KR20100119500A - 전지 시스템, 전지모듈 및 전지모듈을 냉각하기 위한 방법 - Google Patents

전지 시스템, 전지모듈 및 전지모듈을 냉각하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

전지 시스템, 전지모듈 및 전지모듈을 냉각하기 위한 방법이 제공된다. 상기 전지모듈은 비전도성 오일을 내부에 가지고 있는 하우징을 포함한다. 상기 전지모듈은 상기 하우징에 장착되어 있는 전지셀을 더 포함한다. 상기 전지모듈은 상기 비전도성 오일과 접촉하는 하우징 내에 위치하는 냉각 매니폴드를 더 포함한다. 상기 냉각 매니폴드는 그것을 통해 유체를 수령하고 비전도성 오일로부터 유체로 열 에너지를 전달하여 전지셀을 냉각시키기는 구조로 형성되어 있다.

Description

전지 시스템, 전지모듈 및 전지모듈을 냉각하기 위한 방법 {Battery Systems, Battery Module, and Method for Cooling The Battery Module}
본 출원은 전지 시스템, 전지모듈 및 전지모듈을 냉각하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적인 공냉식 전지팩에서, 주변 대기로부터의 주변 공기는 전지팩에서 전지셀을 가로질러 향한 뒤에, 전지팩으로부터 배출된다. 그러나, 일반적인 공냉식 전지팩은 소망하는 온도범위 내에서 전지팩의 온도를 유지하는 주요 과제를 가지고 있다.
특히, 전지셀들의 최대 작동 온도는 전지들을 냉각하기 위하여 사용되는 주변 공기의 온도보다 종종 낮아질 수 있다. 이런 상황에서, 공냉식 전지팩에서 소망하는 온도 범위 안에 전지셀들을 유지하는 것은 불가능하다.
따라서, 본 출원의 발명자들은 상기 언급한 단점을 최소화하고 및/또는 제거하기 위한 향상된 전지셀 어셈블리에 대한 필요성을 인식하였다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 모듈이 제공된다. 상기 전지모듈은 비전도성 오일을 내부에 가지고 있는 하우징을 포함한다. 상기 전지모듈은 상기 하우징에 장착되어 있는 전지셀을 더 포함한다. 상기 전지모듈은 상기 비전도성 오일과 접촉하는 하우징 내부에 위치하는 냉각 매니폴드를 더 포함한다. 상기 냉각 매니폴드는 그것을 통해 유체를 수령하고 비전도성 오일로부터 유체로 열 에너지를 전달하여 전지셀을 냉각시키기는 구조로 형성되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 시스템이 제공된다. 전지 시스템은 하우징, 전지셀, 및 냉각 매니폴드를 포함한다. 상기 하우징은 냉각 매니폴드와 접촉하는 비전도성 오일을 내부에 포함한다. 상기 전지셀과 냉각 매니폴드는 하우징 내에 위치하고 있다. 상기 냉각 매니폴드는 냉각 매니폴드를 통해 냉각제를 수령하고 비전도성 오일로부터 냉각제로 열 에너지를 전달하여 상기 전지모듈을 냉각시키기는 구조로 형성되어 있다. 상기 전지 시스템은 상기 전지모듈에 유체적으로 연동되어 있는 응축기를 더 포함한다. 상기 응축기는 전지모듈로부터 냉각제를 수령하여 상기 냉각제로부터 열 에너지를 추출하는 구조로 형성되어 있다. 상기 전지 시스템은 상기 응축기에 유체적으로 연통되어 있고 상기 응축기로부터 냉각제를 수령하는 구조로 형성되어 있는 압축기를 더 포함한다. 상기 압축기는 상기 전지모듈에도 유체적으로 연통되어 있다. 상기 압축기는 응축기로부터 전지모듈로 냉각제를 펌핑하는 구조로 형성되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 시스템이 제공된다. 상기 전지 시스템은 하우징, 전지셀, 및 냉각 매니폴드를 가지고 있는 전지모듈을 포함한다. 상기 하우징은 냉각 매니폴드와 접촉하는 비전도성 오일을 내부에 포함한다. 상기 전지셀과 냉각 매니폴드는 하우징 내에 위치하고 있다. 상기 냉각 매니폴드는 냉각 매니폴드를 통해 냉매를 수령하고 비전도성 오일로부터 냉매로 열 에너지를 전달하여 전지모듈을 냉각시키기는 구조로 형성되어 있다. 상기 전지 시스템은 상기 전지모듈에 유체적으로 연통되어 있는 열 교환기를 더 포함한다. 상기 열 교환기는 전지모듈로부터 냉매를 수령하여 열 교환기를 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하는 구조로 형성되어 있다. 상기 전지 시스템은 상기 열 교환기에 유체적으로 연통되어 있는 냉각판을 더 포함한다. 상기 냉각판은 그것을 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하는 구조로 형성되어 있다. 상기 전지 시스템은 상기 냉각판과 펌프 사이에 유체적으로 연통되어 있는 저장기를 더 포함한다. 상기 저장기는 냉각판으로부터 냉매를 수령하여 펌프로 전달하는 구조로 형성되어 있다. 상기 펌프는 상기 전지모듈에 유체적으로 연통되어 있다. 상기 펌프는 저장기로부터 전지모듈로 냉매를 펌핑하는 구조로 형성되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈을 냉각하기 위한 방법이 제공된다. 상기 전지모듈은 하우징, 전지셀, 및 냉각 매니폴드를 포함한다. 상기 방법은 상기 전지셀로부터 하우징 내에 위치하는 비전도성 오일로 열 에너지를 전도하는 과정을 포함한다. 상기 방법은 상기 냉각 매니폴드에 유체를 수령하고 비전도성 오일로부터 유체로 열 에너지를 전도하여 하우징 내의 전지셀을 냉각시키는 과정을 더 포함한다.
전지 시스템, 전지모듈, 및 전지모듈을 냉각하기 위한 방법은 다른 시스템, 모듈, 및 방법들보다 실질적인 장점을 제공한다. 특히, 전지 시스템, 전지모듈 및 방법은 비전도성 오일을 냉각하는 냉각 매니폴드와 함께 전지셀에 접촉하는 비전도성 오일을 이용하여 전지셀 냉각의 기술적 효과를 제공한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전지 시스템의 모식도이다;
도 2는 예시적인 또 다른 실시예에 따른 도 1의 전지 시스템에 사용되는 전지모듈의 모식도이다;
도 3은 도 2의 전지모듈의 모식도이다;
도 4는 도 2의 전지모듈의 또 다른 모식도이다;
도 5는 도 3의 전지모듈의 단면 모식도이다;
도 6은 도 3의 전지모듈 상단부의 확대 모식도이다;
도 7은 도 3의 전지모듈에 사용되는 냉각 매니폴드의 모식도이다;
도 8 은 도 7의 냉각 매니폴드의 단면 모식도이다;
도 9는 예시적인 또 다른 실시예에 따른 도 1의 전지 시스템에서 전지모듈을 냉각하기 위한 방법의 순서도이다;
도 10은 예시적인 또 다른 실시예에 따른 또 다른 전지 시스템의 모식도이다;
도 11은 예시적인 또 다른 실시예에 따른 도 10의 전지 시스템에서 전지모듈을 냉각하기 위한 방법의 순서도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 전력을 발생시키기 위한 전지 시스템(10)이 도시되어 있다. 상기 전지 시스템(10)은 전지모듈(20), 압축기(22), 응축기(24), 도관들(28, 30, 32), 온도 센서(36), 팬(38), 및 마이크로프로세서(40)을 포함한다. 전지모듈(20)의 잇점은 전지모듈이 전지셀을 효과적으로 냉각하기 위하여 열 에너지가 전지셀로부터 적어도 하나의 냉각 매니폴드로 이동하도록 비전도성 오일을 사용하는 점이다.
이해의 목적을 위하여, "유체"라는 용어는 액체 또는 가스를 의미한다. 예를 들어, 유체는 냉매 또는 냉각제로 구성될 수 있다. 바람직한 냉매로는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜을 포함한다. 바람직한 냉각제로는 R-11, R-12, R-22, R-134A, R-407C 및 R-410A를 포함한다.
도 2, 3, 5, 및 6을 참조하면, 전지모듈(20)은 그 안에 전압을 발생시키기 위하여 제공된다. 상기 전지모듈(20)은 하우징(60), 전지셀들(66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114), 셀 홀더들(130, 132, 134, 136) 냉각 매니폴드(140, 142) 및 비전도성 오일(150)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 하우징(60)은 하부 하우징 부재(62)와 상기 하부 하우징 부재(62)에 고정적으로 결합되는 덮개(64)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 상기 덮개(64)는 상기 비전도성 오일(150)이 하부 하우징 부재(62)로부터 누설 없이 그것의 내부에 유지될 수 있도록 하부 하우징 부재(62)를 밀봉하고 있다. 하나의 실시예에서, 상기 덮개(64)와 하부 하우징 부재(62)는 플라스틱으로 이루어져 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전지셀들 (66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114)은 전압을 발생시키기 위해 제공된다. 특히, 각각의 전지셀들은 실질적으로 유사한 구조를 가진다. 예를 들어, 전지셀(66)을 참조하면, 상기 전지셀은 본체(151), 플랜지 부재(152, 153) 및 상기 본체(151)로부터 상향 연장된 한 쌍의 전극 단자들이 있다. 상기 플랜지 부재들(152, 153)은 상기 본체(151)의 제1 및 제 2 단부로부터 연장된다. 각각의 전지셀로부터 연장된 각각 한 쌍의 전극단자들은 그 사이에 전압을 갖는다. 상기 전지셀들의 전극단자들은 전지모듈(20)의 소망하는 전압 및 전류에 따라 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 전지셀들은 인접한 또 다른 셀들과 상기 하부 하우징 부재(62) 내부에 쌓여있다. 더욱이, 각각의 전지셀들은 셀 홀더들(130, 132)의 제 1 단부에 결합되어 있으면서, 셀 홀더들(134, 136)의 제 2 단부에 결합되어 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 전지셀은 리튬 이온 전지셀이다. 또 다른 실시예들에서, 전지셀들은 예를 들어, 니켈 카드뮴 전지셀 또는 니켈 수소 전지셀들일 수 있다. 물론, 당업자에게 공지되어 있는 다른 유형의 전지셀들이 사용될 수 있다.
상기 셀 홀더들(130, 132, 134, 136)은 하우징(60) 내부에 전지셀들을 견고하게 고정하도록 제공된다. 각각의 셀 홀더들은 동일한 구조를 가지고 있고 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 상기 셀 홀(132)은 전지셀들로부터 플랜지 부재들에 대응하여 수령하도록 내부로 연장되어 있는 다수의 슬릿들 또는 그루브들을 가지고 있는 판 부재(157)를 포함한다. 예를 들어, 상기 전지셀(66)의 플랜지 부재(152)는 하부 하우징 부재(62) 내에 전지셀(66)의 위치를 유지할 수 있도록 셀 홀더들(130, 132)의 슬릿들에 대응하여 내부로 수령된다. 또한, 상기 전지셀(66)의 플랜지 부재(153)는 하부 하우징 부재(62) 내에 전지셀(66)의 위치를 유지할 수 있도록 셀 홀더들(134, 136)의 슬릿들에 대응하여 내부로 수령된다. 다른 전지셀들은 상기 전지셀(66)과 유사한 방식으로 셀 홀더들과 결합될 수 있다.
도 4 및 도 6 내지 도 8을 참조하면, 냉각 매니폴드(140)는 셀 홀더들(130, 132)에 인접한 하우징(60)에 장착된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 냉각 매니폴드(140)는 하우징(60) 내에 전지셀들을 냉각하기 위하여, 하우징(60) 내에 비전도성 오일(150)로부터 열 에너지를 추출한 냉각 매니폴드를 통해 냉각제를 수령하는 구조로 형성되어 있다. 물론 또 다른 실시예에서, 냉각 매니폴드(140)는 비전도성 오일(150)로부터 열 에너지를 추출하기 위해 유체를 수령할 수 있다. 상기 냉각 매니폴드(140)는 전지셀을 소망하는 온도 범위 내에 유지시킬 수 있고, 특히 전지셀을 한계 온도 레벨보다 낮은 온도로 유지시킬 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 소망하는 온도 범위는 섭씨 15°내지 35°이다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 한계 온도 레벨은 섭씨40°이다.
냉각 매니폴드(140)는 압출 성형된 하우징 부재(160), 하단캡(162), 상단캡(164), 및 포트들(166, 168)을 포함한다. 상기 압출 성형된 하우징 부재(160), 하단캡(162), 상단캡(164), 및 포트들(166, 168)은 알루미늄, 구리, 은, 금 및 그것의 합금 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 압출 성형된 하우징 부재(160)는 그것에 냉각제를 수령할 수 있도록 내부영역을 형성한다. 상기 하우징 부재(160)는 외벽(169)과 상기 외벽(169)에 결합되어 있는 내벽들(180, 182, 184, 186, 188, 190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212)을 포함한다. 상기 내벽들은 실직적으로 서로 평행하게 장착되고, 냉각 매니폴드(140)를 통하여 유선형 유로를 이룬다. 상기 하단캡(162)은 압출 성형된 하우징 부재(160)의 바닥면에 고정적으로 결합되어 있다. 또한, 상기 상단 캡(164)은 압출 성형된 하우징 부재(160)의 상부면에 고정적으로 결합되어 있다. 상기 포트들(166, 168)은 제 1 및 제 2 개구 위에 상단 캡(164)과 장착된다. 작동하는 동안, 냉각제는 포트(166)를 통하여 하우징 부재(160)의 내부 영역으로 흐른 다음, 내벽에 이루어진 유선형 유로를 통한 뒤 포트(16)를 통하여 흐른다. 상기 냉각제는 비전도성 오일(150)을 냉각함과 동시에 하우징(160) 내부에 전지셀들을 냉각하기 위하여, 하우징(60)으로부터 열 에너지를 추출한다.
상기 냉각 매니폴드(142)는 셀 홀더들(134, 136)에 인접한 하우징(60)에 장착된다.
상기 냉각 매니폴드(142)는 냉각 매니폴드(140)과 동일한 구조이며, 포트들(215, 216)을 포함한다.
하나의 예시적인 실시예에서, 상기 냉각 매니폴드(142)는 하우징(60) 내에 전지셀들을 냉각하기 위하여, 하우징(60) 내에 비전도성 오일(150)로부터 열 에너지를 추출한 냉각 매니폴드를 통해 냉각제를 수령하는 구조로 형성되어 있다. 또한, 상기 냉각 매니폴드(140)는 전지셀을 소망하는 온도 범위 내에 유지시킬 수 있고, 특히 전지셀을 한계 온도 레벨보다 낮은 온도로 유지시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 비전도성 오일(150)은 하우징(60) 내부에 위치하고, 전지셀들로부터 열 에너지를 흡수하도록 전지셀들에 접촉한다. 하나의 실시예에서, 상기 비전도성 오일은 광유이다. 물론, 당업자에게 공지되어 있는 다른 유형의 비전도성 유체는 비전도성 오일 대신 사용할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 상기 압축기(22)는 마이크로프로세서(40)로부터 제어 신호에 대응하여, 도관(28)을 통해 냉각제를 전지모듈(20)로 펌핑하는 구조로 형성되어 있다. 보는 바와 같이, 상기 도관(28)은 압축기(22)와 전지모듈(20) 내부에 냉각 매니폴드들의 포트들(116, 215)에 유체적으로 연통되어 있다. 상기 도관(30)은 전지모듈(20) 내부에 냉각 매니폴드들의 포트들(168, 216)과 응축기(24)에 유체적으로 연통되어 있다. 냉각제는 전지모듈(20)를 나온 후, 도관(30)을 통해 응축기(24)로 펌핑된다.
상기 응축기(24)는 냉각제를 냉각시키기 위해 상기 응축기를 통해 흐르는 냉각제로부터 열 에너지를 추출하도록 제공된다. 보는 바와 같이, 도관(32)은 응축기(24)와 압축기(22) 사이에 유체적으로 연통되어 있다. 냉각제는 응축기(24)를 나온 후, 도관(32)을 통해 압축기(22)로 펌핑된다. 상기 온도센서(36)는 마이크로프로세서(40)에 의해 수령된 하우징(60) 내부에 위치하는 비전도성 오일의 온도를 표시하는 신호를 발생시키도록 제공된다. 상기 온도센서(36)로부터 신호는 또한 전지셀들의 온도를 표시한다.
상기 팬(38)은 상기 마이크로프로세서(40)로부터 제어 신호에 대응하여, 응축기(24)를 냉각하기 위해 상기 응축기(24)를 지나서 공기를 빠르게 유통시키도록 제공된다. 보는 바와 같이, 상기 팬(38)은 상기 응축기(24)에 인접하게 배치되어 있다.
상기 마이크로프로세서(40)는 전지셀 시스템(10)의 작동을 제어하도록 제공된다. 특히, 상기 마이크로프로세서(40)는 하기에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 온도 센서(36)로부터 신호에 대응하여 압축기(22)와 팬(38)의 작동을 컨트롤하기 위해 제어 신호들을 발생시키는 구조로 형성되어 있다.
도 9를 참조하면, 또 다른 실시예에 따라, 전지모듈(20)을 냉각하기 위한 방법의 흐름도를 제공하고 있다. 단순한 목적으로, 상기 흐름도는 전지모듈(20) 내에서 하나의 전지셀과 하나의 냉각 매니폴드 사용하여 설명될 것이다.
과정(230)에서, 온도센서(36)는 상기 마이크로프로세서(40)에 의해 수령된 전지모듈(20)의 하우징(60) 내에 비전도성 오일(15)의 온도를 표시하는 제 1 신호를 발생시킨다. 상기 전지모듈(20)은 전지셀과 냉각 매니폴드(140)를 더 포함한다.
과정(232)에서, 상기 마이크로프로세서(40)는 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 제 1 신호가 표시할 때, 냉각제를 전지모듈(20)의 냉각 매니폴드(140)로 펌핑하도록 압축기(22)를 유도하는 제 2 신호를 발생시킨다.
과정(234)에서, 상기 마이크로프로세서(40)는 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 제 1 신호가 표시할 때, 상기 응축기(24)를 냉각하기 위해 응축기(24)를 가로질러 공기를 불어넣도록 팬(38)을 유도하는 제 3 신호를 발생시킨다.
과정(236)에서, 상기 하우징(60) 내에 비전도성 오일은 전지셀로부터 열에너지를 추출한다.
과정(238)에서, 상기 냉각 매니폴드(140)는 전지셀(20)을 냉각하기 위해 비전도성 오일(150)로부터 열 에너지를 추출하고 냉각 매니폴드(140) 내에 냉각제로 열 에너지가 이동한다.
과정(240)에서, 상기 응축기(24)는 전지모듈(20)로부터 냉각제를 수령하고 상기 냉매로부터 열 에너지를 추출한다.
과정(242)에서 상기 냉각제는 압축기(22)로 되돌아가 응축기(24)로부터 전달된다.
도 10을 참조하면, 전력을 발생시키기 위한 상기 전지 시스템(310)이 도시되어 있다. 상기 전지 시스템(310)은 전지모듈(320), 펌프(322), 열 교환기(324), 냉각판(325), 저장기(326), 도관들(328, 330, 331, 332, 334), 온도센서(336), 팬(337), 냉각제 시스템(338) 및 마이크로프로세서(340)를 포함한다. 상기 전지 시스템(310)과 전지 시스템(10) 사이의 주요 차이점은 상기 전지 시스템(310)이 전지모듈(320)를 냉각하기 위해 냉각제 대신 냉매를 사용하는 점이다.
상기 전지모듈(320)은 앞서 논의된 전지모듈(20)과 같이 동일한 구조를 가진다.
상기 펌프(322)는 마이크로프로세서(40)로부터 제어 신호에 대응하여, 도관(328)을 통해 냉매를 전지모듈(320)로 펌핑하는 구조로 형성되어 있다. 보는 바와 같이, 상기 도관(328)은 펌프(322)와 전지모듈(320) 사이에 유체적으로 연통되어 있고, 전지모듈(320)과 열 교환기(324) 사이에 유체적으로 연통되어 있다. 상기 냉매는 전지모듈(320)를 나온 후 도관(330)을 통해 열 교환기(324)로 펌핑된다.
상기 열 교환기(324)는 냉매를 냉각시키기 위해 열 교환기를 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하도록 제공된다. 보는 바와 같이, 도관(331)은 상기 열 교환기(324)와 냉각판(325) 사이에 유체적으로 연통되어 있다. 냉매는 열 교환기(324)를 나온 후, 도관(331)을 통해 냉각판(325)으로 펌핑된다.
상기 팬(337)은 상기 마이크로프로세서(40)로부터 제어 신호에 대응하여, 열 교환기(324)를 냉각하기 위해 상기 열 교환기(324)를 지나서 공기를 빠르게 유통시키도록 제공된다. 보는 바와 같이, 상기 팬(337)은 상기 열 교환기(324)에 인접하게 배치되어 있다.
상기 냉각판(325)은 냉매를 더 냉각시키기 위해 상기 냉각판을 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하도록 제공된다. 보는 바와 같이, 도관(322)은 상기 냉각판(325)과 저장기(326) 사이에 유체적으로 연통되어 있다. 냉매는 냉각판(325)를 나온 후, 도관(332)을 통해 저장기(326)로 펌핑된다.
상기 저장기(326)는 적어도 냉매의 일부를 그 안에 저장하도록 제공된다. 보는 바와 같이, 도관(334)는 상기 저장기(326)과 펌프(322) 사이에 유체적으로 연통된다. 냉매는 저장기(326)를 나온 후, 도관(334)을 통해 펌프(322)로 펌핑된다.
상기 온도센서(336)는 마이크로프로세서(340)에 의해 수령된 전지모듈(320)의 온도를 표시하는 신호를 발생시키도록 제공된다.
냉각제 시스템(338)은 마이크로프로세서(340)로부터 제어 신호에 대응하여, 열 교환기(324)를 냉각하기 위해 제공된다. 보는 바와 같이, 상기 냉각제 시스템(338)은 냉각판(325)에 작동 가능하게 연결되어 있다.
상기 마이크로프로세서(340)는 전지 시스템(310)이 작동을 제어하도록 제공된다. 특히, 상기 마이크로프로세서(340)는 하기에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 온도 센서(336)로부터 신호에 대응하여 펌프(322), 팬(337) 및 냉각제 시스템(338)의 작동을 컨트롤하기 위해 제어 신호들을 발생시키는 구조로 형성되어 있다.
상기 도 11을 참조하면, 또 다른 실시예에 따라, 전지모듈(320)을 냉각하기 위한 방법의 흐름도를 제공하고 있다. 단순한 목적으로, 상기 흐름도는 전지모듈(320) 내에서 하나의 전지셀과 하나의 냉각 매니폴드 사용하여 설명될 것이다. 물론, 추가적인 전지셀들과 냉각 매니폴드들이 사용될 수 있다.
과정 (350)에서, 상기 온도센서(336)는 상기 마이크로프로세서(340)에 의해 수령된 전지모듈(320)의 하우징 내에 비전도성 오일의 온도를 표시하는 제 1 신호를 발생시킨다. 상기 전지모듈(320)은 전지셀과 냉각 매니폴드를 더 포함한다.
과정(352)에서, 상기 마이크로프로세서(340)는 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 제 1 신호가 표시할 때, 저장기(326)으로부터 냉매를 전지모듈(320)의 냉각 매니폴드로 펌핑하도록 펌프(322)를 유도하는 제 2 신호를 발생시킨다.
과정(353)에서, 상기 마이크로프로세서(340)는 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 제 1 신호가 표시할 때, 상기 열 교환기(324)를 냉각하기 위해 열 교환기(324)를 가로질러 공기를 불어넣도록 팬(337)을 유도하는 제 3 신호를 발생시킨다. 상기 열 교환기(324)는 전지모듈(320)과 유체적으로 연통되어 있다.
과정(354)에서, 상기 마이크로프로세서(340)는 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 제 1 신호가 표시할 때, 상기 냉각판(325)를 냉각하기 위해 냉각판(325)의 일부를 통해 냉각제를 펌핑하도록 냉각제 시스템(338)을 유도하는 제 3 신호를 발생시킨다.
과정(356)에서, 상기 하우징 내에 비전도성 오일은 전지셀로부터 열 에너지를 추출한다.
과정(358)에서, 상기 냉각 매니폴드는 전지셀을 냉각하기 위해, 비전도성 오일로부터 열 에너지를 추출한 뒤 상기 열에너지를 매니폴드 내에 냉매로 전달한다.
과정(360)에서, 상기 열 교환기(324)는 전지셀을 냉각시키기 위해, 비전도성 오일로부터 열에너지를 열 교환기(324) 내에 냉매로 전달한다.
과정 (361)에서, 상기 냉각판(325)는 열 교환기(324)로부터 냉매를 수령한 뒤, 냉매로부터 열 에너지를 추출한다.
과정 (362)에서, 저장기(326)는 상기 냉각판(325)로부터 냉매를 수령하고, 냉매는 펌프(322)로 되돌아가 저장기(326)으로부터 전달된다.
본 발명을 예시적인 실시예들을 참조하여 기술하였지만, 당업자라면 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변화들을 가하고 구성요소들을 균등물로 치환될 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다. 더불어, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않으면서 특정한 상황 또는 소재를 본 발명의 교시에 적용시키기 위해 많은 변형들이 가해질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 개시되어 있는 특정한 실시예들로 한정되기 않고 본 발명이 하기 청구범위의 범주내에 속하는 모든 실시예들을 포함하는 것으로 의도된다. 더욱이, 용어 제 1, 제 2 등의 사용은 구성요소들을 서로 구별시키기 위해 사용되었다. 또한, 용어 a, an 등의 사용은 양적인 한정을 내포하는 것이 아니라, 지시된 항목들의 적어도 하나의 존재를 의미한다.

Claims (20)

  1. 비전도성 오일을 내부에 포함하는 하우징;
    상기 하우징에 장착되어 있는 전지셀; 및
    상기 비전도성 오일과 접촉하는 하우징 내에 위치하는 냉각 매니폴드로서, 냉각 매니폴드를 통해 유체를 수령하고 비전도성 오일로부터 유체로 열 에너지를 전달하여 전지셀을 냉각시키는 구조로 형성되어 있는 냉각 매니폴드;
    를 포함하는 것으로 구성되어 있는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비전도성 오일은 광유(mineral oil)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 유체는 냉매(coolant)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 냉매는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 중 적어도 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유체는 냉각제(refrigerant)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 매니폴드는 내부영역을 포함하고 있고 유입구와 배출구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 냉각 매니폴드는 알루미늄, 구리, 은 및 금 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 하우징, 전지셀, 및 냉각 매니폴드를 포함하고 있는 전지모듈로서, 상기 하우징은 냉각 매니폴드와 접촉하는 비전도성 오일을 내부에 포함하는 있고, 및 상기 전지셀과 냉각 매니폴드는 하우징 내에 위치하며, 상기 냉각 매니폴드는 냉각 매니폴드를 통해 냉각제를 수령하고 비전도성 오일로부터 냉각제로 열 에너지를 전달하여 상기 전지모듈을 냉각시키기는 구조로 형성되어 있는 전지모듈;
    상기 전지모듈에 유체적으로 연통되어(fluidly coupled) 있고, 전지모듈로부터 냉각제를 수령하여 상기 냉각제로부터 열 에너지를 추출하는 구조로 형성되어 있는 응축기(condenser); 및
    상기 응축기에 유체적으로 연통되어 있고 상기 응축기로부터 냉매를 수령하는 구조로 형성되어 있으며, 전지모듈에도 유체적으로 연통되어 있고, 응축기로부터 전지모듈로 냉각제를 펌핑하는 구조로 형성되어 있는 압축기(compressor);
    를 포함하는 것으로 구성되어 있는 전지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 비전도성 오일의 온도를 표시하는 제 1 신호를 발생시키는 구조로 형성되어 있는 온도센서; 및
    상기 온도센서에 작동가능하게 연결되어 있고, 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 제 1 신호가 표시할 때, 냉각제를 냉각 매니폴드로 펌핑하도록 압축기를 유도하는 제 2 신호를 발생시키는 구조로 형성되어 있는 마이크로프로세서;
    를 더 포함하는 것으로 구성되어 있는 전지 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 비전도성 오일은 광유로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 냉각 매니폴드는 내부영역을 포함하고 있고 유입구와 배출구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 냉각 매니폴드는 알루미늄, 구리, 은 및 금 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  14. 제 14 항에 있어서, 상기 하우징은 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  15. 하우징, 전지셀, 및 냉각 매니폴드를 포함하고 있는 전지모듈로서, 상기 하우징은 냉각 매니폴드와 접촉하는 비전도성 오일을 내부에 포함하는 있고, 및 전지셀과 냉각 매니폴드는 하우징 내에 위치하며, 상기 냉각 매니폴드는 냉각 매니폴드를 통해 냉매를 수령하고 비전도성 오일로부터 냉매로 열 에너지를 전달하여 전지모듈을 냉각시키기는 구조로 형성되어 있는 전지모듈;
    상기 전지모듈에 유체적으로 연통되어 있고, 전지모듈로부터 냉매를 수령하여 열 교환기를 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하는 구조로 형성되어 있는 열 교환기(heat exchanger);
    상기 열 교환기에 유체적으로 연통되어 있는 냉각판으로서, 냉각판을 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하는 구조로 형성되어 있는 냉각판(cold plate);
    상기 냉각판과 펌프 사이에 유체적으로 연통되어 있으며, 냉각판으로부터 냉매를 수령하여 펌프로 전달하는 구조로 형성되어 있는 저장기(reservoir); 및
    상기 전지모듈에 유체적으로 연통되어 있고, 저장기로부터 전지모듈로 냉매를 펌핑하는 구조로 형성되어 있는 펌프;
    를 포함하는 것으로 구성되어 있는 전지 시스템.
  16. 하우징, 전지셀, 및 냉각 매니폴드를 포함하는 전지모듈을 냉각하기 위한 방법으로서,
    상기 전지셀로부터 하우징 내에 위치하는 비전도성 오일로 열 에너지를 전도하는 과정; 및
    상기 냉각 매니폴드에 유체를 수령하고 비전도성 오일로부터 유체로 열 에너지를 전도하여 하우징 내의 전지셀을 냉각시키는 과정;
    를 포함하는 것으로 구성된 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 유체는 냉각제인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 온도센서를 이용하여 비전도성 오일의 온도를 표시하는 제 1 신호를 발생시키는 과정; 및
    마이크로프로세서를 이용하여, 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 상기 제 1 신호가 표시할 때, 냉각제를 냉각 매니폴드로 펌핑하도록 압축기를 유도하는 제 2 신호를 발생시키는 과정;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 유체는 냉매인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 온도센서를 이용하여 비전도성 오일의 온도를 표시하는 제 1 신호를 발생시키는 과정; 및
    마이크로프로세서를 이용하여, 비전도성 오일의 온도가 한계 온도 레벨보다 큰 값을 상기 제 1 신호가 표시할 때, 냉매를 냉각 매니폴드를 통해 펌핑하도록 펌프를 유도하는 제 2 신호를 발생시키는 과정;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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