KR20230100276A - 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법 - Google Patents

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Abstract

차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법은 (A) 차량의 주행 시에 제어기가 데이터 검출부로부터 검출된 데이터를 기초로 배터리의 온도를 측정하고, 상기 제어기가 측정된 배터리 온도가 기 설정된 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하여 조건을 만족하지 않을 경우, 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 배터리를 냉각하는 과정; 및 (B) 상기 (A) 과정을 통해 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높다고 판단되면(즉 조건을 만족하면), 칠러를 통과하면서 냉매와 열교환된 냉각수를 이용해 상기 배터리를 냉각하도록 에어컨 장치를 작동시키고, 제어를 종료하는 과정; 을 포함한다.

Description

차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법{BETTERLY COOLING SYSTEM CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차에서 배터리의 온도에 따라 효율적으로 냉각하도록 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공기조화 시스템은 자동차의 실내를 난방하거나 냉방하기 위하여 냉매를 순환시키는 에어컨 장치를 포함한다.
이러한 에어컨 장치는 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것으로 압축기의 구동에 의하여 토출되는 냉매가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 증발기에 의한 열교환에 의하여 자동차의 실내를 난방 또는 냉방하도록 구성된다.
즉, 에어컨 장치는 냉방모드 시에는 압축기로부터 압축된 고온, 고압의 기상냉매가 응축기를 통하여 응축된 후 리시버 드라이어 및 팽창밸브를 거쳐 증발기에서의 증발을 통하여 실내의 온도 및 습도를 낮추게 된다.
한편, 최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차로 구분된다.
이러한 친환경 차량 중, 전기자동차 또는 하이브리드 차량에는 일반 차량의 공기조화장치와는 달리 별도의 히터가 사용되지 않으며, 친환경 차량에 적용되는 공기조화장치를 통상적으로 히트펌프 시스템이라 한다.
한편, 전기 자동차에는 모터에 전기를 공급하기 위하여 배터리 또는 연료전지가 적용된다.
여기서, 전기자동차에 적용된 배터리는 충전된 전기를 구동모터에 공급하여 구동력을 발생시키게 되는 바, 배터리로부터 발생된 열을 효과적으로 제거하는 것이 배터리의 성능 확보에 있어 필수적이다.
그러나 종래의 전기 자동차에서는 배터리의 온도에 따라 효율적인 온도관리가 어려워 충전된 전기의 불필요한 소모량이 증가하고, 배터리의 전체적인 성능이 저하됨에 따라, 차량의 전체 주행거리가 단축되고, 이로 인해, 전기 자동차의 상품성이 저하되는 등의 단점이 있었다.
이에 따라, 배터리가 최적성능을 발휘하도록 배터리를 온도에 따라 효율적으로 냉각시키기 위한 제어방법이 요구되는 실정이다.
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.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기자동차에서 배터리의 온도에 따라 라디에이터에서 냉각된 냉각수, 또는 에어컨 장치를 순환하는 냉매와 열교환된 냉각수를 선택적으로 사용하여 배터리를 효율적으로 냉각하도록 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법은 (A) 차량의 주행 시에 제어기가 데이터 검출부로부터 검출된 데이터를 기초로 배터리의 온도를 측정하고, 상기 제어기가 측정된 배터리 온도가 기 설정된 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하여 조건을 만족하지 않을 경우, 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 배터리를 냉각하는 과정; 및 (B) 상기 (A) 과정을 통해 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높다고 판단되면(즉 조건을 만족하면), 칠러를 통과하면서 냉매와 열교환된 냉각수를 이용해 상기 배터리를 냉각하도록 에어컨 장치를 작동시키고, 제어를 종료하는 과정; 을 포함한다.
상기 (A) 과정은 차량의 주행 시에 제어기가 데이터 검출부로부터 검출된 데이터를 기초로 배터리의 온도를 측정하는 단계; 상기 제어기가 측정된 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계; 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 낮은 온도로 판단되면(즉, 조건을 만족하지 않으면), 상기 제어기가 상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계; 상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인 것으로 판단되면(즉, 조건을 만족하면), 상기 제어기가 냉각장치에 구비된 밸브를 개방하는 단계; 및 상기 제어기가 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 낮은 온도인 것으로 판단되면(즉, 조건을 만족하지 않으면), 상기 제어기가 제1 워터펌프를 작동시키는 단계를 수행하고, 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계로 리턴될 수 있다.
상기 (A) 과정은 상기 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계가 완료되면, 상기 제어기가 상기 라디에이터의 전방에서 차량에 구비된 액티브 에어 플랩을 개방하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 (A) 과정은 상기 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계가 완료되면, 상기 제어기가 상기 라디에이터의 후방에 배치된 쿨링팬을 작동시키는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계 이후에는 상기 제어기가 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계로 리턴할 수 있다.
상기 (B) 과정은 상기 제어기가 냉각장치에 구비된 밸브를 폐쇄 제어하고, 제2 워터펌프를 작동시키는 단계; 상기 제어기가 에어컨 장치를 작동시키는 단계; 및 상기 에어컨 장치가 작동되면, 상기 제어기가 칠러 팽창밸브를 작동시키고, 제어를 종료하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 칠러 팽창밸브는 상기 제어기의 제어신호에 의해 상기 에어컨 장치로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 칠러에 공급하고, 상기 칠러는 팽창된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 냉각수의 수온을 저하시킬 수 있다.
상기 데이터 검출부는 상기 배터리의 온도를 측정하는 배터리 온도 센서; 및 상기 라디에이터에서 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서; 를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법에 의하면, 전기자동차에서 배터리의 온도에 따라 라디에이터에서 냉각된 냉각수, 또는 에어컨 장치를 순환하는 냉매와 열교환된 냉각수를 선택적으로 사용하여 배터리를 효율적으로 냉각함으로써, 배터리의 효율적인 온도관리가 가능해 질 수 있다.
또한, 본 발명은 효율적인 배터리의 온도 관리를 통해 차량의 전체적인 주행거리를 증가시킬 수 있고, 전기자동차의 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법이 적용되는 배터리 냉각 시스템 제어장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 시스템은 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수, 또는 냉매와 냉각수를 열교환시키는 칠러(30)에서 냉각된 냉각수를 선택적으로 이용하여 상기 배터리(20)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
이러한 배터리 냉각 시스템은 전기자동차에서 상기 배터리(20)를 냉각하기 위한 냉각장치(10)와, 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 공조장치인 에어컨 장치(30)가 상호 연동될 수 있다.
즉, 도 1을 참조하면, 상기 배터리 냉각 시스템은 상기 냉각장치(10), 상기 배터리(20), 에어컨 장치(30), 및 칠러(40)를 포함한다.
먼저, 상기 냉각장치(10)는 냉각수 라인(11)으로 연결되는 라디에이터(12)와 제1 워터펌프(14)를 포함한다.
상기 라디에이터(12)는 차량의 전방에 배치되며, 후방에는 쿨링팬(13)이 구비되어 상기 쿨링팬(13)의 작동과 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각하게 된다.
한편, 상기 라디에이터(12)와 상기 제1 워터펌프(14) 사이에서 상기 냉각수 라인(11)에는 리저버 탱크(17)가 구비된다. 상기 리저버 탱크(17)에는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수가 저장될 수 있다.
또한, 상기 라디에이터(12)의 전방에는 차량의 주행 중, 상기 라디에이터(12)로 외기를 선택적으로 유입시키기 위한 액티브 에어 플랩(18)이 구비될 수 있다.
상기 액티브 에어 플랩(18)은 외부 기온, 냉각수의 온도에 따라 선택적으로 개폐될 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 냉각장치(10)는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 상기 제1 냉각수 라인(11)을 따라 순환시킬 수 있다.
여기서, 상기 냉각장치(10)는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 상기 배터리(20)에 선택적으로 공급할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 배터리(20)는 상기 냉각수 라인(11)과 밸브(16)를 통해 선택적으로 연결되는 배터리 냉각수 라인(21)에 구비된다.
여기서, 상기 밸브(16)는 상기 라디에이터(12)와 상기 배터리(20)의 사이에서 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 선택적으로 연결할 수 있다. 이러한 밸브(16)는 유량의 분배가 가능한 3-Way 밸브일 수 있다.
보다 상세하게, 상기 밸브(16)는 상기 배터리 냉각수 라인(21)에 구비된 상기 칠러(40)와 상기 라디에이터(12)의 사이에서 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 선택적으로 연결할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 냉각수 라인(21)의 일단은 상기 밸브(16)에 연결되고, 상기 배터리 냉각수 라인(21)의 타단은 상기 제1 워터펌프(14)가 배치된 상기 냉각수 라인(11)에 연결될 수 있다.
한편, 상기 배터리(20)는 차량에 구비된 전장품과 모터에 전원을 공급하고, 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 따라 유동되는 냉각수로 냉각되는 수랭식으로 형성된다.
즉, 상기 배터리(20)는 상기 밸브(16)의 작동에 따라 상기 냉각장치(10)와 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 통해 선택적으로 연결된다.
또한, 상기 배터리(20)는 상기 배터리 냉각수 라인(21)에 구비되는 제2 워터펌프(24)의 작동, 또는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 내부에 냉각수가 순환될 수 있다.
상기 제2 워터펌프(24)는 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 통해 냉각수를 순환시키도록 작동한다.
여기서, 상기 제1, 및 제2 워터펌프(14, 24)는 전동식 워터펌프 일 수 있다.
본 실시예에서, 상기 칠러(40)는 상기 배터리 냉각수 라인(31)에 구비되어 내부에 냉각수가 통과되고, 상기 에어컨 장치(30)와 칠러 연결라인(41)을 통해 연결된다.
이러한 칠러(40)는 내부에 선택적으로 유입되는 냉각수를 상기 에어컨 장치(40)로부터 공급된 냉매와 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절할 수 있다. 여기서, 상기 칠러(40)는 내부에 냉각수가 유입되는 수랭식 열교환기일 수 있다.
한편, 상기 칠러 연결라인(41)에는 칠러 팽창밸브(43)가 구비될 수 있다. 상기 칠러 팽창밸브(43)는 차량의 냉방모드에서 냉매와 열교환된 냉각수로 상기 배터리(20)를 냉각할 경우에 작동된다.
이러한 칠러 팽창밸브(43)는 상기 칠러 연결라인(41)을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러(40)로 유입시킬 수 있다.
즉, 상기 칠러 팽창밸브(43)는 상기 에어컨 장치(30)에서 공급된 냉매를 팽창시켜 그 온도를 저하시킨 상태로 상기 칠러(40)에 유입시킴으로써, 상기 칠러(40)의 내부를 통과하는 냉각수의 수온을 더욱 저하시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리(20)에는 상기 칠러(40)를 통과하면서 수온이 낮아진 냉각수가 유입되어 보다 효율적으로 냉각될 수 있다.
여기서, 상기 칠러 팽창밸브(43)는 냉매를 유동흐름을 제어하면서, 냉매를 선택적으로 팽창시키는 전자식 팽창밸브일 수 있다.
한편, 상기 배터리(20)와 상기 칠러(30)의 사이에서 상기 배터리 냉각수 라인(21)에는 냉각수 가열기(26)가 구비될 수 있다.
상기 냉각수 가열기(26)는 상기 배터리(20)의 승온이 요구될 경우에 ON 작동되어 상기 배터리 냉각수 라인(21)에서 순환되는 냉각수를 가열함으로써, 온도가 상승된 냉각수를 상기 배터리(20)로 유입시킬 수 있다.
이러한 냉각수 가열기(26)는 전원 공급에 따라 작동하는 전기식 히터일 수 있다.
또한, 상기 배터리 냉각수 라인(21)에는 상기 밸브(16)를 통해 상기 냉각장치(10)와 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 분리하기 위한 제1 분기라인(28)이 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1 분기라인(28)은 상기 배터리 냉각수 라인(31)이 상기 냉각장치(20)와 독립된 밀폐회로를 형성하도록 상기 밸브(16)의 작동에 따라 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 선택적으로 분리할 수 있다.
그리고 상기 냉각수 라인(11)에는 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 상기 냉각수 라인(11)을 분리하는 제2 분기라인(29)이 구비된다.
상기 제2 분기라인(29)은 상기 냉각장치(10)가 상기 냉각수 라인(11)을 통해 독립된 밀폐회로를 형성하도록 상기 냉각수 라인(11)에 선택적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 제2 분기라인(29)이 상기 냉각수 라인(11), 및 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 교차되는 지점, 또는 상기 제3 분기라인(29) 상에는 별도의 밸브가 구비될 수 있다. 이러한 밸브는 3-Way 또는 2-Way 밸브일 수 있다.
이에 따라, 상기 밸브(16)는 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 선택적으로 연결하거나, 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 상기 제1 분기라인(28)을 선택적으로 연결하여 냉각수의 유동 흐름을 제어한다.
즉, 상기 제1 밸브(16)는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 배터리(20)를 냉각할 경우, 상기 라디에이터(12)와 연결되는 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 연결하고, 상기 제1 분기라인(28)을 폐쇄할 수 있다.
그러면 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 밸브(16)의 작동을 통해 연결된 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(21)을 따라 유동되면서, 상기 배터리(20)를 냉각할 수 있다.
또한, 상기 밸브(16)는 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리(20)를 냉각할 경우에 상기 제1 분기라인(28)을 개방하고, 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)의 연결을 폐쇄할 수 있다.
이에 따라, 상기 칠러(40)에서 냉매와 열교환이 완료된 저온의 냉각수는 상기 밸브(16)에 의해 개방된 상기 제1 분기라인(28)을 통해 상기 배터리(20)로 유입됨으로써, 효율적으로 상기 배터리(20)를 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 배터리(20)를 승온 시킬 경우, 상기 밸브(16)는 상기 제1 분기라인(28)을 개방하고, 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)의 연결을 차단할 수 있다.
그러면, 상기 배터리 냉각수 라인(31)과 상기 제1 분기라인(28)을 따라 순환하는 냉각수가 상기 라디에이터(12)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 상기 냉각수 가열기(26)가 작동되면, 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 상기 제1 분기라인(28)을 따라 순환하는 냉각수가 가열된 상태로, 상기 배터리(20)로 유입될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리(20)의 온도는 가열된 냉각수에 의해 신속하게 승온될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제2 분기라인(29)에 밸브가 구성되지 않은 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 제2 분기라인(29)의 선택적인 개방을 위해 필요에 따라 밸브의 적용이 가능하다.
즉, 상기 제3 분기라인(29)은 차량의 각 모드(난방, 냉방, 제습)에 따라 선택적으로 연결되는 상기 냉각수 라인(11), 상기 배터리 냉각수 라인(21), 및 제1 분기라인(28)과, 상기 제1, 및 제2 워터펌프(14, 24)의 작동을 통하여 순환되는 냉각수의 유량 제어가 가능함으로써, 상기 제2 분기라인(29)의 개폐 제어가 가능하다.
이하, 상기와 같이 구성되는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법을 첨부한 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법이 적용되는 배터리 냉각 시스템 제어장치를 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법은 제어기(100)에 의해 제어되며, 전술한 차량용 배터리 냉각 시스템(도 1 참조)이 적용되는 전기자동차에 적용된다.
이러한 배터리 냉각 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 냉각 시스템 제어장치에 의해 제어될 수 있으며, 상기 배터리 냉각 시스템 제어장치는 상기 제어기(100)와 데이터 검출부(110)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 검출부(110)는 배터리 냉각 시스템에서 상기 배터리(20)의 온도에 따라 효율적으로 냉각하기 위한 데이터를 검출할 수 있다.
상기 데이터 검출부(110)에서 검출된 데이터는 상기 제어기(100)에 전달된다. 이러한 데이터 검출부(110)는 배터리 온도 센서(111)와 냉각수 온도 센서(113)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 배터리 온도 센서(111)는 상기 배터리(20)의 온도를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(100)에 전달한다.
상기 냉각수 온도 센서(113)는 상기 라디에이터(12)로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(100)에 전달할 수 있다.
상기 제어기(100)는 상기 데이터 검출부(20)에 의해 검출된 데이터를 기초로 상기 배터리(20)의 온도에 따라 상기 배터리(20)를 효율적으로 냉각하도록 상기 쿨링팬(13), 상기 밸브(16), 상기 액티브 에어 플랩(18), 상기 에어컨 장치(30), 및 상기 칠러 팽창밸브(43)를 제어할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법은
전기자동차에서 상기 배터리(20)의 온도에 따라 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수, 또는 상기 에어컨 장치(30)로부터 냉매가 공급되는 상기 칠러(40)에서 냉매와 열교환된 냉각수를 선택적으로 사용하여 상기 배터리(20)를 효율적으로 냉각하도록 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법은, 도 3에서 도시한 바와 같이, (A) 차량의 주행 시에 상기 제어기(100)가 상기 데이터 검출부(110)로부터 검출된 데이터를 기초로 상기 배터리(20)의 온도를 측정하고, 상기 제어기(100)가 측정된 배터리 온도가 기 설정된 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하여 조건을 만족하지 않을 경우, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 배터리(20)를 냉각하는 과정과, (B) 상기 (A) 과정을 통해 상기 배터리 온도가 타겟 온도보다 높다고 판단되면(즉 조건을 만족하면), 상기 칠러(40)를 통과하면서 냉매와 열교환된 냉각수를 이용해 상기 배터리(20)를 냉각하도록 상기 에어컨 장치(30)를 작동시키고, 제어를 종료하는 과정을 포함할 수 있다.
먼저, 상기 (A) 과정은 다음 단계들을 포함할 수 있다.
먼저, 차량의 주행 시에 상기 제어기(100)는 상기 데이터 검출부(110)로부터 출력된 출력신호를 기초로 상기 배터리(20)의 온도를 측정한다(S1).
그런 후, 상기 제어기(100)는 상기 배터리(20)의 온도 측정 단계(S1)에서 측정된 상기 배터리(20)의 온도가 설정된 타겟 온도 보다 높은 온도인지를 판단한다(S2). 여기서, 상기 타겟 온도는 약 36℃ 일 수 있다.
상기 배터리(20)의 온도가 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계(S2)에서, 상기 배터리(20)의 온도가 타겟 온도보다 낮은 온도로 판단되면(즉, 조건을 만족하지 않으면), 상기 제어기(100)는 상기 배터리(20)의 온도가 상기 라디에이터(12)로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단한다(S3).
상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계(S3)에서, 상기 배터리(20)의 온도가 상기 라디에이터(20)로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인 것으로 판단되면(즉, 조건을 만족하면), 상기 제어기(100)는 상기 냉각장치(10)에 구비된 상기 밸브(16)를 개방 제어한다(S4).
여기서, 상기 제어기(100)가 상기 밸브(16)를 개방 제어하면, 상기 제1 분기라인(28)이 폐쇄되고, 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)이 상기 밸브(16)의 작동에 의해 상호 연결될 수 있다. 이 때, 상기 제2 분기라인(29)은 폐쇄될 수 있다.
그런 후, 상기 제어기(100)는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수가 상기 배터리(20)로 공급되도록 상기 제1 워터펌프(14), 또는 상기 제2 워터펌프(24)를 작동시킨다(S5).
그러면, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14), 또는 상기 제2 워터펌프(24)의 작동에 의해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 따라 순환하면서 상기 배터리(20)를 냉각시킬 수 있다.
상기 제1 워터펌프(14), 또는 제2 워터펌프(24)의 작동시키는 단계(S5)가 완료되면, 상기 배터리(20)의 온도를 측정하는 단계(S1)로 리턴될 수 있다.
반면, 상기 배터리(20)의 온도가 상기 라디에이터(12)로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계(S3)에서, 상기 배터리(20)의 온도가 라디에이터(12)로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 낮은 온도인 것으로 판단되면(즉, 조건을 만족하지 않으면), 상기 제어기(100)는 상기 제1 워터펌프(12)를 작동시킬 수 있다(S6).
이 때, 상기 밸브(16)는 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)이 연결되지 않도록 상기 제어기(100)의 제어신호에 의해 폐쇄 제어될 수 있다.
이에 따라, 상기 냉각수 라인(11)은 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 분리되며, 상기 제2 분기라인(29)을 통해 독립된 밀폐회로를 형성할 수 있다.
그러면, 상기 냉각수 라인(11)과 상기 제2 분기라인(29)을 따라 냉각수가 순환되고, 냉각수는 상기 라디에이터(12)를 반복적으로 통과하면서 외기와 열교환을 통해 냉각될 수 있다.
상기 제1 워터펌프(12)를 작동시키는 단계(S6)가 완료되면, 상기 배터리(20)의 온도를 측정하는 단계(S1)로 리턴될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 상기 (A) 과정은 상기 제1 워터펌프(14), 또는 제2 워터펌프(24)를 작동시키는 단계(S5), 또는 상기 제1 워터펌프(14)를 작동시키는 단계(S6)가 완료되면, 상기 제어기(100)가 상기 라디에이터(12)의 전방에서 차량에 구비된 상기 액티브 에어 플랩(18)을 개방하는 단계(S7)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 (S7) 단계에서 상기 제어기(100)에 의해 상기 액티브 에어 플랩(18)이 개방되면, 상기 라디에이터(12)로 유입되는 외기가 증가됨으로써, 상기 라디에이터(12)를 통과하는 냉각수를 보다 신속하게 냉각할 수 있다.
또한, 상기 (A) 과정은 상기 제1 워터펌프(14), 또는 제2 워터펌프(24)를 작동시키는 단계(S5), 또는 상기 제1 워터펌프(14)를 작동시키는 단계(S6)가 완료되면, 상기 제어기(100)가 상기 라디에이터(12)의 후방에 배치된 상기 쿨링팬(13)을 작동시키는 단계(S8)를 더 포함할 수 있다.
상기 (S8) 단계에서 상기 제어기(100)에 의해 상기 쿨링팬(13)이 작동되면, 상기 쿨링팬(13)에서 상기 라디에이터(12)로 송풍되는 풍량이 증가됨으로써, 상기 라디에이터(12)를 통과하는 냉각수를 신속하게 냉각할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 쿨링팬(13)과 상기 액티브 에어 플랩(18)이 순차적으로 모두 작동되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 쿨링팬(13)과 상기 액티브 에어 플랩(18) 중, 어느 하나를 선택적으로 작동시킬 수도 있다.
즉, 상기 (A) 과정은 전술한 바와 같은 작동을 반복 수행하면서, 상기 배터리(20)의 온도에 따라 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 이용하여 상기 배터리(20)를 효율적으로 냉각할 수 있다.
한편, 상기 배터리(20)의 온도가 타겟 온도보다 높은지를 다고 판단하는 단계(S2)에서, 상기 배터리(20)의 온도가 타겟 온도보다 높은 것으로 판단되면(즉, 조건을 만족하면), 상기 제어기(100)는 상기 (B)과정을 수행할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 (B) 과정은 다음 단계들을 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제어기(100)는 상기 냉각장치(10)에 구비된 상기 밸브(16)를 폐쇄 제어하고, 상기 제2 워터펌프(224)를 작동시킨다(S9).
여기서, 상기 밸브(16)는 상기 냉각수 라인(11)이 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 연결되지 않도록 작동하고, 상기 제1 분기라인(28)을 개방할 수 있다.
그러면, 상기 배터리 냉각수 라인(21)은 상기 냉각수 라인(11)과 분리된다. 이에 따라, 상기 배터리 냉각수 라인(21)은 상기 제1 분기라인(28)을 통해 독립된 밀폐회로를 형성할 수 있다.
이러한 상태에서, 냉각수는 상기 제2 워터펌프(24)의 작동에 의해 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 상기 제1 분기라인(28)을 따라 순환될 수 있다.
상기 밸브(16)를 폐쇄 제어하고 상기 제2 워터펌프(224)를 작동시키는 단계(S9)가 완료되면, 상기 제어기(100)는 상기 에어컨 장치(30)를 작동시킨다(S10).
그런 후, 상기 에어컨 장치(30)가 작동되면, 상기 제어기(100)는 상기 칠러 팽창밸브(43)를 작동시키고(S11), 제어를 종료 할 수 있다.
여기서, 상기 칠러 팽창밸브(43)는 상기 에어컨 장치(30)로부터 상기 칠러 연결라인(41)을 통해 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 칠러(40)에 공급할 수 있다.
이에 따라, 상기 칠러(40)는 팽창된 냉매를 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 따라 유입된 냉각수와 열교환시켜 냉각수의 수온을 저하시킬 수 있다.
온도가 저하된 냉각수는 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 상기 제1 분기라인(28)을 따라 순환하면서 상기 배터리(20)에 공급됨으로써, 과열된 상기 배터리(20)를 신속하게 냉각할 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 배터리 냉각 시스템 제어방법은 전술한 각 단계들을 반복 수행하면서, 상기 배터리(20)의 온도에 따라 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수, 또는 상기 칠러(40)에서 냉매와 열교환된 냉각수를 선택적으로 이용하여 상기 배터리(20)를 신속하게 냉각할 수 있다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법을 적용하면, 전기자동차에서 상기 배터리(20)의 온도에 따라 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수, 또는 상기 에어컨 장치(30)를 순환하는 냉매와 열교환된 냉각수를 선택적으로 사용하여 상기 배터리(20)를 효율적으로 냉각함으로써, 상기 배터리(20)의 효율적인 온도관리가 가능해 질 수 있다.
또한, 본 발명은 효율적인 상기 배터리(20)의 온도 관리를 통해 차량의 전체적인 주행거리를 증가시킬 수 있고, 전기자동차의 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 냉각장치
11 : 냉각수 라인
12 : 라디에이터
13 : 쿨링팬
14, 24 : 제1, 및 제2 워터펌프
16 : 밸브
17 : 리저버 탱크
18 : 액티브 에어 플랩
20 : 배터리
21 : 배터리 냉각수 라인
26 : 냉각수 가열기
28, 29 : 제1, 및 제2 분기라인
30 : 에어컨 장치
40 ; 칠러
41 : 칠러 연결라인
43 : 팽창밸브
100 : 제어기
110 : 데이터 검출부
111 : 배터리 온도 센서
113 : 냉각수 온도 센서

Claims (9)

  1. (A) 차량의 주행 시에 제어기가 데이터 검출부로부터 검출된 데이터를 기초로 배터리의 온도를 측정하고, 상기 제어기가 측정된 배터리 온도가 기 설정된 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하여 조건을 만족하지 않을 경우, 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 배터리를 냉각하는 과정; 및
    (B) 상기 (A) 과정을 통해 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높다고 판단되면(즉 조건을 만족하면), 칠러를 통과하면서 냉매와 열교환된 냉각수를 이용해 상기 배터리를 냉각하도록 에어컨 장치를 작동시키고, 제어를 종료하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 과정은
    차량의 주행 시에 제어기가 데이터 검출부로부터 검출된 데이터를 기초로 배터리의 온도를 측정하는 단계;
    상기 제어기가 측정된 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계;
    상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리의 온도가 타겟 온도보다 낮은 온도로 판단되면(즉, 조건을 만족하지 않으면), 상기 제어기가 상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계;
    상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인 것으로 판단되면(즉, 조건을 만족하면), 상기 제어기가 냉각장치에 구비된 밸브를 개방하는 단계; 및
    상기 제어기가 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 높은 온도인지를 판단하는 단계에서,
    상기 배터리의 온도가 라디에이터로부터 배출되는 냉각수의 온도보다 낮은 온도인 것으로 판단되면(즉, 조건을 만족하지 않으면), 상기 제어기가 제1 워터펌프를 작동시키는 단계를 수행하고, 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (A) 과정은
    상기 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계가 완료되면, 상기 제어기가 상기 라디에이터의 전방에서 차량에 구비된 액티브 에어 플랩을 개방하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 (A) 과정은
    상기 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계가 완료되면, 상기 제어기가 상기 라디에이터의 후방에 배치된 쿨링팬을 작동시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 워터펌프를 작동시키는 단계 이후에는
    상기 제어기가 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 과정은
    상기 제어기가 냉각장치에 구비된 밸브를 폐쇄 제어하고, 제2 워터펌프를 작동시키는 단계;
    상기 제어기가 에어컨 장치를 작동시키는 단계; 및
    상기 에어컨 장치가 작동되면, 상기 제어기가 칠러 팽창밸브를 작동시키고, 제어를 종료하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 칠러 팽창밸브는
    상기 제어기의 제어신호에 의해 상기 에어컨 장치로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 칠러에 공급하고,
    상기 칠러는 팽창된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 냉각수의 수온을 저하시키는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 검출부는
    상기 배터리의 온도를 측정하는 배터리 온도 센서; 및
    상기 라디에이터에서 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템 제어방법.
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