KR20160111341A - 전기차의 열방출 시스템 - Google Patents

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KR20160111341A
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heat sink
heat exchanger
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첸 용-시안
호 밍-후이
시아오 젠-치에
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썬더 파워 홍콩 엘티디.
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Abstract

본 발명에 따른 전기차의 열 방출 시스템은, 난방을 제공하거나 상기 전기차의 공기 조화 시스템을 냉각하는 상기 전기차의 전방부에 배치된 열교환기, 각각 상기 열교환기의 전방부의 양측에 배치되는 제 1 및 제 2 열싱크들, 상기 방열 시스템을 통해 유동하는 공기의 유동 방향을 변화시키는 회전가능하고 조절 가능한 공기 디플렉터의 개수를 포함할 수 있다. 온도 센서들은 작동 온도 및 배터리의 환경 온도를 감지하기 위한 열 방출 시스템 내에 포함될 수 있다. 상기 공기 디플렉터의 개폐 상태들은 온도 센서들에 의해 제공되는 데이터에 따라 조절될 수 있다.

Description

전기차의 열방출 시스템{THERMAL DISSIPATION SYSTEM OF AN ELECTRIC VEHICLE}
본 출원은 전기 자동차의 열 방출 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 전기 자동차의 다른 동작 요소들로부터 방출되는 열을 재-캡쳐(recapture)할 수 있는 열 방출 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 전기 자동차의 에어컨(air conditioner)에 의하여 사용되는 열 교환기(heat exchanger)의 어셈블리(assembly) 그리고 배터리 및/또는 모터에 의하여 사용되는 열 싱크들(heat sinks)에 관한 것이다. 전기 자동차의 새로운 디자인에 기초하여, 전기 자동차의 열 싱크들은 열 싱크들에 의하여 방출되는 낭비 열(waste heat)을 최대한 이용하도록 열 교환기를 활성화하기 위하여, 열 교환기의 앞 부분의 양 측면들에 배치될 수 있다. 다양한 조건들 하에서 최적의 열 소스 관리(heat source management)를 제공하기 위하여, 열 싱크들로부터의 열 소스(heat source)를 활성화하여 열 교환기로 흡수되도록 하는 특정 에어 디플렉터(air deflector)를 설계할 필요가 있다.
본 출원의 목적은 다양한 조건들 하에서 최적의 열 소스 관리를 제공하기 위하여, 열 싱크들로부터의 열 소스를 활성화하여 열 교환기로 흡수되도록 하는 소정 에어 디플렉터를 제공하는데 있다.
본 출원의 기술적 사상에 따른 열 방출 시스템은 전기 자동차의 에어컨의 열 교환을 위하여 전기 자동차의 공기 흡입구 부분에 배치되는 열 교환기; 상기 열 교환기의 앞 부분의 양 측면들에 각각 배치되는 제 1 열 싱크 및 제 2 열 싱크; 및 공기가 상기 열 교환기, 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크를 통하여 흐르도록 공기를 재-유도(redirect)하는 회전 가능하고 조절 가능한 복수의 에어 디플렉터들을 포함한다.
본 출원에 따르면, 복수의 센서들이 배터리 팩 및 모터의 워킹 온도 및 환경 온도를 감지하기 위하여 배치된다. 에어 디플렉터들의 개방 및 닫힘은 에어컨의 서로 다른 동작 상태들 및 배터리 팩과 모터의 서로 다른 온도들에 따라 조절될 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크로부터 방출되는 에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.
본 출원의 기술적 사상의 실시 예는 다양한 조건들 하에서 최적의 열 소스 관리를 제공할 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시 예에 따른 열 방출 시스템의 제어 모듈을 보여주는 도면이다.
도 2a는 본 출원의 실시 예에 따른 에어 디플렉터들의 제 1 워킹 모드를 보여주는 도면이다.
도 2b는 본 출원의 실시 예에 따른 에어 디플렉터들의 제 2 워킹 모드를 보여주는 도면이다.
도 2b는 본 출원의 실시 예에 따른 에어 디플렉터들의 제 3 워킹 모드를 보여주는 도면이다.
도 2b는 본 출원의 실시 예에 따른 에어 디플렉터들의 제 4 워킹 모드를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 출원의 실시 예에 따른 열 방출 시스템의 제어 흐름을 보여주는 도면이다.
본 출원은 2015년 3월 16일에 출원된 미국 비정규출원 62/133,991 및 2015년 4월 22엘 출원된 미국 비정규출원 62/150,848에 대한 우선권을 주장하며, 해당 비정규출원들에 개재된 내용은 본 출원에 대한 참조로써 병합된다.
본 출원의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 비록 이하의 설명에서 본 출원의 실시 예에 따른 다양한 예시적인 구조 및 구성요소를 설명하기 위하여 "앞(front)", "뒤(rear)", "상위(upper)", "하위(lower)", "좌(left)", "우(right)" 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용된다고 하더라도, 이는 단지 설명의 편의를 위한 것이며 첨부된 도면의 방향에 따라 결정되는 것에 불과함이 이해될 것이다. 다른 방향으로 본 출원에 따른 실시 예들이 배열될 수 있기 때문에, 이러한 용어들은 단지 설명을 위한 것이며 본 발명을 한정하기 위한 것이 아님이 이해될 것이다. 가능한 한, 동일한 구성요소를 나타내기 위하여 동일하거나 유사한 참조번호가 이하에서 사용될 것이다.
도 1은 본 출원의 실시 예에 따른 열 방출 시스템(heat dissipation system)의 제어 모듈(control module)을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시 예에 따른 열 방출 시스템의 제어 시스템은 제어기(controller)(101)(그 내부에 CPU(102)가 제공될 수 있음), 에어컨 상태 입력기(air conditioner state input)(103), 배터리 팩 온도 모니터(battery pack temperature monitor)(104), 모터 온도 센서(motor temperature sensors)(105), 배터리 팩 환경 온도 센서(battery pack environment temperature sensor)(110), 모터 환경 온도 센서(motor environment temperature sensor)(112), 제 1 에어 디플렉터 드라이브(first air deflector drive)(106), 제 2 에어 디플렉터 드라이브(second air deflector drive)(107), 제 3 에어 디플렉터 드라이브(third air deflector drive)(108), 배터리 팩 히터(battery pack heater)(109), 제 1 에어 디플렉터(first air deflector)(111), 제 2 에어 디플렉터들(second air deflectors)(121), 제 3 에어 디플렉터들(third air deflectors)(131) 등을 포함한다. 에어컨 상태 입력기(103)는 차량 실내 에어컨의 워킹 상태들(working states)을 입력하기 위하여 사용될 수 있으며, 이는 냉방(refrigerating), 난방(heating) 및 턴 오프의 3가지 상태들을 포함할 것이다. 에어컨 상태 입력기(103)는 사용자가 수동으로 복수의 상태들 중 어느 하나를 선택할 수 있게 하는 멀티-포지션 스위치(multi-position switch) 등과 같은 것을 포함하여 다양한 형태를 가질 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 에어컨 상태 입력기(103)는 원하는 실내 공기 온도를 유지하기 위하여 상태들(states) 사이에서 차량 실내 에어컨을 변화시키는 제어기(controller)의 형태를 가질 수 있다. 배터리 팩 온도 모니터(104)는 배터리 팩 내의 온도 Tb 를 감지(sensing)하기 위하여 배터리 팩 내에 배치된다. 배터리 팩 온도 모니터(104)는 모터의 구동 부분들(driving parts) 내에서 가장 높은 온도를 갖는 위치들에 배치된 복수의 모터 온도 센서들(105)로 이루어지며, 모터의 구동 부분들은 예를 들어 모터 드라이브, 기어 박스(gear box) 등을 포함할 수 있다. 모터 워킹 온도(motor working temperature) Tm 은 이러한 부분들로부터 읽혀진 가장 높은 온도의 평균 값으로 정의된다. 배터리 팩 환경 온도 센서(110)는 배터리 팩의 외부에서 환경 온도 T3 를 감지하기 위하여 배터리 팩의 외부에 배치된다. 모터 환경 온도 센서(112)는 구동 부분들의 외부에서 환경 온도 T4 를 감지하기 위하여, 모터, 모터 드라이브, 기어 박스 등과 같은 구동 부분들의 외부에 배치된다. 앞서 설명된 온도 센서들은 모두 제어기(101)에 연결되며, 감지된 온도들을 주기적으로 또는 연속적으로 제어기(101)로 전송한다.
제 1 에어 디플렉터(111), 제 2 에어 디플렉터(121) 및 제 3 에어 디플렉터(131)는 각각 차량의 흡입부(inlet portion)의 뒤편에 배치된다(이는 구체적으로 도 2A 내지 도 2D 에 도시되어 있음). 일 실시 예로써, 에어 디플렉터는 루버 구조(louver structure)일 수 있으며, 에어 디플렉터는 루버의 날개(blade)들의 회전으로 인하여 개방(open), 반-개방(half-open) 또는 닫힘 상태(closed state)에 있을 수 있다. 본 출원에 있어서, 본 출원의 실시 예들은 예시적으로 개방 상태 및 닫힘 상태를 갖는 것으로만 도시되어 있다. 다만, 어에 디플렉터의 반-개방 상태 역시 본 출원의 기술적 사상의 범주에 속하는 것이며, 원하는 냉방 또는 난방 설정을 얻기 위하여 공기 흐름을 더욱 미세하게 조정하는 다양한 실시 예들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시 예들에 있어서, 에어 디플렉터의 개별적인 통풍구들(vent) 또는 통풍구들의 서브세트들(subsets)은 에어 디플렉터를 통하여 공기 흐름을 커스터마이즈(customize)하기 위하여 서로 다른 각도들(angles)로 조정(turn)할 수 있다.
차량이 동작 중에 있을 때, 공기는 개방된 에어 디플렉터를 통하여 통과(pass) 된다. 에어 디플렉터들 각각에는 드라이브(drive), 즉 제 1 에어 디플렉터 드라이브(106), 제 2 에어 디플렉터 드라이브(107) 및 제 3 에어 디플렉터 드라이브(108)가 제공된다. 드라이브들은 각각 제 1 에어 디플렉터(111), 제 2 에어 디플렉터들(121) 및 제 3 에어 디플렉터들(131)을 구동하기 위한 전기 모터들(미도시)일 수 있다. 제 1 에어 디플렉터 드라이브(106), 제 2 에어 디플렉터 드라이브(107) 및 제 3 에어 디플렉터 드라이브(108)는 또한 제어기(101)에 연결된다. 제어기(101)는 각각 제어 신호를 앞서 언급된 드라이브들로 전송하며, 드라이브들은 동작 시에 에어 디플렉터들을 여는 것(opening, 또는 개방하는 것)과 닫는 것(closing, 또는 폐쇄하는 것)을 제어한다.
배터리 팩의 온도가 너무 낮을 때, 제어기(101)는 제어 신호를 배터리 팩 히터(109)로 전송하며, 배터리 팩 히터(109)는 배터리 팩의 온도를 상승시키도록 동작한다.
도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 제 1 열 싱크(first heat sink)(220), 열 교환기(heat exchanger)(210) 및 제 2 열 싱크(second heat sink)(230)는 차량 바디(vehicle body)의 앞(front) 부분에 배치되거나 또는 유입되는 공기를 받아들이도록 구성된 차량 바디의 어느 부분에 배치된다. 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)는 각각 열 교환기(210)의 앞 부분의 양 측면에 배치된다. 열 교환기(210)는 실내 에어컨과 관련된 열 교환기일 수 있다. 에어컨이 냉방하고 있을 때에 열 교환기(210)는 열을 방출하고, 에어컨이 난방하고 있을 때에 열 교환기는 열을 흡수하도록 구성된다. 난방 및 냉방 설정들(heating and cooling configurations) 사이에서 열 교환기(210)가 전이(transition)할 때에, 다양한 난방 및/또는 냉방 시스템 요소들(components)이 열 교환기(210)의 냉방/난방 구성요소들(elements)의 온도를 조정할 수 있다. 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)는 각각 모터 및 배터리 팩의 열 싱크일 수 있다.
제 1 에어 디플렉터(111), 제 2 에어 디플렉터들(121) 및 제 3 에어 디플렉터들(131)은 각각 제 1 열 싱크(220), 열 교환기(210) 및 제 2 열 싱크(230) 중 어느 두 개 사이에 배치된다. 구체적으로, 제 1 에어 디플렉터(111)는 열 교환기(210) 앞에 배치되며, 제 1 디플렉터(111)의 양 단은 각각 제 1 열 싱크(220)의 오른쪽 일 단(right end) 및 제 2 열 싱크(230)의 왼쪽 일 단(left end)에 각각 연결된다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 제 1 에어 디플렉터(111)의 중앙 부분은 제 1 에어 디플렉터(111)가 닫힐 때에 제 1 에어 디플렉터(111)의 중앙 부분과 접촉하여 공기를 부드럽게 분리(split)하는 것을 돕는 돌출부(protrusion)를 포함할 수 있다. 제 2 에어 디플렉터(121)는 두 개의 디플레터들, 즉 좌측의 제 2 에어 디플렉터(121.1) 및 우측의 제 2 에어 디플렉터(121.2)를 포함하며, 좌측의 제 2 에어 디플렉터(121.1)의 양 단은 각각 제 1 열 싱크(220)의 오른쪽 일 단 및 열 교환기(210)의 왼쪽 일단에 연결되고, 우측의 제 2 에어 디플렉터(121.2)의 양 단은 각각 열 교환기(210)의 오른쪽 일 단 및 제 2 열 싱크(230)의 왼쪽 일단에 연결된다. 제 3 에어 디플렉터들(131)은 두 개의 디플렉터들, 즉 좌측의 제 3 에어 디플렉터(131.1) 및 우측의 제 3 에어 디플렉터(131.2)를 포함하며, 좌측의 제 3 에어 디플렉터(131.1)는 제 1 열 싱크(220)의 뒤에 배치되고, 좌측의 제 3 에어 디플렉터(131.1)의 양 단은 각각 제 1 열 싱크(220)의 왼쪽 일 단 및 열 교환기(210)의 왼쪽 일단에 연결된다. 우측의 제 3 에어 디플렉터(131.2)는 제 2 열 싱크(230)의 뒤에 배치되고, 우측의 제 3 에어 디플렉터(131.2)의 양 단은 각각 제 2 열 싱크(230)의 오른쪽 일단 및 열 교환기(210)의 오른쪽 일 단에 연결된다.
차량이 동작 중일 때에, 공기(250)가 차량 내부로 유입되고, 제 1 에어 디플렉터(111)가 개방(open)되어 있을 때에(도 2a 및 도 2b에서 점선으로 도시되어 있음), 공기는 제 1 에어 디플렉터(111)를 통과하여 열 교환기(210)로 직접 흘러갈 수 있다. 제 2 에어 디플렉터(121)가 닫혔을 때에(실선으로 도시되어 있음), 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)에서 나오는 공기는 열 교환기(210)로 흘러갈 수 없다. 제 3 에어 디플렉터(131)가 닫혀있고 제 2 에어 디플렉터(121)가 개방되어 있을 때에(도 2b에 도시되어 있음), 공기는 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)로부터 열 교환기(210)로 흘러갈 수 있고, 이에 따라 열 교환기(210)로 들어가는 공기의 평균 온도가 상당히 상승할 것이다.
모터 및 배터리 팩의 온도들 및 실내 에어컨의 서로 다른 상태들에 따라, 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)에 의하여 발산되는 열을 적절히 분배하도록 에어 디플렉터들을 개방하는 것과 닫는 것이 조절될 수 있다. 몇몇 상태들에 있어서, 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)로부터 방출되는 열의 적어도 일부는 열 교환기(210)로 전송될 수 있다. 이하에서는 열 분산 시스템의 에어 디플레터들 에어 디플렉터들이 완전히 개방되거나 닫힌다고 가정하고 4개의 서로 다른 워킹 모드들(working modes)이 설명될 것이다.
도 2a는 에어 디플렉터들의 제 1 워킹 모드(working mode I)를 보여주는 도면으로, 에어 디플렉터가 어떻게 유입되는 공기 흐름에 영향을 미치는 지를 보여준다.
제 1 모드에서, 제 1 에어 디플렉터(111) 및 제 3 에어 디플렉터들(131)은 개방되어 있고, 제 2 에어 디플렉터들(121)은 닫혀 있으며, 이에 따라 차량으로 들어오는 공기(250)는 제 1 열 싱크(220), 열 교환기(210) 및 제 2 열 싱크(230)를 동시에 통과한다. 제 2 에어 디플렉터들(121)이 닫혀있기 때문에, 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)를 통과하는 공기(250)는 열 교환기(210)를 통과하지 못한다. 이러한 모드는 주로 실내 에어컨이 냉방일 때에 적당하다. 이 모드에서 에어 디플렉터들을 이와 같이 배치함으로써, 배터리 팩 및 모터의 열 분산을 보장하는 반면에, 배터리 팩 및 모터의 열 분산은 실내 에어컨의 냉방에 영향을 주지 않는다.
도 2b는 에어 디플렉터들의 제 2 워킹 모드(working mode II)를 보여주는 도면으로, 에어 디플렉터가 어떻게 유입되는 공기 흐름에 영향을 미치는 지를 보여준다.
이 모드에서, 제 1 에어 디플렉터(111) 및 제 2 에어 디플렉터들(121)은 개방되어 있고, 제 3 에어 디플렉터들(131)은 닫혀 있다. 공기(250)의 일부는 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)를 통과하고, 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)에 의하여 가열된 후에 열 교환기(210)를 통과하여 흘러간다. 공기(250)의 일부는 열 교환기(210)로 직접 흘러간다. 이 모드는 실내 에어컨이 턴 오프 되어 있고 배터리 팩 및 모터의 온도가 비교적 낮은 조건에서 주로 적합하다.
에어 디플렉터들을 이와 같이 배치하는 것에 의하여, 공기(250)의 일부는 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)를 통과하는 흡입 공기(inlet air)의 양이 줄어 들도록 제 1 에어 디플렉터(111)를 통과한다. 이러한 배치는 배터리 팩 및 엔진이 최대 량의 열 방출을 요구하지 않을 때에 좀 더 효율적이다. 이러한 흡입 공기의 양(volume)은 배터리 팩 및 모터의 열 분산 효과를 보장하는 반면, 공기(250)의 양(amount)이 열 싱크들 중 어느 것에 의하여도 미리 가열되지 않은 채로 열 교환기(210)를 사용하도록 한다.
도 2c는 본 출원의 실시 예에 따른 에어 디플렉터들의 제 3 워킹 모드(working mode III)를 보여준다.
이 모드에서, 제 1 에어 디플렉터(111) 및 제 2 디플렉터들(121)은 닫혀 있고, 반면 제 3 에어 디플렉터들(131)은 개방되어 있다. 이 모드에서, 차량에 유입되는 모든 공기는 열 교환기(210)를 통과하지 않고 오직 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)만을 통과한다. 이 모드는 실내 에어컨이 턴 오프이고 배터리 팩 및 모터의 온도들이 상대적으로 높은 경우에 주로 적합하다. 이러한 조건 하에서, 제 1 에어 디플렉터(111) 및 제 2 에어 디플렉터들(121)을 닫고 제 3 에어 디플렉터들(131)을 개방함으로써, 모든 공기는 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)를 통과하고, 이에 따라 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)를 통과하는 흡입되는 공기의 양은 제 1 에어 디플렉터(111)가 개방된 경우에 비하여 증가되고, 이러한 흡입되는 공기의 양은 배터리 팩 및 모터가 보다 높은 온도들에서 동작할 때에 배터리 팩 및 모터의 열 분산 효과(heat dissipation effect)를 증가시킨다. 이러한 특성은 공기를 열 교환기(210)로 직접 통과시키는 것과 관련된 열 분산 시스템에 의하여 도입되는 배압(backpressure)를 줄일 수 있기 때문에 또한 장점이 있다. 이러한 방식으로 배터리 팩 및 엔진에 제공하는 냉방을 극대화할 수 있다.
도 2d는 에어 디플렉터들의 제 4 워킹 모드(working mode IV)를 보여주는 도면으로, 에어 디플렉터가 어떻게 유입되는 공기 흐름에 영향을 미치는 지를 보여준다.
이 모드에서, 제 1 에어 디플렉터(111) 및 제 3 에어 디플렉터들(131)은 닫혀 있고, 제 2 에어 디플렉터들(121)은 개방되어 있으며, 차량으로 들어오는 모든 공기는 먼저 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)를 통과하여 가열된 후에, 열 교환기(210)를 통과한다. 이 모드는 주로 실내 에어컨이 난방 되는 조건에서 적합하다. 이러한 조건 하에서, 열 교환기(210) 앞의 제 1 에어 디플렉터를 닫음으로써, 공기는 먼저 제 1 열 싱크(220) 및 제 2 열 싱크(230)로 흘러들어가 배터리 팩 및 모터로부터 발산되는 열을 흡수하고, 이후 흡수된 열의 일부가 열 교환기(210)로 전송되며, 이에 따라 열 교환기(210)는 실내에 따뜻한 공기를 제공하기 위하여 효과적으로 배터리 팩 및 모터로부터 발산된 열을 이용할 수 있다.
도 3은 에어컨의 동작 상태 및 다양한 온도 센서 읽기에 따라 각 4개의 워킹 모드들 사이를 스위치(switch)하도록 구성된 제어기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 출원의 실시 예에 따른 열 분산 시스템의 제어 순서를 보여주는 도면이다. 제어기(101)는 도 3의 각 단계들을 수행한다. 301 단계에서, 전기 자동차의 열 분산 시스템의 동작이 시작된다. 단계 302는 에어컨 상태 입력기(103)를 통하여 입력된 에어컨의 상태 신호를 수신하는 것을 포함한다. 단계 303에서, 302 단계에서 수신된 에어컨의 상태 신호에 따라 이하의 동작들이 수행된다.
난방 상태(heating state):
단계 304에서, 배터리 팩 온도 Tb 가 배터피 팩 온도 센서(104)에 의하여 전송된 신호에 의하여 수신된다.
단계 305에서, 배터리 팩 온도 Tb 가 단계 304에서 수신된 온도 신호에 따라 배터리 팩의 선호되는 온도 범위의 하한(lower limit) T1 (예를 들어, T1 의 제 1 선호 온도(preferable temperature)는 섭씨 8도이고, T1 의 제 2 선호 온도는 섭씨 0도 이다) 보다 낮은 지의 여부가 판단된다. 만약 그렇다면 단계 306이 수행되고, 만약 그렇지 않다면 단계 317이 수행된다.
단계 306에서, 배터리 팩 온도 Tb를 상승시키기 위하여, 배터리 팩 히터(109)를 구동시켜 동작하도록 제어 신호를 배터리 팩 히터(109)로 전송하고, 이 후 단계 304가 반복된다.
단계 317에서, 에어 디플렉터들(111, 121, 131)가 모드 IV에서 동작하도록 제어 신호를 제 1 에어 디플렉터 드라이브(106), 제 2 에어 디플렉터 드라이브(107) 및 제 3 에어 디플렉터 드라이브(108)로 전송한다.
턴 오프 상태(Turned Off State):
단계 307에서, 배터리 팩 온도 센서(104)에 의하여 입력된 배터리 팩 온도 Tb 신호가 수신된다.
단계 308에서, 배터리 팩 온도 Tb 가 단계 307에서 수신된 배터리 팩 온도 신호에 따른 선호 온도 범위(preferable temperature range)의 상한(upper limit) T2(예를 들어, T2 의 제 1 선호 온도(preferable temperature)는 섭씨 25도이고, T2 의 제 2 선호 온도는 섭씨 35도이며, T2 의 제 3 선호 온도는 섭씨 45도이다) 및 하한(lower limit) T1 사이에 있는지를 결정한다. 배터리가 선호되는 온도 범위보다 낮은(또는 낮거나 같은) 상태에서 동작하는 것을 가리키는
Figure pat00001
일 때, 단계 309가 수행된다. 배터리가 선호되는 온도 범위 내에서 동작하는 T1＜Tb＜T2 일 때, 단계 310이 수행된다. 배터리가 선호되는 온도 범위보다 높은 상태(또는 높거나 같은) 상태에서 동작하는 것을 가리키는
Figure pat00002
일 때, 단계 316이 수행된다.
단계 309에서, 배터리 팩 온도 Tb를 T1으로 상승시키기 위하여, 배터리 팩 히터(109)를 구동시켜 동작하도록 제어 신호를 배터리 팩 히터(109)로 전송하고, 이 후 단계 308이 반복된다.
단계 310에서, 배터리 팩 환경 온도 센서(110)에 의하여 입력된 배터리 팩 환경 온도 T3 가 수신된다.
단계 311에서, 단계 307에서 수신된 배터리 팩 온도 Tb 신호 및 단계 310에서 수신된 배터리 팩 환경 온도 T3 신호에 따라, 배터리 팩 온도 Tb 가 배터리 팩 환경 온도 T3 보다 높은 지의 여부가 판단된다. 만약 그렇다면 단계 316이 수행되고, 만약 아니라면 단계 312이 수행된다.
단계 312에서, 모터 온도 센서(105) 및 모터 환경 온도 센서(112)에 의하여 입력된 모터 워킹 온도(motor working temperature) Tm 신호 및 모터 환경 온도 T4 신호가 수신된다.
단계 313에서, 단계 312에서 수신된 모터 워킹 온도 Tm 신호 및 모터 환경 온도 T4 신호에 따라, 모터 워킹 온도 Tm 가 모터 환경 온도 T4 보다 높은 지의 여부가 판단된다. 만약 그렇다면 단계 316이 수행되고, 만약 아니라면 단계 315가 수행된다.
단계 315에서, 에어 디플렉터들(111, 121, 131)이 모드 II에 있도록, 제어 신호를 제 1 에어 디플렉터 드라이브(106), 제 2 에어 디플렉터 드라이브(107) 및 제 3 에어 디플렉터 드라이브(108)로 전송한다.
단계 316에서, 에어 디플렉터들(111, 121, 131)이 모드 III에 있도록, 제어 신호를 제 1 에어 디플렉터 드라이브(106), 제 2 에어 디플렉터 드라이브(107) 및 제 3 에어 디플렉터 드라이브(108)로 전송한다.
냉방 상태(Refrigerating State):
단계 314에서, 모드 I에 따라 에어 디플렉터들(111, 121, 131)을 배열하도록, 제어 신호를 제 1 에어 디플렉터 드라이브(106), 제 2 에어 디플렉터 드라이브(107) 및 제 3 에어 디플렉터 드라이브(108)로 전송한다
에너지 자원들(energy sources)을 최적으로 관리하기 위하여 제 1 열 싱크(220), 제 2 열 싱크(230) 및 제 3 열 싱크(310) 사이의 에너지 자원들을 종합적으로 이용하도록 하기 위하여, 에어 디플렉터들(111, 121, 131)의 서로 다른 모들들을 결정하는 순서도가 설명되었다.
비록 본 출원이 첨부된 도면에서 보여지는 구체적인 실시 예들에 대하여 설명하였다고 하더라도, 본 출원의 기술적 사상에 따라 제공되는 전기 자동차의 열 분산 시스템은 본 출원의 기술적 범주를 벗어나지 않는 상태에서 다양하게 변형될 수 있다. 본 출원의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 방식으로 본 출원의 실시 예에서 사용된 파라미터들이 변경될 수 있으며, 이는 모두 본 출원의 기술적 사상의 범주에 속한다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
101: 제어기(controller)
102: 중앙 처리 장치(CPU)
103: 에어컨 상태 입력기(air conditioner state input)
104: 배터리 팩 온도 모니터(battery pack temperature monitor)
105: 모터 온도 센서들(motor temperature sensors)
110: 배터리 팩 환경 온도 센서들(battery pack environment temperature sensor)
112: 모터 환경 온도 센서(motor environment temperature sensor)

Claims (20)

  1. 열 방출 시스템에 있어서,
    상기 열 방출 시스템은, 운송 수단의 동작 동안에 주변 공기(ambient air)를 채널을 통하여 유입하는 상기 운송 수단에 의하여 정의되는 상기 채널(channel)에 위치하기에 적당하며, 상기 열 방출 시스템은,
    실내 에어컨 시스템을 위하여 냉방 및 난방을 제공하도록 구성된 열 교환기;
    각각 상기 운송 수단의 동작 방열 소자(operational heat emitting component)과 열 접촉(thermal contact)하도록 구성되며, 상기 열 교환기의 전방 및 반대 측면들에 좌우로 이동시켜 배치된 제 1 열 싱크 및 제 2 열 싱크; 및
    둘 이상의 배치들(configuration) 사이의 전이(transitioning)에 의하여 상기 열 방출 시스템을 통한 상기 주변 공기의 흐름을 변경하는 복수의 에어 디플렉터들(air deflectors)을 포함하며,
    제 1 배치에서, 상기 에어 디플렉터들은 상기 열 방출 시스템을 통과하는 모든 주변 공기를 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크 중 하나를 통과하도록 유도(direct)하고, 이 후 상기 열 교환기를 통과한 후에 상기 주변 공기를 재-결합하고,
    제 2 배치에서, 상기 에어 디플렉터들은 상기 주변 공기의 일부가 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크 사이의 갭(gap)을 통과하도록 함으로써 상기 열 교환기로 직접 흘러가도록 하는, 열 방출 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배치는 상기 실내 에어컨 시스템을 위한 난방 배치(heating configuration)이고, 상기 제 2 배치는 상기 실내 에어컨 시스템을 위한 냉방 배치(cooling configuration)인, 열 방출 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 에어 디플렉터들은 상기 열 교환기 앞에 위치하며 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크 사이의 상기 갭을 메우는(spanning) 제 1 에어 디플렉터 를 포함하는, 열 방출 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 에어 디플렉터들은 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크를 통과하는 공기가 상기 열 교환기로 흘러가는 것을 방지하도록 배치된 제 2 에어 디플렉터들을 더 포함하는, 열 방출 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 에어 디플렉터들은 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크에 존재하는 공기를 상기 열 교환기의 공기 흡입구(air intake)로 재-유도(redirect)하도록 배치된 제 3 에어 디플렉터들을 더 포함하는, 열 방출 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 배치에서, 상기 제 2 디플렉터들이 개방(open)되어 있는 동안에 상기 제 1 디플렉터 및 상기 제 3 디플렉터들은 닫혀(close) 있는, 열 방출 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 배치에서, 상기 제 2 디플렉터들이 닫혀 있는 동안에, 상기 제 1 디플렉터 및 상기 제 3 디플렉터들은 개방되어 있는, 열 방출 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송 수단의 상기 동작 발열 소자들은 모터 및 배터리 팩인, 열 방출 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 열 교환기의 동작 상태 및 상기 모터 및 상기 배터리 팩의 상기 온도들에 따라 상기 복수의 에어 디플렉터들을 닫는 동작 및 개방하는 동작을 조정하는 제어기를 더 포함하는, 열 방출 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배터리 팩 내에 위치하는 제 1 온도 센서; 및
    상기 모터 내에 위치하는 제 2 온도 센서를 더 포함하며,
    상기 제 1 온도 센서 및 상기 제 2 온도 센서는 상기 모터 및 상기 배터리 팩의 온도 변화들을 가리키는 신호들을 상기 제어기로 주기적으로 전송하는, 열 방출 시스템.
  11. 공기 흡입구를 정의하는 자동차 샤시;
    전기 자동차의 온도를 제어하는 에어컨 시스템;
    모터;
    상기 모터에 에너지를 공급하도록 구성된 배터리 팩; 및
    상기 공기 흡입구에 근접하여 위치하며, 상기 공기 흡입구에 들어오는 공기를 수신하는 열 방출 시스템을 포함하며,
    상기 열 방출 시스템은
    상기 에어컨 시스템과 열 접촉(thermal contact)하는 열 교환기;
    상기 모터 및 상기 배터리 팩 각각과 열 접촉하며, 상기 열 교환기의 전방(forward) 및 반대 측면들(opposing sides)에 위치하는 제 1 및 제 2 열 싱크들;
    개방 배치(open configuration) 및 닫힘 배치(closed configuration) 사이에서 스위치하도록 구성된 복수의 에어 디플렉터들; 및
    상기 복수의 디플렉터들의 배치 변화들을 유도(direct)하도록 구성된 제어기를 포함하는, 전기 자동차.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열 방출 시스템이 난방 상태에서 동작할 때에, 상기 제어기는 상기 복수의 에어 디플렉터들이 상기 공기 흡입구를 통하여 수신된 상기 공기를 나누도록 유도(direct)하여, 상기 공기의 제 1 부분이 상기 제 1 열 싱크를 통과하고 상기 공기의 제 2 부분이 상기 제 2 열 싱크를 통과하도록 하고 이 후에 상기 공기의 상기 제 1 및 제 2 부분들이 재-결합되어 상기 열 교환기를 통과하도록 하는, 전기 자동차.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기와 통신하며, 상기 열 방출 시스템이 난방 모드(heating mode)에 있을 때에 상기 배터리 팩에 난방(heating)을 제공하도록 구성된 배터리 팩 히터를 더 포함하는, 전기 자동차.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 배터리 팩 내에 배치되며, 상기 배터리 팩의 동작 온도(working temperature)를 감지하고 온도 신호를 상기 제어기에 전송하도록 상기 제어기에 연결된 배터리 팩 온도 센서;
    상기 모터 내에 배치되며, 상기 모터의 동작 온도를 감지하고 온도 신호를 상기 제어기에 전송하도록 상기 제어기에 연결된 모터 온도 센서;
    상기 에어컨의 동작 상태(working state)를 상기 제어기에 전송하도록 상기 제어기에 연결된 에어컨 상태 입력기;
    상기 배터리 팩의 외부에 배치되며, 상기 배터리 팩의 상기 환경 온도를 감지하고 온도 신호를 상기 제어기로 전송하도록 상기 제어기에 연결된 배터리 팩 환경 온도 센서; 및
    상기 모터의 외부에 배치되며, 상기 모터의 상기 환경 온도를 감지하고 온도 신호를 상기 제어기로 전송하도록 상기 제어기에 연결된 모터 환경 온도 센서를 더 포함하는, 전기 자동차.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기의 상기 제어 신호들을 수신하고 상기 복수의 에어 디플렉터들 중 제 1 에어 디플렉터(111), 제 2 에어 디플렉터 및 제 3 에어 디플렉터의 상기 개방 및 닫힘 동작을 각각 제어하는데 사용되는 제 1 에어 디플렉터 드라이브, 제 2 에어 디플렉터 드라이브 및 제 3 에어 디플렉터 드라이브를 더 포함하는, 전기 자동차.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 에어 디플렉터들의 동작 모드들은 적어도 4 개의 모드들을 포함하며,
    제 1 모드에서, 상기 제 1 에어 디플렉터 및 상기 제 3 디플렉터들은 개방되고, 상기 제 2 에어 디플렉터들은 닫히며, 상기 공기는 상기 제 1 열 싱크, 상기 열 교환기 그리고 상기 제 2 열 싱크를 동시에 통과하고,
    제 2 모드에서, 상기 제 1 에어 디플렉터 및 상기 제 2 디플렉터들은 개방되고, 상기 제 3 에어 디플렉터들은 닫히며, 상기 공기의 일부는 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크를 통과하고 가열된 후에 상기 열 교환기로 흘러가고, 상기 공기의 일부는 상기 열 교환기를 직접 통과하고,
    제 3 모드에서, 상기 제 1 에어 디플렉터 및 상기 제 2 디플렉터들은 닫히고, 상기 제 3 에어 디플렉터들은 개방되며, 상기 공기는 상기 열 교환기를 통과하지 않고 오직 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크로만 흘로가고,
    제 4 모드에서, 상기 제 1 에어 디플렉터 및 상기 제 3 디플렉터들은 닫히고, 상기 제 2 에어 디플렉터들은 개방되며, 상기 제 1 공기는 먼저 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크로 흘러가고 이 후 가열된 후에 상기 열 교환기로 흘러가는, 전기 자동차.
  17. 운송 수단 내의 사용이 적합한 열 분산 시스템에 있어서, 상기 열 분산 시스템은
    열 교환기;
    상기 열 교환기의 전방에 배치되어 좌우 반대 측면들로 이동된 제 1 열 싱크 및 제 2 열 싱크;
    상기 운송 수단의 동작 요소들과 관련된 온도들을 결정하도록 구성된 복수의 센서들;
    둘 또는 그 이상의 배치들(configuration) 사이의 전이(transitioning)에 의하여 상기 열 방출 시스템을 통한 상기 주변 공기의 흐름을 변경하도록 구성된 복수의 에어 디플렉터들; 및
    상기 복수의 센서들로부터 수신된 신호들에 따라 상기 복수의 에어 디플렉터들의 배치가 변경되도록 유도하는 제어기를 포함하며,
    상기 배치의 변경은 상기 열 방출 시스템을 통한 공기 흐름의 변화시키고,
    제 1 배치에서, 상기 에어 디플렉터들은 상기 열 분산 시스템을 통과하는 상기 공기를 나누어 상기 공기의 제 1 부분이 상기기 제 1 열 싱크를 통과하도록 하고 상기 공기의 제 2 부분이 상기 제 2 열 싱크를 통과하고 이 후 상기 공기의 상기 두 부분들이 상기 열 교환기로 흘러가는 동안에 재-결합하도록 배치되는, 열 방출 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 2 배치에서, 상기 에어 디플렉터들은 상기 주변 공기의 일부가 상기 제 1 열 싱크 및 상기 제 2 열 싱크 사이의 갭을 통과함으로써 상기 열 교환기로 직접 흘러가도록 배치되는, 열 방출 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 열 싱크는 상기 운송 수단의 모터와 열 접촉하도록 구성되고, 상기 제 2 열 싱크는 상기 운송 수단의 배터리와 열 접촉하도록 구성되는, 열 방출 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 상기 운송 수단의 실내 공기 온도와 관련 있는, 열 방출 시스템.
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