KR20160116387A - 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각 시스템에 관한 것으로서 종래에는 겨울철이나 초기 냉간 주행 시 냉각수의 온도가 너무 낮은 상태에서 배터팩으로 유입되기 때문에 배터리팩이 적정온도를 유지하지 못하여 주행거리 및 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 배터리팩(100)의 일측에 라디에이터로부터 저온의 냉각수가 유입되는 인렛부(110) 및 고온의 냉각수를 라디에이터로 보내는 아웃렛부(120)가 구비된 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템에 있어서, 배터리팩(100)의 인렛부(110)에 실링되어 조립되는 장착부(210); 장착부(210)의 전면에 구비되며, 냉각수가 통과되는 히팅홀(221)이 중앙에 관통되어 구비된 히팅부(220); 히팅부(220)를 차량의 컨트롤유닛과 연결하여 주며, 히팅부(220)가 컨트롤유닛의 전기적 시그널을 받아 동작되도록 하는 와이어컨넥터조립부(230)로 이루어진 프리히터(200)를 상기 배터리팩(100)의 인렛부(110)에 설치하여 냉각수의 온도에 따라 프리히터(200)가 온/오프되어 겨울철이나 초기 냉간 주행 시에도 일정온도의 냉각수를 배터리팩(100)에 공급하여 배터리팩(100)이 일정 온도가 유지되게 하여 주행거리 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 매유 유용한 발명이다.

Description

하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템{WATER BATTER COOLING SYSTEM FOR HYBRID AUTOMOBILE}

본 발명은 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템에 관한 것으로서 더욱 상세히는 배터리팩에 프리히터를 설치하여 겨울철이나 초기 냉간 주행 시 너무 낮은 온도의 냉각수를 적절한 온도로 상승시켜 배터리팩에 공급함에 따라 배터리팩이 일정온도를 유지하여 주행거리 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 자동차는 내연기관과 전기모터를 결합한 형태로 전기모터는 차량 내부에 장착된 고전압 배터리로부터 전원을 공급받고, 고전압 배터리는 내연기관 엔진의 출력을 전기에 연결하여 발전한 전력으로 충전된다.

상기 하이브리드 자동차는 차량의 속도나 주행 상태 등에 따라 엔진과 모터의 힘을 적절하게 제어함으로써 자동차 운행의 효율성을 극대화시킨 것으로 엔진이 주동력원이 되고 모터가 보조동력원이 되는 방식과 모터가 주동력원이 되고, 엔진이 보조동력원이 되는 두가지 방식이 있다.

그리고 차량의 기계적인 에너지가 전기적인 에너지로 변환되어 배터리에 충전되는 것이며, 엔진이 주동력원이 되는 방식은 차량이 정지할 때나 교통이 혼잡할 때 자동차의 공회전에 따른 기계적 에너지 손실 등을 이용하여 배터리 충전을 시키며, 모터가 주동력원이 되는 방식은 엔진을 작동시켜 배터리를 적절한 수준까지 충전을 시킨다.

이러한 하이브리드 자동차는 엔진을 일정 조건하에서 회전시킬 수 있으므로 연비효율이 향상될 뿐만 아니라 일산화탄소, 질산화물의 배출량도 약 15% ~ 20% 감소시킬 수 있는 것이고, 근래 일반적인 자동차에 사용되는 화석연료가 점점 고갈되고 환경문제 역시 악화되고 있기 때문에 이를 해결하기 위하여 하이브리드 자동차, 전기자동차, 연료전지 자동차와 같은 차세대 자동차가 속속 연구 개발되고 있는데 이 가운데 하이브리드 자동차는 전기자동차와 기존의 내연기관 차량의 이점을 모두 이용할 수 있다.

따라서 하이브리드 자동차에서는 전기가 충전되는 배터리팩이 필수적인데 상기 배터리팩은 직렬로 연결된 복수의 전지셀을 포함하고 있는바 상기 배터리팩의 충전과 방전이 이루어지면 상기 전지셀에 열이 발생하는데 이를 그대로 방치할 경우에는 전지셀의 성능이 저하되고 전지셀의 수명이 단축되기 때문에 통상적으로 하이브리드 자동차에는 배터리팩 냉각시스템이 구비된다.

상기 배터리팩 냉각시스템은 냉각유체의 유형에 따라 공랭식과 수냉식으로 구분되는 것이며 공랭식 냉각시스템에서는 배터리팩 냉각을 위해 냉각기체가 이용되고, 수냉식 냉각시스템에서는 배터리팩 냉각을 위해 냉각수가 이용된다.

즉, 수냉식 냉각시스템의 경우에는 라디에이터와 배터리팩을 서로 연결하여 라디에이터의 저온의 냉각수를 배터리팩으로 보내 열교환시켜 배터리팩을 냉각시키고, 열교환으로 온도가 올라간 냉각수는 다시 라디에이터로 보내도록 한 것이다.

