KR100878949B1 - 하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 회생제동시 배터리의 SOC, 내부저항 및 온도 등을 검출하여, 배터리의 SOC가 충분한 경우 등의 상황에 따라 회생제동 에너지를 배터리 냉각 및 실내 공조에 사용할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 고전압 배터리의 충방전 효율 및 내구성을 향상하기 위하여 배터리 온도 상승을 방지하기 위한 냉각 시스템을 구축하되, 배터리 내부 저항을 이용한 배터리 (열)상태를 진단함과 함께, 회생제동에 의한 배터리 충전시 발생되는 열은 충전 에너지와 거의 비례하므로, 배터리 SOC에 의해 제한되는 회생제동 에너지의 사용을 극대화시키고자 회생 제동시 배터리에 대한 냉각 및 실내 공조 시스템의 구동 제어가가 이루어지도록 함으로써, 연비 성능 향상을 도모함과 아울러 회생제동 에너지를 실내 및 배터리 공조에 이용함에 따른 배터리의 내구 향상 및 잉여 전력의 효율적 사용을 실현할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.
Figure R1020070125705
하이브리드 차량, 고전압배터리, 회생제동, 공조 시스템, 냉각, 내부저항

Description

하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법{Cooling system for HEV and method for controlling the same}
본 발명은 하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 회생제동시 배터리의 SOC, 내부저항 및 온도 등을 검출하여, 배터리의 SOC가 충분한 경우 등의 상황에 따라 회생제동 에너지를 배터리 냉각 및 실내 공조에 사용할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드(Hybrid) 자동차란 두 개의 동력원을 이용하여 구동되는 차량을 말하며, 하이브리드 차량의 에너지 저장 장치로는 고전압 배터리를 사용하고 있다.
하이브리드 차량은 주행 구동원으로서 엔진 및 모터가 직결되어 있고, 동력 전달을 위한 클러치 및 변속기(CVT), 엔진 및 모터 등의 구동을 위한 인버터, DC/DC컨버터, 고전압배터리 등을 포함하며, 또한 이들의 제어수단으로서 서로 캔 통신에 의하여 통신 가능하게 연결되는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit)), 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 배터리 제어기(BMS: Battery Management System) 등을 포함하고 있다.
이러한 구성들 중, 본 발명과 관련된 고전압배터리는 하이브리드 차량의 모터 및 DC/DC 컨버터를 구동하는 에너지원이며, 그 제어기인 배터리 제어기는 고전압배터리의 전압, 전류, 온도를 모니터링하여, 고전압배터리의 충전상태량(SOC[%](State of Charge))을 조절하는 기능을 한다.
이러한 하이브리드 차량에는 전기동력부품(모터, 인버터 등)의 구동을 위하여 고전압배터리가 사용되며, 이 고전압배터리는 주행상황에 따라 충방전을 반복하게 된다.
상기 하이브리드 차량의 주행모드별로 고전압배터리의 충방전이 이루어지는 동작을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
ⅰ) 아이들 상태에서는 엔진이 정지된 상태에서 모터의 구동 발전으로 배터리에 충전이 이루어진다.
ⅱ) 가속모드에서는 모터 동력을 보조받으며 엔진동력이 변속기를 통하여 구동휠로 전달되는 주행모드로서, 이때에는 모터 동력에 필요한 배터리의 방전이 이루어지며, 이때 브레이크는 해제 상태이고, 배터리 충전상태는 방전을 위하여 충분한 상태로 유지된다.
ⅲ) 정속 주행 즉, HEV모드 상태에서는 클러치가 연결(close)되어 엔진 동력 및 모터 동력이 구동축에 전달되는 모드이며, 이때 엔진 동력을 구동휠에 대한 구 동력으로 사용되고, 모터 동력은 아이들 발전을 하여 배터리의 충전이 이루어진다.
이때, 브레이크는 해제 상태이고, 배터리 충전상태는 부족 또는 충분한 상태가 된다.
ⅳ) 감속 주행 즉, 회생제동모드에서는 엔진에 대한 연료가 차단되고, 모터는 역발전을 하여 배터리의 충전이 이루어지게 된다.
