KR101747224B1 - 베터리 온도조절 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베터리 온도조절 시스템을 개시한다. 본 발명은, 적어도 한 개 이상의 베터리 셀을 구비한 베터리 팩과, 상기 베터리 팩에 설치되는 온도조절유닛과, 상기 온도조절유닛과 연결되어 상기 온도조절유닛으로 냉매를 공급하여 상기 온도조절유닛을 냉각시키는 냉매공급유닛과, 상기 베터리 팩에 설치되어 상기 베터리 팩의 내부온도를 측정하는 센서유닛과, 상기 온도조절유닛을 통하여 상기 베터리 팩을 냉각시키도록 상기 센서유닛에서 측정된 상기 내부온도를 근거로 상기 냉매공급유닛 작동을 제어하는 제어유닛을 포함한다.

Description

베터리 온도조절 시스템{Battery temperature controlling system}
본 발명은 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베터리 온도조절 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차, 중장비 등과 같은 내연기관이 탑재되어 사용된다. 이때, 내연기관은 일반적으로 엔진을 포함하며, 화석연료를 제공하여 구동력을 생성할 수 있다.
그러나 근래에는 화석연료의 고갈과 이차 전지의 기술 개발로 인하여 내연기관과 베터리 팩을 동시에 사용하는 하이브리드 형태가 사용된다. 이러한 하이브리드 형태는 내연기관과 베터리 팩을 동시에 사용하거나 내연기관만 사용하고 베터리 팩에는 에너지를 저장하는 등 다양한 제어방법과 구조를 통하여 고효율의 장치를 제공할 수 있다.
이때, 베터리 팩은 온도에 따라서 성능이나 수명에 영향을 받음으로써 베터리 팩의 온도를 조절하는 것은 상당히 중요한 문제이다. 이를 해결하기 위하여 다양한 방법이나 구조들이 개발되고 있다.
특히 상기와 같은 베터리 팩의 온도를 제어하는 기술은 대한민국공개특허 제2005-0018184호(발명의 명칭 : 자동차의 베터리 온도 제어 장치 및 방법, 출원인 : 기아자동차 주식회사)에 구체적으로 개시되어 있다.
대한민국공개특허 제2005-0018184호
본 발명의 실시예들은 베터리 온도조절 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 적어도 한 개 이상의 베터리 셀을 구비한 베터리 팩과, 상기 베터리 팩에 설치되는 온도조절유닛과, 상기 온도조절유닛과 연결되어 상기 온도조절유닛으로 냉매를 공급하여 상기 온도조절유닛을 냉각시키는 냉매공급유닛과, 상기 베터리 팩에 설치되어 상기 베터리 팩의 내부온도를 측정하는 센서유닛과, 상기 온도조절유닛을 통하여 상기 베터리 팩을 냉각시키도록 상기 센서유닛에서 측정된 상기 내부온도를 근거로 상기 냉매공급유닛 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 베터리 온도조절 시스템을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 온도조절유닛은, 상기 냉매가 순환하는 제1 유로가 형성된 제1 히트싱크를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 온도조절유닛과 연결되어 열매체를 상기 온도조절유닛으로 공급하여 상기 온도조절유닛을 가열시키는 열매체공급유닛을 더 포함하고, 상기 온도조절유닛은, 상기 제1 히트싱크와 연결되며, 상기 열매체가 순환하는 제2 유로가 형성되는 제2 히트싱크를 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 히트싱크와 상기 제2 히트싱크는 서로 적층되도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 베터리 팩의 온도를 조절하는 열전도유닛을 더 포함하고, 상기 센서유닛은 상기 베터리 팩의 내부습도를 측정하고, 상기 제어유닛은 상기 내부온도 및 내부습도를 근거로 상기 열전도유닛을 제어할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 내부온도가 상기 베터리 팩의 이슬점온도를 초과하도록 상기 열전도유닛을 제어할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉매공급유닛은, 상기 온도조절유닛과 연결되어 상기 냉매가 순환하는 제1 순환배관과, 상기 제1 순환배관에 설치되어 상기 온도조절유닛으로 공급되는 상기 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 제1 순환배관에 설치되어 상기 온도조절유닛으로부터 토출되는 상기 냉매를 압축시키는 압축기를 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 온도조절유닛과 연결되어 열매체를 상기 온도조절유닛으로 공급하여 상기 온도조절유닛을 가열시키는 열매체공급유닛을 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 열매체공급유닛을 통하여 상기 베터리 팩을 가열시키도록 상기 센서유닛에서 측정된 상기 내부온도를 근거로 상기 열매체공급유닛의 작동을 제어할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 열매체공급유닛은, 상기 온도조절유닛과 연결되어 상기 열매체가 순환하는 제2 순환배관과, 상기 제2 순환배관에 설치되어 상기 열매체를 냉각시키는 라디에이터와, 상기 제2 순환배관에 설치되어 상기 라디에이터로부터 토출되는 열매체가 통과하며, 상기 열매체와 열교환하여 토출하는 내연기관을 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 열매체공급유닛은, 상기 제2 순환배관에 설치되어 상기 열매체를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 열매체공급유닛은, 상기 제2 순환배관과 연결되며, 상기 열매체를 상기 라디에이터로 안내하는 안내배관과, 상기 제2 순환배관과 상기 안내배관에 각각 연결되는 방향전환밸브를 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 내부온도를 근거로 상기 방향전환밸브를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 베터리 셀의 온도를 최적의 상태로 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베터리 온도조절 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온도조절유닛을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 베터리 온도조절 시스템의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 베터리 온도조절 시스템의 제어순서를 보여주는 순서도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베터리 온도조절 시스템을 보여주는 개념도이다. 도 2는 도 1에 도시된 온도조절유닛을 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 베터리 온도조절 시스템의 제어흐름을 보여주는 블록도이다. 도 4는 도 1에 도시된 베터리 온도조절 시스템의 제어순서를 보여주는 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 베터리 온도조절 시스템(100)은 베터리 팩(110), 온도조절유닛(120), 냉매공급유닛(130), 열매체공급유닛(140), 센서유닛(150), 열전도유닛(160) 및 제어유닛(170)을 포함할 수 있다.
베터리 팩(110)은 하우징(112)과 하우징(112) 내부에 수납되는 베터리 셀(111)을 포함할 수 있다. 이때, 베터리 셀(111)은 적어도 한 개 이상 구비될 수 있으며, 하우징(112)의 길이 방향으로 배열될 수 있다.
베터리 팩(110)의 하부에는 온도조절유닛(120)이 설치될 수 있다. 이때, 온도조절유닛(120)은 하우징(112)의 일부처럼 형성될 수 있으며, 하우징(112)의 외벽에 설치되는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 온도조절유닛(120)이 하우징(112)의 일부를 형성하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
온도조절유닛(120)은 베터리 셀(111)의 측면 부분, 하면 부분 및 상면 부분 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 온도조절유닛(120)이 베터리 셀(111)의 하면 부분에 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
온도조절유닛(120)은 외부로부터 냉매가 공급되어 순환하는 제1 유로(121a)가 형성된 제1 히트싱크(121)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 유로(121a)는 제1 히트싱크(121) 내부에 형성된 공간을 통하여 형성되거나, 제1 히트싱크(121) 내부에 삽입되도록 설치되는 제1 순환배관(131)을 통하여 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 유로(121a)는 제1 히트싱크(121) 내부에 형성된 공간을 통하여 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 유로(121a)는 적어도 한번 이상 절곡되도록 형성될 수 있다. 구체적으로 제1 유로(121a)는 제1 히트싱크(121)의 길이 방향으로 복수번 절곡될 수 있다. 특히 제1 유로(121a)는 서펜타인(serpentine) 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같은 제1 유로(121a)는 베터리 셀(111)이 배열된 방향으로 형성되어 베터리 셀(111)의 하면을 지날 수 있다. 이때, 제1 유로(121a)에는 상기에서 설명한 바와 같이 냉매가 순환하여 베터리 셀(111)의 온도를 제어할 수 있다.
온도조절유닛(120)은 외부로부터 열매체가 순환하는 제2 유로(122a)가 형성된 제2 히트싱크(122)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 유로(122a)는 제1 유로(121a)와 유사하게 제2 히트싱크(122)의 길이 방향으로 복수번 절곡되도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 유로(122a)는 베터리 셀(111)이 배열된 방향으로 형성되어 베터리 셀(111)의 하면을 지날 수 있다.
제1 히트싱크(121)와 제2 히트싱크(122)는 서로 적층되도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 히트싱크(121)는 제2 히트싱크(122)의 하면에 배치될 수 있으며, 제2 히트싱크(122)는 베터리 셀(111)의 하면에 배치될 수 있다. 다른 실시예로써 제2 히트싱크(122)는 제1 히트싱크(121)의 하면에 배치될 수 있으며, 제1 히트싱크(121)는 베터리 셀(111)의 하면에 배치될 수 있다.
상기와 같은 제1 히트싱크(121) 및 제2 히트싱크(122) 중 적어도 하나의 표면은 일정한 거칠기를 가질 수 있다. 특히 제1 히트싱크(121) 및 제2 히트싱크(122) 중 적어도 하나의 표면에는 돌기 또는 그루브(Groove)가 형성되어 기체와의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.
한편, 냉매공급유닛(130)은 온도조절유닛(120)으로 냉매를 공급할 수 있다. 이때, 냉매공급유닛(130)은 냉매를 순환시키는 제1 순환배관(131)을 포함할 수 있다. 냉매공급유닛(130)은 제1 순환배관(131)에 설치되어 온도조절유닛(120)으로 공급되는 냉매를 응축시키는 응축기(133)를 포함할 수 있다. 또한, 냉매공급유닛(130)은 제1 순환배관(131)에 설치되어 온도조절유닛(120)으로부터 토출되는 냉매를 압축시키는 압축기(132)를 포함할 수 있다.
제1 순환배관(131)은 온도조절유닛(120)의 제1 히트싱크(121)와 연결될 수 있다. 이때, 제1 순환배관(131)은 제1 유로(121a)로 냉매를 공급하거나 제1 유로(121a)로부터 토출되는 냉매의 이동통로를 제공할 수 있다.
압축기(132)는 제1 히트싱크(121)에서 열교환되어 제1 순환배관(131)으로 토출되는 냉매를 압축시킬 수 있다. 또한, 응축기(133)는 압축기(132)에서 토출되어 제1 순환배관(131)을 따라 응축기(133)로 이동하는 냉매를 응축시킬 수 있다. 응축기(133)는 응축된 냉매를 제1 순환배관(131)을 통하여 제1 유로(121a)로 공급할 수 있다.
열매체공급유닛(140)은 온도조절유닛(120)과 연결되어 열매체를 온도조절유닛(120)으로 공급할 수 있다. 구체적으로 열매체공급유닛(140)은 제2 히트싱크(122)와 연결되어 제2 히트싱크(122)에 열매체를 공급함으로써 제2 히트싱크(122)를 가열시킬 수 있다.
상기와 같은 열매체공급유닛(140)은 제2 유로(122a)와 연결되는 제2 순환배관(141)을 포함할 수 있다. 열매체공급유닛(140)은 제2 순환배관(141)에 설치되는 열매체를 냉각시키는 라디에이터(142)를 포함할 수 있다. 또한, 열매체공급유닛(140)은 라디에이터(142)로부터 토출되는 열매체가 통과하며, 열매체와 열교환하여 토출하는 내연기관(143)을 포함할 수 있다.
열매체공급유닛(140)은 제2 순환배관(141)에 설치되어 내연기관(143)으로부터 토출되는 열매체를 가열하는 히터를 포함할 수 있다. 열매체공급유닛(140)은 제2 순환배관(141)과 연결되며, 내연기관(143)에서 토출되는 열매체를 라디에이터(142)로 안내하는 안내배관(144)을 포함할 수 있다. 또한, 열매체공급유닛(150)은 제2 순환배관(141)과 안내배관(144)에 각각 연결되는 방향전환밸브(145)를 포함할 수 있다.
제2 순환배관(141)은 제2 히트싱크(122)와 연결되어 열매체를 제2 히트싱크(122)에 연결할 수 있다. 이때, 제2 순환배관(141)은 제2 유로(122a)로부터 토출되는 열매체를 공급받아 다시 제2 유로(122a)로 공급할 수 있다.
라디에이터(142)는 제2 히트싱크(122)로부터 토출되는 열매체 또는 내연기관(143)에서 토출되는 열매체를 냉각시킬 수 있다. 특히 라디에이터(142)는 공랭식으로 열매체를 냉각시킬 수 있다.
내연기관(143)은 열매체와 열교환을 통하여 냉각될 수 있다. 이때, 내연기관(143)은 엔진 형태로 형성될 수 있다. 상기와 같은 열매체는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 열매체는 내연기관(143) 내부를 순환하여 내연기관(143)을 냉각시키는 냉각수일 수 있다. 또한, 열매체는 내연기관(143) 내부를 순환하여 내연기관(143)을 냉각시키는 냉각유체일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 열매체가 냉각수인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
히터(146)는 제2 히트싱크(122)로 공급되는 열매체를 가열시킬 수 있다. 또한, 방향전환밸브(145)는 라디에이터(142)의 입구부분에 설치되는 제1 방향전환밸브(145a)를 포함할 수 있다. 방향전환밸브(145)는 내연기관(143)으로부터 토출되는 열매체가 이동하는 제2 순환배관(141)과 안내배관(144)이 연결된 부분에 설치되는 제2 방향전환밸브(145b)를 포함할 수 있다.
제1 방향전환밸브(145a)와 제2 방향전환밸브(145b)는 제어유닛(170)에 의하여 제어될 수 있다. 특히 제1 방향전환밸브(145a)와 제2 방향전환밸브(145b)는 베터리 팩(110)의 온도에 따라 열매체의 순환 방향 또는 이동 방향을 제어할 수 있다.
센서유닛(150)은 베터리 팩(110)의 내부에 배치되어 베터리 팩(110)의 내부온도 및 내부습도 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 이때, 센서유닛(150)은 적어도 하나 이상의 센서를 구비할 수 있다. 예를 들면, 센서유닛(150)은 베터리 팩(110)의 내부온도를 측정하는 온도센서유닛(151) 및 베터리 팩(110)의 내부습도를 측정하는 습도센서유닛(152)을 포함할 수 있다.
열전도유닛(160)은 베터리 팩(110)의 내부에 설치되어 베터리 팩(110)의 내부 온도를 조절할 수 있다. 이때, 열전도유닛(160)은 펠타이어(Peltier) 소자를 포함할 수 있다. 특히 열전도유닛(160)은 베터리 팩(110) 내부의 온도가 이슬점온도 이하로 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 열전도유닛(160)은 베터리 팩(110)의 냉각 시 베터리 팩(110)의 온도가 이슬점온도 이하로 떨어지는 경우 작동할 수 있다.
제어유닛(170)은 센서유닛(150)으로부터 측정된 온도를 근거로 냉매공급유닛(130), 열매체공급유닛(140) 및 열전도유닛(160) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 이때, 제어유닛(170)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제어유닛(170)은 회로보드 형태로 베터리 온도조절 시스템(100)에 설치될 수 있으며, 베터리 온도조절 시스템(100)의 구성요소와 유선 또는 무선 등으로 연결되는 퍼스널 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등과 같은 단말기 형태일 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제어유닛(170)이 회로보드 형태로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
한편, 상기와 같은 베터리 팩(110)은 일정한 온도 범위를 벗어나는 경우 작동이 어려울 수 있다. 예를 들면, 베터리 팩(110)이 최하온도 미만이 되는 경우 베터리 셀(111) 내부의 전해질 등이 굳거나 하는 등의 이유로 베터리 셀(111)의 성능이 저하될 수 있다. 반면, 베터리 팩(110)이 최대온도를 초과하는 경우 베터리 셀(111)의 전해질 등이 가열됨으로써 베터리 셀(111) 내부에서 반응이 일어날 때 화재, 폭발 등이 발생할 수 있는 위험이 있다. 따라서 베터리 셀(111)은 일정한 온도범위에서 온도가 조절되어야 한다. 이때, 베터리 온도조절 시스템(100)의 작동을 통하여 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.
구체적으로 베터리 온도조절 시스템(100)이 작동하는 경우를 살펴보면, 상기와 같은 시스템에서는 내연기관(143) 및 베터리 팩(110) 중 적어도 하나가 작동하여 동력을 생성할 수 있다. 예를 들면, 자동차에 베터리 온도조절 시스템(100)이 탑재된 경우 내연기관(143)을 통하여 자동차가 구동할 수 있으며, 베터리 팩(110)에서 공급되는 전류를 통하여 자동차가 구동되는 것도 가능하다. 또한, 내연기관(143) 및 베터리 팩(110)이 동시에 작동하여 자동차를 구동하는 것도 가능하다. 이때, 상기와 같은 경우에 한정되는 것은 아니며, 내연기관(143)이 작동하여 구동력을 생성하고, 일부를 베터리 팩(110)에 저장하는 것도 가능하다.
상기와 같이 내연기관(143) 및 베터리 팩(110) 중 적어도 하나가 작동하는 경우 센서유닛(150)는 베터리 팩(110)의 내부온도를 측정할 수 있다.(S110 단계)
이때, 제어유닛(170)은 센서유닛(150)에서 측정한 베터리 팩(110)의 내부온도가 기 설정된 범위 내인지 판단할 수 있다.(S120단계) 특히 기 설정된 범위는 최하온도 이상이면서 최대온도 이하일 수 있다. 최하온도와 최대온도는 시험 등을 통하여 상기와 같이 베터리 팩(110)이 정상적으로 작동하는 온도 범위로써 제어유닛(170)에 기 설정된 상태일 수 있다.
상기와 같이 측정한 내부온도가 최하온도 이상이면서 최대온도 이하인 경우 제어유닛(170)은 현재 상태를 그대로 유지시킬 수 있다.(S130단계)
한편, 내연기관(143) 및 베터리 팩(110) 중 적어도 하나가 작동하는 경우 베터리 팩(110)의 내부온도가 상기 최대온도를 초과할 수 있다. 이때, 제어유닛(170)은 압축기(132)와 응축기(133)를 작동시켜 냉매를 냉각시킨 후 제1 순환배관(131)을 통하여 제1 유로(121a)로 냉매를 공급시킬 수 있다. 상기와 같이 공급된 냉매는 제1 유로(121a)를 통과하면서 베터리 팩(110)의 온도를 하강시킬 수 있다.(S141단계)
또한, 제어유닛(170)은 센서유닛(150)에서 측정된 내부온도 및 내부습도를 근거로 베터리 팩(110)의 내부의 이슬점온도를 산출할 수 있다.(S142단계) 이후 제어유닛(170)은 베터리 팩(110)의 내부의 이슬점온도 이하인지 판단할 수 있다.(S143단계) 특히 상기와 같은 경우 베터리 팩(110)의 내부온도가 이슬점온도 이하로 내려가는 경우 베터리 팩(110)의 내부에 이슬이 맺힘으로써 베터리 셀(111)의 오작동을 유발할 수 있다. 따라서 제어유닛(170)은 센서유닛(150)에서 측정된 온도가 베터리 팩(110)의 내부의 이슬점온도 이하로 내려가는 경우 열전도유닛(160)을 통하여 베터리 팩(110)의 내부를 가열시킬 수 있다.(S151단계)
반면, 내부온도가 이슬점온도를 초과하는 것으로 판단되면, 제어유닛(170)은 내부온도가 기 설정된 설정조건에 해당하는지 판단할 수 있다.(S144단계)
구체적으로 상기와 같이 베터리 팩(110)의 온도가 하강하는 동안 센서유닛(150)은 베터리 팩(110)의 온도를 측정하여 제어유닛(170)으로 전송할 수 있다. 이때, 제어유닛(170)은 센서유닛(150)의 온도가 기 설정된 최대온도 이하로 하강하는지 판단할 수 있다.
이후 제어유닛(170)은 센서유닛(150)에서 측정된 온도가 기 설정된 최대온도 이하로 하강, 기 설정된 온도범위 내부로 진입 또는 기 설정된 설정온도와 동일해지는 경우 등과 같이 내부온도가 설정조건에 도달하면 압축기(132)와 응축기(133)의 작동을 중지시킬 수 있다.
반면, 제어유닛(170)은 내부온도가 설정조건과 동일하지 않은 것으로 판단되면, 상기에서 설명한 베터리 팩(110)의 내부온도를 측정(S110단계)한 후 각 단계를 다시 수행할 수 있다.
한편, 상기와 같은 경우 이외에 베터리 팩(110)의 내부온도가 최하온도 미만으로 떨어지는 경우 베터리 온도조절 시스템(100)은 베터리 팩(110)의 내부온도를 증가시킬 수 있다.
구체적으로 센서유닛(150)에서 측정된 베터리 팩(110)의 내부온도가 최하온도 미만인 것으로 판단되면, 제어유닛(170)은 제1 방향전환밸브(145a) 및 제2 방향전환밸브(145b)를 제어할 수 있다.(S161단계)
예를 들면, 제어유닛(170)은 제2 순환배관(141)에 열매체가 흐르고, 안내배관(144)에서 제2 순환배관(141)으로 열매체가 공급되지 않도록 제1 방향전환밸브(145a)를 제어할 수 있다.
또한, 제어유닛(170)은 내연기관(143)에서 토출된 열매체가 제2 순환배관(141)을 통하여 히터(146)로 공급되고, 안내배관(144)으로 공급되지 않도록 제2 방향전환밸브(145b)를 제어할 수 있다.
상기와 같이 제1 방향전환밸브(145a)와 제2 방향전환밸브(145b)가 제어되는 경우 열매체는 내연기관(143)을 통하여 히터(146)를 거쳐 제2 히트싱크(122)로 공급되고, 제2 히트싱크(122)를 거친 후 다시 내연기관(143)으로 이동할 수 있다.
제어유닛(170)은 상기와 같은 작업이 진행되는 동안 베터리 팩(110)의 내부온도가 기 설정된 온도범위에 포함, 기 설정된 설정온도와 동일 또는 최하온도 이상 등과 같이 기 설정된 상태가 되도록 히터(146)를 제어할 수 있다.(S162단계) 이때, 제어유닛(170)은 히터(146)의 제어를 위하여 내연기관(143)에서 토출되는 열매체의 온도를 측정하여 이를 근거로 사용할 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 제2 순환배관(141)에는 별도의 센서가 설치될 수 있다. 다른 실시예로써 제어유닛(170)은 히터(146)를 가동시킴으로써 열매체를 가열시키는 것도 가능하다.
상기와 같이 가열된 열매체는 제2 히트싱크(122)에 공급되어 베터리 팩(110)을 가열시킬 수 있다. 이때, 베터리 팩(110)의 내부온도는 상승하여 최하온도를 넘을 수 있다.
상기의 과정이 진행되는 동안 제어유닛(170)은 내부온도가 기 설정된 설정조건과 동일한지 판단할 수 있다. 이때, 기 설정된 설정조건은 상기에서 설명한 것과 같이 내부온도가 기 설정된 온도범위에 포함, 기 설정된 설정온도와 동일 또는 최하온도 이상 등과 같은 다양한 조건일 수 있다.
제어유닛(170)은 내부온도가 기 설정된 설정조건과 동일한 경우 제어를 종료할 수 있다. 또한, 제어유닛(170)은 내부온도가 기 설정된 설정조건과 상이한 경우 상기에서 설명한 것과 같이 베터리 팩(110)의 내부온도를 측정한 단계부터 다시 각 단계를 수행할 수 있다.
상기와 같은 제어는 자동차 등과 같은 장치가 작동할 때 베터리 팩(110)이 작동하는 경우 지속적이고 반복적으로 수행될 수 있다. 이때, 상기와 같은 제어는 베터리 팩(110)의 내부온도가 최하온도 이상이면서 최대온도 이하인 경우 수행되지 않을 수 있으며, 베터리 팩(110)의 내부온도가 최하온도 미만이거나 최대온도를 초과하는 경우 수행될 수 있다. 특히 센서유닛(150)는 베터리 팩(110)의 내부온도를 지속적으로 측정하여 제어유닛(170)에 피드백할 수 있다.
따라서 베터리 온도조절 시스템(100)은 간단한 구조를 통하여 베터리 팩(110)의 작동온도 범위를 유지시킴으로써 베터리 팩(110)의 최적의 작동 조건을 제공할 수 있다.
베터리 온도조절 시스템(100)은 내연기관(143)에서 발생하는 폐열을 활용하여 베터리 팩(110)을 가열시킴으로써 전체 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다.
베터리 온도조절 시스템(100)은 최적의 온도를 베터리 팩(110)에 제공함으로써 베터리 팩(110)의 효율을 증대시키고 베터리 팩(110)의 수명을 증대시킬 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100:

Claims (11)

  1. 적어도 한 개 이상의 베터리 셀을 구비한 베터리 팩;
    상기 베터리 팩에 설치되는 온도조절유닛;
    상기 온도조절유닛과 연결되어 상기 온도조절유닛으로 냉매를 공급하여 상기 온도조절유닛을 냉각시키는 냉매공급유닛;
    상기 베터리 팩에 설치되어 상기 베터리 팩의 내부온도를 측정하는 센서유닛;
    상기 온도조절유닛을 통하여 상기 베터리 팩을 냉각시키도록 상기 센서유닛에서 측정된 상기 내부온도를 근거로 상기 냉매공급유닛 작동을 제어하는 제어유닛; 및
    상기 온도조절유닛과 연결되어 열매체를 상기 온도조절유닛으로 공급하여 상기 온도조절유닛을 가열시키는 열매체공급유닛;을 포함하고,
    상기 제어유닛은,
    상기 열매체공급유닛을 통하여 상기 베터리 팩을 가열시키도록 상기 센서유닛에서 측정된 상기 내부온도를 근거로 상기 열매체공급유닛의 작동을 제어하며,
    상기 열매체공급유닛은,
    상기 온도조절유닛과 연결되어 상기 열매체가 순환하는 제2 순환배관;
    상기 제2 순환배관에 설치되어 상기 열매체를 냉각시키는 라디에이터;
    상기 제2 순환배관에 설치되어 상기 라디에이터로부터 토출되는 열매체가 통과하며, 상기 열매체와 열교환하여 토출하는 내연기관;
    상기 제2 순환배관에 설치되어 상기 내연기관에서 토출되는 상기 열매체를 가열하는 히터;
    상기 제2 순환배관과 연결되며, 상기 열매체를 상기 라디에이터로 안내하는 안내배관; 및
    상기 제2 순환배관과 상기 안내배관에 각각 연결되는 방향전환밸브;를 포함하고,
    상기 제어유닛은 상기 내부온도를 근거로 상기 방향전환밸브를 제어하는 베터리 온도조절 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도조절유닛은,
    상기 냉매가 순환하는 제1 유로가 형성된 제1 히트싱크; 및
    상기 제1 히트싱크와 연결되며, 상기 열매체가 순환하는 제2 유로가 형성되는 제2 히트싱크;를 구비하며,
    상기 제1 히트싱크와 상기 제2 히트싱크는 서로 적층되도록 배치되는 베터리 온도조절 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베터리 팩의 온도를 조절하는 열전도유닛;을 더 포함하고,
    상기 센서유닛은 상기 베터리 팩의 내부습도를 측정하고, 상기 제어유닛은 상기 내부온도 및 내부습도를 근거로 상기 열전도유닛을 제어하며,
    상기 제어유닛은 상기 내부온도가 상기 베터리 팩의 이슬점온도를 초과하도록 상기 열전도유닛을 제어하는 온도조절 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 냉매공급유닛은,
    상기 온도조절유닛과 연결되어 상기 냉매가 순환하는 제1 순환배관;
    상기 제1 순환배관에 설치되어 상기 온도조절유닛으로 공급되는 상기 냉매를 응축시키는 응축기; 및
    상기 제1 순환배관에 설치되어 상기 온도조절유닛으로부터 토출되는 상기 냉매를 압축시키는 압축기;를 구비하는 베터리 온도조절 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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