KR20210087590A

KR20210087590A - 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치

Info

Publication number: KR20210087590A
Application number: KR1020200000136A
Authority: KR
Inventors: 이동근
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-01-02
Filing date: 2020-01-02
Publication date: 2021-07-13
Also published as: KR102654463B1

Abstract

배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치가 개시된다. 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치는, 차량에 설치되는 라디에이터와 배터리부재의 사이에 설치되는 온도 관리 장치로서, 라디에이터와 상기 배터리부재의 사이에 설치된 냉각수 순환유로와, 라디에이터에 제1 냉각수 유로로 연결되며 냉각수가 저장된 서지 탱크와, 냉각수 순환유로와 제1 냉각수 유로의 사이를 연결하며 쓰리웨이밸브가 설치된 서브 순환유로와, 서지탱크와 배터리부재의 사이에 제2 냉각수 유로로 연결되어 서지탱크로부터 공급된 냉각수를 가열 또는 냉각하여 제3 냉각수 유로를 통해 상기 배터리부재로 공급하는 온도관리 모듈과 냉각수를 펌핑하도록 설치되는 냉각수 펌프와, 쓰리웨이밸브의 개폐를 제어하여 배터리부재를 통과한 가열된 냉각수는 서지 탱크로 유입되도록 하고 배터리부재를 통과한 냉각된 냉각수는 라디에이터로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치{VEHICLE TEMPERATURE MANAGEMENT APPARATUS FOR BATTERY AND REGENERATIVE BRAKING ENERGY}

본 발명은 원가 절감과 효율적 구성이 가능한 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 수소전기 트럭의 경우, 배터리 및 보조제동(브레이크 레지스터)의 냉각을 위해 메인 라디에이터/팬 외에 추가 라디에이터/팬을 장착하여, 연료전지 스택이나 PE 부품들과 별개로 냉각 시스템을 구성한다.

여기서, 브레이크레지스터는, 회생 제동시 발생하는 전력을 소모하기 위해 장착하는 일종의 히터를 말한다. 그리고, 브레이킹 레지스터는 모터에서 생산되는 회생제동 전력을 열로 변환시키고, 냉각수를 이용해 이를 냉각하는 장치를 말한다.

종래 배터리는 가열이 필요할 경우 배터리 히터를 통해 배터리를 가열하고, 배터리의 냉각이 필요할 경우 칠러를 이용해서 배터리를 냉각시킨다.

그러나, 종래 배터리와 브레이크레지스터의 냉각을 위해 두 개의 독립된 냉각시스템이 필요하게 되어 원가가 과도하게 생성되는 문제점이 있다. 아울러, 칠러, 배터리 히터, 브레이크레지스터, 컨덴서 등 다앙한 추가 부품이 추가되어서 좀 더 효율적인 구조가 필요한 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예는, 원가 절감이 가능하고, 부품의 간소화에 따른 효율적인 구조가 가능한 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는, 차량에 설치되는 라디에이터와 배터리부재의 사이에 설치되는 온도 관리 장치로서, 라디에이터와 상기 배터리부재의 사이에 설치된 냉각수 순환유로와, 라디에이터에 제1 냉각수 유로로 연결되며 냉각수가 저장된 서지 탱크와, 냉각수 순환유로와 제1 냉각수 유로의 사이를 연결하며 쓰리웨이밸브가 설치된 서브 순환유로와, 서지탱크와 배터리부재의 사이에 제2 냉각수 유로로 연결되어 서지탱크로부터 공급된 냉각수를 가열 또는 냉각하여 제3 냉각수 유로를 통해 상기 배터리부재로 공급하는 온도관리 모듈과, 냉각수를 펌핑하도록 설치되는 냉각수 펌프와, 쓰리웨이밸브의 개폐를 제어하여 배터리부재를 통과한 가열된 냉각수는 서지 탱크로 유입되도록 하고 배터리부재를 통과한 냉각된 냉각수는 라디에이터로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

온도관리 모듈은, 제2 냉각수 유로에 연결되어 냉각수가 유입되며 제3 냉각수 유로를 통해 배터리부재에 연결된 모듈 바디와, 모듈 바디에 설치되며 냉각수를 냉각또는 가열하는 냉각수 온도 조절부와, 냉각수 온도 조절부를 통해 냉각 또는 가열된 냉각수를 상기 배터리부재에 공급하는 냉각수 교번 공급부와, 냉각수 교번 공급부를 구동하는 구동부를 포함할 수 있다.

