KR20110023778A - 전지 모듈 및 상기 전지모듈을 냉각시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지모듈 및 전지모듈을 냉각시키는 방법을 제공한다. 전지모듈은, 전지셀과 상기 전지셀에 인접하여 배치되어 있는 냉각 핀을 포함하고 있다. 상기 냉각 핀은 고체 플레이트와, 상기 고체 플레이트의 제 1 및 제 2 모서리로부터 각각 연장되어 있는 제 1 및 제 2 탭 부위들을 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 탭 부위들은 전지셀의 전면에 대해 수직으로 절곡된 구조로 이루어져 있다. 상기 냉각 핀은 전지셀로부터의 열 에너지를 냉각 핀으로 추출한다. 전지모듈은 또한 상기 냉각 핀의 제 1 탭 부위와 접촉해 있는 제 1 냉각 매니폴드를 포함하고 있다. 제 1 냉각 매니폴드는 유체를 수령하고 그것을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 유로 채널을 가지고 있다. 제 1 냉각 매니폴드는 전지셀을 냉각시키기 위해 냉각 핀으로부터의 열 에너지를 제 1 냉각 매니폴드를 통해 흐르는 유체로 전도한다.
Description
본 출원은 전지 모듈 및 상기 전지모듈을 냉각시키는 방법에 관한 것이다.
전형적인 공냉식 전지팩에서, 대기 중의 공기는 전지팩의 전지셀들을 통과한 후 전지팩으로부터 제거된다. 그러나, 전형적인 공냉식 전지팩은 소망하는 온도 범위에서 전지팩의 온도를 유지함에 심각한 도전에 직면해 있다.
특히, 전지셀들의 최적 작동 온도는 종종 전지들의 냉각을 위해 사용되는 대기의 온도보다 낮을 수 있다. 이러한 상황에서는, 공냉식 전지팩에서 소망하는 온도 범위로 전지셀들을 유지하는 것이 불가능하다.
따라서, 본 발명자들은 상기 문제점들을 최소화하거나 및/또는 제거할 수 있는 향상된 구조의 전지모듈 및 상기 전지모듈을 냉각시키는 방법에 대한 필요성을 인식하게 되었다.
하나의 예시적인 실시예에 따른 전지모듈을 제공한다. 전지모듈은, 전지셀과 상기 전지셀에 인접하여 배치되어 있는 냉각 핀(cooling fin)을 포함하고 있다. 상기 냉각 핀은 고체 플레이트(solid plate)와, 상기 고체 플레이트의 제 1 및 제 2 모서리로부터 각각 연장되어 있는 제 1 및 제 2 탭 부위(tab portion)를 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 탭 부위들은 전지셀의 전면에 대해 수직으로 절곡된 구조로 이루어져 있다. 상기 냉각 핀은 전지셀로부터의 열 에너지를 냉각 핀으로 추출하는 구조로 이루어져 있다. 전지모듈은 또한 상기 냉각 핀의 제 1 탭 부위와 접촉해 있는 제 1 냉각 매니폴드(manifold)를 포함하고 있다. 제 1 냉각 매니폴드는 유체를 수령하는 구조로 이루어진 적어도 하나의 유로 채널을 가지고 있고, 상기 유로 채널은 제 1 냉각 매니폴드를 통해 연장되어 있다. 제 1 냉각 매니폴드는 전지셀을 냉각시키기 위해 냉각 핀으로부터의 열 에너지를 제 1 냉각 매니폴드를 통해 흐르는 유체로 전도하는 구조로 이루어져 있다.
또 다른 예시적인 실시예에 따른 전지모듈을 냉각시키는 방법을 제공한다. 전지모듈은 전지셀과 상기 전지모듈에 인접하여 배치되어 있는 냉각 핀을 가지고 있다. 전지모듈은 또한 상기 냉각 핀에 접해있는 제 1 냉각 매니폴드를 포함하고 있다. 냉각 핀은 고체 플레이트와 상기 고체 플레이트의 제 1 및 제 2 모서리로부터 각각 연장되어 있는 제 1 및 제 2 탭 부위를 가지고 있다. 상기 방법은 전지셀로부터의 열 에너지를 냉각 핀의 고체 플레이트로 전도하는 과정을 포함하고 있다. 상기 방법은 또한 냉각 핀의 제 1 탭 부위로부터의 열 에너지를 제 1 냉각 매니폴드로 전도하는 과정을 포함하고 있다. 상기 방법은 또한 제 1 냉각 매니폴드에서 유체를 수령하고 제 1 냉각 매니폴드로부터의 열 에너지를 제 1 냉각 매니폴드를 통해 흐르는 유체로 전도하여 전지셀을 냉각시키는 과정을 포함하고 있다.
본 발명에 따른 전지모듈과 전지모듈을 냉각시키는 방법은 다른 모듈들 및 방법들에 대해 실질적인 잇점들을 제공한다. 특히, 전지모듈 및 방법은, 전지셀들을 냉각시키기 위해 전지셀들로부터의 열 에너지를 냉각 매니폴드로 이송하도록, 냉각 매니폴드에 접해 있는 외부 탭 부위들을 가지고 있는 냉각 핀을 사용하여 전지모듈에서 전지셀을 냉각시키는 기술적 효과를 제공한다.
도 1은 하나의 예시적인 실시예에 따른 전지모듈을 포함하고 있는 전지 시스템의 모식도이다;
도 2는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 도 1의 전지 시스템에 사용되는 전지모듈의 모식도이다;
도 3은 냉각 매니폴드를 제거한 상태에서의 도 2의 전지모듈의 또 다른 모식도이다;
도 4는 도 2의 전지모듈의 부분에 대한 확대 모식도이다;
도 5는 도 2의 전지모듈의 부분에 대한 또 다른 확대 모식도이다;
도 6은 도 2의 전지모듈의 부분에 대한 분해 모식도이다;
도 7은 도 2의 전지모듈에 사용되는 냉각 핀을 둘러싸고 있는 2개의 직사각형 환형 벽들의 모식도이다;
도 8은 도 7의 냉각 핀의 모식도이다;
도 9는 도 2의 전지모듈에 사용되는 냉각 매니폴드의 모식도이다;
도 10은 도 9의 냉각 매니폴드의 단면 모식도이다;
도 11은 도 9의 냉각 매니폴드의 또 다른 단면 모식도이다;
도 12는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전지모듈을 냉각시키기 위한 방법의 플로우 차트이다;
도 13은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 또 다른 전지 시스템의 모식도이다.
도 2는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 도 1의 전지 시스템에 사용되는 전지모듈의 모식도이다;
도 3은 냉각 매니폴드를 제거한 상태에서의 도 2의 전지모듈의 또 다른 모식도이다;
도 4는 도 2의 전지모듈의 부분에 대한 확대 모식도이다;
도 5는 도 2의 전지모듈의 부분에 대한 또 다른 확대 모식도이다;
도 6은 도 2의 전지모듈의 부분에 대한 분해 모식도이다;
도 7은 도 2의 전지모듈에 사용되는 냉각 핀을 둘러싸고 있는 2개의 직사각형 환형 벽들의 모식도이다;
도 8은 도 7의 냉각 핀의 모식도이다;
도 9는 도 2의 전지모듈에 사용되는 냉각 매니폴드의 모식도이다;
도 10은 도 9의 냉각 매니폴드의 단면 모식도이다;
도 11은 도 9의 냉각 매니폴드의 또 다른 단면 모식도이다;
도 12는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전지모듈을 냉각시키기 위한 방법의 플로우 차트이다;
도 13은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 또 다른 전지 시스템의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 하나의 예시적인 실시예에서 전력을 생산하기 위한 전지 시스템(10)을 설명한다. 전지 시스템(10)은 전지모듈(20), 콤프레서(compressor: 22), 콘덴서(condenser: 24), 도관들(28, 30, 32), 온도 센서(36), 팬(38), 및 마이크로프로세서(40)를 포함하고 있다. 전지모듈(20)의 잇점은, 전지셀들을 냉각시키기 위해 전지셀들로부터의 열 에너지를 냉각 매니폴드로 이송하기 위해 냉각 매니폴드에 접해 있는 외부 탭 부위들을 가진 냉각 핀들을 전지모듈이 사용하고 있다는 점이다.
이해를 위한 목적에서, 용어 "유체(fluid)"는 액체 또는 가스를 의미한다. 예를 들어, 유체는 냉매(coolant) 또는 냉각제(refrigerant)를 포함할 수 있다. 예시적인 냉매는 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜을 포함한다. 예시적인 냉각제는 R-11, R-12, R-22, R-134A, R-407C 및 R-410A를 포함한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 전압을 발생시키기 위한 전지모듈(120)을 제공한다. 전지모듈(20)은 전지셀 어셈블리들(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82), 냉각 핀들(90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112), 및 냉각 매니폴드들(120, 122, 124, 126)을 포함하고 있다.
전지셀 어셈블리들(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82)은 전기적 전압을 발생시키기 위해 제공된다. 전지셀 어셈블리들(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82)은 각각 전지모듈 어셈블리들이 상호 결합될 수 있도록 해주는 체결 구조를 가진 직사각형 환형 플레임 부재들(rectangular ring-shaped frame members)을 가지고 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 전지셀 어셈블리들은 각각 실질적으로 유사한 구조를 가지고 있다. 따라서, 전지셀 어셈블리(60, 62) 만을 이하에서 상세히 설명한다. 전지모듈 어셈블리(60)은 직사각형 환형 프레임 부재(140), 전지셀들(142, 144), 및 직사각형 환형 프레임 부재(146)를 포함하고 있다. 직사각형 환형 프레임 부재들(140, 146) 각각은 프레임 부재들(140, 146)이 서로 결합될 수 있도록 해주는 체결 구조를 가지고 있다. 도면에서 보는 바와 같이, 전지들(142, 144)이 직사각형 환형 프레임 부재들(140, 146) 사이에 고정되어 있다.
전지셀들 각각은 전지모듈(20)에서 실질적으로 유사한 구조를 가지고 있음을 주목하여야 한다. 따라서, 전지셀(142)의 구조 만을 이하에서 상세히 설명한다. 전지셀(142)은 본체부(160), 외주부(162), 및 본체부(160)로부터 상향으로 연장되어 있는 전극들(164, 166)을 포함하고 있다. 외주부(162)는 본체(160)의 외주면을 따라 연장되어 있다. 전극들(164, 166)은 본체부(160)으로부터 상향으로 연장되어 있고 이들 사이에 발생하는 전압을 가진다. 전지모듈(20)의 전지셀 전극들은 전지모듈(20)의 소망하는 전압 및 전류에 따라 직렬 또는 병렬로 전기적 연결될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 각각의 전지셀은 리튬 이온 전지셀이다. 또 다른 실시예에서, 전지셀은 예를 들어 니켈-카드뮴 전지셀 또는 니켈 금속 수소 전지셀일 수 있다. 물론, 당업자에게 알려져 있는 기타 유형의 전지셀들이 사용될 수도 있다.
도 3, 6, 7 및 8을 참조하면, 전지셀들로부터의 열 에너지를 전도하기 위한 냉각 핀들(90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112)이 제공되어 있다. 냉각 핀들 각각은 구리, 알루미늄 및 철 중의 적어도 하나로 이루어져 있다. 따라서, 냉각 핀(90)의 구조 만을 이하에서 상세히 설명한다. 냉각 핀(90)은 고체의 직사각형 형상인 플레이트(180), 탭 부위들(182, 184, 186, 188) 및 플라스틱 단부들(190, 192)를 포함하고 있다.
탭 부위들(182, 184)는 직사각형 플레이트(180)의 제 1 모서리로부터 바깥으로 연장되어 있다. 또한, 탭 부위들(182, 184)은, 이들이 전지셀 어셈블리(62)의 측면에 대향해 배치되도록, 플레이트(180)에 대해 제 1 방향으로 수직으로 절곡되어 있다. 탭 부위들(182, 184)은 또한 전지셀(144)의 전면에 수직이다. 탭 부위들(182, 184)는, 냉각 매니폴드(120, 122)가 냉각 핀(90)으로부터 열 에너지를 전도에 의해 제거하도록, 냉각 매니폴드(120, 122)와 각각 접해 있다.
탭 부위들(186, 188)은 직사각형 플레이트(180)의 제 2 모서리로부터 바깥으로 연장되어 있다. 또한, 탭 부위들(186, 188)은, 이들이 전지셀 어셈블리(62)의 측면에 대향해 배치되도록, 플레이트(180)에 대해 제 1 방향으로 수직으로 절곡되어 있다. 탭 부위들(186, 188)은 또한 전지셀(144)의 전면에 수직이다. 탭 부위들(186, 188)는, 냉각 매니폴드(124, 126)가 냉각 핀(90)으로부터 열 에너지를 전도에 의해 제거하도록, 냉각 매니폴드(124, 126)와 각각 접해 있다.
플라스틱 단부들(190, 192)은 각각 냉각 핀(90)의 하단과 상단에 배치되어 있다. 플라스틱 단부들(190, 192)은 냉각 핀(90)에 초음파 융착된다.
도 6을 참조하면, 전지셀 어셈블리(60)는 직사각형 환형 프레임 부재(210), 전지셀들(212, 214), 및 직사각형 환형 프레임 부재(216)을 포함하고 있다. 직사각형 환형 프레임 부재들(210, 216) 각각은 프레임 부재들(210, 216)이 서로 결합될 수 있도록 해주는 체결 구조를 가지고 있다. 도면에서 보는 바와 같이, 전지들(212, 214)이 직사각형 환형 프레임 부재들(210, 216) 사이에 고정되어 있다. 또한, 전지모듈들(60, 62)의 프레임 부재들(146, 210) 각각은 프레임 부재들(146, 210) 사이에 배치된 냉각 핀(90)과 함께 결합되도록 해주는 체결 구조를 가지고 있다.
도 1, 도 2, 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 냉각 매니폴드들(120, 122, 124, 126)은 이들을 통해 유체가 흘러서 냉각 매니폴드에 접해 있는 냉각 핀들로부터 열 에너지를 제거할 수 있는 구조로 이루어져 있다. 냉각 매니폴드(120, 122)는 전지모듈(20)의 제 1 측면에 배치되어 있고, 냉각 매니폴드(124, 126)은 전지모듈(20)의 제 2 측면에 배치되어 있다. 또한, 냉각 매니폴드들(120, 122, 124, 126)은, 유체가 도관(29)로부터 냉각 매니폴드로 흐른 다음, 유체가 냉각 매니폴드를 통해 도관(30)으로 흐를 수 있도록, 도관들(28, 30) 사이에 유체적으로 연결되어 있다. 냉각 매니폴드들(120, 122, 124, 126)은, 예를 들어, 나사 또는 아교 등과 같은 공지된 체결 수단 또는 접착제를 사용하여 전지셀 어셈블리들에 연결된다.
도 2, 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 냉각 매니폴드들(120, 122, 124, 126)의 구조는 실질적으로 서로 유사하다. 따라서, 냉각 매니폴드(120)의 구조 만을 이하에서 상세히 설명한다. 냉각 매니폴드(120)는 제 1 방향으로 연장되어 있는 외부 직사각형 환형 벽(230)과 그 내부에 배치되어 있는 내부 벽들(230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248, 250, 252, 254, 256)을 포함하고 있다. 외부 직사각형 환형 벽(230)과, 벽 (230)에 의해 설정되는 내부 부위 내에 배치되어 있는 내부 벽들은 또한, 그 내부에 유체 채널들(270, 272, 274, 276, 278, 280, 282, 284, 286, 288, 290, 292, 294, 296)을 설정한다. 유로 채널들은 이들을 통해 유체가 흐르도록 하여 냉각 매니폴드(120)로부터 열 에너지를 추출할 수 있는 구조로 이루어져 있다. 냉각 매니폴드들은 구리 및 알루미늄 중 적어도 하나로 이루어져 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 작동 중에, 하나의 예시적인 실시예에 따라, 열 에너지는 전지셀 어셈블리들(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82)로부터 냉각 핀들(90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112)로 전도되어 전지셀 어셈블리들을 냉각시킨다. 냉각 핀들은 또한 열 에너지를 냉각 매니폴드들(120, 122, 124, 126)로 전도한다. 유체는 냉각 매니폴드들(120, 122, 124, 126)을 통해 흘러 냉각 매니폴드로부터 유체로 열 에너지를 전도한다.
냉각 핀(90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112)과 냉각 매니폴드(120, 122, 124, 126)는 소망하는 온도 범위로 전지셀들을 유지하고, 특히 임계 온도 수준(threshold temperature level) 보다 낮은 온도에서 전지셀들을 유지할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 소망하는 온도는 섭씨 15 내지 35도 이다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 임계 온도 수준은 섭씨 40도이다.
도 1을 다시 참조하면, 하나의 예시적인 실시예에서, 콤프레서(compressor: 22)는 마이크로프로세서(40)로부터의 제어 신호에 대응하여, 냉각제를 도관(conduit: 28)을 통해 전지모듈(20)의 냉각 매니폴드(120, 122, 124, 126)로 펌핑하는 것으로 구성되어 있다. 도관(30)은 또한 전지모듈(20)의 냉각 매니폴드(120, 122, 124, 126)에 유체적으로 연결되어 있다. 도관(30)은 냉각 매니폴드(120, 122, 124, 126)로부터 냉각제를 수령하여 콘덴서(condenser: 24)로 보낸다.
콘덴서(24)는 그것을 통해 흐르는 냉각제로부터 열 에너지를 추출하여 냉각제를 냉각시키기 위해 제공된다. 도면에서 보는 바와 같이, 도관(32)은 콘덴서(24)와 콤프레서(22) 사이에 유체적으로 연결되어 있다. 냉각제는 콘덴서(24)로부터 나온 후에 도관(32)를 통해 콤프레서(22)로 펌핑된다.
온도 센서(36)는, 마이크로프로레서(40)에 의해 수신되는, 하우징(60) 내에 배치되어 있는 전지셀들의 온도 수준을 나타내는 신호를 발생시키기 위해 제공된다.
팬(38)은, 마이크로프로세서(40)로부터의 제어 신호에 대응하여, 콘덴서(24)를 냉각시키도록 공기가 콘덴서(24)를 통과하는 것을 강압하기 위해 제공된다. 도면에서 보는 바와 같이, 팬(38)은 콘덴서(24)에 가깝이 배치되어 있다.
마이크로프로세서(40)는 전지 시스템(10)의 작동을 제어하기 위해 제공된다. 특히, 마이크로프로세서(40)는, 온도센서(36)로부터의 신호가 전지셀들의 온도 수준이 소정의 온도 수준보다 크다고 표시할 때, 전지모듈(20)의 냉각 매니폴드들을 통해 냉각제를 펌핑하도록 콤프레서(22)를 유도하기 위한 제어 신호를 발생시키는 구성으로 이루어져 있다. 또한, 마이크로프로세서(40)는, 온도센서(36)로부터의 신호가 전지셀들의 온도 수준이 소정의 온도 수준보다 크다고 표시할 때, 콘덴서(24)를 통과해 공기를 불어 넣도록 팬(38)를 유도하기 위한 또 다른 제어 신호를 발생시키는 구성으로 이루어져 있다.
도 6, 도 7 및 도 12를 참조하여, 전지셀을 포함하는 전지모듈(20)을 냉각시키는 방법과 관련한 플로우 차트를 설명한다. 간소화를 목적으로, 오직 하나의 전지셀, 하나의 냉각 핀, 및 두 개의 냉각 매니폴드들을 설명한다.
단계(320)에서, 전지셀(144)로부터 냉각 핀(90)의 고체 플레이트(180)으로 열 에너지를 전도한다.
단계(322)에서, 냉각 핀(90)의 고체 플레이트(180)로부터, 고체 플레이트(180)의 제 1 및 제 2 모서리 각각에 배치되어 있는 탭 부위들(182, 186)로 열 에너지를 전도한다.
단계(324)에서, 냉각 핀(90)의 탭 부위(182)로부터 냉각 매니폴드(120)로 열 에너지를 전도한다.
단계(326)에서, 냉각 매니폴드(120)가 유체를 수령하고, 냉각 매니폴드(120)로부터의 열 에너지를 그것을 통해 흐르는 유체로 전도하여 전지셀(144)를 냉각시킨다.
단계(328)에서, 냉각 핀(90)의 탭 부위(186)로부터 냉각 매니폴드(124)로 열 에너지를 전도한다.
단계(330)에서, 냉각 매니폴드(124)가 유체를 수령하고, 냉각 매니폴드(124)로부터의 열 에너지를 그것을 통해 흐르는 유체로 전도하여 전지셀(144)를 냉각시킨다
도 13을 참조하여, 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전력을 생산하기 위한 전지 시스템(410)을 설명한다. 전지 시스템(410)은 전지모듈(420), 펌프(422), 냉각 플레이트(425), 저장소(reservoir: 426), 도관들(428, 430, 431, 432, 434), 온도 센서(436), 팬(437), 냉각제 시스템(438), 및 마이크로프로세서(440)를 포함하고 있다. 전지 시스템(410)과 전지 시스템(10)의 기본적인 차이는, 전지 시스템(410)이 전지모듈(420)을 냉각시키기 위해 냉각제 대신에 냉매를 사용한다는 점이다.
전지모듈(420)은 상기에서 설명한 전지모듈(20)과 동일한 구조를 가지고 있다.
펌프(422)는, 마이크로프로세서(440)로부터의 제어 신호에 대응하여, 도관(428)을 통해 전지모듈(420)의 냉각 매니폴드들로 냉매를 펌핑하는 구성으로 이루어져 있다. 도면에서 보는 바와 같이, 도관(428)은 펌프(422)와 전지모듈(420) 사이에 유체적으로 연결되어 있고, 도관(420)은 전지모듈(420)의 냉각 매니폴드들과 열 교환기(heat exchanger: 424) 사이에 유체적으로 연결되어 있다. 냉매는 전지모듈(420)의 냉각 매니폴드들로부터 나온 후에 도관(420)을 통해 열 교환기(424)로 펌핑된다.
열 교환기(424)는 그것을 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하여 냉매를 냉각시키기 위해 제공된다. 도면에서 보는 바와 같이, 도관(431)은 열 교환기(424)와 냉각 플레이트(425) 사이에 유체적으로 연결되어 있다. 냉매는 열 교환기로부터 나온 후에 도관(431)을 통해 냉각 플레이트(425)로 펌핑된다.
팬(437)은 마이크로프로세서(440)로부터의 신호에 대응하여 열 교환기(424)를 냉각시키기 위해 공기가 열 교환기(424)를 지나가도록 강압하기 위해 제공된다. 도면에서 보는 바와 같이, 팬(437)은 열 교환기(424)에 가까이 배치되어 있다.
냉각 플레이트(425)는 그것을 통해 흐르는 냉매로부터 열 에너지를 추출하여 냉매를 더 냉각시키기 위해 제공된다. 도면에서 보는 바와 같이, 도관(422)은 냉각 플레이트(425)와 저장소(426) 사이에 유체적으로 연결되어 있다. 냉매는 냉각 플레이트(425)로부터 나온 후에 도관(432)를 통해 저장소(426)로 펌핑된다.
저장소(426)는 냉매의 적어도 일부는 저장하기 위해 제공된다. 도면에서 보는 바와 같이, 도관(434)은 저장소(426)와 펌프(422) 사이에 유체적으로 연결되어 있다. 냉매는 저장소(426)로부터 나온 후에 도관(434)을 통해 펌프(422) 쪽으로 펌핑된다.
온도 센서(436)는, 마이크로프로세서(440)에 의해 수신되는, 전지모듈(420) 내 전지셀들의 적어도 하나에 대한 온도 수준을 나타내는 신호를 발생시키기 위해 제공된다.
냉각 시스템(refrigerant system: 438)은 마이크로프로세서(440)로부터의 제어 신호에 대응하여 열 교환기(424)를 냉각시키기 위해 제공된다. 도면에서 보는 바와 같이, 냉각 시스템(438)은 냉각 플레이트(425)와 작동적으로 연결되어 있다.
마이크로프로세서(440)는 전지 시스템(410)의 작동을 제어하기 위해 제공된다. 특히, 마이크로프로세서(440)는, 온도센서(436)로부터의 신호가 전지셀들 중 적어도 하나의 온도 수준이 소정의 온도 수준보다 크다고 표시할 때, 전지모듈(420)의 냉각 매니폴드들을 통해 냉각제를 펌핑하도록 펌프(422)를 유도하기 위한 제어 신호를 발생시키는 구성으로 이루어져 있다. 또한, 마이크로프로세서(440)는, 온도센서(436)로부터의 신호가 전지셀들 중 적어도 하나의 온도 수준이 소정의 온도 수준보다 크다고 표시할 때, 열교환기(424)를 통과해 공기를 불어 넣도록 팬(437)을 유도하기 위한 또 다른 제어 신호를 발생시키는 구성으로 이루어져 있다. 또한, 마이크로프로세서(440)는, 온도센서(436)로부터의 신호가 전지셀들 중 적어도 하나의 온도 수준이 소정의 온도 수준보다 크다고 표시할 때, 냉각 플레이트(425)를 냉각시키기 위해 냉각제 시스템(438)을 유도하기 위한 또 다른 제어 신호를 발생시키는 구성으로 이루어져 있다.
본 발명을 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변화들을 가해지고 균등물들에 의해 구성요소들이 치환될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더불어, 본 발명의 교시에 특정한 상황 또는 물질 등을 적용하기 위해, 본 발명의 본질적인 범주에서 벗어나지 않으면서, 많은 변형들이 행해질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 설명한 특정 실시예들로 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위의 범주에 속하는 많은 실시예들을 포함하는 것으로 의도된다. 더욱이, 용어, 제 1, 제 2 등은 하나의 구성요소를 다른 것과 구별하기 위해 사용된다. 또한, 단수 또는 복수로 표현된 용어들은 양을 한정하는 의미를 가지지는 않으며, 오히려 그것에 해당하는 항목들 중의 적어도 하나가 존재한다는 것을 의미한다.
Claims (13)
- 전지셀;
전지셀에 인접하여 배치되어 있고, 고체 플레이트(solid plate)와 상기 고체 플레이트의 제 1 및 제 2 모서리로부터 각각 연장되어 있는 제1 및 제 2 탭 부위(tab portion)를 포함하고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 탭 부위들이 전지셀의 전면에 대해 수직으로 절곡된 구조로 이루어져 있고, 전지셀의 열 에너지를 추출하는 것으로 구성되어 있는 냉각 핀(cooling fin); 및
상기 냉각 핀의 제 1 탭 부위와 접촉해 있는 제 1 냉각 매니폴드(manifold)로서, 유체를 수령하는 구조로 이루어진 적어도 하나의 유로 채널이 제 1 냉각 매니폴드를 통해 연장되어 있고, 전지셀을 냉각시키기 위해 냉각 핀으로부터의 열 에너지를 제 1 냉각 매니폴드를 통해 흐르는 유체로 전도하는 구조로 이루어진 제 1 냉각 매니폴드(manifold);
를 포함하는 것으로 구성되어 있는 전지모듈. - 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 핀의 제 2 탭 부위와 접촉해 있는 제 2 냉각 매니폴드를 더 포함하고 있고, 유체를 수령하는 구조로 이루어진 적어도 하나의 유로 채널이 제 2 냉각 매니폴드를 통해 연장되어 있으며, 전지셀을 냉각시키기 위해 냉각 핀으로부터의 열 에너지를 제 2 냉각 매니폴드를 통해 흐르는 유체로 전도하는 구조로 제 2 냉각 매니폴드가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 핀의 고체 플레이트는 직사각형 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 핀은 구리, 알루미늄 및 철 중의 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 냉각 매니폴드는 구리 및 알루미늄 중의 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유체는 냉매(coolant)인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 6 항에 있어서, 상기 냉매는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 중의 적어도 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유체는 냉각제(refrigerant)인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
- 전지셀, 상기 전지모듈에 인접하여 배치되어 있는 냉각 핀, 및 상기 냉각 핀에 접해있고 고체 플레이트와 상기 고체 플레이트의 제 1 및 제 2 모서리로부터 각각 연장되어 있는 제 1 및 제 2 탭 부위를 가지고 있는 제 1 냉각 매니폴드를 포함하는 것으로 구성된 전지모듈을 냉각시키는 방법으로서,
전지셀로부터의 열 에너지를 냉각 핀의 고체 플레이트로 전도하는 과정;
냉각 핀의 제 1 탭 부위로부터의 열 에너지를 제 1 냉각 매니폴드로 전도하는 과정; 및
제 1 냉각 매니폴드에서 유체를 수령하고 제 1 냉각 매니폴드로부터의 열 에너지를 제 1 냉각 매니폴드를 통해 흐르는 유체로 전도하여 전지셀을 냉각시키는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
냉각 핀의 제 2 탭 부위로부터의 열 에너지를 제 2 냉각 매니폴드로 전도하는 과정; 및
제 2 냉각 매니폴드에서 유체를 수령하고 제 2 냉각 매니폴드로부터의 열 에너지를 제 2 냉각 매니폴드를 통해 흐르는 유체로 전도하여 전지셀을 냉각시키는 과정;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 9 항에 있어서, 상기 유체는 냉매(coolant)인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 냉매는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 중의 적어도 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 유체는 냉각제(refrigerant)인 것을 특징으로 하는 방법.
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