KR20170011032A - 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치 및 방법 Download PDF

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KR20170011032A KR1020150102910A KR20150102910A KR20170011032A KR 20170011032 A KR20170011032 A KR 20170011032A KR 1020150102910 A KR1020150102910 A KR 1020150102910A KR 20150102910 A KR20150102910 A KR 20150102910A KR 20170011032 A KR20170011032 A KR 20170011032A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치는, 배터리 냉각 시스템의 유입구 측에 설치된 제1 온도센서; 상기 유입구 측에 설치된 압력 센서; 상기 배터리 냉각 시스템의 유출구 측에 설치된 제2 온도센서; 및 상기 압력 센서의 출력, 상기 제1 온도 센서의 출력 및 상기 제2 온도 센서의 출력에 기반하여 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력을 추정하고, 모델링을 통해 획득된 리크(leak)가 존재하지 않는 정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력 간의 차를 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값과 비교함으로써 상기 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)의 존재 여부를 판정하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치 및 방법{Leak detection apparatus and method for battery cooling system}
본 발명은 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같이 배터리를 전원으로 사용하는 장치들은 복수의 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈을 복수개 포함하고 있다.
상기한 배터리 모듈들의 성능은 온도가 상승하면 저하되는 경향이 있기 때문에 배터리 냉각 시스템을 사용하여 배터리 모듈들을 냉각 유체로 냉각시킴으로써 배터리 모듈들의 온도가 상승하는 것을 방지하고 있다.
한편, 상기 배터리 냉각 시스템에 리크(leak)가 발생하는 경우, 냉각 시스템의 성능이 저하되어 배터리 모듈들의 온도가 상승하고, 이에 따라 배터리 모듈들의 성능이 저하한다. 심지어, 냉각 시스템에 발생된 리크(leak)로 인하여 배터리 시스템이 구조적으로 손상될 수 있을 뿐만 아니라 냉각 시스템 주변의 전장품도 손상될 수 있다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은, 유체가 순환하는 유체로에서 하나 이상의 압력 값을 수신하여 데이터 값을 정렬하는 데이터 수집부와 기존 정상 데이터의 압력 값을 보관하는 기준부와 상기 데이터 수집부를 통하여 얻은 정렬된 압력 값과 상기 기준부의 압력값을 비교하여 판단하는 비교부; 및 상기 비교부의 판단에 의해 펌프의 전원 스위치에 ON/OFF 신호를 전송하는 펌프 작동부가 포함되는 수냉식 중대형 배터리의 누수 감지/차단 시스템을 개시하고 있다.
KR 10-2013-0020453 A
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)를 감지할 수 있는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)를 감지할 수 있는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치는,
배터리 냉각 시스템의 유입구 측에 설치된 제1 온도센서;
상기 유입구 측에 설치된 압력 센서;
상기 배터리 냉각 시스템의 유출구 측에 설치된 제2 온도센서; 및
상기 압력 센서의 출력, 상기 제1 온도 센서의 출력 및 상기 제2 온도 센서의 출력에 기반하여 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력을 추정하고, 모델링을 통해 획득된 리크(leak)가 존재하지 않는 정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 정상 상태의 유출 압력이라 함)과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력 간의 차를 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값과 비교함으로써 상기 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)의 존재 여부를 판정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 정상 상태의 유출 압력과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력 간의 차가 상기 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값보다 큰 경우, 상기 제어부는 상기 배터리 냉각 시스템에 리크가 존재하는 것으로 판정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 리크 진단 기준값은, 상기 정상 상태의 유출 압력에서 모델링을 통해 획득된 인위적으로 리크를 발생시킨 비정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 비정상 상태의 유출 압력이라 함)을 감산한 값일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도 및 상기 유출구 측의 냉각 유체의 온도에 기반하여 획득될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 정상 상태의 유출 압력, 상기 비정상 상태의 유출 압력 및 상기 리크 진단 기준값은 상기 유입구를 통해 유입되는 냉각 유체의 유속에 따른 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도별로 획득될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 수학식
Figure pat00001
에 기반하여 획득되고,
상기에서 Pout은 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력 중 어느 하나이며, Pin은 상기 압력 센서에 의해 감지되는 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력이고, Vin은 상기 유입구의 면적이며, Vout은 상기 유출구의 면적이고, Tout은 상기 제2 온도 센서에 의해 감지되는 온도이며, Tin은 상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 온도일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 정상 상태의 유출 압력, 상기 비정상 상태의 유출 압력, 상기 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값, 상기 유입구의 면적, 상기 유출구의 면적, 및 상기 수학식이 저장된 메모리를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 액체를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 제어기를 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법은,
제어부가, 배터리 냉각 시스템의 유입구 측에 설치된 제1 온도센서의 출력, 상기 유입구 측에 설치된 압력 센서의 출력 및 상기 배터리 냉각 시스템의 유출구 측에 설치된 제2 온도센서의 출력에 기반하여, 리크가 존재하지 않는 정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 정상 상태의 유출 압력이라 함) 및 인위적으로 리크를 발생시켜 리크가 존재하는 비정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 비정상 상태의 유출 압력이라 함)을 모델링을 통해 획득하고, 상기 획득된 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력에 기반하여 리크 진단 기준값을 계산하는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 압력 센서의 출력, 상기 제1 온도 센서의 출력 및 상기 제2 온도 센서의 출력에 기반하여 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력을 추정하고, 상기 정상 상태의 유출 압력과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력 간의 차를 상기 리크 진단 기준값과 비교함으로써 상기 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)의 존재 여부를 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 있어서, 상기 정상 상태의 유출 압력과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력 간의 차가 상기 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값보다 큰 경우, 상기 제어부는 상기 배터리 냉각 시스템에 리크가 존재하는 것으로 판정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 있어서, 상기 리크 진단 기준값은, 상기 정상 상태의 유출 압력에서 상기 비정상 상태의 유출 압력을 감산한 값일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 있어서, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도 및 상기 유출구 측의 냉각 유체의 온도에 기반하여 획득될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 있어서, 상기 정상 상태의 유출 압력, 상기 비정상 상태의 유출 압력 및 상기 리크 진단 기준값은 상기 유입구를 통해 유입되는 냉각 유체의 유속에 따른 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도별로 획득될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 있어서, 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 수학식
Figure pat00002
에 기반하여 획득되고,
상기에서 Pout은 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력 중 어느 하나이며, Pin은 상기 압력 센서에 의해 감지되는 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력이고, Vin은 상기 유입구의 면적이며, Vout은 상기 유출구의 면적이고, Tout은 상기 제2 온도 센서에 의해 감지되는 온도이며, Tin은 상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 온도일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 있어서, 상기 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 액체를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 있어서, 상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 관리하는 배터리 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 냉각 시스템에서 감지하기 어려운 곳에 발생한 리크(leak)를 정확하게 감지할 수 있기 때문에, 배터리 냉각 시스템의 고장 인식으로 배터리 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 냉각 시스템의 고장으로 배터리 시스템이 구조적으로 손상되는 것을 초기에 진단할 수 있어 후속 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 배터리의 셀 간 온도 편차 증가의 원인 분석에 대한 신뢰성을 확보할 수 있으며, 배터리 관리 시스템 및 배터리 냉각 시스템 개발시 냉각 성능의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치를 포함하는 배터리 냉각 시스템을 도시한 도면.
도 2는 리크가 존재하지 않는 정상적인 배터리 냉각 시스템에서 냉각 유체의 유출 압력을 모델링하기 위한 정상 상태 모델링 장치를 도시한 도면.
도 3은 인위적인 리크를 발생시킨 비정상적인 배터리 냉각 시스템에서 냉각 유체의 유출 압력을 모델링하기 위한 비정상 상태 모델링 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법의 흐름도.
도 5는 도 4에 도시된 냉각 유체의 유출 압력 모델링 단계를 도시한 상세 흐름도.
도 6은 도 4에 도시된 배터리 냉각 시스템의 리크 진단 단계를 도시한 상세 흐름도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2", "일단", "타단" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
하기에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치를 포함하는 배터리 냉각 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치를 포함하는 배터리 냉각 시스템(100)은, 복수의 배터리 모듈(106)을 수용하는 하우징(108) 및 일정한 속도 또는 가변적인 속도로 냉각 유체를 유입구(110)를 통해 유입시키고 배터리 냉각 시스템(100) 내부의 냉각 유체를 유출구(112)를 통해 유출시키는 냉각 팬(114)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치는, 상기 냉각 시스템(100)의 유입구(110) 측에 설치된 제1 온도 센서(STin), 상기 유입구(110) 측에 설치된 압력 센서(SPin), 상기 냉각 시스템(100)의 유출구(112) 측에 설치된 제2 온도 센서(STout), 및 상기 압력 센서(SPin)의 출력, 상기 제1 온도 센서(STin)의 출력 및 상기 제2 온도 센서(Tout)의 출력에 기반하여 상기 유출구(112) 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE)을 추정한 후, 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)(이하, 정상 상태의 유출 압력이라 함)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차를 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C)과 비교함으로써 상기 배터리 냉각 시스템(100)의 리크(leak)의 존재 여부를 판정하는 제1 배터리 제어기(102)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 유체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치는, 상기 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 유출 압력(Pout_NM), 상기 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C), 상기 유입구(110)의 면적, 상기 유출구(112)의 면적, 및 냉각 유체의 유출 압력을 계산하기 위한 수학식이 저장된 제1 메모리(104)를 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1 메모리(104)는 별도로 구성되지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 제1 메모리(104)는 상기 제1 배터리 제어기(102)에 통합될 수 있다. 또한, 상기 제1 배터리 제어기(102)는 제어부로서 기능하고, 상기 복수의 배터리 모듈(106)을 관리할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치의 제1 배터리 제어기(102)는, 배터리 냉각 시스템(100)에 리크(leak)가 존재하는지를 판정하기 위하여, 상기 압력 센서(SPin)의 출력인 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin), 상기 제1 온도 센서(STin)의 출력인 유입구(110) 측의 온도(Tin) 및 상기 제2 온도 센서(STout)의 출력인 유출구(112) 측의 온도(Tout)에 기반하여 상기 유출구(112) 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE)을 추정한다.
또한, 상기 제1 배터리 제어기(102)는 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)(이하, 정상 상태의 유출 압력이라 함)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)를 계산한 후, 상기 정상 상태의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)가 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C)보다 큰 경우, 배터리 냉각 시스템(100)에 리크가 존재하는 것으로 판정한다.
본 발명의 일실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치 및 방법에 의하면, 우선 배터리 냉각 시스템에 리크가 존재하는지를 판정하기 전에, 실제 사용될 배터리 냉각 시스템과 동일한 구성을 갖고 리크가 존재하지 않는 정상 상태의 배터리 냉각 시스템(200)을 포함하는 도 2에 도시된 정상 상태 모델링 장치 및 실제 사용될 배터리 냉각 시스템과 동일한 구성을 갖고 리크가 존재하는 비정상 상태의 배터리 냉각 시스템(300)을 포함하는 도 3에 도시된 비정상 상태 모델링 장치를 이용하여, 각각 모델링을 통해 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 모델링을 통해 비정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 획득하고, 이에 기반하여 리크 진단 기준값(C)을 획득한다.
우선, 도 2를 참조하여, 리크가 존재하지 않는 정상 상태의 배터리 냉각 시스템(200)에서 정상 상태 모델링을 통해 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)을 획득하는 것에 대해 설명하기로 한다.
하기의 수학식 1은 상태 방정식을 나타낸 것이다.
Figure pat00003
상기에서 P는 유체의 압력, V는 유체의 부피, n은 몰수, R은 기체 상수, m은 질량, W는 분자량, T는 절대온도이다.
유입되는 냉각 유체의 유량, 즉 질량이 유출되는 냉각 유체의 유량, 즉 질량과 동일하다고 가정하면, 수학식 1에 기반하여, 하기의 수학식 2의 관계가 성립될 수 있다.
Figure pat00004
상기 수학식 2로부터 냉각 유체의 유출 압력(Pout)은 수학식 3과 같이, 냉각 유체의 유입 온도(Tin), 냉각 유체의 유입 압력(Pin), 냉각 유체의 유출 온도(Tout), 유입되는 냉각 유체의 부피(Vin), 유출되는 냉각 유체의 부피(Vout)에 기반하여 계산될 수 있다. 따라서, 고가의 압력 센서를 유출구 측에 설치하지 않아도 냉각 유체의 유출 압력(Pout)을 획득할 수 있다.
Figure pat00005
상기에서, Pin은 냉각 유체의 유입 압력, Pout은 냉각 유체의 유출 압력, Tin은 냉각 유체의 유입 온도, Tout은 냉각 유체의 유출 온도, Vin은 유입되는 냉각 유체의 부피, Vout은 유출되는 냉각 유체의 부피이다.
상기 유입되는 냉각 유체의 부피(Vin)는 유입구(210)의 면적에 유입구(210)를 통해 유입되는 냉각 유체의 유속을 곱한 값이고, 상기 유출되는 냉각 유체의 부피(Vout)는 유출구(212)의 면적에 유출구(212)를 통해 유출되는 냉각 유체의 유속을 곱한 값이다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 실시간으로 유출구(212) 측의 냉각 유체의 압력(Pout)을 추정하기 때문에, 순간적으로 유입구(210)로 유입되는 냉각 유체의 부피(Vin)는 유입구(210)의 면적과 동일하다고 가정하고, 순간적으로 유출구(212)로 유출되는 냉각 유체의 부피(Vout)는 유출구(212)의 면적과 동일하다고 가정한다.
유입구(110, 210, 310)의 면적과 유출구(112, 212, 312)의 면적은 배터리 냉각 시스템(100, 200)을 구성할 때 정해지므로, 알고 있는 값들이다. 따라서, 상기 수학식 3에 기반하여, 냉각 유체의 현재의 유출 압력(Pout)이 계산될 수 있다.
만약에 유입구(110, 210, 310)의 면적과 유출구(112, 212, 312)의 면적이 동일하다면, 냉각 유체의 유출 압력(Pout)은 단지 냉각 유체의 유입 온도(Tin), 유입 압력(Pin) 및 냉각 유체의 유출 온도(Tout)에 기반하여 계산될 수 있다.
표 1은 리크가 존재하지 않는 도 2에 도시된 배터리 냉각 시스템(200)에서 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)을 상기 수학식 3에 기반하여 모델링한 예시적인 표로서, 예를 들어, 제2 배터리 제어기(202)는 냉각 팬(214)의 듀티 사이클을 70%, 80% 및 90%로 가변하여 냉각 팬(214)의 회전 속도를 각각 제1 속도, 제2 속도 및 제3 속도로 증가시키면서 냉각 팬(214)의 속도에 따른 유입구(210) 측의 냉각 유체의 온도(Tin)별로 정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)을 수학식 3에 기반하여 모델링하여 획득한다. 표 1에서 압력의 단위는 파스칼이다.
-40도 0도 25도 60도
제1 속도 250 200 150 100
제2 속도 300 250 200 150
제3 속도 370 320 270 220
표 1에서 상단의 행은 유입구(210) 측의 냉각 유체의 온도(Tin)이고, 맨 좌측의 열은 냉각 팬(214)의 회전 속도이다.
유입구(210)의 면적, 유출구(212)의 면적 및 상기 수학식 3은 사전에 제2 메모리(204)에 저장되어 있다고 가정한다. 상기 수학식 3은 프로그램 코드의 형태로 제2 메모리(204)에 저장되어 있을 수도 있고, 하드웨어로 구현되어 제2 배터리 제어기(202)에 통합될 수도 있다.
그 다음, 도 3을 참조하여, 리크가 존재하는 비정상 상태의 배터리 냉각 시스템(300)에서 비정상 상태 모델링을 통해 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 획득하는 것에 대해 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 유출구(312) 근처의 하우징(308)에 인위적으로 리크(316)를 발생시켜 배터리 냉각 시스템(300)에 인위적으로 리크를(316)를 발생시킨다.
제3 배터리 제어기(302)는 배터리 냉각 시스템(300)에 리크(316)가 존재하는 경우인 비정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 압력 센서(SPin)의 출력인 유입구(310) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin), 제1 온도 센서(STin)의 출력인 유입구(310) 측의 냉각 유체의 온도(Tin) 및 제2 온도 센서(STout)의 출력인 유출구(312) 측의 온도(Tout)에 기반하여 상기 수학식 3에 따라 비정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 모델링하여 획득한다.
표 2는 리크가 존재하는 도 3에 도시된 배터리 냉각 시스템(300)에서 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 상기 수학식 3에 기반하여 모델링하여 획득한 예시적인 표로서, 예를 들어, 제3 배터리 제어기(302)는 냉각 팬(314)의 듀티 사이클을 70%, 80% 및 90%로 가변하여 냉각 팬(314)의 회전 속도를 제1 속도, 제2 속도 및 제3 속도로 증가시키면서 냉각 팬(314)의 속도에 따른 유입구(310) 측의 온도(Tin)별로 비정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 수학식 3에 기반하여 모델링하여 획득한다. 표 2에서 압력의 단위는 파스칼이다.
-40도 0도 25도 60도
제1 속도 220 180 140 93
제2 속도 270 230 190 143
제3 속도 340 300 260 213
상기 정상 상태 모델링을 통해 획득된 리크가 존재하지 않는 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM), 유입구(310)의 면적, 유출구(312)의 면적 및 상기 수학식 3은 사전에 제3 메모리(304)에 저장되어 있다고 가정한다. 상기 수학식 3은 프로그램 코드의 형태로 제3 메모리(304)에 저장되어 있을 수도 있고, 하드웨어로 구현되어 제3 배터리 제어기(302)에 통합될 수도 있다.
다음, 제3 배터리 제어기(302)는, 상기 정상 상태 모델링을 통해 획득된 리크가 존재하지 않는 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)에서 상기 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 인위적으로 리크를 발생시켜 리크가 존재하는 비정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 감산하여 표 3과 같은 리크 진단 기준값(C)을 획득한다.
-40도 0도 25도 60도
제1 속도 30 20 10 7
제2 속도 30 20 10 7
제3 속도 30 20 10 7
상기 리크 진단 기준값(C)은 나중에 도 1에 도시된 배터리 냉각 시스템(100)의 제1 배터리 제어기(102)가 리크의 존재 여부를 판단하는 기준값이 된다.
상기 제3 배터리 제어기(302)는, 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 리크 진단 기준값(C)을 제3 메모리(304)에 저장한다.
다시, 도 1을 참조하면, 제1 메모리(104)에는 상기한 바와 같이 정상 상태 모델링 및 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 리크 진단 기준값(C), 유입구(110)의 면적, 유출구(112)의 면적 및 수학식 3이 사전에 저장되어 있다고 가정한다. 상기 수학식 3은 프로그램 코드의 형태로 제1 메모리(104)에 사전에 저장될 수 있고, 하드웨어로 구현되어 제1 배터리 제어기(102)에 포함될 수도 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치의 제1 배터리 제어기(102)는, 배터리 냉각 시스템(100)의 리크의 존재 여부를 판단하기 위하여, 압력 센서(SPin)의 출력인 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin), 제1 온도 센서(STin)의 출력인 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin), 제2 온도 센서(STout)의 출력인 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout), 상기 유입구(110)의 면적, 및 상기 유출구(112)의 면적에 기반하여 상기 수학식 3에 따라 상기 유출구(112) 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE)을 추정한다.
그 다음, 상기 제1 배터리 제어기(102)는 정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)를 계산한다.
그 다음, 상기 제1 배터리 제어기(102)는 상기 정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)를 상기 정상 상태 모델링 및 상기 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C)과 비교하고, 상기 정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)가 상기 리크 진단 기준값(C)보다 큰 경우, 배터리 냉각 시스템(100)에 리크가 존재하는 것으로 판정한다.
배터리 냉각 시스템(100)에 리크(leak)가 발생하는 경우, 발생한 리크로 인하여 유출구(112) 측의 냉각 유체의 유출 압력(Pout) 뿐만 아니라, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin)과, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin) 및 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout)도 변화한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치는 고가의 압력 센서를 유출구(112) 측에 설치하는 대신에, 수학식 3에 따라 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin)과, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin) 및 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout)에 기반하여, 유출구(112) 측의 냉각 유체의 유출 압력(Pout)을 추정한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치에 의하면, 모델링 단계에서, 우선 실제 장치에 사용되는 배터리 냉각 시스템과 동일한 배터리 냉각 시스템을 별도로 구성하여 수학식 3에 따라, 리크가 존재하지 않는 배터리 냉각 시스템에 대한 정상 상태 모델링을 통해 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력을 획득하고, 인위적으로 리크를 발생시켜 리크가 존재하는 배터리 냉각 시스템에 대한 비정상 상태 모델링을 통해 비정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력을 획득한다. 그 다음, 정상 상태 모델링을 통해 획득한 냉각 유체의 유출 압력에서 비정상 상태 모델링을 통해 획득한 냉각 유체의 유출 압력을 감산하여 리크 진단 기준값(C)을 획득한다.
그 다음, 리크 진단 단계에서, 실제로 사용되는 장치에 포함되어 있는 배터리 냉각 시스템에서, 수학식 3에 따라, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin)과, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin), 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout), 유입구(110)의 면적, 및 유출구(112)의 면적에 기반하여, 유출구(112) 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE)을 추정하고, 상기 정상 상태 모델링을 통해 획득된 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)를 계산하며, 상기 정상 상태 모델링을 통해 획득된 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)가 모델링을 통해 획득된 상기 리크 진단 기준값(C)보다 큰 경우, 상기 제1 배터리 제어기(102)는 상기 냉각 시스템(100)에 리크가 존재하는 것으로 판정한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 냉각 유체는 냉각 기체이지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 냉각 유체는 냉각 액체를 포함할 수 있다.
한편, 냉각 기체를 이용하여 배터리 모듈들을 냉각시키는 공랭식 냉각 시스템에서 리크가 유입구 또는 유출구 근처에 발생한 경우, 리크가 존재하는지를 감지하는 것은 매우 어렵다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 리크가 감지되기 어려운 유입구 측 또는 유출구 측에 리크가 발생하더라도, 모델링을 통해 획득된 냉각 유체의 유출 압력들과 추정된 현재의 유출 압력을 비교하여 정확하게 리크가 존재하는 지를 진단할 수 있다.
따라서, 제1 배터리 제어기(102)가 리크와 관련된 진단 코드를 배터리 냉각 시스템이 사용되는 장치의 주 제어기에 제공하면, 주 제어기는 상기 진단 코드를 인식하여 배터리 냉각 시스템에 리크가 존재하는지를 알 수 있어 다운그레이드 모드로 작동하는 것과 같이 필요한 조치를 할 수 있고, 사용자에게 배터리 냉각 시스템에 이상이 있다는 경고를 할 수 있다.
도 1에 도시된 냉각 팬(114)이 배터리 냉각 시스템(100)의 하우징(108) 내부의 공기를 유출구(112) 측으로 이동시키는 블로워 팬인 경우, 리크를 감지하기 어려운 곳인 유출구(112) 근처에 리크가 발생하더라도, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치는 유입구(110) 측의 냉각 공기의 온도(Tin), 유입구(110) 측의 유입되는 냉각 공기의 압력(Pin) 및 유출구(112) 측의 유출되는 냉각 공기의 온도(Tout)의 변화에 따른 유출구(112) 측의 냉각 유체의 유출 압력(Pout)을 압력 센서 없이 추정할 수 있기 때문에, 감지하기 어려운 곳에 리크가 발생하더라도, 리크의 존재를 감지할 수 있고, 리크 감지 장치의 단가도 낮출 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법의 흐름도이고, 도 5는 도 4에 도시된 냉각 유체의 유출 압력 모델링 단계를 도시한 상세 흐름도이며, 도 6은 도 4에 도시된 배터리 냉각 시스템의 리크 진단 단계를 도시한 상세 흐름도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법에 대해 설명하기로 한다.
단계 S400에서, 도 2에 도시된 제2 배터리 제어기(202)는 리크가 존재하지 않는 정상 상태인 배터리 냉각 시스템(200)의 냉각 유체의 유출 압력을 모델링하고, 도 3에 도시된 제3 배터리 제어기(302)는 인위적으로 리크(316)를 발생시켜 리크(316)가 존재하는 비정상 상태의 배터리 냉각 시스템(300)의 냉각 유체의 유출 압력을 모델링하여 획득한다.
도 5를 참조하여 단계 S400에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
단계 S500에서, 도 2에 도시된 제2 배터리 제어기(202)는 리크가 존재하지 않는 배터리 냉각 시스템에 대한 정상 상태 모델링을 통해 정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)을 상기 수학식 3에 따라 획득한다.
다음, 단계 S502에서, 도 3에 도시된 제3 배터리 제어기(302)는 리크(316)가 존재하는 배터리 냉각 시스템에 대한 비정상 상태 모델링을 통해 비정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 상기 수학식 3에 따라 획득한다.
다음, 단계 S504에서, 도 3에 도시된 제3 배터리 제어기(302)는 정상 상태 모델링을 통해 획득된 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)에서 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 냉각 유체의 유출 압력(Pout_ABM)을 감산하여, 리크 진단 기준값(C)을 획득한다.
상기와 같이 획득된 정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM) 및 리크 진단 기준값(C)은 도 1에 도시된 제1 메모리(104)에 저장되어 있다고 가정하고, 또한, 유입구(110)의 면적, 유출구(112)의 면적, 및 수학식 3도 사전에 제1 메모리(104)에 저장되어 있다고 가정한다.
다음, 단계 S402에서, 도 1에 도시된 제1 배터리 제어기(102)는 모델링을 통해 획득된 값들에 기반하여 배터리 냉각 시스템의 리크가 존재하는지를 진단한다.
도 6을 참조하여 단계 S402에 대해 상세히 설명하기로 한다.
단계 S600에서, 제1 배터리 제어기(102)는 제1 온도 센서(STin)를 통해 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin)를 센싱하고, 압력 센서(SPin)를 통해 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin)을 센싱하며, 제2 온도 센서(STout)를 통해 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout)를 센싱한다.
다음, 단계 S602에서, 제1 배터리 제어기(102)는 상기 압력 센서(SPin)의 출력인 냉각 유체의 유입 압력(Pin), 상기 제1 온도 센서(STin)의 출력인 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin), 상기 제2 온도 센서(STout)의 출력인 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout), 상기 유입구(110)의 면적, 및 상기 유출구(112)의 면적에 기반하여 상기 수학식 3에 따라 상기 유출구(112) 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE)을 추정한다.
제1 메모리(104)에는 도 5에 도시된 정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C), 유입구(110)의 면적, 유출구(112)의 면적 및 수학식 3이 사전에 저장되어 있다고 가정한다. 상기 수학식 3은 프로그램 코드의 형태로 제1 메모리(104)에 사전에 저장될 수 있고, 하드웨어로 구현되어 제1 배터리 제어기(102)에 포함될 수도 있다.
다음, 단계 S604에서, 제1 배터리 제어기(102)는, 정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)를 계산한다.
다음, 단계 S606에서, 제1 배터리 제어기(102)는, 정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)가 상기 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C)보다 큰지를 판단한다.
정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태시의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)가 상기 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C)보다 큰 경우, 단계 S608에서, 제1 배터리 제어기(102)는 배터리 냉각 시스템(100)에 리크(leak)가 존재하는 것으로 판정한다.
정상 상태 모델링을 통해 획득된 정상 상태의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_NM)과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력(Pout_CE) 간의 차(ΔPout)가 상기 비정상 상태 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값(C)보다 크지 않은 경우, 단계 S610에서, 제1 배터리 제어기(102)는 배터리 냉각 시스템(100)에 리크(leak)가 존재하지 않는 것으로 판정한다.
배터리 냉각 시스템(100)에 리크(leak)가 발생하는 경우, 발생한 리크로 인하여 유출구(112) 측의 냉각 유체의 유출 압력(Pout) 뿐만 아니라, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin)과, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin) 및 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout)도 변화한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법은 고가의 압력 센서를 유출구(112) 측에 설치하는 대신에, 수학식 3에 따라 유입구(110) 측의 냉각 유체의 유입 압력(Pin)과, 유입구(110) 측의 냉각 유체의 온도(Tin) 및 유출구(112) 측의 냉각 유체의 온도(Tout)에 기반하여, 유출구(112) 측의 냉각 유체의 유출 압력(Pout)을 추정한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)의 존재 여부를 감지할 수 있기 때문에, 배터리 냉각 시스템의 고장 인식으로 배터리 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 냉각 시스템의 고장으로 배터리 시스템이 구조적으로 손상되는 것을 초기에 진단할 수 있어 후속 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 배터리의 셀 간 온도 편차 증가의 원인 분석에 대한 신뢰성을 확보할 수 있으며, 배터리 관리 시스템 및 배터리 냉각 시스템 개발시 냉각 성능의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200, 300 : 배터리 냉각 시스템 102 : 제1 배터리 제어기
104 : 제1 메모리
106, 206, 306 : 복수의 배터리 모듈 108, 208, 308 : 하우징
110, 210, 310 : 유입구 112, 212, 312 : 유출구
114. 214, 314 : 냉각 팬 202 : 제2 배터리 제어기
204 : 제2 메모리 302 : 제3 배터리 제어기
304 : 제3 메모리 316 : 리크(leak)
STin : 제1 온도 센서 SPin : 압력 센서
STout: 제2 온도 센서

Claims (15)

  1. 배터리 냉각 시스템의 유입구 측에 설치된 제1 온도센서;
    상기 유입구 측에 설치된 압력 센서;
    상기 배터리 냉각 시스템의 유출구 측에 설치된 제2 온도센서; 및
    상기 압력 센서의 출력, 상기 제1 온도 센서의 출력 및 상기 제2 온도 센서의 출력에 기반하여 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력을 추정하고, 모델링을 통해 획득된 리크(leak)가 존재하지 않는 정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 정상 상태의 유출 압력이라 함)과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력 간의 차를 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값과 비교함으로써 상기 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)의 존재 여부를 판정하는 제어부를 포함하는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 정상 상태의 유출 압력과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력 간의 차가 상기 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값보다 큰 경우, 상기 제어부는 상기 배터리 냉각 시스템에 리크가 존재하는 것으로 판정하는 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리크 진단 기준값은, 상기 정상 상태의 유출 압력에서 모델링을 통해 획득된 인위적으로 리크를 발생시킨 비정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 비정상 상태의 유출 압력이라 함)을 감산한 값인 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도 및 상기 유출구 측의 냉각 유체의 온도에 기반하여 획득되는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 정상 상태의 유출 압력, 상기 비정상 상태의 유출 압력 및 상기 리크 진단 기준값은 상기 유입구를 통해 유입되는 냉각 유체의 유속에 따른 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도별로 획득되는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 수학식
    Figure pat00006
    에 기반하여 획득되고,
    상기에서 Pout은 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력 중 어느 하나이며, Pin은 상기 압력 센서에 의해 감지되는 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력이고, Vin은 상기 유입구의 면적이며, Vout은 상기 유출구의 면적이고, Tout은 상기 제2 온도 센서에 의해 감지되는 온도이며, Tin은 상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 온도인 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 정상 상태의 유출 압력, 상기 비정상 상태의 유출 압력, 상기 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값, 상기 유입구의 면적, 상기 유출구의 면적, 및 상기 수학식이 저장된 메모리를 더 포함하는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 액체를 포함하는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 장치.
  9. 제어부가, 배터리 냉각 시스템의 유입구 측에 설치된 제1 온도센서의 출력, 상기 유입구 측에 설치된 압력 센서의 출력 및 상기 배터리 냉각 시스템의 유출구 측에 설치된 제2 온도센서의 출력에 기반하여, 리크가 존재하지 않는 정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 정상 상태의 유출 압력이라 함) 및 인위적으로 리크를 발생시켜 리크가 존재하는 비정상 상태의 배터리 냉각 시스템의 냉각 유체의 유출 압력(이하, 비정상 상태의 유출 압력이라 함)을 모델링을 통해 획득하고, 상기 획득된 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력에 기반하여 리크 진단 기준값을 계산하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 압력 센서의 출력, 상기 제1 온도 센서의 출력 및 상기 제2 온도 센서의 출력에 기반하여 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력을 추정하고, 상기 정상 상태의 유출 압력과 상기 추정된 현재의 냉각 유체의 유출 압력 간의 차를 상기 리크 진단 기준값과 비교함으로써 상기 배터리 냉각 시스템의 리크(leak)의 존재 여부를 판정하는 단계를 포함하는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 정상 상태의 유출 압력과 상기 추정된 냉각 유체의 유출 압력 간의 차가 상기 모델링을 통해 획득된 리크 진단 기준값보다 큰 경우, 상기 제어부는 상기 배터리 냉각 시스템에 리크가 존재하는 것으로 판정하는 냉각 시스템의 리크 감지 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 리크 진단 기준값은, 상기 정상 상태의 유출 압력에서 상기 비정상 상태의 유출 압력을 감산한 값인 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력, 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도 및 상기 유출구 측의 냉각 유체의 온도에 기반하여 획득되는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 정상 상태의 유출 압력, 상기 비정상 상태의 유출 압력 및 상기 리크 진단 기준값은 상기 유입구를 통해 유입되는 냉각 유체의 유속에 따른 상기 유입구 측의 냉각 유체의 온도별로 획득되는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력은, 수학식
    Figure pat00007
    에 기반하여 획득되고,
    상기에서 Pout은 상기 유출구 측의 현재의 냉각 유체의 유출 압력, 상기 정상 상태의 유출 압력 및 상기 비정상 상태의 유출 압력 중 어느 하나이며, Pin은 상기 압력 센서에 의해 감지되는 유입구 측의 냉각 유체의 유입 압력이고, Vin은 상기 유입구의 면적이며, Vout은 상기 유출구의 면적이고, Tout은 상기 제2 온도 센서에 의해 감지되는 온도이며, Tin은 상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 온도인 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 액체를 포함하는 배터리 냉각 시스템의 리크 감지 방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109540544A (zh) * 2018-11-30 2019-03-29 北京新能源汽车股份有限公司 一种检验电池热管理系统冷却能力的测试系统及测试方法
KR20190058009A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 홍익대학교 산학협력단 배터리 모듈의 셀투셀 온도 편차 최소화를 위한 양방향 냉각 시스템
KR20200083692A (ko) * 2018-12-28 2020-07-09 주식회사 동희산업 차량용 고전압배터리케이스 리크테스트 시스템
CN111602263A (zh) * 2018-03-22 2020-08-28 宝马股份公司 用于机动车的具有用于检测高压电池损坏的检测设备的高压电池、用于检测高压电池损坏的方法以及机动车
KR20210079453A (ko) * 2019-12-19 2021-06-30 주식회사 동희산업 배터리케이스의 밀폐 검사방법
KR20210142289A (ko) * 2020-05-18 2021-11-25 주식회사 디에이치지 전기 자동차용 배터리 열관리 장치의 리크검사장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005241050A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 空調システム
KR20100056204A (ko) * 2008-11-19 2010-05-27 삼성전자주식회사 멀티형 공기조화기 및 그 냉매 누설 진단방법
KR20130020453A (ko) 2011-08-19 2013-02-27 한국과학기술원 수냉식 중대형 배터리의 누수 감지/차단 시스템 및 그 제어 방법
KR20150044228A (ko) * 2013-10-16 2015-04-24 주식회사 엘지화학 누설감지 가능한 이차전지용 가압장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005241050A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 空調システム
KR20100056204A (ko) * 2008-11-19 2010-05-27 삼성전자주식회사 멀티형 공기조화기 및 그 냉매 누설 진단방법
KR20130020453A (ko) 2011-08-19 2013-02-27 한국과학기술원 수냉식 중대형 배터리의 누수 감지/차단 시스템 및 그 제어 방법
KR20150044228A (ko) * 2013-10-16 2015-04-24 주식회사 엘지화학 누설감지 가능한 이차전지용 가압장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190058009A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 홍익대학교 산학협력단 배터리 모듈의 셀투셀 온도 편차 최소화를 위한 양방향 냉각 시스템
CN111602263A (zh) * 2018-03-22 2020-08-28 宝马股份公司 用于机动车的具有用于检测高压电池损坏的检测设备的高压电池、用于检测高压电池损坏的方法以及机动车
CN111602263B (zh) * 2018-03-22 2023-01-13 宝马股份公司 用于机动车的具有用于检测高压电池损坏的检测设备的高压电池及方法以及机动车
CN109540544A (zh) * 2018-11-30 2019-03-29 北京新能源汽车股份有限公司 一种检验电池热管理系统冷却能力的测试系统及测试方法
KR20200083692A (ko) * 2018-12-28 2020-07-09 주식회사 동희산업 차량용 고전압배터리케이스 리크테스트 시스템
KR20210079453A (ko) * 2019-12-19 2021-06-30 주식회사 동희산업 배터리케이스의 밀폐 검사방법
KR20210142289A (ko) * 2020-05-18 2021-11-25 주식회사 디에이치지 전기 자동차용 배터리 열관리 장치의 리크검사장치

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