모듈 바디는, 일측은 제2 냉각수 유로에 연결되어 냉각수가 유입되며 타측은 제3 냉각수유로를 통해 배터리부재로 냉각수를 공급하도록 연결되며, 내부에는 냉각수가 일시 저장되는 저장 공간이 형성될 수 있다.

모듈 바디의 측면에는 전원 공급라인이 연결될 수 있다.

냉각수 온도 조절부는, 모듈 바디의 일측에 설치되며 냉각수가 배출되는 다수개의 제1 배출 슬릿이 형성되는 열전 플레이트와, 열전 플레이트의 다수개의 제1 배출 슬릿의 각각의 위치에 설치되어 제1 배출 슬릿을 통과하는 냉각수를 가열 또는 냉각하는 열전 소자를 포함할 수 있다.

제1 배출 슬릿은, 장공 형상으로 열전 플레이트의 상하 방향으로 다수개로 형성될 수 있다.

열전 소자는, 다수개의 제1 배출 슬릿 중에 홀수 위치에 설치되어 냉각수를 가열하는 제1 열전소자와, 다수개의 제1 배출 슬릿 중에 짝수 위치에 설치되어 냉각수를 냉각하는 제2 열전소자를 포함할 수 있다.

교번 공급부는, 열전 플레이트의 측면에 승강 가능하게 설치되며, 승강 위치에 따라 상기 제1 배출 슬릿에 연통되는 다수개의 제2 배출 슬릿이 형성되는 교번 플레이트일 수 있다.

냉각수 펌프는 제2 냉각수 유로에 설치되어 냉각수를 펌핑할 수 있다.

구동부는, 열전 플레이트에 설치되는 구동모터와, 구동모터의 구동축에 회전 가능하게 설치되는 피니언 기어와, 교번 플레이트의 상하 방향을 따라 설치되며 피니언 기어에 치합되는 랙기어를 포함할 수 있다.

제어부는, 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계와, 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내이면 구동부를 구동하여 제1 배출 슬릿과 제2 배출 슬릿이 서로간에 연결되지 않도록 상기 교번 플레이트를 이동시키는 단계와, 차량의 회생제동력의 발생 여부를 확인하는 단계와, 회생제동력이 발생되면 상기 열전소자를 작동시키는 단계를 제어할 수 있다.

제어부는, 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계와, 배터리부재의 온도가 설정 범위를 초과하면 쓰리웨이밸브를 작동시켜 배터리부재를 통과한 냉각수가 상기 라디에이터로 공급되도록 하는 단계와, 제2 열전 소자를 작동시켜 제1 배출 슬릿과 제2 배출 슬릿을 통과하는 냉각수를 냉각하는 단계와, 교번 플레이트를 열전 플레이트의 하부 방향으로 이동시켜 제1 배출 슬릿과 제2 배출 슬릿이 서로 간에 연결되도록 하는 단계와, 냉각수 펌프를 작동시켜 냉각수가 순환되도록 하는 단계를 제어할 수 있다.

