비야디, 배터리 셀 냉각액에 직접 담그는 이중 챔버 구조 특허 출원

BYD가 배터리 모듈을 절연 유체에 직접 담그는 침수 냉각 구조를 제시한 특허를 출원한 것으로 확인됐다.

글로벌 전기차 전문매체인 CarNewsChina.com은 10월 6일(현지시각) BYD가 하부 액체 구획과 상부 건식 구획을 나누고 전기 연결부를 경계 상단으로 유도하는 배터리 캐비닛 특허를 출원했다고 보도했다.

이번 특허는 고출력 충전 환경에서 발열 문제를 극복하기 위한 수직계열화 기술의 일종으로 주목받고 있다.

중국 국가 지식재산권국(CNIPA)은 5일 해당 출원을 CN 122868832 A로 공개했다. BYD가 2025년 3월에 제출한 이 출원은 배터리 케이스와 에너지저장장치 장비를 대상으로 한다. 기존 간접 액체 냉각 방식은 배터리 모듈에 밀착된 냉각판을 통해 냉각수를 순환시킨다.

열은 셀 케이스와 중간 재질을 거쳐 냉각수에 도달하는 구조다. 침수 냉각 방식은 이 경로를 바꾼다. 배터리 모듈을 비전도성 유전체 유체 속에 직접 넣어, 별도 냉각판 없이 셀 표면에서 주변 유체로 열이 전달되게 한다.

그러나 이 구조는 새로운 과제를 만들어낸다. 냉각액 속에서 작동하도록 설계되지 않은 전기 부품과 연결 지점을 유체와 격리해야 한다는 점이다. BYD의 이번 특허 출원은 바로 그 경계를 어떻게 처리하는지에 초점을 맞춘다.

상부 경계를 통한 전기 연결 배선

CN 122868832 A는 캐비닛을 두 개의 독립된 공간으로 구성한다. 상부 건식 구획에는 전기장비 부품이, 하부 액체 구획에는 유전체 유체에 잠긴 셀 모듈이 위치한다. 두 구획 사이의 전기 연결은 액체 구획의 바닥이나 측벽이 아닌 상부를 통해 이루어진다. 전기 배선이 건식 구획으로 진입하기 전에 위쪽으로 향하도록 설계한 것이다.
이 배치는 정수압 차이를 고려한 설계로 볼 수 있다. 액체 깊이가 깊을수록 내부 압력이 높아지므로, 액체 구획 상단에 위치한 밀봉 경계는 같은 구획의 하단보다 압력 부담을 덜 받는 효과를 낸다.

출원서는 절연 유체로 탄화수소 또는 에스테르 기반 조성물을 명시하며, 일반적인 냉각수와 구분한다. 이 특허 출원은 구조의 열적 환경과 전기적 환경을 분리하기 위해 유전체 유체의 특성에만 의존하지 않는다. 케이스의 물리적 구조 자체를 활용해 전기 연결 지점을 주요 액체 영역 위쪽에 배치하는 방식이다.


현행 양산형 배터리 시스템은 냉각 매체를 모듈 외부의 정해진 열 경로 안에 유지하는 방식을 사용한다. BYD의 기존 에너지저장장치인 MC Cube와 MC Cube-T는 간접 액체 냉각 방식을 채택하고 있으며, CATL의 EnerOne과 EnerC 저장 시스템도 냉각판을 배터리 모듈 외부에 두는 방식을 사용한다.

이번 출원은 승용차 적용을 명시하지 않으며, 에너지저장장치용 배터리 캐비닛과 장비를 대상으로 한다. CNIPA는 해당 출원을 현재 실질 심사 중이며, BYD는 이 설계에 대한 상업 생산 계획을 발표하지 않았다.

특허 출원 자체가 양산 착수의 근거는 아니지만, 고출력 충전과 고성능 ESS 시장에서 배터리 열관리 효율을 극대화하려는 글로벌 배터리 업계의 기술 다각화 흐름을 보여준다.

향후 해당 기술이 실제 상용화 단계로 진입할 경우, 한국 배터리 제조사인 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온의 차세대 열관리 시스템과 관련 부품 공급망 전략에도 적잖은 기술적 자극제가 될 것으로 전망된다.


진형근 글로벌이코노믹 기자 jinwook@g-enews.com