KR20200030389A - Battery cooling system for eco-friendly vehicle - Google Patents

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KR20200030389A
KR20200030389A KR1020180109195A KR20180109195A KR20200030389A KR 20200030389 A KR20200030389 A KR 20200030389A KR 1020180109195 A KR1020180109195 A KR 1020180109195A KR 20180109195 A KR20180109195 A KR 20180109195A KR 20200030389 A KR20200030389 A KR 20200030389A
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윤남석
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Abstract

The present invention relates to a battery cooling system for an eco-friendly vehicle, which can cool a battery by using condensate water of an indoor air conditioner in an eco-friendly vehicle equipped with the battery. According to the present invention, the battery cooling system for an eco-friendly vehicle enables cooling water to be circulated in a battery module (10) equipped with the eco-friendly vehicle to supply power consumed for the vehicle and a radiator (21) through a cooling water circuit to cool the battery module (10). The battery cooling system includes a condensate water tank (61) configured to store the condensate water discharged from an evaporator (51) of the air conditioner for air conditioning the inside of the vehicle, wherein the cooling water circuit (25) passes through the condensate water tank (61).

Description

친환경 자동차용 배터리 냉각시스템{BATTERY COOLING SYSTEM FOR ECO-FRIENDLY VEHICLE}ECO-FRIENDLY VEHICLE BATTERY COOLING SYSTEM

본 발명은 배터리가 탑재된 친환경 자동차에서 실내 에어컨의 응축수를 이용하여 배터리를 냉각시키는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an environmentally friendly vehicle battery cooling system for cooling a battery using condensate of an indoor air conditioner in an eco-friendly vehicle equipped with a battery.

전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 등은 차량에 탑재된 배터리에 전력을 충전한 상태에서 상기 배터리에 충전된 전력으로 구동모터를 구동시켜 상기 차량을 주행시킨다.In an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, etc., the vehicle is driven by driving a driving motor with the electric power charged in the battery while charging electric power to the battery mounted in the vehicle.

상기 배터리는 단위 배터리셀을 패키징한 배터리 팩, 상기 배터리 팩을 패키징한 배터리 모듈의 형태로 상기 차량에 탑재된다.The battery is mounted on the vehicle in the form of a battery pack packaging a unit battery cell and a battery module packaging the battery pack.

상기 배터리 모듈(110)은 적정 온도 범위에서 최적 효율을 발휘하므로, 상기 배터리 모듈(110)은 적정 온도 범위를 유지해야 한다. 통상적으로 상기 배터리 모듈(110)은 작동시 발열되므로, 냉각수를 이용하여, 상기 배터리 모듈(110)을 냉각시키고, 상기 배터리 모듈(110)의 온도에 따라 상기 냉각수를 냉매와 추가적으로 열교환하여 냉각성능이 배가되도록 한다.Since the battery module 110 exhibits optimum efficiency in an appropriate temperature range, the battery module 110 must maintain an appropriate temperature range. Typically, since the battery module 110 generates heat during operation, the cooling performance is improved by cooling the battery module 110 using cooling water and additionally exchanging the cooling water with a refrigerant according to the temperature of the battery module 110. Try to double.

도 1과 도 2에는 종래기술에 따른 배터리 냉각시스템이 개시되어 있다.1 and 2 disclose a battery cooling system according to the prior art.

종래기술에 따른 배터리 냉각시스템은 상기 배터리 모듈(110)과 라디에이터(121)와 냉각수 회로(125)로 연결되어 냉각수가 순환하도록 하고, 전동 컴프레서(141)와 컨덴서(142)가 냉매 회로(145)로 연결되어 냉매가 순환하도록 하며, 상기 냉각수 회로(125)와 상기 냉매 회로(145)가 배터리 칠러(130)를 통과하도록 구성된다. 상기 배터리 칠러(130)에서는 상기 냉각수와 상기 냉매가 통과하면서, 서로 열교환하도록 구성된다.The battery cooling system according to the prior art is connected to the battery module 110, the radiator 121, and the cooling water circuit 125 to circulate cooling water, and the electric compressor 141 and the condenser 142 cool the refrigerant circuit 145. Is connected to the refrigerant to circulate, the coolant circuit 125 and the refrigerant circuit 145 is configured to pass through the battery chiller 130. In the battery chiller 130, the cooling water and the refrigerant pass, and are configured to exchange heat with each other.

평상시에는 도 1에 도시된 바와 같이, 워터펌프(미도시)로 냉각수가 상기 배터리 모듈(110)과 상기 라디에이터(121)를 순환하도록 하여, 상기 라디에이터(121)에서 냉각수가 방열되도록 하여 상기 냉각수와 외기가 열교환하도록 함으로써, 상기 배터리 모듈(110)이 냉각되도록 한다. 상기 냉각수의 온도에 따라 쿨링팬(122)을 구동시킨다.Normally, as shown in FIG. 1, a coolant is circulated through the battery module 110 and the radiator 121 by a water pump (not shown), so that the cooling water is radiated from the radiator 121, and the cooling water and By allowing the outside air to exchange heat, the battery module 110 is cooled. The cooling fan 122 is driven according to the temperature of the cooling water.

