JP2020524883A - バッテリーの温度を調節するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

バッテリー温度調節装置及び方法が開示される。本発明の一実施例による装置は、冷却プレートと、冷却プレートを第１軸に沿って選択的に移動させるように構成された第１移送部と、第１移送部に動作可能に結合する制御部と、を含む。制御部は、冷却プレートを第１位置または第２位置へ移動させることを命令する制御信号を選択的に第１移送部に出力する。冷却プレートは、第１位置で予め決められた最大面積でバッテリーの外側表面に接触し、第２位置で最大面積よりも小さい面積で外側表面に接触または外側表面から分離される。

Description

本発明は、バッテリーの温度を調節するための装置及び方法に関する。

本出願は、２０１８年２月７日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００１５１４１号に基づく優先権を主張し、上記出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。

現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

バッテリーは、通常、少なくとも一つのバッテリーセル及びケースを含む。特に、電気自動車に装着される高電圧バッテリーは、充放電時に熱が多く発生するため、これを効果的に冷却可能な構造が大きい関心事となっている。

従来技術の一つである特許文献１に開示されたバッテリーモジュールは、ケース及びヒートシンクを含む。具体的に、ケースの内部に複数のバッテリーが収容された状態で、ヒートシンクがケースの下面に直接接触する。複数のバッテリーの熱がケースとヒートシンクを通して外部へ放出されることで、バッテリーの冷却が行われる。

ところが、特許文献１のような従来技術によれば、ヒートシンクのような熱伝達構造物がケースに常に一定の面積だけ接触するように提供されれば、場合によってはかえってバッテリーの効率的な使用を邪魔し得る。例えば、バッテリーは、適正温度範囲で充放電効率が高くなるが、ヒートシングトのため、バッテリーの適正温度範囲まで上昇するのに長い時間がかかり得る。他の例で、ヒートシンクの温度が高すぎる場合、ヒートシンクからの熱がバッテリーに伝達され、バッテリーが過熱し得る。

韓国公開特許公報第１０−２０１７−０１０７７９２号（公開日：２０１７年９月２６日）

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーの使用環境によってバッテリーの一部を熱伝達構造物に選択的に接触させることで、バッテリーの温度を効果的に調節する装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

上記の課題を達成するための本発明の多様な実施例は、以下のようである。

本発明の一実施例によるバッテリーの温度を調節するための装置は、バッテリーの外側表面に接触可能に配置された冷却プレートと、冷却プレートが外側表面に接触または分離されるように冷却プレートを第１軸に沿って選択的に移動させるように構成された第１移送部と、第１移送部に動作可能に結合する制御部と、を含む。制御部は、バッテリーの温度を示す第１温度値に基づき、第１動作モード及び第２動作モードのいずれか一つを選択する。制御部は、第１動作モードが選択された場合、第１位置へ冷却プレートを移動させることを命令する第１制御信号を第１移送部に出力する。制御部は、第２動作モードが選択された場合、第２位置へ冷却プレートを移動させることを命令する第２制御信号を第１移送部に出力する。冷却プレートは、第１位置へ移動するとき、予め決められた最大面積で外側表面に接触する。冷却プレートは、第２位置へ移動するとき、最大面積よりも小さい面積で外側表面に接触または外側表面から分離される。

冷却プレートは、相変化物質を含み得る。

外側表面は、冷却プレートに向けて突出した複数の第１突起を含み得る。冷却プレートは、外側表面に向けて突出した複数の第２突起を含み得る。冷却プレートが第１位置へ移動するとき、複数の第２突起は、複数の第１突起の間に配置されて複数の第１突起に接触し得得る。

制御部は、第１温度値が第１臨界値以上である場合、第１動作モードを選択し得る。

制御部は、冷却プレートの温度を示す第２温度値にさらに基づき、第１動作モード及び第２動作モードのいずれか一つを選択し得る。

制御部は、第１温度値が第２温度値よりも大きく、かつ第１温度値と第２温度値との差が第２臨界値以上である場合、第１動作モードを選択し得る。

制御部は、（ｉ）第１温度値が第２温度値以下である場合、または（ｉｉ）第１温度値が第２温度値よりも大きく、かつ第１温度値と第２温度値との差が第２臨界値未満である場合、第２動作モードを選択し得る。

制御部は、第２動作モードが選択された場合、第１温度値及び第２温度値に基づき、移送距離を算出し得る。移送距離は、第１位置と第２位置との間隔を示し得る。

移送距離は、第１温度値と第２温度値との差に比例し得る。

冷却プレートを第１軸とは異なる第２軸に沿って選択的に移動するように構成された第２移送部をさらに含み得る。

本発明の他の実施例によるバッテリーシステムは、温度調節装置を含む。

本発明のさらに他の実施例によるバッテリーの温度を調節するための方法は、冷却プレート、第１移送部及び制御部を含む温度調節装置を用いる。方法は、制御部がバッテリーの温度を示す第１温度値を決定する段階と、制御部が第１温度値に基づき、第１動作モード及び第２動作モードのいずれか一つを選択する段階と、第１動作モードが選択された場合、制御部が冷却プレートを第１軸に沿って第１位置へ移動させることを命令する第１制御信号を第１移送部に出力する段階と、第２動作モードが選択された場合、制御部が冷却プレートを第１軸に沿って第２位置へ移動させることを命令する第２制御信号を第１移送部に出力する段階と、を含む。冷却プレートは、第１位置へ移動するとき、予め決められた最大面積でバッテリーの外側表面に接触する。冷却プレートは、第２位置へ移動するとき、最大面積よりも小さい面積で外側表面に接触または記外側表面から分離される。

本発明の実施例の少なくとも一つによれば、バッテリーの使用環境に応じてバッテリーを選択的に熱伝達構造物に接触させることで、バッテリーの温度を効果的に調節することができる。

本発明の効果は上述の効果に限定されず、言及していない効果は、本明細書及び添付の図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者に明確に理解されるだろう。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の一実施例によるバッテリーシステムを説明するための図である。 本発明の一実施例によるバッテリーシステムを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーシステムを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーシステムを説明するための図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーシステムを説明するための図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーシステムを説明するための図である。 バッテリーと冷却プレートとが相互接触している様子を図１のＡ方向から見た図である。 図１及び図２に関わる方法を示すフローチャートである。 図１及び図２に関わる他の方法を示すフローチャートである。 図３及び図４に関わる方法を示すフローチャートである。 図５及び図６に関わる方法を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。

図１及び図２は、本発明の一実施例によるバッテリーシステムを説明するための図である。

図１及び図２を参照すれば、バッテリーシステム１は、バッテリー１０及び温度調節装置２０を含む。バッテリー１０は、ケース１１及びケース１１によって少なくとも部分的に密閉される少なくとも一つの再充電可能なセル１３を含む。

温度調節装置２０は、バッテリー１０を選択的に冷却させることで、バッテリー１０の温度を調節するように構成される。バッテリー１０は、例えば、電気自動車の車体にボルトなどを用いて固定され得る。

温度調節装置２０は、冷却プレート１００、移送部２１０及び制御部３００を含む。温度調節装置２０は、選択的に第１温度センサー２１及び第２温度センサー２２の少なくとも一つをさらに含み得る。

冷却プレート１００は、バッテリー１０のケース１１に接触可能に配置される。外側表面１２は、冷却プレート１００に接触可能に配置されたケース１１の一部である。冷却プレート１００は、ケース１１０及び熱伝達物質１２０を含み得る。熱伝達物質１２０は、ケース１１０内に充填されたものであって、例えば、相変化物質（ＰＣＭ：ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）のように一定水準以上の熱伝導率を有し、外側表面１２からの熱を吸収できる物質であり得る。

移送部２１０は、冷却プレート１００に機械的に結合し、制御部３００からの命令に応じて冷却プレート１００をｘ軸に沿って一方向または逆方向へ選択的に移動させるように構成される。ｘ軸は、例えば、地面に垂直した軸であり得る。

移送部２１０は、第１アクチュエータ２１１、第１ギア２１２及び第２ギア２１３を含み得る。第１アクチュエータ２１１は、例えば、ステップモーターであり得、第１ギア２１２を時計回りまたは半時計回りに回転させるように構成される。第１ギア２１２は、第２ギア２１３にかみ合うように配置される。第２ギア２１３は、第１ギア２１２の回転運動をｘ軸上における直線運動に変換するように構成される。例えば、第１ギア２１２はピニオンギアであり、第２ギア２１３はラックギアであり得る。図示したように、第２ギア２１３の一側は、冷却プレート１００に結合することから、第１ギア２１２の回転量に対応する距離だけ冷却プレート１００と外側表面１２との距離がｘ軸に沿って第１所定範囲内で変化し得る。移送部２１０は、冷却プレート１００をｘ軸に沿ってのみ移動させ得る。したがって、ｙ軸による冷却プレート１００の移動は制限される。ｙ軸は、例えば、地面に平行な軸であり得る。

制御部３００は、ハードウェア的に、ＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、その他の機能の遂行のための電気的ユニットのうち少なくとも一つを用いて具現され得る。制御部３００には、メモリが内蔵され得る。メモリには、後述する方法を実行するためのプログラム及び各種データが保存され得る。メモリは、例えば、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、ＳＳＤタイプ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、ＳＤＤタイプ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）のうち少なくとも一タイプの保存媒体を含み得る。

制御部３００は、移送部２１０に動作可能に結合する。選択的に、制御部３００は、第１温度センサー２１及び第２温度センサー２２の少なくとも一つに動作可能に結合し得る。第１温度センサー２１は、バッテリー１０のケースの内部または外部に配置され、バッテリー１０の温度を示す第１温度信号Ｔ_１を制御部３００に伝送する。第２温度センサー２２は、冷却プレート１００の内部または外部に配置され、冷却プレート１００の温度を示す第２温度信号Ｔ_２を制御部３００に伝送し得る。制御部３００は、第１温度信号Ｔ_１に基づいて第１温度値を決定し、第２温度信号Ｔ_２に基づいて第２温度値を決定し得る。

制御部３００は、所定の時間ごとに、または予め決められた条件が満される度に、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つに基づき、第１動作モード及び第２動作モードのいずれか一つを選択し得る。第１動作モードは、冷却プレート１００を外側表面１２に接触させるためのモードであり、第２動作モードは、冷却プレート１００を外側表面１２から分離するためのモードであり得る。

制御部３００は、第１動作モードが選択された場合、冷却プレート１００をｘ軸に沿って第１位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_１を移送部２１０に出力する。冷却プレート１００が第１位置へ移動するとき、冷却プレート１００の所定の地点Ｐのｘｙ座標は（ｘ_１，ｙ_１）であり得る。図１に示したように、冷却プレート１００が第１位置へ移動するとき、冷却プレート１００は予め決められた最大面積で外側表面１２に接触する。これによって、冷却プレート１００と外側表面１２との接触部分によって、バッテリー１０から冷却プレート１００への熱伝達が可能な状態となる。

制御部３００は、第２動作モードが選択された場合、冷却プレート１００をｘ軸に沿って第２位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_２を移送部２１０に出力する。冷却プレート１００が第２位置へ移動するとき、冷却プレート１００の所定の地点Ｐの座標は（ｘ_２，ｙ_１）であり得る。図２に示したように、冷却プレート１００が第２位置へ移動するとき、冷却プレート１００と外側表面１２とは、非接触（即ち、分離）になる。即ち、冷却プレート１００は、第２位置で外側表面１２から分離される。これによって、冷却プレート１００と外側表面１２との直接的な熱交換が遮断された状態になる。この際、冷却プレート１００と外側表面１２との間の空間に空気が流れる流路が形成され得る。

制御部３００は、第２動作モードが選択されると同時にまたはその後に、第２位置を決定し得る。具体的に、第１位置は、冷却プレート１００が外側表面１２に接触する予め決められた固定位置である一方、第２位置は、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つによって変化し得る位置である。制御部３００は、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つに基づき、第１移送距離ΔＸ_１を算出できる。例えば、第１温度値が第２温度値よりも大きい場合、第１移送距離ΔＸ_１は、第１所定範囲内で、第１温度値と第２温度値との差または第１温度値と予め決められた第１臨界値との差に比例し得る。

この際、ΔＸ_１はｘ_２−ｘ_１またはｘ_１−ｘ_２と同一である。即ち、第１移送距離は、第１位置と第２位置との間隔を示す。制御部３００は、第１位置からｘ軸に沿って第１移送距離位だけ離隔した箇所を第２位置として決定し得る。即ち、制御信号Ｓ_２は、冷却プレート１００が第１位置からｘ軸に沿って第１移送距離だけ外側表面１２から遠くなるように、冷却プレート１００を移動させることを命令するための信号であり得る。

図３及び図４は、本発明の他の実施例によるバッテリーシステム１を説明するための図である。

図３及び図４を参照すれば、温度調節装置２０は、冷却プレート１００、移送部２２０及び制御部３００を含む。温度調節装置２０は、選択的に第１温度センサー２１及び第２温度センサー２２をさらに含み得る。図１及び図２と比較すれば、移送部２１０が移送部２２０に代替されるという点のみが相違するので、共通する構成要素についての反復的な説明は省略する。

