KR102249052B1 - 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템 - Google Patents

냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102249052B1
KR102249052B1 KR1020190060425A KR20190060425A KR102249052B1 KR 102249052 B1 KR102249052 B1 KR 102249052B1 KR 1020190060425 A KR1020190060425 A KR 1020190060425A KR 20190060425 A KR20190060425 A KR 20190060425A KR 102249052 B1 KR102249052 B1 KR 102249052B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery pack
pack unit
cooling water
temperature
coolant
Prior art date
Application number
KR1020190060425A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200135615A (ko
Inventor
마세현
이충열
Original Assignee
주식회사 한국쓰리축
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 주식회사 한국쓰리축 filed Critical 주식회사 한국쓰리축
Priority to KR1020190060425A priority Critical patent/KR102249052B1/ko
Publication of KR20200135615A publication Critical patent/KR20200135615A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102249052B1 publication Critical patent/KR102249052B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods 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
    • B60L58/26—Methods 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 순환라인을 통해 순환되는 냉각수를 이용하여 배터리팩유닛의 온도변화를 최소화하여 전기차용 배터리팩유닛의 성능을 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 전기차의 엔진룸(100)을 통해 배출된 냉각수를 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200)을 순차적으로 거쳐 상기 엔진룸(100)으로 재유입될 수 있도록 하는 냉각수 순환라인(300); 상기 엔진룸(100) 내부의 전방구동모터(110)와 워터펌프(150)사이의 순환라인에 설치되어 상기 전방구동모터(110)를 통과한 냉각수의 온도를 센싱하는 프론트온도센서(400); 상기 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200)사이의 순환라인에 설치되어 상기 후방구동모터(170)를 지난 냉각수를 상기 엔진룸(100)과 배터리팩유닛(200)사이의 순환라인으로 바이패스할 수 있도록 마련되는 제1쓰리웨이밸브(500); 상기 제1쓰리웨이밸브(500)와 배터리팩유닛(200) 사이의 냉각수 순환라인(300)에 설치되는 제2쓰리웨이밸브(600); 상기 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수가 유동하는 순환라인에 길이방향 일측이 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 제2쓰리웨이밸브(600)에 연결되는 냉각수분기유동라인(700); 상기 배터리팩유닛(200)에 설치되는 배터리온도측정센서(210)에서 측정된 배터리팩유닛의 온도정보를 수신하고, 상기 워터펌프(150) 및 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)의 구동을 제어하도록 마련되는 제어부(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템{TEMPERATURE MANAGEMENT SYSTEM OF BATTERY PACK UNIT FOR ELECTRONIC CAR USING COOLING WATER}
본 발명은 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 순환라인을 통해 순환되는 냉각수를 이용하여 배터리팩유닛의 온도변화를 최소화하여 전기차용 배터리팩유닛의 성능을 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템에 관한 것이다.
최근 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 사회적 이슈로 대두되고 있는 것이 전기 자동차이다. 전기 자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 모터를 이용하여 작동하게 되므로 이산화탄소의 배출이 없고, 소음이 아주 작으며, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높은 장점이 있어 친환경 자동차로 각광받고 있다.
이런 전기 자동차를 구현함에 있어 핵심이 배터리 모듈과 관련한 기술이며, 최근 배터리의 경량, 소형화, 짧은충전시간 등에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다. 그러나 구동 중 발생하는 열과 외부의 온도변화에 의해 최적의 온도환경에서 사용하기 어렵다.
배터리 모듈의 최적의 온도환경 유지를 위해 종래에는, 배터리 모듈 온도조절을 위한 냉난방 시스템을 차량 실내 공조를 위한 냉난방 시스템과는 별도로 운용하는 기술을 채택하고 있다. 즉, 독립된 2개의 냉난방 시스템을 구축하여 하나는 실내 냉난방에 사용하고, 다른 하나는 배터리 모듈 온도조절을 위한 용도로 활용하고 있는 것이다.
이처럼 두 개의 냉난방 시스템을 독립적으로 운영하는 것은 배터리 모듈이 최적의 성능 발휘를 위한 온도환경을 용이하게 구현할 수 있다는 측면에서 유리한 이점이 있다. 그러나 차량의 전체적인 전력 소비율이 현저히 커져 전체적으로 에너지 효율이 크게 떨어지고, 이 때문에 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리가 크게 줄어드는 단점이 있다.
최근에는 배터리 냉각 또는 승온을 위한 장치로써 배터리 트레이의 내측에 일정 공간을 두고서 일정간격으로 장착되어있는 다수의 배터리, 다수의 배터리를 장착하고 있는 배터리 트레이, 배터리 트레이의 일측에 배터리로부터 발산된 열기를 배출하기 위한 냉각 팬을 구비하는 기술이 개발되어 있다.
또한, 상기 배터리 트레이에는 온도감지센서가 설치되는 한편, 배터리 컨트롤러에 릴레이가 구비되어 상기 온도감지센서의 감지신호에 따라 제어 작동되어져 냉각팬에 공급되는 전원을 차단 혹은 인가시키는 구조로 되어 있다.
그러나 이러한 종래 기술의 경우, 주변온도가 저온일 경우(특히 겨울철 저온인 경우를 들 수 있음) 능동적으로 대처하지 못하게 되어 배터리의 성능저하의 원인 중 하나로 대두되고 있는 실정이다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 대한민국 등록특허 제10-1865950호의 전기차의 배터리 저온시 가용 에너지 증대를 위한 배터리 승온 제어방법이 개시되어 있다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 전기차의 공회전이나 저속운행, 고속운행, 주위환경 등 다양한 변수에 의해 냉각수 순환라인을 통해 순환되는 냉각수 및 배터리팩유닛의 온도변화시 냉각수의 온도를 일정하게 유지하면서 상기 배터리팩유닛의 온도변화를 최소화하여 배터리 성능을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기차의 엔진룸(100)을 통해 배출된 냉각수를 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200)을 순차적으로 거쳐 상기 엔진룸(100)으로 재유입될 수 있도록 하는 냉각수 순환라인(300); 상기 엔진룸(100) 내부의 전방구동모터(110)와 워터펌프(150)사이의 냉각수 순환라인에 설치되어 상기 전방구동모터(110)를 통과한 냉각수의 온도를 센싱하는 프론트온도센서(400); 상기 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200)사이의 냉각수 순환라인에 설치되어 상기 후방구동모터(170)를 지난 냉각수를 상기 엔진룸(100)과 배터리팩유닛(200)사이의 냉각수 순환라인으로 바이패스할 수 있도록 마련되는 제1쓰리웨이밸브(500); 상기 제1쓰리웨이밸브(500)와 배터리팩유닛(200) 사이의 냉각수 순환라인(300)에 설치되는 제2쓰리웨이벨브(600); 상기 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수가 유동하는 냉각수 순환라인(300)에 길이방향 일측이 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 제2쓰리웨이벨브(600)에 연결되는 냉각수분기유동라인(700); 상기 배터리팩유닛(200)에 설치되는 배터리온도측정센서(210)에서 측정된 배터리팩유닛의 온도정보를 수신하고, 상기 워터펌프(150) 및 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,510)의 구동을 제어하도록 마련되는 제어부(800);를 포함하여 구성되고, 상기 냉각수분기유동라인(700)의 길이방향 일측에는, 상기 워터펌프(150)에서 배출되어 상기 냉각수분기유동라인(700)으로 유동하는 냉각수의 유동량을 조절할 수 있도록 하는 서모스탯유닛(710)이 설치되며, 상기 엔진룸(100)과 후방구동모터(170) 사이의 냉각수 순환라인에는, 상기 엔진룸(100)에서 배출되는 냉각수의 온도를 센싱할 수 있도록 하는 리어온도센서(410)가 설치되고, 상기 프론트온도센서(400)와 워터펌프(150)사이의 냉각수 순환라인(300)에는 쿨링팬(130)이 설치된 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
본 발명에 따르면 전기차의 운행상태 및 주위환경 등과 같은 다양한 변수에 의해 냉각수 순환라인을 통해 순환되는 냉각수 및 배터리팩유닛의 온도변화시 냉각수의 온도를 일정하게 유지하면서 상기 배터리팩유닛의 온도변화를 최소화할 수 있도록 이루어짐에 따라 배터리팩유닛의 성능을 일정하게 유지할 수 있게 되고, 그로 인해 전기차량의 주행가능거리 증대 및 연비증대를 기대할 수 있고, 배터리팩유닛의 감온시간이 과다하게 소요되지 않으면서도 효과적은 감온을 이룰 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템를 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 엔진룸 내부에서의 냉각수 흐름상태를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 제1,2쓰리웨이밸브에 의한 냉각수의 흐름상태를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 제어부의 전기적 연결상태를 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템를 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자나 제조자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있을 것이며, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 발명에 사용되는 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 엔진룸 내부에서의 냉각수 흐름상태를 나타낸 블록도이며,도 3은 본 발명에 따른 제1,2쓰리웨이밸브에 의한 냉각수의 흐름상태를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 제어부의 전기적 연결상태를 나타낸 블록도이다.
상기 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템은 전기차의 엔진룸(100)에서 배출된 냉각수가 후방구동모터(170) 및 배터리팩유닛(200)을 순차적으로 거쳐 상기 엔진룸(100)으로 재유입될 수 있도록 하는 냉각수 순환라인(300)과, 상기 엔진룸(100) 내부의 전방구동모터(110)를 통과한 냉각수의 온도를 측정하는 프론트온도센서(400)와, 상기 배터리팩유닛(200)로 유입되는 냉각수의 유동방향을 조절하는 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)와, 냉각수분기유동라인(700) 및 제어부(800)로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템은 냉각수 순환라인을 통해 순환되는 냉각수를 이용하여 배터리팩유닛의 온도변화를 최소화하여 성능저하를 방지할 수 있도록 하는 것이다.
상기 냉각수 순환라인(300)은 전기차의 엔진룸(100)을 통해 배출된 냉각수를 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200)을 순차적으로 거쳐 상기 엔진룸(100)으로 재유입될 수 있도록 하는 것이다.
즉, 상기 냉각수 순환라인(300)은 상기 배터리팩유닛(200) 내부와 상기 엔진룸(100) 및 전기차의 후방구동모터(170)를 순차적으로 지나도록 설치되고, 상기 배터리팩유닛(200) 내부에서 열교환에 의해 가열된 냉각수를 순환시켜 상기 엔진룸(100)으로 유동할 수 있도록 하는 것이다.
이때, 상기 엔진룸(100) 내부의 냉각수 순환라인은, 상기 엔진룸(100) 내부의 전방구동모터(110) 및 프론트온도센서(400), 라디에이터(120) 및 리저버탱크(140), 워터펌프(150)와 프론트인버터(160)를 순차적으로 연결하여 상기 배터리팩유닛(200)을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터(120)로 유입되어 열교환에 의해 냉각된 상태로 상기 프론트인버터(160)를 거쳐 엔진룸(100)의 외부로 유동할 수 있도록 이루어진다. 또한, 상기 배터리팩유닛(200)은 고전압 배터리를 구성하는 복수의 배터리셀을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 프론트온도센서(400)는 상기 엔진룸(100) 내부의 전방구동모터(110)와 워터펌프(150) 사이의 냉각수 순환라인에 설치되어 상기 전방구동모터(110)를 통과한 냉각수의 온도를 센싱하도록 하는 것으로, 상기 프론트온도센서(400)에서 센싱된 냉각수의 온도값은 상기 프론트온도센서(400)와 전기적으로 연결된 상기 제어부(800)로 전달된다.
또한, 상기 엔진룸(100)과 후방구동모터(170) 사이의 냉각수 순환라인에는 상기 엔진룸(100)에서 배출되는 냉각수의 온도를 센싱할 수 있도록 하는 리어온도센서(410)가 설치되고, 상기 리어온도센서(410)는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 센싱된 온도값을 상기 제어부(800)에서 수신받게 된다.
또한, 상기 제1쓰리웨이밸브(500)는 상기 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200) 사이의 냉각수 순환라인에 설치되어 상기 후방구동모터(170)를 지난 냉각수를 상기 엔진룸(100)과 배터리팩유닛(200) 사이의 순환라인으로 바이패스할 수 있도록 마련된다. 이때, 상기 제1쓰리웨이밸브(500)에는 상기 엔진룸(100)과 배터리팩유닛(200) 사이의 냉각수 순환라인과 연결되는 점핑순환라인(510)이 연결되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 제2쓰리웨이밸브(600)는 상기 제1쓰리웨이밸브(500)와 배터리팩유닛(200) 사이의 냉각수 순환라인(300)에 설치되는 것으로, 상기 배터리팩유닛(200)의 온도를 낮춰야 하는 경우 상기 엔진룸(100)의 워터펌프(150)에서 유동하여 후방구동모터(170)로 유동하는 냉각수 중 일부가 후술되는 서모스탯유닛(710)과 냉각수분기유동라인(700)에 의하여 상기 배터리팩유닛(200)으로 유입될 수 있도록 하여 상기 배터리팩유닛(200)의 온도를 낮춰 온도변화를 최소화할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상기 냉각수분기유동라인(700)은 상기 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수가 이동하는 냉각수 순환라인에 길이방향 일측이 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 제2쓰리웨이밸브(600)에 연결되게 설치되는 것이다.
즉, 상기 엔진룸(100) 내부의 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수 중 일부가 상기 제2쓰리웨이밸브(600)로 유동할 수 있도록 하여 상기 배터리팩유닛(200)의 온도를 효과적으로 낮출 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 상기 냉각수분기유동라인(700)의 길이방향 일측에는, 상기 워터펌프(150)에서 배출되어 상기 냉각수분기유동라인(700)으로 유동하는 냉각수의 유동량을 조절할 수 있도록 하는 서모스탯유닛(710)이 설치되는 것이 바람직할 것이다.
즉, 상기 배터리팩유닛(200)의 온도를 낮추기 위해 상기 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수 중 일부를 상기 제2쓰리웨이밸브(600)로 유동시키는 경우, 후술되는 상기 제어부(800)의 전기적 신호에 의해 구동되어 상기 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수 중 대략 70~80%의 냉각수가 상기 냉각수분기유동라인(700)을 통해 상기 제2쓰리웨이밸브(600)로 유동될 수 있도록 하고, 나머지 냉각수는 상기 냉각수 순환라인(300)을 통해 상기 후방구동모터(170)방향으로 유동할 수 있도록 하는 것이다.
이로 인해 상기 워터펌프(150)에서 배출된 낮은 온도의 냉각수가 상기 배터리팩유닛(200)에 유입될 수 있어 상기 배터리팩유닛(200)의 온도변화를 최소화하여 성능저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)는 후술되는 상기 제어부(800)의 제어신호에 의해 개폐동작하여 냉각수의 유동방향으로 조절할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 제어부(800)는 상기 배터리팩유닛(200)에 설치되는 배터리온도측정센서(210)에서 측정된 배터리팩유닛의 온도정보를 수신하고, 상기 워터펌프(150) 및 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)의 구동은 물론 상기 서모스탯유닛(710)의 구동을 제어하도록 마련된다.
또한, 상기 제어부(800)에는 차량에 마련된 통신라인을 통해 프론트인버터(160)와 리어인버터(165), 상기 프론트온도센서(400)와 리어온도센서(410)와 통신 가능하게 전기적으로 연결될 수 있을 것이다.
이와 같이 상기 제어부(800)은 상기 엔진룸(100) 내부의 각 기술적구성 및 리어온도센서(410), 리어인버터(165), 후방구동모터(170), 제1,2쓰리웨이밸브(500,600), 배터리팩유닛(200) 및 배터리온도측정센서(210)와 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 프론트온도센서(400)와 워터펌프(150) 사이의 냉각수 순환라인(300)에는 쿨링팬(130)이 설치될 수 있는데, 상기 쿨링팬(130)은 상기 배터리팩유닛(200)의 온도가 설정온도 이상으로 감지되는 경우, 상기 제어부(800)의 구동신호에 의해 구동하여 상기 프론트온도센서(400)를 통과하여 전기차의 라디에이터(120)를 통과하는 냉각수의 온도를 효과적으로 낮춰 상기 제2쓰리웨이밸브(600)를 통해 상기 배터리팩유닛(200)으로 유동하는 냉각수에 의해 상기 배터리팩유닛(200)의 온도변화를 최소화 할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 차량의 공회전시에는 상기 배터리팩유닛(200)의 온도가 급격히 상승하지 않은 상태에 있게 되므로 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)를 순차적으로 지난 후, 사익 배터리팩유닛(200)으로 유동할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용을 살펴보면, 먼저 전기차의 공회전시나 저속운행시에는 상기 배터리팩유닛(200)의 온도가 급격히 상승되지 않게 되므로 상기 엔진룸(100)의 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수는 상기 후방구동모터(170)와 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)를 순차적으로 거친 후, 상기 엔진룸(100)으로 재유입되는 순화과정을 이루게 된다. 상기 엔진룸(100)의 라디에이터(120)에 인접되게 설치된 상기 쿨링팬(130)은 상기 제어부(800)의 구동정지 신호에 의해 구동하지 않는 상태에 있게 된다.
상기와 같은 냉각수 순환과정이 장기간 이루어지는 과정에서 상기 프론트온도센서(400)에서 상기 제어부(800)로 수신된 냉각수의 온도가 설정온도 이상 예를 들어 순환 냉각수의 온도가 40℃ 이상으로 측정되면 상기 쿨링팬(130)이 구동하게 되고, 상기 제1쓰리웨이밸브(500)로 유입된 냉각수는 상기 점핑순환라인(510)을 통해 상기 배터리팩유닛(200)을 거치지 않은 상태로 상기 엔진룸(100) 내부로 재유입되며, 상기 워터펌프(150)에서 유출된 냉각수는 서모스탯유닛(710)에 의해 상기 워터펌프(150)에서 배출된 유량 중 대략 70~80%가 상기 냉각수분기유동라인(700) 및 제2쓰리웨이밸브(600)를 순차적으로 거쳐 상기 배터리팩유닛(200)을 통과 후 상기 엔진룸(100)으로 재유입된다.
이후, 상기 프론트온도센서(400)에서 센싱된 온도가 설정온도 이하 예를 들어 순환 냉각수의 온도가 30℃ 이하으로 측정되면 상기 쿨링팬(130)의 구동이 정지되고, 상기 엔진룸(100)에서 유출된 냉각수는 상기 후방구동모터(170)와 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)를 순차적으로 거쳐 상기 배터리팩유닛(200)의 내부를 유동후, 상기 엔진룸(100)의 내부로 재유입된다.
또한, 전기차의 장기간 저속주행이나 고속운행 등 어러 다양한 요소에 의해 상기 배터리팩유닛(200)의 배터리온도측정센서(210)에서 측정된 온도가 설정온도 이상 예를 들어 상기 배터리온도측정센서(210)에서 측정된 배터리팩유닛(200)의 온도가 35℃이상으로 측정되면 상기 쿨링팬(130)이 구동하게 되고, 상기 제1쓰리웨이밸브(500)로 유입된 냉각수는 상기 점핑순환라인(510)을 통해 상기 배터리팩유닛(200)을 거치지 않은 상태로 상기 엔진룸(100) 내부로 재유입되며, 상기 워터펌프(150)에서 유출된 냉각수는 서모스탯유닛(710)에 의해 상기 워터펌프(150)에서 배출된 유량 중 대략 70~80%가 상기 냉각수분기유동라인(700) 및 제2쓰리웨이밸브(600)를 순차적으로 거쳐 상기 배터리팩유닛(200)을 통과 후 상기 엔진룸(100)으로 재유입된다.
또한, 상기 배터리팩유닛(200)의 온도가 35℃ 이하인 경우에는 상기 워터펌프(150)에서 유출된 냉각수는 서모스탯유닛(710)에 의해 상기 워터펌프(150)에서 배출된 유량 중 대략 20~30%가 상기 냉각수분기유동라인(700) 및 제2쓰리웨이밸브(600)를 순차적으로 거쳐 상기 배터리팩유닛(200)을 통과 후 상기 엔진룸(100)으로 재유입된다.
이후, 상기 배터리팩유닛(200)의 온도가 30℃ 이하가 되면 상기 쿨링팬(130)의 구동이 정지되고, 상기 엔진룸(100)에서 유출된 냉각수는 상기 후방구동모터(170)와 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)를 순차적으로 거쳐 상기 배터리팩유닛(200)의 내부를 유동후, 상기 엔진룸(100)의 내부로 재유입된다.
이와 같이 본 발명에 따른 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템는 전기차의 공회전이나 저속운행, 고속운행, 주위환경 등 다양한 변수에 의해 냉각수 순환라인을 통해 순환되는 냉각수 및 배터리팩유닛의 온도변화시 냉각수의 온도를 일정하게 유지하면서 상기 배터리팩유닛의 온도변화를 최소화하여 배터리 성능을 일정하게 유지할 수 있게 되고, 이러한 열관리 효율의 증대를 통한 전기차량의 주행가능거리를 늘려 연비증대를 도모할 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정하지 않고, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 엔진룸 110: 전방구동모터
120: 라디에이터 130: 쿨링팬
140: 리저버탱크 150: 워터펌프
160: 프론트인버터 165: 리어인버터
170: 후방구동모터 200: 배터리팩유닛
210: 배터리온도측정센서 300: 냉각수 순환라인
400: 프론트온도센서 410: 리어온도센서
500: 제1쓰리웨이밸브 510: 점핑순환라인
600: 제2쓰리웨이밸브 700: 냉각수분기유동라인
710: 서모스탯유닛 800: 제어부

Claims (4)

  1. 전기차의 엔진룸(100)을 통해 배출된 냉각수를 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200)을 순차적으로 거쳐 상기 엔진룸(100)으로 재유입될 수 있도록 하는 냉각수 순환라인(300); 상기 엔진룸(100) 내부의 전방구동모터(110)와 워터펌프(150)사이의 냉각수 순환라인에 설치되어 상기 전방구동모터(110)를 통과한 냉각수의 온도를 센싱하는 프론트온도센서(400); 상기 후방구동모터(170)와 배터리팩유닛(200)사이의 냉각수 순환라인에 설치되어 상기 후방구동모터(170)를 지난 냉각수를 상기 엔진룸(100)과 배터리팩유닛(200)사이의 냉각수 순환라인으로 바이패스할 수 있도록 마련되는 제1쓰리웨이밸브(500); 상기 제1쓰리웨이밸브(500)와 배터리팩유닛(200) 사이의 냉각수 순환라인(300)에 설치되는 제2쓰리웨이벨브(600); 상기 워터펌프(150)에서 배출된 냉각수가 유동하는 냉각수 순환라인(300)에 길이방향 일측이 연결된 상태로 길이방향 타측이 상기 제2쓰리웨이벨브(600)에 연결되는 냉각수분기유동라인(700); 상기 배터리팩유닛(200)에 설치되는 배터리온도측정센서(210)에서 측정된 배터리팩유닛의 온도정보를 수신하고, 상기 워터펌프(150) 및 상기 제1,2쓰리웨이밸브(500,600)의 구동을 제어하도록 마련되는 제어부(800);를 포함하여 구성되고,
    상기 냉각수분기유동라인(700)의 길이방향 일측에는, 상기 워터펌프(150)에서 배출되어 상기 냉각수분기유동라인(700)으로 유동하는 냉각수의 유동량을 조절할 수 있도록 하는 서모스탯유닛(710)이 설치되며, 상기 엔진룸(100)과 후방구동모터(170) 사이의 냉각수 순환라인에는, 상기 엔진룸(100)에서 배출되는 냉각수의 온도를 센싱할 수 있도록 하는 리어온도센서(410)가 설치되고,
    상기 프론트온도센서(400)와 워터펌프(150)사이의 냉각수 순환라인(300)에는 쿨링팬(130)이 설치된 것을 특징으로 하는 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
KR1020190060425A 2019-05-23 2019-05-23 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템 KR102249052B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190060425A KR102249052B1 (ko) 2019-05-23 2019-05-23 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190060425A KR102249052B1 (ko) 2019-05-23 2019-05-23 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200135615A KR20200135615A (ko) 2020-12-03
KR102249052B1 true KR102249052B1 (ko) 2021-05-10

Family

ID=73779482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190060425A KR102249052B1 (ko) 2019-05-23 2019-05-23 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102249052B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707968A (zh) * 2021-10-29 2021-11-26 三一汽车制造有限公司 多支路高压电池系统及其温差控制方法和装置
CN116259888B (zh) * 2023-05-12 2023-07-25 河南师范大学 一种新能源汽车电池组温度控制方法
KR102684204B1 (ko) * 2023-12-29 2024-07-11 (주)엠피에스코리아 배터리 팩의 냉각 구조

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014136567A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Calsonic Kansei Corp 冷媒循環装置、車両用空調装置、冷媒循環装置の制御方法、およびプログラム
JP6489282B2 (ja) 2016-04-01 2019-03-27 株式会社デンソー 冷却モジュール

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101417324B1 (ko) * 2012-08-24 2014-07-09 현대자동차주식회사 차량용 배터리모듈의 승온장치
KR102685305B1 (ko) * 2017-02-10 2024-07-17 한온시스템 주식회사 자동차의 통합 열관리 시스템
KR102399618B1 (ko) * 2017-05-30 2022-05-18 현대자동차주식회사 차량의 공조시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014136567A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Calsonic Kansei Corp 冷媒循環装置、車両用空調装置、冷媒循環装置の制御方法、およびプログラム
JP6489282B2 (ja) 2016-04-01 2019-03-27 株式会社デンソー 冷却モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200135615A (ko) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102518177B1 (ko) 차량의 공조시스템
KR102249052B1 (ko) 냉각수를 이용한 전기차용 배터리팩유닛의 온도관리 시스템
KR102450408B1 (ko) 차량의 공조시스템
KR102399618B1 (ko) 차량의 공조시스템
CN204361210U (zh) 一种电动汽车电池组热管理系统
CN101000972B (zh) 用于混合动力汽车的电池热控制装置
CN109572486B (zh) 一种混合动力汽车动力电池热管理系统及控制方法
KR102373420B1 (ko) 전기자동차 공조 시스템
KR20200142617A (ko) 차량용 열관리시스템
KR101436960B1 (ko) 냉난방 공조시스템과 연계한 전기차 배터리 온도관리 시스템 및 그 운용방법
KR20200127068A (ko) 차량용 열관리시스템
WO2015162855A1 (ja) 車両用空調装置
US20180272877A1 (en) Electric Vehicle with Thermal Management System
US20180154782A1 (en) Water Cooled Type Cooling-Heating System for Vehicle
CA2651139A1 (en) Power supply unit
CN110356188A (zh) 车辆的加热系统
KR101760023B1 (ko) 전기자동차의 배터리 히팅장치
CN102050007A (zh) 电动汽车热管理控制系统
CN102689586A (zh) 一种用于电动汽车的一体化温度控制系统
CN106299411A (zh) 燃料电池热管理系统和具有其的车辆
KR20190036729A (ko) 차량용 배터리의 냉각승온시스템
KR20200066897A (ko) 차량용 열 관리 시스템
CN206532827U (zh) 一种燃料电池汽车整车温度管理系统
KR102647199B1 (ko) 친환경 차량의 배터리 관리 시스템 및 방법
US20190009635A1 (en) Heating, ventilation, and air conditioning system for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right