KR20210059306A - 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템 - Google Patents

가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상대적으로 간단한 구조를 이용해 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀들의 온도편차를 줄일 수 있는 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템에 관한 것으로, 일측으로 배열된 다수개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩, 상기 배터리 셀이 배열된 일측에 제1유출입구가 형성되고, 상기 배터리 셀이 배열된 타측에 제2유출입구가 형성되는 제1냉각유로 및 펌프를 포함하여, 상기 제1유출입구 및 상기 제2유출입구 중 어느 하나로 냉각유체를 유입시키되, 상기 냉각유체를 유입시키는 유출입구를 변경 가능한 가변 펌핑부 및 상기 가변 펌핑부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템{Battery thermal management system using variable cooling flow path}
본 발명은 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템에 관한 것이다.
최근 요구되는 xEV(전기자동차, Electrically Propelled Vehicle)용 배터리 성능이 증가함에 따라 배터리의 크기 기존 대비 커지고 있는 추세이며, 이로 인해 더욱 효율적인 냉각 성능이 요구되고 있다. 종래에는 공랭식(air cooling) 방식을 주로 사용했지만, 최근 냉각 성능의 향상을 위해 상대적으로 냉각 성능이 우수한 액랭식(liquid cooling) 방식이 배터리의 냉각에 주로 사용되고 있다. 하지만 자동차의 냉각 방식은 종래 내연기관 자동차에 적용되는 방식과 동일한 방식으로 이루어지고 있으며, 배터리에 최적화되어 있지는 않은 실정이다.
한편, 배터리의 성능에 큰 영향을 미치는 요인 중 하나는 배터리의 온도이다. 상대적으로 고온에 방치된 배터리 셀은 저온의 배터리 셀보다 더 빨리 열화되며, 이는 다수개의 배터리 셀로 구성된 배터리 팩의 성능 저하를 불러온다. 또한, 다수개의 배터리 셀로 구성된 배터리 팩에 있어서, 배터리 셀간의 온도 편차가 발생하여 특정 배터리 셀의 열화 정도가 더 심한 경우가 발생할 수 있는데, 이러한 경우에 배터리 팩의 성능이 열화 정도가 가장 시한 배터리 셀의 성능을 따라가게 되므로 배터리 셀간의 온도 편차를 일정 범위 이하(예를 들어 섭씨 5도씨 이내)로 유지하는 것이 중요하다.
도 1은 종래의 배터리 팩(10)과, 배터리 팩을 냉각하는 냉각유로를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(10)은 제1배터리 셀(11), 제2배터리 셀(12), 제3배터리 셀(13), 제4배터리 셀(14) 및 제5배터리 셀(15)을 포함하고, 각각의 배터리 셀은 일렬로 배열된다. 냉각유로(20)는 제1 내지 제5배터리 셀을 통과하도록 설치되어 배터리 셀들을 냉각하며, 보다 구체적으로는 냉각유체가 냉각유로(20)의 일단인 유입구(21)로 유입되어 타단인 유출구(22)로 배출되면서 제1 내지 제5배터리 셀을 냉각하게 된다. 유입구(21)로 유입된 냉각유체의 온도는 배터리 셀들과 열교환 하기 전이기 때문에 배터리 셀들과 열교환 한 후에 유출구(22)로 배출되는 냉각유체의 온도보다 낮다. 따라서 다른 배터리 셀들의 온도와 비교했을 때, 제5배터리 셀(15)의 온도는 높고, 제5배터리 셀(15)의 열화율이 가장 높아, 제1 내지 제5배터리 셀로 구성된 배터리 팩의 성능은 제5배터리 셀(15)의 성능으로 제한되는 문제가 있다. 종래 이러한 문제점을 해결하기 위해, 일부 냉각유로 구간의 형상을 변경하여 유속을 빠르게 하는 등의 방법을 사용했으나 이는 설계가 복잡해져 무게증가, 원가증가, 생산효율 감소 등의 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2018-0106735호(배터리팩의 냉각 장치, 공개일 2018.10.01.)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템의 목적은 상대적으로 간단한 구조를 이용해 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀들의 온도편차를 줄일 수 있는 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템은, 일측으로 배열된 다수개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩, 상기 배터리 셀이 배열된 일측에 제1유출입구가 형성되고, 상기 배터리 셀이 배열된 타측에 제2유출입구가 형성되는 제1냉각유로, 펌프를 포함하여, 상기 제1유출입구 및 상기 제2유출입구 중 어느 하나로 냉각유체를 유입시키되, 상기 냉각유체를 유입시키는 유출입구를 변경 가능한 가변 펌핑부, 및 상기 가변 펌핑부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프는 단일개이며, 상기 가변 펌핑부는, 양단이 각각 상기 펌프 및 상기 제1유출입구와 연결되는 제2냉각유로, 일단이 상기 제2유출입구와 연결되는 제3냉각유로, 상기 제2냉각유로의 중단과 상기 제3냉각유로의 중단을 서로 연결하는 가변유로, 및 상기 제2냉각유로와 상기 가변유로가 연결되는 부분 또는 상기 제3냉각유로와 상기 가변유로가 연결되는 부분에 형성되어 냉각유체가 흐르는 방향을 변경하는 가변밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변유로는 적어도 두 개 이상일 수 있다.
또한, 상기 가변 펌핑부는, 상기 가변유로의 중단과 상기 제1냉각유로의 중단을 연결하는 분기유로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변밸브는 상기 제1냉각유로와 상기 분기유로가 연결되는 부분 또는 상기 분기유로와 상기 가변유로가 연결되는 부분에 형성될 수 있다.
또한, 상기 가변 펌핑부는, 일단이 상기 제1유출입구와 연결되는 제2냉각유로, 및 일단이 상기 제2유출입구와 연결되는 제3냉각유로를 포함하고, 상기 펌프는 상기 제2냉각유로의 타단에 연결되는 제1펌프와 상기 제3냉각유로의 타단에 연결되는 제2펌프로 구성되며, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프는 하나의 펌프만 동작하여 상기 제1유출입구 및 상기 제2유출입구 중 어느 하나로 냉각유체를 유입시킬 수 있다.
또한, 상기 제1냉각유로의 중단은 양측보다 단면의 면적이 작을 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀들 중 적어도 두 개 이상의 배터리 셀의 온도를 각각 측정하는 온도 센싱부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 센싱부에서 상기 제1유출입구과 가까운 배터리 셀의 온도와 상기 제2유출입구와 가까운 배터리 셀의 온도의 편차가 기준치 이상일 경우, 상기 제1유출입구와 가까운 배터리 셀 및 상기 제2유출입구와 가까운 배터리 셀 중 온도가 높은 측의 유출입구로 상기 냉각유체가 유입되도록 상기 가변 펌핑부를 제어할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템에 의하면, 다양한 방법, 특히 가변유로, 분기유로 및 가변밸브를 이용하여 배터리 팩의 다양한 부분에 가장 낮은 온도의 냉각유체를 주입할 수 있고, 이러한 과정이 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀 각각의 온도에 의해 제어되기 때문에, 상대적으로 간단한 구조를 통해 보다 효율적으로 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀간 온도편차를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 배터리 팩 및 배터리 팩에 적용된 냉각유로의 개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시에에 의한 배터리 열관리 시스템의 동작 개략도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 측면 개략도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 동작 개략도.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 동작 개략도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 가변형 냉각유로를 이용한 배터리 열관리 시스템(이하 배터리 열관리 시스템)에 관하여 상세히 설명한다.
[제1실시예]
도 2와 도 3은 각각 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작 실시예와 제2동작 실시예를 도시한 것이다.
먼저, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 구성들에 대해서 간략히 설명한 후, 이후 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작 실시예와 제2동작 실시예에 관하여 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은 도 2 및 도 3 도시된 배터리 팩(100), 제1냉각유로(210), 가변 펌핑부(도번 미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(100)은 전기자동차를 비롯한 각종 전자기기의 전원 역할을 하는 부재로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 배터리 팩(100)은 일측으로 배열된 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120), 제3배터리 셀(130), 제4배터리 셀(140) 및 제5배터리 셀(150)을 포함할 수 있다.
제1냉각유로(210)는 냉각유체가 이동하면서 인접해 배치되는 배터리 셀들과 열교환하면서 배터리 셀들을 냉각시키며, 이를 위해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120), 제3배터리 셀(130), 제4배터리 셀(140) 및 제5배터리 셀(150)이 배열된 방향으로 연장 형성되어 배터리 셀들을 지나가도록 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 제1냉각유로(210)가 배터리 셀들의 상부를 지나가는 것처럼 도시되어 있지만, 본 발명은 제1냉각유로(210)와 배터리 셀의 위치 관계를 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명에서 제1냉각유로(210)는 배터리 셀들에 인접하되, 서로 열교환 할 수 있도록 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1냉각유로(210)는 다수개가 평행하게 배칠되며, 각각의 제1냉각유로(210)의 양단은 각각의 단부끼리 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1냉각유로(210)의 양단에는 각각 제1유출입구(211)와 제2유출입구(212)가 형성된다. 제1냉각유로(210)가 연장 형성된 길이는 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120), 제3배터리 셀(130), 제4배터리 셀(140) 및 제5배터리 셀(150)이 배열된 길이보다 길기 때문에, 제1유출입구(211)와 제2유출입구(212)는 일측으로 배열된 배터리 셀보다 외곽에 위치해 있다.
가변 펌핑부는 제1냉각유로(210)를 통과하는 냉각유체의 흐름 방향을 변경할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 도시된 제1동작 실시예에서 제1냉각유로(210)의 내부를 통과하는 냉각유체는 좌측에서 우측으로 흐르고, 제3에 도시된 제2동작 실시예에서 제1냉각유로(210)의 내부를 통과하는 냉각유체는 우측에서 좌측으로 흐른다. 가변 펌핑부는 상기한 바와 같은 동작을 위하여, 제2냉각유로(220), 제3냉각유로(230), 제1펌프(P1), 제2펌프(P2), 제1개폐밸브(221) 및 제2개폐밸브(222)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2냉각유로(220)와 제3냉각유로(230)는 각각의 일단이 제1냉각유로(210)의 일단과 타단에 연결된다. 제1펌프(P1)와 제2펌프(P2)는 각각 제2냉각유로(220)와 제3냉각유로(230)의 타단에 분기되어 연결되며, 제1개폐밸브(221) 및 제2개폐밸브(222)는 각각 제1펌프(P1) 및 제2펌프(P2)와 인접해 설치되어, 제1펌프(P1) 및 제2펌프(P2) 중 사용하지 않는 펌프측으로 냉각유체가 유입되는 것을 방지하고, 사용하는 펌프에서 공급되는 냉각유체가 제1냉각유로(210)로 유입되도록 유로를 변경할 수 있다.
제어부는 가변 펌핑부의 동작을 제어한다. 보다 구체적으로, 제어부는 가변 펌핑부의 동작을 제어하여 제1냉각유로(210)의 내부를 흐르는 냉각유체의 흐름 방향을 도 2에 도시된 제1동작 실시예와 같이 좌측에서 우측으로 흐르게 하거나, 도 3에 도시된 제2동작 실시예와 같이 우측에서 좌측으로 흐르게 할 수 있다. 제어부가 가변 펌핑부의 동작을 제어하는 구체적인 기준은 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120), 제3배터리 셀(130), 제4배터리 셀(140) 및 제5배터리 셀(150)간의 온도편차일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은 배터리 셀 각각의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있으며, 배터리 셀 간의 온도편차가 기준치를 벗어날 경우 제어부는 제1펌프(P1)와 제2펌프(P2) 각각을 제어하여, 냉각유체의 흐름을 도 2 또는 도 3과 같이 변경할 수 있다. 단, 일반적으로 냉각유체가 흐르는 방향을 기준으로 최외곽에 위치한 제1배터리 셀(110)과 제5배터리 셀(150)간의 온도편차가 가장 크기 때문에, 제어부는 제1배터리 셀(110)과 제5배터리 셀(150)만의 온도를 기준으로 제1펌프(P1)와 제2펌프(P2)의 동작을 제어할 수 있으며, 이 때 온도 센서는 제1배터리 셀(110)과 제5배터리 셀(150)의 온도만을 측정할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 배터리 팩(100)의 폭(좌우길이)이 길 경우, 제1냉각유로(210)를 통과하는 냉각유체의 방향을 변경한다고 하더라도, 중앙 부분에 위치한 배터리 셀(예를 들어, 제3배터리 셀)은 충분히 냉각되지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 측면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은 상기한 바와 같이 배터리 팩(100)의 중앙 부분에 위치한 배터리 셀의 냉각 효율을 높이기 위해, 제1냉각유로(210)의 중앙 부분의 단면적을 양측 외곽에 위치한 부분의 단면적보다 작게 형성할 수 있다. 이러할 경우, 제1냉각유로(210)의 중앙 부분을 통과하는 냉각유체의 유속이 빨라져, 해당 부분에서의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
[제2실시예]
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은, 제1실시예와 비교했을 때, 하나의 펌프만을 사용한다는 것과, 제1냉각유로(210)를 제외하고, 제1냉각유로(210)와 병렬로 제2냉각유로(220)와 제3냉각유로(230)를 서로 연결하는 제1가변유로(241) 및 제2가변유로(242)가 형성된다는 점이다. 따라서, 이하 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은, 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템과의 차이점에 대해서 중점적으로 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은 단일의 펌프(P)만이 제2냉각유로(220)의 타단에 형성되어 있으며, 제1가변유로(241) 및 제2가변유로(242)가 병렬로 제2냉각유로(220)와 제3냉각유로(230)를 연결하고 있다. 제1가변유로(241)와 제2냉각유로(220)가 이어지는 부분에는 제1가변밸브(251)가 형성되고, 제2가변유로(242)와 제2냉각유로(220)가 이어지는 부분에는 제2가변밸브(252)가 형성되며, 제1가변유로(241)와 제3냉각유로(230)가 연결되는 부분에는 제3가변밸브(253)가 형성된다. 제어부는 제1가변밸브(251), 제2가변밸브(253) 및 제3가변밸브(253)를 제어하여 펌프(P)로부터 배출되는 냉각유체가 제1냉각유로(210)의 내부에서 흐르는 방향을 변경할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작 실시예에서, 제어부는 제1가변밸브(251)가 펌프(P)에서 공급되는 냉각유체가 제1가변유로(241)측으로 흐르도록 하지 않고, 제2냉각유로(220)로 흐르도록 제어할 수 있다. 이는 제2가변밸브(252) 또한 제2가변유로(242) 측으로 흐르지 않도록 하여, 제2냉각유로(220)를 흐르는 냉각유체가 제1유출입구(211)를 통해 제1냉각유로(210)로 흐르게 한다. 또한, 제어부는 제3가변밸브(253)를 제어하여, 제1냉각유로(210)의 제2유출입구(212)로 배출된 냉각유체가 제3냉각유로(230)의 타단으로 배출되도록 할 수 있다. 도 5에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작실시예는 결과적으로 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작실시예와 동일할 수 있다.
도 5와 같이 냉각유체가 일정 시간 이상으로 제1냉각유로(210)의 좌측에서 우측으로 흐르면, 제1배터리 셀(110)과 제5배터리 셀(150) 간의 온도편차가 기준치 이상이 될 수 있다. 이때 제어부는 제1가변밸브(251), 제2가변밸브(252) 및 제3가변밸브(253)를 도 6과 같이 제어하여, 냉각유체가 제1냉각유로(210)의 우측에서 좌측으로 흐르게 하여, 제1배터리 셀(110)과 제5배터리 셀(150)의 온도편차를 기준치 이하가 되게 할 수 있다.
[제3실시예]
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템에 관하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작 실시예를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제2동작 실시예를 도시한 것이며, 도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제3동작 실시예를 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제4동작 실시예를 도시한 것이며, 도 11은 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제5동작 실시예를 도시한 것이다.
도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은 제2실시예와 비교했을 때, 분기유로(260)가 추가된다는 것을 제외하고 동일하다. 따라서, 이하 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템은 앞서 설명한 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 열관리 시스템과의 차이점에 대해서 중점적으로 설명한다.
도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 분기유로(260)는 일단이 제1가변유로(241)의 중단과 연결되고, 타단은 제1냉각유로(210)의 중단과 연결된다. 분기유로(260)는 최초로 펌프(P)에서 공급되어 가장 온도가 낮은 냉각유체가 제1냉각유로(210)의 가운데 부분으로 공급되도록 하기 위한 것이며, 분기유로(260)의 양단에는 제어부에 의해 제어되는 제4가변밸브(254)와 제5가변밸브(255)가 각각 형성되어 냉각유체의 흐름을 조절할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 7에 도시된 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작 실시예에서 제어부는 제1가변밸브(251)를 제어하여, 펌프(P)에서 공급되는 냉각유체가 각각 제2냉각유로(220)와 제1가변유로(241)를 통해 분기되어 흐르게 한다. 제2냉각유로(220)를 통해 흐르는 냉각유체는 제1유출입구(211)를 통해 제1냉각유로(210)로 흐르게 되고, 제4가변밸브(254)는 제어부에 의해 제어되어, 제1가변유로(241)를 통해 흐르는 냉각유체가 분기유로(260)를 통해 제2냉각유로(220)로 흐르도록 한다. 제2냉각유로(220)의 가운데 부분에서 만난 냉각유체는 우측으로 흘러, 제3냉각유로(230)의 타단으로 빠져나간다.
도 7에 도시된 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제1동작 실시예에서는 제1냉각유로(210)의 제1유출입구(211)와 가운데부분으로 냉각유체가 흐르도록 하였으나, 도 8 및 도 9에 각각 도시된 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 열관리 시스템의 제2동작 실시예 및 제3동작 실시예와 같이 제1냉각유로(210)의 가운데 부분으로만 냉각유체가 유입되도록 하고, 유입된 냉각유체가 제1냉각유로(210)의 제1유출입구(211)로 흐르도록 하거나, 제2유출입구(212)로 흐르도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 제1가변밸브(251), 제2가변밸브(252), 제3가변밸브(253), 제4가변밸브(254) 및 제5가변밸브(255)를 제어하여, 도 10에 도시된 바와 같이 분기유로(260)를 통해 냉각유체가 제1냉각유로(210)의 가운데 부분으로 유입되게 하면서, 유입된 냉각유체가 제1냉각유로(210)의 양단, 즉 제1유출입구(211)와 제2유출입구(212)로 동시에 배출되게 할 수 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이, 냉각유체가 분기유로(260) 및 제1가변유로(241)를 통해 제1냉각유로(210)의 가운데 부분과 제2유출입구(212)로 유입되도록 하고, 제1유출입구(211)로 배출되도록 할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10, 100 : 배터리 팩 11, 110 : 제1배터리 셀
12, 120 : 제2배터리 셀 13, 130 : 제3배터리 셀
14, 140 : 제4배터리 셀 15, 150 : 제5배터리 셀
21 : 유입구 22 : 유출구
210 : 제1냉각유로 211 : 제1유출입구
212 : 제2유출입구 220 : 제2냉각유로
230 : 제3냉각유로 221 : 제1개폐밸브
222 : 제2개폐밸브 241 : 제1가변유로
242 : 제2가변유로 251 : 제1가변밸브
252 : 제2가변밸브 253 : 제3가변밸브
254 : 재4가변밸브 255 : 제5가변밸브
260 : 분기유로 P : 펌프
P1 : 제1펌프 P2 : 제2펌프

Claims (8)

  1. 일측으로 배열된 다수개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩;
    상기 배터리 셀이 배열된 일측에 제1유출입구가 형성되고, 상기 배터리 셀이 배열된 타측에 제2유출입구가 형성되는 제1냉각유로; 및
    펌프를 포함하여, 상기 제1유출입구 및 상기 제2유출입구 중 어느 하나로 냉각유체를 유입시키되, 상기 냉각유체를 유입시키는 유출입구를 변경 가능한 가변 펌핑부; 및
    상기 가변 펌핑부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 배터리 열관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프는 단일개이며,
    상기 가변 펌핑부는,
    양단이 각각 상기 펌프 및 상기 제1유출입구와 연결되는 제2냉각유로;
    일단이 상기 제2유출입구와 연결되는 제3냉각유로;
    상기 제2냉각유로의 중단과 상기 제3냉각유로의 중단을 서로 연결하는 가변유로; 및
    상기 제2냉각유로와 상기 가변유로가 연결되는 부분 또는 상기 제3냉각유로와 상기 가변유로가 연결되는 부분에 형성되어 냉각유체가 흐르는 방향을 변경하는 가변밸브;
    를 더 포함하는 배터리 열관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가변유로는 적어도 두 개 이상인 배터리 열관리 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가변 펌핑부는,
    상기 가변유로의 중단과 상기 제1냉각유로의 중단을 연결하는 분기유로를 더 포함하는 배터리 열관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가변밸브는 상기 제1냉각유로와 상기 분기유로가 연결되는 부분 또는 상기 분기유로와 상기 가변유로가 연결되는 부분에 형성되는 배터리 열관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가변 펌핑부는,
    일단이 상기 제1유출입구와 연결되는 제2냉각유로; 및
    일단이 상기 제2유출입구와 연결되는 제3냉각유로;
    를 포함하고,
    상기 펌프는 상기 제2냉각유로의 타단에 연결되는 제1펌프와 상기 제3냉각유로의 타단에 연결되는 제2펌프로 구성되며,
    상기 제1펌프 및 상기 제2펌프는 하나의 펌프만 동작하여 상기 제1유출입구 및 상기 제2유출입구 중 어느 하나로 냉각유체를 유입시키는 배터리 열관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1냉각유로의 중단은 양측보다 단면의 면적이 작은 배터리 열관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들 중 적어도 두 개 이상의 배터리 셀의 온도를 각각 측정하는 온도 센싱부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 온도 센싱부에서 상기 제1유출입구과 가까운 배터리 셀의 온도와 상기 제2유출입구와 가까운 배터리 셀의 온도의 편차가 기준치 이상일 경우, 상기 제1유출입구와 가까운 배터리 셀 및 상기 제2유출입구와 가까운 배터리 셀 중 온도가 높은 측의 유출입구로 상기 냉각유체가 유입되도록 상기 가변 펌핑부를 제어하는 배터리 열관리 시스템.
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CN114361650A (zh) * 2022-01-07 2022-04-15 中山大学 一种浸没式冷却电池热管理性能的实验研究系统及方法
EP4276974A1 (en) * 2022-05-09 2023-11-15 Volvo Truck Corporation A cooling system for one or more battery cells of an electric battery

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