하절기 또는 충전시와 같이, 상기 배터리 모듈(110)의 온도가 높은 경우에는 추가적으로 전동 컴프레서(141)를 구동시켜, 냉매가 상기 전동 컴프레서(141), 상기 컨덴서(142) 및 상기 배터리 칠러(130)를 순환하도록 하여, 상기 배터리 칠러(130)에서 냉각수와 냉매가 열교환하도록 한다. 상기 배터리 칠러(130)에서 냉매와 냉각수가 열교환하면, 상기 냉각수는 상기 라디에이터(121)에서 외기와 1차적으로 열교환한 후, 상기 배터리 칠러(130)에서 2차로 열교환하므로, 외기의 온도보다 더 낮아진 온도로 상기 배터리 모듈(110)을 냉각시키므로, 상기 배터리 모듈(110)이 적정 온도를 유지하도록 한다. 이 경우에도 상기 쿨링팬(122)이 구동된다.When the temperature of the battery module 110 is high, such as during summer or charging, the electric compressor 141 is additionally driven to cool the refrigerant to the electric compressor 141, the capacitor 142, and the battery chiller 130. To circulate, the cooling water and the refrigerant exchange heat in the battery chiller 130. When the coolant and the coolant exchange heat in the battery chiller 130, the coolant first heat exchanges with the outside air in the radiator 121, and then heats secondarily in the battery chiller 130, so it is lower than the temperature of the outside air. Since the battery module 110 is cooled to a temperature, the battery module 110 maintains an appropriate temperature. In this case, the cooling fan 122 is also driven.

하지만, 상기와 같은 종래기술에 따른 배터리 냉각시스템에 따르면, 상기 전동 컴프레서(141)를 작동시키기 전력을 추가적으로 소모하기 때문에 전비(단위 에너지당 주행거리) 측면에서 불리하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 고온시에는 상기 전동 컴프레서(141)를 작동시키기 위한 전력(P)이 추가적으로 소모될 수 밖에 없었다. 이에 따라, 차량의 주행에 소모되어야할 전력이 상기 전동 컴프레서(141)를 구동시켜야 하므로, 그만큼 동일한 전력을 주행할 수 있는 거리가 줄어들게 된다.However, according to the battery cooling system according to the prior art as described above, since the electric compressor 141 additionally consumes electric power to operate, it is disadvantageous in terms of fuel consumption (mileage per unit energy). As shown in FIG. 3, at high temperature, power P for operating the electric compressor 141 was forced to be additionally consumed. Accordingly, since the electric power to be consumed for driving the vehicle has to drive the electric compressor 141, the distance capable of driving the same electric power is reduced.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '전기　자동차의　배터리　냉각　장치'에 관한 기술이 개시되어 있다.On the other hand, the following prior art literature discloses a technique related to 'electricity', 'battery' and 'cooling' device of an automobile.

KR 10-2014-0138412 AKR 10-2014-0138412 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 실내 냉방시 발생하는 응축수를 포집하여, 이를 냉각수와 열교환하도록 함으로써, 전동 컴프레서의 작동을 저감시킬 수 있는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, by collecting the condensate generated during indoor cooling, and to heat it with the cooling water, to provide an environmentally friendly vehicle battery cooling system that can reduce the operation of the electric compressor There is a purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템은, 친환경 자동차에 탑재되어 상기 자동차에 소요되는 전력을 공급하는 배터리 모듈을 냉각시키기 위해 냉각수가 냉각수 회로를 통하여 상기 배터리 모듈과 라디에이터를 순환하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에 있어서, 상기 자동차의 실내를 냉방시키는 에어컨의 증발기로부터 배출되는 응축수를 저장하는 응축수 탱크를 구비하고, 상기 냉각수 회로가 상기 응축수 탱크를 통과하는 것을 특징으로 한다.The battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the present invention for achieving the above object is mounted on an eco-friendly vehicle, and cooling water is used through the cooling water circuit to cool the battery module that supplies power required for the vehicle. In an environmentally friendly vehicle battery cooling system for circulating a radiator, there is provided a condensate tank for storing condensate discharged from an evaporator of an air conditioner for cooling the interior of the vehicle, and the cooling water circuit passes through the condensate tank. .

상기 증발기로부터 배출되는 응축수를 포집하여 배출시키는 웅축수 라인이 구비되고, 상기 웅축수 라인은 상기 응축수 탱크로 연결되는 것을 특징으로 한다.A condensate line for collecting and discharging condensate discharged from the evaporator is provided, and the condensate line is connected to the condensate tank.

상기 웅축수 라인은 상기 응축수 탱크의 상부로 연결되고, 상기 응축수 탱크에서 상기 웅축수 라인의 하부에 상기 응축수 탱크로부터 외부로 상기 응축수를 배출시키는 드레인이 연결되는 것을 특징으로 한다.The condensate line is connected to an upper portion of the condensate tank, and a drain for discharging the condensate from the condensate tank to the outside is connected to the lower portion of the condensate tank.

냉매가 전동 컴프레서와 컨덴서를 순환하도록 냉매 회로가 구비되고, 상기 냉각수 회로와 상기 냉매 회로가 교차하여 상기 냉각수와 상기 냉매가 열교환하는 배터리 칠러가 상기 응축수 탱크의 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that a refrigerant circuit is provided so that the refrigerant circulates between the electric compressor and the condenser, and a battery chiller in which the coolant circuit and the refrigerant circuit cross to exchange heat with the coolant is provided inside the condensate tank.

상기 배터리 칠러는, 하우징의 내부에 복수의 칠러 플레이트가 적층되도록 구비되고, 상기 냉각수 회로와 상기 냉매 회로가 상기 칠러 플레이트를 각각 관통하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.The battery chiller is provided so that a plurality of chiller plates are stacked inside the housing, and the coolant circuit and the refrigerant circuit are respectively formed to penetrate the chiller plate.

