KR20130026811A - 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법 - Google Patents

전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법 Download PDF

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Abstract

전기자동차의 배터리에 냉각풍이 유입되는 냉각덕트에 마련된 먼지센서; 상기 냉각덕트에 마련되어 냉각풍을 필터링하며, 구동부를 통해 냉각덕트를 개폐할 수 있도록 설치된 가변필터; 및 상기 먼지센서의 센싱값과 배터리 온도값에 따라 구동부를 제어하되, 먼지가 감지되지 않은 경우에는 가변필터를 접어 냉각덕트를 완전개방하고, 먼지가 감지된 경우에는 온도값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 제어부;를 포함하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법이 소개된다.

Description

전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법 {APPARATUS AND METHOD FOR FILTERING COOLING DUCT OF BATTERY FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차의 배터리를 냉각하기 위해 마련된 냉각덕트에 설치되어 냉각풍을 필터링 하되 배터리의 온도를 참고하여 냉각성능을 함께 고려토록 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법에 관한 것이다.
전기자동차라 함은 널리 모터 및 배터리 등의 전기기구를 이용하여 구동시키는 차량을 말하는 것으로서, 이에는 하이브리드 자동차 및 전기로 충전하여 구동하는 차량을 모두 포함하는 개념이다.
이러한 전기자동차는 배터리의 냉각성능이 차량의 주행성능 및 연비에 밀접하게 연관되고 특히 배터리의 내구성과 관련이 깊은 만큼, 배터리의 냉각이 매우 중요한 해결과제이다.
그러나 배터리를 적정온도로 냉각하기 위해 공조장치를 직접 이용하다 보면 이는 역으로 에너지의 소모를 통한 연비의 저하라는 결과로 맺어진다. 따라서, 배터리를 냉각시킴과 동시에 에너지를 절약하는 차원에서 실내의 내기를 이용하여 배터리를 냉각하는 방향으로 기술개발이 이루어지고 있다.
하지만, 이 경우에도 실내의 각종 먼지들이 배터리로 유입되는바, 이를 통해 내기를 빨아들이는 냉각팬이 제성능을 발휘하지 못하고 부품의 내구가 짧아지는 문제가 발생되고 있다.
실제 양산되는 시중의 전기자동차들은 일정 사용기간이 지난 후에는 냉각팬이 먼지 등으로 오염되어 제 성능을 발휘하지 못함에 따라 차량의 성능이 저하되는 문제가 발생되고 있다. 그리고 이를 정비하기 위해 배터리 모듈 자체를 들어내고 팬을 교체한 후 다시 장착하는 등의 애로사항이 발생되고 있다.
이를 해결하기 위한 종래기술은 아직까지 제시되고 있지 않은 상황이며, 단순히 냉각덕트에 필터를 달 경우에는 냉각풍이 감소되어 배터리에 열이 축적되는바, 배터리의 냉각성능과 먼지유입의 방지를 모두 고려할 수 있는 기술의 개발이 현실적으로 시급한 문제가 되고 있는 상황이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 배터리의 냉각덕트에서 실내의 먼지 등이 유입되는 것을 차단하면서도 배터리에 유입되는 냉각풍에 대한 영향을 최소한으로 하여 냉각성능을 유지하면서 먼지를 방지할 수 있는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치는, 전기자동차의 배터리에 냉각풍이 유입되는 냉각덕트에 마련된 먼지센서; 상기 냉각덕트에 마련되어 냉각풍을 필터링하며, 구동부를 통해 냉각덕트를 개폐할 수 있도록 설치된 가변필터; 및 상기 먼지센서의 센싱값과 배터리 온도값에 따라 구동부를 제어하되, 먼지가 감지되지 않은 경우에는 가변필터를 접어 냉각덕트를 완전개방하고, 먼지가 감지된 경우에는 온도값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 제어부;를 포함한다.
상기 가변필터는 냉각덕트의 내부에 설치되며 구동부에 의해 회전되는 회전축; 및 회전축의 양측으로 마련되며 구동부의 작동에 의해 접힘과 펴짐동작을 행하는 필터날개;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치를 이용한 필터링방법은, 전기자동차 배터리의 냉각덕트에 마련된 먼지센서의 센싱값을 이용하여 먼지를 감지하는 먼지감지단계; 먼지가 감지되지 않은 경우에는 냉각덕트의 개방 정도를 조절하는 가변필터를 접어 냉각덕트가 완전개방되도록 하는 개방단계; 및 먼지가 감지된 경우에는 배터리 온도값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 필터링단계;를 포함한다.
상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘는 경우 과열로 판단하여 일정시간 가변필터를 접어 냉각덕트를 개방한 후 다시 온도값을 참고하여 가변필터의 개도를 조절할 수 있다.
상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘는 경우 과열로 판단하여 일정시간 가변필터를 접어 냉각덕트를 개방한 후 다시 온도값을 참고하여, 온도값이 A보다 작도록 기설정된 B값을 넘는 경우 냉각덕트를 일부개방하고, 온도값이 B값보다 작은 경우 냉각덕트를 폐쇄할 수 있다.
상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘지 않는 경우 정상으로 판단하여 일정시간 가변필터를 펼쳐 냉각덕트를 폐쇄한 후 다시 온도값을 참고하여 가변필터의 개도를 조절할 수 있다.
상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘지 않는 경우 정상으로 판단하여 일정시간 가변필터를 펼쳐 냉각덕트를 폐쇄한 후 다시 온도값을 참고하여, 온도값이 A보다 작도록 기설정된 B값을 넘는 경우 냉각덕트를 일부개방하고, 온도값이 B값보다 작은 경우 냉각덕트를 계속 폐쇄할 수 있다.
상기 필터링단계는, 먼지가 감지된 경우 배터리 셀간의 온도편차값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방킬 수 있다.
상기 필터링단계는, 먼지가 감지된 경우 배터리 최대 온도값 및 셀간의 온도편차값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법에 따르면, 필터의 개도를 선택적으로 조절할 수 있어 먼지의 유입을 차단하거나 배터리의 냉각을 행하도록 할 수 있다.
또한, 이러한 제어를 복합적으로 이루어냄으로써 필요시 먼지의 유입을 차단하고, 배터리의 상태에 따라 냉각풍을 순간적으로 유입하여 온도를 낮춘 후 다시 먼지를 차단함으로써 먼저유입의 현상을 현저히 줄이면서도 배터리의 안정성과 성능을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치의 사시도.
도 2 내지 4는 도 1에 도시된 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치의 작동모드를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치 및 필터링방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치의 사시도로서, 본 발명의 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치는, 전기자동차의 배터리에 냉각풍(A)이 유입되는 냉각덕트(D)에 마련된 먼지센서(100); 상기 냉각덕트(D)에 마련되어 냉각풍(A)을 필터링하며, 구동부(200)를 통해 냉각덕트(D)를 개폐할 수 있도록 설치된 가변필터(300); 및 상기 먼지센서(100)의 센싱값과 배터리 온도값에 따라 구동부(200)를 제어하되, 먼지가 감지되지 않은 경우에는 가변필터(300)를 접어 냉각덕트(D)를 완전개방하고, 먼지가 감지된 경우에는 배터리 온도값에 따라 가변필터(300)의 개도를 조절하여 냉각덕트(D)를 폐쇄 내지 일부개방시키는 제어부;를 포함한다.
냉각덕트(D)는 실내 또는 실외 또는 공조장치로부터 토출되는 냉각풍(A)을 배터리로 안내하여 배터리를 냉각하기 위한 수단으로서, 배터리의 냉각풍 유입구와 연결된다.
이러한 냉각덕트(D)를 통해 냉각풍이 배터리로 유입되게 되는데, 이러한 냉각풍에는 먼지 기타 이물질이 부유하고 있어 배터리에 직접 공급될 경우 냉각팬 주변으로 먼지가 쌓이게 되고 결국 냉각성능이 저하되게 된다.
이를 방지하기 위해 본 발명에서는 이러한 냉각덕트(D)의 입구측에 먼지센서(100)를 설치한다. 먼지센서(100)는 레이저 등을 이용하여 유입되는 공기의 먼지농도를 측정하도록 할 수 있다.
또한 냉각덕트(D)에는 구동부(200)와 이에 연결된 가변필터(300)가 마련되어 선택적으로 냉각풍(A)을 필터링하게 된다.
제어부는 먼지센서(100)의 센싱값과 배터리 온도센서의 온도값을 전달받아 현재 배터리에 먼지가 유입되는지 또는 배터리의 온도상태가 정상상태인지를 판단한다. 그리고 그러한 판단에 기초하여 상기 구동부(200)의 작동을 제어함으로써 가변필터(300)의 개도량을 조절하고 필요에 따라 냉각풍을 100% 유입하거나 또는 필터링하여 유입하도록 하는 것이다.
이러한 가변필터(300)는 냉각덕트(D)의 내부에 설치되며 구동부(200)에 의해 회전되는 회전축(320); 및 회전축(320)의 양측으로 마련되며 구동부(200)의 작동에 의해 접힘과 펴짐동작을 행하는 필터날개(340);를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2 내지 4는 도 1에 도시된 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치의 작동모드를 나타낸 도면으로서, 배터리에 먼지가 유입되지 않거나 혹은 배터리의 냉각이 시급할 경우에는 도 2의 경우와 같이 구동부(200)를 작동시켜 필터날개(340)를 접음으로써 냉각풍(A)이 100%의 풍속과 풍량을 가지고 유입될 수 있도록 한다.
그리고 먼지가 어느 정도 유입되는 경우이지만 배터리의 냉각도 동시에 필요한 경우에는 도 3과 같이 필터날개(340)의 개도를 조정함으로써 완전한 냉각풍(A)과 필터링된 냉각풍을 모두 유입할 수 있도록 한다.
한편, 먼지가 너무 많거나 배터리의 냉각이 시급하지 않는 평상시에는 도 4와 같이 필터날개(340)를 완전히 펼침으로써 모두 필터링된 냉각풍만이 냉각덕트(D)로 유입되도록 한다.
이러한 본 발명의 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치를 이용한 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법을 구체적으로 살펴본다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법은, 전기자동차 배터리의 냉각덕트에 마련된 먼지센서의 센싱값을 이용하여 먼지를 감지하는 먼지감지단계(S100); 먼지가 감지되지 않은 경우에는 냉각덕트의 개방 정도를 조절하는 가변필터를 접어 냉각덕트가 완전개방되도록 하는 개방단계(S120); 및 먼지가 감지된 경우에는 배터리 온도값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 필터링단계;를 포함한다.
먼저 먼지센서에서는 먼지를 감지하여 그 센싱값을 제어부로 보낸다. 제어부에서는 먼지가 감지되지 않은 경우에는 필터날개를 접음으로써 냉각덕트를 완전히 개방토록하여 배터리가 충분히 냉각되도록 한다(S120).
그러나 먼지가 감지된 경우에는 배터리 온도값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키도록 한다.
구체적으로, 상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘는 경우 과열로 판단하여 일정시간 가변필터를 접어 냉각덕트를 개방(S220)한 후 다시 온도값을 참고하여 가변필터의 개도를 조절하도록 한다.
이와 같이, 일정시간마다 지속적으로 배터리의 온도를 참조하여 가변필터의 개도를 조절하는바, 먼지유입방지의 기능과 배터리냉각기능을 모두 효율적으로 타협을 이루어 제공할 수 있는 것이다.
특히, 상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘는 경우 과열로 판단하여 일정시간 가변필터를 접어 냉각덕트를 개방(S220)한 후 다시 온도값을 참고하여, 온도값이 A보다 작도록 기설정된 B값을 넘는 경우 냉각덕트를 일부개방하고(S264), 온도값이 B값보다 작은 경우 냉각덕트를 폐쇄(S262)하도록 할 수 있다.
즉, 먼저 배터리 셀들의 온도 중에서 가장 큰 Tmax가 50 도를 넘는 경우에는 과열로 판단하여 냉각덕트를 일시적으로 모두 개방토록 한다. 이 상태에서 다시 온도를 측정하여 Tmax가 50 도를 넘는 경우에는 과열위험으로 판단하여 냉각덕트를 일부만 개방토록 한다. 그러나 Tmax가 45 도를 넘지 않는 경우에는 정상상태로 판단하여 냉각덕트를 완전히 폐쇄하고 필터링된 냉각풍만을 유입되도록 하는 것이다. 물론 필터링에 의해 냉각풍의 유량과 유속은 손해를 보겠지만 당장은 냉각이 시급하지 않기 때문에 이와같이 수행하여도 문제가 되지 않는 것이다.
또한, 상기 온도값을 A, B값 뿐만이 아니라 다양한 구간으로 나누고 각 구간별로 냉각덕트의 개방량을 조절할 경우 더욱 세밀한 제어가 가능할 것이다.
한편, 상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘지 않는 경우 정상으로 판단하여 일정시간 가변필터를 펼쳐 냉각덕트를 폐쇄(S240)한 후 다시 온도값을 참고하여 가변필터의 개도를 조절하도록 한다.
구체적으로는, 상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘지 않는 경우 정상으로 판단하여 일정시간 가변필터를 펼쳐 냉각덕트를 폐쇄(S240)한 후 다시 온도값을 참고하여, 온도값이 A보다 작도록 기설정된 B값을 넘는 경우 냉각덕트를 일부개방하고(S282), 온도값이 B값보다 작은 경우 냉각덕트를 계속 폐쇄(S284)하도록 한다.
여기서 실시예로 도시된 도 5의 경우 A값은 50도, B값은 45 도임은 앞서 살핀 바와 같다.
또한, 상기 필터링단계는, 먼지가 감지된 경우 배터리 셀간의 온도편차값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키도록 하는 것도 가능하고, 상기 필터링단계는, 먼지가 감지된 경우 배터리 최대 온도값 및 셀간의 온도편차값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 것도 가능하다.
즉, 배터리 셀의 최대 온도뿐만이 아니라, 셀간의 온도차이 중 가장 큰 차이값이 예를 들어, 5 도를 넘는 경우에도 냉각에 문제가 있는 것으로 볼 수 있는바, 냉각덕트를 완전개방토록 할 수 있는 것이다.
도시된 실시예의 경우에는 온도값과 편차값을 모두 고려하여 이 중 어느 하나라도 해당 조건을 만족할 경우 온도에 이상이 있는 것으로 판단하는 경우를 나타낸 것이다.
이와 같이 먼지의 감지와 동시에 배터리의 온도를 고려하여 냉각덕트의 필터링 정도를 결정할 경우 일정시간마다 냉각과 먼지차단의 우선순위를 결정하여 그에 따라 적절한 정도로 필터링을 수행하는바, 양 기능의 훼손을 최소한도로 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 먼지센서 200 : 구동부
300 : 가변필터 320 : 회전축
340 : 필터날개 D : 냉각덕트
A : 냉각풍

Claims (9)

  1. 전기자동차의 배터리에 냉각풍(A)이 유입되는 냉각덕트(D)에 마련된 먼지센서(100);
    상기 냉각덕트(D)에 마련되어 냉각풍(A)을 필터링하며, 구동부(200)를 통해 냉각덕트(D)를 개폐할 수 있도록 설치된 가변필터(300); 및
    상기 먼지센서(100)의 센싱값과 배터리 온도값에 따라 구동부(200)를 제어하되, 먼지가 감지되지 않은 경우에는 가변필터(300)를 접어 냉각덕트(D)를 완전개방하고, 먼지가 감지된 경우에는 배터리 온도값에 따라 가변필터(300)의 개도를 조절하여 냉각덕트(D)를 폐쇄 내지 일부개방시키는 제어부;를 포함하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변필터(300)는 냉각덕트(D)의 내부에 설치되며 구동부(200)에 의해 회전되는 회전축(320); 및 회전축(320)의 양측으로 마련되며 구동부(200)의 작동에 의해 접힘과 펴짐동작을 행하는 필터날개(340);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링장치.
  3. 전기자동차 배터리의 냉각덕트에 마련된 먼지센서의 센싱값을 이용하여 먼지를 감지하는 먼지감지단계(S100);
    먼지가 감지되지 않은 경우에는 냉각덕트의 개방 정도를 조절하는 가변필터를 접어 냉각덕트가 완전개방되도록 하는 개방단계(S120); 및
    먼지가 감지된 경우에는 배터리 온도값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 필터링단계;를 포함하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘는 경우 과열로 판단하여 일정시간 가변필터를 접어 냉각덕트를 개방(S220)한 후 다시 온도값을 참고하여 가변필터의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘는 경우 과열로 판단하여 일정시간 가변필터를 접어 냉각덕트를 개방(S220)한 후 다시 온도값을 참고하여, 온도값이 A보다 작도록 기설정된 B값을 넘는 경우 냉각덕트를 일부개방하고(S264), 온도값이 B값보다 작은 경우 냉각덕트를 폐쇄(S262)하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘지 않는 경우 정상으로 판단하여 일정시간 가변필터를 펼쳐 냉각덕트를 폐쇄(S240)한 후 다시 온도값을 참고하여 가변필터의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 필터링단계는, 배터리 온도값이 기설정된 A값을 넘지 않는 경우 정상으로 판단하여 일정시간 가변필터를 펼쳐 냉각덕트를 폐쇄(S240)한 후 다시 온도값을 참고하여, 온도값이 A보다 작도록 기설정된 B값을 넘는 경우 냉각덕트를 일부개방하고(S282), 온도값이 B값보다 작은 경우 냉각덕트를 계속 폐쇄(S284)하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 필터링단계는, 먼지가 감지된 경우 배터리 셀간의 온도편차값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 필터링단계는, 먼지가 감지된 경우 배터리 최대 온도값 및 셀간의 온도편차값에 따라 가변필터의 개도를 조절하여 냉각덕트를 폐쇄 내지 일부개방시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 냉각덕트 필터링방법.
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