KR20150128667A

KR20150128667A - 온도 제어 시스템

Info

Publication number: KR20150128667A
Application number: KR1020157021635A
Authority: KR
Inventors: 다카시 무라타; 야스미츠 오미; 다카시 야마나카; 마사유키 다케우치
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2015-11-18
Also published as: EP2956330B1; CN105392661B; WO2014125370A2; US9770961B2; BR112015019149B1; EP2956330A2; US20160031289A1; JP6050135B2; BR112015019149A2; WO2014125370A3; KR101747278B1; CN105392661A; JP2014151888A

Abstract

본 발명의 온도 제어 시스템은, 차량-탑재 배터리, 차량-탑재 배터, 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 차량-탑재 배터리는, 상기 차량의 외부에 위치한 외부 전원을 이용하여 충전된다. 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너는, 상기 차량-탑재 배터리의 온도 및 차량 실내의 온도를 제어한다. 상기 컨트롤러는, 상기 차량-탑재 배터리가 상기 외부 전원을 이용하여 충전될 때, 상기 차량-탑재 배터리의 온도를 제어하기 위하여 간헐 운전 모드로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동시킨다.

Description

온도 제어 시스템{INTERMITTENT OPERATION OF BATTERY TEMPERATURE CONTROL SYSTEM}

본 발명은 온도 제어 시스템에 관한 것이다.

배터리의 공지된 특성으로서, 온도가 낮아짐에 따라 내부저항이 증가하고 입출력 특성이 악화되며, 온도가 높아짐에 따라 상기 배터리의 열화(degradation)가 촉진된다.

자동차에서 사용하기 위한 배터리용 냉각 시스템이 일본실용신안출원공보 제63-145705호(JP 63-145705 U)에 개시되어 있다. 상기 냉각 시스템은, 차량 실내를 냉각하는 증발기(evaporator), 상기 증발기에 보내지는 열교환매체를 냉각하는 냉각기(condenser), 및 상기 냉각기에 보내지는 냉매를 가압하는 컴프레서(compressor)를 포함한다. 상기 냉각 시스템은, 배터리 케이스가 엔진룸 내에 설치된 배터리를 포함하고, 상기 배터리 케이스에는 외기 도입 덕트(outside-air introduction duct)가 형성되며, 상기 배터리 케이스 내에 열교환기가 수용되고, 상기 열교환기는 상기 차량 실내 냉각용 증발기를 상기 컴프레서와 연결하는 열교환매체통로에 연결되어 있다는 점을 특징으로 한다.

최근에는, 차량의 외부에 설치된 전원(이하, "외부 전원"이라고 함)을 사용하여 차량-탑재 배터리(on-vehicle battery)를 충전할 수 있는 전기 자동차(EV) 및 플러그-인 하이브리드 자동차(PHV)가 주목을 받고 있다. 이러한 종류의 충전을 "외부 충전"이라고 한다.

상기 종류의 차량에 있어서는, 외부 충전 시에 배터리를 냉각할 필요가 있다. 하지만, 상술된 바와 같이 차량-탑재 에어 컨디셔너를 사용하여 상기 배터리가 냉각된다면, 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 수명이 작동 시간의 증가로 인하여 단축될 수도 있다. 즉, 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너에 포함된 컴프레서는 보통 상기 차량의 주행 시의 작동 시간에 의거하여, 상기 수명의 관점에서 디자인된다. 그러므로, 외부 충전 시에 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너가 계속 사용된다면, 상기 컴프레서가 예상 수명보다도 대폭 짧은 시간 내에 그 수명이 다 되어 버린다.

또한, 주변 온도가 극저온인 경우에는, 외부 충전 후의 배터리 온도가 지나치게 낮고, 원하는 입출력 특성을 얻지 못할 수도 있다. 이 경우, 외부 충전 시에 상기 배터리의 온도를 높이기 위하여 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동시켜야 하지만, 상기 배터리가 냉각될 필요가 있는 경우에서와 같이, 상기 컴프레서는 예상 수명보다도 대폭 짧은 시간 내에 그 수명이 다 되어 버린다.

본 발명은 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 현저한 수명 저하를 억제하면서, 차량-탑재 에어 컨디셔너를 사용하여, 외부 충전 시의 차량-탑재 배터리의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 온도 제어 시스템은, 차량-탑재 배터리, 차량-탑재 에어 컨디셔너, 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 차량-탑재 배터리는, 상기 차량의 외부에 위치한 외부 전원을 이용하여 충전된다. 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너는, 차량 실내의 온도 및 상기 차량-탑재 배터리의 온도를 제어한다. 상기 컨트롤러는, 상기 차량-탑재 배터리가 상기 외부 전원을 이용하여 충전될 때, 상기 차량-탑재 배터리의 온도를 제어하기 위하여 간헐 운전 모드(intermittent operation mode)에서 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동시킨다.

이하, 본 발명의 예시적인 실시예들의 특징, 장점, 그리고 기술적 및 산업적 현저성을, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 후술하기로 한다.
도 1은 온도 제어 시스템의 구성을 도시한 개략도;
도 2는 외부 충전 시스템의 구성을 도시한 도면;
도 3은 외부 충전 시스템의 다른 예시의 구성을 도시한 도면;
도 4는 외부 충전 시에 실행되는 온도 제어 처리의 전반부를 설명하는 플로우차트;
도 5는 외부 충전 시에 실행되는 온도 제어 처리(냉각 처리)의 후반부를 설명하는 플로우차트;
도 6은 배터리 조립체의 냉각 시의 온도 변화들을 나타낸 그래프;
도 7은 외부 충전 시에 실행되는 온도 제어 처리(승온(warm-up) 처리)의 후반부를 설명하는 플로우차트; 및
도 8은 배터리 조립체의 승온 시의 온도 변화들을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예로서 차량-탑재 배터리용 온도 제어 시스템(이하, "온도 제어 시스템"이라고 함)을 도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1은 온도 제어 시스템의 구성을 개략적으로 예시하고 있다. 상기 온도 제어 시스템(100)은, 배터리 팩(1), 차내(vehicle-interior) 열교환부(51), 냉각기(52), 팬(fan; 53)과, 컴프레서(54), 전환 밸브(55), 열교환매체이동경로 L1∼L7, 제1압력제어부(61), 제2압력제어부(62), 컨트롤러(20), 충전종료시각접수부(30), 및 기억부(40)를 포함한다.

상기 배터리 팩(1)은, 배터리 조립체(차량-탑재 배터리에 상당함)(10), 챔버(11), 팩내 열교환부(12), 송풍기(blower)(13), 순환 경로(14), 및 온도취득부(15)를 포함한다. 상기 배터리 조립체(10)는, 직렬로 접속되는 셀(10a)들로 구성되어 있다. 하지만, 상기 배터리 조립체(10)에 포함된 상기 셀(10a)들 일부는 서로 병렬로 접속될 수도 있다. 리튬-이온 전지 또는 니켈-수소 전지와 같은 이차 전지들이 상기 셀(10a)들로서 사용될 수도 있다. 또한, 상기 이차 전지 대신에, 전기 이중층 커패시터(electric double layer capacitor)들이 사용될 수도 있다. 상기 배터리 조립체(10)를 구성하는 셀(10a)들의 개수는, 상기 배터리 조립체(10)에 요구되는 파워를 고려하여, 적절히 설정될 수도 있다.

상기 배터리 조립체(10)는, 차량 주행용 모터에 전력을 공급한다. 상기 차량은 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차일 수도 있다. 상기 하이브리드 자동차는, 상기 차량을 주행시키기 위한 동력원으로서, 상기 배터리 조립체(10), 및 엔진이나 연료전지와 같은 또다른 동력원을 포함한다. 상기 전기 자동차는, 상기 차량을 주행시키기 위한 동력원으로서, 상기 배터리 조립체(10)만을 포함하고 있다. 상기 챔버(11)는, 상기 배터리 조립체(10)에 장착되고, 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 제어하는데 사용되는 공기를 위한 팩내 이동 통로(in-pack transfer passage)를 형성한다.

상기 송풍기(13)는, 상기 배터리 조립체(10)의 전력을 사용하여 구동되고, 상기 챔버(11) 내부에 공기를 보내도록 작동가능하다. 상기 팩내 열교환부(12)는, 상기 배터리 조립체(10) 및 상기 송풍기(13) 사이에 배치되어 있다. 상기 송풍기(13)로부터 전달되는 공기는, 상기 팩내 열교환부(12)를 통과할 때, 상기 공기의 온도를 제어하기 위하여, 상기 팩내 열교환부(12) 내에 도입된 열교환매체와 열교환을 행한다. 상기 송풍기(13)로부터 전달되는 공기가 상기 열교환매체에 의해 냉각되는 경우에는, 이렇게 냉각된 공기를 사용하여 상기 배터리 조립체(10)가 냉각될 수 있다. 상기 송풍기(13)로부터 전달되는 공기가 상기 열교환매체에 의해 가열되는 경우에는, 이렇게 가열된 공기를 사용하여 상기 배터리 조립체(10)가 승온될 수 있다.

상기 순환 경로(14)는, 상기 송풍기(13)로부터 상기 챔버(11) 내부로 전달되는 공기가 상기 챔버(11)의 내부 및 외부에서 순환하는 경로이다. 상기 온도취득부(15)는, 상기 배터리 조립체(10)의 온도 정보를 취득한다. 상기 온도취득부(15)로서는 서미스터(thermistor)가 사용될 수도 있다. 상기 서미스터는, 상기 셀(10a)들 각각에 설치될 수도 있고, 또는 2이상의 셀(10a)들이 그룹화되어 있는 각각의 배터리 블럭들에 설치될 수도 있다. 상기 온도취득부(15)에 의해 취득된 온도 정보는, 상기 컨트롤러(20)에 전송된다.

상기 온도 제어 시스템(100) 전체의 제어를 담당하는 상기 컨트롤러(20)는, 상기 팬(53), 컴프레서(54), 전환 밸브(55) 및 송풍기(13)의 구동을 제어하고, 상기 배터리 조립체(10)의 충방전을 제어한다. 상기 컨트롤러(20)는, 하나의 ECU, 또는 2이상의 ECU일 수도 있다. 예를 들면, 상기 차량 실내에서의 온도 제어를 행하는 ECU는, 상기 배터리 조립체(10)에서의 온도 제어를 행하는 ECU와 상이할 수도 있다.

상기 컴프레서(54)는, 전동 모터에 의해 제공되는 구동부, 및 상기 열교환매체의 흡입, 압축, 그리고 배출을 행하는 나선형 스크롤(spiral scroll)을 포함한다. 상기 컴프레서(54)는, 상기 배터리 조립체(10)의 전력을 사용하여 구동된다. 상기 전환 밸브(55)는, 상기 열교환매체의 이동 경로를, 상기 차내 열교환부(51)로 유도하는 경로와 상기 팩내 열교환부(12)로 유도하는 경로 사이에서 전환시킨다.

상기 차량 실내가 냉각되어야 하는 경우에는, 가스 형태의 열교환매체가 상기 컴프레서(54)에 있어서 고온, 고압의 가스로 압축된 다음, 상기 열교환매체이동경로 L2 안으로 배출된다. 상기 열교환매체이동경로 L2 안으로 배출되는 상기 열교환매체는, 상기 냉각기(52) 안으로 유동하고, 상기 팬(53)으로부터의 공기에 의해 냉각된다. 상기 냉각기(52)에서 냉각된 상기 열교환매체는, 상기 열교환매체이동경로 L1 안으로 배출되고, 상기 열교환매체의 압력은 상기 제2압력제어부(62)를 통과하는 동안에 저감되므로, 상기 열교환매체가 더욱 냉각되게 된다. 상기 제2압력제어부(62)를 통과하는 동안에 그 압력이 저감된 상기 열교환매체는, 상기 차내 열교환부(51) 안으로 유동하고, 상기 차량 실내 안으로 전달되는 공기를 냉각시킨다. 상기 차량 실내로 전달되는 공기를 냉각한 후에 그 온도가 상승한 상기 열교환매체는, 상기 열교환매체이동경로 L3 안으로 배출되고, 상기 컴프레서(54) 안으로 다시 유동한다.

상기 배터리 조립체(10)가 냉각되어야 하는 경우, 가스 형태의 열교환매체는 상기 컴프레서(54)에 있어서 고온, 고압의 가스로 압축된 다음, 상기 열교환매체이동경로 L2 안으로 배출된다. 상기 열교환매체이동경로 L2 안으로 배출되는 상기 열교환매체는, 상기 냉각기(52) 안으로 유동하고, 상기 팬(53)으로부터의 공기에 의해 냉각된다. 상기 냉각기(52)에서 냉각된 상기 열교환매체는, 상기 열교환매체이동경로 L1 안으로 배출되고, 상기 제2압력제어부(62)의 앞에 있는 위치에서 상기 열교환매체이동경로 L4 안으로 유동한다. 상기 열교환매체이동경로 L4 안으로 유동하는 상기 열교환매체는, 상기 전환 밸브(55)를 통과하고, 상기 열교환매체이동경로 L6 안으로 유동한다. 상기 열교환매체이동경로 L6 안으로 유동하는 상기 열교환매체는, 상기 제1압력제어부(61)를 통과하는 동안에 그 압력이 저감되므로, 더욱 냉각되게 된다. 상기 제1압력제어부(61)를 통과하는 동안에 그 압력이 저감된 상기 열교환매체는, 상기 팩내 열교환부(12) 안으로 유동하고, 상기 송풍기(13)로부터 전달되는 공기를 냉각시킨다. 상기 송풍기(13)로부터의 공기를 냉각함으로써 그 온도가 상승한 상기 열교환매체는, 상기 팩내 열교환부(12)로부터 상기 열교환매체이동경로 L7 안으로 배출되고, 상기 전환 밸브(55), 열교환매체이동경로 L5 및 상기 열교환매체이동경로 L3을 통해 상기 컴프레서(54) 안으로 다시 유동한다.

상기 차량 실내가 따뜻하게 되어야 하는 경우, 가스 형태의 열교환매체는, 상기 컴프레서(54)에 있어서 고온, 고압의 가스로 압축된 다음, 상기 열교환매체이동경로 L3 안으로 배출된다. 상기 열교환매체이동경로 L3 안으로 배출된 상기 열교환매체는, 상기 차내 열교환부(51) 안으로 유동하고, 상기 차량 실내 안으로 전달되는 공기의 온도를 상승시킨다. 상기 차량 실내 안으로 전달되는 공기의 온도를 상승시킴으로써 냉각된 상기 열교환매체는, 상기 열교환매체이동경로 L1 안으로 배출되고, 상기 제2압력제어부(62)를 통과하는 동안에 그 압력이 저감되므로, 더욱 냉각되게 된다. 상기 제2압력제어부(62)를 통과하는 동안에 그 압력이 저감된 상기 열교환매체는, 상기 냉각기(52) 안으로 유동하고, 상기 팬(53)으로부터 전달되는 공기에 의해 가열된다. 상기 냉각기(52)에서 가열된 상기 열교환매체는, 상기 열교환매체이동경로 L2 안으로 배출되고, 상기 컴프레서(54) 안으로 다시 유동한다.

상기 배터리 조립체(10)의 온도가 상승되어야 하는 경우, 가스 형태의 열교환매체는 상기 컴프레서(54)에 있어서 고온, 고압 가스로 압축된 다음, 상기 열교환매체이동경로 L3 안으로 배출된다. 상기 열교환매체이동경로 L3 안으로 배출된 상기 열교환매체는, 상기 차내 열교환부(51)의 앞에 있는 위치에서, 상기 열교환매체이동경로 L5 안으로 유동한다. 상기 열교환매체이동경로 L5 안으로 유동하는 상기 열교환매체는, 상기 전환 밸브(55) 및 상기 열교환매체이동경로 L7을 통과하고, 상기 팩내 열교환부(12) 안으로 유동한다. 상기 팩내 열교환부(12) 안으로 유동하는 상기 열교환매체는, 상기 송풍기(13)로부터 전달되는 공기를 따뜻하게 한다. 상기 송풍기(13)로부터의 공기를 따뜻하게 함으로써 냉각된 상기 열교환매체는, 상기 열교환매체이동경로 L6 안으로 배출되고, 상기 제1압력제어부(61)를 통과하는 동안데 그 압력이 저감되므로, 더욱 냉각되게 된다. 상기 제1압력제어부(61)에서 그 압력이 저감된 상기 열교환매체는, 상기 전환 밸브(55), 열교환매체이동경로 L4 및 상기 열교환매체이동경로 L1을 통해, 상기 냉각기(52) 안으로 유동하고, 상기 팬(53)으로부터 전달되는 공기에 의해 가열된다. 상기 냉각기(52)에서 가열된 상기 열교환매체는, 상기 열교환매체이동경로 L2 안으로 배출되고, 상기 컴프레서(54) 안으로 다시 유동한다.

상기 기억부(40)는, 상기 컨트롤러(20)에 의해 행하여지는 처리의 처리 프로그램들, 및 상기 처리 프로그램들을 실행하기 위해 필요한 각종 정보를 기억하고 있다. 상기 각종 정보는, 상기 배터리 조립체(10)의 열용량 C [J/K], 상기 배터리 조립체(10)를 냉각할 때에 사용되는 목표 냉각 온도 K1 [K], 상기 배터리 조립체(10)를 승온할 때에 사용되는 목표 승온 온도 K1' [K], 상기 배터리 조립체(10)의 온도 제어 효율 A [%], 상기 온도 제어 시스템(100)의 냉각 동작 시의 최소 기동 시간 T3 [sec], 상기 온도 제어 시스템(100)의 가열 동작 시의 최소 기동 시간 T3' [sec], 상기 배터리 조립체(10)를 냉각할 때의 상기 온도 제어 시스템(100)의 파워 P [W], 상기 배터리 조립체(10)를 승온할 때의 상기 온도 제어 시스템(100)의 파워 P' [W] 등을 포함한다.

상기 배터리 조립체(10)의 열용량 C [J/K]은, 상기 각각의 셀(10a)들의 열용량들의 총 합계일 수도 있다. 상기 목표 냉각 온도 K1 [K]은, 상기 배터리 조립체(10)의 열화를 억제할 목적으로 적당한 값으로 설정될 수도 있다. 상기 목표 승온 온도 K1' [K]은, 상기 배터리 조립체(10)의 입력 및 출력 특성을 개선할 목적으로 적당한 값으로 설정될 수도 있다. 상기 온도 제어 효율 A [%]은, 상기 배터리 조립체(10)로부터 자연 방열되는 열량을 실험 또는 시뮬레이션에 의해 확인함으로써, 적당한 값으로 설정될 수도 있다. 상기 온도 제어 효율 A [%]은, 상기 배터리 조립체(10)가 냉각되는 경우 및 상기 배터리 조립체(10)가 승온되는 경우와 같은 값으로 설정된다. 상기 최소 기동 시간 T3은, 상기 컴프레서(54)가 작동될 때의 시간으로부터 상기 팩내 열교환부(12)의 온도가 안정화될 때까지의 시간이다. 예를 들면, 상기 팩내 열교환부(12)에 서미스터(도시되지 않음)가 설치될 수도 있고, 상기 서미스터에 의해 검출되는 온도의 단위시간당 변화량이 0(오차를 포함함)이 될 때까지 걸리는 시간의 길이로 상기 최소 기동 시간 T3이 설정될 수도 있다. 상기 최소 기동 시간 T3'의 정의는, 상기 최소 기동 시간 T3의 정의와 같으므로, 설명을 반복하지는 않기로 한다. 상기 파워 P 및 출력 P'는, 예를 들면 상기 송풍기(13), 팬(53) 및 상기 컴프레서(54)의 파워들의 합계일 수도 있다. 또한, 상기 파워 P 및 상기 파워 P'는, 상기 온도 제어 시스템(100)의 성능에 따라 적절히 결정될 수도 있고, 서로 다른 값이거나 또는 같은 값일 수도 있다.

다음으로 도 2를 참조하여, 상기 배터리 조립체(10)를 외부 충전하기 위한 외부 충전 시스템을 설명하기로 한다. 상기 배터리 조립체(10)의 정극 단자에는, 정극 라인 PL2가 접속되어 있다. 상기 배터리 조립체(10)의 부극 단자에는, 부극 라인 NL2가 접속되어 있다.

상기 정극 라인 PL2에는, 충전 릴레이 CHR1이 설치되어 있다. 상기 부극 라인 NL2에는, 충전 릴레이 CHR2이 설치되어 있다. 상기 충전 릴레이 CHR1, CHR2는, 도 1에 도시된 상기 컨트롤러(20)로부터의 제어 신호에 응답하여, ON과 OFF 사이에서 전환된다.

충전기(71)는, 라인들 PL2, NL2를 통해, 상기 배터리 조립체(10)에 접속되어 있다. 상기 충전기(71)는, 외부 전원(74)(후술함)으로부터 공급되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하고, 상기 DC 전력을 상기 배터리 조립체(10)에 공급한다. 이러한 방식으로, 상기 외부 전원(74)로부터의 전력을 사용하여 상기 배터리 조립체(10)가 충전될 수 있다. 상기 외부 전원(74)로부터 상기 배터리 조립체(10)로 전력이 공급되는 경우, 상기 충전기(71) 역시 전압을 변환할 수 있다.

상기 충전기(71)에는 인렛(inlet; 72)이 접속되어 있다. 상기 인렛(72)은 플러그(73)에 접속되어 있다. 본 예시에 있어서, 상기 충전기(71) 및 상기 인렛(72)은 차량에 탑재되어 있다. 상기 플러그(73)는 상기 차량 외부에 배치되어 있다. 상기 플러그(73)는 상기 외부 전원(74)에 접속되어 있다. 상기 플러그(73)를 상기 인렛(72)에 접속함으로써, 상기 외부 전원(74)으로부터의 전력을 상기 충전기(71)에 공급할 수 있다.

상기 외부 전원(74)은, 차량 외부에서, 상기 차량과는 별도로 설치된 전원이다. 예를 들어, 상기 외부 전원으로는, 상용 전원이 사용될 수도 있다. 상기 배터리 조립체(10)의 파워를 사용하여 차량이 주행함에 따라, 상기 배터리 조립체(10)의 SOC(State of Charge)가 저감된다. 그리고, 상기 배터리 조립체(10)의 SOC를 증가시키기 위하여 외부 충전 작업이 행하여진다. 이와 관련하여, 상기 SOC는, 완충 용량에 대한 현재 충전 용량의 비율이다.

외부 충전 작업을 행하는 시스템이 도 2에 도시된 시스템으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 외부 전원(74)의 전력이 상기 배터리 조립체(10)에 공급될 수 있다면 여하한의 기타 시스템이 채택될 수도 있다. 보다 구체적으로는, 도 2에 도시된 시스템 대신에, 도 3에 도시된 시스템이 사용될 수도 있다. 도 3에서는, 도 2를 참조하여 상술된 부재들과 동일한 기능들을 가지는 부재들을 식별하기 위하여 동일한 참조 부호들이 사용된다.

상기 배터리 조립체(10)에는, 정극 라인 PL2 및 부극 라인 NL2를 통해, 상기 인렛(72)이 접속되어 있다. 본 예시에 있어서, 상기 인렛(72)은 차량에 탑재되어 있다. 상기 인렛(72)에 접속될 상기 플러그(73)는, 상기 차량 외부에서, 상기 충전기(71)에 접속되어 있다. 상기 충전기(71)는, 상기 외부 전원(74)으로부터 공급된 AC 전력을 DC 전력으로 변환한다. 상기 플러그(73)가 상기 인렛(72)에 접속되어 있는 경우, 상기 충전기(71)로부터의 DC 전력이 상기 배터리 조립체(10)에 공급된다. 이러한 방식으로, 상기 배터리 조립체(10)가 충전될 수 있다.

도 3에 도시된 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 충전기(71)와의 통신에 의하여, 외부 충전 작업을 개시하거나, 또는 상기 외부 충전 작업을 정지시킬 수 있다. 상기 컨트롤러(20)와 상기 충전기(71) 간의 통신은, 무선 또는 유선에 의해 행하여질 수도 있다. 상기 외부 전원(74)의 전력은, 상기 배터리 조립체(10)에 무선 또는 유선으로 공급될 수도 있다. 즉, 전자기 유도 또는 공진 현상을 이용하는 소위 비접촉 충전 방식(contactless charging method)이 채택될 수도 있다.

다음으로 도 4, 도 5 및 도 7의 플로우차트들을 참조하여, 외부 충전 시에 상기 컨트롤러(20)에 의해 행하여지는 상기 배터리 조립체(10)용 온도 제어 처리를 설명하기로 한다. 도 4를 참조하여, 상기 플러그(73)가 상기 인렛(72)에 접속되는 경우(단계 S101), 상기 컨트롤러(20)는 현재 시각 T0을 확인하고, 그것을 상기 기억부(40)에 저장한다(단계 S102). 상기 현재 시각 T0을 확인한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 충전종료시각접수부(30)를 통해 입력된 충전 종료 시각 TC를 상기 기억부(40)에 저장한다(단계 S103). 상기 충전 종료 시각은 사용자에 의해 입력될 수도 있다.

상기 컨트롤러(20)는, 상기 배터리 조립체(10)의 현재 SOC를 산출하고(단계 S104), 충전 후에 달성될 목표 SOC와 현재 SOC 간의 차이로부터, 충전에 필요한 시간 T1 [sec]의 기간을 산출한다(단계 S105). 즉, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 배터리 조립체(10)를 상기 목표 SOC까지 충전하는데 필요한 충전 필요 시간 T1 [sec]을 산출한다. 상기 목표 SOC는, 과충전을 방지할 목적으로 적당한 값으로 설정될 수도 있다.

상기 컨트롤러(20)는, 상기 충전 종료 시각 TC와 상기 현재 시각 T0 간의 차이로부터 충전 가능 시간을 산출하고, 상기 산출된 충전 가능 시간 (TC - T0) [sec]의 길이를 상기 충전 필요 시간 T1 [sec]의 길이와 비교한다(단계 S106). 즉, 단계 S106에 있어서, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 충전 가능 시간 (TC - T0) [sec] 내에, 상기 배터리 조립체(10)가 상기 목표 SOC까지 충전될 수 있는 지의 여부를 판정한다. 상기 배터리 조립체(10)가 상기 목표 SOC까지 충전될 수 없는 경우(단계 S106에서 NO), 상기 컨트롤러(20)는, 상기 배터리 조립체(10)용 온도 제어 처리를 실행하지 않으면서, 상기 배터리 조립체(10)의 충전을 개시한다.

상기 배터리 조립체(10)의 온도가 제어되는 경우에는, 상기 배터리 조립체(10)의 전력을 사용하여, 상기 팬(53), 컴프레서(54) 및 상기 송풍기(13)가 구동될 필요가 있으므로, 외부 충전되는 상기 배터리 조립체(10)의 전력의 일부가 상기 컴프레서(54) 등을 작동시키기 위한 에너지로서 소비된다. 따라서, 상기 배터리 조립체(10)가 상기 목표 SOC까지 충전될 수 없는 것으로 판정되는 경우(단계 S106에서 NO), 상기 배터리 조립체(10)의 온도 제어보다도 상기 배터리 조립체(10)의 충전이 우선된다. 그 결과, 상기 배터리 조립체(10)의 SOC가 상기 목표 SOC에 보다 가까워질 수 있게 된다.

일단 상기 배터리 조립체(10)의 충전이 개시되면, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 배터리 조립체(10)의 SOC를 산출하고(단계 S111), 상기 배터리 조립체(10)의 SOC가 상기 목표 SOC에 도달할 때까지 충전을 계속한다(단계 S112).

다른 한편으로, 상기 충전 가능 시간 (TC - T0) [sec] 내에, 상기 배터리 조립체(10)가 상기 목표 SOC까지 충전될 수 있다면(단계 S106에서 YES), 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도취득부(15)의 검출 결과를 토대로, 상기 배터리 조립체(10)의 현재 온도를 검출하고, 상기 검출된 온도를 현재 전지 온도 K0으로서 상기 기억부(40)에 저장한다(단계 S107). 상기 컨트롤러(20)는, 외기의 온도가 극저온인 지의 여부를 판정한다(단계 S108). 상기 극저온은, 상기 배터리 조립체(10)의 입력 및 출력 특성을 유지할 목적으로 적당한 값으로 설정될 수도 있다. 또한 상기 외기 온도가 극저온인 지의 여부는, 상기 차량의 외기 온도 센서(도시되지 않음)에 의해 검출되는 하루의 평균 온도를 토대로 판정될 수도 있다. 하지만, 상기 외기 온도 센서를 이용하기보다는, 하루의 평균 온도를 인터넷을 통해 서버로부터 취득함으로써, 상기 외기 온도가 극저온인 지의 여부를 판정할 수도 있다.

상기 외기 온도가 극저온이 아니라면(단계 S108에서 NO), 상기 컨트롤러(20)는 외기 온도가 소정의 온도보다도 높은 지의 여부를 판정한다(단계 S109). 상기 소정의 온도는, 충전 시의 온도 상승으로 인하여 상기 배터리 조립체(10)의 열화를 억제할 목적으로 적당한 값으로 설정될 수도 있다. 상기 외기 온도가 소정의 온도보다도 높지 않다면(단계 S109에서 NO), 상기 배터리 조립체(10)가 외부 충전으로 인한 발열을 방치하더라도, 상기 배터리 조립체(10)가 크게 열화되지 않으므로, 상기 제어가 단계 S110으로 진행된다. 즉, 외기 온도가 극저온도 아니고, 소정의 온도보다도 높지 않다면, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)을 운전하지 않으면서, 상기 배터리 조립체(10)의 외부 충전을 행한다. 이에 따라 상기 배터리 조립체(10)의 전력의 손실을 없앨 수 있게 되는데, 이 손실은 상기 온도 제어 시스템(100)의 운전에 의해 발생된다.

다른 한편으로, 외기 온도가 소정의 온도보다도 높다면(단계 S109에서 YES), 외부 충전 시에 상기 배터리 조립체(10)가 냉각될 필요가 있으므로, 상기 제어는 단계 S113로 진행된다. 다음으로 도 5를 참조하여, 단계 S113 및 후속 단계들의 처리를 설명하기로 한다. 단계 S113 및 후속 단계들의 처리는, 상기 온도 제어 시스템(100)이 간헐 운전 모드에서 작동될 때에 상기 컨트롤러(20)에 의해 행하여진다. 여기서 언급된 상기 간헐 운전 모드는, 상기 온도 제어 시스템(100)이 기동되거나 작동되어 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 제어하게 되는 운전 상태, 및 상기 온도 제어 시스템(100)이 정지되는 운전 정지 상태가 번갈아 반복되는 운전 모드이다.

상기 컨트롤러(20)는, 간헐 운전 횟수 N1 [회], 즉 외부 충전 시의 상기 온도 제어 시스템(100)의 운전 횟수를 산출한다(단계 S113). 보다 구체적으로는, 상기 컨트롤러(20)는, 초기에 상기 배터리 조립체(10)에서의 냉각 처리에 필요한 에너지량 E [J]을 산출한다. 상기 에너지량 E [J]은, 후술하는 바와 같이 식 (A)에 따라 산출될 수도 있다. 상기 컨트롤러(20)는, 상기 기억부(40)로부터, 상기 배터리 조립체(10)의 열용량 C [J/K], 상기 배터리 조립체(10)의 목표 냉각 온도 K1 [K], 상기 배터리 조립체(10)의 현재 전지 온도 K0 [K] 및 상기 배터리 조립체(10)의 온도 제어 효율 A [%]을 판독하고, 연산 처리를 행함으로써, 상기 에너지량 E [J]을 산출하게 된다.

E = {C×(K0-K1)×A} (A)

상기 에너지량 E [J]을 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 후술하는 바와 같이 식 (B)에 따라 냉각에 필요한 총 시간 T2 [sec]을 산출한다. 즉, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)의 파워 P를 상기 기억부(40)로부터 판독하고, 상기 에너지량 E [J]을 상기 파워 P로 나눔으로써, 냉각에 필요한 총 시간 T2 [sec]을 산출하게 된다.

T2 = E÷P (B)

상기 냉각에 필요한 총 시간 T2 [sec]를 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 후술하는 바와 같이 식 (C)에 따라, 간헐 운전 횟수 N1 [회]을 산출한다. 즉, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)의 최소 기동 시간 T3을 상기 기억부(40)로부터 판독하고, 냉각에 필요한 총 시간 T2 [sec]을 최소 기동 시간 T3으로 나눔으로써, 간헐 운전 횟수 N1 [회]을 산출하게 된다.

N1 = T2÷T3 (C)

청구항 2에 기재된 식 (1)은, 식 (A) 및 식 (B)를 식(C)에 대입하여 얻어진다는 것을 이해할 것이다.

상기 간헐 운전 횟수 N1 [회]을 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 충전 필요 시간 T1 [sec]을 상기 간헐 운전 횟수 N1 [회]로 나누어, 간격 T4 [sec]을 산출하게 된다(단계 S114). 상기 간격 T4 [sec]는, 상기 온도 제어 시스템(100)의 운전이 정지될 때의 시간부터 상기 운전이 재개될 때의 시간까지의 시간이다.

상기 컨트롤러(20)는, 운전 스케줄을 확정하고, 그것을 상기 기억부(40)에 저장한다(단계 S115). 보다 구체적으로는, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)이 최소 기동 시간 T3 [sec] 동안 운전되는 운전 상태 및 상기 온도 제어 시스템(100)이 상기 간격 T4 [sec] 동안 정지되는 운전 정지 상태가 교대로 N1회 반복되는 간헐 운전 모드를 상기 운전 스케줄로서 결정한다. 상기 온도 제어 시스템(100)을 사용하여 상기 배터리 조립체(10)를 냉각하는 방법은 상술하였으므로, 반복하지는 않기로 한다.

상기 컨트롤러(20)는, 단계 S115에서 결정된 간헐 운전의 실행 시간 (T3+T4)N1 [sec]을, 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]과 비교한다(단계 S116). 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3+T4)N1 [sec] 보다 길다면(단계 S116에서 YES), 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에 예정대로 상기 간헐 운전이 실시될 수 있다. 따라서, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 확정된 운전 스케줄에 따라 상기 온도 제어 시스템(100)을 간헐적으로 운전하면서, 상기 배터리 조립체(10)를 외부 충전하게 된다(단계 S117).

도 6은 시시각각 변화되는 상기 배터리 조립체(10)의 온도의 변화들을 도시하고 있다. 도 6에서, 가로축은 시각을 나타내고, 세로축은 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 나타낸다. 점선은 외부 충전 시에 상기 온도 제어 시스템(100)이 연속해서 운전되는 경우에 있어서 상기 배터리 조립체(10)의 온도의 변화들을 나타낸다. 실선은 외부 충전 시에 상기 온도 제어 시스템(100)이 간헐 운전되는 경우에 있어서 상기 배터리 조립체(10)의 온도의 변화들을 나타낸다. 1일의 평균 온도가 20℃의 비교적 높은 온도인 도 6의 예시에 있어서, 외부 충전 동안에 상기 배터리 조립체(10)를 냉각하는 처리가 실시되었다. 또한, 상기 컨트롤러(20)에 의한 연산의 결과로서, 상기 간헐 운전 횟수 N1 [회]은 3회로 산출되었다. 상기 실선을 상기 점선과 비교함으로써, 외부 충전 시의 상기 배터리 조립체(10)의 평균 온도는, 상기 연속 운전의 경우와 상기 간헐 운전의 경우에 실질적으로 바뀌지 않는다는 것을 알았다. 상기 간헐 운전의 경우, 상기 간격 T4에 대응하는 시각으로 상기 온도 제어 시스템(100)이 정지되므로, 상기 연속 운전의 경우에 비해, 상기 컴프레서(54)의 작동 시간이 단축되고, 상기 컴프레서(54)의 수명이 저하되는 것을 억제하게 된다.

