KR101163841B1 - 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 저온의 배터리는 화학반응이 용이하지 않아서 출력이 제한되고, 이로 인하여 구동 모터의 출력 역시 제한되므로, 배터리의 하단부에 접합된 히팅 덕트에 고온 고압의 배기가스를 인가하여, 배터리의 온도를 단시간에 상승시켜서 구동 모터의 출력이 제한되는 것을 방지할 수 있다.
배터리, 저온, 배기가스, 출력, 히팅

Description

하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치{DEVICE CONTROL BATTERY TEMPERATURE OF HYBRID CAR}
본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 저온의 배터리의 온도를 히팅 덕트를 통해 단시간에 증가시켜서, 배터리의 출력이 제한되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 모터를 동력원으로 사용하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있다. 그리고 하이브리드 차량(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(11), 구동 모터(12), 변속기(13) 및 차동장치(17)가 일렬로 배치될 수 있다.
이러한 하이브리드 차량(10)은 엔진(11)과 구동 모터(12) 사이에 구동력 전달 및 차단을 위한 클러치(14)가 장착된다. 그리고 상기 엔진(11)에는 엔진(11)을 가동 시키거나, 제너레이터 역할을 하는 ISG(15: Integrated Startor & Generator)가 장착될 수 있다. 그리고 상기 변속기(13)는 차량의 현재 주행 속도와 운전자의 요구 토크를 고려해서, 변속 기어를 결정한다. 그리고 상기 변속기(13)를 통해 출 력되는 구동력은 상기 차동 기어(16)를 통해 구동륜(17)으로 전달된다.
상기 하이브리드 차량(10)은 상기 구동 모터(12)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행할 수 있다. 그리고 EV모드에서는 상기 구동 모터(12)가 배터리의 출력 전압으로 동력을 생성한다. 또한 상기 하이브리드 차량(10)은 엔진(11)의 회전력과 상기 구동 모터(12)의 회전력을 구동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행할 수 있다. 또한 상기 하이브리드 차량(10)은 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 구동 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드로 주행할 수 있다.
그리고 이러한 하이브리드 차량(10)은 배터리 내부의 화학반응이 원할 하지 못할 만큼 배터리의 온도가 저온일 경우에, 배터리의 출력이 제한된다.
그리고 상기와 같은 상황에서 하이브리드 차량(10)이 EV 모드로 동작하면, 배터리의 출력 제한으로, 구동 모터(12)의 출력 역시 제한되어 높은 출력량을 요구하는 초기 발진 및 킥 다운 변속 요구 등을 수행하기 어렵다.
그리고 이와 같은 저온의 배터리는 방전 시 배터리 내부의 화학 반응에 의해서 온도가 상승할 수 있으나, 화학 반응에 의한 온도 상승은 소요 시간이 길고, 배터리의 온도가 상승하기 이전까지 구동 모터(12)의 출력은 계속 제한된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 히팅 덕트 내부로 전달된 고온의 배기가스에 의해서 빠르게 배터리의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 구동 모터의 출력이 제한되는 것을 방지할 수 있는 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 머플러 내부의 배기가스의 압력 차이로 인해서 별도의 블로우 모터가 장착되지 않아도 히팅 덕트 내부로 원활하게 배기가스를 공급하고, 머플러 내부의 배기가스를 용이하게 차량 외부로 배출할 수 있는 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법은 배터리를 포함하는 하이브리드 차량의 온도 조절 장치에 있어서, 상기 배터리의 하단부에 접합된 히팅 덕트와, 상기 히팅 덕트의 일측에, 상기 히팅덕트와 머플러 사이를 연통되도록 연결하는 인렛 덕트와, 상기 히팅 덕트의 타측에 상기 히팅 덕트와 상기 머플러 사이를 연통되도록 연결하는 아웃렛 덕트 및 상기 인렛 덕트와 상기 아웃렛 덕트를 개폐하는 덕트 밸브를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 덕트 밸브는 상기 배터리의 온도가 배터리 내부의 화학 반응이 원활하지 못한 온도의 기준이 되는 기준 온도 미만일 때 상기 머플러 내부의 고온의 배기 가스가 상기 히팅 덕트로 공급하도록 열릴 수 있다.
상기 덕트 밸브는 상기 인렛 덕트와 상기 머플러 사이에 장착된 인렛 밸브와, 상기 아웃렛 덕트와 상기 머플러 사이에 장착된 아웃렛 밸브로 이루어질 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법은 히팅 덕트와 접합된 배터리의 온도가, 배터리 내부의 화학 반응이 원활하지 못한 온도의 기준이 되는 기준 온도 미만인지 확인하는 1차 배터리 온도 측정 단계와, 상기 배터리의 온도가 기준 온도 미만이면 제어기가 덕트 밸브를 열어, 머플러 내부의 고온의 배기가스가 상기 히팅 덕트로 공급되도록 하는 덕트 밸브 온 단계와, 상기 배터리의 온도가 기준 온도 이상으로 상승했는지 여부를 확인하는 2차 배터리 온도 측정 단계 및 상기 배터리의 온도가 기준 온도 이상으로 상승했으면, 상기 제어기가 상기 덕트 밸브를 닫아 상기 히팅 덕트로 상기 배기가스가 공급되는 것을 차단하는 덕트 밸브 오프 단계를 포함할 수 있다.
상기 2차 배터리 온도 측정 단계에서 상기 배터리 온도가 기준 온도 미만이면, 상기 2차 배터리 온도 측정 단계 이후에 상기 덕트 밸브 온 단계가 재실행될 수 있다.
본 발명에 의한 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방 법은 히팅 덕트 내부로 전달된 고온의 배기가스에 의해서 빠르게 배터리의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 구동 모터의 출력이 제한되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법은 머플러 내부의 배기가스의 압력 차이로 인해서 별도의 블로우 모터가 장착되지 않아도 히팅 덕트 내부로 원활하게 배기가스를 공급하고, 머플러 내부의 배기가스를 용이하게 차량 외부로 배출할 수 있게 된다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에서 도시된 바와 같이 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치(100)는 배터리(BM)에 접합된 히팅 덕트(110), 배기가스(EX)를 배출하기 위한 머플러(Mu)와 연결된 인렛 덕트(120)와 아웃렛 덕트(130), 머플러(Mu)에서 상기 인렛 덕트(120)로 배기가스(EX)가 인가되는 것과 아웃렛 덕트(130)에서 머플러(Mu)로 배기가스(EX)가 인가되는 것을 제어하는 덕트 밸브(140)를 포함한다.
상기 히팅 덕트(110)는 상단부(110T)가 상기 배터리(BM)의 하단부(BMB)에 접 합된다. 그리고 상기 히팅 덕트(110)의 일측(111)은 상기 인렛 덕트(120)를 통해서 상기 머플러(Mu)와 연통되고, 타측(112)은 상기 아웃렛 덕트(130)를 통해서 상기 머플러(Mu)와 연통된다.
그리고 히팅 덕트(110)는 접합된 배터리(BM)와 열전달이 용이하도록, 열전도율이 높은 재질로 이루어지고, 상기 히팅 덕트(110)의 상단부(110T)에 접합된 배터리(BM)의 하단부(BMB)도 열전달이 용이하도록 열전도율이 높은 재질로 이루어진다.
그리고 상기 인렛 덕트(120)는 상기 머플러(Mu)와 상기 히팅 덕트(130) 사이가 연통되도록 연결한다. 또한 상기 인렛 덕트(120)는 엔진(11)에 인접한 상기 머플러(Mu)의 전단부와 연결된다. 그러므로, 상기 인렛 덕트(120)와 상기 머플러(Mu) 사이에 장착된 덕트 밸브(140)가 열리면, 상기 엔진(11)에서 배출되는 고온고압의 배기가스(EX)는 머플러(Mu) 및 인렛 덕트(120)를 통해서 히팅 덕트(110)로 전달된다.
그리고 상기 아웃렛 덕트(130)는 상기 머플러(Mu)와 상기 히팅 덕트(110) 사이가 연통되도록 연결한다. 또한 상기 아웃렛 덕트(130)는 대기 중으로 상기 배기가스(EX)를 배출하는 상기 머플러(Mu)의 후단부와 연결된다. 그러므로 상기 아웃렛 덕트(130)와 상기 머플러(Mu) 사이에 장착된 덕트 밸브(140)가 열리면, 상기 히팅 덕트(110)에서 배출되는 배기가스(EX)는 상기 머플러(Mu)를 통해 외부로 배출된다.
상기 덕트 밸브(140)는 상기 인렛 덕트(120)와 상기 아웃렛 덕트(130)를 개폐한다. 그리고 상기 덕트 밸브(140)는 상기 인렛 덕트(120)와 상기 머플러(Mu)사이에 장착된 인렛 밸브(141)와, 상기 아웃렛 덕트(130)와 상기 머플러(Mu)사이에 장착된 아웃렛 밸브(142)로 이루어진다. 즉, 인렛 밸브(141)는 상기 머플러(Mu)에서 상기 인렛 덕트(120)를 통해 히팅 덕트(110)로 배기가스(EX)가 공급되는 것을 제어하고, 아웃렛 밸브(142)는 상기 아웃렛 덕트(130)를 통해 히팅 덕트(110)에서 상기 머플러(Mu)로 배기가스(EX)가 배출되는 것을 제어한다.
그리고 상기 덕트 밸브(140)는 제어기(미도시)와 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 제어기는 상기 배터리(BM)의 온도를 인가받아, 상기 배터리(BM)의 온도에 따라 상기 덕트 밸브(140)의 동작을 제어한다. 또한 상기 배터리(BM)에는 배터리(BM)의 온도를 감지하고 그 감지 신호를 상기 제어부로 전송하는 온도 센서(미도시)가 장착된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 배터리(BM)의 온도가 기준 온도 이상일 경우에는 상기 배터리(BM)의 화학 반응이 원활하므로, 배터리(BM)의 열화방지를 위해서 상기 덕트 밸브(140)는 닫힌다.
예를 들어 상기 기준 온도는 배터리(BM) 내부의 화학 반응이 원활하지 못한 상태가 되는 온도로 10℃로 설정할 수 있으나, 각각의 배터리(BM)의 화학 반응 상태에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 배터리(BM)의 온도가 기준 온도 미만일 경우에, 저온의 배터리(BM)의 온도를 단시간에 상승시키기 위해서 상기 덕트 밸브(140)가 열린다. 그러면 상기 머플러(Mu)를 통해 흐르는 고온고압의 배기가스(EX)가 상기 인렛 덕트(120)를 통해 히팅 덕트(110)의 내부로 전달된다. 그러면 상기 히팅 덕트(110) 내부로 전달된 상기 고온고압의 배기가스(EX)에 의해서 상기 히팅 덕트(110)의 상단부(110T)에 접합된 배터리(BM)의 온도가 단시간에 상승한다.
그러므로 상기 배터리(BM)는 상기 히팅 덕트(110)의 내부로 전달된 고온의 배기가스(EX)에 의해서 단시간에 배터리(BM)의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 저온의 배터리로 인해 구동 모터의 출력이 제한되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 상기 배기가스(EX)는 엔진(11)과 연결된 상기 머플러(Mu)의 전단부에서는 고온고압 이지만, 대기 중으로 배기가스(EX)를 배출하기 위한 상기 머플러(Mu)의 후단부에서 배기가스(EX)의 압력은 대기의 압력과 비슷하게 저하된다.
그러므로 별도의 블로우 모터가 장착되지 않아도, 상기 머플러(Mu) 내부의 배기가스(EX)의 압력 차이로 인해서 상기 히팅 덕트(110) 내부의 배기가스(EX)와, 상기 머플러(Mu) 내부의 배기가스(EX)는 용이하게 차량 외부로 배출된다.
그리고 상기 배터리(BM)의 상단부의 덕트(BM1, BM2)에는 냉방 장치(미도시)가 더 연결되어, 방전시 화학 반응에 의해서 배터리(BM)가 열화 되는 것을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 2a 및 도 2b의 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 3에서 도시된 바와 같이 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치의 구동 방법은 1차 배터리 온도 측정 단계(S1), 덕트 밸브 온 단계(S2), 2차 배터리 온도 측정 단계(S3) 및 덕트 밸브 오프 단계(S4)를 포함한다.
상기 1차 배터리 온도 측정 단계(S1)에서는 상기 히팅 덕트(110)와 접합된 배터리(BM)의 온도가 기준 온도 미만인지 여부를 확인한다. 예를 들어 상기 기준 온도는 배터리(BM) 내부의 화학 반응이 원활하지 못한 상태가 되는 온도로 본 발명에서는 10℃로 설정할 수 있으나, 각각의 배터리(BM)의 화학 반응 상태에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
상기 1차 배터리 온도 측정 단계(S1)에서 상기 배터리(BM)의 온도가 기준 온도 이상이면 온도에 의해서 배터리(BM)의 출력이 제한되지 않으므로 히팅 덕트(110)를 통한 배터리의 온도 조절이 종료 된다.
그리고 상기 1차 배터리 온도 측정 단계(S1)에서 상기 배터리(BM)의 온도가 기준 온도 미만이면 배터리(BM)의 온도에 의해서 출력이 제한된 배터리(BM)의 온도를 단시간에 상승시키기 위해서 상기 덕트 밸브 온 단계(S2)가 실행된다.
즉, 덕트 밸브 온 단계(S2)에서는 상기 덕트 밸브(140)를 열어서, 상기 머플러(Mu) 내부의 고온의 배기가스(EX)를 상기 인렛 덕트(120)를 통해서 상기 히팅 덕트(110)로 인가한다. 그러므로 상기 덕트 밸브 온 단계(S2)에서는 고온의 배기가스(EX)를 통해서 히팅 덕트(110)와 접합된 배터리(BM)의 온도를 상승시킨다.
그리고 상기 2차 배터리 온도 측정 단계(S3)에서는 상기 히팅 덕트(110)와 접합된 배터리(BM)의 온도가 기준 온도 이상으로 상승하였는지 여부를 확인한다.
상기 2차 배터리 온도 측정 단계(S3)에서 상기 배터리(BM)의 온도가 기준 온도 미만이면 배터리(BM)의 온도에 의해서 출력이 제한된 배터리(BM)의 온도가 배터리(BM)의 출력이 제한 받지 않을 만큼 상승하지 않은 것으로, 상기 덕트 밸브 온 단계(S2)가 재실행된다. 즉, 상기 2차 배터리 온도 측정 단계(S3)에서 상기 배터 리(BM)의 온도가 기준 온도미만이면 상기 덕트 밸브(140)는 온 상태로 유지된다.
그리고 상기 2차 배터리 온도 측정 단계(S3)에서 상기 배터리(BM)의 온도가 기준 온도이상이면 상기 덕트 밸브 온 단계(S2)를 통해서 배터리(BM)의 온도가 기준 온도이상으로 상승하여 배터리(BM)의 출력이 제한되지 않으므로, 배터리(BM)의 열화를 방지하기 위해서 상기 덕트 밸브 오프 단계(S4)가 실행된다.
즉, 상기 덕트 밸브 오프 단계(S4)에서는 상기 덕트 밸브(140)를 닫아서, 상기 히팅 덕트(110)로 배기가스(EX)가 인가되는 것을 차단한다. 그러므로 상기 덕트 밸브 오프 단계(S4)에서는 상기 배터리(BM)의 온도가 기준 온도이상으로 상승하면, 상기 덕트 밸브(140)를 닫아서, 상기 배기가스(EX)에 의해서 상기 배터리(BM)의 온도가 더 이상 올라가는 것을 차단 한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치 및 그의 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 하이브리드 차량의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치
110; 히팅 덕트 120; 인렛 덕트
130: 아웃렛 덕트 Mu: 머플러
BM: 배터리

Claims (5)

  1. 배터리를 포함하는 하이브리드 차량의 온도 조절 장치에 있어서,
    상기 배터리의 하단부에 접합되고, 배기가스가 통과하는 머플러에 연결되어 상기 배기가스의 열을 상기 배터리 하단부로 전달하는 히팅 덕트;
    상기 히팅 덕트의 일측에, 상기 히팅덕트와 머플러 사이를 연통되도록 연결하는 인렛 덕트;
    상기 히팅 덕트의 타측에 상기 히팅 덕트와 상기 머플러 사이를 연통되도록 연결하는 아웃렛 덕트; 및
    상기 인렛 덕트와 상기 아웃렛 덕트를 각각 개폐하는 덕트 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 덕트 밸브는 상기 배터리의 온도가 배터리 내부의 화학 반응이 원활하지 못한 온도의 기준이 되는 기준 온도 미만일 때 상기 머플러 내부의 고온의 배기가스가 상기 히팅 덕트로 공급하도록 열리는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 덕트 밸브는 상기 인렛 덕트와 상기 머플러 사이에 장착된 인렛 밸브와, 상기 아웃렛 덕트와 상기 머플러 사이에 장착된 아웃렛 밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 온도 조절 장치.
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