KR101679963B1

KR101679963B1 - 배터리 모듈

Info

Publication number: KR101679963B1
Application number: KR1020150052292A
Authority: KR
Inventors: 김경복; 송경화; 이한샘; 노수정; 추인창; 여인웅; 곽진우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2016-12-06
Anticipated expiration: 2035-04-14
Also published as: KR20160122444A

Abstract

본 발명은 배터리의 냉각/승온등을 매우 효과적으로 제어 내지 관리할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 의한 배터리모듈은, 인접하게 배치된 복수의 배터리 셀; 복수의 배터리 셀 중에서 선택된 2개의 배터리 셀들 사이에 개재되는 하나 이상의 히트파이프; 상기 히트파이프의 돌출된 단부와 접촉가능하게 마련되고, 상기 히트파이프로부터 전달된 열을 축열하는 축열부; 및 상기 축열부를 감싸도록 설치된 히트싱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈{BATTERY MOUDLE}

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 냉각/승온등을 매우 효과적으로 제어 내지 관리할 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.

전기자동차 또는 연료전지 자동차는 주행을 위한 모터의 구동을 위하여 배터리를 구비하고 있으며, 이러한 배터리 시스템의 신뢰성과 안정성이 전기자동차 또는 연료전지 자동차의 상품성을 결정짓는 가장 중요한 요소로 작용함에 따라, 다양한 외부 온도의 변화에 따른 배터리 성능 저하 방지를 위하여 배터리 시스템의 적정 온도범위인 35~40℃를 유지해야 한다.

이를 위해, 일반적인 기후 조건에서는 우수한 방열 성능을 지니면서도 낮은 온도 환경에서는 배터리의 적정 온도를 유지시킬 수 있는 파우치 셀 모듈용 열 제어 시스템이 필요하다.

한편, 전기자동차용 배터리의 경우, 고속 충전, 고출력, 반복 충전 횟수 등으로 인한 열을 통해 배터리 셀 간의 국부적인 온도 차이가 발생하거나, 배터리의 효율 및 안정성을 저해하는 서멀 런어웨이(thermal runaway, 열폭주) 현상이 발생하게 되며, 이러한 서멀 런어웨이 현상은 배터리 내부에서 발생되는 열보다 외부로의 열방출 내지 열확산 능력이 부족하여 초래되는 것으로 알려져 있다.

이러한 배터리 중에서 파우치 셀(pouch cell)은 충전 및 방전시에 리튬 이온의 전극물질로의 인터칼레이션(Intercalation) 및 디-인터칼레이션(deintercalation) 등으로 인해 배터리의 부피가 변화하게 된다.

또한, 배터리 내 전극의 팽창으로 인해 두 전극물질 사이의 분리층(separator)의 손상이 발생하고, 이러한 분리층의 손상은 배터리의 내부 저항 발생과 함께 심각한 배터리 성능 저하, 배터리 최종 용량의 감소 등을 초래하게 되므로, 배터리의 부피 팽창에 대응하기 위한 방열성이 우수한 계면소재가 요구되고 있다.

이러한 셀의 부피 증가로 인해 배터리모듈 내에 형성된 공기의 냉각유로가 줄어들어 냉각효과가 감소하며, 이에 주변 배터리의 온도상승을 초래하여 인접한 셀들 사이의 발열현상이 가속화되어 배터리의 성능이 급격하게 저하될 수 있다.

또한, 파우치 셀의 팽창이 심할 경우, 폴리머 파우치가 손상되어 내부의 전해액 누수 및 가스 분출 등의 위험이 발생하며, 복수의 파우치 셀이 적층된 구조에서 팽창이나 가스 분출 혹은 폭발이 발생할 경우 인접 셀에도 직접적인 손상을 가하게 된다.

한편, 종래기술의 일례로서, 냉각공기가 배터리의 표면에 직접 접촉하여 배터리의 발생 열을 방열시키는 직접냉각방식이 널리 알려져 있는 바, 이 경우에는 배터리를 냉각공기가 직접 냉각하므로, 배터리를 둘러싸는 하우징소재의 열전도도를 요구하지 않지만, 냉각공기가 흐르는 냉각공기유로가 각 배터리 셀 사이에 일정 크기(3~5mm) 이상으로 확보되어야 하므로, 단위 부피당 셀의 삽입 개수를 증가시키는데 한계가 있었다.

이러한 직접 냉각방식의 한계를 극복하기 위한 간접 냉각방식이 널리 이용되고 있다. 이러한 간접 냉각방식은 셀들 사이에 계면소재를 삽입하고, 계면소재의 적어도 한 단부를 셀들의 외측으로 돌출시키도록 구성된다. 배터리의 열을 계면소재를 통해 외측으로 전달한 후에 계면소재의 돌출된 단부를 물이나 오일 등으로 냉각시키는 방식으로 이루어진다. 그리고, 저온환경에서는 배터리를 적절히 승온시키기 위하여 히터코어 또는 면상히터 등으로 승온시키도록 구성된다.

이와 같은 간접 냉각방식을 채택한 배터리모듈은 냉각덕트, 팬 등과 같은 부가적인 구성품이 설치되어야 하고, 또한 냉각 덕트 및 팬 등을 제어하기 위한 제어로직이 추가적으로 요구됨에 따라 그 제조단가를 높일 뿐만 아니라 배터리의 열 제어 효율이 저하되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 직접 냉각방식 및 간접 냉각방식의 단점을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 매우 단순화구조를 통해 배터리의 냉각/승온을 매우 효과적으로 제어 내지 관리할 수 있고, 특히 별도의 전기에너지를 사용하지 않음에 따라 에너지손실 없이 배터리의 열 관리를 매우 효율적으로 수행할 수 있는 배터리모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 배터리모듈은,

인접하게 배치된 복수의 배터리 셀;

복수의 배터리 셀 중에서 선택된 2개의 배터리 셀들 사이에 개재되는 하나 이상의 히트파이프;

상기 히트파이프의 돌출된 단부와 접촉가능하게 마련되고, 상기 히트파이프로부터 전달된 열을 축열하는 축열부; 및

상기 축열부를 감싸도록 설치된 히트싱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 히트파이프는 작동유체가 증발하는 증발부와, 작동유체가 응축하는 응축부와, 증발부 및 응축부 사이에 배치된 단열부를 가지고,

상기 히트파이프의 적어도 한 단부는 상기 배터리 셀의 단부 보다 외측으로 돌출하며, 상기 히트파이프의 돌출된 단부는 그 내부공간에 상기 응축부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 히트파이프의 증발부는 상기 배터리 셀들 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.

상기 히트파이프의 증발부는 계면소재에 의해 둘러싸여지고, 상기 계면소재는 2개의 배터리 셀들 사이에 접촉되게 개재되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 배터리 셀은 하우징 내에 설치되고, 상기 하우징의 일측에는 공기 냉각통로가 형성되며, 상기 축열부 및 히트싱크는 공기 냉각통로에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 축열부는 상기 히트파이프의 응축부에 접촉되게 마련된 케이스와, 상기 케이스 내에 충전된 상변화물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 히트싱크는 그 외면에 복수의 방열핀이 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 축열부는 상기 히트파이프의 응축부에 대해 접촉 내지 이격가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 축열부와 히트파이프 사이에는 온도변화에 따라 변형되는 바이메탈부재가 연결되고, 상기 히트파이프가 상온 상태가 되면 상기 바이메탈부재가 평탄하게 펼쳐져 상기 축열부와 상기 히트파이프는 이격되며, 상기 히트파이프의 응축부가 과열되면 상기 바이메탈부재가 구부러져 상기 축열부와 상기 히트파이프가 접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 바이메탈부재의 일단은 상기 히트파이프에 열전달이 이루어지도록 결합되고, 상기 바이메탈부재의 타단은 상기 축열부에 대해 단열적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 축열부는 탄성부재에 의해 상기 히트파이프의 응축부와 접촉하는 방향으로 탄성적으로 가압되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 탄성부재의 변형에 따라 상기 탄성부재의 양단은 상기 히트싱크의 내벽면에 슬라이딩가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리모듈은,

인접하게 배치된 복수의 배터리 셀;

복수의 배터리 셀 중에서 선택된 2개의 배터리 셀들 사이에 개재된 하나 이상의 계면소재;

상기 계면소재 내에 삽입되고, 적어도 한 단부가 상기 배터리 셀의 단부 보다 외측으로 돌출된 하나 이상의 히트파이프;

상기 계면소재는 열전도성을 가진 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 축열부는 상기 히트파이프의 응축부 온도에 따라 상기 히트파이프의 응축부에 대해 접촉 내지 이격가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 매우 단순화구조를 통해 배터리의 냉각/승온을 매우 효과적으로 제어 내지 관리할 수 있고, 특히 별도의 전기에너지를 사용하지 않음에 따라 에너지손실 없이 배터리의 열 관리를 매우 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 히트파이프 및 축열부구조를 확대한 확대도로서, 히트파이프와 축열부가 접촉한 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 히트파이프 및 축열부구조를 확대한 확대도로서, 히트파이프와 축열부가 이격된 상태를 나타낸다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 인접하게 배치된 복수의 배터리 셀(11)과, 복수의 배터리 셀(11) 중에서 선택된 2개의 배터리 셀(11)들 사이에 개재된 하나 이상의 히트파이프(20)를 포함한다.

배터리 셀(11)은 그 포장방식에 따라 원통형 셀(cylinderical cell), 버튼 셀(button cell), 각기둥형 셀(prismatic cell), 파우치 셀(pouch cell) 등과 같이 다양한 구조로 구성된다.

도 1 내지 도 2에는 본 발명의 배터리 셀(11)이 파우치 셀(pouch cell)로 구성됨이 예시되어 있다.

복수의 배터리 셀(11)은 상호 인접하게 배치되어 하우징(15) 내에 설치된다. 하우징(15)은 배터리 셀(11)에서 발생된 열을 직접 방열하는 기능을 수행하지 않아도 되므로 열전도도가 낮은 소재로 제조됨이 유리하다. 그 이유는 저온 환경에서 배터리 셀(11)에 대한 승온이 필요할 경우에 외부와의 열전달을 차단하여 배터리의 승온속도를 높이기 위함이다.

그리고, 하우징(15)의 일측에는 공기 냉각통로(16)가 형성되고, 이러한 공기 냉각통로(16)에는 히트파이프(20)의 응축부(22) 및 히트싱크(25)가 위치되며, 이에 히트파이프(20)의 응축부(22) 및 히트싱크(25)는 공기 냉각통로(16)를 통과하는 공기에 의해 냉각될 수 있다.

히트파이프(20)는 복수의 배터리 셀(11) 중에서 선택된 2개의 배터리 셀(11)들 사이에 개재됨으로써 배터리 셀(11)에서 발생된 열을 외부로 방열하거나 저온 환경에서 배터리 셀(11)을 승온시키기 위하여 열을 전달하는 열전달수단의 역할을 한다.

히트파이프(20)는 그 내부에서 이동하면서 상변화하는 작동유체를 내장한 밀봉용기로 이루어진다.

이러한 히트파이프(20)는 작동유체가 열에너지를 받아 증발하는 증발부(21)와, 증기상태의 작동유체를 응축시켜 열에너지(응축잠열)를 방출하는 응축부(22)와, 작동유체의 통로 역할을 하면서 외부와의 열교환이 없는 부분인 단열부(23)로 이루어진다. 그리고, 히트파이프(20)의 내면에는 망체, 홈 등과 같은 윅(wick)이 마련되고, 이러한 윅의 모세관작용에 의해 응축부(22)에서 응축된 작동유체가 증발부(21)로 환류될 수 있다.

본 발명에 의하면, 히트파이프(20)의 증발부(21)는 배터리 셀(11)들 사이에 개재되고, 이에 배터리 셀(11)에서 발생된 열을 받아 작동유체가 증발함으로써 증기상태의 작동유체가 단열부(23)를 거쳐 응축부(22)로 이동한다.

증발부(21)는 계면소재(14)에 의해 둘러싸여지고, 이에 계면소재(14)는 배터리 셀(11)들 사이에 접촉되게 개재된다. 그리고, 계면소재(14)가 히트파이프(20)의 증발부(21) 외면에 몰딩처리됨으로써 히트파이프(20)의 증발부(21)는 계면소재(14)에 삽입된 구조로 이루어질 수도 있다.

계면소재(14)는 배터리 셀(11)에서 발생된 열을 히트파이프(22)의 증발부(21)로 보다 효과적으로 전달하기 위하여 계면공극을 최소화하고 평탄도가 우수한 재질 및 구조로 이루어진다.

특히, 계면소재(14)는 배터리 셀(11)과 접촉 그립성(완전한 밀착성)을 부여하면서 열전달 계면저항을 최소하는 동시에 열전달 특성을 최대화할 수 있도록 고열전도성을 가지는 열가소성 엘라스토머 등으로 이루어진다.

히트파이프(20)의 적어도 한 단부는 배터리 셀(11)들의 단부 보다 외측으로 돌출하도록 구성된다. 이러한 히트파이프(20)의 돌출된 단부의 내부공간에는 응축부(22)가 형성되고, 이러한 히트파이프(20)의 돌출된 단부 즉, 응축부(22)는 하우징(15)의 공기 냉각통로(16)에 위치함에 따라 공기(예컨대, 주행풍)와의 열교환에 의해 응축부(22)에서 증기상태의 작동유체가 매우 효과적으로 응축될 수 있다.

축열부(30)는 히트파이프(20)의 응축부(22)와 접촉가능하게 마련되고, 히트파이프(20)의 증발부(21)가 배터리 셀(11)의 열에 의해 가열되면 그 열은 히트파이프(20)의 증발부(21) 및 단열부(23)를 거쳐 응축부(22)로 전달되며, 이러한 배터리 셀(11)의 열은 응축부(22)를 거쳐 축열부(30)에 저장된다.

축열부(30)는 히트파이프(20)의 응축부(22)에 접촉되게 마련된 케이스(31)와, 케이스(31) 내에 충전된 상변화물질(32)을 포함한다.

케이스(31)는 응축부(22)와 접촉하여 응축부(22)의 열을 상변화물질(32)로 효과적으로 전달하도록 열전도율이 높은 재질로 이루어짐이 바람직하다.

상변화물질(32, Phase Change Material; PCM)은 상변화과정을 통해 많은 양의 열에너지를 저장하거나 그 저장된 열에너지를 방출하는 물질로서, 상변화물질(32)은 고유의 열저장능력을 가진다.

이러한 축열부(30)는 히트파이프(20)의 응축부(22)에서 열을 빼앗아 저장함으로써 응축부(22)에서 작동유체의 응축작용을 유도하는 방열기능을 한다. 그리고, 축열부(30)는 저온 환경에서 배터리 셀(11)에 대한 승온이 필요할 경우에는 상변화물질(32)에 저장된 열에너지를 히트파이프(20)를 통해 배터리 셀(11)에 전달함으로써 배터리 셀(11)의 승온을 효과적으로 수행할 수도 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 일부의 배터리 셀(11)들 사이에 별도의 면상발열체(18)를 더 마련할 수도 있고, 이러한 면상발열체(18)는 별도의 전원 및 제어유닛에 연결되어 발열 내지 온도조절되도록 구성된다. 이러한 면상발열체(18)에 의해 배터리 셀(11)의 승온을 보다 효과적으로 수행할 수도 있다.

히트싱크(25)는 히트파이프(20)로부터 열에너지를 흡수하여 외부로 방출하도록 구성된다. 히트싱크(25)는 그 내부에 축열부(30)를 수용함에 따라 축열부(30)를 감싸도록 구성되고, 특히 축열부(30)의 상변화물질(32)에 저장되는 열에너지가 상변화물질(32)의 고유 열저장능력을 초과할 경우에는 그 초과된 열에너지가 히트싱크(25)로 전달되어 외부로 방출될 수 있다. 요컨대, 히트싱크(25)는 축열부(30)에 과도한 열에너지가 저장됨을 방지하도록 적절한 방열의 기능을 수행한다.

그리고, 히트싱크(25)는 그 외면에 복수의 방열핀(26)을 가지고, 이러한 방열핀(26)에 의해 히트싱크(25)의 방열성능이 더욱 향상될 수 있다.

한편, 축열부(30)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 히트파이프(20)의 온도변화에 따라 히트파이프(20)의 응축부(22)에 대해 접촉 내지 이격가능하게 설치될 수도 있다. 예컨대, 차량의 운행이 끝나 배터리 셀(11)에서 열이 발생하지 않는 시점에 히트파이프(20)의 온도가 상온 상태로 낮아지면, 히트파이프(20)의 응축부(22)와 축열부(30)를 분리함으로써 촉열부(30)에 저장된 열에너지가 히트파이프(20)로 전달됨을 차단하고, 이를 통해 축열부(30)에 저장된 열에너지가 손실됨을 최소화할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 축열부(30)와 히트파이프(20) 사이에는 히트파이프(20)의 온도변화에 따라 변형되는 바이메탈부재(41)가 연결된다.

바이메탈부재(41)의 일단은 히트파이프(20)의 일측에 열전달이 이루어지도록 결합되고, 바이메탈부재(41)의 타단은 축열부(30)에 대해 단열적으로 연결된다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면, 히트파이프(20)의 응축부(22)에는 결합부(51)가 일체로 마련되고, 이 결합부(51)는 히트파이프(20)와 동일하게 열전도율이 높은 재질로 이루어진다. 축열부(30)의 일단에는 연결부(52)가 마련되고, 연결부(52)는 열전도율이 낮은 단열재로 이루어진다. 이에 따라, 바이메탈부재(41)의 일단은 히트파이프(20)의 결합부(51)에 결합되어 바이메탈부재(41)와 히트파이프(20) 사이에는 열전달이 원활하게 이루어지고, 바이메탈부재(41)의 타단은 축열부(30)의 연결부(52)에 연결되어 바이메탈부재(41)와 축열부(30)는 단열적으로 연결된다. 이에 의해, 히트파이프(20)로부터 바이메탈부재(41)로 열이 전달되면 도 3과 같이 바이메탈부재(41)는 구부러지고, 히트파이프(20)로부터 바이메탈부재(41)에 열이 전달되지 않아 바이메탈부재(41)가 상온상태가 되면 도 4와 같이 평평하게 펼쳐진다.

또한, 축열부(20)는 탄성부재(42)에 의해 히트파이프(20)의 응축부(22)와 접촉하는 방향으로 탄성적으로 가압되도록 설치된다. 특히, 바이메탈부재(41)의 구부러짐 내지 펼쳐짐에 의해 탄성부재(42)가 탄성적으로 변형됨에 따라, 축열부(20)와 히트파이프(20)의 응축부(22)는 접촉 내지 이격될 수 있다.

한편, 탄성부재(42)는 열전도성이 높은 재질로 이루어지고, 이러한 탄성부재(42)를 통해 축열부(20)와 히트싱크(25) 사이에서 열전달이 이루어질 수 있다.

또한, 탄성부재(42)의 변형에 따라 탄성부재(42)의 양단은 히트싱크(25)에 대해 슬라이딩가능하게 지지된다. 탄성부재(42)의 양단에는 제1걸림턱(43)이 각각 형성되고, 히트싱크(25)의 일측 내벽면에는 한 쌍의 슬라이딩 지지부(45)가 형성되며, 각 슬라이딩 지지부(45) 내에는 탄성부재(42)의 변형에 따라 탄성부재(42)의 양단이 개별적으로 슬라이딩되게 설치되고, 각 슬라이딩 지지부(45)에는 탄성부재(42)의 제1걸림턱(43)이 걸려지는 제2걸림턱(46)이 형성된다. 이에, 탄성부재(42)의 변형 시에 탄성부재(42)의 양단은 슬라이딩 지지부(45)에 슬라이딩되면서 지지되고, 탄성부재(42)의 제1걸림턱(43) 및 슬라이딩 지지부(45)의 제2걸림턱(46)에 의해 탄성부재(42)의 변형 및 슬라이딩이 안정되게 이루어질 수 있다.

이러한 바이메탈부재(41) 및 탄성부재(42)에 의해, 차량의 운행 시에 배터리 셀(11)에서 열이 발생하여 히트파이프(20)의 온도가 높아지면 바이메탈부재(41)에 열이 전달되고, 이에 따라 도 3과 같이 바이메탈부재(41)가 구부러짐과 더불어, 탄성부재(42)가 축열부(30)를 히트파이프(20)의 응축부(22) 측으로 가압함으로써 축열부(30)와 히트파이프(20)의 응축부(22)는 서로 접촉하게 된다.

그리고, 차량의 운행이 정지되어 배터리 셀(11)에서 열이 발생하지 않으면 히트파이프(20)의 온도가 낮아지고, 이에 바이메탈부재(41)이 상온상태가 되면, 도 4와 같이 바이메탈부재(41)가 평탄하게 펼쳐지고, 이러한 바이메탈부재(41)의 펼침력이 탄성부재(42)의 탄성력을 극복함에 따라 축열부(30)와 히트파이프(20)의 응축부(22)는 이격된다. 이렇게 축열부(30)와 히트파이프(20)의 응축부(22)가 서로 이격됨에 따라 축열부(30)에 저장된 열에너지가 히트파이프(20)의 응축부(22)로 전달되지 않아 축열부(30)의 열손실이 최소화될 수 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

11: 배터리 셀 14: 계면소재
15: 하우징 16: 공기 냉각통로
20: 히트파이프 21: 증발부
22: 응축부 23: 단열부
25: 히트싱크 26: 방열핀
30: 축열부 31: 케이스
32: 상변화물질 41: 바이메탈부재
42: 탄성부재

Claims

복수의 배터리 셀;
상기 복수의 배터리 셀 중에서 선택된 2개의 배터리 셀들 사이에 배치되는 하나 이상의 히트파이프;
상기 히트파이프로부터 열에너지를 흡수하여 외부로 방출하는 히트싱크; 및
상기 히트싱크 내에 수용된 축열부;를 포함하고,
상기 축열부는 상기 히트파이프의 온도에 따라 상기 히트파이프의 응축부에 대해 접촉 내지 이격가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 히트파이프의 적어도 한 단부는 상기 배터리 셀의 단부 보다 외측으로 돌출하며, 상기 히트파이프의 응축부는 상기 히트파이프의 돌출된 단부의 내부공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 히트파이프의 증발부는 상기 배터리 셀들 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 히트파이프의 증발부는 계면소재에 의해 둘러싸여지고, 상기 계면소재는 2개의 배터리 셀들 사이에 접촉되게 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀은 하우징 내에 설치되고, 상기 하우징의 일측에는 공기 냉각통로가 형성되며, 상기 축열부 및 히트싱크는 공기 냉각통로에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 축열부는 상기 히트파이프의 응축부에 접촉 내지 이격 가능하게 설치된 케이스와, 상기 케이스 내에 충전된 상변화물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 히트싱크는 그 외면에 복수의 방열핀이 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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청구항 1에 있어서,
상기 히트파이프가 상온 상태가 되면 평탄하게 펼쳐져 상기 축열부와 상기 히트파이프를 이격시키고, 상기 히트파이프의 응축부가 과열되면 구부러져 상기 축열부와 상기 히트파이프를 접촉시키는 바이메탈부재를 더 포함하고,
상기 바이메탈부재는 상기 축열부 및 상기 히트파이프 사이에서 온도변화에 따라 변형되게 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 9에 있어서,
상기 바이메탈부재의 일단은 상기 히트파이프에 열전달이 이루어지도록 결합되고, 상기 바이메탈부재의 타단은 상기 축열부에 대해 단열적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 10에 있어서,
상기 축열부는 탄성부재에 의해 상기 히트파이프의 응축부와 접촉하는 방향으로 탄성적으로 가압되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 11에 있어서,
상기 탄성부재의 변형에 따라 상기 탄성부재의 양단은 상기 히트싱크의 내벽면에 슬라이딩가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
복수의 배터리 셀;
상기 복수의 배터리 셀 중에서 선택된 2개의 배터리 셀들 사이에 개재된 하나 이상의 계면소재;
상기 계면소재 내에 삽입되고, 적어도 한 단부가 상기 배터리 셀의 단부 보다 외측으로 돌출된 하나 이상의 히트파이프;
상기 히트파이프의 돌출된 단부와 접촉가능하게 마련되고, 상기 히트파이프로부터 전달된 열을 축열하는 축열부; 및
상기 축열부를 감싸도록 설치된 히트싱크;를 포함하고,
상기 축열부는 상기 히트파이프의 온도에 따라 상기 히트파이프의 응축부에 대해 접촉 내지 이격가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
청구항 13에 있어서,
상기 계면소재는 열전도성을 가진 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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