KR20200036883A - 배터리 시스템을 위한 온도 제어 장치 및 배터리 시스템 - Google Patents

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KR20200036883A
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크리스티안 베렌
마르크 알멘딩어-하겐마이어
토비아스 마이어
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라이온 스마트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 배터리 요소(81)를 갖는 배터리 시스템(80)의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치(1)에 관한 것으로서, 상기 온도 제어 장치(1)는 온도 제어 유체(70)를 흐름 방향(71)으로 전도하기 위한 온도 제어 라인(2)을 가지고, 상기 온도 제어 라인(2)은 흐름 부분(10), 귀환 부분(20), 제1 온도 제어 브랜치(30) 및 제2 온도 제어 브랜치(40)를 가지고, 상기 제1 온도 제어 브랜치(30)는 상기 흐름 부분(10)에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유입 개구(31) 및 상기 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유출 개구(32)를 포함하고, 상기 제2 온도 제어 브랜치(40)는 상기 흐름 부분(10)에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유입 개구(41) 및 상기 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유출 개구(42)를 포함하고, 나아가 상기 제1 온도 제어 브랜치(30) 및 상기 제2 온도 제어 브랜치(40)는 서로에 유체 역학적으로 병렬로 연결되고 또한 그 각각은 상기 배터리 시스템(80)의 배터리 요소(81)를 온도 제어하기 위한 온도 제어 부분(60)을 가진다. 나아가, 본 발명은 적어도 하나의 배터리 요소(81) 및 온도 제어 장치(1)를 포함하는 배터리 시스템(80)에 관한 것이다.

Description

배터리 시스템을 위한 온도 제어 장치 및 배터리 시스템
본 발명은 적어도 하나의 배터리 요소를 갖는 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치에 관한 것으로서, 온도 제어 장치는 온도 제어 유체를 흐름 방향으로 전도하기 위한 온도 제어 라인을 가지고, 온도 제어 라인은 흐름 부분, 귀환 부분, 제1 온도 제어 브랜치 및 제2 온도 제어 브랜치를 가지고, 제1 온도 제어 브랜치는 흐름 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유입 개구 및 귀환 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유출 개구를 포함하고, 제2 온도 제어 브랜치는 흐름 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유입 개구 및 귀환 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유출 개구를 포함하고, 나아가 제1 온도 제어 브랜치 및 제2 온도 제어 브랜치는 서로에 유체 역학적으로 병렬로 연결되고 또한 그 각각은 배터리 시스템의 배터리 요소를 온도 제어하기 위한 온도 제어 부분을 가진다. 나아가, 본 발명은 적어도 하나의 배터리 요소 및 온도 제어 장치를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
전기 에너지 저장 장치들은 현대 기술에서, 예를 들어 전기 차량들에서, 널리 이용된다. 이러한 에너지 저장 시스템들의 가능한 형태들은, 예를 들어 리튬-이온 배터리들이다. 이러한 배터리들의 성능을 향상시키기 위해, 예를 들어 수 개의 개별적인 배터리 요소들, 특히 배터리 셀들이 하나의 배터리 레벨에서 병렬로 전기적으로 연결될 수 있음이 알려져 있다. 더 향상시키기 위해, 2 또는 그 이상의 배터리 레벨들이 배터리 스택을 형성하기 위해 직렬로 연결될 수 있다. 특히 개별적인 배터리 레벨들은 그 위에 배치되고 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 시스템의 작동 중, 열 생성은 보통 무시할 수 없다. 하지만, 너무 낮은 배터리 시스템의 온도 또한 배터리 시스템의 효율적인 작동에의 장애물이다. 배터리 시스템의, 특히 배터리 시스템의 개별적인 배터리 요소들의 온도 제어는, 그러므로 보통 불가피하다. 배터리 요소들 또는 전체 배터리 시스템에의 열 손상은 온도 제어 장치들의 존재에 의해 방지될 수 있다. 잘 알려진 온도 제어 장치들은 종종 온도 제어 유체가 하나의 흐름 방향으로 흐르는 온도 제어 라인을 가진다. 온도 제어 라인, 예를 들어 온도 제어 라인의 온도 제어 부분과 배터리 시스템의 개별적인 배터리 요소들 사이의 열 전도 연결을 이용해, 열 에너지, 다시 말하면 배터리 요소들로부터의 폐열(waste heat)은, 온도 제어 유체에 의해 흡수되어 배터리 요소들로부터 멀리 이동될 수 있거나, 또는 온도 제어 유체를 통해 배터리 요소들로 이동되어 이에 전달될 수 있다.
수 개의 배터리 요소들을 갖는 배터리 시스템들의 온도 제어를 위한 알려진 온도 제어 장치들은, 종래 기술 수준에 따르면, 온도 제어 라인이 배터리 시스템의 적어도 하나의 부분, 또는 심지어 전체 배터리 시스템을 통해 곡선 방식으로 연장되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 많은, 바람직하게 모든 배터리 시스템의 영역들은 온도 제어 라인에 의해 도달될 수 있고, 이로써 온도 제어 장치의 온도 제어 능력은 전체 배터리 시스템에 분포되어 제공될 수 있다. 하지만, 온도 제어 라인의 이러한 곡선 형태의 배치의 단점은, 온도 제어 유체의 온도가 온도 제어 유체의 흐름 방향으로 배터리 요소들로부터 또는 이로 열 에너지의 흡수 또는 방출로 인해 지속적으로 증가하거나 또는 감소하여, 이러한 온도 제어 장치의 온도 제어 성능이 온도 제어 라인을 따라 점점 더 감소한다는 것이다.
종래 기술 수준의 온도 제어 장치들에 따른 다른 실시예에 있어서, 대안적으로 온도 제어 라인이 수 개의 온도 제어 브랜치들로 분리되어 있는 것이 알려져 있다. 온도 제어 브랜치들은 온도 제어 라인의 흐름 부분(flow section)으로부터 분기되어 귀환 부분(return section)으로 다시 흐르고, 이것은 종래 기술 수준에 따라 흐름 부분 및 귀환 부분에서의 온도 제어 유체의 흐름 방향들이 실질적으로 반대여서, 흐름 부분, 개별적인 온도 제어 브랜치 및 귀환 부분을 통한 온도 제어 유체의 개별적인 흐름 경로들은 적어도 대략적으로 실질적으로 U자 형태로 귀결된다. 개별적인 흐름 경로들의 온도 제어 브랜치들은 공통 흐름 부분 및 공통 귀환 부분으로부터 분기되어 이들은 서로 쌓이고 병합된다. 이러한 방식으로 개별적인 온도 제어 브랜치들은 적어도 필수적으로 동일한 온도를 갖는 온도 제어 유체로 작동될 수 있어, 온도 제어 성능이 U자 형태로 배치되는 개별적인 온도 제어 라인에 비하여 증가될 수 있음이 제공될 수 있다. 하지만, 이 U자 형태의 흐름 경로들의 내포(nesting)는 개별적인 온도 제어 브랜치들에 대한 상당히 다른 길이들로 귀결되어, 개별적인 온도 제어 브랜치들의 온도 제어 유체의 압력 및/또는 부피 흐름은 자동으로 상당히 달라질 수 있다. 온도 제어 장치의 종래 기술 수준에 따른 이 실시예에서조차, 개별적인 온도 제어 브랜치들 내 온도 성능에 있어서 상당한 차이들이 있을 수 있다. 결과적으로, 서로 다른 온도들이 개별적인 배터리 요소들에 대하여 배터리 시스템 내에서 발생할 수 있다. 이것은 배터리 시스템 내 개별적인 배터리 요소들의 상이한 노후 속도들(rates of aging)로 이어질 수 있고, 차례로 전체 배터리 시스템의 서비스 수명을 감소시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기에서 설명된 단점들을 적어도 부분적으로 해소하는 데 있다. 특히, 본 발명의 목적은, 비용 효율적이고 간단한 방식으로, 온도 제어 장치 및 배터리 시스템을 제공하여, 이로서 배터리 시스템의 온도 제어가 전반적으로 개선될 수 있고, 특히 온도 제어 장치의 온도 제어 라인의 개별적인 온도 제어 브랜치들에 대하여, 적어도 실질적으로 유사한 예를 들어, 온도, 압력 및/또는 부피 흐름과 같은 온도 제어 유체 특성들을 제공하는 것이 가능해지는 데 있다.
상기의 목적은 독립항 제 1 항의 특징들을 갖는 온도 제어 장치에 의해 그리고 독립항 제 10 항의 특징들을 갖는 배터리 시스템에 의해 해결된다. 본 발명의 추가적인 특징들 및 상세사항들은 종속항들, 상세한 설명 및 도면들로부터 기인한다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치와 관련되어 설명되는 특징들 및 상세사항들은 본래적으로 본 발명에 따른 배터리 시스템과 관련하여 적용되고 그 역도 마찬가지고 그 각각의 경우에 있어서, 본 발명의 개별적인 측면들의 개시에 있어서, 상호 참조되거나 또는 언제나 참조될 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 이 목적은 적어도 하나의 배터리 요소를 갖는 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치에 의해 해결되는데, 상기 온도 제어 장치는 온도 제어 유체를 흐름 방향으로 전도하기 위한 온도 제어 라인을 가지고, 상기 온도 제어 라인은 흐름 부분, 귀환 부분, 제1 온도 제어 브랜치 및 제2 온도 제어 브랜치를 가지고, 상기 제1 온도 제어 브랜치는 상기 흐름 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유입 개구(first inflow opening) 및 상기 귀환 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유출 개구(first outflow opening)를 포함하고, 상기 제2 온도 제어 브랜치는 상기 흐름 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유입 개구 및 상기 귀환 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유출 개구를 포함하고, 상기 제1 온도 제어 브랜치 및 상기 제2 온도 제어 브랜치는 서로에 유체 역학적으로 병렬로 연결되고 또한 그 각각은 상기 배터리 시스템의 배터리 요소를 온도 제어하기 위한 온도 제어 부분(temperature control section)을 가진다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치는, 상기 제2 온도 제어 브랜치의 상기 제2 유입 개구는 상기 흐름 부분 상에 상기 흐름 방향에 대하여 상기 제1 온도 제어 브랜치의 상기 제1 유입 개구의 하류에 배치되고, 상기 제2 온도 제어 브랜치의 상기 제2 유출 개구는 상기 귀환 부분 상에 상기 흐름 방향에 대하여 상기 제1 온도 제어 브랜치의 상기 제1 유출 개구의 하류에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 배터리 시스템 또는 배터리 시스템의 배터리 요소들의 온도 제어를 제공할 수 있다. 이를 위해, 온도 제어 장치는 하나의 흐름 방향으로 온도 제어 유체를 전도하도록 구성되는 온도 제어 라인을 가진다. 온도 제어 유체는 기체, 액체 및/또는 혼합된 상태로 존재할 수 있다. 온도 제어 라인은 적어도 2 개의 온도 제어 브랜치들로 분기되어, 이로써 온도 제어 브랜치들의 분기 또는 병합이 온도 제어 라인의 초기 부분(preliminary section) 또는 온도 제어 라인의 귀환 부분에서 발생하게 된다. 개별적인 온도 제어 브랜치들 각각은 유체-소통가능한 방식으로 흐름 부분에 연결되는 유입 개구를 가진다. 온도 제어 브랜치들의 온도 제어 라인에의 병합은 귀환 부분에서 발생하여, 이로써 온도 제어 브랜치들 각각은 유출 개구를 가지고, 이것은 차례로 유체-소통가능한 방식으로 귀환 부분에 연결된다. 이러한 방식으로, 제1 온도 제어 브랜치 및 제2 온도 제어 브랜치는 서로 유체 역학적으로 병렬로 연결된다. 이미 이러한 방식으로 온도 제어 유체의 온도는 이를 통해 흐르는 모든 온도 제어 브랜치들에 대하여, 이들이 모두 동일한 흐름 부분으로부터 분기되기 때문에, 유사하거나 또는 바람직하게 적어도 필수적으로 동일하도록 제공될 수 있다.
필수적으로, 본 발명은 이제 온도 제어 유체의 흐름의 방향에 대하여, 흐름 부분에서 개별적인 온도 제어 브랜치들의 유입 개구들은 귀환 부분에서 개별적인 온도 제어 브랜치들의 유출 개구들과 동일한 순서로 배치된다. 제2 온도 제어 브랜치의 제2 유입 개구는 흐름 부분에서 흐름 방향에 대하여 제1 온도 제어 브랜치의 제1 유입 개구의 하류에 배치되고 또한 동시에 제2 온도 제어 브랜치의 제2 유출 개구는 유사하게 귀환 부분에서 흐름 방향에 대하여 제1 온도 제어 브랜치의 제1 유출 개구의 하류에 배치되는 것이 달성된다. 다시 말하면, 초기 부분으로부터 처음에 분기되는 온도 제어 브랜치는 또한 처음과 같이 귀환 부분으로 다시 흐른다. 동시에, 온도 제어 유체의 흐름의 방향으로 다음 흐름 부분으로 분기되는 온도 제어 브랜치 또한 다음 귀환 부분으로 흐른다. 이러한 방식으로 적어도 2 개의 온도 제어 브랜치들의 흐름 경로들의 길이들은 전반적으로 적어도 유사하도록 제공될 수 있다. 즉 다시 말하면 첫번째 온도 제어 브랜치를 통해 흐르는 온도 제어 유체는 흐름 부분에서 짧은 흐름 경로만을, 대신 귀환 부분에서 더 긴 흐름 경로를 이동하고, 두번째 온도 제어 브랜치를 통해 흐르는 온도 제어 유체는 흐름 부분에서 더 긴 흐름 경로를, 대신 귀환 부분에서 더 짧은 흐름 경로를 이동한다. 상기에서 이미 설명된 바와 같이, 개별적인 온도 제어 브랜치들을 통하는 온도 제어 유체에 대한 흐름 경로들의 길이들은 이로써 조정될 수 있다. 상기에서 설명된 개별적인 온도 제어 브랜치들 내의 온도 제어 유체의 적어도 필수적으로 유사한 온도들에 더하여, 개별적인 온도 제어 브랜치들 내의 온도 제어 유체의 압력 및/또는 부피 흐름 또한 이러한 방식으로 조정될 수 있다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치는 이로써 모든 온도 제어 브랜치들에 대하여 적어도 필수적으로 동일한 온도 제어 성능을 제공할 수 있는 이러한 방식으로 구성된다. 모든 온도 제어 브랜치들에 대한 온도 제어 장치의 동일하거나 또는 적어도 유사한 온도 제어 성능 및 이로써 바람직하게 온도 제어 장치에 의해 완화(temper)되는 배터리 시스템의 배터리 요소들의 동일하거나 또는 적어도 유사한 온도 부하가 이로써 제공될 수 있다. 따라서 이러한 배터리 요소들의 온도-유도 노후 프로세스들은 보통 동일하거나 또는 적어도 필수적으로 동일할 것이다. 배터리 시스템의 서비스 수명은 종종 가장 빈번하게 사용되는 배터리 요소에 의해, 특히 온도 부하에 의해, 이로써 작동안되는 첫번째 배터리 요소에 의해 제한되기 때문에, 배터리 시스템의 서비스 수명은 이러한 방식으로 연장될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 온도 제어 장치에 있어서, 상기 온도 제어 라인에는 상기 흐름 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제3 유입 개구 및 상기 귀환 부분에 유체-소통가능하게 연결되는 제3 유출 개구를 갖는 적어도 하나의 제3 온도 제어 브랜치가 마련될 수 있고, 상기 제3 온도 제어 브랜치의 상기 제3 유입 개구는 상기 흐름 부분 상에 상기 흐름 방향에 대하여 상기 제2 온도 제어 브랜치의 상기 제2 유입 개구의 상류에 배치되고, 상기 제3 온도 제어 브랜치의 상기 제3 유출 개구는 상기 귀환 부분 상에 상기 흐름 방향에 대하여 상기 제2 온도 제어 브랜치의 상기 제2 유출 개구의 상류에 배치된다. 제3 온도 제어 브랜치의 존재로 인해, 배터리 시스템의 다른 배터리 요소는 특히 본 발명에 따른 온도 제어 장치에 의해 완화될 수 있다. 더 복잡한 배터리 시스템들 및 특히 수 개의 배터리 요소들을 갖는 배터리 시스템들의 온도 제어는 이로써 제공될 수 있다. 제3 온도 제어 브랜치는 차례로 유입 개구 및 유출 개구를 가지고, 이를 통해 제3 온도 제어 브랜치는 흐름 부분 및 귀환 부분에 연결된다. 제3 온도 제어 브랜치는 또한 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 이 실시예에서조차도, 전반적으로, 모든 온도 제어 브랜치들의 유입 개구들이 흐름 부분에서 온도 제어 유체의 흐름 방향에 대하여 귀환 흐름 부분에서 모든 온도 제어 브랜치들의 유출 개구들과 동일한 순서를 가지는 이러한 방식으로 전체 온도 제어 라인에 배치된다. 제3 온도 제어 브랜치의 유입 개구는 흐름 부분에서 제1 온도 제어 브랜치의 유입 개구의 하류에 및 흐름 부분에서 제2 온도 제어 브랜치의 유입 개구의 상류에 위치되도록 달성될 수 있다. 제3 온도 제어 브랜치의 유출 개구에도 동일하게 적용되는데, 이것은 귀환 부분에서 제1 온도 제어 브랜치의 유출 개구의 하류에 및 귀환 부분에서 제2 온도 제어 브랜치의 유출 개구의 상류에 위치된다. 제1 및 제2 온도 제어 브랜치들의 배치에 관하여 설명된 장점들 모두는 이로써 3 개의 온도 제어 브랜치들에, 특히 완화되어야 하는 더 많은 배터리 요소들에 대하여, 제공될 수 있다.
물론, 본 발명에 따른 온도 제어 장치는 또한 수 개의 제3 온도 제어 브랜치들을 가질 수 있고, 이로써 배터리 시스템의 온도-제어 배터리 요소들의 수는 더 증가될 수 있다. 처음 3 개의 온도 제어 브랜치들의 배치와 유사하게, 각각의 추가로 배치되는 온도 제어 브랜치의 유입 개구 및 유출 개구는 또한 흐름 부분 및 귀환 부분에서 모든 온도 제어 브랜치들의 유입 개구들 및 유출 개구들의 순서가, 각각 동일하다는 조건을 만족한다. 모든 온도 제어 브랜치들에 있어서, 적어도 필수적으로 동일한 온도, 압력 및 부피 흐름을 갖는 온도 제어 유체가 제공될 수 있다. 모든 온도 제어 브랜치들 내의 본 발명의 온도 제어 장치의 온도 제어 성능 또한 이로써 동일한 방식으로 또는 적어도 필수적으로 동일한 방식으로 모든 온도 제어 브랜치들에 제공될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 온도 제어 장치는, 상기 온도 제어 라인의 2 개의 온도 제어 브랜치들에 대하여, 상기 흐름 부분 상에서 그 유입 개구들의 흐름 거리(flow distance) 및 상기 귀환 부분 상에서 그 유출 개구들의 귀환 거리(return distance)는 동일한 길이이거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이이도록 제공할 수 있다. 이러한 방식으로 이 2 개의 온도 제어 브랜치들에 대하여 온도 제어 유체에 대한 유사한 및/또는 심지어 동일한 흐름 경로들이 이 온도 제어 브랜치들 내에 제공될 수 있음이 제공될 수 있다. 이것은 개별적인 온도 제어 브랜치들의 흐름 경로들의 길이가, 실제 온도 제어 브랜치 내의 온도 제어 유체에 대하여는 동일한 흐름 길이를 가지고, 단지 흐름 거리 또는 귀환 흐름 거리의 길이에서 다르다는 사실 때문이다. 이것은 특히 제1 온도 제어 브랜치 내에서만 온도 제어 유체는 귀환 거리를 통해 흐르고, 제2 온도 제어 브랜치 내에서만 온도 제어 유체는 흐름 거리를 통해 흐른다는 사실 때문이다. 흐름 거리와 귀환 거리는 동일한 길이이거나 또는 적어도 필수적으로 동일한 길이라는 사실은 유사한 및/또는 동일한 흐름 경로들을 제공하는 것을 특히 용이하게 만들어준다. 2 개의 온도 제어 브랜치들은, 동일한 흐름 거리 및 귀환 거리를 가지고 또한 흐름 부분 상에서 및 귀환 부분 상에서 서로 인접하여 배치되는 것이 특히 바람직하다. 이에 더하여, 인접하지 않는 온도 제어 브랜치들, 즉 적어도 하나의 온도 제어 브랜치에 의해 분리되는 온도 제어 브랜치들은, 흐름 부분 및 귀환 부분에 대하여, 각각 동일한 길이들을 가질 수 있다. 유사하거나 및/또는 심지어 동일한 흐름 경로들은 또한 더 멀리 있는 온도 제어 브랜치 쌍들에 대하여 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 경우에 있어서, 흐름 거리 및 귀환 거리가 동일한 길이 또는 적어도 필수적으로 동일한 길이를 가지는 것은 모든 온도 제어 브랜치 쌍들에 대하여 특히 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로, 동일하게 긴 또는 적어도 필수적으로 동일하게 긴 흐름 경로는 모든 온도 제어 브랜치들을 통한 모든 가능한 흐름 경로들에 대하여 제공될 수 있다. 모든 온도 제어 브랜치들을 통해 제공될 수 있는 온도 제어 능력의 균등(equality)은 이로써 더 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 또한 상기 흐름 부분은 흐름 시작(flow start)을 가지고 상기 귀환 부분은 귀환(return)을 가지고, 상기 흐름 방향에 대하여 상기 흐름 시작은 상기 온도 제어 브랜치들 중 하나에 상기 흐름 부분의 첫번째 유체-소통가능한 연결 앞에, 그리고 상기 귀환은 상기 흐름 방향에 대하여 상기 온도 제어 브랜치들 중 하나에 상기 귀환 부분의 마지막 유체-소통가능한 연결 뒤에 배치되고, 이때 나아가 상기 흐름 시작과 상기 귀환 사이의 흐름 경로는 온도 제어 브랜치들에 대하여 동일한 길이이거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이인 이러한 방식으로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 동일한 길이 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이의 흐름 경로는 특히 개별적인 온도 제어 브랜치들을 통해 흐르는 온도 제어 유체의 압력 및/또는 부피 흐름이 동일하거나 또는 적어도 실질적으로 동일하도록 제공하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 동일하거나 또는 적어도 필수적으로 동일한 온도 제어 성능은 모든 온도 제어 브랜치들에 대하여 제공될 수 있다. 흐름 시작은 온도 제어 브랜치들 중 어떠한 브랜치도 흐름 시작 앞에서 흐름 방향으로 분기되지 않는 이러한 방식으로 온도 제어 라인 내에 정의된다. 유사하게, 귀환 흐름은 귀환 흐름 뒤에 더 이상의 온도 제어 브랜치의 개구는 없는 이러한 방식으로 귀환 흐름 부분 또는 온도 제어 라인 내에 정의된다. 온도 제어 유체는, 흐름의 시작으로부터 귀환까지 흐르고, 불가피하게 온도 제어 브랜치들 중 하나를 통해 흐른다. 개별적인 온도 제어 브랜치들 또는 개별적인 흐름 부분들 또는 귀환 부분들의 길이에 상관없이, 모든 흐름 경로들의 전반적인 균등은 온도 제어 유체의 압력 및/또는 부피 흐름이 모든 온도 제어 브랜치들에 대하여 동일하거나 또는 적어도 필수적으로 동일하게 보장하는 것을 특히 용이하게 만들어 준다. 동일하거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이인 온도 제어 브랜치들의 온도 제어 부분들의 경우에 있어서, 모든 흐름 경로들의 균등은 특히 모든 온도 제어 브랜치 쌍들에 대하여 흐름 거리 및 귀환 거리가 동일하거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이라는 점에서 제공될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 경우에 있어서, 상기 온도 제어 라인은 상기 흐르는 온도 제어 유체의 압력 및/또는 부피 흐름을 조절(regulate)하기 위한 적어도 하나의 조절 장치(throttle device)를 가지고, 상기 적어도 하나의 조절 장치는 상기 흐름 부분 내에 및/또는 상기 온도 제어 부분 상류의 온도 제어 브랜치 내에 및/또는 상기 온도 제어 부분의 하류의 온도 제어 브랜치 내에 및/또는 귀환 부분 내에 배치되도록 제공될 수 있다. 조절 장치는 이 위치들 중 수 개, 특히 모두에 있는 것이 특히 바람직할 수 있다. 특히, 이러한 종류의 조절 장치는 온도 제어 유체의 압력 및/또는 부피 흐름의 추가적인 조정을 제공할 수 있다. 흐르는 온도 제어 유체의 훨씬 더 나은 제어, 조정 및/또는 감시가 이로써 제공될 수 있다. 전체 배터리 시스템 내 배터리 요소들의 온도 부하의 훨씬 더 큰 준수는 이러한 방식으로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 또한 상기 흐름 부분이 상기 온도 제어 브랜치들의 상기 유입 개구들에 유체-소통가능한 연결을 위한 적어도 2 개의 흐름 브랜치들을 가지거나 및/또는 상기 귀환 부분은 상기 온도 제어 브랜치들의 상기 유출 개구들에 유체-소통가능한 연결을 위한 적어도 2 개의 귀환 브랜치들을 가지도록 또한 구성될 수 있다. 다시 말하면, 연속적인(cascading) 온도 제어 시스템은 이러한 방식으로 제공될 수 있다. 초기 브랜치들은 초기 부분으로부터 분기되고 개별적인 온도 제어 브랜치들은 이로부터 분기된다. 온도 제어 브랜치들은 귀환 브랜치들로 이어지고, 차례로 귀환 부분으로 이어진다. 본 발명에 따른 장점들을 유지하기 위해, 흐름 브랜치들 및 귀환 브랜치들은 또한, 흐름 부분으로부터 분기되는 순서는 귀환 브랜치들의 방출이 귀환 부분으로 분기되는 것과 같은 흐름 방향으로 동일한 순서인 이러한 방식으로 흐름 부분 및 귀환 부분 각각 상에 배치된다. 다시 말하면, 2 개의 흐름 브랜치들 및 2 개의 귀환 브랜치들을 가지고, 흐름 분기로부터 제2 흐름 브랜치의 분기는 제1 흐름 브랜치의 분기에 종속될 것이고, 귀환 부분으로 제2 귀환 브랜치의 개방은 귀환 부분으로 제1 귀환 브랜치의 개방으로 종속될 것이다. 이러한 방식으로, 심지어 더 많은 배터리 요소들을 갖는 더 큰 배터리 시스템은 본 발명에 따른 온도 제어 장치에 의해 완화될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 온도 제어 장치에 있어서, 상기 온도 제어 브랜치들의 상기 유입 개구들은 상기 흐름 부분의 공통 브랜치 개구(common branch opening)에 유체-소통가능한 방식으로 연결되거나 및/또는 상기 온도 제어 브랜치들의 상기 유출 개구들은 상기 흐름 부분의 공통 병합 개구(common merge opening)에 유체-소통가능한 방식으로 연결되도록 제공될 수 있다. 다시 말하면, 온도 제어 브랜치들 중 스타 분기는 초기 부분으로부터 또는 온도 제어 브랜치들 중 스타 병합은 귀환 부분에 제공될 수 있다. 동일하거나 또는 적어도 필수적으로 동일한 흐름 경로들은 이 실시예에 있어서, 예를 들어 개별적인 온도 제어 브랜치들의 대응하는 길이에 대하여, 보장될 수 있다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치의 경우에 있어서, 상기 온도 제어 장치는 또한 상기 흐름 방향으로 상기 온도 제어 라인 내에서 상기 온도 제어 유체의 흐름을 생성하기 위한 펌핑 장치(pumping device)를 포함하는 것으로 더 제공될 수 있다. 이러한 펌핑 장치는 특히 흐름 방향으로 온도 제어 유체의 흐름이 특히 잘 제어가능하고 조정가능하도록 보장할 수 있다. 이러한 펌핑 장치는 또한 예를 들어, 온도 제어 유체의 압력 및/또는 부피 흐름이 변할 수 있는 이러한 방식으로 사용될 수 있다. 배터리 시스템의 배터리 요소들의 훨씬 더 나은 온도 제어가 이 방식으로 제공될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 온도 제어 장치에 있어서, 상기 온도 제어 장치는 또한 상기 온도 제어 유체로부터 열 에너지를 제거하기 위한 열 교환기(heat exchanger)를 가지고, 상기 열 교환기는 상기 온도 제어 라인 내에 배치되어 상기 귀환 부분 뒤에서 상기 흐름 방향으로 유체와 소통하게 되도록 제공될 수 있다. 온도 제어 장치의 온도 제어 기능, 특히 온도 제어 장치에 의한 배터리 요소들의 냉각은, 예를 들어 온도 제어 유체로부터 온도 제어 장치의 환경으로 열 에너지를 방출하도록 바람직하게 구성되는, 이러한 열 교환기에 의해 특히 용이하게 제공될 수 있다. 열 에너지는 또한 온도 제어 유체로 열 교환기를 통해 도입될 수 있다. 이 경우에 있어서, 열 교환기는 배터리 요소들로의 열 에너지의 전달, 다시 말하면 배터리 요소들의 가열, 본 발명의 목적의 일부로서의 온도 제어 장치를 개선시킨다. 열 교환기는 바람직하게 귀환 부분 뒤에 온도 제어 라인 내에서 유체-소통가능하게 배치되고, 이로써 배터리 요소들로부터 흡수되거나 또는 이들로부터 방출된 열 에너지를 가지는, 온도 제어 유체에 의해 이를 통해 흐르게 된다. 열 교환기에 있어서, 이 열 에너지는 온도 제어 유체로부터 가져와서 바람직하게 예를 들어 환경으로 방출된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 열 에너지는 또한 온도 제어 유체로 도입될 수 있는데, 이것은 또한 바람직하게 예를 들어 열 교환기를 통해, 환경으로부터 가져온다. 다시 말하면, 온도 제어 유체는 열 교환기 뒤에서 더 낮거나 또는 더 높은 온도를 다시 가지고 또한 바람직하게 폐회로 시스템에서, 온도 제어 라인을 통해 다시 흐르고 온도 제어 브랜치들로 귀환된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 이 목적은 적어도 하나의 배터리 요소 및 온도 제어 장치를 갖는 배터리 시스템에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 배터리 시스템은 상기 온도 제어 장치가 본 발명의 제1 측면에 따라 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제1 측면에 따른 온도 제어 장치와 관련되어 상세하게 설명되었던 장점들 모두는 이로써 또한 본 발명의 제1 측면에 따른 이러한 온도 제어 장치를 가지는 본 발명의 제2 측면에 따른 배터리 시스템에 의해 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 시스템은 상기 배터리 시스템이 적어도 2 개의 배터리 요소들을 가지고, 상기 적어도 2 개의 배터리 요소들 각각은 상기 온도 제어 장치의 적어도 하나의 온도 제어 브랜치와 연관되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 방식으로, 배터리 요소들 각각은 온도 제어 장치의 그 자체 온도 제어 브랜치에 의해 완화될 수 있도록 제공될 수 있다. 다시 말하면, 배터리 시스템의 배터리 요소들 중 완화되지 않고 남아 있는 것은 없다. 대안적으로 또는 추가적으로, 온도 제어 장치의 수 개의 온도 제어 브랜치들은 배터리 시스템의 배터리 요소들 각각에 대하여 제공될 수 있다. 개별적인 배터리 요소들의 훨씬 더 나은 온도 제어가 이로써 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 시스템은 상기 배터리 요소들에 할당된 상기 온도 제어 브랜치들은 유체 역학에 의해 병렬로 연결되고 또한 상기 적어도 2 개의 배터리 요소들은 직렬로 전기적으로 연결되는 정도로 개선될 수 있다. 이러한 방식으로 온도 제어 장치에 의한 개별적인 배터리 요소들의 온도 제어 및 개별적인 배터리 요소들의 전기 배선을 결합해제하는 것이 가능하다. 배터리 요소들은 특히 예를 들어, 배터리 레벨들로서, 즉 하나의 레벨로 배치되는 수 개의 배터리 셀들의 조합으로서 바람직할 수 있다. 이 방식으로, 수 개의 전기적으로 직렬로 연결된 배터리 레벨들로 구성되는 전체 배터리 스택은 특히 바람직한 방식으로 완화될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 시스템은 또한 상기 적어도 하나의 배터리 요소는
- 배터리 셀
- 배터리 셀들의 그룹
- 배터리 레벨
- 배터리 레벨들의 그룹
- 배터리 스택들
이상의 요소들 중 하나로서 구성되는 이러한 방식으로 구성될 수 있다.
이 목록은 총망라한 것은 아니므로, 합리적이고 가능한 한, 적어도 하나의 배터리 요소는 또한 추가적인 요소들로서 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 상세사항들은, 본 발명의 실시예들이 도면들을 참조하여 상세하게 설명되어 있는, 이하의 상세한 설명으로부터 기인한다. 청구항들 및 상세한 설명에서 언급된 특징들은 개별적으로 또는 조합하여 본 발명에 필수적일 수 있다. 실시예들의 설명은 예들의 맥락에서 배타적으로 본 발명을 기술한다. 물론, 실시예의 형태들의 개별적인 특징들은 기술적으로 이해가능하다면, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 서로 자유로이 조합될 수 있다. 동일한 기능 및 행위 모드는 도면들에서 동일한 참조 부호들을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 갖는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 제1 실시예를 대략적으로 보여준다.
도 2는 본 발명의 온도 제어 장치를 갖는 본 발명의 배터리 시스템의 제2 실시예를 대략적으로 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 갖는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 제3 실시예를 대략적으로 보여준다.
도 4는 본 발명의 온도 제어 장치를 갖는 본 발명의 배터리 시스템의 제4 실시예를 대략적으로 보여준다.
도 1은 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)가 구비되어 있는, 본 발명에 따른 배터리 시스템(80)을 보여준다. 배터리 시스템(80)의 배터리 요소들(81)은, 명확함을 증가시키기 위해 그 중 단지 하나에만 참조부호가 제공되어 있고, 개별적인 배터리 셀들의 그룹으로서 함께 그룹핑되어 있는 배터리 셀들이다. 본 발명 온도 제어 장치(1)로부터, 이 배터리 요소들(81) 중 3 개의 온도 제어를 위해 구성되는 일 영역이 도시되어 있다. 온도 제어 유체(70)는 흐름 방향(71)으로 온도 제어 라인(2)을 통해 공급된다. 특히, 온도 제어 라인(2)은 흐름 부분(10), 귀환 부분(20) 및 이들 사이에서 연장되는 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)을 가진다. 제1 온도 제어 브랜치(30)는 제1 유입 개구(31)를 거쳐 흐름 부분(10)에 유체-소통가능하게 연결되고, 제1 온도 제어 브랜치(30)의 제1 유출 개구(32)는 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결된다. 제1 온도 제어 브랜치(30)는 대응하는 배터리 요소(81)를 완화시키기에 적합한 온도 제어 부분(60)을 더 포함한다. 유사하게, 제2 온도 제어 브랜치(40) 및 제3 온도 제어 브랜치(50) 각각은 제2 온도 제어 브랜치(40) 및 제3 온도 제어 브랜치(50)를 흐름 부분(10) 및 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결되기 위한 유입 개구(41, 51) 및 유출 개구(42, 52)를 가진다. 필수적으로 본 발명의, 온도 제어 유체(70)의 흐름 방향(71)에 대하여, 개별적인 입구 개구들(31, 41, 51)은 그들의 순서가 출구 개구들(32, 42, 52)이 또한 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결되는 순서에 대응하는 이러한 방식으로 흐름 부분(10)에 유체-소통가능하게 연결된다. 다시 말하면, 제2 온도 제어 브랜치(40)의 제2 유출 개구(41)는 흐름 부분(10)에서 제3 온도 제어 브랜치(50)의 제3 유출 개구(51)의 하류에 배치되고, 이것은 차례로 제1 온도 제어 브랜치(30)의 제1 유출 개구(31)의 하류에 배치된다. 대응하여, 제2 온도 제어 브랜치(40)의 제2 유출 개구(42)는 제3 온도 제어 브랜치(50)의 제3 유출 개구(52)의 하류에 배치되고, 이것은 차례로 제1 온도 제어 브랜치(30)의 제1 유출 개구(32)의 하류에 배치된다. 이러한 방식으로, 이것은 흐름 경로들(6)이, 바람직하게 흐름 부분(10) 내의 흐름 시작(11)과 귀환 부분(20) 내의 귀환 부분(21) 사이에서 연장되고, 모든 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)에 대하여 동일한 길이 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이가 되도록 이미 제공될 수 있다. 여기서 예시적으로 도시된, 제1 온도 제어 브랜치(30)의 제1 입구 개구(31)와 제3 온도 제어 브랜치(50)의 제3 입구 개구(51) 사이에서 흐름 방향(71)을 따른 거리를 통해 연장되고, 대응하는 출구 개구들(32, 52) 사이 귀환 거리(22)와 동일하거나 또는 적어도 실질적으로 동일한, 흐름 거리(12)에 의해, 이 동일한 길이 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이(6)의 흐름 경로들은 특히 용이하게 제공될 수 있다. 모두 함께 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)에 의해 그리고 특히 흐름 부분(10) 및 귀환 부분(20)을 갖는, 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)의 특별한 배치 및 유체-소통가능한 연결에 의해, 모든 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50) 및 이들의 온도 제어 부분들(60)에 대한 온도 제어 유체(70)는 한편으로 유사하거나 또는 바람직하게 동일한 온도를 가지고 다른 한편으로 온도 제어 유체(70)의 유사한 압력 및/또는 유사한 부피 흐름을 가지도록 제공될 수 있다. 모든 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)에 대하여 유사하거나 또는 바람직하게 심지어 동일한 온도 제어 성능은 이로써 제공될 수 있다. 배터리 시스템(80)의 개별적인 배터리 요소들(81)의 서로 다른 온도 부하들 또한 방지될 수 있다. 이것은 개별적인 배터리 요소들이 서로 다른 속도로 노후되고 이로써 본 발명에 따른 배터리 시스템(80)의 서비스 수명을 단축시키는 것을 방지한다.
도 2는 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)를 갖는 본 발명에 따른 배터리 시스템(80)의 다른 실시예를 보여준다. 도 1과 비교하면, 이 배터리 시스템(80)은 상당히 더 많은 배터리 요소들(81)을 가진다. 배터리 요소들(81) 중, 단지 하나의 배터리 요소(81)에만 개략적인 설명을 개선하기 위해 참조부호가 제공된다. 배터리 요소들(81)은 차례로 함께 그룹핑되어 있는, 배터리 셀들이고, 이로써 배터리 셀들의 그룹들은 차례로 하나의 배터리 레벨로 배치된다. 도시된 구성에 있어서, 배터리 시스템(80)은 3 개의 이러한 배터리 레벨들을 가지고, 이것은 바람직하게 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1에서 이미 설명된 요소들에 더하여, 이 구성에서 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)는 배터리 레벨들 각각에 대하여 흐름 브랜치(14) 및 귀환 브랜치(24)를 가진다. 흐름 브랜치들(14)은 흐름 부분(10)으로부터 분기되고 이에 유체-소통가능하게 연결된다. 유사하게, 귀환 브랜치들(24)은 귀환 부분(20)으로 이어지고 또한 그 부분에 유체-소통가능하게 연결된다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)의 개별적인 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)은 흐름 브랜치들(14) 및 귀환 브랜치들(24) 각각 사이에서 연장된다. 개별적인 흐름 브랜치(14) 또는 귀환 브랜치(24)를 갖는 개별적인 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)의 연결들의 순서는 여기서 설명된 특성들 및 장점들 모두를 가지고 흐름 부분(10) 및 귀환 부분(20)에 대하여 도 1에서 설명된 순서에 대응한다. 이러한 방식으로 온도 제어 유체(70)의 온도, 압력 및/또는 부피 흐름의 측면에서 동일한 장점들 및 특징들이 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50) 각각에 대하여 이들 사이에 배치되는 흐름 브랜치(14), 귀환 브랜치(24) 및 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)로 구성되는 부분들 각각에 대하여 제공될 수 있다. 나아가, 온도 제어 유체(70)의 흐름 방향(71)에 대하여 흐름 브랜치들(14)의 브랜치들 또한 귀환 브랜치들(24)이 귀환 부분(20) 상에 배치되는 것과 동일한 순서로 흐름 부분(10) 상에 배치된다. 최종적인 흐름 경로들(6)이 3 개의 예시적인 선택된 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)에 대하여 도시되어 있다. 흐름 브랜치들(14) 및 귀환 브랜치들(24)의 브랜치들 뿐만 아니라 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50) 각각의 입구 개구들(31, 41, 51) 및 출구 개구들(32, 42, 52) 모두의 순서의 상기에서 설명된 대응하는 배치를 이용해, 이 흐름 경로드(6)이 동일한 길이 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이인 것이 다시 달성될 수 있다. 모든 배터리 요소들(81)은, 여기서 설명된 바와 같이 배터리 레벨들로 배치되고, 이로써 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)의 동일한 또는 적어도 필수적으로 동일한 온도 제어 성능이 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)가 구비된 본 발명에 따른 배터리 시스템(80)의 다른 실시예를 대략적으로 보여준다. 본 발명의 핵심이고 이미 설명된, 온도 제어 라인(2)의 흐름 부분(10) 및 귀환 부분(20)에서 제1 온도 제어 브랜치(30) 및 제2 온도 제어 브랜치(40) 및 이들의 유입 개구들(31, 41) 및 유출 개구들(32, 42)의 배치의 순서에 더하여, 특히 조절 요소들(5)이 이 구성에 도시되어 있다. 이 조절 요소들(5)은, 예를 들어 온도 제어 부분(60) 앞 및 뒤의 개별적인 온도 제어 브랜치들(30, 40) 내 초기 부분(10)에, 그리고 대안적으로 또는 추가적으로 귀환 부분(20)에 배치될 수 있다. 이러한 조절 장치들(5)은 온도 제어 유체(70)의 온도 및/또는 부피 흐름을 추가적으로 조절, 설정 및/또는 제어하는 데 사용될 수 있다. 개별적인 온도 제어 브랜치들(30, 40)에 있어서의 온도 제어 능력의 훨씬 더 정확한 설정은, 배터리 시스템(80)의 개별적인 배터리 요소들(81)에 대하여 온도 제어 부분(60)에 의해 제공될 수 있고, 이로써 가능해질 수 있다. 나아가, 펌핑 장치(3)가 이 구성에 도시되어 있는데, 이것은 흐름 방향(71)으로 온도 제어 유체(70)의 흐름을 제공하도록 구성된다. 이 펌핑 장치(3)는 또한 온도 제어 유체(70)의 압력 및/또는 부피 흐름에 영향을 미치는데, 특히 조절 및 제어할 수 있다. 나아가, 열 교환기(4)가 도시되어 있는데, 이것은 귀환 부분(20) 뒤 온도 제어 라인(2) 내에 배치된다. 이러한 열 교환기를 가지고, 온도 제어 부분들(60)에 흡수된 열 에너지는 특히 온도 제어 유체(70)로부터 적어도 부분적으로 제거되어, 예를 들어 환경으로 방출될 수 있다. 특히, 폐쇄된 온도 제어 라인(2)을 갖는 순환 시스템에 이로써 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)가 특히 용이하게 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 온도 제어 장치(1)를 갖는 본 발명에 따른 배터리 시스템(80)의 다른 실시예를 보여준다. 펌프 장치(3), 제1(30) 및 제2 온도 제어 브랜치(40) 및 본 발명에 따른 이들의 배치와 같이, 다른 도면들과 관련하여 이미 설명된 요소들에 더하여, 도 4에 제1 온도 제어 브랜치(30)의 제1 유입 개구(31)에 그리고 제2 온도 제어 브랜치(40)의 제2 유입 개구(41)에 모두 유체-소통가능하게 연결되는, 브랜치 개구(13)가 흐름 부분(10) 내에 제공될 수 있음이 도시되어 있다. 유사하게, 귀환 부분(20)은 제1 온도 제어 브랜치(30)의 제1 유출 개구(32)에 그리고 제2 온도 제어 브랜치(40)의 제2 유출 개구(42)에 유체-소통가능하게 연결될 수 있는 병합 개구(23)을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 특히 간단하고 특히 짧은 흐름 부분(10) 또는 귀환 부분(20)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 모든 온도 제어 브랜치들(30, 40)을 통해 동일한 흐름 경로(6)(미도시)를 보장하는 것은 이 실시예에 있어서, 특히 개별적인 온도 제어 브랜치(30, 40)의 개별적인 길이에 의해, 보장될 수 있다.
1: 온도 제어 장치 2: 온도 제어 라인
3: 펌핑 장치 4:열 교환기
5: 조절 장치 6: 흐름 경로
10: 흐름 부분 11: 흐름 시작
12: 흐름 거리 13: 흐름 개구
14: 흐름 브랜치 20: 귀환 부분
21: 귀환 흐름 22: 귀환 거리
23: 병합 개구 24: 귀환 브랜치
30: 제1 온도 제어 브랜치 31: 제1 입구 개구
32: 제1 공기 출구 개구 40: 제2 온도 제어 브랜치
41: 제2 유입 흐름 개구 42: 제2 유출 흐름 개구
50: 제3 온도 제어 브랜치 51: 제3 유입 흐름 개구
52: 제3 유출 흐름 개구 60: 온도 제어 부분
70: 온도 제어 유체 71: 흐름 방향
80: 배터리 시스템 81: 배터리 요소

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 배터리 요소(81)를 갖는 배터리 시스템(80)의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치(1)에 있어서, 상기 온도 제어 장치(1)는 온도 제어 유체(70)를 흐름 방향(71)으로 전도하기 위한 온도 제어 라인(2)을 가지고, 상기 온도 제어 라인(2)은 흐름 부분(10), 귀환 부분(20), 제1 온도 제어 브랜치(30) 및 제2 온도 제어 브랜치(40)를 가지고, 상기 제1 온도 제어 브랜치(30)는 상기 흐름 부분(10)에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유입 개구(31) 및 상기 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결되는 제1 유출 개구(32)를 포함하고, 상기 제2 온도 제어 브랜치(40)는 상기 흐름 부분(10)에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유입 개구(41) 및 상기 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결되는 제2 유출 개구(42)를 포함하고, 상기 제1 온도 제어 브랜치(30) 및 상기 제2 온도 제어 브랜치(40)는 서로에 유체 역학적으로 병렬로 연결되고 또한 그 각각은 상기 배터리 시스템(80)의 배터리 요소(81)를 온도 제어하기 위한 온도 제어 부분(60)을 가지고,
    상기 제2 온도 제어 브랜치(40)의 상기 제2 유입 개구(41)는 상기 흐름 부분(10) 상에 상기 흐름 방향(71)에 대하여 상기 제1 온도 제어 브랜치(30)의 상기 제1 유입 개구(31)의 하류에 배치되고, 상기 제2 온도 제어 브랜치(40)의 상기 제2 유출 개구(42)는 상기 귀환 부분(20) 상에 상기 흐름 방향(71)에 대하여 상기 제1 온도 제어 브랜치(30)의 상기 제1 유출 개구(32)의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 제어 라인(2)은 상기 흐름 부분(10)에 유체-소통가능하게 연결되는 제3 유입 개구(51) 및 상기 귀환 부분(20)에 유체-소통가능하게 연결되는 제3 유출 개구(52)를 갖는 적어도 하나의 제3 온도 제어 브랜치(50)를 가지고, 이때 상기 제3 온도 제어 브랜치(50)의 상기 제3 유입 개구(51)는 상기 흐름 부분(10) 상에 상기 흐름 방향(71)에 대하여 상기 제2 온도 제어 브랜치(40)의 상기 제2 유입 개구(41)의 상류에 배치되고, 상기 제3 온도 제어 브랜치(50)의 상기 제3 유출 개구(52)는 상기 귀환 부분(20) 상에 상기 흐름 방향(71)에 대하여 상기 제2 온도 제어 브랜치(40)의 상기 제2 유출 개구(42)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 제어 라인(2)의 2 개의 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)에 대하여, 상기 흐름 부분(10) 상에서 그 유입 개구들(31, 41, 51)의 흐름 거리(12) 및 상기 귀환 부분(20) 상에서 그 유출 개구들(32, 42, 52)의 귀환 거리(22)는 동일한 길이이거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이인 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름 부분(10)은 흐름 시작(11)을 가지고 상기 귀환 부분(20)은 귀환 흐름(21)을 가지고, 상기 흐름 방향(71)에 대하여 상기 흐름 시작(11)은 상기 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50) 중 하나에 상기 흐름 부분(10)의 첫번째 유체-소통가능한 연결 앞에, 그리고 상기 귀환 흐름(21)은 상기 흐름 방향(71)에 대하여 상기 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50) 중 하나에 상기 귀환 흐름 부분(20)의 마지막 유체-소통가능한 연결 뒤에 배치되고, 이때 나아가 상기 흐름 시작(11)과 상기 귀환 흐름(21) 사이의 흐름 경로(6)는 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)에 대하여 동일한 길이이거나 또는 적어도 실질적으로 동일한 길이인 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 제어 라인(2)은 상기 흐르는 온도 제어 유체(70)의 압력 및/또는 부피 흐름을 조절하기 위한 적어도 하나의 조절 장치(5)를 가지고, 상기 적어도 하나의 조절 장치(5)는 상기 흐름 부분(10) 내에 및/또는 상기 온도 제어 부분(60) 상류의 온도 제어 브랜치(30, 40, 50) 내에 및/또는 상기 온도 제어 부분(60)의 하류의 온도 제어 브랜치(30, 40, 50) 내에 및/또는 귀환 부분(20) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름 부분(10)은 상기 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)의 상기 유입 개구들(31, 41, 51)에 유체-소통가능한 연결을 위한 적어도 2 개의 흐름 브랜치들(14)을 가지거나 및/또는 상기 귀환 부분(20)은 상기 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)의 상기 유출 개구들(32, 42, 52)에 유체-소통가능한 연결을 위한 적어도 2 개의 귀환 브랜치들(24)을 가지는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)의 상기 유입 개구들(31, 41, 51)은 상기 흐름 부분(10)의 공통 브랜치 개구(13)에 유체-소통가능한 방식으로 연결되거나 및/또는 상기 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)의 상기 유출 개구들(32, 42, 52)은 상기 흐름 부분(10)의 공통 병합 개구(23)에 유체-소통가능한 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 제어 장치(1)는 상기 흐름 방향(71)으로 상기 온도 제어 라인(2) 내에서 상기 온도 제어 유체(70)의 흐름을 생성하기 위한 펌핑 장치(3)를 가지는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 제어 장치(1)는 상기 온도 제어 유체(70)로부터 열 에너지를 제거하기 위한 열 교환기(4)를 가지고, 상기 열 교환기(4)는 상기 온도 제어 라인(2) 내에 배치되어 상기 귀환 부분(20) 뒤에서 상기 흐름 방향(71)으로 유체와 소통하게 되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  10. 적어도 하나의 배터리 요소(81) 및 온도 제어 장치(1)를 갖는 배터리 시스템(80)에 있어서, 상기 온도 제어 장치(1)는 제1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 배터리 시스템(80)은 적어도 2 개의 배터리 요소들(81)을 가지고, 상기 온도 제어 장치(1)의 적어도 하나의 온도 제어 브랜치(30, 40, 50)는 상기 적어도 2 개의 배터리 요소들(81) 각각에 할당되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 각각의 경우에 있어서 상기 배터리 요소들(81)에 할당된 상기 온도 제어 브랜치들(30, 40, 50)은 유체 역학적으로 병렬로 연결되고, 상기 적어도 2 개의 배터리 요소들(81)은 직렬로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리 요소(81)는
    - 배터리 셀
    - 배터리 셀들의 그룹
    - 배터리 레벨
    - 배터리 레벨들의 그룹
    - 배터리 스택들
    이상의 요소들 중 하나로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
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