KR101760865B1 - Self-cooling method and system using thermoelectric devices for a battery pack - Google Patents

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Abstract

모터 구동에 사용할 수 있는 배터리팩의 가용 부분을 늘릴 수 있고 배터리팩의 냉각 및 단열 성능이 개선되는 방법 및 시스템을 제공한다. 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에서는 전기 에너지를 열 에너지로, 열 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 열전소자를 이용한 자가 냉각 방법과 시스템을 제안한다. 본 발명에 따른 자가 냉각 방법은 자동차 주행 중 발생되거나 주행 후 남는 엔진열이나 배기열을 이용해 전력을 생산하고, 생산된 전력 일부는 상기 자동차에 장착되는 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 냉각을 위해 사용한다. 본 발명에 따르면, 열전소자를 이용하여 자동차가 버리는 열(엔진열, 배기열)을 전기 에너지로 변환하여 배터리팩 충전 및 냉각을 위한 부대 장치 작동 전압으로 사용하여 모터 구동에 사용할 수 있는 배터리팩의 가용 부분을 늘릴 수 있다. 또한 생산된 전력을 다시 열 에너지로 변환하면 배터리팩의 냉각 및 단열 성능을 개선할 수 있다.A method and system are provided that can increase the available portion of a battery pack that can be used for motor drive and improve the cooling and insulation performance of the battery pack. In order to solve the above problems, the present invention proposes a self cooling method and system using a thermoelectric element capable of converting electrical energy into thermal energy and thermal energy into electrical energy. The self-cooling method according to the present invention generates electric power using engine heat or exhaust heat generated during traveling or after traveling, and a part of the produced electric power is charged into a battery pack mounted on the vehicle, Used for cooling. According to the present invention, the heat (engine heat and exhaust heat) generated by a car using a thermoelectric element is converted into electric energy and used as an auxiliary apparatus operation voltage for charging and cooling the battery pack, You can increase the portion. Conversion of the generated power back to thermal energy can also improve the cooling and insulation performance of the battery pack.

Description

열전소자를 이용한 배터리팩 자가 냉각 방법 및 시스템 {Self-cooling method and system using thermoelectric devices for a battery pack}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a self-cooling method and system using a thermoelectric element,

본 발명은 전기 자동차 등에 탑재될 수 있는 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리팩을 냉각하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack that can be mounted on an electric vehicle or the like, and more particularly, to a method and system for cooling a battery pack.

이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력원으로 사용되고 있다. Unlike a primary battery which can not be recharged, a secondary battery refers to a battery capable of charging and discharging, and is used not only in the fields of small high-tech electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, but also in energy storage systems (ESS), electric vehicles, .

전기 자동차의 모터 구동 등과 같은 큰 전력을 필요로 하는 기기에는, 여러 개의 고출력 이차 전지를 적층해 직렬로 연결하여 구성되는 대용량의 모듈형 배터리팩이 사용되는 것이 일반적이다. 특히, 하이브리드 자동차용 배터리팩의 경우 수 개에서 많게는 수십 개의 이차 전지가 충전과 방전을 번갈아가면서 수행하게 됨에 따라 이러한 충방전 등을 제어하여 배터리팩이 적정한 동작 상태로 유지되도록 관리할 필요성이 있다.BACKGROUND ART [0002] Generally, a large-capacity modular battery pack constructed by stacking a plurality of high-power secondary cells and connecting them in series is generally used for devices requiring large electric power such as motor driving of electric vehicles. Particularly, in the case of a battery pack for a hybrid vehicle, several to several tens of secondary batteries are alternately charged and discharged, so that it is necessary to control such charging / discharging so as to maintain the battery pack in an appropriate operating state.

이차 전지가 작동하는 동안 발생하는 열은 이차 전지의 온도를 상승시킨다. 발생되는 열을 효율적으로 냉각시키지 않으면 이차 전지의 수명이 짧아지고 오작동을 일으키는 등 안정성이 크게 저하되는 문제가 있다. 따라서, 냉각은 이차 전지를 포함하는 배터리팩의 제작에 있어서 무엇보다 중요한 과제이다.Heat generated during operation of the secondary battery increases the temperature of the secondary battery. If the generated heat is not efficiently cooled, the lifetime of the secondary battery is shortened, and malfunctions are caused, resulting in a problem that the stability is significantly deteriorated. Therefore, cooling is an important issue in manufacturing a battery pack including a secondary battery.

배터리팩의 냉각에 일반적으로 사용되는 냉각 구조는 다음과 같다. 다수의 단위 전지가 갭을 사이에 두고 적층 배열되어 이루어지는 전지 모듈이 장착되는 팩 케이스의 일방에 냉매 유입구를 형성하고 타방에 냉매 배출구를 형성하며, 팩 케이스와 전지 모듈 사이에 냉매가 흐르는 유동공간을 형성한다. 이러한 구조의 팩 케이스의 냉매 유입구에 냉매를 공급하면, 냉매는 유동공간과 단위 전지 사이의 갭을 통과하여 냉매 배출구를 통해 유동되어 배출되는 과정에서 단위 전지들을 냉각하게 된다.The cooling structure commonly used for cooling the battery pack is as follows. A coolant inlet port is formed in one side of a pack case in which a battery module in which a plurality of unit cells are stacked with a gap is interposed therebetween and a coolant outlet port is formed in the other side of the pack case; . When the coolant is supplied to the coolant inlet port of the pack case having such a structure, the coolant flows through the gap between the flow space and the unit cell, flows through the coolant outlet, and is discharged.

