KR20200037289A - 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법 - Google Patents

배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200037289A
KR20200037289A KR1020207004855A KR20207004855A KR20200037289A KR 20200037289 A KR20200037289 A KR 20200037289A KR 1020207004855 A KR1020207004855 A KR 1020207004855A KR 20207004855 A KR20207004855 A KR 20207004855A KR 20200037289 A KR20200037289 A KR 20200037289A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature control
battery system
temperature
battery
control device
Prior art date
Application number
KR1020207004855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102645519B1 (ko
Inventor
크리스티안 베렌
토비아스 마이어
다니엘 퀸거
Original Assignee
라이온 스마트 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라이온 스마트 게엠베하 filed Critical 라이온 스마트 게엠베하
Publication of KR20200037289A publication Critical patent/KR20200037289A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102645519B1 publication Critical patent/KR102645519B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 배터리 서브시스템(2)을 갖는 배터리 시스템(1)의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치(10)에 관한 것으로서, 상기 온도 제어 장치(10)는 온도 제어 유체(40)를 전도하기 위한 온도 제어 라인(20) 및 적어도 제1 흐름 방향(50)으로 상기 온도 제어 라인(20) 내에서 상기 온도 제어 유체(40)의 흐름을 생성하기 위한 펌프 장치(3)를 가지고, 상기 온도 제어 라인(20)은 상기 배터리 서브시스템(2)으로 또는 이로부터 열 에너지를 공급 및/또는 방출하기 위해 상기 적어도 하나의 배터리 서브시스템(2)에 열 전도적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 온도 제어 부분(22)을 가진다. 나아가, 본 발명은 적어도 하나의 배터리 서브시스템(2) 및 온도 제어 장치(10)를 포함하는 배터리 시스템(1)에 관한 것이다. 이에 더하여, 본 발명은 이러한 배터리 시스템(1)의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 배터리 시스템(1)의 온도 제어를 위해 상기 펌프 장치(3)는 상기 제1 흐름 방향(50)으로 상기 온도 제어 라인(20) 내에서 상기 온도 제어 유체(40)의 흐름을 생성한다.

Description

배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법
본 발명은 적어도 하나의 배터리 서브시스템을 갖는 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치에 관한 것으로서, 이 온도 제어 장치는 온도 제어 유체를 전도하기 위한 온도 제어 라인 및 적어도 제1 흐름 방향으로 온도 제어 라인 내에서 온도 제어 유체의 흐름을 생성하기 위한 펌프 장치를 가지고, 이 온도 제어 라인은 배터리 서브시스템으로 또는 이로부터 열 에너지를 공급 및/또는 배출하기 위해 적어도 하나의 배터리 서브시스템에 열 전도적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 온도 제어 부분을 가진다. 나아가, 본 발명은 적어도 하나의 배터리 서브시스템 및 온도 제어 장치를 포함하는 배터리 시스템 및 이러한 배터리 시스템을 온도 제어 및/또는 소화하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이때 배터리 시스템의 온도 제어를 위해 펌프 장치는 제1 흐름 방향으로 온도 제어 라인 내에서 온도 제어 유체의 흐름을 생성한다.
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 서브시스템들이 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 또한 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 서브시스템들의 온도 제어는, 그러므로 보통 불가피하다. 배터리 서브시스템들 또는 전체 배터리 시스템에의 열 손상은 온도 제어 장치들의 존재에 의해 방지될 수 있다. 잘 알려진 온도 제어 장치들은 종종 보통 펌프 장치에 의해 구동되는, 온도 제어 유체가 흐르는 온도 제어 라인을 가진다. 온도 제어 라인, 예를 들어 온도 제어 라인의 온도 제어 부분과 배터리 시스템의 개별적인 배터리 서브시스템들 사이의 열 전도 연결을 이용해, 열 에너지, 다시 말하면 배터리 서브시스템들로부터의 폐열(waste heat)은, 온도 제어 유체에 의해 흡수되어 배터리 서브시스템들로부터 멀리 이동될 수 있거나, 또는 온도 제어 유체를 통해 배터리 서브시스템들로 이동되어 이에 전달될 수 있다.
나아가, 심지어 배터리 시스템들은, 예를 들어 배터리 시스템이 차량 내에 사용된 때 해당 차량에 관련된 사고의 경우에 있어서, 발생할 수 있는 것들과 같은, 특히 극심한 외부 영향들의 경우에 있어서, 화재(fire) 및/또는 화재들의 발생을 완전히 방지할 수는 없다. 배터리 시스템에 불필요한 손상을 방지하기 위해, 특히, 이러한 화재에 의해, 배터리 시스템의 환경을 위험에 빠뜨리는 것을 방지하기 위해, 이러한 화재를 가능한 한 빨리 소화하는 것이 바람직하다. 따라서 현재 기술 수준에 따르면, 화재의 경우에 화재의 빠른 소화를 보장하는 배터리 시스템들 내 추가적인 소화 장치들을 이용하는 것이 알려져 있다. 하지만, 여기서 단점은 이 추가적인 소화 장치들 또한 추가적인 설치 공간을 필요로 하여, 배터리 시스템은 전체적으로 덜 컴팩트해진다는 것이다. 이러한 추가적인 소화 장치들은 또한 종종 복잡하고 특히 비용 집약적이다.
따라서 본 발명의 목적은 상기에서 설명된 단점들을 적어도 부분적으로 해소하는 데 있다. 특히, 본 발명의 목적은, 비용 효율적이고 간단한 방식으로, 온도 제어 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화하기 위한 방법을 제공하는 데 있다. 이를 이용해, 배터리 시스템의 온도 제어에 더하여, 배터리 시스템 내에서 발생할 수 있는 화재 또는 화재들의 단순화된 소화 또한 제공될 수 있다. 특히 온도 제어 장치의 기존 구성요소들 또한 배터리 시스템 내부의 화재 또는 화재들을 소화하는 데 이용될 수 있다.
상기의 목적은 독립항 제 1 항의 특징들을 갖는 온도 제어 장치에 의해, 독립항 제 11 항의 특징들을 갖는 배터리 시스템에 의해, 그리고 독립항 제 12 항의 특징들을 갖는 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 다른 특징들 및 상세사항들은 종속항들, 상세한 설명 및 도면들로부터 기인한다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치와 관련되어 설명된 특징들 및 상세사항들 또한 물론, 본 발명에 따른 배터리 시스템 뿐만 아니라 본 발명에 따른 방법과 관련하여 적용되고 그 각각의 경우에 있어서 역으로도 적용가능하고, 이로써 본 발명의 개별적인 측면들의 개시에 있어서, 상호 참조가 있거나 또는 항상 있을 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 상기의 목적은 적어도 하나의 배터리 서브시스템을 갖는 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치에 있어서, 상기 온도 제어 장치는 온도 제어 유체를 전도하기 위한 온도 제어 라인 및 적어도 제1 흐름 방향으로 상기 온도 제어 라인 내에서 상기 온도 제어 유체의 흐름을 생성하기 위한 펌프 장치를 가지고, 이때 상기 온도 제어 라인은 상기 배터리 서브시스템으로 또는 이로부터 열 에너지를 공급 및/또는 방출하기 위해 상기 적어도 하나의 배터리 서브시스템에 열 전도적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 온도 제어 부분을 가지는, 온도 제어 장치에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치는 점검 밸브가 상기 제1 흐름 방향에 대하여 상기 적어도 하나의 온도 제어 부분 상류에 상기 온도 제어 라인 내에 배치되고, 상기 점검 밸브는 상기 제1 흐름 방향으로 상기 온도 제어 유체에 대하여 연속적이고 또한 제2 흐름 방향으로 차단하고, 상기 제2 흐름 방향은 상기 제1 흐름 방향에 반대되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 배터리 시스템의 온도를 제어하도록 구성된다. 본 발명의 측면에서 온도 제어는 특히 온도 제어 장치에 의해 제어되는 배터리 서브시스템의 온도의 변화, 가열 및 냉각 모두를 의미한다. 배터리 서브시스템 및 이로써 전체 배터리 시스템의 과냉각 뿐만 아니라 가열은 방지될 수 있다. 배터리 시스템은 적어도 하나의 배터리 서브시스템을 가지고 또한 바람직하게 특히 수 개의 배터리 레벨들로 배치되는, 수 개의 배터리 서브시스템들을 가질 수 있다. 본 발명의 측면에서 배터리 서브시스템은 특히 하나의 배터리 셀인 것으로, 하지만 배터리 셀들의 그룹도 포함하는 것으로, 이해된다. 온도 제어 장치는 바람직하게 배터리 서브시스템들 각각의 온도를 제어하도록 구성된다. 온도 제어되는 배터리 서브시스템들 각각에 있어서, 특히 하나의 배터리 서브시스템에 있어서, 온도 제어 장치는 개별적인 배터리 서브시스템에 열 전도적으로 연결될 수 있는 온도 제어 부분을 가진다. 온도 제어 장치의 펌프 장치는 온도 제어 라인 내에서 온도 제어 유체의 흐름을 생성하고, 이로써 온도 제어 유체는 온도 제어 라인을 통해 특히 온도 제어 부분을 통해 흐른다. 온도 제어 유체는 가스, 액체 및/또는 혼합 상태로 존재할 수 있다. 이러한 방식으로, 열 에너지는 개별적인 배터리 서브시스템들로부터 온도 제어 라인 내의 온도 제어 유체에 의해 흡수되어 이들로부터 멀리 이동될 수 있거나 또는 이로 이동되어 이들로부터 방출될 수 있다. 온도 제어 장치는 또한 예를 들어 특히 주변환경으로, 배터리 서브시스템들에 의해 흡수되는 열 에너지를 전달하기 위한 팽창 탱크, 온도 제어 유체 저장소, 온도 제어 유체 히터, 방열기 및/또는 열 교환기와 같은, 다른 구성요소들을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 시스템의 온도 제어 장치가 또한 배터리 시스템 내에서 발생하는 화재 또는 화재들을 소화하는 데 사용될 수 있음이 제안된다. 이를 위해, 온도 제어 장치는 적어도 하나의 온도 제어 부분 앞에 제1 흐름 방향에 대하여 온도 제어 라인 내에 배치되는 점검 밸브를 포함한다. 다시 말하면, 점검 밸브는 먼저 펌프 장치로부터 들어오는 온도 제어 유체가 점검 밸브를 통해 흐르고 그후에만 적어도 하나의 온도 제어 부분에 들어가는 이러한 방식으로 온도 제어 라인 내에 배치된다. 점검 밸브는 이 제1 흐름 방향으로 연속적이어서, 점검 밸브는 온도 제어 장치의 온도 제어 작동 또는 정상 작동 동안 펌프 장치에 의해 구동되는 온도 제어 유체의 흐름을 전혀 손상시키지 않거나 또는 적어도 조금만 손상시킨다. 제1 흐름 방향에 반대되는 제2 흐름 방향으로, 점검 밸브는 닫힌다. 이것은 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 소화 기능(extinguishing functionality)을 제공하는 데 이용된다. 화재 또는 화재들이 배터리 시스템 내부에서 발생하면, 온도 제어 라인의 국소적인 파괴는 보통 이 화재에 의해 야기된다. 이러한 방식으로, 소위 누출 지점(leakage point)이 예를 들어 온도 제어 라인 내에 발생할 수 있다. 이에 더하여, 배터리 시스템 내의 화재는 예를 들어, 온도 제어 유체, 예를 들어 온도 제어 유체 내의 압력에 있어서의 변화를 검출하는 것에 의해, 온도 제어 장치에 의해 검출될 수 있다. 이러한 온도 제어 유체의 압력 변화는, 예를 들어 화재의 가열 효과에 의한 온도 제어 유체의 국소적 증발에 의해 또는 온도 제어 유체가 상기에서 설명된 누출 지점을 통해 탈출할 때 발생하는 온도 제어 유체에 있어서의 압력 강하에 의해, 검출될 수 있다. 이러한 화재 또는 화재들의 경우에 있어서, 온도 제어 장치의 펌프 장치는 바람직하게 제1 흐름 방향으로 펌핑 방법을 조정할 수 있다. 이 경우에 있어서, 온도 제어 라인 내에서 제2 흐름 방향으로 온도 제어 유체의 흐름은 바람직하게 예를 들어 추가적인 펌프에 의해, 기존의 펌프 장치의 적절한 제어에 의해, 또한 예를 들어 온도 제어 유체 상에 미치는 중력 효과에 의해 생성된다. 상기에서 설명되는 점검 밸브로 인해, 제2 흐름 방향으로 온도 제어 라인 내에서 온도 제어 유체의 흐름은 기본적으로 방해받고, 바람직하게 완전히 차단되기조차 한다. 하지만, 상기에서 설명된 바와 같이, 보통 화재의 영역에 누출 지점이 있어서, 온도 제어 유체는 거기서 탈출할 수 있고 이러한 방식으로 제2 흐름 방향으로 온도 제어 유체의 흐름이 가능하다. 다시 말하면, 제2 흐름 방향으로 화재의 경우에 있어서, 온도 제어 유체는 화재의 위치로 흐르기만 하고; 온도 제어 장치의 온도 제어 라인 내에서 모든 다른 가능한 흐름 경로들은 점검 밸브에 의해 차단된다. 온도 제어 유체를 화재의 위치에 공급함으로써, 이것은 소화될 수 있거나 또는 적어도 열 에너지가 이 국소적으로 매우 큰 열원으로부터 제거될 수 있다. 이러한 방식으로, 발생한 화재는 신속하고 유리하게 소화될 수 있지만, 적어도 그 열 효과들은 열 에너지를 제거하는 것에 의해 최소화될 수 있다. 대체로, 이것은 이미 존재하는 온도 제어 장치에 의해 제공될 수 있어서, 추가적인 소화 장치들이 필요치 않거나 또는 그럼에도 불구하고 설치되는 소화 장치들은 적어도 상당히 더 작게 만들 수 있다. 이러한 온도 제어 장치를 갖는 배터리 시스템은 이로써 특히 더 컴팩트하게 설계되고 구축될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 온도 제어 장치에 있어서, 상기 제2 흐름 방향으로 상기 온도 제어 라인 내에서 상기 온도 제어 유체의 흐름을 생성하기 위해, 특히 화재에 의해 생성되는, 누출 지점에 상기 온도 제어 유체를 제공하기 위한 펌프 장치가 구성되는 것이 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 이 특히 바람직한 실시예에 있어서, 이미 존재하는 펌프 장치가 제2 흐름 방향으로 온도 제어 라인 내에서 온도 제어 유체의 흐름을 제공하기 위해 사용된다. 추가적인 펌프들 또는 제2 흐름 방향으로 온도 제어 유체의 흐름의 중력에 의한 공급에 대한 종속성이 이로써 제거되게 된다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치 및 이로써 이러한 온도 제어 장치를 갖는 배터리 시스템의 더 컴팩트한 구성 뿐만 아니라 배터리 시스템 내부의 화재를 소화할 때 안전성의 증가는 이로써 가능해질 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 온도 제어 장치는 또한 상기 온도 제어 부분에 및/또는 상기 온도 제어 부분 근방에 있는 상기 온도 제어 라인은 상기 누출 지점의, 특히 화재가 발생한 경우에 있어서, 제어된 생성을 위한 안전 부분을 가지는 것이 제공될 수 있다. 하지만, 이러한 안전 부분은 화재의 경우에 누출될 가능성이 높은 배터리 시스템의 온도 제어 라인 상의 일 부분으로서 제공되거나 또는 정의될 수 있다. 바람직하게 이 가능성은 100% 또는 적어도 100%보다 약간 작다. 이에 더하여, 각각의 배터리 서브시스템의 각각의 온도 제어 부분은 바람직하게 이러한 안전 부분을 가져야 한다. 다시 말하면, 이러한 안전 부분은 화재의 경우에 있어서 누출이 발생하는 온도 제어 라인을 따르는 위치가 적어도 매우 가능성있게 결정될 수 있다. 이것은 전체 배터리 시스템이 이 누출 지점의 위치에서 계획되도록 허용하는데, 이것은 차례로 배터리 시스템이 작동될 때 전체 안전성을 증가시킨다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 바람직하게 상기 안전 부분은 밸브 요소를 가지고, 상기 밸브 요소는 특히 상기 온도 제어 유체의, 한계 온도 및/또는 한계 압력이 제어된 개방에 의해 초과되는 때, 상기 제어된 개방에 의해 상기 누출 지점을 형성하는 이러한 방식으로 더 개선될 수 있다. 이러한 밸브 요소는 특히 누출 지점을 생성하는 안전 가능성을 나타내는데, 이것은 적어도 배터리 시스템의 작동 전에 조정될 수 있다. 심지어 누출 지점의 위치는 이러한 밸브 요소를 가지고 보다 더 정확하게 계획가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 화재 시 열의 효과로 인한 온도 제어 라인의 폭발로 인한, 누출 지점의 제어되지 않은 발생이 이로써 방지될 수 있다.
제1 대안적인 실시예에 따라서, 본 발명에 기반한 온도 제어 장치는 온도 제어 장치가 온도 제어 유체의 온도 및/또는 압력 및/또는 증발을 결정하기 위한 적어도 하나의 센서 장치 및 센서 장치에 의해 결정된 센서 데이터를 평가하고 한계 온도 및/또는 한계 압력이 초과된 때 밸브 요소를 개방하기 위해 밸브 요소를 제어하기 위한 제어 유닛을 가지는 이러한 방식으로 더 개선될 수 있다. 이 제1 대안적 실시예에 있어서, 누출 지점의 생성은 이로써 온도 제어 유체의 특성의 측정, 이 특성들의 평가 및 이로써 밸브 장치의 제어되는 개방을 포함한다. 이 온도 제어 유체의 특성들을 측정 및 평가함으로써, 화재 및/또는 화재들의 검출이 특히 방지될 수 있다. 이것은 밸브 장치의 개방이 정확하게 조정 및/또는 조절될 수 있다는 특별한 장점을 가진다. 특히, 밸브 장치를 개방하기 위한 트리거링 기준의 후속하는 변형 또한 이러한 방식으로 제공될 수 있다. 이에 더하여, 밸브 요소는 또한 특히 한계 온도 및/또는 한계 압력이 한계 이하로 다시 떨어지면 폐쇄될 수 있다. 특히 배터리 시스템의 정규적인 작동의 빠른 재개는 이러한 방식으로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치의 대안적인 다른 개선에 있어서, 상기 밸브 요소는 상기 온도 제어 유체의 한계 온도 및/또는 한계 압력이 초과된 때 제어된 폭발에 의해 누출 지점을 형성하는 폭발 밸브(burst valve)로서 구성되는 것이 또한 제공될 수 있다. 특히, 이러한 타입의 폭발 밸브는 온도 제어 유체의 한계 온도 및/또는 한계 압력이 초과되자마자 밸브 요소의 자동 개방을 보장한다. 이것은 누출 지점이 생성됐을 때 밸브 요소를 개방하기 위해 밸브 요소의 외부 제어 또는 작동을 필요로 하지 않기 때문에, 특히 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 단순하고 안전한 구성을 나타낸다. 예를 들어, 이 구성은 또한 제어 유닛의 전력 공급부에서의 방해로 인해, 센서 데이터의 평가가 더 이상 가능하지 않을 때조차, 누출 지점이 생성되는 것을 보장할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 경우에 있어서, 상기에서 설명되는 대안들 모두가 병행하여 사용되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 밸브 요소의 제어되는 개방 및 폐쇄가 더 낮은 온도 또는 압력 범위에 대하여 제공될 수 있는 한편, 폭발 밸브로서 구성되는 추가적인 밸브 요소가 더 높은 온도 또는 압력 효과에서 개방하고 이로써 충분한 크기의 누출 지점을 보장한다. 대안적인 실시예들 2 가지 모두의 장점들이 이로써 함께 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 또한 상기 온도 제어 라인은 전기적으로 절연되는 온도 제어 유체로 충전(fill)되는 이러한 방식으로 구성될 수 있다. 이 방식으로, 화재의 경우에 있어서 온도 제어 유체가 누출 지점으로부터 누출될 때조차도, 온도 제어 유체와 배터리 시스템의 개방된 접촉점들 사이의 전기적으로 전도성 있는 연결에 의해 야기되는 배터리 시스탬 내부에서의 단락 회로가 없도록 보장될 수 있다. 전체 배터리 시스템의 안전은 이로써 향상될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 온도 제어 장치는 상기 배터리 시스템은 복수의 배터리 서브시스템들을 가지고, 이때 상기 배터리 서브시스템들 각각에 대한 상기 온도 제어 라인은 그 각각이 상기 개별적인 배터리 서브시스템을 위한 온도 제어 부분을 가지는 온도 제어 브랜치를 가지고, 또한 이때 점검 밸브는 상기 제1 흐름 방향에 대하여 상기 개별적인 온도 제어 부분 상류에, 각각의 온도 제어 브랜치 내에 배치되고, 상기 점검 밸브는 상기 제1 흐름 방향으로 연속적이고 또한 상기 제2 흐름 방향으로 차단하도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 온도 제어 라인은 수 개의 온도 제어 브랜치들로 분리 또는 분기되고, 그 각각은 배터리 시스템 내의 그 자체의 영역의 온도 제어를 위한 온도 제어 부분을 가진다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 이 특히 바람직한 실시예에 있어서, 온도 제어 브랜치들 각각에는 또한 그 자체의 점검 밸브가 별도로 구비되어 있다. 이 방식으로, 예를 들어, 제2 흐름 방향으로 온도 제어 유체의 흐름에 대한 전체 차단 부하는 다수의 점검 밸브들로 분배되는 것이 보장될 수 있다. 이 경우에 있어서, 개별적인 점검 밸브들은 더 작은 크기들일 수 있다. 대체로, 이 실시예는 배터리 서브시스템들 각각이 그 자체의 온도 제어 브랜치를 가지고, 이것이 그 자체의 점검 밸브로 별도로 보호되기 때문에, 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 갖는 배터리 시스템의 안전성에 있어서의 추가적인 향상을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치의 경우에 있어서, 또한 상기 온도 제어 라인은 폐쇄된 온도 제어 회로의 일 부분인 것이 제공될 수 있다. 이 폐쇄된 온도 제어 회로에 있어서, 온도 제어 유체는 특히 순환하고 이로써 지속적으로 재사용된다. 이 방식으로, 온도 제어 유체의 특히 경제적인 사용이 제공될 수 있다. 그러므로 이러한 방식으로 구성되는 온도 제어 장치는 온도 제어 유체의 지속적인 재사용으로 인해 특히 단순하고 또한 배터리 시스템의 특히 효과적인 온도 제어를 제공하도록 구성된다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 또한 바람직하게 압력 방출 밸브(pressure relief valve)가 상기 온도 제어 라인 내에 배치되는 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 타입의 압력 방출 밸브는 예를 들어 증발된 온도 제어 유체가 온도 제어 라인 내에 축적되고 국소적으로 화재에 의해 생성된 때 특히 검출이 용이하게 해준다. 이 압력 방출 밸브는 화재를 검출하기 위한 센서 장치와 결합되는 것이 특히 바람직할 수 있다. 온도 제어 라인 내의 압력이 한계 압력 이상으로 상승한 경우에 있어서, 예를 들어, 화재의 경우에 있어서 온도 제어 유체의 대량 증발이 있는 그 경우일 수 있기 때문에, 압력 방출 밸브는 개방하고 또한 센서 장치는 특히 용이하고, 신속하고 신뢰성 있게 화재를 검출할 수 있다. 이에 더하여, 이러한 타입의 압력 방출 밸브는 온도 제어 라인 내의 온도 제어 유체의 과도한 압력에 의해 야기되는 온도 제어 라인 또는 전체 온도 제어 장치에의 손상이 방지되는 것을 보장할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 이 목적은 적어도 하나의 배터리 서브시스템 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 관련하여 상세하게 설명되었던 장점들 모두는 이로써 또한 본 발명의 제1 측면에 따른 이러한 온도 제어 장치를 갖는 본 발명의 제2 측면에 따른 배터리 시스템에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 이 목적은 본 발명의 제2 측면에 따른 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법에 의해 해결되는데, 이로써 상기 배터리 시스템의 온도 제어를 위해 상기 펌프 장치는 상기 제1 흐름 방향으로 상기 온도 제어 라인 내에서 상기 온도 제어 유체의 흐름을 생성한다. 본 발명에 따른 방법은
a) 상기 배터리 시스템 내부에서 화재를 검출하는 단계, 및
b) 상기 제2 흐름 방향으로 상기 온도 제어 유체의 흐름을 생성하도록 상기 펌프 장치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법은 본 발명의 제2 측면에 따른 배터리 시스템에서 수행된다. 본 발명의 제2 측면에 따른 배터리 시스템은 특히 본 발명의 제1 측면에 따른 온도 제어 장치를 가진다. 본 발명의 제2 측면에 따른 배터리 시스템과 관련하여 특히 본 발명의 제1 측면에 따른 온도 제어 장치와 관련하여 상세하게 설명되었던 장점들 모두는 이로써 또한 본 발명의 제3 측면에 따른 방법에 의해 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 배터리 시스템의 온도 제어를 위해 구성된다. 이 온도 제어 특성을 위해, 배터리 시스템의 온도 제어 장치의 펌프 장치는 온도 제어 라인 내의 온도 제어 유체가 제1 흐름 방향으로 흐르는 이러한 방식으로 작동된다. 온도 제어 라인의, 적어도 하나의 온도 제어 부분, 바람직하게 수 개의 온도 제어 부분들은 배터리 시스템의 적어도 하나의 또는 수 개의 배터리 서브시스템들 상에 열 전도적으로 배치되어, 폐열이 배터리 서브시스템들로부터 제거될 수 있거나 또는 열 에너지가 온도 제어 유체의 흐름에 의해 배터리 서브시스템들로 공급될 수 있다. 이 배터리 서브시스템들의, 및 이로써 전체 배터리 시스템의 온도 제어는, 이로써 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 단계들 a) 및 b)는 특히 화재가 배터리 시스템 내에서 발생하였거나 또는 발생한 때 그 경우를 위한 것이다. 그러므로, 본 발명에 따른 단계 a)에서, 배터리 내부의 화재는 검출된다. 이 인지는 예를 들어, 제어 장치를 이용해 적절한 센서 데이터를 평가하는 것에 의해 수행될 수 있다. 화재가 외부 센서들에 의해 검출된 때 본 발명에 따른 방법의 측면에서 온도 제어 장치의 외부 제어 또한 본 발명에 따른 방법의 단계 a)에 의해 커버된다. 본 발명에 따른 방법의 다음 단계 b)에서, 화재가 존재하는 경우에, 온도 제어 장치의 펌프 장치는 온도 제어 라인 내의 온도 제어 유체의 흐름이 제2 흐름 방향으로 생성되는 이러한 방식으로 제어된다. 제2 흐름 방향은 온도 제어 장치의 온도 제어 작동 동안 사용되는 제1 흐름 방향에 반대된다. 온도 제어 라인 내 적어도 하나의 점검 밸브의 존재로 인해, 제2 흐름 방향으로 온도 제어 라인 내의 온도 제어 유체의 흐름은 필수적으로 방해된다. 온도 제어 유체는 배터리 시스템 내, 화재로 인해 발생된 누출 지점들에서만 흐를 수 있다. 따라서, 온도 제어 유체는 이 누출 지점들로 배타적으로 이로써 이 화재가 난 배터리 시스템 내의 그 위치들로 국소적으로 공급된다. 화재의 소화 또는 화재로부터 열 에너지의 소실은 본 발명에 따른 방법에 의한 이러한 방식으로 특히 용이하게 수행될 수 있다. 화재에 의해 야기되는 배터리 시스템에의 손상은 이로써 방지되거나 또는 적어도 상당히 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 단계 a)에서 화재는 상기 온도 제어 유체의 온도 및/또는 압력 및/또는 증발을 결정하기 위한 센서 장치로부터의 센서 데이터를 평가하는 것에 의해 검출되는 이러한 방식으로 더 개선될 수 있다. 화재가 배터리 시스템 내에서 발생한 때, 온도 제어 유체는 매우 강하게 국소적으로, 특히 정상적인 온도 제어 작동에서 보다 상당히 더 가열된다. 온도 제어 유체의 가열은 종종 매우 강하여 그 끓는점 이상 가열되고 이로써 증발된다. 온도 제어 유체의 온도 및/또는 압력 및/또는 증발을 결정함으로써 배터리 시스템 내부에서 화재의 검출이 매우 단순한 방식으로 제공될 수 있다. 화재 검출을 위한 추가적인 외부 센서들 또한 생략될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 방법의 경우에 있어서, 단계 b)에서 상기 펌프 장치는 온도 제어 유체가 상기 누출 지점으로부터 나오는 이러한 방식으로 제어되는 것이 제공될 수 있다. 이 경우에 있어서, 온도 제어 유체는 전기적으로 절연되거나 또는 비-전도성일 수 있다. 누출 지점에서 온도 제어 유체가 나오는 것에 의해 온도 제어 유체가 직접 화재로 또는 적어도 화재 근방으로 직접 전도되고, 이때 특히 누출 지점은 바람직하게 적어도 배터리 시스템 내 화재 근방에 배치되는 것이 제공될 수 있다. 이 방식으로, 화재의 소화는 특히 용이하고 또한 특히 신속하게 제공될 수 있다. 화재를 소화하는 것이 가능하지 않다면, 적어도 열 에너지의 큰 부분은 흐르는 온도 제어 유체에 의해 흡수되어 화재로부터 멀리 이동될 수 있다. 피할 수 있는 배터리 시스템에의 열 손상이 이로써 방지될 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 방법의 경우에 있어서, 단계 b)에서 상기 펌프 장치는 상기 온도 제어 라인 내의 상기 누출 지점에서 또는 적어도 그 누출 지점 근방에서 온도 제어 유체의 레벨이 일정하거나 또는 적어도 실질적으로 일정하게 유지되는 이러한 방식으로 제어되는 것이 제공될 수 있다. 다시 말하면, 펌프 장치는 누출 지점에서 화재의 열에 의해 증발되는 온도 제어 유체만이 보상되는 이러한 방식으로 제어된다. 누출 지점으로부터 온도 제어 유체의 누출은 본 발명에 따른 방법의 이 실시예에서 방지된다. 누출 지점에서 또는 적어도 그 근방에서 일정한 또는 적어도 일정한 충전 레벨을 보장함으로써, 대응하는 점에서의 온도 제어 라인을 벗어나는 건조는 방지될 수 있다. 펌프 장치에 의한 온도 제어 유체의 연속적인 보충 또한 영향을 받은 배터리 서브시스템에의 과다한 열 노출을 방지할 수 있다. 온도 제어 유체는 단지 그 최대인 끓는 온도까지 가열될 수 있고 그후 증발되는데, 이로써 증발되는 온도 제어 유체는 누출 지점으로부터 나오고 또한 온도 제어 유체의 손실 부피는 펌프 장치에 의해 끊임없이 교체된다. 본 발명에 따른 방법의 이 버전에서조차, 화재에 의해 야기되는 배터리 시스템에의 너무 많은 열 손상이 방지될 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 방법을 대략적으로 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 갖는 본 발명에 따른 배터리 시스템을 대략적으로 보여준다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 대략적으로 보여준다. 본 발명에 따른 방법의 단계들 a) 및 b)는 문자 A 및 B로 지시된다. 본 발명에 따른 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 시스템(1)에 의해 또는 본 발명에 따른 온도 제어 장치(10)를 이용해 수행된다. 2 가지 도면들은 그러므로 이하에서 함께 설명될 것이고, 이로써 개별적인 도면들은 별도로 다루어질 것이다.
본 발명에 따른 배터리 시스템(1)은 적어도 하나의 배터리 서브시스템(2)을 가지고, 이로써 2 개의 배터리 서브시스템들(2)이 본 발명에 따른 배터리 시스템(1)의 실시예에 도시되어 있다. 배터리 서브시스템들(2)은, 예를 들어 배터리 레벨들에서 조합될 수 있지만, 배터리 래벨들은 차례로 배터리 시스템(1)의 배터리 스택을 형성하기 위해 쌓일 수 있다. 이러한 배터리 시스템(1)의 고성능은 이로써 예를 들어 차량에 사용될 때 달성될 수 있다. 필수적으로, 본 발명에 따른 온도 제어 장치(10)는 배터리 시스템(1)의 배터리 서브시스템들(2)의 온도 제어를 위해 구성된다. 이를 위해, 온도 제어 장치(10)는 펌프 장치(3)에 의해 제1 흐름 방향(50)으로 온도 제어 유체(40)가 순환되는, 온도 제어 라인(20)을 가진다. 온도 제어 라인(20)은 바람직하게 폐쇄된 온도 제어 회로의 일부이다. 개별적인 배터리 서브시스템들(2) 각각은 온도 제어 라인(20)의 온도 제어 부분(22)에 할당되고, 이로써 이 구성으로 개별적인 배터리 서브시스템들(2) 각각은 온도 제어 라인(20)의 온도 제어 브랜치(21)에 의해 온도 제어 유체(40)가 공급된다. 온도 제어 부분들(22)은 개별적인 배터리 서브시스템(2)에 열 전도적으로 연결되어, 온도 제어 유체(40)가 제1 흐름 방향(50)으로 흐를 때 열 에너지가 배터리 서브시스템(2)으로부터 온도 제어 유체(40)로 및/또는 온도 제어 부분(22)을 지나 흐를 때는 온도 제어 유체(40)로부터 배터리 서브시스템(2)으로 전달될 수 있다. 배터리 서브시스템들(2) 및 이로써 전체 배터리 시스템(1)의 효과적인 온도 제어는 이러한 방식으로 제공될 수 있다.
필수적으로, 적어도 하나의 점검 밸브(24)는 본 발명에 따라 온도 제어 라인(20) 내 온도 제어 장치(10) 내에 배치된다. 점검 밸브(24)는 제1 흐름 방향(50)과 관련하여 온도 제어 부분들(22) 앞에 위치되는 이러한 방식으로 배치된다. 도시된 바와 같이, 점검 밸브(24)는 온도 제어 라인(20)의 중심 부분에, 뿐만 아니라 각각의 개별적인 온도 제어 브랜치(21)에 배치될 수 있다. 온도 제어 유체(40)가 제1 흐름 방향(50)으로 흐를 때, 이것은 정상적으로 또는 펌프 장치(3)에 의해 온도 제어 작동 중에 생성되기 때문에, 점검 밸브(24)는 연속적이다. 이 제1 흐름 방향(50)으로 온도 제어 유체(40)의 흐름은 이로써 점검 밸브들(24)에 의해 전혀 또는 미미하게 방해받는다. 점검 밸브들(24)은 특히 본 발명의 온도 제어 장치(10)가 배터리 시스템(1) 내부의 화재를 소화하는 데 이용될 때 사용된다. 이러한 화재는 본 발명에 따른 방법 단계 a)에서, 예를 들어 배터리 시스템(1) 내부에 위치되는, 예를 들어 각각의 배터리 서브시스템(2)과 연관된, 센서 장치들(5)에 의해 검출될 수 있다. 적절한 센서를 이용해 압력 방출 밸브(6)를 감시하는 것 또한 가능하다. 제어 유닛(4)에서, 센서 장치들(5)의 데이터는 수집되고 평가되는데, 예를 들어 온도 임계 및/또는 압력 임계가 초과되면, 화재가 배터리 시스템(1) 내부에서 검출된다. 압력 방출 밸브(6)의 개방은 또한 배터리 시스템(1) 내부에서 이러한 화재가, 특히 이러한 화재가 온도 제어 유체(40)의 국소적 증발을 야기시킬 수 있기 때문에, 압력이 너무 높아 압력 방출 밸브(6)가 열릴 때까지 온도 제어 라인(20) 내에서 발생하는 것을 지시할 수 있다. 검출된 화재의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 방법의 단계 b)에서, 제어 유닛(4)은 펌프 장치(3)의 펌프 방향이 역전하는 이러한 방식으로 펌프 장치(3)를 제어한다. 이로써 온도 제어 유체(40)는 온도 제어 라인들(20)을 통해 제2 흐름 방향(51)으로 펌핑된다. 하지만, 점검 밸브들(24)은 이 방향으로 차단하여, 필수적으로 제2 흐름 방향(51)으로 온도 제어 유체(40)의 흐름이 차단된다. 하지만, 본 발명에 따른 온도 제어 장치(10)의 이 바람직한 구성으로, 온도 제어 부분들(22) 각각은 화재의 경우에 국소적으로 누출 지점(30)을 생성하도록 구성되는 안전 부분(23)을 가진다. 2 개의 서로 다른 종류들의 누출 지점들(30)이 도시되어 있지만, 이들은 또한 함께 사용될 수 있다. 상부 구성에서, 안전 부분(23)은 제어 유닛(4)에 의해 제어될 수 있는 밸브 요소(31)를 가진다. 예를 들어 대응하는 센서 장치(5)에 의해, 화재가 검출된 때, 밸브 요소(31)는 작동되고 개방되어 국소적으로 제어되는 누출 지점(30)이 온도 제어 라인(20) 내에서 발생한다. 그렇지 않다면 점검 밸브들(24)에 의해 차단되는, 제2 흐름 방향(51)으로 온도 제어 유체(40)의 흐름 경로는, 이로써 대응하는 누출 지점(30)에 의해 국소적으로 개방된다. 이러한 방식으로, 온도 제어 유체(40)는 대응하는 누출 지점(30)으로부터 흐르고 거기에 존재하는 화재를 소화시키는 방식으로, 펌프 장치(3)를 통해 제2 흐름 방향(51)으로 펌핑될 수 있다. 대안적으로, 또한 펌프 장치(3)는 온도 제어 유체(40)의 충전 레벨이 누출 지점(30)에서 일정하게 또는 적어도 필수적으로 일정하게 유지되는 이러한 방식으로 제어되도록 제공될 수 있다. 건조 및 이로써 대응하는 배터리 구성 시스템(2)의 과열 또한 이러한 방식으로 방지될 수 있다. 이하의 도면은 온도 제어 장치(10)의 누출 지점(30)의 다른 실시예를 보여준다. 본 발명에 따르면, 이 실시예에서, 밸브 요소(31)는 폭발 밸브(32)로서 구성된다. 이 폭발 밸브(32)는 온도 제어 유체(40)가 한계 온도 및/또는 한계 압력을 초과하자마자 자동으로 열린다. 제어 유닛(4)에 의한 제어는 이 경우에 반드시 필요치 않다. 이 종류의 폭발 밸브(32)는 그러므로 정확하게 국소화된 누출 지점(30)을 생성하기 위한 페일 세이프(fail safe)의 변형이다. 2 가지 실시예 변형들 모두에서, 전기적으로 절연인 온도 제어 유체(40)가 온도 제어 장치(10) 내에 사용되는 것은 바람직할 수 있다. 온도 제어 유체(40) 누출에 의해 야기되는 배터리 시스템(1)의 단락 회로는 그러므로 안전하게 방지될 수 있다. 전체적으로, 본 발명에 따른 배터리 시스템(1) 내의 본 발명에 따른 온도 제어 장치(10)는 펌프 장치(3)를 역전시키고 또한 특히 누출 지점(30)에 의해 생성되는 온도 제어 라인(20)의 국소적 개방에 의해 정의된 흐름 또는 적어도 온도 제어 유체(40)의 배터리 시스템(1) 내부의 화재 위치로의 안내를 제공할 수 있다. 이러한 화재는 그러므로 신속하게 소화되거나 또는 열 효과들이 최소화될 수 있다. 추가적인 소화 장치들은 그러므로 특히 본 발명에 따른 온도 제어 장치(10)를 이용하는 것에 의해 방지될 수 있다.
1: 배터리 시스템 2: 배터리 서브시스템
3: 펌프 장치 4: 제어 유닛
5: 센서 장치 6: 압력 방출 밸브
10: 온도 제어 장치 20: 온도 제어 라인
21: 온도 제어 브랜치 22: 온도 제어 부분
23: 안전 부분 24: 점검 밸브
30: 누출 지점 31: 밸브 요소
32: 폭발 밸브 40: 온도 제어 유체
50: 제1 흐름 방향 51: 제2 흐름 방향

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 배터리 서브시스템(2)을 갖는 배터리 시스템(1)의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치(10)에 있어서, 상기 온도 제어 장치(10)는 온도 제어 유체(40)를 전도하기 위한 온도 제어 라인(20) 및 적어도 제1 흐름 방향(50)으로 상기 온도 제어 라인(20) 내에서 상기 온도 제어 유체(40)의 흐름을 생성하기 위한 펌프 장치(3)를 가지고, 상기 온도 제어 라인(20)은 상기 배터리 서브시스템(2)으로 또는 이로부터 열 에너지를 공급 및/또는 방출하기 위해 상기 적어도 하나의 배터리 서브시스템(2)에 열 전도적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 온도 제어 부분(22)을 가지고,
    점검 밸브(24)가 상기 제1 흐름 방향(50)에 대하여 상기 적어도 하나의 온도 제어 부분(22) 상류에 상기 온도 제어 라인(20) 내에 배치되고, 상기 점검 밸브(24)는 상기 제1 흐름 방향(50)으로 상기 온도 제어 유체(40)에 대하여 연속적이고 또한 제2 흐름 방향(51)으로 차단하고, 상기 제2 흐름 방향(51)은 상기 제1 흐름 방향(50)에 반대되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 장치(3)는, 상기 제2 흐름 방향(51)으로 상기 온도 제어 라인(20) 내 상기 온도 제어 유체(40)의 흐름을 생성하기 위해, 특히 화재에 의해 생성되는, 누출 지점(30)에 상기 온도 제어 유체(40)를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 온도 제어 부분(22)에 및/또는 상기 온도 제어 부분(22) 근방에 있는 상기 온도 제어 라인(20)은 상기 누출 지점(30)의, 특히 화재가 발생한 경우에 있어서, 제어된 생성을 위한 안전 부분(23)을 가지는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 안전 부분(23)은 밸브 요소(31)를 가지고, 상기 밸브 요소(31)는 특히 상기 온도 제어 유체(40)의, 한계 온도 및/또는 한계 압력이 제어된 개방에 의해 초과되는 때, 상기 제어된 개방에 의해 상기 누출 지점(30)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 온도 제어 장치(10)는 상기 온도 제어 유체(40)의 온도 및/또는 압력 및/또는 증발을 결정하기 위한 적어도 하나의 센서 장치(5) 및 상기 센서 장치(5)에 의해 결정되는 상기 센서 데이터를 평가하고 또한 상기 한계 온도 및/또는 상기 한계 압력이 초과된 때 상기 밸브 요소(31)를 개방하기 위한 상기 밸브 요소(31)를 제어하기 위한 제어 유닛(4)을 가지는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 밸브 요소(31)는 상기 온도 제어 유체(40)의 한계 온도 및/또는 한계 압력이 초과된 때 제어된 폭발에 의해 누출 지점(30)을 형성하는 폭발 밸브(32)로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 제어 라인(20)은 전기적으로 절연되는 온도 제어 유체(40)로 충전되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 시스템(1)은 복수의 배터리 서브시스템들(2)을 가지고, 상기 배터리 서브시스템들 각각에 대한 상기 온도 제어 라인(20)은 그 각각이 상기 개별적인 배터리 서브시스템(2)을 위한 온도 제어 부분을 가지는 온도 제어 브랜치(21)를 가지고, 이때 점검 밸브(24)는 상기 제1 흐름 방향(50)에 대하여 상기 개별적인 온도 제어 부분(22) 상류에, 각각의 온도 제어 브랜치(21) 내에 배치되고, 상기 제1 흐름 방향(50)으로 상기 점검 밸브(24)는 연속적이고 또한 상기 제2 흐름 방향(51)으로 차단하는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 제어 라인(20)은 폐쇄된 온도 제어 회로의 일 부분인 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 방출 밸브(6)는 상기 온도 제어 라인(20) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어 장치.
  11. 적어도 하나의 배터리 서브시스템(2) 및 온도 제어 장치(10)를 갖는 배터리 시스템(1)에 있어서, 상기 온도 제어 장치(10)는 제1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따라 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  12. 제 1 항에 따른 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법에 있어서, 상기 배터리 시스템(1)의 온도 제어를 위해 상기 펌프 장치(3)는 상기 제1 흐름 방향(50)으로 상기 온도 제어 라인(20) 내에서 상기 온도 제어 유체(40)의 흐름을 생성하고,
    a) 상기 배터리 시스템(1) 내부에서 화재를 검출하는 단계, 및
    b) 상기 제2 흐름 방향(51)으로 상기 온도 제어 유체(40)의 흐름을 생성하도록 상기 펌프 장치(3)를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 단계 a)에서 화재는 상기 온도 제어 유체(40)의 온도 및/또는 압력 및/또는 증발을 결정하기 위한 센서 장치(5)의 센서 데이터의 평가에 의해 인지되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 단계 b)에서 상기 펌프 장치(3)는 온도 제어 유체(40)가 상기 누출 지점(30)으로부터 나오는 이러한 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 단계 b)에서 상기 펌프 장치(3)는 상기 온도 제어 라인(20) 내의 상기 누출 지점(30)에서 또는 적어도 그 근방에서 온도 제어 유체(40)의 충전 레벨이 일정하거나 또는 적어도 실질적으로 일정하게 유지되는 이러한 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는, 방법.
KR1020207004855A 2017-07-27 2018-07-24 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법 KR102645519B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017116981.4 2017-07-27
DE102017116981.4A DE102017116981A1 (de) 2017-07-27 2017-07-27 Temperiervorrichtung für eine Temperierung eines Batteriesystems, Batteriesystem sowie Verfahren zum Temperieren und/oder Löschen eines Batteriesystems
PCT/EP2018/070059 WO2019020639A1 (de) 2017-07-27 2018-07-24 Temperiervorrichtung für eine temperierung eines batteriesystems, batteriesystem sowie verfahren zum temperieren und/oder löschen eines batteriesystems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200037289A true KR20200037289A (ko) 2020-04-08
KR102645519B1 KR102645519B1 (ko) 2024-03-11

Family

ID=63047335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207004855A KR102645519B1 (ko) 2017-07-27 2018-07-24 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11557801B2 (ko)
EP (1) EP3659204A1 (ko)
JP (1) JP7347824B2 (ko)
KR (1) KR102645519B1 (ko)
CN (1) CN110892576B (ko)
DE (1) DE102017116981A1 (ko)
WO (1) WO2019020639A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019204270A1 (de) * 2019-03-27 2020-10-01 Mahle International Gmbh Flüssigkeitsgekühlte Energiespeicheranordnung
DE102019109750A1 (de) * 2019-04-12 2020-10-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrochemische Energiespeichereinrichtung
DE102020001062A1 (de) 2020-02-19 2021-08-19 Daimler Ag Elektrischer Energiespeicher eines teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs
DE102020112656A1 (de) 2020-05-11 2021-11-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs
DE102020124736A1 (de) 2020-09-23 2022-03-24 Audi Aktiengesellschaft Strömungstechnische Anordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer strömungstechnischen Anordnung
CN112721736A (zh) * 2021-01-14 2021-04-30 哈尔滨工程大学 一种具有冷却和灭火功能的一体式动力电池热管理系统
DE102021130451B3 (de) 2021-11-22 2022-11-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Flüssigkeitsgekühltes Batteriesystem mit Rückströmverhinderung
WO2024062631A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 株式会社Subaru 車両

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09259940A (ja) * 1996-03-26 1997-10-03 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用電池パック
JP2012221646A (ja) * 2011-04-06 2012-11-12 Panasonic Corp 蓄電システム
JP2013062207A (ja) * 2011-09-15 2013-04-04 Nissan Motor Co Ltd 二次電池の冷却装置
US20160129754A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Air-conditioning circuit for a hybrid motor vehicle, and method for preheating a motor vehicle battery of a hybrid motor vehicle
DE102015212334A1 (de) * 2015-07-01 2017-01-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung mindestens einer Batteriezelle

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259664A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Ebara Ballard Corp 燃料電池スタックの運転方法および燃料電池システム
DE102008035216A1 (de) * 2008-04-19 2009-10-22 Daimler Ag Kühlanordnung und Verfahren zum Kühlen eines temperaturempfindlichen Aggregats eines Kraftfahrzeugs
DE102009000709A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-12 Zf Friedrichshafen Ag Kraftfahrzeug
DE102009038065A1 (de) 2009-08-19 2011-02-24 Li-Tec Battery Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers
DE102009054873A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-22 ZF Friedrichshafen AG, 88046 Kraftfahrzeug
DE102009060860A1 (de) * 2009-12-30 2011-07-07 VOSS Automotive GmbH, 51688 Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Temperieren
FR2957857B1 (fr) * 2010-03-26 2012-04-20 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule comportant un systeme de securisation d'une batterie, enceinte contenant une batterie apte a cooperer avec un tel systeme et procede de securisation correspondant
SE534769C2 (sv) * 2010-04-30 2011-12-13 Scania Cv Ab Kyl- och värmesystem
JP2013060066A (ja) * 2011-09-12 2013-04-04 Daikin Industries Ltd 自動車用温調システム
EP2599651A1 (de) 2011-12-01 2013-06-05 Magna E-Car Systems GmbH & Co OG Heiz-/Kühlsystem für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs sowie Betriebsverfahren hierfür
JP5964084B2 (ja) * 2012-02-29 2016-08-03 三菱日立パワーシステムズ株式会社 複合発電システム及び複合発電システムの差圧調整方法
DE102012018051A1 (de) * 2012-09-13 2014-03-13 Daimler Ag Batterie für ein Kraftfahrzeug
JP2015037043A (ja) 2013-08-13 2015-02-23 富士電機株式会社 電池システム
DE102013018414A1 (de) * 2013-11-02 2014-08-07 Daimler Ag Kühlkreislauf für ein elektrisches System
DE102013018408A1 (de) * 2013-11-02 2015-05-07 Daimler Ag Batterie mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen
DE102014204263B4 (de) * 2014-03-07 2021-07-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Batteriekühlsystem
DE102014019659A1 (de) * 2014-12-19 2015-06-25 Daimler Ag Temperiervorrichtung für ein Fahrzeug und Fahrzeug
TW201703312A (zh) * 2015-07-14 2017-01-16 新普科技股份有限公司 具有熱管理功能的電池系統
CN105644381A (zh) * 2015-12-23 2016-06-08 奇瑞汽车股份有限公司 一种电动汽车及其热管理系统
JP2017147128A (ja) 2016-02-17 2017-08-24 三菱重工業株式会社 電池モジュール、および、電池システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09259940A (ja) * 1996-03-26 1997-10-03 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用電池パック
JP2012221646A (ja) * 2011-04-06 2012-11-12 Panasonic Corp 蓄電システム
JP2013062207A (ja) * 2011-09-15 2013-04-04 Nissan Motor Co Ltd 二次電池の冷却装置
US20160129754A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Air-conditioning circuit for a hybrid motor vehicle, and method for preheating a motor vehicle battery of a hybrid motor vehicle
KR20160055702A (ko) * 2014-11-10 2016-05-18 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트 하이브리드 자동차용 공기 조절 회로, 및 하이브리드 자동차의 자동차 배터리를 예열하는 방법
DE102015212334A1 (de) * 2015-07-01 2017-01-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung mindestens einer Batteriezelle

Also Published As

Publication number Publication date
JP7347824B2 (ja) 2023-09-20
WO2019020639A1 (de) 2019-01-31
US20200220237A1 (en) 2020-07-09
EP3659204A1 (de) 2020-06-03
DE102017116981A1 (de) 2019-01-31
CN110892576A (zh) 2020-03-17
KR102645519B1 (ko) 2024-03-11
CN110892576B (zh) 2023-10-10
US11557801B2 (en) 2023-01-17
JP2020528206A (ja) 2020-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102645519B1 (ko) 배터리 시스템의 온도 제어를 위한 온도 제어 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 온도 제어 및/또는 소화를 위한 방법
EP3107145B1 (en) Thermal management and automatic fire-extinguishing system of automobile battery
EP3761430B1 (en) Fire suppression arrangement
CN107710493B (zh) 电池组及电池组系统
KR101652975B1 (ko) 에너지저장시스템
EP2746110B1 (en) Vehicle equipment temperature adjusting system
CN103779632B (zh) 具有灭火功能的电池冷却系统
KR101509789B1 (ko) 압축 가스 안전 배출 시스템
US9048516B2 (en) Safety device of battery temperature control system
CN110828935A (zh) 一种锂离子电池电动汽车安全防护方法
KR20120069334A (ko) 전기자동차용 배터리 보호장치
EP3798040A1 (en) Battery pack for an electric vehicle provided with a safety system for thermal runaway
CN109792094B (zh) 具有紧急冷却装置的电蓄能器
KR102480842B1 (ko) 전기차량용 화재안전을 위한 배터리 소화장치
US20200251706A1 (en) Safety auxiliary system for a modular battery in an underwater vehicle and corresponding battery
US20140102731A1 (en) Method for emergency cooling and extinguishing a battery of a water vehicle, battery and water vehicle
CN110023683B (zh) 电锅炉的循环异常控制装置及其控制方法
JP2010158286A (ja) スプリンクラ消火設備
JP2006228472A (ja) 燃料電池の冷却システム
EP2676881A1 (en) Aircraft comprising a cooling system for operation with a two-phase refrigerant
KR100989994B1 (ko) 드레인 다운식 밀폐형 태양열 시스템 및 그 제어방법
CN112510288B (zh) 电池包安全管理系统、方法、存储介质、控制器及车辆
KR20230046661A (ko) 차량의 엔진룸을 위한 냉각 및 소화 장치
WO2024067895A1 (en) Safety system of a battery module
CZ307533B6 (cs) Zařízení pro ochranu teplovodního kotle pro lokální vytápění před přehřátím

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant