KR20130104165A - 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템 - Google Patents

열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20130104165A
KR20130104165A KR20120025425A KR20120025425A KR20130104165A KR 20130104165 A KR20130104165 A KR 20130104165A KR 20120025425 A KR20120025425 A KR 20120025425A KR 20120025425 A KR20120025425 A KR 20120025425A KR 20130104165 A KR20130104165 A KR 20130104165A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
battery
thermoelectric
water tank
radiator
Prior art date
Application number
KR20120025425A
Other languages
English (en)
Inventor
송찬호
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이이노베이션 주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR20120025425A priority Critical patent/KR20130104165A/ko
Publication of KR20130104165A publication Critical patent/KR20130104165A/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plant, or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02Machines, plant, or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating condition, e.g. level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • H01M10/6568Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572Peltier elements or thermoelectric devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545Temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명의 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템는 복수개의 배터리모듈, 상기 배터리모듈에서 발생되는 열을 흡수하기 위해 상기 배터리에 설치되는 냉각튜브, 상기 냉각튜브로 유입유로를 통해 냉각매체를 전달하는 워터펌프, 상기 냉각매체를 저장하고, 상기 워터펌프와 연결되는 워터탱크 및 상기 냉각튜브에서 가열된 토출유로를 통해 전달받아 냉각시키고, 냉각시킨 냉각매체를 상기 워터탱크로 전달하는 라디에이터를 포함하는 배터리 냉각시스템에 있어서, 상기 히트싱크, 상기 라디에이터, 상기 워터탱크 중 적어도 하나이상에 적어도 하나이상의 열전소자가 부착되는 것을 특징으로 한다.

Description

열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템{Battery Cooling System using Thermoelectric module}
본 발명은 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 수랭식 냉각시스템이 구비되어 있는 배터리 구조에서, 열전소자를 이용하여 냉각시키는 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이고, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 상기 전지 셀을 수십 개 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.
상기 이차 전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 파우치형이나 원통형, 각형을 들 수 있으며, 파우치형의 경우 그 형상이 비교적 자유롭고 무게가 가벼워서 최근 들어 슬림과 경량화되는 휴대용 전자기기용으로 많이 사용되고 있다.
상기 파우치형 이차 전지의 경우 케이스는 후막의 금속재로 성형한 원형이나 각형과는 달리 박막의 금속 필름과 그 양면에 절연성 필름이 부착되어 자유롭게 구부림이 가능한 구조로 되어 있으며, 내부에는 상기 전극군이 수용가능한 공간부가 형성되어 있다.
상기 파우치형 이차 전지가 적용되는 하이브리드 차량의 이차전지는 얇은 판형 구조로 된 셀들을 하나의 모듈로 만들어 사용되고 있고, 하이브리드 차량의 사양에 따라 다수의 모듈을 직렬로 연결하여 패키지를 구성한다.
상기 다수의 모듈이 직렬로 연결된 패키지는 충ㅇ방전 시 셀에서 열이 발생되고 있고, 상기 셀의 온도에 따라 배터리의 충ㅇ방전 전력이 달라진다.
따라서, 배터리의 내부온도가 예를 들어 25~40도로 운전되도록 셀의 온도를 적절한 범위로 유지하여야 한다.
종래의 배터리의 내부온도를 제어하기 위해서는 공기를 활용한 냉각방식과 냉각수 또는 냉매를 활용한 방식이 있었다.
공기를 활용한 공랭식 배터리는 냉각효율이 낮고, 냉각수 또는 냉매를 활용한 수랭식방식은 구조가 복잡한 문제점이 있었다.
종래의 수랭식방식을 이용한 배터리 냉각방식은 적어도 하나의 결합홈, 적어도 하나의 결합홈 근처의 주변 영역, 및 주변 영역 내에서 적어도 하나의 결합홈의 적어도 한 방향으로 연장되는 복수의 냉각 유로를 갖는 배터리 하우징과, 적어도 하나의 결합홈에 수용된 배터리 셀로 이루어진 배터리 팩을 개시한다.
종래의 배터리 냉각방식은 냉각매체를 냉각하는데 있어서, 정밀하게 온도제어가 힘들고, 구조가 복잡한 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제 10-2011-0096994호(2010.09.02)에 개시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2011-0096994호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 좀 더 상세하게는 구조가 단순하고 정밀한 온도제어가 가능한 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템은 복수개의 배터리모듈, 상기 배터리모듈에서 발생되는 열을 흡수하기 위해 상기 배터리에 설치되는 냉각튜브, 상기 냉각튜브로 유입유로를 통해 냉각매체를 전달하는 워터펌프, 상기 냉각매체를 저장하고, 상기 워터펌프와 연결되는 워터탱크 및 상기 냉각튜브에서 가열된 토출유로를 통해 전달받아 냉각시키고, 냉각시킨 냉각매체를 상기 워터탱크로 전달하는 라디에이터를 포함하는 배터리 냉각시스템에 있어서, 상기 히트싱크, 상기 라디에이터, 상기 워터탱크 중 적어도 하나이상에 적어도 하나이상의 열전소자가 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전소자는 BMS(Battery Management System) 또는 PCB기판에 연결되어 제어 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전소자는 상기 배터리 모듈 또는 차량의 전압을 이용하여 작동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전소자는 상기 냉각튜브에 설치될 경우, 인접하는 열전소자와 대응되게 설치되지 않게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전소자는 써멀구리스 또는 써멀패드를 이용하여 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전소자는 일측면이 상기 냉각튜브, 라디에이터, 워터탱크 중 적어도 하나이상에 부착되고, 타측면에 각각 부착되는 냉각핀 또는 냉각팬을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각튜브, 상기 라디에이터, 상기 워터탱크는 열전도율이 높은 알루미늄으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템은 냉각튜브, 워터탱크, 및 라디에이터에 열전소자를 부착하여 배터리의 온도를 정밀하게 제어하고 구조가 단순한 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 냉각시스템의 개략도
도 2는 본 발명의 열전소자의 상세도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 이용하여 본 발명의 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템(100)의 구조와 형태에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 배터리 냉각시스템(100)은 배터리모듈(110), 냉각튜브(120), 라디에이터(130), 워터탱크(140), 및 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
