KR100251412B1 - 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템 - Google Patents

전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 밧데리에 관한 것으로서, 종래의 전기자동차용 밧데리(20)는 외부의 전기적인 충격이 있는 경우 밧데리(20)의 내부에 구비된 퓨즈(도시되지 않음)가 단락됨으로써 다른 밧데리의 피해를 줄이는 안전장치가 있을 뿐이고, 밧데리 트레이(10)에는 별도의 안전장치가 구성되어 있지 않으므로 밧데리(20) 내부에 문제가 있거나, 밧데리 끼리의 쇼트(short), 과충전, 밧데리와 바디의 쇼트 등에 의해 발열이 되어 화재등이 발생될 경우에는 별도의 대비책이 없는 문제점을 해소하기 위하여 밧데리 트레이(10)에 고정되어 있는 밧데리(20) 내부의 일측 소정부위에 온도센서(21)를 구비하여 차량의 주행중 또는 정차중에 밧데리(20)가 과열되는 것을 감지하고, 온도검출부(30)를 통해 상기 밧데리(20)의 온도가 미리 설정되어 있는 온도 이상인 것으로 판단된 경우 노즐제어기(40) 및 노즐1∼4(61∼64)을 통해 상기 밧데리 트레이(10)의 중앙부의 일측에 구비되어 있는 가스탱크(50)의 액화 이산화탄소를 과열된 밧데리(20)에 분사하여 밧데리(20)의 온도를 하강시킴으로써 기존의 퓨즈로는 할 수 없었던 밧데리(20) 내부의 온도 제어 및 과열방지의 효과가 있을 뿐만 아니라, 밧데리(20)의 방열에 의한 화재가 발생될 경우 액화 이산화탄소의 분사로 인하여 화재를 진화하여 차량의 안전사고를 방지하는 효과가 있다.

Description

전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템
본 발명은 전기자동차용 밧데리에 관한 것으로서, 밧데리 트레이(battery tray)에 고정되어 있는 밧데리의 내부 일측 소정부위에 온도센서를 구비하여 차량의 주행중 또는 정차중에 밧데리가 과열되는 것을 감지하고, 온도검출부를 통해 상기 밧데리가 미리 설정되어 있는 온도 이상인 것으로 판단된 경우 노즐제어기 및 노즐1∼4를 통해 상기 밧데리 트레이의 중앙부에 구비되어 있는 가스탱크의 액화 이산화탄소를 과열된 밧데리에 분사함으로써 밧데리의 온도를 하강시키는 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 많은 전기장치가 있으며 이들 전기장치들에 전력을 공급하는 것은 밧데리와 발전기가 담당하고 있다. 즉, 밧데리는 가솔린 차량이나 디젤 차량에 설치되어 기관의 가동시와 발전기에서 발전량이 부족할 때 또는 점화, 조명, 기타 전장품의 전원으로 이용되어진다. 또한, 밧데리는 전기적인 에너지를 화학적인 에너지로 바꾸어 저장하고 필요에 따라 전기적인 에너지로 바꾸어 공급할 수 있는 기능을 갖고 있다. 밧데리는 소형이며 되도록 가벼워야 하고 수명이 길 것이 요구되며, 심한 진동에 견디고 취급이 쉬워야 하며, 용량이 크고 가격이 저렴해야 하는 등의 구비조건을 갖추어야 한다.
또한, 밧데리는 차량에서 발전기를 보조하며 다음과 같은 역할을 담당한다. 첫째로 엔진 기동시 기동장치의 전기부하를 담당하고, 둘째로 발전기 고장시 일시적인 전원으로 점화장치에 전기를 공급하며, 셋째로 발전기에서 전기를 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 저장하고, 넷째로 자동차의 주행상태에 따른 발전기의 출력과 과부하와의 언밸런스를 조정한다.
종래의 차량에는 납산 밧데리가 많이 쓰이며, 상기 납산 밧데리는 도 1에 도시된 바와 같이 묽은 황산을 넣은 용기속에 양극판(과산화납)과 음극판(해면상납)을 넣은 것이며 전해액과 극판 사이의 화학작용에 의하여 충전(charge) 또는 방전(discharge)을 한다.
밧데리는 자동차의 전장품을 작동시키면 방전되고 양극판인 과산화납은 방전하면 과산화납 속의 산소가 전해액의 수소와 결합하여 물이 생기고, 양극판 속의 납은 전해액 속의 황산기와 결합하여 황산납이 된다. 한편 전해액인 묽은 황산 속의 수소는 양극판 속의 산소와 결합하여 물을 만들며 따라서 전해액의 비중은 방전에 따라 점점 낮아진다. 또한, 차량에는 발전기가 설치되어 기관의 기동과 함께 발전기는 발전을 시작하며 발전기에서 밧데리로 전류가 흐르거나 충전기를 접속시켜 전류가 흐르게 하면 극판과 묽은 황산이 화학변화를 일으켜 극판표면에 부착되어 있던 황산납이 분해되어 전해액 속에 방출된다. 따라서 양극판은 다시 과산화납이 되고 음극판은 해면상납이 된다. 충전이 완료되면 그 이후의 충전전류는 전해액 속의 물을 전기분해하여 양극판에서는 산소를 음극판에서는 수소를 발생시킨다.
밧데리의 기전력은 전해액의 온도와 비중에 따라 변화하는데 표준온도(20℃)에서 비중이 1,260일 때 셀(cell)당 기전력은 약 2.1 V 이다. 승용차용으로 사용되는 밧데리는 일반적으로 6개의 셀을 구비하고 있으므로 총기전력은 약 12.6 V가 되며, 일반적으로 12 V용 밧데리라고 불리워진다. 상기 밧데리의 기전력은 전해액의 온도가 낮아지면 밧데리의 기전력도 낮아지고, 전해액의 온도가 올라가면 밧데리의 기전력도 같이 올라가며, 전해액의 비중이 올라가면 밧데리의 기전력도 증가하고, 전해액의 비중이 내려가면 밧데리의 기전력도 같이 내려간다.
한편, 종래의 열기관 자동차는 연소작용으로 인해 배출되는 배기가스의 공기오염이 심각하기 때문에 전기자동차가 연구개발되고 있는데, 이러한 전기자동차는 연소장치가 없기 때문에 차량의 기동장치와 전장품의 전원으로 사용될 뿐만 아니라 차량의 구동장치로도 사용된다.
근래에 개발되고 있는 전기자동차는 구동장치의 동력원으로서 전기를 사용하고 있으므로 밧데리의 중요성은 더욱 강조되고 있는 실정이며 자동차 관련 연구소에서는 밧데리의 소형화, 밧데리의 경량화 등을 위해 수많은 연구와 실험이 수행되고 있으나, 아직까지는 차량의 총중량에서 밧데리의 중량이 차지하는 비중이 크며, 밧데리의 안전성도 미흡한 실정이다.
도 1에 도시된 바와 같이 전기자동차용 밧데리는 12 V용 밧데리(20)가 직렬로 연결되어 총 기전력은 약 264 V가 된다. 즉, 밧데리(20)는 밧데리 트레이(10)에 고정되어 (+)단자는 다른 밧데리의 (-)단자와 연결되고, (-)단자는 다른 밧데리의 (+)단자와 연결되어 있으며, 상기 밧데리(20)의 내부에는 퓨즈(fuse)(도시되지 않음)가 내장되어 어느 밧데리에 순간적인 과전압이 흐를 경우 해당 밧데리가 단락되어 다른 밧데리를 과전압으로부터 보호할 수 있도록 구성되어 있다.
그러나, 종래의 전기자동차용 밧데리는 외부의 전기적인 충격이 있는 경우 밧데리의 내부에 구비된 퓨즈가 단락됨으로써 다른 밧데리의 피해를 줄이는 안전장치가 있을 뿐이고, 밧데리 트레이에는 별도의 안전장치가 구성되어 있지 않으므로 밧데리 내부에 문제가 있거나, 밧데리 끼리의 쇼트(short), 과충전, 밧데리와 바디의 쇼트 등에 의해 발열이 되어 화재등이 발생될 경우에는 별도의 대비책이 없는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 밧데리 트레이에 고정되어 있는 밧데리 내부의 일측 소정부위에 온도센서를 구비하여 차량의 주행중 또는 정차중에 밧데리가 과열되는 것을 감지하고, 온도검출부를 통해 상기 밧데리가 미리 설정되어 있는 온도 이상인 경우로 판단된 경우 노즐제어기 및 노즐1∼4을 통해 상기 밧데리 트레이의 중앙부에 구비되어 있는 가스탱크의 액화 이산화탄소를 과열된 밧데리에 분사함으로써 밧데리의 온도를 하강시키는 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 전기자동차용 밧데리가 밧데리 트레이에 고정되어 직렬연결되어 있는 것을 개략적으로 나타낸 도시도,
도 2는 본 발명에 의한 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템의 작동상태를 개략적으로 나타낸 도시도,
도 3은 본 발명에 의한 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 밧데리 트레이 20: 밧데리 21: 온도센서 30: 온도검출부 40: 노즐제어기 50: 가스 탱크 61∼64: 노즐1∼4
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량주행중에도 밧데리가 유동하지 않도록 밧데리를 고정하는 작용을 하는 밧데리 트레이와, 밧데리 내부의 일측 소정부위에 구비되어 있으며 밧데리에서 발생되는 열을 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 온도센서와, 상기 온도센서의 전기적 신호를 입력받아 밧데리의 온도가 미리 설정되어 있는 온도 이상인 경우 소정의 제어신호1∼3을 출력하는 온도검출부와, 상기 온도검출부의 제어신호1∼3을 입력받아 소정의 제어신호를 출력함으로써 노즐의 개폐정도를 정하는 노즐제어기와, 상기 밧데리 트레이의 중앙부에 구비되어 있으며 내부에 액화 이산화탄소 가스를 저장하여 상기 노즐제어기의 제어신호에 따라 과열된 밧데리에 일정량의 액화 이산화탄소를 배출하는 가스탱크 및 밧데리의 일측 소정부위에 구비되어 있으며 상기 가스탱크의 액화 이산화탄소 가스가 밧데리에 분사될 수 있도록 액화 이산화탄소의 배출구가 되는 노즐1∼4로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 차량이 주행중인 경우에도 밧데리(20)가 유동하지 않도록 밧데리(20)를 고정하는 작용을 하는 밧데리 트레이(10)에는 22개의 밧데리(20)가 구비되어 있으며, 상기 밧데리(20)는 (+)단자는 다른 밧데리의 (-)단자와 연결되고, (-)단자는 다른 밧데리의 (+)단자와 연결되는 직렬방식으로 연결되어 총 기전력은 264 V가 출력된다. 상기 밧데리(20) 내부의 일측 소정부위에는 온도센서(21)가 구비되어 있으며 밧데리(20)에서 열이 발생되면 소정의 전기적 신호를 발생하여 온도검출부(30)에 입력한다.
상기 온도검출부(30)에서는 상기 온도센서(21)에서 감지된 밧데리(20)의 온도가 미리 설정되어 있는 온도 이상인 경우 초과되는 온도에 따라 3단계로 제어신호를 발생한다. 먼저 초과되는 온도가 설정되어 있는 온도보다 5℃ 이상 높은 경우 제어신호1을 발생하고, 초과되는 온도가 설정되어 있는 온도보다 10℃ 이상 높은 경우 제어신호2를 발생하며, 초과되는 온도가 설정되어 있는 온도보다 20℃ 이상 높은 경우에는 제어신호3을 발생한다. 상기 온도에 따른 제어신호는 온도검출부(30)를 조정하여 가변적으로 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 온도검출부(30)의 제어신호는 노즐제어기(40)에 입력되고, 상기 노즐제어기(40)는 온도검출부에서 제어신호1이 입력되는 경우 노즐1∼4(61∼64)을 10% 열고, 제어신호2가 입력되는 경우 노즐1∼4(61∼64)을 50% 열며, 제어신호3이 입력되는 경우에는 노즐1∼4(61∼64)을 100% 연다. 상기 노즐1∼4(61∼64)은 밧데리 트레이(10)에 고정되어 있는 밧데리(20)중 4개의 일측 소정부위에 설치되어 있으며 노즐1∼4(61∼64)의 입구는 밧데리(20)를 향하고 있다. 또한, 상기 노즐1∼4(61∼64)의 개폐 정도는 상기 온도검출부(30)와 마찬가지로 가변적으로 조정할 수 있도록 구성되어 있으며, 노즐1∼4(61∼64)의 숫자도 가변적으로 조정할 수 있다.
상기 밧데리 트레이(10)의 중앙부의 일측에는 액화 이산화탄소 가스를 내장하고 있는 가스 탱크(50)가 구비되어 있으며, 상기 가스 탱크(50)에 내장되어 있는 액화 이산화탄소 가스는 상기 노즐제어기(40)의 제어에 따라 개폐 정도가 결정되는 노즐1∼4(61∼64)을 통해 밧데리(20)에 분사되고, 그에 따라 밧데리(20)의 온도가 하강한다.
위와 같이, 본 발명에 의한 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템은 밧데리 트레이(10)에 고정되어 있는 밧데리(20) 내부의 일측 소정부위에 온도센서(21)를 구비하여 차량의 주행중 또는 정차중에 밧데리(20)가 과열되는 것을 감지하고, 온도검출부(30)를 통해 상기 밧데리(20)의 온도가 미리 설정되어 있는 온도 이상인 것으로 판단된 경우 노즐제어기(40) 및 노즐1∼4(61∼64)을 통해 상기 밧데리 트레이(10)의 중앙부의 일측에 구비되어 있는 가스탱크(50)의 액화 이산화탄소를 과열된 밧데리(20)에 분사하여 밧데리(20)의 온도를 하강시킴으로써 기존의 퓨즈로는 할 수 없었던 밧데리(20) 내부의 온도 제어 및 과열방지의 효과가 있을 뿐만 아니라, 밧데리(20)의 방열에 의한 화재가 발생될 경우 액화 이산화탄소의 분사로 인하여 화재를 진화하여 차량의 안전사고를 방지하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 전기자동차용 밧데리에 있어서,
    차량주행중에도 밧데리(20)가 유동하지 않도록 밧데리(20)를 고정하는 작용을 하는 밧데리 트레이(10)와, 밧데리(20) 내부의 일측 소정부위에 구비되어 있으며 밧데리(20)에서 발생되는 열을 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 온도센서(21)와, 상기 온도센서(21)의 전기적 신호를 입력받아 밧데리(20)의 온도가 미리 설정되어 있는 온도 이상인 경우 소정의 제어신호1∼3을 출력하는 온도검출부(30)와, 상기 온도검출부(30)의 제어신호1∼3을 입력받아 소정의 제어신호를 출력함으로써 노즐1∼4(61∼64)의 개폐정도를 정하는 노즐제어기(40)와, 상기 밧데리 트레이(10)의 중앙부의 일측에 구비되어 있으며 내부에 액화 이산화탄소 가스를 저장하여 상기 노즐제어기(40)의 제어신호에 따라 과열된 밧데리(20)에 일정량의 액화 이산화탄소를 배출하는 가스탱크(50) 및 밧데리(20)의 일측 소정부위에 구비되어 있으며 상기 가스탱크(50)의 액화 이산화탄소 가스가 밧데리(20)에 분사될 수 있도록 액화 이산화탄소의 배출구가 되는 노즐1∼4(61∼64)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템.
KR1019970056707A 1997-10-31 1997-10-31 전기자동차용 밧데리 트레이의 과열방지 냉각시스템 KR100251412B1 (ko)

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