KR20110004206A - 차량용 배터리 유닛 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 전력을 이용하여 차량실내 환기 및 배터리 냉각을 수행하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치에 관한 것이다.
본 발명의 차량용 배터리 유닛 냉각장치는, 전기모터를 구동하는 배터리 유닛이 수납되는 배터리 케이스, 태양전지 전력을 이용하여 환기되는 차량실내 및 상기 배터리 케이스와 연통되는 흡입덕트, 상기 배터리 케이스와 연통되는 배출덕트를 포함하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치에 있어서, 흡입덕트에서 분기되어 흡입덕트와 배출덕트 사이를 연통시키는 바이패스덕트 및 흡입덕트에서 흡입된 차량실내 공기가 바이패스덕트와 배터리 케이스 중 어느 하나로 흐르도록 전환되는 전환도어를 포함한다.
태양전지, 배터리, 냉각, 전환도어, 블로어, 바이패스덕트, 흡입덕트, 배출덕트

Description

차량용 배터리 유닛 냉각장치{APPARATUS FOR COOLING BATTERY UNIT OF VEHICLES}
본 발명은 차량용 배터리 유닛 냉각장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 태양전지 전력을 이용하여 차량실내 환기 및 배터리 냉각을 수행하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치에 관한 것이다.
최근 세계적인 친환경 정책에 힘입어 가솔린 엔진 및 디젤 엔진 등 연소식 엔진 자동차는 하이브리드 자동차 또는 연료전지 자동차로 진화하고 있다. 하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기 에너지로 구동되는 모터를 연계하여 차량을 구동하므로 배기가스에 의한 대기오염을 줄임과 동시에 연비를 향상시킬 수 있어, 미국, 일본 등 선진국으로 중심으로 활발한 연구개발의 대상이 되고 있다.
하이브리드 자동차는 전기모터에 전기를 공급하는 고용량 배터리, 전기모터를 제어하는 모터 제어기, 배터리 전압을 적절하게 변환시키는 컨버터를 구비한다. 고용량 배터리는 필요 시 모터로 전력을 공급하고, 차량 정지시 재생 동력원으로부터 생성되는 전기 에너지를 배터리로 충전한다. 이와 같은 고용량 배터리는 온도에 따라 성능이 크게 좌우되는데, 예를 들면, 충전과 방전을 하는 동안 방열에 의 해 온도가 상승하게 되면, 전해질 분해가 일어나 배터리의 성능이 떨어지고 수명이 현저하게 단축되게 된다. 따라서, 배터리의 과열을 방지하여 배터리의 성능을 유지시키고 수명을 연장시키기 위하여 배터리를 적절히 냉각시키는 배터리 냉각장치가 필요하다.
배터리 냉각장치의 일 예로 공냉식 냉각장치가 있다. 종래 공냉식 냉각장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 실내 공기를 흡입하는 흡입덕트(1), 흡입덕트(1)의 공기를 배터리 케이스(3) 내부로 도입시키는 도입덕트(5), 배터리 케이스(3)를 통과한 공기를 배출시키는 배출덕트(7)를 구비한다.
상기 구성의 종래 배터리 냉각장치는 차량의 실내 공기를 흡입하고 흡입된 실내 공기를 배터리 케이스(3)의 내부로 도입시킴으로써, 배터리 케이스(3) 내로 도입된 공기가 배터리 케이스(3)의 내부에 수납된 배터리 등을 냉각시키도록 한다.
그런데 종래 공냉식 냉각장치는 자동차가 멈춰선 상태에서 배터리를 충전하는 경우 배터리를 충전함과 동시에 배터리 냉각을 위한 전원을 필요로 하기 때문에 충전효율이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 주차시 가정용 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 플러그인 하이브리드 차량에서도 유사하게 발생된다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양전지 전력을 이용하여 에어컨 블로어 등 차량실내 환기장치를 구동시키고, 차량실내 공기를 유입하여 배터리 유닛을 냉각시키는 차량용 배터리 유닛 냉각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 차량실내 온도와 배터리 온도를 비교하여, 상대적으로 온도가 낮은 차량 실내공기를 이용하여 배터리를 냉각하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 배터리 유닛 냉각장치는, 전기모터를 구동하는 배터리 유닛이 수납되는 배터리 케이스, 태양전지 전력을 이용하여 환기되는 차량실내 및 상기 배터리 케이스와 연통되는 흡입덕트, 상기 배터리 케이스와 연통되는 배출덕트를 포함하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치에 있어서, 상기 흡입덕트에서 분기되어 상기 흡입덕트와 배출덕트 사이를 연통시키는 바이패스덕트; 및 상기 흡입덕트에서 흡입된 차량실내 공기가 상기 바이패스덕트와 상기 배터리 케이스 중 어느 하나로 흐르도록 전환되는 전환도어를 포함한다.
여기서, 상기 배터리 유닛은, 상기 전기모터에 전기를 공급하는 플러그인 타입의 배터리와 상기 전기모터를 구동시키는 전장품을 포함한다.
또한 본 발명의 차량용 배터리 유닛 냉각장치는, 상기 차량실내에 설치되며 차량실내 온도를 측정하고 측정한 제1온도값을 제공하는 제1온도센서; 상기 배터리 유닛에 설치되며 배터리 유닛 온도를 측정하고 측정한 제2온도값을 제공하는 제2온도센서; 및 상기 제1온도값과 제2온도값을 비교하여, 상기 제1온도값이 제2온도값 보다 작으면 흡입된 차량실내 공기가 상기 배터리 케이스로 흐르도록 상기 전환도어를 전환시키고, 상기 제1온도값이 제2온도값보다 크면 흡입된 차량실내 공기가 상기 바이패스덕트로 흐르도록 상기 전환도어를 전환시키는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 차량용 배터리 유닛 냉각장치는, 태양전지 전력을 이용하여 에어컨 블로어 등 차량실내 환기장치를 구동시키고, 차량실내 공기를 유입하여 배터리 유닛을 냉각시킬 수 있기 때문에, 플러그 인 타입의 배터리 충전시에도 배터리 유닛에서 발생되는 열을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 차량용 배터리 유닛 냉각장치는 차량실내 온도와 배터리 온도를 비교하고, 상대적으로 온도가 낮은 차량 실내공기를 이용하여 상대적으로 온도가 높은 배터리 유닛을 냉각할 수 있기 때문에, 배터리 유닛 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 배터리 냉각장치의 구성을 나타 내는 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 배터리 냉각장치(100)는 흡입덕트(102), 바이패스덕트(104), 배출덕트(108), 배터리 케이스(124), 배터리(120), 블로어(110), 전환도어(134), 배터리온도센서(122), 실내온도센서(132), 제어기(130) 및 태양전지(140)를 포함한다.
여기서, 차량은 하이브리드 차량일 수 있으며, 바람직하게는 가정용 전원을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 플러그인 하이브리드 차량이다.
상기 흡입덕트(102)는 차량실내와 배터리 케이스(124)에 연통되며, 흡입된차량실내의 공기가 배터리 케이스(124)로 이동될 수 있는 경로를 제공한다.
상기 바이패스덕트(104)는 흡입덕트(102)에서 분기되어 흡입덕트(102)와 배출덕트(108) 사이를 연통시키며, 흡입덕트(102)로 흡입된 공기가 배터리 케이스(124)로 유입되지 않고 곧 바로 배출덕트(108)로 배출될 수 있는 경로를 제공한다.
상기 배출덕트(108)는 블로어(110)와 바이패스덕트(104)에 연통되며, 블로어(110) 또는 바이패스덕트(104)로부터 이동되는 공기를 차량 외부로 배출하는 경로를 제공한다.
상기 배터리 케이스(124)는 배터리(120)를 수납되는 수납공간(106)을 제공하며, 상하측이 흡입덕트(102)와 블로어(110)에 각각 연통되어 흡입덕트(102)로 흡입된 차량실내 공기가 배터리 유닛(120)을 냉각시키며 블로어(110)로 이동될 수 있도록 한다.
상기 배터리 유닛(120)는 전기모터(미도시)에 전기를 공급하는 2차 전지 및 전장품(電裝品)을 포함한다. 2차 전지는 납축전지, 리튬-이온전지 또는 니켈-수소전지 등 플러그인 타입의 배터리 일 수 있다. 전장품은 전기모터를 제어하는 모터제어기(미도시), 배터리 전압을 적절하게 변환시키는 컨버터(미도시) 등 모터를 차량의 동력원으로 사용하기 위한 부속 기구들로서 냉각이 필요한 전기/전자 기구들을 포함한다.
상기 블로어(110)는 배출덕트(108)와 배터리 케이스(124) 사이에 위치되며, 배터리 케이스(124)로 유입된 공기가 배출덕트(108)를 통하여 원활하게 배출될 수 있도록 한다.
상기 전환도어(134)는 흡입덕트(102)에서 바이패스덕트(104)가 분기되는 지점에 위치되며, 제어기(130)의 제어에 따라 흡입덕트(102)로 흡입된 차량실내 공기의 흐름 방향을 전환시킨다. 구체적으로 전환도어(134)는 흡입된 차량실내 공기를 제어기(130)의 제어에 따라 바이패스덕트(104) 또는 배터리 케이스(124)로 유입시킬 수 있다.
상기 배터리온도센서(122)는 배터리 유닛(120)에 설치되며 배터리 유닛(120), 바람직하게는 배터리 온도를 측정하고 측정한 배터리 온도값을 제어기(130)로 제공한다.
상기 실내온도센서(132)는 차량실내(미도시)에 설치되며 차량실내의 온도를 측정하고 측정한 차량실내 온도값을 제어기(130)로 제공한다.
상기 태양전지(140)는 차량의 지붕 또는 본네트(Bonnet) 등에 설치되며, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 발생시킨다. 태양 전지(140)는 발생 된 전력을 블로어(110), 제어기(130) 및 차량실내 공기의 환기를 위한 환기장치(미도시)로 제공할 수 있다. 따라서, 차량 주차시 또는 배터리 충전시에도 본 실시예의 차량용 배터리 냉각장치 및 차량 실냉 공기 환기장치는 가동될 수 있으며 배터리 충전 효율을 저하시키지 않을 수 있다. 태양전지(140)는 발생된 전력을 배터리에 충전할 수도 있다.
상기 제어기(130)는 배터리온도센서(122)와 실내온도센서(132)로부터 배터리 온도값와 차량실내 온도값을 각각 제공받아, 배터리 온도와 차량실내 온도를 비교하고 온도 비교결과에 따라 전환도어(134)를 제어한다.
구체적으로 제어기(130)는 배터리 온도값과 차량실내 온도값을 비교하여, 차량실내 온도가 배터리 온도보다 낮으면 상대적으로 온도가 낮은 차량실내 공기를 이용하여 배터리 유닛(120)을 냉각시킴으로써 흡입된 공기의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 차량실내 온도값이 배터리 온도값 보다 작은 경우, 차량용 배터리 냉각장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 제어기(130)는 배터리 온도값과 차량실내 온도값을 비교하여 차량실내 온도값이 배터리 온도값보다 작은 경우 전환도어(134)가 바이패스덕트(104)를 막도록 전환도어(134)를 제어한다.
흡입덕트(102)로 흡입된 차량실내 공기는 배터리 케이스(124)로 유입되어 배터리 케이스(124)에 수납된 배터리 유닛(120)을 냉각시키고 블로어(110)를 거쳐 배출덕트(108)를 통하여 차량 외부로 배출된다.
따라서, 차량 주차시, 차량실내를 먼저 냉각시킨 공기를 배터리 유닛(120)에 재활용할 수 있게 된다.
도 4는 차량실내 온도값이 배터리 온도값 보다 큰 경우, 차량용 배터리 냉각장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제어기(130)는 배터리 온도값과 차량실내 온도값을 비교하여 차량실내 온도값이 배터리 온도값보다 작은 경우 전환도어(134)가 배터리 케이스(124)의 입구를 막도록 전환도어(134)를 제어한다.
흡입덕트(102)로 흡입된 차량실내 공기는, 배터리 케이스(124)로 유입되지 않고, 바이패스덕트(104)를 거쳐 배출덕트(108)로 직접 배출된다.
따라서, 차량 주차시, 차량실내 공기가 온도가 높지 않은 배터리 유닛(120)을 거치지 않고 바로 차량 외부로 배출될 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래 공냉식 냉각장치의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 배터리 유닛 냉각장치의 구성을 나타낸는 도면이다.
도 3은 차량실내 온도값이 배터리 온도값 보다 작은 경우, 차량용 배터리 냉각장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 차량실내 온도값이 배터리 온도값 보다 큰 경우, 차량용 배터리 냉각장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 차량용 배터리 유닛 냉각장치 102: 흡입덕트
104: 바이패스덕트 106: 수압공간
108: 배출덕트 110: 블로어
120: 배터리 유닛 122: 배터리온도센서
124: 배터리 케이스 130: 제어기
132: 실내온도센서 134: 전환도어
140: 태양전지

Claims (3)

  1. 전기모터를 구동하는 배터리 유닛(120)이 수납되는 배터리 케이스(124), 태양전지(140) 전력을 이용하여 환기되는 차량실내 및 상기 배터리 케이스(124)와 연통되는 흡입덕트(102), 상기 배터리 케이스(124)와 연통되는 배출덕트(108)를 포함하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치(100)에 있어서,
    상기 흡입덕트(102)에서 분기되어 상기 흡입덕트(102)와 배출덕트(108) 사이를 연통시키는 바이패스덕트(104); 및
    상기 흡입덕트(102)에서 흡입된 차량실내 공기가 상기 바이패스덕트(104)와 상기 배터리 케이스(124) 중 어느 하나로 흐르도록 전환되는 전환도어(134)를 포함하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 유닛(120)은,
    상기 전기모터에 전기를 공급하는 플러그인 타입의 배터리와 상기 전기모터를 구동시키는 전장품을 포함하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량실내에 설치되며 차량실내 온도를 측정하고 측정한 제1온도값을 제 공하는 제1온도센서(132);
    상기 배터리 유닛(120)에 설치되며 배터리 유닛 온도를 측정하고 측정한 제2온도값을 제공하는 제2온도센서(122); 및
    상기 제1온도값과 제2온도값을 비교하여, 상기 제1온도값이 제2온도값 보다 작으면 흡입된 차량실내 공기가 상기 배터리 케이스(124)로 흐르도록 상기 전환도어(134)를 전환시키고, 상기 제1온도값이 제2온도값보다 크면 흡입된 차량실내 공기가 상기 바이패스덕트(104)로 흐르도록 상기 전환도어(134)를 전환시키는 제어기(130)를 더 포함하는 차량용 배터리 유닛 냉각장치.
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