KR102245791B1 - Cooling and preheating device of vehicle-powered battery pack module using vortex tubes - Google Patents

Cooling and preheating device of vehicle-powered battery pack module using vortex tubes Download PDF

Info

Publication number
KR102245791B1
KR102245791B1 KR1020190025772A KR20190025772A KR102245791B1 KR 102245791 B1 KR102245791 B1 KR 102245791B1 KR 1020190025772 A KR1020190025772 A KR 1020190025772A KR 20190025772 A KR20190025772 A KR 20190025772A KR 102245791 B1 KR102245791 B1 KR 102245791B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
air
low
battery
unit
Prior art date
Application number
KR1020190025772A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200107141A (en
Inventor
임석연
유상석
김권세
정인호
서원준
Original Assignee
동명대학교산학협력단
충남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동명대학교산학협력단, 충남대학교 산학협력단 filed Critical 동명대학교산학협력단
Priority to KR1020190025772A priority Critical patent/KR102245791B1/en
Publication of KR20200107141A publication Critical patent/KR20200107141A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102245791B1 publication Critical patent/KR102245791B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6563Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H01M10/6564Gases with forced flow, e.g. by blowers using compressed gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/615Heating or keeping warm
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63Control systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572Peltier elements or thermoelectric devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 관한 것으로서, 보텍스튜브타입을 통해 분리생성된 냉/온기를 선택적으로 배터리팩에 순환시켜 예열 및 냉각을 통해 온도를 관리하여 성능을 향상할 수 있는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube. By selectively circulating the cool/hot air generated separately through the vortex tube type to the battery pack, the temperature is managed through preheating and cooling. It relates to a cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube that can improve performance.

Description

보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치{COOLING AND PREHEATING DEVICE OF VEHICLE-POWERED BATTERY PACK MODULE USING VORTEX TUBES}Cooling and preheating device for vehicle drive battery pack module using vortex tube {COOLING AND PREHEATING DEVICE OF VEHICLE-POWERED BATTERY PACK MODULE USING VORTEX TUBES}

본 발명은 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 관한 것으로서, 보텍스튜브타입을 통해 분리생성된 냉/온기를 선택적으로 배터리팩에 순환시켜 예열 및 냉각을 통해 온도를 관리하여 성능을 향상할 수 있는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube. By selectively circulating the cool/hot air generated separately through the vortex tube type to the battery pack, the temperature is managed through preheating and cooling. It relates to a cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube that can improve performance.

일반적으로 모터로 구동하는 전기자동차와 엔진과 모터로 구동하는 하이브리드자동차에는 고압배터리와 저전압배터리를 필수적으로 구비하여 전기를 통해 구동된다.In general, an electric vehicle driven by a motor and a hybrid vehicle driven by an engine and a motor are essentially provided with a high-voltage battery and a low-voltage battery, and are driven through electricity.

통상적으로, 고압배터리는 100V 내지 300V DC 전압을 주로 사용하며, 냉각장치를 적용하여 발열로 인한 온도를 항상 적정온도로 유지시켜 원활한 동력성능과 연비를 구현하게 된다.Typically, a high-pressure battery mainly uses a voltage of 100V to 300V DC, and a cooling device is applied to always maintain the temperature due to heat generation at an appropriate temperature, thereby realizing smooth power performance and fuel economy.

이를 위해 종래에 제시된 기술로 "하이브리드 차량의 고전압배터리 냉각 제어 방법"이 제시된 바 있다.To this end, a “high voltage battery cooling control method of a hybrid vehicle” has been proposed as a technique previously proposed.

종래기술의 냉각장치는 배터리 제어기인 BMS(Battery Management System)와, BMS를 통해 구동되어 외기를 흡입하는 블로어로 구성되며, BMS는 블로어를 구동함으로써 외기가 흡입되고, 흡입된 외기는 고전압배터리를 통과하면서 고전압배터리의 온도를 빼앗으면서 외부로 빠져나가게 배터리를 냉각하게 된다.The cooling device of the prior art is composed of a battery controller, BMS (Battery Management System), and a blower that sucks outside air by being driven through the BMS, and the BMS is driven by the blower to suck outside air, and the sucked outside air passes through a high voltage battery. While taking the temperature of the high voltage battery, it cools the battery so that it escapes to the outside.

이때, BMS은 냉각공기의 온도와 고전압배터리의 발열에 따른 현재 온도를 측정하고, 블로어의 적정한 풍량을 단수별로 달리하여 최적온도제어를 구현하여, 최적온도제어의 일례로, 고전압배터리의 최고온도 또는 고전압배터리의 셀간 온도편차를 이용하여 블로어를 제어하는 방식이 제시된 바 있다.At this time, the BMS measures the temperature of the cooling air and the current temperature according to the heat generation of the high-voltage battery, and implements optimal temperature control by varying the appropriate air volume of the blower for each stage. As an example of optimal temperature control, the maximum temperature of the high-voltage battery or A method of controlling the blower by using the temperature deviation between cells of a high voltage battery has been proposed.

하지만 종래기술은 외기를 흡입하여 고전압배터리의 발열을 제어하고 있으나, 외기의 온도변화에 따라 효율적으로 적용할 수 없는 문제가 있다.However, although the prior art controls heat generation of a high voltage battery by inhaling outside air, there is a problem that it cannot be effectively applied according to a temperature change of the outside air.

또한 기온이 낮을 때에는 별도의 고전압배터리를 예열할 수 없는 문제가 발생한다.In addition, when the temperature is low, there is a problem that a separate high voltage battery cannot be preheated.

한국공개특허 제10-2010-0035772호(2010.04.07.)Korean Patent Publication No. 10-2010-0035772 (2010.04.07.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전기자동차의 배터리의 온도를 측정하여 측정된 온도에 맞춰 배터리를 예열 및 냉각할 수 있는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치를 제공하는 데 있다.The present invention was conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is for driving a vehicle using a vortex tube capable of preheating and cooling the battery according to the measured temperature by measuring the temperature of the battery of an electric vehicle. It is to provide a cooling and preheating device for the battery pack module.

본 발명의 또 다른 목적은 보텍스튜브로 공급되는 압축공기의 압력을 통해 보텍스튜브에서 배출되는 저온공기 및 고온공기의 온도를 조절하여 효율적으로 배터리의 온도를 관리할 수 있는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is for driving a vehicle using a vortex tube that can efficiently manage the temperature of the battery by controlling the temperature of the low-temperature air and high-temperature air discharged from the vortex tube through the pressure of compressed air supplied to the vortex tube. It is to provide a cooling and preheating device for the battery pack module.

