KR20150066355A - 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치 및 방법 - Google Patents

친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리의 온도 상승 가속도를 변수로 배터리 냉각팬의 구동을 제어하여 불필요 배터리 냉각팬의 구동을 방지할 수 있도록 하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어기술이 개시된다.
본 발명은 이그니션 온이 검출되면 배터리 온도를 모니터링하여 냉각팬 구동 온도에 도달되었는지 판단하는 과정; 배터리 온도가 냉각팬 구동 온도에 도달되었으면 온도 상승률을 산출하여 설정된 제한값을 초과하는지 판단하는 과정; 배터리의 온도 상승률이 설정된 제한값 미만이면 온도 상승 가속도를 산출하여 설정된 기준 가속도를 초과하는지 판단하는 과정; 배터리의 온도 상승 가속도가 설정된 기준 가속도를 미만이면 온도 변동이 급격하지 않은 안정 상태로 판정하여 냉각팬 구동을 중지하는 과정을 포함한다.

Description

친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치 및 방법{BATTERY COOLING FAN CONTROL SYSTEM FOR ENVIRONMENTAL FRIENDLY VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 온도 상승 가속도를 변수로 배터리 냉각팬의 구동을 제어하여 불필요 배터리 냉각팬의 구동을 방지할 수 있도록 하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 하이브리드 자동차, 순수 전기자동차, 연료전지 자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차 등을 포함하는 다양한 형태의 친환경 자동차가 제공되고 있다.
친환경 자동차는 고전압이 저장되는 배터리가 구비되고, 배터리에 저장된 고전압으로 모터를 구동시켜 주행을 제공하는 자동차를 지칭한다.
상기한 친환경 자동차에서 구동원으로 적용되며, 고전압이 저장되는 배터리는 얇은 판형 구조의 셀들이 하나 이상 다수개가 직렬 혹은 병렬로 연결되어 패키지로 구성된다.
친환경 자동차에서 배터리는 반복적인 충방전이 이루어지는 과정에서 열이 발생하므로, 온도에 따라 충방전 특성이 달라진다.
친환경 자동차에는 배터리 냉각을 위해 셀 사이에 유로공간을 형성하여 열을 방출시키거나 배터리 냉각팬을 이용한 강제 송풍으로 열을 방출시켜 온도를 일정하게 유지시키고자 하는 다양한 형태의 기술들이 제공되고 있다.
친환경 자동차에서 배터리의 온도를 일정하게 유지시키기 위해 장착되는 배터리 냉각팬의 구동은 전장품에 전원을 공급하는 보조 배터리의 12V전원이 이용되고 있다.
상기 보조 배터리의 충전은 저전압 컨버터(LDC)를 통해 공급되는 배터리의 전원이 사용된다.
따라서, 친환경 자동차에서 배터리 온도를 유지시키는 배터리 냉각팬의 불필요한 구동은 배터리의 전력 소비로 연결되므로, 연비에 악영향을 미치는 문제점을 발생시킬 수 있다.
그리고, 배터리 냉각팬의 불필요한 구동은 NVH(Noise Vibration Harness) 성능을 저감시켜 친환경 자동차의 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
일본공개특허공보 제2005-333686호(2005.12.02.) 일본공개특허공보 제2003-256079호(2003.09.10.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 그 목적은 친환경 자동차에서 배터리의 온도 상승 가속도를 변수로 배터리 냉각팬의 구동을 제어하여 불필요한 배터리 냉각팬의 구동을 방지하고, 연비향상을 제공하고자 한다.
또한, 배터리 냉각팬의 불필요한 구동을 방지하여 NVH성능 향상을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 배터리의 충방전에 따라 변화되는 온도를 검출하는 온도검출부; 상기 온도검출부에서 제공되는 배터리 온도를 분석하여 온도 상승 가속도를 산출하고, 온도 상승 가속도에 따라 배터리 냉각팬의 구동 여부를 제어하는 배터리제어기; 상기 배터리제어기의 제어에 따라 배터리에 강제 송풍을 제공하는 배터리 냉각팬를 포함하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치가 제공된다.
상기 배터리제어기는 상기 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간을 적용하여 온도 상승 가속도를 산출할 수 있다.
상기 배터리제어기는 배터리 온도가 배터리 냉각팬 구동 온도에 도달한 상태에서 배터리의 온도 상승률이 설정된 제한값을 초과하지 않고, 온도 상승 가속도가 기준 가속도 미만이며, 배터리 냉각팬의 무조건 구동이 필요한 최고 온도미만이면 배터리의 온도 변동이 크지 않은 안정 상태로 판정하여 배터리 냉각팬의 구동을 중지할 수 있다.
상기 배터리제어기는 배터리 온도가 배터리 냉각팬 구동 온도에 진입한 상태에서 배터리의 온도 상승률이 설정된 제한값을 초과하거나 온도 상승 가속도가 기준 가속도를 초과하거나 배터리 온도가 배터리 냉각팬의 무조건 구동이 필요한 최고 온도를 초과하면 구동 맵에 따라 배터리 냉각팬을 구동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 특징은 이그니션 온이 검출되면 배터리 온도를 모니터링하여 냉각팬 구동 온도에 도달되었는지 판단하는 과정; 상기 배터리 온도가 냉각팬 구동 온도에 도달되었으면 온도 상승률을 산출하여 설정된 제한값을 초과하는지 판단하는 과정; 상기 배터리의 온도 상승률이 설정된 제한값 미만이면 온도 상승 가속도를 산출하여 설정된 기준 가속도를 초과하는지 판단하는 과정; 상기 배터리의 온도 상승 가속도가 설정된 기준 가속도를 미만이면 온도 변동이 급격하지 않은 안정 상태로 판정하여 냉각팬 구동을 중지하는 과정을 포함하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어방법이 제공된다.
상기 배터리 온도가 냉각팬 구동 온도에 도달된 상태에서 온도 상승률이 설정된 제한값을 초과하면 구동 맵을 적용하여 냉각팬을 구동시킬 수 있다.
상기 배터리 온도가 냉각팬 구동 온도에 도달된 상태에서 온도 상승 가속도가 설정된 기준 가속도를 초과하거나 무조건 구동이 필요한 최고 온도를 초과하면 구동 맵을 적용하여 냉각팬을 구동시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 친환경 자동차에서 배터리 냉각팬의 불필요한 구동을 방지하여 연비과 NVH성능 향상을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어절차를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 온도검출부(100)와 배터리제어기(200) 및 배터리냉각팬(300)을 포함한다.
온도검출부(100)의 고전압이 저장되는 배터리의 소정 위치에 설치되며, 충방전의 실행에 따라 변화되는 배터리의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 배터리제어기(200)에 제공한다.
배터리제어기(200)는 이그니션 온이 검출되면 온도검출부(100)로부터 배터리의 온도를 모니터링하여 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬의 구동 진입을 판정하기 위해 설정된 기준온도(Tempfan)를 초과하였는지 판단한다.
상기 배터리제어기(200)는 배터리 온도(Tempbat)가 설정된 기준온도(Tempfan)를 초과하였으면 배터리 냉각팬의 구동 조건으로 판정하고, 일정시간 동안의 배터리 온도 상승량(Tempdev)을 산출하여 설정된 제한값(Templimit)을 초과하였는지 판단한다.
상기 배터리제어기(200)는 일정시간 동안의 배터리 온도 상승량(Tempdev)이 설정된 제한값(Templimit)을 초과하였으면 현재의 배터리 온도를 설정된 구동 맵에 적용하여 온도에 따른 배터리 냉각팬(300)의 구동속도를 결정한 다음 배터리 냉각팬(300)의 구동을 제어한다.
상기 배터리제어기(200)는 일정시간 동안의 배터리 온도 상승량(Tempdev)이 설정된 제한값(Templimit)을 초과하지 않으면 배터리가 일정온도, 예를 들어 1℃ 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃)을 산출하여 온도 상승 가속도를 산출한다.
상기 온도 상승 가속도는 1℃ 상승하는데 소요되는 시간의 2점을 이용하여 산출할 수 있다.
상기 배터리제어기(200)는 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃), 즉 온도 상승 가속도가 설정된 기준 가속도(Tempaccel)를 초과하였는지 판단한다.
상기 배터리제어기(200)는 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃), 온도 상승 가속도가 기준 가속도(Tempaccel)를 초과하였으면 배터리 온도를 설정된 구동 맵에 적용하여 온도에 따른 배터리 냉각팬(300)의 구동속도를 결정한 다음 배터리 냉각팬(300)의 구동을 제어한다.
상기 배터리제어기(200)는 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃), 즉 온도 상승 가속도가 기준 가속도(Tempaccel)를 초과하지 않았으면 배터리 온도(Tempbat)가 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 설정된 최고 기준온도(Tempmax)를 초과하였는지 판단한다.
상기 배터리제어기(200)는 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 최고 기준온도(Tempmax)를 초과하였으면 배터리 온도를 설정된 구동 맵을 적용하여 배터리 냉각팬(300)의 구동속도를 결정한 다음 배터리 냉각팬(300)의 구동을 제어한다.
상기 배터리제어기(200)는 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 최고 기준온도(Tempmax)를 초과하지 않았으면 배터리 냉각팬(300)의 구동을 중지시켜 불필요한 구동이 발생되는 것을 방지한다.
즉, 상기 배터리제어기(200)는 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬(300)의 구동 조건을 만족하더라도 일정시간 동안의 온도 상승률(Tempdev)이 설정된 제한값(Templimit)을 초과하지 않고, 온도 상승 가속도가 기준 가속도(Tempaccel) 미만이며, 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 최고 기준온도(Tempmax) 미만이면 배터리의 온도 변동이 크지 않은 상태로 판정하여 배터리 냉각팬(300)의 구동을 중지시켜 불필요한 구동이 발생되는 것을 방지한다.
배터리 냉각팬(300)은 상기 배터리관리기(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 온/오프 및 구동속도가 조절되어 배터리의 냉각을 제공하여 안정된 일정 온도가 유지될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같다.
본 발명이 적용되는 친환경 자동차에서 이그니션이 온되면 고전압이 저장되는 배터리의 소정 위치에 설치되는 온도검출부(100)는 배터리의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 배터리제어기(200)에 제공한다(S101).
상기 배터리제어기(200)는 이그니션 온에 따라 상기 온도검출부(100)에서 제공되는 배터리의 온도를 모니터링하여(S102) 배터리의 온도(Tempbat)가 팬 구동 진입을 판정하기 위해 설정된 기준온도(Tempfan)를 초과하였는지 판단한다(S103).
상기 배터리제어기(200)는 상기 S103에서 배터리 온도(Tempbat)가 팬 구동 진입을 판정하는 설정된 기준온도(Tempfan)를 초과하지 않았으면 배터리가 과열되지 않은 상태로 판정하고 상기 S102로 리턴된다.
상기 배터리제어기(200)는 상기 S103에서 배터리 온도(Tempbat)가 팬 구동 진입을 판정하는 설정된 기준온도(Tempfan)를 초과하였으면 일정시간 동안의 배터리 온도 상승량(Tempdev)을 산출하여(S104) 설정된 제한값(Templimit)을 초과하였는지 판단한다(S105).
상기 배터리제어기(200)는 상기 S105에서 일정시간 동안의 배터리 온도 상승량(Tempdev)이 설정된 제한값(Templimit)을 초과하였으면 급격한 온도 변동이 발생되는 상태로 판정하여 배터리 온도를 설정된 구동 맵을 적용하여 배터리 냉각팬(300)의 구동속도를 결정한 다음(S109) 냉각팬(300)의 구동을 제어한다(S110).
상기 배터리제어기(200)는 상기 S105에서 일정시간 동안의 배터리 온도 상승량(Tempdev)이 설정된 제한값(Templimit)을 초과하지 않으면 배터리가 일정온도, 예를 들어 1℃ 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃)을 산출하여 온도 상승 가속도를 산출한다(S106).
상기 온도 상승 가속도는 예를 들어 1℃ 상승하는데 소요되는 시간의 2점을 이용하여 산출할 수 있다.
상기 배터리제어기(200)는 상기 S106에서 산출된 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃), 즉 온도 상승 가속도가 설정된 기준 가속도(Tempaccel)를 초과하였는지 판단한다(S107).
상기 배터리제어기(200)는 상기 S107에서 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃), 즉 온도 상승 가속도가 기준 가속도(Tempaccel)를 초과하였으면 배터리 온도를 설정된 구동 맵을 적용하여 배터리 냉각팬(300)의 구동속도를 결정한 다음(S109) 배터리 냉각팬(300)의 구동을 제어한다(S110).
상기 배터리제어기(200)는 상기 S107에서 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간(Time1℃), 즉 온도 상승 가속도가 기준 가속도(Tempaccel)를 초과하지 않았으면 배터리 온도(Tempbat)가 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 설정된 최고 기준온도(Tempmax)를 초과하였는지 판단한다(S108).
상기 배터리제어기(200)는 상기 S108에서 배터리 온도(Tempbat)가 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 최고 기준온도(Tempmax)를 초과하였으면 배터리 온도를 설정된 구동 맵을 적용하여 배터리 냉각팬(300)의 구동속도를 결정한 다음(S109) 배터리 냉각팬(300)의 구동을 제어한다(S110).
상기 배터리제어기(200)는 상기 S108에서 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 최고 기준온도(Tempmax)를 초과하지 않았으면 배터리 냉각팬(300)의 구동을 중지시켜 불필요한 구동이 발생되는 것을 방지한다.
즉, 상기 배터리제어기(200)는 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬(300)의 구동 조건을 만족하더라도 일정시간 동안의 온도 상승률(Tempdev)이 설정된 제한값(Templimit)을 초과하지 않고, 온도 상승 가속도가 기준 가속도(Tempaccel) 미만이며, 배터리 온도(Tempbat)가 배터리 냉각팬(300)의 무조건 구동이 필요한 최고 기준온도(Tempmax)를 초과하지 않았으면 배터리의 온도 변동이 크지 않은 비교적 안정된 상태로 판정하여 배터리 냉각팬(300)의 구동을 중지시켜 불필요한 구동이 발생되는 것을 방지한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 온도검출부 200 : 배터리제어기
300 : 배터리냉각팬

Claims (7)

  1. 배터리의 충방전에 따라 변화되는 온도를 검출하는 온도검출부;
    상기 온도검출부에서 제공되는 배터리 온도를 분석하여 온도 상승 가속도를 산출하고, 온도 상승 가속도에 따라 배터리 냉각팬의 구동 여부를 제어하는 배터리제어기;
    상기 배터리제어기의 제어에 따라 배터리에 강제 송풍을 제공하는 배터리 냉각팬;
    를 포함하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리제어기는 상기 배터리가 일정온도 상승하는데 소요되는 시간을 적용하여 온도 상승 가속도를 산출하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리제어기는 배터리 온도가 배터리 냉각팬 구동 온도에 도달한 상태에서 배터리의 온도 상승률이 설정된 제한값을 초과하지 않고, 온도 상승 가속도가 기준 가속도 미만이며, 배터리 냉각팬의 무조건 구동이 필요한 최고 온도미만이면 배터리의 온도 변동이 크지 않은 안정 상태로 판정하여 배터리 냉각팬의 구동을 중지하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치.
  4. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리제어기는 배터리 온도가 배터리 냉각팬 구동 온도에 진입한 상태에서 배터리의 온도 상승률이 설정된 제한값을 초과하거나 온도 상승 가속도가 기준 가속도를 초과하거나 배터리 온도가 배터리 냉각팬의 무조건 구동이 필요한 최고 온도를 초과하면 구동 맵에 따라 배터리 냉각팬을 구동시키는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어장치.
  5. 이그니션 온이 검출되면 배터리 온도를 모니터링하여 냉각팬 구동 온도에 도달되었는지 판단하는 과정;
    상기 배터리 온도가 냉각팬 구동 온도에 도달되었으면 온도 상승률을 산출하여 설정된 제한값을 초과하는지 판단하는 과정;
    상기 배터리의 온도 상승률이 설정된 제한값 미만이면 온도 상승 가속도를 산출하여 설정된 기준 가속도를 초과하는지 판단하는 과정;
    상기 배터리의 온도 상승 가속도가 설정된 기준 가속도를 미만이면 온도 변동이 급격하지 않은 안정 상태로 판정하여 냉각팬 구동을 중지하는 과정;
    을 포함하는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 온도가 냉각팬 구동 온도에 도달된 상태에서 온도 상승률이 설정된 제한값을 초과하면 구동 맵을 적용하여 냉각팬을 구동시키는 친환경 자동차의 배터리 냉각팬 제어방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 온도가 냉각팬 구동 온도에 도달된 상태에서 온도 상승 가속도가 설정된 기준 가속도를 초과하거나 무조건 구동이 필요한 최고 온도를 초과하면 구동 맵을 적용하여 냉각팬을 구동시키는 친환경 자동차의 냉각팬 제어방법.
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