KR101412769B1 - 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 배터리 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 배터리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 배터리 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 시스템은, 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 인접하게 배치된 열 교환기; 상기 배터리 셀 및 상기 배터리 셀 사이에 배치된 열 교환기를 포함하며 상호 연결된 제1 및 제2 프레임부; 상기 열 교환기에 냉매 유체를 공급하고, 열 교환기로부터 냉매 유체를 되돌려 받는 유체 공급부; 일정 시간 동안 배터리 셀의 출력 전압 레벨을 나타내는 제1 신호를 출력하는 전압 센서; 상기 일정 시간 동안 배터리 셀에 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2 신호를 출력하는 전류 센서; 상기 제1 및 제2 신호에 근거하여 상기 배터리 셀의 저항 레벨을 계산하도록 구성되고, 증가된 소망하는 힘이 상기 배터리 셀의 적어도 어느 한 쪽 측벽에 가해지도록, 상기 저항 레벨에 근거하여, 상기 유체 공급부가 상기 열 교환기에 공급되는 냉매 유체의 압력 레벨이 제1 압력 레벨로 증가되게 하는 제어 신호를 발생하도록 구성된 마이크로프로세서;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 배터리 셀 내 활물질 사이의 거리가 감소되어 활물질 사이의 이온 전달 효율이 향상된다.

Description

배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 배터리 시스템 및 방법{BATTERY SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING AN OPERATIONAL LIFE OF A BATTERY CELL}
본 발명은 배터리 시스템 내 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 배터리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 배터리 셀의 저항 특성에 근거하여 이온 전달 효율을 상승시킬 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명자는 전기차의 파우치형 리튬-이온 배터리 셀의 교체가 비교적 비싸다는 것을 인지하고 있다. 따라서, 본 발명자는 배터리의 작동 수명을 향상시키는 배터리 시스템 및 방법이 필요하다는 것을 착안하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 감안하여 창안된 것으로서, 배터리 셀의 작동 수명을 향상시킬 수 있는 배터리 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 시스템은, 배터리 셀과, 상기 배터리 셀에 인접하게 배치된 열 교환기를 포함한다. 상기 배터리 시스템은, 상기 배터리 셀이 구비되는 제1 및 제2 프레임부를 더 포함하고, 제1 및 제2 프레임부 사이에 상기 열 교환기가 배치된다. 상기 제1 및 제2 프레임부는 서로 연결되도록 구성된다. 상기 배터리 시스템은, 상기 열 교환기에 냉매 유체를 공급하고, 열 교환기로부터 냉매 유체를 되돌려 받는 유체 공급부를 더 포함한다. 또한, 상기 배터리 시스템은 일정 시간 동안 배터리 셀의 출력 전압 레벨을 나타내는 제1 신호를 출력하는 전압 센서를 더 포함한다. 또한 상기 배터리 시스템은, 상기 일정 시간 동안 배터리 셀에 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2 신호를 출력하는 전류 센서를 더 포함한다. 또한 상기 배터리 시스템은 상기 제1 및 제2 신호에 근거하여 상기 배터리 셀의 저항 레벨을 계산하도록 구성되는 마이크로프로세서를 더 포함한다. 상기 마이크로프로세서는, 상기 저항 레벨에 근거하여, 증가된 소망하는 힘이 상기 배터리 셀의 적어도 어느 한 쪽 측벽에 가해지도록, 상기 유체 공급부가 상기 열 교환기에 공급되는 냉매 유체의 압력 레벨을 제1 압력 레벨로 증가시키게 하는 제어 신호를 발생하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 마이크로프로세서는 미리 설정된 저항 레벨과 측정된 저항 레벨의 차이값을 계산하도록 구성되고, 상기 차이값에 근거하여 상기 열 교환기가 적어도 하나의 배터리 셀에 가해야 할 소망하는 힘의 크기를 결정하도록 구성되며, 상기 결정된 소망하는 힘의 크기에 근거하여 상기 냉매 유체의 제1 압력 레벨을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 배터리 셀은 파우치형 리튬-이온 배터리 셀이다.
바람직하게, 상기 열 교환기는 상기 냉매 유체가 흐르는 내부 공간을 정하는 신축성 측면 부재로 만들어진 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 작동 수명을 향상시키기 위한 방법이 제공된다. 상기 배터리 시스템은, 상기 배터리 셀이 구비되는 제1 및 제2 프레임부를 더 포함하고, 제1 및 제2 프레임부 사이에 상기 열 교환기가 배치된다. 상기 열 교환기는 상기 배터리 셀에 인접하게 배치된다. 또한 상기 배터리 시스템은 상기 열 교환기에 유체 흐름을 유발하도록 연결된 유체 공급부 및 마이크로프로세서를 포함한다. 상기 방법은 전압 센서를 이용하여 일정 시간 간격 동안 상기 배터리 셀의 출력 전압 레벨을 나타내는 제1 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 또한 상기 방법은, 전류 센서를 이용하여 상기 일정 시간 간격 동안 상기 배터리 셀에 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다. 또한 상기 방법은, 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1 및 제2 신호에 근거하여 상기 배터리 셀의 저항 레벨을 계산하는 단계를 더 포함한다. 또한 상기 방법은, 상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 저항 레벨에 근거하여, 증가된 소망하는 힘이 상기 배터리 셀의 적어도 어느 한 쪽 측벽에 가해지도록, 상기 유체 공급부가 상기 열 교환기에 공급되는 냉매 유체의 압력 레벨을 제1 압력 레벨로 증가시키게 하는 제어 신호를 발생하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키기 위한 배터리 시스템 및 방법은 다른 배터리 시스템 및 방법보다 현저한 효과를 제공한다. 특히, 상기 배터리 시스템 및 방법은, 증가된 소망하는 힘이 상기 배터리 셀의 적어도 어느 하나의 측면에 가해지도록, 열 교환기에 공급되는 냉매 유체의 압력 레벨을 증가시켜 상기 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 기술적 효과들 제공한다. 증가된 소망하는 힘이 작용한 결과로, 상기 배터리 셀 내 활물질 사이의 거리는 상기 배터리 셀 내 활물질 사이의 이온 전달 효율이 향상되도록 감소된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 배터리 시스템에 사용되는 배터리 셀, 프레임부 및 열 교환기의 단면도이다.
도 3은 도 2의 배터리 셀, 프레임부 및 열 교환기의 부분을 확대한 횡단면도이다.
도 4는 도 3의 배터리 셀, 프레임부 및 열 교환기의 부분을 확대한 횡단면도이다.
도 5는 도 2의 배터리 시스템에 사용되는 열 교환기의 횡단면도이다.
도 6은 도 1의 배터리 셀, 프레임부 및 열 교환기의 부분을 확대한 다른 단면도이다.
도 7은 도 6의 배터리 셀, 프레임부 및 열 교환기의 부분을 확대한 다른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 배터리 시스템 내 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 배터리 셀의 전압 대 전류 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 10은 배터리 셀의 단순화된 횡단면도이다.
도 11은 압축된 배터리 셀의 단순화된 다른 횡단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(10)이 도시되어 있다. 상기 배터리 시스템(10)은 배터리 셀(20, 30), 제1 및 제2 프레임부(40, 42), 열 교환기(50), 유체 공급부(60), 전압 센서(70), 전류 센서(80), 마이크로프로세서(90) 및 메모리부(92)를 포함한다.
상기 배터리 시스템(10)에 대한 상세한 설명을 개시하기 전에, 상기 배터리 시스템(10)의 기능을 보다 잘 이해하기 위해 이온 전달 효율의 상승 및 배터리 셀(20)의 작동 수명 향상을 위한 방법론에 대한 일반적인 개관을 먼저 개시한다. 비록 상기 배터리 시스템(10)은 2개의 예시적인 배터리 셀을 포함하고 있지만, 단순화의 목적을 위해 상기 배터리 셀(20)과 관련된 효과에 대해서만 상세히 설명될 것이다. 그러나, 이하의 방법론은 하나의 배터리 셀 또는 복수의 배터리 셀에 대해서도 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 도 10을 참조하면, 파우치형 리튬-이온 배터리 셀(20)의 일부가 단순화된 횡단면도가 도시되어 있다. 상기 배터리 셀(20)은 활물질(active elements 22, 23), 전극(electrodes 25, 26) 및 전해액(electrolyte)이 함침된 분리막(separator 24)을 포함하고 있다. 상기 전극(25, 26)은 상기 활물질(22, 23)과 각각 연결되어 있다. 작동 중에는, 상기 활물질(22)에서 나온 이온들이 상기 분리막(24) 및 상기 분리막(24)의 전해액을 거쳐 상기 활물질(23)로 이동한다. 상기 배터리 셀(20)의 작동 수명을 넘기면, 상기 활물질(22)과 상기 활물질(23) 사이의 거리 X1을 건너는 이온 전달 효율이 감소한다. 따라서, 도 11을 참조하면, 본 발명자는 배터리 셀(20)의 작동 수명 동안 이온 전달 효율이 감소할 경우, 상기 활물질(22)과 상기 활물질(23) 사이의 거리를 줄이면 이로운 효과가 있을 것임을 인지하게 되었다. 상기 활물질(22)과 상기 활물질(23) 사이의 거리 감소는 유연하거나(pliable) 또는 신축성 있는(flexible) 배터리 셀(20)의 측면(side surfaces 110, 112)에 상기 활물질(22, 23) 사이의 거리를 X2로 좁히기 위한 힘(F)을 가하여 얻을 수 있다. 상기 거리 X2는 상기 거리 X1보다 짧다. 상기 배터리 시스템(10)은 상기 배터리 셀(20)의 저항 레벨에 근거하여 상기 배터리 셀(20)의 작동 특성이 감소되었다고 판단될 때, 상기 배터리 셀(20)의 측면(110, 112)과 상기 배터리 셀(30)의 측면(130, 132)에 상당히 균일하고 수직적인 힘(F)을 가하도록 구성된다.
도 9를 참조하면, 상기 배터리 셀(20)의 전압 대 전류 곡선을 나타내는 그래프(400)가 도시되어 있다. 상기 배터리 셀(20)의 저항 레벨은 상기 배터리 셀의 작동 특성이 감소되었는지 여부를 판단하는데 사용될 수 있는 각 전압 대 전류 곡선의 기울기를 통해 나타난다. 예를 들어, 상기 곡선(27)의 기울기는 새로운 배터리 셀(20)에 해당하며 요구되는 작동 능력을 시사하는 상대적으로 낮은 저항 레벨을 나타내고, 곡선(28)의 기울기는 상대적으로 높은 저항 레벨을 갖는 오래된 배터리 셀(20)에 해당한다. 본 발명자는 상기 배터리 셀과 관련된 상기 저항 레벨은 상기 배터리 셀(20)의 이온 전달 효율이 감소된 것을 판단하는데 사용될 수 있으며, 상기 배터리 셀(20)의 이온 전달 효율을 상승 및 상기 배터리 셀(20)의 작동 수명을 향상시키기 위해 상기 배터리 셀(20)의 측면(110, 112)에 가하는 힘의 양을 결정하는데 사용될 수 있다는 것을 인지하게 되었다.
도 1 내지 도 3과 도 10을 참조하면, 상기 배터리 셀(20, 30)은 상기 배터리 셀(20, 30) 각각의 단자를 통해 출력 전압을 제공하고, 부하(12)와 전기적으로 커플링되어 있다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(20, 30)은 상호 전기적으로 직렬 커플링되어 있으며, 상기 부하(12)와 직렬 커플링되어 있다. 상기 배터리 셀(20)은 파우치형 바디(pouch-type body 100)와 전극(25, 26)을 포함한다. 상기 파우치형 바디(100)는 활물질(22, 23) 및 측면(110, 112)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(20)은 파우치형 리튬-이온 배터리 셀이다. 물론, 다른 실시예에서, 상기 배터리 셀(20)은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 유연한 측벽(pliable side wall)을 가진 다른 타입의 배터리 셀이 될 수 있다.
상기 배터리 셀(30)은 상기 배터리 셀(20)과 유사한 구조를 가지며, 파우치형 바디(120), 전극(122) 및 다른 전극(도면 미도시)을 포함한다. 상기 파우치형 바디(120)는 활물질 및 측면(130, 132)을 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 배터리 셀(30)은 파우치형 리튬-이온 배터리 셀이다. 물론, 다른 실시예에서, 상기 배터리 셀(30)은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 유연한 측벽을 가진 다른 타입의 배터리 셀이 될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 열 교환기(50)은 상기 배터리 셀(20, 30) 사이에 인접하게 배치된다. 상기 열 교환기(50)은 측벽(150, 152), 흡입구(inlet port 170) 및 배출구(outlet port 180)를 포함한다. 상기 측벽(150, 152)는 상호 커플링되어 있으며, 상기 흡입구(170)에서부터 상기 배출구(180)까지 연장된 흐름로(flow path 160)를 규정한다. 일 실시예에서, 상기 측벽(150, 152)는 알루미늄으로 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 측벽(150, 152)는 스테인리스 강으로 구성된다. 물론 또 다른 실시예에서, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 요구되는 기능적 특성을 가진 다른 종류의 물질이 사용될 수 있다. 상기 측벽(150)은 다수의 신축부(flexible portions 190)를 정의하고, 상기 측벽(152)은 다수의 신축부(flexible portions 192)를 정의한다. 상기 각각의 신축부(190)는 상기 각각의 신축부(192)에 가깝게 배치된다. 도 4는 상기 열 교환기(50)를 통과하는 냉매 유체의 흐름이 보통이거나 또는 상대적으로 낮은 압력 레벨일 때의 상기 신축부(190, 192) 및 측벽(150, 152)을 도시하고 있다. 도 6 및 도 7은 상기 열 교환기(50)를 통과하는 상기 냉매 유체의 흐름이 상대적으로 높은 압력 레벨일 때(이하 '제1 압력 레벨')의 상기 신축부(190, 192) 및 상기 측벽(150, 152)의 위치를 도시하고 있다. 상기 냉매 유체가 상대적으로 높은 압력을 가질 때, 상기 신축부(190, 192)는 상당히 균일한 힘을 상기 배터리 셀(20)의 측면(110, 112) 및 상기 배터리 셀(30)의 측면(130, 132)에 수직적으로 가하도록 바깥쪽을 향하여 확장하는 것을 알 수 있다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 흡입구(170)은 상기 도관(conduit 210)에 유체의 유입이 가능하게 커플링되어 있고, 상기 배출구(180)는 상기 도관(conduit 212)에 유체의 배출이 가능하게 커플링되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 및 제2 프레임부(40, 42)는 상기 배터리 셀(20, 30) 및 상기 배터리 셀(20, 30) 사이에 배치된 열 교환기(50)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 프레임부(40, 42)는 상호 커플링되어 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 프레임부(40, 42)는 플라스틱으로 구성할 수 있다. 물론, 다른 실시예에서, 상기 제1 및 제2 프레임부(40, 42)는 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에 널리 알려진 다른 물질로 구성활 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 유체 공급부(60)는 상기 열 교환기(50)에 냉매 유체를 공급하도록 구성된다. 상기 유체 공급부(60)는 펌프(pump 200), 전원 공급기(power supply 202), 압력 센서(pressure sensor 203), 배관(210, 212, 214) 및 저장소(reservoir 220)를 포함하고 있다. 상기 펌프(200)는 냉매 유체를 상기 저장소(220)에서 상기 배관(210)을 통해 상기 열 교환기(50)로 펌프질 한다. 상기 전원 공급기(202)는 상기 마이크로프로세서(90)로부터 수신한 제어 신호에 대응하여 상기 펌프(202)가 요구되는 압력 레벨로 냉매 유체를 펌프질 하도록 제어 신호를 발생시킨다. 상기 냉매 유체는 상기 열 교환기(50)에서 나와 상기 배관(212)을 통해서 상기 저장소(220)로 펌프질 된다. 그 후에, 상기 냉매 유체는 상기 저장소(220)에서 나와 상기 배관(214)를 통해서 다시 상기 펌프(200)로 되돌아가도록 펌프질 된다. 보다시피, 상기 배관(210)은 상기 펌프(200)와 상기 열 교환기(50) 사이에 유체가 흐를 수 있도록 커플링되어 있다. 또한, 상기 배관(212)은 상기 열 교환기(50)와 상기 저장소(220) 사이에 유체가 흐를 수 있도록 커플링되어 있으며, 상기 배관(214)는 상기 저장소(220)와 상기 펌프(200) 사이에 유체가 흐를 수 있도록 커플링되어 있다. 상기 압력 센서(203)는 상기 펌프(200)에서 나오는 냉매 유체의 압력 레벨을 나타내는 신호를 발생하도록 구성되고, 상기 신호는 냉매 유체의 압력 레벨에 대한 폐 루프 제어(closed loop control of the pressure level of the coolant fluid)를 위해 상기 마이크로프로세서(90)에 의해 수신된다.
상기 전압 센서(70)는 일정 시간 동안 상기 배터리 셀(20)의 출력 전압 레벨을 나타내는 제1 신호를 발생하도록 구성되고, 상기 신호는 상기 마이크로프로세서(90)에 의해 수신된다.
상기 전류 센서(80)는 일정 시간 동안 상기 배터리 셀(20)에 흐르는 전류를 나타내는 제2 신호를 발생하도록 구성되고, 상기 신호는 상기 마이크로프로세서(90)에 의해 수신된다.
상기 마이크로프로세서(90)은 상기 메모리부(92), 상기 전압 센서(70), 상기 전류 센서(80), 상기 압력 센서(203) 및 상기 전압 공급기(202)에 동작 가능하게 커플링되어 있다. 상기 마이크로프로세서(90)는 상기 각각의 전압 센서(70) 및 전류 센서(80)로부터 수신한 제1 및 제2 신호에 의해 상기 배터리 셀(20)의 저항 레벨을 계산하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(90)는 상기 저항 레벨에 근거하여 상기 유체 공급부(60) 특히, 상기 펌프(200)가 상기 열 교환기(50)에 공급되는 냉매 유체의 압력을 아래에서 상세히 설명될 제1 압력 레벨로 증가시키게 하는 제어 신호를 발생하도록 구성된다. 상기 냉매 유체의 압력 레벨이 상기 제1 압력 레벨로 상승할 때, 상기 배터리 셀(20)의 측면(110, 112) 및 상기 배터리 셀(30)의 측면(130, 132)을 향해 상기 열 교환기(50)의 벽(150, 152)이 실질적으로 균일한 증가된 소망하는 힘(increased desired force)을 수직으로 가하도록 상기 신축부(190, 192)가 바깥쪽으로 확장한다는 것을 주목해야 한다.
이하에서는 상기 도 1 및 도 8을 참조하여 상기 배터리 시스템(10)에서 상기 배터리 셀(20)의 작동 수명을 향상시키는 방법의 순서도(flowchart)를 설명한다. 이하에서 설명될 방법 또한 상기 배터리 셀(30)의 작동 수명을 향상시킨다는 것을 주목할 필요가 있다.
단계 300에서, 상기 전압 센서(70)는 일정 시간 동안 상기 배터리 셀(20)의 출력 전압 레벨을 나타내는 제1 신호를 발생한다.
단계 302에서, 상기 전류 센서(80)는 일정 시간 동안 상기 배터리 셀(20)에 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2 신호를 발생한다.
단계 304에서, 상기 마이크로프로세서(90)는 상기 제1 및 제2 신호에 근거하여 상기 배터리 셀의 저항 레벨을 계산한다. 구체적으로, 상기 저항 레벨은 상기 전압 레벨을 상기 전류 레벨로 나누어서 계산한다.
단계 308에서, 상기 마이크로프로세서(90)은 하기의 수학식을 이용하여 상기 열 교환기(50)에 의해 상기 배터리 셀(20)의 측면(112)에 가해야 할 소망하는 힘의 양을 결정한다.
Figure 112012009635954-pat00001
단계 310에서, 상기 마이크로프로세서(90)는 하기의 수학식을 이용하여 상기 소망하는 힘의 양에 따라 상기 냉매 유체의 제1 압력 레벨을 결정한다.
Figure 112012009635954-pat00002
단계 312에서, 상기 마이크로프로세서(90)는, 소망하는 힘의 양이 상기 배터리 셀(20)의 측면(112)에 가해지도록, 상기 유체 공급부(60)가 상기 열 교환기(50)에 공급하는 상기 냉매 유체의 압력 레벨이 제1 압력 레벨로 증가되게 하는 제어 신호를 발생한다.
상기 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키기 위한 배터리 시스템(10) 및 방법은 다른 배터리 시스템 및 방법보다 현저한 효과를 제공한다. 특히, 상기 배터리 시스템(10) 및 방법은, 증가된 소망하는 힘이 상기 배터리 셀의 적어도 어느 하나의 측면에 가해지도록, 열 교환기에 공급되는 냉매 유체의 압력 레벨을 증가시켜 상기 배터리 셀의 작동 수명을 향상시키는 기술적 효과를 제공한다. 증가된 소망하는 힘이 가해진 결과, 상기 배터리 셀 내 활물질 사이의 거리는 상기 배터리 셀 내 활물질 사이의 이온 전달 효율이 향상되도록 감소된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 의해 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 나아가, 본 발명은 여기에 설명되지 않았지만 본 발명의 기술사상에 부합되는 다양한 변형, 대체, 대용 및 균등물로 변형이 가능하다. 또한, 본 명세서에 본 발명의 다양한 실시예를 기재하였으나, 본 발명은 설명된 실시예의 일부만을 포함할 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상기 명세서에 기술된 설명에 의해 한정되지 않는다.
10 : 배터리 시스템 12 : 부하
20, 30 : 배터리 셀 22, 23 :활물질
24 : 분리막 25, 26, 122 : 전극
27 : 새 것 28 : 오래된 것
40, 42 : 제1 및 제2 프레임부 50 : 열 교환기
60 : 유체 공급부 70 : 전압 센서
80 : 전류 센서 90 : 마이크로프로세서
92 : 메모리부 100, 120 : 파우치형 바디
110,112, 130, 132 : 측면 150, 152 : 측벽
160 : 흐름로 170 : 흡입구
180 : 배출구 190, 192 : 신축부
200 : 펌프 202 : 전원 공급기
203 : 압력 센서 210, 212, 214: 도관
220 : 저장소

Claims (8)

  1. 배터리 셀;
    상기 배터리 셀에 인접하게 배치되어 내부에 흐르는 냉매 유체의 압력이 증가할 때 상기 배터리 셀의 측면을 향해 확장하는 것이 가능한 신축부를 정의하는 측벽을 가진 열 교환기;
    상기 배터리 셀 및 상기 배터리 셀 사이에 배치된 열 교환기를 포함하며 상호 커플링된 제1 및 제2 프레임부;
    상기 열 교환기에 상기 냉매 유체를 공급하고, 상기 열 교환기로부터 상기 냉매 유체를 되돌려 받는 유체 공급부;
    일정 시간 동안 배터리 셀의 출력 전압 레벨을 나타내는 제1 신호를 출력하는 전압 센서;
    상기 일정 시간 동안 배터리 셀에 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2 신호를 출력하는 전류 센서;
    상기 제1 및 제2 신호에 근거하여 상기 배터리 셀의 저항 레벨을 계산하도록 구성되고, 증가된 소망하는 힘이 상기 배터리 셀의 적어도 어느 한 쪽 측벽에 가해지도록, 상기 저항 레벨에 근거하여, 상기 유체 공급부가 상기 열 교환기에 공급되는 냉매 유체의 압력 레벨을 제1 압력 레벨로 증가시키게 하는 제어 신호를 발생하도록 구성된 마이크로프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는,
    미리 설정된 저항 레벨과 계산된 저항 레벨의 차이값을 계산하도록 구성되고,
    상기 차이값에 근거하여 상기 열 교환기가 적어도 하나의 배터리 셀에 가해야 할 소망하는 힘의 크기를 결정하도록 구성되며,
    상기 결정된 소망하는 힘의 크기에 근거하여 상기 냉매 유체의 제1 압력 레벨을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 파우치형 리튬-이온 배터리 셀인 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환기는,
    상기 냉매 유체가 흐르는 내부 공간을 정의하는 신축성 측면 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  5. 배터리 셀과 상기 배터리 셀 사이에 위치하여 내부에 흐르는 냉매 유체의 압력이 증가할 때 상기 배터리 셀의 측면을 향해 확장하는 것이 가능한 신축부를 정의하는 측벽을 가진 열 교환기를 포함하는 제1 및 제2 프레임부, 상기 배터리 셀에 인접하게 배치된 열 교환기, 상기 열 교환기에 유체 흐름을 유발하도록 연결된 유체 공급부 및 마이크로프로세서를 포함하는 배터리 시스템에 있어서 상기 배터리 셀의 수명을 향상시키는 방법으로서,
    전압 센서를 이용하여 일정 시간 간격 동안 상기 배터리 셀의 출력 전압 레벨을 나타내는 제1 신호를 생성하는 단계;
    전류 센서를 이용하여 상기 일정 시간 간격 동안 상기 배터리 셀에 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2 신호를 생성하는 단계;
    마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1 및 제2 신호에 근거하여 상기 배터리 셀의 저항 레벨을 계산하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 증가된 소망하는 힘이 상기 배터리 셀의 적어도 어느 한 쪽 측벽에 가해지도록, 상기 저항 레벨에 근거하여, 상기 유체 공급부가 상기 열 교환기에 공급하는 냉매 유체의 압력 레벨이 제1 압력 레벨로 증가되게 하는 제어 신호를 발생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 수명 향상 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 소망하는 저항 레벨과 상기 저항 레벨의 차이를 나타내는 차이값을 결정하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 차이값에 근거하여 상기 열 교환기가 적어도 어느 하나의 배터리 셀에 가해야 할 소망하는 힘의 양을 결정하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 소망하는 힘의 양에 근거하여 냉매 유체의 제1 압력 레벨을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 수명 향상 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 파우치형 리튬-이온 배터리 셀인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 수명 향상 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 열 교환기는,
    상기 냉매 유체가 흐르는 내부 공간을 정의하는 신축성 측면 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 수명 향상 방법.
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