및 시트 제조 방법은 예컨대 그 개시 내용이 본 명세서에 원용되는 미국특허 제5,091,025호와 제 3,404,061호에 개시되어 있다.
선택적인 실시예에서는, 하나 이상의 열전달 시트(26)가 수지 보강될 수 있다. 수지는 예컨대 열전달 시트(26)의 강성 및/또는 열전달 시트(26)의 불투수성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 수지 보강과 조합하여, 또는 이를 대신하여 하나 이상의 열전달 시트(26)는 탄소 및/또는 흑연 섬유 보강재를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 열전달 시트(26)는 열전달 시트(26)를 보조하거나 구조적 무결성을 제공하기 위해 충분한 양의 보강재를 포함할 수 있다.
열전달 시트(26)는 열 확산을 위해 팩에 사용되는 종래의 재료(예컨대 알루미늄)보다 정합성이 높은 재료이다. 열전달 시트(26)의 사용은 종래의 열전달 시트용 재료와 셀(16)에 비해 열전달 시트(26)와 셀(16) 사이의 경계면 열의 열전달 저항을 저감한다. 열전달 시트(26)가 정합성이 보다 높기 때문에 편평하지 않은 주면을 갖는 셀(16) 사이의 경계면 열의 열전달은 종래의 재료보다 양호하다. 정합성과 이를 통한 경계면 열의 열전달의 저감으로 인해, 종래의 재료의 경계면 저항을 극복하기 위해 일반적으로 실행되는 바와 달리 열전달 시트(26)의 표면에 열 전도성 그리스 또는 페이스트를 도포할 필요성을 저감하거나 제거할 수 있다.
셀 사이의 전기적 격리가 바람직한 경우에는, 열전달 시트(26)는 선택적으로 일측 또는 양측 주면이 전기 절연 필름으로 코팅될 수 있되, 필름은 열전달 시트(26)에 대한 열전달을 현저히 방해하지 않을 만큼 충분히 실질적으로 얇다. 이런 필름의 예로는 PET 및 폴리이미드 필름이 있다. 열전달 시트는 열 전도도를 실질적으로 저감하지 않고서 최소 가능 절곡 반경을 저감하는 것을 돕기 위해 파형 형성이나 널링과 같은 표면 처리를 추가로 포함할 수 있다.
열전달 시트(26)는 선택적으로 일측 또는 양측 주면이 필름 접착제로 코팅될 수 있되, 접착제층은 열전달 시트에 대한 열전달을 현저히 방해하지 않을 만큼 충분히 얇다. 접착제층을 포함하고 박리 라이너 상에 공급되는 열전달 시트(26)의 사용은 개개의 전지 셀에 대한 "박리 부착식(peel and stick)" 도포를 가능하게 함으로써 전지 팩의 조립을 간단하게 한다. 또한 필름 접착제를 포함하는 열전달 시트(26)와 조립되는 전지 팩은 종래의 열전달 물질을 포함하는 전지 팩 구성에 일반적으로 실시되는 바와는 달리, 관성력과 진동 하에서 셀이 변위되는 것을 방지하기 위해 사용되는 화합물(예컨대, 실리콘 또는 폴리우레탄)을 포팅할 필요성을 저감하거나 실질적으로 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 서로 인접한 열전달 시트(26) 사이 또는 열전달 시트(26)와 인접 셀(16) 사이의 공간 중 적어도 하나는 상변화 물질층으로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 다른 실시예에서, 서로 인접한 열전달 시트(26) 사이 또는 열전달 시트(26)와 인접 셀(16) 사이의 공간 중 적어도 하나는 상변화 물질층으로 완전히 충전된다. 이들 실시예나 다른 실시예에서, 열전달 시트(26) 사이 또는 열전달 시트(26)와 인접 셀(16) 사이의 공간의 실질적으로 전부는 상변화 물질을 포함한다. 상변화 물질은 자유 유동성일 수 있고 열전달 시트(26)에 적어도 부분적으로 포함되거나 결합될 수 있다. 대안으로서, 상변화 물질은 담지 매트릭스에 물리적으로 흡수될 수 있다. 예컨대 상변화 물질은 압축된 박리 흑연 매트 또는 탄소 발포체에 흡수되어 담지될 수 있다. 상변화 물질은 전지 팩의 온도 변화의 규모와 속도를 저감하는 데 도움을 준다. 상변화 물질의 융점 범위는 유리하게는 전지 팩 내부의 전지 셀의 권장 작동 온도와 대략 동일할 수 있다. 적절한 상변화 물질의 예로는 파라핀 왁스가 있다.
이상의 실시예 중 하나 이상에서, 열전달 시트(26)는 추가로 복합재일 수 있다. 예컨대 각각의 열전달 시트는 상변화 물질이 사이에 배치되는 한 쌍의 흑연 시트를 포함할 수 있다. 상변화 물질은 자유 유동성일 수 있고 흑연 시트에 포함되거나 결합될 수 있다. 대안으로서, 상변화 물질은 대향하는 양측 흑연 시트 사이에 배치되는 담지 매트릭스에 물리적으로 흡수될 수 있다. 예컨대 상변화 물질은 압축된 박리 흑연 매트 또는 탄소 발포체에 흡수되고 담지될 수 있다. 대안예에서, 복합재는 상변화 물질이 흡수된 단일 담지 매트릭스층에 고정되는 단일 흑연 시트층을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 열전달 시트(26)는 상변화 물질이 흡수된 단일 흑연 시트재층을 포함할 수 있다.
각각의 열전달 시트(26)는 셀(16) 적층체로부터 상향으로 연장된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 에어 갭이 셀 적층체와 커버 판(18) 사이에 형성된다. 그러나 에어 갭은 절연재 또는 여타의 재료로 충전될 수 있다. 또한 하우징(12)과 커버 판(18)은 에어 갭을 제거하도록 구성되고 크기가 설정될 수 있다. 어느 경우든 열전달 시트(26)는 하나 이상의 열전달 시트(26)가 관통하여 연장되도록 크기가 설정되는 안내 개구(30)를 통해 셀 적층체로부터 상향으로 연장된다. 일 실시예에서는 각각의 열전달 시트(26)마다 단 하나의 안내 개구(30)가 마련된다. 다른 실시예에서는, 단 하나의 안내 개구(30)가 두 개 이상의 열전달 시트(26)를 수납할 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 안내 개구(30)가 만곡형 측벽(32)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 만곡형 측벽(32)은 커버 판(18)의 저면(34)에 대체로 수직하게 연장되다가 커버 판(18)의 상면(36)에 대체로 평행하게 연장된다. 일 실시예에서, 만곡형 측벽(32)의 반경은 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 다른 실시예에서, 반경은 약 1 mm 내지 약 5 mm일 수 있다. 이들 실시예나 다른 실시예에서, 반경은 약 10 mm 미만일 수 있다. 다른 실시예에서, 반경은 약 5 mm 미만이다. 열전달 시트의 균열을 방지하려면 만곡형 측벽(32)의 반경은 열전달 시트(26)의 최소 절곡 반경보다 커야 한다. 열 전도도는 구조의 균열이나 여타의 와해 없이 흑연 시트를 연속적인 형태로 유리하게 유지함으로써 향상된다.
안내 개구(30) 내부에서, 열전달 시트(26)는 커버 판(18)의 저면(34)에 대체로 수직인 구성으로부터 커버 판(18)의 상면(36)에 대체로 평행하고 수평을 이루는 구성으로 절곡될 수 있다. 이로써 열전달 시트(26)는 히트 싱크(20)의 저면(38)과 커버 판(18)의 상면(36) 사이에 배치된다. 따라서 열전달 시트(26)는 전지 셀(16)의 적어도 하나의 주면 및 히트 싱크(20)의 저면(38)과 유효하게 열 접촉한다. 이런 식으로, 열전달 시트(26)는 전지 셀(16)로부터의 열 에너지를 히트 싱크(20)로 효과적으로 확산시키고 전도할 수 있는데, 그 후 열 에너지는 주위 공기로 전달되거나 다른 방식으로 제거될 수 있다.
이상의 전지 팩 조립체(10)는 유리하게는 하기 방법에 따라 조립될 수 있다. 셀(16)과 열전달 시트(26)는 하우징(12) 내부에 배치될 수 있고, 열전달 시트(26)는 상향으로 연장될 수 있다. 커버 판(18)은 상향 연장되는 열전달 시트(26)가 안내 개구(30)와 정렬되도록 배치될 수 있다. 커버 판(18)은 열전달 시트(26)가 커버 판(18)의 저면(34)과 상면(36) 모두에 수직하게 안내 개구(30)를 통해 상향으로 연장되도록 하우징(12) 상으로 하강된다. 열전달 시트(26)는 비교적 가요성이기 때문에 원위치로 절곡될 수 있다. 따라서 일 실시예에서, 열전달 시트(26)는 커버 판(18)에 히트 싱크(20)를 설치함과 동시에 절곡될 수 있다. 이는 커버 판(18)의 상면(36)에 근접하게 히트 싱크를 먼저 배치함으로써 실현될 수 있다. 히트 싱크(20)는 "D" 방향으로 이동될 수 있고, 따라서 열전달 시트(26)와 접촉하여 열전달 시트를 커버 판(20)의 상면(36)에 대고 편평하게 절곡한다. 일단 최종 위치에 도달하면, 히트 싱크(20)는 커버 판(18)에 고정될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 열전달 시트(26)의 일면은 접착성 코팅(40)을 포함한다. 히트 싱크(20)의 설치 중에 열전달 시트(26)를 절곡하는 대신에, 열전달 시트(26)는 맨드릴이나 다른 물체에 의해 만곡형 측벽(32) 위로 절곡될 수 있고 접착성 코팅(40)이 만곡형 측벽(32) 및 상면(36)과 접촉할 때 적소에 유지될 수 있다. 그 후, 히트 싱크(20)가 절곡된 열전달 시트(26)에 바로 설치될 수 있다.
이상의 개시가 전부 전지 팩 조립체의 한 면에 히트 싱크를 배치하는 것을 포함하긴 하지만, 히트 싱크는 한 면보다 많은 면에 배치될 수 있다. 이런 실시예에서, 열전달 시트는 각각의 히트 싱크가 어떤 면에 배치되든 연장되도록 배치되고 크기가 설정된다.
이상의 개시가 전지 셀 적층체에서 과잉 열을 제거하는 것에 초점을 맞추고 있긴 하지만, 열 관리는 적층체에 열을 가하는 것을 포함할 수도 있음을 알 것이다. 예컨대 지나치게 차가운 셀은 방전률이 낮으므로 충전 전에 데워져야 하며, 그렇지 않을 경우 셀이 손상될 수 있다. 예컨대 히트 싱크와 열 접촉하는 열원이 열류의 방향을 근본적으로 역전시킨다면 이상에서 개시된 실시예는 이런 가열 기능을 용이하게 할 수 있다. 대안으로서, 열원은 다른 곳에 배치될 수 있으며, 이 경우에는 열전달 시트의 열 확산 기능이 가열의 균일성 및 이에 따른 성능을 향상시키게 된다.
본 출원과 관련하여 인용한 모든 특허 및 공개의 개시는 그 전체 내용이 본 명세서에 원용된다. 본 명세서에 개시된 실시예는 임의로 조합하여 실시할 수 있다. 위의 설명은 기술분야의 기술자가 본 고안을 실시하는 것이 가능하게 하도록 의도되어 있다. 설명을 정독하는 중에 숙련된 기술자가 자명하게 파악할 수 있는 모든 가능한 변형 및 변경을 상세히 열거하도록 의도되지 않았다. 그러나 이런 일체의 변경 및 변형은 하기 청구범위에 의해 규정되는 본 고안의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 본문에서 구체적으로 달리 명시하지 않는 한, 청구범위는 본 고안의 목적을 충족시키는 데 효과적인 임의의 배열과 순서로 표시된 요소와 단계를 포함하도록 의도된다.
10: 전지 팩 조립체 12: 하우징
14: 상부 개구 16: 전지 셀
18: 커버 판 20: 히트 싱크
22: 보호 커버 24: 공기 채널
26: 열전달 시트 30: 안내 개구
32: 만곡형 측벽

Claims (7)

  1. 대향하는 주면을 가지고 하우징 내부에 적층 구성으로 배열되는 일반적으로 직사각형인 복수의 전지로부터 열을 끌어내기 위한 전지 팩 열 관리 조립체로서,
    압축된 박리 흑연(exfoliated graphite) 입자 덩어리의 시트 또는 흑연화 폴리이미드 시트로 제조되고 각각 각기둥형 전지의 적어도 하나의 주면과 접촉하도록 배치되는 한 개 이상의 열전달 시트;
    적어도 하나의 만곡형 측벽을 포함하고 상기 열전달 시트의 일부가 상기 만곡형 측벽 위로 절곡되는 커버 판; 및
    히트 싱크(heat sink)를 포함하며,
    각각의 상기 열전달 시트의 일부는 상기 히트 싱크의 제1 표면과 상기 커버 판의 만곡된 부분 사이에 고정되는 전지 팩 열 관리 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 만곡형 측벽은 약 1 mm 내지 약 10 mm의 반경을 갖는 전지 팩 열 관리 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전달 시트는 적어도 약 250 W/mK의 면내 열 전도도를 갖는 전지 팩 열 관리 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열전달 시트는 적어도 약 400 W/mK의 면내 열 전도도를 갖는 전지 팩 열 관리 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열전달 시트 중 하나는 적층체 내의 각각의 인접 전지 쌍 사이에 배치되는 전지 팩 열 관리 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 히트 싱크는 열 전도성 금속으로 제조되고 핀(fin)을 포함하는 전지 팩 열 관리 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 히트 싱크는 열전달 매체가 통과하여 유동하는 매니폴드를 포함하는 전지 팩 열 관리 조립체.
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