KR20130027102A - System for control of temperature of main battery for plugin hybrid and hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템에 관한 것으로서, 상세히는 상기 메인배터리와 연통하도록 연결하는 외부공기 유입관과 공조기의 공기통로관 및 배기가스 열교환기를 차량 내에 설치하고, 상기 차량 내에 설치되는 컨트롤러에 의해 작동하는 공조기의 에어컨 또는 히터로 외부공기 유입관과 공기통로관 등을 통해 유입되는 외부공기나 찬 공기 및 히터 열에 의해 메인배터리의 온도를 냉각하거나 가열하여 적절한 온도범위를 유지해주도록 한 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature control system of a plug-in hybrid and a hybrid vehicle main battery, and in detail, an external air inlet pipe and an air passage tube of an air conditioner and an exhaust gas heat exchanger connected to communicate with the main battery in a vehicle. Maintain proper temperature range by cooling or heating the temperature of main battery by external air or cold air and heater heat introduced through external air inlet pipe and air passage pipe to air conditioner or heater of air conditioner operated by controller installed inside. A temperature control system of a plug-in hybrid and a hybrid vehicle main battery.
이와 같은 본 발명의 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템에 의해 컨트롤러의 제어에 따라, 상기 메인배터리의 일정온도 이상 및 차량의 일정속도 이상에서는 외부공기 유입관을 통한 외부공기의 유입으로 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리의 일정온도 이상 및 차량의 일정속도 미만에서는 공조기의 에어컨의 작동으로 메인배터리를 냉각하며, 공조기의 에어컨이 작동하지 않을 때 히터의 작동 상태이면 외부공기를 유입하여 메인배터리를 냉각하고,According to the control of the controller by the temperature control system of the hybrid vehicle main battery of the present invention as described above, the main battery is cooled by the inflow of the external air through the external air inlet pipe at a predetermined temperature or more than the predetermined temperature of the main battery. The main battery is cooled by the operation of the air conditioner of the air conditioner at a predetermined temperature of the main battery or below the predetermined speed of the vehicle. When the air conditioner of the air conditioner is not operated, the main battery is cooled by introducing external air. and,
사용자가 공조기를 작동하는지 여부를 확인하여, 작동하고 있지 않으면 메인배터리와 실외온도의 일정온도 이상에서는 공조기의 에어컨으로 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리의 온도 등이 일정온도 이하에서는 차량의 시동을 걸 때를 기준으로 하여 엔진의 워밍업 상태에 따라, 공조기의 히터 또는 배기가스 열교환기로 메인배터리를 가열하며,If the user checks whether the air conditioner is operating, if it is not operated, the main battery is cooled by the air conditioner of the air conditioner above a certain temperature of the main battery and the outdoor temperature, and the vehicle is started when the temperature of the main battery is lower than the predetermined temperature. The main battery is heated by the heater of the air conditioner or the exhaust gas heat exchanger according to the warm-up state of the engine based on the
사용자가 공조기를 작동하고 있을 때는 메인배터리의 온도에 따라 상기 공조기의 에어컨 또는 히터를 작동시켜 상기 메인배터리를 냉각하거나 가열하도록 하는 온도제어 시스템이 구동하게 된다.When the user operates the air conditioner, a temperature control system for operating the air conditioner or heater of the air conditioner to cool or heat the main battery is driven according to the temperature of the main battery.
본원발명의 배경기술로 하이브리드 차량은 복수의 동력원(내연기관엔진,전기모터)을 이용하여 구동되는 차량으로서, 복수의 동력원(엔진, 전기모터)을 설치하고, 주행상태에 따라 어느 한편의 동력을 이용하여 구동하는 방식, 엔진에 발전기를 부착하여 발전을 행하고, 이때 생성된 전기로써 모터를 가동하여 차량을 구동시키는 방식 등이 있다.As a background art of the present invention, a hybrid vehicle is a vehicle driven by using a plurality of power sources (internal combustion engine engine, electric motor), and installed with a plurality of power sources (engine, electric motor), and whichever power is applied according to the driving state. There is a method of driving by using, a method of attaching a generator to the engine to generate power, and the method of driving a vehicle by operating a motor with generated electricity.
이에, 하이브리드 차량에서 배터리는 가장 중요한 구성요소 중 하나가 되고, 배터리 모델링 측면에서 내부에 전원 소스와 내부저항이 있는 것으로 모델(internal resistance model)링 할 수 있으며, 이 기법은 실험을 통해 내부저항 및 전압소스의 값을 규명하기에 용이한 장점이 있다.Thus, in a hybrid vehicle, the battery becomes one of the most important components, and in terms of battery modeling, the internal resistance model can be modeled as having an internal power source and internal resistance. There is an advantage that it is easy to identify the value of the voltage source.
배터리의 효율 측면에서, 배터리의 내부저항은 배터리 효율과도 밀접한 관계가 있으며, 이 저항은 크게 배터리의 충전상태(SOC, State of Charge)와, 온도에 종속된 변수이다.In terms of battery efficiency, the internal resistance of the battery is closely related to the battery efficiency, which is largely dependent on the state of charge (SOC) and temperature of the battery.
상기 배터리의 충전상태(SOC)는 중요한 인자로 하이브리드 차량의 주행 모드에도 관여하여 하이브리드 차량의 충전 및 방전 전략에 기준이 되는 것 중 하나이다.The state of charge (SOC) of the battery is one of the important factors involved in the driving mode of the hybrid vehicle and serves as a reference for the charging and discharging strategy of the hybrid vehicle.
어떤 특정 SOC하에서 온도에 따라 배터리의 내부 저항값은 서로 다르기 때문에 SOC는 같지만 배터리 특성(효율)은 다를 수 있고, 이는 하이브리드 차량 주행 최적화 전략에 불확실성으로 작용한다.Under certain SOCs, the internal resistance of a battery varies with temperature, so SOCs may be the same, but battery characteristics (efficiencies) may be different, which poses uncertainty for hybrid vehicle driving optimization strategies.
상기 배터리 내부저항과 온도와의 관계를 보면, 배터리 내부저항은 저온일 수록 큰 값을 갖는다. 즉 저온일 때 낮은 충·방전 효율을 갖는다. 또한, 상온보다 약간 높은 온도에서부터 내부저항 값은 낮은 값에 도달하며 그 이상의 온도에서는 저항 값의 변화가 크게 없다.Looking at the relationship between the battery internal resistance and the temperature, the battery internal resistance has a larger value at a lower temperature. That is, it has low charge and discharge efficiency at low temperature. In addition, the internal resistance value reaches a low value from a temperature slightly higher than room temperature, and there is no significant change in the resistance value at higher temperatures.
따라서, 하이브리드 차량의 배터리 내부 온도는 배터리가 최적의 성능을 낼 수 있는 구간에서 지속적이고 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.Therefore, the temperature inside the battery of the hybrid vehicle is preferably kept constant and constant in a section in which the battery can perform optimal performance.
이러한 점을 감안하여 리어 에어컨이 설치된 종래 하이브리드 차량에서는 상기 리어 에어컨에서 발생하는 냉기와 머플러에서 발생하는 폐열을 이용하여 배터리를 적정 온도로 유지하는 것이 있다.In view of this, there is a conventional hybrid vehicle in which the rear air conditioner is installed to maintain the battery at an appropriate temperature by using the cool air generated in the rear air conditioner and waste heat generated in the muffler.
그러나, 상기한 바와 같은 방식으로 배터리의 온도를 제어하는 종래 하이브리드 차량에서는 배터리의 온도를 감지하여, 에어컨이 ON 상태이고 배터리가 적정 온도 이상일 때 리어 에어컨의 덕트로부터 공급되는 찬 공기로 배터리를 냉각하고, 에어컨이 OFF 상태이고 배터리가 적정 온도 이하일 때 머플러에 흐르는 배기가스의 열로 배터리를 가열할 뿐이다.However, in the conventional hybrid vehicle that controls the temperature of the battery in the manner as described above, by sensing the temperature of the battery, when the air conditioner is ON and the battery is above the proper temperature, the battery is cooled by cold air supplied from the duct of the rear air conditioner When the air conditioner is off and the battery is below the proper temperature, it only heats the battery with the heat of the exhaust gas flowing through the muffler.
따라서, 에어컨의 작동과 상관없이 차량이 운행할 때와 운행하지 않을 때 또는 차량의 시동을 걸 때 등의 다양한 차량환경에 따라, 배터리가 어떠한 상황에 있어도 공조기 등을 사용하여 상기 배터리를 냉각하거나 가열함으로써 적정 온도범위를 유지해 주는 시스템을 상기한 종래 하이브리드 차량에서는 구비하고 있지 않다.Therefore, regardless of the operation of the air conditioner, depending on a variety of vehicle environment, such as when the vehicle is running, not running, or starting the vehicle, the battery is cooled or heated using an air conditioner or the like in any situation Thus, the above-described conventional hybrid vehicle does not have a system for maintaining an appropriate temperature range.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 차량 내에 설치된 외부공기 유입관과 차량의 공조기에 연결된 공기통로관 및 배기가스 통로와 연결된 배기가스 열교환기를 메인배터리와 연통하도록 연결하고, 차량 내에 설치된 센싱부에 의해 메인배터리의 온도 등을 감지하여 감지신호에 따른 컨트롤러의 제어에 의해, 상기 외부공기 유입관과 공기통로관 및 배기가스 열교환기로 메인배터리를 냉각하거나 가열하여 적절한 온도범위를 유지해주도록 하고, 상기 센싱부에 의해 배기가스와 공기통로관 입구 및 출구의 온도를 감지하여 배기가스 열교환기와 공조기의 팬이 정상적으로 작동하는지 여부를 확인할 수 있도록 한 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to communicate with an external air inlet pipe installed in a vehicle, an air passage pipe connected to an air conditioner of the vehicle, and an exhaust gas heat exchanger connected to an exhaust gas passage. The main battery is cooled or heated by the external air inlet pipe, the air passage pipe and the exhaust gas heat exchanger by controlling the controller according to the detection signal by sensing the temperature of the main battery by a sensing unit installed in the vehicle. Maintain plug-in hybrid and hybrid vehicles to maintain the proper temperature range and to check the exhaust gas and the air passage inlet and outlet temperature by the sensing unit to check whether the exhaust gas heat exchanger and the air conditioner fan is operating normally. To provide a battery temperature control system The.
상기 메인배터리의 온도제어는 상기 센싱부에 의해 메인배터리의 온도 및 차량의 속도를 감지한 후 상기 감지결과에 따라 컨트롤러를 제어하여, 상기 메인배터리의 일정온도 이상 및 차량의 일정속도 이상 또는 상기 메인배터리의 일정온도 이상 및 차량의 일정속도 미만 등에 따라서, 외부공기 유입관 및 히터를 통해 외부공기를 유입하거나 차량의 공조기의 에어컨을 통해 찬공기를 유입하여 메인배터리를 냉각하고, The temperature control of the main battery detects the temperature of the main battery and the speed of the vehicle by the sensing unit, and then controls the controller according to the detection result, the predetermined temperature of the main battery or the predetermined speed of the vehicle or the main Depending on the battery's constant temperature and below the vehicle's constant speed, the main battery is cooled by inflowing external air through the external air inlet pipe and heater or cold air through the air conditioner of the vehicle's air conditioner.
상기 공조기가 작동하지 않거나 메인배터리의 일정온도 이하에서는 사용자의 공조기 작동여부를 확인한 후, 상기 공조기를 작동하고 있지 않을 때 메인배터리의 일정온도 이상 등에서는 공조기의 히터로 상기 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리가 일정온도 이상이 아니라면 차량의 시동을 거는 엔진의 워밍업 요구에 의해 배기가스 열교환기 또는 공조기의 히터로 메인배터리를 가열하고, 공조기를 작동하고 있을 때는 공조기의 에어컨 또는 히터의 작동에 따라 메인배터리의 온도를 감지하여, 외부공기 유입관이나 공조기의 에어컨 또는 히터나 배기가스 열교환기로 차량의 메인배터리를 냉각하거나 가열함으로써 일정 온도범위를 유지해주도록 한다.When the air conditioner does not operate or the temperature of the main battery is below a certain temperature, the user checks the operation of the air conditioner. When the air conditioner is not operated, the main battery is cooled by a heater of the air conditioner when the temperature of the main battery is not operated. If the main battery is not above a certain temperature, the main battery is heated by the exhaust gas heat exchanger or air conditioner heater by the warm-up request of the engine that starts the vehicle.When the air conditioner is in operation, the main air is operated by the air conditioner or the heater of the air conditioner. By sensing the temperature of the battery, to maintain a constant temperature range by cooling or heating the main battery of the vehicle by the air conditioner, heater or exhaust gas heat exchanger of the external air inlet pipe or air conditioner.
다른 목적은 차량의 전면에 설치되는 공조기를 이용함에 따라 상기 메인배터리는 차량의 운전석과 조수석 사이의 아래 또는 운전석과 조수석 바깥쪽 아래에 각각 분산하여 배치한 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템을 제공함에 있다.Another purpose is to use the air conditioner installed in the front of the vehicle, the main battery is a temperature control system of the plug-in hybrid and the hybrid vehicle main battery which is disposed between the driver's seat and the passenger seat, or distributed separately below the driver's seat and the passenger's outer seat. In providing.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템은, 하이브리드 차량의 메인배터리의 온도를 제어하는 시스템에 있어서, 외부공기가 유입되는 외부공기 유입관과 차량의 공조기와 연결되는 공기통로관 및 차량의 배기가스 통로 내에 설치되는 배기가스 열교환기가 상기 차량 내에 설치되어 상기 메인배터리와 연통하도록 연결하고, 상기 메인배터리의 온도, 차량의 속도, 실내외 공기온도, 공조기와 엔진 워밍업 작동여부, 배기가스 온도 및, 메인배터리에 연결되는 공기통로관 입구와 출구 온도를 감지하는 센싱부 및 상기 센싱부에 의한 감지신호에 의해 시스템을 제어하는 컨트롤러가 차량 내에 설치되어, 상기 컨트롤러의 제어에 의해, 상기 메인배터리의 온도, 차량의 속도, 실내외 공기온도 및 공조기와 엔진 워밍업 작동여부에 따라 상기 외부유입관과 공조기의 에어컨과 히터 및 배기가스 열교환기로 메인배터리를 냉각하거나 가열하고, 배기가스 온도 및 공기통로관 입구와 출구 온도에 따라 상기 배기가스 열교환기 및 공조기의 정상적인 팬 작동을 확인하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.The temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main battery of the present invention to achieve the above object, in the system for controlling the temperature of the main battery of the hybrid vehicle, the external air inlet pipe and the vehicle through which the outside air flows An air passage tube connected to an air conditioner and an exhaust gas heat exchanger installed in an exhaust gas passage of the vehicle is installed in the vehicle so as to communicate with the main battery, and the temperature of the main battery, the speed of the vehicle, the indoor / outdoor air temperature, the air conditioner And a sensing unit configured to sense whether the engine warms up, exhaust gas temperature, air passage inlet and outlet temperature connected to the main battery, and a controller for controlling the system by the detection signal by the sensing unit. By the control of the controller, the temperature of the main battery, the speed of the vehicle Also, depending on the indoor and outdoor air temperature and whether the air conditioner and the engine warm up are operated, the main battery is cooled or heated by the air conditioner, the heater, and the exhaust gas heat exchanger of the external inlet pipe, the air conditioner, It is characterized in that the normal fan operation of the exhaust gas heat exchanger and air conditioner.
또, 상기 컨트롤러의 제어에 의한 메인배터리의 냉각 또는 가열과정은, 상기 메인배터리의 일정온도 또는 그 이상과 차량의 일정속도 이상에서는 상기 외부공기 유입관을 통해 외부공기를 유입하여 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리의 일정온도 이상과 차량의 일정속도 미만에서는 공조기의 에어컨을 작동시켜 상기 공기통로관을 통해 유입되는 에어컨의 찬 공기로 메인배터리를 냉각하며, 상기 에어컨이 작동하지 않을 때는 공조기의 히터가 작동상태이면 상기 외부공기 유입관을 통해 외부공기를 유입하여 메인배터리를 냉각하고, 상기 공조기가 작동하지 않을 때 또는 메인배터리의 온도가 일정온도 이하일 때는 사용자의 공조기 작동여부를 확인한 후, 사용자가 공조기를 작동하고 있지 않을 때, 상기 메인배터리의 일정온도 이상과 실외온도의 일정온도 이하에서는 실내 송풍구를 차단한 후 임의로 공조기의 에어컨을 작동시켜 상기 공기통로관을 통해 유입되는 에어컨의 찬 공기로 메인배터리를 냉각하며, 상기 메인배터리의 일정온도 이상과 실외온도의 일정온도 이하가 아닐 때는 차량의 시동을 거는 워밍업 요구를 확인한 후, 엔진의 워밍업 전에는 실내 송풍구를 차단한 후 임의로 공조기의 히터를 작동시켜 공기통로관을 통해 유입되는 상기 히터의 히터 열로 메인배터리를 가열하고, 엔진의 워밍업 시에는 상기 배기가스 열교환기를 통해 유입되는 배기가스 열로 메인배터리를 가열하며, 사용자가 공조기의 에어컨을 작동하고 있을 때, 상기 메인배터리의 일정온도 이상에서는 공조기의 에어컨으로 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리의 일정온도 이하에서는 배기가스 열교환기로 메인배터리를 가열하며, 사용자가 공조기의 히터를 작동하고 있을 때, 상기 메인배터리의 일정온도 이상에서는 외부공기 유입관으로 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리의 일정온도 이하에서는 공조기의 히터로 메인배터리를 가열함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the cooling or heating process of the main battery by the control of the controller, at a predetermined temperature or more of the main battery and a certain speed or more of the vehicle, the external air is introduced through the external air inlet pipe to cool the main battery. The air conditioner of the air conditioner is operated above a predetermined temperature of the main battery and below the predetermined speed of the vehicle to cool the main battery by the cold air of the air conditioner introduced through the air passage pipe, and when the air conditioner is not operated, the heater of the air conditioner. If is in the operating state to cool the main battery by introducing external air through the external air inlet pipe, when the air conditioner is not operating or the temperature of the main battery is below a certain temperature, the user checks the operation of the air conditioner, the user When the air conditioner is not in operation, the main battery has a certain temperature and outdoor temperature. Below a certain temperature of the figure, the air vent of the air conditioner is operated by blocking the air vents arbitrarily and cooling the main battery with the cold air of the air conditioner introduced through the air passage pipe, and the predetermined temperature of the main battery above the predetermined temperature and the outdoor temperature. If the following is not the case, after confirming the warm-up request for starting the vehicle, before the warm-up of the engine, the indoor blower is shut off, and the heater of the air conditioner is arbitrarily operated to heat the main battery by the heater heat of the heater introduced through the air passage pipe, When the engine is warmed up, the main battery is heated by the heat of the exhaust gas introduced through the exhaust gas heat exchanger, and when the user is operating the air conditioner of the air conditioner, the main battery is cooled by the air conditioner of the air conditioner at a predetermined temperature or more of the main battery. Exhaust gas heat exchange below a certain temperature of the main battery When the main battery is heated, and the user is operating the heater of the air conditioner, the main battery is cooled by an external air inlet pipe at a temperature higher than or equal to a predetermined temperature of the main battery. It is preferable to make it by heating a battery.
또, 상기 메인배터리의 일정온도 이상은 ≥40도이고, 상기 차량의 일정속도 이상은 ≥60㎞/h이며, 상기 차량의 일정속도 미만은 <60㎞/h이고, 상기 메인배터리의 일정온도 이하는 ≤5도인 것이 바람직하다.The constant temperature of the main battery is greater than or equal to ≥ 40 degrees, the constant speed of the vehicle is greater than or equal to 60 km / h, the less than the constant speed of the vehicle is less than <60 km / h, and less than or equal to the constant temperature of the main battery. Is preferably ≤5 degrees.
또, 상기 메인배터리는 운전석과 조수석의 아래에 각각 분산하여 또는 차량 앞쪽의 운전석과 조수석 사이의 아래에 배치하거나 차량 전체의 밑에 배치하는 것이 바람직하다.In addition, the main battery is preferably distributed under the driver's seat and the passenger seat, or disposed between the driver's seat and the passenger seat in front of the vehicle or under the vehicle as a whole.
본 발명의 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템에 의하면, 하이브리드 차량이 고속이나 저속에서의 운행시 또는 사용자가 공조기 작동여부에 따라 시동을 걸 때 등 다양한 환경에서도 메인배터리를 항상 최적의 작동온도 범위의 상태로 만들어 주면 연비향상의 효과가 있다.According to the temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main batteries of the present invention, the main battery is always operated optimally in various environments such as when the hybrid vehicle is operated at high or low speed or when the user starts the air conditioner. If you make it in the temperature range, it has the effect of improving fuel economy.
즉, 차량의 엔진이 작동하고 있을 때에는 외부공기 유입관과 공조기의 에어컨 및 배기가스 열교환기를 이용하여 메인배터리를 냉각하거나 가열하고, 메인배터리가 저온상태에서 시동을 걸 때에는 엔진의 워밍업 전에도 공조기의 히터를 가동시켜 배터리를 가열하도록 함으로써, 신속하게 메인배터리를 최적의 작동온도 범위의 상태로 만들어 주면 연비향상의 효과가 있다.That is, when the engine of the vehicle is operating, the main battery is cooled or heated by using an external air inlet pipe, an air conditioner and an exhaust gas heat exchanger of the air conditioner, and when the main battery is started at a low temperature, the heater of the air conditioner even before warming up the engine. By operating the battery to heat the battery, the main battery can be brought to an optimum operating temperature range quickly.
또한, 차량 전면에 배치되는 공조기를 메인배터리의 냉각 또는 가열에 이용하므로, 하이브리드 차량의 메인배터리를 차량의 앞에서 양쪽으로 분산하여 배치하거나 조수석과 운전석 사이에 위치시킴으로써, 메인배터리의 수월한 냉각 및 가열의 효과가 있으며 공간활용이 증가하는 효과가 있다.In addition, since the air conditioner disposed at the front of the vehicle is used for cooling or heating the main battery, the main battery of the hybrid vehicle is disposed in front of the vehicle in both directions or positioned between the passenger seat and the driver's seat, so that the main battery can be easily cooled and heated. It is effective, and the space utilization is increased.
도 1은 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 배기가스 통로 부분의 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템에 사용되는 컨트롤러의 개념도
도 4a는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 한쪽 일부분에 해당하는 작동순서도
도 4b는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 다른 쪽 일부분에 해당하는 작동순서도1 is a schematic configuration diagram of a temperature control system of a plug-in hybrid and a hybrid vehicle main battery according to the present invention;
2 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas passage portion of a temperature control system of a plug-in hybrid and a hybrid vehicle main battery according to the present invention;
3 is a conceptual diagram of a controller used in the temperature control system of the plug-in hybrid and the hybrid vehicle main battery according to the present invention.
Figure 4a is a flow chart corresponding to one portion of the temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main battery according to the present invention.
Figure 4b is a flow chart corresponding to the other part of the temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main battery according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of a temperature control system of a plug-in hybrid and a hybrid vehicle main battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.
도 1은 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 배기가스 통로 부분의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.1 is a schematic configuration diagram of a temperature control system of a plug-in hybrid and a hybrid vehicle main battery according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of an exhaust gas passage portion of a temperature control system of a plug-in hybrid and a hybrid vehicle main battery according to the present invention. Phosphorus diagram is shown.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템은 차량 내의 메인배터리(1)와 연통하는 외부공기 유입관(2), 공기통로관(3), 배기가스 열교환기(4), 도시하지 않았지만 차량 내에 설치되는 센싱부와 컨트롤러를 기본 구성으로 하고 있다.As shown in Figure 1 and 2, the temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main battery according to the present invention is an external air inlet pipe (2), air passage pipe (3) in communication with the main battery (1) in the vehicle ), An exhaust
상기 외부공기 유입관(2)은 차량 내에 설치되어 한쪽 끝단은 외부와 이어지도록 함과 동시에 다른 쪽 끝단은 메인배터리(1)와 연통하도록 연결하되, 상기 외부공기 유입관(2)의 다른 쪽과 메인배터리(1) 사이에는 공기 개폐판(2a)이 설치됨으로써, 상기 공기 개폐판(2a)이 열릴 때에는 외부공기가 유입하고, 닫힐 때에는 내부공기가 유입하도록 되어 있다.The external air inlet pipe (2) is installed in the vehicle so that one end is connected to the outside and the other end is connected to communicate with the main battery (1), and the other side of the external air inlet pipe (2) An air opening and
상기 공기통로관(3)은 차량의 전면에 히터(5a)와 에어컨(A/C)(5b)으로 설치되는 공조기(5)에 별도로 연결한 것으로서, 한쪽 끝단은 상기 공조기(5)와 연결하도록 함과 동시에 다른 쪽 끝단은 메인배터리(1)와 연통하도록 연결하는데, 상기 공기 개폐판(2a)이 닫힐 때 내부공기에 해당하는 찬 공기 또는 히터열이 유입되는 것은 상기 공조기(5)와 연결된 공기통로관(3)을 통해 이루어진다.The
히터(5a)와 에어컨(5b)으로 이루어진 상기 공조기(5)는 실내 송풍구로 차량의 대시보드 전면에 전면 송풍구(6a)가 설치되고, 대시보드 아래에 발밑 송풍구(6b)가 설치되며, 대시보드 위의 유리창 쪽에 유리창 송풍구(6c)가 설치되는데, 상기 공기통로관(3)은 종래의 공조기에는 없는 송풍관으로써 유리창 송풍구(6c) 옆의 대시보드 내에 설치된다. 상기 각 실내 송풍구(6a)(6b)(6c)에는 각각 조절판(7a)(7b)(7c)이 설치되며, 상기 공기통로관(3)에도 조절판(3a)이 설치된다.The air conditioner (5) consisting of a heater (5a) and an air conditioner (5b) is an indoor blower, a front blower (6a) is installed on the front of the dashboard of the vehicle, a foot blower (6b) is installed under the dashboard, the dashboard A
상기 공조기(5)의 에어컨(5a)은 찬 바람을 생성하고 히터(5b)는 더운 바람을 생성하여, 상기 찬 바람이나 더운 바람은 팬에 의해 실내 송풍구(6a)(6b)(6c) 또는 공기통로관(3)을 통해 배출된다.The
상기 배기가스 열교환기(4)는 배기가스 입구(8a)와 배기가스 출구(8b)로 이어지는 배기가스 통로(8)(머플러에 해당함) 내에 설치되어 메인배터리(1)와 연통하도록 연결되는데, 한쪽 끝단부는 실내나 실외 공기가 유입되는 열교환기 입구(4a)가 됨과 동시에 다른 쪽 끝단부는 열교환이 이루어진 공기가 배출되는 열교환기 출구(4b)가 되어, 상기 공기 개폐판(2a)이 닫힐 때 열교환이 이루어진 배기가스 열이 메인배터리(1)로 유입되는 것은 상기 배기가스 통로(8) 내에 설치된 배기가스 열교환기(4)를 통해 이루어진다.The exhaust
상기 배기가스 통로(8) 내의 입구 쪽에는 가스 개폐판(8c)이 설치되어, 상기 가스 개폐판(8c)이 열려 있을 때에는 배기가스는 배기가스 입구(8a)에서 배기가스 출구(8b)를 통해 배출되고, 배기가스 열로 메인배터리(1)를 가열하고자 할 때에는 상기 가스 개폐판(8c)이 닫혀 배기가스는 배기가스 열교환기(4)를 거쳐 열교환이 일어난 후 배기가스 출구(8b)를 통해 배출되도록 한다. 따라서, 배기가스 열교환기(4)의 열교환기 입구(4a)를 통해 유입되는 실내나 실외공기는 배기가스에 의해 상기 배기가스 열교환기(4) 내에서 열교환이 일어나고, 열교환된 실내나 실외공기는 배기가스 열교환기(4)의 열교환기 출구(4b)를 통해 배출되어 메인배터리(1)를 가열하기 위해 상기 메인배터리(1)로 유입된다.A gas opening and
이때, 하이브리드 차량의 실내 공기온도가 외부 공기온도보다 높을 때에는 상기 배기가스 열교환기(4)의 열교환기 입구(4a)를 통해 실내공기가 유입되고, 하이브리드 차량의 실내 공기온도가 외부 공기온도보다 낮을 때에는 상기 배기가스 열교환기(4)의 열교환기 입구(4a)를 통해 외부공기가 유입된다.At this time, when the indoor air temperature of the hybrid vehicle is higher than the outside air temperature, indoor air is introduced through the
상기 센싱부는 메인배터리의 온도, 차량의 속도, 실내 공기온도, 외부 공기온도, 공조기의 작동여부, 엔진 워밍업 작동여부, 배기가스 온도 및, 메인배터리에 연결되는 공기통로관 입구와 출구 온도를 각각 감지하는 역할을 한다.The sensing unit detects the temperature of the main battery, the speed of the vehicle, the indoor air temperature, the external air temperature, whether the air conditioner is operating, whether the engine warms up, the exhaust gas temperature, and the air passage inlet and outlet connected to the main battery, respectively. It plays a role.
상기 컨트롤러는 센싱부에 의한 메인배터리의 온도 등의 감지 결과에 따라 외부공기 유입관(2)과 공조기(5)의 에어컨(5a) 및 히터(5b) 그리고 배기가스 열교환기(4)의 작동을 제어하고, 센싱부에 의한 배기가스의 온도 및 공기통로관 입구와 출구 온도의 감지 결과에 따라 배기가스 열교환기(4)와 공조기(5)의 팬이 정상적으로 작동하는지 여부를 확인한다.The controller operates the
상기 컨트롤러가 각 구성들의 작동을 적절하게 제어하기 위해 고장진단모듈과 연산모듈로 이루어지면서 액츄에이터를 구동하기 위한 기능과 센싱부의 센서 신호처리를 위한 기능 및 센서 신호처리를 위한 통신기능을 포함하고 있다.The controller is composed of a failure diagnosis module and a calculation module to properly control the operation of each component, and includes a function for driving an actuator, a sensor signal processing function of a sensing unit, and a communication function for sensor signal processing.
상기 컨트롤러의 액츄에이터 구동기능은 각 부위의 기타 액츄에이터를 구동하여 공기 개폐판(2a)와 가스 개폐판(8c)을 개폐하게 되며, 센서 신호처리 기능은 차량의 속도, 공조기(5)의 작동여부, 엔진 워밍업 작동여부, 메인배터리(10의 팬 작동여부를 감지하는 센싱부의 신호를 처리하여 각 구성들을 작동시키게 된다.The actuator driving function of the controller drives other actuators in each part to open and close the air opening and
또한, 센서 신호처리 기능은 메인배터리(1)의 온도, 실내 공기온도, 외부공기 온도, 배기가스 온도, 메인배터리(1)에 연결되는 공기통로관(3) 입구와 출구의 온도를 감지하는 센싱부의 신호를 처리하여 각 구성들을 작동시키게 된다.In addition, the sensor signal processing function detects the temperature of the main battery (1), indoor air temperature, external air temperature, exhaust gas temperature, the temperature of the air passage pipe (3) inlet and outlet connected to the main battery (1) Each component is activated by processing a negative signal.
또, 상기 컨트롤러의 센싱부의 센서 신호처리를 위한 통신은 컨트롤러에 내장된 CAN(Controller Area Network)통신과 LIN(Local Interconnect Network)통신이 담당하게 된다.In addition, communication for the sensor signal processing of the sensing unit of the controller is responsible for the controller area network (CAN) and local interconnect network (LIN) communication built in the controller.
이와 같이 상기 메인배터리(1)를 냉각하거나 가열하기 위해서 차량 전면의 공조기(5)를 사용하므로 메인배터리(1)는 차량의 앞쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에서 상기 메인배터리(1)는 차량 앞쪽의 운전석과 조수석의 아래에 각각 분산하여 배치하거나 상기 운전석과 조수석 사이의 아래에 배치하도록 한다. 물론 상기 메인배터리(1)는 공조기(5)와 약간 먼 거리에 있다 하더라도 차량 전체의 밑에 배치할 수도 있다.As such, since the
도 4a는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 한쪽 일부분에 해당하는 작동순서도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템의 다른 쪽 일부분에 해당하는 작동순서도를 도시한 것이다.Figure 4a is a flow chart corresponding to one part of the temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main battery according to the present invention, Figure 4b is the other part of the temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main battery according to the present invention. The operation flowchart corresponding to the figure is shown.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 메인배터리의 온도제어 시스템은 다음과 같은 과정으로 이루어진다.As shown in Figure 4a and 4b, the temperature control system of the main battery consists of the following process.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이, 센싱부에 의해 차량의 메인배터리(1)의 온도와 차량속도를 감지하여 컨트롤러로 보내게 된다.First, as shown in Figure 4a, the sensing unit detects the temperature and the vehicle speed of the
상기 센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도 이상이고 차량속도가 60㎞/h 이상이면, 고속으로 달리는 차량에 의해 외부공기가 유입되므로, 컨트롤러는 공기 개폐판(2a)을 열어 외부공기 유입관(2)을 통해 외부공기를 유입함으로써 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도 내에 있도록 냉각하게 된다.When the temperature of the
보통 하이브리드 차량의 메인배터리의 작동온도 적정범위는 약 20~40도임을 실험을 통해 파악하고 있으므로 40도 이하를 설정온도로 하여 상기 메인배터리를 냉각하는 것이 바람직하다.Usually, since the experiment finds that the proper operating temperature range of the main battery of the hybrid vehicle is about 20 to 40 degrees, it is preferable to cool the main battery at a set temperature of 40 degrees or less.
상기 센싱부에 의한 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도 이상이고 차량속도가 60㎞/h 미만이면, 저속을 달리는 차량에 의해 외부공기가 유입되지 않으므로, 컨트롤러는 외부공기 유입관(2)을 막도록 공기 개폐판(2a)을 닫고 공조기(5)의 에어컨(5a)을 작동시켜 팬으로 공기통로관(3)을 통해 찬 공기를 유입함으로써 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 냉각하게 된다.When the temperature of the
상기 메인배터리(1)의 차량속도의 조건에서 공조기(5)의 에어컨(5a)이 작동하지 않는 경우에는, 컨트롤러는 공기 개폐판(2a)을 열고 공조기(5)의 히터(5b)를 작동시켜 외부공기 유입관(2)을 통해 외부공기를 유입함으로써 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 냉각하게 된다.When the
이와 같이 메인배터리가 고온인 상태에서 상기 메인배터리의 온도를 하강시켜야 할 필요성이 있는데, 메인배터리의 작동온도 범위에 따라서 약 40도 이상부터는 일정속도 이상의 차속과 에어컨으로 제어하여 메인배터리를 냉각시킬 수 있게 된다.As such, it is necessary to lower the temperature of the main battery while the main battery is at a high temperature. Depending on the operating temperature range of the main battery, the main battery can be cooled by controlling the vehicle speed and air conditioner at a constant speed or more from about 40 degrees or more. Will be.
종래 하이브리드 차량은 차량의 실내 온도가 30도 이상이면 사용자가 에어컨을 직접 작동시키기 때문에, 상기 에어컨의 작동에 의해 실내를 순환하는 공기가 배터리를 냉각시키게 되지만, 본 발명의 메인배터리의 온도제어 시스템에서는 컨트롤러의 제어에 의해 에어컨을 일시적으로 작동시켜 메인배터리의 온도가 더 이상 올라가지 않게 유지시켜 줌으로써 연비를 향상시키게 된다.In the conventional hybrid vehicle, since the user directly operates the air conditioner when the indoor temperature of the vehicle is 30 degrees or more, the air circulating in the room cools the battery by the operation of the air conditioner, but in the temperature control system of the main battery of the present invention By controlling the controller, the air conditioner is temporarily operated to maintain the main battery temperature no longer to improve fuel economy.
즉, 사용자가 에어컨을 OFF 시켰을 때, 컨트롤러가 임의로 공조기의 에어컨을 작동시켜 공조기의 공기통로관을 통해 메인배터리 쪽으로만 찬 공기가 유입되도록 한 것이다.That is, when the user turns off the air conditioner, the controller arbitrarily operates the air conditioner of the air conditioner so that only cold air flows into the main battery through the air passage pipe of the air conditioner.
차속이 60㎞/h 이상이면 굳이 공조기의 에어컨을 이용할 필요 없이 외부공기 유입관을 통해 외부공기를 유입함으로써 메인배터리의 온도 상승을 방지함과 동시에 연비상승에 도움을 주게 된다.If the vehicle speed is 60km / h or more, it does not need to use the air conditioner of the air conditioner, thereby introducing external air through the external air inlet pipe, which prevents the temperature increase of the main battery and helps increase fuel economy.
센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 6도 이상에서 40도 미만이면 계속해서 상기 메인배터리(1)의 온도를 감지하게 된다.When the temperature of the
센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 5도 이하이거나, 메인배터리(1)의 온도가 40도 이상 및 차량의 일정속도 이상 또는 미만에서도 공조기(5)의 에어컨(5a)과 히터(5b)가 작동하고 있지 않다면, 제어부는 사용자가 공조기(5)를 작동하고 있는지의 여부를 확인하게 된다.When the temperature of the
사용자가 공조기를 작동하고 있지 않은 OFF 상태가 제어부에 의해 확인되면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도 이상이고 실외온도가 25도 이상이면, 컨트롤러는 각 실내 송풍구(6a)(6b)(6c)를 차단한 후 공기 개폐판(2a)을 닫고 임의로 공조기(5)의 에어컨(5a)을 작동시켜 공기통로관(3)을 통해 찬 공기를 유입함으로써 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 냉각하게 된다.When the user confirms the OFF state in which the air conditioner is not in operation by the control unit, as shown in FIG. 4B, if the temperature of the
센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도 미만이고 실외온도가 25도 미만이라면, 차량의 시동을 걸 때에 해당하여 엔진의 워밍업을 요구하게 된다.When the temperature of the
이에 엔진의 워밍업의 요구에 의해 엔진이 작동하면, 제어부에 의해 가스 개폐판(8c)이 닫힘과 동시에 배기가스 통로(8)의 배기가스 입구(8a)와 배기가스 출구(8b)를 통해 배출되는 배기가스는 우회하여 배기가스 열교환기(4)를 거쳐 배출된다. 즉, 열교환기 입구(4a)를 통해 유입되는 실내나 외부공기는 배기가스에 의한 열교환으로 상기 배기가스 열교환기(4) 내에서 배기가스 열로 생성되고, 상기 배기가스 열은 외부공기 유입관(2)을 막도록 공기 개폐판(2a)을 닫은 상태에서 열교환기 출구(4b)를 통해 배출되면서 메인배터리(1)로 유입되어 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 가열하게 된다.Accordingly, when the engine is operated by the request for warming up of the engine, the control unit closes the gas opening and
상기 엔진의 워밍업 요구에 의해 엔진이 작동하기 전에는 메인배터리(1)가 낮은 온도상태에 있기 때문에, 컨트롤러의 제어에 의해 외부공기 유입관(2)을 막도록 공기 개폐판(2a)을 닫은 상태에서, 각 실내 송풍구(6a)(6b)(6c)를 차단한 후 임의로 공조기(5)의 히터(5b)를 작동시켜 공기통로관(3)을 통해 히터 열을 유입함으로써 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 가열하게 된다.Since the
한편, 사용자가 공조기를 작동하고 있는 ON 상태가 제어부에 의해 확인되면, 도 3b에 도시한 바와 같이, 공조기(5)의 에어컨(5a) 또는 히터(5b)의 작동여부에 따라 메인배터리(1)를 냉각하거나 가열하게 된다.On the other hand, if the ON state that the user is operating the air conditioner by the control unit, as shown in Figure 3b, according to whether the air conditioner (5a) or the heater (5b) of the air conditioner (5), the main battery (1) To cool or heat.
즉, 사용자가 공조기(5)의 에어컨(5a)을 작동하고 있으면, 상기 센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도 이상일 때, 컨트롤러는 외부공기 유입관(2)을 막도록 공기 개폐판(2a)을 닫고 공조기(5)의 에어컨(5a)을 작동시켜 공기통로관(3)을 통해 찬 공기를 유입함으로써 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 냉각하게 된다.That is, when the user operates the
사용자가 공조기(5)의 에어컨(5a)을 작동하고 있을 때, 상기 센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도가 아닌 5도 이하라면, 제어부에 의해 가스 개폐판(8c)이 닫힘과 동시에 배기가스 통로(8)의 배기가스 입구(8a)와 배기가스 출구(8b)를 통해 배출되는 배기가스는 우회하여 배기가스 열교환기(4)를 거쳐 배출된다. 즉, 열교환기 입구(4a)를 통해 유입되는 실내나 외부공기는 배기가스에 의한 열교환으로 상기 배기가스 열교환기(4) 내에서 배기가스 열로 생성되고, 상기 배기가스 열은 외부공기 유입관(2)을 막도록 공기 개폐판(2a)을 닫은 상태에서 열교환기 출구(4b)를 통해 배출되면서 메인배터리(1)로 유입되어 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 가열하게 된다.When the user is operating the
상기 배기가스 열교환기(4)는 정상적인 작동 여부를 항상 확인할 수 있도록 한다. 즉, 배기가스 통로(8)의 배기가스 입구(8a)와 배기가스 출구(8b)를 통해 흐르는 배기가스의 온도차를 센싱부가 감지하여, 온도차가 거의 없다면 배기가스 열교환기(4) 내에서 열교환이 제대로 이루어진 것이 아니므로 온도차가 거의 없는 센싱부의 감지결과에 따라 컨트롤러가 작동하여 경고등과 같은 것으로 사용자가 인지할 수 있도록 한다.The exhaust gas heat exchanger (4) can always check whether the normal operation. That is, the sensing unit senses a temperature difference between the exhaust gas flowing through the
또한, 사용자가 공조기(5)의 히터(5b)를 작동하고 있을 때, 상기 센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도 이상이라면, 컨트롤러는 공기 개폐판(2a)을 열고 외부공기 유입관(2)을 통해 외부공기를 유입함으로써 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 냉각하게 된다.In addition, when the user operates the
사용자가 공조기(5)의 히터(5b)를 작동하고 있을 때, 상기 센싱부의 감지에 의해 메인배터리(1)의 온도가 40도가 아닌 5도 이하라면, 컨트롤러는 히터 열을 유입함으로써 상기 메인배터리(1)를 설정된 온도까지 가열하게 된다.When the user is operating the
이와 같이 메인배터리가 저온 상태일 경우 상기 메인배터리의 온도를 상승시켜야 할 필요성이 있는데, 상기 메인배터리의 적정 작동온도 범위는 상기한 바와 같이 약 20~40도이나, 상기 적정온도 범위 이하의 저온에서는 메인배터리의 작동일 불가능하므로 엔진의 가동시간이 필요하게 된다.As such, when the main battery is in a low temperature state, it is necessary to increase the temperature of the main battery. An appropriate operating temperature range of the main battery is about 20 to 40 degrees as described above, but at a low temperature below the appropriate temperature range. Since the main battery cannot be operated, the engine uptime is required.
저온에서 하이브리드 차량의 특성상 촉매의 활성온도까지 올리기 위해 차량의 시동을 걸어 엔진을 워밍업하게 되는데, 이 워밍업의 때에 나오는 배기가스로 메인배터리를 가열하는데 이용하게 된다.Due to the characteristics of the hybrid vehicle at low temperatures, the engine is warmed up by starting the vehicle to raise the active temperature of the catalyst, which is used to heat the main battery with the exhaust gas emitted during the warm-up.
차량에 프리히터 장치를 통해 워밍업이 이루어지지 않을 때에는 메인배터리를 공조기의 히터로 가열함으로써, 단시간 내에 상기 메인배터리를 작동온도 범위로 상승시켜 배기가스의 활용 및 연비향상에 도움을 주게 된다.When the vehicle is not warmed up through the preheater device, the main battery is heated by the heater of the air conditioner, thereby increasing the main battery to the operating temperature range within a short time, thereby helping to utilize the exhaust gas and improve fuel efficiency.
즉, 사용자가 공조기의 히터를 OFF시켰을 때, 컨트롤러가 엔진의 워밍업 전에 임의로 공조기의 히터를 작동시켜 공조기의 공기통로관을 통해 히터 열을 유입하여 메인배터리를 가열하게 된다.That is, when the user turns off the heater of the air conditioner, the controller arbitrarily operates the heater of the air conditioner before warming up the engine to inject the heater heat through the air passage pipe of the air conditioner to heat the main battery.
상기 메인배터리(1)의 온도를 적정 온도범위로 유지하기 위해 메인배터리(1)를 냉각하거나 가열하는 공조기(5)의 에어컨(5a)이나 히터(5b)의 정상적인 작동여부가 중요한데, 상기 에어컨(5a)이나 히터(5b)는 생성된 찬 바람이나 더운 바람을 팬에 의해 메인배터리(1)로 보내 냉각하거나 가열하므로 상기 팬의 정상적인 작동여부를 확인하게 된다. 즉, 공기통로관(3)을 통해 메인배터리(1)로 들어가는 입구의 공기온도와 상기 메인배터리(1)를 거친 후 나오는 공기온도의 차이를 센싱부로 감지하여, 감지결과에 따라 공기온도의 차이가 거의 없다면 공조기(5)의 팬이 제대로 작동하지 않아 메인배터리(1)의 냉각이나 가열이 제대로 이루어진 것이 아니므로, 공기온도의 차이가 거의 없는 센싱부의 감지 결과에 따라 컨트롤러가 작동하여 경고등과 같은 것으로 사용자가 인지할 수 있도록 한다.In order to maintain the temperature of the
한편, 하이브리드 차량이 더운 지방과 극한의 추운 지방에 있는 등의 전천후 상황에서도 메인배터리의 원활한 작동이 이루어지기 위해서 적정범위의 온도유지가 필요하다.On the other hand, even in all-weather conditions such as hybrid vehicles in hot and extreme cold climates in order to achieve a smooth operation of the main battery is required to maintain a proper temperature range.
즉, 하이브리드 차량의 메인배터리는 충전과 방전시 온도상승이 불가피하고, 메인배터리가 저온에 노출되었을 때 상기 메인배터리를 적정온도까지 올려주어야 할 필요성이 있고, 실제 외부온도 6도에서 처음 시동을 걸 때 메인배터리의 충전출력과 방전출력이 급격하게 떨어짐을 알 수 있다.In other words, the temperature increase of the main battery of the hybrid vehicle is inevitable during charging and discharging, and when the main battery is exposed to low temperature, it is necessary to raise the main battery to an appropriate temperature. It can be seen that the charge output and discharge output of the main battery drops drastically.
따라서, 하이브리드 차량이 더운 지방이든 추운 지방이든 어떠한 곳에 있다 하더라도, 상기 차량을 처음으로 시동을 걸 때 본 발명에 따른 메인배터리의 온도제어 시스템에서와 같이, 공조기 히터의 히터 열과 배기가스 열교환기의 배기가스 열을 이용하여 상기 메인배터리를 적정한 온도범위까지 가열해주는 것이 필요하게 된다.Therefore, even if the hybrid vehicle is located in a hot or cold region, as in the temperature control system of the main battery according to the present invention when starting the vehicle for the first time, the heater heat of the air conditioner heater and the exhaust of the exhaust gas heat exchanger. It is necessary to heat the main battery to an appropriate temperature range using gas heat.
이상과 같이 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the temperature control system of the plug-in hybrid and the hybrid vehicle main battery according to the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and the present invention. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
1 : 메인배터리 2 : 외부공기 유입관
2a : 공기 개폐판 3 : 공기통로관
3a : 공기통로관 조절판 4 : 배기가스 열교환기
4a : 열교환기 입구 4b : 열교환기 출구
5 : 공조기 5a : 히터
5b : 에어컨 6a : 전면 송풍구
6b : 발밑 송풍구 6c : 유리창 송풍구
7a,7b,7c : 각 송풍구 조절판 8 : 배기가스 통로(머플러)
8a : 배기가스 입구 8b : 배기가스 출구
8c : 가스 개폐판1: main battery 2: external air inlet pipe
2a: air opening and closing plate 3: air passage pipe
3a: air passage pipe control plate 4: exhaust gas heat exchanger
4a:
5:
5b:
6b:
7a, 7b, 7c: Each air vent control plate 8: Exhaust gas passage (muffler)
8a:
8c: gas switchboard
Claims (4)
외부공기가 유입되는 외부공기 유입관과 차량의 공조기와 연결되는 공기통로관 및 차량의 배기가스 통로 내에 설치되는 배기가스 열교환기가 상기 차량 내에 설치되어 상기 메인배터리와 연통하도록 연결하고, 상기 메인배터리의 온도, 차량의 속도, 실내외 공기온도, 공조기와 엔진 워밍업 작동여부, 배기가스 온도 및, 메인배터리에 연결되는 공기통로관 입구와 출구 온도를 감지하는 센싱부 및 상기 센싱부에 의한 감지신호에 의해 시스템을 제어하는 컨트롤러가 차량 내에 설치되어, 상기 컨트롤러의 제어에 의해,
상기 메인배터리의 온도, 차량의 속도, 실내외 공기온도 및 공조기와 엔진 워밍업 작동여부에 따라 상기 외부유입관과 공조기의 에어컨과 히터 및 배기가스 열교환기로 메인배터리를 냉각하거나 가열하고, 배기가스 온도 및 공기통로관 입구와 출구 온도에 따라 상기 배기가스 열교환기 및 공조기의 정상적인 팬 작동을 확인하도록 한 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템.In the system for controlling the temperature of the main battery of the hybrid vehicle,
An external air inflow pipe into which external air flows in, an air passage pipe connected to an air conditioner of the vehicle, and an exhaust gas heat exchanger installed in the exhaust gas passage of the vehicle are installed in the vehicle so as to communicate with the main battery. The system detects temperature, vehicle speed, indoor / outdoor air temperature, air conditioner and engine warm-up operation, exhaust gas temperature, air passage pipe inlet and outlet temperature connected to the main battery, and a sensing signal detected by the sensing unit. A controller for controlling the controller is installed in the vehicle, and under the control of the controller,
The main battery is cooled or heated by an air conditioner, a heater, and an exhaust gas heat exchanger of the external inlet pipe and the air conditioner according to the temperature of the main battery, the speed of the vehicle, the indoor / outdoor air temperature, and whether the air conditioner and the engine warm up are operated. The temperature control system of the plug-in hybrid and the hybrid vehicle main battery, characterized in that to ensure the normal fan operation of the exhaust heat exchanger and air conditioner according to the furnace pipe inlet and outlet temperature.
상기 컨트롤러의 제어에 의한 메인배터리의 냉각 또는 가열과정은,
상기 메인배터리의 일정온도 또는 그 이상과 차량의 일정속도 이상에서는 상기 외부공기 유입관을 통해 외부공기를 유입하여 메인배터리를 냉각하고,
상기 메인배터리의 일정온도 이상과 차량의 일정속도 미만에서는 공조기의 에어컨을 작동시켜 상기 공기통로관을 통해 유입되는 에어컨의 찬 공기로 메인배터리를 냉각하며, 상기 에어컨이 작동하지 않을 때는 공조기의 히터가 작동상태이면 상기 외부공기 유입관을 통해 외부공기를 유입하여 메인배터리를 냉각하고,
상기 공조기가 작동하지 않을 때 또는 메인배터리의 온도가 일정온도 이하일 때는 사용자의 공조기 작동여부를 확인한 후,
사용자가 공조기를 작동하고 있지 않을 때, 상기 메인배터리의 일정온도 이상과 실외온도의 일정온도 이하에서는 실내 송풍구를 차단한 후 임의로 공조기의 에어컨을 작동시켜 상기 공기통로관을 통해 유입되는 에어컨의 찬 공기로 메인배터리를 냉각하며, 상기 메인배터리의 일정온도 이상과 실외온도의 일정온도 이하가 아닐 때는 차량의 시동을 거는 워밍업 요구를 확인한 후, 엔진의 워밍업 전에는 실내 송풍구를 차단한 후 임의로 공조기의 히터를 작동시켜 공기통로관을 통해 유입되는 상기 히터의 히터 열로 메인배터리를 가열하고, 엔진의 워밍업 시에는 상기 배기가스 열교환기를 통해 유입되는 배기가스 열로 메인배터리를 가열하며,
사용자가 공조기의 에어컨을 작동하고 있을 때, 상기 메인배터리의 일정온도 이상에서는 공조기의 에어컨으로 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리의 일정온도 이하에서는 배기가스 열교환기로 메인배터리를 가열하며, 사용자가 공조기의 히터를 작동하고 있을 때, 상기 메인배터리의 일정온도 이상에서는 외부공기 유입관으로 메인배터리를 냉각하고, 상기 메인배터리의 일정온도 이하에서는 공조기의 히터로 메인배터리를 가열함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템.The method of claim 1,
The cooling or heating process of the main battery under the control of the controller,
At a predetermined temperature or more of the main battery and a certain speed or more of the vehicle, the main battery is cooled by introducing external air through the external air inlet pipe,
The air conditioner of the air conditioner is operated above a predetermined temperature of the main battery and below a certain speed of the vehicle to cool the main battery by the cold air of the air conditioner introduced through the air passage pipe, and when the air conditioner is not operated, the heater of the air conditioner is In the operating state, the external air is introduced through the external air inlet pipe to cool the main battery,
When the air conditioner does not work or the temperature of the main battery is below a certain temperature after checking whether the air conditioner of the user,
When the user is not operating the air conditioner, the air cooler of the air flowing through the air passage pipe by operating the air conditioner of the air conditioner after blocking the indoor air vents more than a predetermined temperature of the main battery and a certain temperature below the outdoor temperature. After cooling the main battery and checking the warm-up request for starting the vehicle when the main battery is not above the predetermined temperature and below the predetermined temperature of the outdoor temperature, the heater of the air conditioner is arbitrarily turned off after the indoor blower is shut off before the engine is warmed up. It operates to heat the main battery by the heater heat of the heater flowing through the air passage pipe, and when the engine warm up, the main battery is heated by the heat of the exhaust gas introduced through the exhaust gas heat exchanger,
When the user operates the air conditioner of the air conditioner, the main battery is cooled by the air conditioner of the air conditioner above the predetermined temperature of the main battery, and the main battery is heated by the exhaust gas heat exchanger below the predetermined temperature of the main battery, and the user When the heater is operating, the plug-in is made by cooling the main battery with an external air inlet pipe at a predetermined temperature or more above the main battery, and heating the main battery with a heater of an air conditioner below the predetermined temperature of the main battery. Temperature control system for hybrid and hybrid vehicle main batteries.
상기 메인배터리의 일정온도 이상은 ≥40도이고, 상기 차량의 일정속도 이상은 ≥60㎞/h이며, 상기 차량의 일정속도 미만은 <60㎞/h이고, 상기 메인배터리의 일정온도 이하는 ≤5도인 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템.The method of claim 2,
The constant temperature or more of the main battery is ≥40 degrees, the constant speed or more of the vehicle is ≥60km / h, the less than the constant speed of the vehicle is <60km / h, and the constant temperature of the main battery is less than ≤ Temperature control system of the plug-in hybrid and hybrid vehicle main battery, characterized in that 5 degrees.
상기 메인배터리는 운전석과 조수석의 아래에 각각 분산하여 또는 차량 앞쪽의 운전석과 조수석 사이의 아래에 배치하거나 차량 전체의 밑에 배치한 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 및 하이브리드 차량용 메인배터리의 온도제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 3,
The main battery is distributed under the driver's seat and the passenger seat, respectively, or disposed between the driver's seat and the passenger seat in front of the vehicle or under the entire vehicle, wherein the temperature control system of the plug-in hybrid and the hybrid vehicle main battery.
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KR1020110090451A KR20130027102A (en) | 2011-09-07 | 2011-09-07 | System for control of temperature of main battery for plugin hybrid and hybrid vehicle |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN109244591A (en) * | 2018-09-16 | 2019-01-18 | 南京农业大学 | Hybrid Vehicle lithium battery heat management system |
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2011
- 2011-09-07 KR KR1020110090451A patent/KR20130027102A/en not_active Application Discontinuation
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