KR102545648B1

KR102545648B1 - 전기자동차의 열관리 시스템

Info

Publication number: KR102545648B1
Application number: KR1020210001995A
Authority: KR
Inventors: 신용복
Original assignee: 송과모터스 주식회사
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2023-06-20
Also published as: KR20220099735A

Abstract

본 발명은 전기자동차의 주행거리가 최대한 보장될 수 있게 하고, 전기자동차의 성능 향상으로 인해 높은 에너지가 사용되면서 발열량 또한 증대되는 추세에서 모터를 포함한 전기 부품의 발열을 제어하는 동시에 배터리의 성능 및 수명이 극대화될 수 있도록 하는 전기자동차의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전기자동차의 열관리 시스템은, 저온 라디에이터(LTR), 라디에이터 및 상기 라디에이터의 팬을 포함하는 방열부와, 상기 저온 라디에이터 유출구와 상기 전기자동차의 배터리 모듈을 연결하는 제1 단위유로, 상기 라디에이터의 유입구와 상기 전기자동차의 PE모듈을 연결하는 제2 단위유로, 상기 저온 라디에이터의 유입구와 상기 배터리 모듈을 연결하는 제3 단위유로 및 상기 라디에이터의 유출구와 상기 PE모듈을 연결하는 제4 단위유로를 포함하는 유로부와, 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로 상에 설치되는 제1 사방밸브와, 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로 상에 설치되는 제2 사방밸브와, 상기 제4 단위유로 상에 상기 제2 사방밸브보다 전방에 위치하도록 설치되는 제1 펌프와, 상기 제1 단위유로 상에 상기 제1 사방밸브보다 전방에 위치하도록 설치되는 제2 펌프와, 상기 방열부, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

전기자동차의 열관리 시스템{Thermal management system for electric vehicle}

본 발명은 전기자동차의 주행거리가 최대한 보장될 수 있게 하고, 전기자동차의 성능 향상으로 인해 높은 에너지가 사용되면서 발열량 또한 증대되는 추세에서 모터를 포함한 전기 부품의 발열을 제어하는 동시에 배터리의 성능 및 수명이 극대화될 수 있도록 하는 전기자동차의 열관리 시스템에 관한 것이다.

엔진과 변속기로 대표되는 내연기관의 동력전달시스템과는 다르게 전기자동차에서는 모터, 전력변환장치 및 배터리가 그 역할을 분담하여 동력의 발생, 변화 및 저장 역할을 각각 수행한다. 따라서 전기자동차의 동력전달시스템을 통한 발열은 대부분 전류의 흐름에 의하여 발생된다.

그리고 최근 전기자동차의 주행거리 증대 및 동력 성능의 향상으로 인해 전기자동차의 동력전달시스템을 구성하는 주요 부품에서의 발열량이 증가하고 있고, 이에 따라 전기자동차의 열관리를 위한 시스템이 기존의 공냉식에서 수냉각 방식으로 전환되는 추세이다.

한편, 전기자동차는 엔진 열원이 없으므로, 겨울철 실내의 난방을 위해서 통상 저항(PTC, Positive Temperature Coefficient) 히터를 통해 전기에너지를 열에너지로 변환하여 실내에 공급한다.

그러나 이러한 난방 방식은 1회 충전을 통한 주행가능거리를 줄이고, 이는 전기자동차의 성능, 상품성 등의 저하로 이어진다.

따라서 전기자동차의 발전과 더불어 기존의 에어컨 시스템을 포함한 통합적인 열관리 시스템의 중요성이 전기자동차 산업의 중요한 기술 요소로 부각되고 있다.

즉, 상술한 것처럼 전기자동차는 내연기관 자동차와는 달리 엔진에서 발생되는 열원을 가지고 있지 않아 겨울철 난방 에너지를 배터리 전원에서 활용할 수 밖에 없고, 이러한 난방에 따른 배터리 소모는 해당 전기자동차의 주행거리 감소로 이어지므로, 전기자동차의 주행거리를 최대한 보장할 수 있는 열관리 시스템이 매우 필요한 상황이다.

