KR100932214B1 - 열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템 - Google Patents

열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR100932214B1
KR100932214B1 KR1020050096786A KR20050096786A KR100932214B1 KR 100932214 B1 KR100932214 B1 KR 100932214B1 KR 1020050096786 A KR1020050096786 A KR 1020050096786A KR 20050096786 A KR20050096786 A KR 20050096786A KR 100932214 B1 KR100932214 B1 KR 100932214B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery pack
air
heat exchange
heat
exchange system
Prior art date
Application number
KR1020050096786A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070041064A (ko
Inventor
박정민
윤준일
양희국
남궁억
안재성
우효상
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020050096786A priority Critical patent/KR100932214B1/ko
Priority to EP20060799035 priority patent/EP1935044B1/en
Priority to JP2008535441A priority patent/JP5175203B2/ja
Priority to PCT/KR2006/003952 priority patent/WO2007043763A1/en
Priority to TW95136773A priority patent/TWI330420B/zh
Priority to US11/548,054 priority patent/US7867663B2/en
Publication of KR20070041064A publication Critical patent/KR20070041064A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100932214B1 publication Critical patent/KR100932214B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H01M10/6565—Gases with forced flow, e.g. by blowers with recirculation or U-turn in the flow path, i.e. back and forth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6566—Means within the gas flow to guide the flow around one or more cells, e.g. manifolds, baffles or other barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 다수의 단위전지들을 포함하는 중대형 전지팩의 온도를 최적의 작동 조건으로 조절하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 이동을 위한 소정의 유로가 형성되도록 전지팩의 외면을 감싸고 있는 하우징의 일면에 공기 유입구와 배출구가 형성되어 있고, 공기의 유동을 위한 구동팬이 상기 유로 상에 위치하며, 상기 공기 유입구에는 공기의 온도를 제어하기 위한 펠티어 소자가 설치되어 있는 전지팩용 열교환 시스템을 제공한다.
본 발명에서 열교환 시스템은 전지팩 냉각용 공기의 유입부에 열전소자를 장착하여 전지팩의 최적 작동온도를 용이하게 조절할 수 있고, 외부조건에 의한 영향을 줄일 수 있으며, 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템 {Heat Exchanging System of Battery Pack Using Thermoelectric Element}
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 열교환 시스템을 포함하는 것으로 구성된 전지 시스템의 사시도이다;
도 2는 도 1의 열교환 시스템의 유입구와 배출구를 일부 확대한 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환 시스템의 일부 사시도이다;
도 4는 도 3의 수직 단면도이다.
본 발명은 다수의 단위전지들을 포함하는 중대형 전지팩의 온도를 최적의 작동 조건으로 조절하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 이동을 위한 소정의 유로가 형성되도록 전지팩의 외면을 감싸고 있는 하우징의 일면에 공기 유입구와 배출구가 형성되어 잇고, 공기의 유동을 위한 구동팬이 상기 유로 상 에 위치하며, 상기 공기 유입구에는 공기의 온도를 제어하기 위한 펠티어 소자가 설치되어 있는 전지팩용 열교환 시스템을 제공한다.
가솔린, 경유 등의 화석 연료를 사용하는 차량의 가장 큰 문제점 중의 하나는 대기오염을 유발한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 관심을 끌고 있다. 따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지가 주로 사용되고 있지만, 최근에는 리튬 이온전지 등의 사용도 시도되고 있다.
이러한 이차전지가 EV, HEV 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되는 바, 이를 위하여 다수의 소형 이차전지(단위전지)들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전지모듈을 형성하고 이러한 전지모듈을 다수 개 병렬 또는 직렬로 연결하여 하나의 전지팩을 형성하여 사용하고 있다.
그러나, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키는 바, 충방전 과정에서 발생한 단위전지의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 단위전지의 열화를 초래한다. 따라서, 고출력 대용량의 전지인 차량용 전지팩에는 냉각 시스템이 필요하다.
차량용 전지팩의 냉각 시스템은 일반적으로 냉매로서 공기를 사용하는 공냉식 구조로 이루어져 있으며, 차량의 외부 또는 내부의 공기를 흡입하여 전지팩을 냉각시킨 후 차량의 외부로 배출하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 이러한 냉각 시스템의 효율을 높이기 위한 다양한 기술들이 개발되었다.
