KR20080090162A - 열전 반도체소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절장치 - Google Patents

열전 반도체소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전 반도체 소자를 이용하여 전기 자동차에 탑재된 배터리를 냉각하거나 가열할 수 있도록 하는 열전 반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 배터리 트레이의 내부에 일부가 노출되어 있으며 입력되는 전류의 제1 방향을 가지면 상기 배터리 트레이의 내부로 열을 방출하고, 제2 방향을 가지면 상기 배터리 트레이의 내부의 열을 흡수하는 열전반도체 유닛; 방열 제어신호가 입력되면 상기 열전 반도체 유닛으로 제1 방향을 갖는 전류를 공급하여 상기 열전 반도체 유닛이 열을 방출하도록 하고, 흡열 제어 신호가 입력되면 상기 열전 반도체 유닛으로 제2 방향을 갖는 전류를 공급하여 상기 열전 반도체 유닛이 열을 흡수할 수 있도록 하는 열전 반도체 유닛 컨트롤러; 상기 배터리 트레이의 내부의 온도를 감지하여 출력하는 온도감지 센서; 및 상기 온도감지 센서가 감지한 온도가 일정값 이하이면 상기 열전반도체 유닛 컨트롤러로 방열 제어신호를 출력하고, 일정값 이상이면 상기 열전반도체 유닛 컨트롤러로 흡열 제어신호를 출력하는 배터리 컨트롤러를 포함하여 이루어진 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치가 제공된다.
전기, 자동차, 배터리, 냉각, 열전 반도체, 하이브리드

Description

열전 반도체소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치{Temperature controller for electric vehicle using thermoelectric semiconductor}
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 냉각 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전반도체소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치의 구성도.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치의 구성도
도 4는 도 2와 도 3의 열전반도체 유닛의 내부 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 배터리 12 : 배터리 트레이
13 : 냉각팬 14 : 보조 배터리
15 : 스위치 16 : 배터리 컨트롤러
17 : 온도감지 센서 18 : 릴레이
19 : 열전반도체 유닛 20 : 열전반도체 유닛 컨트롤러
21 : 열전반도체 소자 22 : 방열핀
23 : 컨트롤 와이어 30: 입구 삼방변
31: 출구 삼방변 32: 단열재
33: 재순환 공기관
본 발명은 전기 자동차(이하 하이브리드 자동차 포함)의 배터리 온도 조절 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 열전 반도체 소자를 이용하여 전기 자동차에 탑재된 배터리를 냉각할 수 있도록 하는 열전 반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 그 구동원의 종류에 따라 증기 자동차, 내연기관자동차 및 전기 자동차로 분류되며, 이 중 전기 자동차는 내연기관자동차의 배기가스로 인한 대기오염문제의 심각성과 고유가로 인한 연료비 절감을 해결하기 위한 방안으로 현재 각광을 받고 있다.
이러한 전기 자동차는 전기를 그 원동력으로 하는 것으로 일반 자동차가 내연기관에서 석유계의 연료를 연소시켜 그 에너지로 주행하는데 비해 전력으로 전동기를 돌려 주행한다.
그리고 전기 자동차는 소음과 진동이 거의 없고 배기가스를 배출하지 않기 때문에 냄새도 나지 않으며 대기를 오염시키는 일이 없다.
전기 자동차는 전기에너지를 이용하여 전동기를 회전시켜 바퀴를 구동시키는 원리로 주행을 하도록 설계되며, 자동차의 주행을 위해서는 높은 전압의 배터리 에너지가 필수로 되고 있다.
하지만 현재 하나의 배터리로는 전기 자동차를 구동시킬 만큼 높은 배터리 에너지를 얻지 못하기 때문에 보통 다수의 배터리를 직렬 또는 병렬로 접속하여 높은 전압을 얻는 동시에 긴 수명을 유지하도록 하고 있다.
다수의 배터리를 모아 고정한 것을 배터리 팩이라 하며, 실질적으로 전기 자동차에는 이 배터리 팩이 상자 모양의 트레이에 고정되어 차량에 탑재되고 있다.
이와 같은 배터리는 사용됨에 따라 발생되는 고열을 적절히 방열시켜 그 성능과 수명이 유지되도록 한다. 예컨데 배터리를 차량의 실내 혹은 외부 공기를 이용하여 냉각한다. 이와 같이 차량의 실내 혹은 외부 공기를 이용하게 되면, 차량 밖의 공기 즉, 온도 및 습도의 범위가 넓은 외기에 의해 배터리가 요구하는 적정온도에 도달하기 까지 지연이 발생되며 이로 인해 정상 온도범위에 이르기 까지 배터리의 성능이 저하되는 문제가 있었다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 냉각 장치의 구성도이다.
도면을 참조하면, 배터리 냉각 장치는 배터리 트레이(2)의 내측에 일정 공간을 두고서 일정간격으로 장착되어 있는 다수의 배터리(1), 다수의 배터리(1)를 장착하고 있는 배터리 트레이(2), 배터리 트레이(2)의 일측에 배터리(1)로부터 발산된 열기를 배출하기 위한 냉각 팬(3)을 구비하고 있다.
이러한, 배터리 냉각 장치에 있어서 다수개의 배터리(1)가 내장된 배터리 트레이(2)에 냉각팬(3)이 설치되고, 이 냉각팬(3)에 보조 배터리(4)가 시동스위치(5) 와 배터리 컨트롤러(6)를 매개하여 접속된다.
그리고, 배터리 트레이(2)에는 온도감지센서(7)가 설치되는 한편, 배터리 컨트롤러(6)에 릴레이(8)가 구비되어 온도감지센서(7)의 감지신호에 따라 제어 작동되어져 냉각팬(3)에 공급되는 전원을 차단 혹은 인가시키는 구조로 되어 있다.
이러한 종래 기술에 따른 냉각 장치에 있어서 시동스위치(5)를 온 시키기만 하면 배터리 컨트롤러(6)가 온도감지센서(7)의 감지신호에 따라 적정온도를 유지할 수 있도록 한 것으로서 상온에서 배터리의 온도상승을 일정부분 제어가능하나, 차량의 외부적인 온도조건 변화 즉 저온이나 고온의 상황에 능동적으로 대처하지 못하게 되어 배터리의 성능저하의 원인 중 하나로 대두되어 왔다.
이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 차량의 배기가스 혹은 에어컨에서 열교환된 냉기를 배터리에 공급하는 방법을 이용하고 있으나 그 장치가 복잡하여 제어하기 어려우며 이에 따른 차량 제조원가에 부담이 되고 있다.
또한 히트씽크와 배터리의 전극을 열적으로 접속하고 히트씽크를 가열하거나 냉각하는 방법이 있으나 히트싱크를 가열하거나 냉각하는 매체의 선택 및 적용이 어렵고 별도의 열원을 갖추어야 하는 문제가 있었다.
반도체 냉각가열 소자를 이용하여 배터리의 외부의 측면에 각각 열전냉각소자를 부착하고 별도의 열전달 매체를 통하여 냉각. 가열하는 방식이 있는데, 이 경우 전달매체에 따라 배터리 내부로 전도되는 열에너지의 양과 전달시간 지연 등으로 용량이 큰 전기자동차용 배터리의 내부에서 발생되는 열을 적정 온도로 냉각하는데 문제가 있었다. 또한 통상적으로 배터리 본체의 케이스는 금속이 아닌 두터운 플라스틱소재를 사용하기 때문에 본체 케이스를 냉각해도 낮은 열전도율에 인해 개별전지의 효과적인 냉각을 할 수 없었다. 열전반도체 소자가 내측이 냉각동작을 위하여 냉각면을 형성하는 동안 그 외측면은 방열을 행하는 동작을 하게 된다. 반대 동작의 경우 반대의 조건이 이루어지게 된다. 종래의 기술은 소자의 가역반응시 발생되는 열 로부터 반도체소자를 보호하는 냉각장치가 없어 실제 적용시 소자가 과열 및 손상되는 문제가 있다.
납축전지 등 일반적인 배터리와 달리 전기자동차용 고압 배터리는 다수의 개별전지들의 조합으로 고전압을 제공하게 되며 이 과정에서 발생되는 급격한 발열에 대한 냉각과 배터리가 저온상태에 있을 경우 신속한 가열을 통해 정상적인 성능을 발휘하도록 하기 위하여 개별전지에 대한 직접적인 냉각, 가열 수단이 필요하게 되었고, 이러한 문제를 배터리 패키지외부를 냉각 및 가열하는 방식으로 해결할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열전 반도체를 이용하여 배터리의 온도를 적정 수준에서 유지할 수 있도록 하는 열전반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명을, 배터리 트레이의 내부에 일부가 노출되어 있으며 입력되는 전류의 제1 방향을 가지면 상기 배터리 트레이의 내부로 열을 방출하며, 제2 방향을 가지면 상기 배터리 트레이의 내부의 열을 흡수하는 열전반도체 유닛; 방열 제어신호가 입력되면 상기 열전 반도체 유닛으로 제1 방향을 갖는 전류를 공급하여 상기 열전 반도체 유닛이 열을 방출하도록 하고, 흡열 제어 신호가 입력되면 상기 열전 반도체 유닛으로 제2 방향을 갖는 전류를 공급하여 상기 열전 반도체 유닛이 열을 흡수할 수 있도록 하는 열전 반도체 유닛 컨트롤러; 상기 배터리 트레이의 내부의 온도를 감지하여 출력하는 온도감지 센서; 및 상기 온도감지 센서가 감지한 온도가 일정값 이하이면 상기 열전반도체 유닛 컨트롤러로 방열 제어신호를 출력하고, 일정값 이상이면 상기 열전반도체 유닛 컨트롤러로 흡열 제어신호를 출력하는 배터리 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이제, 도 2 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 열전 반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치의 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열전반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치는, 배터리(11), 배터리 트레이(12), 냉각 팬(13), 보조 배터리(14), 시동 스위치(15), 배터리 컨트롤러(16), 온도감지센서(17), 릴레이(18), 열전반도체 유닛(19), 열전반도체 유닛 컨트롤러(20)를 구비하고 있다.
여기에서, 배터리 트레이(12)는 내부가 중공 형상으로 되어 있으며, 그 내부에 다수의 배터리(11)를 수용한 상태에서 일예로 전기 자동차의 바닥밑부에 탑재되어 있다. 물론, 이러한 배터리 트레이(12)의 탑재 위치는 이것으로 제한하지 않고 예를 들면, 차량의 앞쪽 또는 뒤쪽이라도 좋다.
냉각팬(13)은 배터리 트레이(12)의 일측의 배기구에 위치하고 있으며, 배터리 트레이(12)의 내부에 있는 공기를 흡입하여 배출함으로써 배터리(11)로부터 발산된 열기를 배출한다.
이러한 냉각팬(13)은 배터리(11)로부터 방출되는 열을 외부로 배출시키기 위하여 보조 배터리(14)에 시동스위치(15)와 배터리 컨트롤러(16)를 매개하여 접속된다.
보조 배터리(14)는 배터리(11)가 전력을 제공하는 부분 이외의 장치에 저전력을 제공하기 위한 것으로 배터리 트레이(12)의 외부에 설치되어 있다.
그리고, 배터리 컨트롤러(16)는 배터리 트레이(12)의 내부 온도에 따라 릴레이(18)를 구동하여 냉각팬(13)에 전력이 공급되도록 하거나 열전반도체 유닛(19)에 전력이 공급되도록 한다.
온도감지센서(17)는 배터리 트레이(12)의 내부에 설치되어 있으며 배터리 트레이(12)의 내부의 온도를 감지하여 출력한다.
온도 감지 센서(17)는 측정된 배터리 트레이(12)의 내부 온도를 배터리 컨트롤러(16)에 전송한다.
그러면, 배터리 컨트롤러(16)는 온도감지센서(17)의 감지신호에 따라 릴레 이(18)를 제어 작동하여 냉각팬(13)과 열전반도체 유닛(19)에 공급되는 전원을 차단 혹은 인가시키는 구조로 되어 있다.
한편, 열전반도체 유닛(19)은 도 4에 도시된 바와 같이 냉각팬(13)과 배터리(11)사이에 위치하며, 열전 반도체 소자(21)와 방열핀(22)으로 이루어져 있다.
여기에서, 열전 반도체 소자(21)는 서로 다른 성질을 가진 2개의 금속이 접합되어 있는 구조를 하고 있으며, 전류가 흐르는 방향에 따라 방열 또는 흡열 작용을 하는 것으로(이를 펠티어 효과라고 한다) 방열 또는 흡열 작용은 방열핀(22)을 통하여 배터리 트레이(12)의 내부에 전달된다.
방열핀(22)은 열전 반도체 소자(21)에서 방열 또는 흡열 작용이 있을 때 이를 배터리 트레이(12)의 내부에 전달하기 위한 것으로 일측은 열전 반도체 소자(21)에 부착되어 있고 타측은 배터리 트레이(11)의 배기구에 노출되어 있다.
다음으로, 열전 반도체 유닛 컨트롤러(20)는 열전 반도체 소자(21)와 배터리 컨트롤러(16) 사이에 위치하고 있으며, 배터리 컨트롤러(16)의 제어에 의해 열전반도체 소자(21)에 전류를 공급한다.
이때, 열전 반도체 유닛 컨트롤러(20)은 열전 반도체 소자(21)에 전달하는 전류의 방향을 제어할 필요가 있는데, 그 이유는 열전 반도체 소자(21)가 흐르는 전류의 방향에 따라 방열 또는 흡열 작용을 하기 때문이다.
한편, 열전 반도체 유닛 컨트롤러(20)와 열전 반도체 소자(21)는 컨트롤 와이어(23)을 통하여 접속되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 온도 조절 장치는 시동스위치(15)를 온 시키기만 하 면 배터리 컨트롤러(16)가 온도감지센서(17)의 감지신호에 따라 적정온도를 유지할 수 있도록 한 것이다.
즉, 배터리 컨트롤러(16)는 시동스위치(15)가 온되면 배터리 트레이(12)의 내부에 위치하는 온도감지센서(17)로부터 감지 온도를 입력받는다.
그리고, 배터리 컨트롤러(16)은 온도감지센서(17)로부터 입력받은 온도가 정해진 온도보다 높다면 릴레이(18)을 구동하여 냉각팬(13)을 구동하여 열을 방출시킨다.
또한, 배터리 컨트롤러(16)은 열전반도체 유닛 컨트롤러(20)에 제어신호를 전송하여 열전반도체 유닛 컨트롤러(20)가 열전반도체 소자(21)에 전류를 공급하여 흡열 작용을 하도록 한다. 그러면, 방열핀(22)는 열전반도체 소자(21)의 흡열 작용에 따라 배터리 트레이(11)의 내부에 있는 열을 열전반도체 소자(21)로 전송하여 배터리 트레이(11)의 내부 온도를 냉각시킨다.
한편, 배터리 컨트롤러(16)은 온도감지센서(17)로부터 입력받은 온도가 일정 온도 이하인 경우에는 열전반도체 유닛 컨트롤러(20)에 제어신호를 전송하여 열전반도체 유닛 컨트롤러(200가 열전반도체 소자(21)에 전류를 공급하여 방열 작용을 하도록 한다. 그러면, 방열핀(22)는 열전반도체 소자(21)의 방열 작용에 따라 배터리 트레이(11)의 내부에 열전반도체 소자(21)의 열을 전송하여 배터리 트레이(11)의 내부 온도를 상승시킨다.
한편, 여기에서는 열전반도체 소자와 냉각팬의 조합에 대하여 설명하였지만, 열전반도체 소자와 히터의 조합도 가능하다.
한편, 도 3 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 반도체소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치에 대하여 살펴본다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전반도체소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치의 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열전반도체 소자를 이용한 전기 자동차의 배터리 냉각 장치는, 배터리(11), 배터리 트레이(12), 냉각 팬(13), 보조 배터리(14), 시동 스위치(15), 배터리 컨트롤러(16), 온도감지센서(17), 릴레이(18), 열전반도체 유닛(19), 열전반도체 유닛 컨트롤러(20), 입구 삼방변(30), 출구 삼방변(31), 단열재(32), 재순환 공기관(33)을 구비하고 있다.
여기에서, 배터리 트레이(12)는 내부가 중공 형상으로 되어 있으며, 그 내부에 다수의 배터리(11)를 수용한 상태에서 일예로 전기 자동차의 바닥밑부에 탑재되어 있다. 물론, 이러한 배터리 트레이(12)의 탑재 위치는 이것으로 제한하지 않고 예를 들면, 차량의 앞쪽 또는 뒤쪽이라도 좋다.
냉각팬(13)은 배터리 트레이(12)의 일측의 흡기 혹은 배기구에 위치하고 있으며, 배터리 트레이(12)의 내부에 있는 공기를 흡입하여 배출하거나 차량 외부의 공기를 배터리 트레이(12)의 내부로 강제송풍 하여 배터리(11)로부터 발산된 열기를 배출한다.
이러한 냉각팬(13)은 배터리(11)로부터 방출되는 열을 외부로 배출시키기 위하여 보조 배터리(14)에 시동스위치(15)와 배터리 컨트롤러(16)를 매개하여 접속된다.
그리고, 입구 삼방변(30)은 입구 공기의 방향을 전환시키거나 배터리 트레이(12)의 내부와 외부의 공기를 격리 시키는 것으로 배터리 트레이(12)의 흡기구에 위치하고 있다.
다음으로, 출구 삼방변(31)은 출구 공기의 방향을 전환시키거나 배터리 트레이(12)의 내부와 외부의 공기를 격리 시키는 것으로 배터리 트레이(12)의 배기구에 위치하고 있다.
그리고, 단열재(32)는 배터리 트레이(12)의 외부를 열적으로 차단하기 위하여 배터리 트레이(12)의 외부에 위치하고 있다.
재순환 공기관(33)은 배터리 트레이(12)의 공기를 재순환 시키는 순환통로로서 입구는 입구 삼방변(30)에 접속되어 있으며, 출구는 출구 삼방변(31)에 접속되어 있다.
이러한 입구 삼방변(30)과 출구 삼방변(31)은 차량 시스템이 가동되지 않는 상태에서는 배터리 트레이(12)의 외부와 내부의 공기를 격리 시켜 차량이 저온 이나 고온에 노출 되어도 배터리(11)가 외부 온도의 영향을 덜 받도록 한다.
또한 재순환 공기관(33)은 차량 운행 중 배터리(11)의 사용으로 발생되는 열을 배터리 트레이(12)의 출구 삼방변(31)-재순환 공기관(33)-입구 삼방변(31)-배터리(11)-냉각팬(13)-열전반도체 유닛(19)을 경유하여 배터리 트레이(12)에서 공기가 재순환되도록 하여 차량 운행 중 발생된 배터리 유닛 내부의 열을 열전 반도체유닛이 냉각하고 이를 신속하게 재 공급하여 배터리가 정상온도 범위에서 사용되도록 공기를 재 순환 시킨다.
이때, 배터리 컨트롤러(16)에서 외부 공기를 유입 또는 배출할 필요가 있다고 판단 될 경우 입구 삼방변(30)이나 출구 삼방변(31)의 전환 조작을 통해 외부 공기를 흡입하거나 내부 공기를 배출 한다.
보조 배터리(14)는 배터리(11)가 전력을 제공하는 부분 이외의 장치에 저전력을 제공하기 위한 것으로 배터리 트레이(12)의 외부에 설치되어 있다.
그리고, 배터리 컨트롤러(16)는 배터리 트레이(12)의 내부 온도에 따라 릴레이(18)를 구동하여 냉각팬(13)에 전력이 공급되도록 하거나 열전반도체 유닛(19)에 전력이 공급되도록 한다.
온도감지센서(17)는 배터리 트레이(12)의 내부에 설치되어 있으며 배터리 트레이(12)의 내부의 온도를 감지하여 출력한다.
온도 감지 센서(17)는 측정된 배터리 트레이(12)의 내부 온도를 배터리 컨트롤러(16)에 전송한다.
그러면, 배터리 컨트롤러(16)는 온도감지센서(17)의 감지신호에 따라 릴레이(18)를 제어 작동하여 냉각팬(13)과 열전반도체 유닛(19)에 공급되는 전원을 차단 혹은 인가시키는 구조로 되어 있다.
한편, 열전반도체 유닛(19)은 도 4에 도시된 바와 같이 냉각팬(13)과 배터리(11)사이에 위치하며, 열전 반도체 소자(21)와 방열핀(22)으로 이루어져 있다.
여기에서, 열전 반도체 소자(21)는 서로 다른 성질을 가진 2개의 금속이 접합되어 있는 구조를 하고 있으며, 전류가 흐르는 방향에 따라 방열 또는 흡열 작용을 하는 것으로(이를 펠티어 효과라고 한다) 방열 또는 흡열 작용은 방열핀(22)을 통하여 배터리 트레이(12)의 내부에 전달된다.
방열핀(22)은 열전 반도체 소자(21)에서 방열 또는 흡열 작용이 있을 때 이를 배터리 트레이(12)의 내부에 전달하기 위한 것으로 일측은 열전 반도체 소자(21)에 부착되어 있고 타측은 배터리 트레이(11)의 배기구에 노출되어 있다.
다음으로, 열전 반도체 유닛 컨트롤러(20)는 열전 반도체 소자(21)와 배터리 컨트롤러(16) 사이에 위치하고 있으며, 배터리 컨트롤러(16)의 제어에 의해 열전반도체 소자(21)에 전류를 공급한다.
이때, 열전 반도체 유닛 컨트롤러(20)은 열전 반도체 소자(21)에 전달하는 전류의 방향을 제어할 필요가 있는데, 그 이유는 열전 반도체 소자(21)가 흐르는 전류의 방향에 따라 방열 또는 흡열 작용을 하기 때문이다.
한편, 열전 반도체 유닛 컨트롤러(20)와 열전 반도체 소자(21)는 컨트롤 와이어(23)을 통하여 접속되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 온도 조절 장치는 시동스위치(15)를 온 시키기만 하면 배터리 컨트롤러(16)가 온도감지센서(17)의 감지신호에 따라 적정온도를 유지할 수 있도록 한 것이다.
즉, 배터리 컨트롤러(16)는 시동스위치(15)가 온되면 배터리 트레이(12)의 내부에 위치하는 온도감지센서(17)로부터 감지 온도를 입력받는다.
그리고, 배터리 컨트롤러(16)은 온도감지센서(17)로부터 입력받은 온도가 정해진 온도보다 높다면 릴레이(18)을 구동하여 냉각팬(13)을 구동하여 열을 방출시킨다.
또한, 배터리 컨트롤러(16)은 열전반도체 유닛 컨트롤러(20)에 제어신호를 전송하여 열전반도체 유닛 컨트롤러(20)가 열전반도체 소자(21)에 전류를 공급하여 흡열 작용을 하도록 한다. 그러면, 방열핀(22)는 열전반도체 소자(21)의 흡열 작용에 따라 배터리 트레이(11)의 내부에 있는 열을 열전반도체 소자(21)로 전송하여 배터리 트레이(11)의 내부 온도를 냉각시킨다.
한편, 배터리 컨트롤러(16)은 온도감지센서(17)로부터 입력받은 온도가 일정 온도 이하인 경우에는 열전반도체 유닛 컨트롤러(20)에 제어신호를 전송하여 열전반도체 유닛 컨트롤러(200가 열전반도체 소자(21)에 전류를 공급하여 방열 작용을 하도록 한다. 그러면, 방열핀(22)는 열전반도체 소자(21)의 방열 작용에 따라 배터리 트레이(11)의 내부에 열전반도체 소자(21)의 열을 전송하여 배터리 트레이(11)의 내부 온도를 상승시킨다.
한편, 여기에서는 열전반도체 소자와 냉각팬의 조합에 대하여 설명하였지만, 열전반도체 소자와 히터의 조합도 가능하다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 배터리의 사용 조건에 따라 열전반도체 소자의 온/오프와 전류의 방향을 자동으로 제어하여 배터리의 최적 온도를 만족시킴으로 배터리가 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각 가열용 열원으로 반도체 냉각소자를 사용하여 종래에 사용되던 차량 에어컨이나 히터 혹은 팬을 이용한 냉각장치에서 발생되는 소음, 진동 등을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하나의 열전반도체 소자를 이용하여 방열과 흡열을 조절할 수 있기 때문에 간단하게 온도 조절 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리를 감싸고 있는 단열재와 입구삼방변, 출구삼방변이 외부 공기와 배터리 유닛을 격리하여 차량이 운행되지 않는 상태에서도 외부 온도변화로부터 배터리를 보호할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리를 감싸고 있는 단열재와 입구삼방변, 출구삼방변, 열전반도체 유닛으로 이어지는 냉각 흐름에 따라 넓은 온도범위와 체적을 갖는 외부공기의 온도조절 보다 효과적으로 배터리 유닛의 온도를 빠르고 정확하게 조절할 수 있다.

Claims (8)

  1. 배터리 트레이의 내부에 일부가 노출되어 있으며 입력되는 전류의 제1 방향을 가지면 상기 배터리 트레이의 내부로 열을 방출하며, 제2 방향을 가지면 상기 배터리 트레이의 내부의 열을 흡수하는 열전반도체 유닛;
    방열 제어신호가 입력되면 상기 열전 반도체 유닛으로 제1 방향을 갖는 전류를 공급하여 상기 열전 반도체 유닛이 열을 방출하도록 하고, 흡열 제어 신호가 입력되면 상기 열전 반도체 유닛으로 제2 방향을 갖는 전류를 공급하여 상기 열전 반도체 유닛이 열을 흡수할 수 있도록 하는 열전 반도체 유닛 컨트롤러;
    상기 배터리 트레이의 내부의 온도를 감지하여 출력하는 온도감지 센서; 및
    상기 온도감지 센서가 감지한 온도가 일정값 이하이면 상기 열전반도체 유닛 컨트롤러로 방열 제어신호를 출력하고, 일정값 이상이면 상기 열전반도체 유닛 컨트롤러로 흡열 제어신호를 출력하는 배터리 컨트롤러를 포함하여 이루어진 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전반도체 유닛은,
    상기 열전 반도체 유닛 컨트롤러와 접속되어 있으며, 입력되는 전류의 제1 방향을 가지면 열을 방출하고, 제2 방향을 가지면 열을 흡수하는 열전반도체 소자; 및
    상기 배터리 트레이의 내부에 일측이 노출되어 있고 타측이 상기 열전반도체 소자에 접속되어 있으며, 상기 열전반도체 소자가 방출하는 열을 상기 배터리 트레이의 내부로 전달하고, 상기 배터리 트레이의 내부의 열을 흡수하여 상기 열전반도체 소자로 전달하는 방열핀을 포함하여 이루어진 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이의 흡기구 또는 배기구에 위치하고 있으며, 상기 배터리 트레이의 열을 방출하는 냉각팬을 더 포함하며,
    상기 배터리 컨트롤러는 상기 온도감지센서의 감지 온도가 일정값 이상이면 상기 냉각팬을 구동하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열전반도체 유닛은 상기 배터리 트레이의 배기구에 일부가 노출되어 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이의 흡입구에 위치하고 있으며, 상기 배터리 트레이에 열을 공급하는 히터를 더 포함하며,
    상기 배터리 컨트롤러는 상기 온도감지센서의 감지 온도가 일정값 이하이면 상기 히터를 구동하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 컨트롤러를 통하여 상기 열전반도체 유닛에 전력을 공급하기 위한 보조 배터리; 및
    상기 보조 배터리와 상기 배터러 컨트롤러의 접속을 제어하는 스위치를 더 포함하여 이루어진 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이의 흡기구에 위치하고 있으며, 상기 배터리 트레이의 공기를 외부 공기와 차단하고 재 순환 시키는 입구 삼방변;
    상기 배터리 트레이의 배기구에 위치하고 있으며, 상기 배터리 트레이의 공기를 외부 공기와 차단하고 재 순환 시키는 출구 삼방변; 및
    일측이 상기 입구 삼방변에 접속되어 있고 타측이 상기 출구 삼방변에 접속되어 있으며 배기구의 배출되는 공기를 흡기구 측으로 향하도록 하여 내부 공기가 재순환되도록 하는 재순환 공기관을 포함하여 이루어진 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이의 외부체 부착되어 있으며, 상기 배터리 트레이의 내부를 외부의 공기와 차단시키는 단열재를 더 포함하여 이루어진 전기 자동차의 배터리 온도 조절 장치.
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