또한, 전기자동차의 성능이 향상됨에 따라 모터를 포함한 구성품에서의 발열량을 더욱 증대될 것이고, 이와 같이 높은 에너지를 사용하는 데 따른 모터를 포함한 전기 부품의 발열을 제어하고, 배터리의 성능 및 수명을 극대화시킬 수 있는 열관리 시스템의 제공이 매우 필요한 상황이다.

한국 공개특허 제10-2019-0033115호(2019.03.29.공개), “전기 자동차 통합 열관리시스템” 한국 공개특허 제10-2019-0041415호(2019.04.22.공개), “열 커패시터를 이용한 하이브리드 및 완전 전기 자동차들을 위한 배터리 열 관리 시스템” 한국 등록특허 제10-1190331호(2012.10.11.공고), “전동식 워터 펌프”

본 발명의 실시 예는 전기자동차의 주행거리가 최대한 보장될 수 있게 하고, 전기자동차의 성능 향상으로 인해 높은 에너지가 사용되면서 발열량 또한 증대되는 추세에서 모터를 포함한 전기 부품의 발열을 제어하는 동시에 배터리의 성능 및 수명이 극대화될 수 있도록 하는 전기자동차의 열관리 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 열관리 시스템은, 전기자동차의 동력전달시스템에 대한 열관리 시스템에 있어서, 저온 라디에이터(LTR), 라디에이터 및 상기 라디에이터의 팬을 포함하는 방열부와, 상기 저온 라디에이터 유출구와 상기 전기자동차의 배터리 모듈을 연결하는 제1 단위유로, 상기 라디에이터의 유입구와 상기 전기자동차의 PE모듈을 연결하는 제2 단위유로, 상기 저온 라디에이터의 유입구와 상기 배터리 모듈을 연결하는 제3 단위유로 및 상기 라디에이터의 유출구와 상기 PE모듈을 연결하는 제4 단위유로를 포함하는 유로부와, 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로 상에 설치되는 제1 사방밸브와, 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로 상에 설치되는 제2 사방밸브와, 상기 라디에이터의 유출구로부터 상기 PE모듈을 향하는 방향을 전방으로 정할 때, 상기 제4 단위유로 상에 상기 제2 사방밸브보다 전방에 위치하도록 설치되는 제1 펌프와, 상기 저온 라디에이터의 유출구로부터 상기 배터리 모듈을 향하는 방향을 전방으로 정할 때, 상기 제1 단위유로 상에 상기 제1 사방밸브보다 전방에 위치하도록 설치되는 제2 펌프와, 상기 방열부, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 배터리 모듈의 배터리셀 온도에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제1 작동모드, 상기 PE모듈의 온도에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제2 작동모드, 상기 배터리 모듈의 장치들 온도에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제3 작동모드, 상기 배터리 모듈의 충전 방식에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제4 작동모드가 설정된 것일 수 있다.

또한, 상기 제1 작동모드에는 상기 배터리셀의 온도가 5℃를 초과할 때 상기 제1 사방밸브를 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로에 대한 개방 상태로 작동시키고 상기 제2 사방밸브를 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로에 대한 개방 상태로 작동시키고 상기 팬은 오프(OFF) 시키고 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키고 작동회전속도 1000RPM으로 VCU(Vehicle Control Unit, 전자제어장치) 지령 RPM 제어시키는 제1 모드와, 상기 배터리셀의 온도가 0℃ 미만일 때 상기 팬은 오프(OFF) 시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키고 상기 제1 사방밸브는 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로에 대한 폐쇄 상태로 작동시키며 상기 제2 사방밸브는 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로에 대한 폐쇄 상태로 작동시키는 제2 모드와, 상기 배터리셀의 온도가 0∼5℃일 때 상기 팬은 오프(OFF) 시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키고 상기 제1 사방밸브는 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로에 대한 개방 상태로 작동시키며 상기 제2 사방밸브는 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로에 대한 폐쇄 상태로 작동시키는 제3 모드가 포함될 수 있다.

또한, 상기 제2 작동모드에는 상기 PE모듈의 온도가 30℃ 미만일 때 상기 팬은 로우(Lo) 상태로 작동시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키는 제1 모드와, 상기 PE모듈의 온도가 30∼65℃일 때 상기 팬은 하이(Hi) 상태로 작동시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키는 제2 모드와, 상기 PE모듈의 온도가 65℃를 초과할 때 상기 팬은 하이(Hi) 상태로 작동시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키는 제3 모드가 포함될 수 있다.

또한, 상기 제3 작동모드에는 상기 배터리 모듈의 장치들 온도가 5∼15℃일 때 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU지령 RPM 제어시키는 제1 모드와, 상기 배터리 모듈의 장치들 온도가 15∼30℃일 때 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키는 제2 모드와, 상기 배터리 모듈의 장치들 온도가 30℃를 초과할 때 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키는 제3 모드가 포함될 수 있다.

또한, 상기 제3 작동모드의 상기 제1 내지 제3 모드에서 상기 제1 펌프는 온(ON) 상태인 것일 수 있다.

또한, 상기 제4 작동모드에는 상기 배터리 모듈의 충전 방식이 고속 충전인 동시에 상기 배터리셀의 온도가 5℃ 이상일 때 상기 제1 펌프를 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU지령 RPM 제어시키고 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키는 제1 모드와, 상기 배터리 모듈의 충전 방식이 일반 충전인 동시에 상기 배터리셀의 온도가 5℃ 이상일 때 상기 제1 펌프 및 제2 펌프를 각각 온(ON) 시키는 제2 모드가 포함될 수 있다.

또한, 상기 제4 작동모드에는 상기 배터리 모듈의 전압강하로 인해 LDC가 작동 시 상기 제1 펌프를 온(ON) 시키는 제3 모드가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 제4 작동모드에는 상기 배터리셀의 온도가 50℃ 이상으로 상승 시 충전을 중지하는 제4 모드가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 전기자동차의 주행거리가 최대한 보장될 수 있게 되고, 전기자동차의 성능 향상으로 인해 높은 에너지가 사용되면서 발열량 또한 증대되는 추세에서 모터를 포함한 전기 부품의 발열이 제어되는 동시에 배터리의 성능 및 수명이 극대화될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 열관리 시스템을 개략적으로 예시한 구성도
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 열관리 시스템의 작동모드별 유로 연결 및 밸브 개폐 상태를 개략적으로 예시한 구성도

이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

발명에서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”,　＂…모듈“ 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 열관리 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 열관리 시스템을 개략적으로 예시한 구성도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 열관리 시스템의 작동모드별 유로 연결 및 밸브 개폐 상태를 개략적으로 예시한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 열관리 시스템은 방열부(10), 유로부(20), 제1 사방밸브(30), 제2 사방밸브(40), 제1 펌프(50), 제2 펌프(60) 및 제어부(70)를 포함하여 구성된다.

방열부(10)는 저온 라디에이터(LTR, 11), 라디에이터(12) 및 라디에이터(12)의 팬(13)을 포함하여 구성된다.

유로부(20)는 저온 라디에이터(11) 유출구와 전기자동차의 배터리 모듈(100)을 연결하는 제1 단위유로(21), 라디에이터(12)의 유입구와 전기자동차의 PE모듈(200)을 연결하는 제2 단위유로(22), 저온 라디에이터(11)의 유입구와 배터리 모듈(100)을 연결하는 제3 단위유로(23) 및 라디에이터(11)의 유출구와 PE모듈(200)을 연결하는 제4 단위유로(24)를 포함하여 구성된다. 이때 PE모듈(200)은 모터, 인버터, 감속기 등을 통합한 것으로서, 내연기관의 엔진 및 파워트레인에 대응되는 구성을 말한다.

제1 사방밸브(30)는 유로부(20)의 제3 단위유로(23) 및 제4 단위유로(24) 상에 설치된다.

제2 사방밸브(40)는 유로부(20)의 제1 단위유로(21) 및 제2 단위유로(22) 상에 설치된다.

제1 펌프(50)는 라디에이터(12)의 유출구로부터 전기자동차의 PE모듈(200)을 향하는 방향을 전방으로 정할 때, 유로부(20)의 제4 단위유로(24) 상에 제2 사방밸브(40)보다 전방에 위치하도록 설치된다.

제2 펌프(60)는 저온 라디에이터(11)의 유출구로부터 전기자동차의 배터리 모듈(100)을 향하는 방향을 전방으로 정할 때, 유로부(20)의 제1 단위유로(21) 상에 제1 사방밸브(30)보다 전방에 위치하도록 설치된다.

제어부(70)는 방열부(10), 제1 사방밸브(30), 제2 사방밸브(40), 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)의 작동을 제어한다.

그리고 제어부(70) 배터리 모듈(100)의 배터리셀 온도에 따라 팬(13), 제1 사방밸브(30), 제2 사방밸브(40), 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60) 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제1 작동모드, PE모듈(200)의 온도에 따라 팬(13), 제1 사방밸브(30), 제2 사방밸브(40), 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60) 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제2 작동모드, 배터리 모듈(100)의 장치들 온도에 따라 팬(13), 제1 사방밸브(30), 제2 사방밸브(40), 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60) 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제3 작동모드, 상기 배터리 모듈(100)의 충전 방식에 따라 팬(13), 제1 사방밸브(30), 제2 사방밸브(40), 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60) 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제4 작동모드가 설정된 것일 수 있다.

또한, 제어부(700)의 제1 작동모드에는 배터리 모듈(100)의 배터리셀 온도가 5℃를 초과할 때 제1 사방밸브(30)를 유로부(20)의 제1 단위유로(21) 및 제2 단위유로(22)에 대한 개방 상태로 작동시키고 제2 사방밸브(40)를 유로부(20)의 제3 단위유로(23) 및 제4 단위유로(24)에 대한 개방 상태로 작동시키고 팬(13)은 오프(OFF)시키고 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)는 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU(Vehicle Control Unit, 전자제어장치) 지령 RPM 제어시키는 제1 모드와, 배터리 모듈(100)의 배터리셀의 온도가 0℃ 미만일 때 팬(13)은 오프(OFF) 시키고 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)는 온(ON) 시키고 제1 사방밸브(30)는 유로부(20)의 제3 단위유로(23) 및 제4 단위유로(24)에 대한 폐쇄 상태로 작동시키며 제2 사방밸브(40)는 유로부(20) 의 제1 단위유로(21) 및 제2 단위유로(22)에 대한 폐쇄 상태로 작동시키는 제2 모드와, 배터리 모듈(100)의 배터리셀 온도가 0∼5℃일 때 팬(13)은 오프(OFF) 시키고 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)는 온(ON) 시키고 제1 사방밸브(30)는 유로부(20)의 제3 단위유로(23) 및 제4 단위유로(24)에 대한 개방 상태로 작동시키며 제2 사방밸브(40)는 유로부(20)의 제1 단위유로(21) 및 제2 단위유로(22)에 대한 폐쇄 상태로 작동시키는 제3 모드가 포함되는 것일 수 있다.

그리고 제어부(700)의 상기 작동모드 중 상기 제1 모드에서 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)를 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU(Vehicle Control Unit, 전자제어장치) 지령 RPM 제어시키는 것은 다음의 이유에 따른 것이다. 즉, 펌프계의 관로에서 정전 등으로 발생되는 펌프 급차단, 급가동 또는 밸브의 급속한 개폐동으로 수격작용이 발생되어 해당 펌프 및 그 밸브 그리고 관로 등에 파손이 발생될 우려가 있으므로, 이의 방지를 위해 제1 펌프(50) 및 제2 펌프 중 어느 하나 또는 둘 모두가 OFF 상태가 되지 않도록 최소 1000RPM으로 VCU 지령 RPM제어를 하는 것이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 부연 설명하면, 도 2는 제어부(70)의 제1 작동모드에서 제1 모드를 예시한 것이고, 도 3은 제어부(70)의 제1 작동모드에서 제2 모드를 예시한 것이며, 도 4는 제어부(70)의 제1 작동모드에서 제3 모드를 예시한 것이다.

또한, 제어부(70)의 제2 작동모드에는 전기자동차의 PE모듈(200) 온도가 30℃ 미만일 때 팬(13)은 로우(Lo) 상태로 작동시키고 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)는 온(ON) 시키는 제1 모드와, 전기자동차의 PE모듈(200) 온도가 30∼65℃일 때 팬(13)은 하이(Hi) 상태로 작동시키고 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)는 온(ON) 시키는 제2 모드와, 전기자동차의 PE모듈(200) 온도가 65℃를 초과할 때 팬(13)은 하이(Hi) 상태로 작동시키고 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)는 온(ON) 시키는 제3 모드가 포함되는 것일 수 있다.

또한, 제어부(70)의 제3 작동모드에는 배터리 모듈(100)의 장치들 온도가 5∼15℃일 때 제2 펌프(60)를 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU지령 RPM 제어시키는 제1 모드와, 배터리 모듈(100)의 장치들 온도가 15∼30℃일 때 제2 펌프(60)를 온(ON) 시키는 제2 모드와, 배터리 모듈(100)의 장치들 온도가 30℃를 초과할 때 제2 펌프(60)를 온(ON) 시키는 제3 모드가 포함되는 것일 수 있다.

이때, 제어부(70)의 제3 작동모드의 제1 내지 제3 모드에서 제1 펌프(50)는 온(ON) 상태인 것일 수 있다.

또한, 제어부(70)의 제4 작동모드에는 배터리 모듈(100)의 충전 방식이 고속 충전인 동시에 배터리 모듈(100)의 배터리셀의 온도가 5℃ 이상일 때 제1 펌프(50)를 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU지령 RPM 제어시키고 제2 펌프(60)를 온(ON) 시키는 제1 모드와, 배터리 모듈(100)의 충전 방식이 일반 충전인 동시에 배터리 모듈(100)의 배터리셀의 온도가 5℃ 이상일 때 제1 펌프(50) 및 제2 펌프(60)를 각각 온(ON) 시키는 제2 모드가 포함되는 것일 수 있다.

그리고 제어부(70)의 제4 작동모드에는 배터리 모듈(100)의 전압강하로 인해 LDC(Low DC-DC Converter)가 작동 시 제1 펌프(50)를 온(ON) 시키는 제3 모드가 더 포함되는 것일 수 있다.

또한, 제어부(70)의 제4 작동모드에는 배터리 모듈(100)의 배터리셀 온도가 50℃ 이상으로 상승 시 충전을 중지하는 제4 모드가 더 포함될 수 있다.

상술한 구성에 따라, 전기자동차의 동력전달시스템에 대한 제어부의 다양하고 효율적인 제어를 통해서, 전기자동차의 배터리 모듈에 충전된 에너지가 해당 전기자동차의 주행에 최대한 활용될 수 있게 되고, 이에 따라 전기자동차의 1회 충전을 기준으로 한 주행거리가 최대한 보장될 수 있게 된다. 또한, 전기자동차의 성능 향상으로 인해 높은 에너지가 사용되면서 발열량 또한 증대되는 추세에서 모터를 포함한 전기 부품의 발열이 제어되는 동시에 배터리의 성능 및 수명이 극대화될 수 있게 된다.

이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정하여 저서는 안되며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 방열부 11 : 저온 라디에이터
12 : 라디에이터 13 : 팬
20 : 유로부 21 : 제1 단위유로
22 : 제2 단위유로 23 : 제3 단위유로
24 : 제4 단위유로 30 : 제1 사방밸브
40 : 제2 사방밸브 50 : 제1 펌프
60 : 제2 펌프 70 : 제어부
100 : 배터리 모듈 200 : PE모듈

Claims

전기자동차의 동력전달시스템에 대한 열관리 시스템에 있어서,
저온 라디에이터(LTR), 라디에이터 및 상기 라디에이터의 팬을 포함하는 방열부;
상기 저온 라디에이터 유출구와 상기 전기자동차의 배터리 모듈을 연결하는 제1 단위유로, 상기 라디에이터의 유입구와 상기 전기자동차의 PE모듈을 연결하는 제2 단위유로, 상기 저온 라디에이터의 유입구와 상기 배터리 모듈을 연결하는 제3 단위유로 및 상기 라디에이터의 유출구와 상기 PE모듈을 연결하는 제4 단위유로를 포함하는 유로부;
상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로 상에 설치되는 제1 사방밸브;
상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로 상에 설치되는 제2 사방밸브;
상기 라디에이터의 유출구로부터 상기 PE모듈을 향하는 방향을 전방으로 정할 때, 상기 제4 단위유로 상에 상기 제2 사방밸브보다 전방에 위치하도록 설치되는 제1 펌프;
상기 저온 라디에이터의 유출구로부터 상기 배터리 모듈을 향하는 방향을 전방으로 정할 때, 상기 제1 단위유로 상에 상기 제1 사방밸브보다 전방에 위치하도록 설치되는 제2 펌프; 및
상기 방열부, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 배터리 모듈의 배터리셀 온도에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제1 작동모드, 상기 PE모듈의 온도에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제2 작동모드, 상기 배터리 모듈의 장치들 온도에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제3 작동모드, 상기 배터리 모듈의 충전 방식에 따라 상기 팬, 제1 사방밸브, 제2 사방밸브, 제1 펌프 및 제2 펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제4 작동모드가 설정된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 제1 작동모드에는 상기 배터리셀의 온도가 5℃를 초과할 때 상기 제1 사방밸브를 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로에 대한 개방 상태로 작동시키고 상기 제2 사방밸브를 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로에 대한 개방 상태로 작동시키고 상기 팬은 오프(OFF) 시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU(Vehicle Control Unit, 전자제어장치) 지령 RPM 제어시키는 제1 모드와, 상기 배터리셀의 온도가 0℃ 미만일 때 상기 팬은 오프(OFF) 시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키고 상기 제1 사방밸브는 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로에 대한 폐쇄 상태로 작동시키며 상기 제2 사방밸브는 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로에 대한 폐쇄 상태로 작동시키는 제2 모드와, 상기 배터리셀의 온도가 0∼5℃일 때 상기 팬은 오프(OFF) 시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키고 상기 제1 사방밸브는 상기 제3 단위유로 및 제4 단위유로에 대한 개방 상태로 작동시키며 상기 제2 사방밸브는 상기 제1 단위유로 및 제2 단위유로에 대한 폐쇄 상태로 작동시키는 제3 모드가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 작동모드에는 상기 PE모듈의 온도가 30℃ 미만일 때 상기 팬은 로우(Lo) 상태로 작동시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키는 제1 모드와, 상기 PE모듈의 온도가 30∼65℃일 때 상기 팬은 하이(Hi) 상태로 작동시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키는 제2 모드와, 상기 PE모듈의 온도가 65℃를 초과할 때 상기 팬은 하이(Hi) 상태로 작동시키고 상기 제1 펌프 및 제2 펌프는 온(ON) 시키는 제3 모드가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 작동모드에는 상기 배터리 모듈의 장치들 온도가 5∼15℃일 때 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU지령 RPM 제어시키는 제1 모드와, 상기 배터리 모듈의 장치들 온도가 15∼30℃일 때 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키는 제2 모드와, 상기 배터리 모듈의 장치들 온도가 30℃를 초과할 때 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키는 제3 모드가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 제3 작동모드의 상기 제1 내지 제3 모드에서 상기 제1 펌프는 온(ON) 상태인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제4 작동모드에는 상기 배터리 모듈의 충전 방식이 고속 충전인 동시에 상기 배터리셀의 온도가 5℃ 이상일 때 상기 제1 펌프를 온(ON) 시키고 작동회전속도 최소 1000RPM으로 VCU지령 RPM 제어시키고 상기 제2 펌프를 온(ON) 시키는 제1 모드와, 상기 배터리 모듈의 충전 방식이 일반 충전인 동시에 상기 배터리셀의 온도가 5℃ 이상일 때 상기 제1 펌프 및 제2 펌프를 각각 온(ON) 시키는 제2 모드가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제4 작동모드에는 상기 배터리 모듈의 전압강하로 인해 LDC가 작동 시 상기 제1 펌프를 온(ON) 시키는 제3 모드가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제4 작동모드에는 상기 배터리셀의 온도가 50℃ 이상으로 상승 시 충전을 중지하는 제4 모드가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 열관리 시스템.