KR20030097103A - 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 및 방법 - Google Patents

전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 독립적인 냉각 팬 제어를 통해 배터리간의 온도 편차를 감소시켜 배터리의 성능 저하를 억제할 수 있는 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치에 있어서, 다수개의 배터리가 각각의 설정된 영역에 배열되도록 구성되는 배터리 트레이와; 상기 다수개의 배터리 온도를 검출하는 배터리 온도 검출부와; 상기 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 다수개의 배터리간 온도 편차를 감소시키도록 상기 각각의 설정된 영역별 배터리의 독립적인 냉각 제어를 위한 구동 제어신호를 발생하는 배터리 제어부와; 상기 배터리 트레이의 설정된 영역에 개별적으로 설치되며, 상기 배터리 제어부로부터 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 설정된 영역에 배열된 배터리들을 냉각시키는 냉각 팬과; 상기 배터리 제어부와 상기 냉각 팬의 사이에 전기적으로 회로 연결되어 상기 배터리 제어부로부터 상기 냉각 팬으로 공급되는 구동 제어신호의 흐름을 단속하는 냉각 팬 구동 제어부를 포함하여 구성한다.

Description

전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 및 방법{BATTERY COOLING CONTROLLING DEVICE OF ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전기 차량에 관한 것으로서, 특히 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 전기 차량은 배기가스 대책의 일환으로 개발된 차량으로 일반적인 내연기관 장착 차량보다 소음이 적고, 배기가스가 없는 장점이 있다.
이러한 전기 차량은 전기 에너지로 전동기를 구동하고, 이를 동력전달장치를 통해 바퀴를 회전시켜 주행하는 무공해 차량으로서, 구동력에 필요한 동력원으로 배터리가 사용된다.
상기한 배터리는 전기 차량의 저면에 다수 개로 장착되며, 각각의 배터리가 직렬, 또는 병렬로 연결되어 전동기에 필요한 적정전압을 제공한다.
이렇게 다수 개의 배터리가 해당 배열에 따라 연결된 상태에서 각각의 배터리로부터 발생하는 온도는 전체적인 배터리 성능에 막대한 영향을 미친다.
도 1을 참조하면, 종래에는 냉각 팬(100)을 단순히 동시에 온/오프(ON/OFF)하여 배터리의 냉각을 제어하도록 구성하였다.
참조 번호 (110)는 배터리 제어부(BMS ; Battery Management System)를 나타내며, (120)는 릴레이를 나타낸다.
이와 같은 구성으로 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 최대 배터리 온도 (Tmax)의 감소 또는 상승은 둔화되나, 배터리의 불균일성 및 배터리 트레이 (Battery Tray)의 열설계 부족 등의 문제로 최대 배터리 온도(Tmax)와 최소 배터리 온도(Tmin)의 격차는 증가하여 전체적인 배터리의 성능이 저하하고 수명이 감소하는 문제점이 있었다.
또한, 온도 편차에 따른 성능 편차 발생으로 내구성이 감소되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 독립적인 냉각 팬 제어를 통해 배터리간의 온도 편차를 감소시켜 배터리의 성능 저하를 억제할 수 있는 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 구성을 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 전기 차량의 배터리간 온도 편차를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 배터리 냉각 영역을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 배터리 냉각 영역에 따른 제어방법을 도시한 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치에 있어서, 다수개의 배터리가 각각의 설정된 영역에 배열되도록 구성되는 배터리 트레이와; 상기 다수개의 배터리 온도를 검출하는 배터리 온도 검출부와; 상기 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 다수개의 배터리간 온도 편차를 감소시키도록 상기 각각의 설정된 영역별 배터리의 독립적인 냉각 제어를 위한 구동 제어신호를 발생하는 배터리 제어부와; 상기 배터리 트레이의 설정된 영역에 개별적으로 설치되며, 상기 배터리 제어부로부터 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 설정된 영역에 배열된 배터리들을 냉각시키는 냉각 팬과; 상기 배터리 제어부와 상기 냉각 팬의 사이에 전기적으로 회로 연결되어 상기 배터리 제어부로부터 상기 냉각 팬으로 공급되는 구동 제어신호의 흐름을 단속하는 냉각 팬 구동 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수개의 배터리가 각각의 설정된 영역에 배열되도록 구성되는 배터리 트레이와, 상기 배터리 트레이의 설정된 영역에 개별적으로 설치되는 냉각 팬을 갖는 전기 차량의 배터리 냉각 제어방법에 있어서, 상기 다수개의 배터리 온도를 검출하는 단계와; 상기 검출된 다수개의 배터리간 온도 편차를 감소시키도록 상기 각각의 냉각 팬으로 공급되는 구동제어신호의 흐름을 개별 단속하는 단계와; 상기 각각의 설정된 영역별 배터리의 독립적인 냉각 제어를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 구성 및 배터리 냉각 제어방법을 설명한다.
본 발명의 실시예는 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치에 있어서, 배터리 트레이, 배터리 온도 검출부, 배터리 제어부(310)(BMS ; Battery Management System), 냉각 팬(320), 냉각 팬 구동 제어부(330)를 포함하여 구성한다.
여기서, 배터리 트레이와 배터리 온도 검출부는 도면에 도시되지 않는다.
배터리 트레이는 다수개의 배터리가 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 설정된 영역(예를 들어 A, B, C, D영역)에 배열되도록 구성된다.
배터리 트레이는 공기 입구(Air Inlet) 및 공기 출구(Air Outlet)가 일체형으로 형성된다.
배터리 트레이 내부에는 다수개의 배터리 이외에 컨텍터 유닛(Contactor Unit)과 배터리 제어부(310)와 같은 배터리 관리 전장품들을 장착할 수 있다.
배터리 온도 검출부는 다수개의 배터리 온도를 검출하는 기능을 한다.
배터리 제어부(310)는 전기 차량의 배터리에 관련된 전반적인 제어동작을 수행하며, 특히, 본 발명의 실시예에서는 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 다수개의 배터리간 온도 편차를 감소시키도록 각각의 설정된 영역별 배터리의 독립적인 냉각 제어를 위한 구동 제어신호를 발생한다.
냉각 팬(320)은 배터리 트레이의 설정된 영역에 개별적으로 설치되며, 배터리 제어부(310)로부터 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 설정된 영역에 배열된 배터리들을 냉각시킨다.
냉각 팬(320)은 도 4에 도시된 바와 같이 배터리 트레이의 일면에 장착되며, 배터리 제어부(310)로부터 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 개별 구동되어 공기 입구를 통해 배터리 트레이 내부로 유입된 공기를 공기 출구를 통해 배터리 트레이 외부로 배출시키는 블로워 팬(Blower Fan)으로 구성한다.
도 4를 참조하여 냉각 공기의 흐름을 설명한다.
냉각 공기는 도 4에 도시된 바와 같이 배터리 트레이의 길이방향으로부터 냉각 공기가 흡입되어 배터리 방향으로 들어온다.
이렇게 배터리 방향으로 들어온 냉각 공기는 복수개의 배터리 사이를 지나며, 배터리로부터 열을 흡수하고 도 4에 도시된 바와 같이 배터리의 상단에서 하단으로 내려온다.
그리고, 배터리 트레이 내부의 공기는 진공압으로 냉각 팬(320) 중심을 지나 공기 출구를 통해 전기 차량 바닥으로 배출된다.
냉각 팬 구동 제어부(330)는 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 제어부(310)와 냉각 팬(320)의 사이에 전기적으로 회로 연결되어 배터리 제어부(310)로부터 냉각 팬(320)으로 공급되는 구동 제어신호의 흐름을 단속한다.
냉각 팬 구동 제어부(330)는 각각의 냉각 팬(320) 구동상태가 하이(High), 미디움(Medium), 로우(Low), 오프(Off)로 구분되도록 설정된 냉각 팬(320) 제어선을 전기적으로 회로 연결한다.
즉, 배터리 제어부(310)에서 제어하는 냉각 팬(320) 제어선은 하이(High), 미디움(Medium), 로우(Low)로 세분화하여 설계 및 제작한다.
상기와 같은 구성에 따라 본 발명의 실시예에서 배터리 제어부(310)는 설정된 영역 가운데 배터리 온도가 높은 영역은 냉각 팬(320) 구동상태가 하이(High)가 되도록 제어한다.
이와는 반대로, 배터리 제어부(310)는 설정된 영역 가운데 배터리 온도가 낮은 영역은 냉각 팬(320) 구동상태가 로우(Low)가 되도록 제어한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 냉각 팬(320) 독립제어를 이용한 배터리 온도편차를 감소하기 위하여 기존의 냉각 팬 제어를 통합제어에서 각각의 냉각 팬(320) 별로 도 5에 도시된 바와 같이 하이(High), 미디움(Medium), 로우(Low), 오프(Off) 등과 같이 세분화하여 배터리 온도가 높은 영역은 하이(High)로 냉각 팬(320)을 제어하고, 배터리 온도가 낮은 영역은 로우(Low)로 냉각 팬(320)을 제어하여 전체적인 배터리간의 온도 편차를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치 및 방법은 냉각 팬 위치에 따른 동일 냉각 영역을 설정한 상태에서 독립적인 냉각 팬 제어를 통해 배터리 트레이 내부로 유입되는 공기를 난류화 가능하며, 온도의 변화에 따라 유동적으로 해결 가능하여 배터리의 수명향상이 가능하다.
또한, 냉각 팬 독립제어를 이용한 배터리 온도 편차를 감소하여 배터리 유지 및 관리에 소요되는 유지비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치에 있어서,
    다수개의 배터리가 각각의 설정된 영역에 배열되도록 구성되는 배터리 트레이와;
    상기 다수개의 배터리 온도를 검출하는 배터리 온도 검출부와;
    상기 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 다수개의 배터리간 온도 편차를 감소시키도록 상기 각각의 설정된 영역별 배터리의 독립적인 냉각 제어를 위한 구동 제어신호를 발생하는 배터리 제어부와;
    상기 배터리 트레이의 설정된 영역에 개별적으로 설치되며, 상기 배터리 제어부로부터 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 설정된 영역에 배열된 배터리들을 냉각시키는 냉각 팬과;
    상기 배터리 제어부와 상기 냉각 팬의 사이에 전기적으로 회로 연결되어 상기 배터리 제어부로부터 상기 냉각 팬으로 공급되는 구동 제어신호의 흐름을 단속하는 냉각 팬 구동 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 팬 구동 제어부는
    각각의 냉각 팬 구동상태가 하이(High), 미디움(Medium), 로우(Low), 오프(Off)로 구분되도록 설정된 냉각 팬 제어선을 전기적으로 회로 연결하는 것을특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배터리 제어부는
    상기 설정된 영역 가운데 배터리 온도가 높은 영역은 냉각 팬 구동상태가 하이(High)가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 배터리 제어부는
    상기 설정된 영역 가운데 배터리 온도가 낮은 영역은 냉각 팬 구동상태가 로우(Low)가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어장치.
  5. 다수개의 배터리가 각각의 설정된 영역에 배열되도록 구성되는 배터리 트레이와, 상기 배터리 트레이의 설정된 영역에 개별적으로 설치되는 냉각 팬을 갖는 전기 차량의 배터리 냉각 제어방법에 있어서,
    상기 다수개의 배터리 온도를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 다수개의 배터리간 온도 편차를 감소시키도록 상기 각각의 냉각 팬으로 공급되는 구동 제어신호의 흐름을 개별 단속하는 단계와;
    상기 각각의 설정된 영역별 배터리의 독립적인 냉각 제어를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 냉각 팬으로 공급되는 구동 제어신호는
    각각의 냉각 팬 구동상태가 하이(High), 미디움(Medium), 로우(Low), 오프(Off)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 배터리의 독립적인 냉각 제어를 수행하는 단계는
    상기 설정된 영역 가운데 배터리 온도가 높은 영역은 냉각 팬 구동상태가 하이(High)가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 배터리의 독립적인 냉각 제어를 수행하는 단계는
    상기 설정된 영역 가운데 배터리 온도가 낮은 영역은 냉각 팬 구동상태가 로우(Low)가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 냉각 제어방법.
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