KR20230116046A - 열관리 방법 및 열관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 출원의 실시예는 열관리 방법 및 열관리 시스템을 제공한다. 열관리 방법은 가열장치, 배터리군 및 파이프라인 서브시스템을 포함하는 열관리 시스템에 적용되며, 여기서, 파이프라인 서브시스템은 가열장치 및 배터리군과 열접촉하며, 열관리 방법은, 상기 가열장치가 작동 상태인 경우 가열장치의 온도 및 배터리군의 배터리군 온도를 검출하고, 가열장치의 온도가 배터리군 온도보다 높은 경우 파이프라인 서브시스템을 통해 열량을 가열장치에서 배터리군으로 전달하는 단계를 포함한다. 본 출원의 실시예에 따르면 열관리 효율을 향상시키고 열관리 비용을 절감할 수 있다.

Description

열관리 방법 및 열관리 시스템

본 출원은 열관리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 열관리 방법 및 열관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 전기기기(예를 들어, 전기자동차)는 배터리군을 동력원으로 사용하는 경우가 갈수록 많아지나 배터리군의 성능은 사용 환경의 영향을 받는다. 예를 들어, 배터리군의 성능은 저온 환경에서 어느 정도 저하될 수 있다. 따라서, 다양한 기술적 수단을 이용하여 배터리군에 대한 열관리를 수행할 수 있다.

기존의 열관리는 효율이 낮고 비용이 많이 드는 문제가 있다. 외부 가열의 기술적 수단의 경우, 열원, 매체 및 가열 대상을 거친 열량 전달이 필요하므로 손실이 크고 효율이 낮으며, 내부 가열의 기술적 수단의 경우, 전류가 도체와 임피던스 소자를 통과해야 하므로 손실이 크고 열량의 낭비가 발생한다. 배터리군의 전기량을 이용하여 자체를 가열하면 에너지 소비와 전기자동차의 주행 거리에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 가열 효율을 향상시키려는 시도로 인한 비용 증가는 가열 효율의 증가와 일치하지 않아 일부 가열 열량이 손실되는 것을 내버려두는 현상이 발생한다.

상기 문제를 감안하여, 본 출원은 낮은 열관리 효율과 고비용의 문제를 극복하거나 완화할 수 있는 열관리 방법 및 열관리 시스템을 제공한다.

제1 양상에서, 본 출원은 가열장치, 배터리군 및 파이프라인 서브시스템을 포함하는 열관리 시스템에 적용되는 열관리 방법을 제공함에 있어서, 여기서, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 가열장치 및 상기 배터리군과 열접촉하며, 상기 열관리 방법은, 상기 가열장치가 작동 상태인 경우 가열장치의 온도 및 상기 배터리군의 배터리군 온도를 검출하고, 상기 가열장치의 온도가 상기 배터리군 온도보다 높은 경우 상기 파이프라인 서브시스템을 통해 열량을 상기 가열장치에서 상기 배터리군으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 출원의 실시예의 기술적 솔루션에서, 열관리 방법은 가열장치, 배터리군 및 파이프라인 서브시스템을 포함하는 열관리 시스템을 이용하여 실시된다. 여기서, 파이프라인 서브시스템과 가열장치 사이 및 파이프라인 서브시스템과 배터리군 사이에는 모두 열접촉이 형성된다. 파이프라인 서브시스템과 가열장치 및 배터리군의 열접촉을 통해 가열장치가 작동 상태이고 가열장치의 온도가 배터리군 온도보다 높을 때, 파이프라인 서브시스템을 통해 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 구현할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 파이프라인 서브시스템은 내부에서 유동할 수 있는 열교환 매체를 포함하며, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 배터리군과 열접촉하는 배터리군 열교환기 및 상기 가열장치와 열접촉하는 가열장치 열교환기를 더 포함하여 상기 열교환 매체가 상기 가열장치 및 상기 배터리군과의 열량 전달을 수행할 수 있도록 한다. 파이프라인 서브시스템에 포함되는 열교환 매체, 배터리군 열교환기 및 가열장치 열교환기를 통해 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달의 효율을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치의 온도는 상기 가열장치 열교환기의 매체유출포트에서 검출된다. 가열장치 열교환기의 매체유출포트에서 매체의 온도를 검출함으로써 열량 전달을 수행하는 타이밍을 용이하게 판단할 수 있으며, 즉 검출된 가열장치의 온도가 배터리군 온도보다 높을 때 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 수행할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 열관리 방법은 상기 가열장치의 온도를 검출하고, 검출된 가열장치의 온도가 제1 가열장치 온도 임계값보다 높은 경우, 상기 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체를 상기 배터리군 열교환기를 피하는 방식으로 순환 유동시키는 단계를 더 포함한다. 이 단계는 가열장치의 온도 및 배터리군 온도를 검출하기 전에 수행될 수 있다. 가열장치의 온도에 대한 검출은 가열장치의 하나 또는 다수의 부품의 온도를 검출함으로써 구현될 수 있다. 가열장치의 온도가 제1 가열장치 온도 임계값보다 높을 때 가열장치의 온도가 충분히 높은 것으로 간주될 수 있어 가열장치의 열량을 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체로 전달할 수 있다. 이때 열교환 매체가 배터리군 열교환기를 피하도록 함으로써 열량이 열교환 매체에서 배터리군으로 전달되는 것을 방지할 수 있어 가열장치의 열량이 열교환 매체로 충분히 전달되도록 하여 열교환 매체의 온도를 빠르게 상승시키고 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 열관리 방법은, 상기 가열장치의 온도를 검출하고, 검출된 가열장치의 온도가 제2 가열장치 온도 임계값보다 높은 경우, 상기 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체를 상기 배터리군 열교환기를 피하는 방식으로 순환 유동시키고, 상기 파이프라인 서브시스템에 연결되는 냉각모듈을 작동하여 상기 열교환 매체를 냉각시키는 단계를 더 포함한다. 이 단계는 열량을 가열장치에서 배터리군으로 전달한 후에 수행될 수 있다. 가열장치의 온도에 대한 검출은 가열장치의 하나 또는 다수의 부품의 온도를 검출함으로써 구현될 수 있다. 가열장치의 온도가 제2 가열장치 온도 임계값보다 높고, 제2 가열장치 온도 임계값이 제1 가열장치 온도 임계값보다 높으면, 가열장치의 온도가 과하게 높은 것으로 간주될 수 있어 가열장치를 냉각시킬 수 있다. 이때 열교환 매체가 배터리군 열교환기를 피하도록 하고 냉각모듈을 작동함으로써 열교환 매체를 냉각시키는 것과 함께 열량이 배터리군에서 열교환 매체로 전달되는 것을 방지할 수 있어 열교환 매체를 충분히 냉각시켜 가열장치의 온도를 빠르게 낮추고 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

제2 양상에서, 본 출원은 배터리군, 가열장치 및 파이프라인 서브시스템을 포함하는 열관리 시스템을 제공함에 있어서, 여기서, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 가열장치 및 상기 배터리군과 열접촉하며, 상기 열관리 시스템은 상기 가열장치가 작동 상태인 경우 가열장치의 온도 및 상기 배터리군의 배터리군 온도를 검출하도록 구성되고, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 가열장치의 온도가 상기 배터리군 온도보다 높은 경우 열량을 상기 가열장치에서 상기 배터리군으로 전달하도록 구성된다.

