KR20190041415A - 열 커패시터를 이용한 하이브리드 및 완전 전기 자동차들을 위한 배터리 열 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

배터리 열 관리 시스템은 배터리 팩, 배터리 팩과 유체 연통하는 열 교환기, 열 교환기와 배터리 팩 사이에 개재되어 열 교환기와 배터리 팩 사이의 냉각수 루프에서 열 교환 유체가 흐르게 하는 펌프를 포함한다. 냉각수 루프를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 배터리 팩으로부터의 하류에 그리고 냉각수 루프를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에서 열 교환기로부터의 상류에 열 커패시터가 배치된다. 냉각수 루프를 통한 냉각수의 흐름 방향에서 열 커패시터로부터의 상류에서 냉각수 루프 내에 밸브가 배치된다. 밸브는 열 커패시터 및 열 교환기 중 적어도 하나를 통해 냉각수의 흐름의 적어도 일부를 제어한다.

Description

열 커패시터를 이용한 하이브리드 및 완전 전기 자동차들을 위한 배터리 열 관리 시스템{BATTERY THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR HYBRID AND FULL ELECTRIC VEHICLES USING HEAT CAPACITOR}
본 발명은 배터리 열 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차용 배터리 열 관리 시스템에 관한 것이며, 여기서 열 관리 시스템은 열 커패시터를 포함한다.
하이브리드 전기 자동차 및 전기 자동차는 자동차를 추진시키기 위해 모터를 사용한다. 전력이 배터리에 의해 모터에 공급된다. 배터리는 다른 자동차 부품들에 동력을 공급하는 데에도 또한 사용될 수 있는 전하를 저장하도록 구성된다. 하이브리드 전기 자동차들에서, 배터리에 의해 동력이 공급되는 모터를 사용하여 자동차를 추진시키는 것은 내연 기관을 작동시킬 필요성을 감소시킨다. 내연 기관의 작동을 감소시키는 것은 자동차의 연비를 향상시키는데, 이는 바람직하다.
배터리의 효율적인 사용은 바람직하고, 자동차가 모터에 의해 추진될 수 있는 거리를 최대화한다. 배터리의 최적의 성능 및 효율을 달성하기 위해서는 미리 결정된 온도 범위 내에 배터리를 유지하는 것이 바람직하다. 이는 냉각 장치(cooling arrangement)를 사용함으로써 이루어질 수 있다. 일반적으로, 냉각 장치를 제공하는 데 사용되는 세 가지 주요 기술들: 공기 냉각, 공기 조화 냉매 냉각 또는 액체 냉각이 있다.
대부분의 공지된 배터리 냉각 시스템들은 현재 냉각 장치로서 냉각수를 사용한다. 배터리로부터 제거된 열 에너지는 일반적으로 자동차의 메인 라디에이터를 통해 주변 환경으로 즉시 소산된다. 예를 들어, 일반적인 배터리 냉각 시스템의 종래 기술의 예가 도 1에 예시된다. 도 1은 종래 기술에 따른 배터리 열 관리 시스템(1)을 도시한다. 배터리 열 관리 시스템(1)은 냉각수 루프(5)에 의해 상호 연결된 배터리 팩(2), 라디에이터 또는 열 교환기(3) 및 펌프(4)를 포함한다. 펌프(4)에 의해 냉각수가 냉각수 루프(5)를 통해 순환되어 배터리 팩(2)으로부터의 열을 냉각수로 전달하고 냉각수로부터의 열을 라디에이터(3)로 전달한다. 팬(fan)(6)에 의해 라디에이터(3)를 통해 공기가 흐르게 된다. 라디에이터(3)에 전달된 열은 라디에이터(3)를 통해 흐르는 공기로 전달되고 공기에 의해 소산된다.
그러나 배터리 팩(2)으로부터의 냉각 루프(5)의 불균일한 열 부하는 배터리 팩(2)으로부터의 피크 열 발생 동안 열 부하를 거부하기 위해 라디에이터(3), 팬(6) 및 펌프(4)의 대형화를 필요로 한다. 팬(6) 및 펌프(4)의 대형화로 인해, 팬(6) 및 펌프(4)에 의한 전기 에너지 소비가 필요 이상으로 높아져, 자동차의 효율 저하를 야기한다.
이에 따라, 라디에이터에 의해 수신되는 열 부하 피크들이 최소화되고 라디에이터의 크기가 최소화되는 열 커패시터를 포함하는 배터리 열 관리 시스템을 갖는 것이 요구된다.
본 발명은 하이브리드 자동차 및 전기 자동차용 배터리 열 관리 시스템을 제공하는 것에 목적이 있으며, 여기서 열 관리 시스템은 열 커패시터를 포함한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따라 그리고 이에 적응되게, 라디에이터에 의해 수신되는 열 부하 피크들이 최소화되고 라디에이터의 크기가 최소화되는 열 커패시터를 포함하는 배터리 열 관리 시스템이 놀랍게도 발견되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 열 관리 시스템은 배터리 팩, 배터리 팩과 유체 연통하는 열 교환기, 열 교환기와 배터리 팩 사이에 개재되어 열 교환기와 배터리 팩 사이의 냉각수 루프에서 열 교환 유체가 흐르게 하는 펌프를 포함한다. 냉각수 루프를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 배터리 팩으로부터의 하류에 그리고 냉각수 루프를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에서 열 교환기로부터의 상류에 열 커패시터가 배치된다. 냉각수 루프를 통한 냉각수의 흐름 방향에서 열 커패시터로부터의 상류에서 냉각수 루프 내에 밸브가 배치된다. 밸브는 열 커패시터 및 열 교환기 중 적어도 하나를 통해 냉각수의 흐름의 적어도 일부를 제어한다.
상기 열 교환기는 라디에이터일 수 있다.
상기 열 커패시터는 상기 열 커패시터를 통해 흐르는 열 교환 유체와 열을 교환하도록 구성된 상변화 물질을 포함할 수 있다.
우회 루프를 더 포함하며, 상기 우회 루프는 상기 열 커패시터를 우회할 수 있다.
상기 우회 루프는 상기 밸브로부터 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 열 커패시터로부터의 하류에 배치된 분기점까지 연장할 수 있다.
상기 열 교환 유체는 냉각수일 수 있다.
상기 밸브는 4방향 밸브일 수 있다.
상기 열 커패시터는 상기 밸브로부터 연장하여 상기 밸브로 돌아가는 2차 루프 내에 배치될 수 있다.
상기 펌프는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 라디에이터로부터의 상류에 그리고 상기 배터리 팩으로부터의 하류에 배치될 수 있다.
상기 펌프는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 배터리 팩으로부터의 상류에 그리고 상기 라디에이터로부터의 하류에 배치될 수 있다.
팬이 상기 라디에이터를 통해 공기를 유도할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배터리 열 관리 시스템은 열 교환 유체를 전달하는 냉각수 루프를 포함한다. 냉각수 루프는 서로 유체 연통하는 배터리 팩, 열 교환기, 밸브, 열 커패시터 및 펌프를 포함한다. 열 커패시터는 냉각수 루프를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 열 교환기로부터의 상류에 그리고 배터리 팩 및 밸브로부터의 하류에 배치된다. 우회 루프가 밸브로부터 열 커패시터와 열 교환기 중간의 분기점까지 연장하며, 우회 루프는 열 커패시터를 우회한다.
상기 펌프는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 열 교환기로부터의 하류에 그리고 상기 배터리 팩으로부터의 상류에 배치될 수 있다.
상기 열 커패시터는 상기 열 교환 유체와 상변화 물질 사이에서 열을 교환하도록 구성된 상변화 물질을 포함할 수 있다.
상기 열 교환기는 라디에이터일 수 있다.
상기 밸브는 상기 우회 루프 및 상기 열 커패시터 중 적어도 하나를 통해 상기 열 교환 유체를 전달하도록 선택적으로 개폐될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 배터리 열 관리 시스템은 열 교환 유체를 전달하는 냉각수 루프를 포함한다. 냉각수 루프는 서로 유체 연통하는 배터리 팩, 열 교환기, 밸브 및 펌프를 포함한다. 밸브는 냉각수 루프를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 열 교환기로부터의 상류에 그리고 배터리 팩으로부터의 하류에 배치된다. 2차 루프가 밸브로부터 연장하여 밸브로 돌아간다. 2차 루프는 열 커패시터를 포함한다.
상기 밸브는 선택적으로, 상기 열 교환 유체를 상기 열 교환기에 직접 또는 상기 2차 루프를 통해 전달할 수 있다.
상기 밸브는 4방향 밸브일 수 있다.
상기 열 커패시터는 상기 열 교환 유체와 열을 교환하도록 구성된 상변화 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 라디에이터에 의해 수신되는 열 부하 피크들이 최소화되고 라디에이터의 크기가 최소화될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 상기 과제들 및 이점들뿐만 아니라 다른 것들도 첨부 도면들을 감안하여 고려될 때 본 발명의 실시예의 다음의 상세한 설명의 일독으로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 열 관리 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 열 관리 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 열 관리 시스템의 개략적인 회로도이며, 여기서 열 커패시터는 우회되고 사용 중이 아니다.
도 4는 도 3의 배터리 열 관리 시스템의 개략적인 회로도이며, 여기서 열 커패시터는 우회되지 않고 사용 중이다.
다음 상세한 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들을 설명 및 예시한다. 설명과 도면들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 제작 및 사용할 수 있게 하는 역할을 하며, 어떤 식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 배터리 열 관리 시스템(10)을 도시한다. 배터리 열 관리 시스템(10)은 냉각수 루프(100)에 의해 상호 연결된 배터리 팩(12), 라디에이터 또는 열 교환기(13), 펌프(14), 열 커패시터(17) 및 밸브(18)를 포함한다. 냉각수 루프(100)는 이를 통해 흐르는 열 교환 유체를 포함한다. 예를 들어, 열 교환 유체는 냉각수이다. 그러나 열 교환 유체는 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 냉매 또는 물과 같은 임의의 열 교환 유체일 수 있다고 이해된다.
배터리 팩(12)은 내부에 하나의 배터리 또는 복수의 배터리들을 포함할 수 있다. 배터리 팩(12)은 자동차를 추진시키기 위해 자동차의 (도시되지 않은) 모터에 전력을 제공하는 재충전 가능한 배터리 또는 복수의 재충전 가능한 배터리들(도 3 - 도 4 참조)로서 구성된다. 배터리 팩(12)은 또한 예를 들어, 조명, 계기들 및 제어 시스템들과 같은 자동차의 일부로서 포함된 (도시되지 않은) 다른 시스템 부품들에 전력을 제공한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 타입의 배터리가 사용될 수 있다고 이해된다. 배터리 팩(12)은 일반적으로 배터리 또는 복수의 배터리들을 둘러싸는 (도시되지 않은) 하우징을 포함한다. 냉각수 루프(100)는 배터리 팩(12)과 열 교환 관계에 있어 배터리 팩(12)으로부터의 열을 냉각수 루프(100)를 통해 순환하는 열 교환 유체로 전달한다. 열 교환 유체는 펌프(14)에 의해 냉각수 루프(100)를 통해 순환된다. 냉각수 루프(100)를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향은 화살표들로 표시된다.
밸브(18)는 열 교환 유체의 흐름의 방향에 대해 배터리 팩(12)의 하류에 그리고 열 교환 유체의 흐름 방향에서 열 커패시터(17)의 상류에 배치된다. 밸브(18)는 열 커패시터(17) 및 우회 루프(102)를 통한 열 교환 유체의 흐름을 제어한다. 밸브(18)는 우회 루프(102)를 통한 열 교환 유체의 흐름을 선택적으로 개폐한다. 자동차의 제1 작동 모드 동안, 밸브(18)는 우회 루프(102)를 통한 열 교환 유체의 흐름을 개방하고 열 커패시터(17) 주위에서 열 교환 유체의 흐름을 우회한다. 자동차의 제2 작동 모드 동안, 이를테면 배터리 상의 부하가 배터리 팩(12)에 의해 발생된 열의 높거나 불균일한 피크들인 작동들 동안, 밸브(18)는 우회 루프(102)를 통한 열 교환 유체의 흐름을 폐쇄하고 열 교환 유체가 열 커패시터(17)를 통해 흐르게 한다. 다른 예에서는, 자동차의 제3 작동에서 밸브(18)가 우회 루프(102)와 열 커패시터(17) 모두를 통한 열 교환 유체의 흐름을 가능하게 할 수 있다고 이해된다. 밸브(18)는 예를 들어, 3방향 밸브 또는 4방향 밸브와 같은 임의의 타입의 밸브일 수 있다고 이해된다. (도시되지 않은) 제어기, 솔레노이드 또는 액추에이터는 밸브(18)의 위치를 제어하여 열 커패시터(17)와 우회 루프(102) 사이의 열 교환 유체의 흐름 방향을 제어하도록 구성된다.
우회 루프(102)는 밸브(18)에서 냉각수 루프(100)를 빠져나와, 라디에이터(13)를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 열 커패시터(17)로부터 하류에 위치된 분기점(104)에서 냉각수 루프(100)로 재진입한다. 우회 루프(102)는 냉각수 루프(100)를 빠져나와, 열 커패시터(17)를 우회하도록 원하는 대로 냉각수 루프(100) 내의 다른 위치들에서 냉각수 루프(100)로 재진입할 수 있다고 이해된다.
열 커패시터(17)는 열 교환 유체와 상변화 물질(PCM: phase change material) 사이에서 열을 교환하도록 구성된 열 교환기를 포함한다. 열 교환기는 원하는 대로 임의의 타입의 열 교환기일 수 있다고 이해된다. 상변화 물질은 일반적으로 높은 융해 열을 갖는 물질이며, 여기서 특정 온도에서의 용융 및 응고는 상당한 양들의 열 에너지의 저장 및 방출을 가능하게 한다. 열 에너지는 물질이 고체 형태에서 액체 형태로 변할 때 흡수되거나 물질이 액체 형태에서 고체 형태로 변할 때 방출된다. PCM은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 원하는 대로, 유기 PCM, 무기 PCM, 공융(eutectic) 재료, 흡습성 재료, 고체-고체 PCM 재료 또는 다른 타입의 PCM과 같은 임의의 PCM일 수 있다고 이해된다. 일 실시예에서, PCM은 열 커패시터(17)의 열 교환기에 밀폐하여 밀봉되어 냉각수와 열 전달 연통한다.
라디에이터(13)는 냉각수 루프(100)를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 열 커패시터(17)의 하류에 배치된다. 팬(16)에 의해 라디에이터(13)를 통해 공기가 흐르게 된다. 공기는 라디에이터(13)를 통해 흐르는 열 교환 유체와 열 전달 연통하여 열 교환 유체로부터 열을 제거하고 배터리 열 관리 시스템(10)으로부터 열을 소산시킨다.
도시된 실시예에서, 펌프(14)는 냉각수 루프(100)를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 라디에이터(13)의 하류에 배치된다. 펌프(14)는 냉각수 루프(100)를 통한 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 배터리 팩(12)의 상류에 배치된다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 타입의 펌프가 사용될 수 있다. 펌프(14)는 배터리 팩(12), 밸브(18), 열 커패시터(17) 또는 우회 루프(102), 분기점(104) 및 라디에이터(13) 각각을 통해 열 교환 유체가 냉각수 루프(100)에 흐르게 한다.
작동 중에, 열 교환 유체는 배터리 팩(12)을 통해 순환되어 그로부터 열을 제거한다. 배터리 팩(12)으로부터 제거된 열은 열 교환 유체로 전달되어 열 교환 유체와 함께 밸브(18)로 흐른다. 밸브(18)가 열 커패시터(17)에 개방된다면, 열 교환 유체가 열 커패시터(17)에 흐르며, 여기서 배터리 팩(12)으로부터 열 교환 유체로 전달되는 열의 일부 양 또는 전부가 열 커패시터(17) 내의 PCM으로 전달된다. 그 다음, 열 교환 유체는 라디에이터(13)로 흐르며, 여기서 배터리 팩(12)으로부터 열 교환 유체로 전달된 열 중에서 열 커패시터(17) 내의 PCM으로 전달되지 않은 임의의 열은 열 교환 유체로부터 라디에이터(13)를 통해 흐르는 공기로 전달된다. 공기로 전달된 열은 다음에 소산되고 배터리 열 관리 시스템(10)으로부터 제거된다. 반대로, 밸브(18)가 우회 루프(102)에 개방된다면, 열 교환 유체는 열 커패시터(17)를 통해 흐르지 않고 우회 루프(102)를 통해 라디에이터(13)로 흐른다. 라디에이터(13)에서, 배터리 팩(12)으로부터 열 교환 유체로 전달된 열은 열 교환 유체로부터 라디에이터(13)를 통해 흐르는 공기로 전달된다. 라디에이터(13)를 통해 흐르는 공기로 전달된 열은 소산되고 배터리 열 관리 시스템(10)으로부터 제거된다. 앞서 언급한 바와 같이, 요구된다면, 열 교환 유체가 열 커패시터(17)와 우회 루프(102) 모두를 통해 흐를 수 있게 하도록 밸브(18)가 위치될 수 있다고 또한 이해된다.
도 3 및 도 4는 4방향 밸브로서 구성된 밸브(18)를 사용하며 우회 루프(102)가 제거된 다른 열 관리 시스템(100)을 도시한다. 도 3 및 도 4의 열 관리 시스템(100)은 도 2의 열 관리 시스템(100)과 실질적으로 유사하다. 따라서 도 2의 열 관리 시스템(100)의 부품들을 기술하고 도시하기 위해 사용된 참조 번호들이 도 3 - 도 4의 열 관리 시스템(100)의 동일한 또는 유사한 부품들을 도시하고 기술하는 데 사용된다. 이 구성에 따르면, 밸브(18)는 냉각수 루프(100)를 통한 열 교환 유체의 방향에 대해 배터리 팩(12)으로부터 상류에 그리고 라디에이터(13)로부터 하류에 배치된다. 열 커패시터(17)는 밸브(18)의 2차 루프 출구(20)로부터 연장하여 밸브(18)의 2차 루프 입구(22)에서 밸브(18)로 다시 돌아오는 2차 루프(106)에 배치된다. 자동차의 제2 작동 동안, 이를테면 배터리 상의 부하가 배터리 팩(12)에 의해 발생된 열의 높거나 불균일한 피크들인 작동들 동안, 열 교환 유체는 밸브(18)를 거치고, 냉각수 루프 입구(26)를 거치고, 밸브(18)를 거쳐 열 커패시터(17)로, 열 커패시터(17)에서 나와 다시 밸브(18)로, 그리고 밸브(18)로부터 라디에이터(13)로 흐를 수 있다. (도 4에서 파선들로 도시된 바와 같음). 자동차의 제1 작동 중에, 밸브(18)로부터 열 커패시터(17)를 통하지 않고 라디에이터(13)로 직접 흐르는 것이 요구될 때, 밸브(18)는 라디에이터(13)에만 개방되도록 위치된다. (도 3에서 파선들로 도시된 바와 같음). 제1 작동 중에, 열 교환 유체는 냉각수 루프 입구(26)를 통해 밸브(18)를 거쳐 그리고 냉각수 루프 출구(24)를 통해 라디에이터(13)로 직접 흐른다.
앞서 설명한 배터리 열 관리 시스템들(10)을 사용함으로써, 배터리 팩(12)에 의해 발생된 열은 열 커패시터(17)를 우회함으로써 라디에이터(13)를 통해 즉시 소산될 수 있다. 배터리 팩(12)에 의해 발생된 열의 임의의 불균일한 피크들은 열 커패시터(17)를 통해 열 교환 유체의 흐름을 유도하도록 밸브(18)의 위치를 변경함으로써 열 커패시터(17)의 PCM에 축적될 수 있다. 일 실시예에서, 이는 열 교환 유체의 온도 상승을 검출하고 열 교환 유체의 흐름이 열 커패시터(17)로 흐르는 것을 가능하게 하도록 밸브(18)를 제어함으로써 이루어진다. 열 교환 유체에서의 과도한 열은 열 커패시터(17)의 PCM으로 전달되어 라디에이터(13) 과열을 방지한다. 배터리 열 관리 시스템(10) 상의 열 부하가 미리 결정된 원하는 레벨로 감소하면, 열 커패시터(17)의 PCM에 축적된 열이 방출되어 다시 열 교환 유체로 전달되고, 열 교환 유체는 다음에 열 커패시터(17)로부터 라디에이터(13)로 흐른다. 라디에이터(13)에서, 열은 열 교환 유체로부터 라디에이터(13)를 통해 흐르는 공기로 전달되어 소산되고 배터리 열 관리 시스템(10)으로부터 제거된다.
이에 따라, 배터리 열 관리 시스템(10)에 의해 거부된 열은 실질적으로 균일한 레벨로 유지되며, 이는 종래 기술의 라디에이터들에 비해 치수들이 더 작은 라디에이터(13)의 사용을 가능하게 한다. 추가로, 배터리 열 관리 시스템(10)은 종래 기술의 팬들을 위한 모터들, 펌프, 및 펌프들을 위한 모터들과 비교하여 팬들(16)을 위한 더 작은 모터, 더 작은 펌프(14), 및 펌프(14)를 위한 더 작은 모터의 사용을 가능하게 한다. 이러한 보다 작은 치수들은 배터리 열 관리 시스템(10)의 전체 패키징 크기를 최소화하고, 배터리 열 관리 시스템(10)의 전기 에너지 소비를 최소화하며, 라디에이터(13) 상의 공기 저항(air drag)을 최소화하고, 배터리 열 관리 시스템(10)의 전체 중량을 최소화하며, 배터리 열 관리 시스템(100)의 효율을 최대화한다. 또한, 배터리 팩(12)을 냉각하기 위해 냉각 루프(100)를 사용함으로써, 보다 고가의 활성 공기 조화 시스템에 대한 필요성이 회피된다.
상기 설명으로부터, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이 발명의 본질적인 특징들을 쉽게 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 다양한 용도들 및 조건들에 적응시키도록 본 발명에 대해 다양한 변경들 및 수정들을 실시할 수 있다.

Claims (20)

  1. 배터리 열 관리 시스템으로서,
    배터리 팩;
    상기 배터리 팩과 유체 연통하는 열 교환기;
    상기 열 교환기와 상기 배터리 팩 사이의 냉각수 루프에서 열 교환 유체가 흐르게 하는 펌프;
    상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 배터리 팩으로부터의 하류에 그리고 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에서 상기 열 교환기로부터의 상류에 배치된 열 커패시터; 및
    상기 냉각수 루프를 통한 냉각수의 흐름 방향에서 상기 열 커패시터로부터의 상류에서 상기 냉각수 루프 내에 배치된 밸브;를 포함하며,
    상기 밸브는 상기 열 커패시터 및 상기 열 교환기 중 적어도 하나를 통해 상기 냉각수의 흐름의 적어도 일부를 제어하도록 구성되는,
    배터리 열 관리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 라디에이터인,
    배터리 열 관리 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 열 커패시터는 상기 열 커패시터를 통해 흐르는 열 교환 유체와 열을 교환하도록 구성된 상변화 물질을 포함하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    우회 루프를 더 포함하며,
    상기 우회 루프는 상기 열 커패시터를 우회하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 우회 루프는 상기 밸브로부터 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 열 커패시터로부터의 하류에 배치된 분기점까지 연장하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 열 교환 유체는 냉각수인,
    배터리 열 관리 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브는 4방향 밸브인,
    배터리 열 관리 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 열 커패시터는 상기 밸브로부터 연장하여 상기 밸브로 돌아가는 2차 루프 내에 배치되는,
    배터리 열 관리 시스템.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 라디에이터로부터의 상류에 그리고 상기 배터리 팩으로부터의 하류에 배치되는,
    배터리 열 관리 시스템.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 배터리 팩으로부터의 상류에 그리고 상기 라디에이터로부터의 하류에 배치되는,
    배터리 열 관리 시스템.
  11. 제2 항에 있어서,
    팬이 상기 라디에이터를 통해 공기를 유도하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  12. 배터리 열 관리 시스템으로서,
    열 교환 유체를 전달하는 냉각수 루프를 포함하며,
    상기 냉각수 루프는 서로 유체 연통하는 배터리 팩, 열 교환기, 밸브, 열 커패시터 및 펌프를 포함하고, 상기 열 커패시터는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 열 교환기로부터의 상류에 그리고 상기 배터리 팩 및 상기 밸브로부터의 하류에 배치되며,
    상기 밸브로부터 상기 열 커패시터와 상기 열 교환기 중간의 분기점까지 연장하는 우회 루프를 더 포함하고,
    상기 우회 루프는 상기 열 커패시터를 우회하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 열 교환기로부터의 하류에 그리고 상기 배터리 팩으로부터의 상류에 배치되는,
    배터리 열 관리 시스템.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 열 커패시터는 상기 열 교환 유체와 상변화 물질 사이에서 열을 교환하도록 구성된 상변화 물질을 포함하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 라디에이터인,
    배터리 열 관리 시스템.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 우회 루프 및 상기 열 커패시터 중 적어도 하나를 통해 상기 열 교환 유체를 전달하도록 선택적으로 개폐되는,
    배터리 열 관리 시스템.
  17. 배터리 열 관리 시스템으로서,
    열 교환 유체를 전달하는 냉각수 루프를 포함하며,
    상기 냉각수 루프는 서로 유체 연통하는 배터리 팩, 열 교환기, 밸브 및 펌프를 포함하고, 상기 밸브는 상기 냉각수 루프를 통한 상기 열 교환 유체의 흐름 방향에 대해 상기 열 교환기로부터의 상류에 그리고 상기 배터리 팩으로부터의 하류에 배치되며,
    상기 밸브로부터 연장하여 상기 밸브로 돌아가는 2차 루프를 더 포함하고,
    상기 2차 루프는 열 커패시터를 포함하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 밸브는 선택적으로, 상기 열 교환 유체를 상기 열 교환기에 직접 또는 상기 2차 루프를 통해 전달하는,
    배터리 열 관리 시스템.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 밸브는 4방향 밸브인,
    배터리 열 관리 시스템.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 열 커패시터는 상기 열 교환 유체와 열을 교환하도록 구성된 상변화 물질을 포함하는,
    배터리 열 관리 시스템.
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