(57)【要約】      （修正有）【課題】エコカー等で高電圧バッテリーの温度制御を新しい方法で遂行し、より安定して精密な温度制御をするためのバッテリー冷暖房制御システム及び制御方法を提供する。【解決手段】外部と空気が遮断されるように密閉構造に形成されたバッテリー；上記バッテリーに設けられてバッテリーの内圧を測定する圧力センサー；上記バッテリーを冷房または暖房する空調機；及び上記圧力センサーの測定の結果、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を決定し、正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部と空気が遮断されるように密閉構造で形成されたバッテリー；
上記バッテリーに設けられてバッテリーの内圧を測定する圧力センサー；
上記バッテリーを冷房または暖房する空調機；及び
上記圧力センサーの測定の結果、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を決定し、正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御する制御機；を含むバッテリー冷暖房制御システム。
【請求項２】
上記バッテリーの内部と連結されて外部と連通するようにする連通管、及び連通管に設けられて選択的な開閉を遂行する開閉バルブ；をさらに含み、
上記制御機は、バッテリーの正圧または負圧が過度な場合、開閉バルブを開放制御することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷暖房制御システム。
【請求項３】
上記連通管には、開閉バルブの開放時に大気圧とバッテリー内圧が平衡になるようにするリリーフバルブが設置されていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリー冷暖房制御システム。
【請求項４】
上記制御機は、バッテリー内圧が正圧の場合に冷房制御を遂行し、負圧の場合に暖房制御を遂行することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー冷暖房制御システム。
【請求項５】
上記制御機は、測定された圧力によってバッテリーの内圧または温度を計算し、バッテリーの内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷房または暖房制御を終了することを特徴とする請求項４に記載のバッテリー冷暖房制御システム。
【請求項６】
請求項１の制御システムを利用したバッテリー冷暖房制御方法であって、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を選択する選択段階；バッテリー内圧の正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御する調節段階；を含むバッテリー冷暖房制御方法。
【請求項７】
上記調節段階は、
正圧または負圧の程度を測定してバッテリーの内圧または温度を計算する計算段階；及び
バッテリーの内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷暖房を終了する終了段階；をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーの冷暖房制御方法。
【請求項８】
請求項１の制御システムを利用したバッテリー冷暖房制御方法であって、
バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を選択する選択段階；
冷房制御において、バッテリーの内圧が大気圧以下になった場合には冷房の強さを減少させ、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が一定数値以下に落ちた場合には冷房を終了する冷房段階；及び
暖房制御において、バッテリーの内圧が大気圧以上になった場合には暖房の強さを減少させ、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が一定数値以上に上がった場合には暖房を終了する暖房段階；を含むバッテリーの冷暖房制御方法。
【請求項９】
請求項２の制御システムを利用したバッテリー冷暖房制御方法であって、
バッテリーの正圧または負圧が過度な場合に開閉バルブを開放制御する開放段階；及び
バッテリーの内圧と大気圧が平衡になった場合に開閉バルブを閉鎖制御する閉鎖段階；を含むバッテリー冷暖房制御方法。
【請求項１０】
外部と密閉されたバッテリーの圧力を測定し、バッテリーが正圧または負圧の場合にバッテリーを冷却または暖房し、正圧または負圧の程度によって冷暖房の強さを制御し、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷暖房を終了するバッテリー冷暖房制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エコカー等のバッテリー出力性能向上の方法に関するものであり、より詳しくは、エコカーで高電圧バッテリーの温度制御を新しい方法で遂行し、より安定して精密な温度制御をするためのバッテリー冷暖房制御システム及び制御方法（ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＯＦ  ＢＡＴＴＥＲＹ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーは、薄い板型構造からなった多数のセル（ｃｅｌｌ）を一つのモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）にして使用しており、車両の性能に応じて多数のモジュールを直列で連結してパッケージを構成する。そして、そのようなパッケージをハウジングやカバー等で囲むようになっている。
【０００３】
このようなバッテリーパックは、化学反応による充電及び放電時にセルで熱が発生するが、セルの温度によってバッテリーの充電及び放電電力が変わる。したがって、バッテリーの内部温度が例えば２０℃〜４０℃で運転されるように、セルの温度を適切な範囲に維持しなければならない。
【０００４】
このため、電気動力車両は特性上、高電圧バッテリーの発熱を冷やすための冷却システムと冬季低温時のバッテリー加熱システムを共に備えなければならない。
【０００５】
しかし、従来の技術は、車両室内の空気を吸入してその空気でバッテリーを冷却させるようにしているだけで、冬季の低温でのバッテリー加熱は考慮されずにいる実情である。
【０００６】
そして、冷却に使用される車両室内の空気は、エアコンの作動有無、搭乗乗客の数、窓／ドアの開放、外気温度等、さまざまな要因によって温度が変わり、場合によっては、室内空気がバッテリーを冷却することができない程に高くてバッテリーの過熱をもたらすことがあり得る。
【０００７】
また、低温時には、バッテリーの低温動作特性によってはバッテリーセルの電圧が低くなり、車両発進及びキックダウン運転の状況で要求される電力を提供することができない場合が発生する。そして、低温状況ではバッテリー充電も円滑になされない問題がある。したがって、バッテリーの性能を確保するために加熱及び冷却によるセル温度の最適化管理システムが必須的に必要なのであり、従来のように室内空気を利用した構造よりもう少し確実な制御方法とそれに伴う器具が必要だったのである。
【０００８】
上記の背景技術として説明された事項は、本発明の背景についての理解増進のためのものであるだけで、この技術分野で通常の知識を有する者に既に知られた従来技術に該当することを認めるものとして受け入れられてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するために提案されたものであり、エコカー等で高電圧バッテリーの温度制御を新しい方法で遂行し、より安定して精密な温度制御をするためのバッテリー冷暖房制御システム及び制御方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明によるバッテリー冷暖房制御システムは、外部と空気が遮断されるように密閉構造で形成されたバッテリー；上記バッテリーに設けられてバッテリーの内圧を測定する圧力センサー；上記バッテリーを冷房または暖房する空調機；及び上記圧力センサーの測定の結果、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を決定し、正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御する制御機；を含む。
【００１１】
上記バッテリーの内部と連結されて外部と連通するようにする連通管、及び連通管に設けられて選択的な開閉を遂行する開閉バルブ；をさらに含み、上記制御機は、バッテリーの正圧または負圧が過度な場合、開閉バルブを開放制御することができる。
【００１２】
上記連通管には、開閉バルブの開放時に大気圧とバッテリー内圧が平衡になるようにするリリーフバルブを設置することができる。
【００１３】
上記制御機は、バッテリー内圧が正圧の場合に冷房制御を遂行し、負圧の場合に暖房制御を遂行することができる。
【００１４】
上記制御機は、測定された圧力によってバッテリーの内圧または温度を計算し、バッテリーの内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷房または暖房制御を終了することができる。
【００１５】
一方、上記制御システムを利用したバッテリー冷暖房制御方法は、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を選択する選択段階；バッテリー内圧の正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御する調節段階；を含む。
【００１６】
上記調節段階は、正圧または負圧の程度を測定してバッテリーの内圧または温度を計算する計算段階；及びバッテリーの内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷暖房を終了する終了段階；をさらに含むことができる。
【００１７】
または、バッテリー冷暖房制御方法は、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を選択する選択段階；冷房制御において、バッテリーの内圧が大気圧以下になった場合には冷房の強さを減少させ、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が一定数値以下に落ちた場合には冷房を終了する冷房段階；及び暖房制御において、バッテリーの内圧が大気圧以上になった場合には暖房の強さを減少させ、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が一定数値以上に上がった場合には暖房を終了する暖房段階；を含む。
【００１８】
または、バッテリー冷暖房制御方法は、バッテリーの正圧または負圧が過度な場合に開閉バルブを開放制御する開放段階；及びバッテリーの内圧と大気圧が平衡になった場合に開閉バルブを閉鎖制御する閉鎖段階；を含む。
【００１９】
または、バッテリー冷暖房制御方法は、外部と密閉されたバッテリーの圧力を測定し、バッテリーが正圧または負圧の場合にバッテリーを冷却または暖房し、正圧または負圧の程度によって冷暖房の強さを制御し、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷暖房を終了するようにすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
上述したような構造からなったバッテリー冷暖房制御方法によれば、バッテリーを密閉システムにして圧力を測定し、圧力値に応じた冷暖房制御を遂行するため、既存のそれぞれのバッテリーセルに設置された温度センサーの温度値を演算する方式より小型／軽量化及び少ない費用でのシステムの構成が可能で、応答速度が早い。
【００２１】
また、バッテリーの温度を精密に制御することによりバッテリーの耐久性が向上して後の修理費用を減らすことができ、電気エネルギーの効率的管理を通じて走行距離が向上して商品性の価値も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリー冷暖房制御システムを示した図面。
【図２】図１に図示されたバッテリー冷暖房制御システムを利用したバッテリー冷暖房制御方法の順序図。
【図３】密閉されたバッテリーの内部圧力と温度の関係を示したグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例によるバッテリー冷暖房制御システム及び制御方法について詳察する。
【００２４】
まず、図１は、本発明の一実施例によるバッテリー冷暖房制御システムを示した図面であり、本発明のバッテリー冷暖房制御システムは、外部と空気が遮断されるように密閉構造で形成されたバッテリー１００；上記バッテリー１００に設けられてバッテリー１００の内圧を測定する圧力センサー２００；上記バッテリー１００を冷房または暖房する空調機３００；及び上記圧力センサー２００の測定の結果、バッテリー１００の内圧が正圧または負圧であるかによって空調機３００の冷房または暖房を決定し、正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御する制御機４００；を含む。
【００２５】
本発明のバッテリー１００は、複数のバッテリーセル及びモジュールで構成され、そのモジュールがハウジングやカバー等によって囲まれた全体バッテリーシステムを意味する。このような本発明のバッテリー１００は、外部と密閉された構造であって、冷暖房の空調時の熱効率が相当に高く設計されている。そして、バッテリー１００の温度を測定するための温度センサー等が不必要で、それに伴う多数の測定と変数を考慮しなければならない手間を減らして制御反応が非常に早いという長所がある。
【００２６】
本発明のバッテリー１００トレーの表面には、圧力センサーを付着して、トレーの内部圧力を測定する。そして、測定された圧力を大気圧と比較して、正圧（＋）ならトレーの内部温度が高くて圧力が上昇したものであるため冷房モードに制御し、測定された値が負圧（−）なら反対に暖房モードに転換してバッテリー１００トレーの内部を加熱する。
【００２７】
一方、バッテリートレーの内部圧力の過度な上昇または低下の発生時には、トレー破損を防止するための安全装置であるソレノイドバルブが開放され、異常過小低圧は負圧、または異常過大圧力はリリーフバルブを通じて圧力が解消される構造である。
【００２８】
このために、制御機４００では、圧力センサー２００の測定の結果、バッテリー１００の内圧が正圧または負圧であるかによって空調機３００の冷房または暖房を決定し、正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御するようにする。
【００２９】
本発明のバッテリー１００は、密閉型構造であって、外部と空気の流通がない構造である。これによって比較的小さな体積の空気のみを冷暖房制御することで早い空調が可能になるのである。そして、このためには室内空気を使用することもできるが、それよりは別途のペルティエ素子等の空調機３００を備え、これを制御機４００で冷暖房制御するようにするのが望ましい。このようなバッテリーの空調機３００は、ダクト等を利用してバッテリーと共に密閉型に設計するか、バッテリーと共に一体に密閉されるように設計することができる。
【００３０】
一方、このような密閉されたバッテリー１００の圧力や温度を測定するためには、トレー内部の各セルごとに温度センサー等を装着することも可能であるが、そのような構成の場合は多量のセンサーが必要で、センサーの故障時にトレー全体を修理しなければならない問題があって非常に非効率的である。したがって、本発明のように圧力または温度測定はトレーの間接測定方式で測定することが望ましい。
【００３１】
参考に、図３は、密閉されたバッテリー１００の内部圧力と温度の関係を示したグラフであり、密閉された空間では温度と圧力の変化が一致する形態であることが分かる。したがって、圧力センサーのダイヤフラムの折曲り程度を通じて圧力差を知り、それから大気圧を除去してバッテリーの圧力を導出することができる。そしてその圧力の強さによって温度を類推するようにするのである。一方、シャルルの法則（Ｃｈａｒｌｅｓ’Ｌａｗ）によれば、温度の変化量と圧力の変化量は一定勾配を有して比例するようになるため、圧力差からすぐ温度差を導出し、大気の温度を参照してバッテリーの温度を得ることも可能なのである。すなわち、バッテリーの温度は、多様な方式によって周辺環境のデータを参照して容易に導出可能なのである。
【００３２】
一方、本発明のバッテリー冷暖房制御システムは、上記バッテリー１００の内部と連結されて外部と連通するようにする連通管１２０、及び連通管１２０に設けられて選択的な開閉を遂行する開閉バルブ５００；をさらに含み、上記制御機４００は、バッテリー１００の正圧または負圧が過度な場合に開閉バルブ５００を開放制御するようにすることができる。
【００３３】
そして追加的に、上記連通管１２０には、開閉バルブ５００の開放時に大気圧とバッテリー１００の内圧が平衡になるようにするリリーフバルブ６００を設置することができる。
【００３４】
これによって、バッテリー１００の正圧や負圧が過度過ぎれば、制御機４００では、上記開閉バルブ５００を開放し、リリーフバルブ６００によって圧力平衡が合わせられて、バッテリー１００の破損を防止することができ、後に圧力が平衡になった場合にはまた開閉バルブ５００を閉じて正常な空調を遂行することができるようにする。
【００３５】
また、上記制御機４００は、バッテリー１００の内圧が正圧の場合に冷房制御を遂行し、負圧の場合に暖房制御を遂行するようにするが、制御機４００は、測定された圧力によってバッテリー１００の内圧または温度を計算し、バッテリー１００の内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷房または暖房制御を終了するようにすることも可能である。
【００３６】
一方、図２は、図１に図示されたバッテリー冷暖房制御システムを利用したバッテリー冷暖房制御方法の順序図であり、請求項１の制御システムを利用したバッテリー冷暖房制御方法は、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を選択する選択段階Ｓ１００；バッテリー内圧の正圧または負圧の程度によって冷房または暖房の強さを制御する調節段階Ｓ２００，Ｓ３００；を含む。
【００３７】
また、上記調節段階Ｓ２００，Ｓ３００は、正圧または負圧の程度を測定してバッテリーの内圧または温度を計算する計算段階Ｓ２４０，Ｓ３４０；及びバッテリーの内圧または温度が安定範囲に属する場合に冷暖房を終了する終了段階Ｓ２６０，Ｓ３６０；をさらに含むことができる。
【００３８】
具体的に、本発明の車両用バッテリーの冷暖房制御方法は、バッテリーの内圧が正圧または負圧であるかによって空調機の冷房または暖房を選択する選択段階Ｓ１００，Ｓ２１０，Ｓ３１０；冷房制御において、バッテリーの内圧が大気圧以下になった場合には冷房の強さを減少させ、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が一定数値以下に落ちた場合には冷房を終了する冷房段階Ｓ２００；及び暖房制御において、バッテリーの内圧が大気圧以上になった場合には暖房の強さを減少させ、正圧または負圧の程度から計算されたバッテリーの内圧または温度が一定数値以上に上がった場合には暖房を終了する暖房段階Ｓ３００；を含む。
【００３９】
順に説明すれば、まず圧力センサーのダイヤフラムを通じて折曲りの程度と方向を測定するＳ１００。折曲がった方向が大気圧側なら、バッテリーの圧力が高いのであるから高温と判定して冷房制御を遂行するＳ２００。また、折曲がった方向がバッテリー側なら、バッテリーの圧力が低いので低温と判断して暖房制御を遂行するＳ３００。制御の遂行時には、一旦、強い冷房または強い暖房で開始するＳ２１０，Ｓ３１０。ある程度、外気温によって、バッテリーが初期状態ではひどい低温やひどい高温である可能性もあるためである。
【００４０】
一方、冷房制御Ｓ２００においては、バッテリーの内部圧力が大気圧以下になった場合Ｓ２２０には、冷房の強さを減少させＳ２３０、ダイヤフラムの折曲り程度から計算されたバッテリーの内部圧力または温度が一定数値以下に落ちた場合Ｓ２４０，Ｓ２５０には、冷房を終了するようにするＳ２６０。
【００４１】
そして、暖房制御Ｓ３００においては、バッテリーの内部圧力が大気圧以上になった場合Ｓ３２０には、暖房の強さを減少させＳ３３０、ダイヤフラムの折曲り程度から計算されたバッテリーの内部圧力または温度が一定数値以上に上がった場合Ｓ３４０，Ｓ３５０には、暖房を終了するようにするＳ３６０。
【００４２】
また、接点を形成する程に圧力が過度な場合には、開閉バルブとリリーフバルブを開放Ｓ４１０してある程度適正圧力差に補正し、平衡になった場合Ｓ４２０にバルブを閉鎖Ｓ４３０するようにするのが、センサーとバッテリーの保護のために効果的であろう。
【００４３】
上述したような構造からなった車両用バッテリーの冷暖房センサーとこれを利用した冷暖房システム及び制御方法によれば、バッテリートレーを密閉システムで作って圧力を測定し、圧力値によるヒーティング及びクーリング制御を遂行するため、既存のそれぞれのバッテリーセルに設置された温度センサーの温度値を演算する方式より小型／軽量化及び少ない費用で構成が可能で、応答速度が早い。
【００４４】
また、バッテリー温度を精密に制御することによりバッテリー耐久性が向上してクレーム費用を減らすことができ、電気エネルギーの効率的管理を通じて走行距離が向上するため、商品性価値も高めることができる。
【００４５】
本発明は、特定の実施例に関して図示して説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を脱しない限度内で、本発明が多様に改良及び変化されることができるということは当業界で通常の知識を有する者において自明なことである。
【符号の説明】
【００４６】
１００：バッテリー      ２００：圧力センサー
３００：空調機          ４００：制御機
５００：開閉バルブ      ６００：リリーフバルブ
Ｓ２００：冷房制御      Ｓ３００：暖房制御
【図１】
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【図２】
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【図３】
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