WO2012177000A2 - 신규한 공냉식 구조의 전지팩 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention provides a battery pack including a battery cell or unit modules capable of charging and discharging, wherein a plurality of the unit cells constitute one battery module; Two or more battery modules are arranged up and down in the height direction of the battery pack from the refrigerant inlet direction of the refrigerant inlet to constitute a pair of battery module group; A coolant inlet from the coolant inlet to the battery module group is formed at the center of the pack case in a state located between the respective battery module groups; Refrigerant discharge portions extending from the respective battery module groups to the refrigerant discharge ports are respectively formed on the upper and lower portions of the pack case; The coolant flow path between the coolant inlet and the coolant outlet is related to a battery pack having a structure in which coolant introduced through the coolant inlet is cooled while passing through each unit cell, and then discharged through each coolant discharge unit.
  • Secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources of wireless mobile devices. Secondary batteries are also attracting attention as a power source for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which are proposed as a way to solve air pollution in conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. .
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • One or two or four battery cells are used for small mobile devices, whereas medium and large battery modules, which are electrically connected to a plurality of battery cells, are used in medium and large devices such as automobiles due to the necessity of high output capacity.
  • the medium-large battery module is preferably manufactured in a small size and weight
  • the rectangular battery, the pouch-type battery, etc. which can be charged with high integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells of the medium-large battery module.
  • a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted much attention in recent years due to advantages such as low weight, low manufacturing cost, and easy form deformation.
  • the medium-large battery module In order for the medium-large battery module to provide the output and capacity required by a given device or device, it is necessary to electrically connect a plurality of battery cells in series or in series and in parallel, and to maintain a stable structure against external force.
  • the battery cells constituting the medium-large battery module is composed of a secondary battery capable of charging and discharging, such a high output large capacity secondary battery generates a large amount of heat during the charging and discharging process. If this is not effectively removed, thermal buildup occurs and consequently accelerates the deterioration of the unit cell, and in some cases there is a risk of fire or explosion. Therefore, a vehicle battery pack that is a high output large capacity battery requires a cooling system for cooling the battery cells embedded therein.
  • the performance degradation of some battery cells will cause the performance degradation of the entire battery pack. Since one of the main causes of such a performance non-uniformity is due to the cooling non-uniformity between the battery cells, there is a need for a structure capable of ensuring cooling uniformity during the flow of the refrigerant.
  • unit cells are arranged upright in the width direction W of the battery pack 20 to form one battery module 10 layer, for example.
  • a battery pack built in the pack case 15 may be used in a stacked structure in which four layers of the battery module 10 are arranged in the height direction of the battery pack 20.
  • the coolant introduced from the coolant inlet 11 formed at the upper side cools the unit cells while sequentially passing through the flow path formed between the unit cells stacked in the longitudinal direction and is externally provided through the coolant discharge unit 12 formed at the lower part. Is discharged.
  • this structure has a problem that it is difficult to uniformly cool between the battery cells because the temperature difference between the layers, the refrigerant flow path is longer and the differential pressure is generated.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • An object of the present invention is to provide a battery pack which suppresses a decrease in performance of a unit cell and improves cooling efficiency by minimizing temperature variation and differential pressure between unit cells generated between layers by a novel structure.
  • Still another object of the present invention is to provide a battery pack having a structure having excellent design flexibility by easily changing a refrigerant passage according to a structure of a device to which the battery pack is applied.
  • a battery pack according to the present invention for achieving the above object, as a battery pack including a battery cell or unit modules ('unit cell') capable of charging and discharging,
  • a plurality of the unit cells constitute one battery module
  • Two or more of the battery modules are arranged up and down in the height direction (vertical direction) of the battery pack from the refrigerant inflow direction of the refrigerant inlet to constitute a pair of battery modules;
  • a flow space ('coolant inlet') from the coolant inlet to the battery module group is formed at the center of the pack case in a state located between the respective battery module groups;
  • a flow space ('coolant outlet') from each of the battery module groups to the coolant outlet is formed at the top and bottom of the pack case, respectively;
  • the coolant flow path between the coolant inlet and the coolant discharge part has a structure in which the coolant introduced through the coolant inlet is cooled while passing through the respective unit cells, and then discharged through each coolant discharge part.
  • the flow path and the flow rate of the refrigerant flow by the above structure is significantly reduced, it is possible to effectively remove the heat of the unit cells and significantly reduce the temperature variation of the unit cells between the battery module group.
  • each of the battery module group may further include one or more battery modules arranged side by side adjacent in the width direction of the battery pack, if necessary.
  • the upper and lower surfaces of the battery module group and the upper and lower surfaces of the pack case may be configured to have a structure spaced apart by a predetermined width so as to form a refrigerant passage.
  • the refrigerant introduced from one side of the pack case The battery module may uniformly cool the battery modules within a predetermined temperature range while passing through the space.
  • the separation width formed between the outer surface of the battery module group and the inner surface of the pack case is a range that can uniformly cool the battery module within a predetermined temperature deviation range and at the same time the size of the overall battery pack appropriately It may be set in, for example, the separation width may be made of a size of 0 to 100% based on the height of the battery module.
  • a separation width having a size of 5 to 30% based on the height of the battery module may be formed between the outer surface of the battery module group and the inner surface of the pack case.
  • the height of the refrigerant inlet may be 20 to 90% based on the height of the refrigerant outlet so that the refrigerant can sufficiently reach the battery cell far from the refrigerant inlet. Accordingly, the flow rate distribution effect is relatively uniform under the same flow conditions of the refrigerant.
  • the coolant outlets are formed at the top and bottom of the pack case, the coolant inlet may be located between the battery module group, which will minimize the flow path length from the coolant inlet to the coolant outlet It is preferable because it can. That is, the refrigerant passage inside the pack case may be configured to form a pair of U-shaped refrigerant passage as a whole.
  • the coolant inlet and / or the coolant discharge port is a refrigerant flowing from the coolant inlet to pass through the battery module to move quickly and smoothly to the coolant discharge port to be discharged to the outside of the battery pack, preferably, A drive fan can be further mounted that can provide the flow drive force of the refrigerant.
  • the refrigerant inlet is configured to be connected to the air conditioning system of the vehicle so that the cooled low-temperature air can be introduced, more effectively than the air-cooled cooling structure using a low-temperature air at room temperature
  • the unit cells can be cooled.
  • the battery pack according to the present invention is preferable in a structure in which cooling efficiency is a particular problem, that is, a structure in which the height of the battery pack is more than twice the width, more preferably in the size of 2 to 6 times.
  • the coolant inlet and the coolant outlet may have various structures, and some preferred examples will be described below.
  • the coolant inlet and the coolant outlet of the battery pack may be located on the same or opposite surface of the pack case.
  • Such a structure is excellent in design flexibility since the position of the refrigerant inlet and the refrigerant outlet may be changed according to the structure of the device applied to the battery pack.
  • the battery pack may be formed in a vertically symmetrical structure with respect to the coolant inlet, for uniform flow of the coolant. Therefore, the length of the flow path can be greatly reduced as compared with the conventional refrigerant flow path, which is very preferable.
  • the top and / or bottom surface of the pack case may have a structure including two or more continuous inclined surfaces in order to increase the efficiency of refrigerant discharge.
  • battery module groups (upper battery module group, lower battery module group) are arranged at upper and lower portions of the coolant inlet, respectively, and the coolant may be introduced into the upper battery module group and the lower battery module group, respectively.
  • the refrigerant passage may be branched in the width direction of the battery pack from the refrigerant inlet.
  • the refrigerant inlet may be provided with a branch member having a structure in which the distance from the battery module group is reduced in the direction of the opposite end of the refrigerant inlet.
  • the moving speed of the coolant gradually increases, but the coolant flow rate decreases, so that a uniform amount is introduced for each battery module group.
  • the branch member when the refrigerant inlet is branched by the branch member to reduce the vertical cross-sectional width, it is very preferable because the performance can be further improved by reducing the temperature deviation of the unit cells.
  • the branch member is adjusted to the distance of the battery module groups at the refrigerant inlet in inverse relationship in response to the ratio of the height of the refrigerant discharge portion formed in the upper portion of the pack case and the lower refrigerant discharge portion formed in the lower portion. It may be a structure.
  • the pressure applied to the coolant outlet formed on the upper surface is increased, so that the coolant flowing through the coolant inlet is greater.
  • the position of the branch member may be adjusted so that a distance from the upper battery module group is relatively large so that a large amount of refrigerant flows toward the upper battery module group.
  • the branch member may preferably have a structure including two or more continuous inclined surfaces facing the battery module group. That is, inclined surfaces may be formed starting at the end of the coolant inlet and increasing in the inclination toward the opposite end of the coolant inlet.
  • the refrigerant introduced through the refrigerant inlet passes through the continuous inclined surface and flows up to reach the opposite end of the refrigerant inlet, so that the unit cells adjacent to the refrigerant inlet and the unit cells located far from the refrigerant inlet All can be cooled uniformly.
  • the surface of the branch member corresponding to the opposite end of the refrigerant inlet may be a structure in which the irregularities are formed. That is, the branch member has a structure in which the uneven portion for generating the coolant vortex is formed on the surface corresponding to the opposite end of the coolant inlet, so that the flow rate of the coolant flowing in the flow path between the unit cells can be made uniform. Heat generated during charging and discharging of the battery cell can be effectively removed by the flow of a uniform refrigerant. As a result, it is possible to increase the cooling efficiency and to improve the operating performance of the unit cells.
  • the battery modules may be arranged continuously up and down in a state that the refrigerant passage is in communication.
  • the battery module may have a different number of unit cells according to a driving output of the vehicle and a height constraint of the vehicle.
  • the battery module may include 8 to 24 unit cells.
  • battery module refers to a structure of a battery system capable of mechanically coupling two or more charge / discharge battery cells or unit modules and simultaneously electrically connecting them to provide a high output large capacity electricity. As it is meant to be inclusive, it includes all cases that constitute one device per se or a part of a large device.
  • a large battery module may be configured by connecting a plurality of small battery modules, or a plurality of unit modules may be connected by connecting a small number of battery cells.
  • the unit cells may have a structure in which the refrigerant passes through the unit cells and is spaced apart from each other in a size of 5 to 50% based on the thickness of the unit cell so as to effectively cool the unit cells.
  • the separation space between the unit cells is less than 5% based on the thickness of the unit cell, it is difficult to obtain a cooling effect of the desired refrigerant, and when the size exceeds 50%, the size of the battery module including a plurality of unit cells Is not preferable because is large as a whole.
  • the unit module for example, a structure in which the plate-shaped battery cells are formed in the upper and lower electrode terminals, respectively, interconnected in series, two or more batteries in which the electrode terminals are interconnected in series It may be configured to include a cell, and a pair of high-strength cell cover coupled to surround the outer surface of the battery cells except for the electrode terminal portion.
  • the plate-shaped battery cell is a battery cell having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when it is charged for the configuration of the battery module.
  • a secondary battery having a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and electrode terminals protrude from upper and lower ends thereof, and specifically, a pouch type of an aluminum laminate sheet. It may be a structure in which the electrode assembly is built in the case.
  • a secondary battery having such a structure may be referred to as a pouch battery cell.
  • the battery cell is, as a secondary battery, a nickel hydride secondary battery, a lithium secondary battery, and the like, and the like. Among them, a lithium secondary battery having a high energy density and a high discharge voltage is particularly preferable.
  • the refrigerant may be preferably air, but is not limited thereto.
  • the unit cells may have a structure in which a single battery module is arranged upright in the width direction (lateral direction) of the battery pack while having a separation distance for the refrigerant flow.
  • the present invention also provides an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device, characterized in that the battery pack is used as a power source.
  • a structure in which the battery pack is mounted on the trunk of the vehicle is more preferable.
  • Electric vehicles using a battery pack as a power source hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, power storage devices and the like are known in the art, detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a medium-large battery pack according to the prior art
  • 2 to 4 are embodiments of a battery pack according to the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a pouch-type battery cell
  • FIG. 6 is a perspective view of a cell cover in which the battery cell of FIG. 5 is mounted for the configuration of a unit module.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing one exemplary battery pack of the present invention.
  • the battery pack 200 has unit cells 101 arranged upright in the width direction of the battery pack 200 while having a separation distance for the refrigerant flow to form one battery module 100.
  • the two battery modules 100 are arranged up and down in the height direction of the battery pack 200 from the refrigerant inflow direction of the refrigerant inlet 120 to constitute a pair of battery module groups 110.
  • the coolant inlet 121 extending from the coolant inlet 120 to the battery module group 110 is formed at the center of the pack case 150 while being located between the respective battery module groups 110, and each battery module is formed in the battery module group 110.
  • the coolant discharge part 131 extending from the group 110 to the coolant discharge port 130 is formed at the upper and lower portions of the pack case 150, respectively, so that the coolant flow paths inside the pack case 150 are a pair of U-shaped shapes.
  • the coolant flow path of is formed.
  • the height h of the refrigerant inlet 121 has a size of about 80% based on the height H of the refrigerant outlet 131.
  • a spaced width W having a size of about 40% is formed between the lower surface of the battery module group and the lower surface of the pack case, based on the height d of the battery module, and the battery module group 110.
  • a separation width (t) having a size of about 10% based on the height (d) of the battery module.
  • Such a separation width may vary within a size range of 0 to 100% based on the height d of the battery module as necessary.
  • the refrigerant introduced through the refrigerant inlet 121 passes through the battery module group 110 vertically, and some refrigerant passes through the space between the outer surface of the battery module group 110 and the inner surface of the pack case 150. After that, after gathering between the battery module group 110 is discharged to the outside through the refrigerant outlet 130.
  • the coolant inlet 120 is connected to an air conditioner system (not shown) of the vehicle, so that cooled low-temperature air flows into the coolant inlet 120 and vertically penetrates through the battery module group 110. Since it is discharged to 130, it is possible to greatly improve the cooling efficiency of the battery module 100 compared to the air-cooled cooling system using the air at room temperature.
  • the refrigerant inlet 121 is provided with a branch member 300 having a structure in which the distance from the battery module group 110 decreases in the direction of the opposite end of the refrigerant inlet 120.
  • the branch member 300 may be mounted on the upper side of the battery module group 110, and the two battery modules 100 may be stacked to support the battery cells mounted in the battery modules 100.
  • the coolant flow path is branched so that the coolant flows into each battery module group, and a uniform amount of coolant is introduced for each battery module group.
  • the temperature deviation and the differential pressure between the battery cells is reduced to approximately 1/4 compared to the conventional.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing another exemplary battery pack of the present invention.
  • the coolant inlet 120 and the coolant outlet 130a of the battery pack 200a are located on opposite sides of the pack case 150a, and the top and bottom surfaces of the pack case 150a are It includes an inclined surface.
  • the portion facing the battery module group 110 in the branch member (300a) is composed of a structure comprising two consecutive inclined surface, to generate a refrigerant vortex on the surface corresponding to the opposite end of the refrigerant inlet 120 Except for the fact that the concave-convex 310 is formed, the description thereof will be omitted since it is the same as the description of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing another exemplary battery pack of the present invention.
  • each of the battery module groups 110 is configured to further include four battery modules 100 arranged side by side in the width direction of the battery pack 200b. Except for the detailed description thereof is the same as in the description of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating a pouch-type battery cell.
  • the pouch-type battery 50 has a structure in which two electrode leads 51 and 52 protrude from upper and lower ends of the battery main body 53, respectively.
  • Exterior member 54 is composed of two upper and lower units, both sides 55 and the upper end and the lower end 56 which are mutually contacting portions with the electrode assembly (not shown) mounted on the receiving portion formed on the inner surface thereof. And 57), the battery 50 is made.
  • the exterior member 54 is made of a laminate structure of a resin layer / metal foil layer / resin layer, so that both sides 55 and upper and lower ends 56 and 57 which are in contact with each other may be bonded by mutually fusion bonding the resin layer.
  • the adhesive may be attached using an adhesive. Both side surfaces 55 can be uniformly sealed by melting because the same resin layer of the upper and lower exterior members 54 is in direct contact with each other.
  • the electrode leads 51 and 52 protrude from the upper end 56 and the lower end 57, the sealing properties are improved in consideration of the thickness of the electrode leads 51 and 52 and the heterogeneity with the material of the exterior member 54. Heat-sealed in the state which interposed the film-shaped sealing member 58 between the electrode leads 51 and 52 so that it may be made.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a cell cover in which two battery cells of FIG. 5 are mounted for the configuration of a unit module.
  • the cell cover 500 includes two pouch-type battery cells (not shown) as shown in FIG. 5 and complements its mechanical rigidity, as well as mounting on a module case (not shown). Serves to facilitate.
  • the two battery cells are mounted inside the cell cover 500 in a structure in which one electrode terminal thereof is bent in series and then bent to be in close contact with each other.
  • the cell cover 500 is composed of a pair of members 510 and 520 of mutual coupling, and is made of a high strength metal plate. Steps 530 are formed on outer surfaces adjacent to the left and right ends of the cell cover 500 to facilitate fixing of the module, and steps 540 are formed on the top and the bottom of the cell cover 500. In addition, fixing parts 550 are formed at upper and lower ends of the cell cover 500 in the width direction to facilitate mounting of the module case (not shown).
  • the battery pack may have a structure in which the refrigerant inlet and the refrigerant outlet correspond to the structure of the device to which the battery pack is applied, and are located between the respective battery module groups and at the center of the pack case.
  • a coolant inlet is formed at the center of the pack case, and a coolant discharge part is formed at the upper and lower portions of the pack case, and preferably, a branch member is mounted at the coolant inlet.
  • the refrigerant may be uniformly supplied to the unit cells, and the temperature difference and the differential pressure between the unit cells may be minimized in the cooling process.
  • the battery pack according to the present invention is easy to change the refrigerant passage according to the structure of the device to which it is applied, it is excellent in design flexibility.

Abstract

본 발명은 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈('단위셀')들을 포함하는 전지팩으로서, 상기 단위셀들 다수개가 하나의 전지모듈을 구성하고; 상기 전지모듈 둘 이상이 냉매 유입구의 냉매 유입방향으로부터 전지팩의 높이 방향(종 방향)으로 상하 배열되어 한 쌍의 전지모듈 군을 구성하며;냉매 유입구로부터 전지모듈 군에 이르는 유동 공간('냉매 유입부')은 각각의 전지모듈 군 사이에 위치한 상태로 팩 케이스의 중앙에 형성되어 있고; 각각의 전지모듈 군으로부터 냉매 배출구에 이르는 유동 공간('냉매 배출부')은 팩 케이스의 상부와 하부에 각각 형성되어 있으며; 상기 냉매 유입부와 냉매 배출부 간의 냉매 유로는, 냉매 유입부를 통해 유입된 냉매가 각각의 단위셀들을 통과하면서 냉각시킨 후, 각각의 냉매 배출부를 통해 배출되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

신규한 공냉식 구조의 전지팩
본 발명은, 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈들을 포함하는 전지팩으로서, 상기 단위셀들 다수개가 하나의 전지모듈을 구성하고; 상기 전지모듈 둘 이상이 냉매 유입구의 냉매 유입방향으로부터 전지팩의 높이 방향으로 상하 배열되어 한 쌍의 전지모듈 군을 구성하며; 냉매 유입구로부터 전지모듈 군에 이르는 냉매 유입부는 각각의 전지모듈 군 사이에 위치한 상태로 팩 케이스의 중앙에 형성되어 있고; 각각의 전지모듈 군으로부터 냉매 배출구에 이르는 냉매 배출부는 팩 케이스의 상부와 하부에 각각 형성되어 있으며; 상기 냉매 유입부와 냉매 배출부 간의 냉매 유로는, 냉매 유입부를 통해 유입된 냉매가 각각의 단위셀들을 통과하면서 냉각시킨 후, 각각의 냉매 배출부를 통해 배출되는 구조의 전지팩에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
중대형 전지모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지셀들을 직렬 또는 직렬 및 병렬 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.
또한, 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키는 바, 충방전 과정에서 발생한 단위전지의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 단위전지의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발의 위험성도 존재한다. 따라서, 고출력 대용량의 전지인 차량용 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.
한편, 다수의 전지셀들로 구성된 중대형 전지팩에서, 일부 전지셀의 성능 저하는 전체 전지팩의 성능 저하를 초래하게 된다. 이러한 성능 불균일성을 유발하는 주요 원인 중의 하나는 전지셀들 간의 냉각 불균일성에 의한 것이므로, 냉매의 유동시 냉각 균일성을 확보할 수 있는 구조가 요구된다.
종래기술에 따른 중대형 전지팩들 중에는, 도 1에서 보는 바와 같이, 단위셀들이 전지팩(20)의 폭 방향(W)으로 직립 배열되어 하나의 전지모듈(10) 층을 이루고 있고, 예를 들어 4개의 전지모듈(10) 층들이 전지팩(20)의 높이 방향으로 배열된 적층 구조로 팩 케이스(15)에 내장되어 있는 전지팩을 사용하는 경우가 있다.
즉, 상부에 형성된 냉매 유입부(11)로부터 유입된 냉매는 종 방향으로 적층된 단위셀들 사이에 형성된 유로를 순차적으로 통과하면서 단위셀들을 냉각시키고 하부에 형성된 냉매 배출부(12)를 통하여 외부로 배출된다.
그러나, 이러한 구조는 층간의 온도 편차를 발생시키고, 냉매 유로가 길어져 차압이 발생하므로 전지셀들 간의 균일한 냉각이 어렵다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 신규한 구조에 의해 층간에 발생하는 단위셀 간의 온도 편차 및 차압을 최소화함으로써 단위셀의 성능 저하를 억제하고 냉각 효율성이 향상된 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전지팩은 그것이 적용되는 디바이스의 구조에 따라 냉매 유로의 변경이 용이하여 설계의 유연성이 우수한 구조의 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈('단위셀')들을 포함하는 전지팩으로서,
상기 단위셀들 다수개가 하나의 전지모듈을 구성하고;
상기 전지모듈 둘 이상이 냉매 유입구의 냉매 유입방향으로부터 전지팩의 높이 방향(종 방향)으로 상하 배열되어 한 쌍의 전지모듈 군을 구성하며;
냉매 유입구로부터 전지모듈 군에 이르는 유동 공간('냉매 유입부')은 각각의 전지모듈 군 사이에 위치한 상태로 팩 케이스의 중앙에 형성되어 있고;
각각의 전지모듈 군으로부터 냉매 배출구에 이르는 유동 공간('냉매 배출부')은 팩 케이스의 상부와 하부에 각각 형성되어 있으며;
상기 냉매 유입부와 냉매 배출부 간의 냉매 유로는, 냉매 유입부를 통해 유입된 냉매가 각각의 단위셀들을 통과하면서 냉각시킨 후, 각각의 냉매 배출부를 통해 배출되는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 상기의 구조에 의해 냉매가 유동하는 유로 및 유속이 현저히 줄어, 단위셀들의 열을 효과적으로 제거하고 전지모듈 군간의 단위셀들의 온도 편차를 크게 줄일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 각각의 전지모듈 군은 필요에 따라 전지팩의 폭 방향으로 인접하여 측면 배열된 하나 이상의 전지모듈을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 전지모듈 군의 상면 및 하면과 팩 케이스의 상면 및 하면 사이에는 냉매 유로를 형성할 있도록 소정의 폭으로 이격되어 있는 구조로 구성될 수 있으며, 이 경우, 팩 케이스의 일측으로부터 유입된 냉매는 이러한 이격 공간을 통과하면서 전지모듈들을 소정의 온도 편차 범위 내에서 균일하게 냉각시킬 수 있다.
상기 구조에서, 전지모듈 군의 외측면과 팩 케이스의 내측면 사이에 형성된 이격 폭은 전지모듈을 소정의 온도 편차 범위 내에서 균일하게 냉각시킴과 동시에 전체적인 전지팩의 크기를 적정하게 할 수 있는 범위에서 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 이격 폭은 전지모듈의 높이를 기준으로 0 내지 100%의 크기로 이루어질 수 있다.
경우에 따라서는, 전지모듈 군의 외측면과 팩 케이스의 내측면 사이에 전지모듈의 높이를 기준으로 5 내지 30%의 크기인 이격 폭이 형성될 수도 있다.
한편, 상기 냉매가 유입되어 냉매 유입부에서 멀리 떨어진 전지셀까지 충분히 도달할 수 있도록, 냉매 유입부의 높이는 냉매 배출부의 높이를 기준으로 20 내지 90%의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 냉매의 유량이 동일한 조건에서 상대적으로 균일한 유량 분배 효과를 발휘한다.
하나의 바람직한 예에서, 냉매 배출부들은 팩 케이스의 상부와 하부에 형성되어 있고, 상기 냉매 유입부는 전지모듈 군 사이에 위치할 수 있으며, 이는 냉매 유입부로부터 냉매 배출부까지의 유로 길이를 최소화할 수 있으므로 바람직하다. 즉, 상기 팩 케이스 내부의 냉매 유로는 전체적으로 한 쌍의 U 자형 냉매 유로를 형성하는 구조로 이루어질 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 냉매 유입구 및/또는 냉매 배출구에는 냉매 유입부로부터 유입된 냉매가 전지모듈을 관통한 후 신속하고 원활하게 냉매 배출구로 이동하여 전지팩 외부로 배출될 수 있도록, 바람직하게는, 냉매의 유동 구동력을 제공할 수 있는 구동 팬이 추가로 장착될 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 냉매 유입구는 냉각된 저온의 공기가 유입될 수 있도록 차량의 에어컨 시스템과 연결되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 저온의 공기를 사용하여 상온의 공기를 이용하는 공냉식 냉각 구조보다 더욱 효과적으로 단위 셀들을 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지팩은 냉각 효율성이 특히 문제가 되는 구조, 즉, 전지팩의 높이가 폭보다 2배 이상인 구조에서 바람직하며, 2배 내지 6배의 크기인 경우 더욱 바람직하다.
본 발명의 전지팩에서, 냉매 유입부와 냉매 배출부는 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 일부 바람직한 예들을 하기에서 설명한다.
첫 번째 예로서, 상기 전지팩의 냉매 유입구와 냉매 배출구는 팩 케이스의 동일한 면 또는 대향면에 위치하고 구조일 수 있다. 이러한 구조는 전지팩에 적용되는 디바이스의 구조에 따라 냉매 유입부와 냉매 배출부의 위치를 변화시킬 수 있으므로 설계 유연성이 우수하다.
또한, 상기 전지팩은 냉매의 균일한 유동을 위하여, 바람직하게는 냉매 유입부를 기준으로 상하 대칭 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 종래의 냉매 유로와 비교하여 유로의 길이를 크게 줄일 수 있으므로 매우 바람직하다.
두 번째 예로서, 상기 팩 케이스의 상면 및/또는 하면은 냉매 배출의 효율성을 높이기 위해 둘 또는 그 이상의 연속적인 경사면을 포함하는 구조로 이루어질 수도 있다.
세 번째 예로서, 상기 냉매 유입부를 중심으로 상부와 하부에 각각 전지모듈 군들(상부 전지모듈 군, 하부 전지모듈 군)이 배열되어 있고, 냉매가 각각 상부 전지모듈 군과 하부 전지모듈 군으로 유입될 수 있도록 냉매 유로가 냉매 유입부에서 전지팩의 폭 방향으로 분기되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 냉매 유입부에는 전지모듈 군과의 거리가 냉매 유입구의 대향 단부 방향으로 감소하는 구조의 분기부재가 장착되어 있을 수 있다. 이 경우, 냉매의 이동 속도는 점차 빨라지지만 냉매 유량은 감소하게 되어, 각각의 전지모듈 군 별로 균일한 양이 도입된다.
즉, 냉매 유입부가 분기부재에 의해 분기되어 수직 단면 폭이 감소하는 경우, 단위셀들의 온도 편차를 줄여 그 성능을 더욱 향상시킬 수 있으므로 매우 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 분기부재는 팩 케이스의 상부에 형성된 냉매 배출부의 높이와 하부에 형성된 하부 냉매 배출부의 높이의 비에 대응하여 반비례 관계로 냉매 유입구에서 전지모듈 군들과의 거리가 조절되는 구조일 수 있다.
하나의 예로서, 팩 케이스의 상면에 형성된 냉매 배출구의 높이가 하면에 형성된 냉매 배출구의 높이보다 작을 경우, 상기 상면에 형성된 냉매 배출구에 인가되는 압력이 커지므로, 냉매 유입구를 통해 유입되는 냉매 중 보다 많은 양의 냉매가 상기 상부 전지모듈 군 측으로 유동하도록 상부 전지모듈 군과의 거리가 상대적으로 커지도록 상기 분기부재의 위치가 조절되는 구조일 수 있다.
따라서, 분기부재에 의해 냉매가 상부 전지모듈 군과 하부 전지모듈 군으로 균일하게 유동하게 함으로써, 전지팩의 냉각 효율성을 향상시킬 수 있다.
상기 분기부재는 바람직하게는 전지모듈 군에 대면하는 둘 또는 그 이상의 연속적인 경사면을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 냉매 유입구의 단부에서 시작하여 냉매 유입구의 대향 단부 방향으로 기울기가 증가하는 경사면들이 형성될 수 있다.
따라서, 냉매 유입부를 통해 유입된 냉매는 연속적인 경사면을 통과하며 유속이 점점 빨라지면서 냉매 유입부의 대향 단부까지 도달하므로, 냉매 유입부와 인접한 단위셀들과 냉매 유입부로부터 먼 거리에 위치한 단위셀들 모두가 균일하게 냉각될 수 있다.
또한, 상기 분기부재에서 냉매 유입구의 대향 단부에 대응하는 표면에는 요철이 형성되어 있는 구조일 수 있다. 즉, 상기 분기부재는, 냉매 와류를 생성하기 위한 요철부가 냉매 유입구의 대향 단부에 대응하는 표면에 형성되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 단위 셀들 사이의 유로로 흐르는 냉매의 유량을 균일하게 할 수 있으므로, 전지셀의 충방전 시 발생한 열을 균일한 냉매의 유동에 의해 효과적으로 제거할 수 있다. 결과적으로, 냉각 효율성을 높이고 단위셀들의 작동 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 전지모듈들은 냉매 유로가 연통된 상태로 연속적으로 상하 배열되어 있을 수 있다.
상기 전지모듈은 필요로 하는 차량의 구동 출력 및 차량의 높이 제약에 따라 단위 셀들의 개수가 달라질 수 있으며, 예를 들어, 8 내지 24개의 단위 셀들로 이루어질 수 있다.
참고로, 본 명세서에서 사용된 용어 "전지모듈"은 둘 또는 그 이상의 충방전 전지셀들 또는 단위모듈들을 기계적으로 체결하고 동시에 전기적으로 연결하여 고출력 대용량의 전기를 제공할 수 있는 전지 시스템의 구조를 포괄적으로 의미하므로, 그 자체로서 하나의 장치를 구성하거나, 또는 대형 장치의 일부를 구성하는 경우를 모두 포함한다. 예를 들어, 소형 전지모듈을 다수 개 연결한 대형 전지모듈의 구성도 가능하고, 전지셀들을 소수 연결한 단위모듈을 다수 개 연결한 구성도 가능하다.
상기 단위 셀들은 냉매가 단위 셀들 사이로 통과하며 단위 셀들을 효과적으로 냉각할 수 있도록 단위 셀의 두께를 기준으로 5 내지 50%의 크기로 상호 이격되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 단위 셀들 사이의 이격 공간이 단위 셀의 두께를 기준으로 5% 크기 미만인 경우 소망하는 냉매의 냉각 효과를 얻기 어렵고, 50% 크기를 초과하는 경우 다수 개의 단위 셀들로 구성된 전지모듈의 크기가 전체적으로 커지므로 바람직하지 않다.
한편, 상기 단위모듈은, 예를 들어, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들이 직렬로 상호 연결되어 있는 구조로서, 상기 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 판상형 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 전지셀이다. 그러한 바람직한 예로는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 '파우치형 전지셀'로 칭하기도 한다.
상기 전지셀은 이차전지로서, 대표적으로 니켈 수소 이차전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도가 높고 방전 전압이 큰 리튬 이차전지가 특히 바람직하다.
한편, 상기 냉매는 바람직하게는 공기일 수 있지만, 그것만으로 한정되지 않음은 물론이다.
상기 단위셀들은 냉매 유동을 위한 이격 거리를 가지면서 전지팩의 폭 방향(횡 방향)으로 직립 배열되어 하나의 전지모듈을 구성하는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치를 제공한다.
특히, 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 경우, 상기 전지팩이 차량의 트렁크에 장착되는 구조가 더욱 바람직하다.
전지팩을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력저장 장치 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 1은 종래기술에 따른 중대형 전지팩의 평면 모식도이다;
도 2 내지 4는 본 발명에 따른 전지팩의 실시예들이다;
도 5는 파우치형 전지셀의 사시도이다;
도 6은 단위모듈의 구성을 위해 도 5의 전지셀이 장착될 셀 커버의 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 예시적인 전지팩의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지팩(200)은 단위셀들(101)이 냉매 유동을 위한 이격 거리를 가지면서 전지팩(200)의 폭 방향으로 직립 배열되어 하나의 전지모듈(100)을 구성하고, 2개의 전지모듈(100)들이 냉매 유입구(120)의 냉매 유입방향으로부터 전지팩(200)의 높이 방향으로 상하 배열되어 한 쌍의 전지모듈 군(110)을 구성한다.
냉매 유입구(120)로부터 전지모듈 군(110)에 이르는 냉매 유입부(121)는 각각의 전지모듈 군(110) 사이에 위치한 상태로 팩 케이스(150)의 중앙에 형성되어 있고, 각각의 전지모듈 군(110)으로부터 냉매 배출구(130)에 이르는 냉매 배출부(131)는 팩 케이스(150)의 상부와 하부에 각각 형성되어 있어서, 팩 케이스(150) 내부의 냉매 유로는 전체적으로 한 쌍의 U 자형의 냉매 유로를 형성하고 있다.
또한, 냉매 유입부(121)의 높이(h)는 냉매 배출부(131)의 높이(H)를 기준으로 약 80%의 크기를 갖는다. 경우에 따라서는, 전지모듈군의 하면과 팩 케이스의 하면 사이에는 전지모듈의 높이(d)를 기준으로 약 40%의 크기를 가진 이격 폭(W)이 형성되어 있고, 전지모듈 군(110)의 외측면과 팩 케이스(150)의 내측면 사이에는 전지모듈의 높이(d)를 기준으로 약 10%의 크기를 가진 이격 폭(t)이 형성되어 있다.
이러한 이격 폭은 필요에 따라 전지모듈의 높이(d)를 기준으로 0 내지 100%의 크기 범위 내에서 달라질 수 있음은 물론이다.
따라서, 냉매 유입부(121)를 통해 유입된 냉매는 전지모듈 군(110)을 수직으로 관통하고 일부 냉매는 전지모듈 군(110)의 외측면과 팩 케이스(150) 내측면 사이의 공간을 통과한 후, 전지모듈 군(110) 사이에서 모인 후 냉매 배출구(130)를 통해 외부로 배출된다.
더욱이, 냉매 유입구(120)는 차량의 에어컨 시스템(도시하지 않음)과 연결되어 있어서 냉각된 저온의 공기가 냉매 유입구(120)로 유입되어 전지모듈 군(110)을 수직으로 관통한 후 냉매 배출구(130)로 배출되므로, 상온의 공기를 이용한 공냉식 냉각시스템과 비교하여 전지모듈(100)의 냉각 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 냉매 유입부(121)에는 전지모듈 군(110)과의 거리가 냉매 유입구(120)의 대향 단부 방향으로 감소하는 구조의 분기부재(300)가 장착되어 있다.
이 경우, 분기부재(300)는 전지모듈 군(110)의 상측에 장착되고, 2개의 전지모듈(100)들이 적층됨으로써, 전지모듈(100)들의 내부에 장착된 전지 셀들을 지지할 수 있다.
따라서, 냉매가 각각의 전지모듈 군으로 유입될 수 있도록 냉매 유로가 분지되어, 각각의 전지모듈 군 별로 균일한 양의 냉매가 도입된다.
상기와 같은 구조에 의한 분기부재(300)가 적용된 본 발명에 따르면, 전지셀 간의 온도 편차 및 차압이 종래에 비해 대략 1/4로 감소된다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 예시적인 전지팩의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 도 2와 함께 참조하면, 전지팩(200a)의 냉매 유입구(120)와 냉매 배출구(130a)는 팩 케이스(150a)의 대향면에 위치하고 있고, 팩 케이스(150a)의 상면 및 하면은 경사면을 포함하고 있다.
또한, 분기부재(300a)에서 전지모듈 군(110)에 대면하는 부위가 두 개의 연속적인 경사면을 포함하는 구조로 이루어져 있고, 냉매 유입구(120)의 대향 단부에 대응하는 표면에는 냉매 와류를 생성하기 위한 요철(310)이 형성되어 있는 점을 제외하고는 도 2의 설명과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 예시적인 전지팩의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 4를 도 2와 함께 참조하면, 각각의 전지모듈 군(110)은 전지팩(200b)의 폭 방향으로 인접하여 측면 배열된 4 개의 전지모듈(100)을 더 포함하는 구조로 이루어져 있는 점을 제외하고는 도 2의 설명과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5에는 파우치형 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 파우치형 전지(50)는 두 개의 전극리드(51, 52)가 서로 대향하여 전지 본체(53)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(54)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양 측면(55)과 상단부 및 하단부(56, 57)를 부착시킴으로써 전지(50)가 만들어진다.
외장부재(54)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양 측면(55)과 상단부 및 하단부(56, 57)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양 측면(55)은 상하 외장부재(54)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(56)와 하단부(57)에는 전극리드(51, 52)가 돌출되어 있으므로 전극리드(51, 52)의 두께 및 외장부재(54) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(51, 52)와의 사이에 필름상의 실링부재(58)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
도 6에는 단위모듈의 구성을 위해 도 5의 전지셀 2 개가 장착될 셀 커버가 사시도로서 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 셀 커버(500)는 도 5에서와 같은 파우치형 전지셀(도시하지 않음) 2 개를 내장하며 그것의 기계적 강성을 보완할 뿐만 아니라 모듈 케이스(도시하지 않음)에 대한 장착을 용이하게 하는 역할을 한다. 상기 2 개의 전지셀들은 그것의 일측 전극단자들이 직렬로 연결된 후 절곡되어 상호 밀착된 구조로 셀 커버(500) 내부에 장착된다.
셀 커버(500)는 상호 결합 방식의 한 쌍의 부재들(510, 520)로 구성되어 있으며, 고강도 금속 판재로 이루어져 있다. 셀 커버(500)의 좌우 양단에 인접한 외면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 단차(530)가 형성되어 있으며, 상단과 하단에도 역시 동일한 역할을 하는 단차(540)가 형성되어 있다. 또한, 셀 커버(500)의 상단과 하단에는 폭방향으로 고정부(550)가 형성되어 있어서, 모듈 케이스(도시하지 않음)에 대한 장착을 용이하게 한다.
상기 실시예들에서 보는 바와 같이, 전지팩은 냉매 유입구 및 냉매 배출구가 전지팩이 적용되는 디바이스의 구조에 대응한 구조로 형성될 수 있으며, 각각의 전지모듈 군 사이에 위치한 상태로 팩 케이스의 중앙에 형성되어 있는 냉매 유입부와 팩 케이스의 상부와 하부에 각각 형성되어 있는 냉매 배출부 및 냉매 유입부에 장착되어 있는 분지부재를 포함함으로써, 단위셀들의 열을 효과적으로 제거하고 온도 편차를 크게 줄일 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 팩 케이스의 중앙에 냉매 유입부 및 팩 케이스의 상부와 하부에 냉매 배출부를 각각 형성하고, 바람직하게는 상기 냉매 유입부에 분기부재를 장착함으로써, 각 단위셀들로 균일하게 냉매를 공급하고 그러한 냉각 과정에서 단위셀 간의 온도차 및 차압을 최소화할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 전지팩은 그것이 적용되는 디바이스의 구조에 따라 냉매 유로의 변경이 용이하므로, 설계의 유연성이 우수하다.

Claims (26)

  1. 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈('단위셀')들을 포함하는 전지팩으로서,
    상기 단위셀들 다수개가 하나의 전지모듈을 구성하고;
    상기 전지모듈 둘 이상이 냉매 유입구의 냉매 유입방향으로부터 전지팩의 높이 방향(종 방향)으로 상하 배열되어 한 쌍의 전지모듈 군을 구성하며;
    냉매 유입구로부터 전지모듈 군에 이르는 유동 공간('냉매 유입부')은 각각의 전지모듈 군 사이에 위치한 상태로 팩 케이스의 중앙에 형성되어 있고;
    각각의 전지모듈 군으로부터 냉매 배출구에 이르는 유동 공간('냉매 배출부')은 팩 케이스의 상부와 하부에 각각 형성되어 있으며;
    상기 냉매 유입부와 냉매 배출부 간의 냉매 유로는, 냉매 유입부를 통해 유입된 냉매가 각각의 단위셀들을 통과하면서 냉각시킨 후, 각각의 냉매 배출부를 통해 배출되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 전지모듈 군은 전지팩의 폭 방향으로 인접하여 측면 배열된 하나 이상의 전지모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 군의 상면 및 하면과 팩 케이스의 상면 및 하면 사이에는 냉매 유로를 형성할 있도록 소정의 폭으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이격 폭은 전지모듈의 높이를 기준으로 5 내지 50%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입부의 높이는 냉매 배출부의 높이를 기준으로 20 내지 90%의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스 내부의 냉매 유로는 전체적으로 한 쌍의 U 자형 냉매 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구 및/또는 냉매 배출구에는 냉매의 유동 구동력을 제공할 수 있도록 구동 팬이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구는 냉각된 저온의 공기가 유입될 수 있도록 차량의 에어컨 시스템과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 높이가 폭보다 2배 이상인 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입구와 냉매 배출구는 팩 케이스의 동일한 면 또는 대향면에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 냉매 유입부를 기준으로 상하 대칭 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 1 항에 있어서, 팩 케이스의 상면 및/또는 하면은 둘 또는 그 이상의 연속적인 경사면을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유입부를 중심으로 상부와 하부에 각각 전지모듈 군들(상부 전지모듈 군, 하부 전지모듈 군)이 배열되어 있고, 냉매가 각각 상부 전지모듈 군과 하부 전지모듈 군으로 유입될 수 있도록 냉매 유로가 냉매 유입부에서 전지팩의 폭 방향으로 분기되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 냉매 유입부에는 전지모듈 군과의 거리가 냉매 유입구의 대향 단부 방향으로 감소하는 구조의 분기부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 분기부재는 팩 케이스의 상부에 형성된 냉매 배출부의 높이와 하부에 형성된 하부 냉매 배출부의 높이의 비에 대응하여 반비례 관계로 냉매 유입구에서 전지모듈 군들과의 거리가 조절되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 분기부재에서 전지모듈 군에 대면하는 부위가 둘 또는 그 이상의 연속적인 경사면을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 분기부재에서 냉매 유입구의 대향 단부에 대응하는 표면에는 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈들은 냉매 유로가 연통된 상태로 연속적으로 상하 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은 8 내지 24개의 단위 셀들로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 셀들은 단위 셀의 두께를 기준으로 5 내지 50%의 크기로 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 단위모듈은 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있는 둘 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 셀 커버를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  22. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 공기인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  25. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들은 냉매 유동을 위한 이격 거리를 가지면서 전지팩의 폭 방향(횡 방향)으로 직립 배열되어 하나의 전지모듈을 구성하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장 장치.
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