상기 배터리 칠러의 저면과 상기 응축수 탱크의 내측면 사이에는 상기 배터리 칠러를 상기 응축수 탱크에 고정시키는 마운팅 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that a mounting plate is provided between the bottom surface of the battery chiller and the inner surface of the condensate tank to fix the battery chiller to the condensate tank.

상기 마운팅 플레이트는 상기 배터리 칠러의 저면과 상기 배터리 칠러의 내측면에 각각 용접되는 것을 특징으로 한다.The mounting plate is characterized in that it is welded to the bottom surface of the battery chiller and the inner surface of the battery chiller, respectively.

상기 배터리 칠러의 둘레는 상기 응축수 탱크의 내측면과 정해진 간격으로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 한다.The circumference of the battery chiller is formed to be spaced apart from the inner surface of the condensate tank at a predetermined interval.

상기 냉각수 회로에는 상기 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.In the cooling water circuit, a temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water is provided.

상기 온도센서는 상기 배터리 모듈로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.The temperature sensor is characterized in that it is provided to measure the temperature of the cooling water discharged from the battery module.

상기 온도센서로부터 측정된 상기 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상이면, 상기 전동 컴프레서가 작동되는 것을 특징으로 한다.When the temperature of the cooling water measured from the temperature sensor is greater than or equal to a preset temperature, the electric compressor is operated.

상기 온도센서로부터 상기 냉각수의 온도를 입력받고, 상기 온도센서의 온도로 측정된 상기 냉각수의 온도가 미리 설정된 온도 이상이면, 상기 전동 컴프레서를 구동시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.If the temperature of the cooling water is input from the temperature sensor, and the temperature of the cooling water measured by the temperature of the temperature sensor is equal to or higher than a preset temperature, a control unit for driving the electric compressor may be further included.

상기 컨덴서는 상기 라디에이터의 전방에 설치되고, 상기 라디에이터의 후방에는 쿨링팬이 설치되는 것을 특징으로 한다.The condenser is installed in front of the radiator, and a cooling fan is installed in the rear of the radiator.

친환경 자동차는 전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.The eco-friendly vehicle is characterized by being one of an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a plug-in hybrid vehicle.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에 따르면, 실내 냉방시 발생하는 응축수를 포집하여, 상기 응축수가 배터리 칠러를 냉각시키도록 함으로써, 전동 컴프레서의 연속적인 구동없이도 배터리 모듈을 냉각시키는 냉각수를 적정온도로 유지할 수 있다.According to the eco-friendly vehicle battery cooling system of the present invention having the above configuration, by collecting condensate generated during indoor cooling, the condensate cools the battery chiller, thereby cooling the battery module without continuous driving of the electric compressor. The cooling water can be kept at an appropriate temperature.

전동 컴프레서는 상기 실내 냉방용 에어컨이 작동되지 않거나, 응축수만은로 충분히 냉각수를 냉각시키지 못하는 경우에만 상기 전동 컴프레서가 작동되면 되므로, 상기 전동 컴프레서의 작동시간을 줄어든다.Since the electric compressor needs to be operated only when the air conditioner for indoor cooling is not operated or the condensate alone cannot sufficiently cool the cooling water, the electric compressor reduces the operating time of the electric compressor.

이로 인하여, 상기 전동 컴프레서의 작동에 소요되는 전력이 감소되므로, 상기 배터리 모듈에 충전된 전력으로 차량이 주행할 수 있는 거리가 증대된다.Due to this, since the electric power required for the operation of the electric compressor is reduced, the distance that the vehicle can travel with the electric power charged in the battery module increases.

도 1은 종래기술에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템을 도시한 블록도.
도 2는 종래기술에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서 배터리 모듈이 고온시의 작동상태를 도시한 블록도.
도 3은 종래기술에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서 전동 컴프레서의 작동에 소요되는 전력을 도시한 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서 배터리 칠러의 구성을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서 에어컨 작동시의 상태를 도시한 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서 전동 컴프레서 작동시의 상태를 도시한 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서 에어컨과 전동 컴프레서가 동시 작동시의 상태를 도시한 블록도.
도 9는 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서 전동 컴프레서의 작동에 소요되는 전력을 도시한 그래프.1 is a block diagram showing an environmentally friendly vehicle battery cooling system according to the prior art.
Figure 2 is a block diagram showing the operating state of the battery module at a high temperature in an environmentally friendly vehicle battery cooling system according to the prior art.
Figure 3 is a graph showing the power required for the operation of the electric compressor in the battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the prior art.
Figure 4 is a block diagram showing an environmentally friendly vehicle battery cooling system according to the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing the configuration of a battery chiller in an environmentally friendly vehicle battery cooling system according to the present invention.
Figure 6 is a block diagram showing the state of operation of the air conditioner in an eco-friendly vehicle battery cooling system according to the present invention.
7 is a block diagram showing a state when the electric compressor is operating in the battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the present invention.
8 is a block diagram showing a state when the air conditioner and the electric compressor are operated simultaneously in the battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the present invention.
9 is a graph showing the power required for the operation of the electric compressor in the battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템은 친환경 자동차에 탑재되어 상기 자동차에 소요되는 전력을 공급하는 배터리 모듈(10)을 냉각시키기 위해 냉각수가 냉각수 회로를 통하여 상기 배터리 모듈(10)과 라디에이터(21)를 순환하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에서, 상기 자동차의 실내를 냉방시키는 에어컨의 증발기(51)로부터 배출되는 응축수를 저장하는 응축수 탱크(61)를 구비하고, 상기 냉각수 회로(25)가 상기 응축수 탱크(61)를 통과하도록 한다.The battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the present invention is mounted on an eco-friendly vehicle and coolant is cooled through a coolant circuit to cool the battery module 10 that supplies power required for the vehicle. The battery module 10 and the radiator 21 In the eco-friendly car battery cooling system for circulating), a condensate tank 61 for storing condensate discharged from the evaporator 51 of the air conditioner for cooling the interior of the car is provided, and the cooling water circuit 25 is the condensate Let the tank 61 pass.