본 발명의 또 다른 목적은 설정된 온도에 맞춰 저온공기 및 고온공기를 배터리에 공급하여 배터리의 성능을 향상시킬 수 있는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube capable of improving battery performance by supplying low temperature air and high temperature air to a battery according to a set temperature.

본 발명의 또 다른 목적은 저온공기와 고온공기를 순환시켜 온도차에 의해 전기를 생산할 수 있는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for cooling and preheating a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube capable of generating electricity by a temperature difference by circulating low temperature air and high temperature air.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축공기를 생성하는 공기압축부; 상기 공기압축부에서 압축공기를 공급받아 저온공기와 고온공기로 분리하는 보텍스튜브; 상기 보텍스튜브의 저온배출구에서 배출되는 저온공기를 배터리부로 공급하는 저온공급관과, 상기 보텍스튜브의 고온배출구에서 배출되는 고온공기를 상기 배터리부로 공급하는 고온공급관이 형성된 공기공급관; 상기 배터리부의 온도를 검출하여 저온공기 또는 고온공기를 선택적으로 공급하도록 제어하는 컨트롤박스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the object as described above is an air compression unit for generating compressed air; A vortex tube that receives compressed air from the air compression unit and separates it into low temperature air and high temperature air; An air supply pipe having a low temperature supply pipe for supplying the low temperature air discharged from the low temperature discharge port of the vortex tube to the battery part, and a high temperature supply pipe for supplying the high temperature air discharged from the high temperature discharge port of the vortex tube to the battery part; It is characterized by comprising a control box that detects the temperature of the battery unit and controls to selectively supply low-temperature air or high-temperature air.

상기 공기공급관에는 상기 저온공급관과 상기 고온공급관에서 공급되는 저온공기와 고온공기를 선택적으로 조절하여 상기 배터리부로 공급하는 공급밸브가 더 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that the air supply pipe further includes a supply valve for selectively controlling the low-temperature air and high-temperature air supplied from the low-temperature supply pipe and the high-temperature supply pipe and supplying them to the battery unit.

상기 보텍스튜브에서 배출되는 저온공기와 고온공기를 공급받아 전기를 생산하는 열전반도체부와, 상기 열전반도체부에서 생산된 전기를 저장하며, 상기 배터리부와 상기 공기압축부에 전기를 공급하는 축전지가 더 포함되는 것이 바람직하다.A thermoelectric semiconductor part that generates electricity by receiving low-temperature air and high-temperature air discharged from the vortex tube, and a storage battery that stores electricity produced by the thermoelectric semiconductor part, and supplies electricity to the battery part and the air compression part. It is preferable to be further included.

상기 열전반도체부는, 온도차에 의해 전기를 생산하는 열전소자와, 상기 저온공급관에서 저온공기를 선택적으로 유입시켜 공급하는 제1조절밸브가 구비된 저온유입관, 상기 고온공급관 또는 상기 배터리부에서 고온공기를 선택적으로 유입되도록 조절하는 제2조절밸브가 구비된 고온유입관으로 이루어지는 것이 바람직하다.The thermoelectric semiconductor unit includes a thermoelectric element for generating electricity due to a temperature difference, a low temperature inlet pipe provided with a first control valve for selectively introducing and supplying low temperature air from the low temperature supply pipe, high temperature air from the high temperature supply pipe or the battery unit. It is preferable that it consists of a high-temperature inlet pipe provided with a second control valve for selectively controlling the inflow.

상기 저온유입관에는 외부공기를 선택적으로 공급하는 제3조절밸브가 구비된 외부공기유입관과, 상기 배터리부에 공급된 저온공기를 상기 제3조절밸브에서 선택적으로 조절하여 상기 저온유입관으로 공급하는 저온순환관이 더 포함되는 것이 바람직하다.The low temperature inlet pipe is provided with an external air inlet pipe provided with a third control valve for selectively supplying external air, and the low-temperature air supplied to the battery unit is selectively controlled by the third control valve to be supplied to the low temperature inlet pipe. It is preferable that a low-temperature circulation pipe is further included.

상기 배터리부로 공급된 저온공기 또는 고온공기를 저장하며, 외부 또는 실내로 선택적으로 공급하는 챔버가 더 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that a chamber for storing low-temperature air or high-temperature air supplied to the battery unit and selectively supplying it to the outside or indoors is further included.

상기 컨트롤박스는, 상기 배터리부의 내부온도와 상기 보텍스튜브에서 발생한 저온공기 및 고온공기의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 공기압축부의 내부압력과 상기 보텍스튜브에서 발생한 저온공기와 고온공기의 압력을 측정하는 압력센서가 구비된 측정부와, 상기 배터리부의 온도와 압력을 설정하는 설정부와, 상기 설정부에 설정된 데이터와 상기 측정부에서 측정된 데이터에 의해 상기 공기압축부 및 상기 공기공급관을 제어하는 제어부로 이루어지는 것이 바람직하다.The control box includes a temperature sensor measuring the internal temperature of the battery unit and the temperature of the low temperature air and high temperature air generated in the vortex tube, and the internal pressure of the air compression unit and the pressure of the low temperature air and high temperature air generated in the vortex tube. A measuring unit equipped with a pressure sensor to measure, a setting unit for setting the temperature and pressure of the battery unit, and controlling the air compression unit and the air supply pipe based on the data set in the setting unit and the data measured by the measurement unit It is preferable that it consists of a control unit.

본 발명에 따른 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 따르면, 전기자동차의 배터리의 온도를 측정하여 측정된 온도에 저온공기 또는 고온공기를 공급하여 배터리를 예열 및 냉각할 수 있는 효과가 있다.According to the cooling and preheating device of a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube according to the present invention, it is possible to preheat and cool the battery by supplying low temperature air or high temperature air to the measured temperature by measuring the temperature of the battery of the electric vehicle. There is an effect.

본 발명에 따르면, 보텍스튜브로 공급되는 압축공기의 압력을 통해 보텍스튜브에서 배출되는 저온공기 및 고온공기의 온도를 조절하여 효율적으로 배터리의 온도를 관리할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that the temperature of the battery can be efficiently managed by controlling the temperature of low-temperature air and high-temperature air discharged from the vortex tube through the pressure of compressed air supplied to the vortex tube.

본 발명에 따르면, 설정된 온도에 맞춰 저온공기 및 고온공기를 배터리에 공급하여 배터리의 성능향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that the performance of the battery can be improved by supplying low-temperature air and high-temperature air to the battery according to a set temperature.

