KR20220117419A

KR20220117419A - 차량용 전기 냉동 시스템

Info

Publication number: KR20220117419A
Application number: KR1020210020780A
Authority: KR
Inventors: 장재혁
Original assignee: 주식회사 제이케이시스템즈; 장재혁
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2022-08-24

Abstract

본 발명은 외부 직류전원을 이용하여 충전을 하고 내부 동작전원을 생성하는 배터리부; 충전 혹은 방전을 지시하며, 배터리룸의 온도와 습도를 유지하도록 제어하는 제어부; 상기 배터리부로부터 제1직류전압을 입력받아 상기 제어부의 제어에 따라 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터;를 포함하는 배터리룸과 모터, 응축기, 실외기, 그리고 실내기로 이루어지는 에어컨디셔닝 시스템을 포함하는 차량용 전기 냉동 시스템에 관한 것으로서, 배터리 팩으로 냉동 장비를 구동하기 때문에 차량 배터리에 부하를 주지 않으며 배터리팩, 인버퍼, 제어부를 포함하는 배터리룸을 일체형으로 하여 밀폐형 구조물 내에 장착하고 배출구와 흡입구를 개폐함으로써 온도와 습도를 효율적으로 제어할 수 있다.

Description

차량용 전기 냉동 시스템 {Electric Refrigenating System}

본 발명은 차량용 전기 냉동 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 엔진에 부하를 주지 않고 냉동 시스템 내부에 장착된 배터리팩을 이용하여 탑차에 냉기를 제공하여 냉장 및 냉동을 가능하게 하며, 밀폐형 구조로 이루어지는 본 발명에 의한 배터리룸의 온도와 습도를 자동으로 조절할 수 있는 차량용 전기 냉동 시스템에 관한 것이다.

냉동탑차의 냉동 시스템은 일반적으로 차량 엔진으로부터 동력을 전달받아 동작한다. 그렇기 때문에 차량 엔진에 부하가 많이 걸리게 되어 엔진 출력이 저하되고 연비가 저하되며 엔진 공회전에 의한 환경오염 문제까지 야기된다. 대체적인 방법으로서 차량 엔진에 부하를 줄이기 위하여 차량 배터리로 운용하는 것은 배터리 용량의 한계로 구현상의 어려움이 있다.

차량용 냉동시스템과 관련된 특허등록번호 제 10-199241호(이하 “선행기술1”이라고 한다)는 전기자동차용 배터리 모듈로부터 공급되는 전력을 이용하되, 냉동공간의 구조를 개선하고 냉동 공간의 상태에 따라 냉동과정을 제어하는 방법을 개시하고 있다.

선행기술 1은 교류전원을 이용하여 배터리모듈을 충전하므로 충전을 위한 회로가 포함된 시스템을 개시하고 있다. 그리고 냉동공간의 구조를 개선하기 위하여 응축기 또는 증발기를 알루미늄 소재의 나사산 형상 또는 사다리꼴 형상의 루버 핀 구조로 만드는 것을 개시하고 있다.

차량용 냉동시스템과 관련된 특허등록번호 제10-1917550호(이하 “선행기술2”라고 한다)는 냉매를 압축하는 압축기와 냉매를 응축하는 응축기 사이의 배치 간격을 줄여 냉동 효율을 높이는 장치를 개시하고 있다. 선행기술 2는 냉동기의 압축기를 차량의 발전기의 충전전력에 따라 충전되는 별도의 배터리를 통해 전력을 제공받아 탑차 내부를 냉동시키는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나 본 발명은 직류전원을 이용하여 배터리모듈을 충전하므로 충전을 위한 충전회로가 불필요하다는 점에서 차이가 있다. 한편 본 발명에 의한 응축기나 증발기는 범용 응축기나 증발기를 사용하면서 효과적인 전기 냉동 시스템의 제어를 꾀하고 있다는 점에서 차이가 있다. 또한 배터리팩으로 냉동시스템을 구동하기 때문에 차량엔진이나 차량발전기의 구동력이 전혀 불필요하다는 특징이 있다.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하고 배터리룸의 온도와 습도를 안정적으로 유지하기 위한 것으로서 아래의 목적을 가진다.

특허등록번호 제10-1991241호 (2019년 6월20일 공고) 특허등록번호 제10-1917750호 (2018년 11월6일 공고)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량엔진의 구동없이 동작하는 차량용 전기 냉동시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 상세하게는 배터리 셀로 이루어지는 배터리 팩을 직류전원을 이용하여 충전한 후 냉동시스템의 동작전원을 제공함으로써 상기 배터리 팩으로 구동되는 차량용 전기 냉동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 상기 배터리 팩 및 인버터와 제어부가 일체형으로 구성되며 밀폐된 구조물내에 장치되고, 그 구조물의 온도와 습도를 조절할 수 있는 차량용 전기 냉동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 상기 배터리팩 및 인버터와 제어부가 일체형으로 구성되며 밀폐된 구조물(배터리룸)내에 장치되고, 그 구조물을 냉동탑의 상부에 위치시켜 냉동탑의 적재공간을 줄일 필요가 없으며, 나아가 배터리룸의 온도와 습도를 조절할 수 있는 차량용 전기 냉동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 교류 모터, 압축기, 응축기가 일체형으로 구성되어 동작 효율을 올릴 수 있는 구조를 가지는 차량용 전기 냉동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 냉동탑차를 구비한 차량용 전기 냉동 시스템은, 상기 냉동탑차의 외측 상부에 설치되는 것으로, 외부 공기를 받아들이는 공기흡입구와, 외부로 공기를 방출하는 공기배출구 및 외부 직류전원을 이용하여 충전되고 제1직류전압을 출력하는 배터리부를 구비하는 배터리룸과; 상기 배터리부에서 출력된 상기 제1직류전압을 제2직류전압으로 변환하여 출력하는 직류-직류 변환부와; 상기 배터리부의 충전 혹은 방전을 지시하며, 상기 배터리룸의 온도와 습도 중 적어도 어느 하나를 유지하도록 제어하는 제어부와; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 공기흡입구와 상기 공기배출구의 개폐를 조절하는 온습도조절부와; 상기 직류-직류 변환부로부터 상기 제2직류전압을 입력받아 상기 제어부의 제어에 따라 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터와; 상기 배터리룸의 출력 전원으로 구동되는 것으로, 응축기, 실외기 및 증발기를 구비하는 냉동탑차용 냉동기;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명을 상기 배터리룸의 상부에 탈부착 가능하게 설치되는 태양광 반사판을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 차량용 배터리 전원으로 동작을 개시하고, 상기 차량용 배터리 전원이 차단되면 상기 제2직류전압으로 동작할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 상기 차량용 전기 냉동 시스템에 부착된 인렛(Inlet)에 충전건이 삽입되면 충전을 지시하고, 상기 인렛에서 상기 충전건이 이탈하면 상기 인버터가 동작하도록 제어할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 공기흡입구 및 상기 공기배출구 각각은 개폐 가능하게 설치되며, 상기 공기배출구에 설치되어, 상기 배터리룸 내의 공기를 외부로 강제 방출하는 송풍팬을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 배출구 및 공기흡입구는, 상기 배터리룸 내부의 온습도가 기설정된 범위 이내이면 모두 개방되고, 상기 배터리룸 내부의 온습도가 기설정된 상한치를 벗어나면 모두 개방되면서 상기 송풍팬이 동작하고, 상기 배터리룸 내부의 온습도가 기설정된 하한치를 벗어나면 모두 닫히도록 상기 제어부에 의하여 제어될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 배터리룸 내부에 설치되며, 상기 배터리룸 내의 온도값과 습도값을 측정하는 온도/습도 센서를 더 포함하며, 제어부는 상기 온도/습도 센서로부터 측정된 온도값과 습도값을 수신할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 배터리부에서 누설되는 휘발성 유기화합물을 감지하여 배터리셀의 이상상태를 경고하는 알람부;를 더 포함할 수 있다.

상기 알람부는, 차량의 외부 온도가 사용자 입력수단에 의하여 설정된 온도보다 높으면 상기 태양광 반사판의 탈착을 권고하고, 차량 외부 온도가 사용자 입력수단에 의하여 설정된 온도보다 낮으면 상기 태양광 반사판의 부착을 권고하는 신호를 발생시킬 수 있다.

또한 상기 공기흡입구는 차량의 전진 진행방향인 상기 배터리룸의 전면부에 위치하고, 상기 공기배출구는 상기 배터리룸의 후면측 상면부에 위치할 수 있다.

외부 직류전원을 이용하여 충전을 하고 제1직류전압를 출력하는 배터리부; 충전 혹은 방전을 지시하며, 온도와 습도 중 적어도 어느 하나를 유지하도록 제어하는 제어부; 상기 배터리부로부터 상기 제1직류전압을 입력받아 상기 제어부의 제어에 따라 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터; 상기 교류전압으로 구동되는 교류모터; 상기 제1직류전압 및 상기 교류모터에 의해 냉매를 응축시기는 응축기(compressor), 실외기, 증발기를 포함하는 냉동부; 상기 배터리부로부터 입력받은 제1직류전압을 제2직류전압으로 변환하여 출력하는 직류-직류 변환부; 및 외부 대기를 받아들이는 흡입구와 외부로 대기를 방출하는 배출구를 적어도 하나 이상 가지며 상기 제어부의 제어에 따라 상기 흡입구와 배출구의 개폐를 조절하는 온습도조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서 상기 제어부는 차량용 배터리 전원으로 동작을 개시하고, 상기 차량용 배터리 전원이 차단되면 상기 제2직류전압으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서, 상기 제어부는 충전건이 상기 차량용 전기 냉동 시스템에 부착된 인렛(Inlet)에 삽입되면 충전을 지시하고, 인렛에서 이탈하면 상기 인버터가 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서, 상기 흡입구 및 배출구는 개폐가 가능하며, 상기 배출구는 팬이 부착되어 공기의 강제 방출이 가능한 것는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서, 상기 배터리부, 상기 제어부, 상기 인버터, 상기 직류-직류 변환부, 및 상기 온습도조절부는 밀폐된 구조물내에 전기·기구적으로 상호 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서, 상기 배출구 및 흡입구는 내부 온습도가 기설정된 상한치를 초과하면 모두 열리면서 팬이 동작되며, 내부 온습도가 기설정된 범위내이면 모두 개방하고, 내부 온습도가 기설정된 하한치를 초과하면 모두 닫히는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서, 상기 배터리부는 전기적으로 직렬 혹은 병렬로 연결된 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어지며 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 모니터링하여 안정된 출력을 유지하고 잔여수명을 예측하는 기능을 더 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서, 상기 제어부는 내부에 설치된 온도/습도 센서로부터 측정된 온도값과 습도값을 수신하며, 터치스크린을 포함한 사용자 입력수단에 의하여 온도값과 습도값이 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템에서, 상기 온도조절부는 상기 배터리부에서 누설되는 휘발성 유기화합물을 감지하여 배터리셀의 이상상태를 경고하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템은 배터리 팩으로 냉동 장비를 구동하기 때문에 차량 배터리에 부하를 주지 않게 된다.

또한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템은 배터리팩, 인버퍼, 제어부를 포함하는 배터리룸을 일체형으로 하여 밀폐형 구조물 내에 장착하고 배출구와 흡입구를 개폐함으로써 온도와 습도를 효율적으로 제어할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템은 배터리팩을 수직으로 구성하여 배터리룸을 형성하고 냉동탑차 앞부분에 위치시켜 공간의 효율성을 극대화할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 차량용 전기 냉동 시스템은 배터리 셀이 이상상황에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 검출하여 알람을 발생하고 배터리룸의 배출구를 열어 안전성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 전기 냉동 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 전기 냉동 시스템의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 룸과 냉동탑의 상대적 결합 위치를 간략하게 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 배터리 룸의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 5(a)(b)는 도 3의 배터리 룸의 온도와 습도를 유지하기 위한 흡기구와 배출구의 구성과 대기 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 배터리 룸의 온도와 습도를 유지하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩 구성의 일 실시예의 정면을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 배터리 팩 구성의 일 실시예의 측면을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 배터리 룸과 냉동탑의 상대적 결합 위치를 간략하게 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전기 냉동 시스템의 부품 배치도를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전기 냉동 시스템의 배치를 측면에서 바라본 도면이다.

본 발명은 다양하게 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수도 있으며 특정 실시예를 도면에 도시하여 상세하게 설명하도록 한다.

그러나 이는 본 발명을 특정 실시예에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조번호를 사용하도록 한다. 제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용되며, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며 발명의 상세한 설명과 특허청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

기술적 혹은 과학적 용어를 포함해서 본 출원명세서에서 사용되는 모든 용어들은, 특별히 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자들에 의하여 일반적으로 이해되고 사용되는 것과 같은 의미가 있다.

단수의 표현은 문맥상 분명하게 다르게 뜻하지 아니하는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원명세서에서, “~을 포함한다” 또는 “~이루어진다”등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소등을 조합한 것이 존재하는 것을 나타내는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소등을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다른 형태가 될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 차량용 전기 냉동 시스템을 도면을 참조하면서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 전기 냉동 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량용 전기 냉동 시스템의 상세 구성도이다. 먼저 도 1을 참조하면서 설명한 후, 도 2를 참조하면서 보다 상세하게 설명하도록 한다.

기본적인 동작을 설명하면, 차량내 전원이 켜지면(ON) 차량에 설치되어 있는 차량 배터리(215,일반적인 납축전지)로부터 직류전압(12볼트(V) 혹은 24볼트(V)중 어느 하나)이 제어부(100)로 공급되어 제어부(100)가 활성화된다. 제어부(100)가 활성화됨과 동시에 직류-직류변환부(140)가 동작하여 24볼트가 출력된다. 이 24볼트가 제어부(100)로 공급되기 때문에 차량에 설치되어 있는 차량용 배터리(215)로부터 전원공급을 받지 않아도 되며, 차량내 전원이 꺼져도(OFF) 제어부(100)는 안정적으로 동작하게 된다. 직류-직류변환부(140)가 출력하는 24볼트는 인버터(120), 냉동부(150)로도 공급된다.

배터리부(160)의 충전과 방전에 대하여 설명한다. 충전과 방전 모드 결정은 전기차 충전용 충전건이 인렛(201)에 삽입되는지 혹은 이탈하는지의 상태에 따라서 결정된다. 충전건이 인렛(201)에 삽입되면 제어부(100)는 인버터(120)의 동작을 중지시키고, 배터리부(160)내의 배터리관리시스템(BMS)로부터 충전 지령을 받아 전기차통신제어기(EVCC;Electric Vehice Communication Controller,203)를 통해 전기차 충전기와 통신을 수행하여 충전을 시작하게 된다. 전기차통신제어기(EVCC,203)는 전기차의 급속 및 완속 충전을 위해제어부(100)와 충전 인프라 사이의 통신을 제어하는 기능을 수행하며, 그 기능의 설명은 당업자라면 용이하게 알고 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 방전모드를 살펴보면, 충전건이 인렛(201)에서 뽑히면 즉 이탈하면 이를 감지한 제어부(100)는 인버터(120)가 동작하도록 지시하게 된다.

냉동기능을 살펴본다. 제어부(100)는 예를 들면, LCD 터치패널(213)과 같은 사용자 인터페이스장치를 통하여 사용자가 입력하는 온도와 습도를 동시에 혹은 어느 하나를 입력받을 수 있다. 또한 제어부(100)는 온도/습도 센서(219)로부터 본 발명에 의한 냉동 시스템 내부의 온도와 습도중 하나, 혹은 온도와 습도 모두를 입력받아 온도/습도조절부(170)가 상기 사용자가 설정한 값을 유지하도록 한다. 이 온도와 습도중 어느 하나 혹은 온도와 습도 모두를 유지하는 온도/습도조절부(170)의 구성과 방법은 도 4 내지 도 6을 참조하면서 설명하도록 한다. 사용자가 온도와 습도를 동시에 혹은 어느 하나만 입력한 후 기동시키면 배터리부(160)는 직류전원(에를 들면 500VDC)을 출력하고 이 직류전원을 입력받은 인버터(120)는 이를 교류전원(예를 들면 380VAC)을 교류모터(130)로 제공하여 동작시킨다. 동시에 냉동부(150)도 기동되는데, 이 냉동부(150)는 응축기(Compressor,202), 실외기(Condensor,209), 실내기(Evaporator,211)로 이루어지며 동시에 기동된다.

이와 같이 본 발명에 의한 차량용 냉동 시스템은 별도의 충전회로를 구비할 필요없이 직류전원을 직접 입력받아 배터리팩을 충전한다. 또한 차량엔진을 구동하지 않고 냉동 시스템을 구동하기 때문에 차량엔진에 부하로 작용하지 않는다.

한편 제어부(100)가 배터리부(ESS;Energy Storage System,160)와 인버터(120), 그리고 모터(130) 및 냉동부(150)를 통합하여 제어함으로써 효율성을 높일 수 있다. 한편 LCD 터치패널(213)과 같은 사용자 인터페이스 장치로 배터리부(160), 인버터(120), 그리고 모터(130) 및 냉동부(150)를 포함한 각종 구성 블록 내지는 회로부의 상태를 확인 및 제어할 수 있다. 상기 LCD 터치패널(213)은 제어부로부터 직류 5V를 공급받아 동작하며, RS485 통신방식으로 제어신호 및 데이터를 주고받는 것이 바람직하다.

도 2의 상세블록도를 참조하면서 보다 자세하게 설명한다. 다만 설명의 중복을 피하기 위하여 도 1을 참조하면서 서술한 설명은 생략하며 당업자라면 알 수 있는 기술에 대한 것도 생략하기로 한다.

배터리부(160)는 공공 건물이나 아파트 주차장등에 설치되어 있는 차량용 충전기와 같은 외부 전원을 전력 공급원으로 한다. 이 외부 전력은 일반적으로 사용되는 충전건을 이용하여 본 발명에 따른 전기 냉동 시스템 혹은 냉동탑차에 부착되어 있는 인렛(inlet,201)을 통해 배터리부(160)에 공급된다. 상기 배터리부(160)에는 배터리관리시스템(BMS;Battery Management System)이 포함되어 있다. 이 배터리관리시스템(BMS)은 배터리부를 구성하는 적어도 하나 이상의 배터리 셀의 충전 및 방전을 모니터링하여 안정된 출력을 유지하고 잔여수명을 예측하여 제시하는 기능을 수행한다.

제어부(100)는 차량 전원이 켜지면 차량용 배터리(215)로부터 12볼트 혹은 24볼트를 공급받아 동작을 개시하는데, 12볼트로 동작하는 것이 바람직하다. 이 때 인버터(120)는 직류 24볼트와 교류 380볼트 전압을 출력한다. 도 2의 실시에서는 3상4선식 60Hz 주파수를 가지며 피상전력 11kVA 출력을 가지는 인버터를 예시하고 있다. 이제 제어부(100)는 직류-직류전환부(140)으로부터 직류 24볼트의 동작전압을 받기 때문에 차량용 배터리(215)로부터 전원공급을 받을 필요가 없게 되며, 차량 전원이 꺼져도 제어부(100)는 동작이 가능하게 된다. 제어부(100)와 인버터(120) 사이의 통신은 RS485방식을 적용하는 것이 바람직하다.

도 1의 냉동부(150)는 응축기(Compressor,207), 실외기(Condensor,209), 실내기(Evaporator,211)로 이루어지는 일반적이 에어컨 시스템으로 이해할 수 있다. 실내기(211)는 냉동탑(310) 내부 혹은 외부중 어느 한 곳에 설치할 수 있다. 한편 에어컨제어부(217)은 차량용 배터리로부터 동작전원을 입력받아 냉동부(150)의 동작을 제어한다. 이 제어는 릴레이(Relay)부(205)의 동작을 온/오프하여, 이 릴레이부(205)를 통하여 직류-직류변환부(140)로부터 응축기(Compressor,202), 실외기(Condensor,209), 실내기(Evaporator,211)에 각각 공급되는 직류 24볼트의 공급을 제공 혹은 차단함으로써 이루어질 수 있다.

도 2에서 도시된 바와 같이 구성 블록간 연결선에 CAN(Controller Area Network)으로 표현된 것은 CAN 프로토콜을 적용하여 통신을 수행하는 일 실시예를 보여주기 위한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 배터리룸(330)과 냉동탑(310)의 상대적 결합 위치를 간략하게 보여주는 도면이다. 냉동탑(310)은 냉동탑차에서 화물이 적재되는 공간을 말한다. 배터리룸(330)은 도 1 내지 도 2에서 설명한 본 발명에 의한 냉동 시스템에서 배터리팩(160), 인버터(120), 제어부(100)가 통합적으로 밀폐된 구조로 이루어지는 것을 보여준다. 한편 교류모터(130), 응축기(compressor), 실외기(condensor)를 포함하는 구성을 냉동기 Box(420)로 표현하여 예시하였다.

온습도조절부(170)는 배터리룸(330)의 한 측면과 다른 한 측면의 아래쪽에 각각 1개의 커버(Cover)로 이루어지는 제1흡입구(415)와 제2흡입구(417)를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 온습도조절부(170)는 상기 한 측면의 위쪽에 팬이 부착된 커버로 이루어지는 제1배출구(411)와 상기 다른 한 측면의 위쪽에 팬이 부착된 커버로 이루어지는 제2배기구(413)을 각각 포함하는 것이 바람직하다. 이제 이와 같은 구성하에서, 도 5 내지 도 6을 함께 참조하면서 상기 제1 내지 제2흡입구(415,417)와 제1 내지 제2배출구(411,413)의 동작을 설명하도록 한다.

사용자는 배터리룸(330)을 안정적으로 유지하기 위한 온도와 습도의 상한과 하한 범위를 설정하게 된다(S601단계). 이 설정값은 제어부(100)에 기록되어 유지되는 것이 바람직하다. 배터리룸(330) 내부의 온도와 습도는 온습도 센서(미도시)에 의하여 측정된다(S603단계). 온습도 센서는 냉동탑(310)내 적정한 위치에 장착되며 측정값을 제어부(100)로 전달한다. 제어부(100)는 측정된 값과 설정된 상한 및 하한 범위와 상대적으로 비교한다(S605단계). 먼저 측정치가 상한치를 초과하는지 판단하여(S607단계), 초과한다면 제1내지 제2흡입구(515,517)와 제1내지 제2배출구(511,513)를 개방하고 제1내지 제2배출구(511,513)과 함께 부착되어 있는 팬을 구동함으르써, 외부 공기를 받아들이고 내부 공기를 내보내는 강제 대기 순환을 실시한다(S617단계). 만약 측정치가 상한치보다 작으면 하한치보다 큰지, 즉 측정치가 기 설정된 범위내에 있는지를 판단하여(S609단계), 그 범위 내에 있으면 제1내지 제2흡입구(515,517)와 제1내지 제2배출구(511,513)는 개방하되 팬은 동작시키지 않음으로써 자연적인 대기 순환이 이루어지도록 한다(S611단계). 한편 S609단계에서의 판단 결과 측정치가 하한치보다 큰 경우 즉, 온도와 습도가 설정치보다 더 낮은 경우이므로 제1내지 제2흡입구(514,517)와 제1내지 제2배출구(511,513)를 닫아서 내부의 열이 밖으로 나가지 못하도록 하여 안정적인 온도와 습도를 유지하도록 한다(S613단계).

한편, 상기 온도조절부는 상기 배터리부에서 누설되는 휘발성 유기화합물을 감지하여 배터리셀의 이상상태를 경고하는 알람부(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다. ESS(Enery Strorage System)를 구성하는 배터리셀(리튬이온인 것이 바람직함)이 이상이 생기면 휘발성 유기화합물이 발생하는데, 알람부는 이를 검출하여 제어부(100)에 통보하여 제어부(100)로 하여금 모든 기기의 전원을 차단하도록 하여 ESS화재를 방지할 수 있다. 알람부는 상기 휘발성 유기화합물을 검출할 수 있는 센서를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩 구성의 일 실시예의 정면을 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7의 배터리 팩 구성의 일 실싱의 측면을 보여주는 도면이다. 본 발명에 의한 차량용 냉동 시스템은 냉동탑차라는 제한된 공간에 적재되는 것이기 때문에 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이 배터리 팩이 수직으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 배터리룸(330)은 냉동탑(310)의 앞부분에 위치시킴으로써 공간 이용의 극대화를 이룰 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 배터리룸(310)과 냉동탑(330)의 상대적 결합 위치를 간략하게 보여주는 도면이다. 냉동탑(330)은 냉동탑차에서 화물이 적재되는 공간을 말한다. 도 9에서 알 수 있듯이 배터리룸(310)이 냉동탑(330)위에 배치되기 때문에 여러 가지 장점을 가질 수 있다. 냉동탑의 공간을 줄일 필요가 없어서 화물 적재 공간의 효율성을 극대화할 수 있다. 또한 배터리룸(310)의 상부 즉 하늘을 바라보는 면에 탈부착이 가능한 태양광 반사판(미도시)을 구비할 수 있어서, 여름에는 태양광 반사판을 부착하여 배터리룸의 온도 상승을 예방하고, 겨울에는 태양광 반사판을 탈착하여 배터리룸의 온도 하락을 효율적으로 예방할 수 있다. 한편 배터리룸(310)이 냉동탑(330)의 상부에 위치하기 때문에 이상 발생시 혹은 평상시 점검시에 작업성이 좋아지며, 기존 냉동탑의 구조를 변경하지 않고도 본 발명에 의한 시스템을 설치할 수 있는 장점이 있다. 그리고 배터리룸(310)이 냉동탑(330)의 상부에 위치하기 때문에 배터리룸(310)을 낮고 넓게 설계할 수 있어서 무게가 차량의 전체 부분으로 분산되므로 무게 쏠림 현상이 없어져서 차량운행의 안전성을 도모할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명에 의한 전기 냉동 시스템의 부품 배치도를 보여주는 도면이다. 배터리룸(410)은 도 1 내지 도 2 및 도 9에서 설명한 본 발명에 의한 냉동 시스템에서 배터리팩(160), 인버터(120), 제어부(100)와 BMS(Battery Management Sysem)가 통합적으로 밀폐된 구조로 이루어지는 것을 보여준다. 또한 교류모터(130), 응축기(207), 실외기(209)를 포함하는 구성을 냉동기 Box(420)로 표현하여 예시하였다. 전면은 차량의 운전석 방향이고, 후면은 차량의 후방이다. 배터리룸(410)은 냉동탑(330)의 윗부분 즉 하늘을 바라보는 면에 탑재된다. 제1공기흡입구(415)와 제2공기흡입구(417)에서의 공기 흡입이 더욱 용이해지고 배출이 용이해져 공기순환의 효율이 좋게 되는 장점이 있다.

온습도조절부(170)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리룸(410)의 전면부와 후면부에 제1내지 제2공기흡입구(415, 417)와 제1내지 제2공기배출구(411, 413)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2공기배출구(411)(413) 각각에는 배터리룸(410) 내의 공기를 외부로 강제 방출시키는 송풍팬(419)을 더 포함할 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 차량용 전기 냉동 시스템의 배치를 측면에서 바라본 도면이다.

도 11에서는 공기흡입구(515)와 공기배출구(517)가 측면에서 바라본 것이어서 한 개씩인것처럼 도시되어 있지만 도 4에서처럼 각각 2개씩 구비될 수 있다. 공기흡입구(515)는 차량의 전면에서 바라보았을 때 정면으로 보이는 곳에 위치하고, 커버(513)로 보호될 수 있다. 물론 배터리룸(510)의 후면, 즉 차량의 후면쪽에 위치하는 것도 가능하다. 공기배출구(511)는 냉동실의 상부에 위치할 수 있다. 또한 공기배출구(511)는 다른 커버(517)로 보호될 수 있다. 이 때 송풍팬은 배터리룸의 공기를 순환할때 동작시킬 수 있다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하면서 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상 및 범위내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 정하여지며, 본 발명세서에 기재된 특정 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

100 ; 제어부 120 ; 인버터
130 ; 모터 140 ; 직류/직류변환부
150 ; 냉동부 160 ; 배터리부
170 ; 온습도조절부 201 ; 인렛(Inlet)
203 ; EVCC 205 ; 릴레이부
207 ; 응축기 209 ; 실외기
211 ; 실내기 213 ; 터치패널
215 ; 차량배터리 217 ; A/C 제어기
330 ; 배터리룸 350 ; 냉동탑
411,413, 511, 513 ; 배출구 415,417, 515, 517 ; 흡입구

Claims

외부 직류전원을 이용하여 충전을 하고 제1직류전압를 출력하는 배터리부;
충전 혹은 방전을 지시하며, 온도와 습도 중 적어도 어느 하나를 유지하도록 제어하는 제어부;
상기 배터리부로부터 상기 제1직류전압을 입력받아 상기 제어부의 제어에 따라 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터;
상기 교류전압으로 구동되는 교류모터;
상기 제1직류전압 및 상기 교류모터에 의해 냉매를 응축시기는 응축기(compressor), 실외기, 증발기를 포함하는 냉동부;
상기 배터리부로부터 입력받은 제1직류전압을 제2직류전압으로 변환하여 출력하는 직류-직류 변환부; 및
외부 대기를 받아들이는 흡입구와 외부로 대기를 방출하는 배출구를 적어도 하나 이상 가지며 상기 제어부의 제어에 따라 상기 흡입구와 배출구의 개폐를 조절하는 온습도조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
차량용 배터리 전원으로 동작을 개시하고, 상기 차량용 배터리 전원이 차단되면 상기 제2직류전압으로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
충전건이 상기 차량용 전기 냉동 시스템에 부착된 인렛(Inlet)에 삽입되면 충전을 지시하고, 인렛에서 이탈하면 상기 인버터가 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제1항에 있어서, 상기 흡입구 및 배출구는
개폐가 가능하며, 상기 배출구는 팬이 부착되어 공기의 강제 방출이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 냉동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배터리부, 상기 제어부, 상기 인버터, 상기 직류-직류 변환부, 및 상기 온습도조절부는 밀폐된 구조물내에 전기·기구적으로 상호 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제1항에 있어서, 상기 배출구 및 흡입구는
내부 온습도가 기설정된 상한치를 초과하면 모두 열리면서 팬이 동작되며,
내부 온습도가 기설정된 범위내이면 모두 개방하고,
내부 온습도가 기설정된 하한치를 초과하면 모두 닫히는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배터리부는 전기적으로 직렬 혹은 병렬로 연결된 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어지며 상기 배터리 셀의 충전 및 방전을 모니터링하여 안정된 출력을 유지하고 잔여수명을 예측하는 기능을 더 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제1항에 있어서, 제어부는
내부에 설치된 온도/습도 센서로부터 측정된 온도값과 습도값을 수신하며, 터치스크린을 포함한 사용자 입력수단에 의하여 온도값과 습도값이 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 냉동 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도조절부는 상기 배터리부에서 누설되는 휘발성 유기화합물을 감지하여 배터리셀의 이상상태를 경고하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 냉동 시스템.
냉동탑차를 구비한 차량용 전기 냉동 시스템에 있어서,
상기 냉동탑차의 외측 상부에 설치되는 것으로, 외부 공기를 받아들이는 공기흡입구와, 외부로 공기를 방출하는 공기배출구 및 외부 직류전원을 이용하여 충전되고 제1직류전압을 출력하는 배터리부를 구비하는 배터리룸과;
상기 배터리부에서 출력된 상기 제1직류전압을 제2직류전압으로 변환하여 출력하는 직류-직류 변환부와;
상기 배터리부의 충전 혹은 방전을 지시하며, 상기 배터리룸의 온도와 습도 중 적어도 어느 하나를 유지하도록 제어하는 제어부와;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 공기흡입구와 상기 공기배출구의 개폐를 조절하는 온습도조절부와;
상기 직류-직류 변환부로부터 상기 제2직류전압을 입력받아 상기 제어부의 제어에 따라 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터와;
상기 배터리룸의 출력 전원으로 구동되는 것으로, 응축기, 실외기 및 증발기를 구비하는 냉동탑차용 냉동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제10항에 있어서,
상기 배터리룸의 상부에 탈부착 가능하게 설치되는 태양광 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제10항에 있어서, 상기 제어부는,
차량용 배터리 전원으로 동작을 개시하고, 상기 차량용 배터리 전원이 차단되면 상기 제2직류전압으로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제10항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 차량용 전기 냉동 시스템에 부착된 인렛(Inlet)에 충전건이 삽입되면 충전을 지시하고, 상기 인렛에서 상기 충전건이 이탈하면 상기 인버터가 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제10항에 있어서,
상기 공기흡입구 및 상기 공기배출구 각각은 개폐 가능하게 설치되며,
상기 공기배출구에 설치되어, 상기 배터리룸 내의 공기를 외부로 강제 방출하는 송풍팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 냉동 시스템.
제14항에 있어서,
상기 배출구 및 공기흡입구는,
상기 배터리룸 내부의 온습도가 기설정된 범위 이내이면 모두 개방되고,
상기 배터리룸 내부의 온습도가 기설정된 상한치를 벗어나면 모두 개방되면서 상기 송풍팬이 동작하고,
상기 배터리룸 내부의 온습도가 기설정된 하한치를 벗어나면 모두 닫히도록 상기 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제10항에 있어서,
상기 배터리룸 내부에 설치되며, 상기 배터리룸 내의 온도값과 습도값을 측정하는 온도/습도 센서를 더 포함하며,
제어부는 상기 온도/습도 센서로부터 측정된 온도값과 습도값을 수신하는 것을 특징으로 하는 전기 냉동 시스템.
제10항에 있어서,
상기 배터리부에서 누설되는 휘발성 유기화합물을 감지하여 배터리셀의 이상상태를 경고하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 냉동 시스템.
제17항에 있어서, 상기 알람부는,
차량의 외부 온도가 사용자 입력수단에 의하여 설정된 온도보다 높으면 상기 태양광 반사판의 탈착을 권고하고, 차량 외부 온도가 사용자 입력수단에 의하여 설정된 온도보다 낮으면 상기 태양광 반사판의 부착을 권고하는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.
제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기흡입구는 차량의 전진 진행방향인 상기 배터리룸의 전면부에 위치하고,
상기 공기배출구는 상기 배터리룸의 후면측 상면부에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 냉동 시스템.