KR101583679B1 - 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치 - Google Patents

차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101583679B1
KR101583679B1 KR1020100078427A KR20100078427A KR101583679B1 KR 101583679 B1 KR101583679 B1 KR 101583679B1 KR 1020100078427 A KR1020100078427 A KR 1020100078427A KR 20100078427 A KR20100078427 A KR 20100078427A KR 101583679 B1 KR101583679 B1 KR 101583679B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery pack
cooling
cooling medium
module
present
Prior art date
Application number
KR1020100078427A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120015900A (ko
Inventor
김철택
김도연
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 KR1020100078427A priority Critical patent/KR101583679B1/ko
Publication of KR20120015900A publication Critical patent/KR20120015900A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101583679B1 publication Critical patent/KR101583679B1/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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • 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
    • H01M10/62—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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명에 의한 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치는 배터리팩의 외부를 감싸는 형태로 설치되며 순환하는 냉각 매체가 상기 배터리 팩을 냉각시키는 냉각모듈; 상기 냉각모듈에서 유출되는 냉각 매체의 열을 교환시키는 열교환모듈; 및 상기 열교환모듈과 상기 냉각모듈 사이에 상기 냉각매체를 순환시키는 순환모듈을 포함하며, 상기 냉각 매체는 소화약제 성분을 포함하여 구성된다.
상기 본 발명에 의하면 배터리팩이 소손되는 정도의 강한 물리적 충격이 가해지는 경우 배터리팩이 폭발되는 문제점이 최소화되도록 억제할 수 있음은 물론, 냉각 계통의 상태에 따른 위험 수준에 대한 정보를 차등적으로 사용자에게 제공할 수 있어 더욱 안정적이고 사용자 편의성이 향상된 냉각 장치를 제공할 수 있다.

Description

차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치{Apparatus for cooling secondary battery pack for vehicle}
본 발명은 배터리팩의 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 구동원으로 사용되는 이차전지 배터리팩의 냉각시스템에 이용되는 냉각 매체의 종류와 냉각 시스템의 구조적 개선을 통하여 차량 충돌 등과 같은 사고 발생 시 이차전지 배터리팩의 연쇄적인 폭발에 인한 위험성을 최소화할 수 있는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 통상적으로 단위 셀(cell)이 복수 개 구성되는 어셈블리와 상기 어셈블리가 복수 개로 이루어지는 구성으로 이루어지며, 상기 셀은 양극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액, 알루미늄 박막층 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조가 된다.
이러한 충방전을 위한 기본적 구조에 더하여, 상기 배터리팩은 셀에서 어셈블리를 거쳐 배터리가 되기까지 물리적인 보호 장치, 다양한 센싱 수단, SOC(State Of Charge) 등의 추정을 위한 정밀한 알고리즘이 적용된 펌웨어 등이 추가적으로 포함되어 구성된다.
이렇게 다양한 화학적 소자와 전기 물리적 소자의 집합체로 구성되는 배터리는 내재적으로 발생되는 전기 화학적 반응의 본질적인 특성상 영구적으로 사용될 수 없으며, 또한, 배터리는 전기 화학적 반응 등에 의하여 스웰링(swelling) 현상이 발생되기도 하며, 누설 전류 등이 발생하여 안전성과 안정성이 확실시 보장되지 않는다는 점 또한 해결되어야 할 과제 중에 하나로 알려져 있다.
이러한 배터리의 본질적인 전기 화학 또는 전기 물리적 특성은 배터리가 사용되는 외부 환경에 영향을 받지 않을 수 없으며, 배터리가 노출되는 외부 환경에 따라 상기 배터리의 내재적인 전기 화학적 특성이 급변하기도 하며, 이에 따라 배터리의 수명이나 안정성, 구동 성능은 크게 영향을 받게 된다.
또한, 이차전지 배터리 팩은 전기 화학적 반응에 의한 메카니즘을 본질적인 구동 원리로 채용하고 있으므로 외부에서 강한 충격 등이 가해지는 경우, 전극 간 단락, 전해액 누수 등과 같은 다양한 원인에 의한 화학적 폭발이 야기될 가능성을 원천적으로 배제하지는 못하고 있다고 알려져 있다.
