KR101417307B1 - 차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법 - Google Patents

차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

밀폐된 하우징; 상기 하우징의 내부를 복수의 폐공간으로 분할하는 다이어프램; 상기 분할된 폐공간에 각각 형성된 대기연통부와 배터리연통부; 및 상기 다이어프램의 대기압과 배터리압의 차이에 의한 절곡 정도를 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 대기연통부는 대응되는 폐공간이 대기압과 평형이 되고, 배터리연통부는 대응되는 폐공간이 밀폐된 배터리의 내부압력과 평형이 되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법 {SENSOR FOR AIR CONDITIONING AND HEATING OF VEHICLE BATTERY AND SYSTEM AND METHOD FOR AIR CONDITIONING AND HEATING USING THE SAME}
본 발명은 배터리 트레이 내부 온도변화에 따른 압력 변동을 이용하여 배터리를 냉각 또는 히팅하기 위한 차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 전기차량의 배터리 출력성능 향상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기차량에서 고전압 배터리의 온도제어를 새로운 방법으로 고안하여 보다 안정되고 정밀한 온도 제어를 하기 위함이다.
일반적으로 배터리는 얇은 판형 구조로 된 다수의 셀(cell)을 하나의 모듈(module)로 만들어 사용하고 있으며, 차량의 성능에 따라 다수의 모듈을 직렬로 연결하여 패키지를 구성한다.
이러한 배터리팩은 화학반응에 의한 충전과 방전 시 셀에서 열이 발생하는데, 셀의 온도에 따라 배터리의 충전 및 방전 전력이 달라진다. 따라서, 배터리의 내부온도가 예를 들어 20℃ ~ 40℃로 운전되도록 셀의 온도를 적절한 범위로 유지해야 한다.
이에 따라 전기동력 차량은 특성상 고전압배터리의 발열을 식혀주기 위한 냉각시스템과 겨울철 저온시 배터리 가열 시스템을 함께 구비하지 않으면 안 된다.
그러나 종래기술들은 차량 실내의 공기를 흡입하여 그 공기로 배터리를 냉각만 시키도록 하고 있어, 겨울철 저온에서의 배터리 가열은 고려되지 못하고 있는 실정이다.
그리고, 냉각에 사용되는 차량 실내의 공기는 에어컨 작동 유무, 탑승 승객의 수, 창문/도어 개방, 외기온도, 등 여러 가지 요인에 의해 온도가 변하고 경우에 따라서는 실내 공기가 배터리를 냉각할 수 없을 정도로 높아서 배터리의 과열을 초래할 수 있다.
또한 저온시 배터리의 저온 동작 특성에 의하면 배터리 셀의 전압이 낮아 지면서 차량 발진 및 킥다운 운전 상황에서 요구되는 전력을 제공하진 못하는 경우가 발생된다. 그리고 저온 상황에서는 배터리 충전도 원할이 이루어 지지 않는 문제가 있다.
따라서, 배터리의 성능을 확보하기 위해 가열 및 냉각을 통한 셀 온도 최적화 관리 시스템이 필수적으로 필요한 것이고, 종래와 같이 실내공기를 이용한 공조보다 좀 더 확실한 제어방법과 그에 따른 기구가 필요하였던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전기차량 등에서 고전압 배터리의 온도제어를 새로운 방법으로 고안하여 보다 안정되고 정밀한 온도 제어를 할 수 있도록 하는 차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 배터리의 냉난방 센서는, 밀폐된 하우징; 상기 하우징의 내부를 복수의 폐공간으로 분할하는 다이어프램; 상기 분할된 폐공간에 각각 형성된 대기연통부와 배터리연통부; 및 상기 다이어프램의 대기압과 배터리압의 차이에 의한 절곡 정도를 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 대기연통부는 대응되는 폐공간이 대기압과 평형이 되고, 배터리연통부는 대응되는 폐공간이 밀폐된 배터리의 내부압력과 평형이 되도록 한다.
상기 하우징의 분할된 폐공간에는 각각 그 내벽에 다이어프램을 기준으로 서로 떨어져 있도록 접점부가 마련되고, 접점부는 다이어프램의 최대 절곡시 다이어프램과 접점을 형성하여 대기압과 배터리압의 과도한 압력차이를 체크할 수 있다.
상기 하우징의 배터리연통부가 형성된 폐공간에는 릴리프밸브가 연결되는 연결구가 형성될 수 있다.
상기 하우징의 대기연통부가 형성된 폐공간에는 다이어프램을 배터리연통부측 폐공간으로 가압하는 탄성부가 마련되고, 탄성부의 탄성력을 조정하는 조정자가 마련되어 영점조정이 가능할 수 있다.
한편, 상기 차량용 배터리의 냉난방 센서를 이용한 차량용 배터리의 냉난방 시스템은, 밀폐된 구조로 형성된 차량용 배터리; 밀폐된 하우징이 마련되며, 하우징의 내부가 다이어프램을 통해 복수의 폐공간으로 분할되고, 일측 폐공간은 대기와 연통되고 타측 폐공간은 상기 배터리와 연통되며, 측정부가 마련되어 다이어프램의 절곡 정도를 측정하는 냉난방 센서; 및 상기 다이어프램의 절곡 방향에 따라 배터리의 냉방 또는 난방 제어를 선택하고, 절곡 정도에 따라 냉난방의 세기를 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 냉난방 센서의 타측 폐공간에는 릴리프밸브가 마련되고, 제어부는 다이어프램의 과도한 절곡시 릴리프밸브를 개방하여 타측 폐공간의 압력을 조정할 수 있다.
상기 냉난방 센서의 각 폐공간에는 다이어프램과 이격된 접점부가 형성되고, 제어부는 접점부와 다이어프램의 접점 형성 여부를 통해 다이어프램의 과도한 절곡을 체크할 수 있다.
그리고, 이러한 차량용 배터리의 냉난방 시스템을 이용한 냉난방 제어방법은, 다이어프램의 절곡 방향을 측정하여 냉방 또는 난방 제어를 선택하는 선택단계; 및 다이어프램의 절곡 정도를 측정하여 냉난방의 세기를 제어하는 조절단계;를 포함한다.
또한, 상기 조절단계는, 다이어프램의 절곡 정도를 측정하여 배터리의 내부 압력 또는 온도를 계산하는 계산단계; 및 배터리의 내부 압력 또는 온도가 안정범위에 속하는 경우 냉난방을 종료하는 종료단계;를 더 포함할 수 있다.
또 다른 차량용 배터리의 냉난방 제어방법은, 다이어프램의 절곡 방향을 측정하여 냉방 또는 난방 제어를 선택하고 수행하는 선택단계; 냉방 제어에 있어서, 배터리의 내부 압력이 대기압 이하가 될 경우에는 냉방의 세기를 감소시키고, 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이하로 떨어질 경우에는 냉방을 종료하는 냉방단계; 및 난방 제어에 있어서, 배터리의 내부 압력이 대기압 이상이 될 경우에는 난방의 세기를 감소시키고, 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이상으로 올라갈 경우에는 난방을 종료하는 난방단계;를 포함한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법에 따르면, 배터리 트레이를 밀폐 시스템으로 만들어 압력을 측정하며, 압력 값에 따른 히팅 및 쿨링 제어를 수행하므로, 기존의 각각의 배터리 셀에 설치된 온도 센서의 온도 값을 연산하는 방식보다 소형/경량화 및 적은 비용으로 구성 가능하고, 응답속도가 빠르다.
또한, 배터리 온도를 정밀하게 제어함으로서 배터리 내구성이 향상되어 클레임 비용을 줄일 수 있으며, 전기에너지 효율적 관리를 통해 주행거리 향상되므로 상품성 가치도 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 냉난방 시스템의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 배터리의 냉난방 시스템의 냉난방 센서 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 차량용 배터리의 냉난방 시스템을 이용한 차량용 배터리의 냉난방 제어방법의 순서도.
도 4는 밀폐된 배터리의 내부 압력과 온도의 관계를 나타낸 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법에 대하여 살펴본다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 냉난방 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 배터리의 냉난방 시스템의 냉난방 센서 구성도이다.
본 발명의 차량용 배터리의 냉난방 시스템은 크게 배터리, 센서, 릴리프밸브, 냉난방 제어부 및 냉난방모듈로 구성된다.
구체적으로 냉난방 시스템은, 밀폐된 구조로 형성된 차량용 배터리(100); 밀폐된 하우징(210)이 마련되며, 하우징(210)의 내부가 다이어프램(220)을 통해 복수의 폐공간(212,214)으로 분할되고, 일측 폐공간(212)은 대기와 연통되고 타측 폐공간(214)은 상기 배터리(100)와 연통되며, 측정부(280)가 마련되어 다이어프램(220)의 절곡 정도를 측정하는 냉난방 센서(200); 및 상기 다이어프램(220)의 절곡 방향에 따라 배터리(100)의 냉방 또는 난방 제어를 선택하고, 절곡 정도에 따라 냉난방의 세기를 제어하는 제어부(C);를 포함한다.
본 발명의 배터리(100)는 밀폐형 구조로서 외부와 공기의 유동이 없는 구조이다. 이를 통해 비교적 작은 체적의 공기만을 냉난방 제어함으로써 빠른 공조가 가능해지는 것이다. 그리고 이를 위해서는 실내공기를 사용할 수도 있겠지만, 그보다는 별도의 펠티어소자 등의 냉난방 모듈(600)을 구비하고 이를 제어부(C)에서 냉난방 제어하도록 함이 바람직하다.
한편, 그러한 밀폐된 배터리(100)의 압력이나 온도를 측정하기 위해서는 트레이 내부의 각 셀마다 온도센서 등을 장착하는 것도 가능할 것이나, 그러한 구성의 경우 다량의 센서가 필요하고 센서의 고장시 트레이 전체를 수리해야 하는 문제가 있어 매우 비효율적이다.
따라서, 본 발명과 같이 압력 또는 온도측정은 트레이 외부의 간접측정방식으로 측정함이 바람직하다.
구체적으로, 본 발명의 차량용 배터리의 냉난방 센서는, 밀폐된 하우징(210); 상기 하우징(210)의 내부를 복수의 폐공간(212,214)으로 분할하는 다이어프램(220); 상기 분할된 폐공간(212,214)에 각각 형성된 대기연통부(213)와 배터리연통부(215); 및 상기 다이어프램(220)의 대기압과 배터리압의 차이에 의한 절곡 정도를 측정하는 측정부(280);를 포함하고, 상기 대기연통부(213)는 대응되는 폐공간(212)이 대기압과 평형이 되고, 배터리연통부(215)는 대응되는 폐공간(214)이 밀폐된 배터리의 내부압력과 평형이 되도록 한다.
센서(200)는 밀폐된 하우징(210)의 내부에 구성품이 설치된다. 하우징(210)은 밀폐된 상태에서 그 내부에 복수의 폐공간(212,214)으로 분할하는 다이어프램(220)이 설치된다. 그리고 분할된 폐공간(212,214)에는 각각 대기연통부(213)와 배터리연통부(215)가 형성된다. 대기연통부(213)는 대기와 연결되어 그에 따른 폐공간(212)이 대기압으로 유지된다. 그리고 배터리연통부(215)는 배터리 트레이의 내부공간과 연결되어 배터리의 내부압력으로 폐공간(214)이 유지된다.
또한, 다이어프램(220)의 대기압과 배터리압의 차이에 의한 절곡 정도를 측정하는 측정부(280)가 다이어프램에 설치된다. 측정부(280)는 다이어프램(220)의 절곡 방향과 절곡 정도를 기구적으로 측정하는 센서도 가능하고, 광학적으로 측정하는 센서의 방식도 가능할 정도로 다양하게 구성될 수 있을 것이다.
이러한 구성을 통해 대기연통부(213)는 대응되는 폐공간(212)이 대기압과 평형이 되고, 배터리연통부(215)는 대응되는 폐공간(214)이 밀폐된 배터리의 내부압력과 평형이 되도록 한다. 그리고 대기압과 배터리 압력의 차이에 따라 다이어프램(220)은 다양하게 절곡될 것이고 이를 통하여 배터리(100)의 온도와 압력을 간접적으로 알 수 있게 되는 것이다.
참고로, 도 4는 밀폐된 배터리(100)의 내부 압력과 온도의 관계를 나타낸 그래프로서, 점선은 압력을 의미하고 실선은 온도를 나타내며, 밀폐된 공간에서는 온도와 압력의 변화가 일치하는 형태임을 알 수 있다. 따라서, 다이어프램의 절곡 정도를 통해 압력차를 알고, 그로부터 대기압을 제거하여 배터리의 압력을 도출한다. 그리고 그 압력이 세기에 따라 온도를 유추하도록 하는 것이다. 한편, 샤를의 법칙(Charles’Law)에 따르면 온도의 변화량과 압력의 변화량은 일정기울기를 갖고 비례하게 되므로 압력차로부터 바로 온도차를 도출하고, 대기의 온도를 참조하여 배터리의 온도를 얻는 것도 가능할 것이다. 즉, 배터리의 온도는 다양한 방식에 따라 주변 환경의 데이터를 참조하여 쉽게 도출 가능한 것이다.
또한, 상기 하우징(210)의 분할된 폐공간(212,214)에는 각각 그 내벽에 다이어프램(220)을 기준으로 서로 떨어져 있도록 접점부(240,250)가 마련되고, 접점부(240,250)는 다이어프램(220)의 최대 절곡시 다이어프램(220)과 접점을 형성하여 대기압과 배터리압의 과도한 압력차이를 체크할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 하우징(210)의 배터리연통부(215)가 형성된 폐공간(214)에는 릴리프밸브(300)가 연결되는 연결구(270)가 형성되도록 한다.
이러한 구성을 통해 만약 배터리 압력과 대기압의 차이가 극대화될 경우 다이어프램(220)의 보호를 위해 릴리프밸브(300)를 작동시킴으로써 배터리측 폐공간(214)의 압력을 제거하거나 보충하고, 이를 통하여 다이어프램(220)과 배터리(100)를 보호할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상기 하우징(210)의 대기연통부(213)가 형성된 폐공간(212)에는 다이어프램(220)을 배터리연통부측 폐공간(214)으로 가압하는 탄성부(250)가 마련되고, 탄성부(250)의 탄성력을 조정하는 조정자(260)가 마련되어 영점조정이 가능하도록 할 수 있다. 도시된 실시예에서는 대기압측 폐공간에 스프링을 마련하고, 그 스프링은 볼트 조임방식 등을 통해 적절한 압력으로 다이어프램(220)을 배터리 폐공간(214) 측으로 가압한다. 이러한 구성을 통하여 적절히 영점을 조정할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 도 3은 도 1에 도시된 차량용 배터리의 냉난방 시스템을 이용한 차량용 배터리의 냉난방 제어방법의 순서도로서, 이러한 냉난방 시스템을 이용한 차량용 배터리의 냉난방 제어방법은, 다이어프램의 절곡 방향을 측정하여 냉방 또는 난방 제어를 선택하는 선택단계(S100); 및 다이어프램의 절곡 정도를 측정하여 냉난방의 세기를 제어하는 조절단계(S200,S300);를 포함한다.
그리고, 상기 조절단계(S200,S300)는, 다이어프램의 절곡 정도를 측정하여 배터리의 내부 압력 또는 온도를 계산하는 계산단계(S240,S340); 및 배터리의 내부 압력 또는 온도가 안정범위에 속하는 경우 냉난방을 종료하는 종료단계(S260,S360);를 더 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 차량용 배터리의 냉난방 제어방법은, 다이어프램의 절곡 방향을 측정하여 냉방 또는 난방 제어를 선택하고 수행하는 선택단계(S100,S210,S310); 냉방 제어에 있어서, 배터리의 내부 압력이 대기압 이하가 될 경우에는 냉방의 세기를 감소시키고, 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이하로 떨어질 경우에는 냉방을 종료하는 냉방단계(S200); 및 난방 제어에 있어서, 배터리의 내부 압력이 대기압 이상이 될 경우에는 난방의 세기를 감소시키고, 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이상으로 올라갈 경우에는 난방을 종료하는 난방단계(S300);를 포함한다.
순차적으로 설명하면, 먼저 다이어프램을 통하여 절곡의 정도와 방향을 측정한다(S100). 절곡된 방향이 대기압측이라면 배터리의 압력이 높은 것이기 때문에 고온으로 판정하고 냉방제어를 수행한다(S200). 또한, 절곡된 방향이 배터리측이라면 배터리의 압력이 낮기 때문에 저온이라고 판단하고 난방제어를 수행한다(S300).
제어의 수행시에는 일단 높은 냉방 또는 높은 난방으로 시작한다(S210,S310). 어느 정도 외기온에 의해 배터리가 초기 상태에서는 심한 저온이나 심한 고온일 가능성도 있기 때문이다.
한편, 냉방 제어(S200)에 있어서는, 배터리의 내부 압력이 대기압 이하가 될 경우(S220)에는 냉방의 세기를 감소시키고(S230), 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이하로 떨어질 경우(S240,S250)에는 냉방을 종료하도록 한다(S260).
그리고, 난방 제어(S300)에 있어서는, 배터리의 내부 압력이 대기압 이상이 될 경우(S320)에는 난방의 세기를 감소시키고(S330), 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이상으로 올라갈 경우(S340,S350)에는 난방을 종료하도록 한다(S360).
또한, 접점을 형성할 정도로 압력이 과도할 경우에는 릴리프밸브를 개방(S410)하여 어느 정도 적정 압력차로 보정하고 평형이 된 경우(S420) 밸브를 폐쇄(S430)토록 함이 센서와 배터리의 보호를 위해 효과적일 것이다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 배터리의 냉난방 센서와 이를 이용한 냉난방 시스템 및 제어방법에 따르면, 배터리 트레이를 밀폐 시스템으로 만들어 압력을 측정하며, 압력 값에 따른 히팅 및 쿨링 제어를 수행하므로, 기존의 각각의 배터리 셀에 설치된 온도 센서의 온도 값을 연산하는 방식보다 소형/경량화 및 적은 비용으로 구성 가능하고, 응답속도가 빠르다.
또한, 배터리 온도를 정밀하게 제어함으로서 배터리 내구성이 향상되어 클레임 비용을 줄일 수 있으며, 전기에너지 효율적 관리를 통해 주행거리 향상되므로 상품성 가치도 높일 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 배터리 200 : 센서
210 : 하우징 220 : 다이어프램
300 : 릴리프밸브 C : 제어부
S200 : 냉방제어 S300 : 난방제어

Claims (10)

  1. 밀폐된 하우징(210);
    상기 하우징(210)의 내부를 복수의 폐공간(212,214)으로 분할하는 다이어프램(220);
    상기 분할된 폐공간(212,214)에 각각 형성된 대기연통부(213)와 배터리연통부(215); 및
    상기 다이어프램(220)의 대기압과 배터리압의 차이에 의한 절곡 정도를 측정하는 측정부(280);를 포함하고,
    상기 대기연통부(213)는 대응되는 폐공간(212)이 대기압과 평형이 되고, 배터리연통부(215)는 대응되는 폐공간(214)이 밀폐된 배터리의 내부압력과 평형이 되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징(210)의 분할된 폐공간(212,214)에는 각각 그 내벽에 다이어프램(220)을 기준으로 서로 떨어져 있도록 접점부(240,250)가 마련되고, 접점부(240,250)는 다이어프램(220)의 최대 절곡시 다이어프램(220)과 접점을 형성하여 대기압과 배터리압의 과도한 압력차이를 체크할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징(210)의 배터리연통부(215)가 형성된 폐공간(214)에는 릴리프밸브(300)가 연결되는 연결구(270)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징(210)의 대기연통부(213)가 형성된 폐공간(212)에는 다이어프램(220)을 배터리연통부측 폐공간(214)으로 가압하는 탄성부(250)가 마련되고, 탄성부(250)의 탄성력을 조정하는 조정자(260)가 마련되어 영점조정이 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 센서.
  5. 밀폐된 구조로 형성된 차량용 배터리(100);
    밀폐된 하우징(210)이 마련되며, 하우징(210)의 내부가 다이어프램(220)을 통해 복수의 폐공간(212,214)으로 분할되고, 일측 폐공간(212)은 대기와 연통되고 타측 폐공간(214)은 상기 배터리(100)와 연통되며, 측정부(280)가 마련되어 다이어프램(220)의 절곡 정도를 측정하는 냉난방 센서(200); 및
    상기 다이어프램(220)의 절곡 방향에 따라 배터리(100)의 냉방 또는 난방 제어를 선택하고, 절곡 정도에 따라 냉난방의 세기를 제어하는 제어부(C);를 포함하는 차량용 배터리의 냉난방 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉난방 센서(200)의 타측 폐공간(214)에는 릴리프밸브(300)가 연결되고, 제어부(C)는 다이어프램(220)의 과도한 절곡시 릴리프밸브(300)를 개방하여 타측 폐공간(214)의 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉난방 센서(200)의 각 폐공간(212,214)에는 다이어프램(220)과 이격된 접점부(240,250)가 형성되고, 제어부(C)는 접점부(240,250)와 다이어프램(220)의 접점 형성 여부를 통해 다이어프램(220)의 과도한 절곡을 체크하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 시스템.
  8. 청구항 5의 냉난방 시스템을 이용한 차량용 배터리의 냉난방 제어방법으로서,
    다이어프램의 절곡 방향을 측정하여 냉방 또는 난방 제어를 선택하는 선택단계(S100); 및
    다이어프램의 절곡 정도를 측정하여 냉난방의 세기를 제어하는 조절단계(S200,S300);를 포함하는 차량용 배터리의 냉난방 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 조절단계(S200,S300)는,
    다이어프램의 절곡 정도를 측정하여 배터리의 내부 압력 또는 온도를 계산하는 계산단계(S240,S340); 및
    배터리의 내부 압력 또는 온도가 안정범위에 속하는 경우 냉난방을 종료하는 종료단계(S260,S360);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉난방 제어방법.
  10. 청구항 5의 냉난방 시스템을 이용한 차량용 배터리의 냉난방 제어방법으로서,
    다이어프램의 절곡 방향을 측정하여 냉방 또는 난방 제어를 선택하고 수행하는 선택단계(S100,S210,S310);
    냉방 제어에 있어서, 배터리의 내부 압력이 대기압 이하가 될 경우에는 냉방의 세기를 감소시키고, 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이하로 떨어질 경우에는 냉방을 종료하는 냉방단계(S200); 및
    난방 제어에 있어서, 배터리의 내부 압력이 대기압 이상이 될 경우에는 난방의 세기를 감소시키고, 다이어프램의 절곡 정도로부터 계산된 배터리의 내부 압력 또는 온도가 일정수치 이상으로 올라갈 경우에는 난방을 종료하는 난방단계(S300);를 포함하는 차량용 배터리의 냉난방 제어방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09219213A (ja) * 1996-02-09 1997-08-19 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用二次電池及びその温度上昇緩和装置
KR19980048067U (ko) * 1996-12-30 1998-09-25 양재신 자동차의 배터리
KR20000052078A (ko) * 1999-01-29 2000-08-16 윤종용 저압용 설비의 압력감지장치
KR20120000710A (ko) * 2010-06-28 2012-01-04 조봉익 진공 제상 시점 검출장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09219213A (ja) * 1996-02-09 1997-08-19 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用二次電池及びその温度上昇緩和装置
KR19980048067U (ko) * 1996-12-30 1998-09-25 양재신 자동차의 배터리
KR20000052078A (ko) * 1999-01-29 2000-08-16 윤종용 저압용 설비의 압력감지장치
KR20120000710A (ko) * 2010-06-28 2012-01-04 조봉익 진공 제상 시점 검출장치

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