KR101443829B1 - 전지 시스템 및 그것의 냉각 방법 - Google Patents

전지 시스템 및 그것의 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지 시스템 및 그것을 냉각하는 방법을 제공한다. 상기 시스템은 증발식 냉각부재, 및 하우징, 전지셀, 및 고체 냉각핀을 구비한 전지모듈을 포함한다. 상기 하우징은 전지셀을 수용한다. 상기 고체 냉각핀은 제 1 및 제 2 판넬부를 가지고 있다. 상기 제 1 판넬부는 전지셀에 대향하여 위치해 있다. 상기 제 2 판넬부는 하우징을 통해 연장되고 증발식 냉각부재상에 위치해 있다. 상기 고체 냉각 핀은 전지셀로부터 증발식 냉각부재로 열 에너지를 전도한다. 상기 증발식 냉각 부재는 가스체 액체 냉매를 수용하고, 상기 고체 냉각핀으로부터 수용되는 열에너지를 이용하여, 상기 가스체 액체 냉매를 가스 냉매로 전이시킨다.

Description

전지 시스템 및 그것의 냉각 방법 {Battery System and Method for Cooling the Battery System}
본 발명은 전지 시스템 및 그것의 냉각 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 도관을 포함하는 증발식 냉각부재; 및 전지셀, 하우징 및 고체 냉각핀을 포함하는 전지모듈로서, 상기 하우징은 전지셀을 수용하도록 구성되어 있고, 상기 고체 냉각핀은 제 1 및 제 2 패널부들을 가지고 있으며, 상기 제 1 패널부는 전지셀에 대향하여 위치하고, 상기 제 2 패널부는 하우징을 통해 연장되어 있고 증발식 냉각부재 상에 위치되어 있으며, 상기 고체 냉각핀은 전지셀로부터 증발식 냉각부재로 열 에너지를 전도하도록 구성되어 있는 전지모듈;를 포함하고 있고, 상기 증발식 냉각부재는 가스체의 액체 냉매를 도관 내부에 수용하고 고체 냉각 핀으로부터 수용된 열에너지를 이용하여 가스체의 액체 냉매를 가스 냉매로 전이하도록 구성되어 있는 전지 시스템과, 그것의 냉각 방법에 관한 것이다.
전지 시스템을 구성하는 전지는 충방전 과정에서 발열을 초래하는 바, 이러한 열이 제거되지 못하고 축적되는 경우에는 전지가 열화되어 성능 저하가 일어나며, 안전성 측면에서도 심각한 문제를 유발할 수 있다.
이로 인해, 전지 시스템에는 필수적으로 냉각이 요구되지만, 종래의 전지 시스템은 소망하는 수준으로 냉각을 이루지 못하고 있다.
따라서, 본 출원의 발명자들은 향상된 전지 시스템 및 그것의 냉각 방법에 대한 필요성을 인식하였다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같은 특정한 구조의 증발식 냉각부재 및 전지모듈로 구성된 전지 시스템을 개발하기에 이르렀고, 이러한 전지 시스템은 소망하는 수준의 냉각을 이룰 수 있음을 확인하였다.
하나의 예시적인 실시예에 따른 전지 시스템을 제공한다. 상기 전지 시스템은 도관을 포함하고 있는 증발식 냉각부재(evaporative cooling member)를 포함하고 있다. 상기 전지 시스템은 하우징, 전지셀 및 고체 냉각핀을 가지는 전지모듈을 더 포함하고 있다. 상기 하우징은 전지셀을 수용하도록 구성되어 있다. 상기 고체 냉각핀은 제 1 및 제 2 패널부들(panel portions)을 가지고 있다. 상기 제 1 패널부는 전지셀에 대향하여 위치해 있다. 상기 제 2 패널부는 하우징을 통해 연장되어 있고 증발식 냉각부재 상에 위치해 있다. 상기 고체 냉각핀은 전지셀로부터 증발식 냉각부재로 열 에너지를 전도하도록 구성되어 있다. 상기 증발식 냉각부재는 가스체의 액체 냉매(gaseous-liquid refrigerant)를 도관 내부에 수용하고 고체 냉각 핀으로부터 수용된 열에너지를 이용하여 가스체의 액체 냉매를 가스 냉매(gaseous refrigerant)로 전이(transition)하도록 구성되어 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따른 전지 시스템의 냉각 방법을 제공한다. 상기 전지 시스템은 전지모듈, 증발식 냉각부재를 포함하고 있다. 상기 전지모듈은 하우징, 전지셀, 및 고체 냉각핀을 가지고 있다. 상기 증발식 냉각부재는 도관을 포함하고 있다. 상기 고체 냉각핀은 제 1 및 제 2 패널부들(panel portions)를 가지고 있다. 상기 제 1 패널부는 전지셀에 대향하여 위치해 있다. 상기 제 2 패널부는 하우징을 통해 연장되어 있고 증발식 냉각부재 상에 위치해 있다. 상기 전지 시스템의 냉각 방법은 가스체 액체 냉매를 증발식 냉매부재의 도관 내부로 장착하는 과정을 포함하고 있다. 상기 방법은 전지모듈을 냉각하기 위해, 고체 냉각핀을 이용하여, 전지셀로부터 증발식 냉각부재로 열 에너지를 전도하는 과정을 더 포함하고 있다. 상기 방법은 고체 냉각핀으로부터 증발식 냉각부재에 의해 수용된 열 에너지를 이용하여 증발식 냉각부재 내의 가스체의 액체 냉매를 가스 냉매로 전이하는 과정을 더 포함하고 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명의 전지 시스템 및 그것을 냉각시키는 방법은 다른 전지 시스템들 및 방법들에 비해 상당한 이점을 제공한다. 특히, 상기 전지 시스템은 전지 시스템 내의 전지모듈들을 효과적으로 냉각시키기 위해 증발식 냉각부재를 사용한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지 시스템의 블록도이다;
도 2는 도 1의 전지 시스템에 사용되는 외장부재의 모식도이다;
도 3은 도 1의 전지 시스템 일부의 모식도이다;
도 4는 도 1의 전지 시스템의 일부의 확대 모식도이다;
도 5는 도 1의 전지 시스템 일부의 단면 모식도이다;
도 6은 도 1의 전지 시스템 일부의 확대 단면 모식도이다;
도 7은 도 1의 전지 시스템 일부의 또 다른 확대 단면 모식도이다;
도 8은 도 1의 전지 시스템 일부의 모식도이다;
도 9는 도 1의 전지 시스템의 일부의 또 다른 모식도이다;
도 10은 도 1의 전지 시스템의 일부의 또 다른 모식도이다;
도 11은 도 1의 전지 시스템의 일부의 단면 모식도이다;
도 12 내지 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 1의 전지 시스템을 냉각하기 위한 방법의 흐름도이다;
도 15는 도 1의 전지 시스템에 사용되는 압축기와 관련된 작동 커브의 그래프이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력을 생산하기 위한 전지 시스템(10)이 도시되어 있다. 전지 시스템(10)은 압축기(22), 응축기(23), 팽창 밸브(24), 증발식 냉각부재(26), 절연층(28), 전지모듈들(40, 42, 44, 46, 48, 49), 도관들(50, 51, 52, 53), 온도센서(60), 고체 냉각핀들(70, 71), 마이크로프로세서(80) 및 외장부재(90)를 포함하고 있다. 전지 시스템(10)의 장점은 하기에 더욱 자세히 설명하는 바와 같이 시스템(10)이 전지모듈들(40-49)을 냉각하기 위해 증발식 냉각부재(26)을 사용하는 것이다.
이해의 목적에서, 용어 “냉매”는 열순환 과정에서 액체 및 가스간에 가역적으로 전이할 수 있는 물질에 대응한다. 예시적인 냉매들은 R-11, R-12, R-22, R-134A, R-407C 및 R-410A를 포함한다. 또한, 용어 “가스체 액체 냉매(gaseous-liquid refrigerant)”는 가스 및 액체의 혼합물을 포함하는 냉매에 대응한다.
압축기(22)는 마이크로프로세서(80)의 제어 신호에 대응하여 가스 냉매(91)을 도관(51)을 통해 응축기(23)으로 펌핑하고 압축하는 것으로 구성되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 도관(51)은 압축기(22) 및 응축기(23) 사이에 유동적으로 연결되어 있다.
응축기(23)는, 도관(51)을 경유하여 압축기(22)로부터 가스 냉매(91)을 수령하여, 가스 냉매(91)로부터 열 에너지를 추출함으로써 가스 냉매(91)를 액체 냉매(92)로 전이시키기 위해 제공된다. 도시되어 있는 바와 같이, 도관(52)은 응축기(23)와 팽창 밸브(24) 사이에 유동적으로 연결되어 있다. 액체 냉매(92)는 응축기(24)를 빠져나간 후, 도관(52)을 통해 팽창 밸브(24)로 더 펌핑된다.
팽창 밸브(24)는 도관들(52, 53)을 경유하여 응축기(23)와 증발식 냉각부재(26) 사이에 유동적으로 연결되어 있다. 팽창 밸브(24)는 응축기(23)로부터 액체 냉매(92)를 수령하고 액체 냉매(92)가 가스체 액체 냉매(93)로 전이하도록 액체 냉매(92)의 압력 수준을 강하하도록 구성되어 있다. 가스체 액체 냉매(93)은 도관(53)을 경유하여 팽창 밸브(24)로부터 증발식 냉각부재(26)의 도관(110)으로 흐르게 된다.
도 1, 도 5 및 도 7 내지 도 11을 참조하면, 증발식 냉각부재(26)는 가스체의 액체 냉매(93)를 수용하고, 전지모듈들(40-49) 내의 고체 냉각핀들(230-244)로부터 수용된 열에너지를 이용하여 가스체 액체 냉매(93)를 가스 냉매(91)로 전이하도록 구성되어 있다. 결과적으로, 증발식 냉각부재(26)는 전지모듈들(40-49)로부터 증발식 냉각부재(26)로 열 에너지를 전도하는 고체 냉각핀들(230-244)을 통해 전지모듈들(40-49)를 냉각한다. 증발식 냉각부재(26)는 플레이트부(100) 및 도관(110)을 포함하고 있다. 플레이트부(100)은 제 1 면(120)과 제 2 면(122)을 가지고 있다. 플레이트부(100)은 제 1 면(120)으로부터 플레이트부(100) 내로 연장되어 있는 채널(123)을 더 구비하고 있다(도 11 참조). 도관(11)은 채널(123) 내에 위치하고 플레이트부(100)에 열적으로 연결되어 있다. 하나의 실시예에서, 채널(123)은 사형 채널(serpentine-shaped channel)이고, 도관(110)은 사형 도관이다. 도관(100)은 압축기(22)에 더 유동적으로 연결되어 있는 도관(50)에 유동적으로 연결되어 있다. 작동 중에, 증발식 냉각부재(26)으로부터의 가스 냉매(91)는 도관(50)을 통해 압축기(22)로 흐른다. 하나의 실시예에서, 플레이트부(100)은 알루미늄으로 이루어져 있고, 도관(110)은 구리로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 플레이트부(100) 및 도관(110)은 당업계에게 공지된 다른 열전도성 소재로 이루어질 수 있음은 물론이다. 도시되어 있는 바와 같이, 증발식 냉각부재(26)은 절연층(28) 상에 위치해 있다. 절연층(28)은 하단 밀봉 부위(350) 상에 위치해 있고, 증발식 냉각부재(26)를 지지한다. 절연층(28)은 하단 밀봉부(350)로부터 증발식 냉각부재(26)를 열적으로 단열한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 전지모듈들(40, 42, 44, 46, 48, 49)은 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 대해 작동 전압을 생성하기 위하여 제공된다. 하나의 실시예에서, 전지모듈들(40-49)은 서로 직렬로 연결되어 있다. 전지모듈들(40-49)의 각 구조는 서로 동일하다. 따라서, 간소화를 목적으로, 전지모듈(40)의 구조만을 하기에 더욱 상세하게 설명할 것이다. 전지모듈(40)은 전지셀들(180, 182, 184, 186, 188, 190, 192, 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208), 고체 냉각핀들(230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244), 및 하우징(270)을 포함하고 있다.
전지모듈(40)의 각각의 전지셀들(180-208)은 동일한 구조를 가지기 때문에, 전지셀(180)의 구조만을 더욱 상세하게 설명할 것이다. 도시되어 있는 바와 같이, 전지셀(180)은 바디부(body portion: 271), 제 1 및 제 2 전극들(도시되지 않음)을 포함하고 있다. 바디부(271)는 전반적으로 장방형이고, 제 1 및 제 2 전극들은 바디부(271)의 상부로부터 연장되어 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 전지셀(180-208)은 리튬-이온 전지셀 또는 니켈 금속 하이브리드 전지셀들일 수 있다. 물론, 당업계에 알려진 다른 형태의 전지셀이 사용될 수 있다.
전지모듈(40) 내의 고체 냉각핀들(230-244)은 전지셀들(180-208)로부터 증발식 냉각부재(26)로 열에너지를 전도하기 제공된다. 각각의 고체 냉각핀(230-240)의 구조는 서로 동일하다. 따라서, 고체 냉각핀(230)의 구조만을 하기에 더욱 상세하게 설명할 것이다. 고체 냉각핀(230)은 제 1 판넬부(280) 및 제 2 판넬부(282)를 포함하고 있다. 제 1 판넬부(280)는 전반적으로 장방형의 구조이며, 전지셀들(180, 182)의 인접한 장방형 표면에 대향하여 위치하도록 형성되어 있다. 제 1 판넬부(280)는 전지셀(180)의 모든 인접한 장방형 표면을 감싸고, 전지셀(182)의 모든 인접한 장방형 표면을 감싸도록 충분한 크기를 가지고 있다. 작동 중에, 제 1 판넬부(280)는 전지셀(180, 182)로부터 제 2 판넬부(282)로 열에너지를 전도한다. 제 2 판넬부(282)는 제 1 판넬부(280)에 실질적으로 수직한 제 1 패널부(280)로부터 연장되어 있다. 제 2 판넬부(282)는 증발식 냉각부제(26)의 플레이트부(100)의 제 2 면(122) 상에 위치해 있다. 작동 중에, 제 2 판넬부 (282)는 전지셀들(180, 182)의 제 1 판넬부(280)로부터 증발식 냉각부재(26)의 플레이트부(100)로 열에너지를 전도한다. 하나의 실시예에서, 고체 냉각핀들(230-244)은 흑연으로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 고체 냉각핀들(230-244)은 알루미늄, 구리 또는 그것의 조합과 같은 다른 열전도성 물질로 이루어질 수 있다.
전지모듈(40)의 하우징(270)이 전지셀들(180-208) 및 고체 냉각핀들(230-244)의 제 1 판넬부(280)를 수용하기 위해 제공된다. 고체 냉각핀들(230-244)의 제 2 판넬부(282)는 하우징(270)으로부터 연장되어 있고, 증발식 냉각부재(26) 상에 위치해 있다. 하우징(270)은 서로 고정 결합되어 있는 하우징부들(300,302, 304, 306, 308, 310, 312)로 이루어져 있다. 하나의 실시예에서, 하우징부들(300-312)은 플라스틱으로 이루어져 있다. 물론, 당업계에 알려진 다른 소재들이 하우징부들(300-312)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 온도 센서(60)는, 마이크로프로세서(80)에 의해 수령되는 전지모듈들(40-49) 중의 적어도 하나의 온도 레벨을 나타내는 신호를 발생시키기 위해 제공된다.
응축기 팬들(70, 71)이, 마이크로프로세서(80)로부터의 제어 신호에 응답하여, 응축기(23)를 냉각하기 위해 응축기(23)를 지나는 공기를 송풍하기 위해 제공된다. 도시되어 있는 바와 같이, 응축기 팬들(70,71)은 응축기(23)에 가까이 위치해 있다.
마이크로프로세서(80)가 전지 시스템(10)의 작동을 제어하기 위해 제공된다. 특히 마이크로프로세서(40)는 하기에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 온도센서(60)의 신호에 응답하여 응축기 팬들(70, 71) 및 압축기(22)의 작동을 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키도록 구성되어 있다. 마이크로칩(80)은 소프트웨어 명령들 및 하기에 설명한 방법들을 실행하기 위한 관련 데이터를 저장하는 기억장치(81)를 사용한다.
도 1, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 11을 참조하면, 외장부재(90)가 전지 시스템(10)의 나머지 구성 부재들을 수용하기 위해 제공된다. 외장부재(90)는 하단 밀봉 부위(350), 제 1 및 제 2 내벽들(354, 356), 제 1 상부 밀봉 부위(360), 제 2 상부 밀봉 부위(362) 및 제 3 상부 밀봉 부위(364)를 포함하고 있다.
제 1 상부 밀봉 부위(360)는 제 1 및 제 2 내벽들(354, 356)과 하단 밀봉부(350)에 연결되어 제 1 밀폐된 밀봉 부위(370)를 설정한다. 전지모듈들(40, 42, 44, 46, 48, 49) 및 온도센서(60)는 제 1 밀폐된 밀봉 부위(370) 내에 위치해 있다.
상기 제 2 상부 밀봉 부위(362)는 제 1 내벽(354) 및 하단 밀봉 부위(350)과 연결되어 제 2 밀봉 부위(372)를 설정한다. 압축기(22), 응축기(23), 팽창 밸브(24), 및 응축기 팬들(70, 71)은 제 2 밀봉부위 내에 위치해 있다.
제 3 상부 밀봉 부위(364)는 제 2 내벽(365) 및 하부 밀봉 부위(350)에 연결되어 제 3 밀봉 부위(374)를 설정한다. 마이크로프로세서는 제 3 밀봉 부위(374) 내에 위치해 있다.
도 1, 도 10 및 도 12 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 또 다른 예에 따른 전지 시스템(10)을 냉각하기 위한 방법의 흐름도를 설명할 것이다. 다음 방법은 간소화의 목적에서 단일 전지모듈을 이용하여 서술할 것이다. 하지만, 상기 방법은 다수의 전지모듈들을 이용하여 실행될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
단계(450)에서, 전지 시스템(10)은 전지모듈(40), 증발식 냉각부재(26), 압축기(22), 응축기(23), 팽창 밸브(24), 온도센서(60), 응축기 팬(70), 및 마이크로프로세서(80)를 구비하고 있다. 압축기(22)는 응축기(23), 팽창 밸브(24,) 및 증발식 냉각부재(26)에 유동적으로 연결되어 있다. 전지모듈(40)은 하우징(270), 전지셀(180) 및 고체 냉각핀(230)을 구비하고 있다. 증발식 냉각부재(26)는 도관(110)을 구비하고 있다. 고체 냉각핀(230)은 제 1 및 제 2 판넬부들(280, 282)을 구비하고 있다. 제 1 판넬부(280)는 전지셀(180)에 대향하여 위치해 있다. 제 2 판넬부는 하우징(270)을 통하여 연장되어 있고 증발식 냉각부재(26) 상에 위치해 있다. 단계(450) 이후에, 상기 방법은 단계(452)로 진행된다.
단계(452)에서, 온도센서(60)는 첫 번째로 전지모듈(40)의 제 1 온도를 나타내는 제 1 신호를 발생시킨다. 단계(452) 이후에, 상기 방법은 단계(454)로 진행된다.
단계(454)에서, 마이크로프로세서(80)는 제 1 신호에 대응하여, 압축기(22)가 제 1 작동속도로 작동하도록 유도하는 제 2 신호를 발생시킨다. 압축기(22)는 가스 냉매(91)를 응축기(23) 내로 펌핑한다. 단계(454) 이후에, 상기 방법은 단계(456)으로 진행된다.
단계(456)에서, 마이크로프로세서(80)는 응축기 팬(70)이 응축기(23) 쪽으로 공기를 송풍하도록 유도하는 제 3 신호를 발생시킨다. 단계 (456) 이후에, 상기 방법은 단계(458)로 진행된다.
단계(458)에서, 응축기(23)는 가스 냉매(91)에서 열 에너지를 추출함으로써, 가스 냉매(91)를 액체 냉매(92)로 전이시키며, 액체 냉매(92)를 팽창 밸브(24)로 흐르게 한다. 단계(458) 이후에, 상기 방법은 단계(460)으로 진행된다.
단계(460)에서, 팽창 밸브(24)는 액체 냉매(92)가 가스체 액체 냉매(93)로 전이하도록 압력 수준을 강하하며 가스체 액체 냉매(93)가 증발식 냉각 부재(26)로 흐르게 한다. 단계(460) 이후에, 상기 방법은 단계(462)로 진행된다.
단계(462)에서, 고체 냉각핀(230)은 전지셀(180)로부터 증발식 냉각부재(26)로 열 에너지를 전도하여 전지셀(180)을 냉각시킨다. 단계(462) 이후에, 상기 방법은 단계(464)로 진행된다.
단계(464)에서, 증발식 냉각부재(26)는, 고체 냉각핀(230)으로부터 수령된 열 에너지를 이용하여, 가스체 액체 냉매(93)를 가스 냉매(91)로 전이시키고, 가스 냉매(91)를 압축기(22)로 흐르게 한다. 단계(464) 이후에, 상기 방법은 단계(466)로 진행된다.
단계(466)에서, 온도센서(60)는 두 번째로 전지셀(40)의 제 2 온도를 나타내는 제 4 신호를 발생시킨다. 제 2 온도는 제 1 온도보다 높다. 단계(466) 이후에, 상기 방법은 단계(468)로 진행된다.
단계(468)에서, 마이크로프로세서(80)는 제 4 신호에 대응하여, 압축기(22)가 제 2 작동속도로 작동하도록 유도하는 제 5 신호를 발생시킨다. 제 2 작동 속도는 제 1 작동 속도보다 빠르다. 단계(468) 이후에, 상기 방법은 단계(470)로 진행된다.
단계(470)에서, 마이크로프로세서(80)는, 응축기 팬(70)이 응축기(23) 쪽으로 공기를 송풍하도록 유도하는 제 6 신호를 발생시킨다. 단계(470) 이후에, 상기 방법은 단계(472)로 진행된다.
단계(472)에서, 압축기(23)는 가스 냉매(91)로부터 열 에너지를 추출 함으로써 가스 냉매(91)을 액체 냉매(92)로 전이시키고, 액체 냉매(92)를 팽창 밸브(24)로 흐르게 한다. 단계(472) 이후에, 상기 방법은 단계(474)로 진행된다.
단계(474)에서, 팽창 밸브(24)는 액체 냉매(92)가 가스체 액체 냉매(93)로 전이하도록 압력 수준을 강하하며, 가스체 액체 냉매(93)가 증발식 냉각 부재(26)로 흐르게 한다. 단계(474) 이후에, 상기 방법은 단계(476)으로 진행된다.
단계(476)에서, 고체 냉각핀(230)은 전지셀(180)로부터 증발식 냉각부재(26)로 열 에너지를 전도하여 전지셀(180)을 냉각시킨다. 단계(476) 이후에, 상기 방법은 단계(478)로 진행된다.
단계(478)에서, 증발식 냉각 부재(26)는, 고체 냉각핀(230)으로부터 수령된 열 에너지를 이용하여, 가스체 액체 냉매(93)를 가스 냉매(91)로 전이시키고, 가스 냉매(91)를 압축기(22)로 흐르게 한다.
도 15를 참조하여, 전지 시스템(10)에 사용된 압축기(22)(도 1에 도시되어 있음)와 관련된 작동 커브(500)가 도시된 그래프를 설명할 것이다. 마이크로프로세서(80)가 전지모듈(40)의 온도를 온도 레벨 Temp1으로 결정할 때, 마이크로프로세서(80)는 압축기(22)가 작동속도 S1로 작동하도록 유도하는 제어 신호를 발생시킨다. 또한, 마이크로프로세서(80)가 전지모듈(40)의 온도를 온도 레벨 Temp1보다 높은 온도 레벨 Temp2로 결정할 때, 마이크로프로세서(80)는 압축기(22)가 작동속도 S1보다 빠른 작동속도 S2로 작동하도록 유도하는 제어 신호를 발생시킨다. 또한, 마이크로프로세서(80)가 전지모듈(40)의 온도를 온도 레벨 Temp2보다 높은 온도 레벨 Temp3로 결정할 때, 마이크로프로세서(80)는 압축기(22)가 작동속도 S2보다 빠른 작동속도 S3로 작동하도록 유도하는 제어 신호를 발생시킨다.
비록 본 발명은 단지 제한된 수의 예시에만 관련하여 구체적으로 기술되었지만, 본 발명이 상기에 표현된 예시에만 한정되는 것은 아니라는 점을 인식해야 한다. 더 정확하게는, 본 발명은 변형, 변경, 교체 또는 여기에 표현된 것 뿐만 아니라 본 발명의 의도와 범주에 적합하도록 상응하는 조합으로 얼마든지 부합하도록 수정될 수 있다. 더욱이, 비록 본 발명의 다양한 예시들이 표현되었지만, 본 발명의 양상은 단지 표현된 예시의 일부만을 포함할 수 있다는 점을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명은 상기 표현에 의해 한정되는 것은 아니다.

Claims (14)

  1. 도관을 포함하는 증발식 냉각부재(evaporative cooling member); 및
    전지셀, 하우징 및 고체 냉각핀(solid cooling fin)을 포함하는 전지모듈로서, 상기 하우징은 전지셀을 수용하도록 구성되어 있고, 상기 고체 냉각핀은 제 1 및 제 2 패널부들(panel portions)을 가지고 있으며, 상기 제 1 패널부는 전지셀에 대향하여 위치하고, 상기 제 2 패널부는 하우징을 통해 연장되어 있고 증발식 냉각부재 상에 위치되어 있으며, 상기 고체 냉각핀은 전지셀로부터 증발식 냉각부재로 열 에너지를 전도하도록 구성되어 있는 전지모듈; 를 포함하고 있고,
    상기 증발식 냉각부재는 가스체의 액체 냉매(gaseous-liquid refrigerant)를 도관 내부에 수용하고 고체 냉각 핀으로부터 수용된 열에너지를 이용하여 가스체의 액체 냉매를 가스 냉매(gaseous refrigerant)로 전이(transition)하도록 구성되어 있는 전지 시스템(battery module).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 증발식 냉각부재는 플레이트부(plate portion), 및 도관(conduit)을 포함하고 있으며, 상기 플레이트부는 제 1 및 제 2 면들(sides)을 가지고 있고 제 1 면으로부터 플레이트부 내로 연장된 채널을 더 구비하고 있으며, 상기 도관은 채널에 위치하고 플레이트부에 열적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 채널은 사형 채널(serpentine-shaped channel)이고, 상기 도관은 사형 도관(serpentine-shaped conduit)인 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 플레이트부는 알루미늄으로 이루어져 있고, 상기 도관은 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 시스템은 증발식 냉각부재 및 전지모듈을 수용하기 위한 외장부재(external enclosure)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 외장부재는 하단 밀봉 부위(bottom enclosure portion)를 가지고 있으며, 상기 전지 시스템은 하단 밀봉 부위와 증발식 냉각부재의 제 1 면이 사이에 위치하고 이들과 접촉하는 절연층(insulative layer)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 전지 시스템은, 하단 밀봉 부위에 결합되는 제 1 및 제 2 내벽들(interior walls); 및 제 1 및 제 2 상단 밀봉 부위들(top enclosure portions);을 더 포함하고 있고,
    상기 제 1 상단 밀봉 부위는 제 1 및 제 2 내벽들과 하단 밀봉 부위에 연결되어 제 1 밀봉 부위(enclosed region)를 설정하며, 상기 전지모듈은 제 1 밀봉 부위 내에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 밀봉 부위는 기밀의 밀봉 부위(airtight enclosed region)인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 상단 밀봉 부위는 제 1 내벽과 하단 밀봉 부위에 연결되어 압축기(compressor)와 응축기(condenser)를 수용하기 위한 제 2 밀봉 부위를 설정하는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 시스템은,
    증발식 냉각부재에 유동적으로 연결되어 있고 가스 냉매를 응축기로 펌핑하는 것으로 구성된 압축기; 및
    상기 압축기 및 증발식 냉각부재에 유동적으로 연결되어 있고 압축기로부터 가스 냉매를 수령하는 것으로 구성된 응축기;
    를 더 포함하고 있고,
    상기 응축기는 가스 냉매로부터 열에너지를 추출함으로써 가스 냉매를 액체 냉매로 전이하는 것으로 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전지 시스템은, 응축기와 증발식 냉각부재의 사이에 연결되어 있는 팽창 밸브(expansion valve)를 더 포함하고 있고, 상기 팽창 밸브는 응축기로부터 액체 냉매를 수령하고 액체 냉매가 가스체 액체 냉매로 전이하도록 액체 냉매의 압력 수준을 강하하며, 상기 가스체 액체 냉매는 팽창 밸브로부터 증발식 냉각부재로 흐르는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 전지 시스템은,
    첫 번째로 전지모듈의 제 1 온도(first temperature)를 나타내는 제 1 신호(first signal)를 발생시키기는 것으로 구성된 온도 센서(temperature sensor);
    상기 온도센서에 작동 가능하게 연결되어 있고, 상기 제 1 신호에 대응하여, 압축기가 제 1 작동속도(first operational speed)로 작동하도록 유도하는 제 2 신호를 발생시키는 것으로 구성된 마이크로프로세서(microprocessor);
    를 더 포함하고 있고,
    상기 온도 센서는 두 번째로 전지모듈의 제 1 온도보다 높은 제 2 온도를 나타내는 제 3 신호를 발생시키는 것으로 구성되어 있으며,
    상기 마이크로프로세서는 제 2 신호에 대응하여 압축기가 제 1 작동속도보다 빠른 제 2 작동속도로 작동하도록 유도하는 제 4 신호를 발생시키는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 시스템.
  13. 전지셀, 하우징 및 고체 냉각핀을 포함하는 전지모듈 및 증발식 냉각부재를 포함하는 전지 시스템으로서, 상기 전지모듈은 하우징 전지셀 및 고체 냉각핀을 가지고 있고, 상기 증발식 냉각부재는 도관을 포함하고 있으며, 상기 고체 냉각핀은 제 1 및 제 2 패널부를 가지고 있으며, 상기 제 1 패널부는 전지셀에 대향하여 위치하고 제 2 패널부는 하우징을 통해 연장되어 있고 증발식 냉각부재 상에 위치되어 있는 전지 시스템을 냉각하는 방법으로서,
    가스체 액체 냉매를 증발식 냉매부재의 도관으로 수령하는 단계;
    고체 냉각핀을 이용하여 전지셀로부터 증발식 냉각부재로 열 에너지를 전도하여, 전지모듈을 냉각하는 단계; 및
    상기 증발식 냉각부재에 의해 수용된 열 에너지를 이용하여 고체 냉각핀으로부터 증발냉각 부재 내의 가스체의 액체 냉매를 가스 냉매로 전이하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전지 시스템은, 증발식 냉각부재에 유동적으로 연결된 압축기, 압축기와 증발식 냉각부재에 유동적으로 연결된 응축기, 마이크로프로세서, 및 온도 센서를 더 포함하며,
    상기 온도 센서를 이용하여 첫 번째로 전지셀의 제 1 온도를 나타내는 제 1 신호를 발생시키는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 이용하여, 제 1 신호에 대응하여, 압축기가 제 1 작동속도로 작동하도록 유도하는 제 2 신호를 발생시키는 단계;
    상기 온도 센서를 이용하여 두 번째로 전지모듈의 제 1 온도보다 높은 제 2 온도를 나타내는 제 3 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 이용하여, 제 2 신호에 대응하여, 압축기가 제 1 작동속도보다 빠른 제 2 작동속도로 작동하도록 유도하는 제 4 신호를 발생시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 시스템의 냉각 방법.
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