KR20210067736A - 전지 모듈용 냉각 부재 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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KR20210067736A
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Abstract

본 발명은 전지 모듈용 냉각 부재 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈용 냉각 부재는 제1 함몰부 및 상기 제1 함몰부 위에 위치하는 제2 함몰부가 형성된 하부 플레이트, 상기 하부 플레이트 상에 위치하고, 제3 함몰부가 형성된 상부 플레이트, 및 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 위치하며, 복수의 냉매 유로를 갖는 지지 부재를 포함하고, 상기 하부 플레이트는 상기 제1 함몰부를 정의하는 제1 단차부와 상기 제2 함몰부를 정의하는 제2 단차부를 포함하며, 상기 상부 플레이트는 상기 제3 함몰부를 정의하는 제3 단차부를 포함하고, 상기 제3 단차부는 상기 제2 단차부에 걸려 있다.

Description

전지 모듈용 냉각 부재 및 이를 포함하는 전지팩{COOLING MEMBER FOR BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈용 냉각 부재 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 냉각 효율을 높인 전지 모듈용 냉각 부재 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 차량, 디젤 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 플러그-인 하이브리드 전기 자동차 등의 동력원으로서 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고, 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장 부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조 비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 받고 있다.
이러한 중대형 전지 모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차 전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차 전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 전지 모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.
충방전 과정에서 발생한 전지 모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지 모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 중대형 전지 모듈 다수 개를 포함하고 고출력 대용량의 전지인 차량용 중대형 전지팩이나 전력 저장 장치용 중대형 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.
따라서, 중대형 전지팩에 장착되는 전지 모듈은 일반적으로 다수의 전지셀들을 높은 밀집도로 적층하는 방법으로 제조하며, 충방전시에 발생한 열을 제거할 수 있도록 인접한 전지셀들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층한 구조로 이루어져 있다. 예를 들어, 전지셀 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 전지셀의 경우, 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하여 단위 모듈을 구성하고 이러한 단위 모듈들을 다수 개 적층하여 전지 모듈을 구성할 수 있다. 전지 모듈의 구성시 카트리지를 사용하면, 기계적 강성이 높아지는 장점이 있지만, 전지 모듈 전체의 크기가 커지게 되는 단점도 있다.
또한, 적층된 전지셀들 또는 전지 모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매용 유로가 전지셀들 또는 전지 모듈들 사이에 형성되는 구조로 이루어진다. 그러나, 이러한 구조는 다수의 전지셀들에 대응하여 다수의 냉매 유로를 확보해야 하므로, 전지 모듈의 전체 크기가 커지게 되는 문제점을 갖는다.
또한, 전지 모듈의 크기를 고려하여, 많은 전지셀들을 적층할수록 상대적으로 좁은 간격의 냉매 유로들을 형성하게 되는데, 이로 인해 냉각 구조의 설계가 복잡해지는 문제점이 발생한다. 즉, 냉매의 유입구 대비 상대적으로 좁은 간격의 냉매 유로는 높은 압력 손실을 유발하게 되어, 냉매의 유입구 및 배출구의 형태와 위치 등을 설계하는데 많은 어려움이 있다.
따라서, 냉각 구조가 수냉식 냉각 시스템인 경우, 이보다 진일보한 방법으로 내부에 냉매 유로를 포함하는 구조의 냉각 부재가 전지 모듈에 대면하여 접촉된 상태에서, 냉매가 상기 냉각 부재 내의 냉매 유로를 경유함으로써 열 교환하는 방식이 주로 사용되고 있다.
도 1에는 종래의 전지모듈용 냉각 부재의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 베이스 플레이트의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 냉각 부재(1)는 베이스 플레이트(10) 및 커버 플레이트(20)를 포함하고 있다. 베이스 플레이트(10)는 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 만입된 구조의 수납부(11)가 형성되어 있으며, 서로 대향하는 양측 가장자리에는 수납부(11)와 연통되는 구조의 냉매 유입부(13) 및 냉매 배출부(14)가 형성되어 있다.
냉매 유입부(13) 및 냉매 배출부(14)가 형성된 가장자리를 제외한 베이스 플레이트(10)의 양측 가장자리에는 냉각 부재(1)의 장착 및 고정을 위한 장착부(15)가 형성되어 있다.
커버 플레이트(20)는 베이스 플레이트(10)의 수납부(11)를 덮는 구조로서, 평면상으로 베이스 플레이트(10)의 장착부(15)를 제외한 수납부(11)에 대응되는 크기 및 형상을 갖는 구조로 이루어져 있다.
커버 플레이트(20)의 가장자리 중에서, 베이스 플레이트(10)의 냉매 유입부(13) 및 냉매 배출부(14)에 대응되는 부위들(21, 22)은 외측 방향으로 돌출된 구조로 형성되어 있으며, 냉매 유입구(23) 및 냉매 배출구(24)가 각각 천공되어 있다.
냉매 유입구(23) 및 냉매 배출구(24)에는 각각 냉매 도관과의 연결을 위한 냉매 유입 연결구(31) 및 냉매 배출 연결구(32)가 결합된다.
베이스 플레이트(10)의 수납부(11)에는 냉매 유입부(13)로부터 냉매 배출부(14)에 이르는 냉매 유로가 'S'자 형태로 형성될 수 있도록, 다수의 비드(12)가 커버 플레이트(20)가 위치하는 일면 방향으로 돌출되어 있다.
그러나, 이러한 비드(12)에 의해 형성된 냉매 유로는 굴곡진 구조로 이루어지므로, 냉매가 유동하는 과정에서, 각각의 위치에 따른 냉매의 속도 및 유량의 차이가 발생한다. 특히 이러한 비드(12)가 돌출되어 형성되어 있는 부위에는 냉매가 통과할 수 없으므로, 비드(12)가 형성된 부위에 대응되는 전지 모듈의 부위에서는 나머지 부위 비해 냉각 효과가 저하될 수 밖에 없다.
이에 따라, 냉각 부재(1)가 적용된 전지모듈에서는 국부적인 냉각 효과의 차이가 발생하므로, 이러한 냉각 부재(1)를 이용한 전지모듈의 균일한 냉각이 어려운 문제점이 있다. 더욱이, 이러한 비드(12)는 그 자체로서 소정의 폭(43)을 가지므로, 한정된 베이스 플레이트(10)의 수납부(11) 공간 내에서, 충분한 냉매 유로 폭(41, 42)을 확보하기 위해, 보다 넓은 간격으로 형성될 수 밖에 없다.
따라서, 냉각 부재(1)가 전지 모듈의 하부에 대면하여 위치하는 경우, 상기 전지 모듈의 중량을 견딜 수 있을 정도로 충분한 구조적 강성을 발휘하지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로, 효율적인 냉각 효과를 발휘하기 위한 냉매 유로의 형성에 제약이 발생하게 된다.
앞에서 설명한 것처럼 베이스 플레이트(10)로부터 돌출된 구조인 비드(12) 대신, 베이스 플레이트(10)의 수납부(11)에 비드(12) 역할을 하는 내부 지지체가 형성될 수 있다. 이와 같은 냉각 부재(1)는 기본 구조로 베이스 플레이트(10), 커버 플레이트(20) 및 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(20) 사이에 위치하는 내부 지지체를 포함할 수 있고, 이들을 조립하기 위해 브레이징 용접을 사용할 수 있다.
브레이징 용접의 경우 대략 섭씨 450도 이상의 온도에서 수행되므로 금속 재질의 부품이 열팽창되어 정확한 평탄도 치수 등을 제어하기 어려운 점이 있다. 특히 알루미늄과 같이 인장 강도가 낮아 위에 올라가는 부품의 하중이나 외부 충격에 취약할 뿐 아니라 히트 싱크(냉각 부재) 내부의 압력에 대한 변형이 큰 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 냉각 효율성을 높이는 전지 모듈용 냉각 부재 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈용 냉각 부재는 제1 함몰부 및 상기 제1 함몰부 위에 위치하는 제2 함몰부가 형성된 하부 플레이트, 상기 하부 플레이트 상에 위치하고, 제3 함몰부가 형성된 상부 플레이트, 및 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 위치하며, 복수의 냉매 유로를 갖는 지지 부재를 포함하고, 상기 하부 플레이트는 상기 제1 함몰부를 정의하는 제1 단차부와 상기 제2 함몰부를 정의하는 제2 단차부를 포함하며, 상기 상부 플레이트는 상기 제3 함몰부를 정의하는 제3 단차부를 포함하고, 상기 제3 단차부는 상기 제2 단차부에 걸려 있다.
상기 제2 단차부와 상기 제3 단차부 사이에 제1 더미 공간부가 형성될 수 있다.
상기 제2 단차부는 상기 제1 단차부보다 상기 하부 플레이트 내에서 더 외곽에 형성될 수 있다.
상기 전지 모듈용 냉각 부재는 상기 제2 단차부 외곽에 위치하는 상기 하부 플레이트 상부면과 상기 상부 플레이트 사이에 형성된 제1 실런트층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 더미 공간부에 상기 제1 실런트층을 형성하는 실런트 물질이 수용될 수 있다.
상기 제1 실런트층은 상기 하부 플레이트 상부면 상에서 연속적으로 위치할 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 하부 플레이트와 접하는 오목부와, 상기 상부 플레이트와 접하는 볼록부를 포함하고, 상기 볼록부와 상기 상부 플레이트 사이에 제2 더미 공간부가 적어도 하나 형성될 수 있다.
상기 전지 모듈용 냉각 부재는 상기 볼록부와 상기 상부 플레이트 사이에 형성된 제2 실런트층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 더미 공간부는 좌측 더미 공간부와 우측 더미 공간부를 포함하고, 상기 제2 실런트층은 상기 좌측 더미 공간부와 상기 우측 더미 공간부 사이에 위치할 수 있다.
상기 좌측 더미 공간부와 상기 우측 더미 공간부 중 적어도 하나에 상기 제2 실런트층을 형성하는 실런트 물질이 수용될 수 있다.
상기 제2 실런트층은 직선 형태로 복수개 형성되고, 상기 복수개 형성된 제2 실런트층은 서로 이격될 수 있다.
상기 전지 모듈용 냉각 부재는 상기 오목부와 상기 하부 플레이트 사이에 형성된 제3 실런트층을 더 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 제1 함몰부에 수납될 수 있다.
상기 하부 플레이트, 상기 지지 부재 및 상기 상부 플레이트 중 적어도 하나는 강판(steel plate)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 앞에서 설명한 전지 모듈용 냉각 부재를 포함한다.
실시예들에 따르면, 냉각 부재의 재질을 강판으로 변경함으로써 기존 알루미늄 대비하여 높은 인장 강도로 내부 압력이나 외부 충격에 대한 변형이 감소될 수 있다.
또, 냉각 부재의 구성 요소들을 실런트의 열경화를 이용하여 조립함으로써용접 대비 낮은 온도에서 조립이 이루어지기 때문에, 조립 치수를 정확히 제어할 수 있다.
상기 실런트로 조립할 때, 추가적인 여유 공간을 형성하여 실런트가 냉각 유로 내부까지 들어오는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 전지모듈용 냉각 부재의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 베이스 플레이트의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 부재의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 냉각 부재의 구성 요소들이 결합한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 A 영역을 xz 평면을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4의 B 영역을 xz 평면을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 플레이트에 실런트를 도포한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 절단선 C-C'를 따라 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지지 부재에 실런트를 도포한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 절단선 D-D'를 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 부재의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 4는 도 3의 냉각 부재의 구성 요소들이 결합한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈용 냉각 부재(1000)는 하부 플레이트(100), 복수의 냉매 유로(321)를 포함하는 지지 부재(300) 및 상부 플레이트(200)를 포함한다. 본 실시예의 냉각 부재(1000)는 상부 플레이트(200) 위에 열전달 패드(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 지지 부재(300)는 압출 성형 방법으로 형성할 수 있다.
열전달 패드는 실리콘 소재 또는 아크릴 소재를 포함할 수 있고, 본 실시예에 따른 냉각 부재(1000) 위에 장착되는 전지 모듈에서 발생하는 열을 전달하여 냉각 부재(1000)를 통해 열교환이 좀 더 잘 일어날 수 있도록 한다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 하부 플레이트(100)는 상부 플레이트(200)와 대향하는 제1 일면과, 이러한 일면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 하부 플레이트(100)에는 상기 제2 면 방향으로 만입된 구조의 제1 함몰부(110)가 형성되어 있다. 서로 대향하는 양측 가장자리에는 제1 함몰부(110)와 연통되는 구조의 냉매 유입부(112) 및 냉매 배출부(113)가 형성되어 있다.
냉매 유입부(112) 및 냉매 배출부(113)가 형성된 가장자리를 제외한 하부 플레이트(100)의 양측 가장자리에는, 전지 모듈 등에 냉각 부재(1000)를 장착 및 고정을 위한 복수의 장착부(114)가 형성되어 있다. 장착부(114)에는 체결구가 삽입 및 결합됨으로써, 본 실시예에 따른 냉각 부재(1000)를 전지 모듈 등의 디바이스에 장착시키기 위한 체결공(114a)이 천공되어 있다.