제어부는, 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계와, 배터리부재의 온도가 설정 범위 미만이면 제1 열전 소자를 작동시켜 제1 배출 슬릿과 제2 배출 슬릿을 통과하는 냉각수를 가열하는 단계와, 교번 플레이트를 열전 플레이트의 상부 방향으로 이동시켜 제1 배출 슬릿과 제2 배출 슬릿이 서로 간에 연결되도록 하는 단계와, 냉각수 펌프를 작동시켜 냉각수가 순환되도록 하는 단계를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 온도관리 모듈에 설치된 열전 소자의 가열 및 냉각 작용에 의한 냉각수의 가열 또는 냉각에 의해 온도 관리가 가능하여. 원가 절감 및 간소화된 구조로 설치가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도관리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 관리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 온도 관리 모듈을 개략적으로 도시한 요부 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 온도 관리 모듈의 냉각수 온도 조절부와 냉각수 교번 공급부를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부재의 온도가 설정 범위 상태에서 제어부의 제어 작동을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 도 5의 제어부의 제어 상태에서 열전 플레이트와 교번 플레이트의 위치 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부재의 온도가 설정 범위 미만 상태에서 제어부의 제어 작동을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 8은 도 7의 제어부의 제어 상태에서 열전 플레이트와 교번 플레이트의 위치 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부재의 온도가 설정 범위를 초과한 상태에서 제어부의 제어 작동을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 10은 도 9의 제어부의 제어 상태에서 열전 플레이트와 교번 플레이트의 위치 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도관리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 관리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 온도 관리 모듈을 개략적으로 도시한 요부 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 온도 관리 모듈의 냉각수 온도 조절부와 냉각수 교번 공급부를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 차량 배터리 온도 관리 장치(200)는, 차량에 설치되는 라디에이터와 배터리부재의 사이에 설치되는 온도 관리 장치로서, 라디에이터(11)와 배터리부재(13)의 사이에 설치된 냉각수 순환유로(10)와, 라디에이터(11)에 제1 냉각수 유로(21)로 연결되며 냉각수가 저장된 서지 탱크(20)와, 냉각수 순환유로(10)와 제1 냉각수 유로(21)의 사이를 연결하며 쓰리웨이밸브(40)가 설치된 서브 순환유로(30)와, 서지 탱크(20)와 배터리부재(13)의 사이에 제2 냉각수 유로로 연결되어, 서지 탱크(20)로부터 공급된 냉각수를 가열 또는 냉각하여 배터리부재(13)로 공급하는 온도관리 모듈(100)을 포함한다.

냉각수 순환 유로(10)는 차량에 설치된 라디에이터(11)와 배터리부재(13)의 사이에 연결되어, 배터리부재(13)를 냉각 또는 가열한 냉각수가 이동되도록 설치될 수 있다.

즉, 냉각수 순환 유로(10)는 온도관리 모듈(100)에 의해 가열 또는 냉각된 냉각수가 배터리부재(13)를 가열 또는 냉각한 상태에서, 냉각수가 라디에이터(11) 또는 서지 탱크(20) 방향으로 선택적으로 공급되도록 연결될 수 있다.

서지 탱크(20)는 라디에이터(11)에 제1 냉각수 유로(21)로 연결되며 냉각수가 저장될 수 있다.

한편, 제1 냉각수 유로(21)와 냉각수 순환 유로(10)는 서브 순환 유로(30)로 연결될 수 있다.

이러한 서브 순환 유로(30)와 냉각수 순환 유로(10)의 연결된 위치에는 쓰리웨이밸브(40)가 설치될 수 있다.

쓰리웨이밸브(40)는 냉각수의 가열 또는 냉각 상태에 따라 선택적으로 개폐 작동되는 것으로, 제어부(50)의 제어 작동에 의해 냉각수가 냉각수 순환유로(10)를 통해 라디에이터(11)로 공급 또는 서브 순환 유로(30)를 통해 서지 탱크(20)로 냉각수가 공급되도록 개폐될 수 있다. 제어부(50)는 차량에 설치된 ECU로 적용될 수 있다.

즉, 냉각수는 배터리부재(13)를 통과하여 가열된 상태에서는 서브 순환 유로(30)를 통해 서지 탱크(20)로 공급되고, 배터리부재(13)를 통과하여 냉각된 상태에서는 냉각수 순환 유로(10)를 통해 라디에이터(11)로 공급되어 더욱 냉각될 수 있다.

한편, 서지 탱크(20)와 배터리부재(13)의 사이에 제2 냉각수 유로(60)로 연결될 수 있다. 참조 번호 61은 냉각수 펌프를 말한다.

이러한 제2 냉각수 유로(60)에는 서지 탱크(20)를 통해 공급된 냉각수를 가열 또는 냉각하는 온도관리 모듈(100)이 설치될 수 있다.

온도관리 모듈(100)은, 서지 탱크(20)와 배터리부재(13)의 사이에 제2 냉각수 유로(60)로 연결되어, 서지 탱크(20)로부터 공급된 냉각수를 가열 또는 냉각하여 배터리부재(13)로 공급하도록 설치될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 온도관리 모듈(100)은, 제2 냉각수 유로(60)에 연결되어 냉각수가 유입되는 모듈 바디(110)와, 모듈 바디(110)에 설치되며 냉각수를 냉각 및 가열하는 냉각수 온도 조절부(120)와, 냉각수 온도 조절부(120)를 통해 냉각 또는 가열된 냉각수를 배터리부재(13)에 공급하는 냉각수 교번 공급부(130)와, 냉각수 교번 공급부(130)를 구동하는 구동부(140)를 포함할 수 있다.

모듈 바디(110)는, 일측은 제2 냉각수 유로(60)에 연결되어 냉각수가 유입되며 타측은 제3 냉각수 유로(70)를 통해 배터리부재(13)로 냉각수를 공급하도록 연결되며, 내부에는 냉각수가 일시 저장되는 저장 공간(111)이 형성될 수 있다. 참조번호 112는 전원 공급라인을 말한다.

모듈 바디(110)는 제2 냉각수 유로(60)와 제3 냉각수 유로(70)의 사이에 긴 길으로 형성되는 것으로, 내부에는 제2 냉각수 유로(60)를 통해 공급된 냉각수가 일시 저장되는 저장 공간(111)이 형성될 수 있다.

이러한 모듈 바디(110)에는 냉각수를 가열 또는 냉각하는 냉각수 온도 조절부(120)가 설치될 수 있다.

냉각수 온도 조절부(120)는, 모듈 바디(110)의 일측에 설치되며 냉각수가 배출되는 다수개의 제1 배출 슬릿(123)이 형성되는 열전 플레이트(121)와, 열전 플레이트(121)의 다수개의 제1 배출 슬릿(123)의 각각의 위치에 설치되어 제1 배출 슬릿(123)을 통과하는 냉각수를 가열 또는 냉각하는 열전 소자(125)를 포함할 수 있다.

열전 플레이트(121)는 모듈 바디(110)에서 제3 냉각수 유로(70)에 연결된 위치에 근접 설치되는 것으로, 모듈 바디(110)의 저장 공간(111)의 내부에 일시 저장된 냉각수가 배출가능하게 설치될 수 있다.

이를 위해 열전 플레이트(121)에는 냉각수가 배출되는 다수개의 제1 배출 슬릿(123)이 형성될 수 있다.

제1 배출 슬릿(123)은 열전 플레이트(121)의 폭방향으로 장공 형상의 긴 길이로 형성되는 것으로, 열전 플레이트(121)의 상하 방향으로 서로간에 이격된 다수개로 관통 형성될 수 있다.

이러한 제1 배출 슬릿(123)에는 냉각수를 냉각 또는 가열하는 열전 소자(125)가 설치될 수 있다.

열전 소자(125)는, 다수개의 제1 배출 슬릿(123) 중에 홀수 위치에 설치되어 냉각수를 가열하는 제1 열전소자(125a)와, 다수개의 제1 배출 슬릿(123) 중에 짝수 위치에 설치되어 냉각수를 냉각하는 제2 열전소자(125b)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 열전소자(125a)와 제2 열전소자(125b)는, 열전 플레이트(121)의 상하 방향으로 다수개로 설치된 제1 배출 슬릿(123)들에 서로간에 교번된 상태로 다수개로 설치될 수 있다.

제1 열전소자(125a)는 배터리부재(13)의 가열 필요시, 제1 배출 슬릿(123)을 통해 배출되는 냉각수를 가열하도록 설치될 수 있다.

그리고 제2 열전소자(125b)는 배터리부재(13)의 냉각 필요시, 제1 배출 슬릿(123)을 통해 배출되는 냉각수를 가열하도록 설치될 수 있다.

한편, 제1 배출 슬릿(123)의 통해 배출되는 냉각수는 교번 공급부(130)를 통해 선택적으로 배터리부재(13)로 공급될 수 있다.

냉각수 교번 공급부(130)는, 열전 플레이트(121)의 측면에 승강 가능하게 설치되며, 승강 위치에 따라 제1 배출 슬릿(123)에 선택적으로 연통되는 제2 배출 슬릿(133)이 형성된 교번 플레이트로 적용될 수 있다. 이하에서 교번 공급부와 교번 플레이트는 동일 참조 번호를 사용한다.

제2 배출 슬릿(133)은 2개의 제1 배출 슬릿(123) 마다 1개의 제2 배출 슬릿(133)이 형성되도록 설치될 수 있다. 이는 교번 플레이트(130)의 상승 또는 하강에 따라 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)을 서로간에 연통하거나 서로 간에 엇갈리도록 하여 냉각수가 배출되지 않도록 폐쇄 작동이 가능하도록 하기 위함이다.

교번 플레이트(130)는 구동부(140)의 구동 작동에 따라 선택적으로 상승 또는 하강되는 바, 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)이 선택적으로 연결 또는 폐쇄될 수 있다. 이에 따라 모듈 바디(110)에 일시 저장된 냉각수는 구동부(140)의 구동 작동에 따라 배터리부재(13)로 선택적으로 공급될 수 있다.

구동부(140)는 열전 플레이트(121)에 설치되는 구동모터(141)와, 구동모터(141)의 구동축에 회전 가능하게 설치되는 피니언 기어(143)와, 교번 플레이트(130)의 상하 방향을 따라 설치되며 피니언 기어(143)에 치합되는 랙기어(145)를 포함할 수 있다.

구동모터(141)는 열전 플레이트(121)의 상측에 설치된 하우징의 내부에 설치되어 승강 구동력을 제공하도록 설치될 수 있다.

구동축은 구동모터(141)의 양측에 각각 설치되며, 구동축의 각각의 단부에는 피니언 기어(143)가 설치될 수 있다.

랙 기어(145)는 교번 플레이트(130)의 대향하는 가장자리 양측에 각각 설치될 수 있다. 랙 기어(145)는 교번 플레이트(130)의 4개의 모서리 위치의 각각에 설치되어 피니언 기어(143)에 치합될 수 있다.

한편, 열전 플레이트(121)의 하부에는 2개의 랙 기어(145)에 치합된 2개의 피니언 기어(143)가 회전축(145a)에 의해 연결된 상태로 설치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 배터리부재(13)의 가열 필요시 제어부(50)의 제어 작동에 따라 제1 열전소자(125a)를 작동시켜 냉각수를 가열한 상태로 배터리부재(13)에 공급할 수 있다.

여기서 교번 플레이트(130)는 구동부(140)의 작동에 따라 상부로 이동되어 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)이 연통되도록 함으로써, 가열된 냉각수가 배터리부재(13)로 선택적으로 배출되도록 할 수 있다.

이와 같이, 냉각수는 배터리부재(13)를 가열한 상태에서 냉각수 순환유로(10)를 따라 이동되며 쓰리웨이밸브(40)의 작동에 따라 서지 탱크(20)로 유입될 수 있다.

그리고, 배터리부재(13)의 냉각 필요시 제어부(50)의 제어 작동에 따라 제2 열전소자(125b)를 작동시켜 냉각수를 냉각한 상태로 배터리부재(13)에 공급할 수 있다.

여기서 교번 플레이트(130)는 구동부(140)의 작동에 따라 하부로 이동되어 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)이 연통되도록 하여 가열된 냉각수가 배터리부재(13)로 배출되도록 할 수 있다.

이와 같이, 냉각수는 배터리부재(13)를 냉각한 상태에서 냉각수 순환유로(10)를 따라 이동되며 쓰리웨이밸브(40)의 작동에 따라 라디에이터(11)로 유입되어 더욱 냉각될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치(200)는, 온도관리 모듈(100)에 설치된 열전 소자(125)의 가열 및 냉각 작용에 의한 냉각수의 가열 또는 냉각에 의해 온도 관리가 가능하여. 원가 절감 및 간소화된 구조로 설치가 가능하다.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도관리 장치의 작동을 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부재의 온도가 설정 범위 상태에서 제어부의 제어 작동을 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 6은 도 5의 제어부의 제어 상태에서 열전 플레이트와 교번 플레이트의 위치 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 제어부(50)는, 배터리부재(13)의 온도가 설정 범위인지 여부를 확인한다(S10).

다음, 제어부(50)는 배터리부재(13)의 온도가 설정 범위이내이면, 교번 플레이트(130)의 제2 배출 슬릿(133)과 열전 플레이트(121)의 제1 배출 슬릿(123)이 서로간에 미연결 상태로 엇갈리도록 교번 플레이트(130)를 위치시키도록 구동부(140)를 구동 제어한다(S20). 따라서, 냉각수는 배터리부재(13)로 공급되지 않은 상태를 이룬다.

여기서, 회생 제동력이 발생 여부를 확인하여(S30), 회생 제동력 발생 상태이면 열전 소자(125)를 작동시키고(S40), 회생 제동력이 발생되지 않는 경우 열전 소자(125)의 미작동 상태를 유지한다(S50).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부재의 온도가 설정 범위 미만 상태에서 제어부의 제어 작동을 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 8은 도 7의 제어부의 제어 상태에서 열전 플레이트와 교번 플레이트의 위치 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

여기서, 제어부(50)는 배터리부재(13)의 온도가 설정 범위의 미만이면, 열전 소자(125)를 작동시켜 배터리부재(13)를 가열 하도록 하도록 제어할 수 있다.

즉, 제어부(50)는, 제어부(50)는 배터리부재(13)의 온도가 설정 범위의 미만인지 여부를 확인하며(S110), 설정 온도 범위 미만이면 제1 열전소자(125a)를 작동시켜 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)을 통과하는 냉각수를 가열한다(S120).

그리고, 제어부(50)의 제어 작동에 의해 구동부(140)를 구동하여 교번 플레이트(130)를 상부로 이동시켜 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)을 서로간에 연통시킨다(S130).

이어서 냉각수 펌프의 작동에 따라 가열된 냉각수가 배터리부재(13)로 공급할 수 있다(S140).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부재의 온도가 설정 범위를 초과한 상태에서 제어부의 제어 작동을 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 10은 도 9의 제어부의 제어 상태에서 열전 플레이트와 교번 플레이트의 위치 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 제어부(50)는 배터리부재(13)의 온도가 설정 범위를 초과 상태를 확인하면, 열전 소자(125)를 작동시켜 배터리부재(13)를 냉각 하도록 하도록 제어할 수 있다.

즉, 제어부(50)는, 먼저 배터리부재(13)의 온도가 설정 범위를 초과하면(S210), 쓰리웨이밸브(40)를 작동시켜 냉각수가 라디에이터로 공급 가능하도록 할 수 있다(S220).

이어서 제어부(50)는 제2 열전소자(125b)를 작동시켜 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)을 통과하는 냉각수를 냉각한다(S230).

다음, 제어부(50)의 제어 작동에 의해 구동부(140)를 구동하여 교번 플레이트(130)를 하부로 이동시켜 제1 배출 슬릿(123)과 제2 배출 슬릿(133)을 서로간에 연통시킨다(S240).

이어서, 냉각수 펌프의 작동에 따라 냉각수가 배터리부재(13)로 공급하도록 제어한다(S250).

냉각수는 배터리부재(13)를 통과한 상태에서 쓰리웨이밸브(40)의 개폐 작동에 따라 라디에이터(11)로 공급되어 더욱 냉각될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10...냉각수 순환 유로 11...라디에이터
13...배터리부재 20...서지탱크
21...제1 냉각수 유로 30...서브 순환 유로
40...쓰리웨이밸브 50...제어부
60...제2 냉각수 유로 70...제3 냉각수 유로
100..온도관리 모듈 111...모듈 바디
120..냉각수 온도 조절부 121..열전 플레이트
123..제1 배출 슬릿 125..열전 소자
125a..제1 열전 소자 125b..제2 열전 소자
130..교번 공급부 133..제2 배출 슬릿
140..구동부 141..구동모터
143..피니언 기어 145..랙 기어
145a..회전축

Claims

차량에 설치되는 라디에이터와 배터리부재의 사이에 설치되는 온도 관리 장치로서,
상기 라디에이터와 상기 배터리부재의 사이에 설치된 냉각수 순환유로;
상기 라디에이터에 제1 냉각수 유로로 연결되며 냉각수가 저장된 서지 탱크;
상기 냉각수 순환유로와 상기 제1 냉각수 유로의 사이를 연결하며 쓰리웨이밸브가 설치된 서브 순환유로;
상기 서지탱크와 상기 배터리부재의 사이에 제2 냉각수 유로로 연결되어, 상기 서지탱크로부터 공급된 냉각수를 가열 또는 냉각하여 제3 냉각수 유로를 통해 상기 배터리부재로 공급하는 온도관리 모듈;
상기 냉각수를 펌핑하도록 설치되는 냉각수 펌프; 및
상기 쓰리웨이밸브의 개폐를 제어하여, 상기 배터리부재를 통과한 가열된 상기 냉각수는 상기 서지 탱크로 유입되도록 하고, 상기 배터리부재를 통과한 냉각된 상기 냉각수는 상기 라디에이터로 공급되도록 제어하는 제어부;
를 포함하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 온도관리 모듈은,
상기 제2 냉각수 유로에 연결되어 냉각수가 유입되며 상기 제3 냉각수 유로를 통해 상기 배터리부재에 연결된 모듈 바디;
상기 모듈 바디에 설치되며 상기 냉각수를 냉각또는 가열하는 냉각수 온도 조절부;
상기 냉각수 온도 조절부를 통해 냉각 또는 가열된 냉각수를 상기 배터리부재에 공급하는 냉각수 교번 공급부; 및
상기 냉각수 교번 공급부를 구동하는 구동부;
를 포함하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제2항에 있어서,
상기 모듈 바디는,
일측은 상기 제2 냉각수 유로에 연결되어 냉각수가 유입되며 타측은 상기 제3 냉각수유로를 통해 상기 배터리부재로 냉각수를 공급하도록 연결되며, 내부에는 냉각수가 일시 저장되는 저장 공간이 형성되는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제3항에 있어서,
상기 모듈 바디의 측면에는 전원 공급라인이 연결되는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제3항에 있어서,
상기 냉각수 온도 조절부는,
상기 모듈 바디의 일측에 설치되며 냉각수가 배출되는 다수개의 제1 배출 슬릿이 형성되는 열전 플레이트; 및
상기 열전 플레이트의 다수개의 상기 제1 배출 슬릿의 각각의 위치에 설치되어 상기 제1 배출 슬릿을 통과하는 냉각수를 가열 또는 냉각하는 열전 소자;
를 포함하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 배출 슬릿은, 장공 형상으로 상기 열전 플레이트의 상하 방향으로 다수개로 형성되고,
상기 열전 소자는,
다수개의 상기 제1 배출 슬릿 중에 홀수 위치에 설치되어 냉각수를 가열하는 제1 열전소자; 및
다수개의 상기 제1 배출 슬릿 중에 짝수 위치에 설치되어 냉각수를 냉각하는 제2 열전소자;
를 포함하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제6항에 있어서,
상기 교번 공급부는,
상기 열전 플레이트의 측면에 승강 가능하게 설치되며, 승강 위치에 따라 상기 제1 배출 슬릿에 연통되는 다수개의 제2 배출 슬릿이 형성되는 교번 플레이트인, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 냉각수 펌프는 상기 제2 냉각수 유로에 설치되어 냉각수를 펌핑하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제8항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 열전 플레이트에 설치되는 구동모터;
상기 구동모터의 구동축에 회전 가능하게 설치되는 피니언 기어; 및
상기 교번 플레이트의 상하 방향을 따라 설치되며 상기 피니언 기어에 치합되는 랙기어;
를 포함하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;
상기 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내이면, 상기 구동부를 구동하여 상기 제1 배출 슬릿과 상기 제2 배출 슬릿이 서로간에 연결되지 않도록 상기 교번 플레이트를 이동시키는 단계;
차량의 회생제동력의 발생 여부를 확인하는 단계; 및
상기 회생제동력이 발생되면 상기 열전소자를 작동시키는 단계;
를 제어하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;
상기 배터리부재의 온도가 설정 범위를 초과하면, 쓰리웨이밸브를 작동시켜 상기 배터리부재를 통과한 냉각수가 상기 라디에이터로 공급되도록 하는 단계;
상기 제2 열전 소자를 작동시켜 상기 제1 배출 슬릿과 상기 제2 배출 슬릿을 통과하는 냉각수를 냉각하는 단계;
상기 교번 플레이트를 상기 열전 플레이트의 하부 방향으로 이동시켜 상기 제1 배출 슬릿과 상기 제2 배출 슬릿이 서로 간에 연결되도록 하는 단계; 및
상기 냉각수 펌프를 작동시켜 냉각수가 순환되도록 하는 단계;
를 제어하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리부재의 온도가 설정 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;
상기 배터리부재의 온도가 설정 범위 미만이면, 상기 제1 열전 소자를 작동시켜 상기 제1 배출 슬릿과 상기 제2 배출 슬릿을 통과하는 냉각수를 가열하는 단계;
상기 교번 플레이트를 상기 열전 플레이트의 상부 방향으로 이동시켜 상기 제1 배출 슬릿과 상기 제2 배출 슬릿이 서로 간에 연결되도록 하는 단계; 및
상기 냉각수 펌프를 작동시켜 냉각수가 순환되도록 하는 단계;
를 제어하는, 배터리 및 회생 제동 에너지용 차량 온도 관리 장치.