KR20130079763A

KR20130079763A - 배터리 냉각장치 및 그 운영방법

Info

Publication number: KR20130079763A
Application number: KR1020120000445A
Authority: KR
Inventors: 김종현
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2012-01-03
Filing date: 2012-01-03
Publication date: 2013-07-11

Abstract

본 발명의 배터리 냉각장치는 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스튜브(4,Vortex Tube)를 이용하여, 배터리(1)의 과열 시엔 차가운 공기를 보내 배터리(1)를 냉각하고 반면 배터리(1)의 저온 시엔 뜨거운 공기를 보내 배터리(1)를 승온시켜 줌으로써, 외기를 흡입하는 블로어에 전적으로 의존되는 방식에 따른 제반문제들을 모두 해소할 수 있고 특히 냉각장치의 요구수명 확보로 배터리(1)의 수명도 함께 확보하면서도 저온 시 배터리(1)의 출력도 크게 향상하는 특징을 갖는다.

Description

배터리 냉각장치 및 그 운영방법{Battery Cooling Apparatus and Operation Method thereof}

본 발명은 배터리 냉각장치에 관한 것으로, 특히 냉각성능 최적화로 배터리 수명을 확보하면서도 저온 환경 하에선 배터리 온도를 올려 배터리 출력도 향상할 수 있는 배터리 냉각장치 및 그 운영방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진과 모터로 구동하는 하이브리드자동차나 모터로 구동하는 전기자동차나 연료전지차량에서는 고전압배터리와 저전압배터리를 구비하고, 특히 효율적인 연비를 위해 고전압배터리가 필수적으로 적용된다.

통상, 고전압배터리는 100V 내지 300V DC 전압을 주로 사용하며, 냉각장치를 적용하여 발열로 인한 온도를 항상 적정온도로 유지해줌으로써 원활한 동력성능과 연비를 구현하게 된다.

냉각장치로는 주로 차량의 운행조건에 따라 풍량 제어되는 냉각팬을 이용하고, 이를 제어하기 위해 배터리 제어기인 BMS(Battery Management System)와 함께 구성된다.

도 5는 일반적으로 냉각장치와 함께 구성된 고전압 배터리를 갖춘 차량의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 냉각장치(200)는 배터리 제어기인 BMS(210; Battery Management System)와, BMS(210)를 통해 구동되어 외기를 흡입하는 블로어(230)로 구성된다.

상기 냉각장치(200)가 구동되면, BMS(210)은 블로어(230)를 구동함으로써 외기가 흡입되고, 흡입된 외기는 고전압배터리(100)를 통과하면서 고전압배터리(100)의 온도를 빼앗으면서 외부로 빠져나가게 된다.

통상, BMS(210)은 냉각공기의 온도와 고전압배터리(100)의 발열에 따른 현재 온도를 측정하고, 블로어(230)의 적정한 풍량을 단수별로 달리하여 최적온도제어를 구현하게 된다.

최적온도제어의 일례로, 고전압배터리(100)의 최고온도나 또는 고전압배터리(100)의 셀간 온도편차를 이용하여 블로어(230)를 제어하는 방식이 있다.

국내특허공개 10-2010-0035772(2010.04.07)는 하이브리드 차량의 고전압배터리 냉각 제어 방법에 관한 것이며, 도 3과 도 4.

하지만, 상기와 같이 BMS(210)이 블로어(230)를 구동하여 고전압배터리(100)의 온도를 제어하는 방식은 결국 블로어(230)에서 빨아들이는 차가운 실내공기에 의존된 냉각성능이 구현될 수밖에 없다.

이러한 방식에서, 배터리 출력성능의 저하를 가져오는 고전압배터리(100)의 과도 냉각이 일어나더라도 배터리 온도를 적정수준의 온도로 다시 상승시켜줄 방법이 없는 한계를 가지게 된다.

또한, 고전압배터리(100)의 온도제어가 블로어(230)의 구동에 전적으로 의존됨에 따라 회전에 의한 진동소음이 발생될 수밖에 없고, 특히 진동소음이 블로어(230)의 회전수증가에 비례하여 함께 커짐으로써 회전에 의한 진동소음과 함께 이음이 발생되어 기구적 한계 수명이 단축될 수밖에 없다.