냉매로서 공기를 이용하는 기존 전기 자동차용 배터리팩의 공냉식 구조는 공기의 유동을 위한 팬(fan) 등 부대 장치를 움직이기 위하여 배터리팩 전원 일부를 사용하기 때문에 배터리팩을 전기 자동차의 모터 구동에 100% 이용하기 어렵다. 그리고, 배터리팩의 단열을 위해 배터리팩 커버 내에 단열재를 사용하여야 하며, 전기 자동차의 다른 구성 부품과 함께 장착되어야 하는 공간 제약에 따라 단열재 두께를 크게 할 수 없어 단열 성능이 저하되는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 기존 배터리팩 구조에 따라서는 구조적인 문제로 단열재가 적용되기 어려운 부분이 일부 있는데, 이러한 부분이 배터리팩 외부 공기와의 열교환 취약점이 되므로 단열 성능이 필연적으로 저하되는 한계가 있다. The air-cooled structure of a conventional electric vehicle battery pack using air as a refrigerant uses a part of the battery pack power to move an auxiliary device such as a fan for air flow, so that the battery pack is 100% It is difficult to use. In addition, a heat insulating material must be used in the battery pack cover for heat insulation of the battery pack, and the thickness of the heat insulating material can not be increased according to a space restriction to be mounted together with other components of the electric automobile. In addition, there are some parts of the battery pack which are difficult to apply due to structural problems due to the existing battery pack structure, and this part is a weak point of heat exchange with the outside air of the battery pack, so that the heat insulating performance is inevitably lowered.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 모터 구동에 사용할 수 있는 배터리팩의 가용 부분을 늘릴 수 있고 배터리팩의 냉각 및 단열 성능이 개선되는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system capable of increasing available parts of a battery pack that can be used for driving a motor and improving cooling and insulation performance of the battery pack.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에서는 전기 에너지를 열 에너지로, 열 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 열전소자를 이용한 자가 냉각 방법과 시스템을 제안한다.In order to solve the above problems, the present invention proposes a self cooling method and system using a thermoelectric element capable of converting electrical energy into thermal energy and thermal energy into electrical energy.

본 발명에 따른 자가 냉각 방법은 자동차 주행 중 발생되거나 주행 후 남는 엔진열이나 배기열을 이용해 전력을 생산하고, 생산된 전력 일부는 상기 자동차에 장착되는 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 냉각을 위해 사용한다. 배터리팩 냉각에 필요한 전원을 배터리팩으로부터 취하지 않고, 버려지는 열로부터 변환한 전력을 이용하므로 자가 냉각 방법이라고 할 수 있다. The self-cooling method according to the present invention generates electric power using engine heat or exhaust heat generated during traveling or after traveling, and a part of the produced electric power is charged into a battery pack mounted on the vehicle, Used for cooling. This is a self-cooling method, because the power required for cooling the battery pack is not taken from the battery pack but is converted from the waste heat.

본 발명에 따르면, 상기 생산된 전력 일부를 사용해 상기 배터리팩 내부 공간의 온도를 유지할 수도 있다.According to the present invention, the temperature of the space inside the battery pack can be maintained by using a part of the generated power.

본 발명에 따른 자가 냉각 시스템은 자동차에 장착되는 배터리팩; 상기 배터리팩 냉각을 위한 공냉식 장치; 발전용 열전소자; 및 제어부를 포함하여, 상기 발전용 열전소자는 상기 자동차 주행 중 발생되거나 주행 후 남는 엔진열이나 배기열을 이용해 전력을 생산하고, 상기 제어부는 생산된 전력 일부를 상기 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 BMS(battery management system) 및 상기 공냉식 장치 작동 전원으로 사용하도록 한다.The self-cooling system according to the present invention comprises a battery pack mounted on a vehicle; An air-cooled device for cooling the battery pack; A thermoelectric element for power generation; And a control unit, wherein the power generation thermoelectric element generates electric power using engine heat or exhaust heat generated during driving or remaining after traveling, and the control unit charges part of the produced electric power to the battery pack, and the other part The BMS (battery management system) of the battery pack and the air-cooled apparatus operating power source.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 배터리팩 커버 내에 냉각용 열전소자를 더 포함하여 상기 배터리팩 내부 공간의 온도를 유지하도록 할 수 있다. 이 때, 특히 상기 제어부는 상기 발전용 열전소자가 생산한 전력 일부를 상기 냉각용 열전소자의 작동 전원으로 사용하도록 할 수 있다.In a preferred embodiment, the temperature of the space inside the battery pack may be maintained by further including a thermoelectric element for cooling in the battery pack cover. In this case, in particular, the control unit may use a part of the power produced by the power generation thermoelectric element as an operating power source for the cooling thermoelectric element.

상기 배터리팩 내부 공간의 온도가 유지된 공기를 상기 커버 안쪽 이차 전지들 사이로 불어 직접 냉각시킬 수 있다. The air in which the temperature of the space inside the battery pack is maintained can be blown through the inside of the cover to directly cool the battery pack.

상기 냉각용 열전소자는 상기 배터리팩 커버 안쪽 벽면에 설치할 수 있다. The cooling thermoelectric element can be installed on the inner wall surface of the battery pack cover.

본 발명에 따르면, 발전용 열전소자를 이용하여 주행 중에 발생되는 엔진열이나 배기열을 전기 에너지로 변환한다. 변환된 전기 에너지는 배터리팩 충전에 사용하며, 일부는 BMS 및 냉각을 위한 부대 장치 작동 전압으로 사용하므로 자가 냉각 시스템을 구성할 수 있다.According to the present invention, engine heat and exhaust heat generated during traveling are converted into electric energy by using a thermoelectric element for power generation. The converted electrical energy is used to charge the battery pack, and some can be used as BMS and supplementary unit operating voltage for cooling, so that a self cooling system can be constructed.

냉각은 배터리팩 커버 안쪽 벽면에 냉각용 열전소자를 위치시켜 공기를 순환시킴으로써 배터리팩 공간 내 온도를 유지하고, 냉각이 필요할 때에 이 공간 내부의 공기를 배터리팩 내부로 불어 넣어 직접 냉각을 시킨다. Cooling is performed by circulating air by placing a cooling thermoelectric element on the inner wall of the battery pack cover to maintain the temperature inside the battery pack space and blowing the air inside the space into the battery pack when cooling is required.

주차 중에는 주행이 끝나고 일부 남은 엔진열과 배기열도 발전용 열전소자를 이용하여 전기 에너지로 변환한다. 변환된 전기 에너지는 배터리팩 충전에 사용하며, 냉각용 열전소자의 작동 전원으로 사용하면 배터리팩 내부 공기를 일정한 온도로 유지할 수 있으므로 배터리팩 단열 문제를 해결할 수 있다. During parking, driving is completed, and some remaining engine heat and exhaust heat are converted to electric energy by using a thermoelectric element for power generation. The converted electric energy is used to charge the battery pack. When used as the operating power of the thermoelectric element for cooling, the air inside the battery pack can be maintained at a constant temperature, thereby solving the problem of insulation of the battery pack.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 열전소자를 이용하여 자동차가 버리는 열(엔진열, 배기열)을 전기 에너지로 변환하여 배터리팩 충전 및 냉각을 위한 부대 장치 작동 전압으로 사용하므로, 모터 구동에 사용할 수 있는 배터리팩의 가용 부분을 늘릴 수 있다. 또한 생산된 전력을 다시 열 에너지로 변환하면 배터리팩의 냉각 및 단열 성능을 개선할 수 있다. As described above, according to the present invention, since the heat (engine heat and exhaust heat) that the automobile throws away by using the thermoelectric element is converted into electric energy and used as the operating voltage for the auxiliary unit for charging and cooling the battery pack, The available space of the battery pack can be increased. Conversion of the generated power back to thermal energy can also improve the cooling and insulation performance of the battery pack.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 냉각 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 자가 냉각 시스템에 의하여 실행될 수도 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 냉각 방법을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 냉각 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 냉각용 열전소자가 배터리팩 커버 내에 설치된 상태의 단면도이다.1 illustrates a self-cooling system in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 illustrates a self-cooling method according to an embodiment of the present invention, which may be implemented by the self-cooling system of Figure 1.
Figure 3 illustrates a self-cooling system according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a state where a thermoelectric element for cooling is installed in a battery pack cover according to another embodiment of the present invention.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 요소를 가리킨다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know. It should be noted that the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention so that various equivalents And variations are possible. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 냉각 시스템을 도시한다.1 illustrates a self-cooling system in accordance with an embodiment of the present invention.

자가 냉각 시스템(100)은 자동차에 장착되는 배터리팩(10), 상기 배터리팩(10) 냉각을 위한 공냉식 장치(20), 발전용 열전소자(30), 및 제어부(40)를 포함한다.The self cooling system 100 includes a battery pack 10 mounted on a vehicle, an air cooling type device 20 for cooling the battery pack 10, a thermoelectric element 30 for power generation, and a control unit 40.

배터리팩(10)은 이차 전지가 적층된 전지 모듈(미도시) 및 BMS 등을 포함하여 구성된다. 이차 전지는 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 바람직하게는 판상형 전지이고, 일면 또는 양면이 인접한 이차 전지에 대면하도록 적층 배열되어 전지 모듈을 형성하고 있을 수 있다. The battery pack 10 includes a battery module (not shown) in which a secondary battery is stacked, a BMS, and the like. The secondary battery is preferably a plate-shaped battery so as to provide a high lamination ratio in a limited space, and may be stacked so that one side or both sides of the secondary battery are adjacent to each other to form a battery module.

이차 전지는 양극판, 분리막 및 음극판으로 구성된 전극조립체를 포함하며, 각 이차 전지의 양극판과 음극판으로부터 돌출된 다수의 양극 탭 및 음극 탭에 각각 양극 리드 및 음극 리드가 전기적으로 접속된 것일 수 있다. The secondary battery includes an electrode assembly composed of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, and a positive electrode lead and a negative electrode lead are electrically connected to a plurality of positive electrode tabs and negative electrode tabs protruding from the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively.

상기 양극판의 재질은 알루미늄이 주로 이용된다. 대안적으로, 상기 양극판은 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있다. 나아가, 이차전지의 화학적 변화를 야기하지 않고 높은 도전성을 갖는 재질이라면 양극판으로 사용하는데 제한이 없다.As the material of the positive electrode plate, aluminum is mainly used. Alternatively, the positive electrode plate may be formed by surface-treating a surface of stainless steel, nickel, titanium or aluminum or stainless steel with carbon, nickel, titanium, silver or the like. Further, if the secondary battery is made of a material having high conductivity without causing a chemical change, there is no limitation to use it as a positive electrode plate.

상기 양극판의 일부 영역에는 양극 탭이 구비되는데 양극 탭은 상기 양극판이 연장되는 형태로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 양극판의 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접 등을 통하여 접합하는 형태로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 양극 재료를 상기 양극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하여 양극 탭을 형성하여도 무방하다. A positive electrode tab may be provided on a part of the positive electrode plate, and the positive electrode tab may be formed to extend the positive electrode plate. Alternatively, it is also possible to form a configuration in which a member made of a conductive material is joined to a predetermined portion of the positive electrode plate through welding or the like. Further, the positive electrode material may be applied and dried on a part of the outer surface of the positive electrode plate to form the positive electrode tab.

상기 양극판에 대응되는 음극판은 주로 구리 재질이 이용된다. 대안적으로, 음극판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있고, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The negative electrode plate corresponding to the positive electrode plate is mainly made of a copper material. Alternatively, the cathode plate may be a surface treated with carbon, nickel, titanium or silver on the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, copper or stainless steel, and aluminum-cadmium alloy or the like may be used.

