KR102522330B1 - 차량용 배터리의 열관리 시스템 - Google Patents

차량용 배터리의 열관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전장품과 라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 배터리를 병렬 연결하는 제2냉각수라인을 설치하고, 상기 배터리의 입,출구측 제2냉각수라인을 연결하는 제3냉각수라인을 설치하여, 밸브수단을 통해 냉각수 흐름을 제어하도록 함으로써, 외기온도가 높지 않은 조건에서는 라디에이터에서 냉각된 냉각수로 전장품은 물론 배터리까지 냉각할 수 있으며, 이로인해 배터리 냉각을 위해 별도 라디에이터의 설치 없이 기존에 전장품 냉각을 위한 라디에이터를 활용할 수 있어 원가를 절감할 수 있고, 또한 외기온도의 조건에 따라 배터리 냉각을 위한 칠러 대신 상기 전장품 냉각용 라디에이터를 활용하므로 에어컨의 압축기 소비동력을 줄여 차량 주행거리를 증대시킬 수 있는 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 배터리의 열관리 시스템{Thermal management system of battery for vehicle}
본 발명은 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전장품과 라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 배터리를 병렬 연결하는 제2냉각수라인을 설치하고, 상기 배터리의 입,출구측 제2냉각수라인을 연결하는 제3냉각수라인을 설치하여, 밸브수단을 통해 냉각수 흐름을 제어하도록 함으로써, 외기온도가 높지 않은 조건에서는 전장품 냉각용 라디에이터에서 냉각된 냉각수로 전장품은 물론 배터리까지 냉각할 수 있는 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것이다.
최근 자동차는 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차나 전기자동차의 개발이 전 세계적으로 활발히 개발되고 있는 실정이다.
하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기에너지로 구동되는 모터를 연계하여 두가지의 동력원으로 차량을 구동하고, 전기자동차는 전기에너지로 구동되는 모터만으로 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 저감과 함께 연비향상의 효과로 인하여 미국과 일본을 중심으로 최근 각광을 받고있는 현실대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.
이러한 하이브리드 자동차나 전기자동차에는 고용량 배터리가 장착되어 필요시 모터로 전력을 공급하고 차량의 감속, 정지시 재생동력원으로 부터 생성되는 전기에너지를 배터리로 충전하는 역할을 하고 있다.
그러나, 이와 같은 고용량 배터리는 충전과 방전을 반복하는 동안 발열하게 되고 온도가 급격히 상승할 경우 배터리의 수명을 단축시키게 됨은 물론 배터리를 최적의 상태로 사용할 수 없기 때문에, 배터리의 최적성능을 유지하기 위해서는 배터리를 적절히 냉각하는 시스템이 필요하게 된다.
이러한 배터리 냉각 시스템의 형태는 다양한 형태로 존재할 수 있으나, 대표적으로 공기 냉각식 또는 냉각수 냉각식의 방법을 채택하고 있다.
도 1은 종래 냉각수 냉각식 배터리 냉각 시스템을 나타낸 도면으로써, 에어컨 시스템의 냉매를 이용하여 배터리(8)를 순환하는 냉각수를 냉각하는 시스템이며, 구체적으로 설명하면,
압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3), 증발기(4)가 냉매라인(R)으로 연결되고,
배터리(8), 워터펌프(7), 칠러(6)가 냉각수라인(W)으로 연결된다.
또한, 상기 냉매라인(R)을 순환하는 냉매를 이용하여 상기 냉각수라인(W)을 순환하는 냉각수를 냉각시키기 위해, 상기 냉매라인(R)에는 상기 칠러(6)를 병렬로 연결시키는 냉매병렬라인(R1)이 설치된다.
상기 냉매병렬라인(R1)에는 보조 팽창밸브(5)가 설치된다.
따라서, 상기 압축기(1)에서 배출된 냉매가 응축기(2)를 통과한 후, 일부는 냉매라인(R)을 따라 팽창밸브(3), 증발기(4), 압축기(1)로 순환하게 되고, 일부는 상기 냉매병렬라인(R1)을 따라 보조 팽창밸브(5), 칠러(6), 압축기(1)로 순환하게 된다.
또한, 상기 워터펌프(7)에 의해 냉각수라인(W)을 순환하는 냉각수는 상기 칠러(6)와 배터리(8)를 순환하게 된다.
상기의 과정에서 상기 칠러(6)에서는 상기 보조 팽창밸브(5)를 통과한 저온의 냉매와 상기 냉각수가 열교환하게 되면서 냉각수가 냉각되고, 이렇게 냉각된 냉각수가 상기 배터리(8)로 공급되어 배터리(8)를 냉각시키게 된다.
그러나, 상기 종래기술은, 상기 배터리(8)의 냉각을 위해서는 반드시 압축기(1)를 구동해야 하므로 압축기(1) 소비동력이 증가하고 이로인해 차량 주행거리가 감소하는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전장품과 라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 배터리를 병렬 연결하는 제2냉각수라인을 설치하고, 상기 배터리의 입,출구측 제2냉각수라인을 연결하는 제3냉각수라인을 설치하여, 밸브수단을 통해 냉각수 흐름을 제어하도록 함으로써, 외기온도가 높지 않은 조건에서는 라디에이터에서 냉각된 냉각수로 전장품은 물론 배터리까지 냉각할 수 있으며, 이로인해 배터리 냉각을 위해 별도 라디에이터의 설치 없이 기존에 전장품 냉각을 위한 라디에이터를 활용할 수 있어 원가를 절감할 수 있고, 또한 외기온도의 조건에 따라 배터리 냉각을 위한 칠러 대신 상기 전장품 냉각용 라디에이터를 활용하므로 에어컨의 압축기 소비동력을 줄여 차량 주행거리를 증대시킬 수 있는 차량용 배터리의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전장품와 라디에이터를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인과, 상기 제1냉각수라인에 배터리를 병렬 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인과, 상기 배터리의 입구측 제2냉각수라인과 출구측 제2냉각수라인을 연결하여 상기 배터리를 통과한 냉각수를 배터리의 입구측으로 순환시키는 제3냉각수라인과, 상기 제1,2,3냉각수라인의 분기지점에 설치되어 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브수단을 포함하며, 상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 상기 밸브수단을 통해 상기 전장품와 배터리측으로 순환시켜 냉각할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 전장품과 라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 배터리를 병렬 연결하는 제2냉각수라인을 설치하고, 상기 배터리의 입,출구측 제2냉각수라인을 연결하는 제3냉각수라인을 설치하여, 밸브수단을 통해 냉각수 흐름을 제어하도록 함으로써, 외기온도가 높지 않은 조건에서는 라디에이터에서 냉각된 냉각수로 전장품은 물론 배터리까지 냉각할 수 있으며, 이로인해 배터리 냉각을 위해 별도 라디에이터의 설치 없이 기존에 전장품 냉각을 위한 라디에이터를 활용할 수 있어 원가를 절감할 수 있다.
또한, 외기온도의 조건에 따라 배터리 냉각을 위한 칠러 대신 상기 전장품 냉각용 라디에이터를 활용함으로써, 에어컨의 압축기 소비동력을 줄여 차량 주행거리를 증대시킬 수 있다.
그리고, 라디에이터와 칠러 및 가열수단을 이용하여 상기 배터리의 냉각 뿐만 아니라 가열까지 수행함으로써, 상기 배터리의 온도를 최적으로 유지하여 배터리의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 차량용 배터리 냉각 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템을 나타내는 구성도,
도 3은 도 2에서 칠러를 배터리 출구측에 배치한 경우를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템의 제1방식(제1온도조건시)을 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템의 제2방식(제2온도조건시)을 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템의 제3방식(제3온도조건시)을 나타내는 구성도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템은, 전장품(10)과 라디에이터(11)를 연결하는 제1냉각수라인(W1)과, 배터리(14)를 병렬 연결하는 제2냉각수라인(W2)과, 배터리(14)를 통과한 냉각수를 배터리(14) 입구로 재순환시키는 제3냉각수라인(W3)과, 냉각수 흐름을 제어하는 밸브수단(20)을 포함하여 이루어지며, 상기 전장품(10) 냉각을 위한 라디에이터(11)를 이용하여 전장품(10)은 물론 배터리(14)까지 냉각할 수 있도록 한 차량용 배터리의 열관리 시스템으로써, 하이브리드 자동차 또는 전기자동차 뿐만 아니라 배터리(14)를 사용하는 차량에 모두 적용될 수 있다.
먼저, 상기 제1냉각수라인(W1)은, 차량 전장품(10)와 라디에이터(11)를 연결하여 냉각수를 순환시키는 라인으로서, 즉, 상기 라디에이터(11)를 통해 냉각된 냉각수를 상기 전장품(10)으로 순환시켜 전장품(10)를 냉각시키는 것이다.
또한, 상기 제1냉각수라인(W1)에는 제1워터펌프(13)가 설치되어 냉각수를 순환시키게 된다.
이때, 상기 제1워터펌프(13)는 전장품(10)의 입구측 제1냉각수라인(W1)에 설치되며, 도면에서와 같이 제1방향전환밸브(12)와 전장품(10)의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 전장품(10)로는, 모터나 각종 전자부품 등이 있다.
이처럼, 상기 제1냉각수라인(W1)에는 제1워터펌프(13), 전장품(10), 라디에이터(11)가 순차적으로 연결된다.
그리고, 상기 제2냉각수라인(W2)은, 상기 제1냉각수라인(W1)에 배터리(14)를 병렬 연결하여 냉각수를 순환시키는 라인으로서, 즉, 냉각수를 배터리(14)로 순환시켜 배터리(14)를 냉각시키는 것이다.
이때, 상기 제2냉각수라인(W2)은, 상기 전장품(10)의 입구측 제1냉각수라인(W1)에서 분기되어 상기 전장품(10)의 출구측 제1냉각수라인(W1)에 합류되도록 연결된다.
즉, 상기 전장품(10)의 입구측 제1냉각수라인(W1)과 전장품(10)의 출구측 제1냉각수라인(W1) 구간에 상기 제2냉각수라인(W2)이 병렬로 연결되는 것이다.
한편, 상기 배터리(14)의 입구측 제2냉각수라인(W2)은 상기 전장품(10)의 입구측 제1냉각수라인(W1)과 연결되고, 상기 배터리(14)의 출구측 제2냉각수라인(W2)은 상기 전장품(10)의 출구측 제1냉각수라인(W1)과 연결된다.
상기와 같은 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)의 병렬 연결 구성으로 인해 상기 라디에이터(11)와 전장품(10) 및 배터리(14)가 병렬로 연결 구성된다.
그리고, 상기 제3냉각수라인(W3)은, 상기 배터리(14)의 입구측 제2냉각수라인(W2)과 출구측 제2냉각수라인(W2)을 연결하여 상기 배터리(14)를 통과한 냉각수를 배터리(14)의 입구측으로 순환시키는 라인이다.
또한, 상기 밸브수단(20)은, 상기 제1,2,3냉각수라인(W1,W2,W3)의 분기지점에 설치되어 냉각수의 흐름을 제어하게 된다.
즉, 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수를 상기 밸브수단(20)을 통해 상기 전장품(10)과 배터리(14)측으로 순환시켜 냉각할 수 있으며, 아울러 외기온도의 조건에 따라 상기 밸브수단(20)을 제어하여 냉각수의 흐름을 다양하게 변경할 수 있어 배터리(14) 냉각을 위한 소비동력을 줄이면서 배터리(14)를 효율적으로 냉각할 수 있다.
그리고, 상기 밸브수단(20)은, 상기 전장품(10)의 입구측 제1냉각수라인(W1)과 상기 제2냉각수라인(W2)의 분기지점에 설치되는 제1방향전환밸브(12)와,
상기 배터리(14)의 출구측 제2냉각수라인(W2)과 상기 제3냉각수라인(W3)의 분기지점에 설치되는 제2방향전환밸브(15)로 이루어진다.
따라서, 외기온도의 조건에 따라 상기 제1방향전환밸브(12)와 제2방향전환밸브(15)를 제어하여 도 4 내지 도 6과 같은 냉각수 흐름을 만들수 있다. 상기 제1방향전환밸브(12)와 제2방향전환밸브(15)의 제어를 통한 냉각수 흐름에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
그리고, 차량 에어컨의 냉매라인(L)을 유동하는 냉매와 상기 배터리(14)측으로 순환하는 냉각수를 서로 열교환시키는 칠러(16)가 설치된다.
즉, 외기온도가 높은 조건에서는, 상기 라디에이터(11)로 냉각한 냉각수의 온도도가 배터리(14) 냉각을 위한 요구 온도 조건을 만족하지 못하기 때문에 칠러(16)를 이용하여 에어컨의 냉매로 냉각수를 냉각하는 것이다.
이때, 상기 칠러(16)는 상기 제2냉각수라인(W2) 또는 제3냉각수라인(W3)에 설치할 수 있다. 즉, 도 3과 같이 상기 배터리(14)의 출구측 제2냉각수라인(W2)에 설치하거나 또는 도 2와 같이 제3냉각수라인(W3)에 설치할 수 있는 것이다.
한편, 상기 에어컨의 경우 상기 냉매라인(L)에 압축기(미도시), 응축기(미도시), 팽창수단(미도시), 증발기(미도시)가 연결되어 냉매가 순환하게 된다.
이때, 상기 팽창수단과 압축기 사이 구간의 냉매라인(L)이 상기 칠러(16)와 연결됨으로서, 상기 팽창수단을 통과한 저온 냉매가 상기 칠러(16)를 통과하면서 냉각수를 냉각하게 되는 것이다.
한편, 상기 칠러(16)는, 냉각수유로와 냉매유로가 교대로 적층된 구조의 판형 열교환기로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제2냉각수라인(W2)에는, 상기 배터리(14)로 순환하는 냉각수를 가열하는 가열수단(17)이 설치된다.
즉, 외기온도가 낮은 조건, 일예로 외기온도가 영하로 내려간 경우와 같이 배터리(14)의 승온이 필요한 조건에서는 상기 가열수단(17)을 통해 배터리(14)로 순환하는 냉각수를 가열함으로써, 배터리(14)의 온도를 최적으로 유지하여 배터리(14)의 효율을 향상시키게 된다.
상기 가열수단(17)으로는 전기가열식 히터를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 가열수단(17)은, 상기 배터리(14)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2냉각수라인(W2)에는 냉각수를 순환시키는 제2워터펌프(18)가 설치되어 냉각수를 배터리(14)측으로 순환시키게 된다.
상기 제2워터펌프(18)는 상기 배터리(14)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에 설치되는데, 도면에서와 같이 상기 배터리(14)와 가열수단(17) 사이의 제2냉각수라인(W2)에 설치된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템은, 다양한 냉각수 흐름을 구성할 수 있으며, 이때, 외기온도 조건에 따라 상기 밸브수단(20)을 제어하여 아래와 같이 제1 내지 3 방식으로 냉각수 흐름을 제어하게 된다.
편의상 상기 제3냉각수라인(W3)에 칠러(16)가 설치된 경우를 일예로 설명한다.
가. 제1방식(도 4)
제1방식은, 도 4와 같이 외기온도에 따른 제1온도조건시, 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수가 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)과 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)를 모두 순환하도록 상기 밸브수단(20)이 제어되어, 상기 라디에이터(11)를 이용하여 전장품(10)과 배터리(14)를 모두 냉각하는 방식이다.
상기 제1온도조건은 외기온도가 높지 않은 조건으로서, 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수 온도로도 배터리(14)를 냉각할 수 있는 조건이다.
상기 제1방향전환밸브(12)는 상기 라디에이터(11)를 통과한 냉각수를 상기 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)측과 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)측으로 분기하여 유동시키도록 냉각수 흐름을 제어하고, 상기 제2방향전환밸브(15)는 상기 배터리(14)를 통과한 냉각수를 상기 제1냉각수라인(W1)의 라디에이터(11)측으로 유동시키도록 냉각수 흐름을 제어하게 된다.
또한, 상기 제1워터펌프(13)와 제2워터펌프(18)가 모두 가동되며, 상기 칠러(16)측으로는 냉각수가 유동하지 않는다.
따라서, 상기 제1,2방향전환밸브(12,15)의 냉각수 흐름 제어 및 제1,2워터펌프(13,18)의 가동으로 인해 도 4와 같이 냉각수가 흐르게 된다.
즉, 상기 라디에이터(11)에서 공기와의 열교환에 의해 냉각된 냉각수는 상기 제1방향전환밸브(12)에서 분기되어 일부는 상기 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)측으로 유동하고 일부는 상기 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)측으로 유동하게 된다.
여기서, 상기 전장품(10)측으로 유동한 냉각수는 전장품(10)을 냉각한 후 상기 라디에이터(11)로 유동하게 되고, 상기 배터리(14)측으로 유동한 냉각수는 배터리(14)를 냉각한 후 상기 라디에이터(11)로 유동하게 된다.
이와 같이, 외기온도에 따른 제1온도조건시와 같이 외기온도가 높지 않은 조건에서는 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수를 상기 제1,2방향전환밸브(12,15)를 통해 상기 전장품(10)과 배터리(14)측으로 분기하여 전장품(10) 뿐만 아니라 배터리(14)까지 냉각할 수 있는 것이다.
나. 제2방식(도 5)
제2방식은, 도 5와 같이 외기온도에 따른 제2온도조건시, 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수는 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)으로만 순환하고, 상기 칠러(16)에서 냉각된 냉각수는 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)로만 순환하도록 상기 밸브수단(20)이 제어되어, 상기 라디에이터(11)를 이용하여 전장품(10)을 냉각하고, 상기 칠러(16)를 이용하여 배터리(14)를 냉각하는 방식이다.
상기 제2온도조건은 외기온도가 높은 조건으로서, 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수 온도가 배터리(14)의 냉각을 위한 요구 온도 조건을 만족하지 못하는 조건이다.
상기 제1방향전환밸브(12)는 상기 라디에이터(11)를 통과한 냉각수를 상기 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)측으로만 유동시키도록 냉각수 흐름을 제어하고, 상기 제2방향전환밸브(15)는 상기 배터리(14)를 통과한 냉각수를 상기 제3냉각수라인(W3)의 칠러(16)측으로 유동시키도록 냉각수 흐름을 제어하게 된다.
또한, 상기 제1워터펌프(13)와 제2워터펌프(18)가 모두 가동되며, 상기 칠러(16)측으로 에어컨의 냉매가 유동하게 된다.
따라서, 상기 제1,2방향전환밸브(12,15)의 냉각수 흐름 제어 및 제1,2워터펌프(13,18)의 가동으로 인해 도 5와 같이 냉각수가 흐르게 된다.
즉, 상기 전장품(10)을 순환하는 냉각수 라인(제1냉각수라인(W1))과, 상기 배터리(14)를 순환하는 냉각수 라인(제2냉각수라인(W2) 및 제3냉각수라인(W3))이 독립적으로 구성되어,
상기 라디에이터(11)에서 공기와의 열교환에 의해 냉각된 냉각수는 상기 제1방향전환밸브(12)를 통해 전장품(10)측으로 유동하여 전장품(10)을 냉각한 후 상기 라디에이터(11)로 유동하며, 상기 라디에이터(11)로 유동한 냉각수는 다시 냉각된 후 상기의 과정을 재순환하게 된다.
상기 칠러(16)에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 냉각수는 상기 배터리(14)측으로 유동하여 배터리(14)를 냉각한 후 상기 칠러(16)로 유동하며, 상기 칠러(16)로 유동한 냉각수는 다시 냉각된 후 상기의 과정을 재순환하게 된다.
이와 같이, 외기온도에 따른 제2온도조건시와 같이 외기온도가 높은 조건에서는 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수 온도가 배터리(14)의 냉각을 위한 요구 온도 조건을 만족하지 못하기 때문에, 상기 제1,2방향전환밸브(12,15)를 통해 상기 전장품(10)과 라디에이터(11)를 순환하는 라인과, 상기 배터리(14)와 칠러(16)를 순환하는 라인을 독립적으로 구성하여 상기 전장품(10)은 라디에이터(11)로 냉각하고, 상기 배터리(14)는 칠러(16)로 냉각하는 것이다.
다. 제3방식(도 6)
제3방식은, 도 6과 같이 외기온도에 따른 제3온도조건시, 상기 가열수단(17)에서 가열된 냉각수가 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)로만 순환하도록 상기 밸브수단(20)이 제어되어, 상기 가열수단(17)을 이용하여 배터리(14)를 가열하는 방식이다.
상기 제3온도조건은, 온기온도가 영하로 형성되어 배터리(14)의 승온이 필요한 조건이다.
상기 제1방향전환밸브(12)와 제2방향전환밸브(15)는 상기 제2방식과 동일하게 작동하게 되고, 상기 가열수단(17)인 전기가열식히터가 작동하게 된다.
또한, 상기 제1워터펌프(13)는 정지되고, 제2워터펌프(18)만 가동되며, 상기 칠러(16)측으로 에어컨의 냉매 유동이 차단된다.
따라서, 상기 제1,2방향전환밸브(12,15)의 냉각수 흐름 제어 및 제2워터펌프(18)의 가동으로 인해 도 6과 같이 냉각수가 흐르게 된다.
즉, 상기 제1냉각수라인(W1)의 냉각수 흐름이 정지되고, 상기 제2냉각수라인(W2)과 제3냉각수라인(W3)을 통해 배터리(14)와 칠러(16)(냉매차단) 및 가열수단(17)으로 냉각수가 순환하게 된다.
즉, 상기 가열수단(17)에 의해 가열된 냉각수는 상기 배터리(14)측으로 유동하여 배터리(14)를 가열한 후 상기 칠러(16)와 가열수단(17)으로 유동하며, 상기 가열수단(17)으로 유동한 냉각수는 다시 가열된 후 상기의 과정을 재순환하게 된다.
이와 같이, 외기온도에 따른 제3온도조건시와 같이 외기온도가 영하인 조건에서는 상기 배터리(14)의 승온이 필요한 조건이기 때문에, 상기 배터리(14)와 칠러(16) 및 가열수단(17)을 순환하는 라인(제2냉각수라인(W2) 및 제3냉각수라인(W3))만 가동하여 상기 배터리(14)를 가열수단(17)으로 가열하는 것이다.
10: 전장품 11: 라디에이터
12: 제1방향전환밸브 13: 제1워터펌프
14: 배터리 15: 제2방향전환밸브
16: 칠러 17: 가열수단
18: 제2워터펌프 20: 밸브수단
L: 냉매라인
W1: 제1냉각수라인 W2: 제2냉각수라인
W3: 제3냉각수라인

Claims (10)

  1. 전장품(10)과 라디에이터(11)를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인(W1)과,
    상기 제1냉각수라인(W1)에 배터리(14)를 병렬 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인(W2)과,
    상기 배터리(14)의 입구측 제2냉각수라인(W2)과 출구측 제2냉각수라인(W2)을 연결하여 상기 배터리(14)를 통과한 냉각수를 배터리(14)의 입구측으로 순환시키는 제3냉각수라인(W3)과,
    상기 제1,2,3냉각수라인(W1,W2,W3)의 분기지점에 설치되어 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브수단(20)을 포함하며,
    상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수를 상기 밸브수단(20)을 통해 상기 전장품(10)과 배터리(14)측으로 순환시켜 냉각할 수 있도록 하고,
    상기 제2냉각수라인(W2)은, 상기 전장품(10)의 입구측 제1냉각수라인(W1)에서 분기되어 상기 전장품(10)의 출구측 제1냉각수라인(W1)에 합류되도록 연결되며,
    상기 밸브수단(20)은, 상기 전장품(10)의 입구측 제1냉각수라인(W1)과 상기 제2냉각수라인(W2)의 분기지점에 설치되는 제1방향전환밸브(12)와, 상기 배터리(14)의 출구측 제2냉각수라인(W2)과 상기 제3냉각수라인(W3)의 분기지점에 설치되는 제2방향전환밸브(15)로 이루어지고,
    상기 제3냉각수라인(W3)에는, 차량 에어컨의 냉매라인(L)을 유동하는 냉매와 상기 제3냉각수라인(W3)을 유동하는 냉각수를 서로 열교환시키는 칠러(16)가 설치되되,
    상기 제1방향전환밸브(12)는, 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수가 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)과 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)를 모두 순환하도록 제어하거나, 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수가 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)으로만 순환하도록 냉각수 흐름을 제어하며,
    상기 제2방향전환밸브(15)는, 배터리(14)를 통과한 냉각수를 제1냉각수라인(W1)의 라디에이터(11) 측으로 유동시키거나 제3냉각수라인(W3)의 칠러(16) 측으로 유동시키도록 냉각수 흐름을 제어하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2냉각수라인(W2)에는, 상기 배터리(14)로 순환하는 냉각수를 가열하는 가열수단(17)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1냉각수라인(W1)에는 냉각수를 순환시키는 제1워터펌프(13)가 설치되고,
    상기 제2냉각수라인(W2)에는 냉각수를 순환시키는 제2워터펌프(18)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    외기온도에 따른 제1온도조건시에는, 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수가 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)과 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)를 모두 순환하도록 상기 밸브수단(20)이 제어되어, 상기 라디에이터(11)를 이용하여 전장품(10)과 배터리(14)를 냉각하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    외기온도에 따른 제2온도조건시에는, 상기 라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수는 제1냉각수라인(W1)의 전장품(10)으로만 순환하고, 상기 칠러(16)에서 냉각된 냉각수는 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)로만 순환하도록 상기 밸브수단(20)이 제어되어, 상기 라디에이터(11)를 이용하여 전장품(10)을 냉각하고, 상기 칠러(16)를 이용하여 배터리(14)를 냉각하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    외기온도에 따른 제3온도조건시에는, 상기 가열수단(17)에서 가열된 냉각수가 제2냉각수라인(W2)의 배터리(14)로만 순환하도록 상기 밸브수단(20)이 제어되어, 상기 가열수단(17)을 이용하여 배터리(14)를 가열하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.
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