본 발명의 또 다른 목적은 저온공기와 고온공기를 순환시켜 온도차에 의해 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.Another object of the present invention is to circulate low-temperature air and high-temperature air to produce electricity by a temperature difference.

도 1은 본 발명에 따른 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 보텍스튜브를 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 컨트롤박스의 제어상태를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 배터리부의 예열상태를 도시한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 배터리부의 냉각상태를 도시한 구성도이다.
1 is a block diagram showing a cooling and preheating apparatus for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube according to the present invention;
2 is a conceptual diagram showing a vortex tube according to the present invention,
3 is a block diagram showing a control state of the control box according to the present invention;
4 is a configuration diagram showing a preheating state of the battery unit according to the present invention;
5 is a block diagram showing a cooling state of the battery unit according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus for cooling and preheating a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube according to the present invention will be described in detail together with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치를 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 보텍스튜브를 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 컨트롤박스의 제어상태를 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 배터리부의 예열상태를 도시한 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 배터리부의 냉각상태를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing a cooling and preheating apparatus for a vehicle driving battery pack module using a vortex tube according to the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a vortex tube according to the present invention, and FIG. It is a block diagram showing a control state of the control box according to the present invention, Figure 4 is a configuration diagram showing a preheating state of the battery unit according to the present invention, Figure 5 is a configuration diagram showing a cooling state of the battery unit according to the present invention.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 관한 것으로서, 보텍스튜브타입을 통해 분리생성된 냉/온기를 선택적으로 배터리팩에 순환시켜 예열 및 냉각을 통해 온도를 관리하여 성능을 향상할 수 있는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치에 관한 것이다.1 to 5, the present invention relates to an apparatus for cooling and preheating a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube, and selectively circulates the cool/warm generated separately through the vortex tube type to the battery pack. The present invention relates to a cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube capable of improving performance by managing temperature through preheating and cooling.

이를 위해 본 발명은, 압축공기를 저온공기와 고온공기로 분리하여 선택적으로 배터리부에 공급할 수 있도록 공기압축부, 보텍스튜브, 공기공급관 및 컨트롤박스로 구성된다.To this end, the present invention comprises an air compression unit, a vortex tube, an air supply pipe, and a control box so that compressed air can be separated into low temperature air and high temperature air and selectively supplied to the battery unit.

상기 공기압축부(10)는 압축공기를 생성한다.The air compression unit 10 generates compressed air.

따라서 상기 공기압축부(10)는 외기를 흡입하여 압축공기를 생성하는 통상적인 장치이다.Therefore, the air compression unit 10 is a conventional device that generates compressed air by inhaling outside air.

상기 보텍스튜브(20)는 상기 공기압축부(10)에서 압축공기를 공급받아 저온공기와 고온공기로 분리한다.The vortex tube 20 receives compressed air from the air compression unit 10 and separates it into low temperature air and high temperature air.

상기 공기공급관(30)은 상기 보텍스튜브(20)의 저온배출구(21)에서 배출되는 저온공기를 배터리부(40)로 공급하는 저온공급관(31)과 상기 보텍스튜브(20)의 고온배출구(22)에서 배출되는 고온공기를 상기 배터리부(40)로 공급하는 고온공급관(32)이 형성된다.The air supply pipe 30 includes a low temperature supply pipe 31 for supplying low temperature air discharged from the low temperature discharge port 21 of the vortex tube 20 to the battery unit 40 and a high temperature discharge port 22 of the vortex tube 20. A high-temperature supply pipe 32 for supplying the high-temperature air discharged from) to the battery unit 40 is formed.

상기 컨트롤박스(50)는 상기 배터리부(40)의 온도를 검출하여 온도에 따라 저온공기 또는 고온공기를 상기 배터리부(40)에 공급하도록 제어한다.The control box 50 detects the temperature of the battery part 40 and controls to supply low-temperature air or high-temperature air to the battery part 40 according to the temperature.

여기서 상기 보텍스튜브(20)는 유입된 압축공기에 와류를 발생시켜, 한쪽 방향으로는 저온공기를 다른쪽 방향으로는 고온공기를 배출하는 통상적인 장치로써, 내부에 보텍스제네레이터가 구비되어 구성된다.Here, the vortex tube 20 is a conventional device that generates a vortex in the introduced compressed air and discharges low-temperature air in one direction and high-temperature air in the other direction, and includes a vortex generator therein.

즉, 상기 보텍스튜브(20)의 내부에서 와류를 발생시켜 저온공기는 상기 저온배출구(21)로 고온공기는 상기 고온배출구(22)를 통해 배출한다.That is, by generating a vortex inside the vortex tube 20, low-temperature air is discharged through the low-temperature outlet 21 and high-temperature air is discharged through the high-temperature outlet 22.

그리고 상기 공기공급관(30)은 저온공기와 고온공기가 각각 유동되며 상기 배터리부(40)에 저온공기 또는 고온공기를 선택적으로 공급하여 배터리부(40)의 온도를 조절한다.In addition, the air supply pipe 30 allows low-temperature air and high-temperature air to flow, respectively, and selectively supplies low-temperature air or high-temperature air to the battery part 40 to control the temperature of the battery part 40.

따라서 상기 공기공급관(30)에는 상기 저온공급관(31)과 상기 고온공급관(32)에서 공급되는 저온공기와 고온공기를 선택적으로 조절하여 상기 배터리부(40)로 공급하는 공급밸브(33)가 더 포함된다.Accordingly, the air supply pipe 30 further includes a supply valve 33 for selectively controlling the low temperature air and high temperature air supplied from the low temperature supply pipe 31 and the high temperature supply pipe 32 and supplying it to the battery unit 40. Included.

이러한 상기 공급밸브(33)는 상기 컨트롤박스(50)에 의해 제어되며, 상기 배터리부(40)의 측정온도에 따라 상기 저온공급관(31) 및 상기 고온공급관(32)에서 유입되는 저온공기 또는 고온공기 중 어느 하나를 공급할 수 있다.The supply valve 33 is controlled by the control box 50, and the low temperature air or high temperature introduced from the low temperature supply pipe 31 and the high temperature supply pipe 32 according to the measured temperature of the battery unit 40 Either air can be supplied.

