JP2016506021A - バッテリー温度調節装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体冷媒の循環を利用してリチウムイオンバッテリー等のバッテリー冷却を行い、該当過飽和液体冷媒の相変態過程で発生する吸熱反応または発熱反応によってバッテリーの温度を調節できるようにするバッテリー温度調節装置を提供する。【解決手段】バッテリー温度調節装置は、バッテリーパックの温度を感知して温度感知信号を発生する少なくとも一つの温度センサー、前記バッテリーパックに含まれた多数のバッテリーセルの配置空間の間に延びていて内部を通じて過飽和液体冷媒を循環させる冷媒管、前記バッテリーパックの温度上昇時に前記冷媒管を通じて過飽和液体冷媒を循環させて冷却動作をするように駆動する冷媒循環駆動部、および前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号を通じて前記バッテリーパックの温度上昇が検知されたら、前記冷媒循環駆動部を駆動制御する制御部を含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオンバッテリー温度調節装置に関するものであり、より詳しくは、過飽和液体冷媒の相変態過程で発生する吸熱または発熱反応、および過飽和液体冷媒による冷却作用を通じてバッテリーの温度を調節するバッテリー温度調節装置に関する。
近年、環境保護と公害問題が深刻になるにつれ、それを解決するために世界的に代替エネルギーの開発に対する研究開発が活発に行われており、このような代替エネルギーの開発の一分野としてバッテリーシステムの開発が行われている。
通常、代表的なバッテリーシステムとしては、リチウムイオン（Ｌｉ―ｉｏｎ）バッテリーが研究開発されて適用されているが、リチウムイオンバッテリーは、正極、負極および正極と負極間に介在するセパレーターからなる電極構造体に、リチウム塩および有機溶媒を含む非水電解液を注入して製造され、リチウムイオンが正極および負極から挿入／脱挿入される際の酸化、還元反応によって電気エネルギーを生成する。
このようなリチウムイオンバッテリーは、非水電解液を構成する有機溶媒として、カーボネート系有機溶媒、特にプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネートを主に使用し、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車等のような電気車両のバッテリーとして使用されている。
本発明と関連する背景技術としては、韓国公開特許第１０―２０１２―００５０７９９号公報（２０１２．０５．２１）の「放熱板付きバッテリーセルアセンブリー」がある。
一方、従来のリチウムイオンバッテリーは、電気車両等のような移動体に適用される場合、酷寒地域や酷暑地域等の局限地域で正常にバッテリー電力を供給するためには、バッテリーが特定の温度に維持される、または適正温度へ冷却されることが必要である。
通常、リチウムイオンバッテリーの冷却方式としては、水冷式と空冷式があるが、水冷式の場合は冷却効率が比較的優れる方ではあるものの、軽量化が困難なだけでなく、着脱式になっているため機器交換上の問題点がある。また、空冷式の場合は着脱交換性に優れているが、目的とする適正温度に冷却する点に難点があるため、熱管理の効率が低下するという問題点がある。
さらに、酷寒地域や酷寒期にバッテリーの効率を一定に維持するためには、別途の熱電素子等のような予熱装置を取り付けなければならないが、予熱装置を稼動させるための別途の動力が必要になり、着脱交換性が低下するだけでなく、重量および嵩の増加が不可避になるという問題点がある。
また、電気車両等のような移動体に予熱装置と冷却装置を同時に取り付けなければならない場合は、移動体全体の重量および嵩の増加が不可避になり、これによってエネルギー効率の低下が生じるという問題点がある。
本発明は、前述の問題点を改善するために創案されたものであり、液体冷媒の循環を利用してリチウムイオンバッテリー等のバッテリー冷却を行い、過飽和液体冷媒の相変態過程で発生する吸熱または発熱反応によりバッテリーの温度を調節できるようにするバッテリー温度調節装置を提供することに目的がある。
本発明の別の目的は、酷寒期、酷寒地域および酷暑期、酷暑地域でも同一な過飽和液体冷媒を用いてリチウムイオンバッテリー等のバッテリー予熱および冷却機能を共に行うことができるようにしてバッテリーの充放電効率を改善することにある。
本発明のまた別の目的は、リチウムイオンバッテリー等のバッテリー温度をバッテリーの作動に適した温度帯域に維持し、バッテリーの寿命を延ばすことにある。
本発明の第一の観点にかかるバッテリー温度調節装置は、バッテリーパックの温度を感知して温度感知信号を発生する少なくとも一つの温度センサー、前記バッテリーパックに含まれた多数のバッテリーセルの配置空間の間に延びていて内部を通じて過飽和液体冷媒を循環させる冷媒管、前記バッテリーパックの温度上昇時に前記冷媒管を通じて過飽和液体冷媒を循環させて冷却動作をするように駆動する冷媒循環駆動部、および前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号を通じて前記バッテリーパックの温度上昇が検知されたら、前記冷媒循環駆動部を駆動制御する制御部、を含むことを特徴とする。
本発明において、前記の少なくとも一つの温度センサーは、前記の多数のバッテリーセルに対する温度をそれぞれ対応的に個別感知するように多数個配置し、前記制御部は、前記の多数個の温度センサーからそれぞれ発生する多数の温度感知信号に対して平均温度値を取り、前記平均温度値によって前記バッテリーパックの温度上昇を検知することを特徴とする。
また、本発明は、前記冷媒循環駆動部と前記冷媒管との連結部の管入口側と管出口側にそれぞれ配置される入口側および出口側の開閉弁と、前記の多数のバッテリーセル間の配置空間の間に延びる冷媒管の入口側にそれぞれ設けられる多数の開閉弁と、をさらに含むことを特徴とする。
また、前記制御部は、前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号による温度値によって段階的な複数のモードを設定し、前記の複数のモードの状態によって前記の入口側および出口側の開閉弁と、多数の開閉弁を差別的に開閉制御することを特徴とする。
本発明において、前記過飽和液体冷媒は、酢酸ナトリウム（ＣＨ３ＣＯＯＮａ）溶液とチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ３ＡｓＯ３）溶液中のいずれかの溶液であることを特徴とする。
本発明の別の観点にかかるバッテリー温度調節装置は、バッテリーパックの温度を感知して温度感知信号を発生する少なくとも一つの温度センサー、前記バッテリーパックに含まれた多数のバッテリーセルの配置空間の間に延びていて内部を通じて過飽和液体冷媒を循環させる冷媒管、前記バッテリーパックの温度低下時に前記冷媒管の内部に過飽和液体冷媒を伝達して前記過飽和液体冷媒の相変態による予熱動作をするように駆動する冷媒循環駆動部、前記冷媒管に電気的衝撃電圧を印加して静電気の発生によって前記過飽和液体冷媒が液体相から固体相に相変態し熱が発生するようにする電気衝撃印加部、および前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号によって前記バッテリーパックの温度低下が検知されたら、前記冷媒循環駆動部を駆動制御し、前記電気衝撃印加部が電気的衝撃電圧を発生するように制御する制御部、を含むことを特徴とする。
本発明において、前記の少なくとも一つの温度センサーは、前記の多数のバッテリーセルに対する温度をそれぞれ対応的に個別感知するように多数個配置し、前記制御部は、前記の多数個の温度センサーからそれぞれ発生する多数の温度感知信号に対して平均温度値を取り、前記平均温度値によって前記バッテリーパックの温度低下を検知することを特徴とする。
また、本発明は、前記冷媒循環駆動部と前記冷媒管との連結部の管入口側と管出口側にそれぞれ配置される入口側および出口側の開閉弁と、前記の多数のバッテリーセル間の配置空間の間に延びる冷媒管の入口側にそれぞれ設けられる多数の開閉弁と、をさらに含むことを特徴とする。
また、前記制御部は、前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号による温度値によって段階的な複数のモードを設定し、前記の複数のモードの状態によって前記の入口側および出口側の開閉弁と、多数の開閉弁を差別的に開閉制御することを特徴とする。
本発明において、前記過飽和液体冷媒は、酢酸ナトリウム溶液とチオ硫酸ナトリウム溶液のいずれかの溶液であることを特徴とする。
また、前記冷媒管の内部には管の延長部位に沿って熱線が設けられていることを特徴とする。
本発明は、過飽和液体冷媒の液体状態における冷却作用および相変態過程で発生する吸熱反応または発熱反応によりリチウムイオンバッテリー等のバッテリー温度を調節できるようにすることにより、バッテリーの予熱のための追加的な電気的エネルギーを必要とする予熱装置が必要なく、これによって重量および嵩を大きく節減でき、追加的なエネルギーの損失なく自己予熱が可能である。そして、バッテリーの冷却機能においても従来の水冷式と空冷式の長所を共に有し得るため、バッテリーの冷却効率を極大化させることができる。
また、本発明は、酷寒期、酷寒地域および酷暑期、酷暑地域に関係なく同一な過飽和液体冷媒を使用してバッテリーの温度を目的とする適正温度に調節することができるため、バッテリーの充放電効率の改善に加え、バッテリーの寿命を延ばすことができる。
本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置がバッテリーに適用された状態を示した図面である。 本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置に対する構成を示した図面である。 本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置でバッテリーパック内部に冷媒管を通じた冷媒の循環経路が形成された状態をモード別に示した図面である。 本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置でバッテリーパック内部に冷媒管を通じた冷媒の循環経路が形成された状態をモード別に示した図面である。 本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置でバッテリーパック内部に冷媒管を通じた冷媒の循環経路が形成された状態をモード別に示した図面である。 本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置の動作を説明したフローチャートである。
以下、前記のように構成された本発明に対して添付図面を参照して詳しく説明する。
図面に示した線の太さや構成要素の大きさ等は、説明の明瞭性と便宜上、誇張して図示している場合がある。また、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義した用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例によって変わる場合がある。そのため、このような用語に対する定義は本明細書全般に亘った内容を基に決めなければならない。
図１は、本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置がバッテリーに適用された状態を示した図面である。
本実施例にかかるバッテリー温度調節装置は、リチウムイオンバッテリーだけでなく、異なる多様な種類のバッテリーにも適用できるが、ここではリチウムイオンバッテリーをその一例として挙げて説明する。
図１に示したように、本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置には、多数の第１ないし第６温度センサー（１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０）、サービスプラグ１４０、バッテリー管理システムモジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｍｏｄｕｌｅ；ＢＭＳ Ｍｏｄｕｌｅ）１５０、冷媒ポンプ１６０、冷媒リザーバー１７０、冷媒管１８０、および多数の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）を含む。
前記の第１ないし第６温度センサー（１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０）は、リチウムイオンバッテリーパック１００を構成する第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）にそれぞれ対応するように設け、各々対応するリチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）の温度を感知し、それによる第１ないし第６温度感知信号をそれぞれ生成する。
前記冷媒ポンプ１６０は、前記冷媒管１８０の管出口と連結されており、前記冷媒管１８０を通じて前記リチウムイオンバッテリーパック１００内部の前記の第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）間に過飽和液体冷媒を循環させるためのポンピングを行う。
前記冷媒リザーバー１７０は、前記冷媒管１８０の管入口と連結されており、前記の第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）の間にそれぞれ冷媒管１８０を通じて循環する過飽和液体冷媒を流れ込ませて貯蔵する役割をする。
ここで、前記冷媒ポンプ１６０と前記冷媒リザーバー１７０は、前記冷媒管１８０を通じて過飽和液体冷媒が循環するようにするものであり、これらを全体として冷媒循環駆動部と呼ぶ。
前記冷媒管１８０は、管出口が前記冷媒ポンプ１６０と連結し、管入口が前記冷媒リザーバー１７０と連結されており、前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）を介して前記の第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）の配置空間の間にそれぞれ延び、その内部を通じて過飽和液体冷媒が循環されるようにする。
一方、前記冷媒管１８０の内部には、その管延長部位に沿って熱線を延長配置させ、酷寒期に前記過飽和液体冷媒の相変態による固体相の変化による予熱を補助して各リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）を予熱する際に使用できるようにする。
ここで、前記過飽和液体冷媒は、通常の状態では液体相を維持し、電気的衝撃による静電気の刺激を受けると液体相から固体相に相変態を起こす物質であり、相変態温度が５８℃の酢酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ａｃｅｔａｔｅ）（ＣＨ３ＣＯＯＮａ）溶液と、相変態温度が４８℃のチオ硫酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ｔｈｉｏｓｕｌｆａｔｅ）（Ｎａ３ＡｓＯ３）溶液のいずれかの溶液からなる。
前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）は、前記冷媒管１８０を通じて循環する過飽和液体冷媒の流れを制御するためにそれぞれ個別的に開閉する。
前記第１開閉弁１８２は前記冷媒ポンプ１６０と連結された前記冷媒管１８０の管出口側に設けられており、前記第２開閉弁１８４は前記冷媒リザーバー１７０と連結された前記冷媒管１８０の管入口側に設けられている。
また、前記第３開閉弁１８６は前記第１リチウムイオンバッテリーセル１０２と前記第２リチウムイオンバッテリーセル１０４間に延びる冷媒管１８０の入口側に設けられており、前記第４開閉弁１８８は前記第２リチウムイオンバッテリーセル１０４と前記第３リチウムイオンバッテリーセル１０６間に延びる冷媒管１８０の入口側に設けられており、前記第５開閉弁１９０は前記第３リチウムイオンバッテリーセル１０６と前記第４リチウムイオンバッテリーセル１０８間に延びる冷媒管１８０の入口側に設けられている。
前記第６開閉弁１９２は、前記第４リチウムイオンバッテリーセル１０８と前記第５リチウムイオンバッテリーセル１１０間に延びる冷媒管１８０の入口側に設けられており、前記第７開閉弁１９４は前記第５リチウムイオンバッテリーセル１１０と前記第６リチウムイオンバッテリーセル１１２間に延びる冷媒管１８０の入口側に設けられている。
次に、図２は、本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置に対する構成を示した図面である。
図２に示したように、本実施例にかかるバッテリー温度調節装置は、制御部２００、弁駆動部２１０、および電気衝撃印加部２２０を含む。
前記制御部２００は、前記のそれぞれの第１ないし第６温度センサー（１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０）からの各第１ないし第６温度感知信号が入力されて前記のそれぞれの第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）に対する温度変化を検知し、前記の第１ないし第６温度感知信号の平均温度値を取って、バッテリーの作動効率が低下する条件であれば前記冷媒ポンプ１６０の駆動制御に加え、前記弁駆動部２１０を駆動制御して前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）が温度状態によって個別的に開閉するようにすることにより、過飽和液体冷媒を液体相で循環させて前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却したり、前記電気衝撃印加部２２０の電気的衝撃電圧印加によって前記過飽和液体冷媒を固体相に相変態させて前記リチウムイオンバッテリーパック１００を予熱するようにする。
一方、前記制御部２００は、前記の第１ないし第６温度感知信号の平均温度値が予め設定された酷寒期設定温度以下の場合は、前記リチウムイオンバッテリーパック１００を予熱させるために前記冷媒ポンプ１６０を駆動制御し、前記電気衝撃印加部２２０が前記冷媒管１８０内部の過飽和液体冷媒に電気的衝撃電圧を印加するようにするが、前記平均温度値の温度の下降程度に比例して前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）を差別的に開閉制御する。
つまり、前記制御部２００は、前記平均温度値の温度の下降程度によって、基本モード、中間モード、最低モードの複数のモードに分類してモード設定を行うが、前記平均温度値が前記酷寒期設定温度以下の場合は、先ず基本モードを設定し、前記平均温度値が酷寒期設定温度以下でありながら前記基本モードのモード設定温度未満であれば中間モードを設定し、前記平均温度値が前記中間モードのモード設定温度未満であれば最低モードを設定する。
前記制御部２００は、基本モードが設定された場合は、図３ａに示したように前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）中、前記冷媒ポンプ１６０と連結された冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２と、前記冷媒リザーバー１７０と連結された冷媒管１８０の管入口側の第２開閉弁１８４だけを開放して冷媒の循環サイクルが前記リチウムイオンバッテリーパック１００内部の外郭部位だけで形成されるようにする。また、前記制御部２００は、前記電気衝撃印加部２２０が電気的な衝撃電圧を印加するようにして過飽和液体冷媒が液体相から固体相に相変態を起こしながら発熱反応によって発生する熱が前記リチウムイオンバッテリーパック１００に伝わって予熱を行うようにする。