예를 들어, 일본 특허출원공개 제1996-148189호에는 각각의 배터리 셀에 열전달판을 부착하고, 상기 열전달판 외측에 방열핀을 장착하여 배터리의 온도에 따라서 냉각팬을 작동함으로써, 배터리를 냉각시키는 온도 조절장치가 개시되어 있다. 또한, 한국 특허출원공개 제2005-0018518호에는 각각의 배터리에 흡열 부재를 부착하고 냉각팬에 의해 유입되는 공기를 이용하여 배터리를 냉각시키는 냉각 장치가 개시되어 있다. 이러한 기술들은 방열핀 또는 흡열부재를 사용하여 그 나름으로 전지의 냉각 효율을 높이고 있고 있으나, 각각의 배터리 셀에 방열핀 등을 장착한다거나 흡열 부재를 부착하는 등 장치의 전반적인 구성이 번잡하여 조립 공정이 복잡하고, 그와 같은 노력에도 불구하고 소망하는 정도의 효율성을 얻을 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
이와는 별도로, EV, HEV 등과 같은 차량은 가혹한 조건에서 작동하는 상황에 자주 놓이게 되는데, 예를 들어 겨울철 저온 상태에서 작동할 경우, 최적 작동온도를 조절하기 위하여 냉각 시스템의 작동을 정지시키거나 시스템으로 유입되는 공기의 온도를 높이는 승온 작동을 행해야 하므로 별도의 추가장비가 설치되어야 하고, 또한 그 이전에 단위전지가 매우 낮은 온도 상태에 놓이게 될 경우에는 전지 구성요소들의 손상이 유발될 수 있으며 갑작스러운 승온 작동에 의해 열화가 촉진될 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 다양한 실험과 심도있는 연구를 병행한 끝에, 전지팩 냉각용 공기의 유입부에 열전소자를 장착할 경우, 전지팩의 최적 작동온도를 용이하게 조절할 수 있고, 외부조건에 의한 영향을 줄일 수 있으며, 소음 및 진동을 감소시킬 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견을 기초로 완성되었다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩용 열교환 시스템은, 다수의 단위전지들을 포함하는 중대형 전지팩의 온도를 최적의 작동 조건으로 조절하기 위한 시스템으로서, 공기의 이동을 위한 소정의 유로가 형성되도록 전지팩의 외면을 감싸고 있는 하우징의 일면에 공기 유입구와 배출구가 형성되어 있고, 공기의 유동을 위한 구동팬이 상기 유로 상에 위치하며, 상기 공기 유입구에는 유입되는 공기의 온도를 제어하기 위한 펠티어 소자가 설치되어 있는 것으로 구성되어 있다.
상기 펠티어 소자는 전류가 인가되면 양단에서 흡열 또는 방열 현상이 각각 발생하는 열전소자로, 상기 전류가 인가되는 방향에 따라 흡열 및 방열 현상이 발생하는 단부가 결정된다.
그러한 펠티어 소자에 의한 공기의 온도 조절을 더욱 용이하게 행할 수 있도록, 바람직하게는, 펠티어 소자를 사이에 두고 제 1 열전도 부재가 유입구의 내면에, 제 2 열전도 부재가 유입구의 외면에 각각 위치하여, 상기 펠티어 소자 작동의 효과를 증폭시킬 수 있다.
상기 제 1 열전도 부재 및 제 2 열전도 부재는 공기와의 접촉면적을 최대화할 수 있도록, 열전도성이 높은 소재로 이루어진 다수의 핀들이 일렬로 배열되어 있는 구조가 바람직하다.
상기 구동팬은 시스템 외부의 공기가 유입구를 통해 전지팩을 지난 후에 배출구를 통해 시스템 외부로 다시 빠져날 수 있는 구동력을 제공하는 역할을 하며, 유로의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 바람직하게는 유입구에서 펠티어 소자의 전방 또는 후방에 설치될 수 있다.
상기 펠티어 소자 및/또는 구동팬은 전지팩 내부의 제어장치 또는 전지팩이 장착되는 디바이스의 제어장치에 의해 그것의 작동이 제어될 수 있다. 바람직하게는, 전지팩의 단위전지들 또는 전지모듈에 온도 측정을 위해 설치되어 있는 써미스터의 신호 정보를 바탕으로, BMS(Battery Management System)에 의해 제어되도록 구성된다.
