KR20170070586A - electric vehicle high voltage battery cooling system using outside air - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존의 전기자동차 고전압 배터리 냉각 시스템과 달리, 버려지는 외기를 이용하여 냉각 과정이 이루어지는 새로운 시스템으로써, 기존보다 연비효율, 냉방성능, 배터리 수명 향상의 효과가 있는 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템은 구조적으로 외기 흡입의 나카 홀(100)과 흡입된 공기를 압축하기 위한 에어 컴프레서(300)과 압축된 공기를 냉기로 변환해줄 볼텍스 튜브(500)와 고전압 배터리(800) 냉각 후 온도가 상승된 공기를 트렁크 쪽으로 토출해줄 팬(900)으로 구성되어 있으며, 공기가 이동할 수 있는 통로의 플라스틱 파이프(200, 400, 600, 700)로 구성되어 있으며, 제어부를 포함한다.Unlike a conventional electric vehicle high voltage battery cooling system, the present invention is a new system in which a cooling process is performed by using an abandoned outside air, and thus a high voltage battery cooling ≪ / RTI >
The high voltage battery cooling system for an electric vehicle according to the present invention comprises an air compressor (300) for compressing air sucked into the nacelle hole (100) structured by external air sucking, a vortex tube (500) for converting compressed air into cold air, And a fan 900 for discharging air having a raised temperature after the high voltage battery 800 is cooled to the trunk side. The air conditioner 100 includes plastic pipes 200, 400, 600, and 700, And a control unit.

Description

전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템{electric vehicle high voltage battery cooling system using outside air}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high voltage battery cooling system,

본 발명은 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차의 고전압 배터리 급속 충전 후, 온도가 상승되는 고전압 배터리를 냉각함에 있어, 주행 중 버려지는 외부의 공기를 유입하여 이를 영하의 공기로 변환시킨 후 짧은 시간 내 고전압 배터리 냉각이 이루어져 기존의 시스템에 비해 효율을 향상시킨 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-voltage battery cooling system for an electric vehicle, and more particularly, to a high-voltage battery cooling system for an electric vehicle, The present invention relates to a high-voltage battery cooling system for use in an electric vehicle outside environment, in which a high-voltage battery is cooled in a short time after being converted into sub-zero air, thereby improving efficiency compared to the conventional system.

기존의 전기자동차의 고전압 배터리 냉각 시스템은 차량 내부의 차가워진 공기를 이용하여 냉각시키는 시스템으로써, 내기손실로 인한 연비효율과 냉방성능 하락의 경향이 있다. 차가워진 내기의 손실 상황에서, 운전자가 맞추어 놓은 차량 내부의 온도를 맞추기 위해 추가적인 컴프레서의 소모 동력이 발생하며, 아울러 운전자가 맞추어 놓은 차량 내부의 온도가 빠르게 맞추어지지 않는 경향이 있다.The existing electric vehicle high voltage battery cooling system is a system that uses cooling air inside the vehicle to cool the vehicle, so there is a tendency for the fuel efficiency and the cooling performance to deteriorate due to the loss loss. In the loss situation of the cold wins, there is an additional consumption power of the compressor in order to adjust the temperature inside the vehicle that the driver has adjusted, and the temperature inside the vehicle that the driver has adjusted tends not to be adjusted quickly.

또한, 차량 내부의 차가워진 공기는 온도의 한계로 인해 고전압 배터리를 빠르게 냉각시킬 수 없기 때문에 이로 인한 고전압 배터리 수명의 문제도 존재한다.In addition, there is also a problem of high voltage battery life due to the fact that the cooled air inside the vehicle can not cool the high voltage battery quickly due to the temperature limit.

위의 경향들은 자동차 업계에서도 보다 효율적인 방안을 찾고자 하고 있다.These trends are also looking for more efficient ways in the automotive industry.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 전기자동차의 고전압 배터리 냉각 시스템을 차량의 내기가 아닌, 버려지는 외기를 이용하여 보다 빠르게 냉각시켜 연비효율과 냉방성능, 배터리 수명 향상의 효과를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a high-voltage battery cooling system for an electric vehicle that cools a battery cooling system using an outside air discharged from a vehicle rather than a vehicle interior to improve fuel efficiency, cooling performance, The purpose is to provide.

상기의 목적을 달성하기 위해 발명된 본 제품은 전기자동차 외부에 외기 흡입을 위한 나카 홀이 형성되어 있으며; 압축된 공기를 만들어 주기 위한 120W 소모 전력의 에어 컴프레서가 구비되어 있으며; 압축된 공기를 영하의 냉기로 만들어 주기 위한 볼텍스 튜브가 구비되어 있으며; 고전압 배터리 냉각 후 온도가 상승한 공기를 트렁크 쪽으로 토출해주는 팬이 구비되어 있으며; 각각의 제품 사이에 공기가 이동할 수 있는 플라스틱 파이프가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to attain the above object, the present invention has a nacelle hole for sucking ambient air outside an electric vehicle; An air compressor with 120 W power consumption for producing compressed air is provided; A vortex tube for making the compressed air into freezing cold; A fan for discharging air having a temperature rising after cooling the high voltage battery to the trunk side; And a plastic pipe capable of moving air is connected between the respective products.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 전기자동차 급속 충전 후 온도가 상승된 고전압 배터리를 냉각함에 있어, 주행 중 버려지는 외부의 공기를 흡입하여 고전압 배터리를 냉각시킴으로써 내기 손실로 인한 문제점을 방지하고, 영하의 공기를 공급함으로써 빠른 배터리 냉각으로 연비효율과 냉방성능, 배터리 수명 향상의 효과를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, in cooling a high-voltage battery whose temperature has been increased after rapid charging of an electric vehicle, it is possible to prevent the problem caused by loss of the air by cooling the high- It is possible to provide the effect of improving fuel efficiency, cooling performance, and battery life by fast battery cooling.

도 1은 본 발명에 의한 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템의 구조를 도시한 구성도이다.
도 2는 나카 홀을 위에서 내려다 본 구성도이다.
도 3은 나카 홀을 정면에서 바라본 구성도이다.
도 4는 나카 홀과 에어 컴프레서 사이에 위치한 플라스틱 파이프를 정면에서 바라본 구성도이다.
도 5는 에어 컴프레서를 정면에서 바라본 구성도이다.
도 6은 에어 컴프레서와 볼텍스 튜브 사이에 위치한 플라스틱 파이프를 정면에서 바라본 구성도이다.
도 7은 볼텍스 튜브를 위에서 내려다 본 구성도이다.
도 8은 볼텍스 튜브의 온기 토출구와 차량 트렁크 사이에 위치한 플라스틱 파이프를 정면에서 바라본 구성도이다.
도 9는 볼텍스 튜브의 냉기 토출구와 고전압 배터리 사이에 위치한 플라스틱 파이프를 정면에서 바라본 구성도이다.
도 10은 고전압 배터리 후면에 위치한 팬을 정면에서 바라본 구성도이다.
도 11은 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템의 제어 알고리즘이다.FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a high-voltage battery cooling system for an electric vehicle outside environment according to the present invention.
Fig. 2 is a view of the nacal hole viewed from above.
Fig. 3 is a view showing the nacahole from the front.
4 is a front view of the plastic pipe located between the nacelle hole and the air compressor.
Fig. 5 is a configuration view of the air compressor viewed from the front. Fig.
6 is a front view of the plastic pipe located between the air compressor and the vortex tube.
7 is a view of the vortex tube as viewed from above.
8 is a view showing a plastic pipe placed between the warm discharge port of the vortex tube and the vehicle trunk from the front.
9 is a front view of the plastic pipe located between the cold air discharge port of the vortex tube and the high voltage battery.
10 is a front view of the fan located on the rear side of the high voltage battery.
11 is a control algorithm of a high voltage battery cooling system for an electric vehicle outside air.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 통해 살펴보면, 본 발명은 기본적으로 외기 흡입의 나카 홀(100)과 흡입된 공기를 압축하기 위한 에어 컴프레서(300)과 압축된 공기를 냉기로 변환해줄 볼텍스 튜브(500)와 고전압 배터리(800) 냉각 후 온도가 상승된 공기를 트렁크 쪽으로 토출해줄 팬(900)으로 구성되어 있으며, 공기가 이동할 수 있는 통로의 플라스틱 파이프(200, 400, 600, 700)로 구성되어 있다.Referring first to FIG. 1, the present invention basically comprises an air compressor 100 for compressing air sucked into the nacelle 100, a vortex tube 500 for converting compressed air into cold air, A battery 900, and a fan 900 for discharging air having a temperature raised to a trunk side after cooling the battery 800, and is composed of plastic pipes 200, 400, 600, and 700 through which air can move.

이하, 본 발명에 의한 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템의 바람직한 실시례를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a high-voltage battery cooling system for an electric vehicle outside the vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2와 도 3은 음압을 형성하여 외기를 차량 내부로 흡입하기 위한 곡선 형태의 나카 홀(100)을 나타낸 것이며, 고전압 배터리(800) 냉각이 필요하지 않을 때, 주행 저항을 줄이기 위한 나카 홀(100)과 동일한 형상의 나카 홀 가변형 덮개(101)와 오염된 공기가 고전압 배터리(800)로 유입되는 것을 막아줄 에어 필터(102)로 구성되어 있다.2 and 3 show a curved nacahole 100 for sucking outside air into the vehicle by forming a negative pressure. When the high-voltage battery 800 is not required to be cooled, 100 and a air filter 102 for preventing contaminated air from flowing into the high-voltage battery 800. The high-voltage battery 800 is a high-voltage battery.

도 4는 나카 홀(100)과 에어 컴프레서(300) 사이 공기가 이동할 수 있는 통로인 가벼운 재질의 플라스틱 파이프 1(200)를 나타낸 것이다.4 shows a plastic pipe 1 200 made of a light material, which is a path through which air can move between the nacelle hole 100 and the air compressor 300.

도 5는 볼텍스 튜브(500)로 약 40psi 정도의 압축된 공기를 공급하기 위한, 120W 소모 전력의 에어 컴프레서(300)를 나타낸 것이다.5 shows an air compressor 300 of 120 W power consumption for supplying about 40 psi of compressed air to the vortex tube 500.

도 6은 에어 컴프레서(300)와 볼텍스 튜브(500) 사이 공기가 이동할 수 있는 통로인 가벼운 재질의 플라스틱 파이프 2(400)를 나타낸 것이다.6 shows a plastic pipe 2 400 made of a light material, which is a path through which air can move between the air compressor 300 and the vortex tube 500.

도 7은 압축된 공기를 영하의 냉기로 변환시켜 줄 볼텍스 튜브(500)를 나타낸 것이며, 별도의 소모 동력 없이 압축된 공기가 유입되면, 와류를 발생시켜 공급된 공기 량의 약 70% 정도를 냉기로 변환시켜 주는 장치로써, 두 가지의 와류를 발생시키기 위해 우측의 공기 통로(502)와 좌측의 공기 통로(503)로 구성되어 있다. 또한, 압축된 공기가 유입되는 유입구(504)와 와류 생성을 위한 삼각형 모양의 내부 구조를 형성하고 있는 우측 와류 발생 장치(505)와 좌측 와류 발생 장치(506)로 구성되어 있다.7 shows a vortex tube 500 for converting compressed air into freezing air at a subzero temperature. When compressed air flows into the vortex tube 500 without consuming power, the vortex is generated and about 70% And is composed of a right air passage 502 and a left air passage 503 for generating two vortices. In addition, it comprises an inlet 504 through which compressed air flows and a right vortex generator 505 and a left vortex generator 506 that form a triangular internal structure for generating vortex.

도 8은 볼텍스 튜브(500)의 온기 토출구와 차량 트렁크 사이 공기가 이동할 수 있는 통로인 가벼운 재질의 플라스틱 파이프 3(600)를 나타낸 것이며, 곡선형의 모양으로 형성되어 있다.8 shows a plastic pipe 3 600 made of a light material, which is a path through which air can move between the warm air discharge port of the vortex tube 500 and the vehicle trunk, and is formed in a curved shape.

도 9는 볼텍스 튜브(500)의 냉기 토출구와 고전압 배터리(800) 사이 공기가 이동할 수 있는 통로인 가벼운 재질의 플라스틱 파이프 4(700)를 나타낸 것이다.9 shows a plastic pipe 4 (700) made of a light material, which is a path through which air can move between the cold air discharge port of the vortex tube 500 and the high voltage battery 800.

도 10은 고전압 배터리(800) 냉각 후, 온도가 상승한 공기를 차량 트렁크 쪽으로 토출시켜 줄 팬(900)을 나타낸 것이다.10 shows a fan 900 for discharging air having a temperature increased to the trunk of the vehicle after the high-voltage battery 800 is cooled.

도 11은 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템의 제어 구성도를 나타낸 것이며, 기본적으로 고전압 배터리(800) 냉각이 필요한 상황임을 지속적으로 판단하고, 냉각이 필요하다면 외기온과 고전압 배터리(800) 온도를 비교하여, 외기온이 낮으면 냉각의 효과를 볼 수 있을 때까지는 에어 컴프레서(300) 동력 소모 방지를 위해 나카 홀 가변형 덮개(101)를 개방하여 냉각을 진행한다. 반면에, 외기온이 고전압 배터리(800) 온도보다 높아 냉각의 효과를 볼 수 없는 상황이라면, 나카 홀 가변형 덮개(101)를 개방하고, 에어 컴프레서(300)를 구동시켜 볼텍스 튜브(500)의 효과로 냉기 생성을 통한 고전압 배터리(800) 냉각을 진행한다. 특히, 혹서 지역 혹은 차량 정차 시의 외기를 이용하여 고전압 배터리(800) 냉각이 어려운 상황에서는, 기존의 고전압 배터리(800) 냉각 시스템인, 내기를 이용하는 냉각 팬을 작동시킨다.11 is a control block diagram of a high-voltage battery cooling system for use in an outside automobile vehicle. Basically, it is continuously determined that the high-voltage battery 800 needs to be cooled. If cooling is required, the outside temperature and the high- When the outside air temperature is low, the nacelle hole variable lid 101 is opened to prevent the power consumption of the air compressor 300 until the cooling effect can be seen. On the other hand, if the outside temperature is higher than the high-voltage battery 800 and the cooling effect can not be observed, the nacelle hole variable cover 101 is opened and the air compressor 300 is driven to generate the effect of the vortex tube 500 The high-voltage battery 800 is cooled through generation of cold air. Particularly, in a situation where it is difficult to cool the high voltage battery 800 by using the outside air at the hot spot area or when the vehicle is stopped, the cooling fan using the indoor unit, which is a conventional high voltage battery 800 cooling system, is operated.

100 : 나카 홀 200 : 플라스틱 파이프 1
300 : 에어 컴프레서 400 : 플라스틱 파이프 2
500 : 볼텍스 튜브 600 : 플라스틱 파이프 3
700 : 플라스틱 파이프 4 800 : 고전압 배터리
900 : 팬 101 : 나카 홀 가변형 덮개
102 : 에어 필터 502 : 우측 공기 통로
503 : 좌측 공기 통로 504 : 유입구
505 : 우측 와류 발생 장치 506 : 좌측 와류 발생 장치100: Naka Hall 200: Plastic pipe 1
300: air compressor 400: plastic pipe 2
500: Vortex tube 600: Plastic pipe 3
700: plastic pipe 4 800: high voltage battery
900: Fan 101: Naka Hall variable cover
102: air filter 502: right air passage
503: Left air passage 504: Inlet port
505: right vortex generating device 506: left vortex generating device

Claims (5)

전기자동차 주행 중 외기 흡입이 가능한 나카 홀; 상기 나카 홀로 유입된 공기를 압축하기 위한 에어 컴프레서; 상기 나카 홀과 상기 에어 컴프레서 사이에 위치하며, 공기가 이동할 수 있는 통로 역할이 가능한 플라스틱 파이프 1; 압축된 공기를 냉기로 변환시켜주기 위한 상기 볼텍스 튜브; 상기 에어 컴프레서와 상기 볼텍스 튜브 사이에 위치하며, 공기가 이동할 수 있는 통로 역할이 가능한 플라스틱 파이프 2; 상기 볼텍스 튜브 온기 토출구와 차량 트렁크 사이에 위치하며, 공기가 이동할 수 있는 통로 역할이 가능한 플라스틱 파이프 3; 상기 볼텍스 튜브 냉기 토출구와 고전압 배터리 사이에 위치하며, 공기가 이동할 수 있는 통로 역할이 가능한 플라스틱 파이프 4; 차량의 센서들로부터 검지된 정보를 이용하여 상기 공기의 유동 경로를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템.Naka Hall capable of sucking outside air while driving an electric car; An air compressor for compressing the air introduced into the nacal hole; A plastic pipe 1 located between the nacelle hole and the air compressor and capable of serving as a passage through which air can move; Said vortex tube for converting compressed air into cold air; A plastic pipe 2 positioned between the air compressor and the vortex tube and serving as a path through which air can move; A plastic pipe 3 positioned between the vortex tube warmer discharge port and the vehicle trunk and serving as a path through which air can move; A plastic pipe 4 positioned between the vortex tube cold air discharge port and the high voltage battery and serving as a path through which air can move; And a control unit for controlling a flow path of the air using information detected from sensors of the vehicle. 제 1항에 있어서, 상기 전기자동차 차체 주유구 좌측 하단에 위치하는 상기 나카 홀로 구성되어 있는 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템.The high voltage battery cooling system according to claim 1, wherein the electric vehicle is configured by the nacelle hole located at the lower left side of the vehicle. 제 2항에 있어서, 상기 나카 홀에서 외기에 포함된 오염 물질을 여과하기 위한 에어필터와 상기 전기자동차 고전압 배터리의 냉각이 필요하지 않을 때 주행 저항을 최소로 하기 위한 상기 나카 홀 가변형 덮개로 구성되어 있는 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템.The air conditioner according to claim 2, further comprising an air filter for filtering pollutants contained in the outside air in the nacal hole and the nacal hole variable cover for minimizing a traveling resistance when the electric vehicle high voltage battery is not required to be cooled A high voltage battery cooling system for an electric car outside. 제 1항에 있어서, 지면과 평행하게 위치시키기 위한 상기 에어 컴프레서 고정부를 포함하는 상기 에어 컴프레서로 구성되어 있는 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템.The high voltage battery cooling system according to claim 1, comprising the air compressor including the air compressor stabilizing portion for positioning in parallel with the ground. 제 1항에 있어서, 지면과 평행하게 위치시키기 위한 상기 볼텍스 튜브 고정부를 포함하며, 온기 토출구 쪽 역류를 방지하기 위한 호스를 포함하는 상기 볼텍스 튜브로 구성되어 있는 전기자동차 외기 이용 고전압 배터리 냉각 시스템.
The high voltage battery cooling system for an electric vehicle outside air as claimed in claim 1, comprising the vortex tube containing the vortex tube fixing part for positioning in parallel with the ground, and a hose for preventing reverse flow to the warm air discharge port side.
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