移送部２２０は、冷却プレート１００に結合し、冷却プレート１００をｙ軸に沿って一方向または逆方向へ選択的に移動させるように構成される。ｙ軸は、ｘ軸と所定の角度（例えば、直角）をなす。

移送部２２０は、第２アクチュエータ２２１、第３ギア２２２及び第４ギア２２３を含み得る。第２アクチュエータ２２１は、例えば、ステップモーターであり得、第３ギア２２２を時計回りまたは半時計回りに回転させるように構成される。第３ギア２２２は、第４ギア２２３にかみ合うように配置される。第４ギア２２３は、第３ギア２２２の回転運動をｙ軸上における直線運動に変換するように構成される。例えば、第３ギア２２２はピニオンギアであり、第４ギア２２３はラックギアであり得る。図示したように、第４ギア２２３は、冷却プレート１００に機械的に結合することから、冷却プレート１００と外側表面１２との接触面積は、第３ギア２２２の回転量によって第２所定範囲内で変化し得る。移送部２２０は、冷却プレート１００をｙ軸に沿ってのみ移動させることができる。したがって、ｘ軸による冷却プレート１００の移動は、制限される。

制御部３００は、移送部２２０に動作可能に結合する。制御部３００は、所定時間ごとに、または予め決められた条件が満される度に、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つに基づき、第３動作モード及び第４動作モードのいずれか一つを選択し得る。第３動作モードは、冷却プレート１００を外側表面１２に最大に接触させるためのモードであり、第４動作モードは、冷却プレート１００と外側表面１２との接触面積を第３動作モードにおける接触面積よりも減少させるためのモードである。

制御部３００は、第３動作モードが選択された場合、冷却プレート１００をｙ軸に沿って第３位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_３を移送部２２０に出力する。例えば、第３位置は、前述の第１位置と同一であり得る。勿論、第３位置は、第１位置とは異なり、予め決められ得る。冷却プレート１００が第３位置へ移動するとき、冷却プレート１００の所定の箇所Ｐのｘｙ座標は（ｘ_１，ｙ_１）であり得る。図３に示したように、冷却プレート１００が第３位置へ移動するとき、冷却プレート１００と外側表面１２との接触面積が最大になり得る。これによって、冷却プレート１００と外側表面１２との接触部分によって、バッテリー１０から冷却プレート１００への熱伝達が可能な状態になる。

制御部３００は、第４動作モードが選択された場合、冷却プレート１００をｙ軸に沿って第４位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_４を移送部２２０に出力する。冷却プレート１００が第４位置へ移動するとき、冷却プレート１００の所定の箇所Ｐの座標は（ｘ_１，ｙ_２）であり得る。図４に示したように、冷却プレート１００が第４位置へ移動するとき、冷却プレート１００と外側表面１２との接触面積が減少する。これによって、第４動作モードでは、第３動作モードでより外側表面１２から冷却プレート１００への熱伝達が弱くなり得る。

制御部３００は、第４動作モードが選択されると同時にまたはその後に、第４位置を決め得る。具体的に、第３位置は、冷却プレート１００が外側表面１２に最大に接触する予め決められた固定位置である一方、第４位置は、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つによって変化し得る位置である。制御部３００は、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つに基づき、第２移送距離ΔＹ_１を算出できる。例えば、第１温度値及び第２温度値よりも大きい場合、第２移送距離ΔＹ_１は、第２所定範囲内で、第１温度値と第２温度値との差または第１温度値と予め決められた第１臨界値との差に比例し得る。この際、ΔＹ_１はｙ_２−ｙ_１またはｙ_１−ｙ_２と同一である。

制御部３００は、第３位置からｙ軸に沿って第２移送距離だけ離隔した箇所を第４位置として決定し得る。即ち、制御信号Ｓ_４は、冷却プレート１００が第３位置からｙ軸に沿って第２移送距離だけ外側表面１２から遠くなるように、冷却プレート１００を移動させることを命令するための信号であり得る。

図５及び図６は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーシステム１を説明するための図である。

図５及び図６を参照すれば、温度調節装置２０は、冷却プレート１００、移送部２３０、第４移送部２４０及び制御部３００を含む。温度調節装置２０は、選択的に第１温度センサー２１及び第２温度センサー２２の少なくとも一つをさらに含み得る。図１〜図４と比較すれば、移送部２１０が移送部２３０に代替され、移送部２２０が第４移送部２４０に代替されるという点のみが相違するため、共通する構成要素についての反復的な説明は省略する。

移送部２３０は、冷却プレート１００に機械的に結合し、冷却プレート１００をｘ軸に沿って一方向または逆方向へ選択的に移動させるように構成される。移送部２３０は、第３アクチュエータ２３１及び第１ピストン２３２を含み得る。第３アクチュエータ２３１は、例えば、油圧シリンダーであってもよく、第１ピストン２３２をｘ軸に沿って第１所定範囲内で往復直線運動させるように構成される。図示したように、第１ピストン２３２の一側は、冷却プレート１００に結合することから、冷却プレート１００と外側表面１２とのｘ軸距離が第１所定範囲内で変化し得る。または、図１及び図２の移送部２１０は、移送部２３０に代替してもよい。また、移送部２３０は、図１及び図２の移送部２１０に代替してもよい。

移送部２４０は、移送部２３０によって冷却プレート１００に結合し、冷却プレート１００をｙ軸に沿って一方向または逆方向へ選択的に移動させるように構成される。第４移送部２４０は、第４アクチュエータ２４１及び第２ピストン２４２を含み得る。第４アクチュエータ２４１は、例えば、油圧シリンダーであり得、第２ピストン２４２をｙ軸に沿って第２所定範囲内で往復直線運動させるように構成される。または、図３及び図４の移送部２２０は、移送部２４０に代替してもよい。また、移送部２４０は、図３及び図４の移送部２２０に代替してもよい。

制御部３００は、移送部２３０及び第４移送部２４０に動作可能に結合する。制御部３００は、所定時間ごとにまたは予め決められた条件が満される度に、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つに基づき、第５動作モード及び第６動作モードのいずれか一つを選択し得る。第５動作モードは、第３動作モードと同様に冷却プレート１００を外側表面１２に最大に接触させるためのモードであり、第６動作モードは、第２動作モードと同様に冷却プレート１００を外側表面１２から分離させるか、または冷却プレート１００と外側表面１２との接触面積を第５動作モードにおける接触面積よりも減少させるためのモードである。

制御部３００は、第５動作モードが選択された場合、冷却プレート１００をｘ軸とｙに沿って第５位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_５を移送部２３０及び第４移送部２４０に出力する。例えば、第５位置は、前述の第１位置と同一であり得る。冷却プレート１００が第５位置へ移動するとき、冷却プレート１００の所定の地点Ｐのｘｙ座標は（ｘ_１，ｙ_１）であり得る。図５に示したように、冷却プレート１００が第５位置へ移動するとき、冷却プレート１００と外側表面１２との接触面積が最大になる。

制御部３００は、第６動作モードが選択された場合、冷却プレート１００をｘ軸とｙ軸に沿って第６位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_６を移送部２３０及び移送部２４０に出力する。冷却プレート１００が第６位置へ移動するとき、冷却プレート１００の所定箇所Ｐのｘｙ座標は（ｘ_３，ｙ_３）であり得る。

制御部３００は、第６動作モードが選択されると同時にまたはその後に、第６位置を決め得る。具体的に、第５位置は、冷却プレート１００が外側表面１２に最大に接触する予め決められた固定位置である一方、第６位置は、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つによって変化し得る位置である。制御部３００は、第１温度値及び第２温度値の少なくとも一つに基づき、第３移送距離ΔＸ_２及び第４移送距離ΔＹ_２を算出できる。例えば、第１温度値が第２温度値よりも大きい場合、第３移送距離ΔＸ_２は、第１所定範囲内で、第１温度値と第２温度値との差、または第１温度値と予め決められた第１臨界値との差に比例し得る。他の例で、第１温度値が第２温度値よりも大きい場合、第４移送距離ΔＹ_２は、第２所定範囲内で、第１温度値と第２温度値との差、または第１温度値と予め決められた第１臨界値との差に比例し得る。

この際、ΔＸ_２はｘ_３−ｘ_１またはｘ_１−ｘ_３と同一であり、ΔＹ_２はｙ_３−ｙ_１またはｙ_１−ｙ_３と同一である。制御部３００は、第５位置からｘ軸に沿って第３移送距離だけ離隔し、ｙ軸に沿って第４移送距離だけ離隔した箇所を第６位置として決定し得る。

前述のように、第１位置、第３位置及び第５位置は相互同一であり得、「基準位置」とも称し得る。

図７は、バッテリー１０と冷却プレート１００とが相互接触した様子を図１のＡ方向から見た図である。

図７を参照すれば、バッテリー１０の外側表面１２は、複数の第１突起Ｄ_１を含み得る。各第１突起Ｄ_１は、外側表面１２から冷却プレート１００に向けて所定の形状と大きさで突出する。各第１突起Ｄ_１は、ｙ軸に沿って所定の長さで真っ直ぐ延び得る。

また、外側表面１２に接触可能に配置される冷却プレート１００は、複数の第２突起Ｄ_２を含む。各第２突起Ｄ_２は、冷却プレート１００の外側表面１２に対向する一面から外側表面１２に向けて所定の形状と大きさで突出する。各第２突起Ｄ_２は、ｙ軸に沿って所定の長さで真っ直ぐ延び得る。

複数の第１突起Ｄ_１及び複数の第２突起Ｄ_２は、外側表面１２と冷却プレート１００との接触面積を広げるためのものである。

冷却プレート１００が基準位置へ移動するとき、各第２突起Ｄ_２は、複数の第１突起Ｄ_１のうち隣接した二つの第１突起の間に配置され得る。これによって、複数の第１突起Ｄ_１と複数の第２突起Ｄ_２とが相互接触する。

図８は、図１及び図２に関わる方法を示すフローチャートである。

図８を参照すれば、段階Ｓ８００において、制御部３００は、第１温度センサー２１からの第１温度信号Ｔ_１に基づき、バッテリー１０の温度を示す第１温度値を決定する。

段階Ｓ８１０において、制御部３００は、第１温度値が予め決められた第１臨界値以上であるか否かを判定する。段階Ｓ８１０の結果が「はい」である場合、段階Ｓ８２０へ進む。段階Ｓ８１０の結果が「いいえ」である場合、段階Ｓ８４０へ進む。

段階Ｓ８２０において、制御部３００は第１動作モードを選択する。

段階Ｓ８３０において、制御部３００は、冷却プレート１００をｘ軸に沿って第１位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_１を移送部２１０に出力する。移送部２１０の第１アクチュエータ２１１は、制御信号Ｓ_１に応じて動作する。冷却プレート１００が第１位置へ移動するとき、冷却プレート１００は、予め決められた最大面積で外側表面１２に接触する。

段階Ｓ８４０において、制御部３００は第２動作モードを選択する。これは、冷却プレート１００の温度がバッテリー１０の温度に比べて十分低くない状況で、外側表面１２と冷却プレート１００との接触面積を減らすか、または冷却プレート１００が外側表面１２に接触しないようにするためである。

段階Ｓ８５０において、制御部３００は、冷却プレート１００をｘ軸に沿って第２位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_２を移送部２１０に出力する。移送部２１０の第１アクチュエータ２１１は、制御信号Ｓ_２に応じて動作する。冷却プレート１００が第２位置へ移動するとき、冷却プレート１００は外側表面１２から分離される。

図９は、図１及び図２に関わる他の方法を示すフローチャートである。

図９を参照すれば、段階Ｓ９００において、制御部３００は、第１温度センサー２１からの第１温度信号Ｔ_１に基づき、バッテリー１０の温度を示す第１温度値を決定する。

段階Ｓ９０５において、制御部３００は、第２温度センサー２２からの第２温度信号Ｔ_２に基づき、冷却プレート１００の温度を示す第２温度値を決定する。

段階Ｓ９１０において、制御部３００は、第１温度値が第２温度値よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ９１０の結果が「はい」である場合、段階Ｓ９２０へ進む。段階Ｓ９１０の結果が「いいえ」である場合、段階Ｓ９４０へ進む。

段階Ｓ９２０において、制御部３００は、第１動作モードを選択する。

段階Ｓ９３０において、制御部３００は、冷却プレート１００をｘ軸に沿って第１位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_１を移送部２１０に出力する。移送部２１０の第１アクチュエータ２１１は、制御信号Ｓ_１に応じて動作する。冷却プレート１００が第１位置へ移動するとき、冷却プレート１００は予め決められた最大面積で外側表面１２に接触する。

段階Ｓ９４０において、制御部３００は第２動作モードを選択する。

段階Ｓ９５０において、制御部３００は、冷却プレート１００をｘ軸に沿って第２位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_２を移送部２１０に出力する。移送部２１０の第１アクチュエータ２１１は、制御信号Ｓ_２に応じて動作する。冷却プレート１００が第２位置へ移動するとき、冷却プレート１００は外側表面１２から分離される。

図１０は、図３及び図４に関わる方法を示すフローチャートである。

図１０を参照すれば、段階Ｓ１０００において、制御部３００は、第１温度センサー２１からの第１温度信号Ｔ_１に基づき、バッテリー１０の温度を示す第１温度値を決定する。

段階Ｓ１００５において、制御部３００は、第２温度センサー２２からの第２温度信号Ｔ_２に基づき、冷却プレート１００の温度を示す第２温度値を決定する。

段階Ｓ１０１０において、制御部３００は、第１温度値が第２温度値よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ１０１０の結果が「はい」である場合、段階Ｓ１０１５へ進む。段階Ｓ１０１０の結果が「いいえ」である場合、段階Ｓ１０４０へ進む。

段階Ｓ１０１５において、制御部３００は、第１温度値と第２温度値との差が、予め決められた第２臨界値（例えば、３℃）以上であるか否かを判定する。段階Ｓ１０１５の結果が「はい」である場合、段階Ｓ１０２０へ進む。段階Ｓ１０１５の結果が「いいえ」である場合、段階Ｓ１０４０へ進む。

段階Ｓ１０２０において、制御部３００は、第３動作モードを選択する。

段階Ｓ１０３０において、制御部３００は、冷却プレート１００をｙ軸に沿って第３位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_３を移送部２２０に出力する。移送部２２０の第２アクチュエータ２２１は、制御信号Ｓ_３に応じて動作する。冷却プレート１００が第３位置へ移動するとき、冷却プレート１００は予め決められた最大面積で外側表面１２に接触する。

段階Ｓ１０４０において、制御部３００は、第４動作モードを選択する。これは、冷却プレート１００の温度がバッテリー１０の温度に比べて充分低くない状況で、外側表面１２と冷却プレート１００との接触面積は減らしながら、外側表面１２に対する空気の接触面積を増やすためである。

段階Ｓ１０５０において、制御部３００は、冷却プレート１００をｙ軸に沿って第４位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_４を移送部２２０に出力する。この際、第３位置と第４位置との間隔は、第１温度値と第２温度値との差に対応し得る。移送部２２０の第２アクチュエータ２２１は、制御信号Ｓ_４に応じて動作する。冷却プレート１００が第４位置へ移動するとき、冷却プレート１００は、最大面積よりも小さい面積で外側表面１２に接触する。

図１１は、図５及び図６に関わる方法を示すフローチャートである。

図１１を参照すれば、段階Ｓ１１００において、制御部３００は、第１温度センサー２１からの第１温度信号Ｔ_１に基づき、バッテリー１０の温度を示す第１温度値を決定する。

段階Ｓ１１０５において、制御部３００は、第２温度センサー２２からの第２温度信号Ｔ_２に基づき、冷却プレート１００の温度を示す第２温度値を決定する。

段階Ｓ１１１０において、制御部３００は、第１温度値が第２温度値よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ１１１０の結果が「はい」である場合、段階Ｓ１１１５へ進む。段階Ｓ１１１０の結果が「いいえ」である場合、段階Ｓ１１４０へ進む。

段階Ｓ１１１５において、制御部３００は、第１温度値と第２温度値との差が予め決められた第３臨界値以上であるか否かを判定する。第３臨界値は、第２臨界値と同一であり得る。段階Ｓ１１１５の結果が「はい」である場合、段階Ｓ１１２０へ進む。段階Ｓ１１１５の結果が「いいえ」である場合、段階Ｓ１１４０へ進む。

段階Ｓ１１２０において、制御部３００は第５動作モードを選択する。

段階Ｓ１１３０において、制御部３００は、冷却プレート１００をｘ軸及びｙ軸に沿って第５位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_５を移送部２３０及び移送部２４０に出力する。移送部２３０の第３アクチュエータ２３１及び第４移送部２４０の第４アクチュエータ２４１の各々は、制御信号Ｓ_５に応じて独立的に動作する。冷却プレート１００が第５位置へ移動するとき、冷却プレート１００は予め決められた最大面積で外側表面１２に接触する。

段階Ｓ１１４０において、制御部３００は、第６動作モードを選択する。これは、冷却プレート１００の温度がバッテリー１０の温度に比べて充分低くない状況で、外側表面１２と冷却プレート１００との接触面積は減らしながら外側表面１２に対する空気の接触面積を増やすためである。

段階Ｓ１１５０において、制御部３００は、冷却プレート１００を第６位置へ移動させることを命令する制御信号Ｓ_６を移送部２３０及び移送部２４０に出力する。移送部２３０の第３アクチュエータ２３１と移送部２４０の第４アクチュエータ２４１の各々は、制御信号Ｓ_６に応じて独立的に動作する。冷却プレート１００が第６位置へ移動するとき、冷却プレート１００は、最大面積よりも小さい面積で外側表面１２に接触するか、外側表面１２から分離される。

以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

Claims (12)

1. バッテリーの外側表面に接触可能に配置された冷却プレートと、
   前記冷却プレートが前記外側表面に接触または分離されるように前記冷却プレートを第１軸に沿って選択的に移動させるように構成された第１移送部と、
   前記第１移送部に動作可能に結合する制御部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記バッテリーの温度を示す第１温度値に基づき、第１動作モード及び第２動作モードのいずれか一つを選択し、
   前記第１動作モードが選択された場合、第１位置へ前記冷却プレートを移動させることを命令する第１制御信号を前記第１移送部に出力し、
   前記第２動作モードが選択された場合、第２位置へ前記冷却プレートを移動させることを命令する第２制御信号を前記第１移送部に出力するように構成され、
   前記冷却プレートは、前記第１位置へ移動する場合、予め決められた最大面積で前記外側表面に接触し、
   前記冷却プレートは、前記第２位置へ移動する場合、前記最大面積よりも小さい面積で前記外側表面に接触または前記外側表面から分離される、バッテリー温度調節装置。
2. 前記冷却プレートが、相変化物質を含む、請求項１に記載のバッテリー温度調節装置。
3. 前記外側表面は、前記冷却プレートに向けて突出した複数の第１突起を含み、
   前記冷却プレートは、前記外側表面に向けて突出した複数の第２突起を含み、
   前記冷却プレートが前記第１位置へ移動する場合、前記複数の第２突起は、前記複数の第１突起の間に配置されて前記複数の第１突起に接触する、請求項１または２に記載のバッテリー温度調節装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１温度値が第１臨界値以上である場合、前記第１動作モードを選択するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー温度調節装置。
5. 前記制御部は、
   前記冷却プレートの温度を示す第２温度値にさらに基づき、前記第１動作モード及び前記第２動作モードのいずれか一つを選択するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー温度調節装置。
6. 前記制御部は、
   前記第１温度値が前記第２温度値よりも大きく、かつ前記第１温度値と前記第２温度値との差が第２臨界値以上である場合、前記第１動作モードを選択するように構成される、請求項５に記載のバッテリー温度調節装置。
7. 前記制御部は、
   （ｉ）前記第１温度値が前記第２温度値以下である場合、または（ｉｉ）前記第１温度値が前記第２温度値よりも大きく、かつ前記第１温度値と前記第２温度値との差が前記第２臨界値未満である場合、前記第２動作モードを選択するように構成される、請求項６に記載のバッテリー温度調節装置。
8. 前記制御部は、
   前記第２動作モードが選択された場合、前記第１温度値及び前記第２温度値に基づき、移送距離を算出するように構成され、
   前記移送距離は、前記第１位置と前記第２位置との間隔を示す、請求項７に記載のバッテリー温度調節装置。
9. 前記移送距離が、前記第１温度値と前記第２温度値との差に比例する、請求項８に記載のバッテリー温度調節装置。
10. 前記冷却プレートを前記第１軸とは異なる第２軸に沿って選択的に移動するように構成された第２移送部をさらに含む、請求項５から９のいずれか一項に記載のバッテリー温度調節装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリー温度調節装置を含む、バッテリーシステム。
12. 冷却プレート、第１移送部及び制御部を含む温度調節装置を用いて、バッテリーの温度調節方法であって、
    前記制御部が前記バッテリーの温度を示す第１温度値を決定する段階と、
    前記制御部が前記第１温度値に基づき、第１動作モード及び第２動作モードのいずれか一つを選択する段階と、
    前記第１動作モードが選択された場合、前記制御部が前記冷却プレートを第１軸に沿って第１位置へ移動させることを命令する第１制御信号を前記第１移送部に出力する段階と、
    前記第２動作モードが選択された場合、前記制御部が前記冷却プレートを前記第１軸に沿って第２位置へ移動させることを命令する第２制御信号を前記第１移送部に出力する段階と、を含み、
    前記冷却プレートは、前記第１位置へ移動する場合、予め決められた最大面積で前記バッテリーの外側表面に接触し、
    前記冷却プレートは、前記第２位置へ移動する場合、前記最大面積よりも小さい面積で前記外側表面に接触または前記外側表面から分離される、温度調節方法。

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