前記制御部２００は、中間モードが設定された場合は、図３ｂに示したように前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）中、前記冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２および管入口側の第２開閉弁１８４を開放させると同時に、前記第２リチウムイオンバッテリーセル１０４と第３リチウムイオンバッテリーセル１０６間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第４開閉弁１８８と、前記第４リチウムイオンバッテリーセル１０８と第４リチウムイオンバッテリーセル１１０間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第６開閉弁１９２がそれぞれ開放されるようにすることにより、前記の第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）中の半分のバッテリーセル区間だけに冷媒の循環サイクルが形成されるようにする。また、前記制御部２００は、前記電気衝撃印加部２２０が電気的な衝撃電圧を印加するようにして過飽和液体冷媒が液体相から固体相に相変態を起こしながら発熱反応によって発生する熱が前記リチウムイオンバッテリーパック１００に伝わって予熱を行うようにする。
前記制御部２００は、最低モードが設定された場合も、図３ｃに示したように前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）が全て開放されるようにすることにより、前記の第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）の全ての冷媒管１８０の延長管に沿って冷媒の循環サイクルが形成されるようにする。また、前記制御部２００は、前記電気衝撃印加部２２０が電気的な衝撃電圧を印加するようにして過飽和液体冷媒が液体相から固体相に相変態を起こしながら発熱反応によって発生する熱が前記リチウムイオンバッテリーパック１００に伝わって予熱を行うようにする。
また、前記制御部２００は、前記の第１ないし第６温度感知信号の平均温度値が予め設定された冷却設定温度以上の場合は、前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却させるために前記冷媒ポンプ１６０を駆動制御するが、前記平均温度値の温度の上昇程度に比例して前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）を差別的に開閉制御する。
つまり、前記制御部２００は、前記平均温度値の温度の下降程度によって、基本モード、中間モード、最高モードの複数のモードに分類してモード設定を行うが、前記平均温度値が前記冷却設定温度以上の場合は先ず基本モードを設定し、前記平均温度値が冷却設定温度以上でありながら前記基本モードのモード設定温度超過状態であれば中間モードを設定し、前記平均温度値が前記中間モードのモード設定温度超過状態であれば最高モードを設定する。
前記制御部２００は、基本モードが設定された場合は、図３ａに示したように前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）中、前記冷媒ポンプ１６０と連結された冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２と、前記冷媒リザーバー１７０と連結された冷媒管１８０の管入口側の第２開閉弁１８４だけを開放して冷媒の循環サイクルが前記リチウムイオンバッテリーパック１００内部の外郭部位だけで形成されるようにする。また、前記制御部２００は、前記冷媒ポンプ１６０を持続的に駆動させて前記冷媒管１８０内部の過飽和液体冷媒が液体相を維持した状態で循環しながら前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却させるようにする。
前記制御部２００は、中間モードが設定された場合は、図３ｂに示したように前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）中、前記冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２および管入口側の第２開閉弁１８４を開放させると同時に、前記第２リチウムイオンバッテリーセル１０４と第３リチウムイオンバッテリーセル１０６間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第４開閉弁１８８と、前記第４リチウムイオンバッテリーセル１０８と第４リチウムイオンバッテリーセル１１０間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第６開閉弁１９２がそれぞれ開放させるようにすることにより、前記の第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）中の半分のバッテリーセル区間だけに冷媒の循環サイクルが形成されるようにする。また、前記制御部２００は、前記冷媒ポンプ１６０を持続的に駆動させて前記冷媒管１８０内部の過飽和液体冷媒が液体相を維持した状態で循環しながら前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却させるようにする。
前記制御部２００は、最高モードが設定された場合は、図３ｃに示したように前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）を全て開放することにより、前記の第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）の全ての冷媒管１８０の延長管に沿って冷媒の循環サイクルが形成されるようにする。また、前記制御部２００は、前記冷媒ポンプ１６０を持続的に駆動させて前記冷媒管１８０内部の過飽和液体冷媒が液体相を維持した状態で循環しながら前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却させるようにする。
前記弁駆動部２１０は、前記制御部２００からの基本モード、中間モード、最低モードまたは最高モードによる駆動制御に応じて、前記の第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）を個別的に開閉駆動させる。
前記電気衝撃印加部２２０は、前記制御部２００の動作の活性化制御に応じて前記冷媒管１８０に静電気を発生させるための電気的衝撃電圧を印加する。
ここで、前記電気衝撃印加部２２０で発生する電気的衝撃電圧は、自然状態で通常発生する静電気と似た静電気を発生できる程度の電圧値であれば十分である。
次いで、前記のように行われた本発明にかかるバッテリー温度調節装置の動作について図４のフローチャートを参照して詳しく説明する。
図４は、本発明の一実施例にかかるバッテリー温度調節装置の動作を説明したフローチャートである。
先ず、リチウムイオンバッテリーパック１００が取り付けられた電気車両のような電力使用システムが作動しながらバッテリー電力の使用が開始されると（Ｓ１０）、制御部２００は前記リチウムイオンバッテリーパック１００を構成する第１ないし第６リチウムイオンバッテリーセル（１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２）の温度状態を各温度センサー（１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０）を通じて感知する（Ｓ１１）。
その状態で、前記制御部２００は前記の第１ないし第６温度センサー（１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０）から発生する温度感知信号を平均温度値に換算し、前記平均温度値が予め設定された酷寒期設定温度以下か否かを判断する（Ｓ１２）。
前記判断の結果、前記平均温度値が酷寒期設定温度以下であると判断された場合、前記制御部２００は前記平均温度値が基本モードにかかる温度値か否かを判断する（Ｓ１３）。
前記判断の結果、前記制御部２００は前記平均温度値が基本モードにかかる温度値を有すると判断されたら、図３ａに示したように前記冷媒ポンプ１６０と連結された冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２と、前記冷媒リザーバー１７０と連結された冷媒管１８０の管入口側の第２開閉弁１８４だけを開放して冷媒の循環サイクルが前記リチウムイオンバッテリーパック１００内部の外郭部位だけで形成されるようにし、冷媒ポンプ１６０を駆動させて過飽和液体冷媒が前記冷媒管１８０の循環サイクルに従って移動するようにする（Ｓ１４）。
一方、前記Ｓ１３ステップの判断の結果、前記平均温度値が基本モードにかかる温度値ではないと判断されたら、前記制御部２００は前記平均温度値が中間モードにかかる温度値を有するか否かを判断する（Ｓ１５）。
前記判断の結果、前記平均温度値が中間モードにかかる温度値を有すると判断されたら、図３ｂに示したように前記制御部２００は前記冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２および管入口側の第２開閉弁１８４を開放させると同時に、前記第２リチウムイオンバッテリーセル１０４と第３リチウムイオンバッテリーセル１０６間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第４開閉弁１８８と、前記第４リチウムイオンバッテリーセル１０８と第４リチウムイオンバッテリーセル１１０間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第６開閉弁１９２がそれぞれ開放されるようにし、前記冷媒ポンプ１６０を駆動させて過飽和液体冷媒が前記冷媒管１８０の循環サイクルに従って移動するようにする（Ｓ１６）。
また、前記Ｓ１５ステップの判断の結果、前記平均温度値が中間モードにかかる温度値を有さないと判断されたら、前記制御部２００は最低モードにかかる温度値を有すると判断し、第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）が全て開放されるようにすると共に、前記冷媒ポンプ１６０を駆動させて過飽和液体冷媒が前記冷媒管１８０の循環サイクルに従って移動するようにする（Ｓ１７）。
その状態で、前記Ｓ１４ステップやＳ１６ステップ、またはＳ１７のステップ後、前記制御部２００は電気衝撃印加部２２０が静電気発生のための電気的衝撃電圧を前記冷媒管１８０に印加するようにすることにより、前記冷媒管１８０内部に充填した過飽和液体冷媒が液体相から固体相に相変態を起こしながら前記リチウムイオンバッテリーパック１００内部に相変態結果により発生した熱を伝達して予熱が起こるようにする（Ｓ１８）。
一方、前記Ｓ１２ステップの判断過程で、前記制御部２００は前記平均温度値が予め設定された酷寒期設定温度以下ではないと判断されたら、前記平均温度値が予め設定された冷却設定温度以上か否かを判断する（Ｓ１９）。
前記判断の結果、前記平均温度値が予め設定された冷却設定温度以上だと判断されたら、前記制御部２００は前記平均温度値が基本モードにかかる温度値か否かを判断する（Ｓ２０）。
前記判断の結果、前記制御部２００は前記平均温度値が基本モードにかかる温度値を有すると判断されたら、図３ａに示したように前記冷媒ポンプ１６０と連結された冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２と、前記冷媒リザーバー１７０と連結された冷媒管１８０の管入口側の第２開閉弁１８４だけを開放させて冷媒の循環サイクルが前記リチウムイオンバッテリーパック１００内部の外郭部位だけで形成されるようにし（Ｓ２１）、前記冷媒ポンプ１６０を持続的に駆動させて過飽和液体冷媒が前記冷媒管１８０の循環サイクルに従って循環しながら前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却させるようにする（Ｓ２２）。
一方、前記Ｓ２０ステップの判断の結果、前記平均温度値が基本モードにかかる温度値ではないと判断されたら、前記制御部２００は前記平均温度値が中間モードにかかる温度値を有するか否かを判断する（Ｓ２３）。
前記判断の結果、前記平均温度値が中間モードにかかる温度値を有すると判断されたら、図３ｂに示したように前記制御部２００は、前記冷媒管１８０の管出口側の第１開閉弁１８２および管入口側の第２開閉弁１８４を開放させると同時に、前記第２リチウムイオンバッテリーセル１０４と第３リチウムイオンバッテリーセル１０６間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第４開閉弁１８８と、前記第４リチウムイオンバッテリーセル１０８と第４リチウムイオンバッテリーセル１１０間に延びる冷媒管１８０の管入口側の第６開閉弁１９２がそれぞれ開放されるようにし（Ｓ２４）、前記Ｓ２２に進んで前記冷媒ポンプ１６０を持続的に駆動させ過飽和液体冷媒が前記冷媒管１８０の循環サイクルに従って循環しながら前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却させるようにする。
また、前記Ｓ２３ステップの判断の結果、前記平均温度値が中間モードにかかる温度値を有さないと判断されたら、前記制御部２００は最高モードにかかる温度値を有すると判断して、第１ないし第７開閉弁（１８２，１８４，１８６，１８８，１９０，１９２，１９４）が全て開放されるようにし（Ｓ２５）、前記Ｓ２２ステップに進んで前記冷媒ポンプ１６０を持続的に駆動させ過飽和液体冷媒が前記冷媒管１８０の循環サイクルに従って循環しながら前記リチウムイオンバッテリーパック１００を冷却させるようにする。
次に、前記Ｓ１８ステップまたは前記Ｓ２２ステップに進んだ後、前記制御部２００は前記リチウムイオンバッテリーパック１００の使用が終了されるか否かを判断する（Ｓ２６）。
前記判断の結果、前記リチウムイオンバッテリーパック１００の使用が終了されると判断されたら、前記リチウムイオンバッテリーパック１００の予熱または冷却のためのモード状態を解除処理し、バッテリーの使用を終了処理する（Ｓ２７）。
一方、前記Ｓ２６ステップの判断の結果、終了されたと判断されたら、前記Ｓ１１ステップに戻る。
本発明は、図面に示した実施例を参考して説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、当該技術の属する技術分野で通常の知識を有する者であればこれにより多様な変形および均等な他実施例が可能であるという点が理解されるべきである。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって決められなければならない。

Claims (13)

  1. バッテリーパックの温度を感知して温度感知信号を発生する少なくとも一つの温度センサー、
    前記バッテリーパックに含まれた多数のバッテリーセルの配置空間の間に延びていて内部を通じて過飽和液体冷媒を循環させる冷媒管、
    前記バッテリーパックの温度上昇時に前記冷媒管を通じて過飽和液体冷媒を循環させて冷却動作をするように駆動する冷媒循環駆動部、および
    前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号を通じて前記バッテリーパックの温度上昇が検知されたら、前記冷媒循環駆動部を駆動制御する制御部、
    を含むことを特徴とする、バッテリー温度調節装置。
  2. 前記の少なくとも一つの温度センサーは、前記の多数のバッテリーセルに対する温度をそれぞれ対応的に個別感知するように多数個配置することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー温度調節装置。
  3. 前記制御部は、前記の多数個の温度センサーからそれぞれ発生する多数の温度感知信号に対して平均温度値を取り、前記平均温度値によって前記バッテリーパックの温度上昇を検知することを特徴とする、請求項２に記載のバッテリー温度調節装置。
  4. 前記冷媒循環駆動部と前記冷媒管との連結部の管入口側と管出口側にそれぞれ配置される入口側および出口側の開閉弁と、前記の多数のバッテリーセル間の配置空間の間に延びる冷媒管の入口側にそれぞれ設けられる多数の開閉弁と、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー温度調節装置。
  5. 前記制御部は、前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号による温度値によって段階的な複数のモードを設定し、前記の複数のモードの状態によって前記の入口側および出口側の開閉弁と、多数の開閉弁を個別的に開閉制御することを特徴とする、請求項４に記載のバッテリー温度調節装置。
  6. 前記過飽和液体冷媒は、酢酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ａｃｅｔａｔｅ）（ＣＨ３ＣＯＯＮａ）溶液とチオ硫酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ｔｈｉｏｓｕｌｆａｔｅ）（Ｎａ３ＡｓＯ３）溶液中のいずれかの溶液であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー温度調節装置。
  7. バッテリーパックの温度を感知して温度感知信号を発生する少なくとも一つの温度センサー、
    前記バッテリーパックに含まれた多数のバッテリーセルの配置空間の間に延びていて内部を通じて過飽和液体冷媒を循環させる冷媒管、
    前記バッテリーパックの温度低下時に前記冷媒管の内部に過飽和液体冷媒を伝達して前記過飽和液体冷媒の相変態による予熱動作をするように駆動する冷媒循環駆動部、
    前記冷媒管に電気的衝撃電圧を印加して静電気の発生によって前記過飽和液体冷媒が液体相から固体相に相変態し熱が発生するようにする電気衝撃印加部、および
    前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号によって前記バッテリーパックの温度低下が検知されたら、前記冷媒循環駆動部を駆動制御し、前記電気衝撃印加部が電気的衝撃電圧を発生するように制御する制御部、
    を含むことを特徴とするバッテリー温度調節装置。
  8. 前記の少なくとも一つの温度センサーは、前記の多数のバッテリーセルに対する温度をそれぞれ対応的に個別感知するように多数個配置することを特徴とする、請求項７に記載のバッテリー温度調節装置。
  9. 前記制御部は、前記の多数個の温度センサーからそれぞれ発生する多数の温度感知信号に対して平均温度値を取り、前記平均温度値によって前記バッテリーパックの温度低下を検知することを特徴とする、請求項８に記載のバッテリー温度調節装置。
  10. 前記冷媒循環駆動部と前記冷媒管との連結部の管入口側と管出口側にそれぞれ配置される入口側および出口側の開閉弁と、前記の多数のバッテリーセル間の配置空間の間に延びる冷媒管の入口側にそれぞれ設けられる多数の開閉弁と、をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のバッテリー温度調節装置。
  11. 前記制御部は、前記の少なくとも一つの温度センサーからの温度感知信号による温度値によって段階的な複数のモードを設定し、前記の複数のモードの状態によって前記の入口側および出口側の開閉弁と、多数の開閉弁を個別的に開閉制御することを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリー温度調節装置。
  12. 前記過飽和液体冷媒は、酢酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ａｃｅｔａｔｅ）（ＣＨ３ＣＯＯＮａ）溶液とチオ硫酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ｔｈｉｏｓｕｌｆａｔｅ）（Ｎａ３ＡｓＯ３）溶液のいずれかの溶液であることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリー温度調節装置。
  13. 前記冷媒管の内部には管の延長部位に沿って熱線が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリー温度調節装置。
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