KR20110132587A - 열교환 매체 및 축전 장치 - Google Patents

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KR20110132587A
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 액상의 열교환 매체(40)는 축전 소자와 열교환하도록 축전 소자(11)와 함께 케이스(20)에 제공된다. 열교환 매체는 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산과 2-에틸 헥사놀의 에스테르 화합물이다. 열교환 매체는 90 체적％ 이상의 2-에틸헥실 카프릴레이트를 함유한다.

Description

열교환 매체 및 축전 장치 {HEAT EXCHANGE MEDIUM AND ELECTRIC STORAGE DEVICE}
본 발명은 축전 소자와 열교환하는 열교환 매체, 및 이러한 열교환 매체를 채용한 축전 장치에 관한 것이다.
2차 전지는 충방전될 때에 열을 발생시킬 수 있고, 2차 전지의 특성은 온도 증가에 따라 열화될 수 있다. 2차 전지에서의 온도 증가를 최소화하도록 냉매(액체)를 2차 전지와 접촉 상태로 유지시키기 위한 접근법이 예컨대 일본 특허 출원 공개 제2001-060466호(제JP-A-2001-060466호) 및 일본 특허 출원 공개 제2008-16346호(제JP-A-2008-16346호)에 기재되어 있다.
제JP-A-2001-060466호에 기재된 조전지에서, 조전지를 수용하는 케이스에는 입구 및 출구가 구비된다. 냉매는 입구를 거쳐 케이스 내로 공급되고, 출구를 거쳐 케이스로부터 배출된다. 절연유 또는 액체 파라핀이 냉매로서 사용될 수 있다.
또한, 제JP-A-2008-16346호에 기재된 수용 장치에서, 냉각액이 전지 수용 챔버 내측에 2차 전지와 함께 수용된다. 에틸렌 글리콜이 냉각액으로서 사용된다.
액체가 2차 전지와 접촉 상태로 보유되는 구조에서, 높은 열전도율, 전기 절연성의 존재, 2차 전지를 열화시킬 가능성의 희박함 등이 액체에 요구되는 성질로서 언급될 수 있다. 제JP-A-2001-060466호 또는 제JP-A-2008-16346호에 기재된 액체가 전술된 성능을 불충분하게 나타낼 수 있다는 것을 알아야 한다.
본 발명은 유동성 및 절연성이 우수한 열교환 매체, 및 이러한 열교환 매체를 채용한 축전 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 태양에 따른 열교환 매체는 축전 소자와 열교환하도록 축전 소자와 함께 케이스 내에 제공되는 액상의 열교환 매체이다. 열교환 매체는 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산, 및 2-에틸 헥사놀의 에스테르 화합물이고, 90 체적％ 이상의 2-에틸헥실 카프릴레이트를 함유한다. 더 구체적으로, 열교환 매체는 2-에틸헥실 카프릴레이트 단독으로 구성될 수 있거나, 또는 2-에틸헥실 카프릴레이트와, (탄소수가 6개 내지 8개인) 카프릴산 이외의 지방산 및 2-에틸 헥사놀의 에스테르 화합물의 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 본 발명의 태양에 따른 열교환 매체는 황 성분을 함유하지 않을 수 있다. 따라서, 황 성분으로 인한 축전 소자 등의 부식을 피할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따른 축전 장치는 본 발명의 위의 제1 태양에 따른 열교환 매체를 포함한다.
상기 본 발명의 태양에 따른 축전 장치는 열교환 매체를 순환시키도록 케이스에 배치되는 팬을 추가로 포함할 수 있다. 케이스에 배치된 열교환 매체를 순환시킴으로써, 열교환 매체는 팬의 구동력의 도움으로 효과적으로 유동하게 된다.
상기 본 발명의 태양에 따른 축전 장치에서, 팬은 열교환 매체를 층류 상태로 축전 소자로 순환시킬 수 있다. 팬이 축전 소자 주위에서 열교환 매체의 층류를 발생시키도록 구동되면, 축전 소자에서의 부분적인 온도 분산이 최소화될 수 있다.
상기 본 발명의 태양에 따른 축전 장치에서, 팬은 회전축와 회전축의 외주연면에 배치되는 복수의 블레이드를 가질 수 있다. 팬은 회전축가 축전 소자에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 복수의 블레이드의 길이는 팬의 회전축의 회전 방향으로의 축전 소자의 길이와 대략 동일할 수 있다.
본 발명의 위의 태양에 따른 축전 장치는 차량에 장착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 축전 소자와 열교환하는 액상의 열교환 매체의 절연성 및 유동성은 열교환 매체로서 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산 및 (90 체적％ 이상의 2-에틸헥실 카프릴레이트를 함유하는) 2-에틸 헥사놀의 에스테르 화합물을 사용함으로써 향상될 수 있다. 축전 장치를 취급할 때의 안전성이 열교환 매체의 절연성을 개선함으로써 향상될 수 있다. 또한, 축전 소자의 온도는, 열교환 매체의 유동성을 강화시킴으로써 열교환 매체의 도움으로 효과적으로 조정될 수 있다.
본 발명의 상기의 및/또는 추가의 목적, 특징 및 장점은 동일한 도면 부호가 동일한 구성 요소를 나타내는 데 사용되는 첨부 도면을 참조하여 이루어진 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명으로부터 명확해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 팩의 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 팩의 일부의 내부 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 팩에서의 열교환 매체의 주 유동을 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 팩에서의 열교환 매체의 유동 방향을 도시한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 매체에서의 온도와 동점도 사이의 관계를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 모듈에서의 온도 분산과 주위 온도 사이의 관계를 도시하고 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전지 팩(축전 장치)의 구조에 대해 도1을 사용하여 설명한다. 도1은 본 발명의 이러한 실시예에 따른 전지 팩의 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
본 발명의 이러한 실시예에 따른 전지 팩(1)(축전 장치)은 차량에 장착된다. 차량은 하이브리드 차량 또는 전기 차량일 수 있다. 하이브리드 차량은 전지 팩(1)에 추가하여 내연 기관 또는 연료 전지와 같이 차량을 주행시키는 데 사용되는 에너지를 출력하는 다른 동력원을 추가로 가질 수 있다. 이와 달리, 전기 차량은 전지 팩(1)의 출력만을 사용하여 주행되는 차량이다. 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩(1)은 방전을 통해 차량을 주행시키는 데 사용되는 에너지를 출력하고, 차량의 제동 중에 발생되는 운동 에너지를 회생 전력으로서 충전한다. 전지 팩(1)은 차량 외부로부터의 전력 공급에 의해 충전될 수도 있다.
전지 팩(1)은 전지 모듈(10), 팩 케이스(20) 및 순환 유닛(30)을 포함한다. 팩 케이스(20)는 전지 모듈(10) 및 순환 유닛(30)을 수용하는 공간을 형성하는 수용 부재(21)와, 수용 부재(21)의 개구부(21a)를 폐쇄하는 덮개 부재(22)를 포함한다. 덮개 부재(22)는 나사 등과 같은 체결 부재에 의해 또는 용접을 통해 수용 부재(21)에 고정된다. 따라서, 팩 케이스(20)의 내부가 밀봉된다.
수용 부재(21) 및 덮개 부재(22)는, 충분한 열 전도율, 내식성 등을 갖는 임의의 재료, 예컨대 이하 설명하는 열교환 매체(40)(에스테르 화합물)의 열 전도율 이상인 열 전도율을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 구체적으로, 수용 부재(21) 및 덮개 부재(22)는 알루미늄, 철 등의 금속으로 형성될 수 있다. 수용 부재(21) 및 덮개 부재(22)의 외벽면이 본 발명의 실시예에서는 평탄한 표면으로서 설계되지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 복수의 방열 핀이 수용 부재(21) 및 덮개 부재(22)의 외벽면들 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 따라서, 전지 팩(1)의 방열 성능이 방열 핀을 통해 개선될 수 있다.
전지 모듈(10) 및 순환 유닛(30)에 추가하여, 전지 모듈(10)과 열교환하는 액상의 열교환 매체(40)가 팩 케이스(20) 내측에 수용된다. 열교환 매체(40)의 성분은 이후에 설명한다.
열교환 매체(40)는 전지 모듈(10)[단전지(11)(축전 소자)]의 온도를 조정하는 데 사용된다. 팩 케이스(20) 내측에 수용된 열교환 매체(40)의 양은 적절하게 설정될 수 있다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 열교환 매체(40)의 액체 표면은 덮개 부재(22)와 접촉되거나 또는 비접촉될 수 있다. 열교환 매체(40)는 전지 모듈(10)의 전체 표면과의 접촉이 유지되는 것이 바람직하다.
이후, 전지 모듈(10)의 구조를 설명한다.
전지 모듈(10)은 직렬로 서로 전기 접속된 복수의 단전지(2차 전지 또는 축전 소자)(11)로 구성된다. 복수의 단전지(11)는 팩 케이스(20) 내측과 서로 평행하게 배향된다. 니켈 수소화물 전지 또는 리튬 이온 전지가 2차 전지로서 채용될 수 있다. 또한, 전기 이중층 커패시터도 2차 전지 대신에 채용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 원통형 단전지(11)를 채용하지만, 직사각형 단전지 등과 같은 다른 형상으로 형성된 단전지도 채용될 수 있다.
각각의 단전지(11)는 (도시되지 않은) 발전 요소 및 발전 요소를 밀봉 상태로 수용하는 전지 케이스를 포함한다. 발전 요소는 전력으로 충전될 수 있고 전력을 방전할 수 있고, 예컨대 전극 소자(정극 소자 및 부극 소자) 및 세퍼레이터로 구성될 수 있다. 정극 소자는 집전판의 표면에 정극 활물질 층을 형성함으로써 얻어지고, 부극 소자는 집전판의 표면에 부극 활물질 층을 형성함으로써 얻어진다.
정극 단자(11a) 및 부극 단자(11b)가 단전지(11)의 양단부에 각각 제공된다. 정극 단자(11a)는 발전 요소의 정극 소자에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결되고, 부극 단자(11b)는 발전 요소의 부극 소자에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결된다. 각각의 단전지(11)의 정극 단자(11a)는 버스 바아(13)를 거쳐 인접한 단전지(11)의 부극 단자(11b)에 전기 접속된다. 따라서, 복수의 단전지(11)가 직렬로 서로에 전기 접속된다.
각각의 개별 단전지(11)의 각각의 단부는 평탄한 지지 부재(12)에 의해 지지된다. 지지 부재(12)는 나사 등의 (도시되지 않은) 체결 부재에 의해 팩 케이스(20)[수용 부재(21)]에 고정된다. 또한, 각각의 지지 부재(12)의 단부면(외부 모서리부)은 수용 부재(21)의 저부면 및 측면에 접촉된다.
2개의 지지 부재(12)가 본 발명의 실시예에서 채용되지만, 이들은 서로와 합체될 수 있다. 또한, 직사각형 단전지(11)가 채용되면, 복수의 단전지(11)는 각각 스페이서를 개재하여 임의의 방향으로 배열될 수 있고, 배열 방향으로 양단부에서 단부 판에 의해 개재될 수 있다.
정극 및 부극을 위한 (도시되지 않은) 케이블이 복수의 단전지(11)의 특정한 것(2개)에 연결된다. 이들 케이블은 팩 케이스(20) 외측에 배치된 장치에 연결된다. 이들 장치는, 예컨대 전지 모듈(10)의 전압을 상승시키는 DC/DC 컨버터 및 직류 전류와 교류 전류를 서로 변환하는 인버터일 수 있다.
순환 유닛(30)은 전지 모듈(10)의 코너부에 배치된다. 순환 유닛(30)의 양단부가 한 쌍의 지지 부재(12)와 동일 평면에 위치되도록 배치된다. 순환 유닛(30)의 구조에 대해 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 전지 팩(1)의 내부 구조의 부분 개략도라는 것을 알 수 있다.
순환 유닛(30)은 팬[크로스플로우 팬(cross flow fan)](31), 팬(31)의 회전축(31a)를 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 베어링(32) 및 베어링(32)을 지지하는 지지판(33)을 갖는다. 팬(31)은 회전축(31a)의 외주연면에 복수의 블레이드(31b)를 갖는다. 또한, 팬(31)은 회전축(31a)의 회전의 중심 축선이 단전지(11)에 실질적으로 평행하게 연장되도록 배치된다. 복수의 블레이드(31b)는 회전축(31a)의 원주 방향으로 등거리에 배치되고, 각각 곡면 형상으로 형성된다. 팬(31)의 회전축의 방향으로의 각각의 블레이드(31b)의 길이는 한 쌍의 지지 부재(12)들 사이의 거리와 대략 동일하다.
(도시되지 않은) 모터가 회전축(31a)에 연결되고, 팬(31)은 모터로부터 구동력을 수용함으로써 회전된다. 지지판(33)의 영역(33a)은 팬(31)이 회전됨에 따라 열교환 매체(40)가 매끄럽게 이동되게 하도록 팬(31)의 외주연부를 따라 형성된다.
제1 구획 부재(34a)가 제2 구획 부재(34b)에 연결되고, 양쪽 모두는 팬(31)과 전지 모듈(10)[단전지(11)] 사이에 배치된다. 도 2에 도시된 것과 같이, 제1 구획 부재(34a)는 전지 모듈(10)의 최저 단전지(11)와 팩 케이스(20)[수용 부재(21)]의 저부면 사이에 배치된다. 또한, 제2 구획 부재(34b)는 전지 모듈(10)을 따라 중력 방향(도 2에서, 수직 방향)으로 연장되고, 제2 구획 부재(34b)의 팁이 전지 모듈(10)의 상부에 위치된다. 제1 구획 부재(34a) 및 제2 구획 부재(34b)의 폭은 한 쌍의 지지 부재(12) 사이의 거리와 각각 동일하다.
다음에, 위에서 설명된 것과 같이 팬(31)이 구동될 때의 전지 팩(1)에서의 열교환 매체(40)의 유동에 대해 도 3 및 도 4를 사용하여 설명한다.
팬(31)이 모터의 구동력에 의해 회전될 때에, 열교환 매체(40)가 팬(31)에 의해 순환된다. 팬(31)에 의해 순환되는 열교환 매체(40)는 제1 구획 부재(34a)와 수용 부재(21)의 저부면 사이의 공간을 통과하고, 전지 모듈(10)측으로 이동된다. 팬(31)의 복수의 블레이드(31b)는 회전축(31a)의 길이를 따라 연장되고, 그에 따라 팬(31)에 의해 순환되는 열교환 매체(40)는 블레이드(31b)의 길이를 갖는 층류를 형성한다.
도 3의 화살표로 표시한 것과 같이, 팬(31)에 의해 순환되는 열교환 매체(40)는 전지 모듈(10)의 주연부를 따라 이동되고, 팬(31)으로 복귀된다. 도 3의 화살표는 열교환 매체(40)의 주 유동을 표시하지만, 열교환 매체(40)는 다른 방향으로도 유동될 수 있다. 제1 구획 부재(34a)가 도 3에서는 생략되어 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 전지 모듈(10)[단전지(11) 중 최외곽 단전지]과 팩 케이스(20)의 내벽면 사이의 거리(최단 거리)는 단전지(11) 중 인접한 단전지들 사이의 거리(최단 거리)보다 길다. 이러한 방식으로 거리를 설정함으로써, 팬(31)으로부터 외부로 보내진 열교환 매체(40)는 전지 모듈(10)의 주연부를 따라 이동될 수 있다. 전지 모듈(10) 주위에서 열교환 매체(40)의 주 유동을 유발함으로써, 열교환 매체(40)의 2차 유동도 인접한 단전지(11) 사이에서 발생된다. 더 구체적으로, 도 4에 도시된 것과 같이, 열교환 매체(40)는 전지 모듈(10)의 하부 영역으로부터 상부 영역으로의 방향으로 단전지(11) 중 인접한 단전지들 사이의 공간을 통해 순환되게 될 수 있다.
단전지(11)의 충전 및 방전은 열을 발생시킬 수 있다. 그러나, 단전지(11)와 접촉 상태로 열교환 매체(40)를 보유함으로써, 열이 단전지(11)와 열교환 매체(40) 사이에서 교환되고, 단전지(11)의 열이 열교환 매체(40)로 전달된다. 상술한 바와 같이, 가열된 열교환 매체(40)는 팩 케이스(20) 내부측으로 유동되어 팩 케이스(20)의 내벽면과 접촉되고, 그에 의해 열이 팩 케이스(20)로 전달되게 한다. 팩 케이스(20)로 전달된 열은 이후 대기로 방출된다. 따라서, 전지 팩(1)[단전지(11)]의 방열(냉각)이 수행될 수 있다.
이와 달리, 열교환 매체(40)가 가열될 때에, 열이 가열된 열교환 매체(40)와 단전지(11) 사이에서의 열교환을 통해 단전지(11)로 전달될 수 있다. 따라서, 단전지(11)가 가열될 수 있다. 단전지(11)의 가열은 단전지(11)의 온도가 주위 온도로 인해 과도하게 하강된 때에 효과적이다.
열교환 매체(40)는 열교환 매체(40)를 가열할 때에 직접 또는 간접적으로 가열될 수 있다. 열교환 매체(40)를 직접적으로 가열하는 방법으로서, 예컨대, 가열기가 열교환 매체(40)와 접촉 상태로 유지되도록 팩 케이스(20)에 가열기를 배치하는 것이 가능하다. 또한, 열교환 매체(40)를 간접적으로 가열하는 방법으로서, 예컨대, 가열기에 의해 팩 케이스(20)를 가열하고 팩 케이스(20)를 거쳐 열교환 매체(40)를 가열하는 것이 가능하다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 팬(31)으로부터 외부로 보내진 열교환 매체(40)는 층류 상태로 단전지(11)와 접촉된다. 여기서 열교환 매체(40)의 층류의 폭은 길이 방향으로의 단전지(11)의 길이와 대략 동일하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 열교환 매체(40)는 단전지(11)의 전체의 영역과 실질적으로 열교환한다. 이와 같이, 단전지(11)에서의 온도의 부분적인 분산이 억제될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 것과 같이, 모든 단전지(11)와의 열교환은 전지 모듈(10)을 구성하는 단전지(11)와 열교환 매체(40)를 접촉 상태로 유지시킴으로써 수행될 수 있다. 따라서, 전지 모듈(10)을 구성하는 복수의 단전지(11)에서의 온도의 분산이 억제될 수 있다.
순환 유닛(30)은 본 발명의 이러한 실시예에서 팩 케이스(20)에 배치된다는 것을 알 수 있다. 그러나, 순환 유닛(30)이 배치되지 않을 수 있다. 또한, 크로스플로우 팬이 팬(31)으로서 채용되지만, 열교환 매체(40)를 순환시킬 정도로 충분한 힘을 발생시키는 구조를 갖는 임의의 팬이 채용될 수 있다. 또한, 순환 유닛(30)은 본 발명의 이러한 실시예에서 팩 케이스(20)의 저부면을 따라 배치되지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되는 것은 아니다. 즉, 순환 유닛(30)은 열교환 매체(40)가 전지 모듈(10) 주위에서 적절하게 순환되기만 하면 임의의 위치에 위치될 수 있다. 예컨대, 순환 유닛(30)은 팩 케이스(20)의 상부면을 따라 배치될 수도 있다.
다음에, 열교환 매체(40)의 구체적인 성분을 설명한다.
탄소수가 6개 내지 8개인 지방산과 2-에틸 헥사놀의 에스테르 화합물이 열교환 매체(40)로서 사용된다. 에스테르 화합물은 90 체적％ 이상의 2-에틸헥실 카프릴레이트를 함유한다. 열교환 매체(40)는 단독으로 2-에틸헥실 카프릴레이트로 구성될 수 있거나, (탄소수가 6개 내지 8개인) 카프릴산 이외의 지방산을 갖는 10 체적％ 이하의 에스테르 화합물을 함유할 수 있다.
예컨대, 카프로산, 에난트산 또는 카프릴산이, 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산(R1의 탄소수는 5개 내지 7개임)으로서 언급될 수 있다. 이들 지방산 중 하나(카프릴산)가 단독으로 사용될 수 있거나, 이들 지방산 중 2개 이상(카프릴산이 포함됨)이 혼합되어 사용될 수 있다.
여기서 지방산의 탄소수는 열교환 매체(에스테르 화합물)(40)의 적절한 절연성을 보장하도록 6 이상이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 또한, 지방산의 탄소수는 팩 케이스(20)에서의 열교환 매체(40)의 적절한 유동성을 유지하도록 8 이하가 바람직하다. 열교환 매체(40)의 유동성은 에스테르 화합물의 동점도가 감소됨에 따라 향상될 수 있다. 반면에, 열교환 매체(40)에는 2-에틸 헥사놀을 사용함으로써 저온에서의 유동성 및 전기 절연성에 대한 우수한 성질이 부여될 수 있다.
예컨대, 2-에틸헥실 카프릴레이트 또는 2-에틸헥실 카프로에이트가, 전술한 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산과 2-에틸 헥사놀의 에스테르 화합물로서 언급될 수 있다. 이들 에스테르 화합물 중 하나(2-에틸헥실 카프릴레이트)가 단독으로 사용될 수 있거나, 이들 지방산 중 2개 이상(2-에틸헥실 카프릴레이트가 포함됨)이 혼합되어 사용될 수 있다.
열교환 매체(40)로서 사용되는 에스테르 화합물은 다양한 에스테르화 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산과 2-에틸 헥사놀을 에스테르화되도록 산 또는 알칼리의 존재 하에서 서로 반응시키는 방법이 있다. 또한, 산 또는 알칼리의 존재 하에서 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산과 2-에틸 헥사놀을 반응시킴으로써 에스테르 교환 생성물(transesterified produce)을 얻는 것도 가능하다.
에스테르 화합물이 사용되면, 20℃에서의 프란틀 수(Prandtl number)는 바람직하게는 8 내지 40000이다. 따라서, 열교환 매체(40)의 열 전달 계수가 증가될 수 있고, 전지 모듈(10)의 온도가 열교환 매체(40)를 사용하여 효율적으로 조정될 수 있다.
위에서 설명된 것과 같이, 에스테르 화합물이 열교환 매체(40)로서 사용될 때에, 우수한 절연성이 얻어질 수 있다. 따라서, 에스테르 화합물이 고전압을 발생시키는 전지 모듈(10)에 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 200 ppm 이하의 물이 에스테르 화합물에 첨가되더라도, 에스테르 분자가 물 분자를 포위한다. 따라서, 에스테르 화합물의 체적 저항율에서의 변화가 최소화된다.
또한, 에스테르 화합물이 사용되면, 열교환 매체(40)가 황 성분을 함유하지 않게 된다. 예컨대, 황을 함유하지 않는 촉매가, 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산과 2-에틸 헥사놀을 에스테르화하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 전지 모듈(10)이 황에 의해 부분적으로 부식될 위험성은 황을 함유하는 미네랄 오일이 사용되는 경우에 비해 피해질 수 있다. 예컨대, 버스 바(13) 그리고 각각의 단전지(11)의 전극 단자(11a, 11b)가 구리로 형성되면, 이들 부재가 황에 의해 부식될 위험성이 피해질 수 있다.
