KR20230090750A - 차량의 배터리 냉각 시스템 - Google Patents

차량의 배터리 냉각 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230090750A
KR20230090750A KR1020210179800A KR20210179800A KR20230090750A KR 20230090750 A KR20230090750 A KR 20230090750A KR 1020210179800 A KR1020210179800 A KR 1020210179800A KR 20210179800 A KR20210179800 A KR 20210179800A KR 20230090750 A KR20230090750 A KR 20230090750A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
refrigerant
cooling circuit
port
radiator
Prior art date
Application number
KR1020210179800A
Other languages
English (en)
Inventor
양승우
정연만
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020210179800A priority Critical patent/KR20230090750A/ko
Priority to US17/894,644 priority patent/US20230182524A1/en
Publication of KR20230090750A publication Critical patent/KR20230090750A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029Expansion reservoirs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P9/00Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
    • F01P9/06Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00 by use of refrigerating apparatus, e.g. of compressor or absorber type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/615Heating or keeping warm
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • H01M10/6568Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P2005/105Using two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00Applications
    • F01P2050/22Motor-cars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/14Condenser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/18Heater
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리; 상기 배터리에 연결된 배터리칠러; 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매를 상기 배터리로 순환시킬 수 있도록 설치된 제1펌프; 상기 배터리에 연결되거나 차단되도록 설치된 라디에이터; 상기 라디에이터에서 냉각된 냉매를 상기 배터리로 순환시킬 수 있도록 설치된 제2펌프; 상기 배터리의 냉매 입구 및 출구를 상기 라디에이터의 냉매 출구 및 입구로 각각 연결시키는 상태와, 상기 배터리를 상기 라디에이터와 차단시키고 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매만 상기 배터리를 순환하도록 하는 상태 사이를 전환하도록 구비된 전환밸브를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 배터리 냉각 시스템{BATTERY COOLING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 전기차 등에 탑재되는 배터리를 냉각시키는 기술에 관한 것이다.
최근의 전기차는 주행거리가 증가함에 따라 탑재되는 배터리도 점차 고 사양화 되고 있으며, 이에 따라 배터리 냉각 시스템도 기존의 공냉식으로부터 수냉식으로 변화되는 추세이다.
상기와 같은 수냉식 배터리 냉각 시스템은 가급적 간단한 구성과 중량을 가지면서도, 높은 효율로 배터리 냉각을 구현할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2140658 B1
본 발명은 간단한 구성으로 소요되는 부품수를 저감할 수 있으며, 차량의 중량을 저감시킬 수 있고, 냉각효율을 크게 향상시킬 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 차량의 전비를 향상시킬 수 있도록 한 차량의 배터리 냉각 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 배터리 냉각 시스템은,
배터리;
상기 배터리에 연결된 배터리칠러;
상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매를 상기 배터리로 순환시킬 수 있도록 설치된 제1펌프;
상기 배터리에 연결되거나 차단되도록 설치된 라디에이터;
상기 라디에이터에서 냉각된 냉매를 상기 배터리로 순환시킬 수 있도록 설치된 제2펌프;
상기 배터리의 냉매 입구 및 출구를 상기 라디에이터의 냉매 출구 및 입구로 각각 연결시키는 상태와, 상기 배터리를 상기 라디에이터와 차단시키고 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매만 상기 배터리를 순환하도록 하는 상태 사이를 전환하도록 구비된 전환밸브;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 배터리와 배터리칠러 및 제1펌프는 냉매가 통과하며 순환하는 폐회로인 제1냉각회로를 구성하고;
상기 라디에이터와 제2펌프는 냉매가 통과하며 순환하는 폐회로인 제2냉각회로를 구성하며;
상기 전환밸브는 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 통합하도록 연결하여, 상기 배터리의 냉매 입구 및 출구를 상기 라디에이터의 냉매 출구 및 입구로 각각 연결시키는 상태를 형성하고;
상기 전환밸브는 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 서로 분리하여, 상기 배터리를 상기 라디에이터와 차단시키고 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매만 상기 배터리를 순환하도록 하는 상태를 형성할 수 있다.
상기 전환밸브는,
상기 배터리의 냉매 입구 측으로 연결되는 제1포트;
상기 배터리의 냉매 출구 측으로 연결되는 제2포트;
상기 라디에이터의 냉매 출구 측으로 연결되는 제3포트;
상기 라디에이터의 냉매 입구 측으로 연결되는 제4포트;
를 구비하고,
상기 제1포트와 제2포트가 연통되고, 제3포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 분리한 상태와, 상기 제1포트와 제3포트가 연통되고, 제2포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 통합하여 연결한 상태 사이를 전환하도록 구성될 수 있다.
상기 제1냉각회로에는 승온히터가 더 구비될 수 있다.
상기 제2냉각회로에는 수냉식컨덴서와 리저버탱크가 더 구비될 수 있다.
상기 라디에이터의 상류에는 상기 수냉식컨덴서가 구비되고;
상기 라디에이터의 하류에는 상기 리저버탱크가 구비될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 배터리 냉각 시스템은,
배터리와 배터리칠러를 포함하는 냉매의 폐회로를 구성하는 제1냉각회로;
라디에이터를 포함하는 냉매의 폐회로를 구성하는 제2냉각회로;
상기 제1냉각회로와 제2냉각회로가 서로 분리되어 독립적인 상태와, 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로가 서로 연결되어 통합된 상태 사이를 전환하도록 구비된 전환밸브;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1냉각회로에는 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매를 순환시키는 제1펌프와, 상기 냉매를 승온시킬 수 있는 승온히터가 더 구비될 수 있다.
상기 제1냉각회로에는 상기 배터리, 승온히터, 배터리칠러, 및 제1펌프가 차례로 배치될 수 있다.
상기 제2냉각회로에는 상기 라디에이터를 통과하는 냉매를 저장하는 리저버탱크와, 상기 라디에이터를 통과하는 냉매를 순환시키는 제2펌프가 더 구비될 수 있다.
상기 제2냉각회로에는 상기 라디에이터, 리저버탱크, 및 제2펌프가 차례로 배치될 수 있다.
상기 제2냉각회로에는 상기 라디에이터의 상류에 수냉식컨덴서가 더 구비될 수 있다.
상기 전환밸브는
상기 배터리의 냉매 입구 측으로 연결되는 제1포트;
상기 배터리의 냉매 출구 측으로 연결되는 제2포트;
상기 라디에이터의 냉매 출구 측으로 연결되는 제3포트;
상기 라디에이터의 냉매 입구 측으로 연결되는 제4포트;
를 구비하고,
상기 제1포트와 제2포트가 연통되고, 제3포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 분리한 상태와, 상기 제1포트와 제3포트가 연통되고, 제2포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 통합하여 연결한 상태 사이를 전환하도록 구성될 수 있다.
상기 제1냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 제1펌프는 상기 전환밸브와 배터리 사이에 배치되고;
상기 제2냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 제2펌프는 상기 전환밸브와 라디에이터 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 제1펌프와 상기 제2냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 제2펌프 중, 적어도 하나는 상기 전환밸브와 일체로 구성될 수 있다.
본 발명은 간단한 구성으로 배터리 냉각 시스템에 소요되는 부품수를 저감할 수 있으며, 차량의 중량을 저감시킬 수 있고, 냉각효율을 크게 향상시킬 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 차량의 전비를 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 배터리 냉각 시스템의 구성도,
도 2는 도 1의 배터리 냉각 시스템의 제1냉각회로와 제2냉각회로가 통합적으로 연결된 상태의 냉매 흐름을 설명한 도면,
도 3은 도 2와 같은 상태의 전환밸브 상태를 설명한 도면,
도 4는 도 1의 배터리 냉각 시스템의 제1냉각회로와 제2냉각회로가 서로 독립적으로 분리된 상태의 냉매 흐름을 설명한 도면,
도 5는 도 4와 같은 상태의 전환밸브 상태를 설명한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 차량의 배터리 냉각 시스템은,배터리(1); 상기 배터리(1)에 연결된 배터리칠러(3); 상기 배터리칠러(3)에서 냉각된 냉매를 상기 배터리(1)로 순환시킬 수 있도록 설치된 제1펌프(5); 상기 배터리(1)에 연결되거나 차단되도록 설치된 라디에이터(7); 상기 라디에이터(7)에서 냉각된 냉매를 상기 배터리(1)로 순환시킬 수 있도록 설치된 제2펌프(9); 상기 배터리(1)의 냉매 입구 및 출구를 상기 라디에이터(7)의 냉매 출구 및 입구로 각각 연결시키는 상태와, 상기 배터리(1)를 상기 라디에이터(7)와 차단시키고 상기 배터리칠러(3)에서 냉각된 냉매만 상기 배터리(1)를 순환하도록 하는 상태 사이를 전환하도록 구비된 전환밸브(11)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 배터리(1)와 배터리칠러(3) 및 제1펌프(5)는 냉매가 통과하며 순환하는 폐회로인 제1냉각회로(C1)를 구성하고; 상기 라디에이터(7)와 제2펌프(9)는 냉매가 통과하며 순환하는 폐회로인 제2냉각회로(C2)를 구성한다.
상기 전환밸브(11)는 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)를 통합하도록 연결하여, 상기 배터리(1)의 냉매 입구 및 출구를 상기 라디에이터(7)의 냉매 출구 및 입구로 각각 연결시키는 상태를 형성하고; 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)를 서로 분리하여, 상기 배터리(1)를 상기 라디에이터(7)와 차단시키고 상기 배터리칠러(3)에서 냉각된 냉매만 상기 배터리(1)를 순환하도록 하는 상태를 형성하도록 구성된다.
즉, 본 발명은, 배터리(1)와 배터리칠러(3)를 포함하는 냉매의 폐회로를 구성하는 제1냉각회로(C1); 라디에이터(7)를 포함하는 냉매의 폐회로를 구성하는 제2냉각회로(C2); 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)가 서로 분리되어 독립적인 상태와, 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)가 서로 연결되어 통합된 상태 사이를 전환하도록 구비된 전환밸브(11)를 포함하여 구성된 것이다.
따라서, 상기 라디에이터(7)의 방열이 용이한 겨울 등과 같은 조건에서는, 상기 전환밸브(11)로 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)를 연결하여 통합시킨 상태로 냉매를 순환시킴으로써, 상기 라디에이터(7)를 활용한 배터리(1)의 냉각 상태를 형성하고, 여름과 같이 라디에이터(7)의 방열이 어려운 조건에서는 상기 전환밸브(11)로 상기 제1냉각회로(C1)를 상기 제2냉각회로(C2)와는 독립적으로 구성하여, 상기 배터리칠러(3)에서 냉각된 냉매가 상기 제1냉각회로(C1)만 순환하면서, 상기 배터리(1)를 냉각시킬 수 있도록 하여 효율적인 배터리(1)의 냉각이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 전환밸브(11)는, 상기 배터리(1)의 냉매 입구 측으로 연결되는 제1포트(P1); 상기 배터리(1)의 냉매 출구 측으로 연결되는 제2포트(P2); 상기 라디에이터(7)의 냉매 출구 측으로 연결되는 제3포트(P3); 상기 라디에이터(7)의 냉매 입구 측으로 연결되는 제4포트(P4)를 구비하고, 상기 제1포트(P1)와 제2포트(P2)가 연통되고, 제3포트(P3)와 제4포트(P4)가 연통되어 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)를 분리한 도 5와 같은 상태와, 상기 제1포트(P1)와 제3포트(P3)가 연통되고, 제2포트(P2)와 제4포트(P4)가 연통되어 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)를 통합하여 연결한 도 3과 같은 상태 사이를 전환하도록 구성된다.
즉, 상기 전환밸브(11)는 밸브스풀의 움직임에 따라 도 3과 도 5와 같은 상태를 전환할 수 있도록 구성되는 4웨이 밸브(4-Way Valve)인 것이다.
한편, 상기 제1냉각회로(C1)에는 상기 배터리(1), 승온히터(13), 배터리칠러(3), 및 제1펌프(5)가 차례로 배치된 구성이다.
상기 승온히터(13)는, 배터리(1)를 승온시켜야 할 때, 냉매를 가열할 수 있도록 설치되는 것이다.
또한, 상기 제2냉각회로(C2)에는 상기 라디에이터(7), 리저버탱크(15), 및 제2펌프(9)가 차례로 배치되고, 상기 라디에이터(7)의 상류에는 수냉식컨덴서(17)가 더 구비된 구성이다.
상기 수냉식컨덴서(17)는 상기 배터리칠러(3)의 냉매와 차량의 구동모터 냉각에 사용되는 냉매가 상기 제2냉각회로(C2)를 흐르는 냉매와 열교환이 가능하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제1냉각회로(C1)의 냉매를 순환시키도록 구비된 제1펌프(5)는 상기 전환밸브(11)와 배터리(1) 사이에 배치되고; 상기 제2냉각회로(C2)의 냉매를 순환시키도록 구비된 제2펌프(9)는 상기 전환밸브(11)와 라디에이터(7) 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 전환밸브(11)에 의해 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)가 통합되어 작동되는 상태에서, 상기 리저버탱크(15)의 냉매는 상기 제2펌프(9)로 가압되어 상기 전환밸브(11)로 유입되고, 상기 전환밸브(11)를 통과한 냉매는 연속적으로 배치된 상기 제1펌프(5)에 의해 다시 가압되어, 상기 전환밸브(11)를 통과하면서 저하되었던 냉매 흐름이 다시 원활한 상태로 회복되도록 함으로써, 궁극적으로 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2) 전체적으로 냉매의 원활한 순환이 이루어지게 하여, 배터리(1)의 냉각성능 및 효율 향상에 크게 기여하게 된다.
또한, 상기 제1냉각회로(C1)의 냉매를 순환시키도록 구비된 제1펌프(5)와 상기 제2냉각회로(C2)의 냉매를 순환시키도록 구비된 제2펌프(9) 중, 적어도 하나는 상기 전환밸브(11)와 일체로 구성될 수 있다.
참고로, 도 1에서는 상기 전환밸브(11)와 제1펌프(5)가 일체로 구성될 수 있음을 점선 박스로 표현하고 있다.
상기와 같이 전환밸브(11)와 제1펌프(5)나 제2펌프(9) 또는 이들 모두를 일체로 구성하면, 차량의 배터리 냉각 시스템 조립 시, 취급되는 부품수가 현저히 저감될 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 배터리 냉각 시스템은, 배터리(1)의 온도 상태에 따라 냉매를 가열하거나 냉각하면서 순환시켜서 상기 배터리(1)가 최적의 온도 상태로 작동되도록 할 수 있으며, 특히 라디에이터(7)의 방열이 우수한 환경 조건에서는 상기 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)를 통합하여, 상기 라디에이터(7)를 통해 냉각된 냉매로 배터리(1)가 냉각되도록 하고, 상대적으로 라디에이터(7)의 방열 성능이 저조한 조건에서는 상기 제1냉각회로(C1)를 제2냉각회로(C2)와 분리한 상태에서 배터리칠러(3)에 의해 배터리(1)가 냉각될 수 있도록 함으로써, 차량 주변의 환경 변화에 따라 최적화된 배터리(1)의 냉각이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기한 바와 같은 제1냉각회로(C1)와 제2냉각회로(C2)의 분리 상태와 통합 상태의 전환을 상기 4웨이밸브인 전환밸브(11)로 간단히 구현할 수 있도록 함으로써, 배터리 냉각 시스템의 구성 및 제어가 간단해지고, 중량이 저감되며, 나아가 차량의 전비 향상에 기여할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 배터리
3; 배터리칠러
5; 제1펌프
7; 라디에이터
9; 제2펌프
11; 전환밸브
13; 승온히터
15; 리저버탱크
17; 수냉식컨덴서
C1; 제1냉각회로
C2; 제2냉각회로

Claims (16)

  1. 배터리;
    상기 배터리에 연결된 배터리칠러;
    상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매를 상기 배터리로 순환시킬 수 있도록 설치된 제1펌프;
    상기 배터리에 연결되거나 차단되도록 설치된 라디에이터;
    상기 라디에이터에서 냉각된 냉매를 상기 배터리로 순환시킬 수 있도록 설치된 제2펌프;
    상기 배터리의 냉매 입구 및 출구를 상기 라디에이터의 냉매 출구 및 입구로 각각 연결시키는 상태와, 상기 배터리를 상기 라디에이터와 차단시키고 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매만 상기 배터리를 순환하도록 하는 상태 사이를 전환하도록 구비된 전환밸브;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리와 배터리칠러 및 제1펌프는 냉매가 통과하며 순환하는 폐회로인 제1냉각회로를 구성하고;
    상기 라디에이터와 제2펌프는 냉매가 통과하며 순환하는 폐회로인 제2냉각회로를 구성하며;
    상기 전환밸브는 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 통합하도록 연결하여, 상기 배터리의 냉매 입구 및 출구를 상기 라디에이터의 냉매 출구 및 입구로 각각 연결시키는 상태를 형성하고;
    상기 전환밸브는 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 서로 분리하여, 상기 배터리를 상기 라디에이터와 차단시키고 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매만 상기 배터리를 순환하도록 하는 상태를 형성하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전환밸브는,
    상기 배터리의 냉매 입구 측으로 연결되는 제1포트;
    상기 배터리의 냉매 출구 측으로 연결되는 제2포트;
    상기 라디에이터의 냉매 출구 측으로 연결되는 제3포트;
    상기 라디에이터의 냉매 입구 측으로 연결되는 제4포트;
    를 구비하고,
    상기 제1포트와 제2포트가 연통되고, 제3포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 분리한 상태와, 상기 제1포트와 제3포트가 연통되고, 제2포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 통합하여 연결한 상태 사이를 전환하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1냉각회로에는 승온히터가 더 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2냉각회로에는 수냉식컨덴서와 리저버탱크가 더 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 라디에이터의 상류에는 상기 수냉식컨덴서가 구비되고;
    상기 라디에이터의 하류에는 상기 리저버탱크가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  7. 배터리와 배터리칠러를 포함하는 냉매의 폐회로를 구성하는 제1냉각회로;
    라디에이터를 포함하는 냉매의 폐회로를 구성하는 제2냉각회로;
    상기 제1냉각회로와 제2냉각회로가 서로 분리되어 독립적인 상태와, 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로가 서로 연결되어 통합된 상태 사이를 전환하도록 구비된 전환밸브;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1냉각회로에는 상기 배터리칠러에서 냉각된 냉매를 순환시키는 제1펌프와, 상기 냉매를 승온시킬 수 있는 승온히터가 더 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1냉각회로에는 상기 배터리, 승온히터, 배터리칠러, 및 제1펌프가 차례로 배치된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2냉각회로에는 상기 라디에이터를 통과하는 냉매를 저장하는 리저버탱크와, 상기 라디에이터를 통과하는 냉매를 순환시키는 제2펌프가 더 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2냉각회로에는 상기 라디에이터, 리저버탱크, 및 제2펌프가 차례로 배치된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2냉각회로에는 상기 라디에이터의 상류에 수냉식컨덴서가 더 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 전환밸브는
    상기 배터리의 냉매 입구 측으로 연결되는 제1포트;
    상기 배터리의 냉매 출구 측으로 연결되는 제2포트;
    상기 라디에이터의 냉매 출구 측으로 연결되는 제3포트;
    상기 라디에이터의 냉매 입구 측으로 연결되는 제4포트;
    를 구비하고,
    상기 제1포트와 제2포트가 연통되고, 제3포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 분리한 상태와, 상기 제1포트와 제3포트가 연통되고, 제2포트와 제4포트가 연통되어 상기 제1냉각회로와 제2냉각회로를 통합하여 연결한 상태 사이를 전환하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 제1펌프와 상기 제2냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 제2펌프 중, 적어도 하나는 상기 전환밸브와 일체로 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  15. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1냉각회로와 제2냉각회로는 냉매를 순환시키기 위한 제1펌프와 제2펌프를 각각 구비한 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 상기 제1펌프는 상기 전환밸브와 배터리 사이에 배치되고;
    상기 제2냉각회로의 냉매를 순환시키도록 구비된 상기 제2펌프는 상기 전환밸브와 라디에이터 사이에 배치된 것
    을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각 시스템.


KR1020210179800A 2021-12-15 2021-12-15 차량의 배터리 냉각 시스템 KR20230090750A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210179800A KR20230090750A (ko) 2021-12-15 2021-12-15 차량의 배터리 냉각 시스템
US17/894,644 US20230182524A1 (en) 2021-12-15 2022-08-24 Battery cooling system of vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210179800A KR20230090750A (ko) 2021-12-15 2021-12-15 차량의 배터리 냉각 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230090750A true KR20230090750A (ko) 2023-06-22

Family

ID=86695846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210179800A KR20230090750A (ko) 2021-12-15 2021-12-15 차량의 배터리 냉각 시스템

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230182524A1 (ko)
KR (1) KR20230090750A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102140658B1 (ko) 2019-12-19 2020-08-04 주식회사 코렌스 전기차용 배터리 온도관리 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102140658B1 (ko) 2019-12-19 2020-08-04 주식회사 코렌스 전기차용 배터리 온도관리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US20230182524A1 (en) 2023-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102518177B1 (ko) 차량의 공조시스템
US10532630B2 (en) HVAC system of vehicle
KR102399618B1 (ko) 차량의 공조시스템
KR102663607B1 (ko) 차량용 열관리시스템
KR102337225B1 (ko) 차량의 통합 열관리용 시스템
CN107719136A (zh) 纯电动汽车冷却系统及汽车
KR102288882B1 (ko) 통합 열관리용 칠러 및 이를 포함한 통합 열관리 모듈
CN114361514B (zh) 一种车用燃料电池热管理系统及其控制方法
KR20210009488A (ko) 차량용 열관리시스템 및 통합열관리모듈
CN111231656B (zh) 车辆热管理系统和车辆
KR20220016652A (ko) 차량의 통합 열관리 시스템
KR20210011170A (ko) 차량용 열관리 장치 및 차량용 열관리 방법
KR102378618B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR102375155B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR102273464B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
CN113547895A (zh) 一种增程式汽车余热回收系统
KR20240015685A (ko) 열관리 시스템, 차량 및 열관리 방법
KR20210058462A (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR102276253B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR20230090750A (ko) 차량의 배터리 냉각 시스템
KR20100103891A (ko) 하이브리드 자동차용 쿨링모듈
WO2018164285A1 (ja) エンジン冷却装置、及びエンジンシステム
CN216993878U (zh) 一种具有多种调控模式的冷却系统
KR102290361B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
CN204344224U (zh) 发动机及其发电机冷却循环组件以及具有该发动机的车辆