特許 7551776 電力貯蔵装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】電力貯蔵装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6568 20140101AFI20240909BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240909BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20240909BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20240909BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6568

H01M10/613

H01M10/6563

H01M10/6571

H01M10/625

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022567403

(86)(22)【出願日】2021-09-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-14

(86)【国際出願番号】 KR2021012446

(87)【国際公開番号】W WO2022060044

(87)【国際公開日】2022-03-24

【審査請求日】2022-11-04

(31)【優先権主張番号】10-2020-0121707

(32)【優先日】2020-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ドン－ホ・パク

(72)【発明者】

【氏名】ジ－ホ・ユ

(72)【発明者】

【氏名】スン－ジュン・イ

(72)【発明者】

【氏名】ヨン－テ・イ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン－ス・イ

(72)【発明者】

【氏名】サン－ウ・ホン

【審査官】木村 励

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－０１２１２４５（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－２１５４３１４（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０１２－１５６０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１９００９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２２９２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５３０３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－６００８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０００８６０３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５６８

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６５６３

Ｈ０１Ｍ １０／６５７１

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力貯蔵装置において、
少なくとも１つのバッテリーセルを含み、前記少なくとも１つのバッテリーセルを冷却するための冷却流路を有するバッテリーラックと、
前記バッテリーラックから所定の距離を隔てて配置され、所定の冷却水を有する冷却水タンクと、
前記冷却水タンクと前記バッテリーラックとを接続し、前記バッテリーラックと前記冷却水タンクとの間で前記冷却水を循環させるための配管ユニットと、
前記配管ユニットと接続され、前記冷却水タンクと前記バッテリーラックとの間に配置され、前記バッテリーラック側への前記冷却水の供給を調節するためのポンプユニットと、
を含み、
前記バッテリーラックは、
前記冷却水が流入し、前記冷却流路に連通する流入ポートと、
前記流入ポートから所定の距離を隔てて配置され、前記冷却流路と連通する排出ポート
と、を含み、
前記冷却水タンクは、
前記冷却水を前記バッテリーラック側へ送り出すための冷却水排出ポートと、
前記冷却水排出ポートから離隔して配置され、前記バッテリーラック側から排出された冷却水が流入する少なくとも１つの冷却水流入ポートと、を含み、
前記ポンプユニットは、
前記バッテリーラックの前記流入ポートと前記冷却水タンクの前記冷却水排出ポートとの間に配置されることを特徴とする、電力貯蔵装置。

【請求項2】

前記配管ユニットと接続され、前記ポンプユニットと前記冷却水タンクの前記冷却水排出ポートとの間に設けられる開閉弁を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力貯蔵装置。

【請求項3】

前記バッテリーラックの前記排出ポートと前記冷却水タンクの前記少なくとも１つの冷却水流入ポートとの間に配置される少なくとも１つの熱交換ユニットを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電力貯蔵装置。

【請求項4】

前記配管ユニットと接続され、前記少なくとも１つの熱交換ユニットと前記冷却水タンクとの間に設けられる分岐弁を含むことを特徴とする、請求項３に記載の電力貯蔵装置。

【請求項5】

前記熱交換ユニットは、
複数備えられており、
前記複数の熱交換ユニットは、
前記バッテリーラックと前記分岐弁との間に配置される第１熱交換器と、
前記第１熱交換器から所定の距離を隔てて配置され、前記分岐弁と前記冷却水タンクとの間に配置される第２熱交換器と、を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電力貯蔵装置。

【請求項6】

前記少なくとも１つの熱交換ユニットを冷却するための少なくとも１つのファンユニットを含むことを特徴とする、請求項３～５のいずれか一項に記載の電力貯蔵装置。

【請求項7】

前記バッテリーラックは、
前記少なくとも１つのバッテリーセルの温度を感知する少なくとも１つのラック温度センサを備えることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の電力貯蔵装置。

【請求項8】

前記バッテリーラックは、
前記少なくとも１つのバッテリーセルの火災を感知する火災感知センサを備えることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の電力貯蔵装置。

【請求項9】

前記冷却水タンクは、
前記冷却水の温度を高めることができるヒーターユニットを備えることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の電力貯蔵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力貯蔵装置に関する。

【0002】

本出願は、２０２０年０９月２１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１２１７０７号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気車両（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド車両（ＨＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少できるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に応じた副産物が全く発生しないという点で、環境に優しく且つエネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。

【0004】

現在広く使用されている二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、すなわち単位バッテリーセルの動作電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が必要な場合、複数のバッテリーセルを直列に接続して電池パックを構成することもできる。また、バッテリーパックに要求される充放電容量に応じて、多数のバッテリーセルを並列に接続してバッテリーパックを構成することもできる。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの数は、必要な出力電圧または充放電容量に応じて様々に設定することができる。

【0005】

一方、複数のバッテリーセルを直列／並列に接続して電池パックを構成する場合、少なくとも１つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも１つのバッテリーモジュールを用いて他の構成要素を追加して、バッテリーパックまたはバッテリーラックを構成する方法が一般的である。バッテリーパックの場合、一般に電気自動車などのエネルギー源として備え、最近では、家庭用または産業用エネルギー源として、複数のバッテリーラックを含む電力貯蔵装置が注目されている。

【0006】

従来の電力貯蔵装置の場合、特に管理温度が４５～５５度程度の高温用バッテリーセルを含む電力貯蔵装置の場合、高温領域で適切な熱管理システムを構築する必要がある。

【0007】

従来の、管理温度が１９度～２７度程度の常温用バッテリーセルからなる電力貯蔵装置の場合、冷暖房兼用空調機、例えば、エアコンなどを活用してバッテリーセルやバッテリーセル周辺領域の温度を管理する。

【0008】

しかしながら、従来の、このような常温用バッテリーセルを含む電力貯蔵装置の熱管理システムでは、高温用バッテリーセルを含む電力貯蔵装置を管理することが困難であるという問題がある。

【0009】

したがって、高温用バッテリーセルを含む電力貯蔵装置においても、バッテリーセルまたはバッテリーセル周辺領域の温度をより効果的に管理できる方案を模索することが必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

そこで、本発明の目的は、バッテリーセルまたはバッテリーセル周辺領域の温度をより効率的に管理できる電力貯蔵装置を提供することである。

【0011】

また、本発明の他の目的は、バッテリーセルの管理温度に応じてバッテリーセルの温度を適正に維持できる電力貯蔵装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を解決するために、本発明は、電力貯蔵装置であって、少なくとも１つのバッテリーセルを含み、前記少なくとも１つのバッテリーセルを冷却するための冷却流路を有するバッテリーラックと、前記バッテリーラックから所定の距離を隔てて配置され、所定の冷却水を有する冷却水タンクと、前記冷却水タンクと前記バッテリーラックとを接続し、前記バッテリーラックと前記冷却水タンクとの間で前記冷却水を循環させるための配管ユニットと、前記配管ユニットと接続され、前記冷却水タンクと前記バッテリーラックとの間に配置され、前記バッテリーラック側への前記冷却水の供給を調節するためのポンプユニットと、を含むことを特徴とする電力貯蔵装置を提供する。

【0013】

前記バッテリーラックは、前記冷却水が流入し、前記冷却流路に連通する流入ポートと、前記流入ポートから所定の距離を隔てて配置され、前記冷却流路と連通する排出ポートと、を含み、前記冷却水タンクは、前記冷却水を前記バッテリーラック側へ送り出すための冷却水排出ポートと、前記冷却水排出ポートから離隔して配置され、前記バッテリーラック側から排出された冷却水が流入する少なくとも１つの冷却水流入ポートと、を含み、前記ポンプユニットは、前記バッテリーラックの前記流入ポートと前記冷却水タンクの前記冷却水排出ポートとの間に配置され得る。

【0014】

前記電力貯蔵装置は、前記配管ユニットと接続され、前記ポンプユニットと前記冷却水タンクの前記冷却水排出ポートとの間に設けられる開閉弁を含み得る。

【0015】

前記電力貯蔵装置は、前記バッテリーラックの前記排出ポートと前記冷却水タンクの前記少なくとも１つの冷却水流入ポートとの間に配置される少なくとも１つの熱交換ユニットを含み得る。

【0016】

前記電力貯蔵装置は、前記配管ユニットと接続され、前記少なくとも１つの熱交換ユニットと前記冷却水タンクとの間に設けられる分岐弁を含み得る。

【0017】

前記熱交換ユニットは、複数備えられており、前記複数の熱交換ユニットは、前記バッテリーラックと前記分岐弁との間に配置される第１の熱交換器と、前記第１熱交換器から所定の距離を隔てて配置され、前記分岐弁と前記冷却水タンクとの間に配置される第２熱交換器と、を含み得る。

【0018】

前記電力貯蔵装置は、前記少なくとも１つの熱交換ユニットを冷却するための少なくとも１つのファンユニットを含み得る。

【0019】

前記バッテリーラックは、前記少なくとも１つのバッテリーセルの温度を感知する少なくとも１つのラック温度センサを備え得る。

【0020】

前記バッテリーラックは、前記少なくとも１つのバッテリーセルの火災を感知する火災感知センサを備え得る。

【0021】

前記冷却水タンクは、前記冷却水の温度を高めることができるヒーターユニットを備え得る。

【発明の効果】

【0022】

以上のような様々な実施形態によれば、バッテリーセルやバッテリーセル周辺領域の温度をより効率的に管理できる電力貯蔵装置を提供することができる。

【0023】

また、以上のような様々な実施形態によれば、バッテリーセルの管理温度に応じてバッテリーセルの温度を適正に維持できる電力貯蔵装置を提供することができる。

【0024】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の好適な一実施形態を例示するものにすぎず、後述する発明の詳細な説明とともに本発明の技術的思想をなお一層理解しやすくする役割を果たすものであるため、本発明は、そのような図面に記載されている事項にのみ限定されて解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置を説明するための図である。

【図2】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置のバッテリーラックを説明するための図である。

【図3】および

【図4】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の様々な実施形態による冷却水タンクを説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の分岐弁を説明するための図である。

【図6】および

【図7】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の冷却メカニズムを説明するための図である。

【図8】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の冷却メカニズムを説明するためのフローチャートである。

【図9】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の冷却水タンクヒーティングメカニズムを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明は、添付の図面を参照して本発明による好適な実施形態を詳細に説明することによってより明らかになるであろう。ここで説明される実施形態は、本発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明する実施形態とは相違に多様に変形して実施できることを理解せねばならない。なお、本発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張されて示されることがある。

【0027】

図１は、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置を説明するための図である。

【0028】

図１を参照すると、電力貯蔵装置１０は、バッテリーラック１００、冷却水タンク２００、配管ユニット３００、及びポンプユニット４００を含んでいてもよい。

【0029】

前記バッテリーラック１００は、少なくとも１つのバッテリーセル１１０（図２参照）を含み、前記少なくとも１つのバッテリーセル１１０を冷却するための冷却流路１３０、（図２参照）を備えてもよい。

【0030】

以下、このような前記バッテリーラック１００について、以下の図２を参照してより具体的に説明する。

【0031】

図２は、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置のバッテリーラックを説明するための図である。

【0032】

図２を参照すると、前記バッテリーラック１００は、バッテリーセル１１０、ラックケース１２０、冷却流路１３０、ラック温度センサ１４０、火災感知センサ１５０、及び制御ユニット１６０を含んでいてもよい。

【0033】

前記バッテリーセル１１０は、二次電池であって、パウチ型二次電池、角型二次電池または円筒型二次電池として備えられてもよい。以下、本実施形態では、前記バッテリーセル１１０がパウチ型二次電池であることに限定して説明する。

【0034】

前記バッテリーセル１１０は、少なくとも１つまたはそれ以上の複数個であってもよい。以下、本実施形態では、前記バッテリーセル１１０が複数備えられることに限定して説明する。

【0035】

前記複数のバッテリーセル１１０としては、高温用バッテリーセルを備えてもよい。高温用バッテリーセルの場合、一般に、管理温度が４５度～５５度であり、管理温度である高温領域での電池性能及び寿命の点で最適なバッテリーセルを意味し得る。このような前記複数のバッテリーセル１１０を含むバッテリーラック１００の場合、例えば、熱帯気候地域で使用することができる。

【0036】

前記ラックケース１２０は、前記複数のバッテリーセル１１０、前記冷却流路１３０、前記ラック温度センサ１４０、前記火災感知センサ１５０、前記制御ユニット、および前記バッテリーラック１００を構成する各種電装部品などを収容することができる。

【0037】

このために、前記ラックケース１２０には、前記複数のバッテリーセル１１０、前記冷却流路１３０、前記ラック温度センサ１４０、前記火災感知センサ１５０、前記制御ユニット、および前記バッテリーラック１００を構成する各種電装部品などを収容できる収容空間が設けられてもよい。

【0038】

このような前記ラックケース１２０は、ケース本体１２２、流入ポート１２４、および排出ポート１２６を含んでいてもよい。

【0039】

前記ケース本体１２２は、前記収容空間を設けるために所定サイズの内部空間を備えてもよい。このような前記ケース本体１２２は、前記複数のバッテリーセル１１０、前記冷却流路１３０、前記ラック温度センサ１４０、前記火災感知センサ１５０、前記制御ユニット、及び前記バッテリーラック１００を構成する各種電装部品などを収容することができる。

【0040】

前記流入ポート１２４は、後述の冷却水タンク２００の冷却水２２０の流入を可能とし、前記ケース本体１２２の一方の側に形成されてもよい。このような前記流入ポート１２４は、後述の冷却流路１３０に連通することができる。

【0041】

前記排出ポート１２６は、前記ケース本体１２２の他方の側に形成され、前記流入ポート１２４から所定の距離を隔てて配置されてもよい。このような前記排出ポート１２６は、後述の冷却流路１３０に連通し、後述の冷却流路１３０を通過した冷却水２２０を前記ケース本体１２２の外部に排出することができる。

【0042】

前記冷却流路１３０は、前記ケース本体１２２内に設けられ、前記流入ポート１２４および前記排出ポート１２６と連通してもよい。前記冷却流路１３０は、前記複数のバッテリーセル１１０を冷却することができる。このために、後述の冷却水２２０が前記冷却流路１３０を通過することができる。

【0043】

前記ラック温度センサ１４０は、前記ケース本体１２２の内部に設けられ、前記ケース本体１２２内の前記少なくとも１つまたはそれ以上の複数のバッテリーセル１１０の温度を感知または測定することができる。

【0044】

前記火災感知センサ１５０は、前記ケース本体１２２の内部に設けられ、前記ケース本体１２２内の前記複数のバッテリーセル１１０の異常状況などを感知することができる。例えば、前記火災感知センサ１５０は、前記複数のバッテリーセル１１０の火災状況などが発生したとき、前記少なくとも１つまたはそれ以上の複数のバッテリーセル１１０の火災を感知することができる。具体的には、前記火災感知センサ１５０は、前記バッテリーセル１１０で発生した火炎や煙などを感知することができる。

【0045】

前記制御ユニット１６０は、前記バッテリーラック１００を管理および制御するためのものであり、前記複数のバッテリーセル１１０、前記ラック温度センサ１４０、および前記火災感知センサ１５０と電気的に接続されてもよい。

【0046】

このような前記制御ユニット１６０は、前記バッテリーラック１００の外部に設けられる、後述の冷却水タンク２００、ポンプユニット４００、熱交換ユニット６００、分岐弁７００、ファンユニット８００、および温度センサ９００とも電気的に接続できるように設けられてもよい。

【0047】

このよう前記な制御ユニット１６０の具体的な動作については、以下の関連する説明においてより具体的に説明する。

【0048】

前記冷却水タンク２００は、前記バッテリーラック１００から所定の距離を隔てて配置され、所定の冷却水２２０を備えてもよい。

【0049】

以下、このような前記冷却水タンク２００について、以下の図３及び図４を参照してより具体的に説明する。

【0050】

図３および図４は、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の様々な実施形態による冷却水タンクを説明するための図である。

【0051】

図３を参照すると、前記冷却水タンク２００は、タンク本体２１０、冷却水２２０、冷却水排出ポート２３０、および冷却水流入ポート２４０を含んでいてもよい。

【0052】

前記タンク本体２１０は、前記冷却水２２０を収容することができる。このために、前記タンク本体２１０には、前記冷却水２２０を収容できる収容空間を設けることができる。

【0053】

前記冷却水２２０としては、前記バッテリーラック１００の前記複数のバッテリーセル１１０を冷却できる冷却流体などを備えてもよい。本実施形態では、前記冷却水２２０として水を備えることに限定して説明する。

【0054】

前記冷却水排出ポート２３０は、前記バッテリーラック１００側へ前記冷却水２２０を送り出すためのものであり、前記タンク本体２１０の内部空間と連通するように前記タンク本体２１０に設けられてもよい。

【0055】

このような前記冷却水排出ポート２３０は、後述する配管ユニット３００の第１配管３３０と連通しており、前記タンク本体２１０内の前記冷却水２２０を、後述する配管ユニット３００の第１配管３３０側へ送り出すことができる。

【0056】

前記冷却水流入ポート２４０は、前記冷却水排出ポート２３０から離隔され、前記バッテリーラック１００側から排出された冷却水２２０が流入することができる。このような前記冷却水流入ポート２４０は、前記タンク本体２１０の内部空間と連通するように前記タンク本体２１０に設けられてもよい。

【0057】

前記冷却水流入ポート２４０は、第１流入ポート２４３および第２流入ポート２４５を含んでいてもよい。

【0058】

前記第１流入ポート２４３は、後述する配管ユニット３００の第３配管３７０と連通し、前記タンク本体２１０の内部空間と連通するように前記タンク本体２１０に設けられてもよい。このような前記第１流入ポート２４３は、後述する配管ユニット３００の第３配管３７０側から流入する冷却水２２０を前記タンク本体２１０の内側に案内することができる。

【0059】

前記第２流入ポート２４５は、後述する配管ユニット３００の第４配管３９０と連通し、前記タンク本体２１０の内部空間と連通するように前記タンク本体２１０に設けられてもよい。このような前記第２流入ポート２４５は、後述する配管ユニット３００の第４配管３９０側から流入する冷却水２２０を前記タンク本体２１０の内側に案内することができる。

【0060】

図４を参照すると、前記冷却水タンク２００はヒーターユニット２５０をさらに含んでいてもよい。

【0061】

前記ヒーターユニット２５０は、前記冷却水タンク２００の前記タンク本体２１０に取り付けられ、前記タンク本体２１０内の前記冷却水２２０を加熱して前記冷却水２２０の温度を高めることができる。一方、前記冷却水タンク２００の前記タンク本体２１０の内部には、前記タンク本体２１０内の前記冷却水２２０の温度を感知または測定するための後述する温度センサユニット９００の第３温度センサ９７０が設けられてもよい。

【0062】

このような前記ヒーターユニット２５０の動作については、以下の図９の関連する説明においてより具体的に説明する。

【0063】

再び図１を参照すると、前記配管ユニット３００は、前記バッテリーラック１００と前記冷却水タンク２００との間で前記冷却水２２０を循環させるためのものであり、前記冷却水タンク２００と前記バッテリーラック１００とを接続することができる。

【0064】

このような前記配管ユニット３００は、第１配管３３０、第２配管３５０、第３配管３７０、および第４配管３９０を含んでいてもよい。

【0065】

前記第１配管３３０は、前記バッテリーラック１００と前記冷却水タンク２００とを接続することができる。このような前記第１配管３３０には、後述のポンプユニット４００および開閉弁５００が接続されてもよい。

【0066】

前記第２配管３５０は、前記バッテリーラック１００と後述の熱交換ユニット６００の第１熱交換器６３０とを接続することができる。

【0067】

前記第３配管３７０は、後述の熱交換ユニット６００の第１熱交換器６３０と前記冷却水タンク２００とを接続することができる。具体的には、前記第３配管３７０は、前記冷却水タンク２００の前記冷却水流入ポート２４０の前記第１流入ポート２４３と接続されてもよい。このような前記第３配管３７０には、後述の分岐弁７００および後述の温度センサユニット９００の第１温度センサ９３０が接続されてもよい。

【0068】

前記第４配管３９０は、後述の前記分岐弁７００と冷却水タンク２００とを接続することができる。具体的には、前記第４配管３９０は、前記冷却水タンク２００の前記冷却水流入ポート２４０の前記第２流入ポート２４５と接続されてもよい。このような前記第４配管３９０には、後述の熱交換ユニット６００の第２熱交換器６５０および後述の温度センサ部９００の第２温度センサ９５０が接続されてもよい。

【0069】

前記ポンプユニット４００は、前記バッテリーラック１００側への前記冷却水２２０の供給を調節するためのものであり、前記配管ユニット３００と接続され、前記冷却水タンク２００と前記バッテリーラック１００との間に配置されてもよい。

【0070】

このような前記ポンプユニット４００は、前記バッテリーラック１００の前記流入ポート１２４と前記冷却水タンク２００の前記冷却水排出ポート２３０との間に配置されてもよい。

【0071】

より具体的には、前記ポンプユニット４００は、前記配管ユニット３００の前記第１配管３３０と連結され、前記開閉弁５００と前記バッテリーラック１００との間に配置されてもよい。

【0072】

一方、前記電力貯蔵装置１０は、開閉弁５００、熱交換ユニット６００、および分岐弁７００をさらに含んでいてもよい。

【0073】

前記開閉弁５００は、ユーザ操作などによる手動や自動方式によるオンオフ動作により、前記冷却水タンク２００の前記冷却水２２０を前記バッテリーラック１００側へ供給又は供給停止するなどの前記冷却水２２０のバッテリーラック１００側への供給の有無を決定することができる。

【0074】

このような前記開閉弁５００は、前記配管ユニット３００と連結され、前記ポンプユニット４００と前記冷却水タンク２００の前記冷却水排出ポート２３０との間に設けられてもよい。

【0075】

前記熱交換ユニット６００は、前記バッテリーラック１００を通過した前記冷却水２２０の温度を管理するためのものであり、前記バッテリーラック１００の前記排出ポート１２６と前記冷却水タンク２００の前記少なくとも１つの冷却水入口２４０との間に配置されてもよい。このような前記熱交換ユニット６００は、少なくとも１つまたはそれ以上の複数個であってもよい。以下、本実施形態では、前記熱交換ユニット６００が複数備えられることに限定して説明する。

【0076】

前記複数の熱交換ユニット６００は、第１熱交換器６３０および第２熱交換器６５０を含んでいてもよい。

【0077】

前記第１熱交換器６３０は、前記バッテリーラック１００と前記分岐弁７００との間に配置されてもよい。具体的には、前記第１熱交換器６３０は、前記配管ユニット３００の前記第２配管３５０を介して伝達された冷却水２２０の冷却を案内することができる。このような前記第１熱交換器６３０としてはラジエータを備えてもよい。

【0078】

前記第２熱交換器６５０は、前記第１熱交換器６３０から所定の距離を隔てて配置され、前記分岐弁７００と前記冷却水タンク２００との間に配置されてもよい。具体的には、前記第２熱交換器６５０は、前記配管ユニット３００の前記第４配管３９０を介して伝達された冷却水２２０の冷却を案内することができる。このような前記第２熱交換器６５０としてラジエータを備えてもよい。

【0079】

前記分岐弁７００は、前記配管ユニット３００と連結され、前記少なくとも１つの熱交換ユニット６００と前記冷却水タンク２００との間に設けられてもよい。

【0080】

このような前記分岐弁７００については、以下の図５を参照してより具体的に説明する。

【0081】

図５は、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の分岐弁を説明するための図である。

【0082】

図５を参照すると、前記分岐弁７００は、流入部７１０、排出部７３０及び第２分岐部７５０を含んでいてもよい。

【0083】

前記流入部７１０は、前記分岐弁７００の一側に設けられてもよい。このような前記流入部７１０には、前記熱交換ユニット６００（図１参照）の前記第１熱交換器６３０（図１参照）を通過した冷却水２２０（図１参照）が流入し得る。

【0084】

前記排出部７３０は、開閉可能に動作し、前記流入部７１０から流入した冷却水２２０（図１参照）を、前記配管ユニット３００（図１参照）の前記第３配管３７０側へ送り出すことができる。前記排出部７３０を通じて排出された冷却水２２０（図１参照）は、前記第３配管３７０を介して前記冷却水タンク２００の内部に再流入することができる。

【0085】

前記分岐部７５０は開閉可能に動作し、前記流入部７１０と前記排出部７３０との間に設けられてもよい。このような前記分岐部７５０は、前記流入部７１０から流入した冷却水２２０（図１参照）を前記配管ユニット３００（図１参照）の前記第４配管３９０側へ送り出すことができる。前記分岐部７５０を介して排出された冷却水２２０（図１参照）は、前記第４配管３９０を介して前記冷却水タンク２００の内部に再流入することができる。

【0086】

再び図１を参照すると、前記電力貯蔵装置１０は、ファンユニット８００および温度センサ９００をさらに含んでいてもよい。

【0087】

前記ファンユニット８００は、前記少なくとも１つの熱交換ユニット６００を冷却するためのものであり、前記少なくとも１つの熱交換ユニット６００の数に対応する数で設けられてもよい。

【0088】

このような前記ファンユニット８００は、第１送風ファン８３０と第２送風ファン８５０とを含んでいてもよい。

【0089】

前記第１送風ファン８３０は、前記熱交換ユニット６００の前記第１熱交換器６３０の近くに配置されてもよい。このような前記第１送風ファン８３０の冷却ファンを備えてもよい。前記第１送風ファン８３０は、冷却風を前記第１熱交換器６３０側へ送り出すことができ、前記冷却ファンの回転数（ＲＰＭ）を調節することにより、必要に応じて冷却容量を適宜変更することができる。

【0090】

前記第２送風ファン８５０は、前記熱交換ユニット６００の前記第２熱交換器６５０の近くに配置されてもよい。このような前記第２送風ファン８５０の冷却ファンを備えてもよい。前記第２送風ファン８５０は、冷却風を前記第２熱交換器６５０側へ送り出すことができ、前記冷却ファンの回転数（ＲＰＭ）を調節することにより、必要に応じて冷却容量を適宜変更することができる。

【0091】

前記温度センサユニット９００は、温度を測定または感知するためのものであり、前記電力貯蔵装置１０の特定の箇所や特定の構成部品などに設けられてもよい。

【0092】

このような前記温度センサユニット９００は、少なくとも１つまたはそれ以上の複数個であってもよい。以下、本実施形態では、前記温度センサ９００が複数備えられることに限定して説明する。

【0093】

このような前記複数の温度センサユニット９００は、第１温度センサ９３０、第２温度センサ９５０、および第３温度センサ９７０を含んでいてもよい。

【0094】

前記第１温度センサ９３０は、前記配管ユニット３００の前記第３配管３７０に設けられ、前記熱交換ユニット６００の前記第１熱交換器６３０と前記分岐弁７００との間に配置されてもよい。このような前記第１温度センサ９３０は、前記熱交換ユニット６００の前記第１熱交換器６３０を通過した冷却水２２０の温度を感知または測定することができる。

【0095】

前記第２温度センサ９５０は、前記配管ユニット３００の前記第４配管３９０に設けられ、前記熱交換ユニット６００の前記第２熱交換器６５０と前記冷却水タンク２００との間に配置されてもよい。このような前記第２温度センサ９５０は、前記熱交換ユニット６００の前記第２熱交換器６５０を通過した冷却水２２０の温度を感知または測定することができる。

【0096】

前記第３温度センサ９７０は、前記冷却水タンク２００の前記タンク本体２１０の内部に設けられてもよい。このような前記第３温度センサ９７０は、前記タンク本体２１０内の前記冷却水２２０の温度を感知または測定することができる。

【0097】

以下では、このような本実施形態による前記電力貯蔵装置１０の冷却メカニズムについてより具体的に説明する。

【0098】

図６および図７は、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の冷却メカニズムを説明するための図である。

【0099】

図６を参照すると、前記電力貯蔵装置１０の前記バッテリーラック１００の前記制御ユニット１６０は、前記バッテリーラック１００の前記複数のバッテリーセル１１０が既に設定された温度範囲を維持するように制御することができる。

【0100】

このような前記制御ユニット１６０は、開閉弁５００を制御して前記冷却水タンク２００の前記冷却水２２０を前記バッテリーラック１００側へ移動させることができる。前記開閉弁５００が開くと、前記冷却水２２０、Ｃ１が前記冷却水タンク２００から前記バッテリーラック１００側へ移動することができる。ここで、前記制御ユニット１６０は、前記ポンプ部４００を制御して前記冷却水２２０、Ｃ１の供給量や供給速度などを制御することができる。

【0101】

前記冷却水２２０、Ｃ１は、前記冷却水タンク２００から出て、前記配管ユニット３００の前記第１配管３３０を介して前記バッテリーラック１００前記の冷却流路１３０を通過しながら前記バッテリーラック１００の前記複数のバッテリーセル１１０を冷却するか、または前記複数のバッテリーセル１１０が既に設定された温度を維持するように案内することができる。

【0102】

前記制御ユニット１６０は、前記ラック温度センサ１４０により得られた温度情報を用いて、前記バッテリーセル１１０が既に設定された温度範囲を維持するように前記冷却流路１３０を通過する前記冷却水２２０の供給量や供給速度などを調節することができる。

【0103】

例えば、前記制御ユニット１６０は、前記バッテリーセル１１０が過熱した場合、前記冷却流路１３０を通過する前記冷却水２２０の供給量や供給速度をさらに高めることができる。

【0104】

また、前記制御ユニット１６０は、前記バッテリーセル１１０の火炎状況等の異常状況が発生した場合、前記火災感知センサ１５０から火炎や煙等が感知されると、前記冷却流路１３０を通過する前記冷却水２２０の供給量や供給速度をさらに高めることができる。

【0105】

前記バッテリーラック１００の前記冷却流路１３０を通過した冷却水２２０、Ｃ２は、前記配管ユニット３００の前記第２配管３５０を介して前記熱交換ユニット６００の前記第１熱交換器６３０側へ移動することができる。ここで、前記バッテリーラック１００の前記冷却流路１３０を通過した冷却水２２０、Ｃ２は、前記冷却流路１３０を通過する前の冷却水２２０、Ｃ１よりも高い温度を有することができる。

【0106】

前記制御ユニット１６０は、前記バッテリーラック１００の前記冷却流路１３０を通過した冷却水２２０、Ｃ２の温度を下げるために、前記冷却水２２０、Ｃ２が前記熱交換ユニット６００の前記第１熱交換器６３０を通過するとき、前記ファンユニット８００の前記第１送風ファン８３０を駆動することができる。

【0107】

ここで、前記ファンユニット８００の前記第１送風ファン８３０は、前記制御ユニット１６０、前記ラック温度センサ１４０および前記温度センサユニット９００と電気的に接続されてもよい。前記制御ユニット１６０は、前記ラック温度センサ１４０および前記温度センサ部９００の温度情報に応じて、前記第１送風ファン８３０のファン回転量を変化させて前記冷却水２２０、Ｃ２の冷却量を調節することができる。

【0108】

前記制御ユニット１６０は、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３が既に設定された温度よりも低い場合、前記分岐弁７００の前記流入部７１０及び前記排出部７３０を開き、前記分岐弁７００の分岐部７５０を閉じることができる。

【0109】

これにより、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３は、前記分岐弁７００の前記流入部７１０及び前記排出部７３０を経て前記冷却水タンク２００の内部に再流入することができる。ここで、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３は、前記第１熱交換器６３０を通過する前の冷却水２２０、Ｃ２よりも低い温度を有することができる。

【0110】

前記冷却水タンク２００内に再流入した前記冷却水２２０は、前記バッテリーラック１００の前記バッテリーセル１１０の温度が既に設定された温度範囲に達するまで前記制御ユニット１６０の制御などにより、前記配管ユニット３００に沿って循環され得る。

【0111】

一方、前記電力貯蔵装置１０では、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３の温度が既に設定された温度よりも高くなる場合がある。

【0112】

図７を参照すると、前記制御ユニット１６０は、前記第１温度センサ９３０から、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３が既に設定された温度よりも高いと感知されると、前記分岐弁７００の前記流入部７１０および前記分岐部７５０を開き、前記分岐弁７００の排出部７３０を閉じることができる。

【0113】

これにより、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３は、前記分岐弁７００の前記流入部７１０及び前記分岐部７５０を経て前記熱交換ユニット６００の前記第２熱交換器６５０を通過することができる。

【0114】

前記制御ユニット１６０は、前記分岐弁７００の前記分岐部７５０から出た冷却水２２０、Ｃ４の温度を下げるために、前記冷却水２２０、Ｃ４が前記熱交換ユニット６００の前記第２熱交換器６５０を通過するとき、前記ファンユニット８００の前記第２送風ファン８５０を駆動することができる。

【0115】

ここで、前記ファンユニット８００の第前記２送風ファン８５０は、前記制御ユニット１６０、前記ラック温度センサ１４０および前記温度センサユニット９００と電気的に接続されてもよい。前記制御ユニット１６０は、前記ラック温度センサ１４０および前記温度センサ部９００の温度情報に応じて、前記第１送風ファン８３０と同様に、前記第２送風ファン８５０のファン回転量を変化させて前記冷却水２２０、Ｃ４の冷却量を調節することができる。

【0116】

このように、本実施形態の場合、前記電力貯蔵装置１０において、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３が既に設定された温度よりも高い場合、前記冷却水２２０、Ｃ３を前記分岐弁７００の前記分岐部７５０を介して前記第２熱交換器６５０側へ分岐し、前記第２熱交換器６５０及び前記第２送風ファン８５０を介して前記冷却水２２０、Ｃ４をさらに冷却するか、または追加の温度制御などを案内することができる。

【0117】

前記第２熱交換器６５０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ４は、前記配管ユニット３００の前記第４配管３９０を介して前記冷却水タンク２００の内部に再流入することができる。ここで、前記第２熱交換器６５０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ４は、前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０、Ｃ３よりも低い温度を有することができる。

【0118】

前記冷却水タンク２００内に再流入した前記冷却水２２０は、前記バッテリーラック１００の前記バッテリーセル１１０の温度が既に設定された温度範囲に達するまで前記制御ユニット１６０の制御などにより、前記配管ユニット３００に沿って循環され得る。

【0119】

このように、本実施形態による前記電力貯蔵装置１０は、前記バッテリーラック１００及び前記第１熱交換器６３０を通過した前記冷却水２２０の温度に応じて、前記分岐弁７００を制御して前記第２熱交換器６５０による追加冷却などを適宜行うことができる。

【0120】

すなわち、前記冷却水２２０の温度が既に設定された温度範囲よりも十分に低い場合、前記冷却水２２０を、前記第２熱交換器６５０を介さずに直接前記冷却水タンク２００側へ移動させ、前記冷却水２２０の温度が既に設定された温度範囲よりも高い場合にのみ、前記第２の熱交換器６５０を介してさらなる冷却を行うことができる。

【0121】

これにより、本実施形態では、前記分岐弁７００を介して第前記２熱交換器６５０および前記第２送風ファン８５０を選択的に駆動するので、冷却システム全体の効率を大幅に向上させることができる。

【0122】

以下、このような本実施形態による前記電力貯蔵装置１０の前記第１熱交換器６３０を通過した後の前記冷却水２２０の流れに伴う冷却メカニズムについて、フローチャートの流れに沿って説明する。

【0123】

図８は、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の冷却メカニズムを説明するためのフローチャートである。

【0124】

図８を参照すると、まず、冷却水を前記第１熱交換器により冷却し得る（Ｓ１０）。その後、前記制御ユニットは、前記第１温度センサにより測定された冷却水の温度を、既に設定された冷却水温度と比較し得る（Ｓ２０）。前記第１温度センサにより測定された冷却水の温度が既に設定された冷却水温度よりも低い場合、前記制御ユニットは分岐弁の排出部を開放し得る（Ｓ２１）。

【0125】

これにより、前記冷却水は、前記配管ユニットの第３配管に流れ（Ｓ２３）、前記冷却水タンクに流入し得る（Ｓ３０）。

【0126】

前記第１温度センサにより測定された冷却水の温度が既に設定された冷却水温度と同じかまたは高い場合、前記制御ユニットは分岐弁の分岐部を開放し得る（Ｓ２５）。

【0127】

これにより、前記冷却水は、前記配管ユニットの第４配管に流れ（Ｓ２７）、前記第２熱交換器によりさらに冷却（Ｓ２９）された後、前記冷却水タンクに流入することができる（Ｓ３０）。

【0128】

このように、本実施形態による前記電力貯蔵装置１０は、前記分岐弁７００及び第前記２熱交換器６５０により、前記冷却水２２０の温度に応じて前記冷却水２２０の追加冷却を選択的に行うことができ、全体の冷却効率や温度管理の効率を最大化することができる。

【0129】

図９は、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置の冷却水タンクヒーティングメカニズムを説明するための図である。

【0130】

図９を参照すると、前記冷却水タンク２００内の前記冷却水２２０の場合、冬場などの外気温度が低い場合、前記冷却水タンク２００の前記タンク本体２１０内の前記冷却水２２０を過冷却または氷結する可能性がある。

【0131】

このとき、前記制御ユニット１６０（図２参照）は、前記第３温度センサ９７０により測定された前記冷却水タンク２００のタンク本体２１０内の冷却水２２０温度が既に設定された温度よりも低い場合、前記ヒーターユニット２５０を動作させることができる。前記ヒーターユニット２５０は、前記冷却水タンク２００のタンク本体２１０内の冷却水２２０を前記既に設定された温度に達するまで加熱することができる。

【0132】

一方、前記制御ユニット１６０（図２）ユニットは、上記のような冬場等の外気温度が低い場合、前記開閉弁５００及び前記ポンプユニット４００等を動作させ、前記所定の温度に加熱された冷却水を循環させることができる。このような前記所定の温度に加熱された冷却水の循環により、前記配管ユニット３００の凍破等を防止することができる。

【0133】

以上の様々な実施形態によれば、バッテリーセル１１０またはバッテリーセル１１０周辺領域の温度をより効率的に管理できる電力貯蔵装置１０を提供することができる。

【0134】

また、以上の様々な実施形態によれば、バッテリーセル１１０の管理温度に応じてバッテリーセル１１０の温度を適正に維持できる電力貯蔵装置１０を提供することができる。

【0135】

以上、本発明の好適な実施形態について図示及び説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に何ら限定されるものではなく、請求範囲において請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により様々な変形実施が可能なのはいうまでもなく、このような変形実施は、本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。

【符号の説明】

【0136】

１０ 電力貯蔵装置
１００ バッテリーラック
１１０ バッテリーセル
１２０ ラックケース
１２２ ケース本体
１２４ 流入ポート
１２６ 排出ポート
１３０ 冷却流路
１４０ ラック温度センサ
１５０ 火災感知センサ
１６０ 制御ユニット
２００ 冷却水タンク
２１０ タンク本体
２２０ 冷却水
２３０ 冷却水排出ポート
２４０ 冷却水流入ポート
２４３ 第１流入ポート
２４５ 第２流入ポート
２５０ ヒーターユニット
３００ 配管ユニット
３３０ 第１配管
３５０ 第２配管
３７０ 第３配管
３９０ 第４配管
４００ ポンプユニット
５００ 開閉弁
６００ 熱交換ユニット
６３０ 第１熱交換器
６５０ 第２熱交換器
７００ 分岐弁
７１０ 流入部
７３０ 排出部
７５０ 分岐部
８００ ファンユニット
８３０ 第１送風ファン
８５０ 第２送風ファン
９００ 温度センサユニット
９３０ 第１温度センサ
９５０ 第２温度センサ
９７０ 第３温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】