KR20160082522A - 열전장치를 갖는 배터리 열 관리 - Google Patents

Abstract

개시된 실시형태는 전기 디바이스를 가열 및/또는 냉각하도록 구성된 열전-기반 열 관리 시스템 및 방법을 포함한다. 열 관리 시스템은 전기 디바이스의 국지화된 열 발생 가까이에 위치결정된 히트 스프레더를 포함할 수 있다. 핀은 히트 스프레더에 연결되며 열전 디바이스가 핀 상에 위치결정될 수 있다. 전기 디바이스에 제어된 가열 및/또는 냉각을 제공하도록 열전 디바이스에 전기 전력이 보내질 수 있다.

Description

열전장치를 갖는 배터리 열 관리{BATTERY THERMAL MANAGEMENT WITH THERMOELECTRICS}

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2013년 10월 29일자로 출원된 미국 가출원 제61/897,121호(발명의 명칭: BATTERY THERMAL MANAGEMENT WITH THERMOELECTRICS)의 이익을 주장하며, 그 전체는 참조에 의해 여기에 편입된다.

기술분야

본 출원은 일반적으로는 국한되는 것은 아니지만 배터리 및 배터리 셀을 포함하는 전기 디바이스의 열전(thermoelectric: TE) 열 관리(예컨대, 가열 및/또는 냉각)에 관한 것이다.

배터리와 같은 전력 전자장치 및 다른 전기 디바이스는 과열, 냉온, 극한 온도, 및 동작 온도 한계에 민감할 수 있다. 그러한 디바이스의 성능은 디바이스가 권장 또는 최적 온도 범위의 밖에서 동작될 때, 때로는 심하게, 약화될 수 있다. 반도체 디바이스에 있어서, 집적 회로 다이는 과열되고 오동작할 수 있다. 예컨대 전기화된 차량에서의 자동차 애플리케이션에 사용되는 배터리를 포함하는 배터리에 있어서, 배터리 셀 및 그들 컴포넌트 과열 또는 과랭될 때 열화될 수 있다. 그러한 열화는 다수의 듀티 사이클에 걸쳐 배터리가 재충전될 수 있는 능력 감축 및/또는 배터리 저장 용량 감축을 발현시킬 수 있다.

대형 시스템에서의 사용을 위한 고성능 배터리(예컨대, 전기 차량에 사용되는 리튬 기반 배터리를 포함)는 배터리 및/또는 격납 시스템의 열 관리를 바람직하게 하는 소정의 속성을 갖는다. 고성능 배터리의 충전 특성은 높아진 온도에서는 변화하고 그것이 너무 높은 온도에서 충전되면 배터리의 사이클 라이프가 상당히 감소되게 할 수 있다. 예컨대, 일부 리튬 기반 배터리의 사이클 라이프는 그것들이 약 50℃에서 반복적으로 충전되면 50% 이상 감소하였다. 사이클 라이프가 대량 감축될 수 있으므로, 배터리의 수명 비용은 충전 온도가 적당한 한계 내에서 제어되지 않으면 크게 증가될 수 있다. 또한, 일부 고성능 배터리는, 약 -30℃ 아래와 같은, 너무 낮은 온도에서 충전 또는 동작되면 감축된 성능을 나타내 보일 수 있고 손상될 가능성이 있을 수 있다. 더욱, 고성능 배터리 및 고성능 배터리 어레이는 배터리가 영구적으로 손상 또는 파괴될 수 있는 열 이벤트를 경험할 수 있고, 초과 온도 조건은 화재 및 다른 안전 관련 이벤트도 초래할 수 있다.

전력 전자장치 및 다른 전기 디바이스의 열 조건을 관리하는 것이 유익할 수 있다. 열 관리는 과열, 과랭, 및 전기 디바이스 열화의 발생률을 감축할 수 있다. 여기에서 기술되는 소정 실시형태는 상당한 전기 전력을 반송하는 그리고/또는 높은 전류 및 효율을 필요로 하는 디바이스(예컨대, 전력 증폭기, 트랜지스터, 변압기, 전력 인버터, 절연-게이트 양극성 트랜지스터(insulated-gate bipolar transistor: IGBT), 전기 모터, 고전력 레이저 및 발광 다이오드, 배터리 등)의 열 관리를 제공한다. 대류성 공기 및 액체 냉각, 전도성 냉각, 액체 제트로 스프레이 냉각, 보드 및 칩 케이스의 열전 냉각, 및 다른 솔루션을 포함하는 광범위한 솔루션이 그러한 디바이스를 열 관리하도록 사용될 수 있다. 여기에서 개시되는 적어도 일부 실시형태는 전기 디바이스를 가열 또는 냉각하기 위한 기존 기술에 비해 이하의 이점 중 적어도 하나를 제공한다: 더 높은 전력 효율, 더 낮거나 제거된 보수 비용, 더 큰 신뢰도, 더 긴 서비스 수명, 더 적은 컴포넌트, 더 적거나 제거된 가동부, 가열 및 냉각 동작 모드, 다른 이점 또는 이점들의 조합.

일부 실시형태에 있어서, 배터리 셀은 히트 스프레더를 통하여 열점으로부터의 최단 열 경로를 따라 열전 디바이스와 열 연통하고 있을 수 있다. 열전 디바이스의 중심은 최단 열 경로를 따라 뻗는 라인 상에 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 히트 스프레더는 핀을 가질 수 있다. 핀은 배터리 셀의 측면에 실질적으로 평행하게 뻗어있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 배터리 셀은 각기둥일 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 다른 열전 디바이스는 배터리 셀의 반대 측면에 근접하여 동일 히트 스프레더에 연결될 수 있다(예컨대, 히트 스프레더는 배터리 셀의 반대 양측면 상에 2개의 핀을 갖는다).

일부 실시형태에 있어서, 다른 배터리 셀은 제1 배터리 셀과 적층될 수 있다. 다른 배터리 셀은 동일 히트 스프레더와 열 연통하고 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 다른 히트 스프레더는 다른 배터리 셀과 열 연통하고 있을 수 있다. 다른 열전 디바이스는 다른 히트 스프레더에 연결될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 히트 플레이트는 2개의 히트 스프레더에 연결되며 열전 디바이스가 히트 플레이트 상에 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 열전 디바이스의 중심은 히트 스프레더 중 하나 또는 양자를 따라 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 히트 스프레더 중 적어도 하나는 열 스트립을 가질 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 배터리 셀은 동일 측면 상에 전극들을 가지며 열점은 전극이 배터리 셀에 연결되는 측면에 더 가까이 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 배터리 셀은 반대 양측면 상에 전극들을 가지며 열점은 대략 배터리 셀의 중심에 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 열전 디바이스의 폐기 표면은 배터리 셀을 위한 인클로저의 벽 또는 공기와 열 연통하고 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 2개의 배터리 셀은 배터리 셀의 측면들에 연결된 2개의 히트 스프레더를 통하여 열전 디바이스와 열 연통하고 있을 수 있다. 제3 히트 스프레더는 2개의 히트 스프레더와 열 연통하고 있을 수 있다. 열전 디바이스는 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 열전 디바이스의 중심은 배터리 셀 중 적어도 하나의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 2개의 배터리 셀은 적층될 수 있지만, 반드시 서로 인접하지는 않는다.

일부 실시형태에 있어서, 히트 스프레더는 핀을 가질 수 있다. 핀은 배터리 셀의 측면에 실질적으로 평행하게 뻗어있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 제3 배터리 셀은 처음 2개의 배터리 셀의 측면들 상의 2개의 히트 스프레더 중 적어도 하나와 열 연통하고 있을 수 있다. 3개의 배터리 셀이 적층될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 제4 히트 스프레더는 제3 배터리 셀의 측면과 열 연통하고 있을 수 있다. 제4 히트 스프레더는 열전 디바이스와 열 연통하여 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있을 수 있다.

본 개시의 다양한 실시형태는 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템에 관한 것이다. 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하를 포함할 수 있다: 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 배터리 셀, 전극은 배터리 셀의 제1 측면 상에서 배터리 셀에 연결되고, 배터리 셀은 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 배터리 셀이 동작하고 있을 때 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 열점은 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는다; 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 열점과 열 연통하고 있는 히트 스프레더, 히트 스프레더는 배터리 셀의 제2 측면 상의 열점의 중심 위에 있다; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스, 열전 디바이스는 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 열전 디바이스는 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 그리고 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 배터리 셀의 제2 측면을 따라 뻗어있는 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 열점의 중심으로부터 배터리 셀의 제3 측면으로까지의 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있다.

일부 실시형태에 있어서, 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 제2 측면은 배터리 셀의 최단 치수에 실질적으로 직각이다; 배터리 셀은 각기둥 형상을 갖고, 각기둥 형상이 X-Y-Z 좌표계에 위치결정될 때, 제1 측면은 X-Y-Z 좌표계의 X-Z 평면을 따라 있고, 제2 측면은 X-Y-Z 좌표계의 X-Y 평면을 따라 있고, 제3 측면은 X-Y-Z 좌표계의 Y-Z 평면을 따라 있다; 히트 스프레더에 그리고 히트 스프레더를 통하여 열점과 열 연통하여 연결된 핀, 핀은 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있다; 핀은 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 히트 스프레더로부터 뻗어있다; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스, 다른 열전 디바이스는 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 다른 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 다른 열전 디바이스의 주 표면은 다른 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 다른 열전 디바이스는 배터리 셀의 제3 측면과 반대인 배터리 셀의 제4 측면에 근접하여 있고, 다른 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 다른 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 배터리 셀의 제2 측면을 따라 뻗어있는 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있다; 히트 스프레더에 그리고 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀, 다른 핀은 배터리 셀의 제4 측면에 근접하여 있다; 다른 핀은 배터리 셀의 제4 측면과 실질적으로 평행하게 히트 스프레더로부터 뻗어있다; 다른 배터리 셀, 다른 배터리 셀은 다른 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하고, 전극은 다른 배터리 셀의 제1 측면 상에서 다른 배터리 셀에 연결되고, 다른 배터리 셀은 다른 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 다른 배터리 셀이 동작하고 있을 때 다른 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 다른 열점을 갖고, 다른 열점은 다른 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 다른 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖고, 배터리 셀과 다른 배터리 셀은 배터리 셀의 제1 측면과 다른 배터리 셀의 제1 측면이 동일 평면을 따라 실질적으로 평행하게 위치결정되어 적층된다; 다른 배터리 셀은 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 배터리 셀의 다른 열점은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 가열 또는 냉각된다; 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 다른 열점과 열 연통하고 있는 다른 히트 스프레더, 다른 히트 스프레더는 다른 배터리 셀의 제2 측면 상의 다른 열점의 중심 위에 있다; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스로서, 다른 열전 디바이스는 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 다른 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 다른 열전 디바이스의 주 표면은 다른 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 다른 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 다른 열전 디바이스는 다른 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 다른 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 다른 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 다른 배터리 셀의 제2 측면을 따라 뻗어있는 다른 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 다른 열점의 중심으로부터 다른 배터리 셀의 제3 측면으로까지의 다른 히트 스프레더 상의 다른 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있다; 다른 히트 스프레더에 그리고 다른 히트 스프레더를 통하여 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀, 다른 핀은 다른 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있다; 다른 핀은 다른 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 다른 히트 스프레더로부터 뻗어있다; 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 다른 열점과 열 연통하고 있는 다른 히트 스프레더, 히트 스프레더는 다른 배터리 셀의 제2 측면 상의 다른 열점의 중심 위에 있다; 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 히트 스프레더와 다른 히트 스프레더의 양자와 연결 및 열 연통하고 있는 히트 플레이트, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀 및 다른 배터리 셀의 열점을 가열 또는 냉각하도록 히트 플레이트와 열 연통하고 있다; 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 다른 배터리 셀의 제2 측면을 따라 뻗어있는 다른 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 다른 열점의 중심으로부터 다른 배터리 셀의 제3 측면으로까지의 다른 히트 스프레더 상의 다른 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있고, 열전 디바이스는 다른 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있다; 열점 및 다른 열점의 중심이 히트 플레이트의 측면 상에 투영될 때, 열전 디바이스의 주 표면은 히트 플레이트의 측면 상에 투영된 열점 및 다른 열점의 중심의 기하학적 평균 중심 위에 있고, 히트 플레이트의 측면은 배터리 셀 및 다른 배터리 셀의 제3 측면에 평행하다; 열점 및 다른 열점의 중심의 기하학적 평균 중심은 열점 및 다른 열점의 중심의 상대 온도에 기반하여 가중된다; 다른 히트 스프레더에 그리고 다른 히트 스프레더를 통하여 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀, 다른 핀은 다른 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있다; 열전 디바이스로까지 최단 열 경로를 따라 뻗어있는 스트립, 스트립은 적어도 하나의 치수에서 히트 스프레더보다 더 짧다; 스트립은 히트 스프레더에 연결되고 그리고 히트 스프레더의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함한다; 스트립의 재료는 구리를 포함하고, 그리고 히트 스프레더의 재료는 알루미늄을 포함한다; 열점의 중심은 배터리 셀의 제1 측면과 반대인 배터리 셀의 제5 측면에 비해 배터리 셀의 제1 측면에 근접하여 있다; 열전 디바이스의 전체는 배터리 셀의 제1 측면과 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 뻗어있는 평면의 동일 측면 상에 있다; 배터리 셀은 배터리 셀의 제1 측면 상에서 배터리 셀에 연결된 다른 전극을 포함한다; 열점의 중심은 배터리 셀의 제1 측면과 배터리 셀의 제1 측면과 반대인 배터리 셀의 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 있다; 배터리 셀은 배터리 셀의 제5 측면 상에서 배터리 셀에 연결된 다른 전극을 포함한다; 열전 디바이스는 배터리 셀의 제2 측면을 따른 제3 측면의 길이의 절반 미만으로 배터리 셀의 제3 측면을 따라 뻗어있다; 열전 디바이스는 배터리 셀의 제2 측면을 따른 제3 측면의 길이의 1/3 미만으로 배터리 셀의 제3 측면을 따라 뻗어있다; 열전 디바이스와 전기 통신하고 있고 열전 디바이스에 제공되는 전기 전류의 극성을 제어하도록 구성된 컨트롤러, 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 전기 전류의 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공된다; 배터리 셀과 열 연통하고 있는 그리고 컨트롤러와 전기 통신하고 있는 온도 센서, 온도 센서는 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성 또는 크기를 조절하도록 컨트롤러에 온도 정보를 제공한다; 열전 디바이스의 폐기 표면은 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체와 열 연통하고 있다; 유체는 공기이다; 배터리 셀은 인클로저 내에 밀봉되고, 그리고/또는 열전 디바이스의 폐기 표면은 인클로저의 벽과 열 연통하고 있고, 인클로저의 벽은 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시형태는 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템에 관한 것이다. 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하를 포함할 수 있다: 제1 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 제1 전극을 포함하는 제1 배터리 셀, 제1 전극은 제1 배터리 셀의 제1 측면 상에서 제1 배터리 셀에 연결되고, 제1 배터리 셀은 제1 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 제1 전극을 통하여 제1 배터리 셀이 동작하고 있을 때 제1 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 제1 열점을 갖고, 제1 열점은 제1 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 제1 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는다; 제2 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 제1 전극을 포함하는 제2 배터리 셀, 제1 전극은 제2 배터리 셀의 제1 측면 상에서 제2 배터리 셀에 연결되고, 제2 배터리 셀은 제2 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 제1 전극을 통하여 제2 배터리 셀이 동작하고 있을 때 제2 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 제2 열점을 갖고, 제2 열점은 제2 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 제2 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는다; 제1 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 제1 열점과 열 연통하고 있는 제1 히트 스프레더, 제1 히트 스프레더는 제1 배터리 셀의 제2 측면 상의 제1 열점의 중심 위에 있다; 제2 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 제2 열점과 열 연통하고 있는 제2 히트 스프레더, 제2 히트 스프레더는 제2 배터리 셀의 제2 측면 상의 제2 열점의 중심 위에 있고, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 제2 측면은 서로 실질적으로 평행하다; 제1 히트 스프레더 및 제2 히트 스프레더와 열 연통하고 있는 제3 히트 스프레더; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스, 열전 디바이스는 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 열전 디바이스는 제1 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 그리고 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 제1 배터리 셀의 제2 측면을 따라 뻗어있는 제1 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 제1 열점의 중심으로부터 제1 배터리 셀의 제3 측면으로까지의 제1 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있다.

일부 실시형태에 있어서, 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 열전 디바이스는 제2 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 제2 배터리 셀의 제2 측면을 따라 뻗어있는 제2 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 제2 열점의 중심으로부터 제2 배터리 셀의 제3 측면으로까지의 제2 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있다; 제1 히트 스프레더에 그리고 제1 히트 스프레더를 통하여 제1 열점과 열 연통하여 연결된 제1 핀, 제1 핀은 제1 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있다; 제2 히트 스프레더에 그리고 제2 히트 스프레더를 통하여 제2 열점과 열 연통하여 연결된 제2 핀, 제2 핀은 제1 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있다; 제1 핀 및 제2 핀은 제3 히트 스프레더와 제1 히트 스프레더 및 제2 히트 스프레더 간 열 연통을 적어도 부분적으로 제공하도록 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있다; 제1 핀은 제1 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 제1 히트 스프레더로부터 뻗어있고, 그리고 제2 핀은 제2 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 제2 히트 스프레더로부터 뻗어있다; 제3 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 제1 전극을 포함하는 제3 배터리 셀, 제1 전극은 제3 배터리 셀의 제1 측면 상에서 제3 배터리 셀에 연결되고, 제3 배터리 셀은 제3 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 제1 전극을 통하여 제3 배터리 셀이 동작하고 있을 때 제3 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 제3 열점을 갖고, 제3 열점은 제3 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 제3 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는다; 제1 히트 스프레더 또는 제2 히트 스프레더 중 적어도 하나는 제3 배터리 셀의 제2 측면 상에 있고 그리고 제3 열점과 열 연통하고 있고, 제1 히트 스프레더 또는 제2 히트 스프레더는 제3 배터리 셀의 제2 측면 상의 제3 열점의 중심 위에 있고; 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 제3 배터리 셀의 제2 측면은 서로 실질적으로 평행하고; 열전 디바이스는 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 제3 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 구성되고, 열전 디바이스는 제3 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있다; 제3 배터리 셀의 제4 측면 상에 있는 그리고 제3 열점과 열 연통하고 있는 제4 히트 스프레더, 제3 배터리 셀의 제4 측면은 제3 배터리 셀의 제2 측면과 반대이고, 제4 히트 스프레더는 제3 배터리 셀의 제4 측면 상의 제3 열점의 중심 위에 있고, 제3 히트 스프레더는 제4 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 제3 배터리 셀의 제4 측면을 따라 뻗어있는 제4 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 제4 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있다; 제4 히트 스프레더에 그리고 제4 히트 스프레더를 통하여 제3 열점과 열 연통하여 연결된 제3 핀, 제3 핀은 제3 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 제3 핀은 제3 히트 스프레더와 제4 히트 스프레더 간 열 연통을 적어도 부분적으로 제공하도록 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있다; 제3 핀은 제3 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 제3 히트 스프레더로부터 뻗어있다; 열전 디바이스로까지 제1 히트 스프레더 또는 제2 히트 스프레더의 적어도 하나의 최단 열 경로를 따라 뻗어있는 스트립, 스트립은 적어도 하나의 치수에서 제1 히트 스프레더 또는 제2 히트 스프레더 중 적어도 하나보다 더 짧고, 스트립은 제1 히트 스프레더 또는 제2 히트 스프레더 중 적어도 하나의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함한다; 스트립의 재료는 구리를 포함하고, 그리고 제1 히트 스프레더 및 제2 히트 스프레더의 재료는 알루미늄을 포함한다; 각각의 열점의 중심은 각각의 배터리 셀의 제1 측면과 반대인 각각의 배터리 셀의 제5 측면에 비해 각각의 배터리 셀의 제1 측면에 근접하여 있다; 열전 디바이스의 전체는 각각의 배터리 셀의 제1 측면과 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 뻗어있는 평면의 동일 측면 상에 있다; 각각의 배터리 셀은 각각의 배터리 셀의 제1 측면 상에서 각각의 배터리 셀에 연결된 제2 전극을 포함한다; 각각의 열점의 중심은 각각의 배터리 셀의 제1 측면과 각각의 배터리 셀의 제1 측면과 반대인 각각의 배터리 셀의 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 있다; 각각의 배터리 셀은 각각의 배터리 셀의 제5 측면 상에서 각각의 배터리 셀에 연결된 제2 전극을 포함한다; 열전 디바이스는 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀 중 적어도 하나의 제2 측면을 따른 제3 측면의 길이의 절반 미만으로 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀 중 적어도 하나의 제3 측면을 따라 뻗어있다; 열전 디바이스는 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀 중 적어도 하나의 제2 측면을 따른 제3 측면의 길이의 1/3 미만으로 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀 중 적어도 하나의 제3 측면을 따라 뻗어있다; 각각의 배터리 셀의 제2 측면은 각각의 배터리 셀의 최단 치수에 실질적으로 직각이다; 각각의 배터리 셀은 각기둥 형상을 갖고, 각각의 배터리 셀의 각기둥 형상이 X-Y-Z 좌표계에 위치결정될 때, 각각의 배터리 셀의 제1 측면은 X-Y-Z 좌표계의 X-Z 평면을 따라 있고, 각각의 배터리 셀의 제2 측면은 X-Y-Z 좌표계의 X-Y 평면을 따라 있고, 각각의 배터리 셀의 제3 측면은 X-Y-Z 좌표계의 Y-Z 평면을 따라 있다; 열전 디바이스와 전기 통신하고 있고 열전 디바이스에 제공되는 전기 전류의 극성을 제어하도록 구성된 컨트롤러, 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 전기 전류의 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공된다; 적어도 하나의 배터리 셀과 열 연통하고 있는 그리고 컨트롤러와 전기 통신하고 있는 온도 센서, 온도 센서는 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성 또는 크기를 조절하도록 컨트롤러에 온도 정보를 제공한다; 열전 디바이스의 폐기 표면은 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체와 열 연통하고 있다; 유체는 공기이다; 각각의 배터리 셀은 인클로저 내에 밀봉되고, 그리고/또는 열전 디바이스의 폐기 표면은 인클로저의 벽과 열 연통하고 있고, 인클로저의 벽은 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시형태는 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템에 관한 것이다. 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하를 포함할 수 있다: 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 배터리 셀, 전극은 배터리 셀의 제1 표면 상에서 배터리 셀에 연결되고, 배터리 셀은 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 배터리 셀이 동작하고 있을 때 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 열점은 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는다; 배터리 셀의 제2 표면 상에 그리고 열점과 열 연통하여 위치결정된 히트 스프레더, 히트 스프레더는 배터리 셀의 제2 표면 상의 열점의 중심 위에 위치결정된다; 히트 스프레더에 그리고 히트 스프레더를 통하여 열점과 열 연통하여 연결된 핀, 핀은 열점의 중심으로부터 핀으로까지의 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 핀은 평면의 제1 측면 상에 있고, 평면은 전극이 배터리 셀에 연결되는 제1 표면에 접하거나 평행하고, 전극은 평면의 제2 측면 상에 있다; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스, 열전 디바이스는 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 핀과 열 연통하고 있고, 히트 스프레더 상의 최단 열 경로는 핀이 히트 스프레더에 연결되는 히트 스프레더의 표면 상에 열전 디바이스의 주 표면의 둘레의 치수가 투영될 때 열전 디바이스의 주 표면의 둘레의 치수로까지 뻗는다.

일부 실시형태에 있어서, 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 제2 표면은 배터리 셀의 최단 치수에 실질적으로 직각이다; 핀은 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 히트 스프레더로부터 뻗어있다; 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 핀이 히트 스프레더에 연결되는 히트 스프레더의 표면 상에 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따라 위치결정된다; 배터리 셀은 각기둥 형상을 갖고, 각기둥 형상이 X-Y-Z 좌표계에 위치결정될 때, 제1 표면은 X-Y-Z 좌표계의 X-Z 평면을 따라 뻗고, 제2 측면은 X-Y-Z 좌표계의 X-Y 평면을 따라 뻗고, 제3 측면은 X-Y-Z 좌표계의 Y-Z 평면을 따라 뻗는다; 히트 스프레더에 그리고 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀, 다른 핀은 평면의 제1 측면 상에 있다; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스, 다른 열전 디바이스는 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 다른 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 다른 열전 디바이스의 주 표면은 다른 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로로부터 뻗어 평행한 라인을 따라 다른 핀과 열 연통하고 있다; 다른 핀은 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 히트 스프레더로부터 뻗어있고, 제3 측면은 핀이 따라서 평행하게 뻗어있는 배터리 셀의 제4 측면과 반대이다; 열전 디바이스로까지 최단 열 경로를 따라 뻗어있는 스트립, 스트립은 적어도 하나의 치수에서 히트 스프레더보다 더 짧고, 스트립은 히트 스프레더에 연결되고 그리고 히트 스프레더의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함한다; 스트립의 재료는 구리를 포함하고, 그리고 히트 스프레더의 재료는 알루미늄을 포함한다; 다른 배터리 셀, 다른 배터리 셀은 다른 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하고, 전극은 다른 배터리 셀의 제1 표면 상에서 다른 배터리 셀에 연결되고, 다른 배터리 셀은 다른 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 다른 배터리 셀이 동작하고 있을 때 다른 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 다른 열점을 갖고, 다른 열점은 다른 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 다른 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖고, 배터리 셀과 다른 배터리 셀은 배터리 셀의 제1 표면과 다른 배터리 셀의 제1 표면이 실질적으로 동일 평면에 위치결정되어 적층된다; 다른 배터리 셀은 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 배터리 셀의 다른 열점은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 가열 또는 냉각된다; 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 그리고 다른 열점과 열 연통하여 위치결정된 다른 히트 스프레더, 다른 히트 스프레더는 다른 배터리 셀의 제2 측면 상의 다른 열점의 중심 위에 위치결정된다; 다른 히트 스프레더에 그리고 다른 히트 스프레더를 통하여 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀, 다른 핀은 다른 열점의 중심으로부터 다른 핀으로까지의 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 다른 평면은 전극이 다른 배터리 셀에 연결되는 제1 표면에 접하거나 평행하고, 다른 배터리 셀의 전극은 다른 평면의 제2 측면 상에 있다; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스, 다른 열전 디바이스는 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 다른 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 다른 열전 디바이스의 주 표면은 다른 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 다른 히트 스프레더의 최단 열 경로를 따라 다른 핀과 열 연통하고 있다; 다른 핀은 다른 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 다른 히트 스프레더로부터 뻗어있다; 다른 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 다른 핀이 다른 히트 스프레더에 연결되는 다른 히트 스프레더의 표면 상에 다른 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따라 위치결정된다; 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 그리고 다른 열점과 열 연통하여 위치결정된 다른 히트 스프레더, 다른 히트 스프레더는 다른 배터리 셀의 제2 측면 상의 다른 열점의 중심 위에 위치결정된다; 다른 히트 스프레더에 그리고 다른 히트 스프레더를 통하여 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀, 다른 핀은 다른 열점의 중심으로부터 다른 핀으로까지의 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 다른 평면은 전극이 다른 배터리 셀에 연결되는 제1 표면에 접하거나 평행하고, 다른 배터리 셀의 전극은 다른 평면의 제2 측면 상에 있다; 핀과 다른 핀의 양자와 연결 및 열 연통하고 있는 히트 플레이트, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀 및 다른 배터리 셀의 열점을 가열 또는 냉각하도록 히트 플레이트와 열 연통하고 있다; 열점 및 다른 열점의 중심이 히트 플레이트의 측면 상에 투영될 때, 열전 디바이스의 주 표면은 히트 플레이트의 측면 상에 투영된 열점 및 다른 열점의 중심의 기하학적 평균 중심 위에 위치결정된다; 열점 및 다른 열점의 중심의 기하학적 평균 중심은 열점 및 다른 열점의 중심의 상대 온도에 기반하여 가중된다; 열전 디바이스와 전기 통신하고 있고 열전 디바이스에 제공되는 전기 전류의 극성을 제어하도록 구성된 컨트롤러, 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 전기 전류의 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공된다; 배터리 셀과 열 연통하고 있는 그리고 컨트롤러와 전기 통신하고 있는 온도 센서, 온도 센서는 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성 또는 크기를 조절하도록 컨트롤러에 온도 정보를 제공한다; 열전 디바이스의 폐기 표면은 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체와 열 연통하고 있다; 유체는 공기이다; 배터리 셀은 인클로저 내에 밀봉되고, 열전 디바이스의 폐기 표면은 인클로저의 벽과 열 연통하고 있고, 인클로저의 벽은 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있다; 배터리 셀은 원통형 형상을 갖고, 히트 스프레더는 원통형 형상의 중심축 둘레로 배터리 셀의 둘레를 싸고, 중심축은 평면에 직각이다; 그리고/또는 핀은 핀의 길이방향 치수가 중심축에 평행하게 중심축에 직각으로 히트 스프레더로부터 뻗어있다.

본 개시의 다양한 실시형태는 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법에 관한 것이다. 방법은 이하를 포함할 수 있다: 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 갖는 배터리 셀에 히트 스프레더를 연결하는 단계, 전극은 배터리 셀의 제1 표면 상에서 배터리 셀에 연결되되, 배터리 셀은 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 배터리 셀이 동작하고 있을 때 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 열점은 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖고, 히트 스프레더는 열점과 열 연통하고 있도록 배터리 셀의 제2 표면 상에 연결되고, 히트 스프레더는 배터리 셀의 제2 표면 상의 열점의 중심 위에 위치결정된다; 열점과 열 연통하여 히트 스프레더에 핀을 연결하는 단계, 핀은 열점의 중심으로부터 핀으로까지의 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 핀은 평면의 제1 측면 상에 있고, 평면은 전극이 배터리 셀에 연결되는 제1 표면에 접하거나 평행하되, 전극은 평면의 제2 측면 상에 있다; 그리고 핀에 열전 디바이스를 연결하는 단계, 열전 디바이스는 주 표면 및 폐기 표면을 포함하고, 열전 디바이스는 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 핀과 열 연통하고 있고, 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 핀이 히트 스프레더에 연결되는 히트 스프레더의 표면 상에 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따라 위치결정된다.

일부 실시형태에 있어서, 방법은 이하 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 열점과 열 연통하여 히트 스프레더에 다른 핀을 연결하는 단계, 다른 핀은 평면의 제1 측면 상에 있다; 다른 핀에 다른 열전 디바이스를 연결하는 단계, 다른 열전 디바이스는 주 표면 및 폐기 표면을 포함하고, 다른 열전 디바이스는 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 다른 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 다른 열전 디바이스의 주 표면은 다른 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로로부터 뻗어 평행한 라인을 따라 다른 핀과 열 연통하고 있다; 열전 디바이스로까지 최단 열 경로를 따라 스트립을 연결하는 단계, 스트립은 적어도 하나의 치수에서 히트 스프레더보다 더 짧고, 스트립은 히트 스프레더에 연결되고 그리고 히트 스프레더의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함한다; 배터리 셀과 다른 배터리 셀을 적층시키는 단계, 다른 배터리 셀은 다른 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하고, 전극은 다른 배터리 셀의 제1 표면 상에서 다른 배터리 셀에 연결되되, 다른 배터리 셀은 다른 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 다른 배터리 셀이 동작하고 있을 때 다른 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 다른 열점을 갖고, 다른 열점은 다른 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 다른 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖고, 그리고 배터리 셀과 다른 배터리 셀은 배터리 셀의 제1 표면과 다른 배터리 셀의 제1 표면이 실질적으로 동일 평면에 위치결정되어 적층된다; 다른 배터리 셀의 제2 측면에 그리고 다른 열점과 열 연통하여 다른 히트 스프레더를 연결하는 단계, 다른 히트 스프레더는 다른 배터리 셀의 제2 측면 상의 다른 열점의 중심 위에 위치결정된다; 다른 히트 스프레더를 통하여 다른 열점과 열 연통하여 다른 히트 스프레더에 다른 핀을 연결하는 단계, 다른 핀은 다른 열점의 중심으로부터 다른 핀으로까지의 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 다른 평면은 전극이 다른 배터리 셀에 연결되는 제1 표면에 접하거나 평행하되, 다른 배터리 셀의 전극은 다른 평면의 제2 측면 상에 있다; 다른 핀과 다른 열전 디바이스를 연결하는 단계, 다른 열전 디바이스는 주 표면 및 폐기 표면을 포함하고, 다른 열전 디바이스는 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 다른 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 다른 열전 디바이스의 주 표면은 다른 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 다른 히트 스프레더의 최단 열 경로를 따라 다른 핀과 열 연통하고 있다; 다른 배터리 셀의 제2 측면에 그리고 다른 열점과 열 연통하여 다른 히트 스프레더를 연결하는 단계, 다른 히트 스프레더는 다른 배터리 셀의 제2 측면 상의 다른 열점의 중심 위에 위치결정된다; 다른 히트 스프레더에 그리고 다른 히트 스프레더를 통하여 다른 열점과 열 연통하여 다른 핀을 연결하는 단계, 다른 핀은 다른 열점의 중심으로부터 다른 핀으로까지의 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 다른 평면은 전극이 다른 배터리 셀에 연결되는 제1 표면에 접하거나 평행하되, 다른 배터리 셀의 전극은 다른 평면의 제2 측면 상에 있다; 핀과 다른 핀의 양자에 열 연통하여 히트 플레이트를 연결하는 단계; 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀 및 다른 배터리 셀의 열점을 가열 또는 냉각하도록 열 연통하여 히트 플레이트와 열전 디바이스의 주 표면을 연결하는 단계; 열전 배터리 열 관리 시스템에 컨트롤러를 연결하는 단계, 컨트롤러는 열전 디바이스에 제공되는 전기 전류의 극성을 제어하도록 구성되고, 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 그리고 전기 전류의 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공된다; 배터리 셀과 열 연통하여 그리고 컨트롤러와 전기 통신하여 온도 센서를 연결하는 단계; 열전 배터리 열 관리 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체에 열전 디바이스의 폐기 표면을 연결하는 단계; 그리고/또는 인클로저 내에 배터리 셀을 밀봉하고 그리고 인클로저의 벽과 열전 디바이스의 폐기 표면을 연결하는 단계, 인클로저의 벽은 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시형태는 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템에 관한 것이다. 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하를 포함할 수 있다: 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 배터리 셀, 전극은 배터리 셀의 제1 측면 상에서 배터리 셀에 연결되고, 배터리 셀은 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 배터리 셀이 동작하고 있을 때 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 열점은 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는다; 배터리 셀의 제2 측면 상에 그리고 열점과 열 연통하여 위치결정된 히트 스프레더, 히트 스프레더는 배터리 셀의 제2 측면 상의 열점의 중심 위에 위치결정된다; 히트 스프레더에 그리고 히트 스프레더를 통하여 열점과 열 연통하여 연결된 핀, 핀은 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 위치결정되고, 배터리 셀의 제2 측면과 제3 측면은 배터리 셀의 측면 간 어느 다른 모서리보다도 열점의 중심으로부터 더 멀리 떨어져 있지 않은 공통 모서리에서 연결된다; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스, 열전 디바이스는 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 핀과 열 연통하고 있고, 그리고 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심은 배터리 셀의 제2 측면을 따라 뻗어있는 히트 스프레더의 평면 상에 열전 디바이스의 주 표면의 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 히트 스프레더 상의 열 경로를 따라 위치결정되고, 열 경로는 공통 모서리로 향하여 직각으로 열점의 중심으로부터 뻗는다.

본 개시의 다양한 실시형태는 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템에 관한 것이다. 열전 배터리 열 관리 시스템은 이하를 포함할 수 있다: 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 배터리 셀, 전극은 배터리 셀의 제1 표면 상에서 배터리 셀에 연결되고, 배터리 셀은 배터리 셀로 또는 그로부터 전기 전력을 전달하는 전극을 통하여 배터리 셀이 동작하고 있을 때 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 열점은 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는다; 배터리 셀의 제2 표면 상에 그리고 열점과 열 연통하여 위치결정된 히트 스프레더, 히트 스프레더는 배터리 셀의 제2 표면 상의 열점의 중심 위에 위치결정된다; 히트 스프레더에 그리고 히트 스프레더를 통하여 열점과 열 연통하여 연결된 핀; 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스, 열전 디바이스는 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 열전 디바이스의 주 표면과 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되고, 열전 디바이스의 주 표면은 열전 디바이스에 전달되는 전기 전류의 극성을 조절함으로써 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 핀과 열 연통하고 있다; 그리고 열점과 열전 디바이스는 제1 표면에 평행하게 배터리 셀을 통과하는 그리고 배터리 셀을 2개의 동등한 부분으로 나누는 평면의 동일 측면 상에 위치한다.

전술한 것은 개요이고 상세의 단순화, 일반화 및 생략을 포함하고 있다. 당업자는 개요가 단지 예시일 뿐이고 한정적이려는 의도가 절대 아님을 인식할 것이다. 여기에서 기술된 디바이스 및/또는 프로세스 및/또는 다른 주제 사항의 다른 태양, 특징 및 이점은 여기에서 제시된 교시에서 명백하게 될 것이다. 개요는 상세한 설명에서 아래에 더 기술되는 개념들 중 소정 선택을 단순화된 형태로 소개하도록 제공된다. 이러한 개요는 여기에서 기술되는 어떠한 주제 사항의 핵심 특징 또는 필수 특징도 식별시키려는 의도가 아니다.

개요는 상세한 설명에서 아래에 더 기술되는 개념들 중 소정 선택을 단순화된 형태로 소개하도록 제공된다. 이러한 개요는 여기에서 기술되는 어떠한 주제 사항의 핵심 특징 또는 필수 특징도 식별시키려는 의도가 아니다.

다양한 실시형태는 예시적 목적으로 수반 도면에서 묘사되고, 여기에서 기술되는 열전 조립체 또는 시스템의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 절대 안 된다. 부가적으로, 여러 다른 개시된 실시형태의 다양한 특징은, 본 개시의 일부분인, 부가적 실시형태를 형성하도록 서로 조합될 수 있다. 어느 특징 또는 구조라도 제거, 개조 또는 생략될 수 있다. 도면의 곳곳에서, 참조 번호는 참조 요소 간 대응을 나타내도록 재사용될 수 있다.
도 1a는 배터리 열 관리 시스템의 일 실시형태의 도식적 예시도;
도 1b는 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 2a 내지 도 2b는 히트 스프레더 및 핀을 갖는 배터리 셀의 실시형태의 예시도;
도 3은 열점을 갖는 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 4는 열점 위의 히트 스프레더를 갖는 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 5는 열점 위의 히트 스프레더에 연결된 2개의 핀을 갖는 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 6은 원통형 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 7은 공통 열전 디바이스에 연결된 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 8은 히트 스프레더 위에 위치결정된 스트립을 갖는 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 9는 반대 양측면 상에 전극을 갖는 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도;
도 10은 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도; 및
도 11은 열점 위에 위치결정된 히트 스프레더를 갖는 배터리 셀의 일 실시형태의 예시도.

다양한 실시형태는 예시적 목적으로 수반 도면에서 묘사되고, 여기에서 기술되는 열전 조립체 또는 시스템의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 절대 안 된다. 부가적으로, 여러 다른 개시된 실시형태의 다양한 특징은, 본 개시의 일부분인, 부가적 실시형태를 형성하도록 서로 조합될 수 있다. 어느 특징 또는 구조라도 제거, 개조 또는 생략될 수 있다. 도면의 곳곳에서, 참조 번호는 참조 요소 간 대응을 나타내도록 재사용될 수 있다.

소정 실시형태 및 예들이 여기에서 개시되고는 있지만, 주제 사항은 구체적으로 개시된 실시형태에서의 예들을 넘어 다른 대안의 실시형태 및/또는 사용으로까지, 그리고 그 수정물 및 균등물로까지 확장된다. 그리하여, 여기에 첨부된 청구항들의 범위는 아래에 기술되는 특정 실시형태 중 어느 것에 의해서도 한정되지 않는다. 예컨대, 여기에서 개시된 어느 방법 또는 프로세스에서라도, 방법 또는 프로세스의 단계 또는 동작은 어느 적합한 순차로라도 수행될 수 있고, 어느 특정 개시된 순차에라도 반드시 한정되지는 않는다. 다양한 동작이, 소정 실시형태를 이해하는데 도움이 될 수 있는 방식으로, 다수의 개별 동작으로 차례로 기술될 수 있다; 그렇지만, 기술의 순서는 이들 동작이 순서 의존적임을 내포하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 부가적으로, 여기에서 기술되는 구조, 시스템 및/또는 디바이스는 통합된 컴포넌트로서 또는 별개의 컴포넌트로서 구체화될 수 있다. 다양한 실시형태를 비교하려는 목적으로, 이들 실시형태의 소정 태양 및 이점이 기술된다. 어느 특정 실시형태에 의해서라도 반드시 모든 그러한 태양 또는 이점이 달성되는 것은 아니다. 그리하여, 예컨대, 다양한 실시형태는 여기에서 또한 교시 또는 시사될 수 있는 바와 같은 다른 태양 또는 이점을 반드시 달성하지는 않고도 여기에서 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점 그룹을 달성 또는 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.

열전(TE) 시스템은 가열/냉각 모드에서든 전력 발생 모드에서든 동작될 수 있다. 전자에서는, 전기 전류는 저온 측면으로부터 고온 측면으로 또는 그 역으로 열을 펌핑하도록 TE 디바이스를 통과한다. 후자에서는, TE 디바이스를 가로질러 온도 구배에 의해 유도된 열 플럭스는 전기로 변환된다. 두 방식에 있어서, TE 디바이스의 성능은 주로 TE 재료의 성능 지수에 의해 그리고 시스템 도처의 기생(소산) 손실에 의해 결정된다. TE 디바이스에서의 동작 소자는 전형적으로는 p-형 및 n-형 반도체 재료이다.

여기에서 기술되는 바와 같은 열전 시스템 또는 디바이스는 열전 재료를 통하여 전기 전력을 생산하도록 2종의 유체, 2종의 고체(예컨대, 라드(rod)), 또는 고체와 유체 간 온도차를 사용하는 열전 발전기(TEG)일 수 있다. 대안으로, 여기에서 기술되는 바와 같은 열전 시스템 또는 디바이스는 열을 하나의 표면으로부터 다른 하나로 이동시켜 그로써 열전 재료를 통하여 2개의 표면 간 온도차를 생성하도록 사용되는 고체 상태 히트 펌프로서 역할하는 히터, 냉각기, 또는 둘 다일 수 있다. 표면의 각각은 고체, 액체, 기체, 또는 고체, 액체 및 기체 중 2개 이상의 조합을 포함하거나 그와 열 연통하고 있을 수 있고, 2개의 표면은 양자가 고체와 열 연통하고 있거나, 양자가 액체와 열 연통하고 있거나, 양자가 기체와 열 연통하고 있을 수 있거나, 또는 하나가 고체, 액체 및 기체로부터 선택된 재료와 열 연통하고 다른 하나가 고체, 액체 및 기체 중 다른 2개로부터 선택된 재료와 열 연통하고 있을 수 있다.

열전 시스템은 용례, 전력 출력, 가열/냉각 용량, 성능 계수(COP) 또는 전압에 의존하여 단일 열전 디바이스(TED) 또는 열전 디바이스 그룹을 포함할 수 있다. 여기에서 기술되는 예들이 가열/냉각 시스템과 연관하여 기술될 수 있기는 하지만, 기술된 특징은 전력 발전기 또는 가열/냉각 시스템 중 어느 것과도 이용될 수 있다.

용어 "열 연통" 또는 "열 결합"은 여기에서는 그들의 넓은 그리고 보통의 의미로 사용되어, 하나의 컴포넌트로부터 다른 하나로의 열 전달을 가능하게 하도록 구성되는 2개 이상의 컴포넌트를 기술한다. 예컨대, 그러한 열 연통은, 일반성의 상실 없이, 계면에서 표면들 간 스너그 접촉(snug contact); 표면들 간 하나 이상의 열 전달 재료 또는 디바이스; 열 전도성 재료 시스템을 사용하는 고체 표면들 간 연결, 여기서 그러한 시스템은 패드, 열 그리스, 페이스트, 하나 이상의 동작 유체, 또는 표면들 간 높은 열 전도율을 갖는 다른 구조(예컨대, 열 교환기)를 포함할 수 있다; 다른 적합한 구조; 또는 구조들의 조합에 의해 달성될 수 있다. 실질적 열 연통은 직접 연결(예컨대, 서로 접촉)되거나 하나 이상의 계면 재료를 통하여 간접 연결되는 표면들 간 일어날 수 있다.

여기에서 사용될 때, 용어 "션트"(shunt) 및 "열 교환기"는 그들의 가장 넓은 합리적 해석을 가지며, 국한되는 것은 아니지만, 컴포넌트의 하나의 부분으로부터 컴포넌트의 다른 부분으로 열이 흐를 수 있게 하는 컴포넌트(예컨대, 열 전도성 디바이스 또는 재료)를 포함한다. 션트는 하나 이상의 열전 재료(예컨대, 하나 이상의 열전 소자)와 열 연통하고 있고 그리고 열전 조립체 또는 시스템의 하나 이상의 열 교환기와 열 연통하고 있을 수 있다. 여기에서 기술되는 션트는 또한 전기적 전도성일 수 있고 또한 션트의 하나의 부분으로부터 션트의 다른 부분으로 전기 전류가 흐를 수 있게 하도록 하나 이상의 열전 재료와 전기 통신하고 있을 수 있다(예컨대, 그로써 다수의 열전 재료 또는 소자 간 전기 통신을 제공한다). 열 교환기(예컨대, 튜브 및/또는 도관)는 열전 조립체 또는 시스템의 하나 이상의 션트, 하나 이상의 TED 및/또는 하나 이상의 동작 유체와 열 연통하고 있을 수 있다. 하나 이상의 션트 및 하나 이상의 열 교환기의 다양한 구성이 사용될 수 있다(예컨대, 하나 이상의 션트와 하나 이상의 열 교환기는 동일한 단위 요소의 부분들일 수 있다, 하나 이상의 션트는 하나 이상의 열 교환기와 전기 통신하고 있을 수 있다, 하나 이상의 션트는 하나 이상의 열 교환기로부터 전기적으로 격리될 수 있다, 하나 이상의 션트는 열전 소자와 직접 열 연통하고 있을 수 있다, 하나 이상의 션트는 하나 이상의 열 교환기와 직접 열 연통하고 있을 수 있다, 개입하는 재료가 하나 이상의 션트와 하나 이상의 열 교환기의 사이에 위치결정될 수 있다). 더욱, 여기에서 사용될 때, 단어 "저온", "고온", "더 저온", "더 고온", "최저온", "최고온" 등은 상대적 용어이고, 특정 온도 또는 온도 범위를 뜻하지 않는다. 여기에서 사용될 때, 단어 "짧은", "긴", "더 짧은", "더 긴", "최단", "최장" 등은 상대적 용어이고, 특정 길이 또는 길이 범위를 뜻하지 않는다.

전력 전자장치 및 다른 전기 디바이스의 열 조건을 관리하는 것이 유익할 수 있다. 열 관리는 과열, 과랭, 및 전기 디바이스 열화의 발생률을 감축할 수 있다. 여기에서 기술되는 소정 실시형태는 상당한 전기 전력을 반송하는 그리고/또는 높은 전류 및 효율을 필요로 하는 디바이스(예컨대, 전력 증폭기, 트랜지스터, 변압기, 전력 인버터, 절연-게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 전기 모터, 고전력 레이저 및 발광 다이오드, 배터리, 자동차 배터리 등)의 열 관리를 제공한다. 대류성 공기 및 액체 냉각, 전도성 냉각, 액체 제트로 스프레이 냉각, 보드 및 칩 케이스의 열전 냉각, 및 다른 솔루션을 포함하는 광범위한 솔루션이 그러한 디바이스를 열 관리하도록 사용될 수 있다. 여기에서 개시되는 적어도 일부 실시형태는 전기 디바이스를 가열 또는 냉각하기 위한 기존 기술에 비해 이하의 이점 중 적어도 하나를 제공한다: 열원으로부터 TED로의 열 경로를 따른 열 손실 감축, 가열 및 냉각 동작 모드, 다른 이점, 또는 이점들의 조합.

전기 디바이스에 있어서, 전형적으로는 디바이스의 전기적 활동 부분 및/또는 온도 민감 영역은, 예컨대, 전기 도체를 통하여 외부 회로 또는 디바이스와 같은 외부 세계에 연결된다. 예컨대, 배터리 셀의 전극은 상당한 손실(예컨대, 주울의 법칙에 따라, 전류의 제곱에 비례하는 열 손실) 없이 높은 전기 전력을 반송하도록 설계될 수 있다. 그러한 전극에 사용되는 전기 도체의 와이어 게이지는 그러한 디바이스에서 전형적으로 흐르는 높은 전류에 상응한다. 배터리의 사이즈가 더 클수록, 외부 회로와의 연결을 위한 전극 포스트는 더 크다.

배터리 열 관리는 최적 온도 범위 내에서 배터리를 유지하는 것이 바람직하다. 이것은 배터리의 성능도 그리고 유용한 수명도 최대화한다. 여기에서 기술되는 예가 배터리를 위한 가열/냉각 시스템과 연관하여 기술될 수 있기는 하지만, 기술된 특징은 여기에서 기술되는 바와 같은 다른 전기 디바이스와 이용될 수 있다.

일반적으로, 대부분의 배터리 화학에 대해서는, 온도가 상승함에 따라, 방전 시간(용량)이 증가하고, 전류를 전달할 수 있는 능력이 증가하고, 충전 시간이 감소한다. 이들 메트릭에 대해, 높은 배터리 온도는 일반적으로는 유리하다. 그렇지만, 배터리 수명의 메트릭에 관해서는, 일반적으로 반대인 것이 사실이다. 높은 온도는 유용한 배터리 수명을 감축한다. 제때에 이상적 온도 범위 또는 규정된 온도 내에서 배터리를 유지하는 것은 다른 성능 메트릭과 배터리 수명을 균형 맞출 수 있다.

스타트-스톱 배터리는 차량의 후드 아래에 위치할 수 있다. 차량의 후드 아래의 온도는 전형적으로는 이상적 또는 규정된 온도 범위 위에 있다. 배터리의 유용한 수명을 개선하기 위해서는 차량의 후드 아래 환경보다 더 낮은 온도에서 배터리를 유지하는 것이 최선이다.

여러 다른 열 관리 전략이 배터리에 대해 고안되어 왔지만, 하나 이상의 TED를 사용하는 열전(TE) 열 관리가 많은 이유로 다른 열 관리 전략에 비해 유익할 수 있다. TE 열 관리의 하나의 이점은 냉각제 호스 또는 냉매 라인의 관점에서 차량에 다른(예컨대, 부가적) 부담을 거의 또는 전혀 주지 않는 것이다. 다른 이점은 TE 열 관리를 위한 전기 전력이 배터리 자체에 의해 전달되어 시스템이 "자립형" 또는 "인-라인"이게 할 수 있다는 것이다.

여기에서 개시되는 실시형태는 전기 디바이스에 직접 또는 간접 열전(TE) 냉각 및/또는 가열을 적용함으로써 전기 디바이스(예컨대, 배터리)를 열 관리할 수 있는 시스템 및 방법을 포함한다. 그러한 디바이스는 보통 열 관리로부터 혜택을 볼 수 있다. 일부 실시형태가, 예컨대, 배터리, 배터리 케이싱 및 배터리 셀과 같은 특정 전기 디바이스를 참조하여 기술될 것이다. 그렇지만, 여기에서 개시되는 적어도 일부 실시형태는, 예컨대, 절연-게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 다른 전기 디바이스, 또는 디바이스들의 조합과 같은 다른 전기 디바이스에 열 관리를 제공할 수 있다. 적어도 일부 그러한 디바이스는 선호되는 온도 범위 밖에서의 동작으로 시달릴 수 있다. 일부 실시형태의 동작이 냉각 동작 모드를 참조하여 기술된다. 그렇지만, 여기에서 개시되는 실시형태 중 일부 또는 전부는 가열 동작 모드 역시 가질 수 있다. 일부 상황에서는 가열 동작 모드가 임계 온도 위로 전기 디바이스의 온도를 유지하도록 채용될 수 있으며, 그 아래에서는 전기 디바이스가 손상된 동작을 나타내 보이거나 열화될 수 있다. TE 디바이스는 시스템 아키텍처에 대한 최소 문제로 가열 기능도 그리고 냉각 기능도 제공하는데 고유하게 적당하다.

TE 디바이스가 전기 디바이스 냉각 및/또는 가열 태스크에 사용될 수 있는 다양한 방식이 있다. 여기에서 기술되는 바와 같이, TE 디바이스는 하나 이상의 TE 소자, TE 조립체 및/또는 TE 모듈을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, TE 시스템은, 제1 측면 및 제1 측면과 반대인 제2 측면을 포함하는, TE 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 제1 측면 및 제2 측면은 주 표면 및 폐기 표면, 또는 가열 표면 및 냉각 표면(또는 주 측면 및 폐기 측면, 또는 가열 측면 및 냉각 측면)일 수 있다. 소정 실시형태에 있어서, 주 표면은 열 관리 하에 디바이스의 온도를 제어할 수 있는 한편 폐기 표면 연결부는 열원 또는 히트 싱크에 연결된다. TE 디바이스는 전원과 동작가능하게 결합될 수 있다. 전원은 TE 디바이스에 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. 전압이 하나의 방향으로 인가될 때, 하나의 측면(예컨대, 제1 측면)은 열을 생성하는 한편 다른 측면(예컨대, 제2 측면)은 열을 흡수한다. 회로의 극성을 스위칭하는 것은 반대 효과를 생성한다. 전형적 배열에 있어서, TE 디바이스는 상이한 재료를 포함하는 폐회로를 포함한다. DC 전압이 폐회로에 인가될 때, 상이한 재료의 접합부에서는 온도차가 산출된다. 전기 전류의 방향에 의존하여, 특정 접합부에서 열은 방출되든지 흡수되든지 한다. 일부 실시형태에 있어서, TE 디바이스는 직렬로 연결된 수개의 고체 상태 P- 및 N-형 반도체 소자; 또는 직렬로 연결된 P- 및 N-형 반도체 소자의 그룹(예컨대, 모듈)을 포함하며, 그룹은 TE 디바이스에 동작 강건성을 제공하도록 병렬 및/또는 직렬 구성으로 연결된다.

소정 실시형태에 있어서, 접합부는, TE 디바이스의 저온 측면 및 고온 측면을 형성할 수 있는, 2개의 전기적 격리 부재(예컨대, 세라믹 플레이트)의 사이에 샌드위치된다. 저온 측면은 냉각될 물체(예컨대, 전기 도체, 열 관리 하의 전기 디바이스, 배터리 셀, 히트 스프레더/핀 등)에 (직접적으로 또는 간접적으로) 열 결합될 수 있고 고온 측면은 열을 환경으로 소산시키는 폐기 열 제거 시스템에 (직접적으로 또는 간접적으로) 열 결합될 수 있다. 국한되는 것은 아니지만 열 교환기, 히트 싱크, 히트 파이프 및/또는 주변 공기로의 노출을 포함하는 어느 적합한 기술이라도 사용될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 고온 측면은 가열될 물체(예컨대, 전기 도체, 열 관리 하의 전기 디바이스, 배터리 셀, 히트 스프레더/핀 등)에 (직접적으로 또는 간접적으로) 열 결합될 수 있다. 소정 비-한정적 실시형태가 아래에 기술된다.

일부 실시형태에 있어서, 히트 파이프는 폐기 열 제거 또는 수송 메커니즘으로서 제공될 수 있다. TE 디바이스로부터의 폐기 열은 히트 싱크에서 소산될 수 있다. 히트 싱크의 예는 열 교환기, 폐기 스트림, 열을 소산시키기 위한 다른 구조, 및 구조들의 조합을 포함한다. 히트 싱크는 TE 디바이스의 폐기 측면 또는 표면에 (직접적으로 또는 간접적으로) 부착될 수 있다. 히트 싱크는 공기, 액체에 의해 냉각될 수 있거나, 또는 대안으로 그것은 열을 효과적으로 소산시키는 배터리 케이스, 차 프레임, 또는 다른 구조적 요소와 같은 더 큰 고체 히트 싱크와 TE 디바이스를 연결하는 고체 부재일 수 있다. 그렇지만, 예컨대, 배터리 열 관리 시스템과 같은 실제 애플리케이션에 있어서, 냉각 매질을 TE 디바이스의 폐기 측면에 가까이 가져놓을 가능성을 제한하는 패키징 제약이 있을 수 있다. 대안으로, 열기 또는 열 수송 디바이스는 TE 디바이스의 폐기 측면으로부터 열 소산이 효과적으로 구현될 수 있는 다른 위치로 열을 이동시키도록 사용될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 열 전달 디바이스 또는 교환기는 열이 궁극적으로, 예컨대, 공기, 액체 또는 고체에 의해 덤핑되는 히트 싱크에 TE 디바이스의 폐기 측면 또는 표면을 연결하도록 사용될 수 있다. 그러한 히트 싱크는, 예컨대, 차의 액체 냉각 회로, 라디에이터 또는 공기 냉각형 히트 싱크, 주변 공기, 동작 유체, 유체 저장소, 또는 고체 바디(예컨대, 배터리 케이스 또는 차 프레임)일 수 있다.

배터리 열 관리 시스템(BTMS)은 온도를 제어하고 배터리 및 배터리 어레이의 조건을 모니터링하여 배터리 고장 및/또는 안전 관련 고장을 방지하도록 사용될 수 있다. BTMS는 열 환경을 관리하고 그리고 또한 전반적 시스템 성능이 열화되지 않도록 충분히 신뢰할만하게 함으로써 배터리 동작의 전반적 조건을 개선할 수 있다.

배터리 열 관리 시스템의 다양한 실시형태가 다양한 구성을 예시하도록 아래에 기술된다. 특정 실시형태 및 예는 단지 예시일 뿐이고 일 실시형태 또는 예에서 기술된 특징은 다른 실시형태 또는 예에서 기술된 다른 특징과 조합될 수 있다. 따라서, 특정 실시형태 및 예는 어떠한 식으로도 제한적임을 의도하지 않는다.

일부 실시형태에 있어서, BTMS는 적어도 하나의 배터리, 배터리 케이스, 배터리 셀, 셀과 접촉하고 있는 플레이트, 전극 및/또는 배터리 어레이를 포함한다. 소정 실시형태에 있어서, 배터리 열 관리 시스템은 배터리, 배터리 셀, 및/또는 배터리 어레이를 가열도 그리고 냉각도 하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 배터리 열 관리 시스템은 적어도 하나의 배터리와 통합될 수 있거나, 배터리 열 관리 시스템은 적어도 하나의 배터리 또는 배터리 셀이 포함되어 있는 인클로저와 통합될 수 있거나, 또는 열 관리 시스템은 적어도 하나의 배터리 또는 배터리 셀과 열 연통하여 위치결정될 수 있다.

도 1a의 블록 선도에 도식적으로 예시된 바와 같이, 소정 실시형태에 있어서, 배터리 열 관리 시스템(BTMS)(10)은 배터리(14)의 하나 이상의 배터리 셀(12)을 포함한다. 배터리 셀(들)(12)은 하나 이상의 전극(18)을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 배터리 셀(들)(12)은 배터리 케이스(16)에 의해 에워싸여 있다. BTMS(10)는 제1 측면(22)(예컨대, 배터리 셀(들)(12)에 가열 또는 냉각을 제공하기 위한 것) 및 제2 측면(24)(예컨대, 폐기 표면)을 갖는 하나 이상의 TED(20)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 제1 측면(22)은 히트 스프레더/핀(28)의 일부(예컨대, 핀(26))와 열 연통하고 있다. 히트 스프레더/핀(28)은 배터리 셀(들)(12)의 일부와 열 연통하고 있는 셀 접촉 부분을 포함한다. 핀(26)은 셀 접촉 부분에 대해 직각으로, 다양한 다른 각도로, 또는 동일 방향으로 뻗어있을 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, TED(20)의 제2 측면(24)은 TE 디바이스(20)로부터 열의 제거 또는 소산을 위한 폐기 열 제거 시스템(32)에 결합되거나 또는 결합되도록 구성된다.

일부 실시형태에 있어서, 배터리 케이스(16), TED(20)의 제2 측면(24)(예컨대, 폐기 표면), 폐기 열 제거 시스템(32) 및/또는 배터리 셀(들)(12)은 주변 공기에 노출되어서 열이 그에 따라 환경으로 소산 또는 제거될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 배터리 케이스(16)는 밀봉된다. 일부 실시형태에 있어서, BTMS(10)는 TED(20)에 전기 전류를 제공하기 위한 전원(38)을 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, TED(20)는 배터리(14)로 인-라인으로 전력을 공급받는다. 일부 실시형태에 있어서, BTMS(10)는 전원(38) 및/또는 배터리(14)와 전기 통신하고 있는 컨트롤러(36)를 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, BTMS(10)는 배터리 셀(12), TED(20), 주변 온도, 및/또는 배터리 케이스(16) 내 온도의 전기 및/또는 온도 정보를 컨트롤러(36)에 제공하기 위한 센서(34)(예컨대, 전기, 온도)를 포함하여서 그에 따라 TED(20)로의 전기 전력(예컨대, 전류, 전압)이 배터리의 온도를 최적 레벨로 유지하는데 필요하거나 요구되는 대로 적합한 레벨의 가열 또는 냉각을 제공하도록 조절될 수 있다.

여기에서 논의되는 바와 같이, 배터리 셀을 열 관리하는 하나의 방법은 하나 이상의 열전 TED를 사용하는 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 하나 이상의 TED는 하나 이상의 배터리 케이스, 배터리 셀, 저온 플레이트, 히트 스프레더, 및/또는 배터리 셀과 접촉하고 있는 핀을, 배터리 케이스, 배터리의 전극, 배터리 단자, 또는 다른 컴포넌트를 통한 송풍 또는 내부 순환 공기로, 냉각 또는 가열하도록 사용될 수 있다.

일반적으로, TED를 효율적으로 사용하기 위해 열원으로부터 TED로의 열 경로를 따른 열 손실(예컨대, 열 저항)을 감축하는 것이 중요하다. 그래서, 하나 이상의 TED의 위치(예컨대, 위치, 정렬)는 전기 디바이스의 세부사항(예컨대, 배터리 셀 구성) 및 열 산출의 국지화에 기반하여 최적화될 필요가 있다.

X-Y-Z 축(예컨대, 3-차원 데카르트 좌표계)이 도면에서의 참조를 위해 제공된다. X-Y-Z 축은 서로 직각이다(예컨대, 쌍 직각). 일부 실시형태에 있어서, 직사각형 배터리 셀이 일례로서 제공된다(예컨대, 파우치 셀, 각기둥 하드 캔). 그렇지만, 국한되는 것은 아니지만, 정사각형, 원통형, 삼각형, 다각형 등을 포함하는 다양한 다른 형상의 배터리 셀이 사용될 수 있다. 도 1b는 Y-축을 따른 높이(H), Z-축을 따른 두께(T), 및 X-축을 따른 폭(W)의 치수를 갖는 일례의 직사각형 파우치 셀(12)을 예시하고 있으며, 여기서 H는 W보다 크다. 일부 실시형태에 있어서, W는 H보다 크거나 같다. 도 1b에 예시된 바와 같이, 전극(들)(18)은 폭(W)을 따라 셀(12)의 상부 측면 상에 위치결정된다.

도 2a 내지 도 2b는 셀(12)로 또는 그로부터 열 에너지를 전달하도록 구성되는 부착물(예컨대, 알루미늄 시트 금속, 다른 열 전도 재료, 또는 재료 조합으로 제작될 수 있는 히트 스프레더/핀(28))을 포함하는 (예컨대, 배터리 셀의) 파우치 셀(12)을 예시하고 있다. 일부 실시형태에 있어서, 부착물은 셀(12)로부터 열을 제거해 내고 그 열을 열 전달 접촉 표면(예컨대, 핀(26))으로 가져간다. 그 후 열은 공기, 액체에 의해, TED를 통하여, 전도성으로 또는 다른 식으로(예컨대, 대류, 전도, 및/또는 방사) 냉각될 수 있는 저온 플레이트에 의해 제거될 수 있다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 일부 실시형태에 있어서, 히트 스프레더/핀(28)은 X-Y 평면과 공통면에 셀(12)의 표면에 결합되고 그리고/또는 열 연통하고 있는 셀 접촉 부분 또는 표면을 포함한다. 열 전달 접촉 표면(예컨대, 핀(26))은 도 2a에 예시된 바와 같이 Y-Z 평면 또는 도 2b에 예시된 바와 같이 X-Z 평면을 따라 히트 스프레더/핀(28)의 셀 접촉 부분에 소정 각도로 그리고/또는 직각으로 뻗어있을 수 있다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 전형적으로, 배터리 셀 내에서 또는 그에 의해 발생된 열은 (예컨대, 전극에 아주 근접하여 있는 비-균일 전류 플럭스에 기인하여) 셀에서 균일하게 산출되지 않는다. 대부분의 동작 조건에서, 열은 전극들에 밀접하여(예컨대, 가까이 또는 근접하여) 있는 그리고 그것들 사이에 있는 셀의 영역에서 산출된다. 도식적으로, 이러한 열점 또는 국지화된 열 발생(40)은 도 3에 예시되어 있다. 더 어두운 음영은 더 높은 온도 및 더 높은 열 발생을 나타낸다.

일부 실시형태에 있어서, 국지화된 열 발생(40)은 반드시 여기에서 논의된 바와 같은 정의된 중심을 갖지는 않는다. 따라서, 국지화된 열 발생의 중심은, 셀(12)이 동작 동안 가장 높은 온도 요동 또는 범위를 경험하는 셀(12)에서의 영역 또는 점에 대응하는, 여기에서 논의된 바와 같은 평면 상으로 투영된 셀(12)의 열 발생의 공간적/기하학적 평균에 대응할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 예컨대, 상대적으로 더 고온의 열 구역이 다른 국지화된 열 발생 구역보다 상대적으로 더 고온의 열 구역에 더 가까이 열점의 평균 중심을 이동시킬 수 있는 곳에서는 평균은 가중될 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 열(40)은 전극(18)이 위치결정되어 있는 셀(12)의 제1 측면(42)에 더 가까이에서 또는 더 근접하여, 전극(18)들의 사이에서 발생되고, 셀(12)의 반대 측면(예컨대, 제2 측면(44))에 더 가까이에서는 열이 덜 발생된다. 제1 측면(42)과 제2 측면(44)은 Y축을 따라 거리(H)(예컨대, 셀(12)의 높이)만큼 이격되어 있다.

셀(12) 및/또는 셀(12)의 측면에서의 열점(40)의 위치는 셀(12)의 수명 및/또는 동작 동안 달라질 수 있다. 열점(40)은 셀(12) 또는 부근(예컨대, 셀(12)의 환경)의 실질적으로 최대 또는 최고 상대 온도의 영역 또는 점이라고 생각될 수 있다. 셀(12)에서의 열점(40)의 위치는 배터리 충전 상태, 배터리 연령, 및/또는 다른 동작 파라미터에 의존하여 또는 그 함수로서 편이 또는 변화될 수 있으며, 예컨대, 열점(40)은 시간 기간에 걸쳐 동작 동안 셀(12)이 가열되어 감(예컨대, 셀(12)의 전반적 또는 평균 온도가 증가함)에 따라 편이될 수 있다. 따라서, 열점(40) 및/또는 열점(40)의 중심의 위치는 여기에서 논의되는 파라미터에 기반하는 위치 범위일 수 있다. 열점(40)은 여기에서 논의되는 바와 같이 TED(20)를 위치결정하기 위한 특정점에 또는 위치 범위 내에 위치할 수 있다. 예컨대, 열점(40)의 위치는 셀(12)이 아직 다수 횟수 사이클링되지 않은 때(예컨대, 새것일 때) 열점(40)이 기원하는 곳이라고 결정될 수 있고; 열점(40)의 위치는 셀(12)이 많은 횟수 사이클링된 후에(예컨대, 노화된 후에) 열점(40)이 위치하는 곳이라고 결정될 수 있고; 열점(40)의 위치는 셀(12)이 충전 모드에서든 방전 모드에서든 미리 결정된 시간 기간 동안 동작하고 있은 후에 열점(40)이 위치하는 곳이라고 결정될 수 있고; 그리고/또는 열점(40)의 위치는, 예컨대, 선행하는 설계 파라미터 중 어느 하나의 조합에 기반하는 위치 범위라고 결정될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, TED(20)는 (예컨대, 셀(12)의 미리 결정된 동작 파라미터에 기반하여) 여기에서 논의된 열점(40)의 중심 중 어느 하나를 따라 위치결정될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, TED(20)는 여기에서 논의된 열점(40)의 위치 범위의 중심에 위치결정될 수 있다. 위치 범위의 중심은, 예컨대, 셀(12)이 (예컨대, 충전 또는 방전 동안 미리 결정된 시간 기간에 걸친 장기간 동작 동안) 상대적으로 최고온으로 가동될 때와 같이, 예컨대, 가장 많은 냉각이 필요한 곳에서는, 가중될 수 있다. 따라서, TED(20)는 열점(40)의 중심의 미리 결정된 위치로부터 뻗는 최단 열 경로(31) 상의 라인을 따라 위치결정될 수 있다. TED(20)의 위치결정은 달라질 수 있고 TED(20)에 인접한 셀(12)의 측면의 전반적 치수의 관점에서 라인으로부터 20, 15, 10, 5 또는 1 퍼센트 미만(예컨대, 높이(H)를 따라 최단 열 경로(31) 상의 라인으로부터 떨어져 셀(12)의 높이(H)의 길이의 20, 15, 10, 5 또는 1 퍼센트 미만) 내에 배치될 때 라인 상에 위치결정된다고 생각될 수 있다.

여기에서 기술된 바와 같이, 일부 실시형태에 있어서, 열 제거는 하나 이상의 TED(20)를 사용하여 성취될 수 있다. TED는 다양한 애플리케이션에서 국지화된 열 발생 또는 열점의 열 관리를 다루는데 적절한 국지화된 디바이스이다. 배터리 셀에서 열 발생의 불균일, 및 잘 정의된, 공간적 특성 때문에, TED(20)에 의한 열 관리의 최대 이점 및 에너지 효율을 유도하기 위해 열점 또는 국지화된 열 발생(40)에 대해 가장 유리한 위치에 하나 이상의 TED(20)를 위치결정하는 것이 중요하다. 그래서, 일부 실시형태에 있어서, 국지화된 열 발생(40)으로부터 TED(20)로의 열 경로를 따른 열 손실(예컨대, 열 저항)을 감축하도록 TED와 열점 또는 국지화된 열 발생(40) 간 최소 거리를 갖는 위치에 히트 스프레더(28)의 핀(26)에 TED를 부착하는 것이 바람직하다.

일부 실시형태의 그러한 배열은 도 4에 도식적으로 예시되어 있다. TED(20)는 핀(26)과 열 연통하고 있고, TED(20)의 위치는 열점(40)으로부터 TED(20)로의 열 경로를 최소화하기 위해 셀(12)의 전극(18)으로 향하여 편이되어 있다. TED(20)는 열점(40)과 정렬되거나 그에 근접하여 셀의 길이(예컨대, Y-축을 따른 높이(H))를 따라 위치결정된다. 도 4에 예시된 실시형태에 대한 최단 열 경로는 여기에서 논의된 제약 또는 설계 파라미터에 따라 위치결정된 핀(26)과의 열 경로(31)를 따른 열 경로 또는 라인이다. 더 긴 열 경로(33)는 핀(26)이 도 2b에 예시된 바와 같이 위치하는 실시형태에 대해 이용될 수 있다. 라인은 열 경로(33)를 따라 뻗어, 예컨대, 여기에서 논의된 바와 같이 히트 스프레더 상에서 핀으로 계속된다. 따라서, 열 경로(31)는 도 4에 예시된 셀(12)의 치수에 기반하여 열 경로(33)보다 더 짧다.

최단 열 경로의 개념은 셀(12)의 특징 및/또는 치수에 적용될 수 있다. 예컨대, 최단 열 경로(31)는 셀(12)의 제3 측면(55)을 따라 셀(12)의 제4 측면(57)으로 향하여 뻗을 수 있다. 따라서, (TED(20)가 여기에서 논의된 바와 같은 전극(18)을 막거나 방해하지 않도록 제1 측면(42)을 따라 또는 그 가까이에 위치결정되지 않을 때) 제3 측면(55)과 제4 측면(57) 간 공통 모서리는 열점(40)에 가장 가깝다. 다르게 말하면, 제3 측면(55)과 제4 측면(57) 간 공통 모서리는 (예컨대, 제1 측면(42)에 연결되거나 인접하는 모서리를 제외하고는) 셀(12)의 측면들 간 어느 다른 모서리보다 더 멀지 않다. 제3 측면(55)과 제4 측면(57) 간 가장 가까운 모서리는 도 4에 예시된 높이(H)를 따른다.

일부 실시형태에 있어서, 셀(12)의 치수는 높이(H)와 폭(W)이 길이가 실질적으로 같은 경우일 수 있다. 열 경로(31)와 열 경로(33)는 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 그러한 실시형태에 있어서, "최단" 열 경로는 여기에서 논의되는 바와 같이 핀(들)(26)의 배치에 대한 다른 설계 파라미터를 충족시 실질적으로 동일한 열 관리 성능을 제공할 열 경로(31, 33) 중 어느 하나 또는 양자라고 생각될 수 있다. 따라서, "최단" 열 경로는 어느 다른 열 경로보다 더 길지 않은(예컨대, 열점(40)의 중심으로부터 더 멀리 떨어져 있지 않은) 열 경로를 포함할 수 있다. 그리하여, 일부 실시형태에서는, 유사한 길이의 다수의 열 경로가 존재하는 하나보다 많은 최단 열 경로가 있을 수 있다. 예컨대, 높이(H)와 폭(W)이 길이가 실질적으로 같을 때, 셀(12)의 2개의 측면 간 2개 이상의 공통 모서리는 셀(12)의 어느 다른 모서리보다 더 멀지 않을 수 있다. 그러한 실시형태에 있어서, TED(20)는 어느 다른 모서리보다 더 멀지 않은 공통 모서리 중 어느 2개에 근접하여 또는 가까이에 위치결정될 수 있다. 예컨대, 도 5에 예시된 바와 같이, 셀(12)의 치수 및 전극(18)의 연결 위치에 기반하여 셀(12)의 반대 양측면 상에 2개의 최단 열 경로(31a, 31b)가 있을 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, TED(20)는 열 경로(31) 상의 라인을 따라 열점(40)에 더 가깝도록 핀(26) 없이 히트 스프레더(28) 상에 직접 위치결정될 수 있다. 예컨대, TED(20)의 모서리 또는 측면은 히트 스프레더(28) 상에 위치결정될 때 제4 측면(57)에 가깝거나, 접하거나, 또는 접촉하고(또는 동일 평면에) 있을 수 있다. 그러한 실시형태에 있어서, 핀(26)은 또한 히트 스프레더(28)와 동일한 평면을 따라 히트 스프레더(28)에 연결된다고 생각될 수 있다. 예컨대, 핀(26)은 (예컨대, 도 4에서 히트 스프레더(28)로부터 90도 각도로(또는 제4 측면(57)에 평행하게) 뻗어있는 것으로 예시된 바와 같이 히트 스프레더(28)에 대해 소정 각도로 뻗어있지 않고) 히트 스프레더(28)로부터 뻗어 히트 스프레더(28)의 연장부와 동일한 평면을 따라 계속된다고 생각될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, BTMS(10)는 150 밀리미터(예컨대, ~6 인치)보다 크거나 같은 Y-축을 따른 높이(H)를 갖는 하나 이상의 셀(12)을 갖는 배터리(14)에 가열 및/또는 냉각을 제공하도록 구성된다. TED(20)는 TED(20)의 표면(예컨대, 주 표면 또는 제1 측면(22))의 측면, 모서리 및/또는 중심이 Y-축을 따른 열점 또는 국지화된 열 발생(40)의 중심으로부터 75 밀리미터(예컨대, ~3 인치)보다 작거나 같도록 위치결정된다. 다른 범위는, 가열 또는 냉각되는 셀(12)의 상대적 치수에 의존하여, 100, 50, 40, 30, 20 또는 10㎜ 미만보다 작거나 같은 것을 포함하며, 그 경계에 있는 상기 값 및 범위를 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, TED(20)는 Y-축을 따른 열점 또는 국지화된 열 발생(40)의 중심으로부터 TED(20)의 표면(예컨대, 주 표면 또는 제1 측면(22))의 측면, 모서리 및/또는 중심 간 거리가 셀(12)의 높이(H)의 35% 미만이도록 위치결정된다.

일부 실시형태에 있어서, 열점(40)의 중심과 TED(20)의 중심은 정렬된다. 예컨대, TED(20)는 TED(20)가 핀(26)의 주 길이를 따른 소정 위치에 위치결정될 때 열점(40)의 중심과 TED(20)의 중심 간 뻗는 라인의 길이가 실질적으로 최소화되도록 위치결정될 수 있다. TED(20)의 위치는 핀(26)과 TED(20)의 주 표면 간 양호한 열 접촉을 유지하도록 그리고, 예컨대, 셀(12) 스택 설계와 같은, 배터리의 다른 설계 목적에 부응하도록 선택될 수 있다. 소정 실시형태에 있어서, 핀(26)은 열점(40)의 중심과 TED(20)의 중심 간 최단 거리를 제공하는 셀(12)의 측면 상에 위치한다.

소정 실시형태에 있어서, 열점(40)의 정확한 위치는 예측하기 어렵다. 그러한 실시형태에 있어서, TED(20)의 최적 위치를 결정하기 위한 방법은 열 관리 하에 있는 셀의 유형을 고려하는 것 및/또는 셀이 사용될 조건을 고려하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, TED(20)의 위치는 적어도 부분적으로 드라이브 사이클에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 열점(40)은 대부분의 충전 및 방전 조건 하에서 셀의 상부 1/3에(예컨대, 더 높은 전기 저항 전극으로부터 셀 길이의 1/3 내에) 위치한다.

일부 실시형태에 있어서, 열점(40)은 양과 음의 전극/탭에 대해 비대칭적으로 위치할 수 있다. 예컨대, 양의 전극은 구리로 구성될 수 있는 음의 전극에 비해 더 높은 전기 저항을 갖는 알루미늄 또는 다른 재료로 구성될 수 있다. 그러한 구성에서는, 더 높은 전기 저항 전극(예컨대, 양의 전극)에 더 가까이에서 더 많은 열이 소산된다. 결과로서, 열점(40)은 양의 전극에 더 가까이 편이될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 패키징 설계는 셀의 어느 측면 상에 TED(20)를 배치할지의 선택을 허용한다. 그러한 실시형태에 있어서, TED(20)는 더 높은 전기 저항 전극에 더 가까이 위치할 수 있다.

BTMS(10)는 히트 스프레더(28)가 위치결정되는 특정 측면으로까지 셀(12) 내 열점(40)의 중심 간 열 경로를 최소화하거나 최단 거리를 제공하는 측면을 따라 위치결정된 히트 스프레더(28)를 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5에 예시된 바와 같이, 히트 스프레더(28)는 X-Y 평면에 포함되어 있는 셀(12)의 측면 상에 위치결정된다. X-Y 평면은 (예컨대, Z-축을 따른) 두께 치수(T)에 직각이다. 여기에서 논의되는 바와 같이, 예시된 실시형태에서의 두께 치수(T)는 셀(12)의 최단 치수이다. 셀(12)의 다른 치수가 셀(12)의 선택된 좌표계 또는 배향에서 더 짧을 수 있다.

X-Y 평면에 포함되어 있는 셀(12)의 측면(예컨대, 제3 측면(55))을 따라 히트 스프레더(28)를 배치하는 것은 셀(12)의 소정 또는 미리 결정된 치수에 따라 열점(40)까지의 최단 열 경로 내에 열 전도체(예컨대, 히트 스프레더(28))를 위치결정한다(예컨대, 최단 치수 두께(T)는 X-Y 평면에 직각인 Z-축에 있음). 따라서, 셀(12)이 여기에서 논의되는 바와 같이 배터리 케이스(16)에 밀착 맞물려 적층될 때, 히트 스프레더(들)(28)는 구조적 무결성을 위해서는 물론 소망의(예컨대, 양호한) 열 연통을 제공하기 위해서도 밀착 맞물려 셀(12)의 X-Y 평면 측면에 맞대어 눌린다.

도 4를 계속 참조하면, 핀(26)은 여기에서 논의된 바와 같이 소망의(예컨대, 양호한) 열 연통을 위해 히트 스프레더(28)에 직접 연결될 수 있다. 핀(26)은, (1) 전극(들)(18)을 방해하거나 물리적으로 막지 않도록 그리고/또는 (2) 예컨대 X-Y 평면에서의 셀(12)의 측면 상에와 같이, 여기에서 논의되는 바와 같은 셀(12)의 적층을 방해하거나 물리적으로 막지 않도록, 도 2a에 예시된 바와 같은 Y-Z 평면에 또는 도 2b에 예시된 바와 같은 X-Z 평면에와 같이, 위치결정될 수 있다. 제3 제약 또는 설계 파라미터(3)는, 예컨대, 배터리 케이스(16)에 셀(12)을 동봉하는 것을 방해하지 않는 것을 포함할 수 있다(예컨대, 핀(26)은 배터리 케이스(16)의 벽 너머로 돌출하거나 막지 않도록 위치결정된다). 설계 파라미터(3)를 충족하는 것은 도 2b에 예시된 바와 같이 핀(26)을 위치결정하는 것을 필요로 할 수 있으며, 일부 실시형태에서는 도 2a에서의 핀(26)의 위치와 같은 최단 거리 또는 열 경로로서 제공하지 않을 수 있지만 배터리 케이스(16)에서 이용가능한 공간 및/또는 어떤 다른 공간 제약 환경에서의 셀(12)의 배치에 의해 필수로 될 수 있다.

BTMS(10)는 핀(26)을 셀(12)의 측면을 따라, 거기에 또는 그 가까이에 위치결정하여 핀(26)의 모서리 또는 측면(핀(26)이 연결되는 히트 스프레더(28)의 모서리 또는 측면)으로까지 도 4에 예시된 바와 같이 히트 스프레더(28) 상에 매핑 또는 투영된 열점(40)의 중심 간 최단 거리 또는 열 경로를 제공하는 것을 포함할 수 있다. TED(20)는 핀(26)까지의 최단 거리 또는 열 경로를 형성하는 라인이 X-Y 평면에서의 TED(20)의 중심(또는 여기에서 논의된 바와 같은 모서리)을 통과하게 되도록 핀(26) 상에 위치결정될 수 있다. 다르게 말하면, 핀(26)이 도 4에 예시된 실시형태에 따라 Y-Z 평면에 있도록 설계 파라미터(1) 및 (2)(가능하게는 (3)도 역시)에 따라 위치결정될 때, TED(20)는 X-Z 평면이 TED(20)의 중심(또는 모서리)과도 그리고 열점(40)의 중심과도 교차하게 되도록 핀(26) 상에 위치결정될 수 있다. 재차 또 다르게 말하면, 핀(26)이 도 4에 예시된 실시형태에 따라 Y-Z 평면에 있도록 설계 파라미터(1) 및 (2)(가능하게는 (3)도 역시)에 따라 위치결정될 때, TED(20)는 Y-Z 평면 상에 투영된 열점(40)의 중심이 Z-축을 따르거나 그에 평행한 라인 상에 들고 TED(20)의 중심(또는 모서리)과 교차하게 되도록 핀(26) 상에 위치결정될 수 있다.

도 4를 계속 참조하면, TED(20)의 배치는 이하의 설계 고려사항에 따라 최적화될 수 있다. 이등분 평면(45)은 셀(12)의 중간점 또는 중간선을 통해 셀(12)을 이등분, 절단 또는 분할하여 셀(12)의 동등한 절반을 형성하도록 위치결정될 수 있다. 평면(45)은 여기에서 논의된 바와 같이 제1 측면(42)으로 향하여 떨어져 편이되어 있는 열점(40)의 중심과 교차하지 않도록 배향된다. 따라서, 평면(45)은 전극(18)이 위치결정되는 측면(예컨대, 제1 측면(42))을 통과하지 않도록 또는 2개의 전극(18) 사이를 지나가지 않도록 배향된다. 도 4에 예시된 실시형태에 있어서, 평면(45)은 높이(H)의 중간점 또는 절반점에서 통과 또는 이등분한다. 예시된 바와 같은 평면(45)은 평면(45)의 반대 양측면 상에 제3 표면의 실질적으로 동등한 사이즈 구역 표면을 갖도록 제4 측면(57)을 이등분한다. 평면(45)은 높이(H) 및 제4 측면(57)에 직각이다. 제4 측면(57)은 핀(26)이 Y-Z 평면에서 실질적으로 따라 또는 평행하게 뻗는 셀(12)의 표면일 수 있다.

도 4에 예시된 바와 같이, 전극(18), 고온 TED(20) 및 열점(40)은 모두 평면(45)의 동일한 측면 상에 위치한다. 평면(45)은 본 개시의 개념에 따라 BTMS(10)의 다양한 컴포넌트의 위치결정을 예시하고 있다: 열점(40)은 전극(18)이 위치하는 측면(예컨대, 제1 측면(42))에 더 가까이 위치할 수 있고, 따라서, 지지 구조(예컨대, 핀(26) 및/또는 히트 스프레더(28))를 갖는 TED(20)는 셀(12)의 그 측면에 더 가까이 위치결정된다. 열점(40), TED(20) 및 지지 구조의 위치는 도 4에 예시된 바와 같이 여기에서 논의된 바와 같은 국지화된 열 발생(40) 현상에 기인하여 평면(45)의 동일한 측면 상에 있다.

열 제거의 효율을 더 개선하기 위해, 도 5에 예시된 바와 같이, 제2 TED(20)가 셀(12)의 다른 측면 상에 부착될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 히트 스프레더(28)는 셀(12)의 주위를 감싸는(예컨대, Y-Z 평면을 따라 직각으로 뻗는) 2개의 핀(26)을 갖는다. 도 5에 예시된 바와 같이, 셀(12)은 열점(40)이, 예컨대, (예컨대, 제4 측면(57)과 제5 측면(43)으로부터 등거리에 제1 측면(42) 상에 위치결정된) 전극(18)의 위치에 기반하여 폭(W)을 따라 제3 측면(55)의 중간점 또는 중심에 있을 때 여기에서 논의된 바와 같이 TED(20)가 따라 위치결정될 수 있는 열 경로(31a, 31b)를 따른 2개의 최단 열 경로 또는 라인을 갖는다. 다르게 말하면, 열 경로(31a, 31b)를 따른 2개의 라인은 히트 스프레더(28)가 부착되는 셀(12)의 측면을 따른(예컨대, 도 5에 예시된 바와 같은 제3 측면(55)을 따른) 어느 다른 열 경로보다도 열점(40)의 중심으로부터 더 멀거나 더 길지 않은 열 경로(31a, 31b)를 따른다. 일부 실시형태에 있어서, 높이(H)는 폭(W)과 실질적으로 동일하거나 동등할 수 있다. 따라서, 제3 최단 열 경로가 제3 측면(55)을 따라 제공되어 셀(12)의 제2 측면(44)에 이를 수 있다. 따라서, 셀(12)은, 예컨대, 높이(H) 및 폭(W)이 같으며 전극이 측면(43, 57)으로부터 등거리에 있을 때 제3 측면(55)을 따라 3개의 최단 열 경로를 가질 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 TED(20)가 각각의 핀(26)에 부착된다. 도 5에 예시된 바와 같이, 제2 핀(26)은 Y-Z 평면에서의 셀(12)의 제5 측면(43)을 실질적으로 따라 또는 평행하게 뻗어있을 수 있다. 제3 측면(53)과 제5 측면(43) 간 공통 모서리는 (제3 표면(53)과 제4 측면(57) 간 공통 모서리와 함께) 어느 다른 모서리보다도 더 멀지 않은 또 다른 공통 모서리여서, TED(20)를 위치결정하기 위한 또 다른 최단 열 경로를 제공할 수 있다. 핀(26) 및/또는 TED(20)의 위치결정은 여기에서 그리고 특히 도 2a, 도 2b 및 도 4를 참조하여 논의된 바와 동일한 위치결정 파라미터를 따를 수 있다.

제안된 접근법은 하나의 측면 상에 전극들을 갖는 파우치 또는 각기둥 셀을 넘어선 셀 설계로 확장될 수 있다. 예컨대, TED(20)를 갖는 히트 스프레더(28) 및 핀(26)은, 도 6에 예시된 바와 같이, 원통형 셀(46)과 열 연통하고 있다. 예시된 바와 같이, 일부 실시형태에 있어서, 히트 스프레더(28)는 실질적으로 셀(46)의 원주 전체 주위를 감싸고, TED(20)는 핀(26)에 부착된다.

도 6에 예시된 실시형태에 대해, TED(20), 핀(26), 및/또는 히트 스프레더(28)의 배치를 위한 고려사항은 여기에서 논의된 다른 실시형태들과 유사할 수 있다. 부가적으로, TED(20)는 일반적으로 평탄 구성으로 제조된다. 따라서, 예컨대, 셀(46)의 바디 상에 곡선형 TED를 배치하기보다는, TED(20)와 열 연통하기 위한 평탄 표면을 제공하도록 평탄 핀(26)이 바람직할 수 있다. 핀(26)은 셀(46)의 중심축(47)(예컨대, Y-축에서의 높이와 같은, 셀(46)의 길이방향 또는 최장 치수를 따라 뻗어있는 축)에 직각인 평면을 따라 열점(40)의 중심으로부터 최단 거리 또는 열 경로를 제공하도록 위치결정될 수 있다. TED(20)는 TED(20)의 중심(또는 모서리)과 열점(40)의 중심의 양자가 (예컨대, X-Z 평면에서의) 중심축(47)에 직각인 평면 상에 있게 되도록 핀(26) 상에 위치결정될 수 있다.

도 6을 계속 참조하면, 핀(26)은 평면(49)의 제1 측면으로 떨어져 충분히 위치결정되도록 히트 스프레더(28)에 연결될 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같이, 평면(49)은 전극(18)이 셀(46)에 연결되는 표면 또는 측면(51)에 평행하다. 일부 실시형태에 있어서, 평면(49)은 (예컨대, 표면이 곡선형 또는 비-평면형일 때) 전극(18)이 셀(46)에 연결되는 표면(51)에 접할 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같이, 평면(49)은 중심축(47)에 직각이고 X-Z 평면을 따르거나 그에 평행할 수 있다. 따라서, 전극(18)은 평면(49)의 제2 측면으로 떨어져 충분히 위치결정되고, 제2 측면은 평면(49)의 제1 측면과 반대이다. 여기에서 논의된 다른 실시형태(예컨대, 각기둥 셀)의 핀(26)은 전극(18)이 셀(12)에 연결되는 셀(12)의 표면(예컨대, 여기에서 논의된 바와 같은 측면(51))을 따라 뻗거나 그에 접하는 평면에 대해 유사하게 위치결정될 수 있으며 전극(18)과 핀(26)은 평면의 반대 양측면 상에 위치결정된다.

도 6에 예시된 바와 같이, 여기에서 그리고 특히 도 4를 참조하여 논의된 바와 같은 평면(45)은 원통형 셀(46)의 일 실시형태에 적용될 수 있다. 열점(40), TED(20) 및 지지 구조는 모두 이등분 평면(45)의 하나의 측면에 위치할 수 있다. 평면(45)은 원통형 셀(46)을 절반으로 분할한다. 평면(45)은 Y-축을 따른 셀(46)의 높이 또는 중심축(47)에 직각일 수 있다.

히트 스프레더(28)는 셀(46)의 주변을 따라 중심축(47) 둘레로 열점(40)을 실질적으로 감싸거나 둘러싸도록 셀(46)의 (예컨대, 둘레 또는 주변을 따른) 원주 둘레에 위치결정될 수 있다. 히트 스프레더는, 중심축(47) 둘레로 셀(46)의 주변을 실질적으로 에워싸는 것을 포함하여, 중심축(47)을 따라 어느 소망 길이로까지도 뻗어있을 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 히트 스프레더(28)는 여기에서 그리고 특히 도 8을 참조하여 논의된 바와 같이 구리 스트립(50)일 수 있다.

다른 실시형태는 도 7에 예시된 바와 같이 하나의 TED(20)에 의해 열 관리되도록 구성된 다수의 셀(12)을 포함한다. 도 7에 도시된 실시형태에 예시된 바와 같이, 단일 또는 공통 TED(20)가 3개의 셀(12)을 열 관리하도록 구성된다. 셀(12)의 수는 단지 예시를 위해 선택된다. TED(20), 핀(26), 및/또는 히트 스프레더(28)의 배치를 위한 고려사항은 여기에서 논의된 다른 실시형태와 유사할 수 있다.

다수의 셀(12)의 각각으로부터 뻗어있는 열 스프레더(28)의 핀(26)은 단일 TED(20)와 열 연통하고 있는 단일 히트 스프레더 또는 플레이트(48)와 열 연통하고 있다. TED(20)의 위치는 TED(20)와 셀(12)의 열점 또는 국지화된 열 발생(40) 간 열 경로의 길이를 최소화하도록 최적화된다. 다른 실시형태에 있어서, TED(20)는 전부 미만의 셀(12)(예컨대, 모든 다른 또는 대체 셀(12))과 열 연통하고 있다.

일부 실시형태에 있어서, 히트 스프레더(48)는 Y-Z 평면(예컨대, 핀(26)에 연결되거나 대향하는 히트 스프레더(48)의 측면) 상에 투영된 열점(40)의 중심을 아우르거나 중심 놓이도록 핀(26) 상에 위치결정될 수 있다. TED(20)는 Y-Z 평면 상에 투영된 열점(40)의 중심의 공간적/기하학적 평균이 Z-축을 따르거나 그에 평행하고 TED(20)의 중심(또는 모서리)과 교차하는 라인 상에 들게 되도록 히트 스프레더(48) 상에 위치결정될 수 있다. Y-Z 평면 상에 투영된 열점(40)의 중심의 평균은 가중될 수 있다. 예컨대, 다른 셀(12)보다 더 고온에서 동작하도록 설계되거나 알려져 있는 셀(12)은 Y-Z 평면 상에 투영된 공간적/기하학적 평균을 결정함에 있어서 더 무겁게 가중될 것이다. 히트 스프레더(48)는, Y-Z 평면 상에 투영된 열점(40)의 중심의 (선택사항으로서는 가중된) 공간적/기하학적 평균에 기반하여, Y-Z 평면에 유사하게 위치결정될 수 있다. 따라서, TED(20) 및/또는 히트 스프레더(48)의 위치는 Y-Z 평면 상에 투영된 열점(40)의 중심의 공간적/기하학적 평균에 의존하여 Y-축에서는 물론 Z-축에서도 조절될 수 있다.

열점 또는 국지화된 열 발생(40)과 TED(20) 간 열 경로를 따라 열 손실을 감축하기 위한 다른 방식은 TED(20)로의 열 전달을 용이하게 하도록 증가된 열 전도율을 갖는 재료를 히트 스프레더/핀(28)에 편입시키는 것이다. 예컨대, 도 8은 열점(40)으로부터 TED(20)로의 열 전달을 용이하게 하도록 알루미늄 히트 스프레더(28)에 편입된 구리 스트립(50)(더 높은 열 전도율을 갖는 재료)을 도시하고 있다. 구리로 전체 히트 스프레더(28)를 제작하는 것은 비용 및/또는 무게에 기인하여 엄두도 못 낼 수 있다. 그렇지만, 알루미늄 히트 스프레더(28)와 조합된 좁은 구리 스트립(50)은 경제적 관점으로부터 상대적으로 더 수용가능하고, 성능 관점으로부터 우수한 구성일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 구리 스트립(50)은, 부가적, 예컨대, 알루미늄 히트 스프레더/플레이트 없이, 여기에서 논의된 바와 같은 열점(40) 위에 위치결정된 히트 스프레더(28)일 수 있다. 유사하게, 핀(26)은, 예컨대, 알루미늄 핀(26)에 비해 (예컨대, 높이(H)에서 또는 Y-축에서) 더 짧은 구리 스트립일 수 있다. 상대적으로 더 짧은 히트 스프레더(28) 및 핀(26)을 갖는 그러한 일례의 실시형태는 원통형 셀(46)에 대한 도 6에 예시되어 있다.

일부 실시형태에 있어서, 다른 패키징 선택사항은 셀(12)의 반대 양측면(예컨대, 높이(H)에 의해 이격된 제1 측면(42)과 제2 측면(44)) 상에 양 및 음 전극(18)을 갖는 셀에 특정적이다. 이것은 도 9에 예시되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 셀(12)의 열점 또는 국지화된 열 발생(40)은 셀(12)에서 더 중심에, 또는 구체적으로는 높이(H)를 따른 중심 또는 중간점에 위치한다. 열점 또는 국지화된 열 발생(40)으로부터 셀(12)까지의 열 경로(31)를 따른 열 경로 또는 라인을 최소화하기 위해, TED(20)의 위치는 2개의 전극(18)의 사이에서 (예컨대, X-축을 따라) 셀(12)의 높이(H)를 이등분하는 중심선을 따라 핀(26) 상에 위치하도록 조절된다. 도 9에 예시된 실시형태에 있어서, 셀(12)의 높이(H)를 이등분하는 중심선은 실질적으로 열 경로(31)의 라인을 따른다.

일부 실시형태에 있어서, 도 10 내지 도 11에 예시된 바와 같이, 전극(18)은 Y-축에 평행하게 뻗은 셀(12)의 높이(H)를 따라 위치결정된다. 도 11에 예시된 바와 같이, 열점 또는 국지화된 열 발생(52)은 도 4의 실시형태의 열점(40)에 비해 셀(12)의 높이(H)를 따라 더 아래쪽으로 전극(18)의 사이에 위치결정된다. 열점 또는 국지화된 열 발생(52)으로부터 셀(12)까지의 열 경로(31)를 따른 열 경로 또는 라인(예컨대, 최단 열 경로)을 최소화하기 위해, TED(20)의 위치는 셀(12)의 높이(H) 또는 Y-축을 따라 더 아래쪽으로 핀(26) 상에 위치하도록 조절된다.

일부 실시형태에 있어서, 배터리 열 관리 시스템은 단일 기능적 배터리 팩을 제공하도록 서로 전기적으로 연결된 다수의 셀을 갖는 배터리 팩을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 배터리의 개개의 셀은 전기적 전도성 바 또는 다른 커넥터를 통하여 직렬 및/또는 병렬로 함께 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리 팩의 셀은 밀착 맞물려 적층될 수 있다. 예컨대, 도 1b 내지 도 5 및 도 8 내지 도 11에 예시된 바와 같은 X-Y 평면에서의 셀의 측면들은 서로 대향하도록 적층될 수 있다. 따라서, 그러한 배열은 두께(T)(예컨대, 높이(H) 및 폭(W)과 같은 셀(12)의 다른 측면에 비해 셀(12)의 최단 치수)를 따라 셀의 샌드위치형 구성이 제공된다. 배터리 팩은 X-Y 평면에서의 셀의 측면들 간 밀착 맞물림을 형성하도록 케이싱 또는 다른 지지 구조(예컨대, 배터리 케이스(16))를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 셀(12)의 다른 측면(예컨대, 상대적으로 더 긴 치수 측면(W) 또는 최장 치수 측면(H))들이, 예컨대, 전극(18)의 위치에 의존하여 적층될 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에 있어서, BTMS(10)는 히트 스프레더(28) 및/또는 핀(26) 없이 여기에서 논의된 바와 같이 X-Y 측면에서 열점(40) 위에 직접 배치된 TED(20)를 포함할 수 있으며, 셀(12)의 적층을 방해하거나 전극(18)을 물리적으로 막지 않고 열점(40)까지의 최단 가능한 열 경로를 제공할 수 있다. 다르게 말하면, 배터리 셀의 적층 구성은 TED의 소망 위치에 기반하여 결정될 수 있다. 그처럼, TED 및 배터리의 측면과 직접 열 연통이 요망될 때, TED는 핀(26) 및/또는 히트 스프레더(28) 없이 배터리 셀의 측면 상에 직접 배치될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 배터리 열 관리 시스템은 배터리의 하나 이상의 셀과 통합되거나 연결된(예컨대, 실질적 열 연통하고 있는) 하나 이상의 열전 디바이스를 포함할 수 있다. 열전 디바이스는 세라믹 기판 상에 층을 이룬 구리 기판 또는 어느 다른 적합한 구성이라도 가질 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 각각의 열전 디바이스의 하나의 단부, 측면 또는 부분은 직렬로 연결되는 적어도 2개의 인접 셀과 (실질적 열 연통하여) 통합되거나 연결될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 셀은 적어도 하나의 TE 디바이스와 실질적 열 연통 또는 연결되지 않는다. 각각의 열전 디바이스의 다른 하나의 단부, 측면 또는 부분은 폐기 열 제거 시스템(예컨대, 열 전달 디바이스)에 연결, 클리핑, 접착, 본딩, 클램핑 아니면 부착될 수 있다. 열 전달 디바이스는, 예컨대, 액체 튜브 열 교환기일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 하나의 열 전달 디바이스는 각각의 열전 디바이스에 또는 TE 디바이스 전부에 부착될 수 있다. 다른 실시형태에서는, 다수의 열 전달 디바이스가 각각의 열전 디바이스에 부착되거나 그와 실질적 열 연통하고 있을 수 있다.

일부 예의 실시형태에 있어서, 여기에서 기술되는 열 또는 배터리 열 관리 시스템은 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

1. 열전 디바이스와 열 연통하고 있거나 그렇게 구성된 적어도 하나의 배터리 셀로서, 배터리 셀의 열점으로부터 열전 디바이스까지의 열 경로는 최소화된다.

2. 파우치 셀을 포함하는 배터리 셀.

3. 각기둥 셀을 포함하는 배터리 셀.

4. 원통형 셀을 포함하는 배터리 셀.

5. 2개 이상의 열전 디바이스와 열 연통하고 있거나 그렇게 구성된 적어도 하나의 배터리 셀로서, 배터리 셀의 열점으로부터 열전 디바이스까지의 열 경로는 최소화된다.

6. 하나의 열전 디바이스와 열 연통하고 있거나 그렇게 구성된 적어도 2개의 배터리 셀로서, 배터리 셀의 열점으로부터 열전 디바이스까지의 열 경로는 최소화된다.

7. 공기에 의해 냉각되도록 구성된 폐기 측면을 포함하는 TED.

8. 배터리 케이스를 거쳐 또는 통해 전도성 냉각되도록 구성된 폐기 측면을 포함하는 TED.

9. 외부 또는 주변 공기에 개방되어 있거나 그와 열 연통하고 있도록 구성된 배터리.

10. 외부 또는 주변 공기에 대해 밀봉되도록 구성된 배터리.

11. 셀의 측면을 따라 위치결정된 핀을 포함하는 히트 스프레더, 및 핀에 부착된 적어도 하나의 TED.

12. 셀의 대향하는 양측면을 따라 위치결정된 2개의 핀을 포함하는 히트 스프레더, 및 각각의 핀에 부착된 적어도 하나의 TED.

위에서 개시된 실시형태의 특정 특징 및 태양의 다양한 조합 또는 부분조합이 이루어질 수 있고 역시 본 발명 중 하나 이상 내에 들 수 있다고 고려된다. 더욱, 일 실시형태와 연관되는 어느 특정 특징, 태양, 방법, 성질, 특성, 품질, 속성, 요소 등의 여기에서의 개시라도 여기에서 제시된 모든 다른 실시형태에서 사용될 수 있다. 따라서, 개시된 실시형태의 다양한 특징 및 태양은 개시된 발명의 가지각색의 모드를 형성하기 위해 서로 조합되거나 대체될 수 있음을 이해하여야 한다. 그리하여, 개시된 여기에서의 본 발명의 범위는 위에서 개시된 특정 개시된 실시형태에 의해 한정되어서는 안 된다는 의도이다. 더욱, 본 발명이 다양한 수정 및 대안의 형태가 쉽게 가능하기는 하지만, 그 특정 예가 도면에 도시되었고 여기에서 상세히 설명되고 있다. 그렇지만, 본 발명은 개시된 특정 형태 또는 방법으로 한정되는 것이 아니라, 반대로, 본 발명은 기술된 다양한 실시형태 및 첨부 청구항들의 취지 및 범위 내에 드는 모든 수정, 균등물 및 대안을 망라하는 것임을 이해하여야 한다. 여기에서 개시된 어느 방법도 나열된 순서로 수행될 필요는 없다. 여기에서 개시된 방법은 실무자에 의해 취해진 소정 액션을 포함한다; 그렇지만, 그것들은, 명시적으로든 암시적으로든, 그 액션의 어느 제3자 명령이라도 또한 포함할 수 있다. 예컨대, "설편의 기저부를 서스펜션 라인이 통과하게 하는 것"과 같은 액션은 "설편의 기저부를 통한 서스펜션 라인의 통과를 명령하는 것"을 포함한다. 그러한 묘사된 아키텍처는 단지 예일 뿐이고, 실제로는 동일한 기능성을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있다고 이해되는 것이다. 개념적 의미로, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트의 어느 배열이라도 효과적으로는 소망의 기능성이 달성되도록 "연관된다". 그리하여, 특정 기능성을 달성하도록 조합된 여기에서의 어느 2개의 컴포넌트라도, 아키텍처 또는 중간 컴포넌트와 무관하게, 소망의 기능성이 달성되도록 서로 "연관된" 것으로 보일 수 있다. 여기에서 개시된 범위는 또한 어느 그리고 모든 중첩, 부분범위 및 그 조합을 망라한다. "까지", "적어도", "초과", "미만", "사이" 등과 같은 언어는 나열된 수를 포함한다. 여기에서 사용된 바와 같은 "대략", "약" 및 "실질적으로"와 같은 용어가 선행하는 수는 나열된 수를 포함하고, 또한 역시 소망의 기능을 수행하거나 원하는 결과를 달성하는 서술된 양에 가까운 양을 표현한다. 예컨대, 용어 "대략", "약" 및 "실질적으로"는 서술된 양의 10% 미만 내, 5% 미만 내, 1% 미만 내, 0.1% 미만 내, 그리고 0.01% 미만 내의 양을 지칭할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은 "대략", "약" 및 "실질적으로"와 같은 용어가 선행하는 여기에서의 개시된 실시형태의 특징은 그 특징에 대해 역시 소망의 기능을 수행하거나 원하는 결과를 달성하는 소정 가변성을 갖는 특징을 표현한다.

여기에서 실질적으로 어느 복수형 및/또는 단수형 용어의 사용에 대해, 당업자는 맥락 및/또는 응용에 적합한 대로 복수형으로부터 단수형으로 그리고/또는 단수형으로부터 복수형으로 변환할 수 있다. 다양한 단수형/복수형 순열이 여기에서는 명확성을 위해 명시적으로 제시될 수 있다.

일반적으로, 여기에서 사용된 용어는 일반적으로는 "개방형" 용어라고 의도됨을 당업자는 이해할 것이다(예컨대, 용어 "포함하는"은 "포함하지만 국한되지는 않는"이라고 해석되어야 하고, 용어 "갖는"은 "적어도 갖는"이라고 해석되어야 하고, 용어 "포함한다"는 "포함하지만 국한되지는 않는다"라고 해석되어야 하고 등이다). 더욱, 특정 수의 도입된 실시형태 나열이 의도되면, 그러한 의도는 그 실시형태에서 명시적으로 나열될 것이고, 그러한 나열의 부재시 그러한 의도는 존재하지 않음을 당업자는 이해할 것이다. 예컨대, 이해를 돕기 위해, 본 개시는 실시형태 나열을 도입하도록 도입구 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 사용을 포함하고 있을 수 있다. 그렇지만, 그러한 구절의 사용은 단수형 부정 관사에 의한 실시형태 나열의 도입이 그러한 도입된 실시형태 나열을 포함하고 있는 어느 특정 실시형태라도, 동일한 실시형태가 도입구 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 단수형 부정 관사를 포함하고 있을 때에도, 단 하나의 그러한 나열만을 포함하고 있는 실시형태로 한정함을 내포하는 것으로 해석되어서는 안 되고(예컨대, 단수형 부정 관사는 전형적으로는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다고 해석되어야 하고); 실시형태 나열을 도입하도록 사용된 정관사의 사용에 대해서도 동일하게 그렇다. 부가적으로, 특정 수의 도입된 실시형태 나열이 명시적으로 나열되더라도, 당업자는 그러한 나열이 전형적으로는 적어도 그 나열된 수를 의미한다고 해석되어야 함을 인식할 것이다(예컨대, 다른 수식어 없이, "2개의 나열"이라는 맨 나열은 전형적으로는 적어도 2개의 나열 또는 2개 이상의 나열을 의미한다). 더욱, "A, B 및 C 중 적어도 하나 등"과 유사한 관례가 사용되는 그들 사례에서, 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 그 관례를 이해하였을 의미로 의도된다(예컨대, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 국한되는 것은 아니지만 A만, B만, C만, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 그리고/또는 A와 B와 C를 함께 갖는 시스템을 포함할 것이다 등). "A, B 또는 C 중 적어도 하나 등"과 유사한 관례가 사용되는 그들 사례에서, 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 그 관례를 이해하였을 의미로 의도된다(예컨대, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 국한되는 것은 아니지만 A만, B만, C만, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 그리고/또는 A와 B와 C를 함께 갖는 시스템을 포함할 것이다 등). 더욱, 2개 이상의 대안의 용어를 제시하는 사실상 어느 이접 단어 및/또는 구절은, 설명에서든, 실시형태에서든 또는 도면에서든, 그 용어 중 하나, 그 용어 중 어느 하나, 또는 그 용어 둘 다를 포함할 가능성을 고려한다고 이해되어야 함을 당업자는 이해할 것이다. 예컨대, 구절 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A와 B"의 가능성을 포함한다고 이해될 것이다.

본 주제 사항이 여기에서는 소정 실시형태 및 소정 예시적 방법의 관점에서 기술되었기는 하지만, 그 주제 사항의 범위는 그에 의해 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 그보다는, 본 출원인은 당업자에게 명백한 여기에서의 개시된 방법 및 소재에 대한 변형이 개시된 주제 사항의 범위 내에 들 것을 의도한다.

Claims (93)

1. 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템으로서,
   배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 상기 배터리 셀로서, 상기 전극은 상기 배터리 셀의 제1 측면 상에서 상기 배터리 셀에 연결되되, 상기 배터리 셀은 상기 배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 상기 열점은 상기 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는, 상기 배터리 셀;
   상기 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 상기 열점과 열 연통하고 있는 히트 스프레더로서, 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 열점의 상기 중심 위에 있는, 상기 히트 스프레더; 및
   주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스로서, 상기 열전 디바이스는 상기 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 상기 열전 디바이스는 상기 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 그리고 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따라 뻗어있는 상기 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 상기 열점의 상기 중심으로부터 상기 배터리 셀의 상기 제3 측면으로까지의 상기 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있는, 상기 열전 디바이스를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 측면은 상기 배터리 셀의 최단 치수에 실질적으로 직각인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배터리 셀은 각기둥 형상을 갖고, 그리고 상기 각기둥 형상이 X-Y-Z 좌표계에 위치결정될 때, 상기 제1 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 X-Z 평면을 따라 있고, 상기 제2 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 X-Y 평면을 따라 있고, 상기 제3 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 Y-Z 평면을 따라 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히트 스프레더에 그리고 상기 히트 스프레더를 통하여 상기 열점과 열 연통하여 연결된 핀을 더 포함하고, 상기 핀은 상기 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 핀은 상기 배터리 셀의 상기 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스로서, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 다른 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 배터리 셀의 상기 제3 측면과 반대인 상기 배터리 셀의 제4 측면에 근접하여 있으며, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따라 뻗어있는 상기 히트 스프레더의 상기 평면 상에 투영되면 실질적으로 상기 히트 스프레더 상의 상기 최단 열 경로를 따른 상기 라인 상에 있는 상기 다른 열전 디바이스를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 히트 스프레더에 그리고 상기 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀을 더 포함하고, 상기 다른 핀은 상기 배터리 셀의 상기 제4 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 다른 핀은 상기 배터리 셀의 상기 제4 측면과 실질적으로 평행하게 상기 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 배터리 셀을 더 포함하되, 상기 다른 배터리 셀은 상기 다른 배터리 셀로 또는 상기 다른 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 다른 배터리 셀의 제1 측면 상에서 상기 다른 배터리 셀에 연결되되, 상기 다른 배터리 셀은 상기 다른 배터리 셀로 또는 상기 다른 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 다른 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 다른 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 다른 열점을 갖고, 상기 다른 열점은 상기 다른 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 다른 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 가지며, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 다른 배터리 셀은 상기 배터리 셀의 상기 제1 측면과 상기 다른 배터리 셀의 상기 제1 측면이 동일 평면을 따라 실질적으로 평행하게 위치결정되어 적층되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 다른 배터리 셀은 상기 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 상기 배터리 셀의 상기 다른 열점은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 조절함으로써 가열 또는 냉각되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 상기 다른 열점과 열 연통하고 있는 다른 히트 스프레더로서, 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 다른 열점의 상기 중심 위에 있는, 상기 다른 히트 스프레더; 및
    주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스로서, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 다른 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 다른 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 다른 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 그리고 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따라 뻗어있는 상기 다른 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 상기 다른 열점의 상기 중심으로부터 상기 다른 배터리 셀의 상기 제3 측면으로까지의 상기 다른 히트 스프레더 상의 다른 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있는, 상기 다른 열전 디바이스를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 다른 히트 스프레더에 그리고 상기 다른 히트 스프레더를 통하여 상기 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀을 더 포함하되, 상기 다른 핀은 상기 다른 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 다른 핀은 상기 다른 배터리 셀의 상기 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 다른 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 상기 다른 열점과 열 연통하고 있는 다른 히트 스프레더로서, 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 다른 열점의 상기 중심 위에 있는, 상기 히트 스프레더; 및
    상기 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 상기 히트 스프레더와 상기 다른 히트 스프레더의 양자와 연결 및 열 연통하고 있는 히트 플레이트로서, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀 및 상기 다른 배터리 셀의 상기 열점을 가열 또는 냉각하도록 상기 히트 플레이트와 열 연통하고 있는, 상기 히트 플레이트를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심은 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따라 뻗어있는 상기 다른 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 상기 다른 열점의 상기 중심으로부터 상기 다른 배터리 셀의 제3 측면으로까지의 상기 다른 히트 스프레더 상의 다른 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있고, 상기 열전 디바이스는 상기 다른 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심이 상기 히트 플레이트의 측면 상에 투영될 때, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 히트 플레이트의 상기 측면 상에 투영된 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심의 기하학적 평균 중심 위에 있되, 상기 히트 플레이트의 상기 측면은 상기 배터리 셀 및 상기 다른 배터리 셀의 상기 제3 측면에 평행한, 열전 배터리 열 관리 시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심의 상기 기하학적 평균 중심은 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심의 상대 온도에 기반하여 가중되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 히트 스프레더에 그리고 상기 다른 히트 스프레더를 통하여 상기 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀을 더 포함하되, 상기 다른 핀은 상기 다른 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스로까지 상기 최단 열 경로를 따라 뻗어있는 스트립을 더 포함하되, 상기 스트립은 적어도 하나의 치수에서 상기 히트 스프레더보다 더 짧은, 열전 배터리 열 관리 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 스트립은 상기 히트 스프레더에 연결되고 그리고 상기 히트 스프레더의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
21. 제20항에 있어서, 상기 스트립의 상기 재료는 구리를 포함하고, 그리고 상기 히트 스프레더의 상기 재료는 알루미늄을 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열점의 상기 중심은 상기 배터리 셀의 상기 제1 측면과 반대인 상기 배터리 셀의 제5 측면에 비해 상기 배터리 셀의 상기 제1 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
23. 제22항에 있어서, 상기 열전 디바이스의 전체는 상기 배터리 셀의 상기 제1 측면과 상기 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 뻗어있는 평면의 동일 측면 상에 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 셀은 상기 배터리 셀의 상기 제1 측면 상에서 상기 배터리 셀에 연결된 다른 전극을 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
25. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열점의 상기 중심은 상기 배터리 셀의 상기 제1 측면과 상기 배터리 셀의 상기 제1 측면과 반대인 상기 배터리 셀의 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
26. 제25항에 있어서, 상기 배터리 셀은 상기 배터리 셀의 상기 제5 측면 상에서 상기 배터리 셀에 연결된 다른 전극을 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스는 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따른 상기 제3 측면의 길이의 절반 미만으로 상기 배터리 셀의 상기 제3 측면을 따라 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
28. 제27항에 있어서, 상기 열전 디바이스는 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따른 상기 제3 측면의 상기 길이의 1/3 미만으로 상기 배터리 셀의 상기 제3 측면을 따라 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스와 전기 통신하고 있고 상기 열전 디바이스에 제공되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하되, 상기 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 그리고 상기 전기 전류의 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
30. 제29항에 있어서, 상기 배터리 셀과 열 연통하고 있는 그리고 상기 컨트롤러와 전기 통신하고 있는 온도 센서를 더 포함하되, 상기 온도 센서는 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성 또는 크기를 조절하도록 상기 컨트롤러에 온도 정보를 제공하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면은 상기 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체와 열 연통하고 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
32. 제31항에 있어서, 상기 유체는 공기인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 셀은 인클로저 내에 밀봉되고, 그리고 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면은 상기 인클로저의 벽과 열 연통하고 있으며, 상기 인클로저의 상기 벽은 상기 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
34. 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템으로서,
    제1 배터리 셀로 또는 상기 제1 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 제1 전극을 포함하는 상기 제1 배터리 셀로서, 상기 제1 전극은 상기 제1 배터리 셀의 제1 측면 상에서 상기 제1 배터리 셀에 연결되되, 상기 제1 배터리 셀은 상기 제1 배터리 셀로 또는 상기 제1 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 제1 전극을 통하여 상기 제1 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 제1 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 제1 열점을 갖고, 상기 제1 열점은 상기 제1 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 제1 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는, 상기 제1 배터리 셀;
    제2 배터리 셀로 또는 상기 제2 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 제1 전극을 포함하는 상기 제2 배터리 셀로서, 상기 제1 전극은 상기 제2 배터리 셀의 제1 측면 상에서 상기 제2 배터리 셀에 연결되되, 상기 제2 배터리 셀은 상기 제2 배터리 셀로 또는 상기 제2 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 제1 전극을 통하여 상기 제2 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 제2 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 제2 열점을 갖고, 상기 제2 열점은 상기 제2 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 제2 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는, 상기 제2 배터리 셀;
    상기 제1 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 상기 제1 열점과 열 연통하고 있는 제1 히트 스프레더로서, 상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 제1 열점의 상기 중심 위에 있는, 상기 제1 히트 스프레더;
    상기 제2 배터리 셀의 제2 측면 상에 있는 그리고 상기 제2 열점과 열 연통하고 있는 제2 히트 스프레더로서, 상기 제2 히트 스프레더는 상기 제2 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 제2 열점의 상기 중심 위에 있되, 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀의 상기 제2 측면은 서로 실질적으로 평행한, 상기 제2 히트 스프레더;
    상기 제1 히트 스프레더 및 상기 제2 히트 스프레더와 열 연통하고 있는 제3 히트 스프레더; 및
    주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스로서, 상기 열전 디바이스는 상기 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 제1 배터리 셀 및 상기 제2 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 상기 열전 디바이스는 상기 제1 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 그리고 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따라 뻗어있는 상기 제1 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 상기 제1 열점의 상기 중심으로부터 상기 제1 배터리 셀의 상기 제3 측면으로까지의 상기 제1 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있는, 상기 열전 디바이스를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
35. 제34항에 있어서, 상기 열전 디바이스는 상기 제2 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있고, 그리고 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심은 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 상기 제2 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따라 뻗어있는 상기 제2 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 상기 제2 열점의 상기 중심으로부터 상기 제2 배터리 셀의 상기 제3 측면으로까지의 상기 제2 히트 스프레더 상의 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
36. 제34항 또는 제35항에 있어서,
    상기 제1 히트 스프레더에 그리고 상기 제1 히트 스프레더를 통하여 상기 제1 열점과 열 연통하여 연결된 제1 핀으로서, 상기 제1 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 있는, 상기 제1 핀; 및
    상기 제2 히트 스프레더에 그리고 상기 제2 히트 스프레더를 통하여 상기 제2 열점과 열 연통하여 연결된 제2 핀으로서, 상기 제1 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 있는, 상기 제2 핀을 더 포함하되,
    상기 제1 핀 및 상기 제2 핀은 상기 제3 히트 스프레더와 상기 제1 히트 스프레더 및 상기 제2 히트 스프레더 간 열 연통을 적어도 부분적으로 제공하도록 상기 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
37. 제36항에 있어서, 상기 제1 핀은 상기 제1 배터리 셀의 상기 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 제1 히트 스프레더로부터 뻗어있고, 그리고 상기 제2 핀은 상기 제2 배터리 셀의 상기 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 제2 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 배터리 셀로 또는 상기 제3 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 제1 전극을 포함하는 상기 제3 배터리 셀로서, 상기 제1 전극은 상기 제3 배터리 셀의 제1 측면 상에서 상기 제3 배터리 셀에 연결되되, 상기 제3 배터리 셀은 상기 제3 배터리 셀로 또는 상기 제3 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 제1 전극을 통하여 상기 제3 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 제3 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 제3 열점을 갖고, 상기 제3 열점은 상기 제3 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 제3 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는, 상기 제3 배터리 셀을 더 포함하되,
    상기 제1 히트 스프레더 또는 상기 제2 히트 스프레더 중 적어도 하나는 상기 제3 배터리 셀의 제2 측면 상에 있고 그리고 상기 제3 열점과 열 연통하고 있고, 상기 제1 히트 스프레더 또는 상기 제2 히트 스프레더는 상기 제3 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 제3 열점의 상기 중심 위에 있으며,
    상기 제1 배터리 셀, 상기 제2 배터리 셀 및 상기 제3 배터리 셀의 상기 제2 측면은 서로 실질적으로 평행하고,
    상기 열전 디바이스는 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 조절함으로써 상기 제3 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 구성되고, 상기 열전 디바이스는 상기 제3 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
39. 제38항에 있어서, 상기 제3 배터리 셀의 제4 측면 상에 있는 그리고 상기 제3 열점과 열 연통하고 있는 제4 히트 스프레더를 더 포함하고, 상기 제3 배터리 셀의 상기 제4 측면은 상기 제3 배터리 셀의 상기 제2 측면과 반대이고, 상기 제4 히트 스프레더는 상기 제3 배터리 셀의 상기 제4 측면 상의 상기 제3 열점의 상기 중심 위에 있되, 상기 제3 히트 스프레더는 상기 제4 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 그리고 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심은 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 상기 제3 배터리 셀의 상기 제4 측면을 따라 뻗어있는 상기 제4 히트 스프레더의 평면 상에 투영되면 실질적으로 상기 제4 히트 스프레더 상의 상기 최단 열 경로를 따른 라인 상에 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
40. 제39항에 있어서, 상기 제4 히트 스프레더에 그리고 상기 제4 히트 스프레더를 통하여 상기 제3 열점과 열 연통하여 연결된 제3 핀을 더 포함하고, 상기 제3 핀은 상기 제3 배터리 셀의 상기 제3 측면에 근접하여 있되, 상기 제3 핀은 상기 제3 히트 스프레더와 상기 제4 히트 스프레더 간 열 연통을 적어도 부분적으로 제공하도록 상기 제3 히트 스프레더와 열 연통하고 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
41. 제40항에 있어서, 상기 제3 핀은 상기 제3 배터리 셀의 상기 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 제3 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
42. 제34항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스로까지 상기 제1 히트 스프레더 또는 상기 제2 히트 스프레더의 적어도 하나의 최단 열 경로를 따라 뻗어있는 스트립을 더 포함하고, 상기 스트립은 적어도 하나의 치수에서 상기 제1 히트 스프레더 또는 상기 제2 히트 스프레더 중 적어도 하나보다 더 짧고, 상기 스트립은 상기 제1 히트 스프레더 또는 상기 제2 히트 스프레더 중 상기 적어도 하나의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
43. 제42항에 있어서, 상기 스트립의 상기 재료는 구리를 포함하고, 그리고 상기 제1 히트 스프레더 및 상기 제2 히트 스프레더의 상기 재료는 알루미늄을 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
44. 제34항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 열점의 상기 중심은 각각의 배터리 셀의 상기 제1 측면과 반대인 각각의 배터리 셀의 제5 측면에 비해 각각의 배터리 셀의 상기 제1 측면에 근접하여 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
45. 제44항에 있어서, 상기 열전 디바이스의 전체는 각각의 배터리 셀의 상기 제1 측면과 상기 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 뻗어있는 평면의 동일 측면 상에 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
46. 제34항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 배터리 셀은 각각의 배터리 셀의 상기 제1 측면 상에서 각각의 배터리 셀에 연결된 제2 전극을 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
47. 제34항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 열점의 상기 중심은 각각의 배터리 셀의 상기 제1 측면과 각각의 배터리 셀의 상기 제1 측면과 반대인 각각의 배터리 셀의 제5 측면의 사이에서 실질적으로 등거리에 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
48. 제47항에 있어서, 각각의 배터리 셀은 각각의 배터리 셀의 상기 제5 측면 상에서 각각의 배터리 셀에 연결된 제2 전극을 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
49. 제34항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스는 상기 제1 배터리 셀 또는 상기 제2 배터리 셀 중 적어도 하나의 상기 제2 측면을 따른 상기 제3 측면의 길이의 절반 미만으로 상기 제1 배터리 셀 또는 상기 제2 배터리 셀 중 적어도 하나의 상기 제3 측면을 따라 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
50. 제49항에 있어서, 상기 열전 디바이스는 상기 제1 배터리 셀 또는 상기 제2 배터리 셀 중 상기 적어도 하나의 상기 제2 측면을 따른 상기 제3 측면의 상기 길이의 1/3 미만으로 상기 제1 배터리 셀 또는 상기 제2 배터리 셀 중 상기 적어도 하나의 상기 제3 측면을 따라 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
51. 제34항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 배터리 셀의 상기 제2 측면은 각각의 배터리 셀의 최단 치수에 실질적으로 직각인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
52. 제34항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 배터리 셀은 각기둥 형상을 갖고, 그리고 각각의 배터리 셀의 상기 각기둥 형상이 X-Y-Z 좌표계에 위치결정될 때, 각각의 배터리 셀의 상기 제1 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 X-Z 평면을 따라 있고, 각각의 배터리 셀의 상기 제2 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 X-Y 평면을 따라 있으며, 각각의 배터리 셀의 상기 제3 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 Y-Z 평면을 따라 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
53. 제34항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스와 전기 통신하고 있고 상기 열전 디바이스에 제공되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하되, 상기 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 그리고 상기 전기 전류의 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
54. 제53항에 있어서, 적어도 하나의 배터리 셀과 열 연통하고 있는 그리고 상기 컨트롤러와 전기 통신하고 있는 온도 센서를 더 포함하되, 상기 온도 센서는 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성 또는 크기를 조절하도록 상기 컨트롤러에 온도 정보를 제공하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
55. 제34항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면은 상기 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체와 열 연통하고 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
56. 제55항에 있어서, 상기 유체는 공기인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
57. 제34항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 배터리 셀은 인클로저 내에 밀봉되고, 그리고 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면은 상기 인클로저의 벽과 열 연통하고 있으며, 상기 인클로저의 상기 벽은 상기 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
58. 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템으로서,
    배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 상기 배터리 셀로서, 상기 전극은 상기 배터리 셀의 제1 표면 상에서 상기 배터리 셀에 연결되되, 상기 배터리 셀은 상기 배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 상기 열점은 상기 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는, 상기 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 제2 표면 상에 그리고 상기 열점과 열 연통하여 위치결정된 히트 스프레더로서, 상기 배터리 셀의 상기 제2 표면 상의 상기 열점의 상기 중심 위에 위치결정된, 상기 히트 스프레더;
    상기 히트 스프레더에 그리고 상기 히트 스프레더를 통하여 상기 열점과 열 연통하여 연결된 핀으로서, 상기 핀은 상기 열점의 상기 중심으로부터 상기 핀으로까지의 상기 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 상기 핀은 평면의 제1 측면 상에 있으며, 상기 평면은 상기 전극이 상기 배터리 셀에 연결되는 상기 제1 표면에 접하거나 평행하되, 상기 전극은 상기 평면의 제2 측면 상에 있는, 상기 핀; 및
    주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스로서, 상기 열전 디바이스는 상기 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 핀과 열 연통하고 있고, 상기 히트 스프레더 상의 상기 최단 열 경로는 상기 핀이 상기 히트 스프레더에 연결되는 상기 히트 스프레더의 표면 상에 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 둘레의 치수가 투영될 때 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 둘레의 상기 치수로까지 뻗는, 상기 열전 디바이스를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
59. 제58항에 있어서, 상기 제2 표면은 상기 배터리 셀의 최단 치수에 실질적으로 직각인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
60. 제58항 또는 제59항에 있어서, 상기 핀은 상기 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
61. 제58항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 핀이 상기 히트 스프레더에 연결되는 상기 히트 스프레더의 상기 표면 상에 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 상기 히트 스프레더 상의 상기 최단 열 경로를 따라 위치결정되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
62. 제58항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 셀은 각기둥 형상을 갖고, 상기 각기둥 형상이 X-Y-Z 좌표계에 위치결정될 때, 상기 제1 표면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 X-Z 평면을 따라 뻗고, 상기 제2 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 X-Y 평면을 따라 뻗으며, 상기 제3 측면은 상기 X-Y-Z 좌표계의 Y-Z 평면을 따라 뻗는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
63. 제58항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트 스프레더에 그리고 상기 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀으로서, 상기 평면의 상기 제1 측면 상에 있는 상기 다른 핀; 및
    주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스로서, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 다른 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 히트 스프레더를 따른 상기 최단 열 경로로부터 뻗어 평행한 라인을 따라 상기 다른 핀과 열 연통하고 있는 상기 다른 열전 디바이스를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
64. 제63항에 있어서, 상기 다른 핀은 상기 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 히트 스프레더로부터 뻗어있고, 상기 제3 측면은 상기 핀이 따라서 평행하게 뻗어있는 상기 배터리 셀의 제4 측면과 반대인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
65. 제58항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스로까지 상기 최단 열 경로를 따라 뻗어있는 스트립을 더 포함하되, 상기 스트립은 적어도 하나의 치수에서 상기 히트 스프레더보다 더 짧고, 상기 스트립은 상기 히트 스프레더에 연결되고 그리고 상기 히트 스프레더의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
66. 제65항에 있어서, 상기 스트립의 상기 재료는 구리를 포함하고, 그리고 상기 히트 스프레더의 상기 재료는 알루미늄을 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
67. 제58항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 배터리 셀을 더 포함하고, 상기 다른 배터리 셀은 상기 다른 배터리 셀로 또는 상기 다른 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하며, 상기 전극은 상기 다른 배터리 셀의 제1 표면 상에서 상기 다른 배터리 셀에 연결되되, 상기 다른 배터리 셀은 상기 다른 배터리 셀로 또는 상기 다른 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 다른 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 다른 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 다른 열점을 갖고, 상기 다른 열점은 상기 다른 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 다른 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 가지며, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 다른 배터리 셀은 상기 배터리 셀의 상기 제1 표면과 상기 다른 배터리 셀의 상기 제1 표면이 실질적으로 동일 평면에 위치결정되어 적층되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
68. 제67항에 있어서, 상기 다른 배터리 셀은 상기 히트 스프레더와 열 연통하고 있고, 상기 배터리 셀의 상기 다른 열점은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 조절함으로써 가열 또는 냉각되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
69. 제67항 또는 제68항에 있어서,
    상기 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 그리고 상기 다른 열점과 열 연통하여 위치결정된 다른 히트 스프레더로서, 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 다른 열점의 상기 중심 위에 위치결정된, 상기 다른 히트 스프레더;
    상기 다른 히트 스프레더에 그리고 상기 다른 히트 스프레더를 통하여 상기 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀으로서, 상기 다른 핀은 상기 다른 열점의 상기 중심으로부터 상기 다른 핀으로까지의 상기 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 상기 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 상기 다른 평면은 상기 전극이 상기 다른 배터리 셀에 연결되는 상기 제1 표면에 접하거나 평행하되, 상기 다른 배터리 셀의 상기 전극은 상기 다른 평면의 제2 측면 상에 있는, 상기 다른 핀; 및
    주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 다른 열전 디바이스로서, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 다른 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 다른 히트 스프레더의 상기 최단 열 경로를 따라 상기 다른 핀과 열 연통하고 있는, 상기 다른 열전 디바이스를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
70. 제69항에 있어서, 상기 다른 핀은 상기 다른 배터리 셀의 제3 측면과 실질적으로 평행하게 상기 다른 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
71. 제70항에 있어서, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 다른 핀이 상기 다른 히트 스프레더에 연결되는 상기 다른 히트 스프레더의 표면 상에 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 상기 히트 스프레더 상의 상기 최단 열 경로를 따라 위치결정되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
72. 제67항 또는 제68항에 있어서,
    상기 다른 배터리 셀의 제2 측면 상에 그리고 상기 다른 열점과 열 연통하여 위치결정된 다른 히트 스프레더로서, 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 다른 열점의 상기 중심 위에 위치결정된, 상기 다른 히트 스프레더;
    상기 다른 히트 스프레더에 그리고 상기 다른 히트 스프레더를 통하여 상기 다른 열점과 열 연통하여 연결된 다른 핀으로서, 상기 다른 핀은 상기 다른 열점의 상기 중심으로부터 상기 다른 핀으로까지의 상기 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 상기 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 상기 다른 평면은 상기 전극이 상기 다른 배터리 셀에 연결되는 상기 제1 표면에 접하거나 평행하되, 상기 다른 배터리 셀의 상기 전극은 상기 다른 평면의 제2 측면 상에 있는, 상기 다른 핀; 및
    상기 핀과 상기 다른 핀의 양자와 연결 및 열 연통하고 있는 히트 플레이트로서, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀 및 상기 다른 배터리 셀의 상기 열점을 가열 또는 냉각하도록 상기 히트 플레이트와 열 연통하고 있는, 상기 히트 플레이트를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
73. 제72항에 있어서, 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심이 상기 히트 플레이트의 측면 상에 투영될 때, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 히트 플레이트의 상기 측면 상에 투영된 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심의 기하학적 평균 중심 위에 위치결정되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
74. 제73항에 있어서, 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심의 상기 기하학적 평균 중심은 상기 열점 및 상기 다른 열점의 상기 중심의 상대 온도에 기반하여 가중되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
75. 제58항 내지 제74항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스와 전기 통신하고 있고 상기 열전 디바이스에 제공되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하되, 상기 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 그리고 상기 전기 전류의 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공되는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
76. 제75항에 있어서, 상기 배터리 셀과 열 연통하고 있는 그리고 상기 컨트롤러와 전기 통신하고 있는 온도 센서를 더 포함하되, 상기 온도 센서는 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성 또는 크기를 조절하도록 상기 컨트롤러에 온도 정보를 제공하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
77. 제58항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면은 상기 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체와 열 연통하고 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
78. 제77항에 있어서, 상기 유체는 공기인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
79. 제58항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 셀은 인클로저 내에 밀봉되고, 그리고 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면은 상기 인클로저의 벽과 열 연통하고 있고, 상기 인클로저의 상기 벽은 상기 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
80. 제58항에 있어서, 상기 배터리 셀은 원통형 형상을 갖고, 그리고 상기 히트 스프레더는 상기 원통형 형상의 중심축 둘레로 상기 배터리 셀의 둘레를 싸고, 상기 중심축은 상기 평면에 직각인, 열전 배터리 열 관리 시스템.
81. 제80항에 있어서, 상기 핀은 상기 핀의 길이방향 치수가 상기 중심축에 평행하게 상기 중심축에 직각으로 상기 히트 스프레더로부터 뻗어있는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
82. 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법으로서,
    배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 갖는 상기 배터리 셀에 히트 스프레더를 연결하는 단계로서, 상기 전극은 상기 배터리 셀의 제1 표면 상에서 상기 배터리 셀에 연결되되, 상기 배터리 셀은 상기 배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 상기 열점은 상기 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖고, 상기 히트 스프레더는 상기 열점과 열 연통하고 있도록 상기 배터리 셀의 제2 표면 상에 연결되고, 상기 히트 스프레더는 상기 배터리 셀의 상기 제2 표면 상의 상기 열점의 상기 중심 위에 위치결정되는, 상기 히트 스프레더를 연결하는 단계;
    상기 열점과 열 연통하여 상기 히트 스프레더에 핀을 연결하는 단계로서, 상기 핀은 상기 열점의 상기 중심으로부터 상기 핀으로까지의 상기 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 상기 핀은 평면의 제1 측면 상에 있고, 상기 평면은 상기 전극이 상기 배터리 셀에 연결되는 상기 제1 표면에 접하거나 평행하되, 상기 전극은 상기 평면의 제2 측면 상에 있는, 상기 핀을 연결하는 단계; 및
    상기 핀에 열전 디바이스를 연결하는 단계로서, 상기 열전 디바이스는 주 표면 및 폐기 표면을 포함하고, 상기 열전 디바이스는 상기 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 핀과 열 연통하고 있고, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 핀이 상기 히트 스프레더에 연결되는 상기 히트 스프레더의 표면 상에 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 상기 히트 스프레더 상의 상기 최단 열 경로를 따라 위치결정되는, 상기 열전 디바이스를 연결하는 단계를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
83. 제82항에 있어서,
    상기 열점과 열 연통하여 상기 히트 스프레더에 다른 핀을 연결하는 단계로서, 상기 다른 핀은 상기 평면의 상기 제1 측면 상에 있는, 상기 다른 핀을 연결하는 단계; 및
    상기 다른 핀에 다른 열전 디바이스를 연결하는 단계로서, 상기 다른 열전 디바이스는 주 표면 및 폐기 표면을 포함하고, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 다른 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 히트 스프레더를 따른 상기 최단 열 경로로부터 뻗어 평행한 라인을 따라 상기 다른 핀과 열 연통하고 있는, 상기 다른 열전 디바이스를 연결하는 단계를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
84. 제82항 또는 제83항에 있어서, 상기 열전 디바이스로까지 상기 최단 열 경로를 따라 스트립을 연결하는 단계를 더 포함하고, 상기 스트립은 적어도 하나의 치수에서 상기 히트 스프레더보다 더 짧고, 상기 스트립은 상기 히트 스프레더에 연결되고 그리고 상기 히트 스프레더의 재료보다 더 높은 열 전도율을 갖는 재료를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
85. 제82항에 있어서, 상기 배터리 셀과 다른 배터리 셀을 적층시키는 단계를 더 포함하고, 상기 다른 배터리 셀은 상기 다른 배터리 셀로 또는 상기 다른 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 다른 배터리 셀의 제1 표면 상에서 상기 다른 배터리 셀에 연결되되, 상기 다른 배터리 셀은 상기 다른 배터리 셀로 또는 상기 다른 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 다른 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 다른 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 다른 열점을 갖고, 상기 다른 열점은 상기 다른 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 다른 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖고, 그리고 상기 배터리 셀과 상기 다른 배터리 셀은 상기 배터리 셀의 상기 제1 표면과 상기 다른 배터리 셀의 상기 제1 표면이 실질적으로 동일 평면에 위치결정되어 적층되는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
86. 제85항에 있어서,
    상기 다른 배터리 셀의 제2 측면에 그리고 상기 다른 열점과 열 연통하여 다른 히트 스프레더를 연결하는 단계로서, 상기 다른 히트 스프레더는 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 다른 열점의 상기 중심 위에 위치결정되는, 상기 다른 히트 스프레더를 연결하는 단계;
    상기 다른 히트 스프레더를 통하여 상기 다른 열점과 열 연통하여 상기 다른 히트 스프레더에 다른 핀을 연결하는 단계로서, 상기 다른 핀은 상기 다른 열점의 상기 중심으로부터 상기 다른 핀으로까지의 상기 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 상기 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 상기 다른 평면은 상기 전극이 상기 다른 배터리 셀에 연결되는 상기 제1 표면에 접하거나 평행하되, 상기 다른 배터리 셀의 상기 전극은 상기 다른 평면의 제2 측면 상에 있는, 상기 다른 핀을 연결하는 단계; 및
    상기 다른 핀과 다른 열전 디바이스를 연결하는 단계로서, 상기 다른 열전 디바이스는 주 표면 및 폐기 표면을 포함하고, 상기 다른 열전 디바이스는 상기 다른 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 다른 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 다른 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 다른 히트 스프레더의 상기 최단 열 경로를 따라 상기 다른 핀과 열 연통하고 있는, 상기 다른 열전 디바이스를 연결하는 단계를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
87. 제85항에 있어서,
    상기 다른 배터리 셀의 제2 측면에 그리고 상기 다른 열점과 열 연통하여 다른 히트 스프레더를 연결하는 단계로서, 상기 다른 히트 스프레더는 상기 다른 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 다른 열점의 상기 중심 위에 위치결정되는, 상기 다른 히트 스프레더를 연결하는 단계;
    상기 다른 히트 스프레더에 그리고 상기 다른 히트 스프레더를 통하여 상기 다른 열점과 열 연통하여 다른 핀을 연결하는 단계로서, 상기 다른 핀은 상기 다른 열점의 상기 중심으로부터 상기 다른 핀으로까지의 상기 다른 히트 스프레더를 따른 최단 열 경로를 제공하도록 위치결정되고, 상기 다른 핀은 다른 평면의 제1 측면 상에 있고, 상기 다른 평면은 상기 전극이 상기 다른 배터리 셀에 연결되는 상기 제1 표면에 접하거나 평행하되, 상기 다른 배터리 셀의 상기 전극은 상기 다른 평면의 제2 측면 상에 있는, 상기 다른 핀을 연결하는 단계;
    상기 핀과 상기 다른 핀의 양자에 열 연통하여 히트 플레이트를 연결하는 단계; 및
    상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀 및 상기 다른 배터리 셀의 상기 열점을 가열 또는 냉각하도록 열 연통하여 상기 히트 플레이트와 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면을 연결하는 단계를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
88. 제82항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 배터리 열 관리 시스템에 컨트롤러를 연결하는 단계를 더 포함하되, 상기 컨트롤러는 상기 열전 디바이스에 제공되는 상기 전기 전류의 상기 극성을 제어하도록 구성되고, 상기 전기 전류의 제1 극성은 시스템 동작의 냉각 모드에서 제공되고, 그리고 상기 전기 전류의 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성은 시스템 동작의 가열 모드에서 제공되는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
89. 제82항 내지 제88항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 셀과 열 연통하여 그리고 상기 컨트롤러와 전기 통신하여 온도 센서를 연결하는 단계를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
90. 제82항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전 배터리 열 관리 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는 유체에 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면을 연결하는 단계를 더 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
91. 제82항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 인클로저 내에 상기 배터리 셀을 밀봉하고 그리고 상기 인클로저의 벽과 상기 열전 디바이스의 상기 폐기 표면을 연결하는 단계를 더 포함하고, 상기 인클로저의 상기 벽은 상기 시스템에 대한 히트 싱크 또는 열원으로서 역할할 수 있는, 열전 배터리 열 관리 시스템의 제조 방법.
92. 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템으로서,
    배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 상기 배터리 셀로서, 상기 전극은 상기 배터리 셀의 제1 측면 상에서 상기 배터리 셀에 연결되되, 상기 배터리 셀은 상기 배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 상기 열점은 상기 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는, 상기 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 제2 측면 상에 그리고 상기 열점과 열 연통하여 위치결정된 히트 스프레더로서, 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면 상의 상기 열점의 상기 중심 위에 위치결정된, 상기 히트 스프레더;
    상기 히트 스프레더에 그리고 상기 히트 스프레더를 통하여 상기 열점과 열 연통하여 연결된 핀으로서, 상기 핀은 상기 배터리 셀의 제3 측면에 근접하여 위치결정되고, 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면과 상기 제3 측면은 상기 배터리 셀의 측면 간 어느 다른 모서리보다도 상기 열점의 상기 중심으로부터 더 멀리 떨어져 있지 않은 공통 모서리에서 연결되는, 상기 핀; 및
    주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스로서, 상기 열전 디바이스는 상기 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 핀과 열 연통하고 있고, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 기하학적 중심은 상기 배터리 셀의 상기 제2 측면을 따라 뻗어있는 상기 히트 스프레더의 평면 상에 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면의 상기 기하학적 중심이 투영될 때 실질적으로 상기 히트 스프레더 상의 열 경로를 따라 위치결정되고, 상기 열 경로는 상기 공통 모서리로 향하여 직각으로 상기 열점의 상기 중심으로부터 뻗는, 상기 열전 디바이스를 포함하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.
93. 배터리 셀의 온도를 관리하도록 구성된 열전 배터리 열 관리 시스템으로서,
    배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 전기 전력을 전달하도록 구성된 전극을 포함하는 상기 배터리 셀로서, 상기 전극은 상기 배터리 셀의 제1 표면 상에서 상기 배터리 셀에 연결되되, 상기 배터리 셀은 상기 배터리 셀로 또는 상기 배터리 셀로부터 상기 전기 전력을 전달하는 상기 전극을 통하여 상기 배터리 셀이 동작하고 있을 때 상기 배터리 셀의 온도 증가에 대응하는 열점을 갖고, 상기 열점은 상기 배터리 셀의 다른 영역에 비해 최고 온도를 갖는 상기 배터리 셀의 영역 또는 점에 대응하는 중심을 갖는, 상기 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 제2 표면 상에 그리고 상기 열점과 열 연통하여 위치결정된 히트 스프레더로서, 상기 배터리 셀의 상기 제2 표면 상의 상기 열점의 상기 중심 위에 위치결정된, 상기 히트 스프레더;
    상기 히트 스프레더에 그리고 상기 히트 스프레더를 통하여 상기 열점과 열 연통하여 연결된 핀; 및
    주 표면 및 폐기 표면을 포함하는 열전 디바이스로서, 상기 열전 디바이스는 상기 열전 디바이스에 전기 전류의 인가 시 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면과 상기 폐기 표면 간 열 에너지를 전달하도록 구성되되, 상기 열전 디바이스의 상기 주 표면은 상기 열전 디바이스에 전달되는 상기 전기 전류의 극성을 조절함으로써 상기 배터리 셀을 가열 또는 냉각하도록 상기 핀과 열 연통하고 있는, 상기 열전 디바이스를 포함하되,
    상기 열점과 상기 열전 디바이스는 상기 제1 표면에 평행하게 상기 배터리 셀을 통과하는 그리고 상기 배터리 셀을 2개의 동등한 부분으로 나누는 평면의 동일 측면 상에 위치하는, 열전 배터리 열 관리 시스템.

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