KR20120062332A

KR20120062332A - 전기자동차 충전시 배터리 시스템

Info

Publication number: KR20120062332A
Application number: KR1020100123550A
Authority: KR
Inventors: 오중석; 박만재
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-14
Also published as: KR101628153B1

Abstract

본 발명은 전기자동차 배터리 시스템에 관한 것으로 고전압 배터리와, 상기 고전압 배터리의 양측에 형성되어 상기 고전압 배터리를 공냉시키는 인렛 덕트 및 아웃렛 덕트와, 상기 인렛 덕트의 입구측에 설치되어 있는 냉각팬과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 가지는 충전기를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 있어서, 상기 인렛 덕트의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템을 제공하여,
외부 충전시 충전기의 발열을 이용하거나발열소자와 같은 별도의 발열체로 구성하여 배터리의 저온 노출을 방지하여 고전압 배터리의 충전 효율의 향상 및 차후의 초기 주행시의 출력성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 우천시와 같은 다습한 조건 주행 후 충전시 온풍 순환을 이용하여 수분을 건조시켜 수분으로 인한 배터리 부식 및 절연파괴를 방지 할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기자동차 충전시 배터리 시스템{BATTERY SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE IN CHARGING}

본 발명은 전기자동차의 배터리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전압 배터리의 일측에 형성되어 있는 인렛 덕트의 상류 일측에 충전기의 방열핀을 내부로 연결시켜 방열핀을 통해 외부로 버려지는 열을 이용하여 동절기시 또는 우천 주행 후에 외부 충전시 고전압 배터리의 저온 노출 방지 및 내부 습기 제거를 위한 전기자동차 충전시 배터리 시스템에 관한 것이다.

전기자동차의 경우 지역, 온도, 습도, 공기압 등 운행 환경의 변화가 매우 심하며, 실제 환경에서의 배터리 충전과 방전은 실험실 조건에서의 배터리 충/방전 효율과는 상이하다.

일반적으로 저온 또는 고온에서 배터리의 충/방전 효율은 저하되고, 습도가 높은 환경에서는 충/방전 효율이 저하되는 것으로 알려져 있다.

따라서, 고전압 배터리 온도를 최적 성능을 발휘할 수 있는 일정 온도 범위로 유지하는 것이 필요한데, 이를 위해 전기자동차 배터리 시스템에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각팬(40)을 작동시키고 인렛 덕트(30)에 공기를 유입시킴으로써 고전압 배터리를 통과한 공기를 아웃렛 덧트(60)을 통해 외부로 배출되도록 함으로써 고전압 배터리를 공냉시킨다.

상기 고전압 배터리(10)의 외부 충전시에는 열이 발생되는데, 이를 외부로 방출시키기 위하여 충전기(20)에는 방열핀(50)이 형성되어 있다. 즉, 고전압 배터리(10)의 외부 충전시에는 충전기(20)로부터 발생되는 열을 활용하지 못하고 밖으로 배출시킨다.

상기와 같이 종래의 전기자동차 시스템에서는 외부 충전시 배터리 환경에 대한 별도의 관리를 하지 않았다.

따라서, 동절기에 충전시에는 고전압 배터리(10)가 저온 환경에 노출됨으로써 충전 효율이 떨어지고 충전 후 시동 및 초기주행시에는 저온에서의 용량 및 출력이 감소되어 차량의 성능이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 전기자동차의 고전압 배터리(10)의 특성상 외부 먼지 및 수분의 유입을 방지하기 위하여 밀폐구조로 제작되는데, 우천시와 같이 수분이 침투하거나 수분이 생성 가능한 다습한 조건에서는 수분의 유입 및 생성된 수분이 외부로 쉽게 배출되지 않으므로 배터리의 부식 및 절연파괴를 야기시키는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인렛 덕트의 상류에 방열핀 또는 발열소자를 설치하여 실내로 유입된 공기가 따뜻하도록 하고, 따뜻한 공기가 고전압 배터리를 통과함으로써 고전압 배터리의 저온에의 노출을 방지하고, 고전압 배터리의 내부의 습기를 제거하는 역할을 수행하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 고전압 배터리와, 상기 고전압 배터리의 양측에 형성되어 상기 고전압 배터리를 공냉시키는 인렛 덕트 및 아웃렛 덕트와, 상기 인렛 덕트의 입구측에 설치되어 있는 냉각팬과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 가지는 충전기를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 있어서, 상기 인렛 덕트의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 실시예의 전기자동차 배터리 시스템은 상기 충전기의 방열핀을 상기 인렛 덕트의 상류 내부를 향하도록 설치하여 버려지는 충전기의 발열을 활용하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예의 열원은 상기 충전기의 방열핀을 상기 인렛 덕트의 상류 내부를 향하도록 설치하여 충전기를 통해 외부로 버려지는 열인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예의 열원은 발열소자이고, 상기 발열소자는 열선 또는 PTC 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예의 상기 전기자동차 배터리 시스템은 동절기 또는 우천주행 후의 외부 충전시에 작동하고, 고전압 배터리의 정상온도 설정 구간내에서만 작동하는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 외부 충전시 충전기의 발열을 이용하거나발열소자와 같은 별도의 발열체로 구성하여 배터리의 저온 노출을 방지하여 고전압 배터리의 충전 효율의 향상 및 차후의 초기 주행시의 출력성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 우천시와 같은 다습한 조건 주행 후 충전시 온풍 순환을 이용하여 수분을 건조시켜 수분으로 인한 배터리 부식 및 절연파괴를 방지 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전기자동차 배터리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 배터리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 외부 충전시의 제어 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다.

이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

전기자동차는 내연기관 차량과 달리 엔진이 아닌 모터를 이용하며, 연료를 소모하는 대신 고전압 배터리(10)에 충전된 전기에너지를 사용한다. 즉, 고전압 배터리(10)의 관리가 어떻게 이루어지냐에 따라서 효율적인 에너지 사용이 가능하며 차량 동력성능 및 주행거리 향상에 도움이 된다.

고전압 배터리(10)의 관리란 로직적인 제어를 통한 사용량 제어도 있지만, 온도 또는 습도 환경을 고전압 배터리(10) 성능 확보에 유리한 조건으로 관리되는 것도 포함되며, 본 발명에 따른 실시예는 전기자동차 배터리의 외부 충전시 배터리시스템에 좋지 않은 환경 즉, 저온이나 다습한 환경을 방지하기 위한 전기자동차 충전시 배터리 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 전기자동차를 구동시키기 위한 고전압 배터리(10)와, 상기 고전압 배터리(10)의 상류에 형성되어 차가운 공기(61)를 유입시키는 인렛 덕트(30)와, 상기 고전압 배터리(10)를 통과한 공기(62)를 외부에 배출시키면서 상기 고전압 배터리(10)를 공냉시키는 아웃렛 덕트(60)와, 상기 인렛 덕트(30)의 입구측에 설치되어 공기를 공급하는 냉각팬(40)과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀(50)을 가지는 충전기(20)를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 실시예에서는 상기 인렛 덕트(30)의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트(30)를 통해 유입된 차가운 공기(61)에 열을 공급하여 따뜻한 공기(62)를 고전압 배터리(10)에 통과시킨다.

상기의 열을 공급하는 방법은 상기 충전기(20)의 방열핀(50)을 상기 인렛 덕트(30)의 상류 내부를 향하도록 설치하여 상기 방열핀(50)을 통해 외부로 버려지는 충전기(20)의 열을 이용하는 방법과, 인렛 덕트(30)의 상류측에 열선이나 PTC와 같은 발열소자를 설치하는 방법이 있다. 상기 PTC소자는 니크롬선과 같은 발열체로서, 온도가 상승하면 전기저항이 급격히 커지는 반도체소자를 말한다.

상기의 충전기(20)의 열을 이용하는 경우에는 외부로 버려지는 충전기(20)의 발열을 활용하는 측면에서 발열소자를 이용하는 방법보다 에너지 절약 측면에서 우수하다.

상기 전기자동차의 충전시의 배터리 시스템은 동절기 또는 우천주행 후에 외부 충전시에 작동시키는데, 이는 도 3에 도시된 바와 같은 제어 흐름에 따라 작동된다.

먼저, 충전 모드인지를 확인하고(S110) 고전압 배터리(10)의 외부 충전시라면 동절기인지(S120) 아니면 우천 주행 후인지(S160)를 판단한다. 동절기도 아니고 우천 주행 후의 외부 충전도 아니라면 별도의 동작을 하지 않는다.

동절기 또는 우천 주행 후라면 냉각팬을 작동시키고(S130,S170) 고전압 배터리(10)의 정상 온도 설정구간 내인지를 판단하여(S140,S180) 정상 온도 설정구간 이 아니라면 냉각팬을 정지시킨다.(S150,S190)

만약, 고전압 배터리(10)의 정상 온도 설정구간 내라면 계속하여 냉각팬을 작동시킨다.

즉, 본 발명에 따른 실시예의 전기자동차 충전시 배터리 시스템은 고전압 배터리(10)의 정상 온도 설정구간 내에서만 작동되도록 하고 고전압 배터리(10)의 온도가 이를 벗어나는 경우에는 냉각팬(40)을 정지시켜서 따뜻한 공기(62)의 유입을 방지한다. 이는 고전압 배터리(10)의 과도한 온도 상승의 우려가 있기 때문에 따뜻한 공기(62)의 유입을 방지하는 것이다.

상기와 같은 방법에 의하여 동절기시 또는 우천 주행 후의 외부 충전시에는 냉각팬(40)을 작동시키면 충전기(20)의 방열핀(50)을 통과한 따뜻한 공기(62)가 유입되어 고전압 배터리(10)를 승온시키고, 고전압 배터리(10) 내부의 습기를 제거하여 충전 효율을 높일 수 있다.

10: 배터리 20: 충전기
30: 인렛 덕트 40: 냉각팬
50: 방열핀 60: 아웃렛 덕트
61: 차가운 공기 62: 따뜻한 공기

Claims

고전압 배터리와, 상기 고전압 배터리의 양측에 형성되어 상기 고전압 배터리를 공냉시키는 인렛 덕트 및 아웃렛 덕트와, 상기 인렛 덕트의 입구측에 설치되어 있는 냉각팬과, 상기 고전압 배터리의 외부 충전시 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 가지는 충전기를 포함하는 전기자동차 배터리 시스템에 있어서,
상기 인렛 덕트의 상류에 열원을 공급하여 인렛 덕트를 통해 유입된 공기에 열을 공급하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열원은 상기 충전기의 방열핀을 상기 인렛 덕트의 상류 내부를 향하도록 설치하여 충전기를 통해 외부로 버려지는 열인 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열원은 발열소자인 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 발열소자는 열선 또는 PTC 인 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 전기자동차 배터리 시스템은 동절기 또는 우천주행 후의 외부 충전시에작동하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 전기자동차 배터리 시스템은 고전압 배터리의 정상온도 설정 구간내에서만 작동하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전시 배터리 시스템.