KR20120050640A

KR20120050640A - 배터리 온도 관리장치

Info

Publication number: KR20120050640A
Application number: KR1020100111997A
Authority: KR
Inventors: 정재상
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-21

Abstract

본 발명의 배터리 온도 관리장치는 발전기(5)로 저온상태의 배터리(1)를 가열하고 차량의 공조장치인 에어컨 시스템으로 구성된 냉각유닛(6)의 냉매 순환작용를 이용해 고온상태의 배터리(1)를 냉각시켜줌으로써, 냉매를 이용한 효율적이고 최적상태의 배터리(1)온도 조절로 수명을 연장함은 물론, 특히 전기차량과 하이브리드 차량에 대한 적용성이 모두 용이한 특징을 갖는다.

Description

배터리 온도 관리장치{BATTERY THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 배터리 온도 관리장치에 관한 것으로, 특히 전기차량과 하이브리드 차량에 모두 적용할 수 있는 배터리 온도 관리장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 사용되는 배터리는 상온의 상태에서 작동할 때 수명을 오래도록 유지할 수 있으므로, 이를 위해 배터리의 온도를 최적으로 유지하기 위한 온도관리장치가 적용되어진다.

이러한 온도관리장치중 엔진이 없는 전기자동차에서는 공기를 이용하여 냉각하는 방식을 적용하는데, 이와 같은 공냉방식은 외기온도가 저온일 경우 배터리를 가열할 방법이 없게 된다.

반면에 하이브리드 차량에서는 전기자동차에서와 같은 문제가 없도록 엔진에서 가열된 냉각수를 이용하는 방식을 적용하게 된다.

하지만, 냉각수를 사용하는 온도관리장치는 워터펌프와 라디에이터 장비가 추가로 필요하므로, 엔진이 없는 전기차량에는 적용되지 못하고 하이브리드 차량에만 적용되는 한계성이 있게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 전기차량의 발전기를 이용해 저온의 조건에서 배터리를 가열하고 고온에서 에어컨 시스템의 냉매를 이용하여 배터리를 냉각함으로써, 저온조건의 가열과 고온조건의 냉각으로 배터리의 수명을 연장할 뿐만 아니라 전기차량과 하이브리드 차량에 모두 적용할 수 있는 배터리 온도 관리장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 온도 관리장치는 휠을 통해 구동되는 발전기로부터 생성되어진 전류를 공급받아 온도를 높이는 배터리와;

상기 배터리와 열교환되도록 상기 배터리로 저온 냉매를 공급하고, 열교환된 고온 냉매를 상기 배터리로부터 배출시켜 상기 고온 냉매를 다시 저온 냉매로 전환시키는 냉각유닛;

을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 한다.

상기 배터리에는 전류를 충전하는 셀에 상기 발전기로부터 공급된 전류로 상기 셀을 온도를 높이는 열판이 구비되어진다.

상기 발전기는 전기차량용 발전기가 적용되어진다.

상기 냉각유닛은 상기 휠로부터 구동되어 상기 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 공급된 냉매의 온도를 낮추는 컨덴서와, 컨트롤러의 제어로 상기 컨덴서로부터 상기 배터리로 공급되는 냉매경로를 개폐하는 팽창밸브로 구성되어진다.

이러한 본 발명의 배터리 온도 관리장치는 발전기로 저온조건의 배터리를 가열하고 에어컨 시스템의 냉매를 이용해 고온조건의 배터리를 냉각하여 배터리 수명을 연장할 수 있고, 특히 전기차량과 하이브리드 차량에 모두 적용할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명의 배터리 온도 관리장치는 배터리를 냉매로 냉각함으로써 배터리의 온도를 항상 최적으로 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 온도 관리장치가 전기차량에 적용되어진 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 온도 관리장치를 이용한 배터리 가열작동도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 온도 관리장치를 이용한 배터리 냉각작동도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 배터리 온도 관리장치가 전기차량에 적용되어진 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 배터리 온도 관리장치는 동력원인 배터리(1)와, 휠(4)로부터 발전되어 생성되어진 전류를 상기 배터리(1)의 저온시 전류를 공급해주는 발전기(5)와, 상기 배터리(1)의 고온시 에어컨 냉매를 상기 배터리(1)로 순환시켜 온도를 낮추는 냉각유닛(6)으로 구성된다.

상기 배터리(1)에는 전류를 충전하는 셀(3)에 덧대어져 발전기(5)로부터 공급된 전류로 셀(3)을 가열하는 열판(2)이 더 구비되며, 상기 열판(2)은 열선코일이나 또는 그와 동등한 타입을 적용한다.

본 실시예에서 상기 배터리(1)의 온도 측정과 측정된 온도를 통한 가열과 냉각을 위한 제어를 위한 제어기를 구비하며, 상기 제어기는 배터리 온도 관리장치를 제어하도록 적용되는 제어기를 이용한다.

상기 발전기(5)는 전기차량에 적용되는 타입이다.

상기 냉각유닛(6)은 전기차량이나 하이브리드 차량 및 가솔린 차량등에 설치되어 차량실내를 냉방하는 에어컨 시스템을 이용해 구현되며, 상기 냉각유닛(6)을 구성하는 각각의 구성요소들은 통상적인 에어컨 시스템과 같이 작용되어진다.

이를 위해 상기 냉각유닛(6)은 휠(4)로부터 구동되어 냉매를 압축하는 압축기(7)와, 상기 압축기(7)로부터 공급된 냉매의 온도를 낮추는 컨덴서(8)와, 상기 컨덴서(8)로부터 배터리(1)로 공급되는 냉매경로를 개폐시켜주는 팽창밸브(9)와, 배터리(1)에 대한 냉매의 공급과 배출을 위해 상기 팽창밸브(9)를 제어하는 컨트롤러(10)로 구성되어진다.

상기 압축기(7)로 휠(4)의 동력이 전달되면 상기 휠(4)을 통한 발전기(5)의 구동이 멈춰지도록 동력전환되며, 이러한 휠(4)의 발전기(5)와 압축기(7)의 동력전환은 제어기를 이용해 구현되고 통상적인 전기소자를 이용해 구성되어진다.

본 실시예에서 상기 냉각유닛(6)을 제어하는 컨트롤러(10)는 에어컨 시스템을 제어하기 위해 적용된 에어컨용 컨트롤러를 적용하거나 또는 배터리 온도 관리장치를 제어하도록 적용되는 제어기를 함께 이용할 수 도 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 배터리 온도 관리장치를 이용한 배터리 가열작동도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 배터리 온도 관리장치는 동력원인 배터리(1)는 그 온도가 낮을 경우 휠(4)을 통해 구동되는 발전기(5)의 전류를 공급받고, 공급된 전류는 셀(3)에 덧대어진 열판(2)을 가열함으로써 배터리(1)의 온도를 높여주게 된다.

상기 배터리(1)의 온도 상승은 설정된 범위내에서 이루어지며, 이는 제어기의 제어를 통해 구현되어진다.

도 3은 본 실시예에 따른 배터리 온도 관리장치를 이용한 배터리 냉각작동을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 배터리 온도 관리장치는 동력원인 배터리(1)의 온도가 허용범위를 초과해 상승된 경우 컨트롤러(10)는 팽창밸브(9)를 열고, 상기 팽창밸브(9)의 열림에 의해 컨덴서(8)로부터 냉매가 배터리(1)쪽으로 공급되어진다.

배터리(1)로 유입되어진 저온의 냉매는 셀(3)에 구비된 열판(2)사이를 통과한 후 다시 배터리(1)를 빠져나옴으로써, 저온의 냉매가 셀(3)과 열판(2)의 열을 빼앗는 열교환을 일으켜 온도를 낮추게 되어 배터리(1)의 온도를 최적으로 유지시킬 수 있게 된다.

상기 배터리(1)를 빠져나온 고온의 냉매는 휠(4)을 통해 구동되는 압축기(7)의 작용과 컨덴서(8)의 작용을 거치면서 다시 저온상태의 냉매로 전환된 후, 팽창밸브(9)를 거쳐 배터리(1)로 공급되어진다.

상기와 같은 냉매의 순환은 통상적인 차량의 에어컨 시스템에서 구현되는 작용과 같은 과정이다.

설명된 바와 같이, 본 실시예에 따른 배터리 온도 관리장치는 발전기(5)로 저온상태의 배터리(1)를 가열하고 차량의 공조장치인 에어컨 시스템으로 구성된 냉각유닛(6)의 냉매 순환작용를 이용해 고온상태의 배터리(1)를 냉각시켜줌으로써, 냉매를 이용한 효율적이고 최적상태의 배터리(1)온도 조절로 수명을 연장함은 물론, 특히 전기차량과 하이브리드 차량에 대한 적용성이 모두 용이하게 된다.

1 : 배터리 2 : 열판
3 : 셀 4 : 휠
5 : 발전기 6 : 냉각유닛
7 : 압축기 8 : 컨덴서
9 : 팽창밸브 10 : 컨트롤러

Claims

휠을 통해 구동되는 발전기로부터 생성되어진 전류를 공급받아 온도를 높이는 배터리와;
상기 배터리와 열교환되도록 상기 배터리로 저온 냉매를 공급하고, 열교환된 고온 냉매를 상기 배터리로부터 배출시켜 상기 고온 냉매를 다시 저온 냉매로 전환시키는 냉각유닛;
을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 온도 관리장치.
청구항 1에 있어서, 상기 배터리에는 전류를 충전하는 셀에 상기 발전기로부터 공급된 전류로 상기 셀을 온도를 높이는 열판이 구비되어진 것을 특징으로 하는 배터리 온도 관리장치.
청구항 2에 있어서, 상기 열판은 열선코일인 것을 특징으로 하는 배터리 온도 관리장치.
청구항 1에 있어서, 상기 발전기는 전기차량에 적용된 발전기인 것을 특징으로 하는 배터리 온도 관리장치.
청구항 1에 있어서, 상기 냉각유닛은 상기 휠로부터 구동되어 상기 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 공급된 냉매의 온도를 낮추는 컨덴서와, 컨트롤러의 제어로 상기 컨덴서로부터 상기 배터리로 공급되는 냉매경로를 개폐하는 팽창밸브로 구성되어진 것을 특징으로 하는 배터리 온도 관리장치.