KR102349646B1 - 리튬 이차 전지 모듈, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 팩, 및 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

리튬 이차 전지 모듈은 이차 전지, 이차 전지와 인접하여 배치되며 양단에 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 유출되는 유출구를 포함하는 냉각 유로, 및 냉각 유로에 인접하여 열 에너지를 발산하는 히팅부를 포함한다. 히팅부에 의해 냉각 유로 또는 이차 전지의 온도구배가 감소할 수 있다.

Description

리튬 이차 전지 모듈, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 팩, 및 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법{LITHIUM SECONDARY BATTERY MODULE, LITHIUM SECONDARY BATTERY PACK COMPRISING THE SAME, AND CONTROL METHOD OF LITHIUM ION BATTERY}
본 발명은 리튬 이차 전지 모듈, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 팩, 및 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법에 관한 것이다.
충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지를 들 수 있다. 이 중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 또는 다수 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 일반적으로는, 전해액(electrolytic solution)의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와, 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있다. 또한, 이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 크게 원통형, 각형(prismatic), 파우치형으로 분류될 수 있다.
일반적으로 이차 전지 팩은 복수 개의 이차 전지 모듈이 배열되어 형성되고, 예를 들어, 이차 전지 모듈은 12개의 이차 전지 또는 24개의 이차 전지를 포함할 수 있다. 따라서, 많은 에너지가 필요할수록 이차 전지 팩 내부에는 다량의 이차 전지 모듈이 장착될 수 있다.
고출력의 이차 전지 모듈 또는 팩은 이차 전지의 온도 상승이 쉽고, 이차 전지 모듈 또는 팩에 고효율의 냉각 장치를 설치한다고 하더라도 이차 전지에 큰 온도구배가 형성될 수 있어 이로 인한 이차 전지의 열화가 진행될 수 있다.
한국공개특허 제10-2016-0045462호는 이차 전지 모듈 및 팩에 관한 기술을 개시하고 있다.
한국공개특허 제10-2016-0045462호
본 발명의 일 과제는 이차 전지의 온도구배의 온도 범위를 감소시켜 이차 전지의 열화를 방지하고 수명을 연장하는 리튬 이차 전지 모듈, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 팩, 및 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지 모듈은 이차 전지; 상기 이차 전지와 인접하여 배치되며, 양단에 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 유출되는 유출구를 포함하는 냉각 유로; 및 상기 냉각 유로에 인접하여 열 에너지를 발산하는 히팅부를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 히팅부는 상기 유입구에 인접하여 상기 냉각 유로를 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 냉각 유로는 만입부를 포함하고, 상기 히팅부는 상기 냉각 유로의 상기 만입부에 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 히팅부는 상기 냉각 유로에 의해 둘러싸일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 리튬 이차 전지 모듈은 상기 유입구 및 유출구와 인접하는 이차 전지의 온도를 측정하는 센싱부, 및 상기 센싱부에 의해 전달된 온도 정보를 이용하여 상기 히팅부의 동작을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 복수의 상기 이차 전지들이 배열되며, 상기 냉각 유로는 상기 이차 전지들 중 적어도 일부의 이차 전지들을 감싸며 연장할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 복수의 상기 히팅부들이 배열되며 상기 히팅부들은 상기 유입구와 인접한 상기 냉각 유로 부분을 따라 직렬로 배열될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 상술한 리튬 이차 전지 모듈을 포함하는 리튬 이차 전지 팩이 제공된다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법에 있어서, 냉각 유로와 인접한 이차 전지의 온도를 측정한다. 히팅부를 통해 상기 냉각 유로에 열 에너지를 가하여 상기 이차 전지에 형성된 온도구배의 범위를 감소시킨다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 이차 전지에 형성된 온도구배의 범위를 감소시킴에 있어, 냉각수가 유입되는 상기 냉각 유로의 유입구에 상기 히팅부를 통해 열 에너지를 가할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 이차 전지에 형성된 온도구배의 범위 감소는 냉각수가 유출되는 상기 냉각 유로의 유출구에 인접한 상기 이차 전지의 최고 온도가 45℃ 이상일 경우 수행될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 이차 전지에 형성된 온도구배의 범위 감소는 상기 냉각 유로와 인접한 이차 전지의 최고 온도 및 최저 온도의 차가 15℃ 이상일 경우 수행될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 냉각 유로는 양단에 냉각수의 유입구 및 유출구를 포함할 수 있다. 상기 이차 전지에 형성된 온도구배의 범위를 감소시킴에 있어서, 상기 유입구에서의 냉각수의 온도(Tw)가 상기 유입구와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti) 및 상기 유출구와 인접하는 이차 전지의 온도(To) 사이의 값을 가지도록 상기 히팅부의 온도를 조절할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 냉각 유로는 양단에 냉각수의 유입구 및 유출구를 포함할 수 있다. 상기 이차 전지에 형성된 온도구배의 온도 범위를 감소시킴에 있어서 상기 유입구에서의 냉각수의 온도(Tw) 및 상기 유입구와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti)의 차이가 30℃이하의 범위에서 상기 유입구에서의 냉각수의 온도(Tw)가 더 낮게 되도록 상기 히팅부의 온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 리튬 이차 전지 모듈 및 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법에 있어서, 히팅부를 통해 이차 전지의 온도구배의 범위를 효율적으로 감소시켜 이차 전지의 열화를 방지하고 이차 전지의 수명을 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지 모듈의 개략적인 평면도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 냉각 유로 및 히팅부의 개략적인 단면도들이다.
일반적으로, 이차 전지가 작동할 경우 이차 전지로부터 열이 발생되는데 발생되는 열에 의한 이차 전지의 과도한 온도 상승을 방지하기 위해 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 유로를 사용할 수 있다. 그런데, 냉각 유로 중에서 최초의 낮은 온도의 냉각수가 유입되는 냉각 유로의 유입구 부근에서의 이차 전지의 냉각 효과에 비해, 냉각수가 냉각 유로를 흐르면서 이차 전지로부터 열 에너지를 얻은 후 냉각 유로로부터 토출되는 유출구 부근에서의 이차 전지의 냉각 효과는 상대적으로 좋지 않을 수 있다. 따라서, 냉각 유로의 유입구와 근접하는 이차 전지의 온도가 냉각 유로의 유출구와 근접하는 이차 전지보다 상대적으로 온도가 낮게 유지될 수 있고, 냉각 유로의 유입구와 근접하는 이차 전지와 냉각 유로의 유출구와 근접하는 이차 전지 사이에 온도구배가 형성될 수 있다.
상기 온도구배는 그 온도 범위가 크면 클수록, 그 지속 시간이 길면 길수록 이차 전지의 열화를 가속화시킬 수 있는데, 이차 전지의 출력이 높거나 이차 전지의 사용시간이 길면 상기 온도구배의 온도 범위는 보다 더 커질 수 있고, 그에 따라 이차 전지의 열화가 보다 더 가속화되고 이차 전지의 수명이 보다 더 저하될 수 있다.
한편, 전기 자동차와 같이 순간적인 고출력이 요구되는 수단에 사용되는 이차 전지의 경우, 때때로 발생하게 되는 이차 전지의 온도구배의 온도 범위를 빠르게 감소시킬 경우, 이차 전지의 열화를 방지하고 수명을 연장할 수 있다.
이에 본 발명의 리튬 이차 전지 모듈의 일 실시형태는, 이차 전지; 상기 이차 전지와 인접하여 배치되며 내부에 냉각수가 흐르고, 양단에 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 유출되는 유출구를 포함하는 냉각 유로; 및 상기 냉각 유로에 인접하여 열 에너지를 발산할 수 있는 히팅부를 포함함으로써, 이차 전지에 형성되는 온도구배의 온도 범위를 효율적으로 감소시켜 이차 전지의 열화를 방지하고 수명을 연장할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도시된 도면들의 각 구성, 부재들의 사이즈, 면적 등은 설명의 편의를 위해 과장, 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
<리튬 이차 전지 모듈(1)>
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지 모듈(1)의 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 리튬 이차 전지 모듈(1)은 이차 전지(10), 냉각 유로(20) 및 히팅부(40)를 포함한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 이차 전지(10)는 집전체에 양극 활물질이 코팅된 양극판, 집전체에 음극 활물질이 코팅된 음극판, 및 상기 양극판 및 음극판 사이에 배치되어 리튬 이온의 이동 통로를 제공하면서 전극판들 사이의 단락을 방지하는 분리막을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스 내측에 수용되어 리튬 이온의 이동 매질로 제공되는 전해액 등을 포함할 수 있다.
이차 전지(10)는 예를 들어, 전해액(electrolytic solution)의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지 등일 수 있고, 형상에 따라, 원통형, 각형(prismatic), 파우치형 등으로 구분될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 히팅부(40)는 후술하는 냉각 유로(20)에 인접하여 냉각 유로(20)의 적어도 일부를 따라 배치되어 냉각 유로(20)에 열 에너지를 전달할 수 있다.
전술한 바와 같이, 냉각 유로(20)의 유입구(22) 주변 및 유출구(24) 주변 사이에는 냉각 효과의 구배가 존재하고, 이에 따라 냉각 유로(20)의 유입구(22)와 인접하는 이차 전지(10), 및 냉각 유로(20)의 유출구(24)에 인접하는 이차 전지(10) 사이에 온도구배가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 히팅부(40)는 냉각 유로(20)를 흐르는 냉각수 중에서 온도가 낮은 부분에 열 에너지를 가함으로써, 냉각 유로(20)에 흐르는 냉각수의 위치에 따른 온도차를 줄일 수 있고, 이에 따라 냉각 유로(20)에 인접한 이차 전지(10)에 형성되는 온도구배의 범위를 감소시킬 수 있다. 도 1에 도시된 화살표는 일 실시예에 따른 냉각 유로(20) 내에서의 냉각수의 흐름을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 히팅부(40)는 냉각 유로(20)의 유입구(22)에 인접하여 배치될 수 있다.
유입구(22)는 냉각 유로(20)의 영역 또는 부분들 중에서 온도가 가장 낮을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 히팅부(40)가 유입구(22) 주변의 냉각수를 가열함으로써, 유입구(22) 주변의 이차 전지(10)의 온도(Ti) 상승폭이 유출구(24) 주변의 이차 전지(10)의 온도(To) 상승 폭보다 크도록 냉각수의 온도를 상승시켜, 이차 전지(10)에 형성되는 온도구배의 범위를 감소시킬 수 있다.
히팅부(40)는 발산하는 열 에너지의 양 또는 크기를 조절할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 히팅부들(40)이 배열될 수 있다.
예를 들면, 복수의 히팅부들(40)이 냉각 유로(20)를 따라 직렬로 배열될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 히팅부(40) 각각에 의해 개별적으로 온도가 조절될 수 있으며, 냉각 유로(20)에 가해지는 열 에너지의 크기 및 영역을 보다 용이하게 제어할 수 있다.
예를 들면, 히팅부(40)는 PTC같은 반도체 소자 계열의 발열체, 금속 또는 탄소나노튜브와 같은 탄소계열 물질을 포함하는 발열체, 무기 필러 등을 포함하는 열전도체 등을 포함할 수 있다. 히팅부(40)는 예를 들면, 히팅 파이트, 열선, 코일 등의 구조를 가질 수도 있다. 그러나, 히팅부(40)의 소재 및 구조가 본 발명에 있어서 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 유로(20)는 이차 전지들(10)과 인접하여 배치될 수 있다. 냉각 유로(20)는 전체 이차 전지들(10) 중 적어도 일부의 이차 전지들(10)을 감싸도록 연장될 수 있다. 냉각 유로(20)는 양단에 각각 유입구(22) 및 유출구(24)를 포함하며, 유입구(22)에서 유출구(24) 방향으로 냉각수가 공급되어 유동할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 복수의 냉각 유로들(20)이 배열될 수 있으며, 이차 전지 모듈의 부피 및 냉각 효율을 고려하여 개수를 조절할 수 있다.
이차 전지(10)의 냉각을 수행하는 냉각 유로(20)는 이차 전지(10)와 인접하여 배치됨으로써, 이차 전지(10)의 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지할 수 있다. 냉각 유로(20)의 내부에는 이차 전지(10)의 온도보다 낮은 냉각수가 흐르고, 이차 전지(10)로부터 발생한 열 에너지는 냉각수로 전달될 수 있고, 그에 따라 이차 전지(10)의 온도가 감소될 수 있다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 유로(20) 및 히팅부(40)의 냉각수가 흐르는 방향에 대해 수직으로 절단된 단면도들이다.
본 명세서에서, "수직"은 기하학적으로 수직인 것은 물론, 실질적으로 수직인 것, 통상적으로 인정되는 범위의 수직을 모두 포함한다.
냉각 유로(20)의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 냉각수를 이송시킬 수 있는 관 또는 파이프 형태를 가질 수 있다.
도 2의 (a) 또는 (b)를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서 냉각 유로(20) 또는 유입구(22)는 만입부를 포함하고, 히팅부(40)는 냉각 유로(20)의 상기 만입부에 삽입되거나 인접하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 열 에너지가 히팅부(40)에서 냉각 유로(20)로 효율적으로 전달될 수 있고, 이차 전지(10)에 형성되는 온도구배의 범위를 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서 히팅부(40)는 냉각 유로(20) 또는 유입구(22)의 내부에 수용될 수 있다. 예를 들면, 히팅부(40)는 냉각 유로(20)에 의해 둘러싸일 수 있다.
히팅부(40)가 냉각 유로(20) 내부에 수용됨으로써, 열 에너지가 히팅부(40)에 인접한 냉각 유로(20)로 보다 효율적으로 전달될 수 있고, 이차 전지(10)에 형성되는 온도구배의 범위를 보다 더 효과적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 히팅부(40)로부터 발생하는 열 에너지에 의한 냉각 유로(20) 이외의 다른 주변 소자에 대한 영향을 방지할 수 있다.
리튬 이차 전지 모듈(1)은 센싱부(30)를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 센싱부(30)에 의해 이차 전지(10)의 온도 또는 냉각수의 온도가 측정될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱부(30)에 의해 측정된 온도 정보는 후술하는 제어부로 송신될 수 있고, 송신된 정보를 바탕으로 상기 제어부에 의해 효율적으로 리튬 이차 전지 모듈(1)의 온도가 전체적으로 제어될 수 있다.
예를 들면, 센싱부(30)는 복수 개일 수 있고, 이차 전지(10) 또는 냉각 유로(20)에 인접하여 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 센싱부(30)는 유입구(22) 및/또는 유출구(24)에서의 냉각수의 온도(Tw), 유입구(22) 또는 유출구(24)와 인접하는 이차 전지(10)의 온도 등을 측정할 수 있고, 이들로부터 온도차를 얻을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 리튬 이차 전지 모듈(1)은 히팅부(40)의 작동을 제어할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 센싱부(30) 및 히팅부(40)와 연결 또는 결합될 수 있으며, 전술한 센싱부(30)에 의해 수집되는 이차 전지(10) 또는 냉각수의 온도 정보에 따라, 히팅부(40)의 작동 여부, 냉각 또는 승온 정도를 제어할 수 있다. 이에 따라 이차 전지(10)에 형성되는 온도 구배의 범위를 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 유입구(22) 및 유출구(24)와 인접하는 이차 전지 부분들(도 1에서 점선 표시 영역)의 온도 차이가 15℃ 이상이면 히팅부(40)를 작동시킬 수 있음으로써, 이차 전지의 온도 구배의 범위 감소를 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 유입구(22)에서의 냉각수의 온도(Tw)가 유입구(22)와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti) 및 유출구(24)와 인접하는 이차 전지의 온도(To) 사이의 값을 가지도록 히팅부(40)의 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라 이차 전지의 온도구배의 범위를 보다 효율적으로 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 유입구(22)에서의 냉각수의 온도(Tw)가 유입구(22)와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti)보다 0 내지 30℃ 낮게 되도록(유입구(22)에서의 냉각수의 온도(Tw) 및 유입구(22)와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti)의 차이가 30℃ 이하가 되도록) 히팅부(40)의 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 이차 전지의 온도구배의 범위를 보다 효율적으로 감소시킬 수 있다.
<리튬 이차 전지 모듈(1)의 제어 방법>
본 발명의 실시예들은 리튬 이차 전지 모듈(1)의 제어 방법을 제공할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 방법은 냉각 유로(20)와 인접한 이차 전지(10)의 온도를 측정하고; 그리고 냉각 유로(20)에 열 에너지를 가하여 이차 전지(10)에 형성된 온도 구배의 범위를 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 이차 전지(10) 내에 형성된 온도구배의 폭 또는 크기를 효율적으로 감소시켜 이차 전지(10)의 열화를 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조로 상기 제어 방법을 설명하며, 전술한 바와 중복되는 구성, 단계, 공정 등에 대한 상세한 설명은 생략된다.
상기 제어 방법에 있어서, 냉각 유로(20)와 인접한 이차 전지(10)의 온도를 측정할 수 있다. 이차 전지(10)의 온도는 냉각 유로(20)와 인접한 이차 전지(10) 부분 주변에서 측정될 수 있고, 온도 측정 수단, 온도 측정 기기 등은 당분야에 공지된 방법, 기기들이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 이차 전지(10)의 온도를 측정함으로써, 리튬 이차 전지 모듈(1)의 제어를 위한 기본 정보를 얻을 수 있다.
이어서, 냉각 유로(20)에 열 에너지를 가하여 상기 이차 전지(10)에 형성된 온도구배의 온도 범위를 감소시킨다. 이차 전지(10)에 형성된 온도구배의 온도 범위를 감소시킴으로써, 이차 전지(10)의 열화를 방지할 수 있다.
이차 전지(10)에 형성된 온도구배의 범위를 감소시킴에 있어서, 냉각 유로(20)의 양단에 구비된 유입구(22) 및 유출구(24) 중 유입구(22)의 인접부를 통해 열 에너지를 전달할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 열 에너지 전달은 유출구(24)와 인접하는 이차 전지(10)의 최고 온도가 45℃ 이상일 경우 제어부를 통해 개시되어 히팅부(40)에 의해 수행될 수 있다, 예를 들어, 이차 전지들(10) 중 유출구(24)에 인접한 이차 전지(10)가 상기 최고 온도에 도달할 수 있다.
유출구(24)와 인접한 이차 전지(10)의 최고 온도가 45℃ 이상일 경우, 이차 전지(10)에 형성된 온도구배의 범위가 확장되어 이차 전지(10)의 열화가 가속화될 수 있다. 따라서, 상대적으로 온도가 낮은 유입구(22)에서의 냉각수에 히팅부(40)를 통해 열 에너지를 가하여 이차 전지(10)에 형성된 온도구배의 범위를 감소시키고 이차 전지(10)의 열화를 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 열 에너지 전달은 냉각 유로(20)와 인접한 이차 전지(10)의 최고 온도 및 최저 온도의 차가 15℃ 이상일 경우 수행될 수 있다.
냉각 유로(20)와 인접한 이차 전지(10)의 최고 온도 및 최저 온도의 차가 15℃ 이상일 경우 이차 전지(10)의 열화가 가속화될 수 있으므로, 이 경우 온도가 낮은 유입구(22)에서의 냉각수에 열 에너지를 가함으로써, 이차 전지(10)에 형성되는 온도구배의 범위를 감소시키고 이차 전지(10)의 열화를 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 이차 전지(10)에 형성된 온도구배의 범위 감소는 히팅부(40)의 온도 조절을 통해 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 유입구(22)에서의 냉각수의 온도(Tw)가 상기 유입구(22)와 인접하는 이차 전지(10)의 온도(Ti) 및 상기 유출구(24)와 인접하는 이차 전지(10)의 온도(To) 사이의 값을 가지도록 히팅부(40)의 온도를 조절할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 히팅부(40)의 온도를 조절하여 유입구(22)에서의 냉각수의 온도(Tw) 및 상기 유입구(22)와 인접하는 이차 전지(10)의 온도(Ti)의 차이가 30℃ 이하가 되도록 유입구(22)에서의 냉각수의 온도(Tw)를 유입구(22)와 인접하는 이차 전지(10)의 온도(Ti)보다 낮출 수 있다.
전술한 바와 같이, 히팅부(40)의 온도 조절을 통해 이차 전지(10)의 온도구배의 범위를 보다 효율적으로 감소시킬 수 있다.
<리튬 이차 전지 팩>
본 발명의 실시예들은 리튬 이차 전지 모듈(1)을 포함하는 리튬 이차 전지 팩을 제공할 수 있다.
리튬 이차 전지 팩은 이차 전지 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 48개의 이차 전지(10)를 포함하는 리튬 이차 전지 모듈(1)이 4개 배열되어 하나의 리튬 이차 전지 팩을 구성할 수 있다.
부가적으로, 상기 리튬 이차 전지 팩은 리튬 이차 전지 팩에 사용되는 당분야에 공지된 구성 또는 구조들을 더 포함할 수 있다.
1: 리튬 이차 전지 모듈 10: 이차 전지
20: 냉각 유로 22: 유입구
24: 유출구 30: 센싱부
32: 온도 센서 40: 히팅부

Claims (14)

  1. 복수의 이차 전지들을 내부에 포함하는 리튬 이차 전지 모듈로서,
    상기 리튬 이차 전지 모듈 내부에서 상기 복수의 이차 전지들 사이에서 연장하며 상기 복수의 이차 전지들 중 적어도 일부와 인접하여 배치되며, 양단에 냉각수가 유입되는 유입구 및 냉각수가 유출되는 유출구를 포함하는 냉각 유로; 및
    상기 유입구 측에만 상기 냉각 유로를 따라 배치되어 상기 유입구 측으로만 열 에너지를 발산하는 히팅부를 포함하고,
    상기 히팅부는 상기 유출구 측에는 배치되지 않는, 리튬 이차 전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각 유로는 만입부를 포함하고,
    상기 히팅부는 상기 냉각 유로의 상기 만입부에 적어도 부분적으로 삽입되는, 리튬 이차 전지 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 히팅부는 상기 냉각 유로에 의해 둘러싸인, 리튬 이차 전지 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입구 또는 유출구와 인접하는 이차 전지의 온도를 측정하는 센싱부; 및
    상기 센싱부에 의해 전달된 온도 정보를 이용하여 상기 히팅부의 동작을 조절하는 제어부를 더 포함하는, 리튬 이차 전지 모듈.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 복수의 상기 히팅부들이 배열되며,
    상기 히팅부들은 상기 유입구와 인접한 상기 냉각 유로 부분을 따라 직렬로 배열되는, 리튬 이차 전지 모듈.
  8. 청구항 1, 3 내지 5 및 7 중 어느 한 항의 리튬 이차 전지 모듈을 포함하는 리튬 이차 전지 팩.
  9. 리튬 이차 전지 모듈에 포함된 복수의 이차 전지들 중 상기 복수의 이차 전지들 사이에서 연장하는 냉각 유로와 인접한 복수의 이차 전지들의 온도를 측정하는 단계; 및
    냉각수가 유입되는 상기 냉각 유로의 유입구 측으로만 히팅부를 통해 열 에너지를 가하고, 상기 냉각 유로의 유출구 측으로는 열 에너지를 가하지 않아 상기 이차 전지들 사이에 형성된 온도구배의 범위를 감소시키는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 이차 전지들 사이에 형성된 온도구배의 범위를 감소시키는 단계는 냉각수가 유출되는 상기 냉각 유로의 유출구에 인접한 상기 이차 전지의 최고 온도가 45℃ 이상일 경우 수행되는, 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 이차 전지들 사이에 형성된 온도구배의 범위를 감소시키는 단계는 상기 냉각 유로와 인접한 이차 전지의 최고 온도 및 최저 온도의 차가 15℃ 이상일 경우 수행되는, 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 냉각 유로는 양단에 냉각수의 유입구 및 유출구를 포함하며,
    상기 이차 전지들 사이에 형성된 온도구배의 범위를 감소시키는 단계는 상기 유입구에서의 냉각수의 온도(Tw)가 상기 유입구와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti) 및 상기 유출구와 인접하는 이차 전지의 온도(To) 사이의 값을 갖도록 상기 히팅부의 온도를 조절하는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 냉각 유로는 양단에 냉각수의 유입구 및 유출구를 포함하며,
    상기 이차 전지들 사이에 형성된 온도구배의 온도 범위를 감소시키는 단계는 상기 유입구에서의 냉각수의 온도(Tw) 및 상기 유입구와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti)의 차이가 30℃이하의 범위에서 상기 유입구에서의 냉각수의 온도(Tw)가 상기 유입구와 인접하는 이차 전지의 온도(Ti)보다 더 낮게 되도록 상기 히팅부의 온도를 조절하는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지 모듈의 제어 방법.
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