다시 도 5의 플로우차트를 참조하면, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 배터리 조립체(10)의 외부 충전 개시 이후, 상기 배터리 조립체(10)의 SOC를 산출하고(단계 S118), 상기 배터리 조립체(10)의 SOC가 상기 목표 SOC에 도달할 때까지 충전을 계속한다(단계 S119).

상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3+T4)N1 [sec] 보다 짧은 경우(단계 S116에서 NO), 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에 상기 예정된 간헐 운전이 완료될 수 없으므로, 상기 배터리 조립체(10)의 불충분한 냉각을 초래하게 된다. 그러므로, 단계 S120 및 후속 단계들이 실행되어, 상기 운전 스케줄을 변경하게 된다. 상기 컨트롤러(20)는, 상기 간헐 운전 횟수 N1 [회]를 전회보다 1회 적은 새로운 간헐 운전 횟수 Nn [회]로 변경한다(단계 S120). 예를 들어, 전회의 간헐 운전 횟수 N1 [회]이 3회인 경우, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 새로운 간헐 운전 횟수 Nn [회]로서 2회를 설정한다.

상기 간헐 운전 횟수 Nn [회]를 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 간헐 운전 횟수 Nn [회]로 상기 충전 필요 시간 T1 [sec]을 나누어, 새로운 간격 Tn [sec]을 재계산하게 된다(단계 S121). 상기 컨트롤러(20)는, 운전 스케줄을 확정하고, 그것을 상기 기억부(40)에 저장한다(단계 S122). 보다 구체적으로는, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 최소 기동 시간 T3 [sec] 동안만 상기 온도 제어 시스템(100)이 운전되는 운전 상태 및 상기 간격 Tn [sec] 동안만 상기 온도 제어 시스템(100)이 정지되는 정지 상태가 교대로 Nn회 반복되는 간헐 운전 모드를 상기 운전 스케줄로서 결정한다.

상기 컨트롤러(20)는, 단계 S122에서 결정된 간헐 운전의 실행 시간 (T3+Tn)Nn [sec]을, 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]과 비교한다(단계 S123). 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3+Tn)Nn [sec] 보다 길다면(단계 S123에서 YES), 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에 상기 예정된 간헐 운전이 완료될 수 있다. 이 경우, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 확정된 운전 스케줄에 따라, 상기 온도 제어 시스템(100)을 간헐적으로 운전하면서, 상기 배터리 조립체(10)를 외부 충전하게 된다. 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3+Tn)Nn [sec] 보다 길지 않다면(단계 S123에서 NO), 상기 제어는 단계 S120로 되돌아간다. 그리고, 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3+Tn)Nn [sec] 보다 길어질 때까지, 단계 S120 내지 단계 S123이 반복 실행된다.

상술된 방법에 따르면, 상기 배터리 조립체(10)를 냉각하는데 필요한 에너지량이 산출되고, 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에 상기 에너지량에 대응하는 정도로 상기 배터리 조립체(10)가 냉각될 수 있으므로, 상기 배터리 조립체(10)가 불충분하게 냉각되는 것을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로, 배터리 조립체(10)의 온도 상승으로 인한 상기 배터리 조립체(10)의 열화가 더욱 확실하게 억제될 수 있게 된다.

다시 도 4를 참조하여, 외기 온도가 극저온인 경우(단계 S108에서 YES), 외부 충전 시에 상기 배터리 조립체(10)가 승온될 필요가 있으므로, 상기 제어는 도 7의 단계 S124로 진행된다. 다음으로 도 7을 참조하여, 단계 S124 및 후속 단계들의 처리를 설명하기로 한다. 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)을 간헐적으로 운전할 때, 단계 S124 및 후속 단계들의 처리를 행한다. 상기 간헐 운전의 정의는 반복해서 설명하지 않기로 한다.

상기 컨트롤러(20)는, 간헐 운전 횟수 N1' [회], 즉 외부 충전 시의 상기 온도 제어 시스템(100)의 운전 횟수를 산출한다(단계 S124). 보다 구체적으로는, 상기 컨트롤러(20)는, 초기에 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 상승시키는 처리에 필요한 에너지량 E' [J]을 산출한다. 상기 에너지량 E' [J]은, 후술하는 바와 같이 식 (A)'에 따라 산출될 수도 있다. 상기 컨트롤러(20)는, 상기 기억부(40)로부터, 상기 배터리 조립체(10)의 열용량 C [J/K], 상기 배터리 조립체(10)의 목표 승온 온도 K1' [K], 상기 배터리 조립체(10)의 현재 전지 온도 K0' [K] 및 상기 배터리 조립체(10)의 온도 제어 효율 A를 판독하고, 연산 처리함으로써, 상기 에너지량 E' [J]을 산출하게 된다.

E' = {C×(K1' - K0')×A} (A)

상기 에너지량 E' [J]을 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 후술하는 바와 같이 식 (B)'에 따라 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 높이는데 필요한 총 시간 T2' [sec]을 산출한다. 즉, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)의 파워 P'를 상기 기억부(40)로부터 판독하고, 상기 에너지량 E' [J]을 상기 파워 P'로 나눔으로써, 상기 배터리 온도를 높이는데 필요한 총 시간 T2' [sec]을 산출하게 된다.

T2' = E'÷P' (B)

상기 배터리 온도를 높이는데 필요한 총 시간 T2' [sec]을 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 후술하는 바와 같이 식 (C)'에 따라 간헐 운전 횟수 N1' [회]를 산출한다. 즉, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)의 최소 기동 시간 T3'을 상기 기억부(40)로부터 판독하고, 상기 배터리 온도를 높이는데 필요한 총 시간 T2' [sec]을 상기 최소 기동 시간 T3'으로 나눔으로, 상기 간헐 운전 횟수 N1' [회]를 산출하게 된다.

N1' = T2'÷ T3' (C)'

청구항 7에 기재된 식 (1)'은, 식 (A)' 및 식 (B)'을 식 (C)'에 대입하여 얻어진다는 것을 이해할 것이다.

상기 간헐 운전 횟수 N1' [회]를 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 충전 필요 시간 T1 [sec]을 상기 간헐 운전 횟수 N1' [회]로 나누어, 상기 간격 T4' [sec]을 산출하게 된다(단계 S125). 상기 간격 T4' [sec]의 정의는 반복해서 설명하지 않기로 한다.

상기 컨트롤러(20)는, 운전 스케줄을 확정하고, 그것을 상기 기억부(40)에 저장한다(단계 S126). 보다 구체적으로는, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 온도 제어 시스템(100)이 상기 최소 기동 시간 T3' [sec] 동안 운전되는 운전 상태, 및 상기 온도 제어 시스템(100)이 상기 간격 T4' [sec] 동안 정지되는 운전 정지 상태가 교대로 N1'회 반복되는 간헐 운전 모드를, 상기 운전 스케줄로서 결정한다. 상기 온도 제어 시스템(100)을 사용하여 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 높이는 방법은 상술하였으므로, 반복해서 설명하지는 않기로 한다.

상기 컨트롤러(20)는, 단계 S126에서 결정된 간헐 운전의 실행 시간 (T3'+T4')N1' [sec]을, 충전 가능 시간 [TC-T0] [sec]과 비교한다(단계 S127). 상기 충전 가능 시간 [TC-T0] [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3'+T4')N1' [sec] 보다 길다면(단계 S127에서 YES), 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에, 상기 스케줄에 따라 상기 간헐 운전이 실시될 수 있다. 따라서, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 확정된 운전 스케줄을 따라, 상기 온도 제어 시스템(100)을 간헐적으로 운전하면서, 상기 배터리 조립체(10)를 외부 충전하게 된다(단계 S128).

도 8은 시시각각 변화되는 상기 배터리 조립체(10)의 온도의 변화들을 도시하고 있다. 도 8에서, 가로축은 시각을 나타내고, 세로축은 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 나타낸다. 점선은 외부 충전 시에 상기 온도 제어 시스템(100)이 연속해서 운전되는 경우에 있어서 상기 배터리 조립체(10)의 온도의 변화들을 나타내고 있다. 실선은 외부 충전 시에 상기 온도 제어 시스템(100)이 간헐적으로 운전되는 경우에 있어서 상기 배터리 조립체(10)의 온도의 변화들을 나타내고 있다. 도 8의 예시에 있어서는, 1일의 평균 온도가 0℃의 비교적 저온이므로, 외부 충전을 하면서 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 높이는 처리가 행하여졌다. 또한, 상기 컨트롤러(20)에 의한 연산의 결과로서, 상기 간헐 운전 횟수 N1 [회]는 3회로 산출되었다. 상기 실선을 상기 점선과 비교함으로써, 외부 충전 시의 상기 배터리 조립체(10)의 평균 온도는, 연속 운전의 경우와 간헐 운전의 경우 사이에서 실질적으로 바뀌지 않는다는 것을 알았다. 상기 간헐 운전의 경우, 상기 간격 T4'에 대응하는 시각으로 상기 온도 제어 시스템(100)이 정지된다. 그러므로, 상기 연속 운전의 경우에 비해, 상기 컴프레서(54)의 작동 시간이 단축되고, 상기 컴프레서(54)의 수명이 저하되는 것을 억제하게 된다.

다시 도 7의 플로우차트를 참조하여, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 배터리 조립체(10)의 외부 충전 개시 이후, 상기 배터리 조립체(10)의 SOC를 산출하고(단계 S129), 상기 배터리 조립체(10)의 SOC가 상기 목표 SOC에 도달할 때까지 충전을 계속한다(단계 S130).

상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3'+T4')N1' [sec] 보다 짧다면(단계 S127에서 NO), 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에, 상기 예정된 간헐 운전이 완료될 수 없어, 상기 배터리 조립체(10)의 불충분한 승온을 초래하게 된다. 그러므로, 단계 S131 및 후속 단계들이 실행되어, 상기 운전 스케줄을 변경하게 된다. 상기 컨트롤러(20)는, 상기 간헐 운전 횟수 N1' [회]를 전회보다 1회 적은 새로운 간헐 운전 횟수 Nn' [회]로 변경한다(단계 S131). 예를 들어, 전회의 간헐 운전 횟수 N1' [회]가 3회인 경우, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 새로운 간헐 운전 횟수 Nn' [회]로서 2회를 설정한다.

상기 간헐 운전 횟수 Nn' [회]를 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 간헐 운전 횟수 Nn' [회]로 상기 충전 필요 시간 T1 [sec]을 나누어, 새로운 간격 Tn' [sec]을 재계산하게 된다(단계 S132). 상기 컨트롤러(20)는, 상기 운전 스케줄을 확정하고, 그것을 상기 기억부(40)에 저장한다(단계 S133). 보다 구체적으로는, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 최소 기동 시간 T3' [sec] 동안만 상기 온도 제어 시스템(100)이 운전되는 운전 상태 및 상기 간격 Tn' [sec] 동안만 상기 온도 제어 시스템(100)이 정지되는 정지 상태가 교대로 Nn'회 반복되는 간헐 운전 모드를, 상기 운전 스케줄로서 결정한다.

상기 컨트롤러(20)는, 단계 S134에서 결정된 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3'+Tn')Nn' [sec]을, 상기 충전 가능 시간 (Tc-T0) [sec]과 비교한다(단계 S134). 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3'+Tn')Nn' [sec] 보다 길다면(단계 S134에서 YES), 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에 상기 예정된 간헐 운전이 완료될 수 있다. 이 경우, 상기 컨트롤러(20)는, 상기 확정된 운전 스케줄에 따라, 상기 온도 제어 시스템(100)을 간헐적으로 운전한다. 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3'+Tn')Nn' [sec] 보다 길지 않다면(단계 S134에서 NO), 상기 제어는 단계 S131으로 되돌아간다. 그리고, 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec]이 상기 간헐 운전의 실행 시간 (T3'+Tn')Nn' [sec] 보다 길어질 때까지, 단계 S131 내지 단계 S134가 반복해서 실행된다.

상술된 방법에 따르면, 상기 배터리 조립체(10)의 온도를 높이는데 필요한 에너지량이 산출되고, 상기 충전 가능 시간 (TC-T0) [sec] 내에 상기 에너지량에 대응하는 정도로 상기 배터리 조립체(10)의 온도가 상승될 수 있으므로, 상기 배터리 조립체(10)가 불충분하게 승온되는 것을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로는, 외부 충전 이후의 상기 배터리 조립체(10)의 입력 및 출력 특성이 원하는 레벨들로 유지될 수 있게 된다.

(변형예 1)

상술된 실시예에 있어서는, 상기 배터리 조립체(10)의 타이머-제어 충전을 위하여, 사용자가 상기 충전종료시각접수부(30) 내에 충전 종료 시각을 입력한다. 하지만, 본 발명이 이러한 형태로 한정되는 것은 아니고, 상기 충전 시스템이 타이머-제어 충전 기능을 가지지 않는 경우에도 적용가능하다. 이 경우, 도 4의 플로우차트로부터, 단계 S102, 단계 S103, 및 단계 S106이 생략된다. 즉, 단계 S105에서 충전 필요 시간 T1을 산출한 후, 상기 컨트롤러(20)는, 단계 S106을 생략하고, 단계 S107을 실행한다. 이 경우, 상기 배터리 조립체(10)의 온도 제어는, 상기 배터리 조립체(10)의 외부 충전보다 우선되므로, 생략 가능성이 없기 때문에, 상기 배터리 조립체(10)의 수명의 저하가 억제될 수 있고, 상기 배터리 조립체(10)의 입력 및 출력 특성이 더욱 확실하게 높은 레벨들로 유지될 수 있게 된다.

Claims

차량용 온도 제어 시스템으로서,
상기 차량의 외부에 위치한 외부 전원을 이용하여 충전되도록 구성된 차량-탑재 배터리;
상기 차량-탑재 배터리의 온도 및 차량 실내의 온도를 제어하도록 구성된 차량-탑재 에어 컨디셔너; 및
상기 차량-탑재 배터리가 상기 외부 전원을 이용하여 충전될 때, 상기 차량-탑재 배터리의 온도를 제어하기 위하여 간헐 운전 모드로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동하도록 구성된 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 차량용 온도 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 차량-탑재 배터리를 냉각시키기 위하여 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 간헐적으로 작동시키는 차량용 온도 제어 시스템.
제2항에 있어서,
하기 식 (1)을 만족하는 차량용 온도 제어 시스템.
N1 = {C×(K0-K1)×A｝÷ P ÷ T3 (1)
여기서, C는 상기 차량-탑재 배터리의 열용량이고, K1은 상기 차량-탑재 배터리의 목표 냉각 온도이고, K0은 상기 차량-탑재 배터리의 냉각이 개시될 때의 상기 차량-탑재 배터리의 온도이고, A는 상기 차량-탑재 배터리의 온도 제어 효율이고, P는 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 파워이고, T3은 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 최소 기동 시간이며, 상기 N1은 상기 간헐 운전 모드에서의 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 간헐 운전의 횟수이다.
제3항에 있어서,
상기 간헐 운전 모드는, 운전 상태와 운전 정지 상태가 상기 간헐 운전의 횟수로 번갈아 반복되는 운전 모드이고,
상기 운전 상태는, 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너가 상기 최소 기동 시간 동안 운전되는 상태이며,
상기 운전 정지 상태는, 상기 차량-탑재 배터리를 충전하는데 필요한 충전 필요 시간을, 상기 간헐 운전의 횟수로 나누어 얻어진 간격 동안, 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 운전이 정지되는 상태인 차량용 온도 제어 시스템.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
충전 종료 시각에 관한 정보를 접수하도록 구성된 충전종료시각접수부를 더 포함하여 이루어지고,
상기 차량-탑재 에어 컨디셔너는, 상기 차량-탑재 배터리의 전력을 사용하여 구동되며,
상기 컨트롤러는, 충전 가능 시간이 상기 차량-탑재 배터리를 충전하는데 필요한 충전 필요 시간보다 길 때에는 상기 간헐 운전 모드로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동하고, 상기 충전 가능 시간이 상기 충전 필요 시간보다 짧을 때에는 상기 간헐 운전 모드로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동하지 않도록 구성되고,
상기 충전 가능 시간은, 상기 차량-탑재 배터리가 상기 외부 전원을 이용하여 충전되기 시작하는 현재 시각과, 상기 충전종료시각접수부에 의해 접수된 충전 종료 시각 간의 차이인 차량용 온도 제어 시스템.
제4항에 있어서,
충전 종료 시각에 관한 정보를 접수하도록 구성된 충전종료시각접수부를 더 포함하여 이루어지고,
상기 컨트롤러는, 충전 가능 시간이 하기 식 (2)에 따라 산출된 간헐 운전 시간보다 길 때에는 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 간헐적으로 운전하도록, 그리고 상기 충전 가능 시간이 상기 간헐 운전 시간보다 짧을 때, 상기 간헐 운전의 횟수보다 적은 간헐 운전의 횟수로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 간헐적으로 운전하도록 구성되는 차량용 온도 제어 시스템.
(T3+T4)×N1 (2)
여기서, T4는 상기 충전 필요 시간을 상기 간헐 운전의 횟수로 나누어 얻어진 간격이며,
상기 충전 가능 시간은, 상기 차량-탑재 배터리가 상기 외부 전원을 이용하여 충전되기 시작하는 현재 시각과, 상기 충전종료시각접수부에 의해 접수된 상기 충전 종료 시각 간의 차이이다.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 차량-탑재 배터리의 온도를 높이기 위하여 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 간헐적으로 운전하는 차량용 온도 제어 시스템.
제2항에 있어서,
하기 식 (1)'을 만족하는 차량용 온도 제어 시스템.
N1' = {C×(K0'-K1')×A｝÷ P' ÷ T3' (1)'
여기서, C는 상기 차량-탑재 배터리의 열용량이고, K1'은 상기 차량-탑재 배터리의 목표 승온 온도이고, K0'은 상기 차량-탑재 배터리의 승온이 개시될 때의 상기 차량-탑재 배터리의 온도이고, A는 상기 차량-탑재 배터리의 온도 제어 효율이고, P'는 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 파워이고, T3'은 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 최소 기동 시간이며, 상기 N1'은 상기 간헐 운전 모드에서의 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 간헐 운전의 횟수이다.
제8항에 있어서,
상기 간헐 운전 모드는, 운전 상태와 운전 정지 상태가 상기 간헐 운전의 횟수로 번갈아 반복되는 운전 모드이고,
상기 운전 상태는, 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너가 상기 최소 기동 시간 동안 운전되는 상태이며,
상기 운전 정지 상태는, 상기 차량-탑재 배터리를 충전하는데 필요한 충전 필요 시간을, 상기 간헐 운전의 횟수로 나누어 얻어진 간격 동안 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너의 운전이 정지되는 상태인 차량용 온도 제어 시스템.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
충전 종료 시각에 관한 정보를 접수하도록 구성된 충전종료시각접수부를 더 포함하여 이루어지고,
상기 차량-탑재 에어 컨디셔너는, 상기 차량-탑재 배터리의 전력을 사용하여 구동되며,
상기 컨트롤러는, 충전 가능 시간이 상기 차량-탑재 배터리를 충전하는데 필요한 충전 필요 시간보다 길 때에는 상기 간헐 운전 모드로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동하고, 상기 충전 가능 시간이 상기 충전 필요 시간보다 짧을 때에는 상기 간헐 운전 모드로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 작동하지 않도록 구성되고,
상기 충전 가능 시간은, 상기 차량-탑재 배터리가 상기 외부 전원을 이용하여 충전되기 시작하는 현재 시각과, 상기 충전종료시각접수부에 의해 접수된 상기 충전 종료 시각 간의 차이인 차량용 온도 제어 시스템.
제9항에 있어서,
충전 종료 시각에 관한 정보를 접수하도록 구성된 충전종료시각접수부를 더 포함하여 이루어지고,
상기 컨트롤러는, 충전 가능 시간이 하기 식 (2)'에 따라 산출된 간헐 운전 시간보다 길 때에는 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 간헐적으로 운전하도록, 그리고 상기 충전 가능 시간이 상기 간헐 운전 시간보다 짧을 때, 상기 간헐 운전의 횟수보다 적은 간헐 운전의 횟수로 상기 차량-탑재 에어 컨디셔너를 간헐적으로 운전하도록 구성되는 차량용 온도 제어 시스템.
(T3'+T4')×N1' (2)'
여기서, T4'는 상기 충전 필요 시간을 상기 간헐 운전의 횟수로 나누어 얻어진 간격이며,
상기 충전 가능 시간은, 상기 차량-탑재 배터리가 상기 외부 전원을 이용하여 충전되기 시작하는 현재 시각과, 상기 충전종료시각접수부에 의해 접수된 상기 충전 종료 시각 간의 차이이다.