WO2019156352A1 - 배터리의 온도를 조절을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

배터리의 온도를 조절을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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남진무
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최용석
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for regulating the temperature of a battery.
  • lithium batteries have almost no memory effect compared to nickel-based batteries, and thus are free of charge and discharge, and have a very high self discharge rate. Its low and high energy density has attracted much attention.
  • the battery generally includes at least one battery cell and a case.
  • the high-voltage battery mounted on the electric vehicle generates a lot of heat during charge and discharge, a structure that can effectively cool it has become a great concern.
  • the battery module disclosed in Patent Document 1 which is one of the prior arts, includes a case and a heat sink. Specifically, in a state where a plurality of batteries are accommodated inside the case, the heat sink directly contacts the bottom surface of the case. The heat of the plurality of batteries is discharged to the outside through the case and the heat sink, thereby cooling the battery.
  • Patent Document 1 if a heat transfer structure such as a heat sink is always provided in contact with the case by a certain area, in some cases it may hinder the efficient use of the battery. For example, the battery has a high charge / discharge efficiency in an appropriate temperature range, and it may take a long time for the temperature of the battery to rise to an appropriate temperature range due to the heat sink. As another example, if the heat sink is too hot, heat from the heat sink may be transferred to the battery, causing the battery to overheat.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0107792 (published date: September 26, 2017)
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for effectively controlling the temperature of a battery by selectively contacting a heat transfer structure with a portion of the battery according to the use environment of the battery. It is done.
  • An apparatus for adjusting the temperature of a battery the cooling plate disposed to be in contact with the outer surface of the battery; A first transfer portion configured to selectively move the cooling plate along a first axis such that the cooling plate is in contact with or separated from the outer surface; And a control unit operatively coupled to the first transfer unit.
  • the controller selects one of a first operation mode and a second operation mode based on a first temperature value indicating the temperature of the battery.
  • the controller outputs a first control signal to the first transfer unit instructing to move the cooling plate to a first position.
  • the control unit outputs a second control signal to the first transfer unit instructing to move the cooling plate to a second position when the second operation mode is selected.
  • the cooling plate When the cooling plate is moved to the first position, the cooling plate contacts the outer surface with a predetermined maximum area. The cooling plate is in contact with or separated from the outer surface with an area smaller than the maximum area when moved to the second position.
  • the cooling plate may include a phase change material.
  • the outer surface may include a plurality of first protrusions protruding toward the cooling plate.
  • the cooling plate may include a plurality of second protrusions protruding toward the outer surface. When the cooling plate is moved to the first position, the plurality of second protrusions may be disposed between the plurality of first protrusions and contact the plurality of first protrusions.
  • the controller may select the first operation mode when the first temperature value is greater than or equal to a first threshold value.
  • the controller may select one of the first operation mode and the second operation mode based on a second temperature value indicating the temperature of the cooling plate.
  • the controller may select the first operation mode when the first temperature value is greater than the second temperature value and the difference between the first temperature value and the second temperature value is greater than or equal to a second threshold value.
  • the control unit may be configured to (i) the first temperature value is less than or equal to the second temperature value, or (ii) the first temperature value is greater than the second temperature value, and between the first temperature value and the second temperature value. If the difference is less than the second threshold, the second mode of operation may be selected.
  • the controller may calculate a transport distance based on the first temperature value and the second temperature value.
  • the conveying distance may represent a distance between the first position and the second position.
  • the conveying distance may be proportional to a difference between the first temperature value and the second temperature value.
  • the apparatus may further include a second transfer part configured to selectively move the cooling plate along a second axis different from the first axis.
  • a battery system includes the temperature control device.
  • a method of controlling a temperature of a battery uses a temperature control device including a cooling plate, a first transfer part, and a controller.
  • the method includes determining, by the controller, a first temperature value representing a temperature of the battery; Selecting, by the controller, one of a first operation mode and a second operation mode based on the first temperature value; Outputting a first control signal to the first transfer unit instructing the control unit to move the cooling plate to a first position along a first axis when the first operation mode is selected; And outputting a second control signal to the first transfer unit instructing the control unit to move the cooling plate to a second position along the first axis when the second operation mode is selected.
  • the cooling plate When the cooling plate is moved to the first position, the cooling plate contacts the outer surface of the battery with a predetermined maximum area. The cooling plate is in contact with or separated from the outer surface with an area smaller than the maximum area when moved to the second position.
  • the temperature of the battery can be effectively controlled by selectively contacting the battery with the heat transfer structure according to the use environment of the battery.
  • FIG 1 and 2 are views referred to for explaining a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are views referred to for describing a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 5 and 6 are views referred to for explaining a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows an example in which the battery and the cooling plate viewed from the direction A of FIG. 1 are in contact with each other.
  • FIGS. 8 is a flow chart illustrating a method associated with FIGS. 1 and 2.
  • FIGS. 9 is a flow chart illustrating another method associated with FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 11 is a flow chart illustrating a method associated with FIGS. 5 and 6.
  • control unit> means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • FIG 1 and 2 are views referred to for explaining a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery system 1 includes a battery 10 and a temperature control device 20.
  • the battery 10 comprises a case 11 and at least one rechargeable cell 13 which is at least partly sealed by the case 11.
  • the thermostat 20 is configured to regulate the temperature of the battery 10 by selectively cooling the battery 10.
  • the battery 10 may be fixed to the vehicle body of the electric vehicle, for example, by bolts or the like.
  • the temperature control apparatus 20 includes the cooling plate 100, the transfer part 210, and the control part 300.
  • the temperature control device 20 may optionally further include at least one of the first temperature sensor 21 and the second temperature sensor 22.
  • the cooling plate 100 is arranged to be in contact with the case 11 of the battery 10.
  • Outer surface 12 refers to a portion of case 11 disposed in contact with cooling plate 100.
  • the cooling plate 100 may include a case 110 and a heat transfer material 120.
  • the heat transfer material 120 is filled in the case 110, and may have a thermal conductivity of at least a level, for example, a phase change material (PCM), to absorb heat from the outer surface 12. It may be a substance.
  • PCM phase change material
  • the transfer unit 210 is mechanically coupled to the cooling plate 100 and is configured to selectively move the cooling plate 100 in one direction or the reverse direction along the x-axis in response to a command from the control unit 300.
  • the x-axis can be, for example, an axis perpendicular to the ground.
  • the transfer unit 210 may include a first actuator 211, a first gear 212, and a second gear 213.
  • the first actuator 211 may be, for example, a step motor, and is configured to rotate the first gear 212 clockwise or counterclockwise.
  • the first gear 212 is disposed to mesh with the second gear 213.
  • the second gear 213 is configured to convert the rotational movement of the first gear 212 into a linear movement on the x-axis.
  • the first gear 212 may be a pinion gear and the second gear 213 may be a rack gear.
  • one side of the second gear 213 is coupled to the cooling plate 100, the distance between the cooling plate 100 and the outer surface 12 by a distance corresponding to the amount of rotation of the first gear 212.
  • the distance may vary within the first predetermined range along the x-axis.
  • the transfer unit 210 may move the cooling plate 100 only along the x-axis. Thus, the movement of the cooling plate 100 along the y-axis is limited.
  • the y-axis can be, for example, an axis parallel to the ground.
  • the controller 300 may include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and microprocessors. (microprocessors), and may be implemented using at least one of the electrical unit for performing other functions.
  • the controller 300 may have a built-in memory. In the memory, a program and various data for executing a method to be described later may be stored.
  • the memory may be, for example, a flash memory type, a hard disk type, a solid state disk type, an SSD type, a silicon disk drive type, or a multimedia card micro type.
  • RAM random access memory
  • SRAM static random access memory
  • ROM read-only memory
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • PROM programmable read-only memory It may include a storage medium of the type.
  • the control unit 300 is operatively coupled to the transfer unit 210.
  • the controller 300 may be operatively coupled to at least one of the first temperature sensor 21 and the second temperature sensor 22.
  • the first temperature sensor 21 is disposed inside or outside the case of the battery 10 and transmits a first temperature signal T 1 indicating the temperature of the battery 10 to the controller 300.
  • the second temperature sensor 22 may be disposed inside or outside the cooling plate 100 to transmit a second temperature signal T 2 indicating the temperature of the cooling plate 100 to the controller 300.
  • the controller 300 may determine the first temperature value based on the first temperature signal T 1 , and determine the second temperature value based on the second temperature signal T 2 .
  • the controller 300 may select one of the first operation mode and the second operation mode based on at least one of the first temperature value and the second temperature value every predetermined time or whenever a predetermined condition is satisfied. have.
  • the first operating mode may be a mode for contacting the cooling plate 100 to the outer surface 12
  • the second operating mode may be a mode for separating the cooling plate 100 from the outer surface 12.
  • the controller 300 When the first operation mode is selected, the controller 300 outputs a control signal S 1 to the transfer unit 210 instructing to move the cooling plate 100 to the first position along the x-axis.
  • xy coordinates of a predetermined point P of the cooling plate 100 may be (x 1 , y 1 ).
  • the cooling plate 100 contacts the outer surface 12 with a predetermined maximum area. Thus, through the contact portion between the cooling plate 100 and the outer surface 12, a state in which heat transfer from the battery 10 to the cooling plate 100 can be achieved.
  • the controller 300 When the second operation mode is selected, the controller 300 outputs a control signal S 2 to the transfer unit 210 instructing the cooling plate 100 to move to the second position along the x-axis.
  • the coordinate of the predetermined point P of the cooling plate 100 may be (x 2 , y 1 ).
  • the cooling plate 100 and the outer surface 12 are in contact (ie, separated). That is, the cooling plate 100 is separated from the outer surface 12 in the second position. As a result, direct heat exchange between the cooling plate 100 and the outer surface 12 is blocked. In this case, a flow path through which air flows may be formed through a space between the cooling plate 100 and the outer surface 12.
  • the controller 300 may determine the second position simultaneously with or after the second operation mode is selected. Specifically, the first position is a predetermined fixed position at which the cooling plate 100 contacts the outer surface 12, while the second position may vary according to at least one of the first temperature value and the second temperature value. Location.
  • the controller 300 may calculate the first transport distance ⁇ X 1 based on at least one of the first temperature value and the second temperature value. For example, when the first temperature value and is larger than a second temperature value, the first feeding distance ( ⁇ X 1) it has a first predetermined range in the first temperature value and the second difference in temperature or the first temperature value between the value And may be proportional to the difference between the first threshold value and the predetermined first threshold value.
  • ⁇ X 1 is equal to x 2 -x 1 or x 1 -x 2 .
  • the first conveyance distance represents a distance between the first position and the second position.
  • the controller 300 may determine, as the second position, a point spaced apart from the first position by the first transport distance along the x-axis. That is, the control signal S 2 is for instructing the cooling plate 100 to move so that the cooling plate 100 is moved away from the outer surface 12 by a first transport distance along the x-axis from the first position. May be a signal.
  • 3 and 4 are views referred to for explaining the battery system 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the temperature control device 20 includes a cooling plate 100, a transfer unit 220, and a controller 300.
  • the temperature control device 20 may optionally further include a first temperature sensor 21 and a second temperature sensor 22. Compared with FIGS. 1 and 2, since only the transfer unit 210 is replaced by the transfer unit 220, repeated description of common components will be omitted.
  • the transfer part 220 is coupled to the cooling plate 100 and is configured to selectively move the cooling plate 100 in one direction or in the opposite direction along the y-axis.
  • the y-axis is at an angle (eg, a right angle) with the x-axis.
  • the transfer unit 220 may include a second actuator 221, a third gear 222, and a fourth gear 223.
  • the second actuator 221 may be a step motor, for example, and is configured to rotate the third gear 222 clockwise or counterclockwise.
  • the third gear 222 is disposed to mesh with the fourth gear 223.
  • the fourth gear 223 is configured to convert the rotational movement of the third gear 222 into linear movement on the y-axis.
  • the third gear 222 may be a pinion gear and the fourth gear 223 may be a rack gear.
  • the fourth gear 223 is mechanically coupled to the cooling plate 100, so that the contact area between the cooling plate 100 and the outer surface 12 depends on the amount of rotation of the third gear 222. It can vary within the second predetermined range.
  • the transfer unit 220 may move the cooling plate 100 only along the y-axis. Thus, the movement of the cooling plate 100 along the x-axis is limited.
  • the control unit 300 is operatively coupled to the transfer unit 220.
  • the controller 300 may select one of the third operation mode and the fourth operation mode based on at least one of the first temperature value and the second temperature value every predetermined time or whenever a predetermined condition is satisfied. have.
  • the third operating mode is a mode for maximally contacting the cooling plate 100 with the outer surface 12, and the fourth operating mode sets the contact area between the cooling plate 100 and the outer surface 12 in the third operating mode. This is a mode for reducing than the contact area.
  • the controller 300 When the third operation mode is selected, the controller 300 outputs a control signal S 3 to the transfer unit 220 instructing to move the cooling plate 100 to a third position along the y-axis.
  • the third position may be the same as the first position described above.
  • the third position may be predetermined differently from the first position.
  • an xy coordinate of a predetermined point P of the cooling plate 100 may be (x 1 , y 1 ).
  • the contact area between the cooling plate 100 and the outer surface 12 may be maximized.
  • the controller 300 When the fourth operation mode is selected, the controller 300 outputs a control signal S 4 to the transfer unit 220 instructing to move the cooling plate 100 to the fourth position along the y-axis.
  • the coordinates of the predetermined point P of the cooling plate 100 may be (x 1 , y 2 ).
  • the contact area between the cooling plate 100 and the outer surface 12 is reduced.
  • heat transfer from the outer surface 12 to the cooling plate 100 may be weaker than in the third mode of operation.
  • the controller 300 may determine the fourth position simultaneously with or after the fourth operation mode is selected.
  • the third position is a predetermined fixed position at which the cooling plate 100 is in maximum contact with the outer surface 12, while the fourth position changes in accordance with at least one of the first temperature value and the second temperature value. This is where you can.
  • the controller 300 may calculate the second transfer distance ⁇ Y 1 based on at least one of the first temperature value and the second temperature value. For example, when the first temperature value and is larger than a second temperature value, the second feeding distance ( ⁇ Y 1), the second predetermined range within the first temperature value and the second difference in temperature or the first temperature value between the value And may be proportional to the difference between the first threshold value and the predetermined first threshold value.
  • ⁇ Y 1 is the same as y 2 -y 1 or y 1 -y 2 .
  • the controller 300 may determine, as the fourth position, a point spaced apart from the third position by the second transport distance along the y-axis. That is, the control signal S 4 is for instructing the cooling plate 100 to move so that the cooling plate 100 is separated from the outer surface 12 by the second conveying distance along the y-axis from the third position. May be a signal.
  • FIG 5 and 6 are views referred to for explaining the battery system 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the temperature control device 20 includes a cooling plate 100, a transfer unit 230, a fourth transfer unit 240, and a controller 300.
  • the temperature control device 20 may optionally further include at least one of the first temperature sensor 21 and the second temperature sensor 22.
  • the transfer part 210 is replaced by the transfer part 230 and the transfer part 220 is different only in that it is replaced by the fourth transfer part 240, and thus, repetitive description of common components. Will be omitted.
  • the transfer unit 230 is mechanically coupled to the cooling plate 100 and is configured to selectively move the cooling plate 100 in one direction or in the opposite direction along the x-axis.
  • the transfer unit 230 may include a third actuator 231 and a first piston 232.
  • the third actuator 231 may be, for example, a hydraulic cylinder and is configured to cause the first piston 232 to reciprocate linearly within a first predetermined range along the x-axis.
  • one side of the first piston 232 is coupled to the cooling plate 100 so that the x-axis distance between the cooling plate 100 and the outer surface 12 may vary within a first predetermined range.
  • the transfer unit 210 of FIGS. 1 and 2 may be replaced with a transfer unit 230.
  • the transfer unit 230 may be replaced by the transfer unit 210 of FIGS. 1 and 2.
  • the conveyer 240 is coupled to the cooling plate 100 via the conveyer 230 and is configured to selectively move the cooling plate 100 in one direction or in the reverse direction along the y-axis.
  • the fourth transfer unit 240 may include a fourth actuator 241 and a second piston 242.
  • the fourth actuator 241 can be, for example, a hydraulic cylinder and is configured to cause the second piston 242 to reciprocally linearly move within a second predetermined range along the y-axis.
  • the transfer unit 220 of FIGS. 3 and 4 may be replaced with a transfer unit 240.
  • the transfer unit 240 may be replaced by the transfer unit 220 of FIGS. 3 and 4.
  • the control unit 300 is operatively coupled to the transfer unit 230 and the fourth transfer unit 240.
  • the controller 300 may select one of the fifth operation mode and the sixth operation mode based on at least one of the first temperature value and the second temperature value every predetermined time or whenever a predetermined condition is satisfied. have.
  • the fifth mode of operation is a mode for maximum contact of the cooling plate 100 to the outer surface 12 in the same manner as the third mode of operation
  • the sixth mode of operation is the outer side of the cooling plate 100 like the second mode of operation.
  • the control unit 300 transmits the control unit 230 and the control signal S 5 to instruct to move the cooling plate 100 to the fifth position along the x-axis and the y-axis. 4 output to the transfer unit 240.
  • the fifth position may be the same as the first position described above.
  • an xy coordinate of a predetermined point P of the cooling plate 100 may be (x 1 , y 1 ).
  • the contact area between the cooling plate 100 and the outer surface 12 is maximized.
  • the control unit 300 transmits the control unit 230 and the transfer unit to a control signal S 6 which instructs to move the cooling plate 100 to the sixth position along the x-axis and the y-axis. Output to 240.
  • a coordinate of a predetermined point P of the cooling plate 100 may be (x 3 , y 3 ).
  • the controller 300 may determine the sixth position simultaneously with or after the sixth operation mode is selected.
  • the fifth position is a predetermined fixed position at which the cooling plate 100 is in maximum contact with the outer surface 12, while the sixth position changes in accordance with at least one of the first temperature value and the second temperature value. This is where you can.
  • the controller 300 may calculate the third transport distance ⁇ X 2 and the fourth transport distance ⁇ Y 2 based on at least one of the first temperature value and the second temperature value. For example, when the first temperature value and is larger than a second temperature value, the third travel distance ( ⁇ X 2) has a first predetermined range in the first temperature value and the second difference in temperature or the first temperature value between the value And may be proportional to the difference between the first threshold value and the predetermined first threshold value.
  • the fourth transport distance ⁇ Y 2 is equal to the difference between the first temperature value and the second temperature value or the first temperature value within the second predetermined range. It may be proportional to the difference between the first predetermined threshold.
  • ⁇ X 2 is equal to x 3 -x 1 or x 1 -x 3
  • ⁇ Y 2 is equal to y 3 -y 1 or y 1 -y 3 .
  • the controller 300 may determine, as the sixth position, a point spaced apart from the fifth position by the third transfer distance along the x-axis and spaced apart by the fourth transfer distance along the y-axis.
  • the first position, the third position, and the fifth position may be identical to each other, or may be referred to as a reference position.
  • FIG. 7 exemplarily shows that the battery 10 and the cooling plate 100 are in contact with each other as viewed in the direction A of FIG. 1.
  • the outer surface 12 of the battery 10 may include a plurality of first protrusions D 1 .
  • Each of the first protrusions (D 1) is, towards the cooling plate 100 from the outer surface 12 protrudes in a predetermined shape and size.
  • Each first protrusion D 1 may extend straightly to a predetermined length along the y-axis.
  • each second projection (D 2) is, toward the outside surface 12 from the surface opposite to the outer surface 12 of the cooling plate 100 is projected to a desired shape and size.
  • Each second protrusion D 2 may extend straightly to a predetermined length along the y-axis.
  • the plurality of first protrusions D 1 and the plurality of second protrusions D 2 are for widening a contact area between the outer surface 12 and the cooling plate 100.
  • each second protrusion D 2 may be disposed between two adjacent first protrusions of the plurality of first protrusions D 1 . Accordingly, the plurality of first protrusions D 1 and the plurality of second protrusions D 2 are in contact with each other.
  • FIGS. 8 is a flow chart illustrating a method associated with FIGS. 1 and 2.
  • step S800 the controller 300 based on the first temperature signal T 1 from the first temperature sensor 21 determines a first temperature value indicating the temperature of the battery 10.
  • step S810 the control unit 300 determines whether the first temperature value is equal to or greater than a first predetermined threshold value. If the result of step S810 is "YES”, step S820 proceeds. If the result of step S810 is "NO”, step S840 proceeds.
  • the controller 300 selects a first operation mode.
  • step S830 the control unit 300 outputs a control signal S 1 to the transfer unit 210 instructing to move the cooling plate 100 to the first position along the x-axis.
  • the first actuator 211 of the transfer unit 210 operates in response to the control signal S 1 .
  • the cooling plate 100 contacts the outer surface 12 with a predetermined maximum area.
  • the controller 300 selects a second operation mode. This may reduce the contact area between the outer surface 12 and the cooling plate 100 in a situation where the temperature of the cooling plate 100 is not sufficiently low compared to the temperature of the battery 10, or the cooling plate 100 may have an outer surface ( This is to avoid contact with 12).
  • the controller 300 outputs a control signal S 2 to the transfer unit 210 instructing to move the cooling plate 100 to the second position along the x-axis.
  • the first actuator 211 of the transfer unit 210 operates in response to the control signal S 2 .
  • the cooling plate 100 moves to the second position, the cooling plate 100 is detached from the outer surface 12.
  • FIGS. 9 is a flow chart illustrating another method associated with FIGS. 1 and 2.
  • step S900 the controller 300 based on the first temperature signal T 1 from the first temperature sensor 21 determines a first temperature value indicating the temperature of the battery 10.
  • step S905 the control unit 300 determines a second temperature value indicating the temperature of the cooling plate 100 based on the second temperature signal T 2 from the second temperature sensor 22.
  • step S910 the control unit 300 determines whether the first temperature value is greater than the second temperature value. If the result of step S910 is "YES”, step S920 proceeds. If the result of step S910 is "NO”, step S940 proceeds.
  • step S920 the controller 300 selects a first operation mode.
  • the controller 300 outputs a control signal S 1 to the transfer unit 210 that instructs the cooling plate 100 to move to the first position along the x-axis.
  • the first actuator 211 of the transfer unit 210 operates in response to the control signal S 1 .
  • the cooling plate 100 contacts the outer surface 12 with a predetermined maximum area.
  • step S940 the controller 300 selects a second operation mode.
  • the controller 300 outputs a control signal S 2 to the transfer unit 210 that instructs the cooling plate 100 to move to the second position along the x-axis.
  • the first actuator 211 of the transfer unit 210 operates in response to the control signal S 2 .
  • the cooling plate 100 moves to the second position, the cooling plate 100 is detached from the outer surface 12.
  • step S1000 the controller 300 may generate a first temperature value indicating the temperature of the battery 10 based on the first temperature signal T 1 from the first temperature sensor 21.
  • step S1005 the control unit 300 determines the second temperature value indicating the temperature of the cooling plate 100 based on the second temperature signal T 2 from the second temperature sensor 22.
  • step S1010 the control unit 300 determines whether the first temperature value is greater than the second temperature value. If the result of step S1010 is "YES”, step S1015 proceeds. If the result of step S1010 is "NO”, step S1040 proceeds.
  • step S1015 the controller 300 determines whether the difference between the first temperature value and the second temperature value is equal to or greater than a second predetermined threshold value (eg, 3 ° C.). If the result of step S1015 is "YES”, step S1020 proceeds. If the result of step S1015 is "NO”, step S1040 proceeds.
  • a second predetermined threshold value eg, 3 ° C.
  • step S1020 the controller 300 selects a third operation mode.
  • step S1030 the controller 300 outputs a control signal S 3 to the transfer unit 220 instructing to move the cooling plate 100 to a third position along the y-axis.
  • the second actuator 221 of the transfer unit 220 operates in response to the control signal S 3 .
  • the cooling plate 100 moves to the third position, the cooling plate 100 contacts the outer surface 12 with a predetermined maximum area.
  • step S1040 the controller 300 selects a fourth operation mode. This is because, in a situation where the temperature of the cooling plate 100 is not sufficiently low compared to the temperature of the battery 10, the contact of air to the outer surface 12 while reducing the contact area between the outer surface 12 and the cooling plate 100. This is to increase the area.
  • step S1050 the controller 300 outputs a control signal S 4 to the transfer unit 220 instructing to move the cooling plate 100 to the fourth position along the y-axis.
  • the interval between the third position and the fourth position may correspond to a difference between the first temperature value and the second temperature value.
  • the second actuator 221 of the transfer unit 220 operates in response to the control signal S 4 .
  • the cooling plate 100 moves to the fourth position, the cooling plate 100 contacts the outer surface 12 with an area smaller than the maximum area.
  • FIG. 11 is a flow chart illustrating a method associated with FIGS. 5 and 6.
  • step S1100 the controller 300 based on the first temperature signal T 1 from the first temperature sensor 21 determines a first temperature value indicating the temperature of the battery 10.
  • step S1105 the control unit 300 determines a second temperature value indicating the temperature of the cooling plate 100 based on the second temperature signal T 2 from the second temperature sensor 22.
  • step S1110 the control unit 300 determines whether the first temperature value is greater than the second temperature value. If the result of step S1110 is "YES”, step S1115 proceeds. If the result of step S1110 is "NO”, step S1140 proceeds.
  • step S1115 the control unit 300 determines whether the difference between the first temperature value and the second temperature value is greater than or equal to the third predetermined threshold value.
  • the third threshold may be equal to the second threshold. If the result of step S1115 is "YES”, step S1120 proceeds. If the result of step S1115 is "NO”, step S1140 proceeds.
  • the controller 300 selects a fifth operation mode.
  • step S1130 the control unit 300 sends a control signal S 5 to the transfer unit 230 and the transfer unit 240 to instruct the moving of the cooling plate 100 to the fifth position along the x-axis and the y-axis.
  • Output Each of the third actuator 231 of the transfer unit 230 and the fourth actuator 241 of the fourth transfer unit 240 operates independently in response to the control signal S 5 .
  • the cooling plate 100 moves to the fifth position, the cooling plate 100 is in contact with the outer surface 12 with a predetermined maximum area.
  • step S1140 the controller 300 selects a sixth operation mode. This is because, in a situation where the temperature of the cooling plate 100 is not sufficiently low compared to the temperature of the battery 10, the contact of air to the outer surface 12 while reducing the contact area between the outer surface 12 and the cooling plate 100. This is to increase the area.
  • the controller 300 outputs a control signal S 6 to the transfer unit 230 and the transfer unit 240, which commands the movement of the cooling plate 100 to the sixth position along the y-axis.
  • Each of the third actuator 231 of the transfer unit 230 and the fourth actuator 241 of the transfer unit 240 operates independently in response to the control signal S 6 .
  • the cooling plate 100 is moved to the sixth position, the cooling plate 100 is in contact with the outer surface 12 or separated from the outer surface 12 with an area smaller than the maximum area.

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Abstract

배터리 온도 조절을 위한 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 냉각 플레이트; 상기 냉각 플레이트를 제1 축을 따라 선택적으로 이동시키도록 구성된 제1 이송부; 및 상기 제1 이송부에 동작 가능하게 결합되는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 냉각 플레이트를 제1 위치 또는 제2 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호를 선택적으로 상기 제1 이송부에게 출력한다. 상기 냉각 플레이트는, 상기 제1 위치에서 미리 정해진 최대 면적으로 상기 배터리의 외측 표면에 접촉되고, 상기 제2 위치에서 상기 최대 면적보다 작은 면적으로 상기 외측 표면에 접하거나 상기 외측 표면으로부터 분리된다.

Description

배터리의 온도를 조절을 위한 장치 및 방법
본 발명은 배터리의 온도를 조절하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 2월 7일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0015141호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
배터리는, 일반적으로 적어도 하나의 배터리 셀 및 케이스를 포함한다. 특히, 전기 자동차에 탑재되는 고전압 배터리는 충방전 시에 많이 열이 발생하므로, 이를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 구조가 큰 관심사가 되고 있다.
종래기술 중 하나인 특허문헌 1에 개시된 배터리 모듈은 케이스 및 히트 싱크를 포함한다. 구체적으로, 케이스의 내부에 다수의 배터리가 수용된 상태에서, 히트 싱크가 케이스의 하면에 직접 접촉된다. 다수의 배터리의 열이 케이스와 히트 싱크를 통해 외부로 방출됨으로써, 배터리의 냉각이 이루어지게 된다.
그런데, 특허문헌 1과 같은 종래기술에 따르면, 히트 싱크와 같은 열 전달 구조물이 케이스에 항상 일정한 면적만큼 접촉되도록 제공되면, 경우에 따라서는 오히려 배터리의 효율적인 사용을 방해할 수 있다. 예컨대, 배터리는 적정 온도 범위에서 충방전 효율이 높아지는데, 히트 싱트로 인해 배터리의 온도가 적정 온도 범위까지 상승하는 데에 오랜 시간이 걸릴 수 있다. 다른 예로, 히트 싱크의 지나치게 온도가 높은 경우, 히트 싱크로부터의 열이 배터리로 전달되어 배터리가 과열될 수 있다.
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0107792호(공개일자: 2017년 9월 26일)
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 사용 환경에 따라 배터리의 일부분에 열 전달 구조물에 선택적으로 접촉시킴으로써, 배터리의 온도를 효과적으로 조절하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 온도를 조절하기 위한 장치는, 상기 배터리의 외측 표면에 접촉 가능하게 배치된 냉각 플레이트; 상기 냉각 플레이트가 상기 외측 표면에 접촉 또는 분리되도록 상기 냉각 플레이트를 제1 축을 따라 선택적으로 이동시키도록 구성된 제1 이송부; 및 상기 제1 이송부에 동작 가능하게 결합되는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 배터리의 온도를 나타내는 제1 온도값을 기초로, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드 중 어느 하나를 선택한다. 상기 제어부는, 상기 제1 동작 모드가 선택된 경우, 제1 위치로 상기 냉각 플레이트를 이동시킬 것을 명령하는 제1 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력한다. 상기 제어부는, 상기 제2 동작 모드가 선택된 경우, 제2 위치로 상기 냉각 플레이트를 이동시킬 것을 명령하는 제2 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력한다. 상기 냉각 플레이트는, 상기 제1 위치로 이동 시, 미리 정해진 최대 면적으로 상기 외측 표면에 접촉된다. 상기 냉각 플레이트는, 상기 제2 위치로 이동 시, 상기 최대 면적보다 작은 면적으로 상기 외측 표면에 접하거나 상기 외측 표면으로부터 분리된다.
상기 냉각 플레이트는, 상변화 물질을 포함할 수 있다.
상기 외측 표면은, 상기 냉각 플레이트를 향하여 돌출된 복수의 제1 돌기들을 포함할 수 있다. 상기 냉각 플레이트는, 상기 외측 표면을 향하여 돌출된 복수의 제2 돌기들을 포함할 수 있다. 상기 냉각 플레이트가 상기 제1 위치로 이동 시, 상기 복수의 제2 돌기들은, 상기 복수의 제1 돌기들 사이에 배치되어 상기 복수의 제1 돌기들에 접촉될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 온도값이 제1 임계값 이상인 경우, 상기 제1 동작 모드를 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 냉각 플레이트의 온도를 나타내는 제2 온도값을 더 기초로, 상기 제1 동작 모드 및 상기 제2 동작 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 온도값이 상기 제2 온도값보다 크고, 상기 제1 온도값과 상기 제2 온도값 간의 차이가 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 동작 모드를 선택할 수 있다.
상기 제어부는, (i)상기 제1 온도값이 상기 제2 온도값 이하인 경우 또는 (ii) 상기 제1 온도값이 상기 제2 온도값보다 크고, 상기 제1 온도값과 상기 제2 온도값 간의 차이가 상기 제2 임계값 미만인 경우, 상기 제2 동작 모드를 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 동작 모드가 선택된 경우, 상기 제1 온도값 및 상기 제2 온도값을 기초로, 이송 거리를 산출할 수 있다. 상기 이송 거리는, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 간의 간격을 나타낼 수 있다.
상기 이송 거리는, 상기 제1 온도값 및 상기 제2 온도값의 차이에 비례할 수 있다.
상기 냉각 플레이트를 상기 제1 축과는 다른 제2 축을 따라 선택적으로 이동시키도록 구성된 제2 이송부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템은, 상기 온도 조절 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리의 온도를 조절하는 방법은, 냉각 플레이트, 제1 이송부 및 제어부를 포함하는 온도 조절 장치를 이용한다. 상기 방법은, 상기 제어부가 상기 배터리의 온도를 나타내는 제1 온도값을 결정하는 단계; 상기 제어부가 상기 제1 온도값을 기초로, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드 중 어느 하나를 선택하는 단계; 상기 제1 동작 모드가 선택된 경우, 상기 제어부가 상기 냉각 플레이트를 제1 축을 따라 제1 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제1 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력하는 단계; 및 상기 제2 동작 모드가 선택된 경우, 상기 제어부가 상기 냉각 플레이트를 상기 제1 축을 따라 제2 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제2 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력하는 단계를 포함한다. 상기 냉각 플레이트는, 상기 제1 위치로 이동 시, 미리 정해진 최대 면적으로 상기 배터리의 외측 표면에 접촉된다. 상기 냉각 플레이트는, 상기 제2 위치로 이동 시, 상기 최대 면적보다 작은 면적으로 상기 외측 표면에 접하거나 상기 외측 표면으로부터 분리된다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리의 사용 환경에 따라 배터리을 선택적으로 열 전달 구조물에 접촉시킴으로써, 배터리의 온도를 효과적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 7은 도 1의 A방향에서 바라본 배터리와 냉각 플레이트가 서로 접촉된 모습을 예시적으로 보여준다.
도 8은 도 1 및 도 2와 관련된 방법을 보여주는 순서도이다.
도 9는 도 1 및 도 2와 관련된 다른 방법을 보여주는 순서도이다.
도 10은 도 3 및 도 4와 관련된 방법을 보여주는 순서도이다.
도 11은 도 5 및 도 6과 관련된 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 시스템(1)은, 배터리(10) 및 온도 조절 장치(20)를 포함한다. 배터리(10)는, 케이스(11) 및 케이스(11)에 의해 적어도 부분적으로 밀폐되는 적어도 하나의 재충전 가능한 셀(13)을 포함한다.
온도 조절 장치(20)는, 배터리(10)를 선택적으로 냉각시킴으로써, 배터리(10)의 온도를 조절하도록 구성된다. 배터리(10)는, 예컨대 전기 자동차의 차체에 볼트 등을 통해 고정될 수 있다.
온도 조절 장치(20)는, 냉각 플레이트(100), 이송부(210) 및 제어부(300)를 포함한다. 온도 조절 장치(20)는, 선택적으로 제1 온도 센서(21) 및 제2 온도 센서(22) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
냉각 플레이트(100)는, 배터리(10)의 케이스(11)에 접촉 가능하게 배치된다. 외측 표면(12)은, 냉각 플레이트(100)에 접촉 가능하게 배치된 케이스(11)의 일부분을 지칭한다. 냉각 플레이트(100)는, 케이스(110) 및 열 전달 물질(120)을 포함할 수 있다. 열 전달 물질(120)은, 케이스(110) 내에 충진되는 것으로서, 예컨대 상변화 물질(PCM: phase change material)과 같이 일정 수준 이상의 열 전도율을 가져 외측 표면(12)으로부터의 열을 흡수할 수 있는 물질일 수 있다.
이송부(210)는, 냉각 플레이트(100)에 기계적으로 결합되고, 제어부(300)로부터의 명령에 응답하여 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 일방향 또는 역방향으로 선택적으로 이동시키도록 구성된다. x-축은, 예컨대 지면에 수직한 축일 수 있다.
이송부(210)는, 제1 액츄에이터(211), 제1 기어(212) 및 제2 기어(213)를 포함할 수 있다. 제1 액츄에이터(211)는, 예컨대 스텝 모터일 수 있고, 제1 기어(212)를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키도록 구성된다. 제1 기어(212)는, 제2 기어(213)에 맞물리도록 배치된다. 제2 기어(213)는, 제1 기어(212)의 회전 운동을 x-축 상에서의 직선 운동으로 변환하도록 구성된다. 예컨대, 제1 기어(212)는 피니언 기어이고 제2 기어(213)는 랙 기어일 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 기어(213)의 일측은 냉각 플레이트(100)에 결합되는바, 제1 기어(212)의 회전량에 대응하는 거리만큼 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 거리가 x-축을 따라 제1 소정 범위 내에서 변화할 수 있다. 이송부(210)는, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라서만 이동시킬 수 있다. 따라서, y-축에 따른 냉각 플레이트(100)의 이동은 제한된다. y-축은, 예컨대 지면에 평행한 축일 수 있다.
제어부(300)는, 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 제어부(300)에는 메모리가 내장될 수 있다. 메모리에는, 후술할 방법을 실행하기 위한 프로그램 및 각종 데이터가 저장될 수 있다. 메모리는, 예컨대 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
제어부(300)는, 이송부(210)에 동작 가능하게 결합된다. 선택적으로, 제어부(300)는, 제1 온도 센서(21) 및 제2 온도 센서(22) 중 적어도 하나에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 제1 온도 센서(21)는, 배터리(10)의 케이스 내부 또는 외부에 배치되어, 배터리(10)의 온도를 나타내는 제1 온도 신호(T1)를 제어부(300)에게 전송한다. 제2 온도 센서(22)는, 냉각 플레이트(100)의 내부 또는 외부에 배치되어, 냉각 플레이트(100)의 온도를 나타내는 제2 온도 신호(T2)를 제어부(300)에게 전송할 수 있다. 제어부(300)는, 제1 온도 신호(T1)를 기초로 제1 온도값을 결정하고, 제2 온도 신호(T2)를 기초로 제2 온도값을 결정할 수 있다.
제어부(300)는, 소정 시간마다 또는 미리 정해진 조건이 만족될 때마다, 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나에 기초하여, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제1 동작 모드는 냉각 플레이트(100)를 외측 표면(12)에 접촉시키기 위한 모드이고, 제2 동작 모드는 냉각 플레이트(100)를 외측 표면(12)으로부터 분리시키기 위한 모드일 수 있다.
제어부(300)는, 제1 동작 모드가 선택된 경우, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 제1 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S1)를 이송부(210)에게 출력한다. 냉각 플레이트(100)가 제1 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)의 소정 지점 P의 xy 좌표는 (x1, y1)일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(100)가 제1 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 미리 정해진 최대 면적으로 외측 표면(12)에 접촉된다. 이에 따라, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 부분을 통해, 배터리(10)로부터 냉각 플레이트(100)로의 열 전달이 이루어질 수 있는 상태가 된다.
제어부(300)는, 제2 동작 모드가 선택된 경우, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 제2 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S2)를 이송부(210)에게 출력한다. 냉각 플레이트(100)가 제2 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)의 소정 지점 P의 좌표는 (x2, y1)일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(100)가 제2 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12)은 비접촉(즉, 분리)된다. 즉, 냉각 플레이트(100)는 제2 위치에서 외측 표면(12)으로부터 분리된다. 이에 따라, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 직접적인 열 교환이 차단된 상태가 된다. 이때, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 공간을 통해 공기가 흐를 수 있는 유로가 형성될 수 있다.
제어부(300)는, 제2 동작 모드가 선택됨과 동시에 또는 그 다음에, 제2 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제1 위치는 냉각 플레이트(100)가 외측 표면(12)에 접촉되는 미리 정해진 고정된 위치인 반면, 제2 위치는 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나에 따라 변화할 수 있는 위치이다. 제어부(300)는, 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나를 기초로, 제1 이송 거리(ΔX1)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도값과 제2 온도값보다 큰 경우, 제1 이송 거리(ΔX1)는, 제1 소정 범위 내에서, 제1 온도값과 제2 온도값 간의 차이 또는 제1 온도값과 미리 정해진 제1 임계값 간의 차이에 비례할 수 있다.
이때, ΔX1는 x2-x1 또는 x1-x2와 동일하다. 즉, 제1 이송 거리는, 제1 위치와 제2 위치 간의 간격을 나타낸다. 제어부(300)는, 제1 위치로부터 x-축을 따라 제1 이송 거리만큼 이격된 지점을 제2 위치로 결정할 수 있다. 즉, 제어 신호(S2)는, 냉각 플레이트(100)가 제1 위치로부터 x-축을 따라 제1 이송 거리만큼 외측 표면(12)으로부터 멀어지도록, 냉각 플레이트(100)를 이동시킬 것을 명령하기 위한 신호일 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템(1)을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 온도 조절 장치(20)는, 냉각 플레이트(100), 이송부(220) 및 제어부(300)를 포함한다. 온도 조절 장치(20)는, 선택적으로 제1 온도 센서(21) 및 제2 온도 센서(22)를 더 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2와 비교할 때, 이송부(210)가 이송부(220)로 대체된다는 점에서만 상이하므로, 공통된 구성 요소들에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
이송부(220)는, 냉각 플레이트(100)에 결합되고, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라 일방향 또는 역방향으로 선택적으로 이동시키도록 구성된다. y-축은 x-축과 소정 각도(예, 직각)를 이룬다.
이송부(220)는, 제2 액츄에이터(221), 제3 기어(222) 및 제4 기어(223)를 포함할 수 있다. 제2 액츄에이터(221)는, 예컨대 스텝 모터일 수 있고, 제3 기어(222)를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키도록 구성된다. 제3 기어(222)는, 제4 기어(223)에 맞물리도록 배치된다. 제4 기어(223)는, 제3 기어(222)의 회전 운동을 y-축 상에서의 직선 운동으로 변환하도록 구성된다. 예컨대, 제3 기어(222)는 피니언 기어이고 제4 기어(223)는 랙 기어일 수 있다. 도시된 바와 같이, 제4 기어(223)는 냉각 플레이트(100)에 기계적으로 결합되는바, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 면적은 제3 기어(222)의 회전량에 따라 제2 소정 범위 내에서 변화할 수 있다. 이송부(220)는, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라서만 이동시킬 수 있다. 따라서, x-축에 따른 냉각 플레이트(100)의 이동은 제한된다.
제어부(300)는, 이송부(220)에 동작 가능하게 결합된다. 제어부(300)는, 소정 시간마다 또는 미리 정해진 조건이 만족될 때마다, 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나에 기초하여, 제3 동작 모드 및 제4 동작 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제3 동작 모드는 냉각 플레이트(100)를 외측 표면(12)에 최대로 접촉시키기 위한 모드이고, 제4 동작 모드는 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 면적을 제3 동작 모드에서의 접촉 면적보다 감소시키기 위한 모드이다.
제어부(300)는, 제3 동작 모드가 선택된 경우, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라 제3 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S3)를 이송부(220)에게 출력한다. 예컨대, 제3 위치는, 전술한 제1 위치와 동일할 수 있다. 물론, 제3 위치는 제1 위치와는 다르게 미리 정해질 수 있다. 냉각 플레이트(100)가 제3 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)의 소정 지점 P의 xy 좌표는 (x1, y1)일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(100)가 제3 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 면적이 최대가 될 수 있다. 이에 따라, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 부분을 통해, 배터리(10)로부터 냉각 플레이트(100)로의 열 전달이 이루어질 수 있는 상태가 된다.
제어부(300)는, 제4 동작 모드가 선택된 경우, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라 제4 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S4)를 이송부(220)에게 출력한다. 냉각 플레이트(100)가 제4 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)의 소정 지점 P의 좌표는 (x1, y2)일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(100)가 제4 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 면적이 줄어든다. 이에 따라, 제4 동작 모드에서는, 제3 동작 모드에서보다 외측 표면(12)로부터 냉각 플레이트(100)로의 열 전달이 약화될 수 있다.
제어부(300)는, 제4 동작 모드가 선택됨과 동시에 또는 그 다음에, 제4 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제3 위치는 냉각 플레이트(100)가 외측 표면(12)에 최대로 접촉되는 미리 정해진 고정된 위치인 반면, 제4 위치는 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나에 따라 변화할 수 있는 위치이다. 제어부(300)는, 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나를 기초로, 제2 이송 거리(ΔY1)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도값과 제2 온도값보다 큰 경우, 제2 이송 거리(ΔY1)는, 제2 소정 범위 내에서, 제1 온도값과 제2 온도값 간의 차이 또는 제1 온도값과 미리 정해진 제1 임계값 간의 차이에 비례할 수 있다. 이때, ΔY1는 y2-y1 또는 y1-y2와 동일하다.
제어부(300)는, 제3 위치로부터 y-축을 따라 제2 이송 거리만큼 이격된 지점을 제4 위치로 결정할 수 있다. 즉, 제어 신호(S4)는, 냉각 플레이트(100)가 제3 위치로부터 y-축을 따라 제2 이송 거리만큼 외측 표면(12)으로부터 멀어지도록, 냉각 플레이트(100)를 이동시킬 것을 명령하기 위한 신호일 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템(1)을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 온도 조절 장치(20)는, 냉각 플레이트(100), 이송부(230), 제4 이송부(240) 및 제어부(300)를 포함한다. 온도 조절 장치(20)는, 선택적으로 제1 온도 센서(21) 및 제2 온도 센서(22) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 4와 비교할 때, 이송부(210)가 이송부(230)로 대체되고, 이송부(220)가 제4 이송부(240)로 대체된다는 점에서만 상이하므로, 공통된 구성 요소들에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
이송부(230)는, 냉각 플레이트(100)에 기계적으로 결합되고, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 일방향 또는 역방향으로 선택적으로 이동시키도록 구성된다. 이송부(230)는, 제3 액츄에이터(231) 및 제1 피스톤(232)을 포함할 수 있다. 제3 액츄에이터(231)는, 예컨대 유압 실린더일 수 있고, 제1 피스톤(232)을 x-축을 따라 제1 소정 범위 내에서 왕복 직선 운동시키도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 제1 피스톤(232)의 일측은 냉각 플레이트(100)에 결합되는바, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 x-축 거리가 제1 소정 범위 내에서 변화할 수 있다. 대안적으로, 도 1 및 도 2의 이송부(210)는 이송부(230)로 대체될 수도 있다. 또는, 이송부(230)는, 도 1 및 도 2의 이송부(210)로 대체될 수도 있다.
이송부(240)는, 이송부(230)를 통해 냉각 플레이트(100)에 결합되고, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라 일방향 또는 역방향으로 선택적으로 이동시키도록 구성된다. 제4 이송부(240)는, 제4 액츄에이터(241) 및 제2 피스톤(242)을 포함할 수 있다. 제4 액츄에이터(241)는, 예컨대 유압 실린더일 수 있고, 제2 피스톤(242)을 y-축을 따라 제2 소정 범위 내에서 왕복 직선 운동시키도록 구성된다. 대안적으로, 도 3 및 도 4의 이송부(220)는 이송부(240)로 대체될 수도 있다. 또는, 이송부(240)는, 도 3 및 도 4의 이송부(220)로 대체될 수도 있다.
제어부(300)는, 이송부(230) 및 제4 이송부(240)에 동작 가능하게 결합된다. 제어부(300)는, 소정 시간마다 또는 미리 정해진 조건이 만족될 때마다, 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나에 기초하여, 제5 동작 모드 및 제6 동작 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제5 동작 모드는 제3 동작 모드와 동일하게 냉각 플레이트(100)를 외측 표면(12)에 최대로 접촉시키기 위한 모드이고, 제6 동작 모드는 제2 동작 모드와 같이 냉각 플레이트(100)를 외측 표면(12)으로부터 분리시키거나 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 면적을 제5 동작 모드에서의 접촉 면적보다 감소시키기 위한 모드이다.
제어부(300)는, 제5 동작 모드가 선택된 경우, 냉각 플레이트(100)를 x-축과 y-축을 따라 제5 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S5)를 이송부(230) 및 제4 이송부(240)에게 출력한다. 예컨대, 제5 위치는, 전술한 제1 위치와 동일할 수 있다. 냉각 플레이트(100)가 제5 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)의 소정 지점 P의 xy 좌표는 (x1, y1)일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 플레이트(100)가 제5 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)와 외측 표면(12) 간의 접촉 면적이 최대가 된다.
제어부(300)는, 제6 동작 모드가 선택된 경우, 냉각 플레이트(100)를 x-축과 y-축을 따라 제6 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S6)를 이송부(230) 및 이송부(240)에게 출력한다. 냉각 플레이트(100)가 제6 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)의 소정 지점 P의 좌표는 (x3, y3)일 수 있다.
제어부(300)는, 제6 동작 모드가 선택됨과 동시에 또는 그 다음에, 제6 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제5 위치는 냉각 플레이트(100)가 외측 표면(12)에 최대로 접촉되는 미리 정해진 고정된 위치인 반면, 제6 위치는 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나에 따라 변화할 수 있는 위치이다. 제어부(300)는, 제1 온도값 및 제2 온도값 중 적어도 하나를 기초로, 제3 이송 거리(ΔX2)와 제4 이송 거리(ΔY2)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도값과 제2 온도값보다 큰 경우, 제3 이송 거리(ΔX2)는, 제1 소정 범위 내에서, 제1 온도값과 제2 온도값 간의 차이 또는 제1 온도값과 미리 정해진 제1 임계값 간의 차이에 비례할 수 있다. 다른 예로, 제1 온도값과 제2 온도값보다 큰 경우, 제4 이송 거리(ΔY2)는, 제2 소정 범위 내에서, 제1 온도값과 제2 온도값 간의 차이 또는 제1 온도값과 미리 정해진 제1 임계값 간의 차이에 비례할 수 있다.
이때, ΔX2는 x3-x1 또는 x1-x3와 동일하고, ΔY2는 y3-y1 또는 y1-y3와 동일하다. 제어부(300)는, 제5 위치로부터 x-축을 따라 제3 이송 거리만큼 이격되고 y-축을 따라 제4 이송 거리만큼 이격된 지점을 제6 위치로 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 위치, 제3 위치 및 제5 위치는 서로 동일할 수 있으며, '기준 위치'라고 칭할 수도 있다.
도 7은 도 1의 A방향에서 바라본 배터리(10)와 냉각 플레이트(100)가 서로 접촉된 모습을 예시적으로 보여준다.
도 7을 참조하면, 배터리(10)의 외측 표면(12)은 복수의 제1 돌기들(D1)을 포함할 수 있다. 각 제1 돌기(D1)는, 외측 표면(12)으로부터 냉각 플레이트(100)를 향하여 소정의 형상과 크기로 돌출된다. 각 제1 돌기(D1)는, y-축을 따라 소정의 길이로 곧게 연장될 수 있다.
또한, 외측 표면(12)에 접촉 가능하게 배치되는 냉각 플레이트(100)는 복수의 제2 돌기들(D2)을 포함한다. 각 제2 돌기(D2)는, 냉각 플레이트(100)의 외측 표면(12)에 대향하는 일면으로부터 외측 표면(12)을 향하여 소정의 형상과 크기로 돌출된다. 각 제2 돌기(D2)는, y-축을 따라 소정의 길이로 곧게 연장될 수 있다.
복수의 제1 돌기들(D1)과 복수의 제2 돌기들(D2)은 외측 표면(12)과 냉각 플레이트(100) 간의 접촉 면적을 넓히기 위한 것이다.
냉각 플레이트(100)가 기준 위치로 이동 시, 각 제2 돌기(D2)는 복수의 제1 돌기들(D1) 중 인접한 두 제1 돌기 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 돌기들(D1)과 복수의 제2 돌기들(D2)이 서로 접촉된다.
도 8는 도 1 및 도 2와 관련된 방법을 보여주는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 단계 S800에서, 제어부(300)는, 제1 온도 센서(21)로부터의 제1 온도 신호(T1)를 기초로, 배터리(10)의 온도를 나타내는 제1 온도값을 결정한다.
단계 S810에서, 제어부(300)는, 제1 온도값이 미리 정해진 제1 임계값 이상인지 여부를 판정한다. 단계 S810의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S820이 진행된다. 단계 S810의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S840이 진행된다.
단계 S820에서, 제어부(300)는, 제1 동작 모드를 선택한다.
단계 S830에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 제1 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S1)를 이송부(210)에게 출력한다. 이송부(210)의 제1 액츄에이터(211)는, 제어 신호(S1)에 응답하여 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제1 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 미리 정해진 최대 면적으로 외측 표면(12)에 접촉된다.
단계 S840에서, 제어부(300)는, 제2 동작 모드를 선택한다. 이는, 냉각 플레이트(100)의 온도가 배터리(10)의 온도 대비 충분히 낮지 않은 상황에서, 외측 표면(12)과 냉각 플레이트(100) 간의 접촉면적을 줄이거나, 냉각 플레이트(100)가 외측 표면(12)에 접촉되지 않도록 하기 위함이다.
단계 S850에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 제2 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S2)를 이송부(210)에게 출력한다. 이송부(210)의 제1 액츄에이터(211)는, 제어 신호(S2)에 응답하여 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제2 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 외측 표면(12)으로부터 분리된다.
도 9는 도 1 및 도 2와 관련된 다른 방법을 보여주는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 단계 S900에서, 제어부(300)는, 제1 온도 센서(21)로부터의 제1 온도 신호(T1)를 기초로, 배터리(10)의 온도를 나타내는 제1 온도값을 결정한다.
단계 S905에서, 제어부(300)는, 제2 온도 센서(22)로부터의 제2 온도 신호(T2)를 기초로, 냉각 플레이트(100)의 온도를 나타내는 제2 온도값을 결정한다.
단계 S910에서, 제어부(300)는, 제1 온도값이 제2 온도값보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 S910의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S920가 진행된다. 단계 S910의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S940이 진행된다.
단계 S920에서, 제어부(300)는, 제1 동작 모드를 선택한다.
단계 S930에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 제1 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S1)를 이송부(210)에게 출력한다. 이송부(210)의 제1 액츄에이터(211)는, 제어 신호(S1)에 응답하여 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제1 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 미리 정해진 최대 면적으로 외측 표면(12)에 접촉된다.
단계 S940에서, 제어부(300)는, 제2 동작 모드를 선택한다.
단계 S950에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 x-축을 따라 제2 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S2)를 이송부(210)에게 출력한다. 이송부(210)의 제1 액츄에이터(211)는, 제어 신호(S2)에 응답하여 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제2 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 외측 표면(12)으로부터 분리된다.
도 10은 도 3 및 도 4와 관련된 방법을 보여주는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 단계 S1000에서, 제어부(300)는, 제1 온도 센서(21)로부터의 제1 온도 신호(T1)를 기초로, 배터리(10)의 온도를 나타내는 제1 온도값을 결정한다.
단계 S1005에서, 제어부(300)는, 제2 온도 센서(22)로부터의 제2 온도 신호(T2)를 기초로, 냉각 플레이트(100)의 온도를 나타내는 제2 온도값을 결정한다.
단계 S1010에서, 제어부(300)는, 제1 온도값이 제2 온도값보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 S1010의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S1015가 진행된다. 단계 S1010의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S1040이 진행된다.
단계 S1015에서, 제어부(300)는, 제1 온도값과 제2 온도값 간의 차이가 미리 정해진 제2 임계값(예, 3℃) 이상인지 여부를 판정한다. 단계 S1015의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S1020가 진행된다. 단계 S1015의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S1040이 진행된다.
단계 S1020에서, 제어부(300)는, 제3 동작 모드를 선택한다.
단계 S1030에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라 제3 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S3)를 이송부(220)에게 출력한다. 이송부(220)의 제2 액츄에이터(221)는, 제어 신호(S3)에 응답하여 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제3 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 미리 정해진 최대 면적으로 외측 표면(12)에 접촉된다.
단계 S1040에서, 제어부(300)는, 제4 동작 모드를 선택한다. 이는, 냉각 플레이트(100)의 온도가 배터리(10)의 온도 대비 충분히 낮지 않은 상황에서, 외측 표면(12)과 냉각 플레이트(100) 간의 접촉면적은 줄이면서 외측 표면(12)에 대한 공기의 접촉면적을 늘리기 위함이다.
단계 S1050에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라 제4 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S4)를 이송부(220)에게 출력한다. 이때, 제3 위치와 제4 위치 간의 간격은, 제1 온도값과 제2 온도값 간의 차이에 대응할 수 있다. 이송부(220)의 제2 액츄에이터(221)는, 제어 신호(S4)에 응답하여 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제4 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 상기 최대 면적보다 작은 면적으로 외측 표면(12)에 접촉된다.
도 11은 도 5 및 도 6와 관련된 방법을 보여주는 순서도이다.
도 11을 참조하면, 단계 S1100에서, 제어부(300)는, 제1 온도 센서(21)로부터의 제1 온도 신호(T1)를 기초로, 배터리(10)의 온도를 나타내는 제1 온도값을 결정한다.
단계 S1105에서, 제어부(300)는, 제2 온도 센서(22)로부터의 제2 온도 신호(T2)를 기초로, 냉각 플레이트(100)의 온도를 나타내는 제2 온도값을 결정한다.
단계 S1110에서, 제어부(300)는, 제1 온도값이 제2 온도값보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 S1110의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S1115가 진행된다. 단계 S1110의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S1140이 진행된다.
단계 S1115에서, 제어부(300)는, 제1 온도값과 제2 온도값 간의 차이가 미리 정해진 제3 임계값보다 이상인지 여부를 판정한다. 제3 임계값은, 제2 임계값과 동일할 수 있다. 단계 S1115의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S1120가 진행된다. 단계 S1115의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S1140이 진행된다.
단계 S1120에서, 제어부(300)는, 제5 동작 모드를 선택한다.
단계 S1130에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 x-축 및 y-축을 따라 제5 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S5)를 이송부(230) 및 이송부(240)에게 출력한다. 이송부(230)의 제3 액츄에이터(231)와 제4 이송부(240)의 제4 액츄에이터(241) 각각은, 제어 신호(S5)에 응답하여 독립적으로 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제5 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 미리 정해진 최대 면적으로 외측 표면(12)에 접촉된다.
단계 S1140에서, 제어부(300)는, 제6 동작 모드를 선택한다. 이는, 냉각 플레이트(100)의 온도가 배터리(10)의 온도 대비 충분히 낮지 않은 상황에서, 외측 표면(12)과 냉각 플레이트(100) 간의 접촉면적은 줄이면서 외측 표면(12)에 대한 공기의 접촉면적을 늘리기 위함이다.
단계 S1150에서, 제어부(300)는, 냉각 플레이트(100)를 y-축을 따라 제6 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제어 신호(S6)를 이송부(230) 및 이송부(240)에게 출력한다. 이송부(230)의 제3 액츄에이터(231)와 이송부(240)의 제4 액츄에이터(241) 각각은, 제어 신호(S6)에 응답하여 독립적으로 동작한다. 냉각 플레이트(100)가 제6 위치로 이동 시, 냉각 플레이트(100)는 상기 최대 면적보다 작은 면적으로 외측 표면(12)에 접촉되거나, 외측 표면(12)으로부터 분리된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

Claims (12)

  1. 배터리의 외측 표면에 접촉 가능하게 배치된 냉각 플레이트;
    상기 냉각 플레이트가 상기 외측 표면에 접촉 또는 분리되도록 상기 냉각 플레이트를 제1 축을 따라 선택적으로 이동시키도록 구성된 제1 이송부; 및
    상기 제1 이송부에 동작 가능하게 결합되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 온도를 나타내는 제1 온도값을 기초로, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드 중 어느 하나를 선택하고,
    상기 제1 동작 모드가 선택된 경우, 제1 위치로 상기 냉각 플레이트를 이동시킬 것을 명령하는 제1 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력하고,
    상기 제2 동작 모드가 선택된 경우, 제2 위치로 상기 냉각 플레이트를 이동시킬 것을 명령하는 제2 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력하도록 구성되되,
    상기 냉각 플레이트는, 상기 제1 위치로 이동 시, 미리 정해진 최대 면적으로 상기 외측 표면에 접촉되고,
    상기 냉각 플레이트는, 상기 제2 위치로 이동 시, 상기 최대 면적보다 작은 면적으로 상기 외측 표면에 접하거나 상기 외측 표면으로부터 분리되는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트는,
    상변화 물질을 포함하는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외측 표면은, 상기 냉각 플레이트를 향하여 돌출된 복수의 제1 돌기들을 포함하고,
    상기 냉각 플레이트는, 상기 외측 표면을 향하여 돌출된 복수의 제2 돌기들을 포함하고,
    상기 냉각 플레이트가 상기 제1 위치로 이동 시, 상기 복수의 제2 돌기들은, 상기 복수의 제1 돌기들 사이에 배치되어 상기 복수의 제1 돌기들에 접촉되는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도값이 제1 임계값 이상인 경우, 상기 제1 동작 모드를 선택하도록 구성되는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 냉각 플레이트의 온도를 나타내는 제2 온도값을 더 기초로, 상기 제1 동작 모드 및 상기 제2 동작 모드 중 어느 하나를 선택하도록 구성되는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도값이 상기 제2 온도값보다 크고, 상기 제1 온도값과 상기 제2 온도값 간의 차이가 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 동작 모드를 선택하도록 구성되는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    (i)상기 제1 온도값이 상기 제2 온도값 이하인 경우 또는 (ii) 상기 제1 온도값이 상기 제2 온도값보다 크고, 상기 제1 온도값과 상기 제2 온도값 간의 차이가 상기 제2 임계값 미만인 경우, 상기 제2 동작 모드를 선택하도록 구성되는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 동작 모드가 선택된 경우, 상기 제1 온도값 및 상기 제2 온도값을 기초로, 이송 거리를 산출하도록 구성되되,
    상기 이송 거리는, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 간의 간격을 나타내는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이송 거리는, 상기 제1 온도값 및 상기 제2 온도값의 차이에 비례하는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트를 상기 제1 축과는 다른 제2 축을 따라 선택적으로 이동시키도록 구성된 제2 이송부를 더 포함하는, 배터리 온도 조절을 위한 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 온도 조절을 위한 장치를 포함하는, 배터리 시스템.
  12. 냉각 플레이트, 제1 이송부 및 제어부를 포함하는 온도 조절 장치를 이용하여, 배터리의 온도를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    상기 제어부가 상기 배터리의 온도를 나타내는 제1 온도값을 결정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 제1 온도값을 기초로, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드 중 어느 하나를 선택하는 단계;
    상기 제1 동작 모드가 선택된 경우, 상기 제어부가 상기 냉각 플레이트를 제1 축을 따라 제1 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제1 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력하는 단계; 및
    상기 제2 동작 모드가 선택된 경우, 상기 제어부가 상기 냉각 플레이트를 상기 제1 축을 따라 제2 위치로 이동시킬 것을 명령하는 제2 제어 신호를 상기 제1 이송부에게 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 냉각 플레이트는, 상기 제1 위치로 이동 시, 미리 정해진 최대 면적으로 상기 배터리의 외측 표면에 접촉되고,
    상기 냉각 플레이트는, 상기 제2 위치로 이동 시, 상기 최대 면적보다 작은 면적으로 상기 외측 표면에 접하거나 상기 외측 표면으로부터 분리되는, 온도 조절 방법.
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