블로어(230)의 기구적 한계 수명단축은 자동차에서 요구되는 내구조건을 만족시켜주지 못하는 또 다른 불편을 초래할 수밖에 없다.

특히, 블로어(230)의 동작률을 올려 고전압배터리(100)로 보내지는 공급풍량을 증대하게 되면, 그로 인해 블로어(230)의 감성적인 소음발생도 함께 커지므로 이를 적용한 차량의 상품성도 함께 저하될 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 보텍스 튜브 원리를 응용하여 배터리의 냉각을 통한 열관리를 기본으로 성능저하를 가져오는 낮은 배터리온도를 적정하게 올려주는 두 가지 작용을 함께 병행해줌으로써, 외기를 흡입하는 블로어에 전적으로 의존되는 방식에 따른 제반문제들을 모두 해소할 수 있고 특히 냉각장치의 요구수명 확보로 배터리 수명도 함께 확보하면서도 저온시 배터리 출력을 향상할 수 있는 배터리 냉각장치 및 그 운영방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 냉각장치는 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브와;

상기 보텍스 튜브의 냉기풍량출구에서 배터리로 이어져 냉기를 상기 배터리로 순환시켜주는 냉기공급기와;

상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에 연결되어 온기를 상기 배터리로 순환시켜주고 대기로 방출하는 온기공급기와;

상기 배터리의 열관리 제어를 위한 온도를 검출해 컨트롤러에 제공하는 다수의 온도센서;

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 보텍스튜브는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각한다.

상기 냉기공급기는 상기 보텍스튜브의 냉기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 냉각튜브와, 상기 컨트롤러의 제어로 상기 냉각튜브의 통로를 개폐하는 냉각밸브로 구성되고; 상기 온기공급기는 상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 승온튜브와, 상기 승온튜브에서 분기되어 대기와 연통되는 배출튜브와, 상기 승온튜브에서 상기 배출튜브가 분기되는 지점에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 온기의 방향을 전환시키는 승온밸브로 구성;

된 것을 특징으로 한다.

상기 냉각밸브는 일방향 타입이고, 상기 승온밸브는 2방향 타입이다.

상기 온도센서는 상기 배터리의 온도를 검출하는 배터리 측 온도센서와, 상기 냉기공급기의 온도를 검출하는 냉기 측 온도센서와, 상기 온기공급기의 온도를 검출하는 온기 측 온도센서로 구성된다.

상기 배터리 측 온도센서는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀의 온도를 검출하도록 다수로 설치되고, 상기 냉기 측 온도센서는 냉기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 냉각튜브에 설치되며, 상기 온기 측 온도센서는 온기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 승온 튜브에 설치된다.

또한, 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 배터리 냉각장치의 운영방법은 배터리에서 검출된 온도로 검출시점의 온도 값을 확인하고, 상기 배터리의 냉각이 필요한지 또는 승온이 필요한지를 판단하는 열관리조건판단단계;

상기 배터리의 열관리를 위한 온도조건이 판단되면, 그 판단결과에 따라 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브의 온기와 냉기를 각각 독립적으로 제어하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 배터리온도제어단계;

상기 배터리의 온도제어상태에서 지속적으로 검출되는 상기 배터리의 검출온도에 따라 상기 보텍스 튜브의 검출된 온기의 온도를 높이거나 낮추고 또한 상기 보텍스 튜브의 검출된 냉기의 온도를 높이거나 낮추는 제어를 수행하여, 상기 배터리의 온도제어가 원하는 목표온도를 만족시켜주는 배처리최적제어단계;

를 포함해 실행되는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리온도제어단계에서는 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 30도 이상의 배터리온도이면 상기 배터리를 냉각하는 배터리냉각단계가 수행되고, 반면 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 0도 이하의 배터리온도이면 상기 배터리를 승온하는 배터리승온단계가 수행된다.

상기 배터리냉각단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 냉각밸브의 경로를 개방하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 승온밸브의 경로를 차단하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 개방하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되고; 상기 배터리승온단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 상기 냉각밸브의 경로를 차단하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 상기 승온밸브의 경로를 개방하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 차단하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되는;

것을 특징으로 한다.

상기 냉각밸브는 상기 배터리의 온도하락에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 냉기풍량을 조절하여 상기 냉기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어되고, 상기 승온밸브는 상기 배터리의 온도상승에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 온기풍량을 조절하여 상기 온기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어된다.

이러한 본 발명은 보텍스 튜브 원리를 응용하여 배터리 열관리제어를 구현함으로써 외기를 흡입하는 블로어에 전적으로 의존되는 방식에 따른 제반문제들을 모두 해소하고, 이를 통해 차량의 상품성도 크게 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 배터리 열관리제어를 구현하는 보텍스 튜브 타입 냉각장치에 대한 요구수명이 확보됨에 따라 배터리 수명도 함께 확보되는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 보텍스 튜브 원리를 응용하여 배터리의 냉각은 물론 저온 배터리의 온도상승을 통해 저온시에도 배터리 출력이 향상되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 냉각장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 냉각장치의 운영방법이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 배터리 냉각장치의 냉각선도이고, 도 5는 종래에 따른 고전압 배터리 냉각장치이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 배터리 냉각장치를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 배터리 냉각장치는 배터리(1)에 대한 열관리를 제어하는 컨트롤러(2)와, 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스튜브(4,Vortex Tube)와, 보텍스튜브(4)의 냉기풍량출구에 연결되어 냉기를 배터리(1)로 순환시켜주는 냉기공급기(5)와, 보텍스튜브(4)의 온기풍량출구에 연결되어 온기를 배터리(1)로 순환시켜주는 온기공급기(10)와, 배터리(1)의 열관리를 제어를 위한 온도를 검출해 컨트롤러(2)에 제공하는 다수의 온도센서(1a,8,14)로 구성된다.

상기 배터리(1)는 고전압 배터리가 선호된다.

상기 보텍스튜브(4)는 컨트롤러(2)로 그 송풍량을 제어하는 송풍기(3)로부터 압축공기를 제공받고, 이를 위해 보텍스튜브(4)와 송풍기(3)사이에는 송풍관로가 구비된다.

상기 보텍스튜브(4)는 튜브하우징(4a)과 보텍스밸브(4b)로 구성되고, 상기 보텍스밸브(4b)는 주입된 압축공기를 회오리 바람으로 형성해줌으로써 한쪽 방향으로는 찬 공기를 다른 쪽 방향으로 뜨거운 공기를 배출시키는 통상적인 장치이다.

상기와 같이 보텍스튜브(4)는 기계적으로 움직이는 부분이 없어 고장 발생에 따른 내구 저하가 없고, 특히 진동과 소음 및 이음의 불합리한 부분도 없어 냉각품질이 크게 향상될 수 있다.

본 실시예에서 상기 보텍스튜브(4)는 배터리(1)를 하나의 모듈로 취급하여 냉각하도록 구성되었지만, 실제적으로는 배터리(1)를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각하도록 구성됨이 바람직하다.

배터리(1)를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각하는 보텍스튜브(4)는 배터리(1)를 하나의 모듈로 취급할 때에 비해 단지 그 크기만 축소하고 공기의 유입과 배출 구조를 각각 개별적으로 적용해줌으로써 용이하게 구성된다.

한편, 상기 냉기공급기(5)는 보텍스튜브(4)의 냉기출구에서 배터리(1)로 이어지는 냉각튜브(6)와, 컨트롤러(2)의 제어로 냉각튜브(6)의 통로를 개폐하는 냉각밸브(7)로 구성된다.

여기서, 상기 냉각밸브(7)는 일 방향 타입을 적용한다.

상기 온기공급기(10)는 보텍스튜브(4)의 온기출구에서 배터리(1)로 이어지는 승온튜브(11)와, 승온튜브(11)에서 분기되어 대기와 연통되는 배출튜브(12)와, 승온튜브(11)에서 배출튜브(12)가 분기되는 지점에 설치되어 컨트롤러(2)의 제어에 따라 온기의 방향을 전환시키는 승온밸브(13)로 구성된다.

여기서, 상기 승온밸브(13)는 2방향 타입을 적용한다.

상기 온도센서(1a,8,14)는 배터리(1)의 온도를 검출하는 배터리 측 온도센서(1a)와, 냉기공급기(5)의 온도를 검출하는 냉기 측 온도센서(8)와, 온기공급기(10)의 온도를 검출하는 온기 측 온도센서(14)로 구성된다.

본 실시예에서 상기 배터리 측 온도센서(1a)는 배터리(1)를 이루는 각각의 단위 셀의 온도를 검출하도록 다수로 설치되고, 상기 냉기 측 온도센서(8)는 냉기가 배터리(1)로 공급되도록 흐르는 냉각튜브(6)에 설치되며, 상기 온기 측 온도센서(14)는 온기가 배터리(1)로 공급되도록 흐르는 승온튜브(11)에 설치된다.

한편, 도 2는 본 실시예에 따른 배터리 냉각장치의 운영방법을 나타낸다.

도시된 바와 같이 배터리 냉각장치가 작동되면, S10과 같이 컨트롤러(2)는 배터리 측 온도센서(1a)에서 검출된 온도로 검출시점의 배터리(1)의 온도 값을 확인하고, 배터리(1)의 냉각이 필요한지 또는 승온이 필요한지를 판단하여 준다.

S20을 통해 배터리(1)의 열관리를 위한 온도조건이 판단되면, 그 판단결과에 따라 S30과 같이 배터리(1)의 냉각 제어가 구현되거나 또는 S100과 같이 배터리(1)의 승온 제어가 구현된다.

S30에 따라 수행되는 S40의 배터리(1)의 냉각 제어는 승온밸브(13)의 차단(S50)과 냉각밸브(7)의 개방(S60) 및 보텍스튜브(4)로 압축공기를 공급해 배터리(1)로 보내지는 냉기공급(S70)과 같이 순차적으로 수행된다.

본 실시예에서 S30에 적용되는 배터리온도조건은 30도 이상의 배터리온도를 적용한다.

상기와 같이 S50과 S60 및 S70의 순차적인 과정을 통해 작동되는 배터리 냉각장치는 도 3(가)에 도시된다.

도시된 바와 같이, S50의 실행에 따라 컨트롤러(2)에 의해 구동된 송풍기(3)는 압축공기를 보텍스튜브(4)로 공급해 주면, 주입된 압축공기는 보텍스밸브(4b)를 통해 회오리 바람을 형성하면서 냉기공급기(5)의 연결 방향으로는 찬 공기를 내보내고 반면 온기공급기(10)의 연결 방향으로는 뜨거운 공기를 내보낸다.

하지만, S70의 실행 이전에 S50과 같이 온기공급기(10)의 승온밸브(13)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 온기공급기(10)로 빠져나온 뜨거운 공기는 승온튜브(11)로 가지 않고 이에 분기된 배출튜브(12)로 나가 대기로 방출된다.

이는, 상기 승온밸브(13)가 승온튜브(11)의 경로를 막고 대신 배출튜브(12)의 경로를 열어줌에 기인된다.

반면, S70의 실행 이전에 S60와 같이 냉기공급기(5)의 냉각밸브(7)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 냉기공급기(5)로 빠져나온 찬 공기는 냉각튜브(6)를 통해 배터리(1)로 공급된다.

이때, 상기 냉각밸브(7)는 공급온도와 차량상태를 고려하여 제어된다.

이로부터 S200이 수행되고, 그 결과 배터리(1)는 공급된 찬 공기를 통해 온도가 내려가고, 내려간 배터리(1)의 온도는 배터리 측 온도센서(1a)에서 검출된 후 컨트롤러(2)가 이를 지속적으로 체크함으로써 원하는 목표온도에 만족될 때 까지 찬 공기의 공급을 지속하여 준다.

도 3(나)는 상기와 같은 배터리(1)의 냉각제어시 배터리온도에 따른 보텍스튜브(4)의 냉기 출력 풍량 선도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 배터리 승온선도(A)에서 30도 내지 50도 영역일 때 보텍스튜브(4)가 보텍스튜브 출력 풍량 선도(B)와 같이 냉기를 지속적으로 출력해줌으로써 배터리(1)의 온도가 내려감을 알 수 있다.

이러한 작동이 구현될 때, 보텍스튜브(4)는 출력 풍량 냉기선도(C)와 같이 차가운 온도를 배터리(1)의 온도하락에 맞춰 지속적으로 낮추거나 높여줌으로써 배터리(1)는 더 이상의 온도 상승 없이 보다 빠르고 신속하게 냉각될 수 있게 된다.

이를 위해, 냉기공급기(5)의 냉기 측 온도센서(8)는 냉기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하고, 온기공급기(10)의 온기측 온도센서(14)는 온기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하여 준다.

한편, S100에 따라 수행되는 S110의 배터리(1)의 승온 제어는 냉각밸브(7)의 차단(S120)과 승온밸브(13)의 개방(S130) 및 보텍스튜브(4)로 압축공기를 공급해 배터리(1)로 온기공급(S140)과 같이 순차적으로 수행된다.

본 실시예에서 S100에 적용되는 배터리온도조건은 0도 이하의 배터리온도를 적용한다.

상기와 같이 S120과 S130 및 S140의 순차적인 과정을 통해 작동되는 배터리 냉각장치는 도 4(가)에 도시된다.

도시된 바와 같이, S140의 실행에 따라 컨트롤러(2)에 의해 구동된 송풍기(3)는 압축공기를 보텍스튜브(4)로 공급해 주며, 주입된 압축공기는 보텍스밸브(4b)를 통해 회오리 바람을 형성하면서 냉기공급기(5)의 연결 방향으로는 찬 공기를 내보내고 반면 온기공급기(10)의 연결 방향으로는 뜨거운 공기를 내보낸다.

하지만, S140의 실행 이전에 S120과 같이 냉기공급기(5)의 냉각밸브(7)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 찬 공기는 배터리(1)로 공급되지 못하고 차단된다.

반면, S140의 실행 이전에 S130과 같이 온기공급기(10)의 승온밸브(13)가 컨트롤러(2)로 제어됨으로써, 보텍스튜브(4)에서 온기공급기(10)로 빠져나온 뜨거운 공기는 배출튜브(12)로 나오더라도 대기에 방출되지 않고 승온튜브(11)로 나가 배터리(1)로 공급된다.

이때, 상기 승온밸브(13)는 공급온도와 차량상태를 고려하여 제어된다.

이로부터 S200이 수행되고, 그 결과 배터리(1)는 공급된 뜨거운 공기를 통해 온도가 올라가고, 올라간 배터리(1)의 온도는 배터리측 온도센서(1a)에서 검출된 후 컨트롤러(2)가 이를 지속적으로 체크함으로써 원하는 목표온도에 만족될 때 까지 뜨거운 공기의 공급을 지속하여 준다.

도 4(나)는 상기와 같은 배터리(1)의 승온 제어시 배터리온도에 따른 보텍스튜브(4)의 냉기 출력 풍량 선도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 보텍스튜브(4)가 보텍스튜브 출력 풍량 선도(b)의 예처럼 온기를 지속적으로 출력해 배터리 승온 선도(a)와 같이 배터리(1)의 온도를 25도 내지 30도 영역으로 올려줌으로써, 낮은 저온 조건에서도 배터리(1)의 출력이 최적화되는 상태가 유지될 수 있게 된다.

이러한 작동이 구현될 때, 보텍스튜브(4)는 출력 풍량 온기선도(c)와 같이 뜨거운 온도를 배터리(1)의 온도상승에 맞춰 지속적으로 올려주거나 낮춰줌으로써 배터리(1)의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있게 된다.

이를 위해, 냉기공급기(5)의 냉기 측 온도센서(8)는 냉기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하고, 온기공급기(10)의 온기 측 온도센서(14)는 온기온도를 검출해 컨트롤러(2)로 공급하여 준다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 배터리 냉각장치는 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스튜브(4,Vortex Tube)를 이용하여, 배터리(1)의 과열 시엔 차가운 공기를 보내 배터리(1)를 냉각하고 반면 배터리(1)의 저온 시엔 뜨거운 공기를 보내 배터리(1)를 승온시켜 줌으로써, 외기를 흡입하는 블로어에 전적으로 의존되는 방식에 따른 제반문제들을 모두 해소할 수 있고 특히 냉각장치의 요구수명 확보로 배터리(1)의 수명도 함께 확보하면서도 저온 시 배터리(1)의 출력도 크게 향상할 수 있게 된다.

1 : 배터리 1a,8,14 : 온도센서
2 : 컨트롤러 3 : 송풍기
4 : 보텍스튜브 4a : 튜브하우징
4b : 보텍스밸브 5 : 냉기공급기
6 : 냉각튜브 7 : 냉각밸브
10 : 온기공급기 11 : 승온튜브
12 : 배출튜브 13 : 승온밸브

Claims

압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브와;
상기 보텍스 튜브의 냉기풍량출구에서 배터리로 이어져 냉기를 상기 배터리로 순환시켜주는 냉기공급기와;
상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에 연결되어 온기를 상기 배터리로 순환시켜주고 대기로 방출하는 온기공급기와;
상기 배터리의 열관리 제어를 위한 온도를 검출해 컨트롤러에 제공하는 다수의 온도센서;
를 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서, 상기 보텍스튜브는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀을 냉각하는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서, 상기 냉기공급기는 상기 보텍스튜브의 냉기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 냉각튜브와, 상기 컨트롤러의 제어로 상기 냉각튜브의 통로를 개폐하는 냉각밸브로 구성되고;
상기 온기공급기는 상기 보텍스튜브의 온기풍량출구에서 상기 배터리로 이어지는 승온튜브와, 상기 승온튜브에서 분기되어 대기와 연통되는 배출튜브와, 상기 승온튜브에서 상기 배출튜브가 분기되는 지점에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 온기의 방향을 전환시키는 승온밸브로 구성;
된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
청구항 3에 있어서, 상기 냉각밸브는 일방향 타입이고, 상기 승온밸브는 2방향 타입인 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서, 상기 온도센서는 상기 배터리의 온도를 검출하는 배터리 측 온도센서와, 상기 냉기공급기의 온도를 검출하는 냉기 측 온도센서와, 상기 온기공급기의 온도를 검출하는 온기 측 온도센서로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
청구항 5에 있어서, 상기 배터리 측 온도센서는 상기 배터리를 이루는 각각의 단위 셀의 온도를 검출하도록 다수로 설치되고, 상기 냉기 측 온도센서는 냉기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 냉각튜브에 설치되며, 상기 온기 측 온도센서는 온기가 상기 배터리로 공급되도록 흐르는 승온 튜브에 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
배터리에서 검출된 온도로 검출시점의 온도 값을 확인하고, 상기 배터리의 냉각이 필요한지 또는 승온이 필요한지를 판단하는 열관리조건판단단계;
상기 배터리의 열관리를 위한 온도조건이 판단되면, 그 판단결과에 따라 압축공기를 공급받아 한쪽으로 온기를 갖는 풍량을 내보내고 다른 쪽으로 냉기를 갖는 풍량을 내보내는 보텍스 튜브의 온기와 냉기를 각각 독립적으로 제어하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 배터리온도제어단계;
상기 배터리의 온도제어상태에서 지속적으로 검출되는 상기 배터리의 검출온도에 따라 상기 보텍스 튜브의 검출된 온기의 온도를 높이거나 낮추고 또한 상기 보텍스 튜브의 검출된 냉기의 온도를 높이거나 낮추는 제어를 수행하여, 상기 배터리의 온도제어가 원하는 목표온도를 만족시켜주는 배처리최적제어단계;
를 포함해 실행되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.
청구항 7에 있어서, 상기 배터리온도제어단계에서는 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 30도 이상의 배터리온도이면 상기 배터리를 냉각하는 배터리냉각단계가 수행되고, 반면 상기 열관리조건판단단계에서 판단된 0도 이하의 배터리온도이면 상기 배터리를 승온하는 배터리승온단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.
청구항 8에 있어서, 상기 배터리냉각단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 냉각밸브의 경로를 개방하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 승온밸브의 경로를 차단하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 개방하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되고;
상기 배터리승온단계는 상기 보텍스 튜브의 냉기를 상기 배터리로 보내주는 상기 냉각밸브의 경로를 차단하고, 상기 보텍스 튜브의 온기를 상기 배터리로 보내주는 상기 승온밸브의 경로를 개방하면서 동시에 상기 온기를 대기로 배출하는 상기 승온밸브의 또 다른 경로를 차단하며, 상기 보텍스 튜브에 압축공기를 공급하는 과정으로 수행되는;
것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.
청구항 9에 있어서, 상기 냉각밸브는 상기 배터리의 온도하락에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 냉기풍량을 조절하여 상기 냉기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어되고,
상기 승온밸브는 상기 배터리의 온도상승에 맞춰 상기 배터리로 공급되는 온기풍량을 조절하여 상기 온기풍량의 온도를 지속적으로 낮추거나 높여주도록 제어되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치 운영방법.