배터리모듈(110)은 복수개가 개재되어 있고, 상기 냉각튜브(120)가 상기 배터리모듈(110)의 양 측면에 냉각튜브(120)가 위치한다.
이때, 냉각튜브(120)는 배터리모듈(110)의 양 측면에 밀착되어 배터리모듈(110)에서 발생하는 열을 냉각튜브(120)를 통해 냉각한다.
또한, 냉각튜브(120)에 유입유로(160)가 일측에 연결되어 워터펌프(150)로부터 냉각매체를 전달받는다.
워터탱크(140)는 냉각매체를 저장하고, 워터펌프(150)와 연결되어 냉각매체를 공급한다.
라디에이터(130)는 냉각튜브(120)에서 가열된 냉각매체를 토출유로(170)를 공급받아 냉각시키고, 냉각된 냉각매체를 워터탱크(140)에 공급한다.
즉, 냉각매체는 워터탱크(140)에 저장되고, 워터탱크(140)에서 워터펌프(150)로 공급되어 워터펌프(150)에 연결되어 있는 유입유로(160)를 통해 냉각튜브(120)에 공급되어 배터리모듈(110)을 냉각시킨 후, 토출유로(170)를 통해 라디에이터(130)로 공급되어 냉각하게 된다.
라디에이터(130)에서 냉각된 냉각매체는 워터탱크(140)로 공급되어 저장되어 다시 순환한다.
이때, 냉각튜브(120), 라디에이터(130), 워터탱크(140) 중 적어도 하나이상에 적어도 하나이상의 열전소자(121,131,141)가 부착되어, 냉각매체를 냉각한다.
또한, 냉각튜브(120), 라디에이터(130), 워터탱크(140)는 열전도율이 높은 알루미늄과 같은 금속으로 제작되어, 열전소자(121,131,141)로 효율적으로 열전달이 이루어지는 것이 바람직하다.
열전소자(121)가 냉각튜브(120)에 부착될 경우, 인접하는 열전소자(121)와 대응되게 설치되지 않게 설치된다.
즉, 냉각튜브(120)의 일측에 배터리모듈(110)이 부착되고, 타측에 열전소자(121)가 부착되며, 열전소자(121)는 열을 흡수하는 면이 냉각튜브(120)에 부착되며, 타측면은 개방되어 열을 발생하게 된다.
이때, 열전소자(121)의 타측면은 열이 발생되기 때문에, 열전소자(121)의 타측면이 서로 마주보면 열전소자(121)의 온도가 상승하여 비효율적으로 되어, 열전소자(121)의 타측면에 열전소자가 위치하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 열전소가(121)가 서로 대응되게 설치할 경우, 공간을 많이 차지하여, 배터리모듈(110)을 설치하는 공간이 한정되어 있기 때문에 비효율적이다.
라디에이터(130)는 열전소자(131)가 부착되고, 토출유로(170)에서 전달된 냉각매체를 냉각하게 된다.
워터탱크(140)는 외측면에 열전소자(141)가 부착되어, 워터탱크(140)에 저장되어 있는 냉각매체를 냉각한다. 이때, 워터탱크(140)는 열전도율이 높은 알루미늄과 같은 금속으로 제작되어 열전소자(141)로 열을 효율적으로 전달하는 것이 바람직하다.
냉각매체는 일반적으로 사용하는 물을 사용하여, 배터리모듈(110)을 냉각하는 것이 바람직하다.
열전소자(121,131,141)가 냉각튜브(120), 라디에이터(130), 워터탱크(140) 중 적어도 하나이상에 부착될 때, 열을 효율적으로 전달되게 써멀구리스 또는 써멀패드를 이용한다.
열전소자(121,131,141)는 BMS(Battery Management System) 또는 PCB기판에 연결되어 제어 되는 것을 특징으로 한다.
BMS(Battery Management System)란 배터리 모듈(110)를 관리하는 시스템으로, 열전소자(121,131,141)가 BMS(Battery Management System)에 연결되어 제어되거나, 독립적으로 열전소자(121,131,141)를 제어하는 PCB기판을 설치하여 제어될 수 있다.
열전소자(121,131,141)는 배터리 모듈(110) 또는 차량의 전압을 이용하여 작동되는 것을 특징으로 한다.
열전소자(121,131,141)는 배터리 모듈(110)에 직접 연결되거나, 차량의 전압에 연결되어 작동될 수 있다.
열전소자(121,131,141)는 양극과 음극의 전원극이 연결되어 작동되며, 양극과 음극이 연결되는 부분을 바꾸게되면 열전소자의 저온부와 고온부가 바뀌게 된다.
이러한 특성을 이용하여, 외부의 온도가 저온일 경우 양극과 음극이 연결되는 부분을 바꿔 저온부를 고온부로 이용하여 배터리(110)의 냉매의 온도를 높여, 배터리 모듈(110)을 가열을 시켜, 배터리 모듈(110) 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 2를 이용하여 본 발명의 열전소자를 냉각하는 구조에 대해서 상세히 설명한다.
열전소자(121,131,141)는 열을 흡수하는 면이 냉각튜브(120), 라디에이터(130), 워터탱크(140) 중 적어도 하나이상에 부착되고, 열을 방출하는 면에 냉각핀(122)이 설치되어 열전소자의 발생되는 열을 외부로 방출한다.
또한, 냉각핀(122)의 상부에 냉각팬(123)이 설치하여 냉각핀을 효율적으로 냉각되는 것이 바람직하다.
냉각핀(122)과 냉각팬(123)은 열전소자에 선택적으로 하나만 설치될 수 있다. 즉, 열전소자(121,131,141)의 타측면에 냉각핀(122)만 설치될 수도 있고, 냉각팬(123)만 설치될 수도 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와같이 열전소자(121,131,141)의 타측면에 냉각핀(122)이 설치되고, 냉각핀(122)의 상부에 냉각팬(123)이 설치될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템(100)은 냉각튜브(120), 워터탱크(140), 및 라디에이터(130)에 열전소자(121,131,141)를 부착하여 배터리의 온도를 정밀하게 제어하고 구조가 단순한 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템(100)을 제공한다.
100 : 배터리 냉각시스템
110 : 배터리 모듈
120 : 냉각튜브 121 : 열전소자
130 : 라디에이터 131 : 열전소자
140 : 워터탱크 141 : 열전소자
150 : 워터펌프
160 : 유입유로
170 : 토출유로

Claims (7)

  1. 복수개의 배터리모듈;
    상기 배터리모듈에서 발생되는 열을 흡수하기 위해 상기 배터리에 설치되는 냉각튜브;
    상기 냉각튜브로 유입유로를 통해 냉각매체를 전달하는 워터펌프;
    상기 냉각매체를 저장하고, 상기 워터펌프와 연결되는 워터탱크; 및
    상기 냉각튜브에서 가열된 토출유로를 통해 전달받아 냉각시키고, 냉각시킨 냉각매체를 상기 워터탱크로 전달하는 라디에이터;
    를 포함하는 배터리 냉각시스템에 있어서,
    상기 냉각튜브, 라디에이터, 워터탱크 중 적어도 하나이상에 적어도 하나이상의 열전소자가 부착되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열전소자는 BMS(Battery Management System) 또는 PCB기판에 연결되어 제어 되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열전소자는 상기 배터리 모듈 또는 차량의 전압을 이용하여 작동되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열전소자는 상기 냉각튜브에 설치될 경우, 인접하는 열전소자와 대응되게 설치되지 않게 설치되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 열전소자는 써멀구리스 또는 써멀패드를 이용하여 부착되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항에 있어서,
    상기 열전소자는 일측면이 상기 냉각튜브, 라디에이터, 워터탱크 중 적어도 하나이상에 부착되고, 타측면에 각각 부착되는 냉각핀 또는 냉각팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각튜브, 상기 라디에이터, 상기 워터탱크는 열전도율이 높은 알루늄으로 제작되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템.
KR20120025425A 2012-03-13 2012-03-13 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템 KR20130104165A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120025425A KR20130104165A (ko) 2012-03-13 2012-03-13 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120025425A KR20130104165A (ko) 2012-03-13 2012-03-13 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템
PCT/KR2013/001963 WO2013137612A1 (en) 2012-03-13 2013-03-12 Battery cooling system using thermoelectric element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130104165A true KR20130104165A (ko) 2013-09-25

Family

ID=49161452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120025425A KR20130104165A (ko) 2012-03-13 2012-03-13 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20130104165A (ko)
WO (1) WO2013137612A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9927156B2 (en) 2015-10-20 2018-03-27 Hyundai Motor Company Heat exchanging device using thermoelectric element

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105548891B (zh) * 2015-12-02 2018-10-30 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 电池热量测试装置及电池热量测试方法
JP6704595B2 (ja) * 2016-01-12 2020-06-03 Leading Edge Associates株式会社 バッテリーパック温度制御・給電システム
US10910680B2 (en) 2016-01-27 2021-02-02 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal management system including thermoelectric device
CN106025428B (zh) * 2016-05-26 2018-07-17 武汉理工大学 一种电动汽车电池热管理系统的循环装置及控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3044975B2 (ja) * 1992-12-10 2000-05-22 トヨタ自動車株式会社 電気自動車のバッテリ加温装置
JP4665911B2 (ja) * 2007-02-07 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 冷却システム
US8215432B2 (en) * 2008-05-09 2012-07-10 GM Global Technology Operations LLC Battery thermal system for vehicle
KR101764611B1 (ko) * 2010-06-21 2017-08-03 한온시스템 주식회사 차량용 배터리 냉각 시스템
KR101583679B1 (ko) * 2010-08-13 2016-01-08 주식회사 엘지화학 차량용 이차전지 배터리팩의 냉각장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9927156B2 (en) 2015-10-20 2018-03-27 Hyundai Motor Company Heat exchanging device using thermoelectric element

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013137612A1 (en) 2013-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106374162B (zh) 一种基于热电效应的电池模组热管理方法及装置
KR101428383B1 (ko) 친환경 차량의 배터리모듈 간접 냉각장치
US7968223B2 (en) Secondary battery module
JP2006278330A (ja) 二次電池モジュール
KR20130104165A (ko) 열전소자를 이용한 배터리 냉각시스템
KR101256078B1 (ko) 충전 장치
KR101526667B1 (ko) 친환경 차량의 배터리모듈 간접 냉각 및 가열 장치
WO2016066011A1 (zh) 一种散热板及动力电池系统
JP6423890B2 (ja) 電池モジュール
KR102329216B1 (ko) 차량용 배터리 냉각장치
US20180034122A1 (en) Battery thermal management assembly
US20110200861A1 (en) Heat-dissipating modlue for automobile battery
KR20180080614A (ko) 전기자동차의 수냉식 배터리모듈
CN105900260A (zh) 电池及其壳体结构、电芯保护方法、可移动装置及其套件
CN206134883U (zh) 一种基于热电效应的电池模组热管理装置
US20180294452A1 (en) Tray, power battery pack and electric vehicle
KR101601442B1 (ko) 배터리 시스템 및 그 온도조절유닛
US20130078495A1 (en) Heating and cooling module for battery
KR101496523B1 (ko) 배터리 셀의 방열판
Behi et al. Aluminum heat sink assisted air-cooling thermal management system for high current applications in electric vehicles
CN107112608B (zh) 一种电池组的热管理装置
JP2013229125A (ja) 電池モジュール及び車両
CN110707259A (zh) 一种高防护等级的空冷式锂电池包热管理系统及方法
JP6593143B2 (ja) 車両用電池冷却装置
KR20140034362A (ko) 열교환 수단을 갖는 이차 전지용 배터리 모듈 및 이의 열교환 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid