KR100428339B1 - 전기자동차 밧데리 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 밧데리 냉각 시스템에 관한 것으로서,

밧데리를 냉각시키기 위한 차가운 공기를 공급하는 에어컨;

내부에 밧데리가 고정 장착되며 공기 유입구와 공기 배출구가 구비된 밧데리 트래이;

상기 에어컨과 상기 밧데리 트래이의 공기 유입구를 연결하는 공기 유통로를 가지며, 상기 공기 유통로에는 다수의 통공이 형성된 메시가 고정 장착되고, 상기 메시의 하부에는 제1응축수 배출공이 형성된 에어 덕트; 및

상기 밧데리 트래이의 공기 배출구에 설치되며, 밧데리 트래이 내부의 공기를 외부로 배출시키는 냉각팬

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기자동차 밧데리 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR BATTERY OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차 밧데리 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차용 에어컨의 응축수 배출장치를 구비한 냉각시스템에 관한 것이다.

통상의 전기 자동차에서는 여러개의 밧데리들을 한군데 모아서, 밧데리 트래이(BATTERY TRAY)에 고정 장착한 다음, 트래이의 뚜껑을 덮게 된다. 상기 밧데리가 장착된 밧데리 트래이는 통상 차량의 실외바닥 하단에 장착된다.

상기 밧데리 트래이의 전면에는 다수개의 공기 유통로가 형성되고, 후면에는 다수개의 냉각용 팬을 장착하게 된다.

전기 자동차에 사용되는 밧데리는 차량이 일정거리를 주행한 후에는 다시 충전을 해서 사용해야 한다. 전기자동차의 밧데리는 일반충전이나, 급속 충전을 통해서 충전이 되는데, 이때 밧데리 내부의 화학반응으로 인하여 열이 발생되고, 정상적인 밧데리의 경우에 밧데리의 온도는 25~30℃ 사이를 유지하는 것이 바람직하다.

그러나, 실제 일반충전이나 급속 충전시에는 상기 온도보다 훨씬 높은 온도로 과열되게 된다. 또한, 대기의 온도가 높은 여름철이나 열대지방에서는 대기 온도 자체가 30~40℃ 정도로 높은 상태이므로, 충전시에 냉각팬이 작동하여 밧데리 트래이 내부의 공기를 외부로 배출시켜도 밧데리는 정상온도를 유지하지 못하고 과열되게 된다.

밧데리의 온도가 적정치 이상으로 상승하게 되면, 당연히 밧데리의 성능이 저하되고, 수명도 짧아지게 된다. 밧데리가 심하게 과열되는 경우에는 밧데리자체가 변형되어 내부 단락이 발생하고, 단락으로 인한 과열로 증발된 밧데리 가스가 연소되거나 폭발되어 차량의 화재가 발생할 수도 있게 된다.

상기와 같은 밧데리 충전시에 발생하는 과열상태를 해소하기 위해서, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 차량에 장착된 밧데리 트래이(14)의 전면에는 실내의 에어컨과 별도로, 밧데리 충전시 밧데리 트래이 내부의 온도를 낮추려는 목적으로 에어컨(10)이 장착되며, 상기 에어컨과 밧데리 트래이 사이에는 에어컨에서 발생된 찬공기가 유통하는 에어 덕트(22)를 설치하여, 에어컨, 에어 덕트 및 밧데리 트래이를 통하는 공기 유통로를 형성하도록 하는 냉각장치가 사용되고 있다.

이러한 전기자동차의 밧데리를 충전할 때는, 차량의 이그니션 키를 뺀 다음, 외부 전원을 차량의 충전 포트(PORT)에 연결하면, 전기차량 자체의 밧데리 매니지먼트 시스템(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)이라는 밧데리 충전 및 방전을 제어하는 장치가 작동하여, 밧데리로 전원이 유입되어 충전이 시작된다.

이와 동시에, 에어컨(10)이 작동하여 밧데리 트래이(14) 내부로 차가운 공기를 공급하고, 또한 밧데리 트래이 후면에 설치된 냉각팬(28)이 작동하여 밧데리 트래이 내부의 공기를 배출시킴으로써, 밧데리 트래이 내부에 장착된 밧데리들의 온도를 낮춰주게 된다.

즉, 냉각팬(28)이 작동하면 하부 에어컨의 증발기(12) 주위에서 발생되는 찬공기는 에어 덕트(22)를 통하여 밧데리 트래이 내부(14)로 유입된 후, 충전과정 중 밧데리에서 발생되는 열과 함께 밧데리 트래이 외부로 배출되게 된다.

따라서, 충전이나 주행으로 인한 방전중에 밧데리에서 발생하는 열은 냉각팬(28)의 작동에 의해 외부로 배출됨으로써, 밧데리가 일정온도를 유지할 수 있게 된다.

상기 에어컨이 작동하면, 에어컨의 증발기 내부의 냉매가 응축되는 과정에서 증발기 주변에 있는 공기의 열을 흡수하여 찬공기를 만들게 되는데, 이때 증발기 표면과 주위 공기와의 온도차이로 인하여 공기 중의 수증기가 응축되어 응축수가 생기게 된다.

이와 같이 발생되는 응축수를 외부로 배출하기 위해서 밧데리 트래이의 하단에 다수의 응축수 배출공(20)을 형성하기도 한다.

그러나, 상기의 응축수 배출공으로는 응축수를 효과적으로 배출할 수가 없는데, 그 이유는 전기자동차에서는 밧데리 트래이 후면에 설치된 냉각팬(28)이 구동하여 증발기에서부터 에어 덕트, 밧데리 트래이 내부로 연결되는 통로를 통하여 공기를 외부로 빨아내게 되므로, 이 통로에는 공기압이 외부의 대기압보다 낮아 부압이 작용하게 되어 응축수가 상기 응축수 배출구멍으로 효과적으로 배출될 수 없게 된다. 즉, 냉각팬이 작용하는 동안에는 상기 통로 내부의 압력이 외부 대기 압력보다 낮아져 외부에서 상기 통로 내부로 일정한 힘이 작용하므로 응축수가 효과적으로 배출될 수 없게 되는 것이다.

결국, 밧데리를 충전하는 과정에서는 밧데리 트래이 내부에 응축수가 축적되게 되고, 응축수가 축적되면 밧데리와 내부 배선이 부식되게 되며, 성능 저하, 합서니 및 화재가 발생할 수도 있게 된다.

본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 에어 덕트에 메시와 응축수 배출공을 설치하여 응축수를 외부로 효과적으로 배출할 수 있는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템을 보여주는 구성도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템을 보여주는 구성도이다.

도 3은 도2의 냉각 시스템의 에어 덕트의 내부 구성을 보여주는 분해도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템은 밧데리를 냉각시키기 위한 차가운 공기를 공급하는 에어컨; 내부에 밧데리가 고정 장착되며 공기 유입구와 공기 배출구가 구비된 밧데리 트래이; 상기 에어컨과 상기 밧데리 트래이의 공기 유입구를 연결하는 공기 유통로를 가지며, 상기 공기 유통로에는 다수의 통공이 형성된 메시가 고정 장착되고, 상기 메시의 하부에는 제1응축수 배출공이 형성된 에어 덕트; 및 상기 밧데리 트래이의 공기 배출구에 설치되는냉각팬을 포함하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템을 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 밧데리 냉각시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 밧데리 냉각시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차 밧데리 냉각시스템은 밧데리를 냉각시킬 차가운 공기를 공급하는 에어컨(10), 내부에 밧데리가 고정 장착되며 공기 유입구(16)와 공기 배출구(18)가 구비된 밧데리 트래이(14), 상기 에어컨(10)과 상기 밧데리 트래이의 공기 유입구(16)를 연결하는 에어 덕트(22) 및 상기 밧데리 트래이의 공기 배출구(18)에 설치되는 냉각팬(28)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 에어 덕트(22)의 공기 통로에는 일정한 두께와 강도를 가지며 다수의 통공이 형성되어 있는 메시(24)가 고정되게 설치된다. 따라서 에어컨(10)에서 나온 공기는 밧데리 트래이(14) 내부로 공급되기 전에 상기 메시(24)를 거치게 된다.

이때, 상기 메시(24)는 상부가 전방(도면상 좌측)으로 기울어지게 설치되는 것이 바람직하다. 그 이유는 에어컨의 증발기(12)가 유입되는 공기와의 접촉면적을 최대로 하여 냉각효율을 높이기 위해 일반적으로 후방(도면상 우측)으로 기울어지게 설치되는데, 상기 메시(24)도 이와 동일한 개념으로 에어컨(10)에서 나오는 차가운 공기중에 포함된 응축수를 최대한 거르기 위해 증발기(12)와는 반대로 전방(도면상 좌측)으로 기울어지게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메시(24)가 에어 덕트(22)의 하부와 접촉하는 선을 따라 전방(도면상 좌측)에 다수의 제1응축수 배출공(26)을 형성한다. 제1응축수 배출공(26)은 지름 8㎜ 정도로 하는 것이 바람직하며, 지상에서 제1응축수 배출공(26)을 통해 에어 덕트 내부로 물이나 오물이 역유입되는 것을 방지하기 위해 응축수 배출공의 하부가 후방(도면상 우측)으로 일정각도로 기울어지게 하는 것이 바람직하다.

이때, 메시(24)를 에어 덕트(22)의 공기 유통로에 효과적으로 고정장착하기 위하여, 도2 및 도3에 나타난 바와 같이, 다수의 통공이 형성된 메시(24)가 부착된 메시 가이드(23)를 에어 덕트(22)의 공기 유통로에 강제 삽입하고, 메시 가이드(23)가 에어 덕트 내부에 형성된 상부 및 하부 스토퍼(25a, 25b)에 고정되도록 함으로써, 메시(24)를 에어 덕트(22)의 공기 유통로에 설치할 수 있다.

메시 가이드(23)의 하부가 상부보다 후방(도면상 우측)으로 돌출되게 하고, 하부 스토퍼(25b)가 상부 스토퍼(25a)보다 후방에 위치하게 구성되면, 메시(24)의 상부가 전방으로 기울어지게 된다.

그리고, 메시 가이드(23)의 부분중 상기 제1응축수 배출공(26)과 포개어지는 부분에 통공을 형성하여 제1응축수 배출공(26)에 에어 덕트(22) 내부와 외부를 관통할 수 있게 한다.

상기한 바와 같은 메시(24)와 제1응축수 배출공(26)을 응축수를 포함한 공기가 통과하게 되면, 응축수가 메시에 걸리게 되어 아래로 흘러내리게 된다. 아래로 흘러내린 응축수가 일정정도 축적되어 응축수 덩어리의 중력이 냉각팬의 작동에 의한 부압에 의한 힘을 초과하게 되면, 응축수가 제1응축수 배출공(26)을 통해서 외부로 배출되게 된다.

그리고, 밧데리 트래이(14)의 하부에 다수개의 제2응축수 배출공(20)을 형성한다. 제2응축수 배출공(20)의 지름은 5㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다. 제2응축수 배출공(20)의 지름이 일정치 이상이 되면, 냉각팬의 작동으로 인한 부압이 제1응축수 배출공(26)에서 보다 제2응축수 배출공(20)에서 더 크게 작용하기 때문에 제2응축수 배출공(20)으로 외부 공기가 역유입 되어 냉각 효과가 떨어지기 때문이다.

또한, 지상에서 제2응축수 배출공(20)을 통해 밧데리 트래이(14) 내부로 물이나 오물이 역유입되는 것을 방지하기 위해 응축수 배출공의 하부가 후방(도면상 우측)으로 일정각도로 기울어지게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 밧데리 한 개당 제2차 응축수 배출공(20)을 하나씩 형성하는 것이 바람직하다.

밧데리 충전중 제1응축수 배출공(26)을 통해 완전히 배출되지 못한 응축수는 밧데리 트래이(14) 내부에 축적되게 되는데, 자동차가 주행중이면 외부 공기의 흐름속도에 의해 제2응축수 배출공(20)을 통해서 외부로 배출되게 된다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

상기와 같은 전기 자동차 밧데리 냉각시스템에서, 밧데리 충전시에는 에어컨(10)이 작동하여 응축수를 포함한 차가운 공기가 발생하게 되고, 상기 찬공기는 밧데리 트래이(14)의 공기 배출구(18)에 형성된 냉각팬(28)의 작동에 의해 에어 덕트(22)와 밧데리 트래이(14)를 거치면서 밧데리를 냉각시킨 후 공기 배출구(18)를 통해서 외부로 배출되게 된다. 이때 응축수를 포함한 찬공기가 에어 덕트(22)를 통과할 때 에어 덕트(22)의 공기 통로에 설치된 메시(24)를 통과하게 되고, 이때 응축수가 메시에 걸려 물방울을 형성하고, 형성된 물방울은 자체 무게에 의해 메시 아래로 흘러내리고, 아래로 흘러내린 응축수는 메시 하단에 형성된 제1응축수 배출공(26) 위로 흘러내린 후, 응축수 자체 무게에 의한 중력이 냉각팬 (28)의 작용에 의한 부압에 의한 힘보다 커지면, 응축수가 제1응축수 배출공(26)을 통해서 외부로 배출되게 된다.

또한, 충전시에 메시(24)에 의해 대부분의 응축수가 외부로 배출되지만, 응축수 중 일부는 메시를 통과하여 밧데리 트래이(14) 내부로 유입되게 된다. 이와 같이 밧데리 트래이(14) 내부로 유입된 응축수는 밧데리 트래이(14)의 바닥에 축적되고, 차량이 주행하게 되면 차량 외부 공기의 흐름속도에 의해, 밧데리 트래이 (14) 내부에 축적된 잔여 응축수가 외부로 빨려 나가게 된다.

상기와 같은 전기 자동차 밧데리 냉각시스템에서는 에어컨에서 발생하는 응축수가 효과적으로 외부로 방출될 수 있어서, 응축수에 의한 밧데리 부식 등의 문제가 해결된다.

Claims (8)

1. 밧데리를 냉각시키기 위한 차가운 공기를 공급하는 에어컨;

   내부에 밧데리가 고정 장착되며 공기 유입구와 공기 배출구가 구비된 밧데리 트래이;

   상기 에어컨과 상기 밧데리 트래이의 공기 유입구를 연결하는 공기 유통로를 가지며, 상기 공기 유통로에는 다수의 통공이 형성된 메시가 고정 장착되고, 상기 메시의 하부에는 제1응축수 배출공이 형성된 에어 덕트; 및

   상기 밧데리 트래이의 공기 배출구에 설치되며, 밧데리 트래이 내부의 공기를 외부로 배출시키는 냉각팬

   을 포함하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 메시는 메시 가이드에 장착되어 상기 에어 덕트의 공기 유통로에 삽입되고, 상기 메시 가이드는 에어 덕트의 내부에 형성된 스토퍼에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 메시의 상부가 전방으로 설정된 각도로 기울어져 상기 에어 덕트의 공기 유통로에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제1응축수 배출공은 상부가 전방으로 설정된 각도로 기울어져 형성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 밧데리 트래이의 하단부에는 제2응축수 배출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제2응축수 배출공은 상부가 전방으로 설정된 각도로 기울어져 형성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 제2응축수 배출공은 밧데리 트래이 내부에 장착된 밧데리마다 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 제2응축수 배출공의 지름은 상기 제1응축수 배출공의 지름보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 밧데리 냉각 시스템.