이와 같이, 하이브리드 전기 자동차는 주행모드별도 배터리의 충방전 제어가 이루어지는 바, 고전압배터리는 고온에서 안전성 문제 뿐만아니라 내구수명의 급격한 열화가 일어나기 때문에 그 냉각 방식을 적정 온도 유지를 위한 다단 냉각팬 제어 방식의 공냉 방식을 취하고 있다.
대개, 하이브리드 차량의 고전압배터리는 트렁크쪽 공간에 설치되고, 이 고전압배터리의 냉각을 위한 별도의 냉각장치로서 다단으로 작동하는 냉각팬이 트렁크내에 설치되며, 따라서 냉각팬의 구동에 의하여 실내공기가 강제흡입되어 배터리를 냉각시킨 후, 외부로 배출된다.
이러한 종래의 고전압배터리 냉각 제어 방법은 고전압배터리의 온도에 따라 이루어지는 바, 고전압배터리의 가용온도 구간을 정하고, 각 온도별로 냉각팬의 풍량을 조절하여 고전압배터리의 과온을 방지하고 있다.
그러나, 종래의 고전압 배터리 냉각 제어 방법은 배터리 SOC 상태에 의해 회생제동에너지가 제한되고, 그에 따라 회생 제동 에너지의 효율적 사용이 제한되는 단점이 있고, 또한 회생 제동에 의한 배터리 충전시 발생되는 열을 제대로 방출시키지 못하여, 배터리 열발생에 의한 효율 및 내구 저감이 초래되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 고전압 배터리의 충방전 효율 및 내구성을 향상하기 위하여 배터리 온도 상승을 방지하기 위한 냉각 시스템을 구축하되, 배터리 내부 저항을 이용한 배터리 (열)상태를 진단함과 함께, 회생제동에 의한 배터리 충전시 발생되는 열은 충전 에너지와 거의 비례하므로, 배터리 SOC에 의해 제한되는 회생제동 에너지의 사용을 극대화시키고자 회생 제동시 배터리에 대한 냉각 및 실내 공조 시스템의 구동 제어가가 이루어지도록 함으로써, 연비 성능 향상을 도모함과 아울러 회생제동 에너지를 실내 및 배터리 공조에 이용함에 따른 배터리의 내구 향상 및 잉여 전력의 효율적 사용을 실현할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 공조 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: ⅰ) 인터페이스 신호부; ⅱ) 공조 제어 BMS; ⅲ) 배터리 및 실내 공조 구동부로 구성하되,
상기 인터페이스 신호부는 배터리의 온도, 전압, 전류를 감지하는 배터리 온도 센서, 배터리 전압 센서, 배터리 전류 센서와, 회생 제동 제어가 이루어질 때 그 신호를 전달하는 회생 제동 제어부를 포함하여 구성되고; 상기 공조 제어 BMS는 상기 인터페이스 신호부의 신호를 수신하는 배터리 관리 및 제어부와, 상기 배 터리 관리 및 제어부로부터 모터 구동 제어를 위한 신호를 수신하는 배터리 공조모터 제어부와, 상기 배터리 공조모터 제어부에 의한 신호에 따라 모터에 대한 온/오프 제어를 수행하는 배터리 공조 모터 구동부와, 상기 배터리 관리 및 제어부로부터 에어 컴프레서의 구동 제어를 위한 신호를 수신하는 차량 실내 공조 제어부와, 이 차량 실내 공조 제어부의 신호에 따라 컴프레서 및 클러치에 대한 온/오프 제어를 수행하는 에어 컴프레서 구동부 및 클러치 제어부로 구성되며; 상기 배터리 및 실내 공조 구동부는 상기 배터리 공조모터 구동부의 온/오프 제어에 따라 선택 구동하는 제1 및 제2배터리 공조모터와, 상기 배터리 공조모터 제어부의 신호에 따라 직접적으로 구동 제어되는 배터리 공조용 액츄에이터와, 상기 에어컴프레서 구동부의 온/오프 제어에 따라 구동되는 전동식 에어컴프레서와, 상기 에어컴프레서 클러치 제어부의 온/오프 제어에 따라 구동되는 에어컴프레서 클러치와, 상기 차량 실내 공조 제어부의 신호에 따라 직접적으로 구동 제어되는 차량 실내 공조용 액츄에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템을 제공한다.
