KR20230039025A - Battery assembly with thermal spread and preheating functions and a battery thermal management system including the same - Google Patents

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KR20230039025A KR1020210121856A KR20210121856A KR20230039025A KR 20230039025 A KR20230039025 A KR 20230039025A KR 1020210121856 A KR1020210121856 A KR 1020210121856A KR 20210121856 A KR20210121856 A KR 20210121856A KR 20230039025 A KR20230039025 A KR 20230039025A
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Abstract

The present invention relates to a battery assembly mounted on an electric vehicle and, more specifically, to a battery assembly with heat dissipation and preheating functions, which uses the high thermal and electrical conductivity characteristics of a graphite sheet to implement heat dissipation and preheating of a battery quickly and efficiently, and a battery heat management system including the same. According to the present invention, the battery assembly with heat dissipation and preheating functions comprises: a plurality of battery cells arranged in parallel with each other at predetermined separation spaces; a graphite sheet installed to be inserted into the separation space to come in contact with the battery cell and heated by a current applied from the outside to preheat the battery cell; and a heat sink installed on the outside of the battery cell to come in contact with a part of the graphite sheet and dissipating the heat generated in the battery cell and transmitted through the graphite sheet to the outside.

Description

방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체 및 이를 포함하는 배터리 열관리 시스템{Battery assembly with thermal spread and preheating functions and a battery thermal management system including the same}Battery assembly with thermal spread and preheating functions and a battery thermal management system including the same}

본 발명은 전기 자동차에 장착되는 배터리 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그라파이트 시트의 높은 열전도 및 전기전도 특성을 이용하여 배터리의 방열 및 예열을 신속하고 효율적으로 구현할 수 있는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체 및 이를 포함하는 배터리 열관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery assembly installed in an electric vehicle, and more particularly, to a battery having heat dissipation and preheating functions capable of implementing heat dissipation and preheating of the battery quickly and efficiently by using high thermal and electrical conductivity characteristics of a graphite sheet. It relates to an assembly and a battery thermal management system including the same.

전기 자동차에 사용되는 리튬이온 배터리는 외장케이스의 종류에 따라 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용되는 캔형 배터리와, 필름으로 만든 파우치에 전극조립체(2개의 전극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성)를 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 배터리로 구분할 수 있다.The lithium ion battery used in electric vehicles is a can-type battery used in a welded and sealed form using a metal can as a container depending on the type of exterior case, and an electrode assembly (consisting of two electrodes, a separator and an electrolyte) in a pouch made of film. It can be classified as a pouch-type battery that is used by inserting and sealing it.

최근에는 리튬이온 배터리를 유연성을 지닌 파우치형으로 제조하여 차량용 배터리에 사용하고 있는데, 이러한 파우치형 배터리는 그 형상이 비교적 단순하고 가볍기 때문에 다수의 배터리 셀을 적층해야 하는 전기 자동차용 배터리에 유용하게 사용되고 있다.Recently, lithium-ion batteries have been manufactured in a pouch type with flexibility and used for vehicle batteries. Since the shape of the pouch type battery is relatively simple and light, it is useful for electric vehicle batteries in which a large number of battery cells must be stacked. there is.

한편, 전기 자동차에 사용되는 리튬이온 배터리는 고속 충전, 고출력, 충전 및 방전을 여러 번 반복함에 따라 열이 발생하고, 이로 인해 배터리에 국부적인 온도 차이가 발생하거나 고열이 발생하게 됨으로써 배터리의 효율을 저하시키고 안정성을 저해하는 현상이 발생하게 된다. On the other hand, lithium-ion batteries used in electric vehicles generate heat as they repeat high-speed charging, high power, charging and discharging several times, which causes local temperature differences or high heat to occur in the battery, which reduces the efficiency of the battery. This can lead to deterioration and stability problems.

리튬이온 배터리와 같은 화학전지는 온도에 민감하기 때문에 외부 온도가 높으면 배터리 내부에 있는 전해액, 활물질, 분리막 등의 화학반응성이 증가하여 배터리가 과열되고, 반대로 외부 온도가 낮으면 배터리의 성능 저하로 이어지는 문제가 있다. 따라서, 전기 자동차의 안정적 운전을 확보하기 위해서는 배터리가 최적의 성능을 나타내는 약 20~25℃의 온도 대역으로 배터리의 온도를 유지하는 것이 무엇보다 중요하다.Chemical cells such as lithium-ion batteries are sensitive to temperature, so if the external temperature is high, the chemical reactivity of the electrolyte, active material, separator, etc. inside the battery increases, causing the battery to overheat. there is a problem. Therefore, in order to secure the stable operation of the electric vehicle, it is most important to maintain the temperature of the battery in a temperature range of about 20 to 25 ° C., in which the battery exhibits optimum performance.

한편, 종래에는 배터리의 발열 방지나 배터리의 예열을 위하여 그 사용 목적에 맞는 기능을 하는 각종 소재나 장치 등을 이용하여 배터리의 방열 및 예열을 수행하여 왔는데, 외부 온도가 높은 고온 환경 하에서는 열전달 특성이 우수한 소재 등을 이용하여 배터리의 온도를 낮추었고, 외부 온도가 낮은 저온 환경에서는 히트펌프 등의 발열수단을 이용하여 배터리의 온도를 높이는 방법이 주로 사용되었다.On the other hand, in the past, in order to prevent heat generation or preheating of the battery, various materials or devices that function for the purpose of use have been used to dissipate and preheat the battery, but in a high-temperature environment with high external temperature, heat transfer characteristics The temperature of the battery was lowered by using excellent materials, and in a low-temperature environment where the external temperature was low, a method of increasing the temperature of the battery by using a heating means such as a heat pump was mainly used.

그러나, 이와 같은 종래의 방식은 배터리의 방열 및 예열을 위해 각각의 사용목적에 부합하는 각종 소재나 장치를 사용하여 배터리의 방열 및 예열을 수행해야만 했기 때문에, 장치 구성에 따른 비용과 무게의 증가가 수반되고 효율성도 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었다. However, in this conventional method, since heat dissipation and preheating of the battery must be performed using various materials or devices suitable for each purpose of use for heat dissipation and preheating of the battery, cost and weight increase according to the device configuration There was a problem that accompanied and reduced efficiency.

특히, 배터리의 예열(warm up)을 위해 사용하였던 히트펌프는 히트펌프 내부를 순환하는 냉매와 열교환되어 온도가 높아진 냉각수를 배터리 모듈 외부에 장착된 냉각 플레이트와 접촉되어 있는 히트 싱크(Heat sink) 내부로 흘려보내어, 히트 싱크 내부를 순환하는 고온의 냉각수가 냉각 플레이트로 열을 전달하여 배터리 셀을 예열시키는 간접적인 열 전달 방식으로 운용됨으로써 배터리의 예열 시 효율성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.In particular, the heat pump used to warm up the battery heats up the coolant, which is heated by exchanging heat with the refrigerant circulating inside the heat pump, to the inside of the heat sink that is in contact with the cooling plate mounted on the outside of the battery module. , and the high-temperature cooling water circulating inside the heat sink transfers heat to the cooling plate to preheat the battery cell, which is operated in an indirect heat transfer method, resulting in a significant decrease in efficiency during preheating of the battery.

대한민국 특허등록 제10-1190736호(2012.10.08)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1190736 (2012.10.08)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리 셀 사이에 삽입된 그라파이트 시트의 높은 열전도 및 전기전도 특성을 이용하여 배터리의 방열 및 예열 기능을 동시에 구현할 수 있고, 배터리의 방열 및 예열을 빠르고 효율적으로 구현할 수 있도록 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체 및 이를 포함하는 배터리 열관리 시스템을 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the above conventional problems, and the technical problem to be solved in the present invention is to use the high thermal and electrical conductivity characteristics of graphite sheets inserted between battery cells to provide heat dissipation and preheating functions of batteries It is an object of the present invention to provide a battery assembly having a heat dissipation and preheating function capable of simultaneously implementing heat dissipation and preheating of a battery quickly and efficiently, and a battery thermal management system including the same.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체는, 복수 개가 일정한 이격공간을 두고 서로 평행하게 배치되는 배터리 셀과; 상기 이격공간 내에 삽입되어 배터리 셀과 접촉을 이루도록 설치되고, 외부에서 인가되는 전류에 의해 발열되어 배터리 셀을 예열하는 그라파이트 시트와; 배터리 셀의 외부에서 그라파이트 시트의 일부분과 접촉을 이루며 설치되고, 배터리 셀에서 발생하여 그라파이트 시트를 통해 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A battery assembly having a heat dissipation and preheating function of the present invention for solving the above technical problem includes a plurality of battery cells arranged in parallel with each other with a predetermined separation space; a graphite sheet inserted into the separation space and installed to make contact with the battery cell, and preheating the battery cell by generating heat by an externally applied current; It is characterized in that it is configured to include; a heat sink installed in contact with a portion of the graphite sheet outside the battery cell and dissipating heat generated in the battery cell and transmitted through the graphite sheet to the outside.

여기서, 상기 그라파이트 시트는 'U'자형으로 절곡된 형상을 가질 수 있다.Here, the graphite sheet may have a shape bent in a 'U' shape.

이 경우, 상기 그라파이트 시트는, 배터리 셀 사이에 형성된 이격공간에 평행하게 삽입되어 배터리 셀과 접촉을 이루는 한 쌍의 제1 그라파이트 시트부와, 배터리 셀의 외곽에 배치되어 제1 그라파이트 시트부의 끝단에 수직으로 연결되며 방열체와 접촉을 이루는 제2 그라파이트 시트부를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the graphite sheets include a pair of first graphite sheet portions that are inserted in parallel to the spaced space formed between the battery cells and make contact with the battery cells, and disposed at the periphery of the battery cells and at the ends of the first graphite sheet portions It may be configured to include a second graphite sheet portion connected vertically and making contact with the heat sink.

그리고, 상기 절연처리된 제1 그라파이트 시트부의 상면에는 전류 인가를 위한 전극부가 형성될 수 있다.Also, an electrode unit for applying current may be formed on an upper surface of the insulated first graphite sheet unit.

아울러, 상기 절연처리된 제2 그라파이트 시트부의 외부면은 상기 방열체와 면접촉을 이루며 형성될 수 있다.In addition, an outer surface of the insulated second graphite sheet portion may be formed in surface contact with the heat sink.

그리고, 본 발명의 배터리 조립체에는, 배터리 셀의 온도를 검출할 수 있는 온도센서가 더 설치될 수 있으며, 상기 온도센서를 통해 검출된 배터리 셀의 온도에 따라 외부의 전원인가장치에서 그라파이트 시트에 인가되는 전류를 제어할 수 있다.In addition, a temperature sensor capable of detecting the temperature of the battery cell may be further installed in the battery assembly of the present invention, and the external power supply device applies to the graphite sheet according to the temperature of the battery cell detected through the temperature sensor current can be controlled.

이 경우, 상기 전원인가장치는 온도센서를 통해 검출된 배터리 셀의 현재 온도가 배터리 셀의 성능이 저하되는 제1 설정온도에 도달될 경우, 그라파이트 시트에 전류를 인가하여 배터리 셀의 최적 성능이 발휘되는 제2 설정온도까지 도달되도록 배터리 셀을 예열시킬 수 있다.In this case, when the current temperature of the battery cell detected by the temperature sensor reaches a first set temperature at which the performance of the battery cell is reduced, the power supply device applies a current to the graphite sheet to exhibit optimal performance of the battery cell The battery cell may be preheated to reach the second set temperature.

한편, 방열 및 예열 기능을 가지는 본 발명의 배터리 열관리 시스템은, 복수 개가 일정한 이격공간을 두고 서로 평행하게 배치되는 배터리 셀과, 상기 이격공간 내에 삽입되어 배터리 셀과 접촉을 이루도록 설치되고 외부에서 인가되는 전류에 의해 발열되어 배터리 셀을 예열하는 그라파이트 시트와, 배터리 셀의 외부에서 그라파이트 시트의 일부분과 접촉을 이루며 설치되고 배터리 셀에서 발생하여 그라파이트 시트를 통해 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열체를 포함하는 배터리 조립체와; 상기 그라파이트 시트에 전류를 인가하여 그라파이트 시트를 설정온도까지 발열시키는 전원인가장치를 포함하되, On the other hand, the battery thermal management system of the present invention having a heat dissipation and preheating function includes a plurality of battery cells arranged in parallel with a predetermined separation space, inserted into the separation space and installed to make contact with the battery cells and applied from the outside Including a graphite sheet that is heated by current to preheat the battery cell, and a radiator installed outside the battery cell in contact with a part of the graphite sheet and dissipating heat generated in the battery cell and transmitted through the graphite sheet to the outside. With a battery assembly to do; A power supply unit for applying a current to the graphite sheet to heat the graphite sheet to a set temperature,

상기 배터리 셀의 충방전시 또는 배터리 셀의 사용 시 발생하는 열을 그라파이트 시트를 통해 방열체로 전달하여 배터리 셀을 냉각시키고, Cooling the battery cell by transferring heat generated during charging/discharging of the battery cell or use of the battery cell to a radiator through a graphite sheet;

상기 배터리 셀의 현재 온도가 배터리 셀의 성능이 저하되는 제1 설정온도에 도달될 경우, 전원인가장치를 통해 그라파이트 시트에 전류를 인가하여 배터리 셀을 최적 성능이 발휘되는 제2 설정온도까지 도달되도록 예열시키는 것을 특징으로 한다.When the current temperature of the battery cell reaches a first set temperature at which the performance of the battery cell deteriorates, a current is applied to the graphite sheet through a power supply device so that the battery cell reaches a second set temperature at which optimal performance is exhibited. It is characterized by preheating.

상기한 본 발명에 따르면, 배터리 셀 사이에 설치된 그라파이트 시트의 높은 열전도 특성 및 전기전도 특성을 이용하여 동일 소재로 배터리의 방열(Cooling) 기능과 예열(Warm up) 기능을 동시에 구현할 수 있기 때문에 기존기술 대비 배터리의 방열 및 예열을 위한 장치 구성이 간단하여 비용이 절감되고 무게가 감소되는 장점이 있다.According to the present invention described above, by using the high thermal conductivity and electrical conductivity of the graphite sheet installed between the battery cells, the cooling function and the warm up function of the battery can be simultaneously implemented with the same material. In contrast, the configuration of a device for heat dissipation and preheating of the battery is simple, thereby reducing cost and reducing weight.

또한, 배터리 셀과 셀 사이에 면접촉을 이루며 설치된 그라파이트 시트를 통해 이웃하는 배터리 셀 부분으로 직접적으로 열을 전달하기 때문에 배터리의 방열 및 예열을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있기 때문에 배터리의 열관리 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, since heat is directly transferred to neighboring battery cells through graphite sheets installed in surface contact between battery cells, heat dissipation and preheating of the battery can be performed quickly and efficiently, thereby improving the battery's thermal management efficiency. There are advantages to increasing it.

또한, 배터리가 저온 외기 환경에 노출되었을 경우 그라파이트 시트의 양 끝단에 구비된 전극부에 전류를 인가함으로써 그라파이트 시트의 순간적인 방열을 통해 배터리의 온도를 빠르게 높일 수 있기 때문에 배터리의 예열작업이 빠르게 수행될 수 있으며, 이로 인해 배터리의 온도 하강에 따라 발생하는 배터리의 성능 저하 현상을 억제할 수 있는 장점이 있다.In addition, when the battery is exposed to a low-temperature outdoor environment, the temperature of the battery can be quickly increased through the instantaneous heat dissipation of the graphite sheet by applying current to the electrodes provided at both ends of the graphite sheet, so the battery can be quickly warmed up. Therefore, there is an advantage in suppressing the deterioration of battery performance caused by a decrease in the temperature of the battery.

또한, 배터리의 충,방전 과정에서 발생하는 열을 배터리 셀들 사이에 삽입된 그라파이트 시트를 통해 방열체로 전달하여 내부를 순환하는 냉각수와 열교환을 통해 효율적으로 외부로 방출시킬 수 있기 때문에 배터리의 냉각효율을 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, the heat generated during the charging and discharging process of the battery is transferred to the heat sink through the graphite sheet inserted between the battery cells and efficiently released to the outside through heat exchange with the cooling water circulating inside, thereby improving the cooling efficiency of the battery. There are advantages to increasing it.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체의 구조를 보여주는 사시도.
도 2는 도 1의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 배터리 조립체를 포함하는 배터리 열관리 시스템의 구성을 보여주는 구성도.
도 4는 본 발명의 배터리 열관리 시스템에 있어서, 온도센서를 통해 검출된 온도에 따라 배터리의 방열 및 예열이 수행되는 과정을 설명하는 플로우 차트.1 is a perspective view showing the structure of a battery assembly having heat dissipation and preheating functions according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
3 is a configuration diagram showing the configuration of a battery thermal management system including the battery assembly of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of dissipating and preheating a battery according to a temperature detected by a temperature sensor in the battery thermal management system of the present invention.

아래에서는 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 국한되지 않는다. 또한, 상세한 설명 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미함을 밝혀둔다.However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, parts marked with the same reference numerals throughout the detailed description indicate the same components.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체 및 이를 포함하는 배터리 열관리 시스템에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery assembly having heat dissipation and preheating functions according to a preferred embodiment of the present invention and a battery thermal management system including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 배터리 조립체를 포함하는 배터리 열관리 시스템의 구성을 보여주는 구성도이다.1 is a perspective view showing the structure of a battery assembly having heat dissipation and preheating functions according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1 . And, Figure 3 is a configuration diagram showing the configuration of the battery thermal management system including the battery assembly of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 열관리 시스템은, 배터리 조립체(100)와, 배터리 조립체(100)에 전원을 인가하는 전원인가장치(150)와, 온도센서(170)를 통해 검출된 현재 배터리 온도에 따라 전원인가장치(150)를 통해 배터리 조립체(100)에 전원이 인가되도록 제어하는 제어부(160)를 포함하여 구성된다.1 to 3, a battery thermal management system having a heat dissipation and preheating function according to the present invention includes a battery assembly 100, a power supply device 150 for applying power to the battery assembly 100, and a temperature It is configured to include a control unit 160 that controls power to be applied to the battery assembly 100 through the power supply device 150 according to the current battery temperature detected through the sensor 170.

배터리 조립체(100)는 복수의 배터리 셀(110)과, 배터리 셀(110) 사이에 삽입되는 복수의 그라파이트 시트(Graphite sheet; 120)와, 외부의 전원인가장치(150)와 연결되어 그라파이트 시트(120)에 전류를 인가하는 전극부(130)와, 배터리 셀(110)로부터 발생되는 열을 그라파이트 시트(120)를 통해 전달받아 외부로 방출하는 방열체(140)를 포함하여 구성된다.The battery assembly 100 is connected to a plurality of battery cells 110, a plurality of graphite sheets 120 inserted between the battery cells 110, and an external power supply device 150 to form a graphite sheet ( It is configured to include an electrode unit 130 for applying current to 120, and a radiator 140 for receiving heat generated from the battery cell 110 through the graphite sheet 120 and discharging it to the outside.

배터리 셀(110)은 복수 개가 일정한 이격공간(S)을 두고 평행하게 배열되며, 상기 배터리 셀과 셀 사이에 형성되는 이격공간(S) 내부로 그라파이트 시트(120)가 삽입되어, 그라파이트 시트(120)는 이웃하는 배터리 셀(110)과 면접촉을 이루며 설치된다.A plurality of battery cells 110 are arranged in parallel with a predetermined separation space (S), and a graphite sheet 120 is inserted into the separation space (S) formed between the battery cells and cells, so that the graphite sheet 120 ) is installed in surface contact with the neighboring battery cell 110.

그라파이트 시트(120)는 탄소 원자가 육각형 구조로 배열된 구조를 가지는 그라파이트(Graphite) 소재를 일정 두께의 판상 시트(plate sheet) 구조로 제작된 것이다. The graphite sheet 120 is made of a graphite material having a structure in which carbon atoms are arranged in a hexagonal structure in a plate sheet structure having a certain thickness.

이와 같은 방식으로 제작되는 본 발명의 그라파이트 시트(120)는 그라파이트 소재 자체가 지니는 탄소 배열 구조로 인해 높은 열전도성과 전기전도성을 가지게 되며, 이러한 그라파이트 시트(120)를 배터리 셀(110)과 셀 사이에 직접 접촉되는 구조로 설치함에 따라, 배터리 셀(110)에서 발생하는 열을 방열체(140) 부분으로 빠르게 전달하여 외부로 방출시킬 수 있다.The graphite sheet 120 of the present invention manufactured in this way has high thermal conductivity and electrical conductivity due to the carbon arrangement structure of the graphite material itself, and the graphite sheet 120 is placed between the battery cell 110 and the cell. By installing in a direct contact structure, heat generated in the battery cell 110 can be quickly transferred to the heat dissipating body 140 and released to the outside.

또한, 배터리 셀(110)의 예열(warm up)이 필요한 저온 환경에서는 외부의 전원인가장치(150)를 통해 그라파이트 시트(120)에 전류를 인가하여 발열시킴으로써 배터리 셀(110)을 예열시킬 수 있다. In addition, in a low-temperature environment in which the battery cell 110 needs to be warmed up, the battery cell 110 can be preheated by applying current to the graphite sheet 120 through the external power supply 150 to generate heat. .

전극부(130)는 전원(152)의 (+)극에 연결되는 양전극부(132)와, (-)극에 연결되는 음전극부(134)를 포함하며, 상기 양전극부(132)와 음전극부(134)는 그라파이트 시트(120)의 양측 상단 중앙 부분에 배치될 수 있다.The electrode part 130 includes a positive electrode part 132 connected to the (+) pole of the power supply 152 and a negative electrode part 134 connected to the (-) pole, and the positive electrode part 132 and the negative electrode part The numerals 134 may be disposed at upper center portions of both sides of the graphite sheet 120 .

따라서, 그라파이트 시트(120)의 양쪽 상단 부분에 형성된 전극부(130)에 외부의 전원인가장치(150)를 통해 전류를 흘려주면, 낮은 열저항 특성을 지니고 있는 그라파이트 시트(120)가 빠르게 발열될 수 있고, 이렇게 발열된 열을 면접촉 상태에 있는 인접한 배터리 셀(110)로 신속하게 전달함으로써 배터리 셀(110)을 빠르게 예열시킬 수 있다.Therefore, when current flows through the external power supply unit 150 to the electrode units 130 formed on both upper ends of the graphite sheet 120, the graphite sheet 120 having low thermal resistance characteristics quickly generates heat. The battery cell 110 can be quickly preheated by quickly transferring the generated heat to the adjacent battery cell 110 in a surface contact state.

방열체(Heat sink; 140)는 배터리 셀(110)의 하부에서 배터리 셀(110)의 외곽에 위치한 그라파이트 시트(120)의 일부분과 면접촉을 이루도록 설치된다. 이러한 방열체(140)는 배터리 셀(110)에서 발생하여 그라파이트 시트(120)를 통해 전달되는 열을 외부로 신속하게 방출시킴으로써 배터리 셀(110)을 빠른 시간 안에 냉각시킬 수 있다.The heat sink 140 is installed at the bottom of the battery cell 110 to make surface contact with a portion of the graphite sheet 120 located outside the battery cell 110 . The heat dissipation body 140 quickly dissipates heat generated in the battery cell 110 and transferred through the graphite sheet 120 to the outside, thereby cooling the battery cell 110 within a short period of time.

구체적으로, 본 발명에 따른 그라파이트 시트(120)는 'U'자(또는 'ㄷ'자) 형태로 절곡된 형상을 가질 수 있다. Specifically, the graphite sheet 120 according to the present invention may have a shape bent in a 'U' (or 'c') shape.

즉, 본 발명의 그라파이트 시트(120)는, 배터리 셀(110) 사이에 형성된 이격공간(S) 내에 삽입되어 배터리 셀(110)과 면접촉을 이루는 한 쌍의 제1 그라파이트 시트부(122)와, 배터리 셀(110)의 하부 외곽에 배치되어 상기 한 쌍의 제1 그라파이트 시트부(122)의 하단에 수직으로 연결되는 제2 그라파이트 시트부(124)를 포함할 수 있다.That is, the graphite sheet 120 of the present invention is inserted into the separation space S formed between the battery cells 110 and makes surface contact with the pair of first graphite sheet portions 122 and , a second graphite sheet portion 124 disposed at a lower outer portion of the battery cell 110 and vertically connected to lower ends of the pair of first graphite sheet portions 122 .

이 경우, 제2 그라파이트 시트부(124)의 하부면은 방열체(140)의 상부면과 면접촉을 이루며 설치될 수 있다.In this case, the lower surface of the second graphite sheet portion 124 may be installed in surface contact with the upper surface of the radiator 140 .

그리고, 제1 그라파이트 시트부(122)의 상부면은 절연처리되어, 상기 절연처리된 양쪽 제1 그라파이트 시트부(122)의 상부면 중앙에 양전극부(132) 및 음전극부(134)가 각각 형성될 수 있다. In addition, the upper surface of the first graphite sheet portion 122 is insulated, and the positive electrode portion 132 and the negative electrode portion 134 are formed at the center of the upper surface of the insulated first graphite sheet portion 122, respectively. It can be.

또한, 제2 그라파이트 시트부(124)의 하부면도 상기 제1 그라파이트 시트부(122)와 마찬가지 방식으로 절연처리되어, 상기 절연처리된 제2 그라파이트 시트부(124)의 하부면이 방열체(140)의 상부면과 면접촉을 이루며 설치됨으로써, 전극부(130)를 통해 제1 그라파이트 시트부(122)로 인가되는 전류가 방열체(140) 부분으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. In addition, the lower surface of the second graphite sheet part 124 is also insulated in the same way as the first graphite sheet part 122, so that the lower surface of the insulated second graphite sheet part 124 is the heat sink 140. By being installed in surface contact with the upper surface of ), it is possible to block current applied to the first graphite sheet portion 122 through the electrode portion 130 from being transferred to the heat dissipating body 140 portion.

이 경우, 필요에 따라 상기 제1 그라파이트 시트부(122)와 제2 그라파이트 시트부(124)의 외면 전체가 절연처리될 수도 있다. In this case, if necessary, the entire outer surface of the first graphite sheet portion 122 and the second graphite sheet portion 124 may be insulated.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는 그라파이트 시트(120)를 'U'자(또는 'ㄷ'자) 형태로 구성하였으나, 상기 'U'자 형태 이외에도 방열체(140)의 상부면과 면접촉을 유지할 수 있는 'Ⅰ'자, 'L'자, '□'자 형태 등의 다양한 형태로 구성하는 것도 가능하다.And, in the embodiment of the present invention, the graphite sheet 120 is configured in a 'U' shape (or 'c' shape), but in addition to the 'U' shape, surface contact with the upper surface of the heat sink 140 can be maintained. It is also possible to configure it in various shapes such as 'I' shape, 'L' shape, and '□' shape.

방열체(140)의 내부에는 전기 자동차에 장착된 히트펌프 시스템(Heat pump system)을 순환하는 냉매와 열교환되는 냉각수가 순환될 수 있는 냉각수 순환통로(144)가 형성될 수 있다.A cooling water circulation passage 144 through which cooling water that exchanges heat with a refrigerant circulating in a heat pump system mounted in an electric vehicle may be circulated inside the radiator 140 .

이 경우, 상기 방열체(140) 부분은 상기 언급된 전기 자동차의 히트펌프 시스템 이외에도 다양한 기술분야에서 적용하고 있는 고온/저온 컨트롤 시스템과 연결하여 구성하는 것도 가능하다.In this case, the radiator 140 may be connected to a high/low temperature control system applied in various technical fields in addition to the above-mentioned heat pump system of an electric vehicle.

또한, 방열체(140)의 양 측면 및 하부면에는 판 형상을 가지는 복수 개의 방열핀(142)이 추가적으로 형성될 수 있다. 이와 같은 방열핀(142)은 방열체(140)의 방열면적을 증가시켜 방열 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, a plurality of heat dissipation fins 142 having a plate shape may be additionally formed on both side surfaces and lower surfaces of the heat dissipation body 140 . The heat dissipation fin 142 may improve heat dissipation efficiency by increasing the heat dissipation area of the heat dissipation body 140 .

그리고, 배터리 조립체(100)의 내부에는 배터리 셀(110) 및 전극부(130)의 온도를 검출할 수 있는 하나 이상의 온도센서(170)가 설치될 수 있다. In addition, one or more temperature sensors 170 capable of detecting temperatures of the battery cells 110 and electrode units 130 may be installed inside the battery assembly 100 .

전원인가장치(150)는 전원(152)과 연결되어 상기 전원(152)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 상기 전원인가장치(150)는 제어부(160)와 연결되어 상기 제어부(160)로부터 전송되는 제어신호에 의해 작동이 제어될 수 있다. The power supply unit 150 may be connected to the power source 152 to control the operation of the power source 152 . In addition, the power supply unit 150 is connected to the control unit 160 so that its operation can be controlled by a control signal transmitted from the control unit 160 .

이 경우, 제어부(160)는 온도센서(170)를 통해 검출된 배터리 셀(110)의 현재 온도 상황에 따라 전원인가장치(150)를 제어하여 그라파이트 시트(120)로 인가되는 전류량을 제어할 수 있다.In this case, the control unit 160 may control the amount of current applied to the graphite sheet 120 by controlling the power supply unit 150 according to the current temperature of the battery cell 110 detected by the temperature sensor 170. there is.

예를 들어, 외기온도가 낮은 겨울철에는 배터리 셀(110)의 성능이 저하될 수 있기 때문에, 제어부(160)에서는 온도센서(170)를 통해 검출된 배터리 셀(110)의 현재 온도(Tb)가 배터리 셀(110)의 성능이 저하되는 제1 설정온도(Tc) 미만일 경우, 전원인가장치(150)를 통해 그라파이트 시트(120)에 전류를 인가하여 그라파이트 시트(120)를 발열시킬 수 있다. For example, since the performance of the battery cell 110 may deteriorate in winter when the outdoor temperature is low, the controller 160 determines the current temperature Tb of the battery cell 110 detected through the temperature sensor 170 When the performance of the battery cell 110 is lower than the first set temperature Tc, a current may be applied to the graphite sheet 120 through the power supply 150 to heat the graphite sheet 120 .

이 경우, 제어부(160)는 배터리 셀(110)의 현재 온도 상황에 따라 그에 맞는 공급 전류량을 산출하여 그라파이트 시트(120)로 공급하여 발열시킬 수 있고, 그라파이트 시트(120)의 발열을 통해 배터리 셀(110)을 최적 성능이 발휘될 수 있는 제2 설정온도(Th) 이상의 온도에 도달될 때까지 배터리 셀(110)을 예열시킬 수 있다.In this case, the controller 160 may calculate an appropriate supply current amount according to the current temperature condition of the battery cell 110 and supply it to the graphite sheet 120 to generate heat, and the battery cell through heat of the graphite sheet 120 The battery cell 110 may be preheated until it reaches a temperature equal to or higher than the second set temperature Th at which optimum performance may be exhibited.

반면, 외기온도가 높은 여름철에는 배터리 셀(110)이 설계온도 이상으로 과열되어 위험상황을 초래할 수 있고, 또한 배터리의 충방전 시 및 배터리 셀(110)이 사용되는 과정에서 과열되어 위험 상황을 초래할 수 있다. 이러한 경우, 배터리 셀(110)에서 발생하는 열이 열전도 특성이 우수한 그라파이트 시트(120)를 통해 방열체(140) 부분으로 빠르게 전달되어 외부로 방출되기 때문에 배터리 셀(110)이 과열되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, in summer, when the outdoor temperature is high, the battery cell 110 may overheat beyond the design temperature, resulting in a dangerous situation, and may also cause a dangerous situation due to overheating during charging and discharging of the battery or in the process of using the battery cell 110. can In this case, since the heat generated in the battery cell 110 is quickly transferred to the radiator 140 through the graphite sheet 120 having excellent thermal conductivity and released to the outside, the battery cell 110 can be prevented from overheating. can

아울러, 배터리 셀(110)로부터 발생되어 그라파이트 시트(120)를 거쳐 방열체(140)로 전달되는 고온의 열이 방열체(140)의 내부를 순환하는 저온의 냉각수와 열교환되어 외부로 방출되기 때문에 배터리의 냉각효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, since the high-temperature heat generated from the battery cell 110 and transferred to the radiator 140 through the graphite sheet 120 is heat exchanged with the low-temperature cooling water circulating inside the radiator 140 and is released to the outside. The cooling efficiency of the battery can be maximized.

한편, 도 4의 플로우 차트에서는 본 발명의 배터리 열관리 시스템에서 온도센서를 통해 검출된 배터리 온도에 따라 배터리의 방열 및 예열이 수행되는 과정을 순차적으로 보여주고 있다.Meanwhile, the flow chart of FIG. 4 sequentially shows the process of heat dissipation and preheating of the battery according to the battery temperature detected by the temperature sensor in the battery thermal management system of the present invention.

도 4의 플로우 차트를 참조하면, 먼저, 온도센서(170)를 통해 배터리 셀(110)의 현재 온도를 측정하여 제어부(160)로 전송한다.(S210) Referring to the flow chart of FIG. 4, first, the current temperature of the battery cell 110 is measured through the temperature sensor 170 and transmitted to the controller 160 (S210).

그리고, 제어부(160)에서는 온도센서(170)를 통해 검출된 현재 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 설정된 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다.(S220)Then, the controller 160 determines whether the current temperature Tb of the battery cell 110 detected through the temperature sensor 170 is within a set temperature range (S220).

여기서, 상기 설정 온도범위는 배터리가 최적 성능을 발휘할 수 있는 온도 대역의 범위를 말한다.Here, the set temperature range refers to a range of a temperature range in which the battery can exhibit optimum performance.

여기서, 상기 (S220) 단계에서 배터리 셀(110)의 현재 온도(Tb)가 설정된 온도범위 내에 존재하는 것으로 판단되면 배터리 셀(110)의 방열이나 예열이 필요없는 상황이기 때문에 제어를 종료한다.Here, if it is determined that the current temperature Tb of the battery cell 110 is within the set temperature range in step S220, the control is terminated because the battery cell 110 does not require heat radiation or preheating.

반면, 상기 (S220) 단계로부터 현재 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 설정된 온도범위 내에 존재하지 않을 경우, 현재 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 배터리의 성능 저하로 이어질 수 있는 설정 온도값(Th) 미만인 것으로 확인되면 전원인가장치(150)를 통해 그라파이트 시트(120)에 전류를 인가하여 배터리 셀(110)을 예열시킨다.(S230)On the other hand, if the current temperature Tb of the battery cell 110 does not exist within the set temperature range from the step (S220), the current temperature Tb of the battery cell 110 may lead to battery performance degradation. If it is determined that the temperature is less than the temperature value Th, current is applied to the graphite sheet 120 through the power supply 150 to preheat the battery cell 110 (S230).

이어서, 현재의 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 설정 온도값(Th) 이상으로 올라왔는지 여부를 판단(S240)하고, 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 설정 온도값(Th) 이상이 될 때까지 배터리 셀(110)을 예열시키게 된다.Subsequently, it is determined whether the current temperature (Tb) of the battery cell 110 has risen above the set temperature value (Th) (S240), and the temperature (Tb) of the battery cell 110 is determined to be equal to or greater than the set temperature value (Th). The battery cell 110 is preheated until it becomes abnormal.

한편, 상기 (S220) 단계에서 현재 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 배터리 냉각이 필요한 설정 온도값(Tc) 이상일 경우에는 배터리 셀(110)의 열이 높은 열전도 특성을 갖는 그라파이트 시트(120)를 통해 방열체(140) 부분으로 전달되어 외부로 방출됨으로써 배터리 셀(110)의 냉각작용을 수행할 수 있고, 이와 함께 전기 자동차에 장착된 공조 시스템(히트펌프 시스템)을 배터리 냉각모드로 구동함으로써 배터리 셀(110)의 열이 방열체(140) 내부를 순환하는 저온의 냉각수와 열교환되어 방출되도록 함으로써 배터리 셀(110)을 추가적으로 냉각시킬 수 있다.(S250)On the other hand, in the step (S220), when the current temperature (Tb) of the battery cell 110 is greater than the set temperature value (Tc) required for battery cooling, the heat of the battery cell 110 is high. ) through the radiator 140 and discharged to the outside, the battery cell 110 can be cooled, and at the same time, the air conditioning system (heat pump system) installed in the electric vehicle is driven in the battery cooling mode. By doing so, the heat of the battery cell 110 is heat exchanged with the low-temperature cooling water circulating inside the radiator 140 to be released, thereby further cooling the battery cell 110 (S250).

이어서, 현재의 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 설정 온도값(Tc) 이하로 떨어졌는지 여부를 판단(S260)하고, 배터리 셀(110)의 온도(Tb)가 설정 온도값(Tc) 이하로 떨어질 때까지 배터리 셀(110)을 냉각시킬 수 있다.Next, it is determined whether the current temperature Tb of the battery cell 110 has fallen below the set temperature value Tc (S260), and the temperature Tb of the battery cell 110 is below the set temperature value Tc. The battery cell 110 may be cooled until it drops to .

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 배터리 셀(110) 사이에 설치된 그라파이트 시트(120)의 높은 열전도 특성 및 및 전기전도 특성을 이용하여 동일 소재로 배터리 셀(110)의 방열 기능과 예열 기능을 동시에 구현할 수 있기 때문에 기존기술 대비 배터리의 방열 및 예열을 위한 장치 구성이 간단하여 비용을 절감시킬 수 있다.According to the present invention as described above, by using the high thermal conductivity and electrical conductivity of the graphite sheet 120 installed between the battery cells 110, the heat dissipation function and the preheating function of the battery cell 110 are simultaneously performed with the same material. Since it can be implemented, the configuration of the device for heat dissipation and preheating of the battery is simple compared to the existing technology, and the cost can be reduced.

그리고, 배터리 셀과 셀 사이에 면접촉을 이루며 설치된 그라파이트 시트(120)를 통해 이웃하는 배터리 셀(110) 부분으로 직접적으로 열을 전달하기 때문에 배터리의 방열 및 예열을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있고, 이를 통해 배터리의 열관리 효율성을 높일 수 있다.In addition, since heat is directly transferred to the neighboring battery cell 110 through the graphite sheet 120 installed in surface contact between the battery cells, the heat dissipation and preheating of the battery can be performed quickly and efficiently, , it is possible to increase the thermal management efficiency of the battery through this.

또한, 배터리가 저온 환경에 방치되었을 경우 그라파이트 시트(120)의 양 끝단에 구비된 전극부(130)에 전류를 인가하여 그라파이트 시트(120)의 순간적인 방열을 통해 배터리 셀(110)의 온도를 빠르게 높일 수 있기 때문에 배터리 셀(110)의 예열작업이 빠르게 수행될 수 있으며, 이로 인해 배터리 셀(110)의 온도 하강에 따라 발생하는 배터리의 성능 저하 현상을 억제할 수 있다.In addition, when the battery is left in a low-temperature environment, current is applied to the electrode units 130 provided at both ends of the graphite sheet 120 to increase the temperature of the battery cell 110 through instantaneous heat dissipation of the graphite sheet 120. Since the temperature of the battery cell 110 can be rapidly increased, the preheating of the battery cell 110 can be quickly performed, and thus, a deterioration in battery performance caused by a decrease in the temperature of the battery cell 110 can be suppressed.

아울러, 배터리의 충,방전 과정에서 발생하는 열을 배터리 셀(110)들 사이에 삽입된 그라파이트 시트(120)를 통해 방열체(140)로 전달하여 내부를 순환하는 냉각수와 열교환을 통해 효율적으로 외부로 방출시킬 수 있기 때문에 배터리의 냉각효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.In addition, the heat generated during the charging and discharging process of the battery is transferred to the heat sink 140 through the graphite sheet 120 inserted between the battery cells 110, and through heat exchange with the cooling water circulating inside, the heat is efficiently removed from the outside. It has the advantage of maximizing the cooling efficiency of the battery.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and those skilled in the art can make appropriate changes within the scope described in the claims of the present invention. this will be possible

100 : 배터리 조립체 110 : 배터리 셀
120 : 그라파이트 시트 122,124 : 제1,2 그라파이트 시트부
130 : 전극부 132 : 양전극부
134 : 음전극부 140 : 방열체
142 : 방열핀 144 : 냉각수 순환통로100: battery assembly 110: battery cell
120: graphite sheet 122,124: first and second graphite sheet parts
130: electrode part 132: positive electrode part
134: negative electrode part 140: heat sink
142: radiation fin 144: cooling water circulation passage

Claims (8)

복수 개가 일정한 이격공간을 두고 서로 평행하게 배치되는 배터리 셀;
상기 이격공간 내에 삽입되어 상기 배터리 셀과 접촉을 이루도록 설치되고, 외부에서 인가되는 전류에 의해 발열되어 상기 배터리 셀을 예열하는 그라파이트 시트;
상기 배터리 셀의 외부에서 상기 그라파이트 시트의 일부분과 접촉을 이루며 설치되고, 상기 배터리 셀에서 발생하여 상기 그라파이트 시트를 통해 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열체;
를 포함하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체.
A plurality of battery cells are arranged in parallel with each other with a certain separation space;
a graphite sheet inserted into the separation space, installed to make contact with the battery cell, and preheating the battery cell by generating heat by an externally applied current;
a radiator installed outside the battery cell while making contact with a portion of the graphite sheet, and dissipating heat generated in the battery cell and transferred through the graphite sheet to the outside;
Battery assembly having a heat dissipation and preheating function comprising a.
 제1항에 있어서, 상기 그라파이트 시트는 'U'자형으로 절곡된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체.
The battery assembly having heat dissipation and preheating functions according to claim 1, wherein the graphite sheet has a shape bent in a 'U' shape.
 제2항에 있어서, 상기 그라파이트 시트는,
상기 배터리 셀 사이에 형성된 이격공간에 평행하게 삽입되어 배터리 셀과 접촉을 이루는 한 쌍의 제1 그라파이트 시트부와;
상기 배터리 셀의 외곽에 배치되어 제1 그라파이트 시트부의 끝단에 수직으로 연결되며, 상기 방열체와 접촉을 이루는 제2 그라파이트시트부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체.
The method of claim 2, wherein the graphite sheet,
a pair of first graphite sheet parts inserted in parallel into the space formed between the battery cells to make contact with the battery cells;
a second graphite sheet portion disposed outside the battery cell, vertically connected to an end of the first graphite sheet portion, and making contact with the heat dissipating body;
Battery assembly having a heat dissipation and preheating function, characterized in that it comprises a.
 제3항에 있어서, 상기 절연처리된 제1 그라파이트 시트부의 상면에 전류 인가를 위한 전극부가 형성된 것을 특징으로 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체.
The battery assembly having heat dissipation and preheating functions according to claim 3, wherein an electrode unit for applying current is formed on an upper surface of the insulated first graphite sheet unit.
 제3항에 있어서, 상기 절연처리된 제2 그라파이트 시트부의 외부면은 상기 방열체와 면접촉을 이루는 것을 특징으로 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체.
The battery assembly having heat dissipation and preheating functions according to claim 3, wherein an outer surface of the insulated second graphite sheet part makes surface contact with the heat sink.
 제1항에 있어서, 상기 배터리 셀의 온도를 검출할 수 있는 온도센서가 더 설치되고,
상기 온도센서를 통해 검출된 배터리 셀의 온도에 따라 외부의 전원인가장치에서 상기 그라파이트 시트에 인가되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체.
The method of claim 1, wherein a temperature sensor capable of detecting the temperature of the battery cell is further installed,
Battery assembly having a heat dissipation and preheating function, characterized in that for controlling the current applied to the graphite sheet from an external power supply device according to the temperature of the battery cell detected through the temperature sensor.
 제6항에 있어서, 상기 전원인가장치는 상기 온도센서를 통해 검출된 배터리 셀의 현재 온도가 배터리 셀의 성능이 저하되는 제1 설정온도에 도달될 경우, 상기 그라파이트 시트에 전류를 인가하여 상기 배터리 셀의 최적 성능이 발휘되는 제2 설정온도까지 도달되도록 상기 배터리 셀을 예열시키는 것을 특징으로 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 조립체.
The battery of claim 6 , wherein the power supply unit applies a current to the graphite sheet when the current temperature of the battery cell detected by the temperature sensor reaches a first set temperature at which the performance of the battery cell is reduced. A battery assembly having a heat dissipation and preheating function, characterized in that for preheating the battery cell to reach a second set temperature at which the optimal performance of the cell is exhibited.
 복수 개가 일정한 이격공간을 두고 서로 평행하게 배치되는 배터리 셀과,
상기 이격공간 내에 삽입되어 상기 배터리 셀과 접촉을 이루도록 설치되고, 외부에서 인가되는 전류에 의해 발열되어 상기 배터리 셀을 예열하는 그라파이트 시트와,
상기 배터리 셀의 외부에서 상기 그라파이트 시트의 일부분과 접촉을 이루며 설치되고, 상기 배터리 셀에서 발생하여 상기 그라파이트 시트를 통해 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열체를 포함하는 배터리 조립체; 및
상기 그라파이트 시트에 전류를 인가하여 상기 그라파이트 시트를 설정온도까지 발열시키는 전원인가장치;를 포함하되,
상기 배터리 셀의 충방전시 또는 배터리 셀의 사용 시 발생하는 열을 상기 그라파이트 시트를 통해 방열체로 전달하여 상기 배터리 셀을 냉각시키고,
상기 배터리 셀의 현재 온도가 배터리 셀의 성능이 저하되는 제1 설정온도에 도달될 경우, 상기 전원인가장치를 통해 상기 그라파이트 시트에 전류를 인가하여 상기 배터리 셀을 최적 성능이 발휘되는 제2 설정온도까지 도달되도록 상기 배터리 셀을 예열시키는 것을 특징으로 하는 방열 및 예열 기능을 가지는 배터리 열관리 시스템.
A plurality of battery cells arranged in parallel with each other with a certain separation space;
a graphite sheet inserted into the separation space and installed to make contact with the battery cell, and preheating the battery cell by generating heat by an externally applied current;
a battery assembly including a radiator installed outside the battery cell to make contact with a portion of the graphite sheet and dissipating heat generated in the battery cell and transferred through the graphite sheet to the outside; and
A power supply unit for applying a current to the graphite sheet to heat the graphite sheet to a set temperature; including,
Cooling the battery cell by transferring heat generated during charging/discharging of the battery cell or use of the battery cell to a radiator through the graphite sheet;
When the current temperature of the battery cell reaches a first set temperature at which the performance of the battery cell deteriorates, a current is applied to the graphite sheet through the power supply device to a second set temperature at which the battery cell exhibits optimal performance A battery thermal management system having a heat dissipation and preheating function, characterized in that for preheating the battery cell to reach.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101190736B1 (en) 2009-09-02 2012-10-16 한라공조주식회사 A battery temperature arranging apparatus of vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101190736B1 (en) 2009-09-02 2012-10-16 한라공조주식회사 A battery temperature arranging apparatus of vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116845461A (en) * 2023-08-10 2023-10-03 广东威尔泰克科技有限公司 New energy storage battery with improved heat dissipation effect
CN116845461B (en) * 2023-08-10 2024-01-02 广东威尔泰克科技有限公司 New energy storage battery with improved heat dissipation effect

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