KR20220133660A

KR20220133660A - 이중 냉각 유로형 수냉식 배터리 모듈을 갖춘 배터리 시스템 및 배터리 모듈 냉각 제어 방법

Info

Publication number: KR20220133660A
Application number: KR1020210039036A
Authority: KR
Inventors: 정근태; 박성환; 강성주; 송푸르럼; 김정환
Original assignee: 에이치그린파워 주식회사
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2022-10-05

Abstract

본 발명의 전기차(200)용 배터리 시스템(100)의 수냉식 배터리 모듈(1)은 배터리 팩(20)의 위쪽으로 흐르는 상부 냉각수 흐름과 아래쪽으로 흐르는 하부 냉각수 흐름을 형성하고, 배터리 팩(20)에 담긴 셀 그룹(10)에 대해 상/하부 냉각수 흐름이 교차 방향으로 형성하면서 열전도성 접착제(50,50A,50B에 의한 단/복층 기밀구조가 적용된 이중 냉각수 회로(1-1)를 구비하고, 제어기(110)가 이중 냉각수 회로(1-1)에 구비된 제1,2,3,4,5,6,7 유량 밸브(60a,60b,60c,60d,70a,70b,70c)의 밸브 개도량을 온도센서(120)애서 검출한 셀 그룹(10)의 구간별 온도 및 배터리 급속 충전 상태에 따라 다르게 제어함으로서 셀 냉각 효율 최적화와 함께 누수 냉각수의 셀 침투도 차단되는 특징을 갖는다.

Description

이중 냉각 유로형 수냉식 배터리 모듈을 갖춘 배터리 시스템 및 배터리 모듈 냉각 제어 방법{Battery System Having Double Coolant Flow type Water Cooling Battery Module and Battery Module Cooling Control Method Thereof}

본 발명은 전기차용 수냉식 배터리 모듈에 관한 것으로, 특히 배터리의 상/하부위로 이중 냉각유로를 형성한 수냉식 배터리 모듈로 배터리 시스템을 구성하여 전기차 운행 상태에 따라 발열 부위가 다른 배터리를 발열 부위별 선택적 냉각 제어로 냉각 효율이 최적화되는 배터리 모듈 냉각 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기차용 배터리(또는 배터리 팩)는 케이스로 일체화된 셀 그룹(Cell Group)을 전기적으로 연결함으로서 모터 구동 및 전장품 작동에 필요한 전력을 공급한다.

특히 상기 배터리는 전력 발생 시 전기화학적 반응에 의한 열(Heat)로부터 셀의 열화 방지와 함께 전력 발생 효율 저하를 방지하도록 방열을 위한 냉각장치와 함께 배터리 모듈로 구성된다.

일례로 수냉식 배터리 모듈은 배터리의 냉각을 위해 냉각장치에 냉각수를 적용한 경우로서, 케이스에 형성된 냉각 유로와 이어진 냉각수 라인으로 냉각수를 순환시킴으로써 배터리가 냉각 유로 위에 놓인 상태에서 전기화학적 반응으로 셀에서 발생한 열이 저온 냉각수 유량을 통해 방열시켜 준다.

그러므로 상기 수냉식 배터리 모듈은 냉각수 제어를 위한 온도 센서 및 컨트롤러가 더 포함되어 배터리 시스템으로 구성되고, 상기 배터리 시스템은 기타 여러 장치와 함께 배터리 관리 시스템으로 구축되어 전기차에 탑재된다.

국내공개특허 KR 10-2010-0041452 A

하지만, 상기 수냉식 배터리 모듈은 배터리의 한쪽 부위가 접촉된 냉각 유로를 통해 냉각 작용이 이루어짐으로써 배터리 시스템 단위에서 발생되는 셀의 위치별 냉각 편차 현상을 해소하는데 한계가 있을 수밖에 없다.

이러한 이유는 상기 수냉식 배터리 모듈에선, 냉각수가 저온 상태로 들어오는 인렛(Inlet)에 가까운 위치는 셀에서 발생하는 열을 많이 흡수하는 반면 냉각수가 고온 상태로 빠져나가는 아웃렛(Outlet)에 가까운 부근에서는 이미 상대적으로 고온이어서 셀에서 발생하는 열을 적게 흡수하고, 이는 셀의 위치별 냉각 편차로 발생되기 때문이다.

나아가 상기 수냉식 배터리 모듈에선, 냉각 유로가 셀 그룹을 담은 케이스 바닥면과 일체형으로 구성됨으로써 냉각 과정에서도 케이스 바닥면과 가까운 부분과 먼 부분 간 온도차이로 인하여 셀의 위치별 냉각 편차 발생을 심화시키기 때문이다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 배터리를 구성하는 셀의 하면과 상면이 동시적으로 냉각되는 이중 냉각 유로의 수냉식 배터리 모듈로 배터리 시스템이 구성됨으로써 전기차 운행 상태로 다른 발열 부위를 갖는 셀 그룹에 대한 냉각수 제어의 냉각 효율이 최적화되고, 특히 열전도성 접착제에 의한 이중적인 기밀구조로 배터리 시스템의 냉각 유로 손상에서도 셀에 대한 누수 냉각수 유입이 차단될 수 있는 이중 냉각 유로형 수냉식 배터리 모듈을 갖춘 배터리 시스템 및 배터리 모듈 냉각 제어 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 배터리 모듈은 셀 그룹으로 이루어진 배터리 팩; 및 상기 배터리 팩의 위쪽으로 흐르는 상부 냉각수 흐름과 아래쪽으로 흐르는 하부 냉각수 흐름을 형성하고, 상기 상부 냉각수 흐름과 상기 하부 냉각수 흐름으로 상기 셀 그룹의 상면과 하면을 동시에 냉각시켜주는 이중 냉각수 회로가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 상부 냉각수 흐름과 상기 하부 냉각수 흐름의 방향은 교차되고, 상기 교차는 상기 셀 그룹의 가로 방향과 세로 방향으로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 이중 냉각수 회로는 상기 셀 그룹의 하부로 위치되고, 상기 하부 냉각수 흐름을 상기 셀 그룹의 하면에서 셀의 세로 방향으로 형성하는 하단 냉각수 케이스에 구비되어 상기 셀 그룹의 하면을 냉각시켜주는 하단 냉각수 회로, 및 상기 셀 그룹(10)의 상부로 위치되고, 상기 상부 냉각수 흐름을 상기 셀 그룹의 상면에서 상기 셀의 가로 방향으로 형성하는 상단 냉각수 케이스(40)에 구비되어 상기 셀 그룹의 상면을 냉각시켜주는 상단 냉각수 회로로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 하단 냉각수 회로는 상기 하단 냉각수 케이스에 형성되어 상기 상부 냉각수 흐름을 형성하는 하부 냉각유로, 상기 하부 냉각유로의 일측으로 연결되어 냉각수를 상기 하부 냉각유로로 흘려주는 하부 냉각수 유입라인, 및 상기 하부 냉각유로의 타측으로 연결되어 상기 냉각수를 상기 하부 냉각유로에서 빼내주는 하부 냉각수 배출라인으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 하부 냉각수 유입라인의 인렛(Inlet)과 상기 하부 냉각수 배출라인의 아웃렛(Outlet)은 상기 하단 냉각수 케이스에서 동일 부위에서 서로 간격을 두고 위치된다.

바람직한 실시예로서, 상기 하부 냉각수 유입라인은 하단 밸브를 포함하고, 상기 하단 밸브는 상기 하부 냉각수 유입라인이 상기 셀 그룹의 일측에 연결된 복수개의 분기라인에 각각 구비되고, 밸브 개도량의 변화로 상기 냉각수 유량을 제어한다.

바람직한 실시예로서, 상기 상단 냉각수 회로는 상기 상단 냉각수 케이스에 형성되어 상기 상부 냉각수 흐름을 형성하는 상부 냉각유로, 상기 상부 냉각유로의 전면으로 연결되어 냉각수를 상기 상부 냉각유로로 흘려주는 상부 냉각수 유입라인, 및 상기 상부 냉각유로의 후면으로 연결되어 상기 냉각수를 상기 상부 냉각유로에서 빼내주는 상부 냉각수 배출라인으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 상부 냉각수 유입라인의 인렛(Inlet)과 상기 상부 냉각수 배출라인의 아웃렛(Outlet)은 상기 상단 냉각수 케이스의 동일 부위에서 서로 간격을 두고 위치되고, 상기 상부 냉각수 배출라인은 상기 셀 그룹의 일측을 따라 배열된 측면라인으로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 상부 냉각수 유입라인은 상단 밸브를 포함하고, 상기 상단 밸브는 상기 상부 냉각수 유입라인이 상기 셀 그룹의 전방에 연결된 복수개의 분기라인에 각각 구비되고, 밸브 개도량의 변화로 상기 냉각수 유량을 제어한다.

바람직한 실시예로서, 상기 이중 냉각수 회로는 상기 셀 그룹의 상면과 하면에 기밀 구조를 형성하고, 상기 기밀 구조는 열전도성 접착제를 상기 셀 그룹에 개재한 단층 기밀 구조 또는 제1 열전도성 접착제와 제2 열전도성 접착제를 상기 셀 그룹과 분리판의 사이에 개재한 복층 기밀 구조이다.

바람직한 실시예로서, 상기 배터리 팩은 셀 케이스를 구비하고, 상기 셀 케이스는 상기 셀 그룹을 묶어준 상태에서 상기 이중 냉각수 회로와 결합된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 시스템은 셀 그룹의 위쪽으로 흐르는 상부 냉각수 흐름과 아래쪽으로 흐르는 하부 냉각수 흐름을 형성하고, 상기 상부 냉각수 흐름과 상기 하부 냉각수 흐름을 상기 셀 그룹에 대해 교차 방향으로 형성시켜주는 이중 냉각수 회로로 구성된 수냉식 배터리 모듈; 상기 이중 냉각수 회로를 순환하는 냉각수의 유량을 밸브 개도량으로 조절하는 복수개의 밸브, 상기 셀 그룹의 온도로 상기 밸브 개도량을 제어하는 제어기, 및 상기 셀 그룹의 온도를 검출하여 상기 제어기로 전송하는 온도 센서가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 온도 센서는 상기 셀 그룹을 다수 구간으로 나눠 상기 온도를 구간별로 검출한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈 냉각 제어 방법은 제어기에 의해 전기차의 급속 충전과 셀 그룹의 부위별 구간 온도 편차가 확인되는 단계, 상기 구간 온도 편차의 확인 시 상기 셀 그룹의 하면에 위치된 제1,2,3,4 유량 밸브 및 상기 셀 그룹의 상면에 위치된 제5,6,7 유량 밸브에 대한 밸브 개도량을 다르게 조절하고, 상기 밸브 개도량의 변화로 상기 셀 그룹의 고온부위에서 상기 셀 그룹의 하면과 상면으로 각각 흐르는 냉각수 유량을 증가시켜주는 고온 셀 우선 냉각 제어 단계, 및 상기 셀 그룹이 상기 급속 충전 또는 상기 구간 온도 편차에서 열평형 상태로 도달한 경우, 상기 제1,2,3,4 유량 밸브 및 상기 제5,6,7 유량 밸브의 밸브 개도량을 동일하게 조절하는 열평형 냉각 제어 단계가 포?c되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 제어기는 온도 센서로 상기 구간 온도 편차를 확인하고, 상기 온도 센서는 상기 셀 그룹의 온도를 검출하여 상기 제어기로 전송한다.

바람직한 실시예로서, 상기 급속 충전의 확인 시 상기 제1,2,3,4 유량 밸브 또는 상기 제5,6,7 유량 밸브의 밸브 개도량을 다르게 조절하고, 상기 밸브 개도량의 변화로 상기 셀 그룹의 리드 탭 쪽으로 흐르는 냉각수 유량을 증가시켜 주는 셀 발열량 적용 냉각 제어 단계가 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 급속 충전은 전기차의 배터리 충전 신호로 확인된다.

이러한 본 발명의 배터리 시스템에 의한 수냉식 배터리 모듈의 냉각 제어 방법은 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 냉각수의 냉각 성능을 높여 배터리 시스템의 셀 부위별 발열 차가 해소될 수 있다. 둘째, 셀의 하면과 상면이 동시적으로 냉각함으로써 배터리 모듈의 냉각수 인렛과 아웃렛 간 상대적인 냉각수 온도 차이로 인한 방열 효율 저하가 발생되지 않아 냉각 효율 극대화가 이루어질 수 있다. 셋째, 이중 냉각 유로로 배터리의 상/하부위를 동시적으로 냉각함으로써 셀의 열을 빠르게 낮춰줄 수 있어 셀 그룹의 상/하간 온도편차도 해소할 수 있다. 넷째, 냉각수 제어가 밸브를 통해 선택적으로 가능함으로써 전기차 운행 상태에 따라 발열 부위가 다른 배터리를 발열 부위별 선택적 냉각 제어로 최적화된 냉각 효율이 구현될 수 있다. 다섯째, 상/하 케이스의 냉각 유로가 열전도성 접착제에 의한 2중 안전구조로 차단 및 보호됨으로써 배터리 시스템의 냉각수 기밀 파괴로 인한 냉각 유로 손상 시에도 누수된 냉각수가 셀쪽으로 침범하지 않아 배터리 보호가 이루어질 수 있다,

도 1은 본 발명에 따른 이중 냉각 유로형 수냉식 배터리 모듈의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 수냉식 배터리 모듈의 셀로 냉각수 유입이 차단되는 상태이고, 도 3은 본 발명에 따른 하부 케이스의 냉각유로 구조의 예이며, 도 4는 본 발명에 따른 상부 케이스의 냉각유로 구조의 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 수냉식 배터리 모듈을 이용한 배터리 시스템의 구성도이며, 도 6은 본 발명에 따른 배터리 시스템에서 수냉식 배터리 모듈의 냉각수 유량이 제어되는 배터리 모듈 냉각 제어 방법의 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 배터리의 셀 온도차에 맞춘 고온 셀 우선 냉각 제어 시 수냉식 배터리 모듈의 직동상태이며, 도 8은 본 발명에 따른 배터리의 급속 충전 시 수냉식 배터리 모듈의 직동 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 수냉식 배터리 모듈(1)은 배터리 팩(20)에 대한 이중 냉각수 회로(1-1)를 포함함으로써 배터리 팩(20)의 셀 그룹(10)이 그 상/하부에서 형성되는 동시적인 냉각수 순환으로 셀 냉각 효율을 높이는 열교환 성능이 크게 개선되도록 작용한다.

따라서 상기 수냉식 배터리 모듈(1)은 이중 냉각유로를 갖는 수냉식 배터리 모듈로 특징된다.

구체적으로 상기 수냉식 배터리 모듈(1)은 배터리 팩(20), 하단 냉각수 케이스(30), 상단 각수 케이스(40) 및 열전도성 접착제(50)로 구성된다.

일례로 상기 배터리 팩(20)은 셀 그룹(10)과 셀 케이스(10-1)로 이루어진다.

특히 상기 셀 그룹(10)은 화학 반응으로 전기를 발생하는 직사각형 팩(Pack)의 셀(Cell)이 복수개의 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)로 구성되며, 상기 셀 케이스(10-1)는 셀 그룹(10)을 에워쌓는 직사각 프레임으로 이루어져 배터리(20)를 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각이 전/후로 길게 배열된 직사각 박스 형상으로 만들어 준다. 그러므로 상기 셀 케이스(10-1)는 그 상부와 하부로 이중 냉각수 회로(1-1)를 결합하여 준다.

또한, 상기 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각은 제1,2 리드 탭(11,12)(도 8 참조)을 구비한다. 이 경우 상기 리드 탭(Lead Tab)은 2차 전지의 음극/양극 판을 외부와 전기적으로 연결하는 역할을 하는 부품으로, 음극/양극 단자에 각각 Cu(니켈도금)와 Al을 표면 처리하여 절연 필름(Polypropylene)을 덧씌운 형태로 제작될 수 있다.

특히 상기 셀 그룹(10)은 제1 셀(10A), 제2 셀(10B) 및 제3 셀(10C)로 구성됨을 예시하나, 이러한 3개의 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)은 하나의 예시일 뿐 배터리팩(20)의 요구 전압에 맞춰 2개 이하 또는 4개 이상으로 구성될 수 있다.

일례로 상기 하단 냉각수 케이스(30)는 직사각 판의 형상으로 배터리팩 (20)의 하부에서 셀 그룹(10)과 접촉되는 반면 상기 상단 각수 케이스(40)는 직사각 판의 형상으로 배터리팩(20)의 상부에서 셀 그룹(10)과 접촉되고, 하/상단 냉각수 케이스(30,40)의 각각으로 냉각수가 순환됨으로써 이중 냉각수 회로(1-1)를 형성한다.

특히 상기 하단 냉각수 케이스(30)는 직사각 판에 하부 냉각유로(31), 하부 냉각수 유입라인(33) 및 하부 냉각수 배출라인(35)을 형성하고, 상기 상단 냉각수 케이스(40)는 직사각 판에 상부 냉각유로(41), 상부 냉각수 유입라인(43) 및 상부 냉각수 배출라인(45)을 형성한다.

그러므로 상기 이중 냉각수 회로(1-1)는 하부 냉각수 유입/배출라인(33,35)에 이어진 하부 냉각유로(31) 및 상부 냉각수 유입/배출라인(43,45)에 이어진 상부 냉각유로(41)로 이루어진다. 이 경우 상기 하부 냉각수 유입라인(33)과 상기 상부 냉각수 유입라인(43)의 각각은 하/상부 냉각유로(31,41)로 냉각수가 들어오는 인렛(Inlet)을 형성하묘, 상기 하부 냉각수 배출라인(35)과 상기 상부 냉각수 배출라인(45)의 각각은 하/상부 냉각유로(31,41)에서 냉각수가 배출되는 아웃렛(Outlet)을 형성한다.

특히 상기 하단 냉각수 케이스(30)는 셀 케이스(10-1)와 아래쪽에서 결합됨으로써 배터리 팩(20)의 하부를 형성하고, 상기 상단 냉각수 케이스(40)는 셀 케이스(10-1)와 위쪽에서 결합됨으로써 배터리 팩(20)의 상부를 형성한다.

일례로 상기 열전도성 접착제(50)는 하단 냉각수 케이스(30)의 상면과 셀 그룹(10)의 하면 및 상단 냉각수 케이스(40)의 하면과 셀 그룹(10)의 상면 사이로 각각 도포됨으로써 케이스 접착력과 함께 이중 냉각수 회로(1-1)의 냉각수에 대한 기밀 성능을 유지한다. 이 경우 상기 열전도성 접착제(50)는 그 물질 특성상 셀 방열 작용도 함께 수행한다.

나아가 상기 열전도성 접착제(50)는 제1,2 열전도성 접착제(50A,50B)롤 구분되어, 이중 냉각수 회로(1-1)에 대한 기밀 성능 강화로 냉각수 누수로부터 셀 그룹(10)을 보호할 수 있다.

이를 위해 상기 하단 냉각수 케이스(30)와 상기 상단 냉각수 케이스(40)의 각각에는 분리판(30-1,40-1)이 구비되며, 상기 분리판(30-1,40-1)은 동일한 형상 및 구조로 하단 냉각수 케이스(30)용 하단 분리판(30-1)과 상단 냉각수 케이스(40)용 상단 분리판(40-1)으로 구분하여 설명된다.

일례로 상기 하단 냉각수 케이스(30)와 셀 그룹(10) 사이에 하단 분리판(30-1)이 개재된 경우, 상기 제1,2 열전도성 접착제(50A,50B) 중 제1 열전도성 접착제(50A)는 하단 냉각수 케이스(30)의 상면과 하단 분리판(30-1)의 하면에 도포되어 1차 기밀부를 형성하는 반면 제2 열전도성 접착제(50B)는 하단 분리판(30-1)의 상면과 셀 그룹(10)의 하면에 도포되어 2차 기밀부로 형성된다.

또한, 상기 상단 냉각수 케이스(40)와 셀 그룹(10) 사이에 상단 분리판(40-1)이 개재된 경우, 상기 제1,2 열전도성 접착제(50A,50B) 중 제1 열전도성 접착제(50A)는 상단 냉각수 케이스(40)의 하면과 하단 분리판(40-1)의 상면에 도포되어 1차 기밀부를 형성하는 반면 제2 열전도성 접착제(50B)는 상단 분리판(40-1)의 하면과 셀 그룹(10)의 상면에 도포되어 2차 기밀부로 형성된다.

그러므로 상기 이중 냉각수 회로(1-1)는 열전도성 접착제(50)를 이용한 단층 기밀 구조를 형성하거나 제1,2 열전도성 접착제(50A,50B)를 이용한 복층 기밀 구조를 형성할 수 있다.

도 2의 복층 기밀 구조 효과를 참조하면, 상기 하/상단 냉각수 케이스(30,40)에서 냉각유로 손상부(Y)가 발생하여 이를 통해 냉각수 유량이 흘러나오는 경우, 상기 냉각수 누출 유량은 제1,2 열전도성 접착제(50A,50B) 중 제1 열전도성 접착제(50A)와 하/상단 분리판(30-1,40-1)의 1차 기밀부를 통해서 하/상단 분리판(30-1,40-1)위 좌/우 방향을 따라 배터리팩(20) 밖으로 흘러 나가게 된다.

이와 같이 상기 제1,2 열전도성 접착제(50A,50B)의 1,2차 기밀부에 의한 복층 기밀 구조는 냉각유로 기밀 파괴 상황에서도 냉각수가 배터리 팩(20)의 내부로 유입되는 흐름이 차단되는 이중 냉각수 회로(1-1)를 보증한다.

한편 도 3 및 도 4는 상기 이중 냉각수 회로(1-1)의 레이아웃을 예시 한다. 이 경우 상기 이중 냉각수 회로(1-1)의 하/상단 냉각수 회로(1-1A,1-1B)의 각각에는 밸브(60,70)가 구비되며, 상기 밸브(60,70)는 동일한 동작 및 구조로 하단 냉각수 회로(1-1A)용 하단 밸브(60)와 상단 냉각수 회로(1-1B)용 상단 밸브(70)로 구분하여 설명된다.

도 3은 이중 냉각수 회로(1-1) 중 하단 냉각수 회로(1-1A)로서, 상기 하부 냉각유로(31)는 셀 그룹(10)의 배열 방향과 교차 배열로 세로 방향 냉각수 순환 경로를 형성하고, 상기 하부 냉각수 유입라인(33)은 하부 냉각유로(31)의 한쪽 측면(즉, 좌측 측면)으로 연결되어 측면 방향 냉각수 유입 경로를 형성하며, 상기 하부 냉각수 배출라인(35)은 하부 냉각유로(31)의 반대쪽 측면(즉, 우측 측면)으로 연결되어 측면 방향 냉각수 배출 경로를 형성한다.

그러므로 상기 하부 냉각유로(31)는 셀 그룹(10)에 대해 세로 방향 유로(또는 세로 교차 유로)를 형성한다.

구체적으로 상기 하부 냉각유로(31)는 서로 독립된 4개의 제1,2,3,4 세로 유로 구간(31a,31b,31c,31d)으로 나눠지고, 상기 제1,2,3,4 세로 유로 구간(31a,31b,31c,31d)의 각각은 하부 냉각수 유입라인(33)과 하부 냉각수 배출라인(35)의 각각에서 인출된 분기 라인으로 연결됨으로써 냉각수의 유입과 배출이 제1,2,3,4 세로 유로 구간(31a,31b,31c,31d)의 각각에서 개별적으로 이루어진다. 이 경우 상기 제1,2,3,4 세로 유로 구간(31a,31b,31c,31d)은 4개로 구성됨을 예시하나, 이러한 4개의 수량은 하나의 예시일 뿐 배터리팩(20)의 요구 냉각 성능에 맞춰 3개 이하 또는 5개 이상으로 구성될 수 있다.

특히 상기 제1,2,3,4 세로 유로 구간(31a,31b,31c,31d)의 각각은 분리형 직선 채널로 냉각수가 일방향으로 흐른 후 빠져나거나 연결형 직선 채널로 냉각수가 양방향으로 흐른 후 빠져나가도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 하부 냉각수 유입라인(33)의 인렛과 상기 하부 냉각수 배출라인(35)의 아웃렛은 동일한 위치에 형성되나, 배터리 모듈의 구조 따라 서로 반대쪽 위치에 형성될 수 있다.

나아가 상기 하단 냉각수 회로(1-1A)는 하단 밸브(60)를 더 포함하고, 상기 하단 밸브(60)는 하부 냉각수 유입라인(33)에 설치된다. 이 경우 상기 하단 밸브(60)는 셀의 방열 온도로 개폐되는 써모스텟 밸브를 적용할 수 있으나 제어기(110)(도 5 참조)로 개도량 제어가 가능한 제어 밸브를 적용함이 바람직하다.

일례로 상기 하단 밸브(60)는 하부 냉각수 유입라인(33)의 분기 라인에 구비된 4개의 제1,2,3,4 유량 밸브(60a,60b,60c,60d)로 이루어진다. 이 경우 상기 제1 유량 밸브(60a)는 제4 세로 유로 구간(31d), 상기 제2 유량 밸브(60b)는 제3 세로 유로 구간(31c), 상기 제3 유량 밸브(60c)는 제2 세로 유로 구간(31b), 상기 제4 유량 밸브(60d)는 제1 세로 유로 구간(31a)에 대한 냉각수 유량을 밸브 개도량으로 달리 제어하여 준다.

반면 도 4는 이중 냉각수 회로(1-1) 중 상단 냉각수 회로(1-1B)로서, 상기 상부 냉각유로(41)는 셀 그룹(10)의 배열 방향과 겹침 배열로 가로 방향 냉각수 순환 경로를 형성하고, 상기 상부 냉각수 유입라인(43)은 상부 냉각유로(41)의 앞쪽 부위(즉, 전방 부위)로 연결되어 전면 방향 냉각수 유입 경로를 형성하며, 상기 상부 냉각수 배출라인(45)은 상부 냉각유로(41)의 뒤쪽 부위(즉, 후방 부위)로 연결되어 후면 방향 냉각수 배출 경로를 형성한다.

그러므로 상기 상부 냉각유로(41)는 셀 그룹(10)에 대해 가로 방향 유로(또는 가로 겹침 유로)를 형성한다.

구체적으로 상기 상부 냉각유로(41)는 서로 독립된 3개의 제1,2,3 가로 유로 구간(41a,41b,41c)으로 나눠지고, 상기 제1,2,3 가로 유로 구간(41a,41b,41c)의 각각은 상부 냉각수 유입라인(43)과 상부 냉각수 배출라인(45)의 각각에서 인출된 분기 라인으로 연결됨으로써 냉각수의 유입과 배출이 제1,2,3 가로 유로 구간(41a,41b,41c)의 각각에서 개별적으로 이루어진다. 이 경우 상기 제1,2,3 가로 유로 구간(41a,41b,41c)은 3개로 구성됨을 예시하나, 이러한 3개의 수량은 하나의 예시일 뿐 배터리팩(20)의 요구 냉각 성능에 맞춰 2개 이하 또는 4개 이상으로 구성될 수 있다.

특히 상기 제1,2,3 가로 유로 구간(41a,41b,41c)의 각각은 분리형 직선 채널로 냉각수가 일방향으로 흐른 후 빠져나거나 연결형 직선 채널로 냉각수가 양방향으로 흐른 후 빠져나가도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 냉각수 유입라인(43)의 인렛과 상기 상부 냉각수 배출라인(45)의 아웃렛은 동일한 위치에 형성되나, 배터리 모듈의 구조 따라 서로 반대쪽 위치에 형성될 수 있다. 다만, 상기 상부 냉각수 배출라인(45)은 셀 그룹(10)의 뒤쪽 부위(즉, 후방 부위)에서 모아진 분기 라인이 셀 그룹(10)의 한쪽 측면을 따라 앞쪽 부위(즉, 전방 부위)로 이어진 측면 라인으로 형성된다.

나아가 상기 상단 냉각수 회로(1-1B)는 상단 밸브(70)를 더 포함하고, 상기 상단 밸브(70)는 상부 냉각수 유입라인(43)에 설치된다. 이 경우 상기 상단 밸브(70)는 셀의 방열 온도로 개폐되는 써모스텟 밸브를 적용할 수 있으나 제어기(110)(도 5 참조)로 개도량 제어가 가능한 제어 밸브를 적용함이 바람직하다.

일례로 상기 상단 밸브(70)는 상부 냉각수 유입라인(43)의 분기 라인에 구비된 3개의 제5,6,7 유량 밸브(70a,70b,70c)로 이루어진다. 이 경우 상기 제5 유량 밸브(70a)는 제1 가로 유로 구간(41a), 상기 제6 유량 밸브(70b)는 제2 가로 유로 구간(41b), 상기 제7 유량 밸브(70c)는 제3 가로 유로 구간(41c)에 대한 냉각수 유량을 밸브 개도량으로 달리 제어하여 준다.

따라서 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 이중 냉각수 회로(1-1)는 셀 그룹(10)의 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)에 대하여 하단 냉각수 케이스(30)의 하단 냉각수 회로(1-1A)로 그 하부에서 세로 방향 유로를 형성하면서 상단 냉각수 케이스(40)의 상단 냉각수 회로(1-1B)로 그 상부에서 가로 방향 유로를 형성한다.

그 결과 상기 이중 냉각수 회로(1-1)는 배터리 팩(20)의 하부와 상부에서 이루어지는 냉각수 흐름을 세로 방향 유로와 가로 방향 유로의 교차 흐름으로 형성하여 준다.

한편 도 5는 전기차(200)에 탑재된 배터리 시스템(100)의 예로서, 상기 배터리 시스템(100)은 수냉식 배터리 모듈(1), 제어기(110) 및 온도 센서(120)를 구성요소로 포함한다.

일례로 상기 수냉식 배터리 모듈(1)은 도 1 내지 도 4를 통해 기술된 수냉식 배터리 모듈(1) 중 제1,2,3,4 유량 밸브(60a,60b,60c,60d)의 하단 밸브(60) 및 제5,6,7 유량 밸브(70a,70b,70c)의 상단 밸브(70)로 구성된 수냉식 배터리 모듈(1)이다.

일례로 상기 제어기(110)는 전기차(200)에서 발생된 차량 정보 중 구동모터의 모터 회전수와 배터리 팩(20)의 충전 신호를 차량 입력 신호로 검출 또는 확인하고, 수냉식 배터리 모듈(1)에서 발생된 배터리 정보 중 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각에 대한 셀 온도를 배터리 입력 신호로 검출 또는 확인한다.

또한, 상기 제어기(110)는 차량 입력 신호 및/또는 배터리 입력 신호를 통해 제1,2,3,4 유량 밸브(60a,60b,60c,60d)와 제5,6,7 유량 밸브(70a,70b,70c)의 각각을 개별적으로 밸브 개도량이 제어되는 출력신호를 발생한다.

그러므로 상기 제어기(110)는 중앙처리장치(CPU)로 동작하는 별도의 전용 ECU(Electronic Control Unit)이거나 또는 전기차량 또는 하이브리드 차량의 BSM(Battery Management System)일 수 있다.

일례로 상기 온도 센서(120)는 배터리 팩(20)에 설치되어 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각에 대한 셀 온도를 검출하여 제어기(110)로 전송한다. 이 경우 상기 온도 센서(120)는 셀 그룹(10)을 다수 구간으로 나눠 상기 온도를 구간별로 검출한다.

이를 위해 상기 온도 센서(120)는 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각에 일대일 매칭 되도록 3개의 온도 센서 그룹으로 이루어진다. 이 경우 상기 온도 센서(120)의 수량은 셀 그룹(10)의 셀 수량에 맞춰 다양하게 구성될 수 있다.

한편 도 6은 상기 배터리 시스템(100)에서 수냉식 배터리 모듈(1)의 냉각수 순환을 제어하는 배터리 모듈 냉각 제어 방법의 순서도이다. 이 경우 제어주체는 제어기(110)이고, 제어대상은 제1,2,3,4 유량 밸브(60a,60b,60c,60d)와 제5,6,7 유량 밸브(70a,70b,70c)의 각각이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제어기(110)는 S10의 차량정보 확인 단계로 구동모터의 모터 회전수와 배터리 충전 신호로 전기차(200)의 차량 상태를 확인하고, S20의 급속 충전 판단 단계에서 배터리 충전 신호의 확인으로 전기차(200)의 급속 충전 상태를 확인한다.

그 결과 상기 급속 충전 판단(S20)은, 충전 상태인 경우 S200의 셀 발열량 적용 냉각 제어 단계로 전환하는 반면 충전 상태가 아닌 경우 S30의 배터리 온도 검출 단계로 진입한다.

이어 제어기(110)는 S30의 배터리 온도 검출 단계로 온도 센서(120)가 검출한 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각에 대한 셀 온도를 확인하고, S40의 셀 간 온도 차 확인 단계에서 제1,2,3 셀(10A,10B,10C) 각각이 갖는 셀 온도 비교로 가장 높은 온도의 셀을 확인한다.

그 결과 상기 셀 간 온도 차 확인(S40)은, 셀 간 온도 차 미 발생인 경우 S90의 열평형 냉각 제어 단계로 전환하는 반면 셀 간 온도 차 발생인 경우 S50의 고온 셀 우선 냉각 제어 단계로 진입하여 S60의 밸브 유량 고온 셀 집중 단계를 수행한다.

도 7을 참조하면, 상기 밸브 유량 고온 셀 집중(S60)에서 배터리 시스템(100)의 수냉식 배터리 모듈(1)에 대한 상태가 예시된다.

도시된 바와 같이, 제어기(110)는 셀 간 온도 차 확인(S40)의 결과로 배터리 팩(20)의 전/후방 부위 중 전방 부위(즉, 도 7의 우측 하단부위)에서 상대적으로 높은 온도를 파악한 경우를 알 수 있다.

그러므로 제어기(110)는 제1,2,3,4 유량 밸브(60a,60b,60c,60d)와 제5,6,7 유량 밸브(70a,70b,70c)에 대한 밸브 출력 신호를 다르게 하고, 이를 통해 제1,2,3 셀(10A,10B,10C) 중 타부위 대비 상대적으로 온도가 높은 고온 부위쪽으로 냉각수 유량이 집중될 수 있도록 한다.

일례로 고온 셀 부위에 대해선 하부 냉각유로(31)의 제4 유량 밸브(60d)와 상부 냉각유로(41)의 제7 유량 밸브(70c)의 각각은 100%의 밸브 개도량으로 열어지고, 반면 저온 셀 부위에 대해선 하부 냉각유로(31)의 제1,2,3 유량 밸브(60a,60b,60c)와 상부 냉각유로(41)의 제5,6 유량 밸브(70a,70b)의 각각은 50%의 밸브 개도량으로 열어진다.

그 결과 하부 냉각유로(31)의 하부 냉각수 유입라인(33)으로 들어온 냉각수 유량은 50% 열린 상태의 제1,2,3 유량 밸브(60a,60b,60c) 각각으로 배분되는 유량 대비 100% 열린 상태의 제4 유량 밸브(60d)로 배분되는 유량이 더 많아지고, 이러한 유량 배분 집중은 제4 유량 밸브(60d)와 연결된 제1 세로 유로 구간(31a)에 더 많은 냉각수 유량을 흘려줌으로써 고온 셀 방열 작용을 타 부위 대비 보다 신속하게 발생시킬 수 있다.

동시에 상부 냉각유로(41)의 상부 냉각수 유입라인(43)으로 들어온 냉각수 유량은 50% 열린 상태의 제5,6 유량 밸브(70a,70b) 각각으로 배분되는 유량 대비 100% 열린 상태의 제7 유량 밸브(70c)로 배분되는 유량이 더 많아지고, 이러한 유량 배분 집중은 제7 유량 밸브(70c)와 연결된 제3 세로 유로 구간(41c)에 더 많은 냉각수 유량을 흘려줌으로써 고온 셀 방열 작용을 타 부위 대비 보다 신속하게 발생시킬 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제어기(110)는 S70의 배터리 온도 모니터링 단계, S80의 배터리 열평형 상태 확인 단계를 수행한다.

일례로 상기 배터리 온도 모니터링(S70)은 온도 센서(120)가 검출한 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각에 대한 셀 온도를 확인하고, S40의 셀 간 온도 차 확인과 같이 제1,2,3 셀(10A,10B,10C) 각각이 갖는 셀 온도 비교로 가장 높은 온도의 셀을 확인한다.

일례로 상기 배터리 열평형 상태 확인(S80)은 배터리 온도 모니터링(S70)의 결과로 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)이 셀 온도 차가 없음을 확인 하고, 배터리 열평형 시 밸브 유량 고온 셀 집중(S60)을 중단 한 후 S90의 열평형 냉각 제어 단계로 전환한다.

최종적으로 제어기(110)는 S90의 열평형 냉각 제어 단계에서 S100의 밸브 유량 셀 분산 단계를 수행한다.

일례로 상기 밸브 유량 셀 분산(S100)의 제어는 밸브 개도량을 동일하게 하여 제1,2,3,4 유량 밸브(60a,60b,60c,60d)와 제5,6,7 유량 밸브(70a,70b,70c)의 열림 상태를 모두 동일하게 하고, 이를 통해 하부 냉각유로(31)의 하부 냉각수 유입라인(33)으로 들어온 냉각수 유량이 제1,2,3,4 세로 유로 구간(31a,31b,31c,31d)로 균일하게 배분되면서 상부 냉각유로(41)의 상부 냉각수 유입라인(43)으로 들어온 냉각수 유량이 제1,2,3 가로 유로 구간(41a,41b,41c)로 균일하게 배분된다.

그 결과 상기 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)의 각각은 그 상/하부 구간에서 충분한 냉각수 유량으로 셀 방열 효과를 균일하게 얻을 수 있다.

한편 도 8을 참조하면, 제어기(110)가 S200의 셀 발열량 적용 냉각 제어에서 S210의 밸브 유량 셀 리드 탭 집중 단계를 수행함이 예시된다.

도시된 바와 같이, 상기 제1,2,3 셀(10A,10B,10C)에 대한 급속 충전(S20)은 제1,2 리드 탭(11,12)의 부근에서 발열량이 커지는 특성을 가짐으로써 제1,2 리드 탭(11,12)의 부위가 타 부위에 비해 상대적으로 많은 양의 냉각수를 흘려주어야 한다.

그러므로 제어기(110)는 밸브 유량 셀 리드 탭 집중(S210)에서 제1,2 리드 탭(11,12)의 부위에 대해, 상부 냉각유로(41)의 상부 냉각수 유입라인(43)으로 들어온 냉각수 유량은 50% 열린 상태의 제6 유량 밸브(70b)로 배분되는 유량 대비 100% 열린 상태의 제5,7 유량 밸브(70a,70c)로 배분되는 유량이 더 많아지도록 한다.

이와 같이 냉각수 유량은 제1 리드 탭(11)과 제2 리드 탭(12)의 리드 방향으로 유량 배분 집중이 이루어짐으로써 급속 충전 시 셀 리드탭 부근의 큰 발열량을 많은 양의 냉각수로 보다 신속하게 셀 그룹(10)의 열평형 상태를 만들어 줄 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기차(200)용 배터리 시스템(100)의 수냉식 배터리 모듈(1)은 배터리 팩(20)의 위쪽으로 흐르는 상부 냉각수 흐름과 아래쪽으로 흐르는 하부 냉각수 흐름을 형성하고, 배터리 팩(20)에 담긴 셀 그룹(10)에 대해 상/하부 냉각수 흐름이 교차 방향으로 형성하면서 열전도성 접착제(50,50A,50B에 의한 단/복층 기밀구조가 적용된 이중 냉각수 회로(1-1)를 구비하고, 제어기(110)가 이중 냉각수 회로(1-1)에 구비된 제1,2,3,4,5,6,7 유량 밸브(60a,60b,60c,60d,70a,70b,70c)의 밸브 개도량을 온도센서(120)애서 검출한 셀 그룹(10)의 구간별 온도 및 배터리 급속 충전 상태에 따라 다르게 제어함으로서 셀 냉각 효율 최적화와 함께 누수 냉각수의 셀 침투도 차단된다.

1 : 수냉식 배터리 모듈
1-1 : 이중 냉각수 회로 1-1A,1-1B : 하/상단 냉각수 회로
10 : 셀 그룹 10A,10B,10C : 제1,2,3 셀
11,12 : 제1,2 리드 탭 10-1 : 셀 케이스
20 : 배터리 팩
30 : 하단 냉각수 케이스 30-1 : 하단 분리판
31 : 하부 냉각유로
31a,31b,31c,31d : 제1,2,3,4 세로 유로 구간
33,35 : 하부 냉각수 유입/배출라인
40 : 상단 각수 케이스 40-1 : 상단 분리판
41 : 상부 냉각유로
41a,41b,41c : 제1,2,3 가로 유로 구간
43,45 : 상부 냉각수 유입/배출라인
50 : 열전도성 접착제 50A,50B : 제1,2 열전도성 접착제
60 : 하단 밸브 60a,b,c,d : 제1,2,3,4 유량 밸브
70 : 상단 밸브 70a,b,c : 제5,6,7 유량 밸브
100 : 배터리 시스템
110 : 제어기 120 : 온도 센서
200 : 전기차

Claims

셀 그룹으로 이루어진 배터리 팩; 및
상기 배터리 팩의 위쪽으로 흐르는 상부 냉각수 흐름과 아래쪽으로 흐르는 하부 냉각수 흐름을 형성하고, 상기 상부 냉각수 흐름과 상기 하부 냉각수 흐름으로 상기 셀 그룹의 상면과 하면을 동시에 냉각시켜주는 이중 냉각수 회로
가 포함되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 냉각수 흐름과 상기 하부 냉각수 흐름의 방향은 교차되고,
상기 교차는 상기 셀 그룹의 가로 방향과 세로 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 이중 냉각수 회로는 상기 셀 그룹의 하면을 냉각시켜주는 하단 냉각수 회로 및 상기 셀 그룹의 상면을 냉각시켜주는 상단 냉각수 회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 3에 있어서, 상기 하단 냉각수 회로는 상기 셀 그룹의 하부로 위치된 하단 냉각수 케이스에 형성되고,
상기 하단 냉각수 케이스는 상기 하부 냉각수 흐름을 상기 셀 그룹의 하면에서 셀의 세로 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 4에 있어서, 상기 하단 냉각수 회로는
상기 하단 냉각수 케이스에 형성되어 상기 상부 냉각수 흐름을 형성하는 하부 냉각유로,
상기 하부 냉각유로의 일측으로 연결되어 냉각수를 상기 하부 냉각유로로 흘려주는 하부 냉각수 유입라인, 및
상기 하부 냉각유로의 타측으로 연결되어 상기 냉각수를 상기 하부 냉각유로에서 빼내주는 하부 냉각수 배출라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 5에 있어서, 상기 하부 냉각수 유입라인의 인렛(Inlet)과 상기 하부 냉각수 배출라인의 아웃렛(Outlet)은 상기 하단 냉각수 케이스의 동일 부위에서 서로 간격을 두고 위치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 5에 있어서, 상기 하부 냉각수 유입라인은 하단 밸브를 포함하고,
상기 하단 밸브는 상기 하부 냉각수 유입라인이 상기 셀 그룹의 일측에 연결된 복수개의 분기라인에 각각 구비되고, 밸브 개도량의 변화로 상기 냉각수 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 3에 있어서, 상기 상단 냉각수 회로는 상기 셀 그룹의 상부로 위치된 상단 냉각수 케이스에 형성되고,
상기 상단 냉각수 케이스는 상기 상부 냉각수 흐름을 상기 셀 그룹의 상면에서 상기 셀의 가로 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 8에 있어서, 상기 상단 냉각수 회로는
상기 상단 냉각수 케이스에 형성되어 상기 상부 냉각수 흐름을 형성하는 상부 냉각유로,
상기 상부 냉각유로의 전면으로 연결되어 냉각수를 상기 상부 냉각유로로 흘려주는 상부 냉각수 유입라인, 및
상기 상부 냉각유로의 후면으로 연결되어 상기 냉각수를 상기 상부 냉각유로에서 빼내주는 상부 냉각수 배출라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 9에 있어서, 상기 상부 냉각수 유입라인의 인렛(Inlet)과 상기 상부 냉각수 배출라인의 아웃렛(Outlet)은 상기 상단 냉각수 케이스의 동일 부위에서 서로 간격을 두고 위치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 9에 있어서, 상기 상부 냉각수 배출라인은 상기 셀 그룹의 일측을 따라 배열된 측면라인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 9에 있어서, 상기 상부 냉각수 유입라인은 상단 밸브를 포함하고,
상기 상단 밸브는 상기 상부 냉각수 유입라인이 상기 셀 그룹의 전방에 연결된 복수개의 분기라인에 각각 구비되고, 밸브 개도량의 변화로 상기 냉각수 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 이중 냉각수 회로는 상기 셀 그룹의 상면과 하면에 기밀 구조를 형성하고,
상기 기밀 구조는 열전도성 접착제를 상기 셀 그룹에 개재한 단층 기밀 구조 또는 제1 열전도성 접착제와 제2 열전도성 접착제를 상기 셀 그룹과 분리판의 사이에 개재한 복층 기밀 구조인 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 배터리 팩은 셀 케이스를 구비하고,
상기 셀 케이스는 상기 셀 그룹을 묶어준 상태에서 상기 이중 냉각수 회로와 결합되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 모듈.
셀 그룹의 위쪽으로 흐르는 상부 냉각수 흐름과 아래쪽으로 흐르는 하부 냉각수 흐름을 형성하고, 상기 상부 냉각수 흐름과 상기 하부 냉각수 흐름을 상기 셀 그룹에 대해 교차 방향으로 형성시켜주는 이중 냉각수 회로로 구성된 수냉식 배터리 모듈;
상기 이중 냉각수 회로를 순환하는 냉각수의 유량을 밸브 개도량으로 조절하는 복수개의 밸브,
상기 셀 그룹의 온도로 상기 밸브 개도량을 제어하는 제어기, 및
상기 셀 그룹의 온도를 검출하여 상기 제어기로 전송하는 온도 센서
가 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
청구항 15에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 셀 그룹을 다수 구간으로 나눠 상기 온도를 구간별로 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
제어기에 의해 전기차의 급속 충전과 셀 그룹의 부위별 구간 온도 편차가 확인되는 단계,
상기 구간 온도 편차의 확인 시 상기 셀 그룹의 하면에 위치된 제1,2,3,4 유량 밸브 및 상기 셀 그룹의 상면에 위치된 제5,6,7 유량 밸브에 대한 밸브 개도량을 다르게 조절하고, 상기 밸브 개도량의 변화로 상기 셀 그룹의 고온부위에서 상기 셀 그룹의 하면과 상면으로 각각 흐르는 냉각수 유량을 증가시켜주는 고온 셀 우선 냉각 제어 단계, 및
상기 셀 그룹이 상기 급속 충전 또는 상기 구간 온도 편차에서 열평형 상태로 도달한 경우, 상기 제1,2,3,4 유량 밸브 및 상기 제5,6,7 유량 밸브의 밸브 개도량을 동일하게 조절하는 열평형 냉각 제어 단계
가 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 냉각 제어 방법.
청구항 17에 있어서, 상기 제어기는 온도 센서로 상기 구간 온도 편차를 확인하고, 상기 온도 센서는 상기 셀 그룹의 온도를 검출하여 상기 제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 냉각 제어 방법.
청구항 17에 있어서, 상기 급속 충전의 확인 시
상기 제1,2,3,4 유량 밸브 또는 상기 제5,6,7 유량 밸브의 밸브 개도량을 다르게 조절하고, 상기 밸브 개도량의 변화로 상기 셀 그룹의 리드 탭 쪽으로 흐르는 냉각수 유량을 증가시켜 주는 셀 발열량 적용 냉각 제어 단계
가 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 냉각 제어 방법.
청구항 19에 있어서, 상기 급속 충전은 전기차의 배터리 충전 신호로 확인되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 냉각 제어 방법.