상기 음극판 또한 일부 영역에 음극 탭이 구비되며, 앞서 설명된 양극 탭과 같이 상기 음극판에서 연장되는 형태로 구현될 수 있음은 물론, 음극판 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접하는 등의 방법으로 접합할 수도 있으며, 음극 재료를 상기 음극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하는 방식 등으로 형성하는 것도 가능하다.The negative electrode plate may also be provided with a negative electrode tab in a certain area and may be formed to extend from the negative electrode plate as in the positive electrode tab described above. In addition, the negative electrode plate may be formed by welding a conductive member to a predetermined portion of the negative electrode plate Or it may be formed in such a manner that a negative electrode material is applied and dried on a part of the outer circumferential surface of the negative electrode plate.

상기 양극 리드는 상기 양극판에 구비된 양극 탭에, 음극 리드는 상기 음극판에 구비된 음극 탭에 전기적으로 접속된다. 바람직하게, 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드는 각각 복수의 양극 탭 및 복수의 음극 탭과 접합된다. The positive electrode lead is electrically connected to the positive electrode tab provided on the positive electrode plate, and the negative electrode lead is electrically connected to the negative electrode tab provided on the negative electrode plate. Preferably, the positive electrode lead and the negative electrode lead are bonded to a plurality of positive electrode tabs and a plurality of negative electrode tabs, respectively.

상기 양극판과 상기 음극판에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있다. 일 예로, 상기 양극 활물질은 리튬 계열의 활물질이고, 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4 또는 Li1 + zNi1 -x-yCoxMyO2(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤z≤1, M은 Al, Sr, Mg, La, Mn 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 음극 활물질은 탄소 계열의 활물질이고, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 양극 활물질과 음극 활물질의 종류와 화학적 조성은 이차전지의 종류에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로 상기에서 열거한 구체적인 예는 하나의 예시에 불과하다는 것을 이해하여야 한다. The positive electrode plate and the negative electrode plate are respectively coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material. LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 or Li 1 + z Ni 1 -xy Co x M y O 2 (0? 1, 0? y? 1, 0? x + y? 1, 0? z? 1, and M is a metal such as Al, Sr, Mg, La, or Mn). The negative electrode active material is a carbonaceous active material, and examples of the negative electrode active material include a carbon material such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy and the like. The types and chemical compositions of the cathode active material and the anode active material may vary depending on the kind of the secondary battery. Therefore, it should be understood that the specific examples given above are only examples.

상기 분리막은 다공성 재질을 가진 것이라면 특별히 제한이 없다. 상기 분리막은 다공성이 있는 고분자막, 예컨대 다공성 폴리올레핀막, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈렌, 부직포막, 다공성 웹(web) 구조를 가진 막 또는 이들의 혼합체 등으로 이루어질 수 있다. 상기 분리막의 단면 또는 양면에는 무기 입자가 결착되어 있을 수 있다. The separation membrane is not particularly limited as long as it has a porous material. The separation membrane may be a porous polymer membrane such as a porous polyolefin membrane, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl Polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose, Polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyether sulfone, polyether sulfone, , Poly Alkenylene may be formed of oxide, polyphenylene sulfide, polyethylene naphthalene, a non-woven film, a porous web (web) or a mixture film having a structure like. An inorganic particle may be adhered to an end surface or both surfaces of the separation membrane.

상기 무기 입자는 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자가 바람직하며, 10 이상의 유전율 상수를 가지며 밀도가 낮은 무기 입자가 더욱 바람직하다. 이는 전지내에서 이동하는 리튬 이온을 용이하게 전달할 수 있기 때문이다. 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자의 비제한적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT), Pb(Mg3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, HfO2, SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3 또는 이들의 혼합체 등이 있다.The inorganic particles are preferably inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or more, more preferably inorganic particles having a dielectric constant of 10 or more and a low density. This is because it can easily transfer lithium ions moving in the cell. Non-limiting examples of inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or more is Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 - x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT), Pb (Mg 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), BaTiO 3, HfO 2, SrTiO 3, TiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, SnO 2, CeO 2, MgO, CaO, ZnO, Y 2 O 3 Or a mixture thereof.

전지 모듈은 이차 전지들 사이에 절연막을 개재시키면서 복수의 이차 전지를 단순 적층한 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 전지 모듈은 절연막의 상부 및/또는 하부에 이차 전지를 적절한 간격으로 배열한 후 절연막을 이차 전지와 함께 한쪽 방향으로 폴딩하여 폴딩된 절연막 사이 사이에 이차 전지가 삽입되어 있는 스택 폴딩 구조를 가질 수 있다. The battery module may have a structure in which a plurality of secondary batteries are simply stacked with an insulating film interposed between the secondary batteries. As another example, the battery module has a stack folding structure in which the secondary cells are arranged at appropriate intervals on the upper and / or lower portions of the insulating film, and then the insulating film is folded in one direction together with the secondary cells to insert the secondary cells between the folded insulating films Lt; / RTI >

또 다른 예로, 이차 전지는 파우치형 전지이고 전지 모듈은 파우치형 전지 조립체일 수 있다. 파우치형 전지는 양극판, 분리막 및 음극판 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지로서, 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 대략 직육면체 구조인 판상형으로 이루어져 있다. 이러한 파우치형 전지는 일반적으로 파우치형의 전지케이스로 이루어져 있으며, 상기 전지케이스는 내구성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 외부 피복층, 수분, 공기 등에 대해 차단성을 발휘하는 금속 소재로 이루어진 차단층, 및 열융착될 수 있는 고분자 수지로 이루어진 내부 실란트층이 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조로 구성되어 있다. 상기 파우치형 전지에서 케이스는 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서 파우치형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체를 내장한 상태에서 전지케이스의 외주면을 열융착하여 밀봉한 구조일 수 있다. 파우치형 전지의 열융착된 외주면은 이차 전지들을 각각 고정하여 전지 모듈을 형성하는 카트리지들 사이에 고정될 수 있다.As another example, the secondary battery may be a pouch-type battery and the battery module may be a pouch-type battery assembly. A pouch-type battery is a battery in which an electrode assembly having a structure of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate is sealed in a battery case together with an electrolyte. The battery is a plate-shaped battery having a substantially rectangular parallelepiped structure. The pouch-type battery is generally composed of a pouch-type battery case. The battery case is composed of an outer coating layer made of a polymer resin having excellent durability, a barrier layer made of a metal material exhibiting barrier properties against moisture, air, And an inner sealant layer made of a polymer resin that can be used as a sealant layer. The case of the pouch type battery may have various structures. In the present embodiment, the pouch-shaped battery may have a structure in which the outer circumferential surface of the battery case is thermally fused and sealed with the electrode assembly incorporated in the battery case of the laminate sheet including the resin layer and the metal layer. The heat-sealed outer peripheral surface of the pouch-shaped battery can be fixed between the cartridges forming the battery module by fixing the secondary batteries, respectively.

공냉식 장치(20)는 배터리팩(10)과 별개로, 또는 배터리팩(10)과 연동되어 구성될 수 있으며, 예컨대 배터리팩(10) 케이스의 일방에 공기 유입구를 형성하고 타방에 공기 배출구를 형성하며, 팩 케이스와 전지 모듈 사이에 공기가 흐르는 유동공간을 형성하며, 공기 송풍을 위한 팬 등을 포함하는 구조 전체로 이해될 수 있다. The air cooling type device 20 may be configured separately from the battery pack 10 or may be interlocked with the battery pack 10. For example, an air inlet may be formed at one side of the case of the battery pack 10, And forms a flow space through which air flows between the pack case and the battery module, and includes a fan for blowing air, and the like.

발전용 열전소자(30)는 상기 자동차 주행 중 발생되거나 주행 후 남는 엔진열이나 배기열을 이용해 전력을 생산한다. 고체 상태인 소재의 양단에 존재하는 온도차에 의해 열 의존성을 갖는 전자(혹은 홀)는 양단에서 농도 차이가 발생하고 이것은 열기전력이라는 전기적인 현상, 즉 열전현상으로 나타난다. 이러한 열전현상은 전기적 에너지를 생산하는 열전발전과, 반대로 전기 공급에 의해 양단의 온도차를 유발하는 열전냉각/가열로 구분할 수 있다. 발전용 열전소자(30)는 특히 전기적 에너지를 생산하는 열전발전에 해당한다. The power generation thermoelectric element 30 generates electric power by using the heat of the engine or the heat of exhaust which is generated during the traveling of the vehicle or remained after traveling. The difference in the concentration of electrons (or holes) having heat dependence due to the temperature difference at both ends of the solid material occurs at both ends, and this is caused by an electric phenomenon, that is, a thermoelectric phenomenon. Such a thermoelectric phenomenon can be classified into a thermoelectric power generating electric energy and a thermoelectric cooling / heating which causes a temperature difference at both ends by electric power supply. The power generation thermoelectric element 30 corresponds to a thermoelectric power generating particularly electric energy.

발전용 열전소자(30)는 자동차의 배기, 엔진 또는 라디에이터 등에서 발생된 열을 이용하여 전력을 생산하도록 할 수 있다. 열이 발생되고 외기와 온도차가 있는 곳이라면 어느 곳이든 발전용 열전소자(30)를 설치할 수 있으며, 예컨대 엔진 주위나 배기구 주위에 설치될 수 있다. 예를 들어, 배기 파이프의 일부에 머플러와 같이 장착하는 방식으로 설계할 수 있다. 이렇게 악세서리처럼 부가하는 형식은 설치가 간단하고 기존의 부품을 변형하지 않아도 되므로 편리하다. 필요한 경우에, 보다 직접적으로 엔진에서 발생하는 열을 이용할 수 있는 형태의 설계를 할 수도 있다. The power generation thermoelectric element 30 can generate electric power by using heat generated from the exhaust of an automobile, an engine, a radiator, or the like. The power generation thermoelectric element 30 can be installed at any place where heat is generated and where there is a difference in temperature between the outside air and the outside air, for example, around the engine or the exhaust port. For example, it can be designed in such a manner that it is mounted together with a muffler on a part of the exhaust pipe. This type of accessory is convenient because it is simple to install and does not require modification of existing parts. If necessary, it may be possible to design a form that can more directly utilize the heat generated by the engine.

발전용 열전소자(30)는 자동차 폐열이 배출되는 장소 한 군데 이상에 설치될 수 있으며, 각 장소 온도에서의 성능지수(ZT)에 따라 선택된 열전소재를 적용함이 바람직하다. 예를 들어, 600 ~ 700℃의 고온 성능이 좋은 CoSb3, CeFe4Sb12와 같은 열전소재, 400 ~ 500℃의 중온 성능이 좋은 CoSb3, CeFe4Sb12, 이외에 Cu2Se와 같은 열전소재, 100 ~ 150℃의 저온 성능이 좋은 Bi2Te3와 같은 열전소재 등을 조합하여 적용할 수 있다. 근래에 개발되고 있는 Hf와 Zr의 합금도 매우 유용한 열전소재가 될 수 있으며, 특히 이 합금을 이용하면 발전효율을 40% 정도 증가시킬 수 있다. 가격이 저렴하면서도 높은 온도에서 Bi2Te3보다 잘 동작하는 skutterudites 물질도 가능한 열전소재이다. The power generation thermoelectric element 30 may be installed at one or more places where the waste heat of the automobile is discharged, and it is preferable to apply the thermoelectric material selected according to the performance index ZT at each location temperature. For example, 600 ~ 700 ℃ high temperature performance is good CoSb 3, CeFe 4 Sb 12 good thermal material, medium temperature performance of 400 ~ 500 ℃ such as CoSb 3, CeFe 4 Sb 12, in addition to the thermal transfer material, such as Cu 2 Se , A thermoelectric material such as Bi 2 Te 3 having a low temperature performance of 100 to 150 ° C, or the like can be used in combination. Alloys of Hf and Zr, which have been recently developed, can be very useful thermoelectric materials. In particular, the use of this alloy can increase the power generation efficiency by about 40%. It is a thermoelectric material capable of operating at lower temperatures and at higher temperatures than Bi 2 Te 3 .

발전용 열전소자(30)는 면적을 다양하게 조절할 수 있어, 예컨대 가로 x 세로가 수십 cm2가 되는 열전모듈을 사용할 수도 있고, 초소형의 크기로 만들어 자동차 내부에 부착하고자 하는 부위의 형태에 구애받지 않고 가로 x 세로가 수 cm2 크기가 되는 다수의 조각으로 나누어 부착하는 경우도 가능하다. The thermoelectric element 30 for power generation can be variously adjusted, for example, a thermoelectric module having a width x length of several tens cm 2 may be used, or a miniature size thermoelectric module may be used, It is also possible to divide into a plurality of pieces each having a size of a width x length and a number cm 2 .

발전용 열전소자(30)에는 전력변환장치와 축전지가 더 구성될 수도 있다. 전력변환장치는 열전소자에서 발생한 전력을 전달받아 내부에 수집 및 전력의 크기 등을 조절하는 장치로써, 1개의 열전소자에서는 미세한 전류와 전압이 발생하게 되므로 회로 상으로 이를 모으고 필요에 따라 증폭하는 기능을 보유하는 장치이다. 축전지는 전력변환장치와 연결되어 전력변환장치에서 발전된 전력을 저장하여 충전하는 장치이다. 즉, 발전용 열전소자(30)에서 발생한 전력이 바로 상기 배터리팩(10)의 충전, 또는 상기 공냉식 장치(20) 작동 전원으로 사용될 수도 있지만, 전력변환장치를 통해 모아진 후 축전지를 거쳐 전원이 필요한 각 부분으로 공급되게 구성할 수도 있는 것이다. The power generation thermoelectric element 30 may further include a power conversion device and a battery. A power conversion device is a device that receives power generated from a thermoelectric device and controls the collection and power level of the device. Since a minute current and voltage are generated in one thermoelectric device, it collects it on a circuit and amplifies it if necessary . A battery is a device that is connected to a power conversion device to charge and store the power generated by the power conversion device. That is, the power generated by the thermoelectric element 30 for power generation may be used as the charging power for the battery pack 10 or the operating power for the air-cooled apparatus 20. However, after power is collected through the power conversion apparatus, And may be configured to be supplied to each part.

제어부(40)는 상기 발전용 열전소자(30)가 생산한 전력 일부를 상기 배터리팩(10)에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩(10)의 BMS 및 상기 공냉식 장치(20) 작동 전원, 예컨대 팬을 구동하기 위한 수단으로 사용하도록 한다. The control unit 40 charges part of the electric power produced by the power generation thermoelectric element 30 to the battery pack 10 and the other part charges the BMS of the battery pack 10 and the operation power of the air- For example, as means for driving the fan.

상기 발전용 열전소자(30)가 생산한 전력 전부를 상기 배터리팩(10)에 충전하고, 상기 배터리팩(10)으로부터 상기 배터리팩(10)의 BMS 및 상기 공냉식 장치(20) 작동 전원을 사용할 수도 있지만, 상기 발전용 열전소자(30)가 생산한 전력이 우선적으로 상기 배터리팩(10)의 BMS 및 상기 공냉식 장치(20) 작동 전원으로 사용되게 하는 것이 자가 냉각 시스템에 부합된다.The battery pack 10 is charged with all the power produced by the power generation thermoelectric element 30 and the BMS of the battery pack 10 and the operating power of the air- The power generated by the power generation thermoelectric element 30 is preferentially used as the BMS of the battery pack 10 and the operation power of the air-cooled apparatus 20, which is consistent with the self-cooling system.

상기 발전용 열전소자(30)가 생산하는 전력량이 충분한 경우에는 상기 배터리팩(10)의 BMS 및 상기 공냉식 장치(20) 작동 전원으로 사용하면서 남는 전력을 상기 배터리팩(10)에 충전할 수 있다. 이러한 충전 및 사용, 그리고 우선 순위 등은 제어부(40)에 의해 결정되어 수행이 된다. When the power generated by the thermoelectric element 30 for power generation is sufficient, the battery pack 10 can be charged with electric power remaining in use as the BMS of the battery pack 10 and the operation power of the air-cooled device 20 . Such charging and use, priority, and the like are determined and performed by the control unit 40.

한편, 도 1은 예시로서 주어진 것이며, 각 구성요소간의 연결 관계는 얼마든지 달라질 수 있다. 뿐만 아니라, 제어부(40)는 배터리팩(10)의 BMS와 병합되어 구성될 수도 있다. On the other hand, FIG. 1 is given as an example, and the connection relation between the respective components can be changed as much as possible. In addition, the control unit 40 may be combined with the BMS of the battery pack 10.

도 2는 이러한 자가 냉각 시스템(100)에 의하여 실행될 수도 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 냉각 방법을 도시한다.Figure 2 illustrates a self-cooling method in accordance with one embodiment of the present invention, which may be performed by such a self cooling system 100. [

자동차 주행 중 발생되거나 주행 후 남는 엔진열이나 배기열을 이용해 전력을 생산한다(단계 s1). 이 때 상기 발전용 열전소자(30)가 이용될 수 있다.The power is generated by using engine heat or exhaust heat generated during driving or remaining after driving (step s1). At this time, the power generation thermoelectric element 30 can be used.

생산된 전력 일부는 상기 자동차에 장착되는 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 냉각을 위해 사용한다(단계 s2). 예를 들어, 자가 냉각 시스템(100)을 이용하는 경우라면 상기 배터리팩(10)의 BMS 및 상기 공냉식 장치(20) 작동 전원으로 사용되게 한다. A part of the produced electric power is charged in the battery pack mounted on the automobile, and the other part is used for cooling the battery pack (step s2). For example, if the self-cooling system 100 is used, it is used as the BMS of the battery pack 10 and the operating power of the air-cooled device 20. [

자동차가 주행 중이라면 생산된 전력 일부는 상기 자동차에 장착되는 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 냉각을 위해 사용한다. 상기 자동차가 주차 중이라면 생산된 전력은 상기 배터리팩의 충전에만 이용될 수도 있다.If the vehicle is traveling, a part of the generated electric power is charged in the battery pack mounted on the vehicle, and the other part is used for cooling the battery pack. If the car is parked, the generated power may be used only for charging the battery pack.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 냉각 시스템을 도시한다.Figure 3 illustrates a self-cooling system according to another embodiment of the present invention.

도 3의 자가 냉각 시스템(200)은 자동차에 장착되는 배터리팩(10), 상기 배터리팩(10) 냉각을 위한 공냉식 장치(20), 발전용 열전소자(30), 제어부(40), 이외에 냉각용 열전소자(50)를 더 포함한다. The self cooling system 200 of FIG. 3 includes a battery pack 10 mounted on a vehicle, an air cooling type device 20 for cooling the battery pack 10, a thermoelectric element 30 for power generation, a control unit 40, And a thermoelectric element 50 for thermoelectric conversion.

냉각용 열전소자(50)는 앞서 언급한 열전현상 중에서도 전기 공급에 의해 양단의 온도차를 유발하는 열전냉각/가열에 해당하는 것으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 배터리팩(10) 커버(15) 안쪽 벽면에 설치될 수 있다. 냉각용 열전소자(50)는 상기 배터리팩(10) 내부 공간의 온도를 유지하도록 할 수 있다. 상기 배터리팩(10) 내부 공간의 온도가 유지된 공기(60)를 상기 커버(15) 안쪽 이차 전지들(미도시) 사이로 불어 직접 냉각시킬 수 있다. 이 때, 특히 상기 제어부(40)는 상기 발전용 열전소자(30)가 생산한 전력 일부를 상기 냉각용 열전소자(50)의 작동 전원으로 사용하도록 할 수 있다. The cooling thermoelectric element 50 corresponds to the thermoelectric cooling / heating which causes a temperature difference at both ends by electric power supply among the above-mentioned thermoelectric phenomena. As shown in FIG. 4, the cover 15 ) May be installed on the inner wall. The cooling thermoelectric element 50 can maintain the temperature of the space inside the battery pack 10. [ The air 60 in which the temperature of the internal space of the battery pack 10 is maintained can be blown directly between the secondary batteries (not shown) inside the cover 15 to cool the battery pack 10 directly. In this case, the control unit 40 may use a part of the power produced by the power generation thermoelectric element 30 as the operating power for the cooling thermoelectric element 50. [

일반적으로는 배터리팩(10) 안의 전지 모듈 냉각을 위해 냉각부, 즉 흡열측이 전지 모듈을 향하도록 부착하는 것이 바람직하나, 이것은 전류 공급 방향 변경을 통해 냉각/가열을 바꿀 수 있는 것이므로 반드시 이러한 부착 방향에 한정되는 것은 아니다. In general, it is preferable to adhere the cooling portion, that is, the heat absorbing side to the battery module for cooling the battery module in the battery pack 10. However, since this can change the cooling / heating through the change of the current supply direction, But is not limited to the direction.

도 3의 자가 냉각 시스템(200)을 이용하여 도 2의 자가 냉각 방법을 실시할 수도 있다.The self-cooling system 200 of FIG. 3 may be used to implement the self-cooling method of FIG.

자동차 주행 중 발생되거나 주행 후 남는 엔진열이나 배기열을 이용해 전력을 생산한다(단계 s1). The power is generated by using engine heat or exhaust heat generated during driving or remaining after driving (step s1).

생산된 전력 일부는 상기 자동차에 장착되는 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 냉각을 위해 사용한다(단계 s2). 예를 들어, 자가 냉각 시스템(200)을 이용하는 경우라면 상기 배터리팩(10)의 BMS 및 상기 공냉식 장치(20) 작동 전원으로 사용되게 하거나, 상기 냉각용 열전소자(50)의 작동 전원으로 사용하도록 한다. A part of the produced electric power is charged in the battery pack mounted on the automobile, and the other part is used for cooling the battery pack (step s2). For example, in the case of using the self-cooling system 200, it is possible to use the self cooling system 200 as a BMS of the battery pack 10 and an operation power source of the air cooling type device 20, do.

자동차가 주행 중이라면 생산된 전력 일부는 상기 자동차에 장착되는 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 냉각을 위해 사용한다. 배터리팩의 냉각을 위해서는 공냉식 장치(20)를 작동시키거나 이것과 조합하여 냉각용 열전소자(50)를 작동시킬 수 있다. 상기 자동차가 주차 중이라면 남은 열을 이용해 전력을 생산하여 상기 배터리팩(10)의 충전에만 이용할 수도 있고, 생산된 전력으로 상기 냉각용 열전소자(50)를 작동시켜 배터리팩(10) 내부 공기를 일정 온도로 유지시켜 배터리팩 단열 문제점을 해결할 수도 있다.If the vehicle is traveling, a part of the generated electric power is charged in the battery pack mounted on the vehicle, and the other part is used for cooling the battery pack. In order to cool the battery pack, the air cooling type device 20 can be operated or combined with the air cooling type device 20 to operate the cooling type thermoelectric element 50. If the automobile is parked, the electric power may be generated by using the remaining heat, and may be used only for charging the battery pack 10. Alternatively, the cooling thermoelectric element 50 may be operated with the generated electric power, It is possible to maintain the battery pack at a constant temperature to solve the problem of insulation of the battery pack.

본 발명에 따르면, 버려지는 열로부터 전기 에너지를 얻어 팬 등 부대 장치를 움직이는 데에 사용할 수 있으므로 배터리팩을 전기 자동차의 모터 구동에 이용할 수 있는 부분이 증가된다. 전기적 과부하에서도 안정적인 전원 공급을 도모할 수 있는 발전 시스템의 구축이 가능하고, 배터리 방전 및 그에 따른 수명단축 등의 문제 또한 해소할 수 있다. 또한, 전력을 발생시킴에 있어 버려지는 폐열 즉, 고온의 배기가스 또는 냉각수에 포함된 열 에너지를 이용함으로써, 재생 가능한 에너지의 효율적 활용을 도모할 수 있는 효과가 있으며, 폐열의 대기 중 방출 온도를 낮출 수 있어 환경 측면에서 유리하고, 에너지 재사용으로 인한 에너지 효율 극대화를 통해 차량 연비 또한 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, electric energy can be obtained from the waste heat and used for moving the auxiliary device such as the fan, so that the portion of the battery pack that can be used for driving the motor of the electric vehicle is increased. It is possible to construct a power generation system capable of supplying a stable power supply even under an electrical overload, and it is possible to solve problems such as battery discharge and shortening the service life. Further, by utilizing waste heat that is abandoned in generating electric power, that is, heat energy contained in the exhaust gas or the cooling water at high temperature, there is an effect that the renewable energy can be efficiently utilized and the release temperature of the waste heat It is advantageous in terms of the environment and maximizes the energy efficiency due to the energy reuse, which can greatly improve the fuel efficiency of the vehicle.

발전용 열전소자를 이용해 생산한 전력은 냉각용 열전소자의 작동 전원으로 이용하여 배터리팩의 냉각 및 단열에 사용할 수 있다. 단열재의 크기를 크게 하지 않아도, 또 구조적으로 단열재를 설치하기 어려운 부분이 있더라도, 종래보다 냉각 및 단열 효과가 우수하므로 단열 성능 한계를 극복할 수 있다. 냉각용 열전소자는 배터리팩 내부 구조의 변경없이 설치가 가능하기 때문에 적용이 용이하고 교체 및 수리도 용이하며 설치 구조가 매우 간단하다. The power generated by the thermoelectric element for power generation can be used as an operating power source for the cooling thermoelectric element and used for cooling and insulation of the battery pack. Even if the size of the heat insulating material is not large and there is a part where the heat insulating material can not be structurally structured, the heat insulating performance limit can be overcome because the cooling and heat insulating effect is better than in the past. The cooling thermoelectric device can be installed without changing the inner structure of the battery pack, so it is easy to apply, easy to replace and repair, and the installation structure is very simple.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

10 : 배터리팩
20 : 공냉식 장치
30 : 발전용 열전소자
40 : 제어부
50 : 냉각용 열전소자
100, 200 : 자가 냉각 시스템10: Battery pack
20: Air-cooled unit
30: Thermoelectric element for power generation
40:
50: Thermoelectric element for cooling
100, 200: Self cooling system

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 자동차에 장착되는 배터리팩;
상기 배터리팩 냉각을 위한 공냉식 장치;
상기 자동차의 엔진 주위나 배기구 주위에 설치되는 발전용 열전소자; 및
제어부를 포함하여
상기 발전용 열전소자는 상기 자동차 주행 중 발생되거나 주행 후 남는 엔진열이나 배기열을 이용해 전력을 생산하고,
상기 제어부는 생산된 전력 일부를 상기 배터리팩에 충전하고, 다른 일부는 상기 배터리팩의 BMS 및 상기 공냉식 장치 작동 전원으로 사용하도록 하며, 생산된 전력의 충전 및 사용, 그리고 우선 순위를 결정하며,
상기 배터리팩 커버 내에 냉각용 열전소자를 더 포함하고 상기 발전용 열전소자가 생산한 전력 일부를 상기 냉각용 열전소자의 작동 전원으로 사용하여 상기 배터리팩 내부 공간의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 자가 냉각 시스템. A battery pack mounted on a vehicle;
An air-cooled device for cooling the battery pack;
A thermoelectric element for power generation installed around the engine or around the exhaust port of the automobile; And
Including the control section
The power generation thermoelectric element generates electric power by using engine heat or exhaust heat generated during or during traveling of the vehicle,
The control unit charges a part of the produced electric power to the battery pack and the other part uses the BMS of the battery pack and the air-cooled apparatus operating electric power, determines charging and use of the generated electric power,
Wherein a temperature of the space inside the battery pack is maintained by using a part of the power produced by the thermoelectric element for power generation as an operating power of the thermoelectric element for cooling, further comprising a thermoelectric element for cooling in the battery pack cover Cooling system. 삭제delete 제4항에 있어서, 상기 배터리팩 내부 공간의 온도가 유지된 공기를 상기 내부 공간에 위치하는 이차 전지들 사이로 불어 직접 냉각시키는 것을 특징으로 하는 자가 냉각 시스템. The self-cooling system according to claim 4, wherein the air having the temperature maintained in the space inside the battery pack is directly blown between the secondary batteries located in the internal space. 제4항에 있어서, 상기 냉각용 열전소자는 상기 배터리팩 커버 안쪽 벽면에 설치하는 것을 특징으로 하는 자가 냉각 시스템.The self cooling system according to claim 4, wherein the cooling thermoelectric element is installed on a wall surface of the battery pack cover.
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