그리고 상기 보텍스튜브(20)에서 분리된 저온공기 및 고온공기를 공급받아 전기를 생산하는 열전반도체부(60)와, 상기 열전반도체부(60)에서 생산된 전기를 저장하며, 상기 배터리부(40)와 상기 공기압축부(10)에 전기를 공급하는 축전지(70)가 더 포함된다.Further, a thermoelectric semiconductor unit 60 that generates electricity by receiving the low-temperature air and high-temperature air separated from the vortex tube 20, and stores the electricity produced by the thermoelectric semiconductor unit 60, and the battery unit 40 ) And a storage battery 70 for supplying electricity to the air compression unit 10 is further included.

여기서 상기 열전반도체부(60)는 저온공기 및 고온공기가 유입되어 전기를 생산하는 열전소자(61), 저온유입관(62), 고온유입관(63)으로 구성된다.Here, the thermoelectric semiconductor unit 60 includes a thermoelectric element 61, a low-temperature inlet pipe 62, and a high-temperature inlet pipe 63 for generating electricity by introducing low-temperature air and high-temperature air.

상기 열전소자(61)는 온도차에 의해 전기를 생산한다.The thermoelectric element 61 generates electricity by a temperature difference.

이러한 상기 열전소자(61)는 온도차에 의해 전기를 생산하는 통상적인 장치이다.The thermoelectric element 61 is a conventional device that generates electricity by a temperature difference.

상기 저온유입관(62)은 상기 저온공급관(31)에서 저온공기를 선택적으로 유입시켜 공급하는 제1조절밸브(62a)가 구비된다.The low temperature inlet pipe 62 is provided with a first control valve 62a for selectively introducing and supplying low temperature air from the low temperature supply pipe 31.

여기서 상기 제1조절밸브(62a)는 상기 컨트롤박스(50)에서 제어하며, 상기 저온공급관(31)으로 유입된 저온공기를 상기 배터리부(40) 또는 상기 저온유입관(62)으로 공급할 수 있도록 이루어진다.Here, the first control valve (62a) is controlled by the control box (50), so that the low-temperature air introduced into the low-temperature supply pipe (31) can be supplied to the battery part (40) or the low-temperature inlet pipe (62). Done.

상기 고온유입관(63)은 상기 고온공급관(32) 또는 상기 배터리부(40)에서 고온공기를 선택적으로 유입하여 공급하는 제2조절밸브(63a)가 구비된다.The high temperature inlet pipe 63 is provided with a second control valve 63a for selectively introducing and supplying high temperature air from the high temperature supply pipe 32 or the battery unit 40.

여기서 상기 제2조절밸브(63a)는 상기 컨트롤박스(50)에서 제어하며, 상기 고온공급관(32) 또는 상기 배터리부(40)에서 유입된 고온공기를 상기 고온유입관(63)으로 공급할 수 있도록 이루어진다.Here, the second control valve (63a) is controlled by the control box (50), so that the high-temperature air introduced from the high-temperature supply pipe (32) or the battery part (40) can be supplied to the high-temperature inlet pipe (63). Done.

그리고 상기 저온유입관(62)에는 외부공기를 선택적으로 공급하는 제3조절밸브(64a)가 구비된 외부공기유입관(64)과, 상기 배터리부(40)에 공급된 저온공기를 상기 제3조절밸브(64a)에서 선택적으로 조절하여 상기 저온유입관(62)으로 공급하는 저온순환관(65)이 형성된다.In addition, the low-temperature inlet pipe 62 includes an external air inlet pipe 64 provided with a third control valve 64a for selectively supplying external air, and the low-temperature air supplied to the battery part 40 to the third. A low temperature circulation pipe 65 that is selectively controlled by the control valve 64a and supplied to the low temperature inlet pipe 62 is formed.

따라서 상기 외부공기유입관(64)에서 유입되는 외부공기와 상기 저온순환관(65)을 통해 상기 배터리부(40)로 공급된 저온공기를 상기 열전소자(61)로 공급할 수 있도록 이루어진다.Accordingly, external air introduced from the external air inlet pipe 64 and the low-temperature air supplied to the battery unit 40 through the low-temperature circulation pipe 65 can be supplied to the thermoelectric element 61.

이때, 상기 제3조절밸브(64a)는 상기 컨트롤박스(50)에서 제어되며, 상기 저온유입관(62)에서 유입되는 저온공기 또는 상기 외부공기유입관(64)에서 유입되는 외부공기와 상기 저온순환관(65)에서 유입되는 저온공기 중 어느 하나를 선택하여 상기 열전소자(61)로 공급한다.At this time, the third control valve (64a) is controlled by the control box (50), the low temperature air introduced from the low temperature inlet pipe (62) or the external air introduced from the external air inlet pipe (64) and the low temperature One of the low-temperature air introduced from the circulation pipe 65 is selected and supplied to the thermoelectric element 61.

아울러, 상기 제3조절밸브(64a)는 상기 외부공기유입관(64)과 상기 저온순환관(65)에서 유입되는 외부공기 및 저온공기를 개별 또는 동시에 공급할 수 있다.In addition, the third control valve 64a may individually or simultaneously supply external air and low temperature air introduced from the external air inlet pipe 64 and the low temperature circulation pipe 65.

이를 통해 상기 보텍스튜브(20)에서 배출되는 저온공기 및 고온공기를 상기 열전반도체부(60)로 순환시켜 전기를 생산할 수 있다.Through this, low-temperature air and high-temperature air discharged from the vortex tube 20 may be circulated to the thermoelectric semiconductor unit 60 to generate electricity.

이렇게 생산된 전기는 상기 축전지(70)에 저장하며, 상기 축전지(70)는 상기 공기압축부(10) 및 상기 배터리부(40)에 전기를 공급한다.The electricity produced in this way is stored in the storage battery 70, and the storage battery 70 supplies electricity to the air compression unit 10 and the battery unit 40.

그리고 상기 배터리부(40)로 공급된 저온공기 또는 고온공기를 저장하며, 외부 또는 실내로 선택적으로 공급하는 챔버(80)가 더 포함된다.Further, a chamber 80 for storing low-temperature air or high-temperature air supplied to the battery unit 40 and selectively supplying it to the outside or indoors is further included.

따라서 상기 챔버(80)는 상기 배터리부(40)로 유입된 저온공기 또는 고온공기를 포집하여 사용자의 조작을 통해 외부로 배출하거나 차량의 실내로 유입되어 온도를 조절할 수 있다.Accordingly, the chamber 80 may collect the low-temperature air or high-temperature air introduced into the battery unit 40 and discharge it to the outside through a user's manipulation, or may be introduced into the interior of the vehicle to adjust the temperature.

그리고 상기 컨트롤박스(50)는 상기 배터리부(40)의 온도에 따라 저온공기 또는 고온공기의 공급할 수 있도록 제어한다.In addition, the control box 50 controls to supply low-temperature air or high-temperature air according to the temperature of the battery unit 40.

이를 위해 상기 컨트롤박스(50)는 측정부(51), 설정부(52) 및 제어부(53)로 구성된다.To this end, the control box 50 is composed of a measurement unit 51, a setting unit 52, and a control unit 53.

상기 측정부(51)는 상기 배터리부(40)의 내부온도와 상기 보텍스튜브(20)에서 발생한 저온공기 및 고온공기의 온도를 측정하는 온도센서(TS)와, 상기 공기압축부(10)의 내부압력과 상기 보텍스튜브(20)에서 발생한 저온공기와 고온공기의 압력을 측정하는 압력센서가 구비된다.The measuring unit 51 includes a temperature sensor TS that measures the internal temperature of the battery unit 40 and the temperature of the low-temperature air and high-temperature air generated in the vortex tube 20, and the air compression unit 10 A pressure sensor for measuring the internal pressure and the pressure of the low-temperature air and high-temperature air generated in the vortex tube 20 is provided.

따라서 상기 온도센서(TS)와 상기 압력센서(PS)는 다수개를 각각 설치한다.Therefore, a plurality of the temperature sensor TS and the pressure sensor PS are respectively installed.

상기 설정부(52)는 상기 배터리부(40)의 온도와 압력을 설정한다.The setting unit 52 sets the temperature and pressure of the battery unit 40.

따라서 상기 설정부(52)는 상기 배터리부(40)의 온도값을 설정하고, 상기 공기압축부(10)의 압력값을 설정한다.Accordingly, the setting unit 52 sets a temperature value of the battery unit 40 and a pressure value of the air compression unit 10.

아울러 전기차의 리튬이온배터리는 통상적으로 30℃~50℃내의 온도범위에서 배터리의 효율적인 성능을 가지며, 온도가 낮아질수록 성능저하가 발생하고, 온도가 높아지면 폭발등의 사고문제가 발생한다.In addition, lithium-ion batteries of electric vehicles generally have efficient performance of the battery in a temperature range of 30°C to 50°C, and as the temperature decreases, performance degradation occurs, and when the temperature increases, accidents such as explosions occur.

또한, 상기 보텍스튜브(20)에는 일정한 압력을 공급하여 저온공기와 고온공기의 온도를 일정하게 배출하며, 공급되는 압축공기의 압력변화에 따라 저온공기 및 고온공기의 온도를 제어할 수 있다.In addition, by supplying a constant pressure to the vortex tube 20, the temperature of the low-temperature air and the high-temperature air is constantly discharged, and the temperature of the low-temperature air and the high-temperature air can be controlled according to the pressure change of the supplied compressed air.

따라서 상기 설정부(52)는 상기 배터리부(40)의 온도를 30℃~40℃ 도를 유지할 수 있도록 설정하며, 상기 공기압축부(10)는 상기 보텍스튜브(20)에 일정한 압축공기를 공급할 수 있도록 압력을 설정한다.Therefore, the setting unit 52 sets the temperature of the battery unit 40 to be maintained at 30° C. to 40° C., and the air compression unit 10 supplies constant compressed air to the vortex tube 20. Set the pressure so that you can.

아울러 상기 배터리부(40)의 온도는 여름 및 겨울철 날씨의 변화에 따라 상기 설정부(52)를 통해 온도범위를 변경할 수 있다.In addition, the temperature range of the battery unit 40 may be changed through the setting unit 52 according to changes in summer and winter weather.

상기 제어부(53)는 상기 설정부(52)에 설정된 데이터와 상기 측정부(51)에서 측정된 데이터에 의해 상기 공기압축부(10) 및 상기 공기공급관(30)을 제어한다.The control unit 53 controls the air compression unit 10 and the air supply pipe 30 based on the data set in the setting unit 52 and the data measured by the measurement unit 51.

따라서 상기 설정부(52)에 설정된 데이터에 맞춰 상기 공기압축부(10)의 압력을 조절하고, 상기 배터리부(40)에 저온공기 또는 고온공기를 공급하여 온도를 조절한다.Accordingly, the pressure of the air compression unit 10 is adjusted according to the data set in the setting unit 52, and low temperature air or high temperature air is supplied to the battery unit 40 to adjust the temperature.

또한, 상기 컨트롤박스(50)는 상기 챔버(80)의 온도 및 압력을 측정하는 온도센서 및 압력센서를 설치하여, 상기 챔버(80)의 온도 및 압력을 측정하여 저온공기 또는 외부공기를 배출할 수 있다.In addition, the control box 50 is provided with a temperature sensor and a pressure sensor that measures the temperature and pressure of the chamber 80, and measures the temperature and pressure of the chamber 80 to discharge low-temperature air or external air. I can.

다음으로는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 배터리부(40)의 예열 및 냉각에 대한 작동상태를 설명하기로 한다.Next, as shown in FIGS. 4 to 5, the operating state of the preheating and cooling of the battery unit 40 will be described.

따라서 도 4에 도시된 바와 같이 상기 배터리부(40)의 온도가 30℃ 이하로 측정되면, 상기 배터리부(40)를 예열하기 위해 고온공기를 공급한다.Therefore, as shown in FIG. 4, when the temperature of the battery unit 40 is measured to be less than 30° C., high-temperature air is supplied to preheat the battery unit 40.

즉, 상기 컨트롤박스(50)는 상기 측정부(51)를 통해 상기 배터리부(40)의 온도가 상기 설정부(52)의 설정온도 이하로 측정되면, 상기 공기압축부(10)에서 상기 보텍스튜브(20)로 압축공기를 공급한다.That is, when the temperature of the battery unit 40 through the measurement unit 51 is measured to be less than or equal to the set temperature of the setting unit 52, the control box 50 Compressed air is supplied to the tube (20).

그리고 상기 보텍스튜브(20)로 공급된 압축공기는 저온공기와 고온공기로 분리하며, 저온공기는 상기 저온공급관(31)으로 고온공기는 상기 고온공급관(32)으로 배출한다.The compressed air supplied to the vortex tube 20 is separated into low-temperature air and high-temperature air, and the low-temperature air is discharged to the low-temperature supply pipe 31 and the high-temperature air is discharged to the high-temperature supply pipe 32.

이때, 상기 공기공급관(30)의 상기 공급밸브(33)는 상기 제어부(53)에 의해 제어되어 상기 고온공급관(32)을 통해 유입되는 고온공기를 상기 배터리부(40)로 공급할 수 있도록 조절한다.At this time, the supply valve 33 of the air supply pipe 30 is controlled by the control unit 53 to adjust to supply the high temperature air introduced through the high temperature supply pipe 32 to the battery unit 40. .

이를 통해 상기 보텍스튜브(20)에서 배출된 고온공기는 상기 배터리부(40)로 공급하여 상기 배터리부(40)의 온도를 상승하는 예열동작이 가능하다.Through this, the high-temperature air discharged from the vortex tube 20 is supplied to the battery unit 40 to increase the temperature of the battery unit 40 to perform a preheating operation.

그리고 상기 배터리부(40)로 공급된 고온공기는 상기 열전반도체부(60) 및 상기 챔버(80)로 유입된다.In addition, the high-temperature air supplied to the battery unit 40 flows into the thermoelectric semiconductor unit 60 and the chamber 80.

여기서 상기 챔버(80)로 유인된 고온공기는 차량의 실내 또는 외부로 선택적으로 공급할 수 있다.Here, the high-temperature air drawn into the chamber 80 may be selectively supplied to the interior or exterior of the vehicle.

또한, 상기 배터리부(40)로 공급된 고온공기는 상기 제어부(53)에 의해 제어되는 상기 제2조절밸브(63a)를 조작하여 상기 고온유입관(63)으로 유입되며, 유입된 고온공기는 상기 열전소자(61)로 공급된다.In addition, the high temperature air supplied to the battery unit 40 is introduced into the high temperature inlet pipe 63 by manipulating the second control valve 63a controlled by the control unit 53, and the introduced high temperature air is It is supplied to the thermoelectric element 61.

그리고 상기 고온유입관(63)을 통해 고온공기가 공급되면, 상기 제어부(53)는 상기 보텍스튜브(20)에서 배출된 저온공기가 상기 저온유입관(62)으로 유입되도록 상기 제1조절밸브(62a)를 제어한다.And when high-temperature air is supplied through the high-temperature inlet pipe 63, the control unit 53 allows the first control valve to flow into the low-temperature inlet pipe 62 so that the low-temperature air discharged from the vortex tube 20 flows into the low-temperature inlet pipe 62. 62a).

따라서 저온공기는 상기 저온유입관(62)으로 유입되어 상기 열전소자(61)로 공급하여 온도차에 의해 전기를 생산하며, 생산된 전기는 상기 축전지(70)에 저장한다.Accordingly, low-temperature air is introduced into the low-temperature inlet pipe 62 and supplied to the thermoelectric element 61 to produce electricity by a temperature difference, and the generated electricity is stored in the storage battery 70.

이와 같이 상기 배터리부(40)를 예열하여 저온에서 성능이 저하되는 것을 방지하고 상기 배터리부(40)의 수명을 향상시킬 수 있다.In this way, by preheating the battery unit 40, it is possible to prevent deterioration in performance at a low temperature and improve the life of the battery unit 40.

또한, 고온공기는 열전반도체부(60)를 통해 전기를 생산할 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, high-temperature air can generate electricity through the thermoelectric semiconductor unit 60, thereby improving energy efficiency.

도 5에 도시된 바와 같이 상기 배터리부(40)의 온도가 40℃ 이상으로 측정되면, 상기 배터리부(40)를 냉각하기 위해 저온공기를 공급한다.As illustrated in FIG. 5, when the temperature of the battery unit 40 is measured to be 40° C. or higher, low-temperature air is supplied to cool the battery unit 40.

즉, 상기 컨트롤박스(50)는 상기 측정부(51)를 통해 상기 배터리부(40)의 온도가 상기 설정부(52)의 설정온도 이상으로 측정되면, 상기 공기압축부(10)에서 상기 보텍스튜브(20)로 압축공기를 공급한다.That is, when the temperature of the battery unit 40 through the measurement unit 51 is measured to be higher than or equal to the set temperature of the setting unit 52, the control box 50 Compressed air is supplied to the tube (20).

그리고 상기 보텍스튜브(20)로 공급된 압축공기는 저온공기와 고온공기로 분리하며, 저온공기는 상기 저온공급관(31)으로 고온공기는 상기 고온공급관(32)으로 배출한다.The compressed air supplied to the vortex tube 20 is separated into low-temperature air and high-temperature air, and the low-temperature air is discharged to the low-temperature supply pipe 31 and the high-temperature air is discharged to the high-temperature supply pipe 32.

따라서 상기 공급밸브(33)는 상기 제어부(53)에 의해 상기 저온공급관(31)에서 유입되는 저온공기를 상기 배터리부(40)로 공급할 수 있도록 제어한다.Accordingly, the supply valve 33 controls the control unit 53 to supply the low temperature air introduced from the low temperature supply pipe 31 to the battery unit 40.

그리고 상기 배터리부(40)로 공급된 저온공기는 상기 챔버(80)로 유입된다.In addition, the low-temperature air supplied to the battery unit 40 flows into the chamber 80.

여기서 상기 챔버(80)로 유인된 저온공기는 차량의 실내 또는 외부로 선택적으로 공급하여 배출한다.Here, the low-temperature air drawn into the chamber 80 is selectively supplied to the interior or exterior of the vehicle to be discharged.

또한, 상기 보텍스튜브(20)에서 배출된 고온공기는 상기 제어부(53)를 통해 상기 제2조절밸브(63a)를 제어하여 상기 고온유입관(63)으로 유입되며, 유입된 고온공기는 상기 연전소자(61)로 공급된다.In addition, the high-temperature air discharged from the vortex tube 20 is introduced into the high-temperature inlet pipe 63 by controlling the second control valve 63a through the control unit 53, and the introduced high-temperature air It is supplied to the element 61.

그리고 상기 열전소자(61)에 고온공기가 공급되면, 상기 제어부(53)는 상기 제3조절밸브(64a)를 제어하여 상기 외부공기유입관(64)과 상기 저온순환관(65)에서 외부공기 및 저온공기를 상기 열전소자(61)로 공급한다.And when high-temperature air is supplied to the thermoelectric element 61, the controller 53 controls the third control valve 64a to provide external air from the external air inlet pipe 64 and the low temperature circulation pipe 65. And supplying low-temperature air to the thermoelectric element 61.

따라서 상기 외부공기유입관(64)에서 유입되는 외부공기와, 상기 저온순환관(65)에서 공급되는 저온공기를 개별 또는 복합적으로 유입하며, 이는, 외부공기의 온도 및 저온공기의 유입량 등 다양한 요소에 따라 적절히 조절하여 상기 열전소자()의 열전발전을 위한 충분한 저온의 공기를 공급할 수 있도록 이루어진다.Therefore, external air introduced from the external air inlet pipe 64 and the low-temperature air supplied from the low-temperature circulation pipe 65 individually or in combination are introduced, which include various factors such as the temperature of the external air and the amount of inflow of low-temperature air. It is made to be able to supply sufficient low temperature air for thermoelectric power generation of the thermoelectric element () by appropriately adjusting according to the above.

이때, 상기 외부공기유입관(64)에는 외부공기를 흡입할 수 있는 팬이 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that a fan capable of inhaling external air is formed in the external air inlet pipe 64.

아울러 상기 고온공기는 상기 열전소자(61)의 내부면으로 유입되고, 상기 외부공기는 상기 열전소자(61)의 외부면으로 유입되어 온도차에 의해 전기를 생산하며, 생산된 전기는 상기 축전지(70)에 저장한다.In addition, the high-temperature air flows into the inner surface of the thermoelectric element 61, and the external air flows into the outer surface of the thermoelectric element 61 to produce electricity by a temperature difference, and the generated electricity is the storage battery 70 ).

즉, 상기 열전소자(61)의 외부면과 내부면으로 저온공기와 고온공기를 공급하여 온도차를 발생시키며, 저온공기와 고온공기의 유입 위치는 변경할 수 있다.That is, a temperature difference is generated by supplying low-temperature air and high-temperature air to the outer and inner surfaces of the thermoelectric element 61, and the inflow position of the low-temperature air and the high-temperature air can be changed.

이와 같이 상기 배터리부(40)를 냉각하여 고온에서 성능저하 및 폭발 등의 사고를 방지하고 상기 배터리부(40)의 수명을 향상시킬 수 있다.In this way, by cooling the battery unit 40, accidents such as deterioration of performance and explosion at high temperatures can be prevented, and the life of the battery unit 40 can be improved.

또한, 저온공기 및 고온공기는 열전반도체부(60)를 통해 전기를 생산할 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, low-temperature air and high-temperature air can generate electricity through the thermoelectric semiconductor unit 60, thereby improving energy efficiency.

이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.As described above, the rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by what is described in the claims, and various modifications and adaptations within the scope of the rights described in the claims by those of ordinary skill in the field of the present invention It is self-evident that you can do it.

10: 공기압축부 20: 보텍스튜브
21: 저온배출구 22: 고온배출구
30: 공기공급관 31: 저온공급관
32: 고온공급관 33: 공급밸브
40: 배터리부 50: 컨트롤박스
51: 측정부 52: 설정부
53: 제어부 60: 열전반도체부
61: 열전소자 62: 저온유입관
62a: 제1조절밸브 63: 고온유입관
63a: 제2조절밸브 64: 외부공기유입관
64a: 제3조절밸브 65: 저온순환관
70: 축전지 80: 챔버
TS: 온도센서 PS: 압력센서
10: air compression unit 20: vortex tube
21: low temperature outlet 22: high temperature outlet
30: air supply pipe 31: low temperature supply pipe
32: high temperature supply pipe 33: supply valve
40: battery part 50: control box
51: measuring unit 52: setting unit
53: control unit 60: thermoelectric semiconductor unit
61: thermoelectric element 62: low temperature inlet pipe
62a: first control valve 63: high temperature inlet pipe
63a: second control valve 64: external air inlet pipe
64a: third control valve 65: low temperature circulation pipe
70: storage battery 80: chamber
TS: Temperature sensor PS: Pressure sensor

Claims (7)

압축공기를 생성하는 공기압축부(10);
상기 공기압축부(10)에서 압축공기를 공급받아 저온공기와 고온공기로 분리하는 보텍스튜브(20);
상기 보텍스튜브(20)의 저온배출구(21)에서 배출되는 저온공기를 배터리부(40)로 공급하는 저온공급관(31)과, 상기 보텍스튜브(20)의 고온배출구(22)에서 배출되는 고온공기를 상기 배터리부(40)로 공급하는 고온공급관(32)이 형성된 공기공급관(30);
상기 배터리부(40)의 온도를 검출하여 저온공기 또는 고온공기를 선택적으로 공급하도록 제어하는 컨트롤박스(50)로 이루어지되,
상기 보텍스튜브(20)에서 배출되는 저온공기와 고온공기를 공급받아 전기를 생산하는 열전반도체부(60)와,
상기 열전반도체부(60)에서 생산된 전기를 저장하며, 상기 배터리부(40)와 상기 공기압축부(10)에 전기를 공급하는 축전지(70)가 더 포함되고,
상기 열전반도체부(60)는,
온도차에 의해 전기를 생산하는 열전소자(61)와,
상기 저온공급관(31)에서 저온공기를 선택적으로 유입시켜 공급하는 제1조절밸브(62a)가 구비된 저온유입관(62),
상기 고온공급관(32) 또는 상기 배터리부(40)에서 고온공기를 선택적으로 유입되도록 조절하는 제2조절밸브(63a)가 구비된 고온유입관(63)으로 이루어지고,
상기 저온유입관(62)에는 외부공기를 선택적으로 공급하는 제3조절밸브(64a)가 구비된 외부공기유입관(64)과,
상기 배터리부(40)에 공급된 저온공기를 상기 제3조절밸브(64a)에서 선택적으로 조절하여 상기 저온유입관(62)으로 공급하는 저온순환관(65)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치.
An air compression unit 10 for generating compressed air;
A vortex tube 20 that receives compressed air from the air compression unit 10 and separates it into low temperature air and high temperature air;
A low-temperature supply pipe 31 for supplying low-temperature air discharged from the low-temperature outlet 21 of the vortex tube 20 to the battery unit 40, and high-temperature air discharged from the high-temperature outlet 22 of the vortex tube 20 An air supply pipe 30 having a high temperature supply pipe 32 supplying the battery unit 40 to the battery unit 40;
Consisting of a control box 50 that detects the temperature of the battery unit 40 and controls to selectively supply low-temperature air or high-temperature air,
A thermoelectric semiconductor part 60 for generating electricity by receiving low temperature air and high temperature air discharged from the vortex tube 20,
A storage battery 70 that stores electricity produced by the thermoelectric semiconductor unit 60 and supplies electricity to the battery unit 40 and the air compression unit 10 is further included,
The thermoelectric semiconductor part 60,
A thermoelectric element 61 that generates electricity by a temperature difference,
A low temperature inlet pipe 62 provided with a first control valve 62a for selectively introducing and supplying low temperature air from the low temperature supply pipe 31,
It consists of a high temperature inlet pipe 63 provided with a second control valve 63a for selectively controlling the high temperature air to be selectively introduced from the high temperature supply pipe 32 or the battery part 40,
An external air inlet pipe 64 provided with a third control valve 64a for selectively supplying external air to the low temperature inlet pipe 62,
Vortex, characterized in that it further comprises a low-temperature circulation pipe (65) for selectively controlling the low-temperature air supplied to the battery part (40) by the third control valve (64a) to supply the low-temperature inlet pipe (62). A cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a tube.
제 1항에 있어서,
상기 공기공급관(30)에는 상기 저온공급관(31)과 상기 고온공급관(32)에서 공급되는 저온공기와 고온공기를 선택적으로 조절하여 상기 배터리부(40)로 공급하는 공급밸브(33)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치.
The method of claim 1,
The air supply pipe 30 further includes a supply valve 33 for selectively controlling the low-temperature air and high-temperature air supplied from the low-temperature supply pipe 31 and the high-temperature supply pipe 32 to supply to the battery part 40. Cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 배터리부(40)로 공급된 저온공기 또는 고온공기를 저장하며, 외부 또는 실내로 선택적으로 공급하는 챔버(80)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치.
The method of claim 1,
Cooling of the battery pack module for driving a vehicle using a vortex tube, characterized in that it further includes a chamber 80 for storing low-temperature air or high-temperature air supplied to the battery unit 40 and selectively supplying it to the outside or the interior. And a preheating device.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤박스(50)는,
상기 배터리부(40)의 내부온도와 상기 보텍스튜브(20)에서 발생한 저온공기 및 고온공기의 온도를 측정하는 온도센서(TS)와, 상기 공기압축부(10)의 내부압력과 상기 보텍스튜브(20)에서 발생한 저온공기와 고온공기의 압력을 측정하는 압력센서(PS)가 구비된 측정부(51)와,
상기 배터리부(40)의 온도와 압력을 설정하는 설정부(52)와,
상기 설정부(52)에 설정된 데이터와 상기 측정부(51)에서 측정된 데이터에 의해 상기 공기압축부(10) 및 상기 공기공급관(30)을 제어하는 제어부(53)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보텍스튜브를 이용한 차량 구동용 배터리팩 모듈의 냉각 및 예열장치.
The method of claim 1,
The control box 50,
A temperature sensor TS that measures the internal temperature of the battery part 40 and the temperature of the low-temperature air and high-temperature air generated in the vortex tube 20, and the internal pressure of the air compression part 10 and the vortex tube ( A measuring unit 51 equipped with a pressure sensor (PS) for measuring the pressure of the low-temperature air and high-temperature air generated in 20),
A setting unit 52 for setting the temperature and pressure of the battery unit 40,
Vortex, characterized in that consisting of a control unit 53 that controls the air compression unit 10 and the air supply pipe 30 based on the data set in the setting unit 52 and the data measured by the measurement unit 51 A cooling and preheating device for a battery pack module for driving a vehicle using a tube.
KR1020190025772A 2019-03-06 2019-03-06 Cooling and preheating device of vehicle-powered battery pack module using vortex tubes KR102245791B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190025772A KR102245791B1 (en) 2019-03-06 2019-03-06 Cooling and preheating device of vehicle-powered battery pack module using vortex tubes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190025772A KR102245791B1 (en) 2019-03-06 2019-03-06 Cooling and preheating device of vehicle-powered battery pack module using vortex tubes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200107141A KR20200107141A (en) 2020-09-16
KR102245791B1 true KR102245791B1 (en) 2021-04-28

Family

ID=72669909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190025772A KR102245791B1 (en) 2019-03-06 2019-03-06 Cooling and preheating device of vehicle-powered battery pack module using vortex tubes

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102245791B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371740B1 (en) * 2012-09-07 2014-03-12 기아자동차(주) System and method for controlling temperature of battery
KR101753004B1 (en) * 2016-06-03 2017-07-19 동명대학교산학협력단 A air-conditioning system for vehicle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100035772A (en) 2008-09-29 2010-04-07 현대자동차주식회사 Method for cooling battery of hybrid vehicle
KR101760865B1 (en) * 2015-01-16 2017-07-24 주식회사 엘지화학 Self-cooling method and system using thermoelectric devices for a battery pack
KR101961796B1 (en) * 2017-04-28 2019-03-25 (주)쿨링크래프트 Cooling and heating system for secondary battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371740B1 (en) * 2012-09-07 2014-03-12 기아자동차(주) System and method for controlling temperature of battery
KR101753004B1 (en) * 2016-06-03 2017-07-19 동명대학교산학협력단 A air-conditioning system for vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200107141A (en) 2020-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8395358B2 (en) Method for managing the heat in an electric battery
CN201893429U (en) Battery thermal management system
CN110962532A (en) Thermal management system for vehicle
US20180272877A1 (en) Electric Vehicle with Thermal Management System
US20180154782A1 (en) Water Cooled Type Cooling-Heating System for Vehicle
KR101784475B1 (en) Heating system for vehicle
KR20120053138A (en) Heating control method for fuel cell vehicle
KR101961796B1 (en) Cooling and heating system for secondary battery
KR102139485B1 (en) The method for high voltage battery cooling system of electric vehicle
KR20110062232A (en) Air-conditioning system of electric vehicle and method for controlling the same
KR20130104615A (en) Battery charging system and method of thereof
KR20120051826A (en) Heating system for fuel cell electric vehicle
KR102387308B1 (en) Electric generating air conditioning apparatus system
KR102177713B1 (en) Heat management apparatus of battery pack for electric vehicles
KR20140091624A (en) Battery pack system including Battery Thermal Management System and control method thereof
KR20190060593A (en) Cod control method and system for fuel cell
KR102647199B1 (en) System and method of managing a battery for eco-friendly vehicle
JP2021082528A (en) Battery thermal management device
KR102245791B1 (en) Cooling and preheating device of vehicle-powered battery pack module using vortex tubes
US11541726B2 (en) Heat management system for vehicle
KR101610082B1 (en) Heating system for fuel cell vehicle and orerating method thereof
KR102496802B1 (en) Air cooling system for fuel cell
KR102249052B1 (en) Temperature management system of battery pack unit for electronic car using cooling water
KR102602987B1 (en) Integrated thermal management system for vehicle and control method of the same
KR20120059733A (en) System for cooling battery of electric vehicle and battery charging method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant