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WO2011111949A2 - 자동차 및 그의 제어방법 - Google Patents

자동차 및 그의 제어방법 Download PDF

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WO2011111949A2
WO2011111949A2 PCT/KR2011/001458 KR2011001458W WO2011111949A2 WO 2011111949 A2 WO2011111949 A2 WO 2011111949A2 KR 2011001458 W KR2011001458 W KR 2011001458W WO 2011111949 A2 WO2011111949 A2 WO 2011111949A2
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WO
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temperature
air
vehicle
refrigerant
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황재철
염승훈
하정주
윤현우
김태진
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V ENS Co Ltd
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V ENS Co Ltd
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle and a control method thereof, and more particularly, to a motor vehicle and a control method thereof that can contribute to an improved performance and longer life of the battery by cooling the battery effectively.
  • An automobile is a means of transportation that can carry passengers or cargo by generating power from an engine, transmitting the generated power to wheels, and driving on a road.
  • Automobiles can be divided into a chassis (body) and the various devices that are organically connected to form a large appearance.
  • the chassis includes major engines such as power transmission, steering, suspension, and braking, as well as the engine that drives driving.
  • a four-stroke internal combustion engine is an internal combustion engine that finishes one cycle by four strokes: suction, compression, explosion, and exhaust, and is the most common example of a reciprocating engine.
  • the internal combustion engine mainly uses volatile fuel, compresses the fuel in a state where the fuel is well mixed with oxygen in the air, and then directly obtains the kinetic energy by using the thermal energy generated during the combustion.
  • Electric vehicles are pollution-free cars with no emissions or noise.
  • high production costs, low running speeds, short running distances and overheating of batteries have not been practical.
  • An object of the present invention is to provide an automobile and a control method thereof which can cool a battery more effectively.
  • Still another object of the present invention is to provide an automobile and a control method thereof capable of controlling humidity inside a battery.
  • An automobile according to the present invention includes a plurality of cell modules, a battery used as an energy source, a battery cooling unit for supplying cold air for cooling the battery, and air supplied from the battery cooling unit to the cell module. Include cold air ducts to guide to.
  • a vehicle used as an energy source, an air conditioner for air conditioning the vehicle compartment with a refrigerant, a part of the refrigerant circulating the air conditioner and the air blown from the vehicle compartment Heat exchange and a battery cooling unit for cooling the battery by introducing the heat-exchanged air into the battery.
  • a vehicle used as an energy source, an air conditioner for air conditioning the vehicle compartment with a refrigerant, a battery temperature sensor for sensing the temperature of the battery, and The battery heat-exchanged by the vehicle temperature sensor for sensing a temperature and the air inside the vehicle according to the temperature inside the vehicle as it is blown to the battery or heat exchange between the air in the vehicle and the refrigerant circulating the air conditioner Controlling the operation of the battery cooling unit according to the temperature of the battery, and controlling the operation of the battery cooling unit according to the temperature of the battery, and cooling the battery by cooling the battery. It includes a control unit for controlling the temperature of the air supplied to the battery.
  • the control method of the vehicle according to the present invention, the battery temperature detection step of detecting the temperature of the battery, the vehicle temperature detection step of detecting the temperature in the vehicle, comparing the detected battery temperature and the preset battery temperature Comparing the battery temperature step, and if the detected battery temperature is higher than the set battery temperature, the vehicle temperature comparison step of comparing the detected vehicle temperature and the preset room temperature, and if the detected vehicle temperature is higher than the set room temperature, And operating a conditioner to cool the air blown from the vehicle compartment, and then supplying the cooled air to the battery to cool the battery.
  • the vehicle according to another aspect of the present invention, a battery used as an energy source, a dehumidification unit for supplying cold air into the battery, dehumidifying the inside of the battery, and the dehumidification unit according to the humidity inside the battery
  • a control unit for controlling the operation of the.
  • control method of the vehicle according to another aspect of the present invention, the sensing step of detecting the temperature and the relative humidity inside the battery, to obtain the dew point temperature from the values detected in the sensing step, the current temperature and the inside of the battery And a dehumidifying step of dehumidifying the inside of the battery when the difference value obtained in the calculating step is within a preset range.
  • the air cooled by the battery is configured to escape to the outside by the pressure difference between the inside and outside of the battery, there is an advantage that the structure can be simplified since a separate suction device is not required.
  • a vehicle includes a battery cooling unit that heats and cools the air blown from a vehicle and then supplies the battery to the battery, thereby minimizing the influence of the air temperature of the vehicle while using the air in the vehicle, thereby allowing the battery to be used.
  • a battery cooling unit that heats and cools the air blown from a vehicle and then supplies the battery to the battery, thereby minimizing the influence of the air temperature of the vehicle while using the air in the vehicle, thereby allowing the battery to be used.
  • the vehicle and its control method is configured to sense the temperature of the battery and the compartment, determining whether to cool the vehicle air supplied to the battery while considering the temperature of the compartment as well as the battery temperature.
  • the battery can be cooled more efficiently by adjusting the rotational speed of the blower fan. Therefore, overheating of the battery can be prevented and the life of the battery can be increased.
  • an automobile and a control method thereof includes a dehumidifying unit for supplying cold air to the inside of the battery to dehumidify the inside of the battery, thereby controlling humidity in the battery and causing electrical risks and failures due to condensation. There is an effect that can reduce.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle body and a battery of a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a battery to which a cooling unit is coupled according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating a cooling unit and a cold air duct according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a cross-sectional view showing the cold air flow of the cold air duct according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the flow of cold air in the cold air duct according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating a vent according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing the configuration of a battery cooling system of a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a control flow of a battery cooling system of a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of a battery cooling system of a vehicle according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a control flow of the battery cooling system of a vehicle according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a control method of a battery cooling system of a vehicle according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a battery and a dehumidification unit according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration for dehumidifying a battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of dehumidifying a battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle body and a battery of a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • a vehicle body of a vehicle includes a front vehicle body 10 in which a motor and a component of a power transmission system are mounted, and a central vehicle body 20 in which a passenger may ride and sit. It is configured to include a rear vehicle body 30 that can store spare tires and other objects.
  • the bodies 10 to 30 form a closed space to arrange various devices therein and to accommodate occupants or cargo. It is also necessary to have a structure that can open and close a part to facilitate occupants, cargo access, and maintenance of various devices. It is also important to protect occupants, cargo, and various devices from rain, wind, and dust from the outside.
  • the shape of the vehicle bodies 10 to 30 is the appearance of the vehicle as it is.
  • the front vehicle body 10 forms a well well and is provided with a motor and a transmission.
  • the front body 10 is provided with a steering device for adjusting the direction of the rotation axis of the front wheel to change the direction of travel of the vehicle, and a front wheel suspension device so that the vibration of the road surface does not directly contact the vehicle body.
  • the front vehicle body 10 needs to support the front wheels of the front wheel suspension device, in which heavy objects such as a motor, a transmission, and various auxiliary mechanisms are concentrated and mounted. In the front wheel drive vehicle, the driving force is also in charge of the front vehicle body 10.
  • the front vehicle body 10 is broken when the dog is impacted due to an accident or the like to absorb the shock so that a strong force is not transmitted to the cabin.
  • Each part of the front vehicle body 10 is fixed or welded to the front vehicle body with a bolt or nut, and is capable of separating only the outer plate parts such as the front fender and the hood.
  • central body 20 is a vehicle, i.e., a place where a passenger occupies, most of the interior space increases.
  • the central vehicle body 20 has a floor 21 on which a battery 40, which will be described later, is mounted on a lower surface thereof, a central tunnel 23 formed at the center of the floor, and a left side of the floor 21, It includes a side tunnel 24 provided at the right edge.
  • the floor 21 is a panel having a high strength and a large area as a floor surface in a vehicle interior.
  • the center tunnel 23 is formed to be led upwards and long in the front and rear directions.
  • the center tunnel 23 may be integrally formed on the floor 21, or may be separately formed and coupled by welding or the like.
  • the side tunnel 24 is formed long in the front-rear direction so as to be the base of each pillar, and may also be referred to as a side member.
  • the front pillar (not shown) and the center pillar (not shown) may be coupled to the side tunnel 24.
  • the side tunnel 24 may be formed integrally with the floor 21, or may be separately formed and joined by welding or the like.
  • the rear vehicle body 30 may be provided with a rear wheel suspension (not shown) so that the vibration of the road surface does not directly touch the vehicle.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the battery shown in Figure 1
  • Figure 3 is a perspective view showing a battery coupled to the cooling unit according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a first embodiment of the present invention
  • 5 is an exploded perspective view illustrating a cooling unit and a cold air duct
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a cold air flow of a cold air duct according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view of the cold air duct according to the first embodiment of the present invention
  • 7 is a perspective view illustrating a cold air flow
  • FIG. 7 is a view illustrating a vent according to a first embodiment of the present invention.
  • the battery 40 supports a plurality of cell modules 41 and is coupled to the floor 21, and the plurality of battery carriers 42 are located above the battery carrier 42.
  • the battery cover 43 may be disposed to surround the cell module 41.
  • the battery 40 may also be referred to as a battery pack or an energy storage module (ESM). In this embodiment, the battery 40 is referred to as a battery.
  • ESM energy storage module
  • the cell module 41 is also called a cell module assembly (CMA), hereinafter referred to as a cell module.
  • CMA cell module assembly
  • the plurality of cell modules 41 may generate current and may be stacked in the vertical direction, or may be stacked in the front, rear, or left and right directions.
  • the battery carrier 42 may be coupled to the floor 21 by a fastening member such as a bolt.
  • the battery cover 43 is formed to cover the plurality of cell modules 41, and the battery cooling unit 60 and the cold air duct 80, which will be described later, may be combined.
  • the battery 40 includes a battery cooling unit 60 for supplying cold air for cooling the battery 40, and an outer side of the battery 40. ) And an external duct 70 connecting the battery cooling unit 60 and the inside of the battery 40 to guide the air supplied from the battery cooling unit 60 to the cell module 41. Cold air duct 80 is combined
  • the vehicle further includes an air conditioner (not shown) for air conditioning the vehicle compartment by the refrigerant.
  • the air conditioner may include a compressor, a condenser, an evaporator, and an expansion device.
  • the battery cooling unit 60 is a heat exchanger 62 for heat exchange between the refrigerant bypassed in the air conditioner (not shown) and the air introduced into the cold air duct 80, and a blowing fan 64 for blowing air. ).
  • the heat exchanger 62 may be an evaporator in which the refrigerant bypassed by the air conditioner (not shown) is evaporated.
  • the heat exchanger 62 may be installed separately from the air conditioner (not shown), or may use an evaporator in the air conditioner (not shown). In the present embodiment, the heat exchanger 62 will be described as being installed separately from the evaporator in the air conditioner (not shown).
  • the heat exchanger 62 is installed separately from the evaporator in the air conditioner (not shown), and configured to exchange heat with the refrigerant bypassed in the air conditioner (not shown), whereby the temperature of the cold air is influenced by the interior temperature. You can get less.
  • the blower fan 64 may blow outside air or air in a vehicle to the heat exchanger 62.
  • the battery cooling unit 60 may be fixedly installed on the battery carrier 42 or may be fastened to the floor 21 by a separate fastening member.
  • the battery cooling unit 60 may be directly connected to the battery cover 43 or may be connected by the external duct 70. In this embodiment, the battery cooling unit 60 is described as being connected to the battery cover 43 by the outer duct 70.
  • the battery cover 43 is formed with a duct connector 43a to which the outer duct 70 is connected.
  • One end of the outer duct 70 may be coupled to the battery cooling unit 60, and the other end may be inserted into the battery cover 43 through the duct connector 43a.
  • the battery cooling unit 60 is disposed at the rear of the battery 40, the cold air duct 80 may be arranged long in the front-rear direction so that the cool air is supplied toward the front.
  • the cold air duct 80 may be made of one, and may have a plurality of outlets through which cold air is discharged, or a plurality of ducts may be combined. In this embodiment, the cold air duct 80 is described as two ducts are connected in communication.
  • the cold air duct 80 is a first cold air duct 82 is connected to the outer duct 70 in the duct connector (43a), and the first cold air duct 82 is connected to the longitudinally arranged in the longitudinal direction Two cold air ducts 84;
  • the first cold air duct 82 may be formed to be bent to the L-shape.
  • the first cold air duct 82 and the second cold air duct 84 may be arranged to prevent interference with the plurality of cell modules 41 inside the battery cover 43.
  • the first cold air duct 82 and the second cold air duct 84 may be disposed above the inside of the battery cover 43 and may be disposed between the cell modules 41 arranged in two rows.
  • the cold air duct 80 may include a plurality of outlets spaced apart from each other by a predetermined interval in the longitudinal direction of the cold air duct 80 to discharge cold air at a plurality of positions.
  • the plurality of outlets are formed in the first cold air duct 82 and are formed in the sub outlet 82a for discharging only a portion of the cold air supplied from the battery cooling unit 60 and the second cold air duct 84. It may include a main outlet (84a) for discharging the remaining cold air discharged from the sub outlet (82a).
  • the main outlet 84a may be disposed far from the vent unit 90 to be described later.
  • the main outlet 84a may be disposed opposite to the vent unit 90 and may be disposed to be spaced apart from the vent unit 90 by a predetermined distance. That is, the vent unit 90 may be disposed at the rear side of the battery cover 43, and the main outlet 84a may be disposed near the inner side of the front surface of the battery cover 43.
  • Each of the sub outlet 82a and the main outlet 84a may have a plurality of discharge holes, and in this embodiment, two discharge holes are formed.
  • the sub discharge port 82a and the main discharge port 84a each have two discharge holes, so that air can be discharged in the left and right directions.
  • the ratio of the discharge D_main discharged from the main discharge port 84a and the discharge D_sub discharged from the sub discharge port 82a is between the main discharge port 84a and the sub discharge port 82a. It can be set to the ratio of the distance (L-L2) and the distance (L2) between the vent unit 90 and the sub discharge port (82a) to be described later.
  • the distribution of the discharge amount D_main discharged from the main discharge port 84a and the discharge amount D_sub discharged from the sub discharge port 82a may determine the internal volume of the battery 40 and the number of the cell modules 41. It is of course also possible to set in consideration.
  • a plurality of slit holes 84b may be formed in the second cold air duct 84 so that cold air is injected.
  • the plurality of slit holes 84 may each have a slit shape, such as a cut, and may be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the slit hole 84b may be formed on the side surface of the second cold air duct 84 such that cold air is injected laterally.
  • the battery cover 43 is provided with a vent unit 90 so that the air in the battery 40 escapes to the outside.
  • the vent unit 90 is disposed at the rear side of the battery cover 43 to allow air to escape backwards.
  • the vent unit 90 may be provided in plural, and in the present exemplary embodiment, two vent units 90 are disposed to be spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the battery cover 43 is provided with a mounting hole 43b to fit the vent unit 90.
  • the vent unit 90 may have a plurality of vent holes 90a and may have a frame shape so as to be mounted in the mounting hole 43b.
  • the vent hole 90a may be provided with an air guide 90b for guiding the escape of air.
  • the vehicle controls the driving of the battery cooling unit 60 according to a temperature sensor (not shown) for sensing the temperature of the battery 40 and the temperature detected by the temperature sensor (not shown). It may further include a controller (not shown).
  • the controller may control the driving of the battery cooling unit 60 according to the temperature detected by the temperature sensor (not shown).
  • the heat exchanger 60 serves as an evaporator, the air in the heat exchanger 60 is deprived of heat to the refrigerant, it can be cold air of low temperature.
  • Cold air flows into the first cold air duct 82 and the second cold air duct 84 through the outer duct 70.
  • Some of the cold air flowing through the first cold air duct 82 is discharged into the battery 40 through the sub outlet 82a to cool the plurality of cell modules 41.
  • the remaining cold air flows along the second cold air duct 84 and is discharged into the battery 40 through the main outlet 84a.
  • the cold air discharged through the main outlet 84a cools the front side of the battery 40.
  • the cold air flowing along the second cold air duct 84 is laterally exited through the slit hole 84b.
  • the cold air exiting through the slit hole 84b is a very small amount, which can control the overall ambient temperature in the battery 40.
  • the air discharged into the battery 40 and cooling the plurality of cell modules 41 is discharged to the outside through the vent hole 90a.
  • Air cooled by the plurality of cell modules 41 may escape through the vent hole 90a due to a pressure difference between the battery 40 and the outside. That is, a separate suction device for discharging air is not required.
  • the cool air is sufficiently cooled by the plurality of cell modules 41 to the outside. You can get out.
  • FIG 8 is a block diagram showing the configuration of a battery cooling system of a vehicle according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a block diagram showing the control flow of the battery cooling system of the vehicle according to a second embodiment of the present invention It is also.
  • an automobile according to a second exemplary embodiment of the present invention includes an air conditioner 200 for air conditioning a vehicle compartment with a refrigerant, a portion of the refrigerant circulating the air conditioner 200, and the vehicle compartment. And a battery cooling unit 1260 for heat-exchanging the air blown from (2) and introducing the heat-exchanged air into the battery 40 to cool the battery 40, and the configuration of the other battery 40 and the like. Since the operation is similar to that of the first embodiment, the same reference numerals are used for the same configuration, and detailed description of the same configuration is omitted.
  • the air conditioner 200 includes a compressor 202 for compressing a refrigerant, a condenser 204 for condensing the refrigerant from the compressor 202, and an expansion valve 206 for expanding the refrigerant from the condenser 204. And a compartment heat exchanger 208 for evaporating the refrigerant from the expansion valve 206, and the compressor 202 and the condenser 204, the expansion valve 206, and the compartment heat exchanger 208.
  • a refrigerant circulation flow path for circulating the refrigerant may be included.
  • the side surface of the vehicle heat exchanger 208 is installed a vehicle blowing fan 210 for blowing outside air.
  • the vehicle heat exchanger 208 and the vehicle compartment 2 are connected to the first duct 216, and the air cooled by heat exchange in the vehicle heat exchanger 208 is cooled through the first duct 216. It flows into the compartment 2 and cools the compartment 2.
  • the refrigerant circulation flow path includes a first refrigerant circulation path 212 for guiding the refrigerant from the vehicle heat exchanger 208 to the condenser 204 via the compressor 202 and the refrigerant from the condenser 204. It may include a second refrigerant circulation passage 214 for circulating to the vehicle heat exchanger (208).
  • the battery cooling unit 260 uses a battery blowing fan 264 for blowing air in the vehicle compartment 2 and heat from the refrigerant circulating through the air conditioner 200 from the vehicle compartment 2.
  • the battery may include a heat exchanger 262 for heat exchange of the introduced air.
  • the battery heat exchanger 262 is connected by the refrigerant bypass flow path 220 from the second refrigerant circulation flow path 214.
  • a refrigerant control valve 222 for controlling whether the refrigerant is bypassed and the bypass flow rate is installed.
  • the refrigerant bypass passage 220 bypasses some of the refrigerant from the condenser 204 and guides the refrigerant to the battery heat exchanger 262.
  • An expansion valve 221 may be installed in the refrigerant bypass flow path 220.
  • the battery heat exchanger 262 may be connected by the first refrigerant circulation passage 212 and the third refrigerant circulation passage 214.
  • the third refrigerant circulation passage 218 guides the refrigerant from the battery heat exchanger 262 to the compressor 202.
  • the battery heat exchanger 262 may be installed separately from the vehicle heat exchanger 208 so that the battery heat exchanger 262 may be controlled independently of the heating and cooling of the vehicle compartment.
  • the battery heat exchanger 262 and the compartment 2 are connected by a second duct 268, and the air in the compartment 2 is connected to the battery heat exchanger 262 through the second duct 268. Is supplied.
  • the air in the compartment 2 is not directly blown to the battery 40 side, the heat exchanger is cooled in the battery heat exchanger 262 and cooled, and then the battery 40 Because the air is blown into the air, the air inside the car can be used and the car air temperature can be less affected.
  • the battery cooling unit 260 and the battery 40 may be connected to the third duct 266. Air cooled by heat exchange in the battery heat exchanger 262 may be introduced into the battery case through the third duct 266.
  • the battery 40 may be provided with a battery temperature sensor 144 that detects the temperature of the battery 40.
  • the battery temperature sensor 144 detects the temperature of the battery 40 in real time or at predetermined time intervals, and transmits the battery 40 to a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the vehicle according to the present invention includes an air conditioning controller (HVAC controller, Heating Ventilation Air-Conditioning, 20) for determining and controlling the state of the air conditioner 200, and the battery temperature sensor 144. And a vehicle control unit (VCM) 100 connected to the air conditioning control unit 20 and controlling the air conditioning control unit 20 according to a signal of the battery temperature sensor 144.
  • HVAC controller Heating Ventilation Air-Conditioning
  • VCM vehicle control unit
  • the vehicle controller 100 is configured to control the overall operation of the vehicle. For example, it is possible to control the operation of the brakes, suspension or cooling fan 102, for example.
  • the vehicle controller 100 may receive a signal for the pressure of the refrigerant detected by the refrigerant pressure sensor 122, and control the rotation speed of the cooling fan 40 according to the detected pressure of the refrigerant.
  • the battery management system 142 manages and controls the overall state of the battery 40. For example, the state of charge of the battery 40 may be determined and the charging time may be controlled, or the state of overheating of the battery 40 may be determined.
  • the air conditioning control unit 20 is connected to the refrigerant pressure sensor 122, the outside air temperature sensor 124, the refrigerant temperature sensor 126, and the evaporator temperature sensor 128 in consideration of sensor values received from each sensor, Control the operation of the compressor 202.
  • the air conditioning control unit 20 may adjust the refrigerant control valve 222 according to the signal transmitted from the vehicle control unit 100 to adjust the amount of refrigerant going to the battery cooling unit 260.
  • the vehicle may further include an input unit 130 for inputting an operation desired by the user.
  • the air conditioning control unit 120 may determine the user's requirements from the signal input from the input unit 130.
  • the high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor 202 flows into the condenser 204 through the first refrigerant circulation passage 212.
  • the refrigerant introduced into the condenser 204 is condensed through heat exchange with external air in the condenser 204 and then flows through the second refrigerant circulation passage 214.
  • At least some of the refrigerant flowing through the second refrigerant circulation passage 214 is bypassed to the refrigerant bypass passage 220, and the other portion is the compartment heat exchanger compartment heat exchanger.
  • the battery temperature sensor 144 senses the temperature of the battery 40, and transmits to the battery management system 142, the battery management system 142 to the vehicle control unit 100 accordingly Send a signal.
  • the air conditioning control unit 20 controls the refrigerant control valve 222 according to the signal transmitted from the vehicle control unit 100 to determine whether the bypass is bypassed and the refrigerant flow rate bypassed. I can regulate it.
  • the flow rate of the refrigerant bypassed to the refrigerant bypass flow path 220 may be reduced or the refrigerant may be blocked. have.
  • heat exchange is performed between the air in the compartment introduced through the second duct 268 and the refrigerant introduced through the refrigerant bypass flow path 220.
  • the air introduced into the battery heat exchanger 262 is cooled by being deprived of heat to the refrigerant and then introduced into the battery 40 through the third duct 266.
  • Cool air introduced into the battery 40 may pass through the plurality of cell modules 41 to cool the battery 40.
  • the battery cooling system of the vehicle configured as described above has an advantage of being able to be less affected by the air temperature of the vehicle while using the air in the vehicle interior.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a battery cooling system of a vehicle according to a third embodiment of the present invention
  • Figure 11 is a block diagram showing the control flow of the battery cooling system of the vehicle according to a third embodiment of the present invention It is also.
  • an automobile according to a third exemplary embodiment of the present invention includes an air conditioner 300 for air-conditioning a vehicle compartment 2 with a refrigerant, a refrigerant circulating through the air conditioner 300, and the vehicle compartment. And a battery cooling unit 360 that heat-exchanges the air blown from (2) and cools the battery with air cooled by heat exchange. Since it is similar to the example, the same code
  • the air conditioner 300 includes a compressor 302 for compressing a refrigerant, a condenser 304 for condensing the refrigerant from the compressor 302, and an expansion valve for expanding the refrigerant from the condenser 304.
  • a compressor 302 for compressing a refrigerant
  • a condenser 304 for condensing the refrigerant from the compressor 302
  • an expansion valve for expanding the refrigerant from the condenser 304.
  • an evaporator 362 for evaporating the refrigerant from the expansion valve 306, and the compressor 302, the condenser 304, the expansion valve 306, and the evaporator 362 are connected to each other. It may include a refrigerant circulation passage 310 to circulate.
  • the battery cooling unit 360 is a heat exchanger that heat-exchanges a blowing fan 364 for blowing air in the vehicle compartment 2, a refrigerant circulating in the air conditioner 300, and air blown from the vehicle compartment 2; Include groups.
  • the heat exchanger of the battery cooling unit 360 will be described that the evaporator 362 of the air conditioner 300 is used. However, the present invention is not limited thereto, and the heat exchanger may be installed separately from the evaporator of the air conditioner 300.
  • the battery cooling unit 360 is connected to the vehicle compartment 2 by a first duct 370. Air in the compartment 2 is supplied to the evaporator 362 through the first duct 370.
  • heat exchange between the air introduced through the first duct 370 and the refrigerant introduced through the refrigerant circulation passage 310 is performed. Since the refrigerant introduced through the refrigerant circulation passage 310 exchanges heat and evaporates, the air is deprived of heat, and thus the air may be cooled.
  • the battery cooling unit 360 is connected to the battery 40 by a second duct 372. Air in the compartment 2 is supplied to the battery 40 through the second duct 372.
  • the vehicle according to the present invention includes a battery temperature sensor 344 for sensing the temperature of the battery 40, a vehicle temperature sensor 392 for detecting a temperature in the vehicle 2, the temperature of the battery and the An HVAC controller (HVAC controller, Heating Ventilation Air-Conditioning, 380) for controlling the operation of the air conditioner 300 according to the temperature in the vehicle, and controlling heat exchange in the battery cooling unit 360, A battery control system (BMS) for managing and controlling the overall state of the battery 40 (BMS) and a vehicle control unit for controlling the air conditioning control unit 380 according to the signal of the battery management system 342. (VCM, Vehicle control module, 390) further.
  • HVAC controller Heating Ventilation Air-Conditioning
  • the battery temperature sensor 344 is installed in the battery 40, detects the temperature of the battery 40 in real time or at predetermined time intervals, and transmits the same to the battery management system (BMS). do.
  • the battery management system 342 manages and controls the overall state of the battery 40. For example, the state of charge of the battery 40 may be determined and the charging time may be controlled, or the state of overheating of the battery 40 may be determined.
  • the air conditioning control unit 380 is connected to a refrigerant pressure sensor (not shown), an outside air temperature sensor (not shown), a refrigerant temperature sensor (not shown), and an evaporator temperature sensor (not shown), and receives sensor values received from each sensor. In consideration, the operation of the compressor 302 is controlled.
  • the air conditioning control unit 380 transmits sensor values received from each sensor to the battery management system 342, and receives a control signal from the vehicle control unit 390.
  • the vehicle controller 390 is configured to control the overall operation of the vehicle. For example, it is possible to control the operation of brakes, suspensions or cooling fans (not shown).
  • the vehicle controller 390 may receive a signal for the pressure of the refrigerant detected by the refrigerant pressure sensor (not shown), and control the rotation speed of the cooling fan (not shown) according to the detected pressure of the refrigerant. .
  • the air conditioning control unit 380 is associated with the battery management system 342 and the vehicle control unit 390.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a control method of a battery cooling system of a vehicle according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • blower fan 364 When the blower fan 364 is turned on, air in the vehicle compartment 2 is supplied to the battery 40 through the first duct 370 by the blowing force of the blower fan 364. At this time, the blowing fan 364 may rotate at a low speed.
  • the battery temperature sensor 344 senses the temperature in the battery 40.
  • S2 The battery temperature sensor 344 detects the temperature in the battery 40 in real time or at predetermined time intervals. can do.
  • the temperature of the battery 40 detected in the step is transmitted to the air conditioning control unit 380 through the battery management system 342 and the vehicle control unit 390.
  • the vehicle temperature sensor 392 detects the temperature in the vehicle compartment 2.
  • S4 The vehicle temperature sensor 392 senses the temperature in the vehicle compartment 2 in real time or at predetermined time intervals. I can detect it. Therefore, the vehicle temperature sensing step may be changed even if the order of the battery temperature comparison step is changed.
  • the temperature of the vehicle detected by the vehicle temperature sensor 392 is transmitted to the air conditioning controller 380.
  • the air conditioning control unit 380 performs a battery temperature comparison step of comparing the detected battery temperature with a preset battery temperature.
  • the air conditioning control unit 380 determines that the battery 40 is not overheated. Therefore, the rotation state of the blowing fan 364 is maintained as it is.
  • the air conditioning controller 380 determines that the battery 40 may be overheated. In this case, the air conditioning control unit 380 accelerates the blower fan 364 to increase the blowing amount, and heat-cools the air supplied from the blower fan 364 by using the air conditioner 300. After that, it should be determined whether to supply the battery 40.
  • the air conditioning control unit 380 may determine the temperature of the compartment 2 and the preset compartment temperature in order to determine whether the air in the compartment 2 is low enough to cool the battery 40.
  • Car room temperature comparison step to compare is performed (S5).
  • the set battery temperature and the set room temperature may be set identically or differently.
  • the set battery temperature and the set vehicle temperature are the same, and are referred to as set temperature.
  • the air conditioner controller 380 determines that the air in the compartment 2 is sufficient to cool the battery 40 when the compartment temperature detected in the compartment temperature comparison step is lower than the set temperature.
  • the air conditioner controller 380 increases the rotational speed of the blower fan 364 to increase the blow force of the blower fan 364. (S6)
  • the air temperature in the compartment 2 is a temperature at which the battery 40 can be cooled, the battery 40 can be cooled by increasing the blowing force.
  • the air conditioning control unit 380 determines that the detected vehicle temperature is higher than the set temperature, it is difficult for the air in the compartment 2 to cool the battery 40.
  • the air conditioner control unit 380 drives the air conditioner 300. (S7) At this time, the rotational speed of the blower fan 364 is maintained as it is initially driven.
  • the compressor 302 is driven to circulate the refrigerant.
  • the air introduced from the compartment 2 may be cooled by the refrigerant.
  • the battery 40 may be cooled.
  • the air conditioner 300 When the temperature of the battery 40 is lower than the set temperature, the air conditioner 300 is turned off.
  • the blowing force is also increased (S10).
  • the present invention by determining whether to use the air conditioner 300 according to the temperature of the battery 40 and the vehicle compartment 2, or by adjusting the rotational speed of the blower fan 364, The battery 40 can be cooled by this.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a battery and a dehumidification unit according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration for dehumidifying a battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a vehicle according to a fourth exemplary embodiment of the present invention supplies a cool air to a battery 40 to dehumidify the inside of the battery 40, and the battery 40 to be dehumidified.
  • the control unit further controls the operation of the dehumidification unit according to the humidity of the.
  • the dehumidification unit may be provided with a heat exchanger for cooling the inside of the battery 40 by blowing air in the vehicle compartment 2, the air conditioner 600 for air conditioning the vehicle compartment 2 is the battery ( It is also possible to be used directly connected to 40, it is also possible to install a separate dehumidifier only for the dehumidification of the battery 40.
  • the vehicle further includes an air conditioner 600 for air conditioning the vehicle compartment 2, and the dehumidification unit includes at least some of the refrigerant circulating in the air conditioner 600. It will be described as including a heat exchanger 500 for cooling the air by heat-exchanging the air blown from the vehicle compartment (2).
  • the heat exchanger 500 may be additionally installed, or the heat exchanger 500 included in the air conditioner 600 may serve as an evaporator. In this embodiment, it can be described as using the heat exchanger 500 of the air conditioner (600).
  • One side of the heat exchanger 500 is connected to a duct (not shown) through which air is introduced from the compartment 2, and the other side is connected to a duct 510 for guiding the air cooled inside to the battery 40. do.
  • the heat exchanger 500 may be connected to a refrigerant bypass hose (not shown) for bypassing some of the refrigerant circulating in the air conditioner 600.
  • the air conditioner 600 includes a compressor (not shown) for compressing a refrigerant, a condenser (not shown) for condensing the refrigerant from the compressor (not shown), and a refrigerant from the condenser (not shown).
  • By connecting an evaporator (not shown), it may include a refrigerant circulation hose (not shown) for circulating the refrigerant.
  • the air conditioner 600 may be connected to the vehicle compartment 2 to cool and cool the vehicle compartment.
  • the vehicle is an air conditioning control unit (HVAC controller, Heating Ventilation Air-Conditioning, 400) for controlling the operation of the air conditioning apparatus 600, and a battery management system for managing and controlling the overall state of the battery 40 And a vehicle control unit (VCM) for controlling the air conditioning controller 400 according to a signal of the battery management system (not shown).
  • HVAC controller Heating Ventilation Air-Conditioning
  • VCM vehicle control unit
  • the air conditioning control unit 400 may be used as the control unit.
  • the air conditioning control unit 400 is an outside temperature sensor 436 for detecting an outside temperature of the vehicle, a cabin temperature sensor 434 for detecting a temperature inside the vehicle, a refrigerant temperature sensor (not shown), an evaporator temperature sensor (not shown).
  • the operation of the compressor may be controlled in consideration of sensor values received from each sensor.
  • the vehicle according to the present invention is installed in the battery 40, the battery temperature sensor 430 for sensing the temperature inside the battery 40, and installed in the battery 40, the battery ( 40) It further includes a battery humidity sensor 432 for detecting the relative humidity therein.
  • the battery temperature sensed by the battery temperature sensor 430 and the battery humidity sensed by the battery humidity sensor 432 may be transmitted to the air conditioner controller 400 through the battery management system (not shown).
  • the air conditioning control unit 400 may obtain a dew point temperature using the battery temperature Tb detected by the battery temperature sensor 430 and the relative humidity Hb detected by the battery humidity sensor 432.
  • the formula for obtaining the dew point temperature is described in detail below.
  • the air conditioning controller 400 uses the vehicle temperature Ti sensed by the vehicle temperature sensor 434 and the outdoor air temperature Ta sensed by the air temperature sensor 436, thereby providing the vehicle compartment 2.
  • the temperature of the air flowing into the battery can be obtained from.
  • the temperature of the air flowing into the battery 40 according to the vehicle temperature Ti and the outside air temperature Ta may be stored in advance by a table or the like.
  • the air temperature inside the battery 40 is determined by the ambient air temperature Ta and the compartment temperature ( Ti) may be affected.
  • the air conditioning control unit 400 controls the humidity inside the battery 40 in consideration of the outdoor temperature Ta and the room temperature Ti as well as the battery temperature Tb and the humidity of the battery Hb. .
  • 15 is a flowchart illustrating a method of dehumidifying a battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the battery temperature sensor 430 detects a temperature Tb inside the battery 40
  • the battery humidity sensor 432 detects a relative humidity Hb inside the battery 40.
  • the vehicle temperature sensor 434 detects the vehicle temperature Ti
  • the outside air temperature sensor 436 detects the outside air temperature Ta.
  • Each sensor may be detected in real time, or may be set to detect a predetermined time at intervals.
  • the battery temperature Tb detected by the battery temperature sensor 430 and the battery humidity Hb detected by the battery humidity sensor 432 are transmitted to the air conditioning controller 400.
  • the air conditioning control unit 400 may obtain the dew point temperature Td by using the battery temperature Tb and the battery humidity Hb. (S12)
  • the dew point temperature (Td) is the temperature at which water vapor saturates when the temperature is lowered while leaving the atmospheric pressure and the amount of water vapor, including water vapor.
  • the battery humidity Hb detected in the sensing step is relative humidity, and the relative humidity is a value representing the ratio of the current water vapor amount and the amount of water vapor (saturated water vapor amount) that air can contain at the current temperature in percentage.
  • the amount of saturated water vapor of the battery temperature Tb can be known.
  • the current amount of water vapor can be obtained from the equation of relative humidity.
  • the dew point temperature Td which is the temperature at which the current water vapor is saturated.
  • the current amount of water vapor or dew point temperature (Td) can be easily obtained by the general public through a commercial air line, the air conditioning control unit 400 for information on a commercial air line or a program for obtaining the dew point temperature (Td) It can be built in.
  • the air conditioning controller 400 determines whether the difference ⁇ T between the current battery temperature Tb and the dew point temperature Td is within a preset setting range. (S14)
  • the setting range may be set in consideration of the outside temperature Ta and the compartment temperature Ti.
  • the air conditioning control unit 400 controls the humidity inside the battery 40 in consideration of not only the battery temperature Tb and the battery humidity Hb but also the outdoor temperature Ta and the room temperature Ti. do.
  • the temperature of the air blown from the vehicle compartment 2 into the battery 40 is sufficiently low, it may be determined that it is not necessary to turn on the air conditioner 600 to dehumidify the battery 40. Set the setting range according to the temperature of the air blowing inside.
  • the air conditioning control unit 400 may predict a temperature of air blown from the compartment 2 into the battery 40 according to the outside temperature Ta and the compartment temperature Ti.
  • a temperature of air blown into the battery 40 from the compartment 2 according to the outside air temperature Ta and the compartment temperature Ti may be stored in advance by a table or the like. .
  • the air conditioning control unit 400 calculates the temperature of air blown from the vehicle compartment 2 into the battery 40 in consideration of the outdoor air temperature Ta and the vehicle temperature Ti.
  • the setting range is determined according to the temperature of air blown into the battery 40 from 2). For example, when the temperature of the air blown into the battery 40 is low, the set range can be reduced. .
  • the air conditioning control unit 400 determines whether the difference ⁇ T between the current battery temperature Tb and the dew point temperature Td is within a preset setting range (S14).
  • the air conditioner 600 When the air conditioner 600 is turned on, the refrigerant circulating in the air conditioner 600 is bypassed and introduced into the heat exchanger 500, and the refrigerant and air bypassed in the heat exchanger 500 are bypassed. Is heat exchanged. When the air cooled by heat exchange is supplied to the battery 40 through the duct 510, the inside of the battery 40 may be dehumidified.

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Abstract

본 발명에 따른 자동차는 배터리를 냉각시키기 위한 냉기를 운반하는 냉기 덕트가 상기 배터리의 내부에 배치됨으로써, 컴팩트화가 가능하여 공간 활용도가 향상될 수 있으며, 제한된 공간에서 최적의 냉각성능을 구현할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는 차실로부터 송풍되는 공기를 열교환시켜 냉각시킨 후 배터리로 공급하는 배터리 냉각 유닛을 포함함으로써, 차실내의 공기를 사용하면서 차실의 공기온도 영향을 최소화하여, 배터리를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차 및 그의 제어방법은 배터리와 차실의 온도를 감지하고, 각 감지된 온도에 따라 열교환기를 이용한 차실 공기의 냉각여부를 결정하거나, 송풍팬의 회전속도를 조절함으로써, 보다 효율적으로 배터리를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 배터리의 과열을 방지하고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차 및 그의 제어방법은, 배터리 내부에 냉기를 공급하여 배터리 내부를 제습하는 제습유닛을 포함함으로써, 배터리 내부에 습도를 조절하여 결로 현상에 의한 전기적 위험과 고장을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차 및 그의 제어방법
본 발명은 자동차 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리를 효과적으로 냉각시켜 배터리의 성능 향상 및 수명 연장에 기여할 수 있는 자동차 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
자동차는 엔진에서 동력을 생산하고, 생산된 동력을 바퀴에 전달하여, 도로를 주행함으로써, 승객이나 화물을 운반할 수 있는 교통수단이다.
자동차는 크게 외관을 형성하는 차체(body)와 각종 장치들이 유기적으로 연결된 섀시(chassis)로 나눌 수 있다. 섀시는 주행의 원동력이 되는 엔진을 비롯하여 동력전달 장치, 조향 장치, 현가 장치, 제동 장치 등 주요 장치를 포함한다.
대부분의 엔진은 4 행정 내연기관이다. 4 행정 내연기관은 흡입, 압축, 폭발, 배기라는 4 행정에 의해 한 주기를 끝내는 내연기관이고, 왕복운동 엔진의 가장 일반적인 예이다. 내연기관은 주로 휘발성 연료를 사용하고, 연료를 공기 중의 산소와 완전 연소가 이루어지도록 잘 혼합한 상태에서 압축을 한 다음, 연소를 시킬 때 발생하는 열에너지를 직접 이용해 운동에너지를 얻을 수 있다.
이러한 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 배기가스로 인한 환경오염과 석유자원의 고갈을 일으키므로, 그 대안으로 전기를 동력으로 움직이는 전기자동차(EV, Electric Vehichle)가 대두되고 있다. 전기자동차는 배기가스나 소음이 없는 무공해 자동차이다. 그러나, 높은 생산 비용, 낮은 운행 속도 그리고 짧은 운행거리, 배터리의 과열로 인해 그동안 실용화되지 못해왔다.
최근 들어, 고유가와 배기가스 규제 강화가 전기 자동차 개발 속도를 빠르게 하고 있으며, 시장 규모도 급성장 중이다.
본 발명의 목적은, 배터리를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있는 자동차 및 그의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리 내부의 습도를 제어할 수 있는 자동차 및 그의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 자동차는, 복수의 셀 모듈을 포함하고, 에너지원으로 사용되는 배터리와, 상기 배터리를 냉각시키기 위한 냉기를 공급하는 배터리 냉각유닛과, 상기 배터리 냉각유닛으로부터 공급된 공기를 상기 셀 모듈로 안내하는 냉기 덕트를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 자동차는, 에너지원으로 사용되는 배터리와, 차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치와, 상기 공기조화장치를 순환하는 냉매 중 일부와 상기 차실로부터 송풍되는 공기를 열교환시키고, 열교환된 공기를 상기 배터리로 유입시켜 상기 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각유닛을 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 에너지원으로 사용되는 배터리와, 차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치와, 상기 배터리의 온도를 감지하는 배터리 온도센서와, 상기 차실내의 온도를 감지하는 차실 온도센서와, 상기 차실내의 온도에 따라 차실내의 공기를 그대로 상기 배터리로 송풍하거나 상기 차실내의 공기와 상기 공기조화장치를 순환하는 냉매를 열교환시켜 열교환된 공기를 상기 배터리로 송풍하여 상기 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각유닛과, 상기 배터리의 온도에 따라 상기 배터리 냉각유닛의 작동을 제어하고, 상기 배터리의 냉각시 상기 차실내의 온도에 따라 상기 공기조화장치의 작동을 제어하여, 상기 배터리로 공급되는 공기의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 자동차의 제어방법은, 배터리의 온도를 감지하는 배터리온도 감지단계와, 차실내의 온도를 감지하는 차실온도 감지단계와, 감지된 배터리온도와 미리 설정된 설정 배터리 온도를 비교하는 배터리 온도 비교단계와, 감지된 배터리 온도가 상기 설정 배터리 온도보다 높으면, 감지된 차실온도와 미리 설정된 설정 차실온도와 비교하는 차실온도 비교단계와, 감지된 차실온도가 상기 설정 차실온도보다 높으면, 공기조화장치를 작동시켜 상기 차실로부터 송풍되는 공기를 냉각시킨 후, 냉각된 공기를 상기 배터리로 공급하여 냉각시키는 배터리 냉각단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 에너지원으로 사용되는 배터리와, 상기 배터리 내부에 냉기를 공급하여, 상기 배터리 내부를 제습하는 제습유닛과, 상기 배터리 내부의 습도에 따라 상기 제습유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 자동차의 제어방법은, 배터리 내부의 온도와 상대습도를 감지하는 감지단계와, 상기 감지단계에서 감지된 값들로부터 이슬점 온도를 구하고, 상기 배터리 내부의 현재 온도와 상기 이슬점 온도와의 차이를 구하는 연산단계와, 상기 연산단계에서 구한 차이값이 미리 설정된 설정범위 이내이면, 상기 배터리 내부를 제습하는 제습단계를 포함한다.
본 발명에 따른 자동차는 배터리를 냉각시키기 위한 냉기를 운반하는 냉기 덕트가 상기 배터리의 내부에 배치됨으로써, 컴팩트화가 가능하여 공간 활용도가 향상될 수 있으며, 제한된 공간에서 최적의 냉각성능을 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 배터리를 냉각시킨 공기가 상기 배터리 내외의 압력차에 의해 외부로 빠져나가도록 구성됨으로써, 별도의 석션(suction)장치가 필요없게 되므로 구조의 단순화가 가능해지는 이점이 있다.
또한, 상기 배터리내로 냉기가 배출되는 배출구의 크기와 위치를 서로 다르게 설정함으로써, 위치에 따라 배출되는 냉기의 양을 다르게 하여 냉기 순환 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 차실을 냉각시키는 공기조화장치와 별도로 열교환기를 설치함으로써, 냉각 성능이 향상될 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차는 차실로부터 송풍되는 공기를 열교환시켜 냉각시킨 후 배터리로 공급하는 배터리 냉각 유닛을 포함함으로써, 차실내의 공기를 사용하면서 차실의 공기온도 영향을 최소화하여, 배터리를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 공기조화장치와 별도로 배터리용 열교환기가 설치됨으로써, 차실의 냉난방과 독립적으로 제어가 가능해질 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차 및 그의 제어방법은 배터리와 차실의 온도를 감지하도록 구성되어, 배터리 온도 뿐만 아니라 차실의 온도를 고려하면서, 상기 배터리로 공급되는 차실 공기의 냉각여부를 결정하거나, 송풍팬의 회전속도를 조절함으로써, 보다 효율적으로 배터리를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 배터리의 과열을 방지하고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차 및 그의 제어방법은, 배터리 내부에 냉기를 공급하여 배터리 내부를 제습하는 제습유닛을 포함함으로써, 배터리 내부에 습도를 조절하여 결로 현상에 의한 전기적 위험과 고장을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 차실을 공기조화시키는 공기조화장치를 이용하여 제습함으로써, 별도의 장치가 필요없이 제습효과를 누릴 수 있는 이점이 있다.
또한, 배터리 내부의 온도와 상대 습도를 통해 이슬점 온도를 구하고, 이슬점 온도와 현재 온도의 차이에 따라 배터리 내부를 제습함으로써, 제어가 쉽고 간편한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 자동차의 차체와 배터리가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉각 유닛이 결합된 배터리가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉각 유닛과 냉기 덕트가 도시된 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉기 덕트의 냉기 흐름이 도시된 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉기 덕트의 냉기 흐름이 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 벤트가 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 구성이 도시된 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제 2실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 제어흐름이 도시된 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 구성이 도시된 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 제어흐름이 도시된 블록도이다.
도 12는 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 13은 본 발명의 제 4실시예에 따른 배터리와 제습유닛이 도시된 개략도이다.
도 14는 본 발명의 제 4실시예에 따른 배터리의 제습을 위한 구성이 도시된 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제 4실시예에 따른 배터리의 제습 방법이 도시된 순서도이다
이하, 본 발명에 따른 자동차의 실시예로서 전기를 동력으로 움직이는 전기자동차(EV, Electric Vehicle, 이하, '자동차'라 칭함)에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고, 상기 전기자동차의 에너지원으로 사용되는 배터리 팩(Battery pack)(이하,'배터리(Battery)'라 칭함)에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 자동차의 차체와 배터리가 도시된 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 자동차의 차체는 모터 및 동력 전달 계통의 부품을 탑재하는 전방차체(10)와, 탑승자가 승차하여 착석할 수 있는 중앙차체(20), 스페어 타이어 및 기타 물건 등을 보관할 수 있는 후방차체(30)를 포함하여 구성된다.
상기 차체(10 내지 30)들은 닫힌 공간을 만들어 그 내부에 각종 장치를 배치하고 탑승자나 화물을 수용한다. 일부를 개폐시켜 탑승자나 화물의 출입, 각종 장치의 유지보수를 용이하게 할 수 있는 구조를 가질 필요도 있다. 외부의 비나 바람, 먼지 등에서 탑승자나 화물, 각종 장치를 보호하는 것도 중요한 작용이다. 또한, 차체(10 내지 30)들 형상은 그대로 자동차의 외관 형상이 된다.
상기 전방차체(10)는 우물 정(井)자를 형성하며 모터 및 변속기가 구비된다. 상기 전방차체(10)에는, 자동차의 진행 방향을 바꾸기 위하여 앞 바퀴의 회전축 방향을 조절하는 조향장치와, 노면의 진동이 직접 차체에 닿지 않도록 하는 전륜현가장치가 구비된다.
상기 전방차체(10)는 모터나 변속기, 각종 보조 기구류 등의 중량물이 집중되어 탑재되는 것을 비롯하여 전륜현가장치의 앞 바퀴를 지지할 필요가 있다. 또한, 전륜 구동 자동차에서는 구동력도 상기 전방차체(10)가 담당한다.
상기 전방차체(10)는 사고 등으로 말미암아 강아 충격을 받을 경우 파손되어 충격을 흡수하여 차실에 강한 힘이 전달되지 않도록 한다. 전방차체(10)의 각 부품은 전방차체에 볼트 또는 너트로 고정되거나 용접되어 있으며, 프론트 펜더, 후드 등 외판 부품만 분리할 수 있게 되어 있다.
상기 중앙차체(20)는 대부분 차실, 즉 탑승자 등이 탑승하는 장소로 되어 있기 때문에 내부 공간은 될수록 크게 한다.
상기 중앙차체(20)는, 바닥면을 이루고 하측에 후술하는 배터리(40)가 장착되는 플로어(21)와, 상기 플로어의 중앙에 형성된 중앙 터널(23)과, 상기 플로어(21)의 좌,우측 가장자리에 구비되는 사이드 터널(24)을 포함한다.
상기 플로어(21)는 차실내의 바닥면으로서 강도가 높고 면적이 넓은 패널이다.
상기 중앙 터널(23)은 상방으로 인입되어 형성되고, 전후방향으로 길게 형성된다. 상기 중앙 터널(23)은 상기 플로어(21)에 일체로 형성되는 것도 가능하고, 별도로 이루어져 용접 등에 의해 결합되는 것도 가능하다.
상기 사이드 터널(24)은 각 필러의 베이스가 되도록 전후방향으로 길게 형성된 것으로, 사이드 멤버(Side member)라고도 칭할 수 있다.
상기 사이드 터널(24)에는 프론트 필러(미도시)와 센터 필러(미도시)가 결합될 수 있다.
상기 사이드 터널(24)은 상기 플로어(21)에 일체로 형성되는 것도 가능하고, 별도로 이루어져 용접 등에 의해 결합되는 것도 가능하다.
상기 후방차체(30)에는 노면의 진동이 직접 차에 닿지 않도록 후륜 현가장치(미도시)가 구비될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉각 유닛이 결합된 배터리가 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉각 유닛과 냉기 덕트가 도시된 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉기 덕트의 냉기 흐름이 도시된 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉기 덕트의 냉기 흐름이 도시된 사시도이며, 도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 벤트가 도시된 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 배터리(40)는, 복수의 셀 모듈(41)을 지지하고 상기 플로어(21)에 결합되는 배터리 캐리어(42)와, 상기 배터리 캐리어(42)의 상측에서 상기 복수의 셀 모듈(41)을 감싸도록 배치된 배터리 커버(43)를 포함할 수 있다.
상기 배터리(40)는 배터리 팩(Battery pack) 또는 에너지 저장 모듈(ESM, Energy Storage Module)이라고도 불리우나, 본 실시예에서는 배터리라고 칭하기로 한다.
상기 셀 모듈(41)은 셀 모듈 어셈블리(CMA, Cell Module Assembly)라고도 하며, 이하 셀 모듈이라고 한다.
상기 복수의 셀 모듈(41)은 전류를 생성하는 것으로, 상하방향으로 적층되는 것도 가능하고, 전후 또는 좌우방향으로 적층되는 것도 가능하다.
상기 배터리 캐리어(42)는 볼트 등의 체결부재에 의해 상기 플로어(21)에 결합될 수 있다.
상기 배터리 커버(43)는 상기 복수의 셀 모듈(41)을 덮도록 형성되며, 후술하는 배터리 냉각유닛(60)과 냉기 덕트(80)가 결합될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 배터리(40)에는 상기 배터리(40)를 냉각시키기 위한 냉기를 공급하는 배터리 냉각유닛(60)과, 상기 배터리(40)의 외측에 배치되어 상기 배터리(40)와 상기 배터리 냉각유닛(60)을 연결하는 외부 덕트(70)와, 상기 배터리(40)의 내측에 배치되어, 상기 배터리 냉각유닛(60)으로부터 공급된 공기를 상기 셀 모듈(41)에 안내하는 냉기 덕트(80)가 결합된다
상기 자동차는 차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치(미도시)를 더 포함한다. 상기 공기조화장치(미도시)는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창장치를 포함할 수 있다.
상기 배터리 냉각유닛(60)은 상기 공기조화장치(미도시)에서 바이패스된 냉매와 상기 냉기 덕트(80)로 유입되는 공기를 열교환시키는 열교환기(62)와, 공기를 송풍시키는 송풍팬(64)을 포함한다.
상기 열교환기(62)는 상기 공기조화장치(미도시)에서 바이패스된 냉매가 증발되는 증발기가 사용될 수 있다. 상기 열교환기(62)는 상기 공기조화장치(미도시)와 별도로 설치되는 것도 가능하고, 상기 공기조화장치(미도시)내의 증발기를 사용하는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 열교환기(62)는 상기 공기조화장치(미도시)내의 증발기와 별도로 설치된 것으로 설명한다.
상기 열교환기(62)가 상기 공기조화장치(미도시)내의 증발기와 별도로 설치되어, 상기 공기조화기(미도시)에서 바이패스된 냉매와 열교환되도록 구성됨으로써, 냉기의 온도가 차실내 온도의 영향을 덜 받을 수 있다.
상기 송풍팬(64)은 외부의 공기 또는 차실내의 공기를 상기 열교환기(62)측으로 송풍시킬 수 있다.
상기 배터리 냉각유닛(60)은 상기 배터리 캐리어(42)에 고정 설치되는 것도 가능하고, 상기 플로어(21)에 별도의 체결부재에 의해 체결 고정되는 것도 가능하다.
상기 배터리 냉각유닛(60)은 상기 배터리 커버(43)에 직접 연결되는 것도 가능하고, 상기 외부 덕트(70)에 의해 연결되는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 배터리 냉각유닛(60)은 상기 외부 덕트(70)에 의해 상기 배터리 커버(43)에 연결되는 것으로 설명한다.
상기 배터리 커버(43)에는 상기 외부 덕트(70)가 연결되는 덕트 연결구(43a)가 형성된다.
상기 외부 덕트(70)의 일단은 상기 배터리 냉각유닛(60)에 결합되고, 타단은 상기 덕트 연결구(43a)를 통해 상기 배터리 커버(43)내측으로 삽입될 수 있다.
상기 배터리 냉각유닛(60)은 상기 배터리(40)의 후방에 배치되고, 상기 냉기 덕트(80)는 전후방향으로 길게 배치되어 냉기가 전방을 향해 공급되도록 구성될 수 있다.
상기 냉기 덕트(80)는 한 개로 이루어지고 냉기가 배출되는 복수의 배출구를 갖는 것도 가능하고, 복수의 덕트가 결합되어 이루어지는 것도 가능하다. 본 실시예에서는 상기 냉기 덕트(80)는 2개의 덕트가 연통되게 결합되는 것으로 설명한다.
상기 냉기 덕트(80)는 상기 덕트 연결구(43a)에서 상기 외부 덕트(70)와 연결되는 제 1냉기 덕트(82)와, 상기 제 1냉기 덕트(82)와 연결되고 전후방향으로 길게 배치되는 제 2냉기 덕트(84)를 포함한다.
상기 제 1냉기 덕트(82)는 ㄱ자 형상으로 절곡 형성될 수 있다.
상기 제 1냉기 덕트(82)와 제 2냉기 덕트(84)는 상기 배터리 커버(43)의 내측에서 상기 복수의 셀 모듈(41)과 간섭이 생기지 않도록 배치될 수 있다.
상기 제 1냉기 덕트(82)와 제 2냉기 덕트(84)는 상기 배터리 커버(43)의 내부 상측에 배치되고, 2열로 배치된 셀 모듈(41)사이에 배치될 수 있다.
상기 냉기 덕트(80)는 복수의 위치에서 냉기를 배출하도록 상기 냉기 덕트(80)의 길이방향으로 소정간격 이격되게 배치된 복수의 배출구를 포함할 수 있다.
상기 복수의 배출구는 상기 제 1냉기 덕트(82)에 형성되어 상기 배터리 냉각유닛(60)으로부터 공급된 냉기 중 일부만을 배출하는 서브 배출구(82a)와, 상기 제 2냉기 덕트(84)에 형성되어 상기 서브 배출구(82a)에서 배출되고 남은 냉기가 배출되는 메인 배출구(84a)를 포함할 수 있다.
상기 메인 배출구(84a)는 후술하는 벤트 유닛(90)과 멀리 배치될 수 있다. 상기 메인 배출구(84a)는 상기 벤트 유닛(90)과 반대편에 배치되고, 상기 벤트 유닛(90)과 소정거리 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 상기 벤트 유닛(90)은 상기 배터리 커버(43)의 후면에 배치되고, 상기 메인 배출구(84a)는 상기 배터리 커버(43)의 전면 내측에 가깝게 배치될 수 있다.
상기 서브 배출구(82a)와 메인 배출구(84a)는 각각 배출홀이 복수개가 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 각각 2개의 배출홀이 형성된 것으로 설명한다. 상기 서브 배출구(82a)와 메인 배출구(84a)는 각각 배출홀이 2개가 형성됨으로써, 좌우방향으로 공기 배출이 이루어질 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 상기 메인 배출구(84a)에서 배출되는 배출량(D_main)과 상기 서브 배출구(82a)에서 배출되는 배출량(D_sub)의 비율은 상기 메인 배출구(84a)와 상기 서브 배출구(82a)사이의 거리(L-L2)와 후술하는 벤트 유닛(90)과 서브 배출구(82a)사이의 거리(L2)의 비율로 설정될 수 있다.
또한, 상기 메인 배출구(84a)에서 배출되는 배출량(D_main)과 상기 서브 배출구(82a)에서 배출되는 배출량(D_sub)의 배분은 상기 배터리(40)의 내부 부피와 상기 셀 모듈(41)의 개수를 고려하여 설정되는 것도 물론 가능하다.
또한, 상기 제 2냉기 덕트(84)에는 각각 냉기가 분사되도록 복수의 슬릿홀(84b)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 슬릿홀(84)은 각각 칼집을 낸 것과 같은 슬릿(slit) 형상으로 이루어지고, 서로 소정간격 이격되게 배치될 수 있다.
상기 슬릿홀(84b)는 냉기가 측방향으로 분사되도록 상기 제 2냉기 덕트(84)의 측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 커버(43)에는 상기 배터리(40)내의 공기가 외부로 빠져나가도록 벤트(vent)유닛(90)이 구비된다.
상기 벤트 유닛(90)은 상기 배터리 커버(43)의 후면에 배치되어, 공기가 후방으로 빠져나가도록 한다.
상기 벤트 유닛(90)은 복수개가 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 서로 소정간격 이격되게 2개가 배치된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 커버(43)에는 상기 벤트 유닛(90)이 끼워지도록 장착홀(43b)이 형성된다.
상기 벤트 유닛(90)은 복수의 벤트홀(90a)이 형성되고, 상기 장착홀(43b)에 장착되도록 프레임형상으로 이루어질 수 있다. 상기 벤트홀(90a)에는 공기가 빠져나가는 것을 안내하는 에어가이드(90b)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 자동차는 상기 배터리(40)의 온도를 감지하는 온도감지센서(미도시)와, 상기 온도감지센서(미도시)에서 감지된 온도에 따라 상기 배터리 냉각유닛(60)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예에 따른 배터리를 냉각시키는 방법을 설명하면, 다음과 같다.
상기 온도감지센서(미도시)에서 감지된 온도에 따라 상기 제어부(미도시)는 상기 배터리 냉각유닛(60)의 구동을 제어할 수 있따.
상기 배터리 냉각유닛(60)내의 송풍팬(64)가 구동되면, 외기가 강제 유입되어 상기 열교환기(60)내에서 상기 열교환기(62)를 통과하는 냉매와 열교환된다.
상기 열교환기(60)는 증발기 역할을 하기 때문에, 상기 열교환기(60)내에서 공기는 냉매에 열을 빼앗기게 되어, 저온의 냉기가 될 수 있다.
냉기는 상기 외부 덕트(70)를 통해 상기 제 1냉기 덕트(82)와 제 2냉기 덕트(84)로 유입된다.
상기 제 1냉기 덕트(82)를 흐르는 냉기 중 일부는 상기 서브 배출구(82a)를 통해 상기 배터리(40)내로 배출되어, 상기 복수의 셀 모듈(41)을 냉각시키게 된다.
나머지 냉기는 상기 제 2냉기 덕트(84)를 따라 흐르다가 상기 메인 배출구(84a)를 통해 상기 배터리(40)내로 배출된다. 상기 메인 배출구(84a)를 통해 배출된 냉기는 상기 배터리(40)의 전방측을 냉각시키게 된다.
또한, 상기 제 2냉기 덕트(84)를 따라 흐르는 냉기 중 일부는 상기 슬릿홀(84b)를 통해 측방향으로 빠져나가게 된다. 상기 슬릿홀(84b)를 통해 빠져나가는 냉기는 매우 적은 양이며, 이는 상기 배터리(40)내의 전체적인 분위기 온도를 조절할 수 있다.
상기 배터리(40)내로 배출되어, 상기 복수의 셀 모듈(41)을 냉각시킨 공기는 상기 벤트홀(90a)를 통해 외부로 배출된다.
상기 복수의 셀 모듈(41)을 냉각시킨 공기는 상기 배터리(40)내외의 압력차에 의해 상기 벤트홀(90a)을 통해 빠져나갈 수 있다. 즉, 공기의 배출을 위한 별도의 석션(suction)장치가 필요하지 않게 된다.
상기 제 2배출구(84b)는 전방측에 배치되고, 상기 벤트홀(90a)은 상기 배터리(40)의 후면에 배치되기 때문에, 냉기는 상기 복수의 셀 모듈(41)을 충분히 냉각시킨 후 외부로 빠져나갈 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 구성이 도시된 구성도이고, 도 9는 본 발명의 제 2실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 제어흐름이 도시된 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 따른 자동차는, 차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치(200)와, 상기 공기조화장치(200)를 순환하는 냉매 중 일부와 상기 차실(2)로부터 송풍되는 공기를 열교환시키고 열교환된 공기를 상기 배터리(40)로 유입시켜 상기 배터리(40)를 냉각시키는 배터리 냉각유닛(1260)을 포함하고, 이외 배터리(40) 등의 구성 및 그에 따른 작용은 상기 제 1실시예와 유사하므로, 동일 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 동일 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 공기조화장치(200)는 냉매를 압축하는 압축기(202)와, 상기 압축기(202)에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기(204)와, 상기 응축기(204)에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(206)와, 상기 팽창밸브(206)에서 나온 냉매를 증발시키는 차실용 열교환기(208)와, 상기 압축기(202)와 응축기(204), 팽창밸브(206) 및 차실용 열교환기(208)를 연결하여, 냉매를 순환시키는 냉매 순환 유로를 포함할 수 있다.
상기 차실용 열교환기(208)의 측면에는 외부 공기를 송풍하는 차실용 송풍팬(210)이 설치된다.
상기 차실용 열교환기(208)와 상기 차실(2)은 제 1덕트(216)로 연결되어, 상기 차실용 열교환기(208)에서 열교환되어 냉각된 공기는 상기 제 1덕트(216)를 통해 상기 차실(2)로 유입되어, 상기 차실(2)을 냉방시키게 된다.
상기 냉매 순환유로는 상기 차실용 열교환기(208)에서 나온 냉매를 상기 압축기(202)를 거쳐 상기 응축기(204)로 안내하는 제 1냉매 순환유로(212)와, 상기 응축기(204)에서 나온 냉매를 상기 차실용 열교환기(208)로 순환시키는 제 2냉매 순환유로(214)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 냉각유닛(260)은 상기 차실(2)내의 공기를 송풍하기 위한 배터리용 송풍팬(264)과, 상기 공기조화장치(200)를 순환하는 냉매의 열을 이용하여 상기 차실(2)로부터 유입된 공기를 열교환시키는 배터리용 열교환기(262)를 포함할 수 있다.
상기 배터리용 열교환기(262)는 상기 제 2냉매 순환유로(214)로부터 냉매 바이패스 유로(220)에 의해 연결된다.
상기 제 2냉매 순환유로(214)와 상기 냉매 바이패스 유로(220)가 연결되는 지점에는 냉매의 바이패스 여부 및 바이패스 유량을 조절하기 위한 냉매 조절 밸브(222)이 설치된다.
상기 냉매 바이패스 유로(220)는 상기 응축기(204)에서 나온 냉매 중 일부를 바이패스시켜, 상기 배터리용 열교환기(262)로 안내한다.
상기 냉매 바이패스 유로(220)에는 팽창밸브(221)가 설치될 수 있다.
상기 배터리용 열교환기(262)는 상기 제 1냉매 순환유로(212)와 제 3냉매 순환유로(214)에 의해 연결될 수 있다. 상기 제 3냉매 순환유로(218)는 상기 배터리용 열교환기(262)에서 나온 냉매를 상기 압축기(202)측으로 안내한다.
상기 배터리용 열교환기(262)는 상기 차실용 열교환기(208)와 별도로 설치되어, 차실의 냉난방과 독립적으로 제어가 가능해질 수 있다.
상기 배터리용 열교환기(262)와 상기 차실(2)은 제 2덕트(268)에 의해 연결되어, 상기 차실(2)내의 공기는 상기 제 2덕트(268)를 통해 상기 배터리용 열교환기(262)로 공급된다.
상기 배터리용 열교환기(262)내에서는 상기 제 2덕트(268)를 통해 유입된 공기와 상기 냉매 바이패스 유로(220)를 통해 유입된 냉매의 열교환이 이루어진다.
상기 배터리용 열교환기(262)가 설치됨으로써, 상기 차실(2)내의 공기가 상기 배터리(40)측으로 바로 송풍되지 않고, 상기 배터리용 열교환기(262)에서 열교환되어 냉각된 후 상기 배터리(40)로 송풍되기 때문에, 차실내의 공기를 이용하면서 차실 공기온도에 영향을 덜 받을 수 있다.
상기 배터리 냉각 유닛(260)과 상기 배터리(40)는 제 3덕트(266)로 연결될 수 있다. 상기 배터리용 열교환기(262)에서 열교환되어 냉각된 공기는 상기 제 3덕트(266)를 통해 상기 배터리 케이스내로 유입될 수 있다.
상기 배터리(40)에는 상기 배터리(40)의 온도를 감지하는 배터리 온도센서(144)가 설치될 수 있다. 상기 배터리 온도센서(144)에서는 상기 배터리(40)의 온도를 실시간 또는 소정의 시간 간격으로 감지하여, 후술하는 배터리 관리 시스템(BMS,Battery Module System,142)으로 전송한다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 자동차는, 상기 공기조화장치(200)의 상태를 판단하고 제어하는 공기조화 제어부(HVAC controller, Heating Ventilation Air-Conditioning, 20)와, 상기 배터리 온도센서(144) 및 상기 공기조화 제어부(20)와 연계되고, 상기 배터리 온도센서(144)의 신호에 따라 상기 공기조화 제어부(20)를 제어하는 자동차 제어부(VCM,Vehicle control module,100)를 더 포함한다.
상기 자동차 제어부(100)는 자동차의 전반적인 작동을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 예를 들어 브레이크나 서스펜션이나 냉각팬(102)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 자동차 제어부(100)는 냉매 압력센서(122)에서 감지된 냉매의 압력에 대한 신호를 입력받고, 감지된 냉매의 압력에 따라 상기 냉각팬(40)의 회전 속도 등을 제어할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템(142)는 상기 배터리(40)의 전반적인 상태를 관리하고 제어한다. 예를 들어, 상기 배터리(40)의 충전상태를 파악하고 충전 시간을 제어하거나, 상기 배터리(40)의 과열 상태를 파악할 수 있다.
상기 공기조화 제어부(20)는 냉매 압력센서(122), 외기온도센서(124), 냉매 온도센서(126), 증발기온도센서(128)와 연계되어, 각 센서로부터 받은 센서값들을 고려하여, 상기 압축기(202)의 작동을 제어한다.
또한, 상기 공기조화 제어부(20)는 상기 자동차 제어부(100)에서 전송된 신호에 따라 상기 냉매 조절밸브(222)를 조절하여, 상기 배터리 냉각유닛(260)측으로 가는 냉매량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 자동차는 사용자가 원하는 작동을 입력하는 입력부(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 공기조화 제어부(120)는 상기 입력부(130)로부터 입력된 신호로부터 사용자의 요구사항을 판단할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 2실시예에 따른 작동을 설명하면, 다음과 같다.
상기 압축기(202)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 제 1냉매 순환유로(212)를 통해 상기 응축기(204)로 유입된다.
상기 응축기(204)로 유입된 냉매는 상기 응축기(204)에서 외부 공기와의 열교환을 통해 응축된 후, 상기 제 2냉매 순환유로(214)를 통해 흐른다.
상기 제 2냉매 순환유로(214)를 통해 흐는 냉매 중 적어도 일부는 상기 냉매 바이패스 유로(220)로 바이패스되고, 나머지는 상기 차실용 열교환기차실용 열교환기다.
이 때, 상기 배터리 온도센서(144)에서 상기 배터리(40)의 온도를 감지하여, 상기 배터리 관리 시스템(142)으로 전송하고, 상기 배터리 관리 시스템(142)은 상기 자동차 제어부(100)로 그에 따른 신호를 전송한다.
상기 공기조화 제어부(20)는 상기 자동차 제어부(100)로부터 전송된 신호에 따라 상기 냉매 조절밸브(222)를 제어하여, 상기 냉매 바이패스 유로(220)로 바이패스 여부 및 바이패스되는 냉매유량을 조절할 수 있다.
즉, 상기 배터리 온도센서(144)에서 감지한 상기 배터리(40)의 온도가 과도하게 높을 경우, 상기 냉매 바이패스 유로(220)로 바이패스되는 냉매의 유량을 늘려, 상기 배터리용 열교환기(262)에서 공기를 충분히 냉각시키도록 한다.
한편, 상기 배터리 온도센서(144)에서 감지된 상기 배터리(40)의 온도가 비교적 낮을 경우, 상기 냉매 바이패스 유로(220)로 바이패스되는 냉매 유량을 감소시키거나, 냉매의 바이패스를 차단할 수도 있다.
상기 배터리용 열교환기(262)내에서는 상기 제 2덕트(268)를 통해 유입된 차실내의 공기와 상기 냉매 바이패스 유로(220)를 통해 유입된 냉매와의 열교환이 이루어진다.
상기 배터리용 열교환기(262)로 유입된 공기는 냉매에게 열을 빼앗겨 냉각된 후, 상기 제 3덕트(266)를 통해 상기 배터리(40)내로 유입된다.
상기 배터리(40)내로 유입된 차가운 공기는 상기 복수의 셀모듈들(41)사이를 통과하면서, 상기 배터리(40)를 냉각시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 자동차의 배터리 냉각 시스템은, 차실내의 공기를 사용하면서도, 차실의 공기 온도에 영향을 덜 받을 수 있는 이점이 있다.
도 10은 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 구성이 도시된 구성도이고, 도 11은 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 제어흐름이 도시된 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차는 차실(2)을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치(300)와, 상기 공기조화장치(300)를 순환하는 냉매와 상기 차실(2)로부터 송풍되는 공기를 열교환시켜, 열교환에 의해 냉각된 공기로 상기 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각유닛(360)를 포함하고, 이외 배터리(40) 등의 구성 및 그에 따른 작용은 상기 제 1실시예와 유사하므로, 동일 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 동일 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 공기조화장치(300)는 냉매를 압축하는 압축기(302)와, 와, 상기 압축기(302)에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기(304)와, 상기 응축기(304)에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(306)와, 상기 팽창밸브(306)에서 나온 냉매를 증발시키는 증발기(362)와, 상기 압축기(302)와 응축기(304), 팽창밸브(306) 및 증발기(362)를 연결하여, 냉매를 순환시키는 냉매 순환유로(310)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 냉각유닛(360)은 상기 차실(2)내의 공기를 송풍시키는 송풍팬(364)와, 상기 공기조화장치(300)를 순환하는 냉매와 상기 차실(2)로부터 송풍되는 공기를 열교환시키는 열교환기를 포함한다.
상기 배터리 냉각유닛(360)의 열교환기는 상기 공기조화장치(300)의 증발기(362)가 사용되는 것으로 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 열교환기는 상기 공기조화장치(300)의 증발기와 별도로 설치되는 것도 물론 가능하다.
상기 배터리 냉각유닛(360)은 제 1덕트(370)에 의해 상기 차실(2)과 연결된다. 상기 차실(2)내의 공기는 상기 제 1덕트(370)를 통해 상기 증발기(362)로 공급된다.
상기 증발기(362)내에서는 상기 제 1덕트(370)를 통해 유입된 공기와 상기 냉매 순환유로(310)를 통해 유입된 냉매의 열교환이 이루어진다. 상기 냉매 순환유로(310)를 통해 유입된 냉매는 열교환되어 증발되면서, 공기의 열을 빼앗게 되므로, 공기는 냉각될 수 있다.
또한, 상기 배터리 냉각유닛(360)은 제 2덕트(372)에 의해 상기 배터리(40)와 연결된다. 상기 차실(2)내의 공기는 상기 제 2덕트(372)를 통해 상기 배터리(40)로 공급된다.
또한, 본 발명에 따른 자동차는 상기 배터리(40)의 온도를 감지하는 배터리 온도센서(344)와, 상기 차실(2)내의 온도를 감지하는 차실 온도센서(392)와, 상기 배터리의 온도와 상기 차실내의 온도에 따라 상기 공기조화장치(300)의 작동을 제어하여, 상기 배터리 냉각유닛(360)내에서의 열교환을 제어하는 공기조화 제어부(HVAC controller, Heating Ventilation Air-Conditioning, 380)와, 상기 배터리(40)의 전반적인 상태를 관리하고 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS,Battery Module System, 342)과, 상기 배터리 관리 시스템(342)의 신호에 따라 상기 공기조화 제어부(380)를 제어하는 자동차 제어부(VCM,Vehicle control module, 390)를 더 포함한다.
상기 배터리 온도센서(344)는 상기 배터리(40)내에 설치되고, 상기 배터리(40)의 온도를 실시간 또는 소정의 시간 간격으로 감지하여, 상기 배터리 관리 시스템(BMS,Battery Module System, 342)으로 전송한다.
상기 배터리 관리 시스템(342)는 상기 배터리(40)의 전반적인 상태를 관리하고 제어한다. 예를 들어, 상기 배터리(40)의 충전상태를 파악하고 충전 시간을 제어하거나, 상기 배터리(40)의 과열 상태를 파악할 수 있다.
상기 공기조화 제어부(380)는 냉매 압력센서(미도시), 외기온도센서(미도시), 냉매 온도센서(미도시), 증발기온도센서(미도시)와 연계되어, 각 센서로부터 받은 센서값들을 고려하여, 상기 압축기(302)의 작동을 제어한다.
상기 공기조화 제어부(380)는 각 센서로부터 받은 센서값들을 상기 배터리 관리 시스템(342)으로 전송하고, 상기 자동차 제어부(390)으로부터 제어신호를 전송받는다.
상기 자동차 제어부(390)는 자동차의 전반적인 작동을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 브레이크나 서스펜션이나 냉각팬(미도시)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 자동차 제어부(390)는 냉매 압력센서(미도시)에서 감지된 냉매의 압력에 대한 신호를 입력받고, 감지된 냉매의 압력에 따라 상기 냉각팬(미도시)의 회전 속도 등을 제어할 수 있다.
상기 공기조화 제어부(380)는 상기 배터리 관리 시스템(342)과 상기 자동차 제어부(390)와 연계된다.
도 12는 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각시스템의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 12를 참조하여, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 3실시예에 따른 자동차의 제어방법을 설명하면, 다음과 같다.
상기 송풍팬(364)이 온되면, 상기 송풍팬(364)의 송풍력에 의해 상기 차실(2)내의 공기가 상기 제 1덕트(370)을 통해 상기 배터리(40)로 공급된다.(S1) 이 때, 상기 송풍팬(364)은 저속 회전할 수 있다.
상기 배터리 온도센서(344)는 상기 배터리(40)내의 온도를 감지한다.(S2) 상기 배터리 온도센서(344)는 상기 배터리(40)내의 온도를 실 시간으로 감지하거나, 소정의 시간 간격으로 감지할 수 있다. 상기 단계에서 감지된 상기 배터리(40)의 온도는 상기 배터리 관리 시스템(342)과 자동차 제어부(390)을 통해 상기 공기조화 제어부(380)로 전송된다.
또한, 상기 차실 온도센서(392)는 상기 차실(2)내의 온도를 감지한다.(S4) 상기 차실 온도센서(392)는 상기 차실(2)내의 온도를 실시간으로 감지하거나, 소정의 시간 간격으로 감지할 수 있다. 따라서, 상기 차실 온도 감지단계는 상기 배터리 온도 비교단계와의 순서가 바뀌어도 무관한다. 상기 차실 온도센서(392)에서 감지된 차실의 온도는 상기 공기조화 제어부(380)로 전송된다.
상기 공기조화 제어부(380)는 감지된 배터리 온도와 미리 설정된 설정 배터리온도를 비교하는 배터리 온도 비교단계를 수행한다.(S3)
상기 공기조화 제어부(380)는 상기 배터리 온도 비교단계에서 감지된 배터리 온도가 상기 설정 배터리온도보다 낮다고 판단되면, 상기 배터리(40)가 과열되지 않는다고 판단한다. 따라서, 상기 송풍팬(364)의 회전상태를 그대로 유지한다.
한편, 상기 공기조화 제어부(380)는 상기 배터리 온도 비교단계에서 감지된 배터리 온도가 상기 설정 배터리온도보다 높다고 판단되면, 상기 배터리(40)가 과열될 수 있다고 판단한다. 이러한 경우, 상기 공기조화 제어부(380)는 상기 송풍팬(364)을 가속시켜 송풍량을 늘릴 것인지, 상기 공기조화 장치(300)를 이용하여 상기 송풍팬(364)에서 공급된 공기를 열교환시켜 냉각시킨 후 상기 배터리(40)에 공급할 것인지를 판단해야 한다.
따라서, 상기 공기조화 제어부(380)는 상기 차실(2)내의 공기가 상기 배터리(40)를 냉각시키기에 충분히 낮은 온도인지를 판단하기 위해서, 상기 차실(2)의 온도를 미리 설정된 설정 차실온도와 비교하는 차실 온도 비교단계를 수행한다.(S5)
여기서, 상기 설정 배터리온도와 설정 차실온도는 동일하게 설정되는 것도 가능하고, 서로 다르게 설정되는 것도 가능하다. 이하, 상기 설정 배터리온도와 설정 차실온도는 동일하고, 설정온도라 칭한다.
상기 공기조화 제어부(380)는 상기 차실 온도 비교단계에서 감지된 차실 온도가 상기 설정온도보다 낮으면, 상기 차실(2)내의 공기가 상기 배터리(40)를 냉각시키기에 충분하다고 판단한다.
따라서, 상기 공기조화 제어부(380)는 상기 송풍팬(364)의 회전속도를 증가시켜, 상기 송풍팬(364)의 송풍력을 증가시킨다. (S6)
상기 차실(2)내의 공기 온도가 상기 배터리(40)를 냉각시킬 수 있는 온도이므로, 송풍력을 증가시킴으로써, 상기 배터리(40)를 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 공기조화 제어부(380)는 감지된 차실온도가 상기 설정온도보다 높으면, 상기 차실(2)내의 공기가 상기 배터리(40)를 냉각시키기 어렵다고 판단한다.
따라서, 상기 공기조화 제어부(380)는 상기 공기조화장치(300)를 구동시킨다.(S7) 이때, 상기 송풍팬(364)의 회전속도는 구동 초기 그대로 유지한다.
상기 공기조화장치(300)가 구동되면, 상기 압축기(302)가 구동되어, 냉매가 순환하게 된다.
순환되는 냉매는 상기 증발기(364)에서 상기 차실(2)로부터 유입된 공기와 열교환하게 되므로, 상기 차실(2)로부터 유입된 공기는 냉매에 의해 냉각될 수 있다.
따라서, 상기 증발기(364)에서의 열교환에 의해 냉각된 공기가 상기 배터리(40)로 유입되므로, 상기 배터리(40)를 냉각시킬 수 있다.
상기 증발기(364)에서 열교환된 공기를 상기 배터리(40)측으로 공급하면서, 상기 배터리(40)내의 온도가 낮아졌는지를 판단하기 위해 상기 설정온도와 비교한다.(S8)
상기 배터리(40)의 온도가 상기 설정온도보다 낮아지면, 상기 공기조화장치(300)를 오프시킨다.
한편, 상기 배터리(40)의 온도가 상기 설정온도보다 계속 높으면, 상기 송풍팬(364)의 회전속도를 증가시켜, 송풍력도 증가시킨다.(S10)
상기와 같이, 본 발명에서는 상기 배터리(40)와 차실(2)의 온도에 따라 상기 공기조화장치(300)의 이용 여부를 결정하거나, 상기 송풍팬(364)의 회전속도를 조절함으로써, 보다 효율적으로 상기 배터리(40)를 냉각시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 4실시예에 따른 배터리와 제습유닛이 도시된 개략도이고, 도 14는 본 발명의 제 4실시예에 따른 배터리의 제습을 위한 구성이 도시된 블록도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제 4실시예에 따른 자동차는 배터리(40) 내부에 냉기를 공급하여, 상기 배터리(40) 내부를 제습하는 제습유닛과, 상기 배터리(40) 내부의 습도에 따라 상기 제습유닛의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기 제습유닛은 차실(2)내의 공기를 송풍하여 상기 배터리(40)내부를 냉각하는 열교환기가 별도로 설치되는 것도 가능하고, 상기 차실(2)을 공기조화시키는 공기조화장치(600)가 상기 배터리(40)에 직접 연결되어 사용되는 것도 가능하고, 상기 배터리(40)의 제습만을 위한 별도의 제습기가 설치되는 것도 가능하다.
이하, 본 실시예에서는, 상기 자동차는 상기 차실(2)을 공기조화시키는 공기조화장치(600)를 더 포함하고, 상기 제습유닛은 상기 공기조화장치(600)를 순환하는 냉매 중 적어도 일부 냉매와 상기 차실(2)로부터 송풍된 공기를 열교환시켜 공기를 냉각시키는 열교환기(500)를 포함하는 것으로 설명한다.
상기 열교환기(500)는 추가적으로 설치되는 것도 가능하고, 상기 공기조화장치(600)에 포함되어 증발기 역할을 하는 열교환기(500)를 사용하는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 공기조화장치(600)의 열교환기(500)를 사용하는 것으로 설명할 수 있다.
상기 열교환기(500)의 일측에는 상기 차실(2)로부터 공기가 유입되는 덕트(미도시)가 연결되고, 타측에는 내부에서 냉각된 공기를 상기 배터리(40)으로 안내하는 덕트(510)가 연결된다.
또한, 상기 열교환기(500)는 상기 공기조화장치(600)를 순환하는 냉매 중 일부를 바이패스시키는 냉매 바이패스 호스(미도시)가 연결될 수 있다.
상기 공기조화장치(600)는 냉매를 압축하는 압축기(미도시)와, 와, 상기 압축기(미도시)에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기(미도시)와, 상기 응축기(미도시)에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(미도시)와, 상기 팽창밸브(미도시)에서 나온 냉매를 증발시키는 증발기(미도시)와, 상기 압축기(미도시)와 응축기(미도시), 팽창밸브(미도시)및 증발기(미도시)를 연결하여, 냉매를 순환시키는 냉매 순환호스(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화장치(600)는 상기 차실(2)과 연결되어, 차실을 냉난방시킬 수 있다.
또한, 상기 자동차는 상기 공기조화장치(600)의 작동을 제어하는 공기조화 제어부(HVAC controller, Heating Ventilation Air-Conditioning, 400)와, 상기 배터리(40)의 전반적인 상태를 관리하고 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS,Battery Module System,미도시)과, 상기 배터리 관리 시스템(미도시)의 신호에 따라 상기 공기조화 제어부(400)를 제어하는 자동차 제어부(VCM,Vehicle control module,미도시)를 더 포함한다.
상기 제어부는 상기 공기조화 제어부(400)가 사용될 수 있다
상기 공기조화 제어부(400)는 차량의 외부 온도를 감지하는 외기온도센서(436)와, 차실 내부의 온도를 감지하는 차실 온도센서(434), 냉매 온도센서(미도시), 증발기온도센서(미도시)와 연계되어, 각 센서로부터 받은 센서값들을 고려하여, 상기 압축기(미도시)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차는 상기 배터리(40)내부에 설치되어, 상기 배터리(40) 내부의 온도를 감지하는 배터리 온도센서(430)와, 상기 배터리(40)내부에 설치되어, 상기 배터리(40) 내부의 상대습도를 감지하는 배터리 습도센서(432)를 더 포함한다.
상기 배터리 온도센서(430)에서 감지된 배터리 온도와, 상기 배터리 습도센서(432)에서 감지된 배터리 습도는 상기 배터리 관리 시스템(미도시)을 통해 상기 공기조화 제어부(400)로 전달될 수 있다.
상기 공기조화 제어부(400)는 상기 배터리 온도센서(430)에서 감지된 배터리 온도(Tb)와 상기 배터리 습도센서(432)에서 감지된 상대습도(Hb)를 이용하여 이슬점 온도를 구할 수 있다. 이슬점 온도를 구하는 식은 하기에서 상세히 설명한다.
또한, 상기 공기조화 제어부(400)는 상기 차실 온도센서(434)으로부터 감지된 차실 온도(Ti)와, 상기 외기온도센서(436)로부터 감지된 외기온도(Ta)를 이용하여, 상기 차실(2)로부터 상기 배터리 내부로 유입되는 공기의 온도를 구할 수 있다. 상기 공기조화 제어부(400)내에는 차실 온도(Ti)와 외기 온도(Ta)에 따른 상기 배터리(40)내부로 유입되는 공기의 온도가 테이블 등에 의해 미리 저장될 수 있다.
자동차의 외부 공기가 상기 차실(2)과 상기 열교환기(500)을 차례로 거쳐 상기 배터리(40)내부로 유입되기 때문에, 상기 배터리(40) 내부의 공기 온도는 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)의 영향을 받을 수 있다.
따라서, 상기 공기조화 제어부(400)는 배터리 온도(Tb)와 배터리 습도(Hb)뿐만 아니라, 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)를 고려하여, 상기 배터리(40)내부의 습도를 제어한다.
도 15는 본 발명의 제 4실시예에 따른 배터리의 제습 방법이 도시된 순서도이다.
도 15를 참조하여, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 4실시예에 따른 자동차의 제어방법을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 상기 배터리 온도센서(430)가 상기 배터리(40) 내부의 온도(Tb)를 감지하고, 상기 배터리 습도센서(432)는 상기 배터리(40)내부의 상대 습도(Hb)를 감지하는 감지단계를 수행한다.(S11)
또한, 상기 차실 온도센서(434)가 차실 온도(Ti)를 감지하고, 상기 외기 온도센서(436)가 외기 온도(Ta)를 감지한다.
각 센서들은 실시간으로 감지하는 것도 가능하고, 소정의 시간을 간격으로 감지하도록 설정되는 것도 가능하다.
상기 배터리 온도센서(430)에서 감지된 배터리 온도(Tb)와 상기 배터리 습도센서(432)에서 감지된 배터리 습도(Hb)는 상기 공기조화 제어부(400)로 전송된다.
상기 공기조화 제어부(400)는 배터리 온도(Tb)와 배터리 습도(Hb)를 이용하여, 이슬점 온도(Td)를 구할 수 있다. (S12)
이슬점 온도(Td)는 수증기를 포함한 대기의 기압과 수증기량을 그대로 두고, 기온을 떨어뜨렸을 때 수증기가 포화되는 온도이다.
상기 감지단계에서 감지된 배터리 습도(Hb)는 상대습도이고, 상대습도는 현재 수증기량과 현재 온도에서 공기가 최대로 포함할 수 있는 수증기량(포화수증기량)의 비를 퍼센트로 나타낸 값이다.
상기 배터리(40)의 온도(Tb)를 알면, 상기 배터리 온도(Tb)의 포화 수증기량을 알 수 있다.
상기 배터리 온도(Tb)의 포화 수증기량과 상기 배터리(40)의 습도(Hb)를 알면, 상대습도를 구하는 식으로부터 현재 수증기량을 구할 수 있다.
현재 수증기량을 알면, 현재의 수증기가 포화되는 온도인 이슬점 온도(Td)를 구할 수 있다.
현재 수증기량이나 이슬점 온도(Td)는 상용되는 공기선도를 통해 일반인도 쉽게 구할 수 있는 바, 상기 공기조화 제어부(400)내에는 상용되는 공기선도에 대한 정보나, 이슬점 온도(Td)를 구하는 프로그램이 내장될 수 있다.
이슬점 온도(Td)를 구하면, 현재 배터리 온도(Tb)와 이슬점 온도(Td)와의 차이(△T)를 구하는 연산단계를 수행한다.(S13)
상기 공기조화 제어부(400)는 현재 배터리 온도(Tb)와 이슬점 온도(Td)와의 차이(△T)가 미리 설정된 설정범위 이내인가를 판단한다. (S14)
현재 배터리 온도(Tb)와 이슬점 온도(Td)와의 차이(△T)가 미리 설정된 설정범위이내이면, 상기 배터리(40)내에 습기가 발생하여 제습할 필요가 있다고 판단할 수 있다.
상기 설정범위는 상기 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)를 고려하여 설정될 수 있다.
상기 배터리(40)내부의 공기는 자동차의 외부 공기가 상기 차실(2)과 상기 열교환기(500)를 차례로 거쳐 상기 배터리(40)내부로 유입된 것이기 때문에, 상기 배터리(40) 내부의 공기 온도는 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)의 영향을 받을 수 있다. 따라서, 상기 공기조화 제어부(400)는 배터리 온도(Tb)와 배터리 습도(Hb)뿐만 아니라, 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)를 고려하여, 상기 배터리(40)내부의 습도를 제어해야 한다.
즉, 상기 차실(2)로부터 상기 배터리(40)내부로 송풍되는 공기의 온도가 충분히 낮다면, 상기 공기조화장치(600)를 온시켜 제습할 필요가 없다고 판단할 수 있기 때문에, 상기 배터리(40)내부로 송풍되는 공기의 온도 따라 설정범위를 정한다.
상기 공기조화 제어부(400)는 상기 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)에 따라 상기 차실(2)로부터 상기 배터리(40)내부로 송풍되는 공기의 온도를 미리 예측할 수 있다. 상기 공기조화 제어부(400)내에는 상기 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)에 따른 상기 차실(2)로부터 상기 배터리(40)내부로 송풍되는 공기의 온도가 테이블 등에 의해 미리 저장될 수 있다.
따라서, 상기 공기조화 제어부(400)는 상기 외기 온도(Ta)와 차실 온도(Ti)를 고려하여, 상기 차실(2)로부터 상기 배터리(40)내부로 송풍되는 공기의 온도를 구하고, 상기 차실(2)로부터 상기 배터리(40)내부로 송풍되는 공기의 온도에 따라 상기 설정범위를 정한다. 예를 들어, 상기 배터리(40)내부로 송풍되는 공기의 온도가 낮으면, 상기 설정범위를 줄일 수 있다. .
상기와 같이 설정범위가 정해지면, 상기 공기조화 제어부(400)는 현재 배터리 온도(Tb)와 이슬점 온도(Td)와의 차이(△T)가 미리 설정된 설정범위 이내인가를 판단한다.(S14)
현재 배터리 온도(Tb)와 이슬점 온도(Td)와의 차이(△T)가 미리 설정된 설정범위 이내이면, 현재 수증기가 포화되어 이슬이 맺히는 결로 현상이 발생될 수 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공기조화장치(600)를 온시켜 냉방 운전시키는 제습단계를 수행한다.(S15)
상기 공기조화장치(600)가 온되면, 상기 공기조화장치(600)를 순환하는 냉매가 바이패스되어 상기 열교환기(500)로 유입되고, 상기 열교환기(500)내에서는 바이패스된 냉매와 공기가 열교환된다. 열교환에 의해 차가워진 공기가 상기 덕트(510)를 통해 상기 배터리(40)로 공급되면, 상기 배터리(40)내부가 제습될 수 있다.
이후, 소정의 시간이 경과하면, 현재 배터리 온도(Tb)와 이슬점 온도(Td)와의 차이(△T)가 미리 설정된 설정범위 이내인가를 다시 판단한다. (S16)
현재 배터리 온도(Tb)와 이슬점 온도(Td)와의 차이(△T)가 미리 설정된 설정범위를 벗어나면, 충분히 제습이 이루어졌다고 판단하여 상기 공기조화장치(600)를 오프시킨다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (29)

  1. 복수의 셀 모듈을 포함하고, 에너지원으로 사용되는 배터리와;
    상기 배터리를 냉각시키기 위한 냉기를 공급하는 배터리 냉각유닛과;
    상기 배터리 냉각유닛으로부터 공급된 공기를 상기 셀 모듈로 안내하는 냉기 덕트를 포함하는 자동차.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동차는,
    냉매를 순환시켜 차실을 공기조화시키는 공기조화장치를 더 포함하고,
    상기 배터리 냉각유닛은,
    상기 공기조화장치에서 바이패스된 냉매와 상기 냉기 덕트로 유입되는 공기를 열교환시키는 열교환기를 포함하는 자동차.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리에 구비되어, 상기 배터리 내의 공기가 외부로 빠져나가도록 하는 벤트(vent)유닛을 더 포함하는 자동차.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 벤트 유닛은,
    상기 냉기 덕트에서 공급되는 냉기의 유동 방향과 반대방향의 면에 형성되는 자동차.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉기 덕트는,
    상기 벤트 유닛의 반대편에 배치되는 메인 배출구와, 상기 벤트 유닛과 상기 메인 배출구 사이에 배치된 서브 배출구를 포함하고,
    상기 메인 배출구에서 배출되는 배출량과 상기 서브 배출구에서 배출되는 배출량은 서로 다르게 설정되는 자동차.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 메인 배출구에서 배출되는 배출량과 상기 서브 배출구에서 배출되는 배출량의 비율은,
    상기 메인 배출구와 상기 서브 배출구 사이의 거리와, 상기 벤트 유닛과 상기 서브 배출구 사이의 거리에 대한 비율로 설정되는 자동차.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 메인 배출구에서 배출되는 배출량과 상기 서브 배출구에서 배출되는 배출량의 비율은,
    상기 배터리의 부피와 셀 모듈의 개수를 고려하여 설정되는 자동차.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉기덕트는,
    측면에 형성되어 냉기가 측방향으로 빠져나가도록 하는 복수의 슬릿홀을 포함하는 자동차.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 복수의 셀 모듈을 지지하고, 차체에 결합되는 배터리 캐리어와;
    상기 배터리 캐리어의 상측에서 상기 복수의 셀 모듈을 감싸도록 배치되는 배터리 커버를 포함하고,
    상기 냉기 덕트는 상기 배터리 커버와 상기 복수의 셀 모듈들 사이의 공간에 배치되는 자동차.
  10. 에너지원으로 사용되는 배터리와;
    차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치와;
    상기 공기조화장치를 순환하는 냉매 중 일부와 상기 차실로부터 송풍되는 공기를 열교환시키고, 열교환된 공기를 상기 배터리로 유입시켜 상기 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각유닛을 포함하는 자동차.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 배터리 냉각유닛은,
    상기 차실내의 공기를 송풍하는 배터리용 송풍팬과;
    상기 공기조화장치를 순환하는 냉매를 이용해 상기 차실로부터 유입된 공기를 냉각시키는 배터리용 열교환기를 포함하는 자동차.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 공기조화장치를 순환하는 냉매 중 일부를 상기 배터리 냉각 유닛으로 바이패스시키는 냉매 바이패스 유로를 더 포함하는 자동차.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 냉매 바이패스 유로에는 바이패스되는 냉매량을 제어하기 위한 냉매조절밸브가 설치된 자동차.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 배터리는 외관을 형성하는 배터리 케이스와, 상기 배터리 케이스의 내부에 적층되어 배치된 복수의 셀 모듈들을 포함하고,
    상기 배터리 냉각 유닛은 상기 배터리용 열교환기로부터 상기 배터리 케이스내로 냉기를 안내하는 덕트를 더 포함하는 자동차.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 감지하는 배터리 온도센서와;
    상기 공기조화장치의 상태를 판단하고 제어하는 공기조화 제어부와;
    상기 배터리 온도 센서의 신호에 따라 상기 공기조화 제어부를 제어하는 자동차 제어부를 더 포함하고,
    상기 공기조화 제어부는 상기 공기조화장치를 순환하는 냉매 중에서 상기 배터리 냉각유닛으로 바이패스되는 냉매량을 제어하는 자동차.
  16. 에너지원으로 사용되는 배터리와;
    차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치와;
    상기 배터리의 온도를 감지하는 배터리 온도센서와;
    상기 차실내의 온도를 감지하는 차실 온도센서와;
    상기 차실내의 온도에 따라 차실내의 공기를 그대로 상기 배터리로 송풍하거나 상기 차실내의 공기와 상기 공기조화장치를 순환하는 냉매를 열교환시켜 열교환된 공기를 상기 배터리로 송풍하여 상기 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각유닛과;
    상기 배터리의 온도에 따라 상기 배터리 냉각유닛의 작동을 제어하고, 상기 배터리의 냉각시 상기 차실내의 온도에 따라 상기 공기조화장치의 작동을 제어하여, 상기 배터리로 공급되는 공기의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 자동차.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 배터리 냉각유닛은,
    상기 차실내의 공기를 송풍시키는 송풍팬과;
    상기 공기조화장치를 순환하는 냉매 중 적어도 일부와 상기 차실로부터 송풍되는 공기를 열교환시키는 배터리용 열교환기를 포함하는 자동차.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 공기조화장치는 압축기와 응축기, 증발기를 포함하고,
    상기 배터리 냉각유닛은 송풍팬을 포함하고, 상기 공기조화장치의 증발기를 사용하는 자동차.
  19. 배터리의 온도를 감지하는 배터리온도 감지단계와;
    차실내의 온도를 감지하는 차실온도 감지단계와;
    감지된 배터리온도와 미리 설정된 설정 배터리 온도를 비교하는 배터리 온도 비교단계와;
    감지된 배터리 온도가 상기 설정 배터리 온도보다 높으면, 감지된 차실온도와 미리 설정된 설정 차실온도와 비교하는 차실온도 비교단계와;
    감지된 차실온도가 상기 설정 차실온도보다 높으면, 공기조화장치를 작동시켜 상기 차실로부터 송풍되는 공기를 냉각시킨 후, 냉각된 공기를 상기 배터리로 공급하여 냉각시키는 배터리 냉각단계를 포함하는 자동차의 제어방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    감지된 차실온도가 상기 설정 차실온도보다 낮으면, 공기조화장치를 작동시키지 않고 송풍팬의 회전속도를 증가시키는 자동차의 제어방법.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 배터리 냉각단계가 시작되면, 상기 송풍팬의 회전속도를 감소시키는 자동차의 제어방법.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 배터리 냉각단계에서 소정의 시간이 경과되고, 상기 감지된 배터리 온도가 상기 설정 배터리 온도보다 높으면, 상기 송풍팬의 회전속도를 증가시키는 자동차의 제어방법.
  23. 에너지원으로 사용되는 배터리와;
    상기 배터리 내부에 냉기를 공급하여, 상기 배터리 내부를 제습하는 제습유닛과;
    상기 배터리 내부의 습도에 따라 상기 제습유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 자동차.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 제습유닛은,
    차실내의 공기를 상기 배터리로 송풍하여 상기 배터리를 냉각시키도록 구성된 자동차.
  25. 청구항 23에 있어서,
    차실을 공기조화시키는 공기조화장치를 더 포함하고,
    상기 제습유닛은,
    상기 공기조화장치를 순환하는 냉매 중 적어도 일부와 상기 차실로부터 송풍되는 공기를 열교환시키는 열교환기를 더 포함하는 자동차.
  26. 청구항 23에 있어서,
    상기 배터리 내부의 온도를 감지하는 배터리 온도센서와;
    상기 배터리 내부의 상대습도를 감지하는 배터리 습도센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 배터리 온도센서에서 감지된 배터리 온도와 상기 배터리 습도센서에서 감지된 배터리 습도를 이용하여 이슬점 온도를 구하고, 이슬점 온도에 따라 상기 제습유닛의 작동을 제어하는 자동차.
  27. 청구항 23에 있어서,
    차실의 온도를 감지하는 차실 온도센서와;
    자동차의 외기 온도를 감지하는 외기 온도센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 감지된 차실 온도와 외기 온도에 따라 상기 제습유닛의 작동을 제어하는 자동차.
  28. 배터리 내부의 온도와 상대습도를 감지하는 감지단계와;
    상기 감지단계에서 감지된 값들로부터 이슬점 온도를 구하고, 상기 배터리 내부의 현재 온도와 상기 이슬점 온도와의 차이를 구하는 연산단계와;
    상기 연산단계에서 구한 차이값이 미리 설정된 설정범위 이내이면, 상기 배터리 내부를 제습하는 제습단계를 포함하는 자동차의 제어방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    차실의 온도와 외기 온도를 감지하는 단계를 더 포함하고,
    상기 설정범위는 감지된 차실 온도와 외기 온도에 따라 설정되는 자동차의 제어방법.
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