상기 차량 실내 공조용 액츄에이터는 차량 실내와 배터리쪽으로 공조 흐름량을 제어하는 것으로서, 에어컴프레서로부터 차량 실내 및 배터리쪽으로 연장되는 덕트상에서 차량 실내 및 배터리쪽으로 분기되는 위치에 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1배터리 공조모터는 에어컴프레서로부터 공급되는 공기를 배터리쪽으로 흡입할 수 있도록 상기 차량 실내 공조용 액츄에이터와 배터리 사이의 덕트상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 공조용 액츄에이터는 차량 외부와 배터리 내부간의 공조 흐름량을 제어하는 것으로서, 배터리로부터 외부 배출구로 이어지는 덕트상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2배터리 공조모터는 외기를 흡입하여 배터리쪽으로 공급할 수 있도록 상기 배터리 공조용 액츄에이터와 외부 배출구 사이의 덕트상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 현재의 배터리 SOC와, 배터리 충전이 필요한 SOC값(SOCc)를 비교하는 단계와; 현재의 배터리 SOC가 더 클 경우, 현재의 배터리 내부저항과, 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)을 비교하는 단계와; 상기 현재의 배터리 내부저항이 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)보다 클 경우, 회생제동 에너지로 배터리 냉각 및 실내 공조가 이루어지는 단계와; 상기 현재의 배터리 내부저항이 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)보다 작을 경우, 회생제동 에너지로 배터리 냉각이 이루어지는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템 제어 방법을 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 회생제동 에너지로 배터리 냉각 및 실내 공조가 이루어지는 단계는: 현재의 배터리 온도와, 배터리 공조가 필요한 최소 설정 온도(Temp2)를 비교하여, 현재의 배터리 온도가 더 낮으면, 엔진과 단절을 위한 에어컴프레서 클러치를 오프시키는 동시에 전동식 에어컴프레서를 온시키는 단계와; 실내 공조 액츄에이터는 온(배터리쪽으로 닫힘)되는 동시에 배터리 공조 액츄에이터는 오프(열림)되어 배터리 냉각 및 실내 공조가 동시에 이루어지는 단계와; 에어컴프레서에 의한 흡입 공기가 실내로 공급되는 동시에 제2배터리 공조모터의 구동에 의한 외기가 배터리쪽으로 흡입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 회생제동 에너지로 배터리 냉각이 이루어지는 단계: 현재의 배터리 온도와, 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 온도(Temp1)를 비교하여 현재의 배터리 온도가 높거나, 또는 현재의 배터리 온도와, 배터리 공조가 필요한 최소 설정 온도(Temp2)를 비교하여 현재의 배터리 온도가 더 높은 경우, 엔진과 단절을 위한 에어컴프레서 클러치를 오프시키는 동시에 전동식 에어컴프레서를 온시키는 단계와; 실내 공조 액츄에이터는 오프(배터리쪽으로 열림)시키는 동시에 배터리 공조 액츄에이터를 온(닫힘)시켜 배터리 냉각만이 이루어지는 단계와; 제1배터리 공조모터가 에어컴프레서로부터 공급되는 공기를 배터리쪽으로 흡입하며 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
배터리의 SOC, 내부 저항, 온도 등을 이용하여 배터리 (열)상태를 진단함과 함께, 배터리 SOC에 의해 제한되는 회생제동 에너지의 사용을 극대화시키고자 회생 제동시 배터리에 대한 냉각 및 실내 공조 시스템의 구동 제어가가 이루어지도록 함 으로써, 회생제동 에너지를 실내 및 배터리 공조에 이용함에 따른 배터리의 내구 향상 및 잉여 전력의 효율적 사용을 실현할 수 있다.
결국, 배터리의 SOC가 기준치 이상일 경우, 잉여 에너지가 되는 회생제동 에너지를 실내 공조 및 배터리 냉각에 사용함으로써, 연비 성능 향상을 도모함과 배터리의 냉각에 따른 내구성 향상을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 하이브리드 차량의 회생 제동시 배터리의 내부 저항을 측정하여 그 회생 제동 에너지를 공조 시스템 구동에 사용하고자 한 것으로서, 배터리 내부저항이 증가하면 배터리에 열이 발생하고, 그에 따라 배터리 충방전 효율 저감 및 연비 성능 저감이 초래되는 점을 감안하여, 회생 제동시 공조 액츄에이터, 전동식 에어컴프레서, 에어컴프레서 클러치 제어를 통해 배터리 냉각 및 실내 공조를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 냉각 시스템 구성을 설명하는 블록 다이어그램이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 냉각 시스템을 나타내는 시스템 구성도이다.
본 발명의 공조시스템은 ⅰ) 인터페이스 신호부; ⅱ) 공조 제어 BMS; ⅲ) 배터리 및 실내 공조 구동부로 나누어 볼 수 있다.
상기 인터페이스 신호부(10)는 배터리의 온도, 전압, 전류 그리고 SOC를 감지하여 상기 공조 제어 BMS로 전송하는 구성으로서, 배터리 온도 센서(11), 배터리 전압 센서(12), 배터리 전류 센서(13)와, 회생 제동 제어가 이루어질 때 그 신호를 전달하는 회생 제동 제어부(14)를 포함하여 구성된다.
상기 공조 제어 BMS(20)는 상기 인터페이스 신호부의 각 신호를 수신하여, 회생 제동시 실내 공조 및 배터리 냉각 제어에 대한 유무를 판단하는 구성으로서, 상기 인터페이스 신호부(10)의 각 신호를 실질적으로 수신하는 배터리 관리 및 제어부(21)를 포함한다.
또한, 상기 배터리 관리 및 제어부(21)에는 하기의 각 공조 모터 구동 제어를 위한 신호를 수신하는 배터리 공조모터 제어부(22)와, 상기 배터리 공조모터 제어부(22)에 의한 신호에 따라 모터에 대한 온/오프 제어를 수행하는 배터리 공조 모터 구동부(23)가 연결된다.
또한, 상기 배터리 관리 및 제어부(21)에는 하기의 에어 컴프레서의 구동 제어를 위한 신호를 수신하는 차량 실내 공조 제어부(24)와, 이 차량 실내 공조 제어부(24)의 신호에 따라 컴프레서 및 클러치에 대한 온/오프 제어를 수행하는 에어 컴프레서 구동부(25) 및 에어컴프레서 클러치 제어부(26)가 연결된다.
상기 배터리 및 실내 공조 구동부(30)는 공조 제어 BMS(20)의 제어 신호에 따라 실질적으로 배터리 냉각 및 실내 공조를 실시하는 구성으로서, 상기 배터리 공조모터 구동부(23)의 온/오프 제어에 따라 선택 구동하는 제1 및 제2배터리 공조모터(31,32)와, 상기 배터리 공조모터 제어부(22)의 신호에 따라 직접적으로 구동 제어되는 배터리 공조용 액츄에이터(33)와, 상기 에어컴프레서 구동부(25)의 온/오프 제어에 따라 구동되는 전동식 에어컴프레서(34)와, 상기 에어컴프레서 클러치 제어부(26)의 온/오프 제어에 따라 엔진과 연결 또는 단락되는 에어컴프레서 클러치(35)와, 상기 차량 실내 공조 제어부(24)의 신호에 따라 직접적으로 구동 제어되는 차량 실내 공조용 액츄에이터(36)를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 및 실내 공조 구동부의 각 구성에 대한 실제 설치상태를 살펴보면 다음과 같다.
배터리 냉각 및 실내 공조를 위한 덕트라인의 경로를 보면, 클러치에 의하여 엔진과 연결 또는 단락되는 에어컴프레서(34)로부터 배터리(37)까지 연장된 제1덕트(51)와, 이 제1덕트(51)로부터 분기되어 실내쪽으로 연장된 제2덕트(52)와, 상기 배터리(37)의 출구쪽으로부터 외부로 연장된 제3덕트(53)로 나누어 볼 수 있다.
상기 배터리 및 실내 공조 구동부의 구성중, 차량 실내 공조용 액츄에이터(36)는 차량 실내와 배터리쪽으로 공조 흐름량을 제어하는 것으로서, 제1덕트(51)와 제2덕트(52)의 분기점에 설치되어, 제1덕트(51)를 개폐하거나 제2덕트(52)를 개폐하는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 제1배터리 공조모터(31)는 에어컴프레서(34)로부터 공급되는 공기를 배터리(37)쪽으로 흡입할 수 있도록 상기 차량 실내 공조용 액츄에이터(36)와 배터리(37) 입구 사이의 제1덕트(51)상에 설치된다.
또한, 상기 배터리 공조용 액츄에이터(33)는 차량 외부와 배터리(37) 내부간의 공조 흐름량을 제어하는 것으로서, 배터리(37)로부터 외부 배출구로 이어지는 제3덕트(53)상에 설치된다.
또한, 상기 제2배터리 공조모터(32)는 외기를 흡입하여 배터리쪽으로 공급하거나, 배터리로부터 공기를 외부로 배출시키는 양방향 모터로서, 상기 배터리 공조용 액츄에이터(33)와 외부 배출구 사이의 제3덕트(53)상에 설치된다.
여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 냉각 시스템 동작을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 냉각 시스템 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
먼저, 상기 인터페이스 신호부(10)의 배터리 온도 센서(11), 배터리 전압 센서(12), 배터리 전류 센서(13)로부터 배터리의 온도, 전압, 전류, 현재의 SOC값이 상기 공조 제어 BMS(20)로 전송되고, 동시에 회생 제동이 이루어지고 있는지 여부가 상기 인터페이스 신호부(10)의 회생 제동 제어부(14)로부터 공조 제어 BMS(20)로 전송된다.
이러한 신호들을 상기 공조 제어 BMS(20)의 배터리 관리 및 제어부(21)에서 수신하여, 회생 제동시 실내 공조 및 배터리 냉각 제어에 대한 유무를 판단하는 제어를 하게 된다.
즉, 첨부한 도 3의 순서도와 같이 현재의 배터리 SOC와, 배터리 충전이 필요한 SOC값(SOCc)를 비교하는 단계와, 현재의 배터리 SOC가 더 클 경우, 현재의 배터리 내부저항과, 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)을 비교하는 제어 단계가 진행된다.
이에, 상기 현재의 배터리 내부저항이 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)보다 클 경우, 회생제동 에너지로 배터리 냉각 및 실내 공조가 이루어지게 되고, 반면에 상기 현재의 배터리 내부저항이 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)보다 작을 경우, 회생제동 에너지로 배터리 냉각이 이루어지는 단계가 진행된다.
상기 회생제동 에너지로 배터리 냉각 및 실내 공조가 이루어지는 단계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
현재의 배터리 온도와, 배터리 공조가 필요한 최소 설정 온도(Temp2)를 비교하여, 현재의 배터리 온도가 더 낮으면, 실내 공조 및 배터리 냉각이 동시에 이루어진다.
즉, 현재의 배터리 온도와, 배터리 공조가 필요한 최소 설정 온도(Temp2)를 비교하여, 현재의 배터리 온도가 더 낮으면, 엔진과 단절을 위한 에어컴프레서 클러치(35)를 오프시키는 동시에 전동식 에어컴프레서(34)를 온시킨다.
연이어, 상기 배터리 공조모터 제어부(22)와 차량 실내 공조 제어부(24)에 의한 직접적인 제어에 의하여 실내 공조 액츄에이터(36)는 온(실내쪽으로 열리고, 배터리쪽으로 닫힘)되는 동시에 배터리 공조 액츄에이터(33)는 오프(배터리쪽으로 열림)되어 배터리 냉각 및 실내 공조가 동시에 이루어진다.
즉, 에어컴프레서(34)에 의한 흡입 공기가 실내 공조 액츄에이터(36)를 통과하여 실내로 공급되고, 동시에 제2배터리 공조모터(32)의 구동에 의한 외기가 배터리 공조 액츄에이터(33)를 지나 배터리(37)쪽으로 흡입되어, 실내 공조 및 배터리 냉각이 동시에 이루어진다.
상기 회생제동 에너지로 배터리 냉각이 이루어지는 단계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
현재의 배터리 온도와, 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 온도(Temp1)를 비교하여 현재의 배터리 온도가 높거나, 또는 현재의 배터리 온도와, 배터리 공조가 필요한 최소 설정 온도(Temp2)를 비교하여 현재의 배터리 온도가 더 높은 경우, 엔진과 단절을 위한 에어컴프레서 클러치(35)를 오프시키는 동시에 전동식 에어컴프레서(34)를 온시킨다.
연이어, 상기 배터리 공조모터 제어부(22)와 차량 실내 공조 제어부(24)에 의한 직접적인 제어에 의하여 실내 공조 액츄에이터(36)는 오프(배터리쪽으로 열림)시키는 동시에 배터리 공조 액츄에이터(33)를 온(배터리쪽으로 닫힘)시켜 에어컴프레서(34)에 의한 공기에 의하여 배터리 냉각만이 이루어지게 된다.
이때, 제1배터리 공조모터(31)가 에어컴프레서(34)로부터 공급되는 공기를 배터리(37)쪽으로 흡입하며 구동되어, 배터리(37)에 대한 냉각이 이루어진다.
물론, 상기 실내 공조 액츄에이터 및 배터리 공조 액츄에이터에 대한 개폐를 온 및 오프로 설명하였지만, 배터리의 온도에 따라 그 개폐정도(특히, 실내 공조 액츄에이터의 개폐정도)를 조절하여, 실내 공조와 배터리 냉각이 동시에 이루어지게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 냉각 시스템 구성을 설명하는 블록 다이어그램,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 냉각 시스템을 나타내는 시스템 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 냉각 시스템 제어 방법을 설명하는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 인터페이스 신호부 11 : 배터리 온도 센서
12 : 배터리 전압 센서 13 : 배터리 전류 센서
14 : 회생 제동 제어부 20 : 공조 제어 BMS
21 : 배터리 관리 및 제어부 22 : 배터리 공조모터 제어부
23 : 배터리 공조 모터 구동부 24 : 차량 실내 공조 제어부
25 : 에어 컴프레서 구동부 26 : 에어컴프레서 클러치 제어부
30 : 배터리 및 실내 공조 구동부 31 : 제1배터리 공조모터
32 : 제2배터리 공조모터 33 : 배터리 공조용 액츄에이터
34 : 전동식 에어컴프레서 35 : 에어컴프레서 클러치
36 : 실내 공조용 액츄에이터 37 : 배터리
51 : 제1덕트 52 : 제2덕트
53 : 제3덕트

Claims (8)

  1. 배터리의 온도, 전압, 전류를 감지하는 배터리 온도 센서, 배터리 전압 센서, 배터리 전류 센서와, 회생 제동 제어가 이루어질 때 그 신호를 전달하는 회생 제동 제어부를 포함하는 인터페이스 신호부;
    상기 인터페이스 신호부의 신호를 수신하는 배터리 관리 및 제어부와, 상기 배터리 관리 및 제어부로부터 모터 구동 제어를 위한 신호를 수신하는 배터리 공조모터 제어부와, 상기 배터리 공조모터 제어부에 의한 신호에 따라 모터에 대한 온/오프 제어를 수행하는 배터리 공조 모터 구동부와, 상기 배터리 관리 및 제어부로부터 에어 컴프레서의 구동 제어를 위한 신호를 수신하는 차량 실내 공조 제어부와, 이 차량 실내 공조 제어부의 신호에 따라 컴프레서 및 클러치에 대한 온/오프 제어를 수행하는 에어 컴프레서 구동부 및 클러치 제어부를 포함하는 공조 제어 BMS;
    상기 배터리 공조모터 구동부의 온/오프 제어에 따라 선택 구동하는 제1 및 제2배터리 공조모터와, 상기 배터리 공조모터 제어부의 신호에 따라 직접적으로 구동 제어되는 배터리 공조용 액츄에이터와, 상기 에어컴프레서 구동부의 온/오프 제어에 따라 구동되는 전동식 에어컴프레서와, 상기 에어컴프레서 클러치 제어부의 온/오프 제어에 따라 구동되는 에어컴프레서 클러치와, 상기 차량 실내 공조 제어부의 신호에 따라 직접적으로 구동 제어되는 차량 실내 공조용 액츄에이터를 포함하는 배터리 및 실내 공조 구동부;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 차량 실내 공조용 액츄에이터는 차량 실내와 배터리쪽으로 공조 흐름량을 제어하는 것으로서, 에어컴프레서로부터 차량 실내 및 배터리쪽으로 연장되는 덕트상에서 차량 실내 및 배터리쪽으로 분기되는 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1배터리 공조모터는 에어컴프레서로부터 공급되는 공기를 배터리쪽으로 흡입할 수 있도록 상기 차량 실내 공조용 액츄에이터와 배터리 사이의 덕트상에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 공조용 액츄에이터는 차량 외부와 배터리 내부간의 공조 흐름량을 제어하는 것으로서, 배터리로부터 외부 배출구로 이어지는 덕트상에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제2배터리 공조모터는 외기를 흡입하여 배터리쪽으로 공급할 수 있도록 상기 배터리 공조용 액츄에이터와 외부 배출구 사이의 덕트상에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템.
  6. 현재의 배터리 SOC와, 배터리 충전이 필요한 SOC값(SOCc)를 비교하는 단계와;
    현재의 배터리 SOC가 더 클 경우, 현재의 배터리 내부저항과, 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)을 비교하는 단계와;
    상기 현재의 배터리 내부저항이 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)보다 클 경우, 회생제동 에너지로 배터리 냉각 및 실내 공조가 이루어지는 단계와;
    상기 현재의 배터리 내부저항이 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 내부 저항(Rc)보다 작을 경우, 회생제동 에너지로 배터리 냉각이 이루어지는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 회생제동 에너지로 배터리 냉각 및 실내 공조가 이루어지는 단계는:
    현재의 배터리 온도와, 배터리 공조가 필요한 최소 설정 온도(Temp2)를 비교 하여, 현재의 배터리 온도가 더 낮으면, 엔진과 단절을 위한 에어컴프레서 클러치를 오프시키는 동시에 전동식 에어컴프레서를 온시키는 단계와;
    실내 공조 액츄에이터 및 배터리 공조 액츄에이터를 온시켜 배터리 냉각 및 실내 공조가 동시에 이루어지는 단계와;
    제1배터리 공조모터가 에어컴프레서로부터 공급되는 공기를 배터리쪽으로 흡입하며 구동하는 동시에 제2배터리 공조모터가 외기를 배터리쪽으로 흡입하며 구동하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 회생제동 에너지로 배터리 냉각이 이루어지는 단계는:
    현재의 배터리 온도와, 배터리 정상 구동을 위한 최대 설정 온도(Temp1)를 비교하여 현재의 배터리 온도가 높거나, 또는 현재의 배터리 온도와, 배터리 공조가 필요한 최소 설정 온도(Temp2)를 비교하여 현재의 배터리 온도가 더 높은 경우, 엔진과 단절을 위한 에어컴프레서 클러치를 오프시키는 동시에 전동식 에어컴프레서를 온시키는 단계와;
    실내 공조 액츄에이터는 오프시키고 배터리 공조 액츄에이터만을 온시켜 배터리 냉각만이 이루어지는 단계와;
    제1배터리 공조모터가 에어컴프레서로부터 공급되는 공기를 배터리쪽으로 흡 입하며 구동하는 동시에 제2배터리 공조모터가 외기를 배터리쪽으로 흡입하며 구동하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 공조 시스템 제어 방법.
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