(57)【要約】  電池パックを冷却及びサイクリングするためのシステムが提供される。前記システムは、加圧空気を出力するように構成されている空気供給装置を含む。前記システムは、空気供給装置から加圧空気を受けた後、加圧空気に反応して第１の温度レベルで冷却空気を出力するように構成されている渦管装置をさらに含む。前記システムは、電池パックに配置されており、渦管から冷却空気を受けた後、電池パックを冷却させるように構成されている少なくとも一つの熱交換器をさらに含む。前記システムは、電池パックに電気的に連結されており、電池パックが冷却されるときに電池パックを充電及び放電させるように構成されている電池サイクリング装置をさらに含む。
2015502633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックをサイクリングするためのシステムであって、
加圧空気を出力するように構成されている空気供給装置；
空気供給装置から加圧空気を受けた後、加圧空気に反応して第１の温度レベルで冷却空気を出力するように構成されている渦管装置；
電池パックに配置されており、渦管から冷却空気を受けた後、電池パックを冷却させるように構成されている少なくとも一つの熱交換器；
電池パックに電気的に連結されており、電池パックが冷却されるときに電池パックを充電及び放電させるように構成されている電池サイクリング装置；を含んで構成されているシステム。
【請求項２】
電池パックの温度レベルを表示する温度信号を生成し、電池パックに隣接して配置されている温度センサー；及び
温度センサー及び電池サイクリング装置に作動可能に連結されており、温度信号を受けた後、温度信号に基づいた電池パックの温度レベルを決定するように構成されているコンピューター；
をさらに含んでおり、
温度レベルが臨界温度レベルより低い場合は、電池パックを充電及び放電させるように電池サイクリング装置を誘導する制御信号を生成するようにコンピューターが構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記臨界温度レベルは２５℃であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
渦管と電池パックとの間に流動的に連結されており、臨界圧力レベル以下に冷却空気の圧力レベルを維持するように構成されている圧力調節器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記臨界圧力レベルは１５ＰＳＩ（ｐｏｕｎｄｓ―ｐｅｒ―ｓｑｕａｒｅ  ｉｎｃｈ）であることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
電池パックをサイクリングするための方法であって、
空気供給装置から加圧空気を出力する過程；
渦管で空気供給装置から加圧空気を受けた後、加圧空気に反応して第１の温度レベルで渦管から冷却空気を出力する過程；
電池パック内に配置された少なくとも一つの熱交換器で渦管から冷却空気を受けた後、熱交換器を用いて電池パックを冷却させる過程；及び
電池パックが冷却されるときに、電池サイクリング装置を用いて電池パックを充電及び放電させる過程；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
電池パックに隣接して配置された温度センサーを用いて電池パックの温度レベルを表示する温度信号を生成する過程；
コンピューターを用いて温度信号に基づいた電池パックの温度レベルを決定する過程；
温度レベルが臨界温度レベルより低い場合は、コンピューターを用いて電池パックを充電及び放電させるように電池サイクリング装置を誘導するための制御信号を生成する過程；
をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記臨界温度レベルは２５℃であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
渦管と電池パックとの間に流動的に連結された圧力調節器を用いて臨界圧力レベル以下に冷却空気の圧力レベルを維持する過程をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
臨界圧力レベルは１５ＰＳＩ（ｐｏｕｎｄｓ―ｐｅｒ―ｓｑｕａｒｅ  ｉｎｃｈ）であることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックを冷却及びサイクリングするためのシステム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックは、テスティングの間に充電されて放電される。しかし、本発明者等は、電池パックが冷却されない場合、テスティングの間に過熱が生じることもあることを認識した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本出願の発明者等は、電池パックを冷却及びサイクリングするための向上したシステムと方法の必要を認識するようになった。 
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、一つの実施例に係る電池パックを提供する。前記システムは、加圧空気を出力するように構成されている空気供給装置を含む。前記システムは、空気供給装置から加圧空気を受けた後、加圧空気に反応して第１の温度レベルで冷却空気を出力するように構成されている渦管装置をさらに含む。また、前記システムは、電池パックに配置されており、渦管から冷却空気を受けた後、電池パックを冷却させるように構成されている少なくとも一つの熱交換器を含む。また、前記システムは、電池パックに電気的に連結されている電池サイクリング装置を含む。前記電池サイクリング装置は、電池パックが冷却されるときに電池パックを充電及び放電させるように構成されている。
【０００５】
そして、本発明の他の実施例に係る電池パックを冷却させてサイクリングするための方法を提供する。前記方法は、空気供給装置から加圧空気を出力する過程を含む。また、前記方法は、渦管で空気供給装置から加圧空気を受けた後、加圧空気に反応して第１の温度レベルで渦管から冷却空気を出力する過程をさらに含む。また、前記方法は、電池パック内に配置された少なくとも一つの熱交換器で渦管から冷却された空気を受けた後、熱交換器を用いて電池パックを冷却させる過程をさらに含む。
【０００６】
また、前記方法は、電池パックが冷却されるときに電池サイクリング装置を用いて電池パックを充電及び放電させる過程をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一つの実施例に係る電池パックを冷却させてサイクリングするためのシステムのブロックダイアグラムである。
【図２】本発明の他の実施例に係る電池パックの模式図である。
【図３】図１のシステムで用いられた渦管の模式図である。
【図４】図３の渦管の側面斜視図である。
【図５】各電池セル及び熱交換器を含む図２の電池パックの一部に対する他の側面斜視図である。
【図７】図６の熱交換器の模式図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る電池パックを冷却させて循環するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下では、図面を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明の範疇が下記の内容に限定されることはない。
【０００９】
図１を参照すると、一つの実施例に係る電池パック２２をサイクリングするためのシステム１０が示されている。前記システムは、空気供給装置４０、フィルター４２、圧力調節器５０、渦管６０、圧力調節器７０、各導管８０、８２、８４、８６、８８、温度センサー１００、電池サイクリング装置１１０、及びコンピューター１１２を含む。前記システム１０の長所は、システム１０が電池パックのサイクルの間に電池パック２２を冷却させるために乾式法を用いるという点にある。特に、一つの実施例において、システム１０は、水、結氷防止または他の液体冷却剤を用いる代わりに、電池パック２２を冷却させるために冷却空気を用いる。
【００１０】
図１、図６及び図７を参照すると、電池パック２２は、例えば、各電池セル２３、２４、２５を含む多数の電池セルを含む。また、電池パック２２は、熱交換器２６に隣接して配置された各電池セル、例えば、各電池セル２３、２４、２５から熱エネルギーを抽出するための熱交換器２６などの多数の熱交換器を含む。一つの実施例において、各電池セル２３、２４、２５は、パウチ型リチウムイオン電池セルである。もちろん、他の実施例によると、他の類型の各電池セルを考慮することができる。
【００１１】
図６及び図７を参照すると、熱交換器２６は、ハウジング２７、流入口２８、排出口２９、及びハウジング２７によって設定された内部流路３０を含む。流入口２８と排出口２９はハウジング２７と流動的に連結されている。電池パック２２のサイクルの間に、熱交換器２６は、以下でより詳細に説明するように、各電池セル２３、２４、２５からエネルギーを抽出するために、熱交換器２６を用いて冷却空気を受ける。
【００１２】
図１を参照すると、空気供給装置４０は、加圧空気を出力するように構成されている。一つの実施例において、空気供給装置４０は空気圧縮機である。
【００１３】
フィルター４２は、フィルター４２を介して流れる空気の微粒子を除去するように構成されている。フィルター４２は、導管８０と導管８２との間に流動的に連結されている。
【００１４】
圧力調節器５０は、渦管６０に供給される空気の圧力を調節するように構成されている。圧力調節器５０は、渦管６０にさらに連結されている導管８３と導管８４との間に流動的に連結されている。
【００１５】
図１ないし図５を参照すると、渦管６０は、空気供給装置４０から加圧空気を受けた後、加圧空気に反応して第１の温度レベルで冷却空気を出力するように構成されている。渦管６０は、流入管１４０、中心チャンバー１４２、円錐状排出管１５０及び排出管１５２を含む。排出管１５２は、その内部に装着された円錐状部材１６０を有している。流入管１４０は、中心チャンバー１４２と流動的に連結されている。
【００１６】
また、円錐状排出管１５０と前記排出管１５２は中心チャンバーと流動的に連結されている。
【００１７】
また、流入管１４０は導管８４と流動的に連結されており、前記排出管１５２は導管８６に流動的に連結されている。作動する間、加圧空気は流入管１４０の内部に流入する。加圧空気が渦管６０を介して流れることによって、加熱空気は円錐状排出管１５０から放出され、冷却空気は排出管１５２から導管８６に放出される。冷却空気は、電池パック２２内の熱交換器と電池セルを冷却させるために用いられる。
【００１８】
圧力調節器７０は、導管８６を経由して渦管６０から受信される空気の圧力レベルを調節するように構成されている。圧力調節器７０は、電池パック２２にさらに連結された導管８６と導管８８との間に流動的に連結されている。
【００１９】
一つの実施例によると、圧力調節器７０は、圧力レベルを１５ＰＳＩ（ｐｏｕｎｄｓ  ｐｅｒ―ｓｑｕａｒｅ―ｉｎｃｈ）以下に調節する。
【００２０】
上述したように、図１及び図７を参照すると、電池パック２２は、少なくとも一つの熱交換器２６を含む。熱交換器２６は、導管８８から、電池パック２２を冷却させるために渦管６０から受けられる冷却空気を受けるように構成されている。熱交換器２６は、内部流路３０を介して流れ、排出口２９から流れる冷却空気を流入管２８で受ける。冷却空気は、熱交換器２６から熱エネルギーを抽出し、これは、熱交換器２６に隣接した各電池セルから熱エネルギーをさらに抽出する。
【００２１】
電池サイクリング装置１１０は、電池パック２２に電気的に連結されている。電池サイクリング装置１１０は、電池パック２２が冷却されるときに電池パック２２を充電及び放電させるように構成されている。
【００２２】
温度センサー１００は、電池パック２２に隣接して配置されており、コンピューター１１２によって受信される電池パック２２の温度レベルを表示する温度信号を生成する。
【００２３】
コンピューター１１２は、温度センサー１００及び電池サイクリング装置１１０に作動可能に連結されている。コンピューター１１２は、温度信号を受信し、温度信号に基づいた電池パック２２の温度レベルを決定するように構成されている。温度レベルが臨界温度レベルより低い場合、コンピューター１１２は、電池パックを充電及び放電させるように電池サイクリング装置１１０を誘導する制御信号を生成するように構成されている。一つの実施例において、臨界温度レベルは２５℃である。他の実施例において、臨界温度レベルは、特定電池パックの充電及び放電特性に応じて２５℃未満であるか、または２５℃より大きくなり得る。コンピューター１１２は、下記で詳細に説明する本方法を具現させるための実行可能な各ソフトウェア指示及び連関データを保存するための内部メモリ装置１１３を有している。一つの実施例において、コンピューター１１２は、メモリ装置に作動可能に連結されたマイクロプロセッサーを含む。もちろん、他の実施例において、コンピューター１１２は、プログラム可能な論理制御器またはフィールドプログラム可能な論理配列を含むことができる。
【００２４】
図１ないし図８を参照して、他の実施例によって電池パック２２を冷却及び循環するためのフローチャートを説明する。
【００２５】
ステップ（３００）において、空気供給装置４０は、渦管６０にフィルター４２と圧力調節器５０を介して流れる加圧空気を出力する。ステップ（３００）後に、ステップ（３０２）に進行する。
【００２６】
ステップ（３０２）において、渦管６０は、空気供給装置４０から加圧空気を受けた後、加圧空気に反応して第１の温度レベルで冷却空気を出力する。冷却空気は、圧力調節器５０を介して移動する。ステップ（３０３）後に、ステップ（３０４）に進行する。
【００２７】
ステップ（３０４）において、電池パック２２に配置された少なくとも一つの熱交換器２６は、圧力調節器７０から冷却空気を受けた後、冷却空気を用いる電池パック２２を冷却させる。ステップ（３０４）後に、ステップ（３０６）に進行する。
【００２８】
ステップ（３０６）において、温度センサー１００は、電池パック２２の温度レベルの温度信号を生成する。ステップ（３０６）後に、ステップ（３０８）に進行する。
【００２９】
ステップ（３０８）において、コンピューター１１２は、第１の温度レベルが臨界温度レベルより低いか否かを決定する。ステップ（３０８）の値が“はい”である場合はステップ（３１０）に進行し、そうでない場合はステップ（３１２）に進行する。
【００３０】
ステップ（３１０）において、コンピューター１１２は、電池パック２２を充電及び放電させるように電池サイクリング装置１１０を誘導する制御信号を生成する。ステップ（３１０）後に、本方法はステップ（３００）に戻る。
【００３１】
ステップ（３１０）を再び参照すると、ステップ（３１０）の値が“いいえ”である場合、本方法はステップ（３１２）に進行する。ステップ（３１２）において、コンピューター１１２は、電池パック２２を充電及び放電させるように電池サイクリング装置１１０を誘導する制御信号を生成する。ステップ（３１２）後にステップ（３００）に戻る。
【００３２】
電池パックを冷却及び循環するためのシステム１０及び方法は、他のシステム及び方法に対して実質的な利点を提供する。特に、電池パックの充電及び放電の間に電池パックを冷却させるために、システム１０及び方法は渦管からの冷却空気を用いる。
【００３３】
以上、例示的な各実施例を参照して本発明を記述したが、当業者であれば、本発明の範疇を逸脱しない範囲で、各構成要素に対して多様な変形を行うことができ、均等置換を行うことができることを理解するだろう。さらに、本発明の本質的な範囲を逸脱しない範囲で、本発明の教示に特別な状況または物質を適用するために多くの修正を行うことができる。そのため、本発明は、本発明を行うために開示されている特定の実施例に限定されるものではなく、添付の各請求項の範疇に属する全ての実施例を含むものとして意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明したように、本発明に係るシステム及び方法は、テスティングの間に電池パックの過熱が生じることを防止することができる。
【図１】
2015502633.tif 000003
【図２】
2015502633.tif 000004
【図３】
2015502633.tif 000005
【図４】
2015502633.tif 000006
【図５】
2015502633.tif 000007
【図６】
2015502633.tif 000008
【図７】
2015502633.tif 000009
【図８】
2015502633.tif 000010
【国際調査報告】
2015502633.tif 000011
2015502633.tif 000012
2015502633.tif 000013
2015502633.tif 000014