특히 차량의 충돌 사고 등과 같은 치명적인 외부 충격은 차량의 물리적인 손상에 의한 인명 사고를 차지하더라고 차량 내에 구비되어 있는 배터리 팩 또는 배터리 팩 구조의 소손을 일으킬 수 있고 이러한 배터리 팩의 소손은 배터리 팩의 화재와 폭발을 야기시킬 수 있어 배터리가 적용된 차량 자체 및 차량 이용자의 안전에 치명적인 위험 요소로 작용될 수도 있다.
이와 함께, 배터리팩은 충방전 과정에서 열이 발생하게 되는데, 발생된 열이 적절하게 제어되지 않으면 내부 전기 화학 반응 구조에 문제를 일으켜 앞서 설명된 바와 같은 폭발 사고 등으로 직결될 수도 있다.
이를 위하여 통상적인 전기 차량에는 배터리팩의 냉각을 위한 장치 내지 시스템이 장착되어 있기는 하나, 냉각 시스템 등에 문제가 발생할 경우 상기와 같은 위험성에 그대로 노출되는 문제가 발생될 수 있다.
그러므로 배터리의 냉각 장치 등의 상태를 모니터링하고 이를 적절히 제어함은 물론, 배터리 냉각 장치 등이 위험 수준에 노출되는 경우 즉각적인 또는 예비적인 조치가 취해질 수 있도록 사용자 인터페이싱 환경을 개선할 필요성이 크게 대두된다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 이러한 문제점을 해소하고 상기 필요성을 충족시키기 위하여 창안된 것으로서, 차량 충돌과 같은 강한 물리적 충격 발생 시 이차전지 배터리 팩의 화재 내지 폭발을 최소화시키고, 냉각 장치의 문제점이 발생되는 경우 이를 사용자 등에게 인터페이싱하여 예비적 또는 즉각적인 조치를 유도할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치는 배터리팩의 외부를 감싸는 형태로 설치되며 순환하는 냉각 매체가 상기 배터리 팩을 냉각시키는 냉각모듈; 상기 냉각모듈에서 유출되는 냉각 매체의 열을 교환시키는 열교환모듈; 및 상기 열교환모듈과 상기 냉각모듈 사이에 상기 냉각매체를 순환시키는 순환모듈을 포함하며, 상기 냉각 매체는 소화약제 성분을 포함하여 구성된다.
여기에서 본 발명의 상기 냉각모듈은 내부에 상기 냉각 매체를 포함하여 상기 냉각 매체가 순환되는 경로를 제공하는 유로 또는 워터자켓을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 유로 또는 워터 자켓은 배터리팩 측에 인접하는 내면이 외면에 비하여 상대적으로 낮은 강도를 가지도록 구성될 수 있다.
더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 상기 유로 또는 워터 자켓은 기준 온도 이상이 되는 경우 내부의 냉각 매체가 상기 배터리팩으로 유출되도록 상기 기준 온도 이상이 되는 경우 녹는 재질로 이루어지는 하나 이상의 영역을 포함하여 구성될 수 있으며, 또한, 상기 유로 또는 워터 자켓은 하나 이상의 냉각 매체가 유출되는 유출 홈이 형성되고, 상기 유출 홈은 상기 기준 온도 이상이 되는 경우 녹는 재질로 커버링된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태의 구현을 위한 상기 냉각 매체의 유량 또는 유압을 측정하는 계측센서; 및 상기 계측센서로부터 입력된 센싱값이 기준으로 설정된 최소 유량값 또는 최소 유압값보다 작은 경우 상기 배터리팩의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 본 발명은 상기 냉각모듈로 유입되는 냉각 매체의 유량 또는 유압을 측정하는 제1계측센서; 상기 냉각모듈에서 유출되는 냉각 매체의 유량 또는 유압을 측정하는 제2계측센서; 및 상기 제1 및 제2 계측센서로부터 입력된 센싱값의 차이가 기준값을 벗어나는 경우 상기 배터리팩의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 계측센서로부터 입력된 센싱값의 차이가 기준 범위를 벗어나는 경우 위험 안내 정보를 인터페이스 모듈로 출력하도록 구성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 계측센서로부터 입력된 센싱값의 차이가 기준 범위를 벗어나는 정도에 따라 차등적인 위험 안내 정보를 인터페이스 모듈로 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 본 발명에 의한 배터리팩의 냉각 장치는 차량 충돌 등과 같은 강한 임팩트에 의한 충격이 배터리 팩에 가해지는 경우 상기 배터리팩의 최근접 위치에 구비되며 소화약제를 포함하는 냉각 매체가 배터리 팩으로 토출될 수 있도록 하여 배터리팩에 의한 이차적인 연쇄 폭발 내지 화재를 효과적으로 미연에 방지할 수 있다.
또한, 냉각 장치의 현재 상황을 모니터링하고 위험 수준에 따라 차등적인 안내 메시지를 사용자에게 제공함으로써 사용자에게 즉각적인 조치 또는 예비적인 조치 등을 현재 상태에 따라 차별적으로 유도할 수 있어 더욱 사용자 지향적인 배터리 및 배터리 응용 모듈을 구현할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 냉각 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 냉각 장치의 냉각모듈의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 냉각 모듈의 구성을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 냉각 모듈의 유로에 대한 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 냉각 모듈의 유로에 대한 구성을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 냉각 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 사용자 인터페이싱 과정 등을 도시한 흐름도,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 현재 냉각 장치의 상태에 따른 차등적인 제어 및 차등적인 안내 메시지 출력에 대한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치의 구성을 도시한 도면이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 이차전지 배터리팩의 냉각장치(이하 냉각장치로 칭한다)(100)는 냉각모듈(110), 열교환모듈(120), 순환모듈(130) 및 계측 센서(140, 150)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 냉각모듈(110)은 배터리 팩을 내부에 포함하는 소정의 하우징 구조를 가지며, 배터리팩(10)의 외부를 감싸는 형태로 설치된다. 상기 냉각모듈(110)은 순환하는 냉각 매체(20)가 흐르는 이동 경로를 제공하며, 상기 냉각 매체(20)는 배터리팩(10)에서 발생되는 열을 흡수하는 형태로 열을 교환시켜 배터리팩(10)의 온도가 일정 수준에서 유지되는 기능을 수행한다.
상기 냉각모듈(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 냉각 매체(20)가 순환하는 경로를 제공할 수 있는, 배터리팩(10)의 외주면을 감싸는 형태의 유로(111)를 포함할 수 있으며, 또한, 배터리팩(10)의 외주에 구비되는 워터 자켓(113)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 열교환모듈(120)은 모세관, 통풍 구조, 블로워(blower), 방열핀, 냉각 코어 등과 같이 당업자 수준에서 이용가능한 구조로 구현되어 상기 냉각모듈(110)에서 유출되는 냉각 매체(20)를 식히는 기능을 수행한다.
본 발명의 순환모듈(130)은 상기 냉각 매체(20)가 상기 냉각모듈(110)과 상기 열교환모듈(120)을 경유하여 순환되도록 하는 기능을 수행하며, 워터 펌프 등으로 구현될 수 있다.
상기 본 발명에서 냉각 매체(20)는 차량 충돌 등과 같은 강한 물리적 충격에 의하여 배터리팩이 소손되는 경우 발생될 수 있는 배터리팩의 화재 내지 폭발을 효과적으로 방지하기 위하여 소화약제 성분을 포함하도록 구성된다.
즉, 차량 충돌 등과 같은 강한 물리적 충격이 발생하여 배터리팩이 소손되는 경우 이와 함께 또는 이에 앞서 상기 유로(111) 등이 소손되게 되는데 이 때, 유로(111) 내부에 존재하는 소화약제가 배터리팩으로 토출 내지 유출되도록 하여 배터리팩을 커버링함으로써 배터리팩의 폭발 등을 방지하게 된다.
상기 냉각매체는 강화액 소화약제 자체를 사용할 수 있음은 물론, 물과 같은 기본 냉각 매체에 소화약제가 포함되는 형태로 구성할 수도 있다. 상기 소화약제는 강화액 형태의 액상 소화약제를 포함하여 분말 형태의 소화약제 등 화학적인 반응 등에 의하여 소화기능 등을 수행할 수 있다면 다양한 성분으로 구성될 수 있음은 자명하다.
물리적 충격이 발생하는 경우, 내부에 포함된 소화약제의 대부분이 배터리팩(10) 방향으로 효과적으로 토출될 수 있도록 하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 상기 유로(111)의 외주면 중 배터리팩(10)에 인접하는 내면(A)이 외면(B)에 비하여 상대적으로 강도가 낮도록 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 외부 충격이 발생하여 배터리팩(10)의 소손이 발생될 정도의 외부 충격이 발생하게 되는 경우, 배터리팩(10)의 외주면에 구비되는 유로(111) 내지 워터자켓(113) 또한 소손될 수 있는데, 이 때, 내면(A)쪽의 강도를 외면(B)의 강도보다 낮게 구성하여 내면 쪽이 먼저 소손되도록 하거나 내면만이 소손되도록 함으로써 유로(111)에 포함된 소화약제가 유로의 바깥 방향보다 안쪽 방향 즉, 배터리팩(10) 방향으로 유출되도록 유도할 수 있다.
이와 함께, 배터리팩(10)의 온도가 위험 수준으로 올라가는 경우 또는 배터리팩(10)에 국지적인 화재가 발생하는 경우 등에도 효과적인 화재 진압 내지 폭발 방지를 구현하기 위하여 상기 유로(111) 또는 워터 자켓(113)은 위험 수준으로 설정된 기준 온도 이상이 되는 경우 내부의 냉각 매체가 상기 배터리팩으로 유출되도록 상기 기준 온도 이상이 되는 경우 녹는 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 유로 등을 상기와 같은 재질로 구성하는 것을 포함하여, 유로를 구성하는 하나 이상의 영역 내지 섹션(115)을 상기와 같은 녹는 재질로 부분적으로 구성함으로써, 내부의 냉각 매체(20)가 유출되는 경로가 형성되도록 구성할 수도 있다.
상기 기준 온도는 배터리팩(10)이 설치되는 전기 차량의 특성, 배터리팩(10)의 크기, 유로(111)의 특성 등을 종합적으로 고려하여 실시형태에 따라 다양하게 정해질 수 있음은 물론이다.
또한, 유로(111)에 냉각 매체가 유출될 수 있는 유출 홈(116)을 형성시키고, 상기 유출 홈(116)을 덮거나 커버링할 수 있는 덮개(117)로 구성하고 상기 덮개(117)의 특성을 앞서 설명된 바와 같이 기준 온도 이상이 되면 녹거나 소멸되는 재질로 구성하는 경우 유로 내부의 냉각 매체(20)가 배터리팩 쪽으로 유출될 수 있는 통공을 더욱 용이하고 확실하게 확보할 수 있다.
앞서도 설명된 바와 같이 냉각 매체(20)의 유출되는 방향이 배터리팩(10) 쪽으로 향하도록 유로에서 녹는 재질로 이루어지는 부분이나 유출홈(116) 등은 유로(111) 등의 내면(A)측, 즉, 배터리팩(10)에 인접한 면에 형성시키는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도 6 및 도 7을 통하여 본 발명의 다른 측면에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 제1계측센서(140), 제2계측센서(150), 제어부(160), DB부(170) 및 인터페이스모듈(180)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 또는 제2 계측센서(140, 150)는 상기 냉각 매체(20)의 유량 또는 유압을 측정 내지 센싱하는 기능을 수행한다.
이와 같이 냉각 매체(20)의 유량 또는 유압이 센싱되면, 센싱된 유량 또는 유압값은 본 발명의 제어부(160)로 입력된다. 본 발명의 DB부(170)는 배터리팩(10)의 스펙, 적용 차량의 특성, 설치 환경 등을 고려하여 정해진 위험에 대한 기준이 되는 최소 유량값 또는 최소 유압값에 대한 정보를 저장하고 있다.
본 발명의 제어부(160)는 상기 DB부에 저장된 정보를 독출하여(read) 상기 계측센서로부터 입력된 센싱값을 상기 위험 판단의 기준으로 설정된 최소 유량값 또는 최소 유압값과 비교한다.
비교 프로세싱 결과 상기 계측센서로부터 입력된 센싱값이 상기 위험 판단의 기준으로 설정된 최소 유량값 또는 최소 유압값보다 작은 경우 이는 냉각 매체가 누수되는 등의 냉각 계통의 문제점이 있다고 볼 수 있으므로 본 발명의 제어부(160)는 상기 배터리팩(10)의 사용이 제한되도록 제어하는 프로세싱을 구동한다.
상기 배터리 셀의 사용 제한에 대한 실시예는 배터리팩의 전원 구동 릴레이를 오프(OFF)시켜 사용되지 않도록 하는 방법을 포함하여, 충전 또는 방전을 제한적으로 운용하거나, SOC(Stage Of Charge), 출력 전압 등을 기준으로 특정 기준값 이상을 넘어서지 않는 범위에서만 구동되도록 배터리팩의 전력원으로서의 기능을 제한하는 방법, 복수 개 배터리팩으로 이루어지는 전기 자동차의 경우 특정 배터리팩만을 불활성화시키는 등과 선별적으로 제한되도록 운용하는 방법, 하이브리드 자동차의 경우 동력원으로서 가솔린 엔진만이 구동되도록 제어하는 방법 등 당업자 수준에서 다양한 형태가 가능하다.
또 다른 실시형태에 따른 본 발명은 상기 냉각 매체(20)가 냉각 모듈(110)로 유입되는 유입구 근처에 구비된 제1계측센서(140)가 상기 냉각모듈(110)로 유입되는 냉각 매체(20)의 유량 또는 유압을 측정(S100)하도록 구성될 수 있다.
이와 상응하는 관점에서 상기 냉각 매체(20)가 냉각 모듈(110)로 유입되는 유입구 근처에 구비된 제2계측센서(140)는 상기 냉각모듈(110)로 유입되는 냉각 매체(20)의 유량 또는 유압을 측정(S110)하도록 구성된다.
이와 같이 냉각모듈(110)로 유입되는 냉각 매체(20)와 유출되는 냉각 매체(20)의 유량 또는 유압의 차를 이용하여 현재 냉각 모듈(110) 내지 냉각 계통의 문제점을 모니터링하도록 구성될 수 있다.
즉 본 발명의 제어부(160)는 상기 제1 계측센서(140) 및 제2 계측센서(150)로부터 입력된 센싱값의 차이가 위험 수준으로 기 설정된 기준값을 벗어나는지 판단하여(S120) 기준값을 벗어나는 경우 위험 상황으로 간주하여 상기 배터리팩(10)의 사용이 제한되도록 제어(S140)할 수 있다.
이와 함께, 본 발명의 제어부(160)는 상기 제1 계측센서(140) 및 제2 계측센서(150)로부터 입력된 센싱값의 차이가 위험 수준으로 기 설정된 기준값을 벗어나는 경우 위험 상황에 해당하는 안내 정보를 소정의 인터페이스모듈(180)을 통하여 운전자 또는 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 인터페이스모듈(180)은 시각(LCD 등의 화면표시수단) 또는 청각(스피커 등의 오디오수단) 등의 매체를 활용할 수 있다.
또한, 상기 위험 수준에 대한 기준으로 설정된 기준값은 다양한 형태로 이용될 수 있는데, 실제 배터리 구동의 즉각적인 중단을 요구하는 수준을 기준값을 설정할 수 있음은 물론, 사용자에게 주의, 경고 등을 안내하여 예비적인 조치가 이루어지도록 유도하는 측면에서 설정될 수도 있다.
예를 들어, 첨부된 도 8과 같이 각각의 유량(유압) 차이에 대한 상태마다 배터리 팩을 차등적으로 운용하고, 이에 해당하는 각각의 차등적인 안내 정보를 운전자 또는 사용자 등에게 제공하도록 구성할 수 있다.
이러한 인터페이싱을 통하여 사용자로 하여금 냉각 계통의 문제 발생, 정도 또는 위험의 정도 수위를 알게 하고, 이를 통하여 예비적인 조치 또는 즉각적인 조치가 취해질 수 있도록 유도함으로써 더욱 사용자 편의성이 구현된 환경을 제공할 수 있고, 배터리의 안전 사고 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편 본 발명을 설명함에 있어, 도 6에 도시된 본 발명의 냉각장치(100)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
또한, 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2 등과 같이 표현된 용어와 상, 하, 내, 외 등으로 표현된 용어 등은 상호 간의 각 구성을 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐, 절대적인 기준에서 구성요소를 구분하거나 특정의 순서, 우선순위 등을 물리적으로 구분하기 위하여 사용된 용어가 아님은 자명하다.
10 : 이차전지 배터리 팩 100 : 냉각장치
110 : 냉각모듈 120 : 열교환모듈
130 : 순환모듈 140 : 제1계측센서
150 : 제2계측센서 160 : 제어부
170 : DB부 180 : 인터페이스모듈

Claims (11)

  1. 배터리팩의 외부를 감싸는 형태로 설치되며 순환하는 냉각 매체가 상기 배터리 팩을 냉각시키는 냉각모듈;
    상기 냉각모듈에서 유출되는 냉각 매체의 열을 교환시키는 열교환모듈; 및
    상기 열교환모듈과 상기 냉각모듈 사이에 상기 냉각매체를 순환시키는 순환모듈을 포함하며, 상기 냉각 매체는 소화약제 성분을 포함하고,
    상기 냉각모듈은,
    내부에 상기 냉각 매체를 포함하여 상기 냉각 매체가 순환되는 경로를 제공하는 유로 또는 워터자켓을 포함하며,
    상기 유로 또는 워터 자켓은,
    배터리팩 측에 인접하는 내면이 외면에 비하여 상대적으로 낮은 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유로 또는 워터 자켓은,
    기준 온도 이상이 되는 경우 내부의 냉각 매체가 상기 배터리팩으로 유출되도록 상기 기준 온도 이상이 되는 경우 녹는 재질로 이루어지는 하나 이상의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 기준 온도 이상이 되는 경우 녹는 재질로 이루어지는 하나 이상의 영역은 상기 배터리팩 측에 인접하는 내면 측에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 유로 또는 워터 자켓은,
    하나 이상의 냉각 매체가 유출되는 유출 홈이 형성되고, 상기 유출 홈은 기준 온도 이상이 되는 경우 녹는 재질로 커버링된 형태인 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 유출홈은,
    상기 배터리팩 측에 인접하는 내면 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 매체의 유량 또는 유압을 측정하는 계측센서; 및
    상기 계측센서로부터 입력된 센싱값이 기준으로 설정된 최소 유량값 또는 최소 유압값보다 작은 경우 상기 배터리팩의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각모듈로 유입되는 냉각 매체의 유량 또는 유압을 측정하는 제1계측센서;
    상기 냉각모듈에서 유출되는 냉각 매체의 유량 또는 유압을 측정하는 제2계측센서; 및
    상기 제1 및 제2 계측센서로부터 입력된 센싱값의 차이가 기준값을 벗어나는 경우 상기 배터리팩의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 계측센서로부터 입력된 센싱값의 차이가 기준 범위를 벗어나는 경우 위험 안내 정보를 인터페이스 모듈로 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 계측센서로부터 입력된 센싱값의 차이가 기준 범위를 벗어나는 정도에 따라 차등적인 위험 안내 정보를 인터페이스 모듈로 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치.



KR1020100078427A 2010-08-13 2010-08-13 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치 KR101583679B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100078427A KR101583679B1 (ko) 2010-08-13 2010-08-13 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100078427A KR101583679B1 (ko) 2010-08-13 2010-08-13 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120015900A KR20120015900A (ko) 2012-02-22
KR101583679B1 true KR101583679B1 (ko) 2016-01-08

Family

ID=45838469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100078427A KR101583679B1 (ko) 2010-08-13 2010-08-13 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101583679B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170130902A (ko) * 2016-05-20 2017-11-29 주식회사 엘지화학 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈
KR20210070779A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 한국철도기술연구원 냉동 컨테이너
KR20230154375A (ko) 2022-04-29 2023-11-08 감기백 냉각효율이 향상된 배터리 시스템

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130104165A (ko) * 2012-03-13 2013-09-25 에스케이이노베이션 주식회사 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템
DE102014219267A1 (de) * 2014-09-24 2016-03-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Kühlsystem für eine Fahrzeugbatterie
KR101776853B1 (ko) * 2015-06-30 2017-09-12 인지컨트롤스 주식회사 배터리 팩
KR102179537B1 (ko) * 2016-07-12 2020-11-16 주식회사 엘지화학 배터리 팩
KR102224579B1 (ko) * 2019-06-17 2021-03-09 ㈜브레이크 더 룰스 배터리팩 시스템
KR20210051543A (ko) * 2019-10-30 2021-05-10 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
KR20220132353A (ko) * 2021-03-23 2022-09-30 주식회사 엘지에너지솔루션 냉각수를 활용한 배터리 셀의 열확산 방지 구조를 갖춘 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102375514B1 (ko) * 2021-11-29 2022-03-21 한방유비스 주식회사 소화수단이 구비된 전기자동차용 배터리팩

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254982A (ja) 2007-04-06 2008-10-23 Sumco Corp 単結晶育成装置
JP2010110356A (ja) 2008-11-04 2010-05-20 Mitsubishi Motors Corp 消火装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101438438B1 (ko) * 2007-02-23 2014-09-16 한라비스테온공조 주식회사 차량용 배터리 냉각장치의 제어방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254982A (ja) 2007-04-06 2008-10-23 Sumco Corp 単結晶育成装置
JP2010110356A (ja) 2008-11-04 2010-05-20 Mitsubishi Motors Corp 消火装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170130902A (ko) * 2016-05-20 2017-11-29 주식회사 엘지화학 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈
KR102123673B1 (ko) * 2016-05-20 2020-06-16 주식회사 엘지화학 액상 냉매 유출 감지 장치를 포함하는 전지모듈
KR20210070779A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 한국철도기술연구원 냉동 컨테이너
KR102322906B1 (ko) 2019-12-05 2021-11-10 한국철도기술연구원 냉동 컨테이너
KR20230154375A (ko) 2022-04-29 2023-11-08 감기백 냉각효율이 향상된 배터리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120015900A (ko) 2012-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101583679B1 (ko) 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치
EP3965213B1 (en) Battery and related apparatus thereof, preparation method and preparation device
JP5804540B2 (ja) 安全性の向上した電池パック
KR101383167B1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
KR101781827B1 (ko) 압력 센서가 구비된 전지팩을 포함하고 있는 차량
JP7417641B2 (ja) 電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置
JP7326502B2 (ja) 電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置
JP2022545324A (ja) 電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置
JP7403561B2 (ja) 電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置
CN114175365B (zh) 电池及其相关装置、制备方法和制备设备
JP7417741B2 (ja) 電池の筐体、電池、電力消費機器、筐体の製造方法及び装置
CN213636145U (zh) 电池、包括电池的装置和制备电池的设备
KR20220013577A (ko) 배터리, 전기사용장치, 배터리의 제조방법 및 장치
JP2023506657A (ja) 熱暴走検出方法及び電池管理システム
US11799138B2 (en) Apparatus for detecting thermal runaway of battery for electric vehicle
CN114175376B (zh) 电池及其相关装置、制备方法和制备设备
US20220115717A1 (en) Apparatus for detecting thermal runaway of battery for electric vehicle
CN115485895B (zh) 电池、用电装置、制备电池的方法和装置
JP2024507420A (ja) 電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び装置
KR20230008110A (ko) 전지, 전기 장치, 전지 제조 방법 및 장치
RU2793962C1 (ru) Батарея, энергопотребляющее устройство, способ и устройство для изготовления батареи
RU2808229C1 (ru) Батарея, энергопотребляющее устройство, способ и устройство для изготовления батареи
KR20230044138A (ko) 배터리의 박스 본체, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치
JP2023529757A (ja) 電池、電力消費装置、電池の製造方法及びその装置

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: 20190102

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 5