KR20110112586A - 전기자동차용 공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차용 공조장치에 관한 것으로, 하절기나 동절기시 차량의 실내 공기를 이용하여 배터리(3)가 항상 최적의 성능을 발휘할 수 있는 소정 온도도 조절 가능하고, 또한 차량 실내의 냉난방 성능을 큰 변화없이 그대로 유지시킬 수 있게 됨으로써 탑승자에게 항상 최적의 공조 환경을 제공할 수 있으며, 더 나아가 불필요한 차량의 연비 감소 및 소음 발생을 없앨 수 있도록 된 것이다.

Description

전기자동차용 공조장치{Air conditioning unit for electric vehicle}

본 발명은 전기자동차용 공조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 실내의 냉난방 성능을 유지하면서 배터리의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 공조장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에는 차량의 시동, 차량에 구비되어 있는 각종 전기장치로의 전원공급, 차량의 구동원인 유도 전동기를 구동하기 위한 전원공급을 위한 대용량의 고전압 배터리가 장착되어 있다.

상기 배터리는 전기자동차에서 가장 중요한 구성요소 중 하나로서 일정 온도를 유지하지 않으면 성능이나 효율이 떨어지게 되는 바, 대략 23℃ ∼ 25℃ 정도로 유지될 때 최적의 성능을 발휘하는 것으로 알려져 있다.

따라서, 전기자동차에서 배터리의 온도를 일정하게 조절하는 기술은 매우 중요하며, 이를 위해 종래에는 차량의 실내 공기를 배터리 쪽으로 유도하여 하절기와동절기시 상기 배터리의 온도를 일정 온도로 조절하고 있었다.

하지만, 종래의 공조장치는 배터리의 온도 조절에 사용된 차량 실내의 공기가 그대로 외부로 배출되는 구성으로, 이럴 경우 차량 실내의 냉난방 공조에 큰 영향을 주게 되며, 이로 인해 탑승자에게 최적의 공조 환경을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 배터리의 온도 조절시 변화된 차량 실내 온도를 최적 상태로 복귀시키기 위하여 차량에 구비된 에어컨이나 히터를 단시간 동안 무리하게 가동시켜야 했기 때문에 차량의 연비가 나빠지고 실내 소음이 커지는 문제점도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 실내 공기를 이용하여 배터리의 온도 조절을 하더라도 차량 실내의 냉난방 성능을 큰 변화없이 그대로 유지시킬 수 있도록 함으로써, 하절기나 동절기시 탑승자에게 항상 최적의 공조 환경을 제공할 수 있도록 함은 물론, 불필요한 차량의 연비 감소 및 소음 발생을 없앨 수 있도록 하는 전기자동차용 공조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기자동차용 공조장치는, 차량의 실내 공간과 분리된 트렁크 룸에 배터리를 보관할 수 있도록 고정 설치된 배터리 트레이와; 상기 실내 공간과 상기 배터리 트레이를 연결하도록 설치되어서 실내 공기를 상기 배터리 트레이로 공급하는 인렛 덕트와; 상기 배터리 트레이와 차량 외부를 연결하도록 설치되어서 상기 배터리 트레이의 공기를 외부로 배출하는 아웃렛 덕트와; 상기 인렛 덕트와 상기 실내 공간을 연결하도록 설치되어서 상기 배터리 트레이로 공급되는 실내 공기의 일부를 상기 실내 공간으로 재순환시키는 재순환 덕트와; 상기 인렛 덕트내에 설치되어서 전류 인가시 실내 공기를 상기 인렛 덕트로 강제 흡입하도록 동작하는 송풍팬과; 상기 배터리의 온도에 따라 상기 송풍팬의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 재순환 덕트에서 상기 인렛 덕트와 연결되는 부위에 설치됨과 더불어 상기 제어부의 신호에 따라 상기 인렛 덕트와 상기 재순환 덕트를 연결시키거나 또는 차단시키도록 동작하는 가변밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 재순환 덕트내에 설치됨과 더불어 상기 제어부의 신호에 따라 전원을 공급받아서 상기 재순환 덕트를 통과하는 공기의 온도를 냉각시키거나 또는 예열시키도록 하는 열전소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 재순환 덕트내에 설치되어서 상기 재순환 덕트를 통과하는 공기를 신선한 공기로 정화하는 공기청정기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 재순환 덕트에서 상기 실내 공간과 연결되는 출구부에 설치되어서 공기속에 포함된 미세 먼지 및 이물질을 제거하는 공기필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 전기자동차용 공조장치는, 하절기나 동절기시 차량의 실내 공기를 이용하여 배터리가 항상 최적의 성능을 발휘할 수 있는 소정 온도도 조절 가능하고, 또한 차량 실내의 냉난방 성능을 큰 변화없이 그대로 유지시킬 수 있게 됨으로써 탑승자에게 항상 최적의 공조 환경을 제공할 수 있으며, 더 나아가 불필요한 차량의 연비 감소 및 소음 발생을 없앨 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 구성을 설명하기 위한 개략적인 도면,
도 2는 도 1의 제어 블록도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 실내 공간(1)과 분리된 트렁크 룸(2)에 배터리(3)를 보관할 수 있도록 고정 설치된 배터리 트레이(4)와, 상기 실내 공간(1)과 상기 배터리 트레이(4)를 연결하도록 설치되어서 실내 공기를 상기 배터리 트레이(4)로 공급하는 인렛 덕트(5)와, 상기 배터리 트레이(4)와 차량 외부를 연결하도록 설치되어서 상기 배터리 트레이(4)의 공기를 외부로 배출하는 아웃렛 덕트(6)와, 상기 인렛 덕트(5)와 상기 실내 공간(1)을 연결하도록 설치되어서 상기 배터리 트레이(4)로 공급되는 실내 공기의 일부를 상기 실내 공간(1)으로 재순환시키는 재순환 덕트(7)와, 상기 인렛 덕트(5)내에 설치되어서 전류 인가시 실내 공기를 상기 인렛 덕트(5)로 강제 흡입하도록 동작하는 송풍팬(8)과, 상기 배터리(3)의 온도에 따라 상기 송풍팬(8)의 동작을 제어하는 제어부(9)를 포함하여 구성된다.

상기 제어부(9)는 배터리 온도 감지센서(10)를 통해 검출된 상기 배터리(3)의 온도가 23℃ 이하가 되거나 또는 25℃ 이상이 될 때 상기 송풍팬(8)으로 전원이 공급되도록 제어함으로써 상기 송풍팬(8)의 동작을 제어하게 된다.

또한, 상기 제어부(9)는 외기온도센서(미도시)를 통해 일정시간 동안 검출된 외기 온도가 소정 온도 이상이면 하절기의 상태로 판단하게 되고, 소정 온도 이하이면 동절기의 상태로 판단하게 된다.

한편, 본 발명의 공조장치는 상기 재순환 덕트(7)에서 상기 인렛 덕트(5)와 연결되는 부위에 설치된 가변밸브(11)를 더 포함하여 구성되는데, 상기 가변밸브(11)는 상기 제어부(9)의 신호에 따라 상기 인렛 덕트(5)와 상기 재순환 덕트(7)를 연결시키거나 또는 차단시키도록 동작하게 된다.

즉, 하절기시 실내 온도 감지센서(12)를 통해 검출된 실내 온도가 상기 제어부(9)에서 소정 온도 이상이라 판단하게 되면 상기 가변밸브(11)는 상기 제어부(9)의 신호에 따라 상기 인렛 덕트(5)와 상기 재순환 덕트(7)를 연결시키도록 동작하게 되고, 반대로 소정 온도 이하라고 판단하게 되면 상기 가변밸브(11)는 상기 제어부(9)의 신호에 따라 상기 인렛 덕트(5)와 상기 재순환 덕트(7)를 차단시키도록 동작하게 된다.

또한, 본 발명의 공조장치는 상기 재순환 덕트(7)내에 설치됨과 더불어 상기 제어부(9)의 신호에 따라 전원을 공급받아서 상기 재순환 덕트(9)를 통과하는 공기의 온도를 냉각시키거나 또는 예열시키도록 하는 열전소자(13)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 하절기시 실내 온도 감지센서(12)를 통해 검출된 실내 온도가 상기 제어부(9)에서 소정 온도 이상이라 판단하게 되면 상기 열전소자(13)는 상기 제어부(9)의 제어에 의해 냉방모드로 동작하게 되고, 동절기시의 실내 온도가 소정 온도 이하라고 판단하게 되면 상기 열전소자(13)는 상기 제어부(9)의 제어에 의해 난방모드로 동작하게 된다.

또한, 본 발명의 공조장치는 상기 재순환 덕트(7)내에 설치되어서 상기 재순환 덕트(7)를 통과하는 공기를 신선한 공기로 정화하는 공기청정기(14) 및, 상기 재순환 덕트(7)에서 상기 실내 공간(1)과 연결되는 출구부에 설치되어서 공기속에 포함된 미세 먼지 및 이물질을 제거하는 공기필터(15)를 더 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 하절기시 실내 공기의 온도가 쾌적한 냉방 상태를 유지하는 소정 온도이고 배터리(3)의 온도가 최적의 성능을 발휘하는 소정 온도(23℃∼25℃ 정도)이면, 송풍팬(8)은 동작하지 않고, 가변밸브(11)는 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 차단시키는 상태가 된다.

이때, 실내 공기는 자연 대류 흐름에 의해 인렛 덕트(5)를 통해 배터리 트레이(4)로 유입되는 양이 미비하며, 상기 배터리 트레이(4)의 공기는 아웃렛 덕트(6)를 통해 차량 외부로 배출된다.

그리고, 하절기시 실내 공기의 온도가 소정 온도이고 배터리(3)의 온도가 최적의 성능을 발휘하는 못하는 소정 온도 이상(25℃ 이상)이면, 송풍팬(8)이 동작하여 차가운 실내 공기를 인렛 덕트(5)를 통해 배터리 트레이(4)로 강제 흡입하고, 가변밸브(11)는 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 차단시키는 상태로 존재하게 된다.

이때, 배터리 트레이(4)로 강제 흡입된 차가운 실내 공기는 배터리 트레이(4)를 순환하면서 배터리(3)를 냉각시킨 다음 아웃렛 덕트(6)를 통해 차량 외부로 배출되며, 이에 따라 배터리(3)는 온도가 차츰 하강하여 다시 최적의 성능을 발휘하는 소정 온도를 유지하게 된다.

한편, 쾌적한 냉방 상태를 유지하고 있던 실내 공기가 일정 시간동안 배터리 트레이(4)로 강제 흡입되면 상기 실내 공기의 온도는 차츰 상승하게 된다. 이때 제어부(9)는 가변밸브(11)의 동작을 제어하여 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 연결시키게 되고, 동시에 열전소자(13)를 냉방모드로 작동시키게 된다.

그러면, 인렛 덕트(5)를 통해 배터리 트레이(4)로 강제 흡입되던 실내 공기 중 일부의 공기는 재순환 덕트(7)로 유입되어 열전소자(13)에 의해 냉각된 후, 다시 차량 실내로 배출된다. 이때 재순환 덕트(7)를 통해 실내로 배출되는 공기는 공기청정기(14)와 공기필터(15)에 의해 정화된 깨끗한 공기가 배출된다.

따라서, 차량의 실내 공기는 에어컨을 통해 배출되는 차가운 공기 및 열전소자(13)에 의해 냉각된 후 재순환 덕트(7)를 통해 배출되는 차가운 공기에 의해 항상 쾌적한 냉방 상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 배터리(3)의 온도가 최적의 성능을 발휘하는 소정 온도로 다시 유지되고, 실내의 공기온도가 쾌적한 냉방 상태를 유지하는 소정 온도로 복귀되면, 제어부(9)의 제어신호에 의해 송풍팬(8)은 동작을 멈추게 되고, 가변밸브(11)는 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 차단시키도록 동작하게 되며, 동시에 열전소자(13)로의 전원공급도 차단된다.

그 다음, 동절기시 실내 공기의 온도가 쾌적한 난방 상태를 유지하는 소정 온도이고 배터리(3)의 온도가 최적의 성능을 발휘하는 소정 온도(23℃∼25℃ 정도)이면, 송풍팬(8)은 동작하지 않고, 가변밸브(11)는 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 차단시키는 상태가 된다.

이때, 실내 공기는 자연 대류 흐름에 의해 인렛 덕트(5)를 통해 배터리 트레이(4)로 유입되는 양이 미비하며, 상기 배터리 트레이(4)의 공기는 아웃렛 덕트(6)를 통해 차량 외부로 배출된다.

그리고, 동절기시 실내 공기의 온도가 소정 온도이고 배터리(3)의 온도가 최적의 성능을 발휘하는 못하는 소정 온도 이하(23℃ 이상)이면, 송풍팬(8)이 동작하여 따뜻한 실내 공기를 인렛 덕트(5)를 통해 배터리 트레이(4)로 강제 흡입하고, 가변밸브(11)는 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 차단시키는 상태로 존재하게 된다.

이때, 배터리 트레이(4)로 강제 흡입된 따뜻한 실내 공기는 배터리 트레이(4)를 순환하면서 배터리(3)를 예열시킨 다음 아웃렛 덕트(6)를 통해 차량 외부로 배출되며, 이에 따라 배터리(3)는 온도가 차츰 상승하여 다시 최적의 성능을 발휘하는 소정 온도를 유지하게 된다.

한편, 쾌적한 난방 상태를 유지하고 있던 실내 공기가 일정 시간동안 배터리 트레이(4)로 강제 흡입되면 상기 실내 공기의 온도는 차츰 하강하게 된다. 이때 제어부(9)는 가변밸브(11)의 동작을 제어하여 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 연결시키게 되고, 동시에 열전소자(13)를 난방모드로 작동시키게 된다.

그러면, 인렛 덕트(5)를 통해 배터리 트레이(4)로 강제 흡입되던 실내 공기 중 일부의 공기는 재순환 덕트(7)로 유입되어 열전소자(13)에 의해 가열된 후, 다시 차량 실내로 배출된다.

따라서, 차량의 실내 공기는 히터를 통해 배출되는 따뜻한 공기 및 열전소자(13)에 의해 가열된 후 재순환 덕트(7)를 통해 배출되는 따뜻한 공기에 의해 항상 쾌적한 난방 상태를 유지할 수 있게 된다.

그리고, 배터리(3)의 온도가 최적의 성능을 발휘하는 소정 온도로 다시 유지되고, 실내의 공기온도가 쾌적한 난방 상태를 유지하는 소정 온도로 복귀되면, 제어부(9)의 제어신호에 의해 송풍팬(8)은 동작을 멈추게 되고, 가변밸브(11)는 인렛 덕트(5)와 재순환 덕트(7)를 차단시키도록 동작하게 되며, 동시에 열전소자(13)로의 전원공급도 차단된다.

이상과 같이 본 발명의 공조장치는 하절기나 동절기시 차량의 실내 공기를 이용하여 배터리(3)가 항상 최적의 성능을 발휘할 수 있는 소정 온도도 조절 가능하고, 또한 차량 실내의 냉난방 성능을 큰 변화없이 그대로 유지시킬 수 있게 됨으로써 탑승자에게 항상 최적의 공조 환경을 제공할 수 있으며, 더 나아가 불필요한 차량의 연비 감소 및 소음 발생을 없앨 수 있는 장점이 있다.

1 - 실내 공간 3 - 배터리
4 - 배터리 트레이 5 - 인렛 덕트
6 - 아웃렛 덕트 7 - 재순환 덕트
8 - 송풍팬 9 - 제어부
11 - 가변밸브 13 - 열전소자

Claims (5)

1. 차량의 실내 공간과 분리된 트렁크 룸에 배터리를 보관할 수 있도록 고정 설치된 배터리 트레이와;
   상기 실내 공간과 상기 배터리 트레이를 연결하도록 설치되어서 실내 공기를 상기 배터리 트레이로 공급하는 인렛 덕트와;
   상기 배터리 트레이와 차량 외부를 연결하도록 설치되어서 상기 배터리 트레이의 공기를 외부로 배출하는 아웃렛 덕트와;
   상기 인렛 덕트와 상기 실내 공간을 연결하도록 설치되어서 상기 배터리 트레이로 공급되는 실내 공기의 일부를 상기 실내 공간으로 재순환시키는 재순환 덕트와;
   상기 인렛 덕트내에 설치되어서 전류 인가시 실내 공기를 상기 인렛 덕트로 강제 흡입하도록 동작하는 송풍팬과;
   상기 배터리의 온도에 따라 상기 송풍팬의 동작을 제어하는 제어부;
   를 포함하는 전기자동차용 공조장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 재순환 덕트에서 상기 인렛 덕트와 연결되는 부위에 설치됨과 더불어 상기 제어부의 신호에 따라 상기 인렛 덕트와 상기 재순환 덕트를 연결시키거나 또는 차단시키도록 동작하는 가변밸브;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 재순환 덕트내에 설치됨과 더불어 상기 제어부의 신호에 따라 전원을 공급받아서 상기 재순환 덕트를 통과하는 공기의 온도를 냉각시키거나 또는 예열시키도록 하는 열전소자;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 재순환 덕트내에 설치되어서 상기 재순환 덕트를 통과하는 공기를 신선한 공기로 정화하는 공기청정기;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 재순환 덕트에서 상기 실내 공간과 연결되는 출구부에 설치되어서 공기속에 포함된 미세 먼지 및 이물질을 제거하는 공기필터;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.

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