KR20100001736A - 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템에 관한 것으로, 고용량 및 고전압 배터리시스템을 분할하여 효과적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 소음도 줄이고, 장착 작업성의 향상으로 생산성도 높일 수 있으며, 각 분할된 배터리시스템으로의 냉각공기의 유입은 분할되는 반면에 냉각공기의 유출은 공유되어 냉각덕트를 콤팩트하게 만들어서 부품수의 절감으로 차량의 중량 및 원가절감을 도모할 수 있도록, 배터리시스템을 하나 이상의 격막을 사용해서 하나 이상의 배터리 셀모듈로 분할하고, 각 분할된 배터리 셀모듈을 해당 블로워로 냉각하도록 되어 있다.

배터리시스템, 블로워, 컨트롤러, 듀티

Description

하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템{Battery cooling system for hybrid vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템에 관한 것으로, 특히 고전압 및 고용량의 배터리를 효과적으로 냉각할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템에 관한 것이다.

종래 내연기관과 전기모터를 조합한 하이브리드 시스템이라 일컬어지는 파워 트레인을 탑재한 차량이 개발되어 실용화되고 있는 데, 이러한 하이브리드 차량 혹은 하이브리드 전기차량에서는 주행중에 전기모터를 구동하기 위한 배터리를 사용하고, 상기 배터리는 발열을 수반하고 있는 화학반응에 의해 방전과 충전이 행해짐에 따라 적절한 냉각이 필요하게 된다.

상기 배터리를 냉각하기 위한 종래의 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템은 통상적으로 1개의 블로워만을 사용하여 공기를 강제적으로 송풍해서 배터리를 냉각하는 방식을 사용하고 있었지만, 고용량 및 고전압 배터리시스템을 사용하거나 혹은 플러그인 배터리시스템을 적용한 하이브리드 차량에서는 보다 높은 냉각성능을 발휘하는 냉각시스템이 필요하게 되었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 고용량 및 고전압 배터리시스템을 분할하여 효과적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 소음도 줄이고, 장착 작업성의 향상으로 생산성도 높일 수 있으며, 각 분할된 배터리시스템으로의 냉각공기의 유입은 분할되는 반면에 냉각공기의 유출은 공유되어 냉각덕트를 콤팩트하게 만들어서 부품수의 절감으로 차량의 중량 및 원가절감을 도모할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리시스템을 하나 이상의 격막을 사용해서 하나 이상의 배터리 셀모듈로 분할하고, 각 분할된 배터리 셀모듈을 해당 블로워로 냉각하도록 되어 있다.

그리고 상기 각 배터리 셀모듈들의 해당 블로워들은 컨트롤러에 의해 듀티 제어되는 데, 상기 컨트롤러는 온도감지센서를 매개로 각 배터리 셀모듈들의 온도를 감지하고, 감지한 온도와 최대 기준온도를 비교하여 각 블로워의 듀티를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 컨트롤러는 각 배터리 셀모듈의 온도 편차를 연산하여 온도 편차에 따라 각 블로워의 듀티를 제어하도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템에 의하면, 리어시트의 후방에 차량의 폭방향으로 직렬로 배열되는 배터리시스템을 격막을 매개로 분할하고, 각 분할된 배터리시스템에 각각의 블로워를 적용하여 효과적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 작동 소음을 줄일 수 있고, 각 블로워를 배터리시스템의 상부 케이스에 장착함에 따라 차량의 조립 라인에서 어셈블리로 투입할 수 있어서 장착 작업성의 향상으로 생산성을 높일 수 있으며, 배터리 냉각시스템이 트렁크룸을 차지하는 공간을 줄여서 차량의 상품성을 향상시킬 수 있고, 하나의 유입덕트를 통해 유입된 냉각공기를 각 분할된 배터리시스템에 공급되게 하여 각 분할된 배터리시스템의 온도편차를 최소한으로 줄여서 냉각효율을 향상시키며, 분할된 각 배터리시스템의 냉각공기 유출경로는 공유화로 만들어서 냉각공기의 유동경로를 가능한 한 최소화하여 냉각공기 덕트의 부품수를 줄여서 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있고, 분할된 각 배터리시스템내의 온도를 감지하여 각 배터리시스템의 해당 블로워의 구동 속도를 적절히 제어함으로써 전체 배터리시스템을 효과적으로 냉각할 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템의 구성이 도시되어 있는 바, 차체(1)의 후방에 소정 크기의 수납공간이 형성되면서 상기 수납공간에 배터리시스템(2)이 차량의 폭방향을 따라 배치되어 수납되고, 상기 배터리시스템(2)의 내부에는 격막(3)이 내장되어, 상기 배터리시스템(2)이 상기 격막(3)에 의해 2개의 좌측 배터리 셀모듈(2a)과 우측 배터리 셀모듈(2b)로 구획되게 되 며, 상기 격막(3)은 좌우 배터리 셀모듈의 내부 공기가 서로 순환되지 않게 막아주는 역할을 한다.

상기 각 배터리 셀모듈(2a,2b)에 냉각공기를 유입시키기 위해 유입덕트(4)가 설치되는 데, 상기 유입덕트(4)는 냉각공기가 유입되는 하나의 공통된 유입구(4a)를 구비하고, 상기 유입덕트의 유출구(4b)는 2개로 분지되어 2개의 분리된 유출구를 형성하게 된다.

상기 각 유출구(4b)는 공기를 흡입하여 송풍하는 2개의 블로워(5)에 각각 접속되고, 상기 각 블로워(5)에서 송풍되는 공기를 상기 좌측 배터리 셀모듈(2a)과 우측 배터리 셀모듈(2b)의 내부로 유입시키기 위해 2개의 유도덕트(6)가 상기 각 블로워(5)와 좌우 배터리 셀모듈(2a,2b)을 연결하게 된다.

이에 따라 2개의 블로워(5)가 각각 작동되면 블로워의 공기 흡입력에 의해 냉각공기가 상기 유입덕트의 하나의 유입구를 통해 유입된 다음에 2개의 유출구를 매개로 각 블로워로 유입된 이후에 블로워를 거쳐서 다시 상기 유도덕트를 매개로 좌우 배터리 셀모듈의 내부로 유입되어 배터리 셀모듈들을 냉각시키게 되므로, 각 배터리 셀모듈에 동일한 온도를 가진 냉각공기가 유입됨으로써, 각 배터리 셀모듈들이 냉각공기에 의해 냉각되는 과정에 온도 편차를 최소한으로 줄이게 된다.

그리고 상기 고용량 및 고전압 배터리시스템을 냉각하기 위해 대용량의 블로워를 사용하지 않고 상대적으로 낮은 용량을 가진 2개의 블로워를 사용함에 따라 블로워 작동 소음을 저감시킬 수 있고, 1개의 대용량 블로워를 사용할 때보다 2개의 블로워를 사용해서 좌우 각각의 배터리 셀모듈들을 냉각시킴에 따라 냉각 효율 도 향상되게 된다.

또한 상기 각 배터리 셀모듈(2a,2b)의 하부에는 공통하는 하나의 유출덕트(6)가 배터리시스템의 전체 폭방향을 따라 길게 연장되게 설치되어, 각 배터리 셀모듈(2a,2b)을 냉각한 냉각공기가 상기 하나의 공통하는 유출덕트(6)를 통해 차량의 외부로 방출되게 된다.

도 2에는 본 발명에 따라 블로워가 설치된 상태의 측면도가 도시되어 있는 바, 배터리시스템(2)의 상부에 상기 2개의 블로워(5)가 차량의 폭방향을 따라 배치된 상태로 설치되어, 차량의 조립 라인에서 어셈블리 형태로 인-라인으로 투입이 가능하므로 조립 공수를 절감할 수 있고, 트렁크룸의 길이를 예컨대 700mm까지 길게 확보할 수 있어서 골프백 등을 트렁크룸에 적재하는 데에 용이하여 차량의 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편 상기 실시예에서 배터리시스템(2)을 1개의 격막(3)을 사용해서 2개의 좌우 배터리 셀모듈을 구획하여 각각의 블로워를 매개로 분할 냉각하는 방식이 설명되어 있지만, 하나 이상의 격막(3)을 사용하여 배터리시스템을 2개 이상의 배터리 셀모듈로 분할하고, 각 배터리 셀모듈을 각각의 블로워를 매개로 냉각할 수 있다.

상기 다수개의 각 블로워는 컨트롤러에 의해 그 작동이 제어되게 컨트롤러에 연결된다. 상기 컨트롤러는 각 배터리 셀모듈에 설치된 온도센서를 매개로 각 배터리 셀모듈의 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 배터리 셀모듈의 온도에 따라 그 내부에 다음과 같이 프로그램되는 로직으로 각 블로워의 동작을 제어하게 된다.

즉 상기 컨트롤러는 각 배터리 셀모듈의 온도를 실시간으로 감지하고, 감지한 온도와 최대기준온도를 비교하여 각 배터리 셀모듈의 각 블로워의 듀티를 제어하게 된다. 예컨대 배터리 셀모듈의 온도가 40℃ 일 경우에는 듀티를 60%로 하고, 35℃ 일 경우에는 듀티를 50%로 하여 각 배터리 셀모듈의 각 블로워의 작동을 제어한다.

상기와 같이 각 배터리 셀모듈이 각 블로워의 적절한 듀티 제어에 의해 제어되면서 작동되는 과정에 상기 컨트롤러는 각 배터리 셀모듈의 온도 편차를 연산하고, 연산된 온도 편차에 따라 각 블로워의 듀티를 제어한다. 예컨대 온도 편차가 5℃일 경우에는 듀티를 70%로 제어하는 반면에 4℃일 경우에는 듀티를 50%로 제어한다.

한편 상기 컨트롤러는 각 배터리 셀모듈의 최적 온도를 기준으로 실시간으로 감지한 온도를 비교하고, 각 배터리 셀모듈이 상기 최적 온도로 냉각되게 해당 블로워의 듀티를 적절히 제어할 수 있다.

상기와 같이 각 배터리 셀모듈이 각각의 해당 블로워에 의해 최적으로 냉각됨으로써 배터리시스템의 전체 냉각 성능이 향상되게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템의 측면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-차체 2-배터리시스템

3-격막 4-유입덕트

5-블로워 6-유출덕트

Claims (6)

1. 배터리시스템을 하나 배터리 셀모듈로 분할하는 하나 이상의 격막과, 각 분할된 배터리 셀모듈로 공기를 송풍하는 하나 이상의 해당 블로워, 상기 해당 블로워들을 듀티 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는 온도감지센서를 매개로 각 배터리 셀모듈들의 온도를 감지하고, 감지한 온도와 최대 기준온도를 비교하여 각 블로워의 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 각 배터리 셀모듈의 온도 편차를 연산하여 온도 편차에 따라 각 블로워의 듀티를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 온도감지센서를 매개로 각 배터리 셀모듈들의 온도를 감지하고, 감지한 온도와 최적 기준온도를 비교하여 각 블로워의 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 각 블로워는 하나의 공기 유입구와 하나 이상의 공기 유출구를 가진 유입덕트의 상기 유출구에 각각 접속된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 각 배터리 셀모듈은 냉각공기를 외부로 유도하는 하나의 공통하는 유출덕트에 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 각 배터리 셀모듈의 상부에 해당 블로워들이 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 냉각시스템.

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