KR20170056201A - 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

고전압 배터리 시스템의 블로워 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

고전압 배터리 시스템의 블로워 장치가 제공된다. 상기 블로워 장치는, 차량의 실내 공기를 흡입하는 흡입구과, 상기 흡입된 실내 공기를 배터리 모듈 쪽으로 토출하여 상기 배터리 모듈을 냉각시키는 토출구를 구비한 냉각 블로워 유닛 및 상기 토출구에 배치되어, 펠티어 효과를 이용한 냉각 방식으로 상기 토출구를 통해 토출되는 상기 실내 공기를 냉각시키는 쿨러 유닛을 포함한다.

Description

고전압 배터리 시스템의 블로워 장치 및 그 동작 방법{BLOWER DEVICE FOR HIGH VOLTAGE BATTERY SYSTEM AND DRIVING METHOD THERFOR}
본 발명은 고전압 배터리 시스템의 냉각 블로워 장치에 관한 것으로서, 친환경 차량용 배터리 시스템의 냉각 블로워 장치에 관한 것이다.
종래의 차량용 고전압 배터리 시스템은 배터리 모듈(10)과 상기 배터리 모듈의 일측면에 설치된 냉각 블로워 유닛(Blower Unit)을 포함하여, 차량 트렁크 즉, 차량 내의 뒷자석의 후방에 위치하도록 설치된다.
잘 알려진 바와 같이, 상기 냉각 블로워 유닛은 차량 실내 공기를 이용하여 상기 배터리 모듈을 냉각시키는 부품으로, 상기 배터리 모듈의 최적 성능을 유지하기 위한 필수적인 부품이다.
이러한 냉각 블로워 유닛(20)의 작동 메커니즘을 간단히 살펴보면, 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)이 상기 배터리 모듈에 설치된 온도 센서(도시하지 않음)에 의해 상기 배터리 모듈의 온도를 실시간으로 모니터링하고, 상기 배터리 모듈에서 적정 온도 범위(-30℃ ~ 55℃)를 초과하면, 상기 배터리 모듈을 적정 온도 범위 이내로 냉각시키기 위해, 차량의 실내 공기를 상기 배터리 모듈로 밀어 넣도록 상기 블로워 유닛(20)의 풍량을 제어한다.
이와 같이, 종래의 냉각 블로워 유닛은 차량의 실내 공기를 상기 배터리 모듈로 밀어넣는 공냉식 방식으로 상기 배터리 모듈을 냉각시키는데, 차량의 실내 온도가 높은 경우에는 그 냉각 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량의 보급이 확대되면서, 배터리 용량에 대한 소비자의 요구가 커지고 있는 실정인데, 배터리 용량이 커짐에 따라, 냉각 블로워 유닛은 냉각 성능을 높이는 방향으로 설계되어야 한다.
공냉식 방식의 냉각 블로워 유닛의 냉각 성능을 높이기 위해서는, 냉각 블로워 유닛 내의 모터, 임펠러(impeller) 등과 같은 부품의 사이즈를 크게 설계해야 하는데, 이는 냉각 블로워 유닛 자체의 사이즈 및 중량 증대로 이어지기 때문에, 소형화 및 경량화로 설계되어야 하는 차량용 부품 개발의 핵심 목표를 달성하는데 제한 요소로 작용한다.
따라서, 본 발명의 목적은 사이즈 및 중량 증대 없이, 높은 냉각 성능을 제공하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치 및 그 동작방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치는, 차량의 실내 공기를 흡입하는 흡입구과, 상기 흡입된 실내 공기를 배터리 모듈 쪽으로 토출하여 상기 배터리 모듈을 냉각시키는 토출구를 구비한 냉각 블로워 유닛 및 상기 토출구에 배치되어, 펠티어 효과를 이용한 냉각 방식으로 상기 토출구를 통해 토출되는 상기 실내 공기를 냉각시키는 쿨러 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 방법은, 배터리 관리 시스템에서, 배터리 모듈의 온도가 일정 온도이상 인지를 판단하는 단계; 및 상기 배터리 관리 시스템에서, 배터리 모듈의 온도가 일정 온도 이상임을 확인하면, 차량의 실내 공기를 상기 배터리 모듈 쪽으로 토출하는 토출구를 갖는 냉각 블로워 유닛과 상기 토출구에 설치되어 상기 실내 공기를 펠티어 효과를 이용한 냉각 방식으로 상기 토출구를 통해 토출되는 상기 실내 공기를 냉각시키는 쿨러 유닛을 가동시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 냉각 블로워 유닛에 간단한 구조를 갖는 쿨러 유닛을 설치함으로써, 냉각 블로워 유닛의 사이즈 및 중량 증대 없이, 냉각 블로워 유닛의 냉각 성능을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 차량용 고전압 배터리 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 블로워 장치의 전체 외관을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 쿨러 유닛의 외관을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 쿨러 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 열전 소자의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 기판의 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 증발기의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 증발기에 연결된 차량 공조 시스템(HVAC)의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 차량용 고전압 배터리 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 블로워 장치의 전체 외관을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 배터리 시스템(30)은 배터리 모듈(10)과 상기 배터리 모듈(10)의 외관을 형성하는 하우징(11)의 일측면에 형성된 통풍구(13)에 바람을 넣는 블로워 장치(50)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 블로워 장치(50)는 냉각 블로워 유닛(20) 및 상기 냉각 블로워 유닛(20)에 결합된 쿨러 유닛(40)을 포함한다. 도 2에 도시하지는 않았으나, 상기 냉각 블로워 유닛(20)과 상기 쿨러 유닛(40)의 동작은 배터리 관리 시스템(BMS의 ECU)에 의해 제어될 수 있다.
상기 냉각 블로워 유닛(20)은 배터리 모듈(10)의 일측면에 설치되어, 차량의 실내 공기를 상기 배터리 모듈(10)로 밀어넣는 공냉식 냉각 블로워로서, 송풍 모터(21), 상기 송풍 모터(21)에 의해 송풍실(23) 내에서 회전하는 송풍팬(25), 상기 송풍실(23)로 차량의 실내 공기(또는 바람)를 유입시키는 흡입구(27), 상기 송풍팬(25)의 회전에 의해 차량의 실내 공기(또는 바람)를 배터리 모듈(도 1의 13) 쪽으로 토출하는 토출구(29)를 포함하도록 구성된다.
상기 쿨러 유닛(40)은 상기 냉각 블로워 유닛(20)의 토출구(29)에 삽입 결합하고, 상기 흡입구(27)를 통해 상기 송풍실(23)로 유입되는 차량의 실내 공기의 온도를 낮추도록 구성된다. 이렇게 함으로써, 상기 배터리 모듈(10)에는 더 차가운 공기(또는 바람)를 밀어넣을 수 있게 된다.
이러한 쿨러 유닛(40)는 상기 토출구(29)의 일면에 설치 가능한 사이즈를 가지며, 간단한 내부 구조로 이루어져 있기 때문에, 냉각 블로워 유닛(20)의 자체 사이즈(송풍 모터의 사이즈) 및 중량 증대 없이, 냉각 블로워 유닛(20)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 쿨러 유닛(40)은 내부에 얇고 작은 사이즈를 가지면서도 우수한 냉각 성능을 제공하는 열전 소자를 포함하고 있기 때문에, 냉각 블로워 유닛의 냉각 성능을 더욱 극대화할 수 있다.
이하, 상기 쿨러 유닛(40)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 쿨러 유닛의 외관을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 쿨러 유닛의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 쿨러 유닛(40)은 히트 파이프(42), 상기 히트 파이프(42)의 상부에 배치되는 열전 소자(44), 상기 열전 소자(44)의 상부에 배치되는 방열판(46) 및 상기 방열판(46)의 상부에 배치되는 증발기(48)을 포함한다.
히트 파이프(42)
상기 히트 파이프(42)는 상기 송풍실(23)을 거쳐 상기 토출구(29) 쪽으로 이동하는 차량의 실내 공기(또는 바람)의 온도를 상부에 위치한 상기 열전 소자(44) 쪽으로 전달하는 구성으로서, 베이스 플레이트(42-1)와 상기 베이스 플레이트(42-1)의 하면에서 돌출되는 복수의 핀(42-2)을 포함한다.
상기 복수의 핀(42-2)은 상기 토출구(29)의 일면에 형성된 삽입홈에 삽입되어, 상기 송풍실(23)을 거쳐 상기 토출구(29) 쪽으로 이동하는 차량의 실내 공기와 접촉하도록 구성된다.
상기 복수의 핀(42-2)은 상기 토출구(29) 쪽으로 이동하는 차량의 실내 공기의 이동을 방해하지 않으면서, 동시에 차량의 실내 공기와의 접촉면을 최대한 넓히기 위해, 판 형상을 갖도록 구성된다.
상기 베이스 플레이트(42-1)는 상기 복수의 핀(42-2)을 통해 차량의 실내 공기에 포함된 열을 전달받고, 전달받은 열을 상부에 위치한 열전자 소자(44)로 전달한다. 상기 베이스 플레이트(42-1)와 상기 복수의 핀(42-2)은 열전도율이 좋은 금속재의 재질이라면 그 종류에 제한이 없다.
열전 소자(44)
상기 열전 소자(44)는 상기 베이스 플레이트(42-1)의 상면과 접촉되도록 상기 베이스 플레이트(42-1)의 상부에 배치되어, 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용하여 상기 히트 파이프(42)로부터 전달되는 열을 냉각시킨다.
상기 열전 소자(44)는 도 5에 도시된 바와 같이, 양극 단자(44-1)와 음극 단자(44-2)에 각각 제1 전압(V1, 예컨대, 12V)과 제2 전압(V2, 예컨대, GND)을 인가하면, 펠티어 효과로 인해 상기 양단자에 전기적으로 연결된 상기 기판(44-4)의 한쪽 면은 흡열 반응에 의해 온도가 하강하는 냉각부(흡열면)을 형성하고, 상기 한쪽 면의 반대면은 발열 반응에 의해 온도가 상승하는 발열부(발열면)을 형성한다.
이러한 원리를 이용하여, 온도가 하강하는 상기 기판(44-4)의 한쪽면(또는 흡열면)을 냉각 블로어 유닛(20)의 토출구(29) 쪽으로 향하도록 상기 베이스 플레이트(42-1)의 상부면과 접촉하도록 배치함으로써, 상기 냉각 블로워 유닛(20)의 토출구(29)를 이동하는 차량의 실내 공기(또는 바람)의 온도를 낮출 수 있다.
상기 흡열면의 반대면인 상기 기판(44-4)의 발열부(발열면)는 상기 흡열면의 흡열 반응에 비례하는 발열반응에 따라 열을 방출하게 되는데, 이 열이 얼마나 원활히 방출되는지 여부에 따라 상기 흡열면 쪽에서의 냉각 성능의 효율이 결정된다. 발열을 극대화하기 위해, 상기 열전 소자(44)의 상부(발열면의 상부)에 방열판(46)이 배치된다.
도 6에는 흡열 반응에 의해 온도가 하강하는 냉각부(흡열면)와 발열반응에 의해 온도가 상승하는 발열부(발열면)를 갖는 상기 기판(44-4)의 내부 구조의 일 예가 도시된다.
간략히 설명하면, 상기 기판(44-4)은 2개의 세라믹판과, 상기 2개의 세라믹판 사이에 2개의 전기 전도판을 포함하도록 구성되고, 2개의 전기 전도판들 중 하나의 전기 전도판은 전압이 인가되는 양극 단자와 음극 단자와 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 2개의 전기 전도판들 사이에는 P형 반도체와 N형 반도체를 포함하는 다수의 반도체 소자가 매트릭스 형태로 배열된다. 이러한 기판(44-4)을 갖는 열전자 소자는 공지의 기술인바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
방열판(46)
전술한 바와 같이, 상기 열전 소자(44)의 발열부(발열면) 쪽에서의 발열 성능을 극대화하기 위해, 상기 열전 소자(44)의 발열부(발열면)에 부착되도록 상기 열전 소자(44)의 상부에 상기 방열판(46)이 배치된다.
상기 방열판(46)은 도 4에 도시된 바와 같이, 방열 플레이트(46-1)와 상기 방열 플레이트(46-1)에서 상부로 돌출되는 다수의 방열핀(46-2)을 포함한다.
각 방열핀(46-2)은 상기 방열 플레이트(46-1)의 일면으로부터 사각기둥 형상으로 돌출되며, 그 상단면은 사각형상의 평탄한 면을 갖도록 형성하여, 그 방열면적을 극대화하도록 구성된다.
면적이 클수록 방열 효과가 크게 되며 또 열전도율을 좋게 하기 위하여 열전도율이 좋은 금속재의 재질로 구성되고 열을 발생하는 상기 열전 소자(44)의 발열부(발열면)에 부착되어 이 발열부에서 발생한 열을 공기와 열 교환시켜 공 냉각식으로 발열체를 냉각시킨다.
증발기(48)
전술한 방열판(46)만으로는 발열에 대한 한계가 있기에, 방열효율을 더 극대화 하기 위해 방열판(46) 상에 차량 공조 시스템(HVAC)으로부터 저압의 액체상태인 냉매를 공급받는 증발기(48)가 배치된다.
상기 증발기(48)는 저온 저압으로 감압된 액체 상태의 냉매를 이용하여 상기 방열판(46) 또는 상기 방열판(46)의 주변의 열을 흡수하는 방식으로 상기 방열판(46)을 냉각시킨다.
구체적으로, 상기 증발기(48)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 냉매가 흐르는 복수의 U자형 냉매관(48-1)과, 상기 냉매관(48-1)과 직교하도록 결합되어, 상기 냉매관(14)의 외주에 냉매의 전열을 촉진시키는 다수의 냉매 방열판(48-3)을 포함한다. 여기서, 상기 냉매관(48-1)은 지그재그 형태로 배열되어 상기 냉매가 순차적으로 흐르도록 구성된다.
또한, 상기 증발기(48)는 상기 냉매관(48-1) 일측에 상기 냉매를 유입하는 유입관(48-5)와 상기 냉매관(48-1) 타측에 상기 냉매를 유출하는 유출관(16b)을 포함하도록 구성된다.
도 8은 상기 증발기(48)와 연동하는 차량 공조 시스템(60)의 블록도로서, 상기 차량 공조 시스템(60)은 압축기(61), 응축기(63), 리시버드라이어(65) 및 팽창 밸브(67)를 포함한다.
압축기(61)는 증발기(48)에서 증발한 저압 기체인 냉매 증기가 응축되기 쉽도록 저압 기체 상태의 냉매 증기를 압축하여 고압 기체 상태의 냉매 증기를 생성한다.
응축기(63)는 상기 압축기(61)를 통과한 고압 기체 상태의 냉매 증기를 공기 또는 물과의 열교환을 통해 고압 액체 상태의 냉매를 생성한다.
리시버드라이어(65)는 상기 액체 상태의 냉매를 저장하는 일종의 탱크로서, 냉매 속에 섞여 있는 습기를 제거한다.
팽창밸브(67)는 액체 상태의 냉매를 증발기(48)에 공급하여 액체의 증발에 의한 열흡수 작용이 용이하도록 압력과 온도를 강하시킨 저압 액체 상태의 냉매를 생성하고, 동시에 증발기(48)에 공급되는 냉매의 적정한 유량을 조절한다.
이러한 증발기(48)는 시스템 냉각 요구 성능에 따라 적용 여부를 판단하여 선택적으로 적용 가능하다. 예를 들면, 상기 열전 소자(44)는 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 제1 온도(예를 들면, 40℃) 이상인 경우에 동작하도록 배터리 관리 시스템에 의해 제어되고, 상기 증발기(48)는 상기 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도(예를 들면, 45℃) 이상인 경우에 동작하도록 상기 배터리 관리 시스템에 의해 제어될 수 있다.
즉, 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 상기 제1 온도 이상 상기 제2 온도 미만에서는 상기 열전 소자(44)의 동작을 개시하여, 냉각 블로워 유닛의 냉각 성능을 향상시키고, 상기 제2 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 상기 제2 온도 이상인 경우, 상기 증발기(48)의 동작을 개시하여, 냉각 블로워 유닛의 냉각 성능을 극대화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 과정을 도시한 순서도 이다.
도 9를 참조하면, 먼저, 배터리 모듈(10)의 충방전 동작에 따라, 상기 배터리 모듈(10)이 발열을 시작한다(S910).
이어, 배터리 관리 시스템에서는, 상기 배터리 모듈(10)의 온도 센서(도시하지 않음)로부터 제공되는 상기 배터리 모듈(10)의 발열 온도를 실시간으로 모니터링하고, 상기 배터리 모듈(10)의 현재 발열 온도가 제1 온도(T1) 이상인지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 제1 온도(T1)는 배터리 모듈(10)의 냉각 개시를 결정하기 위한 기준 온도로서, 일 예로, 40℃일 수 있다.
이어, 판단 결과, 상기 배터리 모듈(10)의 현재 발열 온도가 제1 온도(T1) 이상인 것으로 확인되면, 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 냉각 블로워 유닛(20)과 열전 소자(44)에 전원이 인가되어, 냉각 블로워 유닛(20)과 열전 소자(44)가 동작을 개시한다(S930).
냉각 블로워 유닛(20)의 동작 개시에 따라 냉각 블로워의 송풍 모터(21)와 송풍 팬(25)이 회전을 시작하고, 이에 따라 냉각 블로워 유닛(20)의 토출구(29)에서 배터리 모듈(10) 쪽으로 차량 실내 공기가 이동하는 바람이 생성되고, 이 바람에 의해 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 하강하게 된다.
차량의 실내 온도가 높은 경우, 냉각 블로워 유닛(20)에서 생성하는 바람만으로는 그 냉각 성능이 떨어지기 때문에, 상기 열전 소자(44)의 펠티어 효과를 이용하여, 상기 열전 소자(44)의 발열부(또는 발열면)에서 일어나는 발열 반응에 의해 상기 열전 소자(44)의 상부에 배치된 방열판(46)에서 열을 방출하고, 동시에 상기 발열반응에 비례하여 상기 열전 소자(44)의 냉각부(또는 흡열면)에서 일어나는 흡열 반응에 의해 히트 파이프(42)의 온도는 하강하게 된다. 이에 따라 차량의 실내 온도가 높을지라도 상기 토출구(29)에서 토출되는 바람은 상기 토출구(29)의 내부로 삽입된 상기 히트 파이프(42)의 핀(42-2)과의 접촉에 의해 상기 바람의 온도를 효과적으로 낮출 수 있게 된다.
이어, 배터리 관리 시스템에서, 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 적정 온도로 하강하였는지 여부를 판단하고(S940), 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 적정 온도까지 하강하면, 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 냉각 블로워 유닛과 상기 열전 소자의 동작이 중지된다(S950). 만일, 상기 단계 S940에서 판단한 시점의 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 상기 적정 온도까지 하강하지 않은 것으로 판단되면, 상기 냉각 블로워 유닛(20)과 상기 열전 소자(44)의 동작은 지속한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 과정을 도시한 순서도 이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동작 과정은 상기 배터리 모듈(10)의 현재 발열 온도가 제1 온도(T1)보다 높은 제2 온도(T2)인 경우, 증발기가 추가로 동작을 개시하는 점에서 도 9에서 설명한 동작 과정과 차이가 있다.
먼저, 배터리 모듈(10)의 충방전 동작에 따라, 상기 배터리 모듈(10)이 발열을 시작한다(S1010).
이어, 상기 배터리 모듈(10)의 현재 발열 온도가 제2 온도(T2) 이상인지 여부를 판단한다(S1020). 여기서, 상기 제2 온도(T2)는 배터리 모듈(10)의 냉각 개시를 결정하기 위한 기준 온도로서, 상기 증발기(48)의 동작 개시를 결정하기 위한 기준 온도이다. 일 예로, 상기 제2 온도(T2)는 45℃일 수 있다.
이어, 상기 배터리 모듈(10)의 현재 발열 온도가 제2 온도(T2) 이상인 것으로 확인되면, 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 냉각 블로워 유닛(20)과 열전 소자(44)에 전원이 인가되어, 냉각 블로워 유닛(20)과 열전 소자(44)가 동작을 개시한다. 이때, 증발기(48)도 동작을 개시한다. 즉, 상기 증발기(48)가 유입관(도 7의 48-5)을 통해 차량 공조 시스템(60)으로부터 저압 액체 상태의 냉매를 공급받기 시작한다 (S1030).
냉각 블로워 유닛(20), 열전 소자(44) 및 증발기(48)의 동작 개시에 따라 상기 배터리 모듈의 온도는 하강을 시작하게 되는데, 특히, 증발기(48)의 동작 개시에 따른 열교환 메커니즘에 따라 상기 열전 소자(44)의 상부에 배치된 방열판(46)의 열 방출량이 증가하고, 상기 방열판(46)이 열 방출량 증가에 따라 상기 열전 소자(44)의 냉각부(흡열면)의 열 흡수량이 증가하게 된다. 열 흡수량의 증가에 따라 히트 파이프(42)의 핀(42-2)에 접촉되는 바람을 더욱 효과적으로 낮출 수 있게 된다.
한편, 상기 증발기(48)의 동작 개시 시점은 차량 공조 시스템(60)으로부터의 냉매 유입 시점으로 볼 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 상기 증발기(48)의 동작을 원활하게 제어하기 위해, 상기 차량 공조 시스템(60)과 연동하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, CAN 또는 LIN 통신과 같은 차량 네트워크 통신으로, 배터리 관리 시스템과 차량 공조 시스템(60)은 다양한 제어 정보를 주고 받을 수 있다.
이어, 배터리 관리 시스템에서, 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 적정 온도로 하강하였는지 여부를 판단하고(S1040), 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 적정 온도까지 하강하면, 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 냉각 블로워 유닛(20)과 상기 열전 소자(44) 및 상기 증발기(48)의 동작이 중지된다(S1050). 여기서, 상기 증발기(48)의 동작 중지는 차량 공조 시스템(60)으로부터 상기 증발기(48)로의 냉매 유입의 중지를 의미한다.
만일, 상기 단계 S1040에서 판단한 시점의 배터리 모듈(10)의 발열 온도가 상기 적정 온도까지 하강하지 않은 것으로 판단되면, 상기 냉각 블로워 유닛(20)과 상기 열전 소자(44)및 상기 증발기(48)의 동작은 지속한다.
이상의 실시 예에 따른 본 발명은 공냉식 냉각 블로워에 열전 소자를 구비한 간단한 구조의 쿨러 유닛을 추가함으로써, 냉각 성능을 극대화하고, 소형화 및 중량 절감을 달성할 수 있다. 기존의 냉각 블로워 유닛의 구조 변경 없이, 단순히, 냉각 블로워 유닛이 토출구 쪽에 삽입결합하는 방식으로 실제품 적용에 유리하다.
이상에서와같이 본 발명은 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 차량의 실내 공기를 흡입하는 흡입구과, 상기 흡입된 실내 공기를 배터리 모듈 쪽으로 토출하여 상기 배터리 모듈을 냉각시키는 토출구를 구비한 냉각 블로워 유닛; 및
    상기 토출구에 배치되어, 펠티어 효과를 이용한 냉각 방식으로 상기 토출구를 통해 토출되는 상기 실내 공기를 냉각시키는 쿨러 유닛
    을 포함하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치.
  2. 제1항에서, 상기 쿨러 유닛은,
    펠티어 효과에 의한 흡열 반응 및 발열 반응을 이용한 열전 소자를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치.
  3. 제1항에서, 상기 쿨러 유닛은,
    상기 토출구에 형성된 삽입홈에 삽입 결합됨을 특징으로 하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치.
  4. 제1항에서, 상기 쿨러 유닛은,
    상기 토출구에 배치되는 히트 파이프;
    상기 히트 파이프의 상부에 배치되어, 상기 펠티어 효과를 이용한 흡열 반응 및 발열 반응을 이용하여 상기 히트 파이프를 냉각 시키는 열전 소자;
    상기 열전 소자의 상부에 배치되어, 상기 발열 반응에 의해 생성되는 열을 상부로 방출하는 방열판; 및
    상기 방열판의 상부에 배치되어, 상기 방열판의 상부로 방출하는 열을 저온 저압으로 감압된 액체 상태의 냉매를 이용하여 냉각시키는 증발기
    를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치.
  5. 제4항에서, 상기 히트 파이프는,
    베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트의 하면에서 돌출되는 복수의 핀을 포함하며,
    상기 복수의 핀은
    상기 토출구의 일측면에 형성된 삽입홈에 삽입되어, 상기 토출구를 통해 토출되는 상기 실내 공기를 냉각시킴을 특징으로 하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치.
  6. 제5항에서, 상기 열전 소자는,
    베이스 플레이트 상에 배치되어, 상기 복수의 핀을 통해 전달되는 상기 실내 공기의 열을 흡열 반응을 이용하여 냉각시키는 흡열면; 및
    상기 흡열면의 반대면으로서, 상기 흡열 반응에 비례하는 발열반응에 생성되는 열을 상기 방열판으로 방출하는 발열면을 포함하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치.
  7. 배터리 관리 시스템에서, 배터리 모듈의 온도가 일정 온도이상 인지를 판단하는 단계; 및
    상기 배터리 관리 시스템에서, 배터리 모듈의 온도가 일정 온도 이상임을 확인하면, 차량의 실내 공기를 상기 배터리 모듈쪽으로 토출하는 토출구를 갖는 냉각 블로워 유닛과 상기 토출구에 설치되어 상기 실내 공기를 펠티어 효과를 이용한 냉각 방식으로 상기 토출구를 통해 토출되는 상기 실내 공기를 냉각시키는 쿨러 유닛을 가동시키는 단계
    를 포함하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 방법.
  8. 제7항에서, 상기 쿨러 유닛은,
    상기 토출구에 배치되는 히트 파이프와, 상기 히트 파이프의 상부에 배치되어, 상기 펠티어 효과를 이용한 흡열 반응 및 발열 반응을 이용하여 상기 히트 파이프를 냉각 시키는 열전 소자와, 상기 열전 소자의 상부에 배치되어, 상기 발열 반응에 의해 생성되는 열을 상부로 방출하는 방열판 및 상기 방열판의 상부에 배치되어, 상기 방열판의 상부로 방출하는 열을 저온 저압으로 감압된 액체 상태의 냉매를 이용하여 냉각시키는 증발기를 포함하고,
    상기 쿨러 유닛을 가동시키는 단계는,
    상기 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 열전 소자에 전원을 인가하여, 상기 열전 소자를 가동시키는 단계; 및
    차량 공조 시스템과 연동하는 상기 상기 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 차량 공조 시스템으로부터의 저압 액체 상태의 냉매를 상기 증발기로 공급하여 상기 증발기를 가동시키는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 방법.
  9. 제8항에서, 상기 쿨러 유닛을 가동시키는 단계는,
    상기 일정 온도에 따라, 상기 배터리 제어 시스템이 상기 증발기를 선택적으로 가동시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 방법.
  10. 제9항에서, 상기 일정 온도는 제1 온도 및 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도를 포함하고,
    상기 쿨러 유닛을 가동시키는 단계는,
    상기 배터리 모듈의 온도가 상기 제1 온도에 도달하면, 상기 열전 소자를 가동시키는 단계; 및
    상기 배터리 모듈의 온도가 상기 제2 온도에 도달하면, 상기 열전 소자와 상기 증발기를 모두 가동시키는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 시스템의 블로워 장치의 동작 방법.
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