배터리 모듈(10)은 내부에 전력이 충전되어, 전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 등과 같은 친환경 자동차의 구동 및 각종 전장부품에 필요한 전력을 공급한다.The battery module 10 is charged with electric power therein to supply electric power required for driving an eco-friendly vehicle such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and various electric components.

라디에이터(21)는 상기 배터리 모듈(10)과 냉각수 회로(25)로 연결된다. 상기 냉각수 회로(25)를 통하여 냉각수가 상기 배터리 모듈(10)과 상기 라디에이터(21)를 순환하도록 한다. 상기 배터리 모듈(10)로부터 열을 흡수한 냉각수가 상기 라디에이터(21)에서 외기와 열교환하면서 냉각됨으로써, 상기 배터리 모듈(10)을 냉각시킨다.The radiator 21 is connected to the battery module 10 and a coolant circuit 25. Cooling water is circulated through the cooling water circuit 25 to circulate the battery module 10 and the radiator 21. Cooling water that absorbs heat from the battery module 10 is cooled while heat-exchanging with the outside air in the radiator 21, thereby cooling the battery module 10.

상기 배터리 모듈(10)의 온도가 높지 않은 경우에는 상기 냉각수 회로(25)에 구비되는 워터펌프(미도시)를 구동시켜 냉각수를 순환시킴으로써, 상기 배터리 모듈(10)을 냉각시킨다.When the temperature of the battery module 10 is not high, the water module (not shown) provided in the cooling water circuit 25 is driven to circulate cooling water, thereby cooling the battery module 10.

상기 냉각수 회로(25)에는 상기 배터리 모듈(10)을 냉각시키는 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서(23)가 구비될 수 있다. 특히, 상기 온도센서(23)는 상기 배터리 모듈(10)로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.The cooling water circuit 25 may be provided with a temperature sensor 23 that measures the temperature of the cooling water that cools the battery module 10. In particular, the temperature sensor 23 is preferably installed to measure the temperature of the cooling water discharged from the battery module 10.

외기온이 높거나, 충전 등으로 상기 배터리 모듈(10)의 온도가 상승하면, 추가적으로 냉매를 이용하여 상기 냉각수를 냉각시킨다. 냉매가 상기 배터리 모듈(10)의 전력에 의해 구동되는 전동 컴프레서(41)와 냉매를 냉각시키는 컨덴서(42)를 순환하도록 냉매 회로를 구성하고, 상기 냉매 회로(45)가 상기 냉각수 회로(25)와 교차하도록 함으로써, 상기 냉각수를 추가적으로 냉각되도록 한다. 상기 냉매 회로(45)와 상기 냉각수 회로(25)는 배터리 칠러(30)의 내부에서 서로 교차됨으로써, 서로 열교환한다. 상기 배터리 칠러(30)는 하우징(31)의 내부에 복수의 칠러 플레이트(32)가 적층되어 있고, 상기 하우징(31)의 내부에서 상기 칠러 플레이트(32)들을 상기 냉각수 회로(25)와 상기 냉매 회로(45)가 관통하도록 하여, 서로 열교환되도록 한다(도 5 참조). 여기서, 상기 냉각수 회로(25)와 상기 냉매 회로(45)가 교차한다는 의미는 상기 냉각수 회로(25)와 상기 냉매 회로(45)를 각각 구성하는 배관이 인접하게 배치되어 상기 냉각수와 상기 냉매가 열교환가능한 상태임을 의미하는 것으로서, 당연히 두 배관이 서로 연통된다는 의미는 아니다.When the outside temperature is high or the temperature of the battery module 10 rises due to charging, the cooling water is additionally cooled by using a refrigerant. A refrigerant circuit is configured to circulate the electric compressor (41) driven by the electric power of the battery module (10) and the condenser (42) for cooling the refrigerant, and the refrigerant circuit (45) is the cooling water circuit (25) By crossing with, the cooling water is further cooled. The refrigerant circuit 45 and the coolant circuit 25 cross each other inside the battery chiller 30, thereby exchanging heat with each other. In the battery chiller 30, a plurality of chiller plates 32 are stacked inside the housing 31, and the cooler circuits 32 and the refrigerant are used to cool the chiller plates 32 inside the housing 31. The circuits 45 are allowed to pass through and exchange heat with each other (see FIG. 5). Here, the meaning that the coolant circuit 25 and the coolant circuit 45 intersect is that pipes constituting the coolant circuit 25 and the coolant circuit 45 are disposed adjacent to each other so that the coolant and the coolant exchange heat. It means that it is possible, and it does not mean that the two pipes communicate with each other.

상기 컨덴서(42)는 상기 라디에이터(21)의 전방에 위치하고, 상기 라디에이터(21)의 후방에는 쿨링팬(22)이 구비되도록 하고, 상기 컨덴서(42) 또는 상기 라디에이터(21)에서 자연 방열 또는 주행풍에 의한 방열이 충분하지 않다면, 상기 쿨링팬(22)을 작동시켜 외기가 상기 컨덴서(42)와 상기 라디에이터(21)로 유입되도록 한다.The condenser 42 is located in front of the radiator 21, a cooling fan 22 is provided at the rear of the radiator 21, and natural heat dissipation or running from the condenser 42 or the radiator 21 If heat dissipation by the wind is not sufficient, the cooling fan 22 is operated to allow outside air to flow into the condenser 42 and the radiator 21.

한편, 본 발명에서는 상기 배터리 칠러(30)에서 상기 냉각수의 냉각성능이 향상되도록 상기 차량의 실내 냉방시 발생하는 응축수를 포집하여, 이를 상기 냉각수의 냉각에 활용되도록 한다. 특히 본 발명은 친환경 자동차 중에서 배터리 모듈(10)에 충전된 전력만으로 구동하는 전기 자동차에 적용될 수 있다.On the other hand, in the present invention, the condensate generated when cooling the vehicle indoors is collected so that the cooling performance of the cooling water is improved in the battery chiller 30, and this is utilized for cooling the cooling water. In particular, the present invention can be applied to an electric vehicle driven by only the electric power charged in the battery module 10 among eco-friendly vehicles.

즉, 상기 배터리 칠러(30)를 수용할 수 있는 응축수 탱크(61)를 구비하고, 상기 응축수 탱크(61)로 포집된 응축수를 공급하면, 상기 냉각수의 냉각성능을 향상시킬 수 있다. 상기 응축수는 그대로 상기 차량의 외부로 배출되도록 구성되어 있으나, 이를 상기 배터리 모듈(10)의 냉각에 활용한다.That is, when the condensate tank 61 capable of accommodating the battery chiller 30 is provided, and the condensate collected in the condensate tank 61 is supplied, the cooling performance of the cooling water can be improved. The condensate is configured to be discharged to the outside of the vehicle as it is, but utilizes it for cooling the battery module 10.

상기 차량의 실내는 냉방시키는 에어컨은 냉매가 순환하도록 구비되고, 냉배가 상기 에어컨의 증발기(51)를 통과하면서 상기 증발기(51) 주변의 공기를 냉각시키고, 송풍팬(52)을 이용하여 차량의 실내로 냉각된 공기를 공급하는데, 이때 상기 증발기(51)에서는 공기에 포함된 수분이 응축된 응축수가 발생한다. 상기 응축수를 포집하여, 상기 증발기(51)와 상기 응축수 탱크(61)를 연결하는 웅축수 라인(53)을 통하여 상기 응축수 탱크(61)에 모이도록 한다. 이때, 상기 에어컨에서 상기 증발기(51)는 상기 전동 컴프레서(41)와 상기 컨덴서(42)와 함께 회로를 구성될 수도 있고, 상기 증발기(51)가 상기 전동 컴프레서(41)와 상기 컨덴서(42)와 별도의 회로로 구성될 수도 있다.The air conditioner for cooling the interior of the vehicle is provided so that the refrigerant circulates, while cooling air passes around the evaporator 51 of the air conditioner to cool the air around the evaporator 51, and uses a blower fan 52 to control the vehicle. The cooled air is supplied to the room. At this time, the evaporator 51 generates condensed water in which moisture contained in the air is condensed. The condensate is collected and collected in the condensate tank 61 through the condensate line 53 connecting the evaporator 51 and the condensate tank 61. At this time, in the air conditioner, the evaporator 51 may be configured with the electric compressor 41 and the condenser 42, and the evaporator 51 may include the electric compressor 41 and the condenser 42. And a separate circuit.

상기 응축수는 상기 저온 상태인 증발기(51)에서 응축되므로, 저온 상태이다. 통상적으로는 상기 응축수는 차량의 외부로 그대로 배출되었으나, 저온의 응축수로 상기 배터리 모듈(10)을 냉각시키는 냉각수를 추가적으로 냉각시킴으로써, 상기 배터리 모듈(10)에 대한 냉각성능이 향상되도록 한다.Since the condensate is condensed in the evaporator 51 in the low temperature state, it is in a low temperature state. Typically, the condensate is discharged as it is to the outside of the vehicle, but by further cooling the cooling water cooling the battery module 10 with condensed water at a low temperature, the cooling performance of the battery module 10 is improved.

상기 응축수 탱크(61)는 그 내부에 상기 배터리 칠러(30)를 수용한다. 예컨대, 상기 배터리 칠러(30)의 저면과 상기 응축수 탱크(61)의 내측면 사이에 마운팅 플레이트(62)를 구비하여, 상기 배터리 칠러(30)가 상기 응축수 탱크(61)의 내부에 설치되도록 할 수 있다. 상기 마운팅 플레이트(62)는 상기 응축수 탱크(61)의 내측면과 상기 배터리 칠러(30)의 저면에 각각 용접됨으로써, 상기 배터리 칠러(30)가 상기 응축수 탱크(61)에 설치되도록 한다. 이때, 상기 배터리 칠러(30)의 외측 둘레는 상기 응축수 탱크(61)의 내측면과 이격되는 것이 바람직 하다. 상기 배터리 칠러(30)의 외측 둘레와 상기 응축수 탱크(61)의 내측면 사이의 공간으로 상기 응축수가 수용되도록 함으로써, 상기 배터리 칠러(30)의 내부를 순환하는 냉각수가 냉각되도록 한다.The condensate tank 61 accommodates the battery chiller 30 therein. For example, a mounting plate 62 is provided between the bottom surface of the battery chiller 30 and the inner surface of the condensate tank 61 so that the battery chiller 30 is installed inside the condensate tank 61. You can. The mounting plate 62 is welded to the inner surface of the condensate tank 61 and the bottom surface of the battery chiller 30, respectively, so that the battery chiller 30 is installed in the condensate tank 61. At this time, the outer circumference of the battery chiller 30 is preferably spaced apart from the inner surface of the condensate tank 61. By allowing the condensate to be received into the space between the outer circumference of the battery chiller 30 and the inner surface of the condensate tank 61, cooling water circulating inside the battery chiller 30 is cooled.

상기 응축수 탱크(61)의 상부로는 상기 증발기(51)로부터 포진된 응축수가 이동하는 통로인 웅축수 라인(53)이 연결된다. 또한, 상기 응축수 탱크(61)에서 상기 웅축수 라인(53)이 연결된 부위의 하방에는 상기 응축수를 외부로 배출시키는 드레인(55)이 연결된다. 상기 응축수가 상기 응축수 탱크(61)의 내부에서 일정 수위를 유지하도록 한 상태에서, 유입되는 양만큼 배출되도록 함으로써, 상기 응축수 탱크(61)의 내부에는 저온의 응축수가 수용되도록 한다.The upper part of the condensate tank 61 is connected to the condensate line 53, which is a passage through which condensed water from the evaporator 51 moves. In addition, a drain 55 for discharging the condensate to the outside is connected to a lower portion of the condensate tank 61 to which the condensate line 53 is connected. In a state in which the condensate is maintained at a constant water level in the condensate tank 61, the condensate is discharged by an inflow amount, so that condensed water at low temperature is accommodated in the condensate tank 61.

제어부(70)는 상기 온도센서(23)로부터 상기 냉각수의 온도를 입력받고, 상기 온도센서(23)로 측정한 배터리 모듈(10)의 온도에 따라 상기 전동 컴프레서(41), 상기 쿨링팬(22)의 작동을 제어할 수 있다.The control unit 70 receives the temperature of the cooling water from the temperature sensor 23 and according to the temperature of the battery module 10 measured by the temperature sensor 23, the electric compressor 41 and the cooling fan 22 ) Can be controlled.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.When explaining the operation of the battery cooling system for an eco-friendly vehicle according to the present invention having the above configuration.

상기 냉각수를 순환시키는 것 만으로도, 상기 배터리 모듈(10)을 충분히 냉각시킬 수 잇는 경우에는 상기 냉각수만 순환되도록 하여 상기 배터리 모듈(10)을 냉각시킨다.When only the cooling water is circulated, when the battery module 10 can be sufficiently cooled, only the cooling water is circulated to cool the battery module 10.

이후, 상기 배터리 모듈(10)의 승온으로 상기 전동 컴프레서(41)를 구동시켜, 상기 냉매도 상기 냉매 회로(45)를 순환하도록 한다(도 6 참조). 상기 냉매가 순환하면, 상기 배터리 칠러(30)의 내부에서는 상기 냉각수로부터 상기 냉매로 열절단이 이루어져 상기 냉각수의 온도가 추가적으로 낮아지게 된다. 상기 냉각수는 상기 라디에이터(21)에서 1차로 냉각되었지만, 외기온이 높거나 상기 배터리 모듈(10)의 충전 등으로 상기 배터리 모듈(10)의 온도가 상승한 경우에는 상기 배터리 모듈(10)을 적정온도로 냉각시킬 수 없는 바, 상기 냉각수가 상기 냉매와 추가적으로 열교환하여, 상기 냉각수의 온도를 더 낮추도록 하여 상기 배터리 모듈(10)이 적정 온도를 유지하도록 한다.Thereafter, the electric compressor 41 is driven by heating the battery module 10 so that the refrigerant circulates through the refrigerant circuit 45 (see FIG. 6). When the coolant circulates, heat is cut from the coolant to the coolant inside the battery chiller 30 to further lower the coolant temperature. The cooling water is primarily cooled in the radiator 21, but when the ambient temperature is high or the temperature of the battery module 10 rises due to charging of the battery module 10, the battery module 10 is set to an appropriate temperature. As it cannot be cooled, the cooling water additionally heats with the refrigerant to further lower the temperature of the cooling water, so that the battery module 10 maintains an appropriate temperature.

도 7에는 상기 전동 컴프레서(41)는 작동되지 않고, 에어컨이 작동되는 상태가 도시되어 있다. 상기 에어컨이 작동하면 상기 증발기(51)에서 응축수가 발생하여 상기 응축수 탱크(61)에 포집된다. 상기 응축수 탱크(61)의 내부에서는 상기 라디에이터(21)에서 1차로 냉각된 냉각수와 상기 응축수 탱크(61)의 내부에 포집된 응축수가 열교환하여, 상기 냉각수가 추가로 냉각된 상태로 상기 배터리 모듈(10)로 유입되어 상기 배터리 모듈(10)을 냉각시킨다. 상기 제어부(70)가 상기 온도센서(23)를 통하여 감지한 상기 냉각수의 온도가 미리 설정된 온도 이하라면, 추가적인 전동 컴프레서(41)의 구동없이, 상기 냉각수를 상기 응축수로 냉각시켜 상기 배터리 모듈(10)을 적정 온도로 유지할 수 있다.7, the electric compressor 41 is not operated, and the air conditioner is operated. When the air conditioner operates, condensed water is generated in the evaporator 51 and is collected in the condensate tank 61. In the inside of the condensate tank 61, the cooling water primarily cooled in the radiator 21 and the condensate collected in the condensate tank 61 exchange heat, so that the cooling module is further cooled to the battery module ( 10) to cool the battery module (10). If the temperature of the cooling water sensed by the control unit 70 through the temperature sensor 23 is equal to or less than a preset temperature, the cooling module cools the cooling water with the condensed water without driving the additional electric compressor 41, so that the battery module 10 ) Can be maintained at an appropriate temperature.

이와 같이, 상기 응축수 탱크(61)에 포집된 응축수만으로 상기 냉각수를 추가로 냉각시켜 상기 배터리 모듈(10)을 적정온도로 유지할 수 있으므로, 상기 전동 컴프레서(41)를 구동하는데 소요되는 전력이 불필요해진다.As described above, since the cooling water is additionally cooled only by the condensate collected in the condensate tank 61 to maintain the battery module 10 at an appropriate temperature, power required to drive the electric compressor 41 becomes unnecessary. .

한편, 도 8에는 상기 전동 컴프레서(41)와 상기 에어컨이 동시에 작동되고 있는 상태가 도시되어 있다. 상기 에어컨의 작동으로 상기 응축수 탱크(61)에서 상기 냉각수와 상기 응축수가 열교환하더라도 상기 온도센서(23)에서 측정한 냉각수의 온도가 미리 설정된 온도 이상이라면, 상기 전동 컴프레서(41)를 구동시켜, 상기 배터리 칠러(30)의 내부에서 상기 냉각수가 상기 냉매와 열교환하도록 한다. 상기 전동 컴프레서(41)와 상기 에어컨이 동시에 작동되면, 상기 응축수 탱크(61)의 내부에서는 상기 냉각수가 상기 냉매뿐만 아니라, 상기 응축수와도 열교환하기 때문에 상기 냉각수의 온도가 상기 전동 컴프레서(41)와 상기 에어컨 중 어느 하나만 작동할 때보다도 더 낮아지게 되어, 상기 배터리 모듈(10)에 대한 냉각성능이 향상된다.Meanwhile, FIG. 8 illustrates a state in which the electric compressor 41 and the air conditioner are simultaneously operated. Even if the cooling water and the condensate exchange heat in the condensate tank 61 by the operation of the air conditioner, if the temperature of the cooling water measured by the temperature sensor 23 is higher than a preset temperature, the electric compressor 41 is driven to The cooling water is exchanged with the refrigerant in the battery chiller 30. When the electric compressor 41 and the air conditioner are operated at the same time, the temperature of the cooling water is the same as the electric compressor 41 because the coolant heats not only with the refrigerant but also with the condensate inside the condensate tank 61. It becomes lower than when any one of the air conditioners is operated, so that the cooling performance of the battery module 10 is improved.

이와 같이, 외기온이 높거나, 상기 배터리 모듈(10)이 충전중이어서, 상기 배터리 모듈(10)의 온도가 높아지더라도, 상기 배터리 모듈(10)을 충분히 냉각시킬 수 있다.As such, even if the ambient temperature is high or the battery module 10 is being charged, the temperature of the battery module 10 is high, the battery module 10 can be sufficiently cooled.

특히, 본 발명에서는 상기 라디에이터(21)에서 방열된 냉각수 만으로 상기 배터리 모듈(10)을 적정온도로 냉각시키지 못하더라도, 에어컨 작동시 배출되는 응축수를 재활용하여 상기 냉각수를 냉각시켜 상기 전동 컴프레서(41)가 간헐적으로 작동되도록 함으로써, 상기 전동 컴프레서(41)에서 소요되는 전력을 절감시킬 수 있다. 상기 냉각수를 상기 응축수로 냉각시키는 경우에는 상기 전동 컴프레서(41)가 작동되지 않아도 되므로, 상기 전동 컴프레서(41)를 지속적으로 작동시켜야 하는 경우에 비하여, 상기 전동 컴프레서(41)의 소요 전력을 줄여, 상기 배터리 모듈(10)에 의해 친환경 자동차가 주행할 수 있는 거리를 증대시킬 수 있다.Particularly, in the present invention, even if the battery module 10 is not cooled to an appropriate temperature using only the cooling water dissipated from the radiator 21, the condensed water discharged during the operation of the air conditioner is recycled to cool the cooling water, so that the electric compressor 41 By intermittently operating, it is possible to reduce the electric power required by the electric compressor (41). When the cooling water is cooled with the condensed water, the electric compressor 41 does not need to be operated. Therefore, compared with the case where the electric compressor 41 needs to be continuously operated, the electric power required for the electric compressor 41 is reduced. The battery module 10 can increase the distance that the eco-friendly vehicle can travel.

10 : 배터리 모듈 21 : 라디에이터
22 : 쿨링팬 23 : 온도센서
25 : 냉각수 회로 30 : 배터리칠러
31 : 하우징 32 : 칠러 플레이트
41 : 전동 컴프레서 42 : 컨덴서
45 : 냉매 회로 51 : 증발기
52 : 송풍팬 53 : 응축수 라인
55 : 드레인 61 : 응축수탱크
62 : 마운팅 플레이트 70 : 제어부
110 : 배터리 모듈 121 : 라디에이터
122 : 쿨링팬 125 : 냉각수 회로
130 : 배터리칠러 141 : 전동 컴프레서
142 : 컨덴서 145 : 냉매 회로10: battery module 21: radiator
22: cooling fan 23: temperature sensor
25: cooling water circuit 30: battery chiller
31: housing 32: chiller plate
41: electric compressor 42: condenser
45: refrigerant circuit 51: evaporator
52: blower fan 53: condensate line
55: drain 61: condensate tank
62: mounting plate 70: control
110: battery module 121: radiator
122: cooling fan 125: cooling water circuit
130: battery chiller 141: electric compressor
142: condenser 145: refrigerant circuit

Claims (14)

친환경 자동차에 탑재되어 상기 자동차에 소요되는 전력을 공급하는 배터리 모듈을 냉각시키기 위해 냉각수가 냉각수 회로를 통하여 상기 배터리 모듈과 라디에이터를 순환하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템에 있어서,
상기 자동차의 실내를 냉방시키는 에어컨의 증발기로부터 배출되는 응축수를 저장하는 응축수 탱크를 구비하고,
상기 냉각수 회로가 상기 응축수 탱크를 통과하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.In the eco-friendly vehicle battery cooling system for cooling the battery module and the radiator circulates through the cooling water circuit to cool the battery module that is mounted on an eco-friendly vehicle to supply the power required for the vehicle,
It has a condensate tank for storing condensate discharged from the evaporator of the air conditioner to cool the interior of the car,
An eco-friendly battery cooling system for an automobile, wherein the cooling water circuit passes through the condensate tank. 제1항에 있어서,
상기 증발기로부터 배출되는 응축수를 포집하여 배출시키는 웅축수 라인이 구비되고,
상기 웅축수 라인은 상기 응축수 탱크로 연결되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 1,
A condensed water line for collecting and discharging condensate discharged from the evaporator is provided.
The condensate line is connected to the condensate tank, an eco-friendly battery cooling system for automobiles. 제2항에 있어서,
상기 웅축수 라인은 상기 응축수 탱크의 상부로 연결되고,
상기 응축수 탱크에서 상기 웅축수 라인의 하부에 상기 응축수 탱크로부터 외부로 상기 응축수를 배출시키는 드레인이 연결되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 2,
The condensate line is connected to the top of the condensate tank,
An eco-friendly battery cooling system for an automobile, characterized in that a drain for discharging the condensate from the condensate tank to the outside is connected to the lower portion of the condensate tank in the condensate tank. 제2항에 있어서,
냉매가 전동 컴프레서와 컨덴서를 순환하도록 냉매 회로가 구비되고,
상기 냉각수 회로와 상기 냉매 회로가 교차하여 상기 냉각수와 상기 냉매가 열교환하는 배터리 칠러가 상기 응축수 탱크의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 2,
A refrigerant circuit is provided so that the refrigerant circulates through the electric compressor and the condenser,
A battery chiller system for an eco-friendly vehicle, wherein a battery chiller in which the coolant circuit and the coolant circuit intersect to exchange heat with the coolant is provided inside the condensate tank. 제4항에 있어서,
상기 배터리 칠러는,
하우징의 내부에 복수의 칠러 플레이트가 적층되도록 구비되고,
상기 냉각수 회로와 상기 냉매 회로가 상기 칠러 플레이트를 각각 관통하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 4,
The battery chiller,
It is provided so that a plurality of chiller plates are stacked inside the housing,
The cooling water circuit and the refrigerant circuit is an environmentally friendly vehicle battery cooling system, characterized in that made to pass through each of the chiller plate. 제4항에 있어서,
상기 배터리 칠러의 저면과 상기 응축수 탱크의 내측면 사이에는 상기 배터리 칠러를 상기 응축수 탱크에 고정시키는 마운팅 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 4,
An eco-friendly battery cooling system for an automobile, characterized in that a mounting plate is provided between the bottom surface of the battery chiller and the inner surface of the condensate tank to fix the battery chiller to the condensate tank. 제6항에 있어서,
상기 마운팅 플레이트는 상기 배터리 칠러의 저면과 상기 배터리 칠러의 내측면에 각각 용접되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.The method of claim 6,
The mounting plate is an eco-friendly battery cooling system for an automobile, characterized in that the bottom surface of the battery chiller and the inner surface of the battery chiller are respectively welded. 제4항에 있어서,
상기 배터리 칠러의 둘레는 상기 응축수 탱크의 내측면과 정해진 간격으로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 4,
The circumference of the battery chiller is an eco-friendly battery cooling system for an automobile, characterized in that it is formed to be spaced apart at a predetermined distance from the inner surface of the condensate tank. 제4항에 있어서,
상기 냉각수 회로에는 상기 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 4,
The cooling water circuit is equipped with a temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water, an environmentally friendly vehicle battery cooling system. 제9항에 있어서,
상기 온도센서는 상기 배터리 모듈로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.The method of claim 9,
The temperature sensor is an environmentally friendly vehicle battery cooling system, characterized in that provided to measure the temperature of the cooling water discharged from the battery module. 제9항에 있어서,
상기 온도센서로부터 측정된 상기 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상이면, 상기 전동 컴프레서가 작동되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.The method of claim 9,
If the temperature of the cooling water measured from the temperature sensor is greater than or equal to the set temperature, the eco-friendly battery cooling system for an automobile, characterized in that the electric compressor is operated. 제9항에 있어서,
상기 온도센서로부터 상기 냉각수의 온도를 입력받고, 상기 온도센서의 온도로 측정된 상기 냉각수의 온도가 미리 설정된 온도 이상이면, 상기 전동 컴프레서를 구동시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.The method of claim 9,
If the temperature of the cooling water is input from the temperature sensor, and the temperature of the cooling water measured by the temperature of the temperature sensor is equal to or higher than a preset temperature, an eco-friendly vehicle battery further comprising a control unit for driving the electric compressor. Cooling system. 제4항에 있어서,
상기 컨덴서는 상기 라디에이터의 전방에 설치되고, 상기 라디에이터의 후방에는 쿨링팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.According to claim 4,
The condenser is installed in front of the radiator, and a cooling fan is installed in the eco-friendly vehicle, characterized in that a cooling fan is installed in the rear of the radiator. 제1항에 있어서,
친환경 자동차는 전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 친환경 자동차용 배터리 냉각시스템.
According to claim 1,
The eco-friendly vehicle is an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid vehicle.
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