KR101628153B1 - Battery system of electric vehicle in charging - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차 배터리 시스템에 관한 것으로 고전압 배터리와, 상기 고전압 배터리의 양측에 형성되어 상기 고전압 배터리를 공냉시키는 인렛 덕트 및 아웃렛 덕트와, 상기 인렛 덕트의 입구측에 설치되어 있는 냉각팬과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 가지는 충전기를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 있어서, 상기 인렛 덕트의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템을 제공하여,
외부 충전시 충전기의 발열을 이용하거나발열소자와 같은 별도의 발열체로 구성하여 배터리의 저온 노출을 방지하여 고전압 배터리의 충전 효율의 향상 및 차후의 초기 주행시의 출력성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 우천시와 같은 다습한 조건 주행 후 충전시 온풍 순환을 이용하여 수분을 건조시켜 수분으로 인한 배터리 부식 및 절연파괴를 방지 할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an electric vehicle battery system, which comprises a high voltage battery, an inlet duct and an outlet duct formed on both sides of the high voltage battery for air-cooling the high voltage battery, a cooling fan installed on an inlet side of the inlet duct, An electric vehicle battery system comprising a charger having a radiating fin that radiates heat generated when an external charging of a high-voltage battery is performed, the electric car battery system comprising: an electric motor for supplying heat to the air introduced through an inlet duct by supplying a heat source upstream of the inlet duct; By providing a battery system upon charging,
It is possible to improve the charging efficiency of the high voltage battery and to improve the output performance in the subsequent initial driving by preventing the low temperature exposure of the battery by using the heat of the charger when externally charging or by using a separate heating element such as a heating element. In addition, when humid conditions such as rainy days are used, water can be dried by using hot air circulation during charging, thereby preventing battery corrosion and insulation breakdown due to moisture.

Description

전기자동차 충전시 배터리 시스템{BATTERY SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE IN CHARGING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery system for charging an electric vehicle,

본 발명은 전기자동차의 배터리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전압 배터리의 일측에 형성되어 있는 인렛 덕트의 상류 일측에 충전기의 방열핀을 내부로 연결시켜 방열핀을 통해 외부로 버려지는 열을 이용하여 동절기시 또는 우천 주행 후에 외부 충전시 고전압 배터리의 저온 노출 방지 및 내부 습기 제거를 위한 전기자동차 충전시 배터리 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery system of an electric vehicle, and more particularly, to a battery system of an electric vehicle, in which a heat radiating fin of a charger is connected to an upstream side of an inlet duct formed on one side of a high voltage battery, The present invention relates to a battery system for charging an electric vehicle for preventing low-temperature exposure of a high-voltage battery and for removing internal moisture when the battery is charged externally after a running time or a rainfall.

전기자동차의 경우 지역, 온도, 습도, 공기압 등 운행 환경의 변화가 매우 심하며, 실제 환경에서의 배터리 충전과 방전은 실험실 조건에서의 배터리 충/방전 효율과는 상이하다. In the case of an electric vehicle, the operating environment such as region, temperature, humidity, and air pressure changes very much, and battery charging and discharging in a real environment is different from battery charging / discharging efficiency in a laboratory condition.

일반적으로 저온 또는 고온에서 배터리의 충/방전 효율은 저하되고, 습도가 높은 환경에서는 충/방전 효율이 저하되는 것으로 알려져 있다.Generally, charge / discharge efficiency of a battery is lowered at a low temperature or a high temperature, and charge / discharge efficiency is lowered in a high humidity environment.

따라서, 고전압 배터리 온도를 최적 성능을 발휘할 수 있는 일정 온도 범위로 유지하는 것이 필요한데, 이를 위해 전기자동차 배터리 시스템에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각팬(40)을 작동시키고 인렛 덕트(30)에 공기를 유입시킴으로써 고전압 배터리를 통과한 공기를 아웃렛 덧트(60)을 통해 외부로 배출되도록 함으로써 고전압 배터리를 공냉시킨다. Therefore, it is necessary to maintain the high-voltage battery temperature at a certain temperature range in which the optimum performance can be achieved. For this purpose, in the electric vehicle battery system, as shown in FIG. 1, the cooling fan 40 is operated and the inlet duct 30 The air passing through the high-voltage battery is discharged to the outside through the outlet sump 60 to air-cool the high-voltage battery.

상기 고전압 배터리(10)의 외부 충전시에는 열이 발생되는데, 이를 외부로 방출시키기 위하여 충전기(20)에는 방열핀(50)이 형성되어 있다. 즉, 고전압 배터리(10)의 외부 충전시에는 충전기(20)로부터 발생되는 열을 활용하지 못하고 밖으로 배출시킨다.When the high voltage battery 10 is charged outside, heat is generated. In order to discharge the high voltage battery 10 to the outside, a radiating fin 50 is formed in the charger 20. That is, when the high-voltage battery 10 is charged outside, the heat generated from the charger 20 is not utilized but is discharged to the outside.

상기와 같이 종래의 전기자동차 시스템에서는 외부 충전시 배터리 환경에 대한 별도의 관리를 하지 않았다. As described above, the conventional electric vehicle system does not manage the battery environment during external charging.

따라서, 동절기에 충전시에는 고전압 배터리(10)가 저온 환경에 노출됨으로써 충전 효율이 떨어지고 충전 후 시동 및 초기주행시에는 저온에서의 용량 및 출력이 감소되어 차량의 성능이 저하되는 문제가 있었다. Accordingly, when the battery is charged in the winter season, the high-voltage battery 10 is exposed to a low-temperature environment, resulting in poor charging efficiency.

또한, 전기자동차의 고전압 배터리(10)의 특성상 외부 먼지 및 수분의 유입을 방지하기 위하여 밀폐구조로 제작되는데, 우천시와 같이 수분이 침투하거나 수분이 생성 가능한 다습한 조건에서는 수분의 유입 및 생성된 수분이 외부로 쉽게 배출되지 않으므로 배터리의 부식 및 절연파괴를 야기시키는 문제가 있었다.In addition, in order to prevent the inflow of external dust and moisture due to the characteristics of the high-voltage battery 10 of the electric vehicle, in a humid condition in which water can be infiltrated or water can be generated as in rainy weather, Is not easily discharged to the outside, causing corrosion and dielectric breakdown of the battery.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인렛 덕트의 상류에 방열핀 또는 발열소자를 설치하여 실내로 유입된 공기가 따뜻하도록 하고, 따뜻한 공기가 고전압 배터리를 통과함으로써 고전압 배터리의 저온에의 노출을 방지하고, 고전압 배터리의 내부의 습기를 제거하는 역할을 수행하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a heat radiating fin or a heat generating element on the upstream side of an inlet duct to warm the air introduced into the room and to allow warm air to pass through the high- And to provide a battery system for charging an electric vehicle, which functions to prevent exposure of the battery and to remove moisture inside the high-voltage battery.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 고전압 배터리와, 상기 고전압 배터리의 양측에 형성되어 상기 고전압 배터리를 공냉시키는 인렛 덕트 및 아웃렛 덕트와, 상기 인렛 덕트의 입구측에 설치되어 있는 냉각팬과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 가지는 충전기를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 있어서, 상기 인렛 덕트의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: a high-voltage battery; an inlet duct and an outlet duct formed on both sides of the high-voltage battery for air-cooling the high-voltage battery; An electric automobile battery system comprising a fan and a charger having a radiator fin that radiates heat generated when the high-voltage battery is externally charged, the apparatus comprising: a heat source upstream of the inlet duct for supplying heat to the air introduced through the inlet duct; And provides a battery system for charging the supplied electric vehicle.

본 발명에 따른 실시예의 전기자동차 배터리 시스템은 상기 충전기의 방열핀을 상기 인렛 덕트의 상류 내부를 향하도록 설치하여 버려지는 충전기의 발열을 활용하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하는 것을 특징으로 한다.The electric vehicle battery system of the embodiment of the present invention is characterized in that the heat radiating fins of the charger are installed so as to face the upstream side of the inlet duct and heat is supplied to the air introduced through the inlet duct by utilizing the heat of the discharged charger do.

본 발명에 따른 실시예의 열원은 상기 충전기의 방열핀을 상기 인렛 덕트의 상류 내부를 향하도록 설치하여 충전기를 통해 외부로 버려지는 열인 것을 특징으로 한다.The heat source of the embodiment according to the present invention is a heat radiating fin of the charger installed in the upstream of the inlet duct and discharged to the outside through a charger.

본 발명에 따른 실시예의 열원은 발열소자이고, 상기 발열소자는 열선 또는 PTC 인 것을 특징으로 한다.The heat source of the embodiment according to the present invention is a heating element, and the heating element is a hot wire or a PTC.

본 발명에 따른 실시예의 상기 전기자동차 배터리 시스템은 동절기 또는 우천주행 후의 외부 충전시에 작동하고, 고전압 배터리의 정상온도 설정 구간내에서만 작동하는 것을 특징으로 한다.The electric vehicle battery system of the embodiment according to the present invention is operated at the time of external charging after the winter season or the rainy season and is operated only within the normal temperature setting period of the high voltage battery.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 외부 충전시 충전기의 발열을 이용하거나발열소자와 같은 별도의 발열체로 구성하여 배터리의 저온 노출을 방지하여 고전압 배터리의 충전 효율의 향상 및 차후의 초기 주행시의 출력성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 우천시와 같은 다습한 조건 주행 후 충전시 온풍 순환을 이용하여 수분을 건조시켜 수분으로 인한 배터리 부식 및 절연파괴를 방지 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can improve the charging efficiency of the high-voltage battery and improve the output performance at the time of the initial driving in the future by preventing the low temperature exposure of the battery by using the heat of the charger during external charging or constituting a separate heating element such as a heating element. . In addition, when humid conditions such as rainy days are used, water can be dried by using hot air circulation during charging, thereby preventing battery corrosion and insulation breakdown due to moisture.

도 1은 종래의 전기자동차 배터리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 배터리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 외부 충전시의 제어 흐름도이다.1 is a configuration diagram of a conventional electric vehicle battery system.
2 is a configuration diagram of an electric vehicle battery system according to the present invention.
3 is a control flow chart for external charging according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.These embodiments are to be considered as illustrative and not restrictive, as a person skilled in the art can implement various different embodiments.

전기자동차는 내연기관 차량과 달리 엔진이 아닌 모터를 이용하며, 연료를 소모하는 대신 고전압 배터리(10)에 충전된 전기에너지를 사용한다. 즉, 고전압 배터리(10)의 관리가 어떻게 이루어지냐에 따라서 효율적인 에너지 사용이 가능하며 차량 동력성능 및 주행거리 향상에 도움이 된다. Unlike an internal combustion engine vehicle, an electric vehicle uses a motor rather than an engine and uses electric energy charged in the high-voltage battery 10 instead of consuming fuel. That is, efficient use of energy can be achieved depending on how the high-voltage battery 10 is managed, which helps improve vehicle power performance and mileage.

고전압 배터리(10)의 관리란 로직적인 제어를 통한 사용량 제어도 있지만, 온도 또는 습도 환경을 고전압 배터리(10) 성능 확보에 유리한 조건으로 관리되는 것도 포함되며, 본 발명에 따른 실시예는 전기자동차 배터리의 외부 충전시 배터리시스템에 좋지 않은 환경 즉, 저온이나 다습한 환경을 방지하기 위한 전기자동차 충전시 배터리 시스템에 관한 것이다.The management of the high-voltage battery 10 includes usage control through logic control, but also includes management in a temperature or humidity environment favorable to securing the performance of the high-voltage battery 10, And more particularly, to a battery system for charging an electric vehicle to prevent a low temperature or high humidity environment in a battery system during an external charge of the battery.

본 발명에 따른 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 전기자동차를 구동시키기 위한 고전압 배터리(10)와, 상기 고전압 배터리(10)의 상류에 형성되어 차가운 공기(61)를 유입시키는 인렛 덕트(30)와, 상기 고전압 배터리(10)를 통과한 공기(62)를 외부에 배출시키면서 상기 고전압 배터리(10)를 공냉시키는 아웃렛 덕트(60)와, 상기 인렛 덕트(30)의 입구측에 설치되어 공기를 공급하는 냉각팬(40)과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀(50)을 가지는 충전기(20)를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 관한 것이다.2, an embodiment according to the present invention includes a high voltage battery 10 for driving an electric vehicle, an inlet duct (not shown) formed upstream of the high voltage battery 10 for introducing the cold air 61 An outlet duct 60 for air-cooling the high-voltage battery 10 while discharging the air 62 passed through the high-voltage battery 10 to the outside, and an outlet duct 60 installed at the inlet side of the inlet duct 30 And a charger (20) having a cooling fan (40) for supplying air and a radiating fin (50) for radiating heat generated when the high - voltage battery is charged.

본 발명에 따른 실시예에서는 상기 인렛 덕트(30)의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트(30)를 통해 유입된 차가운 공기(61)에 열을 공급하여 따뜻한 공기(62)를 고전압 배터리(10)에 통과시킨다. In the embodiment of the present invention, a heat source is provided upstream of the inlet duct 30 to supply heat to the cold air 61 flowing through the inlet duct 30 to supply warm air 62 to the high-voltage battery 10, .

상기의 열을 공급하는 방법은 상기 충전기(20)의 방열핀(50)을 상기 인렛 덕트(30)의 상류 내부를 향하도록 설치하여 상기 방열핀(50)을 통해 외부로 버려지는 충전기(20)의 열을 이용하는 방법과, 인렛 덕트(30)의 상류측에 열선이나 PTC와 같은 발열소자를 설치하는 방법이 있다. 상기 PTC소자는 니크롬선과 같은 발열체로서, 온도가 상승하면 전기저항이 급격히 커지는 반도체소자를 말한다.The method of supplying the heat may be performed by arranging the heat radiating fins 50 of the charger 20 such that the heat radiating fins 50 are directed toward the upstream side of the inlet duct 30 and are discharged to the outside through the radiating fins 50 And a method of providing a heat generating element such as a hot wire or a PTC on the upstream side of the inlet duct 30. The PTC element is a heating element such as a nichrome wire, and refers to a semiconductor element whose electrical resistance increases sharply when the temperature rises.

상기의 충전기(20)의 열을 이용하는 경우에는 외부로 버려지는 충전기(20)의 발열을 활용하는 측면에서 발열소자를 이용하는 방법보다 에너지 절약 측면에서 우수하다.In the case of using the heat of the charger 20, the method is more advantageous in terms of energy saving than the method of using the heat generating element in terms of utilizing the heat generated by the charger 20 discharged to the outside.

상기 전기자동차의 충전시의 배터리 시스템은 동절기 또는 우천주행 후에 외부 충전시에 작동시키는데, 이는 도 3에 도시된 바와 같은 제어 흐름에 따라 작동된다.The battery system at the time of charging the electric vehicle operates at the time of external charging after the winter or rainy driving, which is operated according to the control flow as shown in Fig.

먼저, 충전 모드인지를 확인하고(S110) 고전압 배터리(10)의 외부 충전시라면 동절기인지(S120) 아니면 우천 주행 후인지(S160)를 판단한다. 동절기도 아니고 우천 주행 후의 외부 충전도 아니라면 별도의 동작을 하지 않는다.First, it is determined whether the vehicle is in the charging mode (S110). If the high voltage battery 10 is being charged outside, it is determined whether the vehicle is in the winter season (S120) or after the rain driving (S160). It is not winter season, and if it is not external charge after rainy weather run, it does not do extra operation.

동절기 또는 우천 주행 후라면 냉각팬을 작동시키고(S130,S170) 고전압 배터리(10)의 정상 온도 설정구간 내인지를 판단하여(S140,S180) 정상 온도 설정구간 이 아니라면 냉각팬을 정지시킨다.(S150,S190)If it is determined that the high-voltage battery 10 is within the normal temperature setting period (S140, S180), the cooling fan is stopped (S150, S170) , S190)

만약, 고전압 배터리(10)의 정상 온도 설정구간 내라면 계속하여 냉각팬을 작동시킨다. If it is within the normal temperature setting period of the high voltage battery 10, the cooling fan is continuously operated.

즉, 본 발명에 따른 실시예의 전기자동차 충전시 배터리 시스템은 고전압 배터리(10)의 정상 온도 설정구간 내에서만 작동되도록 하고 고전압 배터리(10)의 온도가 이를 벗어나는 경우에는 냉각팬(40)을 정지시켜서 따뜻한 공기(62)의 유입을 방지한다. 이는 고전압 배터리(10)의 과도한 온도 상승의 우려가 있기 때문에 따뜻한 공기(62)의 유입을 방지하는 것이다.That is, the battery system of the embodiment of the present invention is operated only within the normal temperature setting period of the high-voltage battery 10, and when the temperature of the high-voltage battery 10 is out of the range, the cooling fan 40 is stopped Thereby preventing the warm air 62 from flowing. This prevents the inflow of the warm air 62 because there is a risk of an excessive temperature rise of the high voltage battery 10.

상기와 같은 방법에 의하여 동절기시 또는 우천 주행 후의 외부 충전시에는 냉각팬(40)을 작동시키면 충전기(20)의 방열핀(50)을 통과한 따뜻한 공기(62)가 유입되어 고전압 배터리(10)를 승온시키고, 고전압 배터리(10) 내부의 습기를 제거하여 충전 효율을 높일 수 있다.When the cooling fan 40 is operated during the external charging at the time of the winter season or the rainy season by the above method, the warm air 62 passing through the radiating fin 50 of the charger 20 flows into the high voltage battery 10 It is possible to increase the charging efficiency by removing the moisture inside the high-voltage battery 10.

10: 배터리 20: 충전기
30: 인렛 덕트 40: 냉각팬
50: 방열핀 60: 아웃렛 덕트
61: 차가운 공기 62: 따뜻한 공기10: Battery 20: Charger
30: inlet duct 40: cooling fan
50: radiating fin 60: outlet duct
61: Cool air 62: Warm air

Claims (6)

고전압 배터리와, 상기 고전압 배터리의 양측에 형성되어 상기 고전압 배터리를 공냉시키는 인렛 덕트 및 아웃렛 덕트와, 상기 인렛 덕트의 입구측에 설치되어 있는 냉각팬과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 가지며 상기 고전압 배터리를 충전시키는 충전기를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 있어서,
상기 인렛 덕트의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하고,
상기 열은, 상기 충전기의 방열핀을 상기 인렛 덕트의 상류 내부를 향하도록 설치하는 것에 의해 상기 충전기를 통해 외부로 버려지는 열을 상기 인렛 덕트의 상류에 공급하는 열인 전기자동차 충전시 배터리 시스템.A high-voltage battery, an inlet duct and an outlet duct formed on both sides of the high-voltage battery for air-cooling the high-voltage battery, a cooling fan installed at an inlet side of the inlet duct, An electric vehicle battery system comprising a charger having a radiating fin that discharges a high voltage battery,
A heat source is provided upstream of the inlet duct to supply heat to the air introduced through the inlet duct,
Wherein the heat is a heat that is supplied to the upstream of the inlet duct by supplying heat discharged to the outside through the charger by installing the radiating fin of the charger so as to face the upstream side of the inlet duct. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 열원은 발열소자인 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the heat source is a heating element. 제3항에 있어서,
상기 발열소자는 열선 또는 PTC 인 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.The method of claim 3,
Wherein the heating element is a hot wire or a PTC. 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 전기자동차 배터리 시스템은 동절기 또는 우천주행 후의 외부 충전시에 냉각팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the electric vehicle battery system operates the cooling fan at the time of external charging after the winter season or the rainy season. 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 전기자동차 배터리 시스템은 고전압 배터리의 정상온도 설정 구간내에서만 냉각팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the electric vehicle battery system operates the cooling fan only within a normal temperature setting period of the high voltage battery.
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