WO2025100751A1 - 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
WO2025100751A1
WO2025100751A1 PCT/KR2024/015217 KR2024015217W WO2025100751A1 WO 2025100751 A1 WO2025100751 A1 WO 2025100751A1 KR 2024015217 W KR2024015217 W KR 2024015217W WO 2025100751 A1 WO2025100751 A1 WO 2025100751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
refrigerant
heat sink
module
control valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2024/015217
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
채민영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Priority to JP2025555797A priority Critical patent/JP2026513192A/ja
Priority to CN202480022045.0A priority patent/CN121002704A/zh
Priority to EP24888945.3A priority patent/EP4683045A1/en
Publication of WO2025100751A1 publication Critical patent/WO2025100751A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627—Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a device including the same, and more specifically, to a battery pack having a system capable of efficiently utilizing internal energy and a device including the same.
  • rechargeable secondary batteries are being used as a power source for electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (P-HEVs) as a solution to air pollution caused by existing gasoline vehicles that use fossil fuels, and thus the need for the development of secondary batteries is increasing.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • P-HEVs plug-in hybrid electric vehicles
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the outer packaging material.
  • a battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected is used.
  • a plurality of battery cells are connected to each other in series or in parallel to form a battery cell stack, thereby improving capacity and output.
  • one or more battery modules can be mounted together with various control and protection systems such as a BDU (Battery Disconnect Unit), a BMS (Battery Management System), and a cooling system to form a battery pack.
  • BDU Battery Disconnect Unit
  • BMS Battery Management System
  • Secondary batteries if the temperature rises above the appropriate temperature, may have their performance deteriorated, and in severe cases, there is a risk of explosion or ignition.
  • the heat from the large number of battery cells in a small space may be added together, causing the temperature to rise more quickly and severely.
  • high output can be obtained, but it is not easy to remove the heat generated from the battery cells during charging and discharging. If the heat dissipation of the battery cells is not properly performed, the deterioration of the battery cells becomes faster, shortening their lifespan, and the possibility of explosion or ignition increases.
  • Cooling methods for battery modules or battery packs can be largely divided into water cooling methods using refrigerants such as coolant and air cooling methods using cooling air. Among them, water cooling has excellent cooling performance and can effectively cool the high heat generated from large-capacity battery modules or battery packs.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack having a method for individually controlling the temperature of each area inside the battery pack and a device including the same.
  • a battery pack includes: a plurality of battery modules including a plurality of battery cells; heat sinks arranged to correspond to each of the battery modules and cooling the battery modules; a temperature control system supplying and recovering a coolant to the heat sinks; a coolant line connecting the heat sinks and the temperature control system; and a BMS (Battery Management System) module monitoring and controlling the status of the battery modules.
  • Control valves in the form of a 3-way valve are provided in the coolant line connected to each of the heat sinks.
  • the BMS module controls the control valves based on the temperature of the battery module to control whether or not to supply the coolant to the heat sink corresponding to the battery module.
  • Each of the above heat sinks is arranged to correspond one-to-one with each of the battery modules, so that the battery modules can have individually distinct cooling zones.
  • the BMS module can control the control valves connected to the heat sink corresponding to the battery module to supply coolant to the heat sink.
  • the above refrigerant line may include a refrigerant supply line for supplying refrigerant to the heat sink and a refrigerant discharge line for discharging refrigerant from the heat sink, and the control valve may include a first control valve connected to the refrigerant supply line and a second control valve connected to the refrigerant discharge line.
  • the above BMS module can control whether the refrigerant circulates to the heat sink or the flow rate of the refrigerant flowing through the heat sink by controlling the path or the degree of opening and closing of the first control valve and the second control valve.
  • the above battery pack may further include a PRA (Power Relay Assembly) module that controls electrical connection of the battery modules.
  • PRA Power Relay Assembly
  • the above battery pack may further include a control heat sink connected to the refrigerant line and arranged to correspond to the PRA module.
  • the regulating valve may be provided in the refrigerant line connected to the control heat sink.
  • the refrigerant supplied from the above temperature control system can flow through the control valve arranged in the refrigerant line corresponding to the control heat sink and to the control valve arranged in the refrigerant line corresponding to the heat sink.
  • the above BMS module can control the temperature of the refrigerant by controlling the control valve connected to the control heat sink.
  • the refrigerant flowing along the above control heat sink is heated by the heat generated in the PRA module, so that the temperature of the refrigerant can be controlled.
  • a BMS (Battery Management System) module can control whether to supply coolant to a heat sink corresponding to each battery module. Accordingly, based on the temperature of the battery module, the temperature of each area of each battery module can be individually controlled, thereby minimizing the temperature difference between the battery modules.
  • the heat generated from the PRA (Power Relay Assembly) module can be utilized to increase the temperature of the battery module, allowing efficient use of the internal energy of the battery pack.
  • FIG. 1 is a plan view showing a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a drawing schematically representing the configurations of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the battery module of Figure 3.
  • FIG. 5 is a plan view showing one of the battery cells included in the battery module of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a control valve in the form of a three-way valve according to one embodiment of the present invention.
  • Figures 7 (a) and (b) are partial drawings each illustrating a form in which a refrigerant supply line and a refrigerant discharge line are connected to a heat sink according to one embodiment of the present invention.
  • a part such as a layer, film, region, or plate is “over” or “on” another part, this includes not only cases where it is “directly over” the other part, but also cases where there is another part in between. Conversely, when we say that a part is “directly over” another part, it means that there is no other part in between. Also, when we say that a part is “over” or “on” a reference part, it means that it is located above or below the reference part, and does not necessarily mean that it is located “over” or “on” the opposite direction of gravity.
  • Fig. 1 is a plan view showing a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a drawing schematically showing the configurations of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • a battery pack (1000) includes a plurality of battery modules (100) including a plurality of battery cells; and a BMS (Battery Management System) module (1300) that monitors and controls the status of the battery modules (100).
  • BMS Battery Management System
  • Real-time temperature data or voltage data of battery cells (110) included in the battery module (100) are transmitted to the BMS module (1300) through the LV (low voltage) connection line (900).
  • the BMS module (1300) can monitor and control the real-time operating status of the battery module (100) based on the temperature data or voltage data.
  • the LV connection line (900) means a sensing connection for detecting and controlling the voltage and temperature of the battery module (100).
  • the battery pack (1000) may further include a PRA (Power Relay Assembly) module (1200) that controls the electrical connection of the battery modules (100).
  • the electrical connection between the battery modules (100) or the electrical connection between the battery module (100) and the PRA module (1200) may be made by an HV (High voltage) connection line (800).
  • the HV connection line (800) is a connection that serves as a power source for supplying power that requires high voltage, and means a connection between battery cells or a connection between battery modules, etc.
  • the PRA module (1200) corresponds to a so-called BDU (Battery Disconnection Unit) module and is configured to control the electrical connection of the battery module (100).
  • the PRA module (1200) can cut off power between the power conversion device and the battery module (100). That is, when a condition occurs in which the current exceeds a set range, the PRA module (1200) can cut off the power of the battery pack (1000) to secure the safety of the battery pack (1000).
  • the battery modules (100), BMS module (1300), and PRA module (1200) may be mounted on the pack frame (1100).
  • the pack frame (1100) is a box-shaped structure with an open top, and the battery modules (100), BMS module (1300), and PRA module (1200) may be mounted in the internal space of the pack frame (1100).
  • a pack cover covering the open top of the pack frame (1100) may be additionally arranged.
  • a battery pack (1000) includes heat sinks (300) arranged to correspond to each of the battery modules (100) and cooling the battery modules (100); a temperature control system (1400) supplying and recovering coolant to the heat sinks (300); and a coolant line (1500) connecting the heat sinks (300) and the temperature control system (1400).
  • the coolant may be circulated inside the heat sink (300), and each of the heat sinks (300) may be arranged to correspond one-to-one with each of the battery modules (100), and each heat sink (300) may cool or heat each of the battery modules (100) using the coolant flowing inside it.
  • the battery modules (100) within the battery pack (1000) may have individually separated cooling or heating zones. There is no particular limitation on the coolant, but cooling water may be applied.
  • a first battery module (100a), a second battery module (100b), a third battery module (100c), and a fourth battery module (100d) may be arranged inside one battery pack (1000).
  • a first heat sink (300a), a second heat sink (300b), a third heat sink (300c), and a fourth heat sink (300d) may be provided to correspond one-to-one with each of the first battery module (100a), the second battery module (100b), the third battery module (100c), and the fourth battery module (100d).
  • the temperature control system (1400) can supply refrigerant to each of the heat sinks (300), and the refrigerant flowing along the heat sink (300) can be recovered back to the temperature control system (1400).
  • the temperature control system (1400) and each of the heat sinks (300) can implement a refrigerant circulation structure.
  • the temperature control system (1400) and each of the heat sinks (300) can be connected to each other by a refrigerant line (1500).
  • the refrigerant line (1500) can be a kind of pipe-shaped member, and the refrigerant can flow inside the refrigerant line (1500).
  • the BMS module (1300) can monitor the temperature of each battery module (100) in real time. If heat is generated in the battery modules (100) and the BMS module (1300) determines that cooling of the battery modules (100) is necessary, the temperature control system (1400) supplies cooled coolant along the coolant line (1500) of path A.
  • the coolant can cool the battery modules (100) by circulating through the heat sinks (300) corresponding to each battery module (100) through the coolant line (1500). Thereafter, the coolant is recovered to the temperature control system (1400) along the coolant line (1500) of path B.
  • the recovered coolant can be cooled again in the temperature control system (1400) and supplied again along the coolant line (1500) of path A. That is, the coolant can continue to circulate between the temperature control system (1400) and each heat sink (300) so that the battery module (100) is cooled to a preset reference temperature.
  • the temperature control system (1400) supplies heated coolant along the coolant line (1500) of path A.
  • the coolant circulates through the heat sinks (300) corresponding to each battery module (100) through the coolant line (1500), thereby heating the battery module (100).
  • the coolant is recovered back to the temperature control system (1400) along the coolant line (1500) of path B.
  • the recovered coolant is heated again in the temperature control system (1400) and can be supplied again along the coolant line (1500) of path A. That is, the coolant can continue to circulate between the temperature control system (1400) and each heat sink (300) so that the battery module (100) is heated to a preset reference temperature.
  • the temperature of the battery module (100) within the battery pack (1000) should be maintained between the preset upper and lower temperature limits to be advantageous for the performance of the battery pack (1000).
  • the upper and lower temperature limits can be determined based on various factors such as the capacity, size, and type of battery cell of the battery pack (1000).
  • the battery module (100) and the heat sink (300) of the present invention will be described. That is, the battery module (100) and the heat sink (300) described below with reference to FIGS. 3 to 5 are merely exemplary structures of the present invention, and there is no special limitation on the form of the battery module (100) and the heat sink (300) in the present invention as long as they can correspond one-to-one.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a plan view showing one of the battery cells included in the battery module of FIG. 4.
  • a battery module (100) may include a battery cell stack (120) in which battery cells (110) are stacked, a module frame (200) that accommodates the battery cell stack (120), and a heat sink (300) positioned below the bottom portion (210a) of the module frame (200).
  • the coolant described above may flow along the recessed portion (320) of the heat sink (300).
  • the battery cell (110) according to the present embodiment may be a battery cell of various shapes, for example, a pouch-shaped battery cell, a square battery cell, or a cylindrical battery cell.
  • the battery cell (110) according to the present embodiment may be a pouch-shaped battery cell.
  • a pouch-shaped battery cell will be described, but the battery cell (110) according to the present embodiment is not limited thereto, and various types of battery cells may be applied.
  • the battery cell (110) may be in a form in which an electrode assembly having electrode leads (111) protruding in one or both directions is accommodated in a pouch case (114).
  • the battery cell (110) may have a rectangular sheet shape.
  • the battery cell (110) may be formed by accommodating the electrode assembly in a pouch case (114) of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and then bonding the outer periphery of the pouch case (114).
  • the battery cell (110) may have a structure in which two electrode leads (111) face each other and protrude from one end (114a) and the other end (114b) of the cell body (113), respectively.
  • a structure in which all of the electrode leads (111) of the battery cell (110) protrude in one direction is also possible.
  • One of the electrode leads (111) is a positive electrode lead, and the other is a negative electrode lead.
  • the battery cell (110) can be manufactured by bonding the two ends (114a, 114b) of the pouch case (114) and one end (114c) connecting them while the electrode assembly (not shown) is stored in the pouch case (114).
  • the battery cell (110) according to one embodiment of the present invention has a total of three sealing portions (114s), and the sealing portions (114s) have a structure in which they are sealed by a method such as fusion, and the remaining other end may be formed as a folding portion (115). That is, the battery cell (110) according to the present embodiment may be a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is stored inside the pouch case (114) and the outer periphery of the pouch case (114) is sealed to form the sealing portion (114s). In Fig.
  • the pouch case (114) of the laminate sheet may include an inner resin layer for sealing, a metal layer for preventing penetration of a material, and an outermost outer resin layer. Based on the electrode assembly inside the pouch case (114), the inner resin layer may be positioned at the innermost side, the outer resin layer may be positioned at the outermost side, and the metal layer may be positioned between the inner resin layer and the outer resin layer.
  • the outer resin layer may have excellent tensile strength and weather resistance relative to its thickness and may exhibit electrical insulation properties in order to protect the electrode assembly from the outside.
  • the outer resin layer may include polyethylene terephthalate (PET) resin or nylon resin.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the metal layer may prevent air, moisture, etc. from flowing into the pouch-type secondary battery.
  • the metal layer may include aluminum (Al).
  • the inner resin layers may be heat-sealed to each other by heat and/or pressure applied while the electrode assembly is embedded.
  • the inner resin layer may include casted polypropylene (CPP) or polypropylene (PP).
  • a pouch case (114) may be divided into two parts, and a concave receiving portion in which an electrode assembly can be installed may be formed in at least one of the two parts.
  • the inner resin layers of the two parts of the pouch case (114) may be joined to each other to form a sealing portion (114s).
  • the pouch case is sealed, and a battery cell (110), which is a pouch-type secondary battery, may be manufactured.
  • the battery cells (110) may be configured in plurality.
  • the plurality of battery cells (110) may be stacked so as to be electrically connected to each other.
  • the plurality of battery cells (110) may be stacked in a direction parallel to the x-axis while standing upright.
  • the electrode leads (111) may protrude in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells (110) are stacked.
  • one electrode lead (111) may protrude in the y-axis direction
  • the other electrode lead (111) may protrude in the -y-axis direction. If the electrode leads (111) are in a battery cell in which the electrode leads (111) protrude in only one direction, the electrode leads (111) may protrude in the y-axis direction or the -y-axis direction.
  • a module frame (200) for accommodating a battery cell stack (120) may include an upper cover (220) and a U-shaped frame (210).
  • the U-shaped frame (210) may include a bottom portion (210a) and two side portions (210b) extending upward from both ends of the bottom portion (210a).
  • the bottom portion (210a) may cover a lower surface of the battery cell stack (120), and the side portions (210b) may cover both side surfaces of the battery cell stack (120), respectively.
  • the upper cover (220) may be formed as a single plate-shaped structure that covers the remaining upper surface except for the lower surface and the two side surfaces that are covered by the U-shaped frame (210).
  • the upper cover (220) and the U-shaped frame (210) may be joined by welding or the like in a state where their corresponding corner portions are in contact with each other, thereby forming a structure that covers the battery cell stack (120) in the upper, lower, left, and right directions.
  • the battery cell stack (120) may be physically protected through the upper cover (220) and the U-shaped frame (210).
  • the upper cover (220) and the U-shaped frame (210) may include a metal material having a predetermined strength.
  • the module frame (200) according to the modified example may be a monoframe in the form of a metal plate in which the upper surface, lower surface, and both side surfaces are integrated. That is, rather than a structure in which the U-shaped frame (210) and the upper cover (220) are mutually coupled, it may be a structure manufactured by extrusion molding in which the upper surface, lower surface, and both side surfaces are integrated.
  • the end plate (400) may be formed to cover the battery cell stack (120) by being positioned on opposite open sides of the module frame (200).
  • the end plate (400) may physically protect the battery cell stack (120) and other electrical components from external impact.
  • a bus bar frame on which a bus bar is mounted and an insulating cover for electrical insulation may be positioned between the battery cell stack (120) and the end plate (400).
  • the module frame (200) may include a module frame protrusion (211) that protrudes from the bottom portion (210a) of the module frame (200) to pass through the end plate (400). At this time, a coolant may be supplied to or discharged from the heat sink (300) by a cooling port (500) connected to the upper surface portion of the module frame protrusion (211). That is, the battery module according to the present embodiment may include cooling ports (500) that supply coolant to the heat sink (300) or discharge coolant from the heat sink (300).
  • the cooling port (500) may include a refrigerant injection port (500a) for supplying refrigerant to the heat sink (300) and a refrigerant discharge port (500b) for discharging refrigerant from the heat sink (300).
  • the refrigerant injection port (500a) and the refrigerant discharge port (500b) may be respectively connected to a refrigerant line (1500).
  • the module frame protrusions (211) may be configured in two pieces, and the refrigerant injection port (500a) may be arranged on one of these module frame protrusions (211), and the refrigerant discharge port (500b) may be arranged on the other of these module frame protrusions (211).
  • the heat sink (300) may be formed on one side of the module frame (200).
  • the heat sink (300) may be placed under the bottom (210a) of the module frame (200).
  • this is just one example, and there is no particular limitation on the specific location of the heat sink (300) as long as it can be positioned adjacent to the battery module (100) to cool or heat the battery module (100).
  • This heat sink (300) may include a lower plate (310) that forms the skeleton of the heat sink (300) and is directly connected to the bottom (210a) of the module frame (200) by welding or the like, and a recessed portion (320) that is a path through which the refrigerant flows.
  • the heat sink (300) may include a heat sink protrusion (300P) that protrudes from one side of the heat sink (300) to a portion where the module frame protrusion (211) is located. That is, the recessed portion (320) may be connected between two heat sink protrusions (300P), and the two heat sink protrusions (300P) may be portions through which the refrigerant flows and portions through which the refrigerant flows, respectively.
  • the heat sink protrusion (300P) may be positioned to correspond to the module frame protrusion (211) in which the cooling port (500) is formed.
  • the heat sink protrusion (300P) and the module frame protrusion (211) can be directly joined to each other by a method such as welding.
  • the recessed portion (320) of the heat sink (300) corresponds to a portion where the lower plate (310) is formed to be recessed downward.
  • the recessed portion (320) may be a tube having a U-shaped cross-section when cut vertically in the xz plane or yz plane based on the direction in which the refrigerant flow path extends, and a bottom portion (210a) may be positioned on the open upper side of the U-shaped tube.
  • the space between the recessed portion (320) and the bottom portion (210a) becomes an area in which the refrigerant flows, i.e., a refrigerant flow path. Accordingly, the bottom portion (210a) of the module frame (200) may come into direct contact with the refrigerant.
  • recessed portion (320) of the heat sink (300) there is no particular limitation on the manufacturing method of the recessed portion (320) of the heat sink (300), but by providing a recessed structure for the plate-shaped heat sink (300), a U-shaped recessed portion (320) with an open upper side can be formed.
  • These recessed portions (320) can be connected from one of the heat sink protrusions (300P) to the other, as described above.
  • the refrigerant supplied through the refrigerant injection port (500a) is first introduced into the space between the recessed portion (320) and the bottom portion (210a) through a connection between one of the module frame protrusions (211) and the heat sink protrusion (300P). Thereafter, the refrigerant moves along the recessed portion (320) and is discharged through the refrigerant discharge port (500b) through a connection between another of the module frame protrusions (211) and the heat sink protrusion (300P).
  • the battery module (100) illustrated in FIG. 4 can further improve cooling or heating performance by implementing an integrated structure of the module frame (200) and the heat sink (300).
  • the integrated structure can be implemented by having the bottom part (210a) of the module frame (200) correspond to the upper plate of the heat sink (300).
  • the efficiency according to cooling or heating increases, and the space utilization rate on the battery module (100) and the battery pack on which the battery module (100) is mounted can be further improved through the structure in which the heat sink (300) is integrated with the bottom part (210a) of the module frame (200).
  • the heat sink (300) in the present invention is not particularly limited in its shape as long as it can correspond one-to-one with the battery module (100) and provide an individually distinct cooling zone to the battery module (100).
  • each battery module can be individually controlled using a control valve provided in the refrigerant line connected to each heat sink.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a control valve in the form of a three-way valve according to one embodiment of the present invention.
  • the battery pack (1000) is provided with a refrigerant line (1500) that connects each heat sink (300) and a temperature control system (1400).
  • Control valves (1600) in the form of a 3-way valve are provided in the refrigerant line (1500) connected to each of the heat sinks (300).
  • the BMS module (1300) controls the control valves (1600) based on the temperature of each battery module (100), thereby controlling whether or not to supply the refrigerant to the heat sink (300) corresponding to a specific battery module (100).
  • a control valve (1600) in the form of a three-way valve may be a member having three branch pipes.
  • the control valve (1600) in the form of a three-way valve may be connected to three refrigerant lines (1500), respectively.
  • the control valve (1600) may be controlled so that any two of the three branch pipes are connected to each other. That is, any two of the three refrigerant lines (1500) connected to the control valve (1600) may be controlled in real time so that they are connected.
  • the BMS module (1300) may control which two branch pipes are connected in the control valve (1600).
  • the BMS module (1300) controls the control valves (1600) connected to the heat sink (300) corresponding to the battery module (100) to supply coolant to the heat sink (300).
  • the refrigerant line (1500) may include a refrigerant supply line (1510) that supplies refrigerant to the heat sink (300) and a refrigerant discharge line (1520) that discharges refrigerant from the heat sink (300).
  • Figures 7 (a) and (b) are partial drawings each illustrating a form in which a refrigerant supply line and a refrigerant discharge line are connected to a heat sink according to one embodiment of the present invention.
  • the refrigerant supply line (1510) may be connected to the refrigerant injection port (500a), and the refrigerant discharge line (1520) may be connected to the refrigerant discharge port (500b).
  • the refrigerant flowing along the refrigerant supply line (1510) may be introduced into the recessed portion (320) of the heat sink (300) through the refrigerant injection port (500a).
  • the refrigerant flowing along the recessed portion (320) may be discharged to the refrigerant discharge line (1520) through the refrigerant discharge port (500b).
  • An O-ring-shaped sealing member (1700) may be fitted between the refrigerant supply line (1510) and the refrigerant injection port (500a) and between the refrigerant discharge line (1520) and the refrigerant discharge port (500b) to prevent refrigerant leakage, respectively.
  • the refrigerant supply line (1510) and the refrigerant discharge line (1520) can be distinguished by whether they are connected to a refrigerant line (1500) of the same type, or to either the refrigerant injection port (500a) or the refrigerant discharge port (500b).
  • control valve (1600) may include a first control valve (1610) connected to a refrigerant supply line (1510) and a second control valve (1620) connected to a refrigerant discharge line (1520).
  • the BMS module (1300) may control whether the refrigerant circulates to the heat sink (300) and the flow rate of the refrigerant flowing through the heat sink (300) by controlling the paths of the first control valve (1610) and the second control valve (1620).
  • the paths of the first control valve (1610) and the second control valve (1620) may be controlled by the BMS module (1300) so that the coolant flows along the coolant supply line (1510) and the coolant discharge line (1520) connected to the first heat sink (300a). That is, the first control valve (1610) and the second control valve (1620) may be controlled so that the coolant flows along the path D1 in FIG. 2. As the coolant flows inside the first heat sink (300a) along the path D1, cooling or heating can be performed for the first battery module (100a).
  • the flow rate of the refrigerant flowing inside the first heat sink (300a) along the D1 path can also be controlled. If the BMS module (1300) determines that cooling or heating is not necessary for the first battery module (100a), the first control valve (1610) and the second control valve (1620) can be controlled so that the refrigerant flows along the C1 path. In addition, by controlling the flow rate of the refrigerant flowing inside the first heat sink (300a) while some of the refrigerant flows along the C1 path and at the same time some of the refrigerant flows along the D1 path, the degree of cooling or heating for the first battery module (100a) can be controlled.
  • the paths of the first control valve (1610) and the second control valve (1620) can be controlled by the BMS module (1300) so that the coolant flows along the coolant supply line (1510) and the coolant discharge line (1520) connected to the second heat sink (300b). That is, the first control valve (1610) and the second control valve (1620) can be controlled so that the coolant flows along the path D2 in FIG. 2. As the coolant flows inside the second heat sink (300b) along the path D2, cooling or heating can be performed for the second battery module (100b).
  • the flow rate of the refrigerant flowing inside the second heat sink (300b) along the D2 path can also be controlled. If the BMS module (1300) determines that cooling or heating is not necessary for the second battery module (100b), the first control valve (1610) and the second control valve (1620) can be controlled so that the refrigerant flows along the C2 path.
  • the flow rate of the refrigerant flowing inside the second heat sink (300b) is controlled, so that the degree of cooling or heating for the second battery module (100b) can be controlled.
  • the paths of the first control valve (1610) and the second control valve (1620) may be controlled by the BMS module (1300) so that the coolant flows along the coolant supply line (1510) and the coolant discharge line (1520) connected to the third heat sink (300c). That is, the first control valve (1610) and the second control valve (1620) may be controlled so that the coolant flows along the path D3 in FIG. 2. As the coolant flows inside the third heat sink (300c) along the path D3, cooling or heating can be performed for the third battery module (100c).
  • the flow rate of the refrigerant flowing inside the third heat sink (300c) along the D3 path can also be controlled. If the BMS module (1300) determines that cooling or heating is not necessary for the third battery module (100c), the first control valve (1610) and the second control valve (1620) can be controlled so that the refrigerant flows along the C3 path.
  • the flow rate of the refrigerant flowing inside the third heat sink (300c) is controlled, so that the degree of cooling or heating for the third battery module (100c) can be controlled.
  • the paths of the first control valve (1610) and the second control valve (1620) may be controlled by the BMS module (1300) so that the coolant flows along the coolant supply line (1510) and the coolant discharge line (1520) connected to the fourth heat sink (300d). That is, the first control valve (1610) and the second control valve (1620) may be controlled so that the coolant flows along the path D4 in FIG. 2. As the coolant flows inside the fourth heat sink (300d) along the path D4, cooling or heating can be performed for the fourth battery module (100d).
  • the flow rate of the refrigerant flowing inside the fourth heat sink (300d) along the D4 path can also be controlled. If the BMS module (1300) determines that cooling or heating is not necessary for the fourth battery module (100d), the first control valve (1610) and the second control valve (1620) can be controlled so that the refrigerant flows along the C4 path. In addition, by controlling the flow rate of the refrigerant flowing inside the fourth heat sink (300d) while some of the refrigerant flows along the C4 path and at the same time some of the refrigerant flows along the D4 path, the degree of cooling or heating for the fourth battery module (100d) can be controlled.
  • the upper temperature limit and the lower temperature limit can be determined according to various factors such as the size of the battery module, the battery capacity, and the type of battery cell.
  • the temperature of each battery module (100) can be controlled independently from each other by using the control valve (1600) provided in the coolant line (1500) connected to each heat sink (300). That is, by changing two branch pipes that are connected to each other in the control valve (1600) in the form of a three-way valve, it is possible to control whether coolant is supplied to a specific heat sink (300). In addition, by controlling the degree of opening and closing of the branch pipe in the control valve (1600) in the form of a three-way valve, the flow rate of coolant flowing through a specific heat sink (300) can also be controlled.
  • the temperatures of the battery modules (100) can be controlled independently from each other in this way, the temperature difference between the battery modules (100) can be minimized, and the minimized temperature difference can lead to improved performance of the battery modules (100) and suppression of deterioration of the battery cells (110).
  • the battery pack (1000) may include a PRA module (1200) capable of blocking electrical connection between battery modules.
  • the battery pack (1000) may further include a control heat sink (300') connected to a refrigerant line (1500') while being arranged to correspond to the PRA module (1200).
  • the control heat sink (300') is a member in which a refrigerant circulates, and may have a structure identical to or similar to that of the heat sink (300).
  • a 3-way valve-type control valve (1600') may be provided in the refrigerant line (1500') connected to the control heat sink (300').
  • the refrigerant line (1500') connected to the control heat sink (300') may include a refrigerant supply line (1510') that supplies refrigerant to the control heat sink (300') and a refrigerant discharge line (1520') that discharges refrigerant from the control heat sink (300').
  • control valve (1600') may include a first control valve (1610') connected to a refrigerant supply line (1510') and a second control valve (1620') connected to a refrigerant discharge line (1520').
  • the BMS module (1300) may control whether the refrigerant circulates to the control heat sink (300') and the flow rate of the refrigerant flowing through the control heat sink (300') by controlling the paths of the first control valve (1610') and the second control valve (1620').
  • the refrigerant supplied from the temperature control system (1400) may flow through the control valve (1600') arranged in the refrigerant line (1500') corresponding to the control heat sink (300') to the control valve (1600') arranged in the refrigerant line (1500) corresponding to the heat sink (300).
  • the refrigerant may first flow through the control valve (1600') corresponding to the control heat sink (300') before the control valve (1600) corresponding to the heat sink (300).
  • the BMS module (1300) can control the control valve (1600') connected to the control heat sink (300') to control the temperature of the refrigerant. Specifically, the refrigerant flowing along the control heat sink (300') can be heated by the heat generated in the PRA module (1200), thereby controlling the temperature of the refrigerant.
  • the first control valve (1610') and the second control valve (1620') can be controlled so that the refrigerant supplied from the temperature control system (1400) flows along the path D'.
  • the refrigerant can be heated by the heat generated in the PRA module (1200) while flowing inside the control heat sink (300') along the path D'.
  • the first control valve (1610') and the second control valve (1620') can be controlled so that the refrigerant flows along the path C'. Additionally, the degree of heating by the PRA module (1200) can be controlled by having some refrigerant flow along the C’ path and other refrigerant flow along the D’ path at the same time.
  • the circulating coolant can be heated by a separate heating element in the temperature control system (1400).
  • the coolant is not heated by using a separate heating element of the temperature control system (1400), but rather, the coolant can be heated by using heat generated from the PRA module (1200), i.e., waste heat. That is, in the present embodiment, energy harvesting is possible by using the PRA module (1200), and accordingly, the energy efficiency of the entire device, such as a vehicle equipped with the battery pack (1000), can be improved.
  • the battery pack according to the present embodiment described above can be applied to various devices. Specifically, it can be applied to means of transportation such as electric bicycles, electric cars, hybrids, and ESS (Energy Storage Systems), but is not limited thereto and can be applied to various devices that can use secondary batteries.
  • means of transportation such as electric bicycles, electric cars, hybrids, and ESS (Energy Storage Systems)
  • ESS Electronicgy Storage Systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 복수의 전지셀들을 포함하는 복수의 전지 모듈들; 상기 전지 모듈들 각각에 대응하도록 배치되어 상기 전지 모듈을 냉각하는 히트 싱크들; 상기 히트 싱크들에 냉매를 공급하고 회수하는 온도 제어 시스템; 상기 히트 싱크들과 상기 온도 제어 시스템을 연결하는 냉매 라인; 및 상기 전지 모듈의 상태를 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈;을 포함한다. 상기 히트 싱크들 각각에 연결된 상기 냉매 라인에 3웨이 밸브(3 Way valve) 형태의 조절 밸브들이 마련된다. 상기 BMS 모듈이 상기 전지 모듈의 온도를 바탕으로 상기 조절 밸브들을 조절하여, 상기 전지 모듈과 대응하는 상기 히트 싱크로의 냉매의 공급 여부를 제어한다.

Description

전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2023년 11월 9일자 한국 특허 출원 제10-2023-0154463호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내부 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 시스템을 갖춘 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BDU(Battery Disconnect Unit), BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.
이차 전지는, 적정 온도보다 높아지는 경우 이차 전지의 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 특히, 다수의 이차 전지, 즉 전지셀을 구비한 전지 모듈이나 전지팩은 좁은 공간에서 다수의 전지셀로부터 나오는 열이 합산되어 온도가 더욱 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 다시 말해서, 다수의 전지셀이 적층된 전지 모듈과 이러한 전지 모듈이 장착된 전지팩의 경우, 높은 출력을 얻을 수 있지만, 충전 및 방전 시 전지셀에서 발생하는 열을 제거하는 것이 용이하지 않다. 전지셀의 방열이 제대로 이루어지지 않을 경우 전지셀의 열화가 빨라지면서 수명이 짧아지게 되고, 폭발이나 발화의 가능성이 커지게 된다.
더욱이, 차량용 전지팩에 포함되는 전지 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓일 수 있다. 따라서, 전지 모듈이나 전지팩을 구성하는 경우, 안정적이면서도 효과적인 냉각 성능을 확보하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 전지 모듈이나 전지팩의 냉각 방법은 크게 냉각수 등의 냉매를 활용한 수냉식 방법과 냉각풍을 활용한 공랭식 방법으로 구분될 수 있다. 그 중 수냉식 냉각은, 냉각 성능이 우수해 대용량의 전지 모듈이나 전지팩에서 발생하는 높은 열을 효과적으로 냉각할 수 있다.
다만, 종래의 전지팩의 경우, 냉매가 흐르는 냉매 라인이, 일원화되어 있기 때문에 전지팩 내부의 영역별 온도를 개별적으로 제어하기 어렵다는 문제가 있다. 이러한 일원화된 냉각 방식의 경우, 전지팩 내부의 전지 모듈들 간의 온도 편차를 줄이기 어렵다는 문제가 있다.
이에 전지팩 내부의 영역별 온도를 능동적으로 제어할 수 있는 신규한 방식의 냉각 구조에 대한 개발이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지팩 내부의 영역별 온도를 개별적으로 제어할 수 있는 방식을 갖춘 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 복수의 전지셀들을 포함하는 복수의 전지 모듈들; 상기 전지 모듈들 각각에 대응하도록 배치되어 상기 전지 모듈을 냉각하는 히트 싱크들; 상기 히트 싱크들에 냉매를 공급하고 회수하는 온도 제어 시스템; 상기 히트 싱크들과 상기 온도 제어 시스템을 연결하는 냉매 라인; 및 상기 전지 모듈의 상태를 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈;을 포함한다. 상기 히트 싱크들 각각에 연결된 상기 냉매 라인에 3웨이 밸브(3 Way valve) 형태의 조절 밸브들이 마련된다. 상기 BMS 모듈이 상기 전지 모듈의 온도를 바탕으로 상기 조절 밸브들을 조절하여, 상기 전지 모듈과 대응하는 상기 히트 싱크로의 냉매의 공급 여부를 제어한다.
상기 히트 싱크들 각각은 상기 전지 모듈들 각각과 일대일로 대응하도록 배치되어, 상기 전지 모듈들은 개별적으로 구분되는 냉각 구역을 가질 수 있다.
상기 전지 모듈이 상한 온도 이상 또는 하한 온도 이하가 되면, 상기 BMS 모듈이 상기 전지 모듈과 대응하는 상기 히트 싱크에 연결된 상기 조절 밸브들을 제어하여, 상기 히트 싱크로 냉매를 공급할 수 있다.
상기 냉매 라인은, 상기 히트 싱크에 냉매를 공급하는 냉매 공급 라인 및 상기 히트 싱크로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 라인을 포함할 수 있고, 상기 조절 밸브는, 상기 냉매 공급 라인과 연결된 제1 조절 밸브 및 상기 냉매 배출 라인과 연결된 제2 조절 밸브를 포함할 수 있다.
상기 BMS 모듈은, 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 경로 또는 개폐 정도를 조절함으로써, 상기 히트 싱크에 대한 상기 냉매의 순환 여부 또는 상기 히트 싱크를 흐르는 냉매의 유량을 제어할 수 있다.
상기 전지팩은, 상기 전지 모듈들의 전기적 연결을 제어하는 PRA(Power Relay Assembly) 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 전지팩은, 상기 PRA 모듈과 대응하도록 배치된 채, 상기 냉매 라인과 연결되는 컨트롤 히트 싱크를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤 히트 싱크에 연결된 상기 냉매 라인에 상기 조절 밸브가 마련될 수 있다.
상기 온도 제어 시스템으로부터 공급된 냉매는, 상기 컨트롤 히트 싱크에 대응하는 상기 냉매 라인에 배치된 상기 조절 밸브를 거쳐, 상기 히트 싱크에 대응하는 상기 냉매 라인에 배치된 상기 조절 밸브로 흐를 수 있다.
상기 BMS 모듈이, 상기 컨트롤 히트 싱크에 연결된 상기 조절 밸브를 제어하여, 상기 냉매의 온도를 조절할 수 있다.
상기 컨트롤 히트 싱크를 따라 흐르는 상기 냉매는 상기 PRA 모듈에서 발생한 열에 의해 가열되면서, 상기 냉매의 온도가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스는 상기 전지팩을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브를 바탕으로, BMS(Battery Management System) 모듈이, 각 전지 모듈과 대응하는 히트 싱크로의 냉매의 공급 여부를 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 전지 모듈의 온도를 기반으로, 각 전지 모듈의 영역별 온도를 개별적으로 제어할 수 있어, 전지 모듈들 간의 온도 편차를 최소화할 수 있다.
또한, PRA(Power Relay Assembly) 모듈에서 발생한 열을, 전지 모듈의 온도 상승을 위해 활용할 수 있어, 전지팩의 내부 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩의 구성들을 개략적으로 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 전지 모듈에 포함된 전지셀들 중 하나를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브를 나타낸 사시도이다.
도 7의 (a)와 (b) 각각은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 공급 라인과 냉매 배출 라인이 히트 싱크와 연결되는 형태를 설명하기 위한 부분 도면들이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 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 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩의 구성들을 개략적으로 표현한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 복수의 전지셀들을 포함하는 복수의 전지 모듈(100)들; 및 전지 모듈(100)의 상태를 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈(1300);을 포함한다. 하나의 전지팩(1000)에 포함되는 전지 모듈(100)의 개수에 특별한 제한은 없다.
전지 모듈(100)에 포함된 전지셀(110)들의 실시간 온도 데이터나 전압 데이터가, LV(Low voltage) 연결 라인(900)을 통해 BMS 모듈(1300)로 송출된다. BMS 모듈(1300)은, 이러한 온도 데이터나 전압 데이터를 바탕으로 전지 모듈(100)의 실시간 작동 상태를 모니터링 및 제어할 수 있다. 상기 LV 연결 라인(900)은, 전지 모듈(100)의 전압 및 온도 등을 감지하고 제어하기 위한 센싱 연결을 의미한다.
또한, 전지팩(1000)은, 전지 모듈(100)들의 전기적 연결을 제어하는 PRA(Power Relay Assembly) 모듈(1200)을 더 포함할 수 있다. 전지 모듈(100)들 사이의 전기적 연결이나 전지 모듈(100)과 PRA 모듈(1200) 사이의 전기적 연결이 HV(High voltage) 연결 라인(800)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 HV 연결 라인(800)은 고전압이 요구되는 전력을 공급하기 위한 전원 역할의 연결로써, 전지셀 간의 연결이나 전지 모듈 간의 연결 등을 의미한다.
PRA 모듈(1200)은, 소위 BDU(Battery Disconnection Unit) 모듈에 해당하는 것으로, 전지 모듈(100)의 전기적 연결을 제어하기 위한 구성이다. PRA 모듈(1200)은 전력변환장치와 전지 모듈(100) 사이에서 전원을 차단할 수 있다. 즉, PRA 모듈(1200)은 전류가 설정범위를 넘는 조건이 발생하면 전지팩(1000)의 전원을 차단하여 전지팩(1000)의 안전성을 확보할 수 있다.
전지 모듈(100)들, BMS 모듈(1300), PRA 모듈(1200)은, 팩 프레임(1100)에 장착될 수 있다. 일례로, 팩 프레임(1100)은 상부가 개방된 박스형 구조물로, 팩 프레임(1100)의 내부 공간에 전지 모듈(100)들, BMS 모듈(1300), PRA 모듈(1200)이 장착될 수 있다. 또한, 구체적으로 도시하지 않았으나, 팩 프레임(1100)의 개방된 상부를 덮는 팩 커버가 추가로 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 전지 모듈(100)들 각각에 대응하도록 배치되어 전지 모듈(100)을 냉각하는 히트 싱크(300)들; 히트 싱크(300)들에 냉매(coolant)를 공급하고 회수하는 온도 제어 시스템(1400); 및 히트 싱크(300)들과 온도 제어 시스템(1400)을 연결하는 냉매 라인(1500);을 포함한다.
히트 싱크(300)의 내부에는 상기 냉매가 순환될 수 있고, 이러한 히트 싱크(300)들 각각은 전지 모듈(100)들 각각과 일대일로 대응하도록 배치될 수 있으며, 각 히트 싱크(300)는, 그 내부에 흐르는 상기 냉매를 이용해, 각 전지 모듈(100)들을 냉각하거나 가열할 수 있다. 전지팩(1000) 내에서 전지 모듈(100)들은 개별적으로 구분되는 냉각 또는 가열 구역을 가질 수 있다. 상기 냉매에 특별한 제한은 없으나, 냉각수가 적용될 수 있다.
일례로, 하나의 전지팩(1000) 내부에 제1 전지 모듈(100a), 제2 전지 모듈(100b), 제3 전지 모듈(100c) 및 제4 전지 모듈(100d)이 배치될 수 있다. 제1 전지 모듈(100a), 제2 전지 모듈(100b), 제3 전지 모듈(100c) 및 제4 전지 모듈(100d) 각각과 일대일로 대응하도록 제1 히트 싱크(300a), 제2 히트 싱크(300b), 제3 히트 싱크(300c) 및 제4 히트 싱크(300d)가 마련될 수 있다.
온도 제어 시스템(1400)은, 각 히트 싱크(300)들에 냉매를 공급할 수 있고, 또 히트 싱크(300)를 따라 흐르는 냉매는 다시 온도 제어 시스템(1400)으로 회수될 수 있다. 온도 제어 시스템(1400)과 각 히트 싱크(300)들은 냉매의 순환 구조를 구현할 수 있다. 또한, 온도 제어 시스템(1400)과 각 히트 싱크(300)들은 냉매 라인(1500)에 의해 서로 연결될 수 있다. 냉매 라인(1500)은, 일종의 관 형태의 부재일 수 있고, 냉매 라인(1500)의 내부에서 상기 냉매가 흐를 수 있다.
구체적으로, BMS 모듈(1300)은, 각 전지 모듈(100)들의 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 만일 전지 모듈(100)들에 열이 발생하여, BMS 모듈(1300)이 전지 모듈(100)에 대한 냉각이 필요하다고 판단될 경우, 온도 제어 시스템(1400)에서 A 경로의 냉매 라인(1500)을 따라 냉각된 냉매를 공급한다. 이러한 냉매는 냉매 라인(1500)을 통해 각 전지 모듈(100)과 대응하는 각 히트 싱크(300)들을 순환하면서, 전지 모듈(100)에 대한 냉각이 이루어질 수 있다. 이후, 냉매는 B 경로의 냉매 라인(1500)을 따라 다시 온도 제어 시스템(1400)으로 회수된다. 회수된 냉매는 온도 제어 시스템(1400)에서 다시 냉각되고, A 경로의 냉매 라인(1500)을 따라 다시 공급될 수 있다. 즉, 전지 모듈(100)이 기설정된 기준의 온도까지 냉각되도록, 냉매가 온도 제어 시스템(1400)과 각 히트 싱크(300)들 사이를 계속 순환할 수 있다.
반대로, 외부 환경이나 급속 충전 실시 등으로 인해, BMS 모듈(1300)이 전지 모듈(100)에 대한 가열이 필요하다고 판단될 경우, 온도 제어 시스템(1400)에서 A 경로의 냉매 라인(1500)을 따라 가열된 냉매를 공급한다. 이러한 냉매는 냉매 라인(1500)을 통해 각 전지 모듈(100)과 대응하는 각 히트 싱크(300)들을 순환하면서, 전지 모듈(100)에 대한 가열이 이루어질 수 있다. 이후, 냉매는 B 경로의 냉매 라인(1500)을 따라 다시 온도 제어 시스템(1400)으로 회수된다. 회수된 냉매는 온도 제어 시스템(1400)에서 다시 가열되고, A 경로의 냉매 라인(1500)을 따라 다시 공급될 수 있다. 즉, 전지 모듈(100)이 기설정된 기준의 온도까지 가열되도록, 냉매가 온도 제어 시스템(1400)과 각 히트 싱크(300)들 사이를 계속 순환할 수 있다.
전지팩(1000) 내의 전지 모듈(100)의 온도는, 기설정된 상한 온도와 하한 온도 사이를 계속 유지해야, 전지팩(1000)의 성능 발현에 유리하다. 상한 온도와 하한 온도는, 전지팩(1000)의 용량, 크기, 전지셀의 종류 등의 여러 요인에 따라 결정될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 전지 모듈(100)과 히트 싱크(300)의 예시 구조에 대해 설명하도록 한다. 즉, 아래에서 도 3 내지 도 5과 함께 설명하는 전지 모듈(100)과 히트 싱크(300)는, 본 발명의 예시적 구조일 뿐이며, 본 발명에서 전지 모듈(100)과 히트 싱크(300)가 서로 일대일로 대응될 수 있다면 그 형태의 특별한 제한은 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 전지 모듈에 포함된 전지셀들 중 하나를 나타낸 평면도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 전지셀(110)들이 적층된 전지셀 적층체(120), 전지셀 적층체(120)를 수납하는 모듈 프레임(200) 및 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a) 아래에 위치하는 히트 싱크(300)를 포함할 수 있다. 일례로, 히트 싱크(300)의 함몰부(320)를 따라, 앞서 설명한 냉매가 흐를 수 있다.
먼저 본 실시예에 따른 전지셀(110)은, 다양한 형태의 전지셀일 수 있으며, 예를 들어 파우치형 전지셀, 각형 전지셀 또는 원통형 전지셀일 수 있다. 일례로, 도 5에 도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 파우치형 전지셀일 수 있다. 이하에서는 파우치형 전지셀에 관해 설명하나, 본 실시예에 따른 전지셀(110)을 이에 한정되지 않고, 다양한 종류의 전지셀이 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 전지셀(110)은, 일 방향 또는 양 방향으로 돌출되는 전극 리드(111)들을 갖는 전극 조립체가 파우치 케이스(114)에 수납된 형태일 수 있다. 이러한 전지셀(110)은 장방형의 시트 형상일 수 있다. 전지셀(110)은, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치 케이스(114)에 전극 조립체를 수납한 뒤, 상기 파우치 케이스(114)의 외주부를 접착하여 형성될 수 있다. 일례로, 전지셀(110)은 두 개의 전극 리드(111)들이 서로 대향하여 셀 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예로써, 전지셀(110)의 전극 리드(111)들이 모두 한 방향으로 돌출되는 구조도 가능하다. 전극 리드(111)들 중 하나는 양극 리드이고, 다른 하나는 음극 리드이다.
전지셀(110)은, 파우치 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 파우치 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀(110)은 총 3군데의 실링부(114s)를 갖고, 실링부(114s)는 융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 폴딩부(115)로 이루어질 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은, 전극 조립체가 파우치 케이스(114) 내부에 수납되고 파우치 케이스(114)의 외주변이 실링되어 실링부(114s)가 형성된 형태의 파우치형 이차 전지일 수 있다. 도 5에서 파우치 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)에 실링부(114s)가 형성된 것만 도시되어 있고, 폴딩부(115)와 마주하는 변에는 실링부가 도시되어 있지 않지만, 폴딩부(115)와 마주하는 변의 실링부는, 공간 활용성을 위해 실링이 완료된 이후에 한쪽으로 접힌 상태이다.
라미네이트 시트의 파우치 케이스(114)는, 밀봉을 위한 내측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 금속층 및 가장 바깥쪽의 외측 수지층을 포함할 수 있다. 파우치 케이스(114) 내부의 전극 조립체를 기준으로, 내측 수지층이 가장 안쪽에 위치하고, 외측 수지층이 가장 바깥쪽에 위치하며, 금속층이 내측 수지층과 외측 수지층 사이에 위치할 수 있다.
외측 수지층은 외부로부터 전극 조립체를 보호하기 위해 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성을 갖고 전기적 절연성을 띌 수 있다. 이러한 외측 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET) 수지 또는 나일론(nylon) 수지를 포함할 수 있다. 금속층은 공기, 습기 등이 파우치형 이차 전지 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 금속층은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 내측 수지층은 전극 조립체를 내장한 상태에서 인가된 열 및/또는 압력에 의해 서로 열 융착될 수 있다. 이러한 내측 수지층은 무연신 폴리프로필렌(Casted PolyPropylene, CPP) 또는 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP)을 포함할 수 있다.
파우치 케이스(114)가 2개의 부분으로 구분되고, 상기 2개의 부분 중 적어도 하나에 전극 조립체가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부가 형성될 수 있다. 이러한 수납부의 바깥 둘레를 따라, 파우치 케이스(114)의 상기 2개의 부분들의 내측 수지층끼리 서로 접합되어 실링부(114s)가 마련될 수 있다. 이러한 방식으로 파우치 케이스가 밀봉되어, 파우치형 이차 전지인 전지셀(110)이 제조될 수 있다.
전지셀 적층체(120) 내에서, 전지셀(110)은 복수로 구성될 수 있다. 복수의 전지셀(110)들은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층될 수 있다. 특히, 복수의 전지셀(110)들이, 직립한 채, x축과 평행한 방향을 따라 적층될 수 있다. 이에 따라, 전극 리드(111)들은 전지셀(110)들이 적층되는 방향과 수직한 방향으로 돌출될 수 있다. 전지셀(110)에서 하나의 전극 리드(111)는 y축 방향을 향해 돌출될 수 있고, 다른 전극 리드(111)는 -y축 방향을 향해 돌출될 수 있다. 만일 전극 리드(111)들이 일 방향으로만 돌출된 전지셀이라면, 전극 리드(111)들은 y축 방향 또는 -y축 방향으로 돌출될 수 있다.
전지셀 적층체(120)를 수납하는 모듈 프레임(200)은 상부 커버(220) 및 U자형 프레임(210)을 포함할 수 있다. U자형 프레임(210)은 바닥부(210a) 및 바닥부(210a)의 양 단부에서 상향 연장된 2개의 측면부(210b)들을 포함할 수 있다. 바닥부(210a)는 전지셀 적층체(120)의 하면을 커버할 수 있고, 측면부(210b)들은 전지셀 적층체(120)의 양 측면들을 각각 커버할 수 있다.
상부 커버(220)는 U자형 프레임(210)에 의해 감싸지는 상기 하면 및 상기 양 측면을 제외한 나머지 상면을 감싸는 하나의 판상형 구조로 형성될 수 있다. 상부 커버(220)와 U자형 프레임(210)은 서로 대응하는 모서리 부위들이 접촉된 상태에서, 용접 등에 의해 결합됨으로써, 전지셀 적층체(120)를 상하좌우로 커버하는 구조를 형성할 수 있다. 상부 커버(220)와 U자형 프레임(210)을 통해 전지셀 적층체(120)를 물리적으로 보호할 수 있다. 이를 위해 상부 커버(220)와 U자형 프레임(210)은 소정의 강도를 갖는 금속 재질을 포함할 수 있다.
한편, 구체적으로 도시하지 않았으나, 변형예에 따른 모듈 프레임(200)은 상면, 하면 및 양 측면이 일체화된 금속 판재 형태의 모노 프레임일 수 있다. 즉, U자형 프레임(210)과 상부 커버(220)가 상호 결합되는 구조가 아니라, 압출 성형으로 제조되어 상면, 하면 및 양 측면이 일체화된 구조일 수 있다.
엔드 플레이트(400)는 모듈 프레임(200)의 개방된 서로 대응하는 양 측에 위치하여 전지셀 적층체(120)를 커버하도록 형성될 수 있다. 이러한 엔드 플레이트(400)는 외부의 충격으로부터 전지셀 적층체(120) 및 기타 전장품을 물리적으로 보호할 수 있다. 한편, 구체적으로 도시하지 않았으나, 전지셀 적층체(120)와 엔드 플레이트(400) 사이에는 버스바가 장착되는 버스바 프레임 및 전기적 절연을 위한 절연 커버 등의 위치할 수 있다.
본 실시예에 따른 모듈 프레임(200)은, 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a)로부터 엔드 플레이트(400)를 지나도록 돌출된 모듈 프레임 돌출부(211)를 포함할 수 있다. 이 때, 모듈 프레임 돌출부(211)의 상면부와 연결되는 냉각 포트(500)에 의해 냉매가 히트 싱크(300)로 공급되거나 배출될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 전지 모듈은, 히트 싱크(300)에 냉매를 공급하거나 히트 싱크(300)로부터 냉매를 배출하는 냉각 포트(500)들을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 냉각 포트(500)는, 히트 싱크(300)에 냉매를 공급하는 냉매 주입 포트(500a)와 히트 싱크(300)로부터 냉매를 배출하는 냉매 배출 포트(500b)를 포함할 수 있다. 냉매 주입 포트(500a)와 냉매 배출 포트(500b)는 냉매 라인(1500)과 각각 연결될 수 있다. 모듈 프레임 돌출부(211)가 2개로 구성될 수 있고, 냉매 주입 포트(500a)는 이러한 모듈 프레임 돌출부(211)들 중 어느 하나 위에 배치될 수 있고, 냉매 배출 포트(500b)는 이러한 모듈 프레임 돌출부(211)들 중 다른 하나의 위에 배치될 수 있다.
한편, 히트 싱크(300)는 모듈 프레임(200)의 일면에 형성될 수 있다. 일례로, 히트 싱크(300)는 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a) 아래에 배치될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시이며, 전지 모듈(100)을 냉각 또는 가열하기 위해 전지 모듈(100)에 인접하여 위치할 수 있다면, 히트 싱크(300)의 구체적인 위치에 특별한 제한은 없다.
이러한 히트 싱크(300)는, 히트 싱크(300)의 골격을 형성하고 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a)에 용접 등으로 직접 접합되는 하부 플레이트(310) 및 냉매가 유동하는 경로인 함몰부(320)를 포함할 수 있다. 또한, 히트 싱크(300)는 히트 싱크(300)의 일 변으로부터 모듈 프레임 돌출부(211)가 위치한 부분으로 돌출된 히트 싱크 돌출부(300P)를 포함할 수 있다. 즉, 함몰부(320)가 2개의 히트 싱크 돌출부(300P)들 사이에서 이어질 수 있는데, 2개의 히트 싱크 돌출부(300P)는 각각 냉매가 유입되는 부분과 냉매가 배출되는 부분일 수 있다. 이를 위해 히트 싱크 돌출부(300P)는, 냉각 포트(500)가 형성된 모듈 프레임 돌출부(211)와 대응하도록 위치할 수 있다. 히트 싱크 돌출부(300P)와 모듈 프레임 돌출부(211)는 서로 용접 등의 방법으로 직접 접합될 수 있다.
히트 싱크(300)의 함몰부(320)는, 하부 플레이트(310)가 하측으로 함몰 형성된 부분에 해당한다. 함몰부(320)는 냉매 유로가 뻗는 방향을 기준으로 수직하게 xz평면이나 yz평면으로 자른 단면이 U자형인 관일 수 있으며, 상기 U자형인 관의 개방된 상측에 바닥부(210a)가 위치할 수 있다. 히트 싱크(300)의 하부 플레이트(310)가 바닥부(210a)와 접하면서, 함몰부(320)과 바닥부(210a) 사이의 공간이 냉매가 유동하는 영역, 즉 냉매의 유로가 된다. 이에 따라, 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a)가 상기 냉매와 직접 접촉할 수 있다.
히트 싱크(300)의 함몰부(320)의 제조 방법에 특별한 제한은 없으나, 판상형의 히트 싱크(300)에 대해 함몰 형성된 구조를 마련함으로써, 상측이 개방된 U자형 함몰부(320)를 형성할 수 있다.
이러한 함몰부(320)는, 상술한 바 대로, 히트 싱크 돌출부(300P)들 중 하나로부터 다른 하나로 이어질 수 있다. 냉매 주입 포트(500a)를 통해 공급된 냉매는, 어느 하나의 모듈 프레임 돌출부(211)와 히트 싱크 돌출부(300P) 사이를 거쳐 함몰부(320)과 바닥부(210a) 사이의 공간으로 처음 유입된다. 이후, 냉매는 함몰부(320)를 따라 이동하고, 다른 하나의 모듈 프레임 돌출부(211)와 히트 싱크 돌출부(300P) 사이를 거쳐 냉매 배출 포트(500b)를 통해 배출된다.
도 4에 도시된 전지 모듈(100)은 모듈 프레임(200)과 히트 싱크(300)의 일체형 구조를 구현하여, 냉각 또는 가열 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a)가 히트 싱크(300)의 상부 플레이트에 대응하는 역할을 함으로써 일체형 구조를 구현할 수 있다. 냉각이나 가열에 따른 효율이 상승하고, 히트 싱크(300)가 모듈 프레임(200)의 바닥부(210a)와 일체화된 구조를 통해 전지 모듈(100) 및 전지 모듈(100)이 장착된 전지팩 상의 공간 활용률을 보다 향상시킬 수 있다. 다만, 이는 본 발명에서 적용될 수 있는 히트 싱크(300)의 하나의 예시를 설명한 것이며, 본 발명에서의 히트 싱크(300)는, 전지 모듈(100)과 일대일로 대응하여 전지 모듈(100)에 개별적으로 구분되는 냉각 구역을 제공할 수 있다면, 그 형태에 특별한 제한은 없다.
이하에서는, 각 히트 싱크에 연결된 냉매 라인에 구비된 조절 밸브를 이용해, 각 전지 모듈의 온도를 개별적으로 제어할 수 있는 것에 대해 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 6을 참고하면, 상술한 것처럼, 본 실시예에 따른 전지팩(1000)에는, 각 히트 싱크(300)들과 온도 제어 시스템(1400)을 연결하는 냉매 라인(1500)이 구비된다. 히트 싱크(300)들 각각에 연결된 냉매 라인(1500)에 3웨이 밸브(3 Way valve) 형태의 조절 밸브(1600)들이 마련된다. 본 실시예에 따른 BMS 모듈(1300)이 각 전지 모듈(100)의 온도를 바탕으로 조절 밸브(1600)들을 조절하여, 특정 전지 모듈(100)과 대응하는 히트 싱크(300)로의 냉매의 공급 여부를 제어한다.
도 6에 개략적으로 도시된 것처럼, 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브(1600)는, 3개의 분기관(branch pipe)을 가진 부재일 수 있다. 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브(1600)는, 3개의 냉매 라인(1500)들과 각각 연결될 수 있다. 조절 밸브(1600)는, 3개의 분기관 중 어느 2개의 분기관이 서로 연통되도록 조절될 수 있다. 즉, 조절 밸브(1600)와 연결된 3개의 냉매 라인(1500)들 중 어느 2개가 연통되도록 실시간으로 제어될 수 있다. BMS 모듈(1300)이 조절 밸브(1600)에서 어떤 2개의 분기관이 연통되는지를 제어할 수 있다.
도 2를 참고하면, 전지 모듈(100)이 기설정된 온도 이상 또는 이하가 되면, BMS 모듈(1300)이 해당 전지 모듈(100)과 대응하는 히트 싱크(300)에 연결된 조절 밸브(1600)들을 제어하여, 그 히트 싱크(300)로 냉매를 공급할 수 있다.
구체적으로, 냉매 라인(1500)은, 히트 싱크(300)에 냉매를 공급하는 냉매 공급 라인(1510) 및 히트 싱크(300)로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 라인(1520)을 포함할 수 있다.
도 7의 (a)와 (b) 각각은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 공급 라인과 냉매 배출 라인이 히트 싱크와 연결되는 형태를 설명하기 위한 부분 도면들이다.
도 3, 도 4 및 도 7을 참고하면, 냉매 공급 라인(1510)은, 냉매 주입 포트(500a)와 연결될 수 있고, 냉매 배출 라인(1520)은 냉매 배출 포트(500b)와 연결될 수 있다. 냉매 공급 라인(1510)을 따라 흐른 냉매는, 냉매 주입 포트(500a)를 통해 히트 싱크(300)의 함몰부(320)로 유입될 수 있다. 함몰부(320)를 따라 흐른 냉매는, 냉매 배출 포트(500b)를 통해 냉매 배출 라인(1520)으로 배출될 수 있다. 냉매 공급 라인(1510)과 냉매 주입 포트(500a) 사이 및 냉매 배출 라인(1520)과 냉매 배출 포트(500b) 사이 각각에는 냉매 누설 방지를 위한 오링(O-ring) 형태의 실링 부재(1700)가 끼워질 수 있다. 본 실시예에서, 냉매 공급 라인(1510)과 냉매 배출 라인(1520)은, 동일한 형태의 냉매 라인(1500)이나, 냉매 주입 포트(500a)나 냉매 배출 포트(500b) 중 어느 것에 연결되는 지 여부로 구분될 수 있다.
다시 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 조절 밸브(1600)는, 냉매 공급 라인(1510)과 연결된 제1 조절 밸브(1610) 및 냉매 배출 라인(1520)과 연결된 제2 조절 밸브(1620)를 포함할 수 있다. BMS 모듈(1300)은, 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)의 경로를 조절함으로써, 히트 싱크(300)에 대한 상기 냉매의 순환 여부 및 히트 싱크(300)를 흐르는 냉매의 유량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제1 전지 모듈(100a)이 상한 온도 이상 또는 하한 온도 이하가 되어, BMS 모듈(1300)이 제1 전지 모듈(100a)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하다고 판단되면, 제1 히트 싱크(300a)와 연결된 냉매 공급 라인(1510)과 냉매 배출 라인(1520)을 따라 냉매가 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)의 경로가 BMS 모듈(1300)에 의해 조절될 수 있다. 즉, 도 2에서 냉매가 D1 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 상기 냉매가 D1 경로를 따라 제1 히트 싱크(300a)의 내부를 흐르면서, 제1 전지 모듈(100a)에 대해 냉각 또는 가열이 이루어질 수 있다. 또한, 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)에서 각 분기관의 개폐정도를 조절함으로써, D1 경로를 따라 제1 히트 싱크(300a)의 내부를 흐르는 냉매의 유량도 조절할 수 있다. 만일, BMS 모듈(1300)이 제1 전지 모듈(100a)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하지 않다고 판단되면, 냉매가 C1 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 또한, 일부 냉매는 C1 경로로 흐르고 동시에 다른 일부 냉매는 D1 경로를 흐르면서, 제1 히트 싱크(300a)의 내부를 흐르는 냉매의 유량이 조절되어, 제1 전지 모듈(100a)에 대한 냉각 또는 가열의 정도가 조절될 수 있다.
마찬가지로, 제2 전지 모듈(100b)이 상한 온도 이상 또는 하한 온도 이하가 되어, BMS 모듈(1300)이 제2 전지 모듈(100b)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하다고 판단되면, 제2 히트 싱크(300b)와 연결된 냉매 공급 라인(1510)과 냉매 배출 라인(1520)을 따라 냉매가 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)의 경로가 BMS 모듈(1300)에 의해 조절될 수 있다. 즉, 도 2에서 냉매가 D2 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 상기 냉매가 D2 경로를 따라 제2 히트 싱크(300b)의 내부를 흐르면서, 제2 전지 모듈(100b)에 대해 냉각 또는 가열이 이루어질 수 있다. 또한, 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)에서 각 분기관의 개폐정도를 조절함으로써, D2 경로를 따라 제2 히트 싱크(300b)의 내부를 흐르는 냉매의 유량도 조절할 수 있다. 만일, BMS 모듈(1300)이 제2 전지 모듈(100b)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하지 않다고 판단되면, 냉매가 C2 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 또한, 일부 냉매는 C2 경로로 흐르고 동시에 다른 일부 냉매는 D2 경로를 흐르면서, 제2 히트 싱크(300b)의 내부를 흐르는 냉매의 유량이 조절되어, 제2 전지 모듈(100b)에 대한 냉각 또는 가열의 정도가 조절될 수 있다.
마찬가지로, 제3 전지 모듈(100c)이 상한 온도 이상 또는 하한 온도 이하가 되어, BMS 모듈(1300)이 제3 전지 모듈(100c)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하다고 판단되면, 제3 히트 싱크(300c)와 연결된 냉매 공급 라인(1510)과 냉매 배출 라인(1520)을 따라 냉매가 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)의 경로가 BMS 모듈(1300)에 의해 조절될 수 있다. 즉, 도 2에서 냉매가 D3 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 상기 냉매가 D3 경로를 따라 제3 히트 싱크(300c)의 내부를 흐르면서, 제3 전지 모듈(100c)에 대해 냉각 또는 가열이 이루어질 수 있다. 또한, 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)에서 각 분기관의 개폐정도를 조절함으로써, D3 경로를 따라 제3 히트 싱크(300c)의 내부를 흐르는 냉매의 유량도 조절할 수 있다. 만일, BMS 모듈(1300)이 제3 전지 모듈(100c)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하지 않다고 판단되면, 냉매가 C3 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 또한, 일부 냉매는 C3 경로로 흐르고 동시에 다른 일부 냉매는 D3 경로를 흐르면서, 제3 히트 싱크(300c)의 내부를 흐르는 냉매의 유량이 조절되어, 제3 전지 모듈(100c)에 대한 냉각 또는 가열의 정도가 조절될 수 있다.
마찬가지로, 제4 전지 모듈(100d)이 상한 온도 이상 또는 하한 온도 이하가 되어, BMS 모듈(1300)이 제4 전지 모듈(100d)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하다고 판단되면, 제4 히트 싱크(300d)와 연결된 냉매 공급 라인(1510)과 냉매 배출 라인(1520)을 따라 냉매가 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)의 경로가 BMS 모듈(1300)에 의해 조절될 수 있다. 즉, 도 2에서 냉매가 D4 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 상기 냉매가 D4 경로를 따라 제4 히트 싱크(300d)의 내부를 흐르면서, 제4 전지 모듈(100d)에 대해 냉각 또는 가열이 이루어질 수 있다. 또한, 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)에서 각 분기관의 개폐정도를 조절함으로써, D4 경로를 따라 제4 히트 싱크(300d)의 내부를 흐르는 냉매의 유량도 조절할 수 있다. 만일, BMS 모듈(1300)이 제4 전지 모듈(100d)에 대해 냉각 또는 가열이 필요하지 않다고 판단되면, 냉매가 C4 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610)와 제2 조절 밸브(1620)가 조절될 수 있다. 또한, 일부 냉매는 C4 경로로 흐르고 동시에 다른 일부 냉매는 D4 경로를 흐르면서, 제4 히트 싱크(300d)의 내부를 흐르는 냉매의 유량이 조절되어, 제4 전지 모듈(100d)에 대한 냉각 또는 가열의 정도가 조절될 수 있다.
이 때, 상기 상한 온도와 상기 하한 온도는, 전지 모듈의 크기, 전지 용량 및 전지셀의 종류 등의 여러 요인에 따라 결정될 수 있다.
종합하면, 본 실시예에 따른 전지팩(1000)에서, 각 히트 싱크(300)에 연결된 냉매 라인(1500)에 구비된 조절 밸브(1600)를 이용해, 각 전지 모듈(100)의 온도를 서로 독립적으로 제어할 수 있다. 즉, 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브(1600)에서 서로 연통되는 2개의 분기관을 변경함으로써, 특정 히트 싱크(300)에 대한 냉매의 공급 여부를 조절할 수 있다. 또한, 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브(1600)에서 분기관의 개폐정도를 조절함으로써, 특정 히트 싱크(300)를 흐르는 냉매의 유량도 조절할 수 있다. 이렇게 전지 모듈(100)들의 온도를 서로 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 각 전지 모듈(100)들 간의 온도 편차를 최소화할 수 있고, 최소화된 온도 편차는, 전지 모듈(100)들의 성능 향상 및 전지셀(110)들의 퇴화 억제로 이어질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에서, PRA 모듈(1200)을 이용해 폐열(waste heat)을 냉매의 가열로 활용하는 방안에 대해 설명하도록 한다.
도 2를 다시 참고하면, 상술한 것처럼, 본 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 전지 모듈들의 전기적 연결을 차단할 수 있는 PRA 모듈(1200)을 포함할 수 있다. 또한, 전지팩(1000)은, PRA 모듈(1200)과 대응하도록 배치된 채, 냉매 라인(1500’)과 연결되는 컨트롤 히트 싱크(300’)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 컨트롤 히트 싱크(300’)는, 내부에 냉매가 순환하는 부재이며, 히트 싱크(300)와 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다. 컨트롤 히트 싱크(300’)에 연결된 냉매 라인(1500’)에 3웨이 밸브 형태의 조절 밸브(1600’)가 마련될 수 있다.
컨트롤 히트 싱크(300’)와 연결된 냉매 라인(1500’)은, 컨트롤 히트 싱크(300’)에 냉매를 공급하는 냉매 공급 라인(1510’) 및 컨트롤 히트 싱크(300’)로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 라인(1520’)을 포함할 수 있다.
또한, 조절 밸브(1600’)는, 냉매 공급 라인(1510’)과 연결된 제1 조절 밸브(1610’) 및 냉매 배출 라인(1520’)과 연결된 제2 조절 밸브(1620’)를 포함할 수 있다. BMS 모듈(1300)은, 제1 조절 밸브(1610’)와 제2 조절 밸브(1620’)의 경로를 조절함으로써, 컨트롤 히트 싱크(300’)에 대한 상기 냉매의 순환 여부 및 컨트롤 히트 싱크(300’)를 흐르는 냉매의 유량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 온도 제어 시스템(1400)으로부터 공급된 냉매는, 컨트롤 히트 싱크(300’)에 대응하는 냉매 라인(1500’)에 배치된 조절 밸브(1600’)를 거쳐, 히트 싱크(300)에 대응하는 냉매 라인(1500)에 배치된 조절 밸브(1600’)로 흐를 수 있다. 냉매는, 히트 싱크(300)와 대응하는 조절 밸브(1600) 이전에 컨트롤 히트 싱크(300’)와 대응하는 조절 밸브(1600’)를 먼저 흐를 수 있다.
BMS 모듈(1300)이, 컨트롤 히트 싱크(300’)에 연결된 조절 밸브(1600’)를 제어하여, 냉매의 온도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤 히트 싱크(300’)를 따라 흐르는 냉매는 PRA 모듈(1200)에서 발생한 열에 의해 가열되면서, 냉매의 온도가 조절될 수 있다. 온도 제어 시스템(1400)으로부터 공급된 냉매가 D’의 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610’)와 제2 조절 밸브(1620’)가 조절될 수 있다. 상기 냉매가 D’ 경로를 따라 컨트롤 히트 싱크(300’)의 내부를 흐르면서, PRA 모듈(1200)에서 발생한 열에 의해 가열될 수 있다. 만일, 냉매의 가열이 불필요할 경우, 냉매가 C’의 경로를 따라 흐르도록 제1 조절 밸브(1610’)와 제2 조절 밸브(1620’)가 조절될 수 있다. 또한, 일부 냉매는 C’ 경로를 흐르고 동시에 다른 일부 냉매는 D’ 경로를 흐르면서, PRA 모듈(1200)에 의한 가열 정도가 조절될 수 있다.
BMS 모듈(1300)이 전지 모듈(100)들에 대한 가열이 필요하다고 판단할 때, 순환하는 냉매가 온도 제어 시스템(1400)에서 별도의 가열 부재를 통해 가열될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 냉매를 온도 제어 시스템(1400)의 별도의 가열 부재를 이용해 가열하는 것이 아니라, PRA 모듈(1200)에서 발생하는 열, 즉 폐열(waste heat)을 이용해 냉매를 가열할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, PRA 모듈(1200)을 이용한 에너지 하베스팅이 가능하며, 이에 따라, 해당 전지팩(1000)이 장착된 차량 등의 디바이스 전체의 에너지 효율성이 향상될 수 있다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단이나 ESS(Energy Storage System)에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
100, 100a, 100b, 100c, 100d: 전지 모듈
200: 모듈 프레임
300, 300a,300b, 300c, 300d: 히트 싱크
1000: 전지팩
1100: 팩 프레임
1200: PRA 모듈
1300: BMS 모듈
1400: 온도 제어 시스템
1500: 냉매 라인
1600: 조절 밸브

Claims (11)

  1. 복수의 전지셀들을 포함하는 복수의 전지 모듈들;
    상기 전지 모듈들 각각에 대응하도록 배치되어 상기 전지 모듈을 냉각하는 히트 싱크들;
    상기 히트 싱크들에 냉매를 공급하고 회수하는 온도 제어 시스템;
    상기 히트 싱크들과 상기 온도 제어 시스템을 연결하는 냉매 라인; 및
    상기 전지 모듈의 상태를 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈;을 포함하고,
    상기 히트 싱크들 각각에 연결된 상기 냉매 라인에 3웨이 밸브(3 Way valve) 형태의 조절 밸브들이 마련되고,
    상기 BMS 모듈이 상기 전지 모듈의 온도를 바탕으로 상기 조절 밸브들을 조절하여, 상기 전지 모듈과 대응하는 상기 히트 싱크로의 냉매의 공급 여부를 제어하는 전지팩.
  2. 제1항에서,
    상기 히트 싱크들 각각은 상기 전지 모듈들 각각과 일대일로 대응하도록 배치되어, 상기 전지 모듈들은 개별적으로 구분되는 냉각 구역을 갖는 전지팩.
  3. 제1항에서,
    상기 전지 모듈이 상한 온도 이상 또는 하한 온도 이하가 되면, 상기 BMS 모듈이 상기 전지 모듈과 대응하는 상기 히트 싱크에 연결된 상기 조절 밸브들을 제어하여, 상기 히트 싱크로 냉매를 공급하는 전지팩.
  4. 제1항에서,
    상기 냉매 라인은, 상기 히트 싱크에 냉매를 공급하는 냉매 공급 라인 및 상기 히트 싱크로부터 냉매가 배출되는 냉매 배출 라인을 포함하고,
    상기 조절 밸브는, 상기 냉매 공급 라인과 연결된 제1 조절 밸브 및 상기 냉매 배출 라인과 연결된 제2 조절 밸브를 포함하는 전지팩.
  5. 제4항에서,
    상기 BMS 모듈은, 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 경로 또는 개폐 정도를 조절함으로써, 상기 히트 싱크에 대한 상기 냉매의 순환 여부 또는 상기 히트 싱크를 흐르는 냉매의 유량을 제어하는 전지팩.
  6. 제1항에서,
    상기 전지 모듈들의 전기적 연결을 제어하는 PRA(Power Relay Assembly) 모듈을 더 포함하는 전지팩.
  7. 제6항에서,
    상기 PRA 모듈과 대응하도록 배치된 채, 상기 냉매 라인과 연결되는 컨트롤 히트 싱크를 더 포함하고,
    상기 컨트롤 히트 싱크에 연결된 상기 냉매 라인에 상기 조절 밸브가 마련되는 전지팩.
  8. 제7항에서,
    상기 온도 제어 시스템으로부터 공급된 냉매는, 상기 컨트롤 히트 싱크에 대응하는 상기 냉매 라인에 배치된 상기 조절 밸브를 거쳐, 상기 히트 싱크에 대응하는 상기 냉매 라인에 배치된 상기 조절 밸브로 흐르는 전지팩.
  9. 제7항에서,
    상기 BMS 모듈이, 상기 컨트롤 히트 싱크에 연결된 상기 조절 밸브를 제어하여, 상기 냉매의 온도를 조절하는 전지팩.
  10. 제7항에서,
    상기 컨트롤 히트 싱크를 따라 흐르는 상기 냉매는 상기 PRA 모듈에서 발생한 열에 의해 가열되면서, 상기 냉매의 온도가 조절되는 전지팩.
  11. 제1항에 따른 전지팩을 더 포함하는 디바이스.
PCT/KR2024/015217 2023-11-09 2024-10-07 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 Pending WO2025100751A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2025555797A JP2026513192A (ja) 2023-11-09 2024-10-07 電池パックおよびそれを含むデバイス
CN202480022045.0A CN121002704A (zh) 2023-11-09 2024-10-07 电池组和包括该电池组的装置
EP24888945.3A EP4683045A1 (en) 2023-11-09 2024-10-07 Battery pack and device including same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230154463A KR20250068237A (ko) 2023-11-09 2023-11-09 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR10-2023-0154463 2023-11-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025100751A1 true WO2025100751A1 (ko) 2025-05-15

Family

ID=95696194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2024/015217 Pending WO2025100751A1 (ko) 2023-11-09 2024-10-07 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4683045A1 (ko)
JP (1) JP2026513192A (ko)
KR (1) KR20250068237A (ko)
CN (1) CN121002704A (ko)
WO (1) WO2025100751A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6528411B2 (ja) * 2015-01-15 2019-06-12 株式会社オートネットワーク技術研究所 バッテリー
KR20210132317A (ko) * 2020-04-27 2021-11-04 현대자동차주식회사 연료전지 발전시스템의 냉각 제어 장치 및 그 방법
KR20220100459A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 현대모비스 주식회사 배터리 모듈 냉각 구조체
KR20230014332A (ko) * 2021-07-21 2023-01-30 현대자동차주식회사 전기자동차용 배터리 케이스
KR20230077002A (ko) * 2021-11-24 2023-06-01 주식회사 광일고무 전기자동차 배터리 화재위험 감지 및 자동 소화장치
KR20230154463A (ko) 2021-03-09 2023-11-08 우치야마 매뉴팩처링 가부시기가이샤 그리스 조성물 및 이를 사용한 밀봉 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6528411B2 (ja) * 2015-01-15 2019-06-12 株式会社オートネットワーク技術研究所 バッテリー
KR20210132317A (ko) * 2020-04-27 2021-11-04 현대자동차주식회사 연료전지 발전시스템의 냉각 제어 장치 및 그 방법
KR20220100459A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 현대모비스 주식회사 배터리 모듈 냉각 구조체
KR20230154463A (ko) 2021-03-09 2023-11-08 우치야마 매뉴팩처링 가부시기가이샤 그리스 조성물 및 이를 사용한 밀봉 장치
KR20230014332A (ko) * 2021-07-21 2023-01-30 현대자동차주식회사 전기자동차용 배터리 케이스
KR20230077002A (ko) * 2021-11-24 2023-06-01 주식회사 광일고무 전기자동차 배터리 화재위험 감지 및 자동 소화장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4683045A1

Also Published As

Publication number Publication date
EP4683045A8 (en) 2026-02-25
CN121002704A (zh) 2025-11-21
EP4683045A1 (en) 2026-01-21
JP2026513192A (ja) 2026-04-23
KR20250068237A (ko) 2025-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021085911A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
WO2021221351A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021210771A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021246636A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2020060055A1 (ko) 모듈 하우징을 포함하는 배터리 모듈
WO2021206514A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2023287125A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021221340A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021206383A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2023022416A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022045596A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022080936A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021221307A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2023282604A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022234943A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2022186518A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021221324A1 (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2021221310A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2021256693A1 (ko) 배터리 모듈
WO2021215654A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2021215837A1 (ko) 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
WO2024043540A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2022080744A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2022080743A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2022182036A1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24888945

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2025555797

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025555797

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024888945

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024888945

Country of ref document: EP

Effective date: 20251014

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024888945

Country of ref document: EP

Effective date: 20251014

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024888945

Country of ref document: EP

Effective date: 20251014

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024888945

Country of ref document: EP

Effective date: 20251014

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024888945

Country of ref document: EP

Effective date: 20251014