표 1은 2-에틸헥실 카프릴레이트가 열교환 매체(40)로서 단독으로 사용되는 예 1과, 열교환 매체(40)로서 미네랄 오일을 사용하는 비교예에서의 온도에 대한 열교환 매체(40)의 동점도를 도시한다. 특히, 자동 변속기 유체[ATF; 도요따 오토 플루이드(Toyota Auto Fluid) WS]가 미네랄 오일로서 사용된다.

 동점도[㎟/s]
(-30℃) (0℃) (40℃) (100℃)
예 1 2-에틸헥실 카프릴레이트 32.64 8.164 2.841 1.174
비교예 미네랄 오일 2371.7 142.9 23.6 5.4
표 2는 2-에틸헥실 카프릴레이트, 미네랄 오일 및 실리콘 오일의 체적 저항율을 도시하고 있다.
체적 저항율[Ω·㎝]
2-에틸헥실 카프릴레이트 5.4 x 1010
미네랄 오일 5.8 x 1010
실리콘 오일 5.0 x 1010
표 2에 도시된 것과 같이, 2-에틸헥실 카프릴레이트는 미네랄 오일 및 실리콘 오일과 체적 저항율에서 대략 동일하다. 따라서, 2-에틸헥실 카프릴레이트는 고전압을 발생시키도록 설계되는 전지 모듈(10)과 접촉되는 열교환 매체(40)로서 적절하게 사용될 수 있다.
이와 달리, 도 5는 미네랄 오일 및 2-에틸헥실 카프릴레이트가 각각 열교환 매체(40)로서 사용될 때의 열교환 매체(40)의 동점도와 온도 사이의 관계를 도시한다.
도 5에 도시된 것과 같이, 2-에틸헥실 카프릴레이트가 사용될 때, 2-에틸헥실 카프릴레이트의 온도가 변화될 때에도 열교환 매체(40)의 동점도는 변화되기 어렵다. 반면에, 미네랄 오일의 동점도는 온도가 0℃ 이하로 하강됨에 따라 증가된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩(1)이 0℃ 이하의 환경에서 사용되면, 2-에틸헥실 카프릴레이트가 열교환 매체(40)로서 사용되는 것이 바람직하다.
도 6은 미네랄 오일 및 2-에틸헥실 카프릴레이트가 각각 열교환 매체(40)로서 사용될 때의 주위 온도와 전지 모듈(10)의 복수의 단전지(11)에서의 온도 분산 사이의 관계를 도시한다. 온도 분산(ΔT)은 최고 온도에 있는 전지 모듈(10)을 구성하는 복수의 단전지(11) 중 하나와 소정 시간 동안의 전지 팩(1) 내의 팬(31)의 구동 후에 최저 온도에 있는 전지 모듈(10)을 구성하는 복수의 단전지(11) 중 하나 사이의 온도의 차이를 나타낸다. 또한, 주위 온도는 전지 팩(1) 주위의 온도를 말한다.
도 6에 도시된 것과 같이, 전지 모듈(10)에서의 온도 분산은 미네랄 오일이 사용되는 경우에서보다 2-에틸헥실 카프릴레이트가 사용되는 경우에 억제될 수 있다. 이후, 복수의 단전지(11)에서의 성능 열화의 분산이 온도 분산을 억제함으로써 억제된다. 따라서, 전지 모듈(10)을 구성하는 복수의 단전지(11)가 양호하게-균형된 방식으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 전지 모듈(10)이 효율적으로 충전 및 방전될 수 있다.
또한, 2-에틸헥실 카프릴레이트가 열교환 매체(40)로서 사용되는 경우, 단전지(11)의 전해액이 열교환 매체(40)로 누출되어 전해액의 농도가 20[체적％] 이상이 될 때에도, 이러한 액체의 체적 저항율이 1.0 x 105 Ω·㎝ 이상이 될 수 있다. 또한, 2-에틸헥실 카프릴레이트가 단전지(11)의 전해액에 의해 분해되지 않는다. 단전지(11)가 과도한 열을 발생시킬 때에 가스가 단전지(11)(전지 케이스)로부터 배출될 수 있고 발전 요소의 전해액이 이러한 가스와 함께 누출될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 디메틸 카보네이트(DMC) 또는 에틸 메틸 카보네이트(EMC)가 전해액으로서 사용된다.
이와 같이, 전해액이 단전지(11)로부터 누출되더라도 열교환 매체(40)의 절연성을 보장하는 것이 바람직하다. 위에서 설명된 것과 같이, 2-에틸헥실 카프릴레이트가 열교환 매체(40)로서 사용될 때에, 열교환 매체(40)의 체적 저항율이 대폭적으로 떨어지는 것이 억제될 수 있다.
그러나, 수지 재료 또는 고무 재료가 팩 케이스(20) 및 전지 팩(1)이 장착되는 차체에 사용될 수 있다. 예컨대, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드 6(PA6) 또는 폴리아미드 66(PA66)이 수지 재료로서 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 고무 재료가 예컨대 밀봉성을 보장하기 위해 사용된다. 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 비톤(Viton, 등록상표) 또는 폴리우레탄이 고무 재료로서 적절하게 사용될 수 있다.
이하의 문장을 기초로 할 때, 2-에틸헥실 카프릴레이트가 열교환 매체(40)로서 사용될 때, 상기 수지 재료 또는 고무 재료의 체적 및 중량에서의 변화의 정도는 최소화될 수 있다는 것으로서 재해석되어야 하는 것으로 보인다는 것을 알 수 있다. 더 구체적으로, 수지 재료가 2주 동안 70℃에서 에스테르 화합물(2-에틸헥실 카프릴레이트)에 흡수될 때에, 수지 재료의 체적 및 중량에서의 변화의 정도는 0.5％ 이하이다. 또한, 고무 재료가 2주 동안 70℃에서 에스테르 화합물(2-에틸헥실 카프릴레이트)에 흡수될 때, 고무 재료의 체적 및 중량에서의 변화의 정도는 20％ 이하이다. 이러한 방식으로, 2-에틸헥실 카프릴레이트가 열교환 매체(40)로서 사용될 때에, 전지 팩(1) 및 전지 팩(1)이 설치된 차체가 악영향을 받는 것이 방지될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예 또는 구성으로 제한되는 것은 아니라는 점을 알 수 있다. 이와 달리, 본 발명은 다양한 변형 및 등가 배열을 커버하도록 의도된다. 또한, 본 발명의 실시예의 다양한 요소가 예시인 다양한 조합 및 구성으로 도시되어 있지만, 더 많은, 더 적은 또는 단지 1개의 요소를 포함하는 다른 조합 및 구성이 또한 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다.

Claims (7)

  1. 축전 소자와 열교환하도록 상기 축전 소자와 함께 케이스에 제공되는 액상의 열교환 매체에 있어서,
    상기 열교환 매체는 탄소수가 6개 내지 8개인 지방산과 2-에틸 헥사놀의 에스테르 화합물이고,
    상기 열교환 매체는 90 체적％ 이상의 2-에틸헥실 카프릴레이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 열교환 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열교환 매체는 황 성분을 함유하지 않는, 열교환 매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 열교환 매체를 갖는, 축전 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 열교환 매체를 순환시키도록 케이스에 배치되는 팬을 더 포함하는, 축전 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 팬은 열교환 매체를 층류 상태로 축전 소자로 순환시키는, 축전 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 팬은,
    회전축와,
    상기 회전축의 외주연면에 배치되는 복수의 블레이드로서, 상기 팬은 회전축가 축전 소자에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되도록 배치된, 복수의 블레이드를 포함하고,
    상기 복수의 블레이드의 길이는 상기 팬의 회전축의 회전 방향으로의 축전 소자의 길이와 대략 동일한, 축전 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전 장치는 차량에 장착되는, 축전 장치.
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