KR20130079763A - Battery cooling apparatus and operation method thereof - Google Patents

Battery cooling apparatus and operation method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20130079763A
KR20130079763A KR1020120000445A KR20120000445A KR20130079763A KR 20130079763 A KR20130079763 A KR 20130079763A KR 1020120000445 A KR1020120000445 A KR 1020120000445A KR 20120000445 A KR20120000445 A KR 20120000445A KR 20130079763 A KR20130079763 A KR 20130079763A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
temperature
air
cooling
vortex tube
Prior art date
Application number
KR1020120000445A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김종현
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020120000445A priority Critical patent/KR20130079763A/en
Publication of KR20130079763A publication Critical patent/KR20130079763A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H01M10/6564—Gases with forced flow, e.g. by blowers using compressed gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • F25B9/04—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

PURPOSE: A battery cooling apparatus is provided to improve battery output under a low temperature condition while securing a battery lifespan by optimizing cooling performance of the apparatus. CONSTITUTION: A battery cooling apparatus comprises a vortex tube (4) that receives compressed air and supplies hot air to one side and cool air to another side; a cool air supplier (5) that is connected to a battery (1) at a cool air exit of the vortex tube and circulates the cool air to the battery; a hot air supplier (10) that is connected to a hot air exit of the vortex tube to circulate the hot air to the battery and discharges the hot air to the atmosphere; and multiple temperature sensors (1a, 8, 14) that detect a temperature for heat management control of the battery and provide the detected temperature to a controller (2). [Reference numerals] (AA) Warm air; (BB) Cool air; (CC) Compressed air

Description

배터리 냉각장치 및 그 운영방법{Battery Cooling Apparatus and Operation Method thereof} Battery Cooling Apparatus and Operation Method

본 발명은 배터리 냉각장치에 관한 것으로, 특히 냉각성능 최적화로 배터리 수명을 확보하면서도 저온 환경 하에선 배터리 온도를 올려 배터리 출력도 향상할 수 있는 배터리 냉각장치 및 그 운영방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery cooling device, and more particularly, to a battery cooling device and a method of operating the battery cooling device which can improve battery output in a low temperature environment while securing battery life by optimizing cooling performance.

일반적으로 엔진과 모터로 구동하는 하이브리드자동차나 모터로 구동하는 전기자동차나 연료전지차량에서는 고전압배터리와 저전압배터리를 구비하고, 특히 효율적인 연비를 위해 고전압배터리가 필수적으로 적용된다.In general, in a hybrid vehicle driven by an engine and a motor, an electric vehicle or a fuel cell vehicle driven by a motor, a high voltage battery and a low voltage battery are provided, and a high voltage battery is essential for an efficient fuel economy.

통상, 고전압배터리는 100V 내지 300V DC 전압을 주로 사용하며, 냉각장치를 적용하여 발열로 인한 온도를 항상 적정온도로 유지해줌으로써 원활한 동력성능과 연비를 구현하게 된다.In general, a high voltage battery mainly uses a voltage of 100V to 300V DC, and by applying a cooling device to maintain the temperature due to heat at an appropriate temperature at all times to achieve a smooth power performance and fuel economy.

냉각장치로는 주로 차량의 운행조건에 따라 풍량 제어되는 냉각팬을 이용하고, 이를 제어하기 위해 배터리 제어기인 BMS(Battery Management System)와 함께 구성된다.As the cooling device, a cooling fan whose air volume is controlled in accordance with the driving conditions of the vehicle is mainly used, and is configured together with a battery management system (BMS), which is a battery controller.

도 5는 일반적으로 냉각장치와 함께 구성된 고전압 배터리를 갖춘 차량의 구성을 나타낸다.Figure 5 shows the configuration of a vehicle with a high voltage battery, which is generally configured with a cooling device.

도시된 바와 같이, 냉각장치(200)는 배터리 제어기인 BMS(210; Battery Management System)와, BMS(210)를 통해 구동되어 외기를 흡입하는 블로어(230)로 구성된다.As shown, the cooling device 200 is composed of a battery management system (BMS) 210 which is a battery controller, and a blower 230 driven through the BMS 210 to suck outside air.

상기 냉각장치(200)가 구동되면, BMS(210)은 블로어(230)를 구동함으로써 외기가 흡입되고, 흡입된 외기는 고전압배터리(100)를 통과하면서 고전압배터리(100)의 온도를 빼앗으면서 외부로 빠져나가게 된다.When the cooling device 200 is driven, the BMS 210 drives the blower 230 to suck outside air, and the sucked outside air passes through the high voltage battery 100 while depriving the temperature of the high voltage battery 100. To get out.

통상, BMS(210)은 냉각공기의 온도와 고전압배터리(100)의 발열에 따른 현재 온도를 측정하고, 블로어(230)의 적정한 풍량을 단수별로 달리하여 최적온도제어를 구현하게 된다.In general, the BMS 210 measures the current temperature according to the temperature of the cooling air and the heat generated by the high voltage battery 100, and implements the optimum temperature control by varying the proper air volume of the blower 230 by the number of stages.

최적온도제어의 일례로, 고전압배터리(100)의 최고온도나 또는 고전압배터리(100)의 셀간 온도편차를 이용하여 블로어(230)를 제어하는 방식이 있다.
As an example of the optimum temperature control, there is a method of controlling the blower 230 using the maximum temperature of the high voltage battery 100 or the temperature difference between cells of the high voltage battery 100.

국내특허공개 10-2010-0035772(2010.04.07)는 하이브리드 차량의 고전압배터리 냉각 제어 방법에 관한 것이며, 도 3과 도 4.Korean Patent Publication No. 10-2010-0035772 (2010.04.07) relates to a high voltage battery cooling control method of a hybrid vehicle, Figures 3 and 4.

하지만, 상기와 같이 BMS(210)이 블로어(230)를 구동하여 고전압배터리(100)의 온도를 제어하는 방식은 결국 블로어(230)에서 빨아들이는 차가운 실내공기에 의존된 냉각성능이 구현될 수밖에 없다.However, as described above, the BMS 210 drives the blower 230 to control the temperature of the high voltage battery 100, so that cooling performance depending on cold indoor air sucked by the blower 230 can be realized. none.

이러한 방식에서, 배터리 출력성능의 저하를 가져오는 고전압배터리(100)의 과도 냉각이 일어나더라도 배터리 온도를 적정수준의 온도로 다시 상승시켜줄 방법이 없는 한계를 가지게 된다.In this manner, even if excessive cooling of the high voltage battery 100 resulting in a decrease in battery output performance occurs, there is a limit that there is no way to raise the battery temperature back to an appropriate level.

또한, 고전압배터리(100)의 온도제어가 블로어(230)의 구동에 전적으로 의존됨에 따라 회전에 의한 진동소음이 발생될 수밖에 없고, 특히 진동소음이 블로어(230)의 회전수증가에 비례하여 함께 커짐으로써 회전에 의한 진동소음과 함께 이음이 발생되어 기구적 한계 수명이 단축될 수밖에 없다.In addition, as the temperature control of the high voltage battery 100 depends entirely on the driving of the blower 230, the vibration noise due to the rotation is inevitably generated, and in particular, the vibration noise increases in proportion to the increase in the rotational speed of the blower 230. As a result, noise is generated along with vibration noise due to rotation, which inevitably shortens the mechanical limit life.

블로어(230)의 기구적 한계 수명단축은 자동차에서 요구되는 내구조건을 만족시켜주지 못하는 또 다른 불편을 초래할 수밖에 없다.The mechanical limit life shortening of the blower 230 inevitably leads to another inconvenience that does not satisfy the durability requirements of the vehicle.

특히, 블로어(230)의 동작률을 올려 고전압배터리(100)로 보내지는 공급풍량을 증대하게 되면, 그로 인해 블로어(230)의 감성적인 소음발생도 함께 커지므로 이를 적용한 차량의 상품성도 함께 저하될 수밖에 없다.
In particular, when the operation rate of the blower 230 is increased to increase the supply air volume sent to the high voltage battery 100, the emotional noise of the blower 230 is also increased. There is no choice but to.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 보텍스 튜브 원리를 응용하여 배터리의 냉각을 통한 열관리를 기본으로 성능저하를 가져오는 낮은 배터리온도를 적정하게 올려주는 두 가지 작용을 함께 병행해줌으로써, 외기를 흡입하는 블로어에 전적으로 의존되는 방식에 따른 제반문제들을 모두 해소할 수 있고 특히 냉각장치의 요구수명 확보로 배터리 수명도 함께 확보하면서도 저온시 배터리 출력을 향상할 수 있는 배터리 냉각장치 및 그 운영방법을 제공하는데 목적이 있다.
Accordingly, the present invention in view of the above point by applying the vortex tube principle in parallel with the two actions to properly raise the low battery temperature bringing performance degradation based on thermal management through the cooling of the battery, Battery cooler and its operation method that can solve all the problems according to the method that depends entirely on the blower that sucks the outside air and improve battery output at low temperature while securing battery life by securing the required life of the cooling device. The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 냉각장치는 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브와;The battery cooling apparatus of the present invention for achieving the above object is a vortex tube for supplying compressed air to the air volume having a warm air on one side and the air volume having a cold air on the other side;

상기 보텍스 튜브의 냉기풍량출구에서 배터리로 이어져 냉기를 상기 배터리로 순환시켜주는 냉기공급기와; A cold air supply unit configured to circulate cold air to the battery through a cold air flow rate outlet of the vortex tube;

상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에 연결되어 온기를 상기 배터리로 순환시켜주고 대기로 방출하는 온기공급기와; A warmth supply connected to the warm air volume outlet of the vortex tube to circulate warmth to the battery and to discharge the warmth to the atmosphere;

상기 배터리의 열관리 제어를 위한 온도를 검출해 컨트롤러에 제공하는 다수의 온도센서;A plurality of temperature sensors detecting a temperature for thermal management control of the battery and providing the temperature to a controller;

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.And a control unit.

상기 보텍스튜브는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각한다. The vortex tube cools each unit cell of the battery.

상기 냉기공급기는 상기 보텍스튜브의 냉기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 냉각튜브와, 상기 컨트롤러의 제어로 상기 냉각튜브의 통로를 개폐하는 냉각밸브로 구성되고; 상기 온기공급기는 상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 승온튜브와, 상기 승온튜브에서 분기되어 대기와 연통되는 배출튜브와, 상기 승온튜브에서 상기 배출튜브가 분기되는 지점에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 온기의 방향을 전환시키는 승온밸브로 구성;The cold air supplier comprises a cooling tube leading to the battery from the cold air volume outlet of the vortex tube, and a cooling valve for opening and closing a passage of the cooling tube under the control of the controller; The warmer supply unit is installed at a temperature rising tube leading to the battery at the warm air flow outlet of the vortex tube, a discharge tube branched from the temperature rising tube and communicating with the atmosphere, and a branch at which the discharge tube is branched from the temperature rising tube. Consists of a temperature rising valve for switching the direction of warmth in accordance with the control of;

된 것을 특징으로 한다..

상기 냉각밸브는 일방향 타입이고, 상기 승온밸브는 2방향 타입이다.The cooling valve is a one-way type, the temperature rising valve is a two-way type.

상기 온도센서는 상기 배터리의 온도를 검출하는 배터리 측 온도센서와, 상기 냉기공급기의 온도를 검출하는 냉기 측 온도센서와, 상기 온기공급기의 온도를 검출하는 온기 측 온도센서로 구성된다.The temperature sensor includes a battery side temperature sensor for detecting the temperature of the battery, a cold air side temperature sensor for detecting the temperature of the cold air supply, and a warmer side temperature sensor for detecting the temperature of the hot air supply.

상기 배터리 측 온도센서는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀의 온도를 검출하도록 다수로 설치되고, 상기 냉기 측 온도센서는 냉기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 냉각튜브에 설치되며, 상기 온기 측 온도센서는 온기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 승온 튜브에 설치된다.
The battery side temperature sensor is installed in plurality in order to detect the temperature of each unit cell constituting the battery, the cold air side temperature sensor is installed in the cooling tube flowing cold air to the battery, the warmth temperature sensor It is installed in the heating tube flowing so that warmth is supplied to the battery.

또한, 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 배터리 냉각장치의 운영방법은 배터리에서 검출된 온도로 검출시점의 온도 값을 확인하고, 상기 배터리의 냉각이 필요한지 또는 승온이 필요한지를 판단하는 열관리조건판단단계;In addition, the operating method of the battery cooling apparatus of the present invention in view of the above point is thermal management to check the temperature value at the time of detection by the temperature detected by the battery, and to determine whether the cooling of the battery is required or the temperature is required Condition determination step;

상기 배터리의 열관리를 위한 온도조건이 판단되면, 그 판단결과에 따라 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브의 온기와 냉기를 각각 독립적으로 제어하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 배터리온도제어단계;When the temperature condition for thermal management of the battery is determined, according to the determination result, the compressed air is supplied and the air volume having warm air is discharged to one side and the air volume having cold air is discharged to the other side to independently control the warm and cold air of the vortex tube. A battery temperature control step of controlling the temperature of the battery;

상기 배터리의 온도제어상태에서 지속적으로 검출되는 상기 배터리의 검출온도에 따라 상기 보텍스 튜브의 검출된 온기의 온도를 높이거나 낮추고 또한 상기 보텍스 튜브의 검출된 냉기의 온도를 높이거나 낮추는 제어를 수행하여, 상기 배터리의 온도제어가 원하는 목표온도를 만족시켜주는 배처리최적제어단계;In accordance with the detected temperature of the battery continuously detected in the temperature control state of the battery to increase or decrease the temperature of the detected warmth of the vortex tube and to control to increase or decrease the temperature of the detected cold air of the vortex tube, A wastewater treatment optimization control step in which temperature control of the battery satisfies a desired target temperature;

를 포함해 실행되는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it is executed, including.

상기 배터리온도제어단계에서는 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 30도 이상의 배터리온도이면 상기 배터리를 냉각하는 배터리냉각단계가 수행되고, 반면 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 0도 이하의 배터리온도이면 상기 배터리를 승온하는 배터리승온단계가 수행된다.In the battery temperature control step, a battery cooling step of cooling the battery is performed if the battery temperature is greater than or equal to 30 degrees determined in the thermal management condition determination step. A battery heating step of raising the temperature is performed.

상기 배터리냉각단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 냉각밸브의 경로를 개방하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 승온밸브의 경로를 차단하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 개방하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되고; 상기 배터리승온단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 상기 냉각밸브의 경로를 차단하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 상기 승온밸브의 경로를 개방하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 차단하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되는;The battery cooling step of opening the path of the cooling valve for sending the cool air of the vortex tube to the battery, and at the same time blocking the path of the temperature rising valve for sending the warmth of the vortex tube to the battery and at the same time to discharge the warm air to the atmosphere Opening another path of the temperature raising valve and supplying compressed air to the vortex tube; The battery heating step interrupts the path of the cooling valve that sends the cool air of the vortex tube to the battery, and opens the path of the temperature raising valve that sends the warmth of the vortex tube to the battery, while simultaneously warming the warm air to the atmosphere. Blocking another path of the temperature raising valve to discharge and supplying compressed air to the vortex tube;

것을 특징으로 한다. .

상기 냉각밸브는 상기 배터리의 온도하락에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 냉기풍량을 조절하여 상기 냉기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어되고, 상기 승온밸브는 상기 배터리의 온도상승에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 온기풍량을 조절하여 상기 온기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어된다.
The cooling valve is controlled to continuously lower or increase the temperature of the cold air volume by adjusting the amount of cold air supplied to the battery according to the temperature drop of the battery, and the temperature rising valve is connected to the battery in response to the temperature rise of the battery. By controlling the amount of hot air to be supplied is controlled to continuously lower or increase the temperature of the hot air amount.

이러한 본 발명은 보텍스 튜브 원리를 응용하여 배터리 열관리제어를 구현함으로써 외기를 흡입하는 블로어에 전적으로 의존되는 방식에 따른 제반문제들을 모두 해소하고, 이를 통해 차량의 상품성도 크게 향상되는 효과가 있다.The present invention solves all the problems according to the method that depends entirely on the blower to suck the outside air by implementing the battery thermal management control by applying the vortex tube principle, thereby improving the merchandise of the vehicle.

또한, 본 발명은 배터리 열관리제어를 구현하는 보텍스 튜브 타입 냉각장치에 대한 요구수명이 확보됨에 따라 배터리 수명도 함께 확보되는 효과도 있다. In addition, the present invention has the effect that the battery life is also secured as the required lifespan for the vortex tube type cooling device for implementing the battery thermal management control.

또한, 본 발명은 보텍스 튜브 원리를 응용하여 배터리의 냉각은 물론 저온 배터리의 온도상승을 통해 저온시에도 배터리 출력이 향상되는 효과도 있다.
In addition, the present invention has the effect of improving the battery output even at low temperatures through the application of the vortex tube principle to increase the temperature of the low temperature battery as well as cooling the battery.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 냉각장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 냉각장치의 운영방법이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 배터리 냉각장치의 냉각선도이고, 도 5는 종래에 따른 고전압 배터리 냉각장치이다.1 is a configuration diagram of a battery cooling apparatus according to the present invention, Figure 2 is a method of operating the battery cooling apparatus according to the present invention, Figures 3 and 4 is a cooling diagram of the battery cooling apparatus according to the present invention, Figure 5 Is a conventional high voltage battery cooling device.

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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.

도 1은 본 실시예에 따른 배터리 냉각장치를 나타낸다.1 shows a battery cooling apparatus according to the present embodiment.

도시된 바와 같이, 배터리 냉각장치는 배터리(1)에 대한 열관리를 제어하는 컨트롤러(2)와, 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스튜브(4,Vortex Tube)와, 보텍스튜브(4)의 냉기풍량출구에 연결되어 냉기를 배터리(1)로 순환시켜주는 냉기공급기(5)와, 보텍스튜브(4)의 온기풍량출구에 연결되어 온기를 배터리(1)로 순환시켜주는 온기공급기(10)와, 배터리(1)의 열관리를 제어를 위한 온도를 검출해 컨트롤러(2)에 제공하는 다수의 온도센서(1a,8,14)로 구성된다.As shown, the battery cooler includes a controller 2 for controlling thermal management of the battery 1, and a vortex tube 4 for supplying compressed air to export the air volume having warmth to one side and the air volume having the cold air to the other side (4). Vortex Tube, a cold air supply (5) connected to the cold air flow outlet of the vortex tube (4) to circulate cold air to the battery (1), and a warm air connected to the warm air flow outlet of the vortex tube (4) And a warmth supply 10 which circulates to (1), and a plurality of temperature sensors 1a, 8, 14 which detect the temperature for controlling thermal management of the battery 1 and provide it to the controller 2.

상기 배터리(1)는 고전압 배터리가 선호된다.The battery 1 is preferably a high voltage battery.

상기 보텍스튜브(4)는 컨트롤러(2)로 그 송풍량을 제어하는 송풍기(3)로부터 압축공기를 제공받고, 이를 위해 보텍스튜브(4)와 송풍기(3)사이에는 송풍관로가 구비된다.The vortex tube 4 is supplied with compressed air from the blower 3 for controlling the blowing amount by the controller 2, and a blast line is provided between the vortex tube 4 and the blower 3 for this purpose.

상기 보텍스튜브(4)는 튜브하우징(4a)과 보텍스밸브(4b)로 구성되고, 상기 보텍스밸브(4b)는 주입된 압축공기를 회오리 바람으로 형성해줌으로써 한쪽 방향으로는 찬 공기를 다른 쪽 방향으로 뜨거운 공기를 배출시키는 통상적인 장치이다.The vortex tube 4 is composed of a tube housing 4a and a vortex valve 4b. The vortex valve 4b forms the injected compressed air as a whirlwind, thereby cooling cold air in one direction and in the other direction. It is a common device for discharging hot air.

상기와 같이 보텍스튜브(4)는 기계적으로 움직이는 부분이 없어 고장 발생에 따른 내구 저하가 없고, 특히 진동과 소음 및 이음의 불합리한 부분도 없어 냉각품질이 크게 향상될 수 있다.As described above, the vortex tube 4 does not have a mechanically moving part, and thus there is no deterioration in durability due to failure, and in particular, there is no unreasonable part of vibration, noise, and joints, and thus the cooling quality may be greatly improved.

본 실시예에서 상기 보텍스튜브(4)는 배터리(1)를 하나의 모듈로 취급하여 냉각하도록 구성되었지만, 실제적으로는 배터리(1)를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각하도록 구성됨이 바람직하다.In the present embodiment, the vortex tube 4 is configured to cool the battery 1 by treating it as a module, but in practice, the vortex tube 4 is preferably configured to cool each unit cell constituting the battery 1.

배터리(1)를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각하는 보텍스튜브(4)는 배터리(1)를 하나의 모듈로 취급할 때에 비해 단지 그 크기만 축소하고 공기의 유입과 배출 구조를 각각 개별적으로 적용해줌으로써 용이하게 구성된다. The vortex tube 4, which cools each unit cell constituting the battery 1, is reduced in size compared to when the battery 1 is treated as a module, and the air inlet and outlet structures are individually applied. It is easily configured by giving.

한편, 상기 냉기공급기(5)는 보텍스튜브(4)의 냉기출구에서 배터리(1)로 이어지는 냉각튜브(6)와, 컨트롤러(2)의 제어로 냉각튜브(6)의 통로를 개폐하는 냉각밸브(7)로 구성된다.On the other hand, the cold air supply (5) is a cooling valve (6) leading to the battery (1) from the cold air outlet of the vortex tube (4), and a cooling valve for opening and closing the passage of the cooling tube (6) under the control of the controller (2) It consists of (7).

여기서, 상기 냉각밸브(7)는 일 방향 타입을 적용한다.Here, the cooling valve 7 applies a one-way type.

상기 온기공급기(10)는 보텍스튜브(4)의 온기출구에서 배터리(1)로 이어지는 승온튜브(11)와, 승온튜브(11)에서 분기되어 대기와 연통되는 배출튜브(12)와, 승온튜브(11)에서 배출튜브(12)가 분기되는 지점에 설치되어 컨트롤러(2)의 제어에 따라 온기의 방향을 전환시키는 승온밸브(13)로 구성된다.The warmer supply 10 is a heating tube 11 leading to the battery (1) at the warmth outlet of the vortex tube (4), a discharge tube 12 branched from the heating tube (11) and in communication with the atmosphere, and the heating tube At 11, the discharge tube 12 is installed at the point where the branch is composed of a temperature rising valve 13 for changing the direction of warmth under the control of the controller (2).

여기서, 상기 승온밸브(13)는 2방향 타입을 적용한다.Here, the temperature rising valve 13 applies a two-way type.

상기 온도센서(1a,8,14)는 배터리(1)의 온도를 검출하는 배터리 측 온도센서(1a)와, 냉기공급기(5)의 온도를 검출하는 냉기 측 온도센서(8)와, 온기공급기(10)의 온도를 검출하는 온기 측 온도센서(14)로 구성된다.The temperature sensors (1a, 8, 14) is a battery side temperature sensor (1a) for detecting the temperature of the battery 1, the cold air side temperature sensor (8) for detecting the temperature of the cold air supply (5), the warmer supply It consists of the warmth side temperature sensor 14 which detects the temperature of (10).

본 실시예에서 상기 배터리 측 온도센서(1a)는 배터리(1)를 이루는 각각의 단위 셀의 온도를 검출하도록 다수로 설치되고, 상기 냉기 측 온도센서(8)는 냉기가 배터리(1)로 공급되도록 흐르는 냉각튜브(6)에 설치되며, 상기 온기 측 온도센서(14)는 온기가 배터리(1)로 공급되도록 흐르는 승온튜브(11)에 설치된다.In the present embodiment, the battery side temperature sensor 1a is provided in plurality so as to detect the temperature of each unit cell constituting the battery 1, and the cold air side temperature sensor 8 supplies cold air to the battery 1. It is installed in the cooling tube (6) flowing as possible, the warmer side temperature sensor 14 is installed in the heating tube (11) flowing so that warmth is supplied to the battery (1).

한편, 도 2는 본 실시예에 따른 배터리 냉각장치의 운영방법을 나타낸다.2 illustrates a method of operating a battery cooling apparatus according to the present embodiment.

도시된 바와 같이 배터리 냉각장치가 작동되면, S10과 같이 컨트롤러(2)는 배터리 측 온도센서(1a)에서 검출된 온도로 검출시점의 배터리(1)의 온도 값을 확인하고, 배터리(1)의 냉각이 필요한지 또는 승온이 필요한지를 판단하여 준다.When the battery cooling apparatus is operated as shown, the controller 2 checks the temperature value of the battery 1 at the time of detection by using the temperature detected by the temperature sensor 1a on the battery side, as shown in S10. Determine if cooling is required or if temperature is required.

S20을 통해 배터리(1)의 열관리를 위한 온도조건이 판단되면, 그 판단결과에 따라 S30과 같이 배터리(1)의 냉각 제어가 구현되거나 또는 S100과 같이 배터리(1)의 승온 제어가 구현된다.When the temperature condition for thermal management of the battery 1 is determined through S20, the cooling control of the battery 1 is implemented as in S30 or the temperature control of the battery 1 is implemented as in S100 according to the determination result.

S30에 따라 수행되는 S40의 배터리(1)의 냉각 제어는 승온밸브(13)의 차단(S50)과 냉각밸브(7)의 개방(S60) 및 보텍스튜브(4)로 압축공기를 공급해 배터리(1)로 보내지는 냉기공급(S70)과 같이 순차적으로 수행된다.Cooling control of the battery 1 of S40 performed in accordance with S30 is to supply the compressed air to the shut-off (S50) of the temperature raising valve 13, the opening of the cooling valve (7) (S60) and the vortex tube (4) the battery (1). It is performed sequentially as the cold air supply (S70) sent to the).

본 실시예에서 S30에 적용되는 배터리온도조건은 30도 이상의 배터리온도를 적용한다.The battery temperature condition applied to S30 in this embodiment applies a battery temperature of 30 degrees or more.

상기와 같이 S50과 S60 및 S70의 순차적인 과정을 통해 작동되는 배터리 냉각장치는 도 3(가)에 도시된다.As described above, the battery cooling apparatus operated through the sequential processes of S50, S60, and S70 is shown in FIG.

도시된 바와 같이, S50의 실행에 따라 컨트롤러(2)에 의해 구동된 송풍기(3)는 압축공기를 보텍스튜브(4)로 공급해 주면, 주입된 압축공기는 보텍스밸브(4b)를 통해 회오리 바람을 형성하면서 냉기공급기(5)의 연결 방향으로는 찬 공기를 내보내고 반면 온기공급기(10)의 연결 방향으로는 뜨거운 공기를 내보낸다.As shown, when the blower 3 driven by the controller 2 supplies the compressed air to the vortex tube 4 according to the execution of S50, the injected compressed air blows the whirlwind through the vortex valve 4b. While forming the cold air is sent out in the connection direction of the cold air supply (5) while hot air is sent out in the connection direction of the warmer supply (10).

하지만, S70의 실행 이전에 S50과 같이 온기공급기(10)의 승온밸브(13)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 온기공급기(10)로 빠져나온 뜨거운 공기는 승온튜브(11)로 가지 않고 이에 분기된 배출튜브(12)로 나가 대기로 방출된다.However, the temperature rising valve 13 of the warmer supplier 10 is controlled by the controller 2 like the step S50 before the execution of S70, so that the hot air exiting the warmer supplier 10 from the vortex tube 4 is heated by the heating tube ( 11) it does not go to the exit tube 12 branched thereon and is discharged to the atmosphere.

이는, 상기 승온밸브(13)가 승온튜브(11)의 경로를 막고 대신 배출튜브(12)의 경로를 열어줌에 기인된다.This is due to the temperature rising valve 13 blocks the path of the heating tube 11 and instead opens the path of the discharge tube 12.

반면, S70의 실행 이전에 S60와 같이 냉기공급기(5)의 냉각밸브(7)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 냉기공급기(5)로 빠져나온 찬 공기는 냉각튜브(6)를 통해 배터리(1)로 공급된다.On the other hand, before the execution of S70, as in S60, the cooling valve 7 of the cold air supply 5 is controlled by the controller 2, so that the cold air discharged from the vortex tube 4 to the cold air supply 5 is cooled by the cooling tube ( 6) is supplied to the battery (1).

이때, 상기 냉각밸브(7)는 공급온도와 차량상태를 고려하여 제어된다.At this time, the cooling valve 7 is controlled in consideration of the supply temperature and the vehicle state.

이로부터 S200이 수행되고, 그 결과 배터리(1)는 공급된 찬 공기를 통해 온도가 내려가고, 내려간 배터리(1)의 온도는 배터리 측 온도센서(1a)에서 검출된 후 컨트롤러(2)가 이를 지속적으로 체크함으로써 원하는 목표온도에 만족될 때 까지 찬 공기의 공급을 지속하여 준다.From this, the S200 is performed, and as a result, the battery 1 is cooled down by the supplied cold air, and the temperature of the lowered battery 1 is detected by the battery side temperature sensor 1a, and then the controller 2 does this. By continuously checking, the supply of cold air is continued until the desired target temperature is satisfied.

도 3(나)는 상기와 같은 배터리(1)의 냉각제어시 배터리온도에 따른 보텍스튜브(4)의 냉기 출력 풍량 선도를 나타낸다.3 (b) shows a cool air output air flow rate diagram of the vortex tube 4 according to the battery temperature during the cooling control of the battery 1 as described above.

도시된 바와 같이, 배터리 승온선도(A)에서 30도 내지 50도 영역일 때 보텍스튜브(4)가 보텍스튜브 출력 풍량 선도(B)와 같이 냉기를 지속적으로 출력해줌으로써 배터리(1)의 온도가 내려감을 알 수 있다.As shown, when the temperature range of 30 degrees to 50 degrees in the battery temperature diagram (A), the vortex tube 4 continuously outputs cool air as shown in the vortex tube output air volume diagram B, thereby increasing the temperature of the battery 1. You can see the down.

이러한 작동이 구현될 때, 보텍스튜브(4)는 출력 풍량 냉기선도(C)와 같이 차가운 온도를 배터리(1)의 온도하락에 맞춰 지속적으로 낮추거나 높여줌으로써 배터리(1)는 더 이상의 온도 상승 없이 보다 빠르고 신속하게 냉각될 수 있게 된다.When this operation is implemented, the vortex tube 4 continuously lowers or raises the cold temperature in accordance with the temperature drop of the battery 1, such as the output air flow cold air curve C, so that the battery 1 can be operated without further temperature rise. Cooling can be faster and faster.

이를 위해, 냉기공급기(5)의 냉기 측 온도센서(8)는 냉기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하고, 온기공급기(10)의 온기측 온도센서(14)는 온기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하여 준다.To this end, the cold air side temperature sensor 8 of the cold air supply 5 detects the cold air temperature and supplies it to the controller 2, and the warm air side temperature sensor 14 of the warm air supply 10 detects the warm air temperature and controls the controller. Supply it to (2).

한편, S100에 따라 수행되는 S110의 배터리(1)의 승온 제어는 냉각밸브(7)의 차단(S120)과 승온밸브(13)의 개방(S130) 및 보텍스튜브(4)로 압축공기를 공급해 배터리(1)로 온기공급(S140)과 같이 순차적으로 수행된다.On the other hand, the temperature increase control of the battery 1 of S110 performed in accordance with S100 by supplying compressed air to the blocking (S120) of the cooling valve 7 and the opening of the temperature raising valve 13 (S130) and the vortex tube (4) (1) is sequentially performed as a warming supply (S140).

본 실시예에서 S100에 적용되는 배터리온도조건은 0도 이하의 배터리온도를 적용한다.In this embodiment, the battery temperature condition applied to S100 applies a battery temperature of 0 degrees or less.

상기와 같이 S120과 S130 및 S140의 순차적인 과정을 통해 작동되는 배터리 냉각장치는 도 4(가)에 도시된다.As described above, the battery cooling apparatus operated through the sequential processes of S120, S130, and S140 is shown in FIG.

도시된 바와 같이, S140의 실행에 따라 컨트롤러(2)에 의해 구동된 송풍기(3)는 압축공기를 보텍스튜브(4)로 공급해 주며, 주입된 압축공기는 보텍스밸브(4b)를 통해 회오리 바람을 형성하면서 냉기공급기(5)의 연결 방향으로는 찬 공기를 내보내고 반면 온기공급기(10)의 연결 방향으로는 뜨거운 공기를 내보낸다.As shown, the blower 3 driven by the controller 2 according to the execution of S140 supplies the compressed air to the vortex tube (4), the injected compressed air through the vortex valve (4b) While forming the cold air is sent out in the connection direction of the cold air supply (5) while hot air is sent out in the connection direction of the warmer supply (10).

하지만, S140의 실행 이전에 S120과 같이 냉기공급기(5)의 냉각밸브(7)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 찬 공기는 배터리(1)로 공급되지 못하고 차단된다.However, before the execution of S140, as in S120, the cooling valve 7 of the cold air supply 5 is controlled by the controller 2, so that cold air from the vortex tube 4 is not supplied to the battery 1 and is shut off.

반면, S140의 실행 이전에 S130과 같이 온기공급기(10)의 승온밸브(13)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 온기공급기(10)로 빠져나온 뜨거운 공기는 배출튜브(12)로 나오더라도 대기에 방출되지 않고 승온튜브(11)로 나가 배터리(1)로 공급된다.On the other hand, since the temperature rising valve 13 of the warmer supply 10 is controlled by the controller 2 as in S130 before the execution of S140, the hot air exiting the warmer supply 10 from the vortex tube 4 is discharge tube ( Even if it comes out to 12) is not discharged to the atmosphere is supplied to the battery (1) to go out of the heating tube (11).

이는, 상기 승온밸브(13)가 승온튜브(11)의 경로를 막고 대신 배출튜브(12)의 경로를 열어줌에 기인된다.This is due to the temperature rising valve 13 blocks the path of the heating tube 11 and instead opens the path of the discharge tube 12.

이때, 상기 승온밸브(13)는 공급온도와 차량상태를 고려하여 제어된다.At this time, the temperature rising valve 13 is controlled in consideration of the supply temperature and the vehicle state.

이로부터 S200이 수행되고, 그 결과 배터리(1)는 공급된 뜨거운 공기를 통해 온도가 올라가고, 올라간 배터리(1)의 온도는 배터리측 온도센서(1a)에서 검출된 후 컨트롤러(2)가 이를 지속적으로 체크함으로써 원하는 목표온도에 만족될 때 까지 뜨거운 공기의 공급을 지속하여 준다.From this, S200 is performed, and as a result, the battery 1 rises in temperature through the supplied hot air, and the temperature of the risen battery 1 is detected by the battery side temperature sensor 1a, and then the controller 2 continues to do so. Check to keep the hot air supply until the desired target temperature is met.

도 4(나)는 상기와 같은 배터리(1)의 승온 제어시 배터리온도에 따른 보텍스튜브(4)의 냉기 출력 풍량 선도를 나타낸다.4 (b) shows a cool air output air flow chart of the vortex tube 4 according to the battery temperature during the temperature control of the battery 1 as described above.

도시된 바와 같이, 보텍스튜브(4)가 보텍스튜브 출력 풍량 선도(b)의 예처럼 온기를 지속적으로 출력해 배터리 승온 선도(a)와 같이 배터리(1)의 온도를 25도 내지 30도 영역으로 올려줌으로써, 낮은 저온 조건에서도 배터리(1)의 출력이 최적화되는 상태가 유지될 수 있게 된다.As shown, the vortex tube 4 continuously outputs warmth as in the example of the vortex tube output air volume diagram (b), thereby bringing the temperature of the battery 1 into the 25 degree to 30 degree region as shown in the battery temperature raising diagram (a). By raising, the state in which the output of the battery 1 is optimized can be maintained even in a low temperature condition.

이러한 작동이 구현될 때, 보텍스튜브(4)는 출력 풍량 온기선도(c)와 같이 뜨거운 온도를 배터리(1)의 온도상승에 맞춰 지속적으로 올려주거나 낮춰줌으로써 배터리(1)의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있게 된다.When this operation is implemented, the vortex tube 4 prevents excessive temperature rise of the battery 1 by continuously raising or lowering the hot temperature in accordance with the temperature rise of the battery 1, such as the output airflow warmth diagram c. You can do it.

이를 위해, 냉기공급기(5)의 냉기 측 온도센서(8)는 냉기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하고, 온기공급기(10)의 온기 측 온도센서(14)는 온기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하여 준다.To this end, the cold air side temperature sensor 8 of the cold air supply 5 detects the cold air temperature and supplies it to the controller 2, and the warm air side temperature sensor 14 of the warm air supply 10 detects the warm air temperature and controls the controller. Supply it to (2).

상기와 같이 본 실시예에 따른 배터리 냉각장치는 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스튜브(4,Vortex Tube)를 이용하여, 배터리(1)의 과열 시엔 차가운 공기를 보내 배터리(1)를 냉각하고 반면 배터리(1)의 저온 시엔 뜨거운 공기를 보내 배터리(1)를 승온시켜 줌으로써, 외기를 흡입하는 블로어에 전적으로 의존되는 방식에 따른 제반문제들을 모두 해소할 수 있고 특히 냉각장치의 요구수명 확보로 배터리(1)의 수명도 함께 확보하면서도 저온 시 배터리(1)의 출력도 크게 향상할 수 있게 된다.
As described above, the battery cooling apparatus according to the present embodiment uses a vortex tube (4, Vortex Tube) that receives compressed air and sends out a quantity of air having warm air to one side and a quantity of air having cold air to the other side. Cooling the battery (1) when it is overheated and cooling the battery (1), while heating the battery (1) when it is cold at the low temperature of the battery (1), all the problems according to the way that depends entirely on the blower that sucks the outside air It is possible to eliminate and in particular to secure the required life of the cooling device to ensure the life of the battery (1) at the same time it is possible to significantly improve the output of the battery (1) at low temperatures.

1 : 배터리 1a,8,14 : 온도센서
2 : 컨트롤러 3 : 송풍기
4 : 보텍스튜브 4a : 튜브하우징
4b : 보텍스밸브 5 : 냉기공급기
6 : 냉각튜브 7 : 냉각밸브
10 : 온기공급기 11 : 승온튜브
12 : 배출튜브 13 : 승온밸브1: Battery 1a, 8, 14: Temperature sensor
2: controller 3: blower
4: vortex tube 4a: tube housing
4b: Vortex valve 5: Cold air supply
6: cooling tube 7: cooling valve
10: warmer supply 11: heating tube
12: discharge tube 13: temperature rising valve

Claims (10)

압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브와;
상기 보텍스 튜브의 냉기풍량출구에서 배터리로 이어져 냉기를 상기 배터리로 순환시켜주는 냉기공급기와;
상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에 연결되어 온기를 상기 배터리로 순환시켜주고 대기로 방출하는 온기공급기와;
상기 배터리의 열관리 제어를 위한 온도를 검출해 컨트롤러에 제공하는 다수의 온도센서;
를 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
A vortex tube that receives compressed air and discharges the air volume having warm air to one side and the air volume having cold air to the other side;
A cold air supply unit configured to circulate cold air to the battery through a cold air flow rate outlet of the vortex tube;
A warmth supply connected to the warm air volume outlet of the vortex tube to circulate warmth to the battery and to discharge the warmth to the atmosphere;
A plurality of temperature sensors detecting a temperature for thermal management control of the battery and providing the temperature to a controller;
Battery cooling apparatus comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 보텍스튜브는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각하는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The battery cooling apparatus according to claim 1, wherein the vortex tube cools each unit cell of the battery.
청구항 1에 있어서, 상기 냉기공급기는 상기 보텍스튜브의 냉기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 냉각튜브와, 상기 컨트롤러의 제어로 상기 냉각튜브의 통로를 개폐하는 냉각밸브로 구성되고;
상기 온기공급기는 상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 승온튜브와, 상기 승온튜브에서 분기되어 대기와 연통되는 배출튜브와, 상기 승온튜브에서 상기 배출튜브가 분기되는 지점에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 온기의 방향을 전환시키는 승온밸브로 구성;
된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The cooling air supply system according to claim 1, wherein the cold air supply unit comprises a cooling tube leading to the battery from a cold air flow outlet of the vortex tube, and a cooling valve for opening and closing a passage of the cooling tube under control of the controller;
The warmer supply unit is installed at a temperature rising tube leading to the battery at the warm air flow outlet of the vortex tube, a discharge tube branched from the temperature rising tube and communicating with the atmosphere, and a branch at which the discharge tube is branched from the temperature rising tube. Consists of a temperature rising valve for switching the direction of warmth in accordance with the control of;
Battery cooler characterized in that.
청구항 3에 있어서, 상기 냉각밸브는 일방향 타입이고, 상기 승온밸브는 2방향 타입인 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The battery cooling apparatus of claim 3, wherein the cooling valve is a one-way type, and the temperature raising valve is a two-way type.
청구항 1에 있어서, 상기 온도센서는 상기 배터리의 온도를 검출하는 배터리 측 온도센서와, 상기 냉기공급기의 온도를 검출하는 냉기 측 온도센서와, 상기 온기공급기의 온도를 검출하는 온기 측 온도센서로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The temperature sensor of claim 1, wherein the temperature sensor comprises a battery temperature sensor for detecting a temperature of the battery, a cold air temperature sensor for detecting a temperature of the cold air supply, and a warmer temperature sensor for detecting a temperature of the hot air supply. Battery cooler, characterized in that.
청구항 5에 있어서, 상기 배터리 측 온도센서는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀의 온도를 검출하도록 다수로 설치되고, 상기 냉기 측 온도센서는 냉기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 냉각튜브에 설치되며, 상기 온기 측 온도센서는 온기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 승온 튜브에 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The method of claim 5, wherein the battery side temperature sensor is installed in plurality to detect the temperature of each unit cell constituting the battery, the cold air side temperature sensor is installed in the cooling tube flowing so that cold air is supplied to the battery, Warmer side temperature sensor is a battery cooling device, characterized in that installed in the heating tube flowing so that the warmth is supplied to the battery.
배터리에서 검출된 온도로 검출시점의 온도 값을 확인하고, 상기 배터리의 냉각이 필요한지 또는 승온이 필요한지를 판단하는 열관리조건판단단계;
상기 배터리의 열관리를 위한 온도조건이 판단되면, 그 판단결과에 따라 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브의 온기와 냉기를 각각 독립적으로 제어하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 배터리온도제어단계;
상기 배터리의 온도제어상태에서 지속적으로 검출되는 상기 배터리의 검출온도에 따라 상기 보텍스 튜브의 검출된 온기의 온도를 높이거나 낮추고 또한 상기 보텍스 튜브의 검출된 냉기의 온도를 높이거나 낮추는 제어를 수행하여, 상기 배터리의 온도제어가 원하는 목표온도를 만족시켜주는 배처리최적제어단계;
를 포함해 실행되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.
A thermal management condition determination step of checking a temperature value at the time of detection by the temperature detected by the battery and determining whether the battery needs to be cooled or heated up;
When the temperature condition for thermal management of the battery is determined, according to the determination result, the compressed air is supplied and the air volume having warm air is discharged to one side and the air volume having cold air is discharged to the other side to independently control the warm and cold air of the vortex tube. A battery temperature control step of controlling the temperature of the battery;
In accordance with the detected temperature of the battery continuously detected in the temperature control state of the battery to increase or decrease the temperature of the detected warmth of the vortex tube and to control to increase or decrease the temperature of the detected cold air of the vortex tube, A wastewater treatment optimization control step in which temperature control of the battery satisfies a desired target temperature;
Battery cooling apparatus operating method characterized in that it is executed.
청구항 7에 있어서, 상기 배터리온도제어단계에서는 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 30도 이상의 배터리온도이면 상기 배터리를 냉각하는 배터리냉각단계가 수행되고, 반면 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 0도 이하의 배터리온도이면 상기 배터리를 승온하는 배터리승온단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.
The method of claim 7, wherein in the battery temperature control step, a battery cooling step of cooling the battery is performed when the battery temperature is greater than or equal to 30 degrees determined in the thermal management condition determination step. The battery cooling device operating method, characterized in that the battery temperature rising step of performing a temperature increase if the battery temperature.
청구항 8에 있어서, 상기 배터리냉각단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 냉각밸브의 경로를 개방하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 승온밸브의 경로를 차단하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 개방하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되고;
상기 배터리승온단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 상기 냉각밸브의 경로를 차단하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 상기 승온밸브의 경로를 개방하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 차단하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되는;
것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.
The method of claim 8, wherein the battery cooling step opens the path of the cooling valve for sending the cold air of the vortex tube to the battery, and at the same time blocking the path of the temperature raising valve for sending the warmth of the vortex tube to the battery Opening another path of the temperature raising valve for discharging air to the atmosphere and supplying compressed air to the vortex tube;
The battery heating step interrupts the path of the cooling valve that sends the cool air of the vortex tube to the battery, and opens the path of the temperature raising valve that sends the warmth of the vortex tube to the battery, while simultaneously warming the warm air to the atmosphere. Blocking another path of the temperature raising valve to discharge and supplying compressed air to the vortex tube;
Battery cooling apparatus operating method characterized in that.
청구항 9에 있어서, 상기 냉각밸브는 상기 배터리의 온도하락에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 냉기풍량을 조절하여 상기 냉기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어되고,
상기 승온밸브는 상기 배터리의 온도상승에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 온기풍량을 조절하여 상기 온기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.

The method of claim 9, wherein the cooling valve is controlled to continuously lower or increase the temperature of the cold air amount by adjusting the amount of cold air supplied to the battery in accordance with the temperature drop of the battery,
The temperature rising valve is controlled to increase or decrease the temperature of the warm air amount by adjusting the amount of warm air supplied to the battery in accordance with the temperature rise of the battery operating method of the battery cooling device.

KR1020120000445A 2012-01-03 2012-01-03 Battery cooling apparatus and operation method thereof KR20130079763A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120000445A KR20130079763A (en) 2012-01-03 2012-01-03 Battery cooling apparatus and operation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120000445A KR20130079763A (en) 2012-01-03 2012-01-03 Battery cooling apparatus and operation method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130079763A true KR20130079763A (en) 2013-07-11

Family

ID=48992088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120000445A KR20130079763A (en) 2012-01-03 2012-01-03 Battery cooling apparatus and operation method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130079763A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517050B1 (en) * 2014-09-01 2015-05-04 충남대학교산학협력단 vortex type conditioning system and contralling method it for electric car
KR20150130696A (en) * 2014-05-14 2015-11-24 주식회사 피앤이솔루션 System and method for controlling temperature of battery cell
KR101629755B1 (en) * 2015-02-06 2016-06-13 엘아이지넥스원 주식회사 Apparatus for controlling low temperature power property of secondary battery and method thereof
KR20160107749A (en) * 2015-03-05 2016-09-19 동명대학교산학협력단 Air-conditioning system for vehicle using vortex tube
CN107234975A (en) * 2017-06-23 2017-10-10 广东机电职业技术学院 Electrokinetic cell vortex tube heat management system
US9949414B2 (en) 2016-02-18 2018-04-17 Lsis Co., Ltd. Cooling system for two-dimensional array power converters
KR20190070521A (en) * 2017-12-13 2019-06-21 현대자동차주식회사 Lithium-air battery system usinf voltex tube
KR102020569B1 (en) * 2019-04-29 2019-09-11 (주)대은 An ESS System Having Cooling Function
US10426065B2 (en) 2016-02-22 2019-09-24 Lsis Co., Ltd. Cooling apparatus for power converter
KR20200106765A (en) 2019-03-05 2020-09-15 현대자동차주식회사 Integrated sensor module and environment-friendly vehicle cooling system

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150130696A (en) * 2014-05-14 2015-11-24 주식회사 피앤이솔루션 System and method for controlling temperature of battery cell
KR101517050B1 (en) * 2014-09-01 2015-05-04 충남대학교산학협력단 vortex type conditioning system and contralling method it for electric car
KR101629755B1 (en) * 2015-02-06 2016-06-13 엘아이지넥스원 주식회사 Apparatus for controlling low temperature power property of secondary battery and method thereof
KR20160107749A (en) * 2015-03-05 2016-09-19 동명대학교산학협력단 Air-conditioning system for vehicle using vortex tube
US9949414B2 (en) 2016-02-18 2018-04-17 Lsis Co., Ltd. Cooling system for two-dimensional array power converters
US10426065B2 (en) 2016-02-22 2019-09-24 Lsis Co., Ltd. Cooling apparatus for power converter
CN107234975A (en) * 2017-06-23 2017-10-10 广东机电职业技术学院 Electrokinetic cell vortex tube heat management system
KR20190070521A (en) * 2017-12-13 2019-06-21 현대자동차주식회사 Lithium-air battery system usinf voltex tube
US10770767B2 (en) * 2017-12-13 2020-09-08 Hyundai Motor Company Lithium-air battery system using vortex tube
KR20200106765A (en) 2019-03-05 2020-09-15 현대자동차주식회사 Integrated sensor module and environment-friendly vehicle cooling system
KR102020569B1 (en) * 2019-04-29 2019-09-11 (주)대은 An ESS System Having Cooling Function
WO2020222405A1 (en) * 2019-04-29 2020-11-05 (주)대은 Ess system having cooling function

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130079763A (en) Battery cooling apparatus and operation method thereof
KR101875620B1 (en) Engine cooling system and electronic thermostat control system and method thereof
CN108963379B (en) Temperature consistency control system and control method for power battery of new energy automobile
JP5082772B2 (en) Battery temperature control device
CN109764410B (en) Forced air conditioning system
KR102405177B1 (en) Air conditioning system for hybrid automotive vehicles
JP5387129B2 (en) Battery temperature control device
RU2656835C1 (en) Heat exchanger ventilation device
KR101784475B1 (en) Heating system for vehicle
JP6350812B2 (en) Battery temperature control device
JP7467814B2 (en) Air Conditioning System
JP5556057B2 (en) Battery temperature control device
KR20120094567A (en) Heating system for electric vehicles using waste heat
KR101857231B1 (en) Turbo blower with motor exhaust heat cooling structure
KR20070059407A (en) The air conditioning system for hybrid engine vehicle and the heating control method by it
KR102375009B1 (en) Air conditioning system for hybrid automotive vehicles
KR101824875B1 (en) Air conditioning system for saving heating load
KR20170012770A (en) Heating system for hybrid vehicle and method for controlling the same
KR102656590B1 (en) Air conditioning system for automotive vehicles
KR101006129B1 (en) Device for controlling the air using fcu and method therefor
KR102159290B1 (en) Cooling water flow control device of EGR cooler for vehicle and method thereof
CN208782332U (en) A kind of low voltage reactive power compensation cabinet
CN106929407A (en) Cold and hot ducting system and gene sequencer
KR20110024410A (en) A battery temperature arranging apparatus of vehicle
KR100774762B1 (en) System and method for heating control of hybrid electric vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid