KR20210092946A - 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210092946A
KR20210092946A KR1020200006470A KR20200006470A KR20210092946A KR 20210092946 A KR20210092946 A KR 20210092946A KR 1020200006470 A KR1020200006470 A KR 1020200006470A KR 20200006470 A KR20200006470 A KR 20200006470A KR 20210092946 A KR20210092946 A KR 20210092946A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compressor
mode
pressure value
refrigerant
cooling
Prior art date
Application number
KR1020200006470A
Other languages
English (en)
Inventor
박대근
서준호
유상준
정해석
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Priority to KR1020200006470A priority Critical patent/KR20210092946A/ko
Publication of KR20210092946A publication Critical patent/KR20210092946A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32281—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00507—Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
    • B60H2001/006—Noise reduction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3236—Cooling devices information from a variable is obtained
    • B60H2001/3248—Cooling devices information from a variable is obtained related to pressure
    • B60H2001/325—Cooling devices information from a variable is obtained related to pressure of the refrigerant at a compressing unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3269—Cooling devices output of a control signal
    • B60H2001/327—Cooling devices output of a control signal related to a compressing unit
    • B60H2001/3272—Cooling devices output of a control signal related to a compressing unit to control the revolving speed of a compressor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

실시예에 의한 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법이 개시된다. 상기 차량용 배터리 냉각 시스템은 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매를 응축하는 응축기; 배터리 냉각을 위한 제1 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창 수단과 상기 제1 팽창 수단을 통과한 냉매와 냉각수를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제1 열교환기를 포함하는 제1 열교환부; 실내 냉방을 위한 제2 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창 수단과 상기 제2 팽창 수단을 통과한 냉매와 공기를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제2 열교환기를 포함하는 제2 열교환부; 상기 압축기의 입력측의 제1 압력값을 검출하는 제1 검출 수단; 상기 압축기의 출력측의 제2 압력값을 검출하는 제2 검출 수단; 및 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고, 검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법{SYSTEM FOR COOLING BATTERY OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
실시예는 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 분야에서 환경 친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제 해결로서 각광받고 있는 것이 전기 자동차이다. 전기 자동차는 배터리 또는 연료전지로부터 전력을 공급받아 구동하는 모터로 이동하기 때문에, 탄소 배출 및 소음이 작고, 기존 엔진보다 에너지 효율이 우수한 모터를 사용하기 때문에 친환경적이다.
전기 자동차에는 냉각수를 이용하는 배터리 냉각 시스템이 구비되는데, 배터리 냉각 시스템에서 배터리 온도 상승 시 배터리 냉각을 위한 순환 냉각수 온도를 낮추기 위하여 에어컨 시스템과 연결된 칠러에서 저온 저압의 냉매와 냉각수 간의 열교환으로 냉각이 이루어진다.
배터리 냉각 상태에서 실내 냉방 상태로 전환 시 배터리 냉각을 위한 칠러측 밸브가 닫혀 냉매 라인에 고압이 생성된 상태에서 실내 냉방을 위한 증발기측 밸브가 갑자기 열리면 고온 고압의 냉매가 밸브로 유입되면서 파열음이 발생할 수 있다. 마찬가지로 실내 냉방 상태에서 배터리 냉각 상태로 전환하는 경우에도 칠러측 밸브가 열리면서 파열음이 발생할 수 있다.
공개특허공보 제10-2019-0021506호 공개특허공보 제10-2019-0016709호
실시예는, 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템은 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매를 응축하는 응축기; 배터리 냉각을 위한 제1 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창 수단과 상기 제1 팽창 수단을 통과한 냉매와 냉각수를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제1 열교환기를 포함하는 제1 열교환부; 실내 냉방을 위한 제2 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창 수단과 상기 제2 팽창 수단을 통과한 냉매와 공기를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제2 열교환기를 포함하는 제2 열교환부; 상기 압축기의 입력측의 제1 압력값을 검출하는 제1 검출 수단; 상기 압축기의 출력측의 제2 압력값을 검출하는 제2 검출 수단; 및 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고, 검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고, 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값을 검출하고, 검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값의 차이값이 미리 정해진 임계 압력값 이하이면, 상기 압축기를 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 모드가 비활성화되고 상기 제2 모드가 활성화되는 전환이 이루어지는 경우, 제1 팽창 수단을 닫고 상기 제2 팽창 수단을 열고 상기 압축기를 중지시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 모드가 비활성화되고 상기 제1 모드가 활성화되는 전환이 이루어지는 경우, 제2 팽창 수단을 닫고 상기 제1 팽창 수단을 열고 상기 압축기를 중지시킬 수 있다.
실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템은 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매를 응축하는 응축기; 배터리 냉각을 위한 제1 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창 수단과 상기 제1 팽창 수단을 통과한 냉매와 냉각수를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제1 열교환기를 포함하는 제1 열교환부; 실내 냉방을 위한 제2 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창 수단과 상기 제2 팽창 수단을 통과한 냉매와 공기를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제2 열교환기를 포함하는 제2 열교환부; 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고, 타이머를 구동시켜 얻은 경과 시간을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고, 상기 타이머를 구동시켜 경과 시간을 얻고, 상기 경과 시간이 미리 정해진 임계 시간 이상이면, 상기 압축기를 구동시킬 수 있다.
실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템의 제어 방법은 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인하는 단계; 상기 적어도 하나의 전환이 이루어졌으면, 압축기를 정시시키는 단계; 상기 압축기의 입력측의 제1 압력값과 출력측의 제2 압력값을 검출하는 단계; 및 검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계에서는 검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값의 차이값이 미리 정해진 임계 압력값 이하이면, 상기 압축기를 구동시킬 수 있다.
실시예에 따른 차량용 배터리 냉각 시스템의 제어 방법은 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인하는 단계; 상기 적어도 하나의 전환이 이루어졌으면, 압축기를 정시시키는 단계; 및 타이머를 구동시켜 경과 시간을 얻은 경과 시간을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계에서는 상기 타이머를 구동시켜 경과 시간을 얻고, 상기 경과 시간이 미리 정해진 임계 시간 이상이면, 상기 압축기를 구동시킬 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 냉각 모드와 실내 냉방 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우 압축기의 구동 시점을 제어함으로써, 냉매 파열음 발생을 방지할 수 있다.
실시예에 따르면, 모든 전환 시 압축기의 구동 시점을 제어하여 냉매 파열음 발생을 방지하는 것이 가능하기 때문에 시스템을 안정적으로 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 배터리 냉각 시스템의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 검출 수단의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예에서는, 압축기의 입력측과 출력측에 압력을 측정하기 위한 검출 수단을 구비하고, 배터리 냉각 모드와 실내 냉방 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지면 압축기의 입력측과 출력측의 압력값을 기초로 압축기의 구동 시점을 제어하도록 한, 새로운 제어 방안을 제안한다.
실시예에서는, 배터리 냉각 모드와 실내 냉방 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지면 타이머를 구동시켜 얻은 경과 시간을 기초로 압축기의 구동 시점을 제어하도록 한, 새로운 제어 방안을 제안한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템은 배터리 냉각과 실내 냉방을 위한 냉각부(100) 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.
냉각부(100)는 압축기(110), 응축기(111), 제1 열교환부(112), 제2 열교환부(113), 제1 검출 수단(114a), 제2 검출 수단(114b), 리저버 탱크(120), 제1 펌프(121), 배터리(122), 히터(123), 제1 밸브(124), 제2 펌프(125), 전장 부품(126), 라디에이터(127), 팬(128), 제2 밸브(129)를 포함할 수 있다.
냉매가 흐르는 냉매 순환 라인 상에는 압축기(110), 응축기(111), 제1 열교환부(112), 제2 열교환부(113), 검출 수단(114)이 배치될 수 있다.
냉매 순환 라인은 배터리 냉각을 위한 냉매를 순환시키는 제1 냉매 순환 라인과 실내 냉방을 위한 냉매를 순환시키는 제2 냉매 순환 라인을 포함한다.
압축기(110)는 냉매를 압축하고, 응축기(111)는 냉매를 응축할 수 있다.
제1 열교환부(112)는 배터리 냉각을 위한 열교환부로, 제1 냉매 순환 라인을 흐르는 냉매와 냉각수 순환 라인을 흐르는 냉각수를 열교환시킬 수 있다.
제1 열교환부(112)는 제1 팽창 수단(112a)과 제1 열 교환기(112b)를 포함할 수 있다. 제1 팽창 수단(112a)은 응축된 냉매를 팽창시키고, 제1 열 교환기(112b)는 제1 팽창 수단(112a)을 통과한 냉매와 냉각수를 열교환시켜 압축기로 순환시킬 수 있다.
이때, 제1 팽창 수단(112a)은 연비 등 고려 조건에 따라 냉매를 차단하는 기능이 있어야 하고, 온/오프 방식의 솔레노이드 TXV(Thermal eXpansion Valve) 또는 부하별 냉매 유량을 제어하는 EXV(Electronic Expansion Valve)일 수 있다.
제2 열교환부(113)는 실내 냉방을 위한 열교환부로, 제2 냉매 순환 유로를 흐르는 냉매를 증발시키는 방식으로 냉매와 공기를 열 교환시킬 수 있다.
제2 열교환부(113)는 제2 팽창 수단(113a)과 제2 열 교환기(113b)를 포함할 수 있다. 제2 팽창 수단(113a)은 응축된 냉매를 팽창시키고, 제2 열 교환기(113b)는 제2 팽창 수단(113a)을 통과한 냉매와 공기를 열교환시켜 압축기로 순환시킬 수 있다.
이때, 제2 팽창 수단(113a)은 연비 등 고려 조건에 따라 냉매를 차단하는 기능이 있어야 하고, 온/오프 방식의 솔레노이드 TXV(Thermal eXpansion Valve) 또는 하별 냉매 유량을 제어하는 EXV(Electronic Expansion Valve)일 수 있다.
제1 검출 수단(114a)은 압축기(110)의 출력측에 배치되고, 압축기(110)와 응축기(111) 또는 응축기(111)와 제1 열교환부(112) 또는 제2 열교환부(113) 사이의 압력값을 검출할 수 있다.
제2 검출 수단(114b)은 압축기(110)의 입력측에 배치되고, 제1 열교환부(112) 또는 제2 열교환부(113)와 압축기(110) 사이의 압력값을 검출할 수 있다.
이때, 제1 검출 수단(114a)과 제2 검출 수단(114)은 배터리 냉각 모드에서 실내 냉방 모드로의 전환 요청이 있는 경우 압력값을 검출할 수 있다.
냉각수가 흐르는 냉각수 순환 라인 상에는 제1 열교환부(112), 리저버 탱크(reserver tank)(120), 제1 펌프(pump)(121), 배터리(122), 히터(heater)(123), 제1 밸브(valve)(124), 제2 펌프(125), 전장 부품(126), 라디에이터(radiator)(127), 팬(fan)(128), 제2 밸브(129)가 배치될 수 있다.
리저버 탱크(120)는 배터리 냉각을 위한 냉각수를 저장하고, 제1 펌프(121)는 리저버 탱크에 저장된 냉각수를 순환시켜 배터리(122)를 냉각시킬 수 있다.
히터(123)는 배터리(122)를 통과한 냉각수를 가열시키고, 제1 열교환부(112)는 가열시킨 냉각수와 냉매를 열교환시켜 순환시킬 수 있다.
제1 밸브(124)는 제어 명령에 따라 냉각수 순환 라인을 개폐시킬 수 있다. 제1 밸브(124)는 3방향 밸브(3way valve)로서, 냉각수를 전장 부품(126)으로 보내거나 리저브 탱크(120)로 바이패스(bypass)시킬 수 있다.
제2 펌프(125)는 제1 밸브(124)를 통과한 냉각수를 순환시켜 전장 부품(126)을 냉각시킬 수 있다.
라디에이터(127)는 전장 부품(126)을 통과한 냉각수를 외기와 열교환시킬 수 있고, 팬(128)은 외기를 라디에이터(127)로 이동시킬 수 있다.
제2 밸브(129)는 제어 명령에 따라 냉각수 순환 라인을 개폐시킬 수 있다. 제2 밸브(129)는 3방향 밸브(3way valve)로서, 냉각수를 리저버 탱크(120)로 보내거나 전장 부품(126)으로 바이패스(bypass)시킬 수 있다.
