WO2014014303A1 - 전지모듈 어셈블리 - Google Patents

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cooling
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battery
cooling plate
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유길재
이지석
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SK Innovation Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module assembly.
  • lithium secondary batteries are widely used as driving power sources.
  • a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a nickel-zinc battery, a lithium secondary battery, etc. are used, for example.
  • lithium secondary batteries are widely used in many fields because of their advantages such as small size and large size, high operating voltage, and high energy density per unit weight.
  • a rechargeable battery that is capable of charging and discharging has been proposed as a way to solve air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuel. It is also attracting attention as a power source for electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (P-HEVs), and the like. Unlike small mobile devices, medium and large devices such as automobiles are used for medium and large battery modules connecting a plurality of battery cells due to the need for high output and large capacity.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • P-HEVs plug-in hybrid electric vehicles
  • an object according to an embodiment of the present invention is a battery cell through a heat pipe coupled to contact the outer surface of the battery module is formed by stacking the battery cells
  • a cooling plate for moving the heat generated from the cooling and the heat transferred to the heat pipe, to improve the efficiency and reliability of the cooling to provide a battery module assembly for improving the operating performance of the device including the battery module will be.
  • the battery module assembly includes a battery module in which a plurality of battery cells are stacked in one direction, a coupling part coupled to be in contact with a side part of the battery module, and the coupling part extending in the battery module outward direction.
  • a heat pipe consisting of a protruding cooling portion;
  • a cooling plate having one surface contacted with and coupled to the cooling unit of the heat pipe, and a cooling passage may be formed at the other surface of the cooling plate.
  • a plurality of battery cells may be stacked in one side direction such that the battery cells are in surface contact with each other.
  • the heat pipe may be formed with at least one flow hole through which the refrigerant can circulate.
  • the heat pipe may be coupled to contact the left and right side surfaces of the battery module and the bottom surface of the battery module.
  • the cooling unit of the heat pipe may extend from the coupling portion and be bent in the radial direction outside the battery module.
  • the cooling plate is formed of a first cooling plate and a second cooling plate, one surface of the first cooling plate is coupled to one surface of the cooling unit, the second cooling One surface of the plate may be coupled to the other surface of the cooling unit, and cooling passages may be formed on the other surface of the first cooling plate and the other surface of the second cooling plate, respectively.
  • the heat pipe and the side portion of the battery module may be bonded by a filler having thermal conductivity.
  • the battery module is laminated with the battery cells, the battery cells may be bonded by a filler having thermal conductivity.
  • the battery cell is characterized in that the pouch-type secondary battery.
  • a refrigerant flows in the heat pipe, and heat generated in the battery module by the phase change of the refrigerant may move to the heat pipe cooling unit.
  • the heat pipe may be integrally formed to surround the battery module including left and right side surfaces and a bottom surface of the battery module.
  • the heat pipe has a spaced space on the bottom surface of the battery module, extending from one side of the battery module to the spaced space of the bottom surface of the battery module integrally formed A first heat pipe; And a second heat pipe integrally formed to extend from the other side of the battery module to the separation space.
  • the battery module assembly includes a battery module in which a plurality of battery cells are stacked in one direction, accommodating the battery module, a module case capable of thermal conduction, and contacting and contacting one side portion of the module case.
  • a first heat pipe including a first coupling part, a first cooling part extending from the first coupling part, and protruding to the outside of the module case, a second coupling part coming into contact with and coupled to the other side of the module case;
  • a second heat pipe including a second cooling part extending from the coupling part and protruding to the outside of the module case; one surface is coupled to contact one surface of the first cooling part, and a first cooling path having a first cooling flow path formed on the other surface thereof;
  • the plate and one surface may be coupled to contact one surface of the second cooling unit, and may include a second cooling plate having a second cooling passage formed on the other surface.
  • the lower surface of the module case may further include a support plate coupled to cover one end of the first heat pipe and the second heat pipe.
  • a battery module assembly according to another embodiment of the present invention wherein the first cooling unit and the second cooling unit extend from the first heat pipe and the second heat pipe, and may be formed to be bent outwardly of the battery module. have.
  • the module case may be formed of an aluminum case.
  • the battery module may be a plurality of battery cells are stacked in one side direction such that the battery cells are in surface contact with each other.
  • a battery module assembly wherein the first cooling plate has a first upper cooling plate coupled to one surface of the first cooling unit and coupled to a first lower portion coupled to the other surface of the first cooling unit.
  • the second cooling plate may be formed as a cooling plate, and the second cooling plate may be formed as a second upper cooling plate which is in contact with one surface of the second cooling unit and a second lower cooling plate which is in contact with the other surface of the second cooling unit. .
  • a battery module assembly according to another embodiment of the present invention wherein the first heat pipe, the second heat pipe and the side surface of the module case may be bonded by a filler having thermal conductivity.
  • the battery module is laminated with the battery cells, the battery cells may be bonded by a filler having thermal conductivity.
  • the battery cell is characterized in that the pouch type secondary battery.
  • a refrigerant flows in the first heat pipe and the second heat pipe, and the heat generated from the battery module by the phase change of the refrigerant is the first cooling unit. And move to the second cooling unit.
  • the cooling of the effective battery module is coupled to the cooling unit by combining a cooling plate formed with a cooling flow path through which the cooling water is circulated.
  • the heat pipe for moving the heat generated from the battery cell is produced in a plate shape having a plurality of holes therein, there is an effect that can be made more effective thermal conduction.
  • the bonding between the battery cells is performed using a filler having thermal conductivity, thereby more effectively conducting heat conduction of the heat pipe coupled to the outer surface of the battery module. This has the effect of further improving the cooling efficiency.
  • a cooling flow path is formed inside the cooling plate coupled to the heat pipe to cool the heat pipe, and the cooling of the closed loop-shaped cooling flow path using water-cooling method using the cooling water makes the cooling of the battery module more stable.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a stacking direction of a battery cell according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the battery module assembly according to FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the battery module assembly according to FIG.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a battery module assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a battery module assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of the cooling plate combined according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of the cooling plate coupling according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of the cooling plate combined according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a stacking direction of a battery cell according to the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the battery module assembly according to Figure 2
  • Figure 4 is 5 is a perspective view of a battery module assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the battery module assembly according to FIG. 4.
  • the battery module 10 assembly has a plurality of battery cells 11, the battery module 10 is stacked in one direction, the coupling portion 21 is coupled to contact with the side of the battery module 10 ) And a heat pipe 20 extending from the coupling part 21 to the cooling part 22 protruding outwardly of the battery module 10; And a cooling plate 30 having one surface contacted with and coupled to the cooling unit 22 of the heat pipe 20.
  • a cooling passage 33 may be formed at the other surface of the cooling plate 30.
  • the battery cells 11 constituting the battery module 10 of the assembly of the battery module 10 according to the present invention may use a lithium secondary battery or a nickel-hydrogen secondary battery as secondary batteries capable of charging and discharging, but are limited thereto. It is apparent that the secondary battery capable of charging and discharging can be selectively applied to various types of secondary batteries by those skilled in the art.
  • a nickel-hydrogen secondary battery is a secondary battery that uses nickel as a positive electrode, a hydrogen storage alloy as a negative electrode, and an alkaline aqueous solution as an electrolyte, and has a large capacity per unit volume. Therefore, an energy source such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV) It may be suitable for use as.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • a porous polymer separator is disposed between a cathode and an anode using a metal oxide such as LiCoO 2 and a cathode active material as a cathode active material, and a lithium salt such as LiPF 6 is used .
  • It can be prepared by adding an aqueous electrolyte solution.
  • Lithium secondary batteries have high energy density, high operating voltage, and excellent storage characteristics, so that they can be applied to various electronic materials as well as energy sources of electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HEVs).
  • the lithium secondary battery may be formed as a pouch type battery or a square battery including an electrode assembly and a pouch case surrounding and sealing the electrode assembly.
  • the pouch type case may be used by insulating the surface of a metallic thin plate such as an aluminum thin plate, and the insulating treatment is applied by modifying polypropylene made of a polymer resin, for example, CPP (Casted Polypropylene) as a heat seal layer.
  • a resin material such as nylon or polyethylene terephthalate (PET) may be formed.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the battery cell 11 may be formed of other various types of secondary batteries such as a pouch type battery or a square battery.
  • the present invention describes a case of using a pouch type battery as an embodiment.
  • the battery cells 11 of the present invention are stacked in the lateral direction of the battery cells 11, and constitute the battery module 10 such that the surfaces 11a are stacked in contact with the battery cells 11. Since the mutually coupled surfaces 11a face each other between the battery cells 11, heat generated from the battery cells 11 may be more easily transferred to the outer surface of the battery module 10 in which the battery cells 11 are stacked. have.
  • the battery module 10 may be cooled through the heat pipe 20 and the cooling plate 30 described later.
  • the battery cells 11 When the battery cells 11 are bonded so that the surfaces 11a and 11a are in contact with each other in the lateral direction so as to be in contact with the surfaces 11a, they may be bonded using a double-sided tape, but heat transfer between the battery cells 11 is performed. Of course, it can be bonded using a filler having a thermal conductivity in order to more smoothly. As such, the plurality of battery cells 11 may be stacked in a lateral direction to form one battery module 10.
  • the heat pipe 20 includes a coupling part 21 coupled to be in contact with the outer surface part of the battery module 10 and a cooling part 22 extending to the coupling part 21 and protruding toward the outside of the battery module 10. Can be.
  • the coupling part 21 and the cooling part 22 may be integrally formed, and may be formed by connecting and coupling a separate member according to the coupling structure.
  • the adhesive surface may be bonded by a filler having thermal conductivity.
  • the filler may be used in a variety of forms, such as thermal grease (thermal grease) or thermal pad (thermal pad).
  • the coupling part 21 of the heat pipe 20 is coupled so as to surround the left and right sides of the battery modules 10 in which the battery cells 11 are in surface contact in the lateral direction.
  • the heat pipe 20 is preferably coupled in close contact with the left and right sides of the battery module 10.
  • the cooling unit 22 of the heat pipe 20 includes a side portion of the battery module 10 and a heat pipe 20 coupling portion 21 surrounding the lower end of the battery module 10. Extending from the battery module 10 may be formed to protrude in the outward direction.
  • the cooling unit 22 may be cooled through the cooling plate 30 to be described later to move the heat generated from the battery cell 11 to the cooling unit 22 through the coupling unit 21.
  • the cooling unit 22 may be formed to be bent in the radial direction outside the battery module 10 to extend to the coupling unit 21.
  • the coupling part 21 and the cooling part 22 may be formed as one connected unit, and the coupling part 21 and the cooling part 22 are separately formed according to the structure of the battery module 10, thereby connecting and coupling. Of course you can.
  • the heat pipe 20 is formed in contact with a portion of the left and bottom surfaces of the battery module 10 and the right surface of the first heat pipe 20a and the battery module 10.
  • the second heat pipe 20b formed in contact with a portion of the lower surface may be formed separately.
  • the separation space s is formed near the center of the lower surface of the battery module 10 to cool the heat generated from the battery cell 11 more effectively through the separate coupling part 21 and the cooling part 22 to the left and right sides. Can be.
  • the cooling plate 30 may be formed to contact one surface of the cooling unit 22 of the heat pipe 20.
  • One surface of the cooling plate 30 may contact the upper surface of the cooling unit 22, and a cooling passage 33 may be formed in the cooling plate 30 to cool the heat of the cooling unit 22.
  • the cooling passage 33 may be formed in a closed loop shape, and may be cooled by a water cooling method using cooling water.
  • the coolant may use the coolant used in the vehicle.
  • a coupling groove 34 may be formed and inserted into and coupled to the cooling unit 22.
  • the coupling groove 34 is formed in the cooling plate 33 to be coupled to the cooling unit 22, or the stepped part may be in surface contact with the cooling unit as illustrated in FIG. 10. It may be combined to form 34a).
  • the cooling plate 30 may have a cooling passage 33 formed therein.
  • the cooling flow path 33 inside the cooling plate 30, there is an advantage that can prevent damage or deformation of the cooling flow path 33 due to external impact or vibration.
  • the heat pipe 20 has a plate-shaped heat pipe 20, in which a plurality of flow holes 23 are formed, and a refrigerant cell circulates through the flow holes 23.
  • Heat generated from (11) can be effectively moved to the heat pipe (20) cooling section (22).
  • the heat pipe 20 in contact with the outer and bottom surfaces of the battery module 10 in which the plurality of battery cells 11 are stacked receives heat generated from the battery cells 11.
  • the refrigerant contained in each of the flow holes 23 formed in the coupling portion 21 of the heat pipe 20 absorbs heat and vaporizes into a gas state.
  • the vaporized refrigerant moves to the heat pipe 20 cooling unit 22 along the center of the flow hole 23 formed in the heat pipe 20 in a gas state.
  • the coolant in the heat pipe 20 is condensed and cooled to the liquid state by the cooling plate 30 in the heat pipe 20 cooling unit 22. At this time, the condensed refrigerant moves back toward the coupling portion 21 of the heat pipe 20 along the outer wall of the flow hole 23 formed in the heat pipe 20. By repeating this process, heat generated from the battery cell 11 is transferred from the heat pipe 20 coupling portion 21 to the cooling unit 22, and the transferred heat can be cooled through the cooling plate 30. It is.
  • the cooling plate 30 may be formed only on one side of the heat pipe 20 cooling unit 22, as shown in FIG. 8, but as shown in FIG. 9, the cooling unit 22 of the heat pipe 20. By being further formed on the other side of the cooling unit 22 can be more effectively performed.
  • the cooling plate 30 may be formed of an upper cooling plate 30a and a lower cooling plate 30b.
  • One surface of the upper cooling plate 30a may be coupled to one surface of the cooling unit 22, and one surface of the lower cooling plate 30b may be coupled to the other surface of the cooling unit 22.
  • Each cooling channel 33 is formed on the other surfaces of the combined upper cooling plate 30a and the lower cooling plate 30b, so that cooling by cooling water can be performed.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a battery module 10 assembly according to another embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a cross-sectional view of the battery module 10 assembly according to another embodiment of the present invention.
  • the battery module 10 assembly includes a battery module 10 in which a plurality of battery cells 11 are stacked in one direction, the battery module 10, and a module case capable of heat conduction ( 40), a first coupling part 21a which is brought into contact with one side portion of the module case 40, and first cooling that extends from the first coupling part 21a and protrudes outside the module case 40.
  • a first heat pipe 20a including a portion 22a, a second coupling portion 21b which is brought into contact with the other side portion of the module case 40, and extends from the second coupling portion 21b;
  • the second heat pipe 20b including the second cooling unit 22b protruding to the outside of the module case 40, one surface is coupled to contact one surface of the first cooling unit 22a, and the other surface is first cooled.
  • the first cooling plate 31, the flow path 33a is formed, one surface is coupled to contact one surface of the second cooling unit 22b, And a second cooling plate 32 having a second cooling passage 33b formed on a surface thereof.
  • the present invention further includes a module case 40 accommodating the battery module 10. Therefore, the first heat pipe 20a and the second heat pipe 20b may be formed on the left and right side surfaces to surround the left and right side surfaces of the module case 40, respectively.
  • the heat pipe 20 may be separately formed on the left side and the right side of the module case 40 accommodating the battery module 10, and a separate support plate 50 may be formed on the bottom surface thereof.
  • a separate support plate 50 may be formed on the bottom surface thereof.
  • the battery cell 11 may be formed of a pouch-type battery or a square battery or other various types of secondary batteries. As shown in Figure 1, in the present invention, a case of using a pouch-type battery will be described as an embodiment, and other detailed description thereof will be omitted since it overlaps with the above embodiment.
  • the module case 40 accommodates the battery module 10 and may be formed of a material capable of thermal conduction.
  • an aluminum case can be used as the module case 40, and is not necessarily limited to a material having a thermal conductivity.
  • the module case 40 may be formed to accommodate the battery module 10.
  • another embodiment of the present invention is characterized in that the heat pipe 20 is coupled to the side of the module case 40 in which the battery module 10 is accommodated.
  • the heat pipe 20 includes a first heat pipe 20a and a second heat pipe 20b.
  • the first heat pipe 20a extends from the first coupling portion 21a and the first coupling portion 21a which are in contact with one side portion of the module case 40 and protrude out of the module case 40. It is formed including the cooling section 22a.
  • the first coupling portion 21a is tightly coupled to one side of the module case 40 to move heat generated from the battery cell 11.
  • the first cooling part 22a is formed to extend to the first coupling part 21a. Cooling).
  • the first cooling unit 22a may be cooled by the first cooling plate 31 having a cooling passage described later.
  • the second heat pipe 20b extends from the second coupling part 21b and the second coupling part 21b which are in contact with and coupled to the other side of the module case 40, and the second cooling pipe 20b protrudes out of the module case 40. It is formed including the portion 22b.
  • the second coupling part 21b is tightly coupled to one side of the module case 40 to move heat generated from the battery cell 11.
  • the second cooling part 22b is formed to extend to the second coupling part 21b. Cooling).
  • the second cooling unit 22b may be cooled by the second cooling plate 32 having the cooling passage 33 described later.
  • the heat pipe 20 when the heat pipe 20 is coupled to the left and right sides of the module case 40, it is a matter of course that the heat pipe 20 can be joined and bonded by a filler having thermal conductivity.
  • the cooling plate 30 is coupled to one surface thereof so as to contact one surface of the first cooling unit 22a, and the other surface thereof includes a first cooling plate 31 having a first cooling passage 33a and a second surface thereof.
  • the second cooling plate 32 may be coupled to be in contact with one surface of the cooling unit 22b, and the second cooling channel 33b may be formed at the other surface of the cooling unit 22b.
  • the first cooling part 22a and the second cooling part 22b are contacted to perform cooling.
  • the first cooling plate 31 and the second cooling plate 32 may be formed.
  • the cooling plate 30 may be coupled to the upper and lower surfaces of the heat pipe 20 cooling unit 22 as illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • the description of the first cooling plate 31 and the second cooling plate 32 is duplicated with the description of the cooling plate 30 of the battery module 10 assembly according to the embodiment detailed operation and description It will be omitted.
  • the support plate 50 may be coupled to cover the bottom surface of the module case 40 accommodating the battery module 10 and the bottom surfaces of the first and second heat pipes 20b. 6 and 7, the support plate 50 is coupled to the bottom surface of the module case 40.
  • the support plate 50 may be formed of a material having no thermal conductivity to support the battery module 10, and various materials may be selected and applied by those skilled in the art if they have the same characteristics.

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Description

전지모듈 어셈블리
본 발명은 전지모듈 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대형 전자기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라 그 구동 전원으로 사용되는 이차전지에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드늄 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지, 리튬이차전지 등이 사용되고 있다. 이들 중, 리튬 이차전지는 소형 및 대형화가 가능하며, 작동전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 이점 때문에 많은 분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 최근에는 대한민국 공개특허공보 제2005-0069075호에서와 같이, 충방전이 가능한 이차전지가 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린차량, 디젤차량 등의 대기오염등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV)등의 동력원으로서도 주목받고 있다. 소형 모바일 기기들과는 달리, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성에 라 다수의 전지셀을 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
종래, 이러한 이차전지의 전지셀을 포함한 전지모듈으로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위한 다양한 냉각시스템이 적용되어 왔다. 특히, 전지셀의 적층시에 간격을 두어 적층하고, 상기 간격을 이용하여 공기유로를 형성함으로써 냉각시키는 공냉방식이 있었다. 그러나, 이러한 공냉방식은 공기유로가 협소하여 냉각효율이 떨어지는 문제점과, 적층된 전지셀의 간격을 통한 냉각의 한계로 인해 전지셀로부터 발생되는 열의 효과적인 냉각 및 배출이 어려워짐에 따라 전지셀을 포함하고 있는 다양한 디바이스의 작동성능이 저하되거나, 디바이스 작동의 신뢰성이 현저히 떨어지는 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 목적은 전지셀이 적층되어 형성된 전지모듈의 외측면에 접촉되도록 결합된 히트파이프를 통해 전지셀로부터 발생된 열을 이동시키고, 히트파이프에 전달된 열을 냉각시키는 쿨링플레이트를 구비함으로써, 냉각의 효율성 및 신뢰성을 향상시켜 전지모듈을 포함한 디바이스의 작동성능을 향상시키기 위한 전지모듈 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리는, 복수개의 전지셀이 일방향으로 적층된 전지모듈, 상기 전지모듈의 측면부와 접촉되도록 결합되는 결합부와 상기 결합부에 연장되어 상기 전지모듈 외측방향으로 돌출 형성된 냉각부로 이루어진 히트파이프; 및 일면이 상기 히트파이프의 냉각부에 접촉되어 결합되는 쿨링플레이트;를 포함하고, 상기 쿨링플레이트의 타면에는 냉각유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 전지모듈은 상기 전지셀이 상호 면접촉 하도록 복수개의 전지셀이 일측면방향으로 적층될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서,상기 히트파이프는 내부에 냉매가 순환할 수 있는 적어도 하나 이상의 유동홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 히트파이프는 상기 전지모듈의 좌우측면과 상기 전지모듈의 하단면에 접촉되도록 결합될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 히트파이프의 냉각부는 상기 결합부로부터 연장되되, 상기 전지모듈 외측 방사방향으로 절곡되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 쿨링플레이트는 제1 쿨링플레이트 및 제2 쿨링플레이트로 형성되고, 상기 제1 쿨링플레이트의 일면이 상기 냉각부의 일면에 결합되고, 상기 제2 쿨링플레이트의 일면이 상기 냉각부의 타면에 결합되며, 상기 제1 쿨링플레이트 타면 및 상기 제2 쿨링플레이트의 타면에 각각 냉각유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 히트파이프와 상기 전지모듈의 측면부는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 전지모듈은 상기 전지셀이 적층되되, 상기 전지셀간에는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 전지셀은 파우치형 타입의 이차전지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 히트파이프에는 냉매가 유동하며, 상기 냉매의 상변이에 의해 전지모듈에서 발생된 열이 상기 히트파이프 냉각부로 이동할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 히트파이프는 상기 전지모듈의 좌우측면과 하단면을 포함하여 상기 전지모듈을 감싸도록 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 히트파이프는 상기 전지모듈의 하단면에 이격공간을 두고, 상기 전지모듈의 일측면으로부터 상기 전지모듈 하단면의 이격공간까지 연장되어 일체로 형성된 제1 히트파이프; 및 상기 전지모듈의 타측면으로부터 상기 이격공간까지 연장되어 일체로 형성된 제2 히트파이프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리는, 복수개의 전지셀이 일방향으로 적층된 전지모듈, 상기 전지모듈을 수용하며, 열전도가 가능한 모듈케이스, 상기 모듈케이스의 일측면부와 접촉되어 결합되는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부로부터 연장되어 상기 모듈케이스 외측으로 돌출되는 제1 냉각부를 포함하는 제1 히트파이프, 상기 모듈케이스의 타측면부와 접촉되어 결합되는 제2 결합부와, 상기 제2 결합부로부터 연장되어 상기 모듈케이스 외측으로 돌출되는 제2 냉각부를 포함하는 제2 히트파이프, 일면이 상기 제1 냉각부의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에는 제1 냉각유로가 형성되는 제1 쿨링플레이트 및 일면이 상기 제2 냉각부의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에 제2 냉각유로가 형성되는 제2 쿨링플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 모듈케이스의 하단면에는 상기 제1 히트파이프와 상기 제2 히트파이프의 일단부를 커버하도록 결합되는 지지판이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 제1 냉각부와 상기 제2 냉각부는 상기 제1 히트파이프와 상기 제2 히트파이프로부터 연장되며, 상기 전지모듈 외측방향으로 절곡되어 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 모듈케이스는 알루미늄케이스로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 전지모듈은 상기 전지셀이 상호 면접촉 하도록 복수개의 전지셀이 일측면방향으로 적층될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 제1 쿨링플레이트는 상기 제1 냉각부의 일면에 접촉되어 결합되는 제1 상부쿨링플레이트와 상기 제1 냉각부의 타면에 접촉되어 결합되는 제1 하부쿨링플레이트로 형성되며, 상기 제2 쿨링플레이트는 상기 제2 냉각부의 일면에 접촉되어 결합되는 제2 상부쿨링플레이트와 상기 제2 냉각부의 타면에 접촉되어 결합되는 제2 하부쿨링플레이트로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 제1 히트파이트와 상기 제2 히트파이프와 상기 모듈케이스의 측면부는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 전지모듈은 상기 전지셀이 적층되되, 상기 전지셀간에는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 전지셀은 파우치형 타입의 이차전지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리로서, 상기 제1 히트파이프와 상기 제2 히트파이프 내부에는 냉매가 유동하며, 상기 냉매의 상변이에 의해 전지모듈에서 발생된 열이 상기 제1 냉각부와 제2 냉각부로 이동할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 전지셀을 포함한 전지모듈로부터 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 적어도 하나 이상의 전지셀을 면접촉되도록 접착 및 적층함으로써, 전지모듈 외측면에 밀착되도록 결합된 히트파이프를 통해 효과적으로 열을 전달시킬 수 있어 전지모듈 냉각의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전지셀로부터 발생되는 열이 히트파이프를 통해 히트파이프의 외측단의 냉각부로 이동되면, 냉각부에 결합되고 내부에 냉각수가 순환하는 냉각유로가 형성된 쿨링플레이트를 결합함으로써 효과적인 전지모듈의 냉각이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 전지셀로부터 발생되는 열을 이동시키는 히트파이프는 내부에 다수의홀이 형성된 판형으로 제작됨으로써, 보다 효과적인 열전도가 이루어질 수 있도록 해주는 효과가 있다 .
또한, 복수개의 전지셀이 면접촉되도록 적층될 때, 전지셀 상호간의 결합을 열전도도가 있는 충진재를 이용하여 접착하여 전지모듈 외측면에 결합된 히트파이프로의 열전도를 보다 효과적으로 수행함으로써, 전지모듈의 냉각효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 히트파이프에 결합되는 쿨링플레이트 내부에 냉각유로를 형성하여 히트파이프를 냉각시키며, 폐루프 형상의 냉각유로에 냉각수를 이용한 수냉식 방식의 냉각으로 보다 안정적인 전지모듈의 냉각을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전지모듈에 포함된 전지셀로부터 발생된 열을 효과적으로 히트파이프를 통해 전달하고, 전달된 열을 쿨링플레이트를 이용하여 냉각시킴으로써, 전지모듈이 적용된 디바이스의 작동성능을 보다 향상시키고, 구동의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전지모듈의 제작이 더욱 용이해짐으로써, 전지모듈 어셈블리의 리드타임(lead time)을 경감시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전지셀의 적층 방향을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도;
도 3은 도 2에 따른 전지모듈 어셈블리의 단면도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도;
도 5는 도 4에 따른 전지모듈 어셈블리의 단면도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 분해 사시도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 단면도;
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 쿨링플레이트의 결합 사시도;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링플레이트 결합 사시도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 쿨링플레이트의 결합 사시도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일측", "타측", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전지셀의 적층 방향을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도, 도 3은 도 2에 따른 전지모듈 어셈블리의 단면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 전지모듈 어셈블리의 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈(10) 어셈블리는 복수개의 전지셀(11)이 일방향으로 적층된 전지모듈(10), 상기 전지모듈(10)의 측면부와 접촉되도록 결합되는 결합부(21)와 상기 결합부(21)에 연장되어 상기 전지모듈(10) 외측방향으로 돌출 형성된 냉각부(22)로 이루어진 히트파이프(20); 및 일면이 상기 히트파이프(20)의 냉각부(22)에 접촉되어 결합되는 쿨링플레이트(30);를 포함하고, 상기 쿨링플레이트(30)의 타면에는 냉각유로(33)가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전지모듈(10) 어셈블리의 전지모듈(10)을 구성하는 전지셀(11)들은 충방전이 가능한 이차전지로서 리튬이차전지 또는 니켈-수소 이차전지를 사용할 수 있으나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며, 충방전이 가능한 이차전지라면 당업자에 다양한 종류의 이차전지를 선택 적용할 수 있음은 자명하다. 예를 들어,니켈-수소 이차전지는 양극에 니켈, 음극에 수소흡장합금, 전해질로 알카리 수용액을 사용한 이차전지로서 단위부피당 용량이 크므로 전기자동차(EV)나 하이브리드자동차(HEV) 등의 에너지원으로 사용하기 적합할 수 있다. 또한, 리튬이차전지는 구체적으로 양극 활물질을 LiCoO2 등의 금속 산화물과 음극활물질로 탄소 재료 등을 사용하여, 음극과 양극 사이에 다공성 고분자 분리막을 위치시키고, LiPF6 등의 리튬염을 함유한 비수성 전해액을 넣어서 제조할 수 있다. 충전시에 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소 층으로 삽입되고, 방전시에는 탄소 층의 리튬이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온이 이동하는 매질의 역할을 한다. 리튬이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존특성이 우수하므로 전기자동차(EV)나 하이브리드자동차(HEV)의 에너지원 뿐만 아니라 다양한 전자제에 적용, 사용될 수 있다.
또한, 리튬이차전지는 전극조립체와 전극조립체를 감싸서 밀봉하는 파우치케이스를 포함하는 파우치형 전지 또는 각형 전지 등으로 형성될 수 있다. 특히, 파우치형 케이스는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리하여 사용될 수 있으며, 절연처리는 폴리머수지인 변성 폴리프로필렌, 예를 들어, CPP(Casted Polypropylene)가 열융착층을 이루며 도포되어 있고, 그 외측면에 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성될 수 있다. 본 구조는 리튬이차전지의 일실시예로서 설명된 것이며, 본 발명에서 이러한 구조는 전지의 형태 및 종류에 따라 당업자에 의해 적절히 변경하여 선택, 적용될 수 있음은 물론이다.
전지셀(11)은 상기에서 살펴본 바와 같이, 파우치형 전지 또는 각형 전지 등 기타 다양한 형태의 이차전지로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 파우치형 전지를 사용하는 경우를 일실시예로 설명한다. 도 1과 같이 본 발명의 전지셀(11)은 전지셀(11)의 측면방향으로 적층되어, 전지셀(11)간에 면(11a)끼리 접촉하여 적층되도록 전지모듈(10)을 구성한다. 전지셀(11)사이에 상호 면(11a)이 마주보도록 접촉 결합됨으로서, 전지셀(11)로부터 발생되는 열이 전지셀(11)이 적층된 전지모듈(10) 외측면으로 보다 쉽게 전달될 수 있다. 이러한 전지셀(11)의 적층방법을 통해 후술하는 히트파이프(20) 및 쿨링플레이트(30)를 통해 전지모듈(10)을 냉각시킬 수 있다. 전지셀(11)이 면(11a)접촉 하도록 측면방향으로 면(11a)과 면(11a)이 서로 접촉되도록 접착될 때, 양면테이프를 사용하여 접착할 수도 있으나, 전지셀(11)간의 열이동을 보다 원활히 하기 위해 열전도도가 있는 충진재를 사용하여 접착할 수 있음은 물론이다. 이렇게, 다수의 전지셀(11)이 측면방향으로 적층 결합됨으로써 하나의 전지모듈(10)을 구성할 수 있다.
히트파이프(20)는 전지모듈(10)의 외측면부와 접촉되도록 결합되는 결합부(21)와 결합부(21)에 연장되어 전지모듈(10) 외측방향으로 돌출 형성된 냉각부(22)로 이루어질 수 있다. 결합부(21)와 냉각부(22)는 일체로 형성될 수 있으며, 결합구조에 따라 별도 부재를 연결, 결합시켜 형성될 수 있음은 물론이다. 히트파이프(20)가 전지모듈(10)의 좌우측면과 하단면에 결합될 때, 열전도도의 효과를 증대시키기 위해, 접착면에는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착될 수 있다. 여기서, 충진재는 서멀그리즈(thermal grease)나 서멀패드(thermal pad) 등 다양한 형태의 재료를 사용할 수 있음은 물론이다.
히트파이프(20)의 결합부(21)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전지셀(11)이 측면방향으로 면접촉되어 적층된 전지모듈(10)의 좌우측면을 감싸도록 결합된다. 히트파이프(20)는 전지셀(11)로부터 발생되는 열을 용이하게 이동시키기 위해, 전지모듈(10)의 좌우측면에 면접촉되어 밀착되도록 결합되는 것이 바람직하다.
히트파이프(20)의 냉각부(22)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전지모듈(10)의 측면부를 포함하여 전지모듈(10) 하단부를 감싸고 있는 히트파이프(20) 결합부(21)로부터 연장되어 전지모듈(10) 외측방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 냉각부(22)는 결합부(21)를 통해 전지셀(11)로부터 발생된 열이 냉각부(22)로 이동하여 후술하는 쿨링플레이트(30)를 통해 냉각될 수 있다. 냉각부(22)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전지모듈(10) 외측 방사방향으로 절곡되어 결합부(21)에 연장되도록 형성될 수 있다. 결합부(21)와 냉각부(22)는 하나의 연결된 일체로서 형성될 수 있으며, 전지모듈(10)의 구조에 따라 결합부(21)와 냉각부(22)를 별도로 형성하여, 연결, 결합할 수 있음은 물론이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 히트파이프(20)는 전지모듈(10)의 좌측면과 하단면 일부와 접촉되어 형성되는 제1 히트파이프(20a)와 전지모듈(10)의 우측면과 하단면의 일부와 접촉되어 형성되는 제2 히트파이프(20b)로 분리 형성될 수 있다. 전지모듈(10) 하단면의 중앙부분 근처에 이격공간(s)을 형성하여 좌우측으로 별도 결합부(21)와 냉각부(22)를 통해 전지셀(11)로부터 발생된 열을 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 쿨링플레이트(30)는 히트파이프(20)의 냉각부(22) 일면에 접촉하도록 형성될 수 있다. 쿨링플레이트(30) 일면이 냉각부(22) 상면에 접촉하고, 쿨링플레이트(30) 내부에는 냉각부(22)의 열을 냉각시키기 위한 냉각유로(33)를 형성할 수 있다. 냉각유로(33)는 폐루프(closed loop)형상으로 형성될 수 있으며, 냉각수에 의한 수냉방식으로 냉각될 수 있다. 여기서, 냉각수는 전지모듈(10)이 자동차 등에 적용될 경우, 자동차 내에서 사용되는 냉각수를 이용할 수 있다. 쿨링플레이트(30)가 히트파이프(20) 냉각부(22)에 결합되기 위해서, 도 2에서와 같이, 결합홈(34)을 형성하여 냉각부(22)에 삽입 결합될 수 있으나, 냉각부(22)를 쿨링플레이트(30) 내부에 삽입하여 결합할 수 있다면, 기타 다양한 결합방식도 선택, 적용될 수 있음은 당업자에 의해 자명한 사항이다. 예를 들어, 도 2 내지 도 9에 도시된 것과 같이 쿨링플레이트(33)에 결합홈(34)을 형성하여 냉각부(22)에 결합되거나, 도 10과 같이 냉각부에 면접촉하도록 단차부(34a)를 형성하여 결합될 수도 있다.
또한, 쿨링플레이트(30)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 내부에 냉각유로(33)가 형성될 수 있다. 이와 같이 쿨링플레이트(30) 내부에 냉각유로(33)를 형성함으로써 외부 충격이나 진동 등에 의한 냉각유로(33)의 파손이나 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
히트파이프(20)는 도 8에 도시된 바와 같이, 판형으로 형성된 히트파이프(20)로써 내부에 다수의 유동홀(23)이 형성되고, 상기 유동홀(23)을 통해 냉매가 순환함으로써 전지셀(11)로부터 발생된 열을 히트파이프(20) 냉각부(22)로 효과적으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 다수의 전지셀(11)이 적층된 전지모듈(10)의 외측면 및 하단면에 접촉된 히트파이프(20)는 전지셀(11)로부터 발생된 열을 전달받는다. 발생된 열에 의해 히트파이프(20) 결합부(21) 내부에 형성된 각각의 유동홀(23) 내에 수용된 냉매가 열을 흡수하여 가스상태로 기화하게 된다. 이렇게 기화된 냉매는 가스상태로 히트파이프(20) 내부에 형성된 유동홀(23) 중심부를 따라 히트파이프(20) 냉각부(22)로 이동한다. 히트파이프(20) 냉각부(22)에서 쿨링플레이트(30)에 의한 냉각으로 히트파이프(20) 내의 냉매는 응축되어 액체상태로 된다. 이때, 응축된 냉매는 히트파이프(20) 내부에 형성된 유동홀(23)의 외측 벽면을 따라서 히트파이프(20) 결합부(21) 쪽으로 다시 이동하게 된다. 이러한 과정을 반복함으로써, 전지셀(11)로부터 발생된 열을 히트파이프(20) 결합부(21)에서 냉각부(22)로 이동시키고, 이동된 열은 쿨링플레이트(30)를 통해 냉각될 수 있는 것이다.
쿨링플레이트(30)는 도 8에 도시된 바와 같이, 히트파이프(20) 냉각부(22)의 일측에만 형성될 수 있으나, 도 9에 도시된 바와 같이, 히트파이프(20) 냉각부(22)의 타측에 더 형성됨으로써 냉각부(22)의 냉각을 보다 효과적으로 수행할 수 있다. 구체적으로, 쿨링플레이트(30)는 상부쿨링플레이트(30a)와 하부쿨링플레이트(30b)로 형성될 수 있다. 상부쿨링플레이트(30a)의 일면이 냉각부(22)의 일면에 결합되고, 하부쿨링플레이트(30b)의 일면이 냉각부(22)의 타면에 결합될 수 있다. 각 결합된 상부쿨링플레이트(30a) 및 하부쿨링플레이트(30b) 타면에는 각각의 냉각유로(33)가 형성되어, 냉각수에 의한 냉각이 수행될 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈(10) 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈(10) 어셈블리의 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지모듈(10) 어셈블리는, 복수개의 전지셀(11)이 일방향으로 적층된 전지모듈(10), 상기 전지모듈(10)을 수용하며, 열전도가 가능한 모듈케이스(40), 상기 모듈케이스(40)의 일측면부와 접촉되어 결합되는 제1 결합부(21a)와, 상기 제1 결합부(21a)로부터 연장되어 상기 모듈케이스(40) 외측으로 돌출되는 제1 냉각부(22a)를 포함하는 제1 히트파이프(20a), 상기 모듈케이스(40)의 타측면부와 접촉되어 결합되는 제2 결합부(21b)와, 상기 제2 결합부(21b)로부터 연장되어 상기 모듈케이스(40) 외측으로 돌출되는 제2 냉각부(22b)를 포함하는 제2 히트파이프(20b), 일면이 상기 제1 냉각부(22a)의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에는 제1 냉각유로(33a)가 형성되는 제1 쿨링플레이트(31), 일면이 상기 제2 냉각부(22b)의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에 제2 냉각유로(33b)가 형성되는 제2 쿨링플레이트(32);를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 상기 일실시예에 따른 전지모듈(10) 어셈블리와 달리, 전지모듈(10)을 수용하는 모듈케이스(40)를 더 포함한다. 그러므로, 모듈케이스(40)의 좌우측면을 감싸도록 좌우측면에 각각 제1 히트파이프(20a)와 제2 히트파이프(20b)를 형성할 수 있다. 또한, 전지모듈(10)을 수용하는 모듈케이스(40)의 좌측면 및 우측면에 각각 별도로 히트파이프(20)를 형성하고, 그 하단면에는 별도의 지지판(50)이 형성될 수 있다. 기타, 일실시예에 따른 전지모듈(10) 어셈블리와 중복되는 상세한 설명은 이하에서는 생략하기로 한다.
전지셀(11)은 상기에서 살펴본 바와 같이, 파우치형 전지 또는 각형전지 기타 다양한 형태의 이차전지로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 파우치형 전지를 사용하는 경우를 일실시예로 설명하며, 기타 자세한 설명은 상기의 일실시예와 중복되므로 생략한다.
모듈케이스(40)는 전지모듈(10)을 수용하며, 열전도가 가능한 재질로 형성될 수 있다. 대표적으로 알루미늄케이스를 모듈케이스(40)로 사용할 수 있으며, 열전도도가 있는 재질이라면 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다. 도 6에 도시된 바와 같이, 모듈케이스(40)는 전지모듈(10)을 수용하도록 형성될 수 있다. 특히, 본 발명의 다른 실시예는 전지모듈(10)이 수용된 모듈케이스(40)의 측면상에 히트파이프(20)를 결합하는 것을 특징으로 한다.
히트파이프(20)는 제1 히트파이프(20a)와 제2 히트파이프(20b)를 포함한다.
제1 히트파이프(20a)는 모듈케이스(40)의 일측면부에 접촉되어 결합되는 제1 결합부(21a)와 제1 결합부(21a)로부터 연장되어 모듈케이스(40) 외측으로 돌출된 제1 냉각부(22a)를 포함하여 형성된다. 제1 결합부(21a)는 모듈케이스(40) 일측면에 밀착 결합되어, 전지셀(11)로부터 발생되는 열을 이동시키기 위한 것이다. 제1 결합부(21a)가 모듈케이스(40) 일측면에 결합되어, 전지셀(11)로부터 발생된 열을 이동시키면, 제1 결합부(21a)에 연장되어 형성되는 제1 냉각부(22a)에서 냉각된다. 제1 냉각부(22a)에는 후술하는 냉각유로가 형성된 제1 쿨링플레이트(31)에 의해 냉각될 수 있다.
제2 히트파이프(20b)는 모듈케이스(40) 타측면부에 접촉되어 결합되는 제2 결합부(21b)와 제2 결합부(21b)로부터 연장되어 모듈케이스(40) 외측으로 돌출된 제2 냉각부(22b)를 포함하여 형성된다. 제2 결합부(21b)는 모듈케이스(40) 일측면에 밀착 결합되어, 전지셀(11)로부터 발생되는 열을 이동시키기 위한 것이다. 제2 결합부(21b)가 모듈케이스(40) 일측면에 결합되어, 전지셀(11)로부터 발생된 열을 이동시키면, 제2 결합부(21b)에 연장되어 형성되는 제2 냉각부(22b)에서 냉각된다. 제2 냉각부(22b)에는 후술하는 냉각유로(33)가 형성된 제2 쿨링플레이트(32)에 의해 냉각될 수 있다. 또한, 히트파이프(20)는 모듈케이스(40) 좌우측면에 결합될 때, 열전도도가 있는 충진재에 의해 접합 및 결합될 수 있음은 물론이다.
기타, 히트파이프(20)의 내부 구성 및 열전도의 방법 등 자세한 설명은 상기 일실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
쿨링플레이트(30)는 일면이 상기 제1 냉각부(22a)의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에는 제1 냉각유로(33a)가 형성되는 제1 쿨링플레이트(31)와, 일면이 상기 제2 냉각부(22b)의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에 제2 냉각유로(33b)가 형성되는 제2 쿨링플레이트(32)를 포함할 수 있다. 제1 히트파이프(20a)와 제2 히트파이프(20b)로 구성되는 히트파이프(20)에 대응하여, 각각의 제1 냉각부(22a)와 제2 냉각부(22b)에 접촉하여 냉각을 수행하기 위한 제1 쿨링플레이트(31)와 제2 쿨링플레이트(32)가 형성될 수 있다. 쿨링플레이트(30)의 냉각유로(33)를 통해 전달되 열을 냉각시키고, 다시 히트파이프(20)의 결합부(21)로 응축된 냉매를 이동시키는 원리는 상기에서 이미 설명하였다. 또한, 이미 설명한 바와 같이, 쿨링플레이트(30)는, 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이, 히트파이프(20) 냉각부(22)에 상하면에 결합될 수 있음은 물론이다. 여기서, 제1 쿨링플레이트(31) 및 제2 쿨링플레이트(32)에 관한 설명은 상기 일실시예에 따른 전지모듈(10) 어셈블리의 쿨링플레이트(30)에 관한 설명과 중복되므로 자세한 작용 및 설명은 생략하기로 한다.
전지모듈(10)을 수용하는 모듈케이스(40)의 하단면과 제1 및 제2 히트파이프(20b)의 하단을 커버하도록 지지판(50)이 결합될 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 지지판(50)은 모듈케이스(40)의 하단면에 결합된다. 지지판(50)은 열전도도가 없는 재질로 형성하여, 전지모듈(10)을 지지할 수 있는 것으로, 동일한 특성을 갖는 것이라면 다양한 재질이 당업자에 의해 선택, 적용될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전지모듈 어셈블리는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
[부호의 설명]
10: 전지모듈
11: 전지셀
11a: 전지셀의 면
20: 히트파이프
21: 결합부
22: 냉각부
20a: 제1 히트파이프
20b: 제2 히트파이프
21a: 제1 결합부
21b: 제2 결합부
22a: 제1 냉각부
22b: 제2 냉각부
23: 유동홀
30: 쿨링플레이트
30a: 상부쿨링플레이트
30b: 하부쿨링플레이트
31:제1 쿨링플레이트
32: 제2 쿨링플레이트
33: 냉각유로
33a: 제1 냉각유로
33b: 제2 냉각유로
34: 결합홈
34a: 단차부
40: 모듈케이스
50: 지지판

Claims (22)

  1. 복수개의 전지셀이 일방향으로 적층된 전지모듈;
    상기 전지모듈의 측면부와 접촉되도록 결합되는 결합부와 상기 결합부에 연장되어 상기 전지모듈 외측방향으로 돌출 형성된 냉각부로 이루어진 히트파이프; 및
    일면이 상기 히트파이프의 냉각부에 접촉되어 결합되는 쿨링플레이트;를 포함하고,
    상기 쿨링플레이트의 타면에는 냉각유로가 형성되는 전지모듈 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지모듈은 상기 전지셀이 상호 면접촉 하도록 복수개의 전지셀이 일측면방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프는 내부에 냉매가 순환할 수 있는 적어도 하나 이상의 유동홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프는 상기 전지모듈의 좌우측면과 상기 전지모듈의 하단면에 접촉되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프의 냉각부는 상기 결합부로부터 연장되되, 상기 전지모듈 외측 방사방향으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 쿨링플레이트는 제1 쿨링플레이트 및 제2 쿨링플레이트로 형성되고,
    상기 제1 쿨링플레이트의 일면이 상기 냉각부의 일면에 결합되고,
    상기 제2 쿨링플레이트의 일면이 상기 냉각부의 타면에 결합되며,
    상기 제1 쿨링플레이트 타면 및 상기 제2 쿨링플레이트의 타면에 각각 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프와 상기 전지모듈의 측면부는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지모듈은 상기 전지셀이 적층되되, 상기 전지셀간에는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지셀은 파우치형 타입의 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프에는 냉매가 유동하며, 상기 냉매의 상변이에 의해 전지모듈에서 발생된 열이 상기 히트파이프 냉각부로 이동하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프는 상기 전지모듈의 좌우측면과 하단면을 포함하여 상기 전지모듈을 감싸도록 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프는 상기 전지모듈의 하단면에 이격공간을 두고, 상기 전지모듈의 일측면으로부터 상기 전지모듈 하단면의 이격공간까지 연장되어 일체로 형성된 제1 히트파이프; 및
    상기 전지모듈의 타측면으로부터 상기 이격공간까지 연장되어 일체로 형성된 제2 히트파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  13. 복수개의 전지셀이 일방향으로 적층된 전지모듈;
    상기 전지모듈을 수용하며, 열전도가 가능한 모듈케이스;
    상기 모듈케이스의 일측면부와 접촉되어 결합되는 제1 결합부와, 상기 제1 결합부로부터 연장되어 상기 모듈케이스 외측으로 돌출되는 제1 냉각부를 포함하는 제1 히트파이프;
    상기 모듈케이스의 타측면부와 접촉되어 결합되는 제2 결합부와, 상기 제2 결합부로부터 연장되어 상기 모듈케이스 외측으로 돌출되는 제2 냉각부를 포함하는 제2 히트파이프;
    일면이 상기 제1 냉각부의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에는 제1 냉각유로가 형성되는 제1 쿨링플레이트;
    일면이 상기 제2 냉각부의 일면에 접촉하도록 결합되며, 타면에 제2 냉각유로가 형성되는 제2 쿨링플레이트;를 포함하는 전지모듈 어셈블리.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 모듈케이스의 하단면에는 상기 제1 히트파이프와 상기 제2 히트파이프의 일단부를 커버하도록 결합되는 지지판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 냉각부와 상기 제2 냉각부는 상기 제1 히트파이프와 상기 제2 히트파이프로부터 연장되며, 상기 전지모듈 외측방향으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 모듈케이스는 알루미늄케이스로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 전지모듈은 상기 전지셀이 상호 면접촉 하도록 복수개의 전지셀이 일측면방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 쿨링플레이트는 상기 제1 냉각부의 일면에 접촉되어 결합되는 제1 상부쿨링플레이트와 상기 제1 냉각부의 타면에 접촉되어 결합되는 제1 하부쿨링플레이트로 형성되며,
    상기 제2 쿨링플레이트는 상기 제2 냉각부의 일면에 접촉되어 결합되는 제2 상부쿨링플레이트와 상기 제2 냉각부의 타면에 접촉되어 결합되는 제2 하부쿨링플레이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 히트파이트와 상기 제2 히트파이프와 상기 모듈케이스의 측면부는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  20. 청구항 14에 있어서,
    상기 전지모듈은 상기 전지셀이 적층되되, 상기 전지셀간에는 열전도도가 있는 충진재에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  21. 청구항 13에 있어서,
    상기 전지셀은 파우치형 타입의 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
  22. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 히트파이프와 상기 제2 히트파이프 내부에는 냉매가 유동하며, 상기 냉매의 상변이에 의해 전지모듈에서 발생된 열이 상기 제1 냉각부와 제2 냉각부로 이동하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
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