KR20200113965A - 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고 - Google Patents

에너지 저장 장치를 구비한 냉장고 Download PDF

Info

Publication number
KR20200113965A
KR20200113965A KR1020190034955A KR20190034955A KR20200113965A KR 20200113965 A KR20200113965 A KR 20200113965A KR 1020190034955 A KR1020190034955 A KR 1020190034955A KR 20190034955 A KR20190034955 A KR 20190034955A KR 20200113965 A KR20200113965 A KR 20200113965A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy storage
refrigerator
storage device
outer case
battery cell
Prior art date
Application number
KR1020190034955A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102203651B1 (ko
Inventor
최웅철
Original Assignee
국민대학교산학협력단
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 국민대학교산학협력단 filed Critical 국민대학교산학협력단
Priority to KR1020190034955A priority Critical patent/KR102203651B1/ko
Publication of KR20200113965A publication Critical patent/KR20200113965A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102203651B1 publication Critical patent/KR102203651B1/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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00—General constructional features
    • F25D23/06—Walls
    • F25D23/065—Details
    • 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
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • 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
    • H01M10/627—Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • 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
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • 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
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H01M2/1077—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/251—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for stationary devices, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2300/00—Special arrangements or features for refrigerators; cold rooms; ice-boxes; Cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • 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
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

에너지 저장 장치를 구비한 냉장고가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각실을 구획하는 이너 케이스(inner case)와; 상기 이너 케이스에 이격되어 단열공간을 구획하는 아우터 케이스(outer case)와; 상기 단열공간에 사이에 배치되며 서로 전기적으로 연결되는 복수 개의 축전용 배터리 셀을 포함하는 에너지 저장 모듈과; 일측이 상기 배터리 셀의 표면에 부착되고 상기 배터리 셀의 열을 상기 아우터 케이스로 전달하는 열분해 흑연 시트(pyrolytic graphite sheet)를 포함하는 방열부를 포함하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고가 제공된다.

Description

에너지 저장 장치를 구비한 냉장고{Refrigerator having energy storage system}
본 발명은 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 지속적인 전원 공급이 필요한 냉장고의 벽체에 에너지 저장 장치를 내장시킴으로써 공간을 효율적으로 사용하고 정전 시나 필요 시에 언제든지 전기를 사용할 수 있는 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고에 관한 것이다.
에너지 저장 장치(energy storage system, ESS)는 생산된 전기를 배터리 등의 저장장치에 저장했다가 전력이 필요할 때 공급하여 전력 사용의 효율을 도모하는 장치이다.
전세계 산업의 발달로 산업용 전기사용이 많아지고 있으며, 소득의 증대에 따른 전기용품 사용 증가로 전력 사용량이 급격히 증가하고 있는데, 이러한 전기소비 패턴의 변화는 시간대별 부하 변동뿐만 아니라 하절기 또는 동절기 같은 계절별 부하에서도 차이가 커지는 경향을 보이고 있다. 여름철이나 겨울철의 전력 사용 급증에 따른 대규모 정전사고, 일본 원전사태 및 신재생에너지 보급 확산 등 다양한 환경 변화에서 기인한 전력 불확실성에 대비하기 위하여 고용량 저비용의 에너지 저장 장치 개발에 대한 니즈가 확대되고 있다.
최근 가정에서도 태양광 패널을 이용하여 전기를 생산하고 있는데 이렇게 소규모 생산된 전기나 전기료가 싼 심야전력을 임시 저장하여 두었다가 재사용할 수 있도록 소규모 또는 가정용 에너지 저장 시스템의 개발이 이루어지고 있다.
그런데, 소규모 에너지 저장 시스템은 전기를 처리하는 장치로서 위험성이 존재하고 이를 격리하기 위해 가정이나 공장 내에서 일정 공간을 차지하는 문제가 있다.
한편, 냉장고, 전기 밥솥과 같이 일부 가전 제품의 경우 지속적으로 전기를 공급해야 하는데 일시적으로 정전이 발생한 경우 전기 공급이 끊겨 저장 음식이 상할 수 있다.
따라서, 소규모로 생산된 신재생 에너지를 저장하거나 전기료가 싼 심야전력을 임시 저장하여 두었다가 정전 시나 필요 시 전기를 사용할 수 있고 가정이나 공장에서 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 소규모 또는 가정용 에너지 저장 시스템의 개발이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제2000-0014287호 (2000년03월06일공개)
본 발명은 지속적인 전원 공급이 필요한 냉장고의 벽체에 에너지 저장 장치를 내장시킴으로써 공간을 효율적으로 사용하고 정전 시나 필요 시에 언제든지 전기를 사용할 수 있는 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각실을 구획하는 이너 케이스(inner case)와; 상기 이너 케이스에 이격되어 단열공간을 구획하는 아우터 케이스(outer case)와; 상기 단열공간에 사이에 배치되며 서로 전기적으로 연결되는 복수 개의 축전용 배터리 셀을 포함하는 에너지 저장 모듈과; 일측이 상기 배터리 셀의 표면에 부착되고 상기 배터리 셀의 열을 상기 아우터 케이스로 전달하는 열분해 흑연 시트(pyrolytic graphite sheet)를 포함하는 방열부를 포함하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고가 제공된다.
상기 단열공간에는 상기 냉각실의 냉기를 단열하는 단열폼이 충전될 수 있다.
상기 복수 개의 상기 배터리 셀은, 서로 전기적으로 연결되고 측단이 서로 인접하도록 일면이 상기 아우터 케이스의 내면에 면접될 수 있다.
상기 에너지 저장 모듈은, 일면이 상기 아우터 케이스의 내면에 대향하여 배치되는 모듈 플레이트를 더 포함하고, 복수 개의 상기 배터리 셀은, 서로 전기적으로 연결되고 측단이 서로 인접하도록 상기 모듈 플레이트의 일면에 부착될 수 있다.
서로 전기적으로 연결되는 상기 에너지 저장 모듈의 복수 개가 상기 단열공간 상에 연속적으로 배치될 수 있다.
상기 에너지 저장 모듈은, 상기 모듈 플레이트에 대향하여 상기 배터리 셀의 일면에 면접되는 금속 방열판을 더 포함하고, 상기 열분해 흑연 시트의 타측은 상기 금속 방열판에 접촉될 수 있다.
상기 금속 방열판은 알루미늄을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 방열부는, 일측단이 상기 배터리 셀의 측면에 접촉되고 타측단이 상기 아우터 케이스 또는 상기 금속 방열판에 접촉되는 열분해 흑연 시트 복수 개가 서로 이격되어 다발로 부착되어 형성될 수 있다.
상기 방열부는, 일측단이 상기 아우터 케이스 또는 금속 방열판의 일측에 접촉되고 중앙부가 상기 배터리 셀의 타면에 면접된 후 타측단이 상기 아우터 케이스 또는 상기 금속 방열판의 타측에 접촉되는 열분해 흑연 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 열분해 흑연 시트의 양 측단은 히트싱크 컴파운드(heatsink compounds)에 의해 접착될 수 있다.
상기 아우터 케이스는 금속성의 방열판으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지속적인 전원 공급이 필요한 냉장고의 벽체에 에너지 저장 장치를 내장시킴으로써 공간을 효율적으로 사용하고 정전 시 냉장고 등의 전기 제품에 바로 전원을 공급하여 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고의 벽체 내부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고의 에너지 저장 모듈을 도시한 도면.
도 4는 열분해 흑연 시트의 열의 이동 경로를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고의 에너지 저장 모듈의 변형예.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고를 도시한 도면이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고의 벽체 내부를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고의 에너지 저장 모듈을 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 열분해 흑연 시트의 열의 이동 경로를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고의 에너지 저장 모듈의 변형예이다.
도 1 내지 도 4에는, 냉장고(10), 이너 케이스(12), 냉각실(14), 아우터 케이스(16), 단열공간(17), 에너지 저장 모듈(18), 배터리 셀(20), 방열부(21), 열분해 흑연 시트(22), 히트싱크 컴파운드(23), 모듈 플레이트(24), 단열폼(26), 셀 제어 유닛(28), 모듈 제어 유닛(30), 모듈 단자(32), 에너지 저장 장치 관리 유닛(34), 금속 방열판(36)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고(10)는, 냉각실(14)을 구획하는 이너 케이스(12)(inner case)와; 이너 케이스(12)에 이격되어 단열공간(17)을 구획하는 아우터 케이스(16)(outer case)와; 단열공간(17)에 사이에 배치되며 서로 전기적으로 연결되는 복수 개의 축전용 배터리 셀(20)을 포함하는 에너지 저장 모듈(18)과; 일측이 배터리 셀(20)의 표면에 부착되고 배터리 셀(20)의 열을 아우터 케이스(16)로 전달하는 열분해 흑연 시트(22)(pyrolytic graphite sheet)를 포함하는 방열부(21)를 포함한다.
냉장고(10)는 식품이나 약품 따위를 차게 하거나 부패하지 않도록 저온에서 보관하기 위한 전자 제품으로서, 보관물이 수용되도록 도어를 제외한 부분이 밀폐된 냉각실(14)을 구비하게 된다.
냉각실(14)은 보관물의 냉장이나 냉동을 위해 외부와는 밀폐된 단열구조를 갖추어야 한다. 따라서, 냉장실의 외측에는 단열을 위해 일정한 단열공간(17)을 갖는 단열벽체가 형성된다.
본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 냉장고(10)의 벽체를 형성하는 단열공간(17)에 전기를 저장할 수 있는 에너지 저장 장치를 내장시켜 정전 시 냉장고(10)의 가동에 사용하거나 저장된 전기를 필요에 따라 사용할 수 있도록 하는 것이다. 에너지 저장 장치가 가정이나 산업용 냉장고(10)의 벽체에 내장되어 있어 가정이나 업무 공간을 효율적으로 이용할 수 있다.
이너 케이스(12)(inner case)는 냉각을 위해 보관물을 수용하기 위한 냉각실(14)을 구획한다. 이너 케이스(12)는 도어의 결합부를 제외하고 열적으로 밀폐된 공간을 구획하게 된다.
아우터 케이스(16)(outer case)는, 이너 케이스(12)에 이격되어 단열공간(17)을 구획한다. 이너 케이스(12)의 외측에는 일정 거리 이격되어 아우터 케이스(16)가 위치하게 되는데, 이너 케이스(12)와 아우터 케이스(16) 사이 공간은 냉각실(14)의 냉기가 냉장고(10) 외측으로 이동되는 것을 방지하기 위한 단열공간(17)이 형성된다. 단열공간(17) 상에는 열의 이동을 제한하는 후술할 단열폼(26)이 내장될 수 있다. 아우터 케이스(16)는 냉장고(10)의 외장을 형성하는 것으로서 금속성의 재질로 이루어질 수 있다. 아우터 케이스(16)는 냉장고 외벽으로 구성되거나 에너지 저장 모듈(18)의 방열판으로 구성될 수 있다.
단열폼(26)은 냉장실의 냉기가 냉장고(10) 밖으로 유출되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 모듈(18)의 후단과 이너 케이스(12) 사이에 단열공간(17) 상에 단열폼(26)이 배치될 수 있다. 단열폼(26)으로는 열이 단열이 가능한 것으로서 발포 성형된 우레탄 발포체나 실리카 에어로 겔 등 단열재로 구성될 수 있다.
에너지 저장 모듈(18)은, 단열공간(17)에 사이에 배치되며 서로 전기적으로 연결되는 복수 개의 축전용 배터리 셀(20)을 포함한다. 에너지 저장 모듈(18)은 이너 케이스(12)와 아우터 케이스(16) 사이의 단열공간(17) 즉, 냉장고(10) 벽체 내부에 내장된다.
축전용 배터리 셀(20)은 전기 충전이 가능하며 필요 시 축전된 전기를 재사용할 수 있다. 최근 가정에서도 태양광 패널을 이용하여 전기를 생산하고 있는데 이렇게 생산된 신재생 전기가 축전용 배터리 셀(20)에 저장되거나 전기료가 싼 심야전력을 이용하여 전기를 축전용 배터리 셀(20)에 저장될 수 있다. 배터리 셀(20)의 개수는 축전 용량과 냉장고(10) 벽체의 사이즈를 고려하여 결정될 수 있다. 리튬이온 전지, 바나듐 레독스 흐름 전지 등 다양한 형태의 배터리가 축전용 배터리 셀(20)로 적용될 수 있다.
배터리 셀(20)이 상대적으로 얇은 냉장고(10) 벽체 내부의 단열공간(17)에 배치되기 때문에, 본 실시예에서는, 다수의 배터리 셀(20)을 적층하는 형태로 배치하지 않고, 평판 상의 배터리 셀(20)의 일면이 아우터 케이스(16)의 내면에 대향하여 면접되도록 복수 개의 배터리 셀(20)을 측단이 서로 인접하도록 넓게 퍼트리는 형태로 배터리 셀(20)을 배치하는 형태를 제시한다.
아우터 케이스(16)를 금속성의 방열판으로 구성하고, 배터리 셀(20)에서 방출된 열이 직접 닿아 있는 금속성의 방열판의 아우터 케이스(16)로 전달하여 아우터 케이스(16)가 열을 방출하도록 구성한 형태이다. 즉, 배터리 셀(20)의 일면에서 방출한 열은 아우터 케이스(16)에서 직접 전달되어 외부로 방출되도록 구성한 것으로서, 배터리 셀(20)의 타면과 측면에서 방출한 열은 후술할 열분해 흑연 시트(22)를 이용하여 아우터 케이스(16)로 전달하도록 구성하게 된다.
아우터 케이스(16)를 금속성의 방열판으로 구성하는 경우 열 전달율이 높은 알루미늄을 포함하는 재질로 금속성의 방열판을 구성할 수 있다.
방열부(21)는, 일측이 배터리 셀(20)의 표면에 부착되고 타측이 아우터 케이스(16)로 연장되어 배터리 셀(20)의 열을 방출하는 열분해 흑연 시트(22)(pyrolytic graphite sheet)를 포함한다.
방열부(21)는 단열공간(17)에 배치된 배터리 셀(20)에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위한 구성으로서, 본 실시예에서는 열분해 흑연 시트(22)를 방열부재(放熱部材)로 사용하였다. 배터리 셀(20)에 전기를 충전하고 다시 사용하는 과정에서 배터리 셀(20)에 열이 발생하게 되는데, 배터리 셀(20)에서 발생한 열을 냉장고(10)의 외부로 방출할 필요가 있다.
열분해 흑연 시트(22)를 구성하는 열분해 흑연(pyrolytic graphite)은 높은 열전도도와 전기전도도를 갖는 고순도의 흑연을 말한다. 열분해 흑연은 육각형의 흑연 구조가 2차원 평면 상에 균일하게 배치된 형태로서, 2차원 평면 상의 육각형의 흑연 구조가 층층이 적층되어 통상 시트(sheet) 형태로 제조되는데, 이를 열분해 흑연 시트(22)(Pyrolytic Graphite Sheet, PGS)라 한다.
열분해 흑연 시트(22)는, 2차원 평면 상의 육각형의 흑연구조를 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 시트의 평면(X-Y 평면) 상에서 열이 빠르게 확산되도록 구성되는데, 본 실시예에서는 열분해 흑연 시트(22)를 이용하여 배터리 셀(20)에서 발생하는 열을 아우터 케이스(16)로 전달하도록 구성하였다.
이러한 열분해 흑연 시트(22)의 열전도 특성을 고려하여, 본 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일측단이 배터리 셀(20)의 측면에 접촉되고 타측단이 아우터 케이스(16) 또는 금속 방열판(36)에 접촉되도록 열분해 흑연 시트(22) 복수 개를 서로 이격시켜 다발로 부착하도록 구성하였다. 이에 따라 배터리 셀(20)의 발생한 열이 열분해 흑연 시트(22)의 일측단으로 유입되어 열분해 흑연 시트(22)의 평면 상을 이동하여 타측단의 아우터 케이스(16)나 금속 방열판(36)으로 빠르게 전달되는데, 이러한 열분해 흑연 시트(22) 복수 개를 서로 이격시켜 배터리 셀(20)의 측면에 다발로 부착하여 여러 경로로 열이 빠르게 방출되도록 구성하였다.
그리고, 일측단이 아우터 케이스(16)의 일측에 접촉되고 중앙부가 배터리 셀(20)의 타면에 면접된 후 타측단이 아우터 케이스(16)의 타측에 접촉되는 열분해 흑연 시트(22)를 추가적으로 배치하여, 배터리 셀(20)의 타면에서 방출하는 열을 아우터 케이스(16)으로 전달되도록 구성하였다.
이에 따라, 배터리 셀(20)의 일면은 아우터 케이스에 직접 면접되어 전달되고, 배터리 셀(20)의 측면에서는 상술한 열분해 흑연 시트(22)의 다발로 아우터 케이스(16)에 전달되며, 배터리 셀(20)의 타면은 또 다른 열분해 흑연 시트(22)로 아우터 케이스(16)로 전달된다. 즉, 열분해 흑연 시트(22)를 통해 배터리 셀(20)의 전 표면에서 발생한 열을 냉장고(10)의 외측으로 방출하도록 구성하였다.
이상의 열분해 흑연 시트(22)는 히트싱크 컴파운드(23)(heatsink compounds)를 통해 배터리 셀(20)이나 아우터 케이스(16)에 부착된다. 히트싱크 컴파운드(23)는 서멀 접착제로서 열의 전달이 용이한 접착제 형태로 제공될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 에너지 저장 모듈(18)을 도시한 도면으로서, 본 실시예에 따른 에너지 저장 장치는 모듈 형태로 구성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 판 상의 모듈 플레이트(24)에 서로 전기적으로 연결되고 측단이 서로 인접하도록 복수 개의 배터리 셀(20)을 부착하여 하나의 에너지 저장 모듈(18)로 구성하고, 이를 도 1에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 모듈(18) 여러 개를 모듈 단자(32)로 서로 전기적으로 연결하여 냉장고(10) 벽체의 단열공간(17) 상에 연속적으로 배치할 수 있다.
이와 같이 에너지 저장 장치를 모듈 형태로 구성함으로써 냉장고(10)의 사이즈나 규격에 따라 모듈의 개수를 결정하여 냉장고(10) 벽체 내부에 다양한 용량의 에너지 저장 장치를 구성할 수 있다.
에너지 저장 모듈(18)의 각 배터리 셀(20)에는 충전량 등의 배터리 셀(20)에 대한 정보를 수집하고 관리하는 셀 제어 유닛(28)이 구비될 수 있으며, 복수의 배터리 셀(20)이 부착된 에너지 저장 모듈(18)에는 각 배터리 셀(20)의 정보를 수집하고 이를 통해 에너지 저장 모듈(18)을 제어하는 모듈 제어 유닛(30)이 구비될 수 있다. 그리고, 냉장고(10)에는 여러 개의 에너지 저장 모듈(18)을 통합하여 제어하는 에너지 저장 장치 관리 유닛(34)이 구비될 수 있다.
에너지 저장 장치 관리 유닛(34)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉장고(10)의 외부에 부착되어 위치할 수 있는데 에너지 저장 장치 관리 유닛(34)에는 PCU(Power Conversion Unit)을 포함하고 있어, 에너지 저장 장치로 인입되거나 인출되는 전류를 교류 또는 직류로 변환한다.
도 5는 본 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고의 에너지 저장 모듈의 변형예이다. 본 변형예는 에너지 저장 모듈(18)을 구성함에 있어, 모듈 플레이트(24)에 대향하여 배터리 셀(20)의 일면에 면접되는 금속 방열판(36)을 더 배치한 형태이다. 배터리 셀(20)에서 방출한 열이 최종적으로 금속 방열판(36)으로 전달하는 형태로서, 상술한 열분해 흑연 시트(22)는 금속 방열판(36)에 접촉된다. 이때 금속 방열판(36)은 열전도율이 높은 알루미늄을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
에너지 저장 모듈에 금속 방열판(36)을 추가하는 경우에도, 위와 마찬 가지로, 일측단이 배터리 셀(20)의 측면에 접촉되고 타측단이 금속 방열판(36)에 접촉되도록 열분해 흑연 시트(22) 복수 개를 서로 이격시켜 다발로 부착하도록 구성하였다. 이에 따라 배터리 셀(20)의 발생한 열이 열분해 흑연 시트(22)의 일측단으로 유입되어 열분해 흑연 시트(22)의 평면 상을 이동하여 타측단의 금속 방열판(36)으로 빠르게 전달되는데, 이러한 열분해 흑연 시트(22) 복수 개를 서로 이격시켜 배터리 셀(20)의 측면에 다발로 부착하여 여러 경로로 열이 빠르게 방출되도록 구성하였다.
그리고, 일측단이 금속 방열판(36)의 일측에 접촉되고 중앙부가 배터리 셀(20)의 타면에 면접된 후 타측단이 금속 방열판(36)의 타측에 접촉되는 열분해 흑연 시트(22)를 추가적으로 배치하여, 배터리 셀(20)의 타면에서 방출하는 열을 금속 방열판(36)으로 전달되도록 구성하였다.
이러한 에너지 저장 모듈(18)을 이용하여 냉장고(10)의 에너지 저장 장치를 구성하는 경우, 도 5를 참조하면, 금속 방열판(36)은 아우터 케이스(16)에 열적으로 결합되어 금속 방열판(36)의 열이 아우터 케이스(16)로 전달된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
10: 냉장고 12: 이너 케이스
14: 냉각실 16: 아우터 케이스
17: 단열공간 18: 에너지 저장 모듈
20: 배터리 셀 21: 방열부
22: 열분해 흑연 시트 23: 히트싱크 컴파운드
24: 모듈 플레이트 26: 단열폼
28: 셀 제어 유닛 30: 모듈 제어 유닛
32: 모듈 단자 34: 에너지 저장 장치 관리 유닛
36: 금속 방열판

Claims (11)

  1. 냉각실을 구획하는 이너 케이스(inner case)와;
    상기 이너 케이스에 이격되어 단열공간을 구획하는 아우터 케이스(outer case)와;
    상기 단열공간에 사이에 배치되며 서로 전기적으로 연결되는 복수 개의 축전용 배터리 셀을 포함하는 에너지 저장 모듈과;
    일측이 상기 배터리 셀의 표면에 부착되고 상기 배터리 셀의 열을 상기 아우터 케이스로 전달하는 열분해 흑연 시트(pyrolytic graphite sheet)를 포함하는 방열부를 포함하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단열공간에는 상기 냉각실의 냉기를 단열하는 단열폼이 충전되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 상기 배터리 셀은,
    서로 전기적으로 연결되고 측단이 서로 인접하도록 일면이 상기 아우터 케이스의 내면에 면접되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 모듈은,
    일면이 상기 아우터 케이스의 내면에 대향하여 배치되는 모듈 플레이트를 더 포함하고,
    복수 개의 상기 배터리 셀은,
    서로 전기적으로 연결되고 측단이 서로 인접하도록 상기 모듈 플레이트의 일면에 부착되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  5. 제4항에 있어서,
    서로 전기적으로 연결되는 상기 에너지 저장 모듈 복수 개가 상기 단열공간 상에 연속적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 에너지 저장 모듈은,
    상기 모듈 플레이트에 대향하여 상기 배터리 셀의 일면에 면접되는 금속 방열판을 더 포함하고,
    상기 열분해 흑연 시트의 타측은 상기 금속 방열판에 접촉되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속 방열판은 알루미늄을 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 방열부는,
    일측단이 상기 배터리 셀의 측면에 접촉되고 타측단이 상기 아우터 케이스 또는 상기 금속 방열판에 접촉되는 열분해 흑연 시트 복수 개가 서로 이격되어 다발로 부착되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열부는,
    일측단이 상기 아우터 케이스 또는 금속 방열판의 일측에 접촉되고 중앙부가 상기 배터리 셀의 타면에 면접된 후 타측단이 상기 아우터 케이스 또는 상기 금속 방열판의 타측에 접촉되는 열분해 흑연 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 열분해 흑연 시트의 양 측단은 히트싱크 컴파운드(heatsink compounds)에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 케이스는 금속성의 방열판으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고.
KR1020190034955A 2019-03-27 2019-03-27 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고 KR102203651B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034955A KR102203651B1 (ko) 2019-03-27 2019-03-27 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034955A KR102203651B1 (ko) 2019-03-27 2019-03-27 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200113965A true KR20200113965A (ko) 2020-10-07
KR102203651B1 KR102203651B1 (ko) 2021-01-18

Family

ID=72883346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190034955A KR102203651B1 (ko) 2019-03-27 2019-03-27 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102203651B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000014287A (ko) 1998-08-19 2000-03-06 박명수 에너지 저장 및 변환 장치
KR100563036B1 (ko) * 1999-05-26 2006-03-24 삼성에스디아이 주식회사 전지팩
JP2008014501A (ja) * 2006-06-30 2008-01-24 Toshiba Corp 冷蔵庫
KR20160077741A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 삼성전자주식회사 냉장고
KR20160118061A (ko) * 2015-04-01 2016-10-11 주식회사 엘지화학 전지 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000014287A (ko) 1998-08-19 2000-03-06 박명수 에너지 저장 및 변환 장치
KR100563036B1 (ko) * 1999-05-26 2006-03-24 삼성에스디아이 주식회사 전지팩
JP2008014501A (ja) * 2006-06-30 2008-01-24 Toshiba Corp 冷蔵庫
KR20160077741A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 삼성전자주식회사 냉장고
KR20160118061A (ko) * 2015-04-01 2016-10-11 주식회사 엘지화학 전지 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
KR102203651B1 (ko) 2021-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7160895B2 (ja) 熱調節型モジュール式エネルギー貯蔵装置および方法
Li et al. Experimental investigation on a thermoelectric cooler for thermal management of a lithium‐ion battery module
US7919204B2 (en) Thermal control of a flow cell battery
US20170358831A1 (en) Batteries with thermal management
WO2013157560A1 (ja) 二次電池、二次電池を組み込んだ二次電池モジュール、及び二次電池モジュールを組み込んだ組電池システム
JP5497042B2 (ja) 集積された光起電パネル及びバッテリを備えた光起電システム
CN108140915A (zh) 电池模块、包括电池模块的电池组以及包括电池组的车辆
US20110262793A1 (en) Maintenance-free thermal management battery pack system
CN102576824A (zh) 用于交通工具的电化学蓄能器以及对其冷却或加热的方法
US20200127347A1 (en) Modular energy storage system with battery cooling
CN111628239A (zh) 电池组及其组装方法
KR20190057091A (ko) 집적 회로를 가지고 전기를 생성하기 위한 장치 및 시스템
JPWO2018187330A5 (ko)
KR20210124828A (ko) 상변화물질과 열전모듈을 이용한 배터리팩 냉각 시스템과 냉각 방법
CN108140910B (zh) 用于储能装置的热通量组件
KR102203651B1 (ko) 에너지 저장 장치를 구비한 냉장고
BRPI0807833A2 (pt) " aparelho compreendendo uma fonte de potência de voltagem baixa ".
CN110707259A (zh) 一种高防护等级的空冷式锂电池包热管理系统及方法
CN213367662U (zh) 一种基于温差发电的阵列式直流电源
KR20160083775A (ko) 열교환매체를 이용한 에너지 저장장치용 배터리 조절장치
JP3224790U (ja) 蓄電池及び蓄電池システム
US20180219511A1 (en) Solar power system
CN113890416A (zh) 一种环境温差发电装置
CN220233296U (zh) 一种用于家用储能的风冷高效散热储能电池模组
CN220233295U (zh) 一种风冷高效散热的储能电池模组

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant