KR102621904B1 - 수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 에어컨 시스템을 이용하여 배터리를 냉각시키는 수냉식 배터리 냉각 시스템에 있어서, 냉방 토출 온도 제어 향상을 위한 냉매 회로가 구성된 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 발명이다.

Description

수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법{Water-cooled battery cooling system and cooling method using the same}
본 발명은 수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 에어컨 시스템을 이용하여 배터리를 냉각시키는 수냉식 배터리 냉각 시스템에 있어서, 냉방 토출 온도 제어 향상을 위한 냉매 회로가 구성된 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 발명이다.
일반적으로, 에어컨 시스템을 이용하여 배터리를 냉각시키는 수냉식 배터리 냉각 시스템은 에어컨 시스템의 냉매 회로에서 분기되는 냉매 회로와 칠러를 연결하는 구조로 구성된다.
도 1에는 종래의 수냉식 배터리 냉각 시스템이 구성된 에어컨 시스템이 도시되어 있고, 도 2에는 종래의 수냉식 배터리 냉각 시스템이 도시되어 있다.
이러한 경우, 복잡한 냉매 회로 분기 구조로 인한 전장품의 증대로 엔진룸 내부 패키지 부족 및 조립성 저하 등의 문제가 발생하게 되고, 원가 및 중량 등이 상승되는 문제가 있다.
또한, 실내 냉방을 위한 에어컨 작동 중 배터리의 냉각을 위하여 칠러에 에어컨 시스템의 냉매 인가 시 냉매 유량 분배 악화로 인해 실내 벤트 토출온 상승에 따른 쾌적성이 악화되어 실내 냉방 성능 악화 등 냉방 토출 온도의 제어가 어려운 문제가 있었다.
미국 공개특허 US2009-0249807
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 실내 냉방을 위한 에어컨 시스템의 냉매 회로와 에어컨 시스템의 냉매 회로에서 분기되어 배터리의 냉각을 위해 추가로 연결되는 칠러용 냉매 회로를 일체화하여 구성함으로써 엔진룸 내부 패키지를 최적화 시키는데 목적이 있다.
또한, 기존의 에어컨 시스템에서 배터리의 냉각 시 문제가 되었던 냉매의 급격한 유량 배분 변화를 방지하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템에 있어서,
증발기 내부의 냉매는 압축기와 직결된 석션 배관을 통하여 압축기로 유입되며,
석션 배관의 길이방향 일정 부분에는 배터리 냉각을 위한 칠러 및 칠러용 감온팽창밸브가 장착되어,
증발기로부터 배출된 석션 배관 내부 냉매는 칠러용 감온팽창밸브와 칠러를 차례로 관통한 후 석션 배관을 따라 압축기로 유입되며,
응축기로부터 배출되는 냉매는,
일단이 응축기와 연결되고 타단이 칠러용 감온팽창밸브와 증발기 사이의 석션 배관에 연결된 리퀴드 배관 내부를 유동하는 것을 특징으로 한다.
칠러는,
석션 배관 내부 냉매가 유입되는 칠러석션유입구;
리퀴드 배관 내부 냉매가 유입되는 칠러리퀴드유입구;
칠러석션유입구 및 칠러리퀴드유입구를 통하여 유입된 칠러 내부 냉매가 배출되는 냉매유출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
칠러석션유입구와 냉매유출구는 동축으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
칠러용 감온팽창밸브에는,
석션 배관 내부 냉매가 유입되며, 칠러석션유입구와 연통되는 밸브석션유입구;,
리퀴드 배관 내부 냉매가 유입되며, 칠러리퀴드유입구와 연통되는 밸브리퀴드유입구;가 구성되는 것을 특징으로 한다.
리퀴드 배관은 길이 방향 일정 부분에서 밸브리퀴드유입구와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
칠러용 감온팽창밸브에는,
밸브리퀴드유입구를 열림 또는 닫힘 시키는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)가 장착되는 것을 특징으로 한다.
솔레노이드 밸브의 내부에는 오리피스 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
솔레노이드 밸브는,
칠러의 온(on) 신호 시 열림 상태가 되고, 칠러의 오프(off) 신호 시 닫힘 상태가 되는 것을 특징으로 한다.
칠러의 오프(off) 신호 시 리퀴드 배관 내부 냉매는 리퀴드 배관의 타단과 연결된 석션 배관을 향하여 유동하는 것을 특징으로 한다.
칠러의 온(on) 신호 시 솔레노이드 밸브의 열림에 따라 리퀴드 배관 내부 냉매 중 일부는 밸브리퀴드유입구 측으로 분할되어 칠러 내부로 유입되는 것을 특징으로 한다.
칠러의 온(on) 신호 시 칠러 내부로 유입된 리퀴드 배관 내부 냉매는 칠러 내부를 순환하면서 열교환하여 칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
칠러의 내부에는 칠러석션유입구와 냉매유출구 사이를 폐쇄시키는 격벽이 설치되는 것을 특징으로 한다.
칠러석션유입구를 통하여 칠러의 내부로 유입된 석션 배관 내부 냉매는 칠러 내부를 순환하면서 열교환하여 칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
칠러에는 칠러의 온(on) 신호 시 배터리용 냉각수가 유입되는 냉각수유입구와 배터리용 냉각수가 유출되는 냉각수유출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법에 있어서,
배터리 냉각을 위해 칠러에 온(on) 신호가 인가되는 단계;
칠러용 감온팽창밸브에 장착된 솔레노이드 밸브가 작동하여 밸브리퀴드유입구를 여는 단계;
리퀴드 배관 내부 냉매 중 일부가 밸브리퀴드유입구 측으로 분할되어 칠러 내부로 유입되는 단계;
칠러 내부로 유입된 리퀴드 배관 내부 냉매가 칠러 내부를 순환하면서 열교환하여 칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시키는 단계;
칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시킨 리퀴드 배관 내부 냉매가 냉매유출구를 통하여 칠러 외부로 유출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
칠러에 온(on) 신호가 인가되는 단계의 이전으로부터 리퀴드 배관 내부 냉매가 냉매유출구를 통하여 칠러 외부로 유출되는 단계에 이르기까지 칠러의 내부에는 칠러석션유입구과 냉매유출구를 차례로 관통하는 석션 배관 내부 냉매가 유입되는 것을 특징으로 한다.
칠러에 온(on) 신호가 인가되는 단계 이전에,
밸브리퀴드유입구는 솔레노이드 밸브에 의해 닫혀있는 상태인 것을 특징으로 한다.
밸브리퀴드유입구를 여는 단계 이전에,
응축기로부터 유출된 리퀴드 배관 내부 냉매는 리퀴드 배관의 타단과 연결된 석션 배관을 향하여 유동하는 것을 특징으로 한다.
리퀴드 배관 내부 냉매가 냉매유출구를 통하여 칠러 외부로 유출되는 단계에서, 리퀴드 배관 내부 냉매는 칠러 내부에서 석션 배관 내부 냉매와 합쳐진 후 칠러 외부로 유출되는 것을 특징으로 한다.
칠러 외부로 유출된 리퀴드 배관 내부 냉매는 압축기 내부로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 에어컨 시스템의 냉매 회로와 칠러용 냉매 회로를 일체화함으로써 기존의 시스템과 비교하여 구조가 단순화되고, 따라서 엔진룸 내부 패키지를 최적화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 원가 및 중량이 절감되고 조립성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 기존의 에어컨 시스템에서 배터리의 냉각 시 문제가 되었던 냉매의 급격한 유량 배분 변화로 인한 문제를 해결할 수 있게 됨으로써 실내 벤트 토출 온도 제어 안정성 확보로 실내 쾌적성 유지 및 만족도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 수냉식 배터리 냉각 시스템이 구성된 에어컨 시스템.
도 2는 종래의 수냉식 배터리 냉각 시스템.
도 3은 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템이 구성된 에어컨 시스템.
도 4는 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템.
도 5는 본 발명의 칠러 오프(off) 시 칠러용 냉매 회로 내 냉매 순환 구조도.
도 6은 도 5의 전체 시스템 개념도.
도 7은 본 발명의 칠러 온(on) 시 칠러용 냉매 회로 내 냉매 순환 구조도.
도 8은 도 7의 전체 시스템 개념도.
도 9는 본 발명의 칠러 구조도.
도 10은 본 발명의 제1실시예 칠러에 있어서, 도 9의 A-A단면도.
도 11은 본 발명의 제2실시예 칠러에 있어서, 도 9의 A-A단면도.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명은 수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 에어컨 시스템을 이용하여 배터리를 냉각시키는 수냉식 배터리 냉각 시스템에 있어서, 냉방 토출 온도 제어 향상을 위한 냉매 회로가 구성된 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 발명이다.
도 3에는 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템이 구성된 에어컨 시스템이 도시되어 있다.
증발기(2), 압축기(4) 및 응축기(6)를 포함하는 에어컨 시스템의 냉매를 이용하여 냉각수를 냉각하는 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템은 실내 냉방을 위한 에어컨 시스템의 냉매 회로와 배터리 냉각을 위한 칠러용 냉매 회로가 일체화되어 구성된다.
수냉식 배터리 냉각 시스템은 배터리 냉각수 라인과 분리되어 에어컨 시스템의 냉매가 증발기(2)에서 압축기(4)로 흐르는 석션 배관(8)을 연결한 칠러(10)와 함께 리퀴드 배관(26)이 더 포함되고, 상기 리퀴드 배관(26)에는 응축기(6)에서 나온 상기 냉매가 흐르고 상기 냉매는 응축기(6)에서 나와 리퀴드 배관(26)을 흐르고, 상기 리퀴드 배관(26)은 상기 칠러(10)를 거쳐 상기 압축기(4)로 보내지는 유량과 상기 칠러(10)를 거치지 않고 상기 증발기(2)로 보내지는 유량으로 상기 냉매의 유량을 분할한다.
구체적으로 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템은 증발기(2)와 압축기(compressor) (4)는 직결된 석션 배관(8)을 통하여 서로 연결되며, 상기 증발기(2) 내부의 냉매는 상기 석션 배관(8)을 통하여 상기 압축기(4)로 유입된다.
상기 석션 배관(8)의 길이방향 일정 부분에는 배터리 냉각을 위한 칠러(10) 및 칠러용 감온팽창밸브(24)가 장착된다. 상기 석션 배관(8)은 상기 칠러(10) 및 상기 칠러용 감온팽창밸브(24)와 연통되는 것으로, 상기 증발기(2)로부터 배출된 상기 석션 배관(8) 내부 냉매는 상기 칠러용 감온팽창밸브(24)와 상기 칠러(10)를 차례로 관통한 후 상기 석션 배관(8)을 따라 상기 압축기(4)로 유입된다.
일단이 상기 응축기(condenser) (6)와 연결되는 리퀴드 배관(26)의 타단은 상기 석션 배관(8)과 연결되며, 상기 석션 배관(8)에서 상기 리퀴드 배관(26)이 연결되는 위치는 상기 칠러용 감온팽창밸브(24)와 상기 증발기(2) 사이가 된다.
상기 응축기(6)로부터 배출되는 냉매는 상기 리퀴드 배관(26)을 따라 유동하여 상기 석션 배관(8)으로 유입된다. 상기 석션 배관(8)으로 유입된 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 상기 석션 배관(8) 내부 냉매와 합쳐지게 된다.
배터리를 냉각시키기 위한 상기 칠러(10)는 상기 석션 배관(8) 내부 냉매가 유입되는 칠러석션유입구(12)와, 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매가 유입되는 칠러리퀴드유입구(14)와, 상기 칠러석션유입구(12) 및 상기 칠러리퀴드유입구(14)를 통하여 유입된 상기 칠러(10) 내부 냉매가 배출되는 냉매유출구(16)를 포함하여 구성된다.
상기 칠러석션유입구(12)와 상기 냉매유출구(16)는 서로 동축으로 형성되며, 상기 냉매유출구(16)는 상기 압축기(4)를 향하여 연장되는 상기 석션 배관(8)과 연결된다.
또한, 상기 칠러(10)에는 상기 칠러(10)의 온(on) 신호 시 배터리 냉각용 냉각수가 유입되는 냉각수유입구(20)와 상기 배터리 냉각용 냉각수가 유출되는 냉각수유출구(22)가 형성된다.
상기 칠러용 감온팽창밸브(24)는 상기 석션 배관(8) 내부 냉매가 유입되며 상기 칠러석션유입구(12)와 서로 동축이 되도록 연통되는 밸브석션유입구(미도시)와, 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매가 유입되며, 상기 칠러리퀴드유입구(14)와 서로 동축이 되도록 연통되는 밸브리퀴드유입구(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 밸브석션유입구는 상기 증발기(2)로부터 연장된 상기 석션 배관(8)과 연결된다.
상기 리퀴드 배관(26)은 길이 방향 일정 부분에서 상기 밸브리퀴드유입구와 연통되도록 형성된다.
상기 리퀴드 배관26)과 상기 밸브리퀴드유입구의 연통은 상기 칠러용 감온팽창밸브(24)에 장착되는 솔레노이드 밸브(solenoid valve) (28)에 의해 이루어지는 것으로, 상기 솔레노이드 밸브(28)의 작동에 의해 상기 밸브리퀴드유입구가 열리거나 닫히면서 상기 리퀴드 배관(26)과 상기 밸브리퀴드유입구의 연통을 제어하게 된다.
내부에 오리피스 홀이 형성되는 상기 솔레노이드 밸브(28)는 상기 칠러(10)의 온(on) 신호 시 열림 상태가 되고, 상기 칠러(10)의 오프(off) 신호 시 닫힘 상태가 된다.
도 5에는 본 발명의 칠러 오프(off) 시 칠러용 냉매 회로 내 냉매 순환 구조도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 전체 시스템 개념도가 도시되어 있다.
상기 칠러(10)의 오프(off) 신호 시 상기 솔레노이드 밸브(28) 닫힘 상태를 유지하여 상기 리퀴드 배관(26)과 상기 밸브리퀴드유입구는 연통되지 않으며, 따라서 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 상기 밸브리퀴드유입구 측으로 분할되어 유입되지 않고, 상기 리퀴드 배관(26)의 타단과 연결된 상기 석션 배관(8)을 향하여 유동하게 된다. 이때 상기 석션 배관(8)의 이중관 구조는 상기 리퀴드 배관(26)에서 나온 냉매 유량이 증발기(2)에서 압축기(4)로 흘러가는 흐름과 혼합되지 않고 증발기(2)쪽으로 흘러 갈 수 있도록 작용한다.
도 7에는 본 발명의 칠러 온(on) 시 칠러용 냉매 회로 내 냉매 순환 구조도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 전체 시스템 개념도가 도시되어 있다.
상기 칠러(10)의 온(on) 신호 시 상기 솔레노이드 밸브(28)의 열림에 따라 상기 리퀴드 배관(26)과 상기 밸브리퀴드유입구가 서로 연통되고, 따라서 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 분할되어 일부는 상기 밸브리퀴드유입구와 상기 칠러리퀴드유입구(14)를 통해 상기 칠러(10) 내부로 유입되며, 다른 일부는 상기 리퀴드 배관(26)의 타단과 연결된 상기 석션 배관(8)을 향하여 유동하게 된다.
도 9에는 본 발명의 칠러 구조도가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명의 제1실시예 칠러에 있어서 도 9의 A-A단면도가 도시되어 있다.
본 발명의 상기 칠러(10)가 상기 도 10에 도시된 바와 같은 단면을 갖는 경우, 상기 칠러석션유입구(12)를 통하여 상기 칠러(10) 내부로 유입된 상기 석션 배관(8) 내부 냉매는 상기 칠러(10) 내부를 순환하지 않고 상기 냉매유출구(16)를 통하여 상기 압축기(4)와 연결되는 상기 석션 배관(8) 내부로 곧바로 유출된다.
이때, 상기 칠러(10)에 온(on) 신호가 인가되면, 상기 칠러리퀴드유입구(14)를 통하여 상기 칠러(10) 내부로 유입된 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 상기 칠러(10) 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러(10) 내 배터리용 냉각수를 냉각시키게 된다.
도 11에는 본 발명의 제2실시예 칠러에 있어서 도 9의 A-A단면도가 도시되어 있다.
본 발명의 상기 칠러(10) 내부에 상기 도 11에 도시된 바와 같이 상기 칠러석션유입구(12)와 상기 냉매유출구(16) 사이를 폐쇄시키는 격벽(18)이 형성되는 경우, 상기 칠러석션유입구(12)를 통하여 상기 칠러(10)의 내부로 유입된 상기 석션 배관(8) 내부 냉매는 곧바로 상기 냉매유출구(16)를 통하여 유출되지 않고, 상기 칠러(10) 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러(10) 내 배터리용 냉각수를 냉각시키게 된다.
이때, 상기 칠러(10)에 온(on) 신호가 인가되면, 상기 칠러리퀴드유입구(14)를 통하여 상기 칠러(10) 내부로 유입된 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 상기 칠러(10) 내부의 상기 석션 배관(8) 내부 냉매와 합쳐져 상기 칠러(10) 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러(10) 내 배터리용 냉각수를 냉각시키게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법은,
배터리 냉각을 위해 칠러(10)에 온(on) 신호가 인가되는 단계;
칠러용 감온팽창밸브(24)에 장착된 솔레노이드 밸브(28)가 작동하여 밸브리퀴드유입구를 여는 단계;
리퀴드 배관(26) 내부 냉매 중 일부가 상기 밸브리퀴드유입구 측으로 분할되어 상기 칠러(10) 내부로 유입되는 단계;
상기 칠러(10) 내부로 유입된 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매가 상기 칠러(10) 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러(10) 내 배터리용 냉각수를 냉각시키는 단계;
상기 칠러(10) 내 배터리용 냉각수를 냉각시킨 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매가 냉매유출구(16)를 통하여 상기 칠러(10) 외부로 유출되는 단계;를 포함하여 진행된다.
상기 칠러(10)에 온(on) 신호가 인가되기 이전에 상기 밸브리퀴드유입구는 상기 솔레노이드 밸브(28)에 의해 닫혀있는 상태를 유지하며, 상기 응축기(6)로부터 유출된 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 상기 리퀴드 배관(26)의 타단과 연결된 상기 석션 배관(8)을 향하여 유동하게 된다.
배터리의 냉각을 위해 상기 칠러(10)에 온(on) 신호가 인가되면, 상기 솔레노이드밸브(28)가 작동하여 상기 밸브리퀴드유입구와 상기 리퀴드 배관(26)을 연통시키게 된다.
상기 밸브리퀴드유입구와 상기 리퀴드 배관(26)이 연통됨에 따라 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매 중 일부는 상기 밸브리퀴드유입구 측으로 분할되어 상기 칠러(10) 내부로 유입되고, 다른 일부는 상기 석션 배관(8)을 향해 유동하게 된다.
상기 칠러(10) 내부로 유입된 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 상기 칠러(10) 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러(10) 내 배터리 냉각용 냉각수를 냉각시킨 후 상기 냉매유출구(16)를 통하여 상기 칠러(10) 외부로 유출된다.
상기 칠러(10)에 온(on) 신호가 인가되는 단계의 이전으로부터 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매가 냉매유출구(16)를 통하여 상기 칠러(10) 외부로 유출되는 단계에 이르기까지 상기 칠러(10)의 내부에는 칠러석션유입구(12)과 냉매유출구(16)를 차례로 관통하는 석션 배관(8) 내부 냉매가 유입된다.
상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매가 냉매유출구(16)를 통하여 상기 칠러(10) 외부로 유출되는 단계에서, 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 상기 칠러(10) 내부에서 상기 석션 배관(8) 내부 냉매와 합쳐진 후 상기 칠러(10) 외부로 유출되고, 상기 칠러(10) 외부로 유출된 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매는 압축기(4) 내부로 유입된다.
상기 칠러(10)의 온/오프와 상관 없이 상기 석션 배관(8) 내부 냉매가 항상 상기 칠러(10) 내부를 통과하기 때문에 배터리 냉각 조건이 마일드한 경우, 상기 리퀴드 배관(26) 내부 냉매를 분할하여 상기 칠러(10) 내부로 유입시킬 필요 없이 상기 석션 배관(8) 내부 냉매를 이용한 배터리 냉각이 가능하다.
따라서 기존의 상기 리퀴드 배관 내부 냉매를 분할하여 상기 배터리를 냉각시키던 에어컨 시스템에서 문제가 되었던 냉매의 급격한 유량 배분 변화로 인한 실내 냉방 성능이 악화되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 기존의 실내 냉방을 위한 에어컨 시스템의 냉매 회로와 에어컨 시스템의 냉매 회로에서 분기되어 배터리의 냉각을 위해 추가로 연결되던 칠러용 냉매 회로를 일체화하여 구성함으로써 구조가 단순화되어 엔진룸 내부 패키지를 최적화시킬 수 있으며, 따라서 원가 및 중량이 절감되고 조립성이 향상될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
2 : 증발기
4 : 압축기
6 : 응축기
8 : 석션 배관
10 : 칠러
12 : 칠러석션유입구
14 : 칠러리퀴드유입구
16 : 냉매유출구
18 : 격벽
20 : 냉각수유입구
22 : 냉각수유출구
24 : 칠러용 감온팽창밸브(Thermostatic expansion valve)
26 : 리퀴드 배관
28 : 솔레노이드 밸브(solenoid valve)

Claims (20)

  1. 증발기, 압축기 및 응축기를 포함하는 에어컨 시스템의 냉매를 이용하여 냉각수를 냉각하는 수냉식 배터리 냉각 시스템에 있어서,
    상기 증발기 내부의 냉매는 상기 압축기와 직결된 석션 배관을 통하여 상기 압축기로 유입되며,
    상기 석션 배관의 길이방향 일정 부분에는 배터리 냉각을 위한 칠러 및 칠러용 감온팽창밸브가 장착되어,
    상기 증발기로부터 배출된 상기 석션 배관 내부 냉매는 상기 칠러용 감온팽창밸브와 상기 칠러를 차례로 관통한 후 상기 석션 배관을 따라 상기 압축기로 유입되며,
    상기 응축기로부터 배출되는 냉매는,
    일단이 상기 응축기와 연결되고 타단이 상기 칠러용 감온팽창밸브와 상기 증발기 사이의 상기 석션 배관에 연결된 리퀴드 배관 내부를 유동하며,
    상기 칠러는, 상기 석션 배관 내부 냉매가 유입되는 칠러석션유입구; 상기 리퀴드 배관 내부 냉매가 유입되는 칠러리퀴드유입구; 상기 칠러석션유입구 및 상기 칠러리퀴드유입구를 통하여 유입된 상기 칠러 내부 냉매가 배출되는 냉매유출구로 구성되고,
    상기 칠러석션유입구와 상기 냉매유출구는 동축으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칠러용 감온팽창밸브에는,
    상기 석션 배관 내부 냉매가 유입되며, 상기 칠러석션유입구와 연통되는 밸브석션유입구;,
    상기 리퀴드 배관 내부 냉매가 유입되며, 상기 칠러리퀴드유입구와 연통되는 밸브리퀴드유입구;가 구성되는 것
    을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 리퀴드 배관은 길이 방향 일정 부분에서 상기 밸브리퀴드유입구와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 칠러용 감온팽창밸브에는,
    상기 밸브리퀴드유입구를 열림 또는 닫힘 시키는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)가 장착되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 내부에는 오리피스 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브는,
    상기 칠러의 온(on) 신호 시 열림 상태가 되고, 상기 칠러의 오프(off) 신호
    시 닫힘 상태가 되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 칠러의 오프(off) 신호 시 상기 리퀴드 배관 내부 냉매는 상기 리퀴드 배관의 타단과 연결된 상기 석션 배관을 향하여 유동하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 칠러의 온(on) 신호 시 상기 솔레노이드 밸브의 열림에 따라 상기 리퀴드 배관 내부 냉매 중 일부는 상기 밸브리퀴드유입구 측으로 분할되어 상기 칠러 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 칠러의 온(on) 신호 시 상기 칠러 내부로 유입된 상기 리퀴드 배관 내부 냉매는 상기 칠러 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 칠러의 내부에는 상기 칠러석션유입구와 상기 냉매유출구 사이를 폐쇄시키는 격벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 칠러석션유입구를 통하여 상기 칠러의 내부로 유입된 상기 석션 배관 내부 냉매는 상기 칠러 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 칠러에는 상기 칠러의 온(on) 신호 시 배터리용 냉각수가 유입되는 냉각수유입구와 상기 배터리용 냉각수가 유출되는 냉각수유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템.
  15. 제1항 및 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항의 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법에 있어서,
    배터리 냉각을 위해 칠러에 온(on) 신호가 인가되는 단계;
    칠러용 감온팽창밸브에 장착된 솔레노이드 밸브가 작동하여 밸브리퀴드유입구를 여는 단계;
    리퀴드 배관 내부 냉매 중 일부가 상기 밸브리퀴드유입구 측으로 분할되어 상기 칠러 내부로 유입되는 단계;
    상기 칠러 내부로 유입된 상기 리퀴드 배관 내부 냉매가 상기 칠러 내부를 순환하면서 열교환하여 상기 칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시키는 단계;
    상기 칠러 내 배터리용 냉각수를 냉각시킨 상기 리퀴드 배관 내부 냉매가 냉매유출구를 통하여 상기 칠러 외부로 유출되는 단계;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 칠러에 온(on) 신호가 인가되는 단계의 이전으로부터 상기 리퀴드 배관 내부 냉매가 냉매유출구를 통하여 상기 칠러 외부로 유출되는 단계에 이르기까지 상기 칠러의 내부에는 칠러석션유입구과 냉매유출구를 차례로 관통하는 석션 배관 내부 냉매가 유입되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 칠러에 온(on) 신호가 인가되는 단계 이전에,
    상기 밸브리퀴드유입구는 상기 솔레노이드 밸브에 의해 닫혀있는 상태인 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 밸브리퀴드유입구를 여는 단계 이전에,
    응축기로부터 유출된 상기 리퀴드 배관 내부 냉매는 상기 리퀴드 배관의 타단과 연결된 상기 석션 배관을 향하여 유동하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 리퀴드 배관 내부 냉매가 냉매유출구를 통하여 상기 칠러 외부로 유출되는 단계에서, 상기 리퀴드 배관 내부 냉매는 상기 칠러 내부에서 상기 석션 배관 내부 냉매와 합쳐진 후 상기 칠러 외부로 유출되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 칠러 외부로 유출된 상기 리퀴드 배관 내부 냉매는 압축기 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리 냉각 시스템을 이용한 냉각 방법.
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