장착부(114)는 체결공(114a)을 중심으로 일측 부위가 제1 함몰부(110) 방향으로 만입된 구조로 형성되어 있다. 지지 부재(300)는 하부 플레이트(100)의 제1 함몰부(110) 내에 장착되며, 지지 부재(300)는 직선 형상으로 이루어진 복수의 냉매 유로(321)가 형성되어 있는 판상형 구조를 가질 수 있다. 이때, 복수의 냉매 유로(321)는 서로 평행하게 배치될 수 있다.
상부 플레이트(200)는 하부 플레이트(100)의 제1 함몰부(110)를 덮는 구조로서, 평면상으로 하부 플레이트(100)의 장착부(114)를 제외한 제1 함몰부(110)를 갖는 하부 플레이트(100)에 대응되는 크기 및 형상을 갖는 구조일 수 있다.
상부 플레이트(200)의 가장자리들 중에서, 하부 플레이트(100)의 냉매 유입부(112) 및 냉매 배출부(113)에 대응되는 부위들(231, 232)은 외측 방향으로 돌출된 구조로 형성될 수 있으며, 냉매 유입부(112) 및 냉매 배출부(113)에 대응되는 돌출된 부위들(231, 232)에는 각각 천공된 구조를 갖는 냉매 유입구(233) 및 냉매 배출구(234)가 형성될 수 있다.
냉매 유입구(233) 및 냉매 배출구(234)에는 각각 냉매 도관과 연결을 위한 냉매 유입 연결구(미도시) 및 냉매 배출 연결구(미도시)가 결합될 수 있다.
도 5는 도 4의 A 영역을 xz 평면을 따라 자른 단면도이다. 도 6은 도 4의 B 영역을 xz 평면을 따라 자른 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈용 냉각 부재(1000)의 하부 플레이트(100)에는 제1 함몰부(110) 및 제1 함몰부(110) 위에 위치하는 제2 함몰부(120)가 형성된다. 하부 플레이트(100)는 제1 함몰부(110)를 정의하는 제1 단차부(100sa)와 제2 함몰부(120)를 정의하는 제2 단차부(100sb)를 포함한다. 제2 단차부(100sb)는 제1 단차부(100sa)보다 하부 플레이트(100) 내에서 더 외곽에 위치한다.
상부 플레이트(200)는 하부 플레이트(100) 상에 위치하고, 상부 플레이트(200)에는 제3 함몰부(210)가 형성된다. 상부 플레이트(200)는 제3 함몰부(210)를 정의하는 제3 단차부(200sp)를 포함한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 하부 플레이트(100)는 제1, 2 단차부(100sa, 100sb)에 의해 계단형 구조를 갖고, 상부 플레이트(200)의 제3 단차부(200sp)는 하부 플레이트(100)의 제2 단차부(100sb)에 걸려 있다. 상부 플레이트(200)의 제3 함몰부(210)는 하부 플레이트(100)를 향하는 방향으로 만입된 구조를 갖고, 제3 함몰부(210)의 바닥면은 지지 부재(300) 상에서 하부 플레이트(100)의 제2 함몰부(120)가 위치하는 영역에 배치될 수 있다. 도 4, 5에 도시한 바와 같이 제3 함몰부(210)와 제2 함몰부(120)는 xy면 상에서 서로 중첩할 수 있다.
제3 함몰부(210)의 바닥면은 테두리에서 제3 단차부(100sp)와 이어진다. 제3 단차부(100sp)는 제3 함몰부(210)의 바닥면 테두리 일부, 제3 함몰부(210)의 바닥면 테두리 일부와 연결된 경사면과, 상기 경사면과 연결된 상부 플레이트(200)의 상부면 일부를 포함할 수 있다. 제2 단차부(100sb)는 일측에서 제1 단차부(100sa)와 연결되고, 제2 단차부(100sb)의 다른 일측은 하부 플레이트(100)의 상단면에 연결되며, 하부 플레이트(100)의 상단면은 제2 단차부(100sb) 외곽에 위치한다. 상부 플레이트(200) 가장자리 면과 하부 플레이트(100) 가장자리 면은 서로 면접촉할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 단차부(100sb)와 제3 단차부(200sp) 사이에 제1 더미 공간부(DM1)가 형성될 수 있다. 제1 더미 공간부(DM1)는 후술하는 실런트 결합에 사용되는 실런트 물질이 수용되기 위한 공간으로 사용될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 지지 부재(300)는 하부 플레이트(100)와 접하는 오목부(300a)와, 상부 플레이트(200)와 접하는 볼록부(300b)를 포함한다. 이때, 볼록부(300b)와 상부 플레이트(200) 사이에 제2 더미 공간부(DM2)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 제2 더미 공간부(DM2)는 후술하는 실런트 결합에 사용되는 실런트 물질이 수용되기 위한 공간으로 사용될 수 있다. 제2 더미 공간부(DM2)는 좌측 더미 공간부와 우측 더미 공간부를 포함하고, 이들 사이에는 후술하는 실런트층이 형성될 수 있다.
추가로, 본 실시예에 따른 냉각 부재는 오목부(300a)와 하부 플레이트(100)의 제1 함몰부(110) 사이에 형성된 제3 더미 공간부(DM3)을 더 포함할 수 있다.
제2 더미 공간부(DM2)는 상부 플레이트(200)에서 하부 플레이트(100)를 향하는 방향으로 만입된 구조를 가질 수 있고, 제3 더미 공간부(DM3)는 하부 플레이트(100)에서 상부 플레이트(200)를 향하는 방향으로 만입된 구조를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 플레이트에 실런트를 도포한 모습을 나타내는 사시도이다. 도 8은 도 7의 절단선 C-C'를 따라 자른 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 하부 플레이트(100)의 테두리에 위치하는 상부면을 따라 제1 실런트층(SR1)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 단차부(100sb) 외곽에 위치하는 하부 플레이트(100) 상부면과 상부 플레이트(200) 사이에 제1 실런트층(SR1)이 형성될 수 있다. 제1 실런트층(SR1)은 열경화되어 본 실시예에 따른 냉각 부재의 하부 플레이트(100), 상부 플레이트(200) 및 지지 부재(300) 중 적어도 둘을 서로 조립할 수 있다. 제1 실런트층(SR1)은 하부 플레이트(100) 상부면 상에서 연속적으로 위치할 수 있다.
도 8을 참고하면, 제1 실런트층(SR1)을 사용하여 부품들을 접착하는 경우에 제1 실런트층(SR1)을 형성하는 실런트 물질이 내부 및/또는 외부로 유입, 유출될 수 있다. 외부로 유출되는 실런트 물질은 리워크(Rework) 공정을 통해 제거가 가능하지만, 내부로 유입되는 경우에는 리워크가 불가능하다. 따라서, 도 3에 도시한 냉각 부재(1000) 내부로 유입된 실런트 물질이 냉각 유로(321)의 냉각 물질 유동을 방해할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따르면, 도 8에 도시한 바와 같이 내부로 유입되는 실런트 물질은 제2 단차부(100sb)와 제3 단차부(200sp) 사이에 형성된 제1 더미 공간부(DM1)에 수용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지지 부재에 실런트를 도포한 모습을 나타내는 사시도이다. 도 10은 도 9의 절단선 D-D'를 따라 자른 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 지지 부재(300)의 볼록부(300b)와 상부 플레이트(200) 사이에 제2 실런트층(SR2)이 형성될 수 있다. 제2 실런트층(SR2)은 상부 플레이트(200)의 제3 함몰부(210) 바닥면과 지지 부재(300)의 볼록부(300b) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제2 더미 공간부(DM2)는 좌측 더미 공간부와 우측 더미 공간부를 포함하고, 제2 실런트층(SR2)은 상기 좌측 더미 공간부와 상기 우측 더미 공간부 사이에 위치할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제2 실런트층(SR2)을 형성하는 실런트 물질은 제2 더미 공간부(DM2)에 수용될 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시하지 않았으나, 지지 부재(300)의 오목부(300a)와 하부 플레이트(100) 사이에 제3 실런트층이 형성될 수 있다. 다시 말해, 도 6에 도시한 서로 이웃하는 제3 더미 공간부(DM3) 사이에 상기 제3 실런트층이 형성될 수 있다.
제2 실런트층(SR2)은 열경화되어 본 실시예에 따른 냉각 부재의 하부 플레이트(100), 상부 플레이트(200) 및 지지 부재(300) 중 적어도 둘을 서로 조립할 수 있다. 제2 실런트층(SR2)은 지지 부재(300) 상에서 직선 형태로 복수개 형성될 수 있고, 복수의 제2 실런트층(SR2) 각각은 서로 이격될 수 있다.
앞에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 부재에 포함된 하부 플레이트9100), 지지 부재(300) 및 상부 플레이트(200) 중 적어도 하나는 강판(steel plate)으로 형성될 수 있다. 종래 알루미늄 재질의 부품들을 대략 섭씨 450도 이상에서 브레이징 용접 조립을 할 때, 부품의 열팽창이 발생하여 정확한 평탄도 치수 등을 제어하기 어려운 점이 있었다. 하지만, 본 실시예에 따르면, 강판으로 형성된 부품들을 실런트를 사용하여 대략 섭씨 200도 이하의 온도에서 조립하기 때문에 정확한 수치 제어가 가능해진다. 또, 강판을 사용함으로써, 높은 인장 강도를 가져 내부 압력이나 외부 충격에 대한 변형 정도가 감소될 수 있다.
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 냉각 부재는 전지 모듈에서 발생한 열을 줄이기 위해 전지 모듈에 장착되어 전지 팩을 구성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하부 플레이트
100sa: 제1 단차부
100sb: 제2 단차부
200sp: 제3 단차부
110: 제1 함몰부
120: 제2 함몰부
200: 상부 플레이트
210: 제3 함몰부
DM1: 제1 더미 공간부
DM2: 제2 더미 공간부
DM3: 제3 더미 공간부
SR1: 제1 실런트층
SR2: 제2 실런트층

Claims (15)

  1. 제1 함몰부 및 상기 제1 함몰부 위에 위치하는 제2 함몰부가 형성된 하부 플레이트,
    상기 하부 플레이트 상에 위치하고, 제3 함몰부가 형성된 상부 플레이트, 및
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 위치하며, 복수의 냉매 유로를 갖는 지지 부재를 포함하고,
    상기 하부 플레이트는 상기 제1 함몰부를 정의하는 제1 단차부와 상기 제2 함몰부를 정의하는 제2 단차부를 포함하며, 상기 상부 플레이트는 상기 제3 함몰부를 정의하는 제3 단차부를 포함하고, 상기 제3 단차부는 상기 제2 단차부에 걸려 있는 전지 모듈용 냉각 부재.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 단차부와 상기 제3 단차부 사이에 제1 더미 공간부가 형성되는 전지 모듈용 냉각 부재.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 단차부는 상기 제1 단차부보다 상기 하부 플레이트 내에서 더 외곽에 형성되는 전지 모듈용 냉각 부재.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 단차부 외곽에 위치하는 상기 하부 플레이트 상부면과 상기 상부 플레이트 사이에 형성된 제1 실런트층을 더 포함하는 전지 모듈용 냉각 부재.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 더미 공간부에 상기 제1 실런트층을 형성하는 실런트 물질이 수용되는 전지 모듈용 냉각 부재.
  6. 제2항에서,
    상기 제1 실런트층은 상기 하부 플레이트 상부면 상에서 연속적으로 위치하는 전지 모듈용 냉각 부재.
  7. 제1항에서,
    상기 지지 부재는 상기 하부 플레이트와 접하는 오목부와, 상기 상부 플레이트와 접하는 볼록부를 포함하고,
    상기 볼록부와 상기 상부 플레이트 사이에 제2 더미 공간부가 적어도 하나 형성되는 전지 모듈용 냉각 부재.
  8. 제7항에서,
    상기 볼록부와 상기 상부 플레이트 사이에 형성된 제2 실런트층을 더 포함하는 전지 모듈용 냉각 부재.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 더미 공간부는 좌측 더미 공간부와 우측 더미 공간부를 포함하고, 상기 제2 실런트층은 상기 좌측 더미 공간부와 상기 우측 더미 공간부 사이에 위치하는 전지 모듈용 냉각 부재.
  10. 제9항에서,
    상기 좌측 더미 공간부와 상기 우측 더미 공간부 중 적어도 하나에 상기 제2 실런트층을 형성하는 실런트 물질이 수용되는 전지 모듈용 냉각 부재.
  11. 제9항에서,
    상기 제2 실런트층은 직선 형태로 복수개 형성되고, 상기 복수개 형성된 제2 실런트층은 서로 이격되어 있는 전지 모듈용 냉각 부재.
  12. 제8항에서,
    상기 오목부와 상기 하부 플레이트 사이에 형성된 제3 실런트층을 더 포함하는 전지 모듈용 냉각 부재.
  13. 제1항에서,
    상기 지지 부재는 상기 제1 함몰부에 수납되는 전지 모듈용 냉각 부재.
  14. 제1항에서,
    상기 하부 플레이트, 상기 지지 부재 및 상기 상부 플레이트 중 적어도 하나는 강판(steel plate)으로 형성되는 전지 모듈용 냉각 부재.
  15. 제1항에 따른 전지 모듈용 냉각 부재를 포함하는 전지 팩.
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