KR101633905B1 - 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩에 관한 것이다. 본 발명은, 적어도 하나 이상의 배터리셀(13u)로 이루어진 BMA(battery module assembly,13)와 BDU(battery disconnect unit,15)를 구비한 BMS(battery management system,14)의 상부를 내부에 수용하는 상부케이스 내면부(11a-2)와 상기 상부케이스 내면부(11a-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 상부케이스 외면부(11a-1)로 형성된 상부케이스(11a)와, 상기 BMA(13)와 BDU(15)를 구비한 BMS(14)의 하부를 내부에 수용하는 하부케이스 내면부(11b-2)와, 상기 하부케이스 내면부(11b-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 하부케이스 외면부(11b-1)로 형성된 하부케이스(11b)로 이루어지는 배터리팩 케이스(11)와; 상기 상부케이스 외면부(11a-1)와 상부케이스 내면부(11a-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와, 상기 하부케이스 외면부(11b-1)와 하부케이스 내면부(11b-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)로 이루어지는 공기층/냉각수층 형성부(12)와; 상기 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)가 밀폐된 공간으로 형성되도록 상기 상부케이스(11a)와 하부케이스(11b)의 결합부에 구비되는 밀폐수단(17); 및 상기 BMA(13) 내부에 설치되어 BMA(13)의 온도를 측정하는 내부온도센서(14b-1)와, 전기선박용 배터리팩 외부에 설치되어 전기선박용 배터리팩 외부의 온도를 측정하는 외부온도센서(14b-2)로 이루어지는 온도센서(14b);를 포함하고, 상기 BMS(14)는 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)의 간격영역에 공기층 또는 냉각수층이 형성되도록 BDU(15)에 대한 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 전기선박용 배터리팩의 수명 증가로 인한 교체주기가 증가하고 비용이 감소하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩으로써 필요한 방열 조건을 만족시킬 수 있어 전기어선을 포함한 전기선박의 보급 및 시장 확대에 기여하고, 해외에 주로 발달한 해양레저 산업에 적용함으로써, 수출에 기여하는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩뿐만 아니라, 전기자동차용 배터리팩 산업에 동일하게 적용하여 활용 가능한 효과를 제공한다.

Description

자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩{Batterty pack for electric vessel based on automatic temperature control}
본 발명은 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 전기선박용 배터리팩으로써 필요한 방열 조건을 만족시키도록 하기 위한 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩에 관한 것이다.
전기어선을 포함한 전기선박과 비견될 수 있는 종래의 기술에 따른 전기자동차용 배터리의 단가와 온도관리를 통한 수명의 관계를 살펴보면, 배터리는 충방전시 열이 발생하게 되며, 이러한 온도는 배터리의 퇴화를 가속시키고, 이로 인해 배터리의 수명을 급격히 저하하는 문제점을 발생한다.
높은 온도의 외부 기온은 배터리 온도에 영향을 줄 수 있는데, 배터리 팩이 직사광선에 노출되거나, 외부 열이 배터리로 역류하게 되어 배터리가 고온상태로 유지될 경우 배터리의 수명은 급격하게 저하된다.
반대로, 배터리가 낮은 외기에 오랫동안 방치되어 배터리 셀의 온도가 영하로 내려갈 경우, 상온 조건과 동일한 전류로 충전하게 되면, 배터리 셀의 손상을 야기할 수 있다.
도 1은 리튬 배터리 셀의 온도별 성능과 온도별 방전특성을 나타내는 그래프이다. 먼저, 도 1a는 전기자동차용 리튬배터리 셀의 온도에 따른 방전용량 특성으로, 온도가 -20도로 내려갈 경우, 2C 방전의 경우 상온대비 65% 수준으로 용량이 감소하는 것을 나타낸다.
도 1b는 온도별 배터리 셀의 방전 가능한 파워를 나타내는 Power map 곡선으로, -20도의 경우, SOC(배터리 충전량)이 40% 이하에서는 방전 가능한 파워, 즉 방전 가능한 전류가 급격하게 감소함을 알 수 있다.
도 2는 리튬 배터리 셀의 온도별 수명과 온도별 에너지 저장특성을 나타내는 그래프이다. 도 2a는 전기자동차용 리튬배터리 셀의 온도에 수명을 실험적으로 테스트한 곡선으로, 온도가 -20도의 저온상태의 수명은 상온에서의 수명대비 25% 수준으로 감소함을 보여주고 있으며, 반면 상온 25도에서 가장 긴 수명을 보이고 있다.
도 2b는 배터리 보관 시 온도에 따라 용량 감소율이 어떻게 바뀌는 지를 보여주는 그래프로 온도가 45도 일 때, 용량저하가 매우 심하게 나타남을 알 수 있다.
도 3은 리튬 배터리 셀의 온도별 수명 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 곡선은 실제 차량 Driving Profile을 적용하여 배터리 셀의 충방전 및 저장조건에서의 수명을 예측한 데이터이며, 온도가 상온(25도)에서 35도로 10도 증가함에 따라, 배터리 셀의 퇴화가 어떠한 형태로 진행되는 지를 보여 주고 있다. EOL(End of Life)을 배터리용 초기용량 기준 75%로 정의할 경우, 25도의 조건에서는 8년 사용이 가능하나, 35도에서는 절반수준인 4년밖에 사용할 수 없음을 보여 주고 있다.
한편, 도 4와 같이 배터리 수명에 영향을 주는 요인은 60% 이상이 온도조건이며, 온도조건을 개선할 수 있는 방법은 배터리 방열을 개선하는 방법임을 알 수 있다.
이에 따라, 배터리의 높은 가격문제에 대한 해결책은, 첫째로 배터리 생산단가를 낮추는 방법, 둘째로 배터리 셀의 온도제어를 최적화하여 수명을 개선하는 방법으로 배터리 수명이 개선되면 배터리 단가는 비례하여 내려가는 효과 있다.
다음으로, 배터리의 방열 방법에 대해서 살펴보도록 한다.
도 5는 배터리 냉각구조를 설명하기 위한 도면이다.
방열 시스템은 크게 도 5와 같이 공냉방식(도 5a)과 수냉방식(도 5b)으로 분류되며, 공냉방식은 강제 공냉방식과 자연 공냉방식으로 분류된다.
HEV 차량의 경우 사용되는 배터리 시스템은 배터리팩이 차량의 트렁크에 설치가 되어져 있어, 팬(Fan)을 사용한 강제 공랭식 시스템을 채용하고 있다.
하지만, 강제 공냉방식을 사용할 경우 방수에 취약한 구조로 되어있어 차량의 트렁크에 탑재가 되는 경우에는 문제가 없지만, 전기어선을 포함한 전기선박이나 상용차량에 사용할 경우에는 방수 구조에 대한 개선 없이 사용 불가한 한계점이 있다.
하기의 [표 1]은 차량 유형별 조건 및 방열 방법을 나타내며, 특히 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리는 사용 환경의 특이성을 나타낸다.
차량종류 설치공간 방수조건 진동충격 기타 배터리발열 냉각방법 겨울철보온 설명
전기자동차 트렁크 불필요 Automotive 높음 강제공냉식 보통 냉각팬사용
전기자동차 기타 불필요 Automotive 높음 수냉식 보통 워터펌프,
라디에이터,
냉각수사용
전기자동차 바닥 IP67 Automotive 높음 수냉식 열악 워터펌프,
라디에이터,
냉각수사용
전기어선을 포함한 전기선박 선체내 IP67 Automotive 염수 높음 수냉식 최악 워터펌프,
라디에이터,
냉각수사용
[표 1]을 참조하면, 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리는 사용 환경의 특이성으로, 첫째 사용환경상 완전 방수형 구조 필요하며, 둘째 팬(fan)을 사용한 공랭식 구조가 불가하고, 셋째 겨울철에는 미사용시 영하의 저온에 노출되며, 넷째 배터리 설치공간에 염수 유입 가능하며, 다섯째 여름철 외기온도가 유입되어 배터리 팩의 온도가 상승하는 점을 들 수 있다.
한편, 배터리 팩을 이용하는 전기어선을 포함한 전기선박의 필요성과 수요에 대해 살펴보도록 한다.
첫째로 어민들의 유류비 부담을 들 수 있다. 어선에 사용되는 유류비에 대해 면세 혜택을 받고는 있으나, 고유가로 인해 어민들의 유류비 부담이 상당한 실정이다.
둘째로 WTO의 면세유 규제를 들 수 있다. 농어업용 면세유 제도는 농어민의 생산비 절감을 위해 유류에 부과되는 교통, 에너지, 환경세, 교육세, 주행세, 부가가치세 등의 세금을 감면해주는 제도인데, 어업용으로는 1972년 시작된 이례로 지금까지도 지원하고 있으며, 어촌 면세지원액은 2009년 기준 1조 4,409억원(기획제정부 2009)에 달하고 있다.
현재, 최근 유류 등의 가격을 인위적으로 낮추어 비용을 절감시키는 지원제도에 대해 WTO의 제재가 있으며, 자국의 산업보호 정책을 축소하고 공정한 자유무역을 확대하는 것은 WTO에서 추구하는 과제로 삼고 있으므로 이에 대한 대책이 필요한 실정이다.
이에 따라 전기어선으로 대체시 유지비용이 기존 유류비의 1/10의 수준으로 떨어지며, 소형 전기어선의 경우 평균 주행거리는 50km내외로 1회 충전 후 주행거리가 짧아 기존 전기자동차가 가지는 충전의 문제점이 없어 활용도가 높은 현실이다.
그러나 기존 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리의 문제점을 살펴보면, 기존의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리는 완전 방수형의 구조를 채택하여 수밀구조를 가졌지만, 방열에 대한 특별한 대책을 없는 실정이다. 바닷가의 기후는 육지와는 달라 극저온과 극고온의 현상이 뚜렷하며, 이는 배터리의 수명과 성능에 직접적인 영향을 줄 수 있다.
전기어선을 포함한 전기선박용 배터리는 단지 어선을 움직일 수 있는 파워를 가지고 있는지에 대한 검증이 아닌, 진동/충격/방수/방진 및 방열에 대한 연구개발을 통하여 수명을 최적화하는 것이 관건이나 이에 대한 기술 개발은 미미한 실정이다.
관련기술 현황에 대해서 살펴보도록 한다. 도 6은 어선을 포함한 전기선박용 배터리팩을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 6a는 국내에서 개발되어진 어선을 포함한 선박용 배터리팩을 나타내는 사진이다. 국내에도 WTO의 규제로 인해 전기로 추진되는 어선을 포함한 전기선박을 개발 진행 중에 있으며, 도 6a를 참조하면 어선을 포함한 전기선박에 사용되는 배터리팩은 완전방수형의 구조를 갖췄으나, 방열 조건에 대한 고려는 하지 않은 실정이다.
한편, 도 6b는 배터리팩을 설치하였을 때의 어선을 포함한 선박의 구조도를 나타내는 도면으로, 국외에서는 기존 디젤엔진을 사용하던 방식을 개조하여, 전기에너지를 사용하는 형태로 개조하는 사업이 진행되고 있다.
그리고, 도 6c는 상용화중인 리튬이온 배터리팩(원통형 타입)에 해당하며, 독일의 기업인 Torqeedo사에서 판매하는 배터리팩은 미국의 존슨컨트롤이 납품하며, 세계 어선교체 시장의 선두에 있다.
이러한 국외에서 개발된 리튬이온 배터리팩도 내부적으로는 열에 의한 퇴화를 최소화하는 모듈단위의 설계가 진행되었지만, 궁극적으로 방열은 철재의 배터리 몸통을 통한 자연방열이나, 수냉식 구조를 활용하였으며, 여름과 겨울을 모두 대비할 수 있는 구조적인 설계는 진행되지 않고 있다. 몸체와 열전도체로 모두 연결시키게 되면 겨울에는 외부기온에 의해 쉽게 냉각되어 배터리 성능 및 수명에 영향을 줄 수 있는 한계점이 있다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 전기어선을 포함한 전기선박에 장착하는 구조로 진동, 충격 설계 이외에도 방수, 방진, 염분에 노출되기 쉽기 때문에 완전 방수형 구조의 배터리팩 설계, 배터리팩을 완전 방수형으로 설계하면서도 셀에서 방출되는 열을 효과적으로 방출해야하기 때문에 방열에 대한 구조에 대한 설계, 외기에서 들어오는 열에 의해 높은 온도가 내부로 유입되는 열 역전도를 막기 위한 단열을 고려한 설계에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
또한, 모듈단위로 구성되는 완전 방수형 리튬이온 배터리팩 개발을 통해, 밀폐형 공기층으로 외부환경에 영향을 줄여주는 구조의 설계, 전기어선을 포함한 전기선박용 리튬이온 배터리 전용 BMS 하드웨어/소프트웨어 개발, 온도센서 및 워터센서를 삽입하여 안전성을 확보, 그리고 염수에 의해 부식이 방지되는 구조의 배터리팩 개발이 요구되고 있다.
[관련기술문헌]
1. 배터리팩 수납장치 및 이를 이용한 전력 저장용 배터리팩의 냉각 장치(Apparatus for containing battery pack and apparatus for cooling power storage battery pack using it)(특허출원번호 제10-2011-0038383호)
2. 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치(Apparatus for cooling secondary battery pack for vehicle)(특허출원번호 제10-2010-0078427호)
3. 배터리팩 냉각장치(Battery pack cooler using heat-pipes)(특허출원번호 제10-2010-0091904호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩의 수명 증가로 인한 교체주기가 증가하고 비용이 감소하는 효과를 제공하도록 하기 위한 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩으로써 필요한 방열 조건을 만족시킬 수 있어 전기어선을 포함한 전기선박의 보급 및 시장 확대에 기여하고, 해외에 주로 발달한 해양레저 산업에 적용함으로써, 수출에 기여하도록 하기 위한 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩뿐만 아니라, 전기자동차용 배터리팩 산업에 동일하게 적용하여 활용 가능하도록 하기 위한 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩은, 적어도 하나 이상의 배터리셀(13u)로 이루어진 BMA(battery module assembly,13)와 BDU(battery disconnect unit,15)를 구비한 BMS(battery management system,14)의 상부를 내부에 수용하는 상부케이스 내면부(11a-2)와 상기 상부케이스 내면부(11a-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 상부케이스 외면부(11a-1)로 형성된 상부케이스(11a)와, 상기 BMA(13)와 BDU(15)를 구비한 BMS(14)의 하부를 내부에 수용하는 하부케이스 내면부(11b-2)와, 상기 하부케이스 내면부(11b-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 하부케이스 외면부(11b-1)로 형성된 하부케이스(11b)로 이루어지는 배터리팩 케이스(11)와; 상기 상부케이스 외면부(11a-1)와 상부케이스 내면부(11a-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와, 상기 하부케이스 외면부(11b-1)와 하부케이스 내면부(11b-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)로 이루어지는 공기층/냉각수층 형성부(12)와; 상기 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)가 밀폐된 공간으로 형성되도록 상기 상부케이스(11a)와 하부케이스(11b)의 결합부에 구비되는 밀폐수단(17); 및 상기 BMA(13) 내부에 설치되어 BMA(13)의 온도를 측정하는 내부온도센서(14b-1)와, 전기선박용 배터리팩 외부에 설치되어 전기선박용 배터리팩 외부의 온도를 측정하는 외부온도센서(14b-2)로 이루어지는 온도센서(14b);를 포함하고, 상기 BMS(14)는 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)의 간격영역에 공기층 또는 냉각수층이 형성되도록 BDU(15)에 대한 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 BMS(14)는 상기 내부온도센서(14b-1)에서 감지된 온도와 상기 외부온도센서(14b-2)에서 감지된 온도를 비교하여, BMA(13) 내부의 온도가 전기선박용 배터리팩의 외부 온도보다 높으면 상기 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)에 냉각수가 공급되어 수냉방식의 냉각이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 BMS(14)는 상기 내부온도센서(14b-1)에서 감지된 온도와 상기 외부온도센서(14b-2)에서 감지된 온도를 비교하여, BMA(13) 내부 온도가 전기선박용 배터리팩의 외부 온도보다 낮거나 전기선박용 배터리팩의 외부온도가 영하이면, 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)의 공기 온도가 상승되도록 상기 상,하부케이스(11a,11b) 중에서 선택되는 어느 하나 이상에 구비된 펠티어 소자(13-1)가 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 운행중 상기 BMA(13)에서 발생하는 열에 의해 BMA(13)의 온도가 설정된 기준 이상의 온도인 것으로 온도 센서(14b)를 통해 BMS(14)에서 확인되면, 상기 BMS(14)는 BDU(15)에 방열작동을 수행되도록 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상부케이스(11a)의 상부케이스 외면부(11a-1)와 상부케이스 내면부(11a-2) 사이의 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 상기 하부케이스(11b)의 하부케이스 외면부(11b-1)와 하부케이스 내면부(11b-2) 사이의 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)는, BMS(14)의 제어에 의해 냉각수가 배출됨에 따라 유입되는 공기에 의해 공기층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기층/냉각수층 형성부(12)의 공기 또는 냉각수의 공급은 상기 온도센서(14b)의 신호를 수신하여 BDU(15)의 작동을 제어하는 BMS(14)의 제어를 통해 공기 또는 냉각수가 선택적으로 공급되어 채워지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 BMS(14)는 BMA(13) 내부의 온도와 전기선박용 배터리팩 외부의 온도를 각각 내부 온도 센서(14b-1) 및 외부 온도 센서(14b-2)를 통해 실시간으로 모니터링하여, BMA(13) 내부의 온도 정보와 전기선박용 배터리팩 외부온도 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기선박용 배터리팩은 상기 공기층/냉각수층 형성부(12)와 연결되어 냉각수를 냉각하는 라디에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩은, 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩의 수명 증가로 인한 교체주기가 증가하고 비용이 감소하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩은, 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩으로써 필요한 방열 조건을 만족시킬 수 있어 전기어선을 포함한 전기선박의 보급 및 시장 확대에 기여하고, 해외에 주로 발달한 해양레저 산업에 적용함으로써, 수출에 기여하는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩은, 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩뿐만 아니라, 전기자동차용 배터리팩 산업에 동일하게 적용하여 활용 가능한 효과를 제공한다.
도 1 내지 도 6은 종래의 기술에 따른 배터리팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)의 구성을 배터리 온도 관리 기능을 중심으로 개념화한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 중 상,하부배터리 케이스(11a,11b)에 형성된 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 중 상,하부배터리 케이스(11a,11b)에 형성된 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)를 구체적으로 나타내는 상세도면이다.
도 10은 도 7의 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 중 BMS(battery management system)(14)의 작동 관련 추가 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)에서 사용되는 펠티어소자(13-1)를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)의 구성을 배터리 온도 관리 기능을 중심으로 개념화한 블록도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 중 상,하부 케이스(11a,11b)에 형성된 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)를 나타내는 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 중 상,하부 케이스(11a,11b)에 형성된 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)를 구체적으로 나타내는 상세도면이다. 도 10은 도 7의 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 중 BMS(battery management system)(14)의 작동 관련 추가 구성요소를 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)에서 사용되는 펠티어소자(13-1)를 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)은 상부케이스(11a)와 하부케이스(11b)로 이루어지는 배터리팩 케이스(11)와, 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)로 이루어지는 공기층/냉각수층 형성부(12)와, 적어도 하나 이상의 배터리셀(13u)로 이루어진 BMA(battery module assembly,13)와 BDU(battery disconnect unit,15)를 구비한 BMS(battery management system,14) 및 상기 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)가 밀폐된 공간으로 형성되도록 상기 상부케이스(11a)와 하부케이스(11b)의 결합부에 구비되는 밀폐수단(17)을 포함한다.
상기 배터리팩 케이스(11)는 적어도 하나 이상의 배터리셀(13u)로 이루어진 BMA(battery module assembly,13)와 BDU(battery disconnect unit,15)를 구비한 BMS(battery management system,14)의 상부를 내부에 수용하는 상부케이스 내면부(11a-2)와 상기 상부케이스 내면부(11a-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 상부케이스 외면부(11a-1)로 형성된 상부케이스(11a)와, 상기 BMA(13)와 BDU(15)를 구비한 BMS(14)의 하부를 내부에 수용하는 하부케이스 내면부(11b-2)와, 상기 하부케이스 내면부(11b-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 하부케이스 외면부(11b-1)로 형성된 하부케이스(11b)로 이루어 진다.
그리고, 공기층/냉각수층 형성부(12)는 상기 상부케이스 외면부(11a-1)와 상부케이스 내면부(11a-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와, 상기 하부케이스 외면부(11b-1)와 하부케이스 내면부(11b-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)로 이루어져, 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩(10) 외부로부터의 냉기나 열이 공기층에 의해 쉽게 유입되지 않도록 하는 것을 특징으로 하며, 냉각이 필요한 경우 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)에 열전도성 냉각수를 채워 형성되는 열전도성 냉각수층을 형성함으로써, 열전도도를 높여 자동 온도제어 기반의 전기어선을 포함한 전기선박용 배터리팩(10) 내부의 열을 쉽게 방열을 할 수 있도록 한다. 여기서 상기 공기층/냉각수층 형성부(12)의 공기층 형성은 상기 공기층/냉각수층 형성부(12)에 채워진 냉각수를 배출시키면 공기가 유입되어 공기층이 형성되게 되며, 냉각수층의 형성은 공기층이 형성된 상기 공기층/냉각수층 형성부(12)에 냉각수를 공급하면 공기는 외부로 배출되고 냉각수가 채워져 냉각수층이 형성되게 되는 것이다.
이에 따라 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)의 운행중 상기 BMA(13)에서 발생하는 열에 의해 BMA(13)의 온도가 설정된 기준 이상의 온도인 것으로 온도 센서(14b)를 통해 BMS(14)에서 확인되면, 상기 BMS(14)는 BDU(15)에 방열작동을 수행되도록 제어신호를 송신하여 자동으로 제어하는 것을 특징으로 함으로써, 배터리팩을 완전 방수형 시스템으로 설계할 때의 가장 큰 문제점은 열악한 방열 조건으로 인해 열에 의한 배터리셀(13)의 퇴화가 빠르다는 것과, 이로 인해 리튬배터리 팩의 수명이 급격히 줄어든다는 단점을 해결한다. 즉, BMA(13)를 구성하는 리튬이온 배터리로 이루어지는 다수의 배터리셀(13u)이 영하의 온도에서 충전할 경우 각 배터리셀(13)이 손상을 입어, 배터리팩(10)의 수명이 줄어드는 문제점을 해결한다.
보다 구체적으로, 상기 상부케이스(11a)의 상부케이스 외면부(11a-1)와 상부케이스 내면부(11a-2) 사이의 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 상기 하부케이스(11b)의 하부케이스 외면부(11b-1)와 하부케이스 내면부(11b-2) 사이의 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)는, BMS(14)의 제어에 의해 냉각수가 배출됨에 따라 유입되는 공기에 의해 공기층이 형성되어, 상부 케이스(11a) 및 하부 케이스(11b)의 내면과 외면 사이에 공기층이 채워져 열전도성 냉각수가 없이 공기층이 외부로부터의 냉기나 열이 공기층에 의해 쉽게 유입되지 않도록 한다.
즉, 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)를 포함하는 공기층/냉각수층 형성부(12)의 공기 또는 냉각수의 공급은 상기 온도센서(14b)의 신호를 수신하여 BDU(15)의 작동을 제어하는 BMS(14)의 제어를 통해 공기 또는 냉각수가 공기층/냉각수층 형성부(12)에 열전도성 냉각수와 열절연성의 공기를 선택적으로 채울 수 있다.
BMS(14)는 적어도 하나 이상의 배터리셀(13u)로 이루어지는 BMA(13) 내부의 온도와 전기선박용 배터리팩(10) 외부의 온도를 각각 내부 온도 센서(14b-1) 및 외부 온도 센서(14b-2)를 통해 실시간으로 모니터링함으로써, BMA(13) 내부의 온도 정보와 전기선박용 배터리팩(10) 외부온도 정보를 수집한다.
BMS(14)는 하기의 [표 2]와 같이 계절 및 온도 조건에 따라 단기간에 냉각 조건을 변경하는 제어 이벤트를 수행하며, [표 2]는 BMS(14)에 의한 내외부 온도조건에 따른 냉각조건 변경에 따른 제어 이벤트를 나타내는 도표이다.
계절 내외부 온도조건 제어 이벤트(Action) 추가 냉각 가능요소
여름
 외부온도 > 배터리셀온도 1. 공기를 채워 단열
2. 배터리온도 상승시 열전도액 채워 방열		 라디에이터(바닷물과 접촉)
외부온도 < 배터리셀온도 1. 열전도성 냉각수 채워 방열 라디에이터(바닷물과 접촉)
겨울 외부온도 < 0도 1. 공기를 채워 단열효과 펠티어소자 가동
배터리셀
온도		 = 고온 1. 열전도성 냉각수 채워 방열 라디에이터(바닷물과 접촉)
BMA 충전중 1. 공기층 채워 단열
즉, BMS(14)는 제 1 실시예에 따른 여름으로 설정된 기간 동안에 대해서는 전기선박용 배터리팩(10)의 외부온도가 BMA(13)의 내부온도보다 큰(높은) 경우에는 공기층/냉각수층 형성부(12)에 공기를 채워 단열을 수행하며, BMA(13)의 내부온도가 미리 설정된 임계치 이상으로 상승시 열전도성 냉각수를 채워 방열을 수행한다. 이 경우 추가 기능으로 BMS(14)는 전기선박용 배터리팩(10) 외부에 형성된 라디에이터(미도시)를 가동하여 방열을 수행하게 하며, 라디에이터(미도시)에 의한 방열은 적어도 하나 이상의 라디에이터가 바닷물과 직접적으로 접촉이 되도록 하여 방열되게 할 수 있다.
반대로, 여름으로 설정된 기간 동안 BMS(14)는 전기선박용 배터리팩(10)의 외부온도가 BMA(13)의 내부온도보다 작은(낮은) 경우에는 공기층/냉각수층 형성부(12)에 열전도성 냉각수를 채워서 방열이 이루어지도록 한다. 이 경우에도 추가 기능으로 BMS(14)는 전기선박용 배터리팩(10) 외부에 형성된 라디에이터(미도시)를 가동하여 방열을 수행하게 하며, 라디에이터(미도시)에 의한 방열은 적어도 하나 이상의 라디에이터가 바닷물과 직접적으로 접촉이 되도록 하여 방열되게 할 수 있다.
그리고, BMS(14)는 제 2 실시예에 따른 겨울로 설정된 기간 동안에 대해서는 전기선박용 배터리팩(10)의 외부온도가 0도 보다 작은(낮은) 경우 공기층/냉각수층 형성부(12)에 공기를 채워 BMA(13) 내부에 대한 단열을 수행한다. 그리고 추가 기능으로 BMS(14)는 상기 내부온도센서(14b-1)에서 감지된 온도와 상기 외부온도센서(14b-2)에서 감지된 온도를 비교하여, BMA(13) 내부 온도가 전기선박용 배터리팩의 외부 온도보다 낮거나 전기선박용 배터리팩의 외부온도가 영하이면, 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)의 공기 온도가 상승되도록 상기 상,하부케이스(11a,11b) 중에서 선택되는 어느 하나 이상에 구비된 펠티어 소자(13-1)가 작동되도록 제어하여 발열이 수행되도록 한다.
반대로, 겨울으로 설정된 기간 동안 BMS(14)는 BMA(13)의 내부온도가 미리 설정된 고온 구간 내에 속하는 경우, 열전도성 냉각수를 채워 방열을 수행한다. 이 경우에도 추가 기능으로 BMS(14)는 전기선박용 배터리팩(10) 외부에 형성된 라디에이터(미도시)를 가동하여 방열을 수행하게 하며, 라디에이터(미도시)에 의한 방열은 적어도 하나 이상의 라디에이터가 바닷물과 직접적으로 접촉이 되도록 하여 방열되게 할 수 있다.
한편, 제 3 실시예로, BMS(14)는 BMA(13)에 대한 충전이 수행되는 경우 겨울 및 여름 기간 모두에 공기층/냉각수층 형성부(12)에 공기를 채워 단열을 수행하도록 제어한다.
이와 같은 구성 및 제어 이벤트를 수행하는 BMS(14)는 각 배터리셀(13u)의 이상동작을 감지하여 차단할 수 있는 시스템을 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)에 구축하며, 추가적으로 리튬이온 배터리에 해당하는 각 배터리셀(13u) 간의 전압레벨을 균등하게 유지하는 기능을 수행한다.
또한, BMS(14)는 상술한 바와 같이 온도 센서(14b)를 통한 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 중 BMA(13)의 내부 및 전기선박용 배터리팩(10) 외부의 온도를 측정하고, 펠티어 소자(13-1) 및 라디에이터의 동작 유무를 제어할 뿐만 아니라, 워터 센서(14a)를 통해 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)은 BMA(13)가 설치된 상,하부케이스 내면부(11a-2,11b-2)의 내부에서 방수가 수행되는 여부를 모니터링 하며, 과충전 및 과방전 방지, 배터리 잔량 측정, 소비 전류 측정, 쇼트 방지 기능을 수행한다.
요약하자면, 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩(10)은 상부 및 하부 케이스(11a, 11b) 내에 전열성의 공기층 또는 열전도성의 냉각수층을 형성함으로써, 기체에 해당하는 공기 또는 액체에 해당하는 열전도액을 선택적으로 채웠다 뺐다할 수 있어 단열 및 방열을 선택적으로 적용할 수 있는 시스템을 제공한다.
이에 따라, 적어도 하나 이상의 배터리셀(13u)을 포함하는 BMA(13) 내부의 온도가 전기선박용 배터리팩(10) 외부 온도보다 높은 경우 수냉방식의 냉각이 수행되며, 필요시 전기선박용 배터리팩(10) 외부의 선박에 설치되는 라디에이터가 바닷물과 접촉할 수 있는 위치에 설치하여, 라디에이터가 바닷물에 의해 2차적으로 추가 냉각을 수행하는 것을 특징으로 한다.
한편, BMA(13) 내부 온도가 외부의 온도보다 낮거나 외부 온도가 영하의 경우에는 BMS(14)는 펠티어 소자(13-1)를 동작시켜 상부배터리 케이스(11a) 및 하부배터리 케이스(11b) 내부에 형성된 밀폐 공기층의 온도를 상승시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 BDU(15)는 상부케이스(11a)의 상부케이스 내면부(11a-2)와 BMA(13) 사이에 형성되며, 상술한 BMS(14)와 함께 장착되도록 설계된다.
또한, BDU(15)은 도 8의 전기선박용 배터리팩(10) 외부에 형성된 네모 박스에 해당하는 워터 펌프(M)를 구비한다. 그리고 워터 펌프(M)의 컨트롤은 BMS(14)에서 같이 통합 제어하는 방식에 의한다.
또한, 상술한 바와 같이 냉각을 위해 수냉식으로, 밀폐된 공간에서 방열이 가능하도록 펠티어 소자(13-1)를 적용한 신개념 수냉식 방열 방식을 제공함과 동시에 펠티어 소자(13-1)를 이용해 겨울철에는 수냉식 냉각 기반의 전기선박용 배터리팩(10) 내부의 온도를 올리기 위한 열전효과 활용할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 펠티어 소자(13-1)는 냉각 다비이스(device) 중 하나로, 수 cm 내지 수십 cm 크기까지 크기가 다양하다. 본 발명에서 사용되는 펠티어 소자(13-1)의 맨 아래와 맨 위에는 도 12와 같이 세라믹층이 있으며, 열을 효율적으로 전달하면서도 전기의 흐름은 제한하는 역할을 한다. 세라믹층의 내부에 순차적으로 형성된 전도체 층과 반도체 층이 실질적인 본 발명에 따른 펠티어 소자(13-1)를 이용한 배터리팩(10)에서의 냉각과 가열을 위한 '엔진'에 해당한다.
반도체 층의 경우 P형 반도체와 N형 반도체 전체가 직렬로 이어져서 최대한의 냉각효율을 끌어내도록 구성되어 있다. 본 발명에서 P형 및 N형 반도체가 직렬로 연결되어 있는 구조의 펠티어 소자(13-1)를 이용하여 가열과 냉각을 하기 위해서는 두 개의 서로 다른 금속이 2개의 접점을 갖고 있어야 한다는 전제 조건이 필요하다. 펠티어 소자(13-1)는 간단한 구조와 환경친화성, 그리고 높은 신뢰성(물리적인 동작 구조를 전혀 가지지 않는 전기 회로로만 구성되기 때문에 고장 날 여지가 거의 없음)을 가지고 있어서 국부 냉각기 등에 널리 사용되고 있다.
본 발명에서의 펠티어 소자(13-1)에 의한 펠티어 효과(peltier effect)를 좀 더 살펴보면, 펠티어 효과는 전도체 층을 이루는 금속과 반도체를 접속한 두 점 사이에 폐회로를 구성, 전류를 흘리면 한쪽은 열이 발생하고 다른 쪽은 열을 흡수하는 현상으로, 두 개의 서로 다른 금속도선의 양끝을 연결하여 폐회로를 구성하고 양단에 온도차가 주면 두 접점 사이에 전위차가 발생한다. 이를 열전현상이라 부르고 이때 발생한 전위차를 열기전력이라고 한다. 이러한 열전현상은 양 단간의 온도차를 이용하여 기전력을 얻어내는 제베크 효과, 기전력으로 냉각과 가열을 하는 펠티에 효과, 도체의 선상의 온도차에 의해 기전력이 발생하는 톰슨 효과로 구분하여 설명 가능하다.
본 발명에서의 펠티어 소자(13-1)는 두 개의 서로 다른 금속이 2개의 접점을 가지고 붙어있을 때, 이 두 금속에 전류를 흘려 주면 한쪽 면에서는 지속적으로 열이 흡수되어 차가워지고 반대쪽 면에서는 지속적으로 열이 방출되어 뜨거워지게 된다. 이때 +극과 -극을 반대로 하여 전류를 흘려주게 되면 열을 방출/흡수하는 면 역시 반대로 되어 가열이 되었던 면은 냉각이 되고 냉각되었던 면은 가열이 되게 된다. 이러한 원리를 응용하여, 본 발명에서의 펠티어 소자(13-1)의 흡열부에 열에너지를 가해주면 양면에 온도차가 생겨 전류가 발생하게 된다. 펠티어 소자(13-1)의 냉각과 가열의 사이에는 일정한 온도 차이가 생기가 되어 뜨거운 쪽에 열을 식혀, 온도를 낮춰주면 반대쪽 면인 차가운 쪽은 온도가 더 내려가게 된다.
즉, 본 발명에서의 펠티어 소자(13-1)에 의한 펠티어 효과는 두 가지의 다른 물질들이 가는 접합을 거쳐 전류가 흐를 때 일어나는 열의 방출과 흡수를 의미하며, 전류가 어떤 한 방향으로 흐를 때 열이 발생 되지만, 그 반대방향으로 흐르면 열을 흡수하기 때문에, 펠티어 효과는 가역적이다.
이와 같은 펠티어 소자(13-1)의 특성을 이용하여 전기선박용 배터리팩(10)을 냉각하여 완전 밀폐형의 배터리 팩을 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
11: 배터리팩 케이스(11)
11a: 상부케이스
11b: 하부케이스
12: 공기층/냉각수층 형성부
12a: 상부 공기층/냉각수층 형성부
12b: 하부 공기층/냉각수층 형성부
13: BMA(battery module assembly)
14: BMS(battery management system)
15: BDU(battery disconnect unit)
17: 밀폐수단

Claims (11)

  1. 적어도 하나 이상의 배터리셀(13u)로 이루어진 BMA(battery module assembly,13)와 BDU(battery disconnect unit,15)를 구비한 BMS(battery management system,14)의 상부를 내부에 수용하는 상부케이스 내면부(11a-2)와 상기 상부케이스 내면부(11a-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 상부케이스 외면부(11a-1)로 형성된 상부케이스(11a)와, 상기 BMA(13)와 BDU(15)를 구비한 BMS(14)의 하부를 내부에 수용하는 하부케이스 내면부(11b-2)와, 상기 하부케이스 내면부(11b-2)를 간격영역을 두어 내부에 수용하는 하부케이스 외면부(11b-1)로 형성된 하부케이스(11b)로 이루어지는 배터리팩 케이스(11)와;
    상기 상부케이스 외면부(11a-1)와 상부케이스 내면부(11a-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와, 상기 하부케이스 외면부(11b-1)와 하부케이스 내면부(11b-2) 사이의 간격영역에 냉각수의 배출 또는 공급에 의해 공기 또는 냉각수가 채워져 공기층 또는 냉각수층이 형성되는 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)로 이루어지는 공기층/냉각수층 형성부(12)와;
    상기 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a)와 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)가 밀폐된 공간으로 형성되도록 상기 상부케이스(11a)와 하부케이스(11b)의 결합부에 구비되는 밀폐수단(17); 및
    상기 BMA(13) 내부에 설치되어 BMA(13)의 온도를 측정하는 내부온도센서(14b-1)와, 전기선박용 배터리팩 외부에 설치되어 전기선박용 배터리팩 외부의 온도를 측정하는 외부온도센서(14b-2)로 이루어지는 온도센서(14b);를 포함하고,
    상기 BMS(14)는 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)의 간격영역에 공기층 또는 냉각수층이 형성되도록 BDU(15)에 대한 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 BMS(14)는 상기 내부온도센서(14b-1)에서 감지된 온도와 상기 외부온도센서(14b-2)에서 감지된 온도를 비교하여, BMA(13) 내부의 온도가 전기선박용 배터리팩의 외부 온도보다 높으면 상기 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)에 냉각수가 공급되어 수냉방식의 냉각이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 BMS(14)는 상기 내부온도센서(14b-1)에서 감지된 온도와 상기 외부온도센서(14b-2)에서 감지된 온도를 비교하여, BMA(13) 내부 온도가 전기선박용 배터리팩의 외부 온도보다 낮거나 전기선박용 배터리팩의 외부온도가 영하이면, 상,하부 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 공기층/냉각수층 형성부(12a,12b)의 공기 온도가 상승되도록 상기 상,하부케이스(11a,11b) 중에서 선택되는 어느 하나 이상에 구비된 펠티어 소자(13-1)가 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    운행중 상기 BMA(13)에서 발생하는 열에 의해 BMA(13)의 온도가 설정된 기준 이상의 온도인 것으로 온도 센서(14b)를 통해 BMS(14)에서 확인되면, 상기 BMS(14)는 BDU(15)에 방열작동을 수행되도록 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부케이스(11a)의 상부케이스 외면부(11a-1)와 상부케이스 내면부(11a-2) 사이의 상부 공기층/냉각수층 형성부(12a) 및 상기 하부케이스(11b)의 하부케이스 외면부(11b-1)와 하부케이스 내면부(11b-2) 사이의 하부 공기층/냉각수층 형성부(12b)는, BMS(14)의 제어에 의해 냉각수가 배출됨에 따라 유입되는 공기에 의해 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기층/냉각수층 형성부(12)의 공기 또는 냉각수의 공급은 상기 온도센서(14b)의 신호를 수신하여 BDU(15)의 작동을 제어하는 BMS(14)의 제어를 통해 공기 또는 냉각수가 선택적으로 공급되어 채워지도록 구성된 것을 특징으로 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 BMS(14)는 BMA(13) 내부의 온도와 전기선박용 배터리팩 외부의 온도를 각각 내부 온도 센서(14b-1) 및 외부 온도 센서(14b-2)를 통해 실시간으로 모니터링하여, BMA(13) 내부의 온도 정보와 전기선박용 배터리팩 외부온도 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 전기선박용 배터리팩은 상기 공기층/냉각수층 형성부(12)와 연결되어 냉각수를 냉각하는 라디에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 라디에이터는 바닷물이 라디에이터를 냉각하도록 바닷물과 접촉되게 설치된 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 BMS(14)는 BMA(13)에 대한 충전이 수행되면 겨울 및 여름 기간 모두에 공기층/냉각수층 형성부(12)에 공기를 채워 단열이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기선박용 배터리팩은 BMA(13)가 설치된 상,하부케이스 내면부(11a-2,11b-2)의 내부에서 방수가 수행되는 여부를 모니터링 하기 위한 워터센서(14a)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 온도제어 기반의 전기선박용 배터리팩.
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