KR101517017B1 - 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트 - Google Patents

Abstract

배터리 냉각 시스템이 개시된다. 전기보트의 선체에 결합된 배터리에 인접하여 설치되는 열교환기와; 상기 선체의 외부의 물을 상기 열교환기로 공급할 수 있도록 상기 열교환기에 결합되어 외부로 관통된 공급관을 포함하는 배터리 냉각 시스템이 제공된다.

Description

배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트{battery cooling system and boat using it}

본 발명은 전기보트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트에 관한 것이다.

도 1과 같이, 전기보트는 모터(3)의 회전력을 이용하여 스크류(5)를 회전시킴으로써 추진력을 얻어 운행되는 수상운송장비이다.

도 1과 같이, 전기보트의 모터(3)를 회전시키기 위해서, 모터(3)에 전력을 공급하는 배터리(미도시)가 선체(1)에 내장되어 있다. 배터리는 섭씨 5도~18도에서 최적의 효율을 보이며, 영하로 내려가거나 고온(섭씨 40도 이상)으로 갈수록 그 효율이 급격하게 떨어진다.

종래에는 배터리의 효율을 유지하기 위하여, 겨울에는 열선을 배터리 모듈에 인접하여 설치하였고, 여름에는 냉각장치를 설치하였다. 이러한 열선이나 냉각장치를 작동하기 위해서 다시 많은 전력이 소모가 되었다.

따라서, 효과적으로 배터리를 냉각할 수 있는 방법의 발명이 필요하다.

전기보트와 관련된 기술은 한국공개특허 제10-2012-0024910호(배의 출력을 올려 자가 충전하는 전기배)가 있다.

본 발명은 전기보트의 선체 외부의 물을 이용하여 배터리 모듈을 냉각하는 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 배터리 온도와 선체 외부의 수온을 비교하여, 외부의 물을 배터리 냉각에 사용할지 여부를 제어하는 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

전기보트의 선체에 결합된 배터리에 인접하여 설치되는 열교환기와;

상기 선체의 외부의 물을 상기 열교환기로 공급할 수 있도록 상기 열교환기에 결합되어 외부로 관통된 공급관과;

상기 공급관에 결합된 펌프를 포함하는 배터리 냉각 시스템이 제공된다.

또한,

상기 열교환기는 라디에이터인 것을 특징으로 하는 배터리 냉각 시스템이 제공된다.

또한,

상기 열교환기는 상기 배터리를 감싸는 열교환 파이프인 것을 특징으로 하는 배터리 냉각 시스템이 제공된다.

또한,

상기 배터리의 온도를 감지하는 제1 온도감지부와;

상기 선체에 결합하여, 상기 외부의 물의 온도를 감지하는 제2 온도감지부와;

상기 제1 온도감지부가 감지한 제1 온도와 상기 제2 온도감지부가 감지한 제2 온도를 전송받아, 상기 배터리가 작동하는 최적온도에 상기 제2 온도가 상기 제1 온도보다 더 근접할 경우 상기 펌프를 작동하는 제어부를 더 포함하는 배터리 냉각 시스템이 제공된다.

본 발명 다른 측면에 따르면,

선체와;

상기 선체에 결합된 모터와;

상기 모터의 회전축에 결합된 스크류와;

상기 모터에 전력을 공급하는 배터리 모듈과;

상기 배터리 모듈에 인접하여 결합된 배터리 냉각 시스템을 포함하되,

상기 배터리 모듈에 인접하여 설치되는 열교환기와;

상기 선체의 외부의 물을 상기 열교환기로 공급할 수 있도록 상기 열교환기에 결합되어 외부로 관통된 공급관과;

상기 공급관에 결합된 펌프를 포함하는 전기보트가 제공된다.

또한,

상기 열교환기는 라디에이터인 것을 특징으로 하는 전기보트가 제공된다.

또한,

상기 열교환기는 상기 배터리를 감싸는 열교환 파이프인 것을 특징으로 하는 전기보트가 제공된다.

또한,

상기 배터리의 온도를 감지하는 제1 온도감지부와;

상기 선체에 결합하여, 상기 외부의 물의 온도를 감지하는 제2 온도감지부와;

상기 제1 온도감지부가 감지한 제1 온도와 상기 제2 온도감지부가 감지한 제2 온도를 전송받아, 상기 배터리가 작동하는 최적온도에 상기 제2 온도가 상기 제1 온도보다 더 근접할 경우 상기 펌프를 작동하는 제어부를 더 포함하는 전기보트가 제공된다.

이상과 같이,본 발명은 전기보트의 선체 외부의 물을 이용하여 배터리 모듈을 냉각하는 전기보트의 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트를 제공한다.

또한, 본 발명은 배터리의 온도와 선체 외부의 수온을 비교하여 외부의 물을 배터리 냉각에 사용할지 여부를 제어하는 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트를 제공한다.

도 1은 본 발명의 종래기술에 따른 전기보트의 측면도(일부분은 절개된 도면)
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기보트의 사시도.
도 3은 도 2의 A-A'의 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기보트의 단면도.
.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

아래의 실시예들에서 명시된 "최적온도"는 배터리가 방전 및 충전과정에서 최적의 상태가 유지되는 온도를 의미한다. "최적온도"는 온도구간(범위)일 수도 있고, 한 포인트의 온도일 수도 있다.

또한, 아래의 실시예들에서 "펌프"는 공급관에 강제적으로 외부의 물을 공급하는 기계장치뿐만 아니라, 전기모터가 이동할 때 공급관에 자동으로 외부의 물이 유입될 경우, 이를 제어하는 밸브도 "펌프"의 의미에 포함된다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기보트의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A'의 단면도이다.

본 실시예의 전기보트(10)는, 선체(11)와; 선체(11)에 결합된 모터(12)와; 모터(12)로부터 동력을 전달받아 회전하는 스크류(13)와; 모터(12)에 전력을 공급하는 배터리(14)와; 배터리(14)에 인접하여 위치하는 배터리 냉각 시스템(15)을 포함한다.

또한, 배터리 냉각 시스템(15)은, 배터리(14)에 인접하여 설치되는 열교환기(151)와; 선체(11)의 외부의 물(선체가 띄워져 있을 경우, 선체의 외부에 위치하는 물)을 상기 열교환기(151)로 공급할 수 있도록 열교환기(151)에 결합되어 외부로 관통된 공급관(152)과; 공급관(152)에 결합된 펌프(153)를 포함한다.

본 실시예의 전기보트(10)는 배터리(14)의 효율을 최적으로 유지하기 위하여 배터리 냉각 시스템(15)을 배터리(14)에 인접하여 위치하였다. 일반적으로 전기보트(10)는 바다나 강에서 운용된다. 바닷물의 경우 겨울에는 외부의 온도가 영하 15도라도 영상 3도 정도의 수온을 유지한다. 또한, 외부의 온도가 영상 30도가 넘는 여름에는 영상 15도 정도를 유지한다. 즉, 계절에 따른 외부의 온도 변화에도 불구하고 전기보트(10) 외부의 물의 온도는 일정한 범위에서 유지가 된다.

배터리(14)는 최적온도인 영상 5도~18도 정도에서 최적의 효율을 보인다. 전기보트(10)의 외부의 급격한 온도 변화에도 불구하고, 수온(영상 3도에서 영상 15도)은 어느 정도 범위 내에서 일정하다. 따라서, 본 발명은 이러한 전기보트(10) 외부의 물을 이용하여 배터리(14)의 온도를 최적 상태로 유지할 수 있도록 하는 것이 기술적 특징이다.

선체(11)는 전기보트(10)의 외형을 유지하는 것으로서, 일반적인 보트의 선체와 동일한 재질로 만들어질 수 있다.

선체(11)에 결합된 모터(12)는 전기보트(10)의 동력원으로서, 스크류(13)를 회전시킨다. 스크류(13)는 선체의 외부에 노출되어 있을 수 있다.

배터리(14)는 모터(12)에 전력을 공급한다. 배터리(14)는 복수로 이루어질 수 있으며, 별도의 케이스 내부에 착탈가능하도록 결합될 수 있다.

배터리(14)에 인접하여 열교환기(151)가 설치된다. 열교환기(151)는 공랭식일 수도 있고, 수랭식일 수도 있다. 공랭식의 경우 라디에이터일 수 있다. 수랭식의 경우 배터리(14) 주변을 감싸는 열교환 파이프일 수 있다. 라디에이터의 경우 팬이 결합되어 있어, 냉기나 온기를 배터리(14) 방향으로 전달한다. 수랭식의 경우 배터리(14) 주변을 감싸는 열교환 파이프에 외부의 물이 흐르도록 설계될 수 있다.

열교환기(151)에 공급관(152)이 결합된다. 공급관(152)으로 선체(11)의 외부의 물이 열교환기(151)로 흘러들어갈 수 있다. 공급관(152)은 선체(11)의 하부나 측면에 관통되어 연결되어 있다. 따라서, 외부의 물(바닷물이나 민물)이 공급관(152)으로 유입될 수 있다. 공급관(152)은 열교환기(151)를 기준으로 유입관과 유출관으로 구성될 수 있다.

공급관(152)에는 펌프(153)가 결합된다. 펌프(153)는 외부의 물을 열교환기(151)에 공급할 수 있도록, 동력을 제공한다.

펌프(153)는 밸브형태일 수도 있다. 펌프(153)가 밸브일 경우, 공급관(152)의 입구가 전기보트(10)의 진행방향으로 오픈되어 있다. 전기보트(10)가 이동할 때 자동으로 공급관(152)에 외부의 물이 유입된다. 이때, 밸브의 개폐를 제어함으로써,열교환기(151)에 외부의 물이 유입되도록 할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 전기보트(10)는 외부의 물을 냉각수로 이용하여 배터리(14)의 온도를 유지함으로써, 배터리(14)의 온도를 최적온도에 가깝도록 한다. 그 결과, 배터리(14)의 효율이 최적 상태가 되도록 한다.

한편, 외부의 물보다 현재 배터리(14)의 온도가 배터리(14)의 최적온도에 가까울 경우, 외부의 물을 이용하여 배터리(14) 주변의 온도를 변화시키는 것은 비효율적이다. 아래의 제2 실시예에서는 배터리(14)의 온도가 외부 물의 온도보다 최적온도에 가까울 경우에는 펌프를 작동하지 않음으로써, 배터리(14)가 최적온도에 가깝게 유지될 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기보트의 단면도이다. 전기보트(20)는, 선체(21)와; 선체(21)에 결합된 모터(22)와; 모터(22)로부터 동력을 전달받아 회전하는 스크류(미도시)와; 모터(22)에 전력을 공급하는 배터리(24)와; 배터리(24)에 인접하여 위치하는 배터리 냉각 시스템(25)을 포함한다.

또한, 배터리 냉각 시스템(25)은, 배터리(24)에 인접하여 설치되는 열교환기(251)와; 선체(21)의 외부의 물을 상기 열교환기(251)로 공급할 수 있도록 열교환기(251)에 결합되어 외부로 관통된 공급관(252)과; 공급관(252)에 결합된 펌프(253)를 포함한다.

이상의 전기보트(20)의 구성들은 앞선 제1 실시예의 전기보트(10)에서 충분히 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는 본 실시예의 전기보트(20)의 기술적 특징을 중심으로 설명한다.

본 실시예의, 배터리 냉각 시스템(25)은, 배터리(24)의 온도를 감지하는 제1 온도감지부(254)와; 선체(21)에 결합하여, 외부의 물의 온도를 감지하는 제2 온도감지부(255)와; 제1 온도감지부(254)가 감지한 제1 온도와 제2 온도감지부(255)가 감지한 제2 온도를 전송받아, 배터리(24)가 작동하는 최적온도에 상기 제2 온도가 상기 제1 온도보다 더 근접할 경우 상기 펌프(253)를 작동하는 제어부(256)를 더 포함한다.

본 실시예의 전기보트(20)는 배터리(24)의 온도를 감지할 수 있는 제1 온도감지부(254)에서 제1 온도를 측정한다. 외부 물의 온도를 감지하는 제2 온도감지부(255)에서 제2 온도를 측정한다. 제어부(256)는 제2 온도가 제1 온도보다 배터리(24)의 최적온도에 가까울 경우, 펌프(253)를 작동시킨다. 반대로, 제1 온도가 제2 온도보다 배터리(24)의 최적온도에 가까울 경우, 펌프(253)를 작동하지 않는다. 여기서 "최적온도"는 배터리(24)가 작동될 수 있는 최적의 상태를 유지하는 온도를 의미한다.

배터리(24)는 활발히 축방전이 일어나면 열이 발생한다. 이러한 열에 의해서 배터리의 효율이 떨어진다. 특히. 여름에는 배터리(24)의 온도가 쉽게 급상승한다.

배터리(24)의 온도(제1 온도)가 급상승하여 영상 30도이고, 외부 물의 온도(제2 온도)는 최적온도의 범위 내인 영상 15도일 경우가 있다. 이때에는 외부 물의 온도(제2 온도)가 배터리(24)의 최적온도에 가깝기 때문에, 펌프(253)를 작동하여 외부의 물을 열교환기(251)에 공급되도록 한다.

겨울에는 배터리(24)의 온도(제1 온도)는 영하 -10도가 될 수 있다. 반면, 외부 물의 온도(제2 온도)는 최적온도의 범위 내인 영상 3도 내외이다. 이때에도 펌프(253)를 작동하여 외부의 물을 열교환기(251)에 공급되도록 한다.

반면, 제1 온도(배터리의 온도)가 영상 10도이고, 제2 온도(외부 물의 온도)가 영상 1도라면, 제어부(256)는 펌프(253)를 작동시키지 않는다.

한편, 최적온도는 일정한 범위가 하니라, 하나의 특정 포인트의 온도(예를 들어, 영상 10도)일 수도 있다.

이와 같이, 제어부(256)가 외부 물의 온도와 배터리(24)의 온도를 비교하여, 펌프(253)를 작동함으로써, 불필요한 펌프(253)의 작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리(24) 주변부의 온도를 최적온도에 가깝도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예를 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

전기보트(20) 선체(21)
모터(22) 배터리(24)
배터리 냉각 시스템(25)

Claims (10)

1. 전기보트(20)의 선체(21)에 결합된 배터리(24)에 인접하여 설치되는 열교환기(251)와;
   상기 선체(21)의 외부의 물을 상기 열교환기(251)로 공급할 수 있도록 상기 열교환기(251)에 결합되어 외부로 관통된 공급관(252)과;
   상기 공급관(252)에 결합된 펌프(253)와;
   상기 배터리(24)에 인접하여 결합된 제1 온도감지부(254)와;
   상기 선체(21)에 결합하여, 상기 외부의 물의 온도를 감지하는 제2 온도감지부(255)와;
   상기 제1 온도감지부(254)가 감지한 제1 온도와 상기 제2 온도감지부(255)가 감지한 제2 온도를 전송받아, 상기 배터리(24)가 작동하는 최적온도에 상기 제2 온도가 상기 제1 온도보다 더 근접할 경우 상기 펌프(253)를 작동하는 제어부(256)를 포함하는 배터리 냉각 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열교환기(251)는 라디에이터인 것을 특징으로 하는 배터리 냉각 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 열교환기(251)는 상기 배터리(24)를 감싸는 열교환 파이프인 것을 특징으로 하는 배터리 냉각 시스템.
   
4. 선체(21)와;
   상기 선체(21)에 결합된 모터(22)와;
   상기 모터(22)로부터 동력을 전달받아 회전하는 스크류와;
   상기 모터(22)에 전력을 공급하는 배터리(24)와;
   상기 배터리(24)에 인접하여 위치하는 배터리 냉각 시스템(25)을 포함하되,
   상기 배터리 냉각 시스템(25)은,
   상기 선체(21)에 결합된 상기 배터리(24)에 인접하여 설치되는 열교환기(251)와;
   상기 선체(21)의 외부의 물을 상기 열교환기(251)로 공급할 수 있도록 상기 열교환기(251)에 결합되어 외부로 관통된 공급관(252)과;
   상기 공급관(252)에 결합된 펌프(253)와;
   상기 배터리(24)에 인접하여 결합된 제1 온도감지부(254)와;
   상기 선체(21)에 결합하여, 상기 외부의 물의 온도를 감지하는 제2 온도감지부(255)와;
   상기 제1 온도감지부(254)가 감지한 제1 온도와 상기 제2 온도감지부(255)가 감지한 제2 온도를 전송받아, 상기 배터리(24)가 작동하는 최적온도에 상기 제2 온도가 상기 제1 온도보다 더 근접할 경우 상기 펌프(253)를 작동하는 제어부(256)를 포함하는 전기보트.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 열교환기(251)는 라디에이터인 것을 특징으로 하는 전기보트.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 열교환기(251)는 상기 배터리(24)를 감싸는 열교환 파이프인 것을 특징으로 하는 전기보트.
   
   
   
   
   
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