KR20230086357A - Method for controlling charging of vehicle battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 배터리의 충전 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차가 토잉모드로 구동하는 구동조건에서 배터리가 충전 또는 급속충전될 때 배터리로부터 출력되는 동력이 상대적으로 저하됨을 방지할 수 있는 차량용 배터리의 충전 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a charging control method for a vehicle battery, and more particularly, to prevent power output from a battery from being relatively lowered when the battery is charged or rapidly charged in a driving condition in which an electric vehicle is driven in a towing mode. It relates to a charging control method of a vehicle battery.
최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드(Hybrid) 차량으로 구분된다. Recently, as interest in energy efficiency and environmental pollution issues has grown day by day, there is a demand for the development of eco-friendly vehicles that can substantially replace internal combustion engine vehicles. and hybrid vehicles powered by batteries.
전기자동차는 운전자 또는 탑승객이 AVN, 클러스트 등에 배치된 조작패널을 통해 토잉모드를 선택함으로써 전기자동차는 캠핑카 등과 같은 다른 차량을 견인하는 토잉모드로 작동할 수 있다. 제어기가 토잉체결여부를 토잉제어기로부터 수신받을 수 있고, 이를 통해 전기자동차에 대한 토잉체결이 이루어졌는지의 여부를 확인할 수 있다. In the electric vehicle, the electric vehicle may operate in the towing mode to tow another vehicle such as a camper by selecting a towing mode through a control panel disposed in an AVN or a cluster by a driver or a passenger. The controller may receive the towing connection status from the towing controller, and through this, it is possible to check whether the towing connection of the electric vehicle has been made.
한편, 전기자동차가 토잉모드로 주행할 때, 전기자동차에 요구되는 동력부하가 상대적으로 증가하고, 이에 배터리의 사용량이 상대적으로 증가할 수 있으므로 배터리에 대한 충전 또는 급속충전이 필요하다. 하지만, 배터리의 충전 또는 급속충전이 이루어질 경우 배터리의 SOC가 상승할 수 있지만, 그 충전 또는 급속충전으로 인해 배터리의 온도가 과도하게 상승할 수 있고, 이렇게 배터리의 온도가 과도하게 상승할 경우 배터리로부터 출력되는 동력(electric power)이 제한될 수 있다. 비록, 배터리의 SOC는 충분하지만 배터리의 과도한 고온으로 인해 배터리로부터 출력되는 동력이 상대적으로 낮아질 수 있고, 이로 인해 전기자동차가 출발함과 동시에 충분한 주행성능을 확보하기 어려울 수 있다. 특히, 전기자동차가 토잉모드로 주행하는 도중에 등판길을 올라갈 때, 배터리로부터 출력되는 동력이 상대적으로 낮아짐에 따라 충분한 차속을 확보할 수 없으므로 안전문제가 초래되는 단점이 있었다. On the other hand, when the electric vehicle is driven in the towing mode, the power load required for the electric vehicle relatively increases, and thus the battery usage may relatively increase, so charging or rapid charging of the battery is required. However, when the battery is charged or rapidly charged, the SOC of the battery may increase, but the temperature of the battery may increase excessively due to the charging or rapid charging. Electric power may be limited. Although the SOC of the battery is sufficient, the power output from the battery may be relatively low due to the excessively high temperature of the battery, and as a result, it may be difficult to secure sufficient driving performance as soon as the electric vehicle starts. In particular, when the electric vehicle goes up a hill while driving in towing mode, a safety problem arises because sufficient vehicle speed cannot be secured as the power output from the battery is relatively low.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background art section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art to which this technique belongs.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 전기자동차가 토잉모드로 구동하는 구동조건에서 배터리가 충전 또는 급속충전될 때 배터리로부터 출력되는 동력이 상대적으로 저하됨을 방지할 수 있는 차량용 배터리의 충전 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been devised in consideration of the above points, and is a vehicle battery that can prevent the power output from the battery from being relatively lowered when the battery is charged or rapidly charged in a driving condition in which the electric vehicle is driven in the towing mode. Its purpose is to provide a charging control method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 제어방법에 의하면, 배터리의 충전이 시작되면, 토잉체결 여부를 판단하고, 토잉체결이 되면 배터리의 온도가 한계온도 이상인지를 판단하며, 상기 배터리의 온도가 상기 한계온도 이상일 때 상기 배터리의 온도가 동력제한온도에 도달하지 않도록 상기 배터리에 대한 충전전류를 제1제한 충전전류로 제어할 수 있다. 상기 동력제한온도는 상기 배터리로부터 출력되는 동력이 설정치 이하로 낮아지는 배터리의 온도일 수 있다. According to the charging control method for a vehicle battery according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, when charging of the battery starts, it is determined whether the towing is fastened, and when the towing is fastened, whether the temperature of the battery is higher than the limit temperature or not. and when the temperature of the battery is equal to or greater than the limit temperature, the charging current for the battery may be controlled to a first limit charging current so that the temperature of the battery does not reach the power limit temperature. The power limit temperature may be a temperature of a battery at which power output from the battery is lowered below a set value.
상기 제1제한 충전전류는 상기 배터리의 충전 시작 시에 설정된 초기 충전전류 보다 낮게 결정된 충전전류일 수 있다. The first limiting charging current may be a charging current determined to be lower than an initial charging current set when charging of the battery starts.
상기 한계온도는 동력 제한온도에서 일정한 여유온도를 차감한 온도일 수 있다. The limit temperature may be a temperature obtained by subtracting a certain margin temperature from the power limit temperature.
토잉체결이 되지 않으면, 배터리의 온도가 고온 제한온도에 도달하지 않도록 상기 배터리에 대해나 충전전류를 제2제한 충전전류로 제어할 수 있다. 상기 고온 제한온도는 상기 배터리가 손상될 수 있는 고온인 배터리의 온도일 수 있다. If the toeing is not fastened, the charging current of the battery or the battery may be controlled to the second limiting charging current so that the temperature of the battery does not reach the high temperature limiting temperature. The high temperature limit temperature may be a temperature of a battery at a high temperature at which the battery may be damaged.
상기 제2제한 충전전류는 상기 배터리의 충전 시작 시에 설정된 초기 충전전류 보다 낮게 결정된 충전전류일 수 있다. The second limiting charging current may be a charging current determined to be lower than an initial charging current set when charging of the battery starts.
상기 고온 제한온도는 동력 제한온도 보다 높은 온도일 수 있다. The high temperature limit temperature may be higher than the power limit temperature.
본 발명에 의하면, 토잉체결여부에 따라 배터리가 충전(급속충전)될 때, 배터리의 온도가 과도하게 상승함을 방지할 수 있도록 충전전류를 적절히 제어함으로써 배터리로부터 출력되는 동력이 저하됨이 방지될 수 있고, 이에 전기자동차가 출발함과 동시에 충분한 주행성능을 확보하기 어려울 수 있다. 특히, 전기자동차가 토잉모드로 주행하는 도중에 등판길을 올라갈 때, 배터리로부터 출력되는 동력이 충분히 확보될 수 있으므로 충분한 차속을 확보할 수 있고, 이에 안전문제의 발생을 방지할 수 있다. According to the present invention, when the battery is charged (quickly charged) according to whether or not the toeing is fastened, the power output from the battery can be prevented from deteriorating by appropriately controlling the charging current to prevent the temperature of the battery from excessively rising. Therefore, it may be difficult to secure sufficient driving performance as soon as the electric vehicle starts. In particular, when the electric vehicle goes uphill while driving in towing mode, sufficient vehicle speed can be secured because power output from the battery can be sufficiently secured, thereby preventing safety problems from occurring.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리에 연결된 제어구조를 도시한 블록도이다.
도 2는 차량용 배터리를 냉각하기 위한 차량용 열관리시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 제어방법을 도시한 순서도이다. 1 is a block diagram showing a control structure connected to a vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a vehicle thermal management system for cooling a vehicle battery.
3 is a flowchart illustrating a charging control method of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. In addition, unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
도 1을 참조하면, 배터리(41)는 차량의 플로어 등에 탑재될 수 있고, 배터리(41)는 전기모터 등으로 동력(electric power)을 공급하도록 구성될 수 있다. 배터리(41)는 충전기(130)에 의해 충전될 수 있고, 충전기(130)는 외부전원을 이용하여 배터리(41)를 충전할 수 있고, 충전제어기(120)가 적절한 충전전류를 결정할 수 있다. 배터리(41)는 배터리관리시스템(110, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에 의해 관리될 수 있고, 배터리관리시스템(110)은 배터리(41)의 상태를 모니터링하고, 배터리(41)의 온도가 설정온도 이상으로 높아질 경우 배터리(41)는 배터리 냉각서브시스템(12, 도 2 참조)에 의해 냉각될 수 있다. 배터리(41)의 충전 시에 배터리(41)의 온도가 상승하므로 제어기(100)는 배터리관리시스템(110)으로부터 배터리(41)의 상태 정보를 수신받고, 제어기(100)가 차량용 열관리시스템을 적절히 제어함으로써 배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리(41)를 적절히 냉각할 수 있다. 특히, 배터리(41)의 급속충전 시에는 배터리(41)의 온도 또한 급격하게 상승할 수 있고, 배터리(41)의 온도가 과도하게 상승할 경우 배터리 냉각서브시스템(12)에 의한 배터리(41)의 냉각이 한계에 이르러 더 이상 냉각이 이루어지지 못할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
전기자동차는 그 후방에 제공된 토잉체결구조를 가질 수 있고, 외부차량(캠핑카, 트레일러, 캐리어 등)이 전기자동차의 토잉체결구조에 체결될 때, 토잉제어기(150)는 그 토잉체결여부를 제어기(100)로 전송할 수 있다. 제어기(100)가 토잉체결을 확인할 때, 제어기(100)는 전기자동차에 대해 상대적으로 큰 동력부하를 설정할 수 있고, 이에 전기자동차는 제어기(100)에 의해 토잉모드로 주행할 수 있다. 전기자동차가 토잉모드로 주행할 때, 배터리(41)는 그 사용량이 증가하므로 배터리(41)에 대한 충전이 필수적으로 요구된다. The electric vehicle may have a towing fastening structure provided at its rear, and when an external vehicle (camper, trailer, carrier, etc.) is fastened to the towing fastening structure of the electric vehicle, the
한편, 배터리(41)의 충전 또는 급속충전 시에 배터리(41)의 SOC가 증가할 수 있고, 이와 동시에 배터리(41)의 온도가 상승할 수 있다. 특히, 전기자동차가 토잉모드 등과 같이 상대적으로 큰 동력부하가 요구되는 전기자동차의 구동조건에서 배터리(41)가 충전 또는 급속충전될 때 배터리(41)의 온도가 과도하게 상승함으로써 배터리(41)로부터 전기모터로 출력되는 동력은 상대적으로 저하될 수 있고, 이로 인해 전기자동차가 출발함과 동시에 충분한 주행성능을 확보하기 어려울 수 있다. 특히, 전기자동차가 토잉모드로 주행하는 도중에 등판길을 올라갈 때, 배터리(41)로부터 출력되는 동력이 상대적으로 낮아짐에 따라 충분한 차속을 확보할 수 없으므로 안전문제가 초래되는 단점이 있었다. 이에 따라, 토잉모드 등과 같은 큰 동력부하가 요구되는 전기자동차의 구동조건에서 배터리(41)가 충전 또는 급속충전될 때, 배터리(41)의 온도를 안정된 출력을 유지하는 정도로 유지할 필요가 있고, 배터리(41)는 배터리 냉각서브시스템(12, 도 2 참조)에 의해 냉각될 수 있다. Meanwhile, when the
도 2는 배터리 냉각서브시스템(12)을 포함한 차량용 열관리시스템의 일 예를 예시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 차량용 열관리시스템은, 냉매가 순환하는 냉매루프(21)를 포함한 공조 서브시스템(11, HVAC subsystem)과, 배터리(41)를 냉각하기 위한 냉각수가 순환하는 배터리 냉각수루프(22)를 포함한 배터리 냉각서브시스템(12, battery cooling subsystem)과, 파워트레인의 전기모터(51) 및 전장부품(52)을 냉각하는 냉각수가 순환하는 파워트레인 냉각수루프(23)를 포함한 파워트레인 냉각서브시스템(13, power train cooling subsystem)을 포함할 수 있다. 2 is a diagram illustrating an example of a thermal management system for a vehicle including a
공조 서브시스템(11)은 냉매루프(21)를 순환하는 냉매에 의해 차량의 승객실의 공기를 가열 내지 냉각하도록 구성될 수 있다. 냉매루프(21)는 증발기(31), 압축기(32), 내측 응축기(33, interior condenser), 난방측 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70), 외측 열교환기(35), 및 냉방측 팽창밸브(15)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 냉매는 냉매루프(21)를 통해 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방측 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70), 외측 열교환기(35), 냉방측 팽창밸브(15), 증발기(31) 순으로 통과할 수 있다. The
증발기(31)는 냉방측 팽창밸브(15)로부터 공급받은 냉매를 증발시키도록 구성될 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(15)에 의해 팽창된 냉매는 증발기(31)에서 공기로부터 열을 흡수함으로써 증발할 수 있다. 이에, 공조 서브시스템(11)의 냉방작동 시에, 증발기(31)는 외측 열교환기(35)에 의해 냉각되고 냉방측 팽창밸브(15)에 의해 팽창된 냉매를 이용하여 승객실로 흘러들어가는 공기를 냉각하도록 구성될 수 있다. The
압축기(32)는 증발기(31) 및/또는 배터리칠러(37)로부터 공급받은 냉매(refrigerant received from the evaporator)를 압축하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 압축기(32)는 인버터(80)를 포함한 인버터 압축기일 수 있다. The
압축기(32)는 압축기 모터(compressor motor) 및 압축기 모터에 의해 작동하는 압축부(compression section)을 포함할 수 있다. 냉매루프(21)는 압축기(32)의 압축부에 유체적으로 연결될 수 있다. The
내측 응축기(33)는 압축기(32)로부터 공급받은 냉매를 응축하도록 구성될 수 있고, 이에 내측 응축기(33)를 통과하는 공기는 내측 응축기(33)에 의해 가열될 수 있다. 내측 응축기(33)에 의해 가열된 공기가 승객실 내로 흘러들어감에 따라 승객실은 난방될 수 있다. The
외측 열교환기(35)는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 외측 열교환기(35)는 외부에 노출되어 있으므로 외측 열교환기(35) 및 외기 사이에서 열이 전달될 수 있다. 공조 서브시스템(11)의 냉방작동 시에 외측 열교환기(35)는 내측 응축기(33)로부터 공급받은 냉매를 응축하도록 구성될 수 있다. 즉, 외측 열교환기(35)는 공조 서브시스템(11)의 냉방작동 시에 열을 외기로 전달함으로써 냉매를 응축하는 외측 응축기의 기능을 할 수 있다. 공조 서브시스템(11)의 난방작동 시에 외측 열교환기(35)는 수냉식 열교환기(70)로부터 공급받은 냉매를 증발하도록 구성될 수 있다. 즉, 외측 열교환기(35)는 공조 서브시스템(11)의 난방작동 시에 열을 외기로부터 흡열함으로써 냉매를 증발하는 외측 증발기의 기능을 할 수 있다. 특히, 외측 열교환기(35)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기와 열교환함으로써 외측 열교환기(35) 및 외기 사이의 열전달율이 더 높아질 수 있다. The
수냉식 열교환기(70)는 공조 서브시스템(11)의 냉매루프(21), 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리 냉각수루프(22), 및 파워트레인 냉각서브시스템(13)의 파워트레인 냉각수루프(23) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 수냉식 열교환기(70)는 냉매루프(21) 상에서 실내측 응축기(33) 및 실외측 열교환기(35) 사이에 배치될 수 있다. 수냉식 열교환기(70)는 파워트레인 냉각수루프(23)와 유체적으로 연결된 제1통로(71)와, 배터리 냉각수루프(22)와 유체적으로 연결된 제2통로(72)와, 냉매루프(21)와 유체적으로 연결된 제3통로(73)를 포함할 수 있다. The water-cooled heat exchanger 70 includes a
공조 서브시스템(11)의 난방작동 시에, 수냉식 열교환기(70)는 파워트레인 냉각서브시스템(13)으로부터 전달받은 열에 의해 실내측 응축기(33)로부터 공급받은 냉매를 증발시키도록 구성될 수 있다. 즉, 공조 서브시스템(11)의 난방 작동 시에, 수냉식 열교환기(70)는 파워트레인 냉각서브시스템(13)의 전기모터(51) 및 전장부품(52)으로부터 발생된 폐열을 회수함으로써 냉매를 증발시키는 증발기의 역할을 할 수 있다. During the heating operation of the
수냉식 열교환기(70)는 공조 서브시스템(11)의 냉방작동 시에, 내측 응축기(24)로부터 수용된 냉매를 응축하도록 구성될 수 있다. 수냉식 열교환기(70)는 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 배터리 냉각수 및 파워트레인 냉각서브시스템(13)의 파워트레인 냉각수루프(23)를 순환하는 파워트레인측 냉각수에 의해 냉매를 냉각하고 응축함으로써 냉매를 응축시키는 응축기의 역할을 할 수 있다. The water-cooled heat exchanger 70 may be configured to condense the refrigerant received from the inner condenser 24 during the cooling operation of the
난방측 팽창밸브(16)는 냉매루프(21) 상에서 수냉식 열교환기(70)의 상류 측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 난방측 팽창밸브(16)는 내측 응축기(33) 및 수냉식 열교환기(70) 사이에 배치될 수 있다. 난방측 팽창밸브(16)는 공조 서브시스템(11)의 난방 작동 시에, 수냉식 열교환기(70)로 흘러들어가는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 난방측 팽창밸브(16)는 공조 서브시스템(11)의 난방 작동 시에 내측 응축기(33)로부터 공급받은 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다. The heating-
일 예에 따르면, 난방측 팽창밸브(16)는 구동모터(16a)를 가진 전자팽창밸브(EXV, electronic expansion valve)일 수 있다. 구동모터(16a)는 난방측 팽창밸브(16)의 밸브바디에서 한정된 오리피스를 개폐하도록 이동하는 샤프트를 가질 수 있고, 샤프트의 위치는 구동모터(16a)의 회전방향 및 회전정도 등에 따라 가변될 수 있으며, 이에 의해 난방측 팽창밸브(16)의 오리피스에 대한 개도가 가변될 수 있다. 제어기(100)는 구동모터(16a)의 작동을 제어할 수 있다. 그리고, 난방측 팽창밸브(16)는 완전 개방형 전자팽창밸브(full open type EXV)일 수 있다.According to one example, the heating-
난방측 팽창밸브(16)는 제어기(100)에 의해 그 개도가 가변되도록 구성될 수 있고, 난방측 팽창밸브(16)의 개도가 가변됨에 따라 제3통로(73)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 난방측 팽창밸브(16)는 공조 서브시스템(11)의 난방작동 시에 제어기(100)에 의해 제어될 수 있다. The heating-
냉방측 팽창밸브(15)는 냉매루프(21) 상에서 외측 열교환기(35) 및 증발기(31) 사이에 배치될 수 있다. 냉방측 팽창밸브(15)가 증발기(31)의 상류측에 배치됨으로써 증발기(31)로 흘러들어가는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉방측 팽창밸브(15)는 공조 서브시스템(11)의 냉방 작동 시에 외측 열교환기(35)로부터 공급받은 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.The cooling-
일 실시예에 따르면, 냉방측 팽창밸브(15)는 냉매의 온도 및/또는 압력을 센싱하여 냉방측 팽창밸브(15)의 개도를 조절하는 감온팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)일 수 있다. 구체적으로 실시예에 따르면, 냉방측 팽창밸브(15)는 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)의 내부유로 흘러들어감을 선택적으로 차단할 수 있는 개폐밸브(15a)를 가진 감온팽창밸브일 수 있고, 개폐밸브(15a)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 개폐밸브(15a)는 제어기(100)에 의해 개폐될 수 있고, 이에 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)로 흘러들어감을 차단(block) 내지 해제(unblock)할 수 있다. 개폐밸브(15a)가 개방될 때 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)로 흘러들어감이 허용될 수 있고, 개폐밸브(15a)가 폐쇄될 때 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)로 흘러들어감이 차단될 수 있다. 일 예에 따르면, 개폐밸브(15a)는 냉방측 팽창밸브(15)의 밸브바디의 내부에 일체로 장착됨으로써 냉방측 팽창밸브(15)의 내부유로를 개폐하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 개폐밸브(15a)는 냉방측 팽창밸브(15)의 상류측에 배치됨으로써 냉방측 팽창밸브(15)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다. According to one embodiment, the cooling-
개폐밸브(15a)가 폐쇄될 경우 냉방측 팽창밸브(15)가 차단될 수 있고, 이에 냉매는 냉방측 팽창밸브(15) 및 증발기(31) 측으로 흘러들어가지 않고 배터리칠러(37) 측으로만 흘러들어갈 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 폐쇄될 경우에는 공조 서브시스템(11)의 냉방작동이 실행되지 않고, 배터리칠러(37)만이 냉각되거나 공조 서브시스템(11)의 난방작동이 실행될 수 있다. 개폐밸브(15a)가 개방될 경우 냉매는 냉방측 팽창밸브(15) 및 증발기(31) 측으로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 개방될 경우에는 공조 서브시스템(11)의 냉방이 실행될 수 있다. When the on/off
공조 서브시스템(11)은 인렛 및 아웃렛을 가진 공조케이스(30)를 포함할 수 있고, 공조케이스(30)는 차량의 승객실을 향해 공기를 흘러감을 허용하도록 구성될 수 있다. 증발기(31) 및 내측 응축기(33)는 공조케이스(30) 내에 위치할 수 있다. 에어믹싱도어(34a)가 증발기(31) 및 내측 응축기(33) 사이에 배치될 수 있고, PTC히터(34b, Positive Temperature Coefficient heater)가 내측 응축기(33)의 하류 측에 배치될 수 있다. The
공조 서브시스템(11)은 냉매루프(21) 상에서 증발기(31) 및 압축기(32) 사이에 배치된 어큐뮬레이터(38)를 더 포함할 수 있고, 어큐뮬레이터(38)는 증발기(31)의 하류 측에 위치할 수 있다. 어큐뮬레이터(38)는 증발기(31)로부터 공급받은 냉매에서 액상의 냉매를 분리함으로써 압축기(32) 내로 액상의 냉매가 흘러들어감을 방지하도록 구성될 수 있다. The
공조 서브시스템(11)은 냉매루프(21)로부터 분기된 분기도관(36)을 더 포함할 수 있다. 분기도관(36)은 냉매루프(21) 상에서 냉방측 팽창밸브(15)의 상류지점으로부터 분기되고 압축기(32)에 연결될 수 있다. 배터리칠러(37)가 분기도관(36)에 유체적으로 연결될 수 있으며, 배터리칠러(37)는 분기도관(36) 및 후술하는 배터리 냉각수루프(22) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리칠러(37)는 공조 서브시스템(11) 상에서 순환하는 냉매 및 배터리 냉각서브시스템(12) 상에서 순환하는 배터리 냉각수 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. The
구체적으로, 배터리칠러(37)는 분기도관(36)에 유체적으로 연결된 제1통로(37a) 및 배터리 냉각수루프(22)에 유체적으로 연결된 제2통로(37b)를 포함할 수 있고, 제1통로(37a) 및 제2통로(37b)는 배터리칠러(37) 내에서 서로 인접하거나 접촉하도록 배치될 수 있으며, 제1통로(37a)는 제2통로(37b)에 대해 유체적으로 분리될 수 있다. 이에, 배터리칠러(37)는 제2통로(37b)를 통과하는 배터리 냉각수 및 제1통로(37a)를 통과하는 냉매 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있고, 냉매는 배터리 냉각수로부터 열을 흡수함으로써 기화되고 과열될 수 있고, 배터리 냉각수는 냉매로 열을 방출함으로써 냉각될 수 있다. Specifically, the
분기도관(36)은 어큐뮬레이터(38)에 유체적으로 연결될 수 있고, 분기도관(36)을 통과하는 냉매가 어큐뮬레이터(38)에 수용될 수 있다. The
칠러측 팽창밸브(17)가 분기도관(36) 상에서 배터리칠러(37)의 상류 측에 배치될 수 있다. 칠러측 팽창밸브(17)는 배터리칠러(37)로 흘러들어가는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 칠러측 팽창밸브(17)는 외측 열교환기(35)로부터 공급받은 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.A chiller-side expansion valve 17 may be disposed upstream of the
일 예에 따르면, 칠러측 팽창밸브(17)는 구동모터(17a)를 가진 전자팽창밸브(EXV, electronic expansion valve)일 수 있다. 구동모터(17a)는 칠러측 팽창밸브(17)의 밸브바디에서 한정된 오리피스를 개폐하도록 이동하는 샤프트를 가질 수 있고, 샤프트의 위치는 구동모터(17a)의 회전방향 및 회전정도 등에 따라 가변될 수 있으며, 이에 의해 칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 가변될 수 있다. 즉, 제어기(100)가 구동모터(17a)의 작동을 제어함으로써 칠러측 팽창밸브(17)의 개도는 가변될 수 있다. 그리고, 칠러측 팽창밸브(17)는 완전 개방형 전자팽창밸브(full open type EXV)일 수 있다. 칠러측 팽창밸브(17)는 도 3에 도시된 난방측 팽창밸브(16)와 동일 또는 유사한 구조로 이루어질 수 있다. According to one example, the chiller-side expansion valve 17 may be an electronic expansion valve (EXV) having a driving
칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 가변됨에 따라 배터리칠러(37)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 예컨대, 칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 기준개도 보다 커질 경우 배터리칠러(37)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 기준유량 보다 상대적으로 증가할 수 있고, 칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 기준 개도 보다 작을 경우 배터리칠러(37)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 기준유량과 유사해지거나 기준유량 보다 상대적으로 감소할 수 있다. 여기서, 기준개도는 목표 증발기온도를 유지할 수 있는 칠러측 팽창밸브(17)의 개도일 수 있다. 기준유량은 칠러측 팽창밸브(17)가 기준개도로 개방될 경우 배터리칠러(37)로 흘러들어가는 냉매의 유량일 수 있다. 이에, 칠러측 팽창밸브(17)가 기준개도로 개방될 경우 냉매는 그에 대응하는 기준유량만큼 배터리칠러(37)로 흘러들어갈 수 있다. As the opening degree of the chiller-side expansion valve 17 is varied, the flow rate of the refrigerant flowing into the
칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 제어기(100)에 의해 조절됨에 따라 배터리칠러(37)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 가변되므로 증발기(31)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 이에, 칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 조절됨에 따라 냉매는 증발기(31) 및 배터리칠러(37) 측으로 일정 비율로 분배되어 흘러들어갈 수 있고, 이를 통해 공조 서브시스템(11)의 냉방 및 배터리칠러(37)의 냉각이 동시에 또는 선택적으로 실행될 수 있다. As the opening of the chiller-side expansion valve 17 is adjusted by the
공조 서브시스템(11)은 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73)의 하류지점 및 분기도관(36)을 연결하는 냉매 바이패스도관(39)을 더 포함할 수 있다. 냉매 바이패스도관(39)의 입구는 수냉식 열교환기(70)의 하류지점에 연결될 수 있고, 냉매 바이패스도관(39)의 출구는 분기도관(36)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 냉매 바이패스도관(39)의 입구는 수냉식 열교환기(70) 및 외측 열교환기(35) 사이의 지점에 연결될 수 있고, 냉매 바이패스도관(39)의 출구는 분기도관(36) 상에서 배터리칠러(37) 및 압축기(32) 사이의 지점에 연결될 수 있다. 제1쓰리웨이밸브(61)가 냉매 바이패스도관(39)의 입구 및 냉매루프(21) 사이의 연결지점에 배치될 수 있다. 이에, 제1쓰리웨이밸브(61)가 냉매루프(21) 상에서 외측 열교환기(35) 및 수냉식 열교환기(70) 사이에 배치될 수 있다. 제1쓰리웨이밸브(61)가 냉매 바이패스도관(39)의 입구를 개방하도록 스위칭될 경우, 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73)를 통과한 냉매는 냉매 바이패스도관(39) 및 어큐뮬레이터(38)를 통해 압축기(32)로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 냉매 바이패스도관(39)의 입구가 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭에 의해 개방될 때, 냉매는 외측 열교환기(35)를 바이패스할 수 있다. 제1쓰리웨이밸브(61)가 냉매 바이패스도관(39)의 입구를 폐쇄하도록 스위칭될 경우, 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73)를 통과한 냉매는 냉매 바이패스도관(39)을 통과하지 않고, 외측 열교환기(35)로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 냉매 바이패스도관(39)의 입구가 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭에 의해 폐쇄될 때, 냉매는 외측 열교환기(35)를 통과할 수 있다. The
제어기(100)가 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a), 난방측 팽창밸브(16), 칠러측 팽창밸브(17), 압축기(32) 등의 개별적인 작동을 제어하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 공조 서브시스템(11)은 제어기(100)에 의해 그 전체적인 작동이 제어될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어기(100)는 FATC(Full Automatic Temperature Control System) 또는 차량제어기(vehicle controller)일 수 있다. The
공조 서브시스템(11)이 냉방모드로 작동할 때, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 개방되고, 냉매는 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방측 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73), 외측 열교환기(35), 냉방측 팽창밸브(15), 증발기(31) 순으로 순환할 수 있다. When the
공조 서브시스템(11)이 난방모드로 작동할 때, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 폐쇄되고, 냉매는 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방용 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73), 외측 열교환기(35), 칠러측 팽창밸브(17), 배터리칠러(37)의 제1통로(37a), 압축기(32) 순으로 순환할 수 있다. 한편, 공조 서브시스템(11)의 난방작동 시에, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 폐쇄되고 냉매 바이패스도관(39)의 입구가 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭에 의해 개방될 때, 냉매는 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방용 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73), 압축기(32) 순으로 순환할 수 있다. When the
배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 배터리 냉각수에 의해 배터리(41)를 냉각하도록 구성될 수 있다. 배터리 냉각수루프(22)는 배터리(41), 히터(42), 배터리칠러(37), 제2배터리펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 제1배터리펌프(44)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 배터리 냉각수는 배터리 냉각수루프(22)를 통해 배터리(41), 히터(42), 배터리칠러(37), 제2배터리펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 수냉식 열교환기(70)의 제2통로(72), 및 제1배터리펌프(44)를 순차적으로 흐를 수 있다. The
배터리(41)는 그 내부 또는 외부에 배터리 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 배터리 냉각수루프(22)가 배터리(41)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다. The
히터(42)는 배터리칠러(37) 및 배터리(41) 사이에 배치될 수 있고, 히터(42)는 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 배터리 냉각수를 가열함으로써 냉각수를 워밍업할 수 있다. 일 예에 따르면, 히터(42)는 고온의 유체와 열교환에 의해 냉각수를 가열하는 수가열식 히터일 수 있다. 다른 예에 따르면, 히터(42)는 전기 히터일 수 있다. The
배터리 라디에이터(43)는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 배터리 라디에이터(43)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 배터리 라디에이터(43)는 외측 열교환기(35)에 인접할 수 있다. The
제1배터리펌프(44)는 배터리 냉각수를 배터리 냉각수루프(22)의 적어도 일부를 따라 순환시키도록 구성될 수 있고, 제2배터리펌프(45)는 배터리 냉각수를 배터리 냉각수루프(22)의 적어도 일부를 따라 순환시키도록 구성될 수 있다. The
제1배터리펌프(44)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리(41)의 상류지점에 배치될 수 있다. 이에, 제1배터리펌프(44)는 배터리 냉각수를 배터리(41)으로 강제로 펌핑함으로써 배터리 냉각수가 배터리(41)의 냉각수통로를 통과함을 허용하도록 구성될 수 있다. The
제2배터리펌프(45)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리 라디에이터(43)의 상류지점에 배치될 수 있다. 이에, 제2배터리펌프(45)는 배터리 냉각수를 배터리 라디에이터(43)의 입구로 강제로 펌핑함으로써 배터리 냉각수가 배터리 라디에이터(43)를 통과함을 허용하도록 구성될 수 있다. The
제1배터리펌프(44) 및 제2배터리펌프(45)는 배터리(41)의 발열상태 및 충전조건, 공조 서브시스템(11)의 작동 조건 등에 따라 개별적이고 선택적으로 작동할 수 있다. The
리저버탱크(48)는 배터리 라디에이터(43)의 출구 및 제1배터리펌프(44)의 입구 사이에 배치될 수 있다. The
배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리 냉각수가 배터리 라디에이터(43)를 바이패스함을 허용하도록 구성된 제1배터리 바이패스도관(46)을 더 포함할 수 있다. 제1배터리 바이패스도관(46)은 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리 라디에이터(43)의 상류지점과 배터리 라디에이터(43)의 하류지점을 직접적으로 연결하도록 구성될 수 있다. The
제1배터리 바이패스도관(46)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37) 및 배터리 라디에이터(43)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37) 및 제2배터리펌프(45)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다. An inlet of the first
제1배터리 바이패스도관(46)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37) 및 배터리 라디에이터(43)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1배터리 바이패스도관(46)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리펌프(44)의 입구 및 리저버탱크(48)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다.An outlet of the first
배터리 냉각수가 배터리칠러(37)의 하류 측으로부터 제1배터리 바이패스도관(46)을 통해 제1배터리펌프(44)의 상류 측으로 흘러감으로써 배터리 냉각수는 제2배터리펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 수냉식 열교환기(70)를 바이패스할 수 있고, 이에 제1배터리 바이패스도관(46)을 통과하는 배터리 냉각수는 제1배터리펌프(44)에 의해 배터리(41), 히터(42), 배터리칠러(37) 순으로 순차적으로 흐를 수 있다. As the battery cooling water flows from the downstream side of the
배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리 냉각수가 배터리(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 바이패스함을 허용하도록 구성된 제2배터리 바이패스도관(47)을 더 포함할 수 있다. 제2배터리 바이패스도관(47)은 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37)의 하류지점과 배터리(41)의 상류지점을 직접적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
제2배터리 바이패스도관(47)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 출구 및 배터리 라디에이터(43)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2배터리 바이패스도관(47)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 출구 및 리저버탱크(48)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다. An inlet of the second
제2배터리 바이패스도관(47)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구 및 배터리 라디에이터(43)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2배터리 바이패스도관(47)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구 및 제2배터리펌프(45)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 배터리 냉각수가 배터리 라디에이터(43)의 하류 측으로부터 제2배터리 바이패스도관(47)을 통해 제2배터리펌프(45)의 상류 측으로 흘러감으로써 배터리 냉각수는 배터리(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 바이패스할 수 있고, 이에 제2배터리 바이패스도관(47)을 통과하는 배터리 냉각수는 제2배터리펌프(45)에 의해 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 수냉식 열교환기(70)의 제2통로(72) 순으로 순차적으로 흐를 수 있다.The outlet of the second
제1배터리 바이패스도관(46) 및 제2배터리 바이패스도관(47)은 서로 간에 평행할 수 있다. The first
배터리 냉각서브시스템(12)은 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구에 배치된 제2쓰리웨이밸브(62)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제2쓰리웨이밸브(62)는 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구 및 배터리 냉각수루프(22) 사이의 합류지점에 배치될 수 있다. 제2쓰리웨이밸브(62)가 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구를 개방하도록 스위칭될 경우 일부의 배터리 냉각수(배터리칠러(37)로부터 흘러나온 배터리 냉각수)는 제1배터리 바이패스도관(46)을 통해 흐름으로써 일부의 배터리 냉각수는 배터리 라디에이터(43)를 바이패스할 수 있고, 나머지의 배터리 냉각수(배터리 라디에이터(43)로부터 흘러나온 냉각수)가 제2배터리 바이패스도관(47)을 통해 흐름으로써 나머지의 배터리 냉각수는 배터리(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 바이패스할 수 있다. 즉, 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구가 제2쓰리웨이밸브(62)의 스위칭에 의해 개방될 때 배터리 냉각수루프(22)는 제1배터리 바이패스도관(46) 및 제2배터리 바이패스도관(47)을 통해 서로 독립적인 순환루프를 형성할 수 있다. 제1배터리 바이패스도관(46)을 통과하는 배터리 냉각수는 제2배터리펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 수냉식 열교환기(70)를 바이패스하고, 제1배터리펌프(44)의 작동에 의해 배터리(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37) 순으로 순환할 수 있다. 제2배터리 바이패스도관(47)을 통과하는 배터리 냉각수는 제1배터리펌프(44), 배터리(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 바이패스하고, 제2배터리펌프(45)의 작동에 의해 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 수냉식 열교환기(70) 순으로 순환할 수 있다. The
제2쓰리웨이밸브(62)가 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구를 폐쇄하도록 스위칭될 경우 배터리 냉각수는 제1배터리 바이패스도관(46)을 통과하지 않는다. 즉, 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구가 제2쓰리웨이밸브(62)의 스위칭에 의해 폐쇄될 경우 배터리 냉각수는 배터리 냉각수루프(22)를 따라 순환할 수 있다. When the second three-
배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리관리시스템(110)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템(110)은 배터리(41)의 상태를 모니터링하고, 배터리(41)의 온도가 설정온도 이상으로 높아질 경우 배터리(41)의 냉각을 실행하도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템(110)은 제어기(100)에 대해 배터리(41)의 냉각작동을 지시하는 명령을 전송할 수 있고, 이에 제어기(100)는 압축기(32)의 작동 및 칠러측 팽창밸브(17)의 개방을 제어할 수 있다. 배터리(41)의 냉각작동 도중에 공조 서브시스템(11)의 작동이 필요하지 않은 경우에는 제어기(100)는 냉방측 팽창밸브(15)의 폐쇄를 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라 배터리 냉각수가 배터리 라디에이터(43)를 바이패스하고 배터리(41) 및 배터리칠러(37)를 순환하도록 배터리관리시스템(110)은 제1배터리펌프(44)의 작동 및 제2쓰리웨이밸브(62)의 스위칭을 제어할 수 있다. The
파워트레인 냉각서브시스템(13)은 파워트레인 냉각수루프(23)를 순환하는 파워트레인 냉각수에 의해 전기적 파워트레인의 전기모터(51) 및 전장부품(52)을 냉각하도록 구성될 수 있다. 파워트레인 냉각수루프(23)는 전기모터(51), 전장부품(52), 파워트레인 라디에이터(53), 파워트레인펌프(54), 리저버탱크(56)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 파워트레인 냉각수는 파워트레인 냉각수루프(23)를 통해 전기모터(51), 파워트레인 라디에이터(53), 리저버탱크(56), 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71), 및 전장부품(52) 순으로 흐를 수 있다. The
전기모터(51)는 그 내부 또는 외부에 파워트레인 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 파워트레인 냉각수루프(23)는 전기모터(51)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다. The
전장부품(52)은 인버터, OBC, LDC 등과 같은 전기모터(51)의 구동 등과 관련된 하나 이상의 전장부품일 수 있다. 전장부품(52)은 그 내부 또는 외부에 파워트레인 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 파워트레인 냉각수루프(23)는 전장부품(52)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다. The
파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 파워트레인 라디에이터(53)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 외측 열교환기(35), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방 측에 서로 인접하게 배치될 수 있고, 냉각팬(75)은 외측 열교환기(35), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)의 후방 측에 배치될 수 있다. The
파워트레인펌프(54)는 전기모터(51) 및 전장부품(52)의 상류 측에 배치될 수 있고, 파워트레인펌프(54)는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 냉각수를 순환시키도록 구성될 수 있다. The
파워트레인 냉각서브시스템(13)은 파워트레인 냉각수가 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스함을 허용하는 파워트레인 바이패스도관(55)을 더 포함할 수 있다. 파워트레인 바이패스도관(55)은 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53)의 상류지점과 파워트레인 라디에이터(53)의 하류지점을 직접적으로 연결함으로써 전기모터(51)의 출구로부터 배출된 파워트레인 냉각수는 파워트레인 바이패스도관(55)을 통해 파워트레인펌프(54)의 입구로 흘러들어갈 수 있고, 이에 파워트레인 냉각수는 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스할 수 있다. The
파워트레인 바이패스도관(55)의 입구는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 전기모터(51) 및 파워트레인 라디에이터(53) 사이의 지점에 연결될 수 있다. 파워트레인 바이패스도관(55)의 출구는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 리저버탱크(56) 및 전장부품(52) 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 파워트레인 바이패스도관(55)의 출구는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 리저버탱크(56) 및 파워트레인펌프(54)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다. The inlet of the
파워트레인 냉각서브시스템(13)은 파워트레인 바이패스도관(55)의 출구에 배치된 제3쓰리웨이밸브(63)를 더 포함할 수 있고, 파워트레인 냉각수는 제3쓰리웨이밸브(63)의 스위칭에 의해 파워트레인 바이패스도관(55)을 통해 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스할 수 있고, 파워트레인 냉각수는 파워트레인펌프(54)에 의해 전기모터(51), 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71), 및 전장부품(52)을 순차적으로 통과할 수 있다. The
리저버탱크(56)가 파워트레인 라디에이터(53)의 하류 측에 배치될 수 있다. 특히, 리저버탱크(56)는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53) 및 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71) 사이에 배치될 수 있다. A
파워트레인 냉각서브시스템(13)의 제3쓰리웨이밸브(63)의 스위칭 및 파워트레인펌프(54)의 작동은 제어기(100)에 의해 제어될 수 있다. The switching of the third three-way valve 63 of the power
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 제어방법을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a charging control method of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
충전기(130)가 배터리(41)에 대한 충전 또는 급속충전을 시작한다(S1). 충전제어기(120)는 배터리(41)의 SOC가 충분해지도록 충전기(130)의 초기 충전전류를 결정할 수 있다. 배터리(41)의 충전이 시작될 때, 배터리(41)의 온도가 상승하고, 이에 배터리 냉각서브시스템(12)에 의해 배터리(41)는 냉각될 수 있다. 배터리(41)의 충전시간이 경과함에 따라 배터리 냉각서브시스템(12)에 의한 배터리(41)의 냉각에 한계에 다다를 수 있고, 이에 배터리(41)는 배터리 냉각서브시스템(12)만으로는 충분히 냉각될 수 없다. 특히, 배터리(41)의 급속충전 시에는 배터리(41)의 온도가 과도하게 상승할 수 있다. 이에, 배터리(41)의 온도가 과도하게 상승할 경우에는 배터리(41)의 충전전류 및 방전전류가 일정하게 제한될 수 있고, 이에 배터리(41)의 충전 및 방전(출력)이 상대적으로 낮게 제한될 수 있다. The
그리고, 제어기(100)는 토잉제어기(150)를 통해 외부차량(캠핑카, 트레일러, 캐리어 등)등이 전기자동차의 후방에 제공된 토잉체결구조에 체결되었는지 여부(즉, 토잉체결여부)를 확인한다(S2). In addition, the
S2단계에서, 제어기(100)가 토잉체결이 된 것으로 판단되면, 제어기(100)는 배터리관리시스템(110)을 통해 배터리(41)의 온도(Tb)를 모니터링한다(S3). 토잉체결된 경우에는 전기자동차에 대해 높은 동력부하가 요구되지만, 배터리(41)의 충전 또는 급속충전으로 인해 배터리(41)의 온도(Tb)가 과도하게 상승하므로 배터리(41)로부터 전기모터로 공급되는 동력부하가 상대적으로 낮아질 수 있다. 즉, 배터리(41)의 온도가 과도하게 상승할 경우 배터리(41)의 방전(출력)이 제한될 수 있으므로 전기자동차는 의도하는 주행성능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. In step S2, when the
제어기(100)는 배터리(41)의 온도(Tb)가 한계온도(Th) 이상인지를 판단한(S4). 여기서, 한계온도(Th)는 동력제한온도(Tr)에서 일정한 여유온도(a)를 차감한 온도일 수 있다(Th = Tr-a). 동력제한온도(Tr)는 배터리(41)로부터 전기모터로 출력되는 동력이 설정치 이하로 낮아지는 배터리(41)의 온도로서, 배터리(41)의 온도가 동력제한온도(Tr)에 도달할 경우, 전기자동차의 주행성능이 설정치 이하로 급격하게 낮아질 수 있다. 여유온도(a)는 배터리(41)의 온도(Tb)가 동력제한온도(Tr)에 도달하기 이전에 배터리(41)의 온도 및 충전전류를 제어하기 위한 시간을 확보하기 위해 설정된 온도일 수 있다. 예컨대, 여유온도(a)는 0.5℃, 1℃, 1.5℃일 수 있다. The
S4단계에서 배터리(41)의 온도(Tb)가 한계온도(Th)이상일 때, 배터리(41)의 온도(Tb)가 동력제한온도(Tr)에 도달하지 않도록 충전제어기(120)는 배터리(41)의 온도(Tb)에 따라 충전전류를 설정된 제1제한 충전전류로 제어한다(S5). 구체적으로, 충전제어기(120)는 배터리(41)의 온도(Tb)가 동력제한온도(Tr)에 도달하지 않도록 제1제한 충전전류를 결정할 수 있다. 배터리(41)의 온도는 배터리(41)의 충전전류에 비례하므로, 제1제한 충전전류는 배터리(41)의 충전 시작 시에 설정된 초기 충전전류 보다 상대적으로 낮게 결정된 충전전류일 수 있다. In step S4, when the temperature Tb of the
그 이후에, 배터리(41)의 충전이 완료된다(S8). After that, charging of the
S2단계에서, 제어기(100)가 토잉체결이 되지 않은 것으로 판단되면, 제어기(100)는 배터리관리시스템(110)을 통해 배터리(41)의 온도(Tb)를 모니터링한다(S6). In step S2, if it is determined that the towing is not performed by the
제어기(100)는 배터리(41)의 온도(Tb)가 고온 제한온도에 도달하지 않도록 충전제어기(120)는 배터리(41)의 온도(Tb)에 따라 충전전류를 설정된 제2제한 충전전류로 제어한다(S7). 고온 제한온도는 배터리(41)가 손상될 수 있을 정도로 고온인 배터리의 온도일 수 있고, 고온 제한온도는 동력제한온도(Tr) 보다 상대적으로 높은 온도일 수 있다. 이에 배터리(41)의 온도(Tb)가 고온 제한온도에 도달할 때, 배터리(41)는 고온으로 인해 손상될 수 있다. 충전제어기(120)는 배터리(41)의 온도(Tb)가 고온 제한온도에 도달하지 않도록 제2제한 충전전류를 결정할 수 있다. 배터리(41)의 온도는 배터리(41)의 충전전류에 비례하므로, 제2제한 충전전류는 배터리(41)의 충전 시작 시에 설정된 초기 충전전류 보다 상대적으로 낮게 결정된 충전전류일 수 있다. 또한, 제2제한 충전전류는 제1제한 충전전류 보다 높은 충전전류일 수 있다. The
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
11: 공조 서브시스템
12: 배터리 냉각서브시스템
13: 파워트레인 냉각서브시스템
15: 냉방측 팽창밸브
16: 난방측 팽창밸브
17: 칠러측 팽창밸브
21: 냉매루프
22: 배터리 냉각수루프
23: 파워트레인 냉각수루프
30: 공조케이스
31: 증발기
32: 압축기
33: 내측 응축기
35: 외측 열교환기
36: 분기도관
37: 배터리칠러
38: 어큐뮬레이터
39: 냉매 바이패스도관
41: 배터리
42: 히터
43: 배터리 라디에이터
44: 제1배터리펌프
45: 제2배터리펌프
46: 제1배터리 바이패스도관
47: 제2배터리 바이패스도관
48: 리저버탱크
51: 전기모터
52: 전장부품
53: 파워트레인 라디에이터
54: 파워트레인펌프
55: 파워트레인 바이패스도관
56: 리저버탱크
61: 제1쓰리웨이밸브
62: 제2쓰리웨이밸브
63: 제3쓰리웨이밸브
70: 수냉식 열교환기
80: 인버터
100: 제어기
110: 배터리관리시스템
120: 충전제어기
130: 충전기
150: 토잉제어기11: air conditioning subsystem 12: battery cooling subsystem
13: power train cooling subsystem 15: cooling side expansion valve
16: heating side expansion valve 17: chiller side expansion valve
21: refrigerant loop 22: battery coolant loop
23: power train coolant loop 30: air conditioning case
31: evaporator 32: compressor
33: inner condenser 35: outer heat exchanger
36: branch conduit 37: battery chiller
38: accumulator 39: refrigerant bypass conduit
41: battery 42: heater
43: battery radiator 44: first battery pump
45: second battery pump 46: first battery bypass conduit
47: second battery bypass conduit 48: reservoir tank
51: electric motor 52: electrical parts
53: power train radiator 54: power train pump
55: power train bypass conduit 56: reservoir tank
61: first three-way valve 62: second three-way valve
63: third three-way valve 70: water-cooled heat exchanger
80: inverter 100: controller
110: battery management system 120: charge controller
130: charger 150: towing controller
Claims (6)
토잉체결이 되면, 배터리의 온도가 한계온도 이상인지를 판단하며,
상기 배터리의 온도가 상기 한계온도 이상일 때 상기 배터리의 온도가 동력제한온도에 도달하지 않도록 상기 배터리에 대한 충전전류를 제1제한 충전전류로 제어하고,
상기 동력제한온도는 상기 배터리로부터 출력되는 동력이 설정치 이하로 낮아지는 배터리의 온도인 차량용 배터리의 충전 제어방법.
When the battery starts to charge, it determines whether the towing is fastened,
When towing is connected, it is judged whether the temperature of the battery is higher than the limit temperature,
Controlling the charging current for the battery to a first limit charging current so that the temperature of the battery does not reach the power limit temperature when the temperature of the battery is equal to or greater than the limit temperature;
The power limit temperature is a charging control method for a vehicle battery that is a temperature of a battery at which power output from the battery is lowered to a set value or less.
상기 제1제한 충전전류는 상기 배터리의 충전 시작 시에 설정된 초기 충전전류 보다 낮게 결정된 충전전류인 차량용 배터리의 충전 제어방법.
The method of claim 1,
The first limiting charging current is a charging current determined to be lower than the initial charging current set at the start of charging the battery.
상기 한계온도는 동력 제한온도에서 일정한 여유온도를 차감한 온도인 차량용 배터리의 충전 제어방법.
The method of claim 1,
The limit temperature is a charging control method of a vehicle battery that is a temperature obtained by subtracting a certain margin temperature from the power limit temperature.
토잉체결이 되지 않으면, 배터리의 온도가 고온 제한온도에 도달하지 않도록 상기 배터리에 대해나 충전전류를 제2제한 충전전류로 제어하고,
상기 고온 제한온도는 상기 배터리가 손상될 수 있는 고온인 배터리의 온도인 차량용 배터리의 충전 제어방법.
The method of claim 1,
If the toeing is not fastened, the battery or charging current is controlled to the second limiting charging current so that the temperature of the battery does not reach the high temperature limit temperature,
The high temperature limit temperature is a charging control method for a vehicle battery that is a temperature of a battery at a high temperature at which the battery may be damaged.
상기 제2제한 충전전류는 상기 배터리의 충전 시작 시에 설정된 초기 충전전류 보다 낮게 결정된 충전전류인 차량용 배터리의 충전 제어방법.
The method of claim 4,
The second limit charging current is a charging current determined to be lower than the initial charging current set at the start of charging the battery.
상기 고온 제한온도는 동력 제한온도 보다 높은 온도인 차량용 배터리의 충전 제어방법.
The method of claim 4,
The high temperature limit temperature is a charging control method of a vehicle battery at a temperature higher than the power limit temperature.
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