본 출원의 실시예의 기술적 솔루션에서, 열관리 시스템은 배터리군, 가열장치 및 파이프라인 서브시스템으로 형성된다. 여기서, 가열장치와 배터리군 사이에는 전기적 연결이 형성되고, 파이프라인 서브시스템과 배터리군 사이 및 파이프라인 서브시스템과 가열장치 사이에는 모두 열접촉이 형성된다. 가열장치와 배터리군 사이의 전기적 연결을 통해, 가열장치는 배터리군에 전류를 인가하여 배터리군에 대한 가열을 구현할 수 있다. 파이프라인 서브시스템과 가열장치 및 배터리군의 열접촉을 통해 가열장치가 작동 상태이고 가열장치의 온도가 배터리군 온도보다 높을 때, 파이프라인 서브시스템을 통해 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 구현할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치는 스위치모듈, 에너지저장유닛 및 냉각유닛을 포함하며, 상기 스위치모듈과 상기 에너지저장유닛은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스위치모듈과 상기 에너지저장유닛은 모두 상기 냉각유닛과 열접촉하여 상기 스위치모듈과 상기 에너지저장유닛이 모두 상기 냉각유닛에 대한 열량 전달을 수행할 수 있도록 한다. 스위치모듈과 에너지저장유닛 사이의 전기적 연결을 통해 가열장치의 가열 기능을 구현하고, 나아가 배터리군에 대한 가열을 구현할 수 있다. 스위치모듈 및 에너지저장유닛과 냉각유닛의 열접촉을 통해 스위치모듈 및 에너지저장유닛에 효과적인 방열을 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치는 전압안정모듈을 더 포함하며, 상기 전압안정모듈은 상기 스위치모듈과 전기적으로 연결되고 상기 냉각유닛과 열접촉하여 상기 전압안정모듈이 상기 냉각유닛에 대한 열량 전달을 수행할 수 있도록 한다. 전압안정모듈은 가열장치의 전압을 안정시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 전압안정모듈과 냉각유닛의 열접촉을 통해 전압안정모듈에 효과적인 방열을 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 파이프라인 서브시스템은 배터리군 열교환기, 가열장치 열교환기, 제1 펌프, 제2 펌프, 제1 삼방관, 제2 삼방관, 제1 삼방밸브, 제2 삼방밸브 및 열교환기를 포함하며, 여기서, 상기 배터리군 열교환기는 상기 배터리군과 열접촉하고, 상기 가열장치 열교환기는 상기 가열장치와 열접촉하며, 상기 제1 삼방관과 상기 제2 삼방관 중 어느 하나는 모두 제1 포트, 제2 포트 및 제3 포트를 포함하고, 상기 제1 삼방밸브와 상기 제2 삼방밸브 중 어느 하나는 모두 공통 밸브포트, 제1 밸브포트 및 제2 밸브포트를 포함하며, 상기 가열장치 열교환기의 매체유출포트는 상기 제1 펌프의 입력포트에 연결되고, 상기 제1 펌프의 출력포트는 상기 제1 삼방관의 제1 포트에 연결되며, 상기 제1 삼방관의 제2 포트는 상기 열교환기의 한 포트에 연결되고, 상기 열교환기의 다른 포트는 상기 제2 삼방밸브의 공통 밸브포트에 연결되며, 상기 제2 삼방밸브의 제2 밸브포트는 상기 제2 펌프의 입력포트에 연결되고, 상기 제2 펌프의 출력포트는 상기 배터리군 열교환기의 매체유입포트에 연결되며, 상기 배터리군 열교환기의 매체유출포트는 상기 제2 삼방관의 제1 포트에 연결되고, 상기 제2 삼방관의 제2 포트는 상기 가열장치 열교환기의 매체유입포트에 연결되며, 상기 제1 삼방관의 제3 포트는 상기 제1 삼방밸브의 제2 밸브포트에 연결되고, 상기 제2 삼방관의 제3 포트는 상기 제1 삼방밸브의 공통 밸브포트에 연결되며, 상기 제2 삼방밸브의 제1 밸브포트는 상기 제1 삼방밸브의 제1 밸브포트에 연결된다. 각 펌프, 각 삼방관, 각 삼방밸브 및 열교환기를 포함하는 파이프라인 서브시스템을 설정함으로써 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현하는 파이프라인을 형성하여 열관리 비용을 절감할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 파이프라인 서브시스템은 내부에서 유통하는 열교환 매체를 포함하고, 상기 열교환 매체는 에틸렌글리콜과 물의 혼합액이며, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 제1 삼방관과 상기 열교환기 사이에 설치되어 상기 혼합액을 저장 및 보충하도록 구성된 팽창탱크를 더 포함한다. 에틸렌글리콜과 물의 혼합액을 열교환 매체로 이용함으로써 열교환 매체에 대한 효과적인 가열 또는 냉각을 구현할 수 있고, 가열장치와 배터리군 사이의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 파이프라인 서브시스템에 팽창탱크를 설치함으로써 필요에 따라 열교환 매체가 너무 많을 때 열교환 매체를 저장할 수 있고, 열교환 매체가 부족할 때 열교환 매체를 보충할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 열관리 시스템은 상기 가열장치 열교환기의 매체유출포트부에 설치되어 상기 가열장치의 온도를 검출하도록 구성된 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서, 및 상기 열교환기에 연결되어 상기 열교환기를 냉각시키도록 구성된 냉각모듈을 더 포함한다. 가열장치 열교환기의 매체유출포트에 온도센서를 설치함으로써 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도를 검출할 수 있고, 나아가 검출 결과를 이용하여 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현할 수 있다. 열교환기에 연결된 냉각모듈을 통해 열교환기에 대한 냉각을 구현할 수 있고, 나아가 실제 적용 시나리오에 따라 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체를 냉각시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 열관리 시스템은 제어기를 더 포함하며, 상기 배터리군은 배터리관리모듈을 포함하고, 상기 가열장치는 가열장치 제어유닛을 포함하며, 상기 제어기, 상기 배터리관리모듈 및 상기 가열장치 제어유닛은 제어기 영역 네트워크(CAN)를 통해 서로 연결되고, 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서, 상기 제1 펌프, 상기 제2 펌프, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 냉각모듈은 상기 제어기에 연결되며, 상기 배터리관리모듈은 상기 배터리군 온도를 검출하고, 상기 가열장치 제어유닛은 상기 가열장치의 스위치모듈과 에너지저장유닛 중 적어도 하나의 온도를 검출하며, 여기서, 상기 제어기는 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서, 상기 배터리관리모듈 및 상기 가열장치 제어유닛으로부터의 데이터에 기초하여 상기 제1 펌프, 상기 제2 펌프, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 냉각모듈 중 적어도 하나를 제어하여 상기 열관리 시스템의 적어도 하나의 작동 모드를 구현한다. 배터리관리모듈을 통해 배터리군과 관련된 온도를 검출할 수 있고, 가열장치 제어유닛을 통해 가열장치의 각 부품과 관련된 온도를 검출할 수 있으며, 나아가, 배터리관리모듈 및 가열장치 제어유닛에 연결되는 제어기를 통해 각 펌프, 각 삼방밸브 및 냉각모듈을 제어하여 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치가 작동 상태인 경우, 상기 가열장치 제어유닛에 의해 검출된 상기 에너지저장유닛의 온도가 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높거나 상기 스위치모듈의 온도가 스위치모듈 온도 임계값보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 작동하고, 상기 제2 펌프를 끄고, 상기 제1 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 작동하여 상기 가열장치를 냉각시킨다. 이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 가열장치의 온도가 과하게 높을 때 가열장치에 대한 급속 냉각을 구현할 수 있으며, 즉 가열장치를 빠르게 냉각시켜 가열장치의 온도를 빠르게 낮춘다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치가 작동 상태인 경우, 상기 가열장치 제어유닛에 의해 검출된 상기 에너지저장유닛의 온도가 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높지 않고 상기 스위치모듈의 온도가 스위치모듈 온도 임계값보다 높지 않을 때, 상기 제어기는 추가로 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서 및 상기 배터리관리모듈로부터의 데이터에 기초하여 상기 제1 펌프, 상기 제2 펌프, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 냉각모듈 중 적어도 하나를 제어한다. 이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 가열장치의 온도가 과하게 높지 않을 때 다시 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도를 배터리군 온도와 비교하고, 비교 결과에 따라 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서에 의해 검출된 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 작동하고, 상기 제2 펌프를 작동하고, 상기 제1 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 꺼서 상기 가열장치의 열량이 상기 배터리군으로 전달될 수 있도록 한다. 이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 배터리군 온도보다 높을 때 대순환 배터리 열수, 즉 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 구현하여 배터리군의 온도를 상승시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서에 의해 검출된 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도보다 높지 않을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 작동하고, 상기 제2 펌프를 끄고, 상기 제1 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 꺼서 상기 가열장치의 열량이 상기 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체로 전달될 수 있도록 한다. 이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 배터리군 온도보다 높지 않을 때 소순환 급속 열수를 구현할 수 있으며, 즉 열교환 매체를 빠르게 가열하여 열교환 매체의 온도를 빠르게 상승시킨다.

일부 실시예에서, 상기 가열장치가 작동 상태가 아닌 경우, 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도가 제1 배터리군 온도 임계값보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 끄고, 상기 제2 펌프를 작동하고, 상기 제1 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 꺼서 상기 배터리군을 냉각시킨다. 이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여, 배터리군 온도가 높을 때 배터리 냉각을 구현할 수 있으며, 즉 배터리군을 냉각시켜 배터리군의 온도를 낮춘다.

일부 실시예에서, 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도가 제2 배터리군 온도 임계값보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 끄고, 상기 제2 펌프를 작동하고, 상기 제1 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 작동하여 상기 배터리군을 냉각시킨다. 이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여, 배터리군 온도가 과하게 높을 때 배터리 급속 냉각을 구현할 수 있으며, 즉 배터리군을 빠르게 냉각시켜 배터리군의 온도를 빠르게 낮춘다.

상기 설명은 본 출원의 기술적 솔루션에 대한 개략적인 설명일 뿐이다. 본 출원의 기술적 수단을 보다 명확하게 이해하고, 명세서의 내용에 따라 실시하고, 본 출원의 상기 내용과 기타 목적, 특징 및 장점을 보다 명확하고 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 아래에서는 본 출원의 구체적인 실시형태에 대해 설명하도록 한다.

본 분야의 일반 기술자는 이하 명세서에 기재된 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명으로부터 다양한 다른 장점과 유익한 효과에 대하여 보다 명확하게 이해하게 될 것이다. 도면은 바람직한 실시형태를 도시하기 위한 것이며, 본 출원에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다. 전체 도면에서, 동일한 기호를 사용하여 동일한 부품을 나타낸다. 도면에 대해 다음과 같이 소개한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 파이프라인 서브시스템의 연결 상황을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제어 상황을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제1 작동 모드의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제2 작동 모드의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제3 작동 모드의 개략도이다.
도 7은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제4 작동 모드와 제5 작동 모드의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 방법에 따라 일부 작동 모드를 구현하는 흐름도이고,
도 10은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 방법에 따라 일부 작동 모드를 구현하는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 결부하여 본 출원 기술적 솔루션의 실시예에 대해 자세히 설명하도록 한다. 이하 실시예는 본 출원의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 설명하기 위해서만 사용되기 때문에 예시로서만 사용되며, 본 출원의 보호 범위를 제한할 수 없다.

별도로 정의되지 않은 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 출원의 기술 분야의 기술자들이 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 제한하려는 의도가 아니다. 본 출원의 명세서, 특허청구범위 및 상기 도면에서의 용어 “포함하다” 및 “갖는다” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적 포함을 설명하려는 목적이다.

본 출원의 실시예에 대한 설명에서, “제1”, “제2” 등 기술적 용어는 서로 다른 객체를 구별하는 데 사용되며, 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하는 것이나 지시된 기술적 특징의 수, 특정 순서 또는 주종관계를 암시적으로 지적하는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 출원의 실시예에 대한 설명에서, “다수”는 별도로 명확하고 구체적으로 정의되지 않은 한 둘 이상을 의미한다.

여기서 언급된 “실시예”는 실시예를 결합하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에 이 단어가 출현되는 것은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 또 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 본 명세서에서 설명된 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있다는 점은 본 분야의 기술자에 의해 명시적이고 암시적으로 이해되어야 한다.

본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 용어 “및/또는”은 연관 객체의 연관관계를 설명하며, 세 가지 관계가 존재할 수 있음을 나타낸다. 예를 들어 “A 및/또는 B”는 A가 단독으로 존재하는 관계, A와 B가 동시에 존재하는 관계, B가 단독으로 존재하는 관계를 나타낼 수 있다. 그리고, 본 명세서에서 부호 “/”는 전후의 연관 객체가 “또는”의 관계를 가진다는 것을 의미한다.

본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 용어 “다수”는 두 개 이상(두 개를 포함함)을 의미하며, 마찬가지로, “다수의 그룹”은 두 개 이상의 그룹(두 개의 그룹을 포함함)을 의미하고 “다수 장”은 두 장 이상(두 장을 포함함)을 의미한다.

본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 기술적 용어 “중심”, “세로”, “가로”, “길이”, “너비”, “두께”, “위”, “아래”, “앞”, “뒤”, “왼쪽”, “오른쪽”, “수직”, “수평”, “상단”, “하단”, “안”, “밖”, “시계방향”, “역시계방향”, “축방향”, “방사방향”, “원주방향” 등에 의해 지시되는 방향 또는 위치관계는 도면에 기반하여 도시된 방향 또는 위치관계이며, 이는 지시된 장치나 소자가 반드시 특정 방향을 가지거나 특정 방향을 따라 구성되거나 조작된다는 것을 지시하거나 암시하는 것이 아니라, 본 출원의 실시예에 대한 설명을 돕고 설명을 단순화하기 위한 것일 뿐, 따라서 본 출원의 실시예에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다.

본 출원의 실시예에 대한 설명에서, “장착”, “접속”, “연결”, “고정” 등과 같은 기술적 용어들은 별도의 명확한 정의 및 제한이 없는 한 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예컨대, 고정 연결이나 착탈식 연결, 또는 일체형일 수 있다. 또한, 기계적 연결이나 전기적 연결일 수 있다. 또한, 직접 연결이나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수 있으며, 두 구성요소 내부의 연통 또는 두 구성요소의 상호작용 관계일 수 있다. 본 분야의 일반 기술자는 특정 상황에 따라 본 출원의 실시예에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.

신재생에너지 기술의 발전에 따라 배터리군은 동력원으로서의 적용범위가 갈수록 넓어진다. 배터리군의 성능은 사용 환경, 특히 환경 온도의 영향을 받는다. 예를 들어, 저온 환경에서(예: -10℃, -20℃ 또는 그 이하), 배터리군의 성능은 상온 환경(예: 20℃)에 비해 어느 정도 저하될 수 있다. 예를 들어, 배터리군의 최대 가용 용량은 10%-20% 감소할 수 있다.

저온 환경이 배터리군에 미치는 악영향을 극복하기 위해 다양한 기술적 수단을 이용하여 배터리군을 가열할 수 있다.

예를 들어, 외부 가열 방식(예를 들어, 가열막을 이용한 열수 방식)을 통해 배터리군을 가열할 수 있다. 외부 가열 방식의 경우, 열원, 매체 및 가열 대상을 거친 열량 전달이 필요하므로 전달 과정이 길고 손실이 크며, 전반적인 효율이 낮다.

또 예를 들어, 내부 가열 방식(예를 들어, 배터리군 구조에 임피던스 소자를 설치함으로써 배터리군의 내부에서 열량을 발생시킴)을 통해 배터리군을 가열할 수 있다. 내부 가열 방식의 경우, 전류가 배터리군 내부의 도체와 임피던스 소자를 통과해야 하므로 발열 손실이 크고, 시간이 길수록 발열 손실이 커지며, 열량 낭비가 방생한다.

또한, 배터리군을 가열하는 것도 에너지 소비 측면의 문제가 발생한다. 즉, 배터리군을 가열하기 위해 소비되는 에너지는 배터리군의 전기량에서 직간접적으로 나온다. 배터리군을 가열하기 위한 에너지 소비를 감소할 수 있으면 더 많은 에너지를 전기자동차의 주행에 사용할 수 있어 전기자동차의 주행 거리를 늘릴 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 배터리군에 대한 가열 효과를 개선하고 가열 효율을 향상시키는 것은 필연적으로 비용의 증가로 이어지게 되는데, 이러한 비용의 증가는 일반적으로 가열 효과의 개선 및 가열 효율의 증가와 일치하지 않는다. 즉, 가열 이득이 비용 투입과 맞지 않는다. 따라서, 비용의 각도에서 볼 때 일부 가열 열량이 손실되는 것을 내버려두는 것이 더 합리적인 현상일 수 있다.

상술한 내용을 감안하여, 낮은 열관리 효율과 고비용의 문제를 극복하거나 완화하기 위해, 발명인은 연구 끝에 배터리군, 가열장치 및 파이프라인 서브시스템을 포함하는 열관리 시스템을 제시하며, 가열장치는 배터리군과 전기적으로 연결되고, 가열장치와 배터리군은 모두 열교환 매체를 포함하는 파이프라인 서브시스템과 열접촉을 형성한다. 이러한 열관리 시스템을 통해 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 구현할 수 있다.

이러한 열관리 시스템에서, 한 방면으로, 가열장치가 배터리군과 전기적으로 연결되어 가열장치는 배터리군에 전류를 가함으로써 배터리군을 가열할 수 있고, 다른 한 방면으로, 배터리군 및 가열장치는 모두 파이프라인 서브시스템과 열접촉을 형성하므로 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체를 이용하여 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 구현할 수 있다. 따라서, 파이프라인 서브시스템을 이용하여 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 구현하며, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템은 서로 다른 열관리 모드로 가열장치에서 손실될 수 있는 열량을 이용할 수 있어 열관리 효율을 향상시키고 열관리 비용을 절감한다.

본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템은 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북, 전기 장난감, 전동 공구, 축전지차, 전기자동차, 선박, 비행체 등과 같은 다양한 전기기기에 적용될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 전기자동차는 순수 전기자동차, 전기 동력을 이용하는 하이브리드 자동차, 주행거리 연장형 자동차 등을 포함한다. 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템은 전기기기의 열관리 효율을 향상시키고 열관리 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 개략도이다.

본 출원의 실시예는 열관리 시스템을 제공하며, 열관리 시스템은 배터리군(100), 가열장치(200) 및 파이프라인 서브시스템(300)을 포함한다. 가열장치(200)는 배터리군(100)에 전기적으로 연결되어 가열장치(200)가 배터리군(100)에 전류를 가함으로써 배터리군(100)을 가열할 수 있도록 한다. 파이프라인 서브시스템(300)은 내부에서 유동할 수 있는 열교환 매체를 포함한다. 파이프라인 서브시스템(300)은 가열장치(200) 및 배터리군(100)과 열접촉하여 가열장치(200)가 열교환 매체를 통해 배터리군(100)에 대한 열량 전달을 수행할 수 있도록 한다.

본 출원의 실시예에서, 열관리 시스템은 배터리군(100), 가열장치(200) 및 파이프라인 서브시스템(300)으로 형성된다.

배터리군(100)의 예시는 전기자동차 내에 설치되어 전기자동차에 에너지를 제공할 수 있는 동력 배터리군을 포함한다. 가열장치(200)는 배터리군(100)에 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 배터리군(100)의 양극과 음극에 전기적으로 연결되어 가열장치(200)의 각 부품(아래 세부 내용 참조)을 이용하여 배터리군(100)에 전류를 가함으로써 배터리군(100)을 가열할 수 있다. 가열장치(200)의 예시는 배터리군(100)과 전기적으로 연결되는 가열 박스를 포함하고, 배터리군(100)을 가열할 수 있는 다른 형태의 가열장치도 포함한다. 파이프라인 서브시스템(300)은 가열장치(200) 및 배터리군(100)과 열접촉을 형성한다.

가열장치(200)와 배터리군(100) 사이의 전기적 연결에 채용되는 전압은 수백 볼트의 직류 전압일 수 있다. 본 분야의 기술자라면, 이러한 내용은 전기적 연결에 대한 예시적인 설명일 뿐, 본 발명에 대한 제한을 구성하지 않으며, 배터리군(100)에 대한 가열을 구현할 수 있는 다른 형태의 전압도 본 발명의 범위 내에 속한다는 점을 이해할 수 있다.

배터리군(100) 및 가열장치(200)와 파이프라인 서브시스템(300)의 열접촉을 통해 파이프라인 서브시스템(300)에서 유동하는 열교환 매체를 이용하여 가열장치(200)와 배터리군(100) 사이의 열교환, 예를 들어 가열장치(200)에서 배터리군(100)으로의 열량 전달을 구현할 수 있다. 따라서, 가열장치(200)에서 손실될 수 있는 열량을 이용할 수 있어 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서, 열접촉은 두 개의 부품 또는 두 개의 장치가 열량 전달을 충분히 수행할 수 있는 접촉 상태를 의미하며, 예를 들어 아래에 설명되는 실시예에서, 배터리군(100)은 파이프라인 서브시스템(300)의 배터리군 열교환기(110)(예를 들어, 실제 적용 시나리오에 따라 열교환기는 열교환판 등 일 수 있음)와 열접촉하여 둘 사이에 열량 전달이 충분히 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 실제 적용 시나리오에 따라 파이프라인 서브시스템(300)에서 유동하는 열교환 매체를 가열하거나 냉각시킬 수 있으며, 예를 들어, 가열장치(200) 또는 아래에 설명되는 냉각모듈(311)을 통해 가열하거나 냉각시켜 열교환의 효율을 향상시킬 수 있다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 계속 도 1을 참조하면, 가열장치(200)는 스위치모듈(205), 에너지저장유닛(207) 및 냉각유닛(209)을 포함하며, 스위치모듈(205)과 에너지저장유닛(207)은 서로 전기적으로 연결되고, 스위치모듈(205)과 에너지저장유닛(207)은 모두 냉각유닛(209)과 열접촉하여 스위치모듈(205)과 에너지저장유닛(207)이 모두 냉각유닛(209)에 대한 열량 전달을 수행할 수 있도록 한다.

본 출원의 실시예에서, 스위치모듈(205)은 반도체 스위치 소자(예: 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT))를 포함할 수 있고, 에너지저장유닛(207)은 인덕턴스를 포함할 수 있으며, 여기서, 인덕턴스는 반도체 스위치 소자와 전기적으로 연결된다. 가열장치(200)에 포함된 가열장치 제어유닛(201)(아래 설명 참조)은 스위치모듈(205)을 제어하며, 예를 들어, 반도체 스위치 소자의 온오프를 제어하여 에너지저장유닛(207)에서 배터리군(100)으로 가하는 전류를 제어하고, 나아가 가열장치(200)에 의한 배터리군(100)에 대한 가열을 제어한다.

냉각유닛(209)과 스위치모듈(205) 및 에너지저장유닛(207) 사이의 열접촉은 적접 접촉일 수 있고, 열전도 부품 및/또는 열전도 매체를 통한 간접 접촉일 수도 있다. 스위치모듈(205) 및 에너지저장유닛(207)과 냉각유닛(209) 사이의 열접촉을 통해 냉각유닛(209)을 이용하여 스위치모듈(205) 및 에너지저장유닛(207)에 효과적인 방열을 제공할 수 있다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 계속 도 1을 참조하면, 가열장치(200)는 전압안정모듈(203)을 더 포함하며, 전압안정모듈(203)은 스위치모듈(205)과 전기적으로 연결되고 냉각유닛(209)과 열접촉하여 전압안정모듈(203)이 냉각유닛(209)에 대한 열량 전달을 수행할 수 있도록 한다.

전압안정모듈(203)은 커패시터를 포함할 수 있다. 본 출원의 실시예에서, 전압안정모듈(203)은 배터리군(100)과 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 배터리군(100)의 양극과 음극에 전기적으로 연결되어 가열장치(200)에서 배터리군(100)으로의 출력에 전압을 안정시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 전압안정모듈(203)과 냉각유닛(209)의 열접촉을 통해 냉각유닛(209)을 이용하여 전압안정모듈(203)에 효과적인 방열을 제공할 수 있다.

도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 파이프라인 서브시스템의 연결 상황을 나타내는 개략도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 2를 참조하면, 파이프라인 서브시스템은 배터리군 열교환기(110), 가열장치 열교환기(210), 제1 펌프(301), 제2 펌프(302), 제1 삼방관(303), 제2 삼방관(304), 제1 삼방밸브(305), 제2 삼방밸브(306) 및 열교환기(307)를 포함하며, 여기서, 배터리군 열교환기(110)는 배터리군(100)과 열접촉하고, 가열장치 열교환기(210)는 가열장치(200)와 열접촉하며, 제1 삼방관(303)와 제2 삼방관(304) 중 어느 하나는 모두 제1 포트, 제2 포트 및 제3 포트를 포함하고, 제1 삼방밸브(305)와 제2 삼방밸브(306) 중 어느 하나는 모두 공통 밸브포트(O), 제1 밸브포트(A) 및 제2 밸브포트(B)를 포함하며, 가열장치 열교환기(210)의 매체유출포트는 제1 펌프(301)의 입력포트에 연결되고, 제1 펌프(301)의 출력포트는 제1 삼방관(303)의 제1 포트에 연결되며, 제1 삼방관(303)의 제2 포트는 열교환기(307)의 한 포트에 연결되고, 열교환기(307)의 다른 포트는 제2 삼방밸브(306)의 공통 밸브포트에 연결되며, 제2 삼방밸브(306)의 제2 밸브포트는 제2 펌프(302)의 입력포트에 연결되고, 제2 펌프(302)의 출력포트는 배터리군 열교환기(110)의 매체유입포트에 연결되며, 배터리군 열교환기(110)의 매체유출포트는 제2 삼방관(304)의 제1 포트에 연결되고, 제2 삼방관(304)의 제2 포트는 가열장치 열교환기(210)의 매체유입포트에 연결되며, 제1 삼방관(303)의 제3 포트는 제1 삼방밸브(305)의 제2 밸브포트에 연결되고, 제2 삼방관(304)의 제3 포트는 제1 삼방밸브(305)의 공통 밸브포트에 연결되며, 제2 삼방밸브(306)의 제1 밸브포트는 제1 삼방밸브(305)의 제1 밸브포트에 연결된다.

본 출원의 실시예에서, 배터리군 열교환기(110) 및 가열장치 열교환기(210)는 각각 배터리군(100) 및 가열장치(200)와 열접촉한다. 본 출원의 실제 적용 시나리오에 따라, 배터리군 열교환기(110)와 가열장치 열교환기(210) 중 어느 하나는 열교환판일 수 있다. 예를 들어, 열교환판은 배터리군(100)의 상부 또는 하부에 설치되고, 배터리군(100)의 상부 표면 또는 하부 표면에 밀착되어 열교환판과 배터리군(100)이 열량 전달을 충분히 수행할 수 있도록 한다.

본 분야의 기술자라면, 여기에 설명된 열교환판은 예시일 뿐, 본 발명의 범위에 대한 제한을 구성하지 않는다는 점을 이해할 수 있으며, 본 발명의 실제 적용 시나리오에 따라 본 분야의 기술자는 본 발명의 발상을 구현하는 다른 임의의 형태의 열교환기, 예를 들어 배터리군(100)(또는 가열장치(200))의 전부 또는 일부를 감싸는 열교환기 등을 채택할 수 있다.

본 출원의 실시예에서, 제1 펌프(301)와 제2 펌프(302)는 에너지를 이용하여(예를 들어, 배터리군으로부터의 에너지를 이용함) 파이프라인 서브시스템(300)의 열교환 매체를 구동할 수 있는 펌프, 예를 들어 워터 펌프일 수 있다.

본 출원의 실시예에서, 제1 삼방관(303)와 제2 삼방관(304)는 파이프라인 서브시스템(300)에 설치되며, 제1 삼방관(303)와 제2 삼방관(304) 중 어느 하나가 구비하는 3개의 포트는 서로 동일하다.

본 출원의 실시예에서, 제1 삼방밸브(305)와 제2 삼방밸브(306)는 모두 전기 삼방밸브이고, 제1 삼방밸브(305)와 제2 삼방밸브(306) 중 어느 하나는 모두 공통 밸브포트, 제1 밸브포트 및 제2 밸브포트를 포함한다. 제1 삼방밸브(305)와 제2 삼방밸브(306)는 모두 아래에 설명되는 제어기(400)에 의해 제어되어 제1 삼방밸브(305)와 제2 삼방밸브(306) 중 어느 하나가 제어기(400)의 제어 신호에 따라 제1 상태와 제2 상태 사이에 전환될 수 있도록 한다. 여기서, 제1 상태에서, 공통 밸브포트는 제1 밸브포트와 도통되고, 제2 밸브포트는 공통 밸브포트 및 제1 밸브포트와 모두 차단되며, 제2 상태에서, 공통 밸브포트는 제2 밸브포트와 도통되고, 제1 밸브포트는 공통 밸브포트 및 제1 밸브포트와 모두 차단된다. 즉, 제어기(400)의 제어 신호에 따라 제1 삼방밸브(305)는 그 공통 밸브포트가 그 제1 밸브포트와만 도통되는 제1 상태 및 그 공통 밸브포트가 그 제2 밸브포트와만 도통되는 제2 상태 사이에 전환할 수 있다. 유사하게, 제2 삼방밸브(306)도 그 공통 밸브포트가 그 제1 밸브포트와만 도통되는 제1 상태 및 그 공통 밸브포트가 그 제2 밸브포트와만 도통되는 제2 상태 사이에 전환할 수 있다.

본 분야의 기술자라면, 여기에 설명된 공통 밸브포트, 제1 밸브포트 및 제2 밸브포트를 포함하는 제1 삼방밸브(305)와 제2 삼방밸브(306)는 예시일 뿐, 본 발명의 범위에 대한 제한을 구성하지 않는다는 점을 이해할 수 있으며, 본 발명의 실제 적용 시나리오에 따라 본 분야의 기술자는 본 발명의 발상을 구현하는 다른 임의의 형태의 삼방밸브를 채택할 수 있다.

본 출원의 실시예에서, 열교환기(307)는 파이프라인 서브시스템(300)의 열교환 매체가 외부 환경 또는 다른 부품(예를 들어, 아래에 설명되는 냉각모듈)과 열량 전달 및 열교환을 수행할 수 있도록 할 수 있다.

본 분야의 기술자라면, 상기 실시예에서의 열교환기, 각 펌프, 각 삼방관, 각 삼방밸브 및 열교환기의 연결 형태는 예시일 뿐, 본 발명의 범위에 대한 제한을 구성하지 않는다는 점을 이해할 수 있으며, 본 발명의 적용 시나리오에 따라 본 분야의 기술자는 본 발명의 발상을 구현하는 다른 임의의 부품 및 연결 형태를 채택할 수 있다.

열교환기, 각 펌프, 각 삼방관, 각 삼방밸브 및 열교환기를 포함하는 파이프라인 서브시스템(300)을 설정함으로써 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현하는 파이프라인을 형성하여 열관리 비용을 절감할 수 있다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 파이프라인 서브시스템(300)은 내부에서 유통하는 열교환 매체를 포함하고, 열교환 매체는 에틸렌글리콜과 물의 혼합액이며, 파이프라인 서브시스템(300)은 제1 삼방관(303)와 열교환기(307) 사이에 설치되어 혼합액을 저장 및 보충하도록 구성된 팽창탱크(308)를 더 포함한다.

본 출원의 실시예에서, 팽창탱크(308)는 에틸렌글리콜과 물의 혼합액과 같은 열교환 매체를 수용하도록 구성된다. 파이프라인 서브시스템(300)에 팽창탱크(308)를 설치함으로써 필요에 따라 열교환 매체가 너무 많을 때 열교환 매체를 저장할 수 있고, 열교환 매체가 부족할 때 열교환 매체를 보충할 수 있다. 파이프라인 서브시스템(300)에서 팽창탱크(308)의 설치 위치는 예시일 뿐, 본 발명에 대한 제한을 구성하지 않는다.

본 출원의 실시예에서, 열교환 매체를 이용하여 배터리군(100)과 가열장치(200) 사이 및 다른 부품 사이의 열교환을 구현한다. 본 발명의 발명인은 에틸렌글리콜과 물의 혼합액을 열교환 매체로 이용하는 것은 비용, 열교환 성능, 유지 보수성 등 측면에서 균형을 이룰 수 있음을 발견하였으나, 본 분야의 기술자라면 상기 열교환 매체의 성분은 예시적인 설명일 뿐, 본 발명에 대한 제한을 구성하지 않는다는 점을 이해할 수 있다. 에틸렌글리콜과 물의 혼합액을 열교환 매체로 이용함으로써 열교환 매체에 대한 효과적인 가열 또는 냉각을 구현할 수 있고, 가열장치와 배터리군 사이의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 2를 참조하면, 열관리 시스템은 가열장치 열교환기(210)의 매체유출포트부에 설치되어 가열장치 열교환기(210)에서 유출되는 열교환 매체의 온도를 검출하도록 구성된 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211), 및 열교환기(307)에 연결되어 열교환기(307)를 냉각시키도록 구성된 냉각모듈(311)을 더 포함한다.

본 출원의 실시예에서, 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211)는 온도를 감지하고 감지된 온도를 출력 신호로 변환할 수 있는 센서, 예를 들어 접촉 온도센서(저항 온도센서 등) 및 비접촉 온도센서(방사 온도센서 등)를 채택할 수 있다. 본 출원의 실시예에서, 냉각모듈(311)은 작동된 후 열교환기(307)의 열량을 제거할 수 있는 자동차 냉방 시스템의 냉각 부품일 수 있으며, 자동차 냉방 시스템의 냉각 부품을 냉각모듈(311)로 이용하면 열관리 비용을 절감할 수 있다.

가열장치 열교환기(210)의 매체유출포트에 온도센서를 설치함으로써 가열장치 열교환기(210)에서 유출되는 열교환 매체의 온도를 검출할 수 있고, 나아가 검출 결과를 이용하여 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현할 수 있다. 열교환기(307)에 연결된 냉각모듈(311)을 통해 열교환기(307)에 대한 냉각을 구현할 수 있다.

도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제어 상황을 나타내는 개략도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 3을 참조하면, 열관리 시스템은 제어기(400)를 더 포함하며, 배터리군(100)은 배터리관리모듈(101)을 포함하고, 가열장치(200)는 가열장치 제어유닛(201)을 포함하며, 제어기(400), 배터리관리모듈(101) 및 가열장치 제어유닛(201)은 제어기 영역 네트워크(Controller Area Network, CAN)를 통해 서로 연결되고, 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211), 제1 펌프(301), 제2 펌프(302), 제1 삼방밸브(305), 제2 삼방밸브(306) 및 냉각모듈(311)은 제어기(400)에 연결되며, 배터리관리모듈(101)은 배터리군 온도를 검출하고, 가열장치 제어유닛(201)은 가열장치(200)의 스위치모듈(205)과 에너지저장유닛(207) 중 적어도 하나의 온도를 검출하며, 여기서, 제어기(400)는 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211), 배터리관리모듈(101) 및 가열장치 제어유닛(201)으로부터의 데이터에 기초하여 제1 펌프(301), 제2 펌프(302), 제1 삼방밸브(305), 제2 삼방밸브(306) 및 냉각모듈(311) 중 적어도 하나를 제어하여 열관리 시스템의 적어도 하나의 작동 모드를 구현한다.

본 출원의 실시예에서, 제어기(400)는 별도의 제어기일 수 있고, 자동차의 시스템에 통합될 수도 있다. 배터리관리모듈(101)은 자동차의 배터리 관리 시스템(BMS) 또는 그 부품일 수 있다. 가열장치 제어유닛(201)은 가열장치(200)의 부품(예를 들어, 전압안정모듈(203), 스위치모듈(205), 일체로 설치된 에너지저장유닛과 냉각유닛(209) 등)을 검출하고 제어하도록 구성된다. 본 분야의 기술자라면, CAN은 제어기(400), 배터리관리모듈(101) 및 가열장치 제어유닛(201) 사이의 연결 형태의 예시일 뿐, 본 발명에 대한 제한을 구성하지 않는다는 점을 이해할 수 있다. 실제 적용 시나리오에 따라 기타 유선/무선 연결 네트워크 또는 프로토콜을 채용할 수도 있다.

배터리관리모듈(101)을 통해 배터리군(100)의 온도를 검출할 수 있고, 가열장치 제어유닛(201)을 통해 가열장치(200)의 각 부품의 온도를 검출할 수 있으며, 나아가, 배터리관리모듈(101) 및 가열장치 제어유닛(201)에 연결되는 제어기(400)를 통해 각 펌프, 각 삼방밸브 및 냉각모듈을 제어하여 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현할 수 있다.

도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제1 작동 모드의 개략도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 4를 참조하면, 가열장치(200)가 작동 상태인 경우, 가열장치 제어유닛(201)에 의해 검출된 에너지저장유닛(207)의 온도가 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높거나 스위치모듈(205)의 온도가 스위치모듈 온도 임계값보다 높을 때, 제어기(400)는 제1 펌프(301)를 작동하고, 제2 펌프(302)를 끄고, 제1 삼방밸브(305)를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브(306)를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈(311)을 작동하여 가열장치(200)를 냉각시키도록 한다.

본 출원의 실시예에서, 가열장치 제어유닛(201)에 의한 가열장치(200)의 전류 또는 전압에 대한 검출을 통해 가열장치(200)가 작동 상태에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 가열장치 제어유닛(201)은 가열장치(200)의 전류 또는 전압이 0이 아닌 것을 검출하면 가열장치(200)가 작동 상태에 있음을 결정한다. 반대로 가열장치 제어유닛(201)은 가열장치(200)의 전류가 0이고 전압이 0인 것을 검출하면 가열장치(200)가 작동 상태에 있지 않음을 결정한다.

본 출원의 실시예에서, 가열장치(200) 및 그 부품이 과열되는 경우 손상을 방지하기 위해 냉각이 필요하다.

이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 가열장치(200)의 부품의 온도가 높을 때 가열장치(200)를 냉각시켜 가열장치(200)의 온도를 낮추어 제1 작동 모드, 즉 “가열장치 냉각” 작동 모드를 구현할 수 있다.

예를 들어, 에너지저장유닛 온도 임계값은 140℃일 수 있고, 스위치모듈 온도 임계값은 100℃일 수 있으며, 가열장치 제어유닛(201)에 의해 검출된 에너지저장유닛(207)의 온도가 140℃ 이상 또는 스위치모듈(205)의 온도가 100℃ 이상일 때 제어기(400)는 “가열장치 냉각” 작동 모드로 진입하도록 제어한다.

본 출원의 실시예에서, 대체적으로, 또한 전압안정모듈(203)의 온도를 검출할 수 있다. 예를 들어, 전압안정모듈 온도 임계값이 85℃인 경우, 가열장치 제어유닛(201)에 의해 검출된 전압안정모듈(203)의 온도가 85℃ 이상일 때 제어기(400)는 “가열장치 냉각” 작동 모드로 진입하도록 제어할 수 있다.

또한, 가열장치(200)가 작동 상태인 경우, 가열장치 제어유닛(201)에 의해 검출된 에너지저장유닛(207)의 온도가 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높지 않고 스위치모듈(205)의 온도가 스위치모듈 온도 임계값보다 높지 않을 때, 제어기(400)는 추가로 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211)와 배터리관리모듈(101)로부터의 데이터에 기초하여 제1 펌프(301), 제2 펌프(302), 제1 삼방밸브(305), 제2 삼방밸브(306) 및 냉각모듈(311) 중 적어도 하나를 제어한다.

도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제2 작동 모드의 개략도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 5를 참조하면, 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211)에 의해 검출된 가열장치 열교환기(210)에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 배터리관리모듈(101)에 의해 검출된 배터리군 온도보다 높을 때, 제어기(400)는 제1 펌프(301)를 작동하고, 제2 펌프(302)를 작동하고, 제1 삼방밸브(305)를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브(306)를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈(311)을 꺼서 가열장치(200)의 열량이 배터리군(100)으로 전달될 수 있도록 한다.

본 출원의 실시예에서, 겨울철에 환경 온도가 낮은 경우 배터리군(100)의 성능이 어느 정도 저하될 수 있으므로 배터리군(100)에 대한 가열이 필요하다. 열교환 매체의 온도가 적절하면, 예를 들어, 가열장치 열교환기(210)에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 배터리군(100)의 온도보다 높으면, 파이프라인 서브시스템(300)의 열교환 매체를 이용하여 가열장치(200)에서 배터리군(100)으로의 열량 전달을 할 수 있다.

이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 배터리군(100)에 대한 가열이 필요할 때 열교환 매체가 배터리군 열교환기(110)와 가열장치 열교환기(210)를 모두 통과하도록 하여 비교적 큰 매체 순환 회로로 가열장치(200)에서 배터리군(100)으로의 열량 전달을 수행하여 배터리군(100)의 온도를 상승시켜 제2 작동 모드, 즉 “대순환 배터리 열수” 작동 모드를 구현할 수 있다.

도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제3 작동 모드의 개략도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 6을 참조하면, 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211)에 의해 검출된 가열장치 열교환기(210)에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 배터리관리모듈(101)에 의해 검출된 배터리군 온도보다 높지 않을 때, 제어기(400)는 제1 펌프(301)를 작동하고, 제2 펌프(302)를 끄고, 제1 삼방밸브(305)를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브(306)를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈(311)을 꺼서 가열장치(200)의 열량이 파이프라인 서브시스템(300)의 열교환 매체로 전달될 수 있도록 한다.

본 출원의 실시예에서, 배터리군(100)에 대한 가열이 필요할 때 열교환 매체의 온도가 적절하지 않으면, 예를 들어, 가열장치 열교환기(210)에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 배터리군(100)의 온도보다 높지 않으면, 가열장치(200)에서 배터리군(100)으로의 열량 전달 효율을 심각하게 떨어뜨려 열관리 효율을 떨어뜨릴 수 있다.

이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 배터리군(100)에 대한 가열이 필요하나 열교환 매체의 온도가 적절하지 않을 때 열교환 매체가 배터리군 열교환기(110)를 통과하지 않도록 하여 비교적 작은 매체 순환 회로로 열교환 매체를 가열하여 열교환 매체의 온도를 상승시켜 제3 작동 모드, 즉 “소순환 열수” 작동 모드를 구현할 수 있다.

도 7은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 시스템의 제4 작동 모드와 제5 작동 모드의 개략도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 7을 참조하면, 가열장치(200)가 작동 상태가 아닌 경우, 배터리관리모듈(101)에 의해 검출된 배터리군 온도가 제1 배터리군 온도 임계값보다 높을 때, 제어기(400)는 제1 펌프(301)를 끄고, 제2 펌프(302)를 작동하고, 제1 삼방밸브(305)를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브(306)를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈(311)을 꺼서 배터리군(100)을 냉각시키도록 한다.

본 출원의 실시예에서, 여름철에 환경 온도가 높은 경우 배터리군의 안전성을 보장하기 위해 배터리군(100)에 대한 냉각이 필요하다.

이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템(10)을 이용하여 배터리군 온도가 높을 때 배터리군(100)을 냉각시켜 배터리군(100)의 온도를 낮추어 제4 작동 모드, 즉 “배터리 냉각” 작동 모드를 구현할 수 있다 여기서, 열교환 매체는 가열장치 열교환기(210)를 통과하지 않는다.

예를 들어, 제1 배터리군 온도 임계값은 30℃일 수 있으며, 배터리관리모듈(101)에 의해 검출된 배터리군 온도가 30℃ 이상일 때 제어기(400)는 “배터리 냉각” 작동 모드로 진입하도록 제어한다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 계속 도 7을 참조하면, 배터리관리모듈(101)에 의해 검출된 배터리군 온도가 제2 배터리군 온도 임계값(제2 배터리군 온도 임계값이 제1 배터리군 온도 임계값보다 높음)보다 높을 때, 제어기(400)는 제1 펌프(301)를 끄고, 제2 펌프(302)를 작동하고, 제1 삼방밸브(305)를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브(306)를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈(311)을 작동하여 배터리군(100)을 냉각시키도록 한다.

본 출원의 실시예에서, 배터리군(100)의 온도가 더 높을 때 배터리군의 안전성을 보장하기 위해 배터리군(100)에 대한 급속 냉각이 필요하다.

이 경우, 본 출원의 실시예에 따른 열관리 시스템을 이용하여 배터리군 온도가 보다 높을 때 제5 작동 모드, 즉 “배터리 급속 냉각”을 구현하여 배터리군(100)을 빠르게 냉각시켜 배터리군(100)의 온도를 빠르게 낮출 수 있다. 제4 작동 모드와 다른 점은 제5 작동 모드에서는 냉각을 위한 냉각모듈(311)도 작동하여 열교환기(307)에서 열량을 제거하여 열교환의 효율을 향상시킨다는 점이다.

예를 들어, 제2 배터리군 온도 임계값은 40℃일 수 있으며, 배터리관리모듈(101)에 의해 검출된 배터리군 온도가 40℃ 이상일 때 제어기(400)는 “배터리 급속 냉각” 작동 모드로 진입하도록 제어한다.

또한, 본 출원의 실시예에 따르면, 열관리 시스템은 배터리군 열교환기(110)의 매체유출포트와 매체유입포트에 각각 설치된 배터리군 열교환기 매체유출포트 온도센서(111)와 배터리군 열교환기 매체유입포트 온도센서(112)를 더 포함할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같다. 배터리군 열교환기 매체유출포트 온도센서(111)와 배터리군 열교환기 매체유입포트 온도센서(112) 중 어느 하나는 배터리관리모듈(101)에 연결되어 검출된 배터리군 열교환기(110)에서 유출되는 열교환 매체의 온도 및 배터리군 열교환기(110)로 유입되는 열교환 매체의 온도를 배터리관리모듈(101)로 전송하도록 할 수 있다. 본 분야의 기술자라면, 실제 적용 시나리오에 따라 배터리군 열교환기(110)에서 유출되는 열교환 매체의 온도 및 배터리군 열교환기(110)로 유입되는 열교환 매체의 온도 중 어느 하나로 배터리군 온도를 대체할 수 있다는 점을 이해할 수 있다.

도 8은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 방법의 흐름도이다.

본 출원의 실시예는 일 열관리 방법을 제공한다. 도 8을 참조하면, 해당 열관리 방법은 이하 단계들을 포함한다. S1: 가열장치가 작동 상태인 경우 가열장치의 온도 및 배터리군의 배터리군 온도를 검출한다. S2: 가열장치의 온도가 배터리군 온도보다 높은 경우 파이프라인 서브시스템을 통해 열량을 가열장치에서 배터리군으로 전달한다.

본 출원의 실시예에서, 배터리군의 예시는 전기자동차에 설치되어 전기자동차에 에너지를 공급하는 동력 배터리군이며, 가열장치는 예를 들어 배터리군의 양극과 음극에 전기적으로 연결되어 배터리군에 전류를 가함으로써 배터리군을 가열하도록 한다. 파이프라인 서브시스템은 가열장치 및 배터리군과 모두 열접촉을 형성하여 파이프라인 서브시스템에서 유동하는 열교환 매체를 이용하여 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달과 같은 것을 구현할 수 있다. 따라서, 가열장치에서 손실될 수 있는 열량을 이용할 수 있어 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

도 9는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 방법에 따라 일부 작동 모드를 구현하는 흐름도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 단계 S100에서, 가열장치가 작동되는지 여부를 판단한다. 가열장치가 작동되는지 여부는 가열장치의 전압 및/또는 전류에 대한 검출을 통해 판단될 수 있다. 예를 들어, 가열장치의 전류 또는 전압이 0이 아니면 가열장치가 작동 상태에 있음을 결정하고 단계 S200으로 진입한다.

단계 S200에서, 가열장치의 온도가 제1 가열장치 온도 임계값보다 높은지 여부를 판단한다. 가열장치의 온도에 대한 검출은 가열장치의 하나 또는 다수의 부품의 온도를 검출함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 가열장치의 전압안정모듈, 스위치모듈 및 에너지저장유닛 중 하나 또는 다수의 온도를 검출함으로써 구현될 수 있다. 가열장치의 온도가 제1 가열장치 온도 임계값보다 높을 때 가열장치의 온도가 충분히 높고 가열장치에 내부 열량 손실이 있는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 가열장치의 열량을 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체로 전달하여 가열장치 내부의 열량을 충분히 이용하고 열관리 효율을 향상시킬 수 있다. 가열장치의 온도가 제1 가열장치 온도 임계값보다 높으면 단계 S300으로 진입한다.

단계 S300에서, 매체 순환을 시작하여 가열장치의 열량을 열교환 매체로 전달한다. 여기서, 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체는 배터리군 열교환기를 피하는 방식으로 순환 유동할 수 있다. 이러한 방식은 제어기에 의한 파이프라인 서브시스템의 각 펌프, 각 삼방밸브에 대한 제어를 통해 구현될 수 있으며, 즉 위에서 언급된 “소순환 열수” 작동 모드에 해당한다. 열량이 열교환 매체에서 배터리군으로 전달되는 것을 방지함으로써 가열장치의 열량이 열교환 매체로 충분히 전달되도록 하여 열교환 매체의 온도를 빠르게 상승시키고 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

그 다음, 단계 S400에서, 가열장치 출수구의 온도가 배터리군 온도보다 높은지 여부를 판단한다. 검출의 편리를 위해, 가열장치 출수구의 온도, 즉 가열장치의 온도는 가열장치 열교환기의 매체유출포트에서 검출될 수 있다. 배터리군 온도는 배터리군의 배터리관리모듈을 통해 검출될 수 있다. 가열장치 출수구의 온도가 배터리군 온도보다 높으면 단계 S500으로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 S300으로 되돌아간다.

단계 S500에서, 파이프라인 서브시스템을 통해 가열장치의 열량을 배터리군으로 전달한다. 이 단계는 제어기에 의한 파이프라인 서브시스템의 각 펌프, 각 삼방밸브에 대한 제어를 통해 구현될 수 있으며, 즉 위에서 언급된 “대순환 배터리 열수” 작동 모드에 해당한다. 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 통해 가열장치에서 손실될 수 있는 열량을 이용하여 배터리군을 가열할 수 있어 열관리 비용을 절감할 수 있다.

그 다음, 단계 S600에서, 가열장치의 온도가 제2 가열장치 온도 임계값보다 높은지 여부를 판단하며, 여기서, 제2 임계값은 제1 임계값보다 높을 수 있다. 가열장치의 온도에 대한 검출은 가열장치의 하나 또는 다수의 부품의 온도를 검출함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 가열장치의 전압안정모듈, 스위치모듈 및 에너지저장유닛 중 하나 또는 다수의 온도를 검출함으로써 구현될 수 있다. 가열장치의 온도가 제2 가열장치 온도 임계값보다 높을 때 가열장치의 온도가 과하게 높은 것으로 간주될 수 있어 가열장치의 안전을 보장하기 위해 가열장치를 냉각시킬 필요가 있다. 가열장치의 온도가 제2 가열장치 온도 임계값보다 높으면 단계 S700으로 진입한다.

단계 S700에서, 냉각 장치를 작동하고 가열장치와 배터리군의 열량 전달을 중지한다. 여기서, 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체는 배터리군 열교환기를 피하는 방식으로 순환 유동할 수 있으며, 파이프라인 서브시스템에 연결되는 냉각모듈을 작동하여 열교환 매체를 냉각시킨다. 이러한 방식은 제어기에 의한 파이프라인 서브시스템의 각 펌프, 각 삼방밸브 및 냉각모듈에 대한 제어를 통해 구현될 수 있으며, 즉 위에서 언급된 “가열장치 냉각” 작동 모드에 해당한다. 이러한 방식으로, 열교환 매체를 냉각시키는 것과 함께 열량이 배터리군에서 열교환 매체로 전달되는 것을 방지할 수 있어 열교환 매체를 충분히 냉각시켜 가열장치의 온도를 빠르게 낮추고 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 방법에 따라 일부 작동 모드를 구현하는 흐름도이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 선택적으로, 단계 S10에서, 가열장치 제어유닛을 이용하여 에너지저장유닛의 온도와 반도체 스위치모듈의 온도를 모니터링하여 CAN 버스로 전송하고, 배터리관리모듈을 이용하여 배터리군 온도를 모니터링하여 CAN 버스로 전송한다.

단계 S20에서, 가열장치 제어유닛을 이용하여 가열장치의 전류 또는 전압이 0인지 여부를 검출한다. 가열장치의 전류가 0이고 전압이 0이면 가열장치가 작동 상태에 있지 않음을 결정하고 단계 S31로 진입한다. 가열장치의 전류 또는 전압이 0이 아니면 가열장치가 작동 상태에 있음을 결정하고 단계 S32로 진입한다.

가열장치가 작동 상태인 경우, 단계 S42 에서, 제어기를 이용하여 에너지저장유닛의 온도가 제1 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높은지 여부 또는 스위치모듈의 온도가 제1 스위치모듈 온도 임계값보다 높은지 여부를 판단한다. 단계 S42의 판단 결과가 “아니오”인 경우 단계 S43으로 진입하며, 열관리 시스템의 파이프라인 서브시스템은 작동되지 않는다. 단계 S42의 판단 결과가 “예”인 경우 단계 S52로 진입하며, 제어기를 이용하여 물펌프 (1)이 작동되도록 제어하여 냉각수가 가열장치를 통과하는 것을 보장한다.

냉각수가 가열장치를 통과한 후, 단계 S62에서, 제어기를 이용하여 에너지저장유닛의 온도가 제2 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높은지 여부 또는 스위치모듈의 온도가 제2 스위치모듈 온도 임계값보다 높은지 여부를 판단한다. 여기서, 제2 에너지저장유닛 온도 임계값은 제1 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높고, 제2 스위치모듈 온도 임계값은 제1 스위치모듈 온도 임계값보다 높다. 단계 S62의 판단 결과가 “예”인 경우 단계 S72로 진입하며, 제어기를 이용하여 제1 작동 모드, 즉 “가열장치 냉각” 작동 모드로 진입하도록 제어한다. 이때, 단계 S82에서, 제1 펌프를 작동하고, 제2 펌프를 끄고, 제1 삼방밸브를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈을 작동하여 가열장치를 냉각시키도록 한다.

단계 S62의 판단 결과가 “아니오”인 경우 단계 S63으로 진입하며, 제어기를 이용하여 가열장치 출수구의 온도가 배터리군 온도보다 높은지 여부를 판단한다. 단계 S63의 판단 결과가 “예”인 경우 단계 S73으로 진입하며, 제어기를 이용하여 제2 작동 모드, 즉 “대순환 배터리 열수” 작동 모드로 진입하도록 제어한다. 이때, 단계 S83에서, 제1 펌프를 작동하고, 제2 펌프를 작동하고, 제1 삼방밸브를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈을 꺼서 가열장치의 열량이 배터리군으로 전달될 수 있도록 하며, 비교적 큰 매체 순환 회로로 가열장치에서 배터리군으로의 열량 전달을 수행한다.

단계 S63의 판단 결과가 “아니오”인 경우 단계 S74로 진입하며, 제어기를 이용하여 제3 작동 모드, 즉 “소순환 열수” 작동 모드로 진입하도록 제어한다. 이때, 단계 S84에서, 제1 펌프를 작동하고, 제2 펌프를 끄고, 제1 삼방밸브를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브를 그 제1 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈을 꺼서 가열장치의 열량이 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체로 전달될 수 있도록 하며, 비교적 작은 매체 순환 회로로 열교환 매체를 가열한다.

제1, 제2 및 제3 작동 모드에서, 제어기를 이용하여 단계 S62를 순환적으로 판단하며, 즉 에너지저장유닛의 온도가 제2 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높은지 여부 또는 스위치모듈의 온도가 제2 스위치모듈 온도 임계값보다 높은지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 해당 프로세스를 수행한다. 따라서, 열관리 시스템을 적절한 작동 모드로 유지하고 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 가열장치가 작동 상태가 아닌 경우, 단계 S41에서, 제어기는 제1 펌프를 끈다. 그 다음, 단계 S51에서, 제어기를 이용하여 배터리군 온도가 제1 배터리군 온도 임계값보다 높은지 여부를 판단한다. 단계 S51의 판단 결과가 “아니오”인 경우 단계 S43으로 진입하며, 열관리 시스템의 파이프라인 서브시스템은 작동되지 않는다.

단계 S51의 판단 결과가 “예”인 경우 단계 S61로 진입하며, 제어기를 이용하여 제4 작동 모드, 즉 “배터리 냉각” 작동 모드로 진입하도록 제어한다. 이때, 단계 S71에서, 제1 펌프를 끄고, 제2 펌프를 작동하고, 제1 삼방밸브를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈을 꺼서 열교환 매체가 가열장치 열교환기를 통과하지 않는 상황에서 열교환 매체를 이용하여 가열장치를 냉각시키도록 한다.

제4 작동 모드 이후, 단계 S81에서, 제어기를 이용하여 배터리군 온도가 제2 배터리군 온도 임계값보다 높은지 여부를 판단한다. 여기서, 제2 배터리군 온도 임계값은 제1 배터리군 온도 임계값보다 높다. 단계 S81의 판단 결과가 “아니오”인 경우 여전히 제4 작동 모드, 즉 “배터리 냉각” 작동 모드를 수행한다. 단계 S81의 판단 결과가 “예”인 경우 단계 S91로 진입하며, 제어기를 이용하여 제5 작동 모드, 즉 “배터리 급속 냉각” 작동 모드로 진입하도록 제어한다. 이때, 단계 S101에서, 제1 펌프를 끄고, 제2 펌프를 작동하고, 제1 삼방밸브를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 제2 삼방밸브를 그 제2 밸브포트만이 그 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 냉각모듈을 작동하여 열교환 매체가 가열장치 열교환기를 통과하지 않고 냉각모듈이 작동되는 상황에서 열교환 매체를 이용하여 가열장치를 냉각시키도록 한다.

제4 작동 모드와 다른 점은 제5 작동 모드에서는 냉각을 위한 냉각모듈도 작동하여 열교환기에서 열량을 제거하여 열교환의 효율을 향상시킨다는 점이다.제5 작동 모드에서, 제어기를 이용하여 단계 S51을 순환적으로 판단하며, 즉 배터리군 온도가 온도 임계값(D)보다 높은지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 해당 프로세스를 수행한다. 따라서, 열관리 시스템을 적절한 작동 모드로 유지하고 열관리 효율을 향상시킬 수 있다.

본 분야의 기술자라면, 위에서 언급된 특정 값(예를 들어, 온도 값)은 예시일 뿐, 본 발명의 범위에 대한 제한을 구성하지 않는다는 점을 이해할 수 있으며, 본 발명의 실제 적용 시나리오에 따라 테스트 데이터에 따라 각 특정 값을 결정할 수 있다.

따라서, 본 출원의 실시예에 따르면, 파이프라인을 통해 서로 다른 적용 시나리오에 대한 서로 다른 열관리 모드를 구현하여 열관리 비용을 절감한다.

마지막으로, 위의 실시예는 본 출원의 기술적 솔루션을 설명하기 위해 사용될 뿐, 이들을 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 전술한 각 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 상세히 설명하였으나, 본 분야의 일반 기술자라면 전술한 실시예에서 설명된 기술적 솔루션은 여전히 수정될 수 있거나, 그 기술적 특징의 일부 또는 전체가 동등하게 대체될 수 있음을 이해해야 하며, 이러한 수정 또는 대체는 해당 기술적 솔루션의 본질을 본 출원의 각 실시예의 기술적 솔루션의 범위를 벗어나게 하지 않으며, 이들은 모두 본 출원의 특허청구범위 및 명세서의 범위에 포함되어야 한다. 특히, 구조적인 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각 기술적 특징은 모두 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 출원은 여기에 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 특허청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 솔루션을 포함한다.

구체적인 실시형태에서 사용되는 부호에 대한 설명:
배터리군(100); 가열장치(200); 파이프라인 서브시스템(300); 제어기(400);
배터리군 열교환기(110); 가열장치 열교환기(210);
배터리관리모듈(101);
가열장치 제어유닛(201);
전압안정모듈(203);
스위치모듈(205);
에너지저장유닛(207);
냉각유닛(209);
제1 펌프(301);
제2 펌프(302);
제1 삼방관(303);
제2 삼방관(304);
제1 삼방밸브(305);
제2 삼방밸브(306);
열교환기(307);
팽창탱크(308);
배터리군 열교환기 매체유출포트 온도센서(111);
배터리군 열교환기 매체유입포트 온도센서(112);
가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서(211);
냉각모듈(311).

Claims (18)

1. 열관리 방법에 있어서, 가열장치, 배터리군 및 파이프라인 서브시스템을 포함하는 열관리 시스템에 적용되며, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 가열장치 및 상기 배터리군과 열접촉하며, 상기 열관리 방법은,
   상기 가열장치가 작동 상태인 경우 가열장치의 온도 및 상기 배터리군의 배터리군 온도를 검출하는 단계; 및
   상기 가열장치의 온도가 상기 배터리군 온도보다 높은 경우 상기 파이프라인 서브시스템을 통해 열량을 상기 가열장치에서 상기 배터리군으로 전달하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열관리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 파이프라인 서브시스템은 내부에서 유동할 수 있는 열교환 매체를 포함하며, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 배터리군과 열접촉하는 배터리군 열교환기 및 상기 가열장치와 열접촉하는 가열장치 열교환기를 더 포함하여 상기 열교환 매체가 상기 가열장치 및 상기 배터리군과의 열량 전달을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 가열장치의 온도는 상기 가열장치 열교환기의 매체유출포트에서 검출되는 것을 특징으로 하는 열관리 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 열관리 방법은, 상기 가열장치의 온도를 검출하고, 검출된 가열장치의 온도가 제1 가열장치 온도 임계값보다 높은 경우, 상기 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체를 상기 배터리군 열교환기를 피하는 방식으로 순환 유동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열관리 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 열관리 방법은, 상기 가열장치의 온도를 검출하고, 검출된 가열장치의 온도가 제2 가열장치 온도 임계값보다 높은 경우, 상기 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체를 상기 배터리군 열교환기를 피하는 방식으로 순환 유동시키고, 상기 파이프라인 서브시스템에 연결되는 냉각모듈을 작동하여 상기 열교환 매체를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열관리 방법.
6. 열관리 시스템에 있어서, 배터리군, 가열장치 및 파이프라인 서브시스템을 포함하며, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 가열장치 및 상기 배터리군과 열접촉하며,
   상기 열관리 시스템은 상기 가열장치가 작동 상태인 경우 가열장치의 온도 및 상기 배터리군의 배터리군 온도를 검출하도록 구성되고, 또한
   상기 파이프라인 서브시스템은 상기 가열장치의 온도가 상기 배터리군 온도보다 높은 경우 열량을 상기 가열장치에서 상기 배터리군으로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 가열장치는 스위치모듈, 에너지저장유닛 및 냉각유닛을 포함하며, 상기 스위치모듈과 상기 에너지저장유닛은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스위치모듈과 상기 에너지저장유닛은 모두 상기 냉각유닛과 열접촉하여 상기 스위치모듈과 상기 에너지저장유닛이 모두 상기 냉각유닛에 대한 열량 전달을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 가열장치는 전압안정모듈을 더 포함하며, 상기 전압안정모듈은 상기 스위치모듈과 전기적으로 연결되고 상기 냉각유닛과 열접촉하여 상기 전압안정모듈이 상기 냉각유닛에 대한 열량 전달을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 파이프라인 서브시스템은 배터리군 열교환기, 가열장치 열교환기, 제1 펌프, 제2 펌프, 제1 삼방관, 제2 삼방관, 제1 삼방밸브, 제2 삼방밸브 및 열교환기를 포함하며,
   여기서, 상기 배터리군 열교환기는 상기 배터리군과 열접촉하고, 상기 가열장치 열교환기는 상기 가열장치와 열접촉하며,
   상기 제1 삼방관과 상기 제2 삼방관 중 어느 하나는 모두 제1 포트, 제2 포트 및 제3 포트를 포함하고, 상기 제1 삼방밸브와 상기 제2 삼방밸브 중 어느 하나는 모두 공통 밸브포트, 제1 밸브포트 및 제2 밸브포트를 포함하며,
   상기 가열장치 열교환기의 매체유출포트는 상기 제1 펌프의 입력포트에 연결되고, 상기 제1 펌프의 출력포트는 상기 제1 삼방관의 제1 포트에 연결되며, 상기 제1 삼방관의 제2 포트는 상기 열교환기의 한 포트에 연결되고, 상기 열교환기의 다른 포트는 상기 제2 삼방밸브의 공통 밸브포트에 연결되며, 상기 제2 삼방밸브의 제2 밸브포트는 상기 제2 펌프의 입력포트에 연결되고, 상기 제2 펌프의 출력포트는 상기 배터리군 열교환기의 매체유입포트에 연결되며, 상기 배터리군 열교환기의 매체유출포트는 상기 제2 삼방관의 제1 포트에 연결되고, 상기 제2 삼방관의 제2 포트는 상기 가열장치 열교환기의 매체유입포트에 연결되며,
   상기 제1 삼방관의 제3 포트는 상기 제1 삼방밸브의 제2 밸브포트에 연결되고, 상기 제2 삼방관의 제3 포트는 상기 제1 삼방밸브의 공통 밸브포트에 연결되며, 상기 제2 삼방밸브의 제1 밸브포트는 상기 제1 삼방밸브의 제1 밸브포트에 연결되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 파이프라인 서브시스템은 내부에서 유통하는 열교환 매체를 포함하고, 상기 열교환 매체는 에틸렌글리콜과 물의 혼합액이며, 상기 파이프라인 서브시스템은 상기 제1 삼방관과 상기 열교환기 사이에 설치되어 상기 혼합액을 저장 및 보충하도록 구성된 팽창탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
11. 제9항에 있어서, 상기 열관리 시스템은,
    상기 가열장치 열교환기의 매체유출포트부에 설치되어 상기 가열장치의 온도를 검출하도록 구성된 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서; 및
    상기 열교환기에 연결되어 상기 열교환기를 냉각시키도록 구성된 냉각모듈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 열관리 시스템은 제어기를 더 포함하며, 상기 배터리군은 배터리관리모듈을 포함하고, 상기 가열장치는 가열장치 제어유닛을 포함하며, 상기 제어기, 상기 배터리관리모듈 및 상기 가열장치 제어유닛은 제어기 영역 네트워크(CAN)를 통해 서로 연결되고,
    상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서, 상기 제1 펌프, 상기 제2 펌프, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 냉각모듈은 상기 제어기에 연결되며,
    상기 배터리관리모듈은 상기 배터리군 온도를 검출하고,
    상기 가열장치 제어유닛은 상기 가열장치의 스위치모듈과 에너지저장유닛 중 적어도 하나의 온도를 검출하며,
    여기서, 상기 제어기는 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서, 상기 배터리관리모듈 및 상기 가열장치 제어유닛으로부터의 데이터에 기초하여 상기 제1 펌프, 상기 제2 펌프, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 냉각모듈 중 적어도 하나를 제어하여 상기 열관리 시스템의 적어도 하나의 작동 모드를 구현하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 가열장치가 작동 상태인 경우, 상기 가열장치 제어유닛에 의해 검출된 상기 에너지저장유닛의 온도가 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높거나 상기 스위치모듈의 온도가 스위치모듈 온도 임계값보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 작동하고, 상기 제2 펌프를 끄고, 상기 제1 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 작동하여 상기 가열장치를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
14. 제12항에 있어서, 상기 가열장치가 작동 상태인 경우, 상기 가열장치 제어유닛에 의해 검출된 상기 에너지저장유닛의 온도가 에너지저장유닛 온도 임계값보다 높지 않고 상기 스위치모듈의 온도가 스위치모듈 온도 임계값보다 높지 않을 때, 상기 제어기는 추가로 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서 및 상기 배터리관리모듈로부터의 데이터에 기초하여 상기 제1 펌프, 상기 제2 펌프, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 냉각모듈 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서에 의해 검출된 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 작동하고, 상기 제2 펌프를 작동하고, 상기 제1 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 꺼서 상기 가열장치의 열량이 상기 배터리군으로 전달될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
16. 제14항에 있어서, 상기 가열장치 열교환기 매체유출포트 온도센서에 의해 검출된 가열장치 열교환기에서 유출되는 열교환 매체의 온도가 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도보다 높지 않을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 작동하고, 상기 제2 펌프를 끄고, 상기 제1 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제1 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 꺼서 상기 가열장치의 열량이 상기 파이프라인 서브시스템의 열교환 매체로 전달될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
17. 제12항에 있어서, 상기 가열장치가 작동 상태가 아닌 경우, 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도가 제1 배터리군 온도 임계값보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 끄고, 상기 제2 펌프를 작동하고, 상기 제1 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 꺼서 상기 배터리군을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
18. 제17항에 있어서, 상기 배터리관리모듈에 의해 검출된 배터리군 온도가 제2 배터리군 온도 임계값보다 높을 때, 상기 제어기는 상기 제1 펌프를 끄고, 상기 제2 펌프를 작동하고, 상기 제1 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 제2 삼방밸브를 제2 밸브포트만이 공통 밸브포트와 연통되도록 제어하고, 상기 냉각모듈을 작동하여 상기 배터리군을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
    

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