KR20220160432A - 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈에 관한 것으로, 복수의 전기 에너지 저장 셀이 배열을 갖추어 형성되는 전기 에너지 저장 모듈에 있어서, 냉각 공기 공급수단 및 상기 냉각 공기 공급수단과 연결되며 상기 복수의 전기 에너지 저장 셀의 배열을 따라 길이를 형성하고, 길이를 따라 각 전기 에너지 저장 셀과 상응하는 복수의 냉각 공기 토출구를 마련하는 냉각 공기 유동체를 포함하며, 상기 복수의 냉각 공기 토출구는, 상기 냉각 공기 공급수단에서 발생되는 냉각 공기의 유동 방향을 기준으로, 냉각 공기의 유동 방향에서 멀어질수록 면적이 점차 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈에 관한 것이다.

Description

냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈{Electric energy storage module with improved cooling efficiency}
본 발명은 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 복수의 전기 에너지 저장 셀을 냉각 공기로 냉각하되, 냉각 공기가 복수의 전기 에너지 저장 셀로 고루 분배될 수 있도록 구성되어 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈에 관한 것이다.
전기 에너지 저장 수단 중 하나인 전기 에너지 저장 셀은 활성탄소 표면에 전하를 물리적으로 흡착하고 탈착함으로써, 순간적으로 많은 전기에너지를 저장한 후에 높은 전류를 순간적 또는 연속적으로 공급하는 전기 에너지 저장 수단이다. 전기 에너지 저장 셀은 리튬 이온 이차 전지와 비교하여, 높은 출력 밀도, 높은 충방전 효율, 넓은 동작 온도 범위, 장수명을 가진다.
전기 에너지 저장 셀은 주 전원이 끊어졌을 때, 보조로 전력을 공급하는 보조전원장치로 사용되고 있으며, 고출력과 장수명이라는 장점을 바탕으로 순간적으로 높은 출력을 내는 다양한 산업에 사용되고 있다.
전기 에너지 저장 셀 시장은 핸드폰, 소형 가전기기의 메모리 백업용인 소형 제품을 중심으로 성장해 왔으나, 점차 전극재료와 제조기술의 발달로 스마트미터(스마트그리드), SSD(Solid State Drive), GPS 트래킹 시스템, 자동차(전기차), UPS(Uninterruptible Power System, 무정전 전원 장치), 신재생에너지(풍력/태양광에너지, ESS) 등의 중/대형으로 시장성이 확대되고 있다.
또한, 전기 에너지 저장 수단 중 하나인 리튬 이온 이차 전지는 전기 에너지 저장 셀 보다는 출력 밀도와 수명 등은 낮으나, 긴 시간 동안 전력을 충방전하여 저장할 수 있는 에너지가 많아 에너지 밀도가 높고 비교적 큰 용량으로 오랜 시간 출력을 낼 수 있는 장점을 가진다.
이러한 전기 에너지 저장 셀이나 리튬 이온 이차 전지 등의 전기 에너지 저장 수단은, 개별 단위 셀로 사용됨은 물론 필요한 용량에 따라 수 십 개 또는 수 백 개 이상의 단위 셀(Unit cell)이 집합된 전기 에너지 저장 모듈로 구성되어 사용되며, 보다 상세하게는 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전기 에너지 저장 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전기 에너지 저장 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전기 에너지 저장 모듈이 사용된다.
중대형 전기 에너지 저장 모듈은 가능하면 작은 크기와 적은 중량으로 고효율을 갖도록 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전기 에너지 저장 셀, 파우치형 전기 에너지 저장 셀, 원통형 전기 에너지 저장 셀 등이 중대형 전기 에너지 저장 모듈의 단위 캐패시터 셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전기 에너지 저장 셀은 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
이러한 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 전기 에너지 저장 셀들은 충방전이 가능하도록 구성되어 있으며, 충방전 과정에서는 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 상기 전기 에너지 저장 모듈에 널리 사용되는 파우치형 전기 에너지 저장 셀의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전기 에너지 저장 셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.
충방전 과정에서 발생한 전기 에너지 저장 셀의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전기 에너지 저장 셀의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 고출력 고용량의 전기 에너지 저장 모듈에는 그것이 내장되어 있는 전기 에너지 저장 셀들을 냉각시키는 냉각시스템이 필요하다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 복수의 전기 에너지 저장 셀을 냉각 공기로 냉각하되, 냉각 공기가 복수의 전기 에너지 저장 셀로 고루 분배되도록 하여 냉각 효율을 향상할 수 있도록 구성됨에 일 목적을 가진다.
나아가, 냉각 공기로 복수의 전기 에너지 저장 셀을 냉각함에 있어, 각 전기 에너지 저장 셀의 상태에 따라 전기 에너지 저장 셀을 선택적으로 냉각하여 냉각 효율을 향상할 수 있도록 구성됨에 일 목적을 가진다.
더 나아가, 냉각 공기로 냉각 시에 냉매의 열을 함께 이용하여 냉각을 수행함으로써 냉각 효율을 향상할 수 있도록 구성됨에 일 목적을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 복수의 전기 에너지 저장 셀이 배열을 갖추어 형성되는 전기 에너지 저장 모듈에 있어서, 냉각 공기 공급수단 및 상기 냉각 공기 공급수단과 연결되며 상기 복수의 전기 에너지 저장 셀의 배열을 따라 길이를 형성하고, 길이를 따라 각 전기 에너지 저장 셀과 상응하는 복수의 냉각 공기 토출구를 마련하는 냉각 공기 유동체를 포함하며, 상기 냉각 공기 공급수단에서 발생되는 냉각 공기의 유동 방향을 기준으로, 냉각 공기의 유동 방향에서 멀어질수록 면적이 점차 크게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 냉각 공기 유동체는, 상기 배열을 갖춘 복수의 전기 에너지 저장 셀을 지지하는 프레임으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 냉각 공기 유동체는, 상기 냉각 공기 토출구가 형성된 면의 길이 방향을 따라 레일이 설치되고, 상기 레일에는, 동력수단에 의해 레일을 따라 이동하면서 상기 복수의 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 개폐판이 설치될 수 있다.
또한, 상기 개폐판은, 동일 면적의 냉각 공기 토출구들을 하나의 군으로 형성함에 있어, 하나의 냉각 공기 토출구 군만을 폐쇄할 수 있는 면적을 형성할 수 있다.
또한, 상기 개폐판은, 상기 하나의 냉각 공기 토출구 군만을 폐쇄하는 면적을 형성할 경우, 복수의 냉각 공기 토출구 군을 동시에 선택적으로 개폐하도록 복수개가 마련될 수 있다.
또한, 상기 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 상기 냉각 공기 토출구를 통해 토출되는 냉각 공기의 토출 방향에는 냉각 순환 시스템의 교축부를 통과한 냉매가 유동하는 냉매유동관이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 복수의 전기 에너지 저장 셀을 냉각 공기로 냉각하되, 냉각 공기가 복수의 전기 에너지 저장 셀로 고루 분배되도록 하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 냉각 공기로 복수의 전기 에너지 저장 셀을 냉각함에 있어, 각 전기 에너지 저장 셀의 상태에 따라 전기 에너지 저장 셀을 선택적으로 냉각하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 냉각 공기로 냉각 시에 냉매의 열을 함께 이용하여 냉각을 수행함으로써 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈의 냉각 공기 유동체를 투영한 투영 사시도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 도 1의 전기 에너지 저장 모듈의 냉각 공기 유동체를 분리하여 바라본 전기 에너지 저장 셀의 예시도들이다.
도 3은 (a)와 같은 정방향의 냉각 공기 유동방향에 있어서 (b)의 냉각 공기 토출구의 면적이 넓어지는 방향을 보여주는 도면이다.
도 4는 (a)와 같은 역방향의 냉각 공기 유동방향에 있어서 (b)의 냉각 공기 토출구의 면적이 넓어지는 방향을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 구성들의 일례를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 냉각 공기 유동체의 측단면도이다.
도 7은 도 5의 오른쪽 레일의 상부를 삭제 후, 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 구성들의 일례를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 5의 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 작동을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 냉각 순환 시스템의 냉매순환관이 전기 에너지 저장 모듈 내에서 구성되는 것을 보여주는 예시도이다.
도 10은 도 9의 전기 에너지 저장 모듈의 냉각 공기 유동체를 분리하여 냉매순환관을 보다 상세히 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9의 냉각 순환 시스템과 연계되어 전기 에너지 저장 셀의 냉각을 수행하는 전기 에너지 저장 모듈의 개념도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈의 냉각 공기 유동체를 투영한 투영 사시도이며, 도 2의 (a) 및 (b)는 도 1의 전기 에너지 저장 모듈의 냉각 공기 유동체를 분리하여 바라본 전기 에너지 저장 셀의 예시도들이고, 도 3은 (a)와 같은 정방향의 냉각 공기 유동방향에 있어서 (b)의 냉각 공기 토출구의 면적이 넓어지는 방향을 보여주는 도면이며, 도 4는 (a)와 같은 역방향의 냉각 공기 유동방향에 있어서 (b)의 냉각 공기 토출구의 면적이 넓어지는 방향을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 복수의 전기 에너지 저장 셀(ESC)이 배열을 갖추어 형성되는 모듈로서, 전기 에너지 저장 셀(ESC)의 배열은 한정되지 아니하며, 일렬로 배열되거나 원형의 배열을 형성하는 등, 다양한 형태의 배열을 형성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 전기 에너지 저장 셀(ESC)은 각형, 파우치형, 원통형 등의 한정되지 않는 다양한 형태로 구성되어 배열을 이룰 수 있으며, 전기 에너지 저장 셀(ESC)은 바람직하게는 슈퍼 캐패시터 셀일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 리튬 이온 배터리 셀, 리튬 이온 커패시터 셀 등 전기 에너지 저장을 수행할 수 있는 다양한 전기 에너지 저장 셀을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 상기와 같은 복수로 마련되어 배열을 갖춘 전기 에너지 저장 셀(ESC)을 효율적으로 냉각하도록 구성된 모듈로서, 냉각 공기 공급수단(10) 및 냉각 공기 유동체(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 냉각 공기 공급수단(10)은 모터 등의 동력을 통해 냉각 공기를 발생시키며, 후술할 냉각 공기 유동체(20)로 공급하는 수단으로서, 일례로 팬-모터 결합체일 수 있다.
이러한 냉각 공기 공급수단(10)은, 바람직하게는 본 발명의 전기 에너지 저장 모듈(1) 내부에 마련될 수가 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 한편으론 본 발명의 전기 에너지 저장 모듈(1) 외측에서 냉각 공기를 공급하도록 구성될 수도 있다.
냉각 공기 유동체(20)는 파이프나 함체, 플레이트 등으로 구성될 수 있으며, 냉각 공기 공급수단(10)과 연결되어 냉각 공기 공급수단(10)으로부터 발생되는 냉각 공기를 공급받을 수 있다. 또한, 냉각 공기 유동체(20)는 복수의 전기 에너지 저장 셀(ESC)의 배열을 따라 길이를 형성할 수 있다.
즉, 복수의 전기 에너지 저장 셀(ESC)이 일렬로 배열을 형성할 경우, 냉각 공기 유동체(20)도 이에 상응하여 일렬 방향으로 길이를 형성하며, 복수의 전기 에너지 저장 셀(ESC)이 원형으로 배열을 형성할 경우, 냉각 공기 유동체(20)도 이에 상응하여 원형으로 길이를 형성할 수 있다.
또한, 냉각 공기 유동체(20)는 길이를 따라 전기 에너지 저장 셀(ESC)과 마주하는 면에 각 전기 에너지 저장 셀(ESC)과 상응하도록 복수의 냉각 공기 토출구(25)를 마련할 수 있다. 즉, 전기 에너지 저장 셀(ESC)이 10개일 경우 냉각 공기 토출구(25)도 10개일 수 있으며, 냉각 공기 유동체(20)로 전달된 냉각 공기는 냉각 공기 토출구(25)를 통해 각 전기 에너지 저장 셀(ESC)로 공급되어 각 전기 에너지 저장 셀(ESC)을 냉각하도록 구성될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈(1)의 일 특징은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 냉각 공기 공급수단(10)에서 발생되는 냉각 공기의 유동 방향을 기준으로, 냉각 공기의 유동 방향에서 멀어질수록 면적이 점차 크게 형성될 수 있다.
이는, 냉각 공기의 유동 방향에 가까운 냉각 공기 토출구(25)로만 냉각 공기가 많이 토출되고, 냉각 공기의 유동 방향에서 먼 냉각 공기 토출구(25)는 냉각 공기가 적게 토출되는 것을 방지하기 위함으로, 냉각 공기 유동 방향에서 가까울수록 냉각 공기 토출구(25)의 면적을 좁혀 냉각 공기를 유도하고, 냉각 공기 유동 방향에서 멀수록 냉각 공기 토출구(25)의 면적을 넓혀 보다 넓은 면적으로 냉각 공기를 공급받도록 할 수 있어, 복수의 전기 에너지 저장 셀(ESC) 전체에 냉각 공기가 고루 분배되도록 할 수 있다.
이때, 냉각 공기의 유동 방향은 도 3에 도시된 바와 같이 냉각 공기 공급수단(10)의 설치 위치에서 순차적으로 반대 부분으로 가는 방향 즉, 정방향으로 가는 방향과, 도 4에 도시된 바와 같이 냉각 공기 공급수단(10)의 설치 위치에서 반대 방향을 먼저 갔다가 돌아오는 방향 즉, 역방향으로 가는 방향이 있을 수 있는데, 이러한 냉각 공기의 유동 방향은 냉각 공기 공급수단(10)의 공기 분사 각도, 공기 분사력 등에 기인하여 설정될 수 있다.
예를 들어, 냉각 공기 공급수단(10)의 공기 분사 각도가 낮고 공기 분사력이 비교적 약하게 형성될 경우, 냉각 공기는 냉각 공기 유동체(20) 내에서 정방향으로 유동할 수 있고, 반대로 냉각 공기 공급수단(10)의 공기 분사 각도가 높고 공기 분사력이 비교적 세게 형성될 경우, 냉각 공기는 냉각 공기 유동체(20) 내에서 역방향으로 유동할 수가 있는 것이다.
이러한 냉각 공기의 유동 방향은 제조 시 설정에 따라 형성될 수 있고, 설정된 냉각 공기의 유동 방향에 맞추어 냉각 공기 토출구(25)의 형태를 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 냉각 공기의 유동 방향에서 멀어질수록 면적을 점차 크게 형성할 수 있다.
이에 따라, 냉각 공기는 유동방향을 기준하여 가장 먼 방향까지 유동할 때에 갈수록 냉각 손실이 발생할 수 있으나, 먼 방향으로 갈수록 많은 양의 냉각 공기가 공급되도록 함으로써 그 손실을 줄이며 냉각 편차를 최소화할 수 있다.
이를 통해, 복수의 전기 에너지 저장 셀(ESC)은 냉각 편차 없이 냉각을 수행할 수 있어 열축적 등을 방지할 수 있고, 화재의 위험을 줄일 수가 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈은, 복수의 프레임(30)을 구성하여 배열된 전기 에너지 저장 셀(ESC)을 지지하도록 할 수 있다.
여기서, 복수의 프레임(30)은 도면에 도시된 바와 같이 정면 프레임(31), 후면 프레임(32), 측면 프레임(33), 바닥 프레임(34), 상면 프레임(35)을 포함하여 구성될 수 있고, 측면 프레임(33)과 바닥 프레임(34), 상면 프레임(35)은 각각 정면 프레임(31)과 후면 프레임(32)에 조립되는 형태이거나 일체로 형성되는 것이 모두 가능할 수 있다.
그러나, 상술한 복수의 프레임 형태는 일례에 불과한 것으로, 상기에 한정되지는 않으며, 복수의 프레임(30)의 구성은 다양하게 조성될 수 있다.
이때, 냉각 공기 유동체(20)는 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 복수의 프레임(30) 중 일부를 구성하도록 형성될 수도 있다. 즉, 냉각 공기 유동체(20)로 프레임(30) 일부의 역할을 하도록 구성할 수 있는 것이다.
예컨대, 상술한 정면 프레임(31), 후면 프레임(32), 측면 프레임(33), 바닥 프레임(34), 상면 프레임(35)으로 구성되는 것을 예시하면, 길이를 형성하는 측면 프레임(33)과 바닥 프레임(34), 상면 프레임(35) 중 하나를 냉각 공기 유동체(20)로 구성되거나, 모두 냉각 공기 유동체(20)로 구성할 수 있는 것이다.
이와 같은 구성은, 프레임(30) 수를 줄여 전기 에너지 저장 모듈의 크기를 줄일 수 있고, 전기 에너지 저장 모듈의 제조 공정을 최소화할 수 있는 장점을 나타낼 수 있다.
그러나, 냉각 공기 유동체(20)를 프레임으로 구성하는 것은 일례에 불과한 것으로, 반드시 한정되는 사항은 아니며 냉각 공기 유동체(20)를 프레임과는 별개로 따로 마련할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 구성들의 일례를 보여주는 도면이며, 도 6은 도 5의 냉각 공기 유동체의 측단면도이고, 도 7은 도 5의 오른쪽 레일의 상부를 삭제 후, 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 구성들의 일례를 확대하여 보여주는 도면이며, 도 8의 (a) 및 (b)는 도 5의 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 작동을 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 냉각 공기 유동체(20)는 냉각 공기 토출구(25)가 형성된 면의 길이 방향을 따라 레일(40)이 설치될 수 있다. 이때, 레일(40)은 냉각 공기 유동체(20)의 내측면과 외측면 구분 없이 형성될 수 있다. 즉, 냉각 공기 토출구(25)가 형성된 냉각 공기 유동체(20)의 내측면에 형성될 수도 있고, 외측면에 형성될 수도 있다.
또한, 레일(40)에는 동력수단(41)과 연결되는 개폐판(42)이 설치되어, 동력수단(41)의 작동 시 개폐판(42)이 레일(40)을 따라 이동하도록 형성될 수 있다. 여기서, 동력수단(41)은 모터와 연결된 기어박스나 피스톤-실린더 어셈블리 또는 풀리-벨트 어셈블리와 같은 통상의 동력수단으로서, 개폐판(42)은 소정의 면적을 형성하여 동력수단(41)에 의해 레일(40)을 따라 이동하면서 복수의 냉각 공기 토출구(25)를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.
냉각 공기 토출구(25)가 개폐판(42)에 의해 선택적으로 개폐될 경우, 개폐판(42)이 일부 냉각 공기 토출구(25)를 폐쇄하여 보다 냉각이 필요한 전기 에너지 저장 셀(ESC)로 집중적으로 냉각 공기가 전달되도록 유도할 수 있다.
이를 구현하기 위해, 각 전기 에너지 저장 셀(ESC)의 온도를 측정하는 온도측정센서(미도시)가 마련될 수 있고, 동력수단(41)은 온도측정센서와 연동되어 각 전기 에너지 저장 셀(ESC)의 온도 편차에 따라 냉각 공기 토출구(25)를 선택적으로 개폐하도록 개폐판(42)을 제어하여, 복수의 전기 에너지 저장 셀(ESC)간의 온도 편차를 최소화 하도록 냉각공기를 유도할 수 있다.
이때, 개폐판(42)은 동일 면적의 냉각 공기 토출구(25)들을 하나의 군(25a)으로 형성함에 있어, 하나의 냉각 공기 토출구 군(25a)만을 폐쇄할 수 있는 면적을 형성하도록 구성될 수 있다.
즉, 도 8 (a)에 도시된 바와 같이 냉각 공기 유동체(20)의 폭을 따라 일렬로 배열된 동일한 면적의 냉각 공기 토출구(25)들을 하나의 군으로 명명할 때, 개폐판(42)은 복수의 냉각 공기 토출구 군(25a) 중 하나의 냉각 공기 토출구 군(25a)에 속한 냉각 공기 토출구(25)들만 아울러 폐쇄하도록 면적을 형성하는 것이다.
이는, 개폐판(42)이 여러 냉각 공기 토출구 군(25a)을 아울러 폐쇄할 수 있는 면적을 형성할 경우, 일 냉각 공기 토출구 군(25a)을 폐쇄할 때에 원치 않는 타 냉각 공기 토출구 군(25a)이 같이 폐쇄될 수 있기 때문이다.
또한, 개폐판(42)은 상기와 같은 하나의 냉각 공기 토출구 군(25a)만을 폐쇄할 수 있는 면적을 형성함에 있어, 복수의 냉각 공기 토출구 군(25a)을 동시에 선택적으로 개폐하도록 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 복수개가 마련될 수도 있다.
이에 따라, 폐쇄하고자 하는 냉각 공기 토출구 군(25a)만 적절하게 폐쇄하면서 냉각 공기의 토출을 보다 세세하게 제어할 수가 있다.
그러나, 이러한 개폐판(42)의 구성은 바람직한 예일 뿐, 반드시 한정되는 것은 아니며, 설정에 따라 하나의 개폐판(42)이 여러 냉각 공기 토출구 군(25a)을 아울러 폐쇄할 수 있는 면적을 형성하도록 구성될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 냉각 순환 시스템의 냉매순환관이 전기 에너지 저장 모듈 내에서 구성되는 것을 보여주는 예시도이며, 도 10은 도 9의 전기 에너지 저장 모듈의 냉각 공기 유동체를 분리하여 냉매순환관을 보다 상세히 보여주는 도면이고, 도 11은 도 9의 냉각 순환 시스템과 연계되어 전기 에너지 저장 셀의 냉각을 수행하는 전기 에너지 저장 모듈의 개념도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈(1)은, 전기 에너지 저장 모듈(1)이 장착되어 사용되는 제품에 있어서, 해당 제품에 냉각 순환 시스템(50)이 마련되고, 전기 에너지 저장 모듈(1)은 냉각 순환 시스템(50)과 연계되어 냉각 효율을 높이도록 구성될 수도 있다.
보다 구체적으로, 냉각 순환 시스템(50)은 통상적으로 알려진 바와 같이 냉매가 순환하는 냉매순환관(51)에 압축부(52), 응축부(53), 교축부(54), 증발부(55)를 구성하고, 냉매는 냉매순환관(51)을 따라 압축부(52), 응축부(53), 교축부(54) 및 증발부(55)를 반복적으로 거치면서 열교환과 상변화를 수행하여, 교축부(54)를 통과한 시점에서 저온·저압 상태가 되고, 증발부(55)에서 냉각열을 방출하도록 구성된다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈(1)은, 냉각 공기 토출구(25)를 통해 토출되는 냉각공기의 토출 방향에 교축부(54)와 증발부(55) 사이의 냉매순환관(51) 즉, 교축부(54)를 통과한 냉매가 유동하는 냉매순환관(51)을 설치하여, 냉각공기가 냉매의 냉각열을 흡수하여 토출되도록 할 수 있다.
이를 통해, 냉각공기는 더 낮은 온도로서 전기 에너지 저장 셀(ESC)로 공급될 수 있고, 전기 에너지 저장 셀(ESC)의 온도를 급격하게 낮추도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈(1)이 장착되는 제품이 전기 에너지 저장 모듈과 엔진을 혼용하는 하이브리드 차량 등일 경우, 냉각 순환 시스템(50)의 압축부(52)와 응축부(53) 사이에서 고온·고압의 상태로 순환하는 냉매의 열을 엔진(미도시)으로 유도함으로써, 냉각 순환 시스템(50)의 냉매열을 이용하여 본 발명의 전기 에너지 저장 모듈(1)과 엔진 등이 모두 효율적으로 작동하도록 구성될 수도 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
1 : 전기 에너지 저장 모듈
10 : 냉각 공기 공급수단
20 : 냉각 공기 유동체
25 : 냉각 공기 토출구
30 : 프레임
31 : 정면 프레임
32 : 후면 프레임
33 : 측면 프레임
34 : 바닥 프레임
35 : 상면 프레임
40 : 레일
41 : 동력수단
42 : 개폐판
50 : 냉각 순환 시스템
51 : 냉매순환관
52 : 압축부
53 : 응축부
54 : 교축부
55 : 증발부
ESC : 전기 에너지 저장 셀

Claims (6)

  1. 복수의 전기 에너지 저장 셀이 배열을 갖추어 형성되는 전기 에너지 저장 모듈에 있어서,
    냉각 공기 공급수단 및
    상기 냉각 공기 공급수단과 연결되며 상기 복수의 전기 에너지 저장 셀의 배열을 따라 길이를 형성하고, 길이를 따라 각 전기 에너지 저장 셀과 상응하는 복수의 냉각 공기 토출구를 마련하는 냉각 공기 유동체를 포함하며,
    상기 복수의 냉각 공기 토출구는,
    상기 냉각 공기 공급수단에서 발생되는 냉각 공기의 유동 방향을 기준으로, 냉각 공기의 유동 방향에서 멀어질수록 면적이 점차 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 공기 유동체는,
    상기 배열을 갖춘 복수의 전기 에너지 저장 셀을 지지하는 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 공기 유동체는,
    상기 냉각 공기 토출구가 형성된 면의 길이 방향을 따라 레일이 설치되고,
    상기 레일에는,
    동력수단에 의해 레일을 따라 이동하면서 상기 복수의 냉각 공기 토출구를 선택적으로 개폐하는 개폐판이 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개폐판은,
    동일 면적의 냉각 공기 토출구들을 하나의 군으로 형성함에 있어, 하나의 냉각 공기 토출구 군만을 폐쇄할 수 있는 면적을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개폐판은,
    상기 하나의 냉각 공기 토출구 군만을 폐쇄하는 면적을 형성할 경우, 복수의 냉각 공기 토출구 군을 동시에 선택적으로 개폐하도록 복수개가 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 공기 토출구를 통해 토출되는 냉각 공기의 토출 방향에는 냉각 순환 시스템의 교축부를 통과한 냉매가 유동하는 냉매유동관이 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각 효율이 향상된 전기 에너지 저장 모듈.
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