그런데 종래 배터리팩 냉각시스템은 배터리팩 예열 기능을 구비하지 않아 즉, 배터리팩 내부 전지셀의 수명 및 효율은 온도가 너무 낮은 경우에도 저하되기 때문에 다시 말하면 기온이 영하로 떨어지는 겨울철 또는 초기 냉간 주행 시 라디에이터를 통해 배터리팩으로 공급되는 냉각수는 초기에는 아주 낮은 저온의 냉각수가 배터리팩에 공급되는 것인데 배터리팩의 온도가 너무 낮으면 화학반응에 악영향을 주어서 주행거리나 내구성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 겨울철이나 초기 냉간 주행 시 냉각수의 온도를 적절한 수준으로 상승시켜배터리팩의 온도를 적정하게 유지시킬 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 배터리팩의 일측에 라디에이터로부터 저온의 냉각수가 유입되는 인렛부 및 고온의 냉각수를 라디에이터로 보내는 아웃렛부가 구비된 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템에 있어서, 배터리팩의 인렛부에 실링되어 조립되는 장착부; 장착부의 전면에 구비되며, 냉각수가 통과되는 히팅홀이 중앙에 관통되어 구비된 히팅부; 히팅부를 차량의 컨트롤유닛과 연결하여 주며, 히팅부가 컨트롤유닛의 전기적 시그널을 받아 동작되도록 하는 와이어컨넥터조립부로 이루어진 프리히터를 상기 배터리팩에 설치함으로써 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 겨울철 또는 초기 냉간 주행 시에 라디에이터에서 배터리팩으로 공급되는 냉각수를 적절한 온도로 상승시켜 공급함에 따라 저온의 배터리팩의 온도를 적정온도로 유지시켜 차량의 주행거리 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에서 프리히터가 배터리팩에 설치되기 전의 상태를 예시한 요부 분리사시도.
도 2 는 도 1 의 "A" 부분 확대사시도.
도 3 은 본 발명에서 프리히터가 배터리팩에 설치된 상태를 예시한 사시도.
도 4 는 본 발명에 따른 프리히터의 사시도.

이하 본 발명의 특징을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술구성및 작용효과를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에서 프리히터가 배터리팩에 설치되기 전의 상태를 예시한 요부 분리사시도이고, 도 2 는 도 1 의 "A" 부분 확대사시도이며, 도 3 은 본 발명에서 프리히터가 배터리팩에 설치된 상태를 예시한 사시도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 프리히터의 사시도이다.

이러한 본 발명은 배터리팩(100)의 일측에 라디에이터로부터 저온의 냉각수가 유입되는 인렛부(110) 및 고온의 냉각수를 라디에이터로 보내는 아웃렛부(120)가 구비된 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템에 있어서, 배터리팩(100)의 인렛부(110)에 실링되어 조립되는 장착부(210); 장착부(210)의 전면에 구비되며, 냉각수가 통과되는 히팅홀(221)이 중앙에 관통되어 구비된 히팅부(220); 히팅부(220)를 차량의 컨트롤유닛과 연결하여 주며, 히팅부(220)가 컨트롤유닛의 전기적 시그널을 받아 동작되도록 하는 와이어컨넥터조립부(230) 로 이루어진 프리히터(200)를 상기 배터리팩(100)에 설치토록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 배터리팩(100)의 일측에 라디에이터(도면중 미도시)로부터 저온의 냉각수가 유입되는 인렛부(110) 및 고온의 냉각수를 라디에이터로 보내는 아웃렛부(120)가 구비되어 냉각수로 배터리팩(100)의 온도를 냉각시켜 배터리팩(100)이 적정온도가 유지되게 하는 것은 종래와 마찬가지이다.

그러나 본 발명에서의 특징은 배터리팩(100)에 프리히터(200)를 설치하여 즉, 겨울철이나 초기 냉간 주행 시 냉각수의 온도가 너무 낮을 경우 냉각수 온도를 적정온도로 상승시켜 배터리팩(100)에 공급함에 따라 배터리팩(100)이 겨울철이나 초기 냉간 주행 시에도 일정온도를 유지할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 저온의 냉각수 온도를 적정온도로 상승시킬 수 있도록 프리히터(200)를 배터리팩(100)에 설치하는데 상기 프리히터(200)는 장착부(210)와 히팅부(220)가 구비되어 있으며, 상기 히팅부(220)는 장착부(210)의 전면에 구비되면서 중앙에 히팅홀(221)이 장착부(210)를 관통되게 형성되어 있고, 프리히터(200)의 히팅부(220) 내부에는 발열 코일(도면중 미도시)이 설치되어 있다.

그리고 상기 프리히터(200)는 히팅부(220)의 상면으로 와이어컨넥터조립부(230)가 구비되어 있으며 상기 와이어컨넥터조립부(230)의 일측은 차량의 컨트롤유닛(도면중 미도시)과 연결되고, 타측은 히팅부(220)와 연결되어 있다.

상기 와이어컨넥터조립부(230)는 프리히터(200)의 외주면 일측에 일체로 구비하거나 별도로 설치할 수 있다.

이처럼 구성된 프리히터(200)를 배터리팩(100)에 설치할 경우에는 프리히터(200)의 장착부(210)를 배터리팩(100)에 접면 시 히팅부(220)의 히팅홀(221)이 배터리팩(100)의 인렛부(110)와 관통되게 위치시킨 상태에서 프리히터(200)를 고정시키고, 라디에이터에서 냉각수가 나오는 포트(도면중 미도시)는 히팅홀(221)에 결합되게 하여 냉각수가 프리히터(200)의 히팅홀(221)을 거친 후 배터리팩(100)의 인렛부(110)를 통해 배터리팩(100)으로 들어가도록 한다.

그리고 배터리팩(100)에서 열교환 된 냉각수가 라디에이터로 들어갈 수 있도록 라디에이터의 포트(도면중 미도시)는 배터리팩(100)의 아웃렛부(120)에 결합되게 한다.

여기서 프리히터(200)의 설치수단으로는 장착부(210)의 사방에는 나사공(211)을 형성하고, 배터리팩(100)에는 상기 나사공(211)과 상응된 위치에 체결공(130)을 형성하여 나사공(211)과 체결공(130)에 관통되게 나사를 체결하는 것으로 이는 프리히터(200)를 배터리팩(100)에 손쉽게 설치할 수 있는 것은 물론 간편하게 분리할 수 있어 그만큼 프리히터(200)의 A/S 효율도 향상되는 것이다.

이렇게 구성된 본 발명은 겨울철이나 초기 냉간 주행 시 배터리팩(100)의 온도가 너무 낮으면 컨트롤유닛에 신호를 보내고 컨트롤유닛은 그 신호를 받아 프리히터(200)에 전기적 시그널을 주어 프리히터(200)의 히팅부(220)에 설치된 코일을 발열시키게 된다.

이렇게 코일이 발열되면 라디에이터의 냉각수가 프리히터(200)의 히팅부(220)에 구비된 히팅홀(221)을 통과하면서 발열된 코일과 냉각수가 접촉되는 부위에서 열교환이 이루어져 냉각수의 온도는 그만큼 상승하게 된다.

이처럼 냉각수가 코일과 열교환 되면서 온도가 상승된 상태에서 배터리팩(100)의 인렛부(110)를 통해 배터리팩(100)으로 들어가 서로 열교환을 하면서 저온의 배터리팩(100)의 온도를 적정온도로 상승시키게 되고, 열교환으로 상승된 냉각수는 배터리팩(100)의 아웃렛부(120)를 통해 다시 라디에이터로 들어가게 된다.

그리고 이와는 다르게 냉각수에 의해 배터리팩(100)이 일정온도 상승된 상태로 유지되었다가 판단되면 배터리팩(100)에서는 다시 컨트롤유닛에 신호를 보내 프리히터(200)의 코일 작동을 중지시켜 냉각수 온도를 배터리팩(100)의 온도를 적정온도로 낮출 수 있는 온도로 유지시키게 된다.

100 : 배터리팩 110 : 인렛부
120 : 아웃렛부 130 : 체결공
200 : 프리히터 210 : 장착부
211 : 나사공 220 : 히팅부
221 : 히팅홀 230 : 와이어컨넥터조립부

Claims (3)

1. 배터리팩(100)의 일측에 라디에이터로부터 저온의 냉각수가 유입되는 인렛부(110) 및 고온의 냉각수를 라디에이터로 보내는 아웃렛부(120)가 구비된 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템에 있어서,
   배터리팩(100)의 인렛부(110)에 실링되어 조립되는 장착부(210);
   장착부(210)의 전면에 구비되며, 냉각수가 통과되는 히팅홀(221)이 중앙에 관통되어 구비된 히팅부(220);
   히팅부(220)를 차량의 컨트롤유닛과 연결하여 주며, 히팅부(220)가 컨트롤유닛의 전기적 시그널을 받아 동작되도록 하는 와이어컨넥터조립부(230);
   로 이루어진 프리히터(200)를 상기 배터리팩(100)의 인렛부(110)에 설치하여 냉각수의 온도에 따라 프리히터(200)가 온/오프되어 배터리팩(100)의 온도를 적정하게 유지시키도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템.
   
2. 제1 항에 있어서,
   프리히터(200)의 설치수단으로
   장착부(210)의 사방에 나사공(211)을 형성하고, 배터리팩(100)에는 상기 나사공(211)과 상응된 위치에 체결공(130)을 형성하여 나사체결 되게 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   와이어컨넥터조립부(230)는
   프리히터(200)의 외주면 일측에 일체로 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 수냉식 배터리 냉각시스템.

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