따라서, 상기 써미스터로부터 감지되는 전지팩의 전반적인 온도 상태에 대한 정보를 바탕으로, 전지팩의 온도가 너무 높은 경우에는, 유입구로 향해 있는 펠티어 소자의 단부에서 흡열 현상이 유도되는 방향으로 전류를 인가하고 구동팬을 가동시키며, 냉각된 공기가 유입구를 통해 시스템 내부로 공급되도록 한다.
반대로, 전지팩의 온도가 너무 낮은 경우에는, 유입구로 향해 있는 펠티어 소자의 단부에서 발열 현상이 유도되는 방향으로 전류를 인가하고 구동팬을 가동시켜, 가열된 공기가 유입구를 통해 시스템 내부로 공급되도록 한다.
경우에 따라서는, 다수의 써미스터로부터 감지된 단위전지들 또는 전지모듈의 온도가 불균일한 것으로 확인된 경우에는, 펠티어 소자에는 전류를 인가하지 않은 상태에서 구동팬만을 가동시켜, 공기를 빠르게 순환시킴으로써, 전지팩의 전반적인 온도를 균일하게 조절할 수도 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 유입구와 배출구는 펠티어 소자를 사이에 두고 서로 인접하도록 구성되어 있다. 더욱 바람직하게는, 펠티어 소자의 양면에 열전도 부재가 부착되어 있고, 제 1 열전도 부재는 유입구의 내면에 위치하고 제 2 열전도 부재는 공기 배출구 내면에 위치하도록 구성되어 있다. 상기와 같은 구조의 열교환 시스템은 유입구의 외면에 위치한 제 2 열전도 부재를 배출구의 내면으로 이동시켜, 시스템의 전체적인 크기를 줄일 수 있으므로 매우 바람직하다. 또한, 제 1 열전도 부재와 제 2 열전도 부재 모두에 있어서 공기의 흐름이 이루어지므로 높은 열전도가 펠티어 소자에 제공되어 상기 소자의 작동 효율을 높이는 효과도 있다.
바람직하게는, 상기와 같이, 열전도 부재들이 유입구와 배출구에 각각 위치해 있는 구조에서, 시스템의 외부 공기와 직접 접하는 유입구의 단부와 배출구의 단부는 서로 동일면 상에 위치하지 않도록 구성되어 있다. 예를 들어, 유입구의 단부는 차량의 트렁크, 탑승구간 등에 연통되어 있고, 배출구의 단부는 차량의 외부에 연통되어 있는 구조를 들 수 있다. 따라서, 배출구로부터 빠져나온 공기가 재차 유입구를 통해 시스템 내부로 도입되는 것을 억제할 수 있다.
상기 밀폐형 하우징은 적어도 내부 일면에 열교환 매체가 소정의 유로로 분 할될 수 있도록 격벽이 형성되어 있으며, 단열 소재로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 상기 유로 분할을 위한 격벽 구조의 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-85765호 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 열교환 시스템을 포함하고있는 전지 시스템이 모식적으로 도시되어 있다. 이해의 편의를 위하여, 상당 부분을 투시도로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 전지 시스템(400)은 열교환 시스템(100) 내부에 전지팩(200)과 제어장치(300)가 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전지팩(200)은 파우치형 전지셀 등의 단위전지들을 다수 개 적층하여 카트리지 또는 프레임 등의 외장부재에 장착하여 전기적으로 연결한 구조로 이루어져 있다. 전지팩(200)의 작동은 BMS 등의 제어장치(300)에 의해 제어된다.
열교환 시스템(100)은 공기의 유로를 형성하는 하우징(110)의 일면에 유입구(101)와 배출구(102)가 서로 분리되어 형성되어 있고, 상기 공기의 유동을 위한 구동팬(도시하지 않음)이 내장되어 있으며, 유입구(101)에 펠티어 소자(130)를 장착하고 있는 구조로 이루어져 있다.
펠티어 소자(130)에는 제 1 열전도 부재(140) 및 제 2 열전도 부재(150)가 부착되어 있으며, 제 1 열전도 부재(140)는 펠티어 소자(130)를 사이에 두고 공기 유입구(101)의 내면에 위치하며, 제 2 열전도 부재(150)는 유입구(101)의 외면에 위치한다. 따라서, 공기가 유입구(101)를 통해 시스템(100) 내부로 유입될 때, 제 1 열전도 부재(140)를 통과하게 된다.
제 1 열전도 부재(140)와 제 2 열전도 부재(150)는 유입되는 공기와 접촉면적을 넓히기 위하여 공기의 유입 방향으로 다수의 핀들(141)이 일렬로 배열되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 이러한 핀들(141)은 높은 열전도율의 소재로 이루어져 있다.
도 2에는 도 1에서의 열교환 시스템의 측단면 확대도로서 유입된 공기의 열을 제거하는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지팩(200)의 온도가 최적 작동온도보다 높을 경우, BMS(도시하지 않음)의 작용에 의해, 제 1 열전도 부재(140)와 인접한 단면에서는 흡열 현상이 유도되고 제 2 열전도 부재(150)와 인접한 단면에서는 방열 현상이 유도되도록 펠티어 소자(130)에 전류가 인가된다. 따라서, 공기는 유입구(101)에서 냉각되어 시스템(100) 내부로 공급되고, 전지팩(200)에서 발생되는 열을 흡수하여 배출구(102)로 배출된다.
반대로, 전지팩(100)의 온도가 최적 작동온도보다 낮을 경우, 펠티어 소자(130)에 상기와 반대 방향으로 전류가 인가되어, 제 1 열전도 부재(140)와 인접한 단면에서는 방열 현상이 유도되고 제 2 열전도 부재(150)와 인접한 단면에서는 흡열 현상이 유도된다. 따라서, 공기는 유입구(101)에서 가열되어 전지팩(200)의 온 도를 적정온도로 상승시킨 후 배출구(102)를 통해 배출된다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환 시스템의 일부가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 열교환 시스템(100a)은 펠티어 소자(130)를 사이에 두고 공기의 유입구(101a)와 배출구(102a)가 서로 인접하도록 구성되어 있다. 즉, 펠티어 소자(130)의 상하 단부에 각각 부착되어 있는 제 1 열전도 부재(140)는 유입구(101a)의 내면에, 제 2 열전도 부재(150)는 공기 배출구(102a) 내면에 위치되어 있다. 따라서, 도 1의 시스템(100)과 비교하여, 시스템(100a) 전체의 크기를 대폭 줄일 수 있다. 더욱이, 제 1 열전도 부재(140)와 제 2 열전도 부재(150) 모두 유입구(101a)와 배출구(102a)에서의 공기 유동에 의해 열전도를 나타낸다. 이에 대해서는 하기 도 4에서 더욱 자세히 설명한다.
도 4에는 도 3의 열교환 시스템(100a)의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 도 2에서 설명한 바와 같은 원리로, 전지 시스템(100a) 내부로 유입되는 공기가 유입구(101a)에서 펠티어 소자(130)에 의해 냉각 또는 가열되고, 펠티어 소자(130)로부터 공기로의 저온 또는 고온의 열전달은 펠티어 소자(130)의 하단부에 부착된 상태로 유입구(101a) 내부에 위치하는 제 1 열전도 부재(140)에 의해 높은 효율성으로 이루어진다.
한편, 펠티어 소자(130)의 상단부에 부착된 제 2 열전도 부재(140)는 배출구(102a) 상에 위치되어 있으므로, 유동하는 공기에 직접 접촉하게 된다. 따라서, 유입구의 상단 외면에 제 2 열전도 부재가 위치하는 열교환 시스템(100)과 비교하 여, 단위시간당 접촉되는 공기의 수량이 훨씬 많다. 이는 펠티어 소자(130)에 전류가 인가됨으로써 제 2 열전도 부재(140)에서 발열 또는 흡열 현상이 일어날 때, 제 2 열전도 부재(140)의 온도는 빠르게 낮추거나 높이는데 도움이 된다. 따라서, 제 2 열전도 부재(140)의 이러한 열 조절로 인해 펠티어 소자(130)의 작동 효율성은 더욱 높아질 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 열교환 시스템은 전지팩 냉각용 공기의 유입부에 열전소자를 장착하여 전지팩의 최적 작동온도를 용이하게 조절할 수 있고, 외부조건에 의한 영향을 줄일 수 있으며, 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 다수의 단위전지들을 포함하는 중대형 전지팩의 온도를 최적의 작동 조건으로 조절하기 위한 시스템으로서, 공기의 이동을 위한 유로가 형성되도록 전지팩의 외면을 감싸고 있는 하우징의 일면에 공기 유입구와 배출구가 형성되어 있고, 공기의 유동을 위한 구동팬이 상기 유로 상에 위치하며, 상기 공기 유입구에는 유입되는 공기의 온도를 제어하기 위한 펠티어 소자가 설치되어 있고, 상기 펠티어 소자에서 전류의 인가 방향에 따라 발열과 흡열 현상이 유발되는 양 단부에는 두 개의 열전도 부재가 부착되어 있고, 제 1 열전도 부재는 상기 공기 유입구의 내면에 위치하고 제 2 열전도 부재가 외면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩용 열교환 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 열전도 부재들은 열전도성 소재로 이루어진 다수의 핀들이 일렬로 배열되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 구동팬 또는 펠티어 소자는 상기 전지팩 내부의 제어장치 또는 전지팩이 장착되는 디바이스의 제어장치에 의해 작동이 제어되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 구동팬 또는 펠티어 소자는, 전지팩의 단위전지들 또는 전지모듈에 온도 측정을 위해 설치되어 있는 써미스터의 신호 정보를 바탕으로 전지팩의 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 공기 유입구와 배출구는 펠티어 소자를 사이에 두고 서로 인접해 있으며, 상기 제 2 열전도 부재는 공기 배출구 내면에 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 적어도 내부 일면에 열교환 매체가 유로로 분할될 수 있도록 격벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 단열 소재로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 유입구의 단부와 배출구의 단부는 서로 동일면 상에 위치하지 않도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
KR1020050096786A 2005-10-14 2005-10-14 열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템 KR100932214B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050096786A KR100932214B1 (ko) 2005-10-14 2005-10-14 열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템
EP20060799035 EP1935044B1 (en) 2005-10-14 2006-10-02 Heat exchanging system of battery pack using thermoelectric element
JP2008535441A JP5175203B2 (ja) 2005-10-14 2006-10-02 熱電素子を使用するバッテリーパックの熱交換装置
PCT/KR2006/003952 WO2007043763A1 (en) 2005-10-14 2006-10-02 Heat exchanging system of battery pack using thermoelectric element
TW95136773A TWI330420B (en) 2005-10-14 2006-10-03 Heat exchanging system of battery pack using thermoelectric element
US11/548,054 US7867663B2 (en) 2005-10-14 2006-10-10 Heat exchanging system of battery pack using thermoelectric element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050096786A KR100932214B1 (ko) 2005-10-14 2005-10-14 열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070041064A KR20070041064A (ko) 2007-04-18
KR100932214B1 true KR100932214B1 (ko) 2009-12-16

Family

ID=37942964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050096786A KR100932214B1 (ko) 2005-10-14 2005-10-14 열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7867663B2 (ko)
EP (1) EP1935044B1 (ko)
JP (1) JP5175203B2 (ko)
KR (1) KR100932214B1 (ko)
TW (1) TWI330420B (ko)
WO (1) WO2007043763A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101252936B1 (ko) * 2011-03-16 2013-04-09 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 팩
KR101417411B1 (ko) * 2012-11-16 2014-07-09 기아자동차주식회사 차량의 배터리장치 및 이를 구비한 차량
KR101472635B1 (ko) * 2012-11-07 2014-12-15 현대하이스코 주식회사 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템
CN110444834A (zh) * 2019-08-21 2019-11-12 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种车辆的电池热管理系统
KR20210097541A (ko) 2020-01-30 2021-08-09 주식회사 엘지에너지솔루션 전지팩용 제습장치 및 이를 포함하는 전지팩
WO2023204674A1 (ko) * 2022-04-22 2023-10-26 스탠다드에너지(주) 이차전지

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5082772B2 (ja) * 2007-10-31 2012-11-28 トヨタ自動車株式会社 電池の温度調節装置
FR2932440B1 (fr) * 2008-06-11 2015-11-13 Valeo Systemes Thermiques Module de controle d'une temperature d'une source d'alimentation electrique d'un vehicule automobile
US9960461B2 (en) * 2008-10-15 2018-05-01 General Electric Company System and method for temperature control of multi-battery systems
DE102009029629A1 (de) * 2008-12-15 2010-06-17 Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township Wärmeübertrager zur Temperierung von Fahrzeugbatterien
KR101419556B1 (ko) * 2009-03-02 2014-07-16 주식회사 엘지화학 열전현상을 이용한 자가 온도조절 전기자동차용 배터리팩
JP2010282878A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Nec Corp 二次電池システムおよび温度制御方法
CH703973A1 (de) * 2010-10-29 2012-04-30 Obrist Engineering Gmbh Temperaturgesteuerte Batterie.
WO2012068235A1 (en) * 2010-11-16 2012-05-24 Parker-Hannifin Corporation Cooling system and method
TWI426637B (zh) * 2011-01-12 2014-02-11 Delta Electronics Inc 電池模組
JP2013109977A (ja) * 2011-11-21 2013-06-06 Yamaha Motor Co Ltd 電池パックおよびそれを備える鞍乗型車両
IN2014KN01408A (ko) 2012-01-05 2015-10-23 Electrovaya Inc
WO2013139372A1 (en) 2012-03-19 2013-09-26 Husqvarna Ab Power adapter for cordless power tools
US10230077B2 (en) 2012-03-19 2019-03-12 Husqvarna Ab Carrier system for a backpack energy source, energy source and backpack energy source assembly
KR101371739B1 (ko) 2012-09-07 2014-03-12 기아자동차(주) 배터리 시스템
EP2923393B1 (en) 2012-11-23 2019-04-24 Husqvarna AB Apparatus for providing battery pack cooling
KR101428383B1 (ko) 2013-04-26 2014-08-08 현대자동차주식회사 친환경 차량의 배터리모듈 간접 냉각장치
CN103326084B (zh) * 2013-06-04 2016-01-13 哈尔滨圣为技术有限公司 电池组温度控制装置及电池组温度控制方法
KR101534913B1 (ko) 2013-06-17 2015-07-08 현대자동차주식회사 열전소자를 구비한 배터리 팩 공냉장치와 이의 제어 방법
US20150373868A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-24 Emerson Network Power, Energy Systems, North America, Inc. Cabinets and methods for removing undesirable gas in cabinets
US9825343B2 (en) 2014-09-30 2017-11-21 Johnson Controls Technology Company Battery module passive thermal management features and positioning
US10658717B2 (en) 2014-09-30 2020-05-19 Cps Technology Holdings Llc Battery module active thermal management features and positioning
US10720683B2 (en) 2014-09-30 2020-07-21 Cps Technology Holdings Llc Battery module thermal management features for internal flow
JP6529276B2 (ja) * 2015-02-18 2019-06-12 キヤノン株式会社 撮像装置
WO2018053705A1 (zh) * 2016-09-21 2018-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 可充电电池
DE102016125476B4 (de) * 2016-12-22 2020-09-03 Benteler Automobiltechnik Gmbh Batterieträger für ein Elektrokraftfahrzeug mit Kühlsystem
KR20200057435A (ko) * 2018-11-16 2020-05-26 주식회사 엘지화학 냉각 부재를 포함하는 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010036667A (ko) * 1999-10-11 2001-05-07 이계안 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치 및 그 방법
US6645666B1 (en) * 1998-03-05 2003-11-11 Black & Decker Inc. Battery cooling system
WO2005029617A2 (en) * 2003-09-12 2005-03-31 Ballard Power Systems Inc. Shutdown methods and designs for fuel cell stacks

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3414004B2 (ja) 1994-11-22 2003-06-09 日産自動車株式会社 電気自動車用バッテリの温度調節装置
JP2000318442A (ja) * 1999-05-13 2000-11-21 Bosch Automotive Systems Corp 車両用空気調和装置
DE10114960C1 (de) * 2001-03-27 2002-08-14 Knuerr Mechanik Ag Gehäuse zur Aufnahme mindestens einer Energiespeichereinrichtung
JP5049436B2 (ja) * 2001-09-28 2012-10-17 パナソニック株式会社 組電池
JP3780906B2 (ja) * 2001-11-02 2006-05-31 日立工機株式会社 充電装置
JP2003142166A (ja) * 2001-11-06 2003-05-16 Panasonic Ev Energy Co Ltd 電池の冷却制御方法及び装置
JP4366100B2 (ja) * 2003-03-24 2009-11-18 パナソニックＥｖエナジー株式会社 電池パック
KR100534730B1 (ko) 2003-08-14 2005-12-07 현대자동차주식회사 전기자동차용 배터리 트레이 냉각장치
JP2005071759A (ja) * 2003-08-22 2005-03-17 Toyota Motor Corp 電池冷却構造
US7384704B2 (en) 2003-12-18 2008-06-10 General Motors Corporation Methods and apparatus for controlling the temperature of an automobile battery
KR100853621B1 (ko) 2004-10-26 2008-08-25 주식회사 엘지화학 전지팩의 냉각 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6645666B1 (en) * 1998-03-05 2003-11-11 Black & Decker Inc. Battery cooling system
US6949309B2 (en) * 1998-03-05 2005-09-27 Black & Decker Inc. Battery cooling system
KR20010036667A (ko) * 1999-10-11 2001-05-07 이계안 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치 및 그 방법
WO2005029617A2 (en) * 2003-09-12 2005-03-31 Ballard Power Systems Inc. Shutdown methods and designs for fuel cell stacks

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101252936B1 (ko) * 2011-03-16 2013-04-09 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 팩
US8852773B2 (en) 2011-03-16 2014-10-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
KR101472635B1 (ko) * 2012-11-07 2014-12-15 현대하이스코 주식회사 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템
KR101417411B1 (ko) * 2012-11-16 2014-07-09 기아자동차주식회사 차량의 배터리장치 및 이를 구비한 차량
CN110444834A (zh) * 2019-08-21 2019-11-12 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种车辆的电池热管理系统
KR20210097541A (ko) 2020-01-30 2021-08-09 주식회사 엘지에너지솔루션 전지팩용 제습장치 및 이를 포함하는 전지팩
WO2023204674A1 (ko) * 2022-04-22 2023-10-26 스탠다드에너지(주) 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
JP5175203B2 (ja) 2013-04-03
EP1935044A1 (en) 2008-06-25
EP1935044A4 (en) 2009-11-18
TWI330420B (en) 2010-09-11
US20070231678A1 (en) 2007-10-04
US7867663B2 (en) 2011-01-11
WO2007043763A1 (en) 2007-04-19
TW200740008A (en) 2007-10-16
EP1935044B1 (en) 2012-07-11
KR20070041064A (ko) 2007-04-18
JP2009512154A (ja) 2009-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100932214B1 (ko) 열전소자를 이용한 전지팩의 열교환 시스템
KR100937903B1 (ko) 전지팩의 밀폐형 열교환 시스템
US11749855B2 (en) Battery module and battery pack including the same
CN108886189B (zh) 电池组温度控制、供电系统
KR101586197B1 (ko) 신규한 냉각구조를 가진 전지팩
US8492642B2 (en) System for controlling temperature of a secondary battery module
JP4440553B2 (ja) 組電池の冷却装置
KR101589996B1 (ko) 액상 냉매 유출에 대한 안전성이 향상된 전지팩
CN102315501B (zh) 电池模块
JP4504936B2 (ja) 電池モジュール
JP2010536127A (ja) 特にハイブリッド駆動のためのバッテリー
JP2004047426A (ja) 組電池の冷却装置及び二次電池
JP2011023179A (ja) 組電池及びこれを備える車両並びに組電池用のバスバー
KR101522164B1 (ko) 온도 조절을 위한 펠티어 소자를 포함하고 있는 전지팩
JP2012190675A (ja) バッテリー装置
KR102371850B1 (ko) 알루미늄 프로파일이 구비된 전기차량의 수냉식 배터리팩 구조
KR101283344B1 (ko) 열전 필름을 포함하고 있는 전지모듈
CN117790967A (zh) 电池组热能管理总成和热能管理方法
KR101779944B1 (ko) 콤팩트하고 안정성이 우수한 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121011

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131018

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141017

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150923

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 10