제어부(200)는 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인하고, 적어도 하나의 전환이 이루어졌으면 제1 검출 수단(114a)으로부터 검출된 압축기의 입력측의 제1 압력값과 제2 검출 수단(114b)으로부터 검출된 압축기의 출력측의 제2 압력값을 획득할 수 있다.
제어부(200)는 획득한 제1 압력값과 제2 압력값의 차이값과 미리 정해진 임계 압력을 비교하여 압축기의 구동 시점을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(200)는 차이값이 임계 압력 이하이면 압축기를 구동시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 배터리 냉각 시스템의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템은 배터리 냉각을 위한 제1 모드가 활성화된 경우 제1 냉매 순환 라인을 따라 냉매를 순환시킬 수 있다.
이때, 제1 열교환부(112)의 제1 팽창 수단(112a)은 온 되고, 제2 열교환부(113)의 제2 팽창 수단(113a)은 오프될 수 있다.
제1 열교환부(112)는 제1 냉매 순환 라인에 흐르는 냉매를 냉각수 순환 라인에 흐르는 냉각수와 열 교환시킴으로써 배터리를 냉각시킬 수 있다.
도 2b를 참조하면, 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템은 실내 냉방을 위한 제2 모드가 활성화된 경우 제2 냉매 순환 라인을 따라 냉매를 순환시킬 수 있다.
이때, 제1 열교환부(112)의 제1 팽창 수단(112a)은 오프 되고, 제2 열교환부(113)의 제2 팽창 수단(113a)은 온 될 수 있다.
제2 열교환부(113)는 제2 냉매 순환 라인에 흐르는 냉매를 증발시키는 방식으로 공기와 열 교환시킴으로써 실내를 냉방 시킬 수 있다.
도 2c를 참조하면, 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템은 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드가 모두 활성화된 경우 제1 냉매 순환 라인과 제2 냉매 순환 라인을 따라 냉매를 순환시킬 수 있다.
이때, 제1 열교환부(112)의 제1 팽창 수단(112a)은 온 되고, 제2 열교환부(113)의 제2 팽창 수단(113a)도 온 될 수 있다.
제1 열교환부(112)는 제1 냉매 순환 라인에 흐르는 냉매를 냉각수 순환 라인에 흐르는 냉각수와 열 교환시킴으로써 배터리를 냉각시킬 수 있고, 제2 열교환부(113)는 제2 냉매 순환 라인에 흐르는 냉매를 증발시키는 방식으로 공기와 열 교환시킴으로써 실내를 냉방 시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 검출 수단의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 제1 검출 수단(114a‘)은 도 1과 같이 압축기(110)와 응축기(111) 사이에 설치되지 않고, 응축기(111)와 제1 열교환부(112) 또는 제2 열교환부(113) 사이에 설치될 수 있으며 그 기능은 동일하다.
도 3b를 참조하면, 제2 검출 수단(114b’)은 도 1과 같이 압축기(110)의 입력측에 설치되지 않고, 제1 열교환부(112)의 출력측 또는 제2 열교환부(113)의 출력측에 설치될 수 있으며 그 기능은 동일하다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 제어부는 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인할 수 있다(S410).
다음으로, 제어부는 전환이 이루어졌으면, 압축기를 정지시킬 수 있다(S420).
다음으로, 제어부는 제1 검출 수단과 제2 검출 수단을 통해 압축기의 입력측의 제1 압력값과 출력측의 제2 압력값을 검출할 수 있다(S430). 즉, 제어부는 제1 검출 수단과 제2 검출 수단에 각각 압력 측정 명령을 인가하고 이에 대한 응답으로 제1 검출 수단과 제2 검출 수단으로부터 각각 측정된 제1 압력값과 제2 압력값을 획득할 수 있다.
다음으로, 제어부는 검출된 제1 압력값과 제2 압력값의 차이값을 산출하고(S440), 산출된 차이값과 미리 정해진 임계 압력을 비교할 수 있다(S450).
다음으로, 제어부는 그 비교한 결과로 측정된 차이값이 임계 압력 이하이면, 압축기를 구동시킬 수 있다(S460).
