KR20180091600A - 직접냉각 배터리 팩 - Google Patents

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KR20180091600A
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Abstract

본 발명은 직접냉각 배터리 팩에 관한 것으로, 복수의 배터리 셀을 하나의 서브팩에 인접하도록 배열하고, 상기 서브팩이 복수로 이루어져 상하로 소정거리 이격되며, 그 사이에 냉각수 유로가 형성된 히트싱크를 삽입하여 서로 면접하도록 형성함에 따라, 복수의 배터리 셀을 효과적으로 냉각하고, 냉각효율이 우수한 직접냉각 배터리 팩이다.

Description

직접냉각 배터리 팩{Direct cooling battery pack}
본 발명은 직접냉각 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서브 팩 구조로 배터리 셀과 히트싱크를 배치하여 효과적으로 열을 방출할 수 있어 냉각효율이 뛰어난 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 전기자동차, 연료전지 자동차 등 친환경차량은 많은 양의 동력을 요구하며, 일반적으로 배터리가 탑재되어 동력원으로 사용한다. 위와 같이 배터리를 사용하는 차량은 온도에 따라 배터리의 성능이 변화할 수 있기 때문에 적정 온도를 유지하는 것이 매우 중요하며, 일반적으로는 사용되는 배터리에서 발열이 일어나기 때문에 냉각장치와 함께 사용된다.
이와 같은 배터리는 배터리 셀(Battery Cell)이 모듈(Module)로 이루어진 배터리 팩(Battery Pack)으로 구성되어 차량 내부에 탑재되며, 공냉 또는 수냉을 이용한 방법으로 냉각을 한다. 이때 냉각수를 이용한 수냉방식은, 냉각핀(Cooling Fin)이 요구되며, 이에 따라 다수의 누수지점(Leakage Point)이 생겨 제품 안정성에 많은 영향을 미친다. 또한 기존에는 간접 냉각을 이용하는 것이 보편적이며, 간접 냉각은 냉각 효율이 좋지 않은 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 직접 냉각 방식을 이용하여 배터리 팩을 냉각하는 한국공개특허 제2013-0118145호("배터리 팩", 2013.10.29.)가 개시되어 있다. 상기한 장치는 도 1에서 보는 바와 같이 복수의 이차전지(1), 냉각파이프(2) 및 버스바(3)를 포함해서 구성되어 있다. 상기 이차전지(1)에는 냉각홈이 수용되며, 상기 냉각홈으로 상기 냉각파이프가 수용 및 이동이 가능하게 형성된다. 이를 통해 상기한 장치는 이차전지(1)의 전극단자를 직접 냉각하여 방열 성능을 향상한다.
하지만 상기와 같은 종래의 장치는 배터리 팩 내에 내장된 배터리 셀을 직접 냉각하지 못하고, 배터리 팩의 일부인 전극 부분만 냉각할 수 있다. 또한 상기한 장치는 장기간에 걸쳐 사용할 수 없기에, 내부 배터리 셀의 온도 균일화나 적정 온도 유지 등의 과제에 대해서는 명확한 해결책이 될 수 없다.
한국공개특허 제2013-0118145호("배터리 팩", 2013.10.29.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 서브팩에 다수의 배터리 셀을 내장하고, 서브팩과 히트싱크를 서로 교번하여 적층하며, 다수의 히트싱크의 유로를 병합하여 운용함으로써 안정성과 냉각 효율이 높은 직접냉각 배터리 팩을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직접냉각 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀(10)이 서로 이웃하도록 내장되어 있으며, 높이 방향으로 적층되는 복수의 서브팩(100); 및 적층된 복수의 상기 서브팩(100) 사이에 교번하도록 배치되는 히트싱크(200);를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때 상기 직접냉각 배터리 팩은 상기 배터리 셀(10)이 직사각형으로 형성되며, 복수의 상기 배터리 셀(10)의 장변이 서로 이웃하여 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 직접냉각 배터리 팩은 복수의 상기 서브팩(100)의 상측에 위치하되, 상기 서브팩(100)과 대면하는 직사각형 형상의 커버(300);를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 서브팩(100)은 복수의 상기 배터리 셀(10)이 탈착될 수 있는 복수의 탈착부(110); 및 복수의 상기 배터리 셀(10) 장변 사이에 형성되되, 상기 배터리 셀(10)의 장변방향과 평행하도록 형성되는 구획부(120);를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때 상기 직접냉각 배터리 팩은 상기 서브팩(100)의 구획부(120)는 양 끝단에 제1결합홈(121)이 형성되며, 상기 커버(300)는 상기 구획부(120)와 대향하는 위치에 제2결합홈(310)이 형성되어, 상기 제1결합홈(121) 및 제2결합홈(310)을 볼트로 체결할 수 있다.
또한 상기 히트싱크(200)는 일측에 형성되되 냉각수(F)가 유입되는 유입구(210), 일측에 형성되되 냉각수(F)가 배출되는 배출구(220) 및 내부에 형성되되, 상기 유입구(210) 및 배출구(220)를 연결하는 유로(230)를 포함할 수 있다.
또한 상기 직접냉각 배터리 팩은, 상기 히트싱크(200)가 복수로 이루어져 높이방향으로 적층되는 것을 특징으로 하며, 복수의 상기 히트싱크(200) 사이에 형성된 파티션(20);을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이때 상기 직접냉각 배터리 팩은 상기 복수의 히트싱크(200)가 각각 양면에 두 개의 서브팩(100)이 부착될 수 있다.
아울러 상기 직접냉각 배터리 팩은, 상기 히트싱크(200)의 일측에 형성되되, 상기 히트싱크(200)의 유입구(210) 및 배출구(220)와 연결되는 냉각수통로(400);를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 직접냉각 배터리 팩은, 주유입구(510) 및 복수의 상기 히트싱크(200)에 각각 구비된 냉각수통로(400)와 탈착가능하게 연결되는 보조유입구(520)를 포함하는 제1연결부(500); 및 주배출구(610) 및 복수의 상기 히트싱크(200)에 각각 구비된 냉각수통로(400)와 탈착가능하게 연결되는 보조배출구(620)를 포함하는 제2연결부(600);를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이때 제1연결부(500) 및 제2연결부(600)는 상기 주유입구(510) 및 주배출구(610)가 상하방향으로 서로 상반된 지점에 형성될 수 있다.
또한 상기 직접냉각 배터리 팩은 한 쌍으로 이루어지되 서로 인접하여 나란히 배치되고, 한 쌍의 직접냉각 배터리 팩은 각각 구비된 제1연결부(500) 또는 제2연결부(600)가 인접할 수 있도록 대칭된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하며, 한 쌍의 상기 직접냉각 배터리 팩의 제1연결부(500) 및 제2연결부(600)에 결착되어 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수파이프(30);를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 직접냉각 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀이 내장된 서브팩을 상하로 적층하고, 상기 서브팩 사이사이마다 히트싱크를 넣는 교번방식으로 이루어져, 상기 배터리 셀 간의 온도격차를 최소화하며, 배터리 셀의 양면 모두 직접냉각 냉각수에 의해 직접냉각을 이룰 수 있어 냉각효율이 높아진다.
또한 각각의 히트싱크에 유로를 형성하며, 상기 유로들을 통합하여 주입 및 배출하는 시스템을 구성함으로써 보다 용이하게 냉각하고 조립하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
또한 냉각핀이 없이 히트싱크만으로 이루어짐에 따라 누수지점이 대거 줄어들기에 제품의 안정성이 높아지고 지속성도 좋아진다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 팩의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브팩 및 히트싱크의 결합사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접냉각 배터리 팩의 전체사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접냉각 배터리 팩의 단면도.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브팩 및 히트싱크의 결합사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직접냉각 배터리 팩의 결합사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직접냉각 배터리 팩의 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 직접냉각 배터리 팩과 연결되는 냉각수 파이프를 도시한 도면.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직접냉각 배터리 팩을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
[실시예 1]
도 2는 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 일 실시예로서, 도 2는 본 발명의 서브팩 및 히트싱크의 결합사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 직접냉각 배터리 팩(1000)은, 복수의 배터리 셀(10)이 서로 이웃하도록 내장되어 있으며, 높이 방향으로 적층되는 복수의 서브팩(100) 및 적층된 복수의 상기 서브팩(100) 사이에 교번하도록 배치되는 히트싱크(200)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 교번한다는 의미는 서브팩(100)-히트싱크(200)-서브팩(100) 순으로 서로 번갈아가며 순서대로 적층되는 의미로, 도 2에서는 2개의 서브팩(100) 사이에 적층되는 히트싱크(200)를 도시하고 있다.
상기 서브팩(100)은 직사각형 모양으로 형성된 배터리 셀(10)의 장변이 서로 이웃하여 배열되도록, 복수의 배터리 셀(10)이 탈착될 수 있는 복수의 탈착부(110) 및 복수의 상기 배터리 셀(10) 장변 사이에 형성되되 상기 배터리 셀(10)의 장변방향과 평행하도록 형성되는 구획부(120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 탈착부(110)는 상기 배터리 셀(10)과 동일하거나 크되 대응하는 형상으로 이루어질 수 있으며, 복수의 상기 배터리 셀(10) 간 전력을 연결해주는 연결단자가 구비될 수 있다. 여기서 탈착부(110)는 상기 배터리 셀(10)은 온도에 따라 부피가 커질 수 있기 때문에 해당사항을 적용하여 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 구획부(120)는 상기 배터리 셀(10) 간의 구역을 정하는 용도와 더불어 양 끝단에 제1결합홈(121)이 형성되어 복수의 서브팩(100) 간의 결합이 가능하도록 제공된다.
도 3은 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 일 실시예로서, 도 3은 본 발명의 서브팩과 교번하여 이루어지는 히트싱크의 사시도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상기 히트싱크(200)는 일측에 형성되되 냉각수(F)가 유입되는 유입구(210), 일측에 형성되되 냉각수(F) 배출되는 배출구(220) 및 내부에 형성되되 상기 유입구(210) 및 배출구(220)를 연결하는 유로(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 유입구(210) 및 배출구(220)는 상기 유로(230)의 입구와 출구에 관한 것으로, 상기 유로(230)는 상기 히트싱크을 2차원적으로 크게 선회하여 이루어질 수 있다. 이때 상기 유로(230)는 도 3과 같이 복수로 이루어질 수 있으며, 형성되는 모양도 반전된 "U" 자 형이 아닌 다양한 형태로 구성될 수 있다.
또한 상기 직접냉각 배터리 팩은 상기 히트싱크(200)의 일측에 형성되되, 상기 히트싱크(200)의 유입구(210) 및 배출구(220)와 연결되는 냉각수통로(400)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 냉각수통로(400)는 일단에서 타단으로 이어지는 연통형의 형상으로 이루어지며, 일면에는 상기 유입구(210) 및 배출구(220)와 연결되는 홈이 형성될 수 있다. 또는 상기 유입구(210) 및 배출구(220)와 결합이 된 상태에서 마감처리를 하여 누수지점이 발생하지 않도록 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 일 실시예로서, 도 4는 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 전체사시도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 직접냉각 배터리 팩(1000)은 상기 서브팩(100)의 형상과 대응하는 커버(300)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 커버(300)는 적층된 복수의 상기 서브팩(100) 중 최상단에 위치한 서브팩(100)을 감싸도록 제공될 수 있으며, 상기 커버(300)는 제2결합홈(310)이 형성되어 상기 서브팩(100)과 결합될 수 있다.
도 2를 참조하여 도 4를 부가 설명하자면, 상기 셀프레임(100) 및 커버(300)가 결합시 상기 구획부(120)의 제1결합홈(121)과 대향하는 위치에, 상기 커버(300)의 제2결합홈(310)이 형성될 수 있으며, 상기 제2결합홈(310) 및 제1결합홈(121)이 동시에 체결되어 직접냉각 배터리 팩(1000)이 외부충격에도 성능에 이상이 없도록 할 수 있다. 이때 상기 커버(300)는 최하단에 위치한 서브팩(100)의 하측을 감싸도록 구비될 수 있으며, 상기 커버(300)는 상기 배터리 셀(10)이 외부에 노출되지 않도록 하는 기능도 병행된다.
또한 본 발명의 직접냉각 배터리 팩(1000)은 히트싱크(200)와 연결된 상기 냉각수통로(400)가 복수로 이루어질 수 있으며, 복수의 상기 냉각수통로(400)의 일단에 연결되는 제1연결부(500) 및 상기 냉각수통로(400)의 타단에 연결되는 제2연결부(600)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제1연결부(500) 및 제2연결부(600)는 상기 냉각수통로(400)와 탈착이 가능하게 연결되는 것이 바람직하며, 이를 통하여 제품의 교체 및 설치가 용이하도록 형성될 수 있다. 또는 본 발명의 직접냉각 배터리 팩(1000)이 일정한 장치 내부에 반영구적으로 포함되거나, 일회성의 장치에 적용한다면 일체형으로 이루어질 수 있다.
상기 제1연결부(500)는 주유입구(510) 및 복수의 상기 냉각수통로(400) 일단과 연결되는 보조유입구(520)를 포함하여 이루어진다. 상기 주유입구(510)는 하나의 유로를 형성하며, 외부장치를 통해 냉각수를 주입받는다. 이어 상기 냉각수는 상기 주유입구(510)에서 상기 보조유입구(520)로 이송되어, 복수의 냉각수통로(400)와 연결된 상기 보조유입구(520)는 각각의 냉각수통로(400)에 냉각수를 분배할 수 있다. 이때 상기 제1연결부(500)의 내부는 각각의 냉각수통로(400)에 연결되는 다중관으로 이루어질 수도 있으며, 연통형 관으로 형성될 수 있다.
상기 제2연결부(600)는 냉각을 마치고 배출되는 냉각수를 취합하는 장치로, 주배출구(610) 및 복수의 상기 냉각수통로(400) 타단과 탈착가능하게 연결되는 보조배출구(620)를 포함하여 이루어진다. 상기 냉각수는 열교환이 이루어져 온도가 상승된 상태이며, 각각의 냉각수통로(400)에서 상기 보조배출구(620)로 유입되며, 상기 보조배출구(620)는 상기 하나의 주배출구(610)로 냉각수를 이송한다.
이때 상기 냉각수통로(400)는 일단부에서 냉각수가 유입되며, 타단부에서 가열된 냉각수가 배출되기 때문에 중심부가 막혀있는 상태로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 일 실시예로서, 도 5는 도 4의 직접냉각 배터리 팩의 전체사시도를 A-A`단면으로 절단한 단면도를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 직접냉각 배터리 팩 (1000)은 하나의 히트싱크(200) 양면에 서브팩(100)이 결합되며, 상기한 바와 같은 구조가 적층되어 이루어질 수 있다. 즉, 서브팩(100)-히트싱크(200)-서브팩(100)이 하나의 구조로 형성되며, 상기한 구조가 적층되는 것이다. 이때에는 하나의 상기 히트싱크(200)가 두 개의 서브팩(100)을 냉각할 수 있으며, 하나의 구조에 속한 두 개의 서브팩(100) 및 하나의 히트싱크(200)는 맞닿는 면적이 최대가 될 수 있도록 면접하는 것이 바람직하다. 이는 실시예 2에서 보다 명확히 설명한다.
[실시예 2]
도 6은 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 다른 실시예로서, 도 6은 서브팩 및 히트싱크가 결합되는 것을 도시한 사시도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 히트싱크(200)는 양면에 상기 서브팩(100)이 각각 형성될 수 있으며, 서로 대면하는 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 히트싱크(200)가 두 개의 서브팩(100)을 냉각할 수 있으며, 상기 서브팩(100)은 복수의 배터리 셀이 삽입되기 때문에 동시에 많은 배터리 셀을 냉각할 수 있어 보다 효율적인 구동이 가능하다.
상기 서브팩(100)은 배터리 셀이 장착될 수 있는 탈착부(110)가 형성되며, 상기 탈착부(110)는 구획부(120)를 통해 상기 배터리 셀이 올바른 위치에 삽입될 수 있는 가이드 및 복수의 배터리 셀 간의 자기장 간섭을 최소화할 수 있다. 이때 상기 탈착부(110)는 배터리 셀의 넓은 면과 대응하는 형상으로 천공될 수 있으며, 배터리 셀의 넓은 면의 모서리 부분과 맞닿아 배터리 셀을 고정할 수 있다. 또한 상기 서브팩(100)은 복수의 배터리 셀 간을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 히트싱크(200)의 냉각수통로(400)는 도 3 및 도 4에서와 같이 하나의 파이프형상으로 이루어질 수도 있으나, 상기 히트싱크(200)의 유입구 및 배출구에 각각 형성될 수도 있다. 이때 상기 히트싱크(200)의 유입구 및 배출구에 각각 형성된 냉각수통로(400)는 서로 상반된 방향을 향하여 연통된 형태로 이루어질 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하자면, 상기 히크싱크(200)의 유입구 및 배출구에 각각 형성된 한 쌍의 냉각수통로(400)는 상기 유입구 및 배출구에서 연장되어 외부로 노출이 되며, 그 관이 90도 가량 회전하여 외측을 향하도록 형성된다. 이때 상기 한 쌍의 냉각수통로(400)는 서로 대향하는 방향의 반대방향에 개구부가 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 다른 실시예로서, 도 7은 직접냉각 배터리 팩의 결합사시도를 나타낸다. 도 7은 도 6에서 도시된 바와 같이 하나의 히트싱크와 두 개의 서브팩으로 이루어진 직접냉각 배터리 팩이 상하로 다시 결합될 수 있음을 도시한 것이다. 즉, 상기 직접냉각 배터리 팩(1000)은 하나의 두 개의 서브팩이 부착된 하나의 히트싱크 하측에는, 두 개의 서브팩이 부착된 다른 히트싱크가 구비될 수 있으며, 이는 상하로 적층되어 다단으로 이루어질 수 있다. 이때 상기 직접냉각 배터리 팩(1000)은 상기 히트싱크 사이에 파티션(20)이 형성될 수 있다. 상기 파티션(20)은 하나의 히트싱크 하측에 위치한 서브팩과 다른 히트싱크 상측에 위치한 서브팩이 서로 직접 대면하지 않도록 구비되는 장치로, 서로 대면하는 지점에 열이 제대로 전달되지 않는 것을 방지함과 더불어 상기 서브팩 내의 배터리 팩의 성능에 영향을 주지 않도록 한다. 또한 적층된 히트싱크는 도 6에서 설명한 바와 같이 히트싱크에 구비된 냉각수통로가 서로 상반된 방향으로 향하도록 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 다른 실시예로서, 도 8은 직접냉각 배터리 팩의 사시도를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 히트싱크의 유입구 및 배출구에 각각 형성된 상기 냉각수통로(400)는 각각 제1연결부(500) 및 제2연결부(600)와 결합될 수 있다. 즉, 복수의 히트싱크의 유입구와 각각 연결된 복수의 냉각수통로(400)는 상기 제1연결부(500)와 연결될 수 있으며, 복수의 히트싱크의 배출구와 각각 연결된 복수의 냉각수통로(400)는 상기 제2연결부(600)와 연결되는 것이다. 여기서 제1연결부(500) 및 제연결부(600)가 유입구 및 배출구로 한정하지 않으며, 상황에 따라 유로를 반대로 형성한다면 상기 유입구 및 배출구가 달라질 수 있다.
여기서 복수의 히트싱크에 구비된 냉각수통로(400)는 도 6에서 언급한 바와 한 쌍으로 이루어지되 서로 상반된 방향으로 개구부가 형성될 수 있다. 이를 보다 명확하게 설명하기 위해, 상기 제1연결부(500)의 위치를 좌측으로, 제2연결부(600)의 위치를 우측으로 표현하여 설명한다. 직접냉각 배터리 팩의 좌측방향으로 개구부가 형성된 상기 냉각수통로(400)는 상하 복수로 이루어질 수 있다. 이때 상기 냉각수통로(400)는 좌측으로 개방된 형태의 관형상으로 이루어져 있으며, 상기 제1연결부(500)는 좌측으로 개방되되 상하 복수로 이루어진 상기 냉각수통로(400)와 각각 연결되는 보조유입구(520)가 형성될 수 있다. 상기 보조유입구(520)의 형상은 상기 냉각수통로(400)와 대향하되 상하로 복수로 이루어진 관으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 보조유입구(520)는 상기 주유입구(510)에서 유입된 냉각수를 각각의 히트싱크에 분배되기 위해서 형성되는 것이다. 또한 상기 주유입구(510) 및 주배출구(610)가 상하방향으로 서로 상반된 지점에 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 직접냉각 배터리 팩의 다른 실시예로서, 도 9는 복수의 직접냉각 배터리 팩과 연결되는 냉각수 파이프를 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 본 발명은 냉각수파이프(30)를 더 구비하여, 복수의 직접냉각 배터리 팩(1000)에 결합된 제1연결부 및 제2연결부를 별도의 냉각수 공급 및 회수장치와 연결할 수 있다. 상기 냉각수파이프(30)를 통해 한 번에 많은 직접냉각 배터리 팩(1000)에 냉각수를 순환시킬 수 있으며, 많은 직접냉각 배터리 팩(1000)이 삽입되는 대형장비에 적용하기가 수월한 장점이 있다.
또한 상기 직접냉각 배터리 팩(1000)은 한 쌍으로 이루어지되 서로 인접하여 나란히 배치되고, 한 쌍의 상기 직접냉각 배터리 팩(1000)은 각각 구비된 제1연결부(500) 또는 제2연결부(600)가 인접할 수 있도록 대칭된 형태로 형성될 수 있다. 또한 상기 냉각수파이프(30)는 한 쌍의 상기 직접냉각 배터리 팩 냉각장치의 제1연결부(500) 및 제2연결부(600)에 결착되어 냉각수를 공급 및 회수할 수 있다. 상기 냉각수파이프(30)의 형상을 더 상세히 설명하자면, 서로 인접한 한 쌍의 직접냉각 배터리 팩(1000)은, 하나의 직접냉각 배터리 팩(1000)의 제1연결부(500)가 좌측에 형성되되 상부에 형성되면, 다른 직접냉각 배터리 팩(1000)의 제1연결부(500)는 우측에 형성되되 상부에 형성될 수 있다. 또한 각각 형성된 제2연결부(600)는 한 쌍의 직접냉각 배터리 팩(1000)이 맞닿는 부위에 형성되어, 서로 인접하되 하부에 형성될 수 있다. 이에 상기 냉각수파이프(30)는 상부에 냉각수공급관이 형성되어 상기 제1연결부(500)와 결합될 수 있으며, 하부에는 냉각수배출관이 형성되어 상기 제2연결부(600)와 결합될 수 있다. 이를 통하여 냉각수의 취합구조를 이룰 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 직접냉각 배터리 팩
10 : 배터리 셀 20 : 파티션
30 : 냉각수파이프
100 : 서브팩
110 : 탈착부 120 : 구획부
121 : 제1결합홈
200 : 히트싱크
210 : 유입구 220 : 배출구
230 : 유로
300 : 커버 310 : 제2결합홈
400 : 냉각수통로
500 : 제1연결부
510 ; 주유입구 520 : 보조유입구
600 : 제2연결부
610 : 주배출구 620 : 보조배출구

Claims (11)

  1. 직육면체로 형성된 배터리 셀(10);
    상기 복수의 배터리 셀(10)의 좁은 면이 서로 이웃하여 하나의 층으로 구성하고, 상기 배터리 셀(10)들을 보호하는 프레임을 포함하며, 높이 방향으로 적층되는 복수의 서브팩(100); 및
    상기 서브팩(100)에 내장된 복수의 배터리 셀(10)의 넓은 면과 인접하되, 상기 복수의 서브팩(100) 사이에 형성되며, 상기 복수의 배터리 셀(10)을 냉각하는 히트싱크(200);
    를 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직접냉각 배터리 팩은
    복수의 상기 서브팩(100)의 상측에 위치하되, 상기 서브팩(100)과 대면하는 직사각형 형상의 커버(300);
    를 더 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서, 상기 서브팩(100)은
    복수의 상기 배터리 셀(10)이 탈착될 수 있는 복수의 탈착부(110); 및
    복수의 상기 배터리 셀(10) 장변 사이에 형성되되, 상기 배터리 셀(10)의 장변방향과 평행하도록 형성되는 구획부(120);
    를 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서, 상기 직접냉각 배터리 팩은
    상기 서브팩(100)의 구획부(120)는 양 끝단에 제1결합홈(121)이 형성되며,
    상기 커버(300)는 상기 구획부(120)와 대향하는 위치에 제2결합홈(310)이 형성되어,
    상기 제1결합홈(121) 및 제2결합홈(310)을 볼트로 체결하는 것을 특징으로 하는 직접냉각 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서, 상기 히트싱크(200)는
    일측에 형성되되 냉각수(F)가 유입되는 유입구(210), 일측에 형성되되 냉각수(F)가 배출되는 배출구(220) 및 내부에 형성되되, 상기 유입구(210) 및 배출구(220)를 연결하는 유로(230)를 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
  6. 제1항 내지 제5항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 직접냉각 배터리 팩은,
    상기 히트싱크(200)가 복수로 이루어져 높이방향으로 적층되는 것을 특징으로 하며,
    복수의 상기 히트싱크(200) 사이에 형성된 파티션(20);
    을 더 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서, 상기 직접냉각 배터리 팩은
    상기 복수의 히트싱크(200)가 각각 양면에 두 개의 서브팩(100)이 부착되는 것을 특징으로 하는 직접냉각 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서, 상기 직접냉각 배터리 팩은,
    상기 히트싱크(200)의 일측에 형성되되, 상기 히트싱크(200)의 유입구(210) 및 배출구(220)와 연결되는 냉각수통로(400);
    를 더 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서, 상기 직접냉각 배터리 팩은,
    주유입구(510) 및 복수의 상기 히트싱크(200)에 각각 구비된 냉각수통로(400)와 탈착가능하게 연결되는 보조유입구(520)를 포함하는 제1연결부(500); 및
    주배출구(610) 및 복수의 상기 히트싱크(200)에 각각 구비된 냉각수통로(400)와 탈착가능하게 연결되는 보조배출구(620)를 포함하는 제2연결부(600);
    를 더 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서, 제1연결부(500) 및 제2연결부(600)는
    상기 주유입구(510) 및 주배출구(610)가 상하방향으로 서로 상반된 지점에 형성된 것을 특징으로 하는 직접냉각 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 직접냉각 배터리 팩은 한 쌍으로 이루어지되 서로 인접하여 나란히 배치되고,
    한 쌍의 상기 직접냉각 배터리 팩은 각각 구비된 제1연결부(500) 또는 제2연결부(600)가 인접할 수 있도록 대칭된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하며,
    한 쌍의 상기 직접냉각 배터리 팩의 제1연결부(500) 및 제2연결부(600)에 결착되어 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수파이프(30);
    를 더 포함하는 직접냉각 배터리 팩.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110571495A (zh) * 2019-08-29 2019-12-13 广汽新能源汽车有限公司 电池包冷却结构、电池壳及电池系统
CN111244359A (zh) * 2020-03-17 2020-06-05 中车资阳机车有限公司 一种大功率混合动力机车集成式动力电池系统
WO2022059936A1 (ko) * 2020-09-21 2022-03-24 주식회사 엘지에너지솔루션 냉각성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
CN114300793A (zh) * 2020-09-23 2022-04-08 比亚迪股份有限公司 一种电池包壳体、电池包及车辆
WO2022216016A1 (ko) * 2021-04-05 2022-10-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 ess

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130118145A (ko) 2012-04-19 2013-10-29 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4062273B2 (ja) * 2004-03-31 2008-03-19 日産自動車株式会社 組電池
KR101305224B1 (ko) * 2010-12-28 2013-09-12 주식회사 엘지화학 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR101446956B1 (ko) * 2012-12-13 2014-11-04 대한칼소닉주식회사 적층형 유로 형성 구조를 갖는 배터리 히트 싱크
KR101608853B1 (ko) * 2013-06-20 2016-04-04 주식회사 엘지화학 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130118145A (ko) 2012-04-19 2013-10-29 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110571495A (zh) * 2019-08-29 2019-12-13 广汽新能源汽车有限公司 电池包冷却结构、电池壳及电池系统
CN111244359A (zh) * 2020-03-17 2020-06-05 中车资阳机车有限公司 一种大功率混合动力机车集成式动力电池系统
CN111244359B (zh) * 2020-03-17 2024-04-16 中车资阳机车有限公司 一种大功率混合动力机车集成式动力电池系统
WO2022059936A1 (ko) * 2020-09-21 2022-03-24 주식회사 엘지에너지솔루션 냉각성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
CN114300793A (zh) * 2020-09-23 2022-04-08 比亚迪股份有限公司 一种电池包壳体、电池包及车辆
CN114300793B (zh) * 2020-09-23 2023-11-14 比亚迪股份有限公司 一种电池包壳体、电池包及车辆
WO2022216016A1 (ko) * 2021-04-05 2022-10-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 ess

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E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination