(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーシステムを冷却させるためのバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムであって、
前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げるための冷却空気を排出する排出口と前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げた後の温度が上昇した冷却空気を吸入する吸引口とを含む空調システム、および
前記排出口に連結されて冷却空気が流れる経路を形成し、前記複数のバッテリーモジュールの各々に対応する複数のモジュール冷却口を含んでおり、前記排出口を通して排出された冷却空気が各モジュール冷却口を通して各バッテリーモジュールを通過するようにして前記複数のバッテリーモジュールを冷却させるパイプ
を含むバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムであって、
前記冷却空気流れ制御システムは、
前記複数のバッテリーモジュールを含み、
各バッテリーモジュールは、
前記モジュール冷却口から流入される冷却空気の供給を受ける給気口、および
前記各バッテリーモジュールの温度を下げた後の冷却空気を排出する排気口
を含み、
前記各バッテリーモジュールは、
前記給気口を開閉する開閉装置をさらに含み、
前記各バッテリーモジュールは、
前記開閉装置による前記給気口の開閉を制御して前記各バッテリーモジュールに流入される冷却空気の流入量を制御するモジュール制御部をさらに含み、
前記冷却空気流れ制御システムは、
前記複数のバッテリーモジュールの各モジュール制御部で測定された前記各バッテリーモジュールの温度に基づいて、前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するシステム制御部をさらに含み、
前記システム制御部は、
前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値を超過する場合、前記各バッテリーモジュールの温度に対応して前記各バッテリーモジュールの給気口の開閉を個別的に制御し、
前記システム制御部は、
前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値以下である場合、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を下げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御することを特徴とするバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム。
【請求項２】
前記給気口は、
前記各バッテリーモジュールの一面に形成され、
前記排気口は、
前記各バッテリーモジュールの一面に対向する他面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム。
【請求項３】
前記給気口は、
前記モジュール冷却口と締結され、前記給気口の大きさは前記モジュール冷却口の大きさより大きく形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム。
【請求項４】
前記開閉装置は、
前記給気口の付近に形成されて前記給気口を開閉する開閉板、
前記開閉板を開閉する動力を提供するサーボモータ、
前記サーボモータに連結される円板、および
前記円板および前記開閉板を連結し、前記円板に伝達された前記サーボモータの動力を前記開閉板に伝達して前記サーボモータの回転運動を前記開閉板の直線運動に変換する連結棒
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム。
【請求項５】
前記システム制御部は、
前記複数のバッテリーモジュールの温度を順次整列し、整列された温度に応じて前記複数のバッテリーモジュールを複数のグループにグループ化した後、前記各バッテリーモジュールに所属したグループに対応して前記給気口の開閉程度を割り当て、
前記各バッテリーモジュールのモジュール制御部は、
割り当てられた前記給気口の開閉程度に応じて該バッテリーモジュールの給気口の開閉を制御することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム。
【請求項６】
前記システム制御部は、
前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度が所定の平均温度基準値以下である場合、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を上げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム。
【請求項７】
複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーシステムを冷却させるためのバッテリーシステムの冷却空気流れ制御方法であって、
空調システムが排出口を通して前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げるための冷却空気を排出するステップ、
前記排出口に連結されて冷却空気が流れる経路を形成し、前記複数のバッテリーモジュールの各々に対応する複数のモジュール冷却口を含むパイプが前記排出口を通して排出された冷却空気が各モジュール冷却口を通して各バッテリーモジュールを通過するようにして前記複数のバッテリーモジュールを冷却させるステップ、および
前記空調システムが吸引口を介して前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げた後の温度が上昇した冷却空気を吸入するステップ
を含むバッテリーシステムの冷却空気流れ制御方法であって、
前記複数のバッテリーモジュールの各バッテリーモジュールは、
前記モジュール冷却口から流入される冷却空気の供給を受ける給気口、
前記各バッテリーモジュールの温度を下げた後の冷却空気を排出する排気口、
前記給気口を開閉する開閉装置、および
前記開閉装置による前記給気口の開閉を制御して前記各バッテリーモジュールに流入される冷却空気の流入量を制御するモジュール制御部
を含み、
前記冷却空気流れ制御方法は、
システム制御部が前記複数のバッテリーモジュールの各モジュール制御部で測定された前記各バッテリーモジュールの温度に基づいて前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップをさらに含み、
前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップは、
前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値を超過する場合、前記システム制御部が前記各バッテリーモジュールの温度に対応して前記各バッテリーモジュールの給気口の開閉を個別的に制御するステップを含み、
前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップは、
前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値以下である場合、前記システム制御部が前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を下げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御するステップを含むことを特徴とするバッテリーシステムの冷却空気流れ制御方法。
【請求項８】
前記各バッテリーモジュールの温度に対応して前記各バッテリーモジュールの給気口の開閉を個別的に制御するステップは、
前記システム制御部が前記複数のバッテリーモジュールの温度を順次整列するステップ、
前記システム制御部が整列された温度に応じて前記複数のバッテリーモジュールを複数のグループにグループ化するステップ、
前記システム制御部が前記各バッテリーモジュールに所属したグループに対応して前記給気口の開閉程度を割り当てるステップ、および
割り当てられた前記給気口の開閉程度に応じて該バッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップ
を含むことを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーシステムの冷却空気流れ制御方法。
【請求項９】
前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップは、
前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度が所定の平均温度基準値以下である場合、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を上げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御するステップを含むことを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーシステムの冷却空気流れ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１４年１０月２２日付韓国特許出願第１０−２０１４−０１４３６５８号に基づいた優先権の利益を主張し、該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーシステムを冷却させるためのバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法に関し、空調システムの冷却空気を排出する排出口に連結されて冷却空気が流れる経路を形成するパイプを含み、パイプが複数のバッテリーモジュールの各々に対応する複数のモジュール冷却口を含み、冷却空気が各モジュール冷却口を通して各バッテリーモジュールを通過するようにして複数のバッテリーモジュールを冷却させるようにすることによって、冷却空気の冷気の損失を最小化して各バッテリーモジュールに供給することができるため、バッテリーシステムの恒温のための空調システムのエネルギー消耗量を減らせるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法に関する。それと共に、従来のコンテナ級バッテリーシステムのバッテリーラックに設置された冷却空気強制循環用ファン（ＦＡＮ）を設置しなくても良いため、ファン駆動電源の消耗量とファン設置費用を節約できるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法に関する。
【０００３】
また、本発明は、バッテリーシステムに含まれた複数のバッテリーモジュールの各バッテリーモジュールの温度に応じて複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御することによって、バッテリーシステムに含まれたバッテリーモジュール間の温度偏差を減らしてバッテリーシステムの放電深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、ＤＯＤ）を維持または極大化することができ、バッテリーモジュール間のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）の偏差を減らせるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
複数のバッテリーラック（ｒａｃｋ）で構成されたエネルギー貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）用バッテリーコンテナ（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）のようなバッテリーシステムで用いられる従来の一般的な空調システムの場合、バッテリーラックとバッテリーモジュールの位置に応じてバッテリーモジュール間の温度偏差が必然的に発生する。
【０００５】
具体的に説明すれば、バッテリーモジュール間の温度偏差には、充放電による自体的な温度上昇分の他にも空調方式による位置に応じた温度偏差分が存在する。バッテリーシステムにおける従来の一般的な空調方式は、底部（または天井）から天井（または底部）に冷たい冷却空気を移動させてバッテリーモジュールの表面を冷却させる方式である。この方式の場合は、冷たい空気が出てくる所に近いバッテリーモジュールの温度が、反対側の端部、すなわち、バッテリーシステム全体の温度を下げた後の冷却空気が入る所に位置したバッテリーモジュールのそれより低くなる。これは、冷却空気がバッテリーモジュールの表面を１つずつ経るにつれて空気自らの温度が上昇するためである。
【０００６】
このような従来の一般的な空調システムにおける位置に応じたバッテリーモジュール間の温度偏差は大きく２つの部分に悪い影響を及ぼす。
【０００７】
第１に、バッテリーシステムの温度偏差の診断機能による放電深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、ＤＯＤ）の減少である。バッテリーシステムは自らの温度偏差の診断機能により、充放電過程でバッテリーモジュールの温度偏差が一定レベルを超過しないように調節する。それにより、温度偏差の調節を迅速に行うことができずにバッテリーシステムのバッテリーモジュール間の温度偏差が一定レベルを超過する場合には、バッテリーシステムの温度偏差の診断機能が作動することになって、バッテリーシステムが十分な充放電を行うことができずに充放電を中止させる状況が発生しうる。これは、結局、バッテリーシステムのＤＯＤの損害をもたらすこととなる。
【０００８】
第２に、バッテリーシステムに含まれたバッテリーモジュール間のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ［％］）偏差の発生である。電力貯蔵分野で主に用いられているリチウムイオンバッテリーモジュールの主要構成品であるリチウムイオンセル（Ｃｅｌｌ）は運用される温度に応じてＳＯＨが異なる様相を示す特性がある。例えば、常温よりは高温で長時間充放電を繰り返すほど、退化速度は速くなる。そのため、バッテリーシステムの従来の一般的な空調システムの温度偏差の解消の限界によるバッテリーモジュール間の温度偏差が長期間持続すれば、バッテリーモジュール間のＳＯＨの差が大きくなる。そして、ラック間／モジュール間のＳＯＨ偏差が大きいほど、充放電時、ＳＯＨが小さいラック／モジュール（より正確には特定セル）のバッテリー容量（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）または電圧が他のラック／モジュールより先に充放電限界値（ＳＯＣ  ０％または１００％）に到達するようになる。よって、この場合にもバッテリーシステムはＳＯＣ診断機能や電圧診断機能が作動することになって、バッテリーシステムの充放電を中止させる場合が発生しうるのでＤＯＤの損害をもたらすこととなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、空調システムの冷却空気を排出する排出口に連結されて冷却空気が流れる経路を形成するパイプを含み、パイプが複数のバッテリーモジュールの各々に対応する複数のモジュール冷却口を含み、冷却空気が各モジュール冷却口を通して各バッテリーモジュールを通過するようにして複数のバッテリーモジュールを冷却させるようにすることによって、冷却空気の冷気の損失を最小化して各バッテリーモジュールに供給することができるため、バッテリーシステムの恒温のための空調システムのエネルギー消耗量を減らせるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法を提供することにある。それと共に、本発明の目的は、従来のコンテナ級バッテリーシステムのバッテリーラックに設置された冷却空気強制循環用ファン（ＦＡＮ）を設置しなくても良いため、ファン駆動電源の消耗量とファン設置費用を節約できるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、バッテリーシステムに含まれた複数のバッテリーモジュールの各バッテリーモジュールの温度に応じて複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御することによって、バッテリーシステムに含まれたバッテリーモジュール間の温度偏差を減らしてバッテリーシステムの放電深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、ＤＯＤ）を維持または極大化することができ、バッテリーモジュール間のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ［％］）の偏差を減らせるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態による、複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーシステムを冷却させるためのバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムは、前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げるための冷却空気を排出する排出口と前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げた後の温度が上昇した冷却空気を吸入する吸引口とを含む空調システム、および前記排出口に連結されて冷却空気が流れる経路を形成し、前記複数のバッテリーモジュールの各々に対応する複数のモジュール冷却口を含んでおり、前記排出口を通して排出された冷却空気が各モジュール冷却口を通して各バッテリーモジュールを通過するようにして前記複数のバッテリーモジュールを冷却させるパイプを含んで構成される。
【００１２】
前記バッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムは前記複数のバッテリーモジュールを含んでもよい。この時、各バッテリーモジュールは、前記モジュール冷却口から流入される冷却空気の供給を受ける給気口、および前記バッテリーモジュールの温度を下げた後の冷却空気を排出する排気口を含んでもよい。
【００１３】
前記給気口は前記バッテリーモジュールの一面に形成され、前記排気口は前記バッテリーモジュールの一面に対向する他面に形成されてもよい。
【００１４】
前記給気口は前記モジュール冷却口と締結され、前記給気口の大きさは前記モジュール冷却口の大きさより大きく形成されてもよい。
【００１５】
前記バッテリーモジュールは前記給気口を開閉する開閉装置をさらに含んでもよい。
【００１６】
前記開閉装置は、前記給気口の付近に形成されて前記給気口を開閉する開閉板、前記開閉板を開閉する動力を提供するサーボモータ、前記サーボモータに連結される円板、および前記円板および前記開閉板を連結し、前記円板に伝達された前記サーボモータの動力を前記開閉板に伝達して前記サーボモータの回転運動を前記開閉板の直線運動に変換する連結棒を含んでもよい。
【００１７】
前記バッテリーモジュールは、前記開閉装置による前記給気口の開閉を制御して前記バッテリーモジュールに流入される冷却空気の流入量を制御するモジュール制御部をさらに含んでもよい。
【００１８】
前記バッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムは、前記複数のバッテリーモジュールの各モジュール制御部で測定された前記各バッテリーモジュールの温度に基づいて、前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するシステム制御部をさらに含んでもよい。
【００１９】
前記システム制御部は、前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値を超過する場合、前記各バッテリーモジュールの温度に対応して前記各バッテリーモジュールの給気口の開閉を個別的に制御してもよい。
【００２０】
前記システム制御部は、前記複数のバッテリーモジュールの温度を順次整列し、整列された温度に応じて前記複数のバッテリーモジュールを複数のグループにグループ化した後、前記各バッテリーモジュールに所属したグループに対応して前記給気口の開閉程度を割り当て、前記各バッテリーモジュールのモジュール制御部は、割り当てられた前記給気口の開閉程度に応じて該バッテリーモジュールの給気口の開閉を制御してもよい。
【００２１】
前記システム制御部は、前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値以下である場合、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を下げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御してもよい。
【００２２】
前記システム制御部は、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度が所定の平均温度基準値以下である場合、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を上げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御してもよい。
【００２３】
本発明の一実施形態による、複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーシステムを冷却させるためのバッテリーシステムの冷却空気流れ制御方法は、空調システムが排出口を通して前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げるための冷却空気を排出するステップ、前記排出口に連結されて冷却空気が流れる経路を形成し、前記複数のバッテリーモジュールの各々に対応する複数のモジュール冷却口を含むパイプが前記排出口を通して排出された冷却空気が各モジュール冷却口を通して各バッテリーモジュールを通過するようにして前記複数のバッテリーモジュールを冷却させるステップ、および前記空調システムが前記吸引口を介して前記複数のバッテリーモジュールの温度を下げた後の温度が上昇した冷却空気を吸入するステップを含んで構成される。
【００２４】
前記複数のバッテリーモジュールの各バッテリーモジュールは、前記モジュール冷却口から流入される冷却空気の供給を受ける給気口、前記バッテリーモジュールの温度を下げた後の冷却空気を排出する排気口、前記給気口を開閉する開閉装置、および前記開閉装置による前記給気口の開閉を制御して前記バッテリーモジュールに流入される冷却空気の流入量を制御するモジュール制御部を含んでもよい。
【００２５】
前記バッテリーシステムの冷却空気流れ制御方法は、システム制御部が前記複数のバッテリーモジュールの各モジュール制御部で測定された前記各バッテリーモジュールの温度に基づいて前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップをさらに含んでもよい。
【００２６】
前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップは、前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値を超過する場合、前記システム制御部が前記各バッテリーモジュールの温度に対応して前記各バッテリーモジュールの給気口の開閉を個別的に制御するステップを含んでもよい。
【００２７】
前記各バッテリーモジュールの温度に対応して前記各バッテリーモジュールの給気口の開閉を個別的に制御するステップは、前記システム制御部が前記複数のバッテリーモジュールの温度を順次整列するステップ、前記システム制御部が整列された温度に応じて前記複数のバッテリーモジュールを複数のグループにグループ化するステップ、前記システム制御部が前記各バッテリーモジュールに所属したグループに対応して前記給気口の開閉程度を割り当てるステップ、および割り当てられた前記給気口の開閉程度に応じて該バッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップを含んでもよい。
【００２８】
前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップは、前記複数のバッテリーモジュールのうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値以下である場合、前記システム制御部が前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を下げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御するステップを含んでもよい。
【００２９】
前記複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御するステップは、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度が所定の平均温度基準値以下である場合、前記複数のバッテリーモジュール全体の平均温度を上げるように前記複数のバッテリーモジュール全体の給気口の開閉を一括的に制御するステップを含んでもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一側面によれば、空調システムの冷却空気を排出する排出口に連結されて冷却空気が流れる経路を形成するパイプを含み、パイプが複数のバッテリーモジュールの各々に対応する複数のモジュール冷却口を含み、冷却空気が各モジュール冷却口を通して各バッテリーモジュールを通過するようにして複数のバッテリーモジュールを冷却させるようにすることによって、冷却空気の冷気の損失を最小化して各バッテリーモジュールに供給することができるため、バッテリーシステムの恒温のための空調システムのエネルギー消耗量を減らせるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法を提供することができる。それと共に、従来のコンテナ級バッテリーシステムのバッテリーラックに設置された冷却空気強制循環用ファン（ＦＡＮ）を設置しなくても良いため、ファン駆動電源の消耗量とファン設置費用を節約できるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法を提供することができる。
【００３１】
また、本発明の他の側面によれば、バッテリーシステムに含まれた複数のバッテリーモジュールの各バッテリーモジュールの温度に応じて複数のバッテリーモジュールの給気口の開閉を制御することによって、バッテリーシステムに含まれたバッテリーモジュール間の温度偏差を減らしてバッテリーシステムの放電深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、ＤＯＤ）を維持または極大化することができ、バッテリーモジュール間のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ［％］）の偏差を減らせるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムに適用できるバッテリー管理システムを概略的に示す図である。
【図２】従来のバッテリーシステムの空調システムを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムの空調システムおよびパイプを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのパイプにバッテリーラックが締結された様子を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの後面を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの前面を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールをパイプに締結した様子を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの開閉装置を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの開閉装置を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの開閉装置の開閉動作を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程によってバッテリーモジュールの温度を制御する例を説明するための表である。
【図１２】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程によってバッテリーモジュールの温度を制御する例を説明するための表である。
【図１３】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程によってバッテリーモジュールの温度を制御する例を説明するための表である。
【図１４】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程によってバッテリーモジュールの温度を制御する例を説明するための表である。
【図１５】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程を説明するためのフローチャートである。
【図１７】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程によってバッテリーモジュール間の温度偏差を制御する例を説明するための表である。
【図１８】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程によってバッテリーモジュール間の温度偏差を制御する例を説明するための表である。
【図１９】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程によってバッテリーモジュール間の温度偏差を制御する例を説明するための表である。
【図２０】本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程によってバッテリーモジュール間の温度偏差を制御する例を説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明を添付された図面を参照して詳細に説明すれば次の通りである。ここで、繰り返される説明、本発明の要旨を不要に濁す恐れのある公知機能および構成に関する詳細な説明は省略する。本発明の実施形態は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。よって、図面での要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張されてもよい。
【００３４】
明細書の全体にかけて、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
【００３５】
また、明細書に記載された「．．．部」という用語は１つ以上の機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの結合で実現されることができる。
【００３６】
本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法について説明するに先立ち、バッテリーシステムの温度の制御必要性について説明することにする。
【００３７】
バッテリーシステム運営の効率性の側面で制御されなければならない温度要素は、バッテリーモジュールの「平均温度」とバッテリーモジュール間の「温度偏差」である。２つの要素は、下記表１のように「ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ［％］）」と「放電深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、ＤＯＤ）」に影響を及ぼす。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
ＳＯＨにおいて、バッテリーモジュールの平均温度を基準に低温−高温−常温の順にバッテリー退化速度が速くなる。よって、バッテリーモジュールの寿命を増やすためには、バッテリーシステムにおいてバッテリーモジュールの平均温度を常温に維持することが必要である。
【００４０】
そして、ＤＯＤにおいて、放電深度はバッテリーモジュール間の温度偏差の診断結果に影響を受ける。よって、バッテリーシステムの温度診断の結果時に警報（ｗａｒｎｉｎｇ）や故障（ｆａｕｌｔ）に診断されてバッテリーシステムがバッテリーの充放電を中止する状況が発生しないようにするためには、バッテリーモジュール間の温度偏差を減らすことが必要である。
【００４１】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムに適用できるバッテリー管理システムを概略的に示す図である。
【００４２】
図１を参照すれば、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）はバッテリーコンテナのようなバッテリーシステムに設置されることができ、３階層構造からなることができる。
【００４３】
ＭＢＭＳ（Ｍｏｄｕｌｅ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）１はバッテリーモジュールに備えられ、バッテリーモジュールの状態をモニターしてＲＢＭＳ（Ｒａｃｋ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）２に送信する役割を果たす。ＭＢＭＳ（１）は該バッテリーラックに属する下位バッテリーモジュールの個数（ＮＭ）だけ備えられることができる。
【００４４】
ＲＢＭＳ（２）はバッテリーラックに備えられ、該バッテリーラックに属する下位バッテリーモジュールの状態と該バッテリーラックに印加される電流、電圧などのラックレベル（ｒａｃｋ  ｌｅｖｅｌ）の状態情報に基づいて診断または保護動作を行う。また、ＲＢＭＳ（２）は、バッテリーモジュールとバッテリーラックの状態情報をＢＢＭＳ（Ｂａｎｋ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）３に送信する役割を果たす。ＲＢＭＳ（２）は、該バッテリーコンテナに属するバッテリーラックの個数（ＮＲ）だけ備えられることができる。
【００４５】
ＢＢＭＳ（３）はバッテリーコンテナに備えられ、下位バッテリーラックの送信データに基づいて最適なバッテリーシステム運営方法を決定して適切な措置を取る。また、ＢＢＭＳ（３）は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）にバッテリーシステム状態情報（総合情報）を送信する。
【００４６】
ＭＢＭＳ（１）とＲＢＭＳ（２）との間、そして、ＲＢＭＳ（２）とＢＢＭＳ（３）との間には、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信で連結されているため、互いに信号のやり取りをすることができる。
【００４７】
このような構造からなるバッテリー管理システムは本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法に適用され、バッテリーモジュールの平均温度および温度偏差を制御することができる。
【００４８】
図２は、従来のバッテリーシステムの空調システムを示す図である。
【００４９】
図２を参照すれば、従来のバッテリーシステム１０は、空調システム１１から冷却空気の伝達を受け、バッテリーシステム１０内のバッテリーラック１２およびバッテリーモジュール１２−１，１２−２を冷却させる。
【００５０】
しかし、従来のバッテリーシステム１０において、冷却空気は全体バッテリーモジュール１２−１，１２−２に類似する流量で伝達されるため、バッテリーシステム１０内に設置されたバッテリーモジュール１２−１，１２−２の平均温度は下げることができるが、バッテリーモジュール１２−１，１２−２間の温度偏差を減らすには限界がある。
【００５１】
従来のバッテリーシステム１０における空調システム１１による冷却空気の流れは、大きく、底部から天井方向への上昇流れまたは天井から底部方向への下降流れに分けられる。このような２つの流れ方式はいずれも冷却空気が積層構造のバッテリーモジュール１２−１，１２−２を１つずつ冷ましながら上昇または下降し、冷却空気が最後のバッテリーモジュール１２−２に到達した時には冷却空気自らの温度が１番目のバッテリーモジュール１２−１に到達した時に比べて高くなっている。よって、従来のバッテリーシステム１０における空調システム１１による方式では、バッテリーモジュール１２−１，１２−２間の温度偏差を減らすことが容易でないだけでなく、かえってバッテリーモジュール１２−１，１２−２間の温度偏差を加重させる原因となる。
【００５２】
以下では、このような従来のバッテリーシステム１０の空調システム１１による方式の問題点を解決した、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法を図面を参照して説明する。
【００５３】
図３〜図１０を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００は、空調システム１１０、パイプ１２０、および複数のバッテリーモジュール１３０を含んで構成されることができる。図３〜図１０に示されたバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００は一実施形態によるものであって、その構成要素が図３〜図１０に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて一部の構成要素が付加、変更または削除されてもよい。
【００５４】
一実施形態において、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００はバッテリーシステムに含まれて実現されてもよく、バッテリーシステムそのものとして実現されてもよい。
【００５５】
図３は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムの空調システムおよびパイプを示す図である。
【００５６】
図３を参照すれば、空調システム１１０は、複数のバッテリーモジュール１３０の温度を下げるための冷却空気を排出する排出口１１１と、複数のバッテリーモジュール１３０の温度を下げた後の温度が上昇した冷却空気を吸入する吸引口１１２とを含んで構成されることができる。
【００５７】
パイプ１２０は、空調システム１１０の排出口１１１に連結されて冷却空気が流れる経路を形成し、複数のバッテリーモジュール１３０の各々に対応する複数のモジュール冷却口１２１を含んでおり、排出口１１１を通して排出された冷却空気が各モジュール冷却口１２１を通して各バッテリーモジュール１３０を通過するようにして複数のバッテリーモジュール１３０を冷却させる。
【００５８】
一実施形態において、空調システム１１０を通過した冷却空気はパイプ１２０を経て各バッテリーモジュール１３０の後面に到達する。バッテリーモジュール１３０の後面部に到着した冷却空気は、バッテリーモジュール１３０の後面にある給気口１３１を通してバッテリーモジュール１３０の内部に流れ込んでバッテリーモジュール１３０内部の温度を下げた後、モジュールの前面部にある排気口１３２を通してバッテリーモジュール１３０の外部に排出されて再び空調システム１１０に流れ込む。
【００５９】
図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのパイプにバッテリーラックが締結された様子を示す図である。
【００６０】
図４を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００のパイプ１２０は、バッテリーラック１３０’に含まれた各バッテリーモジュール１３０の後面に締結される。このように、パイプ１２０を用いて冷却空気の流れを制御する場合、バッテリーシステム内のバッテリーラック１３０’に設置された全てのバッテリーモジュール１３０の後面に到着した冷却空気の温度を一定レベルに維持することができるため、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差を減らすことができる。
【００６１】
また、冷却空気の温度損失を最小化して、バッテリーモジュール１３０の平均温度およびバッテリーモジュール１３０間の温度偏差を減らすのに消耗するエネルギー量を減らすことによってエネルギーを節約することができる。
【００６２】
一実施形態において、空調システム１１０は、吸引口１１２に入ってくる前記温度が上昇した冷却空気の温度を測定する温度測定部１１３、およびバッテリーモジュール１３０の前面部にある排気口１３２を通して出る冷却空気の温度に対応して前記バッテリーシステムに供給される冷却空気の温度と風量を制御する空調制御部１１４をさらに含むことができる。空調システム１１０は温度測定部１１３および空調制御部１１４によって自体的に冷却空気を調節することができ、この場合、空調システム１１０とＢＭＳ間の通信は必要なくなる。例えば、空調システム１１０は、温度測定部１１３によって測定されたバッテリーシステム（コンテナ）の内気温度を基準に冷気調節をすればよい。空調システム１１０で生成された冷却空気はバッテリーモジュール１３０の内部を経て温度が上昇し、温度が上昇した冷却空気は再び空調システム１３０に吸い込まれることになる。
【００６３】
図５は本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの後面を示す図であり、図６は本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの前面を示す図であり、図７は本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールをパイプに締結した様子を示す図である。
【００６４】
前記で記述したように、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００はバッテリーシステムに含まれて実現されてもよく、バッテリーシステムそのものとして実現されてもよく、この場合、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００はバッテリーモジュール１３０を含むことができる。以下では、発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００のバッテリーモジュール１３０について具体的に説明する。
【００６５】
図５〜図７を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００のバッテリーモジュール１３０は、パイプ１２０のモジュール冷却口１２１から流入される冷却空気の供給を受ける給気口１３１、およびバッテリーモジュール１３０の温度を下げた後の冷却空気を排出する排気口１３２を含むことができる。
【００６６】
一実施形態において、バッテリーモジュール１３０は、冷却空気の流れを一方向に維持するために、給気口１３１がバッテリーモジュール１３０の一面に形成され、排気口１３２がバッテリーモジュール１３０の一面に対向する他面に形成されることができる。図５および図６には、給気口１３１がバッテリーモジュール１３０の後面に形成され、排気口１３２がバッテリーモジュール１３０の前面に形成された例が示されている。この場合、バッテリーモジュールの上面、下面と両横面には排気口１３２を形成しない。これは、図７に示すように、冷却空気がバッテリーモジュール１３０の前面部に位置したバッテリーセル（図９の１３５）にまで到達するようにすることによって、バッテリーモジュール１３０内のバッテリーセル（図９の１３５）間の温度偏差を減らすようにするためである。
【００６７】
一実施形態において、給気口１３１は、図５および図７に示すように、パイプ１２０のモジュール冷却口１２１と締結され、給気口１３１の大きさはモジュール冷却口１２１の大きさより大きく形成されることができる。それにより、パイプのモジュール冷却口１２１が給気口１３１内に入るように締結されることによって、冷却空気が損失なしでバッテリーモジュール１３０に流れ込むことができるようになる。
【００６８】
図８および図９は本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの開閉装置を示す図であり、図１０は本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュールの開閉装置の開閉動作を示す図である。
【００６９】
本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュール１３０は、バッテリーモジュール１３０内の冷却空気の流入量を制御するために給気口１３１を開閉する開閉装置１３３をさらに含むことができる。
【００７０】
図８および図９を参照すれば、開閉装置１３３は、給気口１３１の付近に形成されて給気口１３１を開閉する開閉板１３３−１、開閉板１３３−１を開閉する動力を提供するサーボモータ１３３−２、サーボモータ１３３−２に連結される円板１３３−３、および円板１３３−３および開閉板１３３−１を連結し、円板１３３−３に伝達されたサーボモータ１３３−２の動力を開閉板１３３−１に伝達してサーボモータ１３３−２の回転運動を開閉板１３３−１の直線運動に変換する連結棒１３３−４を含むことができる。
【００７１】
図１０を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムのバッテリーモジュール１３０の開閉装置１３３は、サーボモータ１３３−２を時計方向に回転させて給気口１３１の開閉程度を増加させたり、反時計方向１３３−３に回転させて給気口１３１の開閉程度を減少させたりすることができる。図１０の（ａ）は、給気口１３１が完全に閉じられた場合、すなわち、開閉程度が０％である場合を示し、図１０の（ｂ）は、給気口１３１が半分程度開いた場合、すなわち、開閉程度が５０％である場合を示し、図１０の（ｃ）は、給気口１３１が完全に開いた場合、すなわち、開閉程度が１００％である場合を示す。
【００７２】
このような開閉装置１３３は、バッテリーモジュール１３０に含まれたモジュール制御部１３４の制御を受ける。一実施形態において、モジュール制御部１３４は、開閉装置１３３による給気口１３１の開閉を制御してバッテリーモジュール１３０に流入される冷却空気の流入量を制御することができる。また、モジュール制御部１３４は、各バッテリーモジュールを制御するＭＢＭＳ（図１の１）に該当することができる。
【００７３】
再び図４に戻り、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００は、複数のバッテリーモジュール１３０の各モジュール制御部１３４で測定された各バッテリーモジュール１３０の温度に基づいて、複数のバッテリーモジュール１３０の給気口１３０の開閉を制御するシステム制御部１４０をさらに含むことができる。システム制御部１４０は、バッテリーラックおよび該バッテリーラックに属する下位バッテリーモジュールを制御するＲＢＭＳ（図１の２）、またはバッテリーコンテナおよび該バッテリーコンテナに属する下位バッテリーラックおよびバッテリーモジュール全体を制御するＢＢＭＳ（３）（図１の３）に該当することができる。
【００７４】
以下では、発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００のシステム制御部１４０によって行われる、複数のバッテリーモジュール１３０に備えられた開閉装置１３３を制御してバッテリーモジュール１３０の平均温度およびバッテリーモジュール１３０間の温度偏差を制御する具体的な過程およびその例について説明する。
【００７５】
図１１〜図１４は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程によってバッテリーモジュールの温度を制御する例を説明するための表である。
【００７６】
本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程は、大きく、「モジュール温度偏差制御区間」、「モジュール平均温度制御区間」および「モジュール温度制御中止区間」に分けられる。
【００７７】
「モジュール温度偏差制御区間」は、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差を特定レベル以下に下げるために、各バッテリーモジュール１３０の給気口１３１の開閉程度を個別的に制御する区間である。例えば、「モジュール温度偏差制御区間」は、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差を２．０℃未満にまで下げる区間であってもよい。「モジュール温度偏差制御区間」の時、システム制御部１４０は、複数のバッテリーモジュール１３０のうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値を超過する場合、各バッテリーモジュール１３０の温度に対応して各バッテリーモジュール１３０の給気口１３１の開閉を個別的に制御することができる。
【００７８】
「モジュール平均温度制御区間」は、全てのバッテリーモジュール１３０の温度を均等に下げるために、すなわち、複数のバッテリーモジュール１３０の平均温度を下げるために、全てのバッテリーモジュール１３０の給気口１３１の開閉程度を１００％に制御する区間である。「モジュール平均温度制御区間」の時、システム制御部１４０は、複数のバッテリーモジュール１３０のうち最高温度を有したバッテリーモジュールおよび最低温度を有したバッテリーモジュール間の温度偏差が所定の温度偏差基準値以下である場合、複数のバッテリーモジュール１３０全体の平均温度を下げるように複数のバッテリーモジュール１３０全体の給気口１３１の開閉を一括的に制御することができる。
【００７９】
「モジュール温度制御中止区間」は、バッテリーモジュール１３０の平均温度が低くなりすぎるのを防ぐために、全てのバッテリーモジュール１３０の給気口１３１の開閉程度を０％に制御する区間である。「モジュール温度制御中止区間」の時、システム制御部１４０は、複数のバッテリーモジュール１３０全体の平均温度が所定の平均温度基準値以下である場合、複数のバッテリーモジュール１３０全体の平均温度を上げるように複数のバッテリーモジュール１３０全体の給気口１３１の開閉を一括的に制御することができる。
【００８０】
図１１を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法によるバッテリーモジュールの温度を制御する過程が行われる前のバッテリーモジュール１３０別の温度が開示されている。ＭＴは各バッテリーモジュール１３０のモジュール温度（Ｍｏｄｕｌｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を意味し、ＮＲはバッテリーシステム内のバッテリーラック１３０’の個数、ＮＭはバッテリーラック１３０’内のバッテリーモジュールの個数を意味する。図１１では、バッテリーラック１３０’内で最高温度および最低温度を有したバッテリーモジュール１３０間の温度偏差が、少なくは４．８℃から大きくは７．３℃にまで出ることを確認することができる。
【００８１】
図１２を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法によるバッテリーモジュールの温度を制御する過程で「モジュール温度偏差制御区間」が行われて、各バッテリーモジュール１３０の給気口１３１の開閉程度を個別的に制御する例が示されている。図１２では、図１１において、モジュール温度（ＭＴ）が３７℃以上のバッテリーモジュール１３０は給気口１３１の開閉程度を１００％に制御し、３６℃以上３７℃未満のバッテリーモジュール１３０は給気口１３１の開閉程度を７５％に制御し、３５℃以上３６℃未満のバッテリーモジュール１３０は給気口１３１の開閉程度を５０％に制御し、３１℃以上３５℃未満のバッテリーモジュール１３０は給気口１３１の開閉程度を２５％に制御し、３１℃未満のバッテリーモジュール１３０は給気口１３１の開閉程度を０％に制御することによって、バッテリーモジュールのモジュール温度（ＭＴ）に応じて給気口１３１の開閉程度を個別的に制御する例を確認することができる。
【００８２】
図１３を参照すれば、図１２のような「モジュール温度偏差制御区間」の実行により、給気口１３０の開閉程度を個別的に制御して一定時間維持することによって、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差が一定レベル未満に制御された例が示されている。図１３では、バッテリーラック１３０’内で最高温度および最低温度を有したバッテリーモジュール１３０間の温度偏差が少なくは１．３℃から大きくは１．９℃にまで２℃未満に制御されたことを確認することができる。
【００８３】
図１４を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法によるバッテリーモジュールの温度を制御する過程で「モジュール平均温度制御区間」が行われて、全てのバッテリーモジュール１３０の給気口１３１の開閉程度が１００％に制御する例が示されている。図１４では、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差が２℃未満に制御されたため、全てのバッテリーモジュール１３０の平均温度を下げるために全てのバッテリーモジュール１３０の給気口１３１を１００％開くように制御する例を確認することができる。
【００８４】
以下、図１５を参照し、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程がどのように行われるかをフローチャートによって具体的に説明する。
【００８５】
図１５は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程を説明するためのフローチャートである。
【００８６】
図１５に開示されたバッテリーモジュールの温度を制御する過程は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システム１００のシステム制御部１４０によって行われる。そして、図１５のバッテリーモジュールの温度を制御する過程の処理周期は１秒であることができる。
【００８７】
図１５を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュールの温度を制御する過程が開始されれば、先ず、給気口状態維持カウンター（ａｉｒＩｎｌｅｔ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ、ＩＳＭＣ）を０に設定する（Ｓ１５０１）。ＩＳＭＣは給気口１３２の開閉程度が設定された状態でどれくらい維持されるかを決めるカウンター値である。
【００８８】
次に、バッテリーラック１３０’別またはバッテリーモジュール１３０別のモジュール温度（ＭＴ）を収集する（Ｓ１５０２）。次に、バッテリーラック１３０’別にバッテリーモジュール温度の最大値（ＭＴ＿ｍａｘ）およびバッテリーモジュール温度の最小値（ＭＴ＿ｍｉｎ）の差を算出してバッテリーモジュール１３０間の温度偏差（ＭＴ＿ｄｅｖ）を求める（Ｓ１５０３）。ステップ（Ｓ１５０３）はバッテリーラック１３０’別に備えられたＲＢＭＳによって行われることができる。
【００８９】
次に、バッテリーモジュール全体のモジュール温度（ＭＴ）の平均温度（ＭＴ＿ａｖｇ）を求め、それを平均温度基準値（Ｂ）と比較する（Ｓ１５０４）。平均温度基準値（Ｂ）は、該平均温度（ＭＴ＿ａｖｇ）値が「モジュール平均温度制御区間」または「モジュール温度偏差制御区間」を行わなければならない値に該当するか、「モジュール平均温度制御中止区間」を行わなければならない値に該当するかを判断するための基準値であり、バッテリーシステム運用環境に応じて最適値として初期値に定められるか、またはユーザによって設定できる値であって、例えば、３０℃に設定されてもよい。
【００９０】
ステップ（Ｓ１５０４）において、バッテリーモジュール全体のモジュール温度（ＭＴ）の平均温度（ＭＴ＿ａｖｇ）が平均温度基準値（Ｂ）を超過する場合には、ＩＳＭＣが０であるかを確認し（Ｓ１５０５）、０でない場合にはＩＳＭＣを１だけ差し引き（Ｓ１５０６）、ステップ（Ｓ１５０２）に戻り、０である場合には次のステップ（Ｓ１５０７）に進行する。
【００９１】
次に、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差（ＭＴ＿ｄｅｖ）を温度偏差基準値（Ａ）と比較する（Ｓ１５０７）。温度偏差基準値（Ａ）は、該温度偏差（ＭＴ＿ｄｅｖ）値が「モジュール平均温度制御区間」を行わなければならない値に該当するか、「モジュール温度偏差制御区間」を行わなければならない値に該当するかを判断するための基準値であり、バッテリーシステム運用環境に応じて最適値として初期値に定められるか、またはユーザによって設定できる値であって、例えば、５℃に設定されてもよい。
【００９２】
ステップ（Ｓ１５０７）において、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差（ＭＴ＿ｄｅｖ）が温度偏差基準値（Ａ）を超過する場合には、「モジュール温度偏差制御区間」を行うために、各バッテリーモジュール１３０の温度に対応して各バッテリーモジュール１３０の給気口の開閉程度を個別的に設定する（Ｓ１５０８）。
【００９３】
また、ステップ（Ｓ１５０７）において、バッテリーモジュール１３０間の温度偏差（ＭＴ＿ｄｅｖ）が温度偏差基準値（Ａ）以下である場合には、「モジュール平均温度制御区間」を行うために、複数のバッテリーモジュール１３０全体の平均温度を下げるように複数のバッテリーモジュール１３０全体の給気口１３１の開閉を一括的に設定する（Ｓ１５０９）。この場合、複数のバッテリーモジュール１３０全体の給気口１３１の開閉程度を１００％に設定することができる。
【００９４】
ステップ（Ｓ１５０８）またはステップ（Ｓ１５０９）を経た後には、ＩＳＭＣを給気口開閉状態維持時間（Ｃ）に設定する（Ｓ１５１０）。給気口開閉状態維持時間（Ｃ）はバッテリーモジュールの温度制御のために給気口開閉状態を維持する時間（Ｃ）であり、バッテリーシステム運用環境に応じて最適値として初期値に定められるか、またはユーザによって設定できる値であって、例えば、６０秒または６００秒に設定されてもよい。
【００９５】
ステップ（Ｓ１５０４）において、バッテリーモジュール全体のモジュール温度（ＭＴ）の平均温度（ＭＴ＿ａｖｇ）が平均温度基準値（Ｂ）以下である場合には、「モジュール温度制御中止区間」を行うために、複数のバッテリーモジュール１３０全体の平均温度を上げるように複数のバッテリーモジュール１３０全体の給気口１３１の開閉を一括的に設定する（Ｓ１５１１）。この場合、複数のバッテリーモジュール１３０全体の給気口１３１の開閉程度を０％に設定することができる。
【００９６】
ステップ（Ｓ１５１１）を経た後にはＩＳＭＣを０に設定する（Ｓ１５１２）。
【００９７】
前記で説明したように、「モジュール温度偏差制御区間」、「モジュール平均温度制御区間」および「モジュール温度制御中止区間」のうちいずれか１つの区間を実行した後には、決定されたバッテリーモジュール１３０別の給気口１３１の開閉程度をシステム制御部１４０を経て各モジュール制御部１３４に送信し（Ｓ１５１３）、各バッテリーモジュール１３０が該給気口１３１の開閉程度に応じて開閉装置１３３を制御して給気口１３１を開閉することができるようにする。
【００９８】
図１６は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程を説明するためのフローチャートであり、図１７〜図２０は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程によってバッテリーモジュール間の温度偏差を制御する例を説明するための表である。
【００９９】
図１６に示された過程は図１５のステップ（Ｓ１５０８）に該当する過程を具体的に説明したものである。
【０１００】
バッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程が開始されれば、先ず、バッテリーシステム内の複数のバッテリーモジュール１３０全体の温度を昇順に整列する（Ｓ１６０１）。図１７は、本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法によるバッテリーモジュール間の温度偏差を制御する過程が行われる前のバッテリーモジュール１３０別の温度が開示されている。そして、図１８には、図１７に示されたバッテリーモジュール１３０別の温度を昇順に整列した一例が示されている。図１８において、ＮＲはバッテリーシステム内のバッテリーラック１３０’の個数、ＮＭはバッテリーラック１３０’内のバッテリーモジュールの個数を意味する。ＲＢＭＳ  ＩＤは該バッテリーモジュール１３０が属するバッテリーラック１３０’のＲＢＭＳの識別番号を意味し、ＭＢＭＳ  ＩＤは該バッテリーモジュール１３０のＭＢＭＳの識別番号を意味する。
【０１０１】
図１８のように、バッテリーシステム内の全体バッテリーモジュール１３０の温度が昇順に整列されれば、整列された温度に応じて複数のバッテリーモジュール１３０を複数のグループにグループ化する（Ｓ１６０２）。図１９には、整列された温度を低い温度から高い温度の順に５個のグループにグループ化した例が示されている。
【０１０２】
次に、グループ化された各バッテリーモジュールに所属したグループに対応して給気口の開閉程度を割り当てる（Ｓ１６０３）。図２０には、各グループにグループ化された各バッテリーモジュールに所属したグループに対応して０％、２５％、５０％、７５％、１００％に割り当てた例が示されている。
【０１０３】
本発明の一実施形態によるバッテリーシステムの冷却空気流れ制御システムおよび方法において、グループの個数、すなわち、給気口の開閉程度の個数は温度制御の精密度の要求事項に合わせて決定されることができ、グループの個数が多いほど、高い精密度の温度制御が可能である。図１７〜図２０ではグループの個数が５個である場合に仮定して説明したが、これは一実施形態によるものであって、必要に応じてグループの個数は調整されてもよい。
【０１０４】
以上、本発明の特定の実施形態を図示して説明したが、本発明の技術思想は添付された図面と前記説明の内容に限定されず、本発明の思想を逸脱しない範囲内で様々な形態の変形が可能であることは本分野の通常の知識を有する者に明らかな事実であり、このような形態の変形は本発明の精神に違背しない範囲内で本発明の特許請求の範囲に属すると言える。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  バッテリーシステム
１１  空調システム
１２  バッテリーラック
１２−１  全体バッテリーモジュール、バッテリーモジュール
１２−２  全体バッテリーモジュール、バッテリーモジュール
１００  制御システム
１１０  空調システム
１１１  排出口
１１２  吸引口
１１３  温度測定部
１１４  空調制御部
１２０  パイプ
１２１  モジュール冷却口
１３０  給気口、空調システム、全体バッテリーモジュール、バッテリーモジュール
１３０’  バッテリーラック
１３１  給気口
１３２  給気口、排気口
１３３  開閉装置
１３３−１  開閉板
１３３−２  サーボモータ
１３３−３  反時計方向、円板
１３３−４  連結棒
１３４  モジュール制御部
１４０  システム制御部
【図１】
0006537201.tif 000003
【図２】
0006537201.tif 000004
【図３】
0006537201.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006537201.tif 000009
【図８】
0006537201.tif 000010
【図９】
0006537201.tif 000011
【図１０（ａ）】
0006537201.tif 000012
【図１０（ｂ）】
0006537201.tif 000013
【図１０（ｃ）】
0006537201.tif 000014
【図１１】
0006537201.tif 000015
【図１２】
0006537201.tif 000016
【図１３】
0006537201.tif 000017
【図１４】
0006537201.tif 000018
【図１５】
0006537201.tif 000019
【図１６】
0006537201.tif 000020
【図１７】
0006537201.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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