반면, 제어부는 그 비교한 결과로 측정된 차이값이 임계 압력을 초과하면, 제1 압력값과 제2 압력값을 검출하는 과정부터 반복 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템은 배터리 냉각과 실내 냉방을 위한 냉각부(100), 제어부(200) 및 타이머(210)를 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템은 도 1에 도시된 제1 실시예의 배터리 냉각 시스템의 제1 검출 수단과 제2 검출 수단이 구비되지 않을 뿐 그 구성 및 기능이 동일하며, 타이머(210)가 더 구비될 수 있다.
이때, 타이머(210)는 제1 모드와 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환 시 구동될 수 있다.
제어부(200)는 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인하고, 전환이 이루어졌으면 타이머를 구동시켜 경과 시간을 획득할 수 있다.
제어부(200)는 획득한 경과 시간과 미리 정해진 임계 시간을 비교하여 그 비교한 결과에 따라 압축기의 구동 시점을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(200)는 경과 시간이 임계 시간 이상이면 압축기를 구동시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 냉각 시스템의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 제어부는 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인할 수 있다(S610). 예컨대, 1)제1 모드의 활성화와 비활성화 간 전환, 2)제2 모드의 활성화와 비활성화 간 전환, 3)제1 모드와 제2 모드 각각의 활성화와 비활성화 간 전환을 모두 포함할 수 있다.
다음으로, 제어부는 전환이 이루어졌으면, 압축기를 정지시킬 수 있다(S620).
다음으로, 제어부는 타이머를 구동시켜 경과 시간을 얻을 수 있다(S630).
다음으로, 제어부는 경과 시간과 미리 정해진 임계 시간을 비교할 수 있다(S640).
다음으로, 제어부는 그 비교한 결과로 경과 시간이 임계 시간 이상이면, 압축기를 구동시킬 수 있다(S650).
반면, 제어부는 그 비교한 결과로 경과 시간이 임계 시간 미만이면, 압축기를 정지한 상태에서 경과 시간을 비교하는 과정을 반복 수행할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 냉각부
110: 압축기
111: 응축기
112: 제1 열교환부
113: 제2 열교환부
114a: 제1 검출 수단
114b: 제2 검출 수단
120: 리저버 탱크
121: 제1 펌프
122: 배터리
123: 히터
124: 제1 밸브
125: 제2 펌프
126: 전장 부품
127: 라디에이터
128: 쿨링 팬
128: 제2 밸브
200: 제어부
210: 타이머

Claims (10)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 냉매를 응축하는 응축기;
    배터리 냉각을 위한 제1 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창 수단과 상기 제1 팽창 수단을 통과한 냉매와 냉각수를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제1 열교환기를 포함하는 제1 열교환부;
    실내 냉방을 위한 제2 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창 수단과 상기 제2 팽창 수단을 통과한 냉매와 공기를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제2 열교환기를 포함하는 제2 열교환부;
    상기 압축기의 입력측의 제1 압력값을 검출하는 제1 검출 수단;
    상기 압축기의 출력측의 제2 압력값을 검출하는 제2 검출 수단; 및
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고, 검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 제어부를 포함하는, 차량용 배터리 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고,
    상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값을 검출하고,
    검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값의 차이값이 미리 정해진 임계 압력값 이하이면, 상기 압축기를 구동시키는, 차량용 배터리 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드가 비활성화되고 상기 제2 모드가 활성화되는 전환이 이루어지는 경우, 제1 팽창 수단을 닫고 상기 제2 팽창 수단을 열고 상기 압축기를 중지시키는, 차량용 배터리 냉각 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 모드가 비활성화되고 상기 제1 모드가 활성화되는 전환이 이루어지는 경우, 제2 팽창 수단을 닫고 상기 제1 팽창 수단을 열고 상기 압축기를 중지시키는, 차량용 배터리 냉각 시스템.
  5. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 냉매를 응축하는 응축기;
    배터리 냉각을 위한 제1 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창 수단과 상기 제1 팽창 수단을 통과한 냉매와 냉각수를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제1 열교환기를 포함하는 제1 열교환부;
    실내 냉방을 위한 제2 모드에 따라 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창 수단과 상기 제2 팽창 수단을 통과한 냉매와 공기를 열교환시켜 상기 압축기로 순환시키는 제2 열교환기를 포함하는 제2 열교환부;
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고, 타이머를 구동시켜 얻은 경과 시간을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 제어부를 포함하는, 차량용 배터리 냉각 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어지는 경우, 상기 압축기를 중지시키고,
    상기 타이머를 구동시켜 경과 시간을 얻고, 상기 경과 시간이 미리 정해진 임계 시간 이상이면, 상기 압축기를 구동시키는, 차량용 배터리 냉각 시스템.
  7. 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인하는 단계;
    상기 전환이 이루어졌으면, 압축기를 정시시키는 단계;
    상기 압축기의 입력측의 제1 압력값과 출력측의 제2 압력값을 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 단계를 포함하는, 차량용 배터리 냉각 시스템의 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어하는 단계에서는,
    검출된 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값의 차이값이 미리 정해진 임계 압력값 이하이면, 상기 압축기를 구동시키는, 차량용 배터리 냉각 시스템의 제어 방법.
  9. 배터리 냉각을 위한 제1 모드와 실내 냉방을 위한 제2 모드 중 적어도 하나의 활성화와 비활성화 간 전환이 이루어졌는지를 확인하는 단계;
    상기 전환이 이루어졌으면, 압축기를 정시시키는 단계; 및
    타이머를 구동시켜 경과 시간을 얻은 경과 시간을 기초로 상기 압축기의 구동 시점을 제어하는 단계를 포함하는, 차량용 배터리 냉각 시스템의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어하는 단계에서는,
    상기 타이머를 구동시켜 경과 시간을 얻고, 상기 경과 시간이 미리 정해진 임계 시간 이상이면, 상기 압축기를 구동시키는, 차량용 배터리 냉각 시스템의 제어 방법.
KR1020200006470A 2020-01-17 2020-01-17 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법 KR20210092946A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200006470A KR20210092946A (ko) 2020-01-17 2020-01-17 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200006470A KR20210092946A (ko) 2020-01-17 2020-01-17 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210092946A true KR20210092946A (ko) 2021-07-27

Family

ID=77125385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200006470A KR20210092946A (ko) 2020-01-17 2020-01-17 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210092946A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190016709A (ko) 2017-08-09 2019-02-19 현대자동차주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
KR20190021506A (ko) 2017-08-22 2019-03-06 현대자동차주식회사 차량용 배터리 냉각시스템 및 제어방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190016709A (ko) 2017-08-09 2019-02-19 현대자동차주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
KR20190021506A (ko) 2017-08-22 2019-03-06 현대자동차주식회사 차량용 배터리 냉각시스템 및 제어방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2102563B1 (en) Air conditioning systems and methods having free-cooling pump-protection sequences
KR100870540B1 (ko) 냉장고의 제어방법
US11331978B2 (en) Integrated heat management system of vehicle
KR102673161B1 (ko) 온도 조절 냉각 시스템 및 이의 제어 방법
US11351838B2 (en) Thermal management system for vehicle
JP2009097779A (ja) 超臨界冷凍サイクル
CN111976414B (zh) 一种热管理***的控制方法及***
WO2008091109A1 (en) Method and apparatus for defrosting
KR20210092945A (ko) 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법
KR20210092946A (ko) 차량용 배터리 냉각 시스템 및 그 제어 방법
CN109664724B (zh) 一种控制用于车辆的空气调节***的方法及***
JPH11223407A (ja) ヒートポンプ式空調装置
WO2022038869A1 (ja) 電池温調システム
KR20080013033A (ko) 공기조화기 및 그 제어 방법
KR20040049209A (ko) 공기조화기의 난방 운전 방법
JPH04236062A (ja) 空気調和機
KR100366450B1 (ko) 스테핑모터밸브 제어방법 및 장치
WO2022195663A1 (ja) 冷凍サイクル装置
KR102478147B1 (ko) 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치 및 이를 이용한 냉난방 방법
JP2000088362A (ja) ヒートポンプ式空気調和機
KR20240010792A (ko) 베이퍼 인젝션 히트펌프 시스템 및 이의 운영 방법
KR20070050298A (ko) 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법
KR20240010791A (ko) 베이퍼 인젝션 히트펌프 시스템 및 이의 운영 방법
JP2000088363A (ja) ヒートポンプ式空気調和機
KR100790830B1 (ko) 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal