KR100581788B1 - 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차체 플로어의 하부에 배기가스를 동력원으로 이용할 수 있는 터빈 및 컴프레서 어셈블리를 구비하고, 하이브리드 시스템의 밧데리 및 모터 유닛을 하나의 패키지 형태로 감싼 후, 이곳에서 연장되는 공기유출구를 터빈 및 컴프레서 어셈블리측으로 연결 설치하여 배기가스의 선택적인 이용을 통해 밧데리 및 모터 유닛 내부의 냉각을 자연스럽게 수행할 수 있도록 함으로써, 기존 트렁크룸 내의 블로어 팬 삭제로 소음 저감 및 트렁크 공간 확보가 가능하고, 블로어 팬, 공기유출덕트 등의 삭제로 원가절감이 가능하며, 실내공기온도의 상승 억제로 쾌적성을 증대시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치에 관한 것이다.
하이브리드 차량, 밧데리, 쿨링장치, 배기가스, 터빈/컴프레서

Description

하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치{Battery cooling system for hybrid vehicle}
도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치를 보여주는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 밧데리 쿨링장치의 구성을 보여주는 개략도
도 3a,3b는 본 발명에 따른 밧데리 쿨링장치의 작동상태를 보여주는 개략도
도 4는 본 발명에 따른 밧데리 쿨링장치의 제어과정을 보여주는 순서도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 밧데리 및 모터 유닛 11 : 블로어 팬
12 : 공기유입용 덕트 13 : 공기유출용 덕트
14 : 패키지 격막 15 : 터빈 및 컴프레서 어셈블리
16 : 온도센서 17 : 컨트롤러
18 : 개폐장치 19 : 스프링
20 : 플로어
본 발명은 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스를 동력원으로 사용하는 차량 외부 설치형의 터빈 및 컴프레서 어셈블리를 이용하여 밧데리 및 모터 유닛 내부의 냉각을 자연스럽게 수행할 수 있도록 함으로써, 기존 트렁크룸 내의 블로어 팬 삭제로 소음 저감 및 트렁크 공간 확보가 가능하고, 블로어 팬, 공기유출덕트 등의 삭제로 원가절감이 가능하며, 실내공기온도의 상승 억제로 쾌적성을 증대시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 엔진으로 발전기를 구동, 그 전력으로 모터를 돌리는 직렬형 하이브리드 차량과 엔진을 모터로 보조하여 엔진의 부담을 경감시키는 병렬형 하이브리드 차량으로 구분된다.
상기 병렬형 하이브리드 차량의 주행제어방법은 가속모드, 정속모드, 감속모드로 구분되어 있다.
병렬형 하이브리드 차량은 엔진의 크랭킹시 모터에 의해 크랭킹이 이루어지며, 가속모드에서 전기에너지를 사용하여 동력보조를 한다.
이러한 하이브리드 차량의 하이브리드 시스템은 감속시에 낭비되는 에너지를 밧데리로 회수하고, 정체시 엔진 정지 후 재시동시(idle stop＆go 시스템) 및 추월시 필요한 추진력을 얻기 위해 모터를 구동할 경우 에너지는 공급하는 시스템이다.
이러한 하이브리드 시스템은 작동시 많은 열이 발생하므로 정상적인 작동을 위해 별도의 쿨링장치를 갖추고 있다.
기존의 하이브리드 차량의 경우 차종마다 약간의 레이아웃의 차이는 있으나, 대부분 도 1에 도시한 바와 같은 밧데리 및 모터 유닛(10)의 쿨링장치로 구성되어 있으며, 블로어 팬(11)이 가동하면 실내측 패키지 트레이에서 연장되는 공기유입용 덕트(12)를 통해 공기를 유입할 수 있고, 유입된 공기를 밧데리 주변을 경유하게 한 후, 밧데리 및 모터 유닛 일측의 공기유출용 덕트(13)를 통해 배출시킬 수 있다.
그러나, 이러한 기존의 밧데리 쿨링장치는 다음과 같은 여러 문제점을 갖고 있다.
① 블로어 팬 및 공기유출용 덕트를 트렁크룸에 구성해야 하므로 트렁크 사용공간이 협소해지는 문제가 있다.
② 플로어 팬이 실내와 바로 접해 있는 트렁크룸 내부에 설치되어 있기 때문에 실내 소음이 큰 문제가 있다.
③ 공기유출용 덕트를 통해서 더운 공기를 계속 유출시킬 경우 더운 여름철에는 실내온도상승을 초래하고, 이로 인해 쾌적한 실내환경을 위하여 에어컨 사용 빈도수 및 시간이 길어지게 되므로 하이브리드 본연의 목적인 연비 향상에 마이너스 영향을 미치는 등 비효율적인 측면이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차체 플로어의 하부에 배기가스를 동력원으로 이용할 수 있는 터빈 및 컴프레서 어셈블리를 구 비하고, 하이브리드 시스템의 밧데리 및 모터 유닛을 하나의 패키지 형태로 감싼 후, 이곳에서 연장되는 공기유출구를 터빈 및 컴프레서 어셈블리측으로 연결 설치하여 배기가스의 선택적인 이용을 통해 밧데리 및 모터 유닛 내부의 냉각을 자연스럽게 수행할 수 있도록 함으로써, 기존 트렁크룸 내의 블로어 팬 삭제로 소음 저감 및 트렁크 공간 확보가 가능하고, 블로어 팬, 공기유출덕트 등의 삭제로 원가절감이 가능하며, 실내공기온도의 상승 억제로 쾌적성을 증대시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실내측과 통하는 공기유입용 덕트를 갖는 밧데리 및 모터 유닛을 하나의 패키지 격막으로 감싸는 동시에 일측 공기유출용 덕트를 차체 플로어 하부로 연장하고, 차체 플로어 하부에는 배기계통의 머플러측과 통하는 터빈과 상기 공기유출용 덕트측과 통하는 컴프레서로 구성되는 터빈 및 컴프레서 어셈블리를 설치하며, 상기 터빈 및 컴프레서 어셈블리의 터빈측 유입통로에는 밧데리 및 모터 유닛의 내부 온도센서의 검출신호를 입력받는 컨트롤러의 출력제어에 의해 동작되는 개폐장치를 설치하여서, 밧데리 및 모터 유닛의 내부온도가 설정온도를 초과하는 경우 터빈 및 컴프레서 어셈블리의 가동으로 패키지 격막 내부의 공기를 강제 흡입 배출하여 밧데리 및 모터 유닛을 냉각시킬 수 있도록 한 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개폐장치는 스프링에 의해 OFF(닫힘)되고, 전류공급을 통해 ON( 열림)되는 솔레노이드 타입의 액추에이터인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 밧데리 쿨링장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 하이브리드 시스템의 주요 구성요소인 밧데리 및 모터 유닛(10)은 트렁크 내에 설치되고, 일측으로는 실내측과 통하는 공기유입용 덕트(12)가 연결되어 실내의 공기를 유닛 내부로 들어오게 할 수 있게 되며, 다른 일측으로는, 예를 들면 플로어(20)를 관통하는 차체 하부쪽으로는 공기유출용 덕트(13)가 연결되어 유닛 내부의 공기를 밖으로 나가게 할 수 있게 된다.
이러한 밧데리 및 모터 유닛(10)은 패키지 격막(14)으로 둘러쌓여 있으며, 공기의 출입을 위한 덕트측을 제외하고 밧데리와 모터가 속해 있는 내부는 밀폐된 공간으로 조성될 수 있게 된다.
이에 따라, 후술하는 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)가 가동되면 실내측 공기가 공기유입용 덕트(12)→밧데리 및 모터 유닛(10)의 내부→공기유출용 덕트(13)를 경유하면서 밖으로 배출될 수 있고, 이러한 과정에서 밧데리에 대한 냉각작용이 수행될 수 있다.
차체 플로어의 하부에는 공기를 빨아내는 역할의 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)가 설치된다.
즉, 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)는 트렁크 룸의 외부에 설치되며, 차체 플로어의 하부면에 통상의 브라켓을 이용한 체결구조로 지지된다.
이러한 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)는 배기가스의 배출력을 이용하여 동 작되는 메카니즘을 갖게 되며, 터빈측은 배기계통의 머플러측과 연결되어 있는 배기파이프와 통하게 되고, 컴프레서측은 밧데리 및 모터 유닛(10)에서 연장되는 공기유출용 덕트(13)와 통하게 된다.
이에 따라, 배기가스의 배출로 터빈이 회전하면 동일축으로 연결되어 있는 컴프레서가 회전되면서 공기유출용 덕트(13) 내의 공기를 밖으로 빨아낼 수 있게 된다.
또한, 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)의 터빈측 유입통로에는 개폐장치(18)가 설치되며, 이때의 개폐장치(18)는 컨트롤러(17)에 의해 제어되어 ON/OFF 동작되면서 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)측과 배기계측을 선택적으로 단속하는 역할을 하게 된다.
예를 들면, 밧데리 및 모터 유닛(10)의 내부에 설치되어 있는 온도센서(16)의 검출신호가 컨트롤러(17)에 입력되면 컨트롤러(17)에서는 입력값과 기 설정값을 비교 연산한 후 소정의 신호를 출력하게 되고, 따라서 이때 출력되는 신호에 의해 개폐장치(18)가 ON 동작될 수 있게 된다.
이러한 개폐장치(18)는 전자석 타입, 솔레노이드 타입 등 여러 형식의 액추에이터수단을 적용할 수 있으며, 바람직하게는 스프링(19)에 의해 OFF(닫힘)되고, 전류공급을 통해 ON(열림)되는 솔레노이드 타입이 좋다.
도 4는 본 발명에 따른 밧데리 쿨링장치의 제어과정을 보여주는 순서도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 하이브리드 시스템 작동시 밧데리 및 모터 유닛의 내부에 설치되어 있는 온도센서가 유닛 내부의 온도를 감지하고, 이때의 온도(T)가 설정온도(예를 들면, T1 = 40℃)를 초과하면 본 발명에서 제공하는 쿨링장치가 작동된다.
즉, 밧데리 및 모터 유닛의 내부온도가 40℃를 넘어서게 되면 컨트롤러는 개폐장치측으로 전류를 공급하게 되고, 계속해서 개폐장치는 스프링의 힘을 이기면서 ON된다.
이렇게 개폐장치가 ON되면(도 3b) 배기가스가 터빈을 회전시키고, 이와 동시에 컴프레서가 회전되면서 실내측과 통해 있는 밧데리 및 모터 유닛 내부의 공기를 강제로 빨아내어 유닛 내부를 냉각시킬 수 있게 된다.
이러한 냉각작용이 수행됨에 따라 유닛 내부의 온도가 다시 떨어지면(40℃ 이하) 컨트롤러의 제어에 의해 개폐장치가 OFF되면서(도 3a) 본 발명의 쿨링장치는 정지된다.
이상에서와 같이 본 발명은 배기가스를 동력원으로 이용할 수 있는 터빈 및 컴프레서 어셈블리를 이용하여 밧데리 및 모터 유닛 내부의 냉각을 자연스럽게 수행할 수 있는 쿨링장치를 제공함으로써, 기존 트렁크룸 내의 블로어 팬 삭제로 소음 저감 및 트렁크 공간 확보가 가능한 장점이 있으며, 블로어 팬, 공기유출덕트 등의 삭제로 원가절감이 가능한 동시에 실내공기온도의 상승 억제로 쾌적성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 실내측과 통하는 공기유입용 덕트(12)를 갖는 밧데리 및 모터 유닛(10)을 하나의 패키지 격막(14)으로 감싸는 동시에 일측 공기유출용 덕트(13)를 차체 플로어 하부로 연장하고, 차체 플로어 하부에는 배기계통의 머플러측과 통하는 터빈과 상기 공기유출용 덕트(13)측과 통하는 컴프레서로 구성되는 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)를 설치하며, 상기 터빈 및 컴프레서 어셈블리(15)의 터빈측 유입통로에는 밧데리 및 모터 유닛(10)의 내부 온도센서(16)의 검출신호를 입력받는 컨트롤러(17)의 출력제어에 의해 동작되는 개폐장치(18)를 설치하여서, 밧데리 및 모터 유닛의 내부온도가 설정온도를 초과하는 경우 터빈 및 컴프레서 어셈블리의 가동으로 패키지 격막 내부의 공기를 강제 흡입 배출하여 밧데리 및 모터 유닛을 냉각시킬 수 있도록 한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 개폐장치(18)는 스프링(19)에 의해 OFF(닫힘)되고, 전류공급을 통해 ON(열림)되는 솔레노이드 타입의 액추에이터인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 밧데리 쿨링장치.
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