KR102630690B1 - 차량의 열관리 시스템 - Google Patents

차량의 열관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102630690B1
KR102630690B1 KR1020190059552A KR20190059552A KR102630690B1 KR 102630690 B1 KR102630690 B1 KR 102630690B1 KR 1020190059552 A KR1020190059552 A KR 1020190059552A KR 20190059552 A KR20190059552 A KR 20190059552A KR 102630690 B1 KR102630690 B1 KR 102630690B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coolant
vehicle
heater core
component module
battery
Prior art date
Application number
KR1020190059552A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200134039A (ko
Inventor
김학규
김용호
엄세동
오승규
이용선
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Priority to KR1020190059552A priority Critical patent/KR102630690B1/ko
Publication of KR20200134039A publication Critical patent/KR20200134039A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102630690B1 publication Critical patent/KR102630690B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2218—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters controlling the operation of electric heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 고전압 PTC 전기히터 없이도 차실내를 난방할 수 있고, 이를 통해, 에너지 소모를 최소화하여 차량의 연비를 개선시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 배터리에 냉각수를 순환시키는 배터리측 냉각수순환라인과, 라디에이터와 전장부품모듈 사이에서 냉각수를 순환시키는 전장부품모듈측 냉각수순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 전장부품모듈에서 발생된 폐열을 이용하여 차실내를 난방하는 전장폐열 난방부를 더 구비하고, 전장폐열 난방부는, 공조케이스의 차실내 공기공급유로 상에 설치되는 히터코어와; 차실내의 난방이 필요한 모드 시에, 전장부품모듈의 폐열을 흡수한 전장부품모듈측 냉각수순환라인의 냉각수를 히터코어에 순환시키는 냉각수 흐름제어부를 구비한다.

Description

차량의 열관리 시스템{HEAT MANAGEMENT SYSTEM OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고전압 PTC 전기히터 없이도 차실내를 난방할 수 있고, 이를 통해, 에너지 소모를 최소화하여 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 차량의 열관리 시스템에 관한 것이다.
친환경 차량의 일례로서, 전기자동차, 하이브리드(Hybrid) 자동차, 연료전지 자동차(이하, "차량"이라 통칭함) 등이 있다.
이러한 차량은, 다양한 열관리 장치들을 갖추고 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 차실내를 냉,난방하는 공조장치(10)와, 차량의 특정 냉각대상물을 수냉식으로 냉각시키는 수냉식 냉각장치, 예를 들면, 배터리(B)를 냉각시키기 위한 수냉식 배터리 냉각장치(20)와, 전장부품모듈(C)을 냉각시키기 위한 수냉식 전장부품모듈 냉각장치(30) 등이 있다.
공조장치(10)는, 히트펌프식(Heat Pump Type)으로서, 냉매순환라인(12)을 갖추고 있으며, 상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(12a)와 수냉식 열교환기(12b)와 실외열교환기(12c)와 팽창밸브(12d)와 실내열교환기(12e) 및, PTC 전기히터(12f)를 갖추고 있다.
이러한 냉매순환라인(12)은, "냉방모드" 시에는 실내열교환기(12e)에 저온의 냉기를 발생시켜 차실내를 냉방하고, "난방모드" 시에는, PTC 전기히터(12f)에서 열기를 발생시켜 차실내를 난방한다.
수냉식 배터리 냉각장치(20)는, 공조장치(10)의 냉매를 이용하여 배터리(B)를 냉각시키는 것으로, 공조장치(10)의 냉매를 도입하여 냉기를 발생시키는 칠러(Chiller)(22)와, 칠러(22)에서 발생된 냉기를 배터리(B)에 전달하는 배터리측 냉각수순환라인(24)을 포함한다.
특히, 배터리측 냉각수순환라인(24)은, 칠러(22)와 배터리(B) 사이에서 냉각수를 순환시킨다. 따라서, 칠러(22)에서 발생된 냉기를 배터리(B)에 전달하여 상기 배터리(B)를 냉각시킨다.
한편, 배터리측 냉각수순환라인(24)은, 냉각수를 공랭식으로 냉각시킬 수 있는 라디에이터(Radiator)(26)와, 냉각수를 상기 라디에이터(26)측으로 순환시킬 수 있는 삼방향 흐름제어밸브(28)를 더 구비한다.
특히, 삼방향 흐름제어밸브(28)는, 공조장치(10)가 오프(OFF)되어 칠러(22)에서 냉기가 발생되지 않을 시에, 냉각수의 흐름을 라디에이터(26)측으로 제어한다. 따라서, 라디에이터(26)와 배터리(B) 사이에서 냉각수가 순환될 수 있게 한다. 이로써, 칠러(22)를 대신하여, 상기 라디에이터(26)가 배터리(B)를 냉각시킬 수 있게 한다.
수냉식 전장부품모듈 냉각장치(30)는, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)과 라디에이터(34)를 갖추고 있는 것으로, 냉각수를 라디에이터(34)와 전장부품모듈(C)들 사이에서 순환시킨다.
따라서, 전장부품모듈(C)의 폐열을 냉각수로 흡수하고, 냉각수에 흡수된 폐열을 라디에이터(34)를 통해 방열시키며, 이러한 냉각수의 흡열과 발열 작용을 통해 상기 전장부품모듈(C)들을 냉각시킨다.
그런데, 이러한 종래의 열관리 시스템은, 차실내의 "난방모드" 시에, 고전압 PTC 전기히터(12f)를 통해 차실내를 난방하는 구조이므로, 에너지 소모가 많다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차량의 연비가 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.
특히, 전기 차량의 경우, 배터리(B)의 전원으로 차량을 주행하는 구조이므로, 에너지 소모가 많은 고전압 PTC 전기히터(12f)를 빈번하게 사용할 경우, 배터리(B)의 전기가 조기에 소진된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차량의 주행거리가 현저하게 짧아진다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 내부구조를 개선함으로써, 전장부품에서 발생되는 폐열을 난방 열원으로 사용할 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전장부품에서 발생되는 폐열을 난방 열원으로 사용할 수 있도록 구성함으로써, 고전압 PTC 전기히터 없이도 차실내를 난방할 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고전압 PTC 전기히터 없이도 차실내를 난방할 수 있도록 구성함으로써, 고전압 PTC 전기히터의 사용으로 인한 과도한 에너지 소모를 방지할 수 있고, 이를 통해, 배터리의 전기 소모를 최소화시켜, 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템은, 배터리에 냉각수를 순환시키는 배터리측 냉각수순환라인과, 라디에이터와 전장부품모듈 사이에서 냉각수를 순환시키는 전장부품모듈측 냉각수순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 상기 전장부품모듈에서 발생된 폐열을 이용하여 차실내를 난방하는 전장폐열 난방부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전장폐열 난방부는, 공조케이스의 차실내 공기공급유로 상에 설치되는 히터코어와; 차실내의 난방이 필요한 모드 시에, 상기 전장부품모듈의 폐열을 흡수한 상기 전장부품모듈측 냉각수순환라인의 냉각수를 상기 히터코어에 순환시키는 냉각수 흐름제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 냉각수 흐름제어부는, 차실내의 난방이 필요한 모드 시에, 상기 전장부품모듈의 폐열을 흡수한 상기 전장부품모듈측 냉각수순환라인의 냉각수를 상기 히터코어측으로 바이패스하는 제 1냉각수 제어밸브와; 상기 히터코어를 통과한 냉각수를 상기 전장부품모듈측 냉각수순환라인으로 다시 복귀시키는 제 2냉각수 제어밸브 및; 차실내의 모드 상태에 따라 상기 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브들을 제어하는 마이콤을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템에 의하면, 전장부품에서 발생되는 폐열을 난방 열원으로 사용하는 구조이므로, 고전압 PTC 전기히터 없이도 차실내를 난방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고전압 PTC 전기히터 없이도 차실내를 난방할 수 있으므로, 고전압 PTC 전기히터의 사용으로 인한 과도한 에너지 소모를 방지할 수 있고, 이를 통해, 배터리의 전기 소모를 최소화시켜, 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전장폐열을 이용하여 배터리를 승온할 수 있는 구조이므로, 별도의 에너지 소모 없이도 배터리의 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량 열관리 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 작동예를 나타내는 도면으로서, 전장폐열을 이용하여 차실내를 난방하는 모습을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 작동예를 나타내는 작동도로서, 전장폐열을 이용하여 차실내를 난방하고, 배터리를 승온하는 모습을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량의 열관리 시스템에 대해 간략하게 살펴본다.
차량의 열관리 시스템은, 차실내를 냉,난방하는 공조장치(10)와, 배터리(B)를 냉각시키는 수냉식 배터리 냉각장치(20)와, 전장부품모듈(C)을 냉각시키는 수냉식 전장부품모듈 냉각장치(30)를 포함한다.
공조장치(10)는, 히트펌프식으로서, 냉매순환라인(12)을 갖추고 있으며, 상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(12a)와 수냉식 열교환기(12b)와 실외열교환기(12c)와 팽창밸브(12d)와 실내열교환기(12e)를 갖추고 있다.
이러한 냉매순환라인(12)은, "냉방모드" 시에 실내열교환기(12e)에 저온의 냉기를 발생시켜 차실내를 냉방한다.
수냉식 배터리 냉각장치(20)는, 공조장치(10)의 냉매를 도입하여 냉기를 발생시키는 칠러(22)와, 칠러(22)에서 발생된 냉기를 배터리(B)에 전달하는 배터리측 냉각수순환라인(24)을 포함한다.
특히, 배터리측 냉각수순환라인(24)은, 칠러(22)와 배터리(B) 사이에서 냉각수를 순환시킨다. 따라서, 칠러(22)에서 발생된 냉기를 배터리(B)에 전달하여 상기 배터리(B)를 냉각시킨다.
수냉식 전장부품모듈 냉각장치(30)는, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)과 라디에이터(34)를 갖추고 있으며, 냉각수를 라디에이터(34)와 전장부품모듈(C) 사이에서 순환시킨다.
따라서, 전장부품모듈(C)의 폐열을 냉각수로 흡수하고, 냉각수에 흡수된 폐열을 라디에이터(34)를 통해 방열시키며, 이러한 냉각수의 흡열과 발열 작용을 통해 상기 전장부품모듈(C)들을 냉각시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 특징부를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 살펴본다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 열관리 시스템은, 전장부품모듈(C)의 폐열을 이용하여 차실내를 난방하는 전장폐열 난방부(40)를 더 포함한다.
전장폐열 난방부(40)는, 공조케이스(50)의 차실내 공기공급유로(52) 상에 설치되는 히터코어(42)와, 차실내의 난방이 필요할 시에, 수냉식 전장부품모듈 냉각장치(30)의 냉각수를 상기 히터코어(42)에 순환시키는 냉각수 흐름제어부(44)를 포함한다.
히터코어(42)는, 내부의 냉각수 유로(42a)을 갖추고 있는 것으로, 전장부품모듈(C)들의 폐열을 흡수한 수냉식 전장부품모듈 냉각장치(30)의 냉각수를 도입하고, 도입된 냉각수와 공조케이스(50)의 차실내 공기공급유로(52)측 공기를 열교환시킨다. 따라서, 차실내로 송풍되는 공기를 가열하여 차실내를 난방하는 역할을 한다.
냉각수 흐름제어부(44)는, 차실내의 난방이 필요할 시에, 예를 들면, 차실내의 난방모드 시에, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 바이패스하는 제 1냉각수 제어밸브(44a)와, 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 다시 복귀시키는 제 2냉각수 제어밸브(44b)와, 이들 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)들을 제어하는 마이콤(Micom)(44c)을 포함한다.
제 1냉각수 제어밸브(44a)는, 3방향 제어밸브로서, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)부분 중, 전장부품모듈(C)의 하류측부분에 설치된다. 특히, 전장부품모듈(C)의 하류측부분 중, 라디에이터(34)의 하류측부분에 설치된다.
이러한 제 1냉각수 제어밸브(44a)는, 차실내의 난방모드 시에, 도 3에 도시된 바와 같이, 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 바이패스 한다.
따라서, 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 냉각수가, 히터코어(42)로 순환되면서 차실내의 송풍공기와 열교환될 수 있게 한다. 이로써, 차실내의 송풍공기가 가열되면서 차실내를 난방할 수 있게 한다.
여기서, 제 1냉각수 제어밸브(44a)는, 차실내의 난방이 필요없으면, 히터코어(42)로의 냉각수 바이패스를 중단하도록 구성된다.
제 2냉각수 제어밸브(44b)는, 4방향 제어밸브로서, 히터코어(42)의 하류측에 설치된다.
이러한 제 2냉각수 제어밸브(44b)는, 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 다시 복귀시킨다. 특히, 전장부품모듈(C)의 상류측으로 복귀시킨다.
따라서, 복귀한 냉각수가 다시 전장부품모듈(C)을 순환하면서 상기 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수할 수 있게 한다.
여기서, 제 2냉각수 제어밸브(44b)는, 배터리(B)의 승온이 필요할 시에, 도 4에 도시된 바와 같이, 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 배터리측 냉각수순환라인(24)으로 도입시키고, 배터리측 냉각수순환라인(24)을 순환한 냉각수를 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 복귀시킬 수 있도록 구성된다.
특히, 배터리 승온모드 시에, 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 배터리측 냉각수순환라인(24)으로 도입시킴으로써, 전장폐열이 남아있는 냉각수를 배터리(B)측으로 순환시킬 수 있고, 이를 통해, 전장폐열로 상기 배터리(B)를 승온시킨다. 따라서, 배터리(B)의 성능이 개선될 수 있게 한다.
마이콤(44c)은, 차실내의 난방모드 시에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)를 제어하여, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수가 히터코어(42)측으로 바이패스될 수 있게 하고, 히터코어(42)를 통과한 냉각수가 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 다시 복귀될 수 있게 한다.
따라서, 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 냉각수가, 히터코어(42)로 순환되면서 차실내의 송풍공기와 열교환될 수 있게 하고, 이를 통해, 차실내의 송풍공기를 가열하여, 차실내를 난방할 수 있게 한다.
그리고 마이콤(44c)은, 차실내의 난방모드와 배터리 승온모드 시에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)를 제어하여, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수가 히터코어(42)측으로 바이패스될 수 있게 하고, 히터코어(42)를 통과한 냉각수가 배터리측 냉각수순환라인(24)으로 순환될 수 있게 하며, 배터리측 냉각수순환라인(24)을 순환한 냉각수가 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 다시 복귀될 수 있게 한다.
따라서, 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 냉각수가, 히터코어(42)와 배터리(B)측으로 순환되면서 차실내의 송풍공기와 배터리(B)를 가열할 수 있게 한다. 이로써, 차실내의 난방과 배터리(B)의 승온이 동시에 이루어질 수 있게 한다.
여기서, 마이콤(44c)은, 차실내의 난방모드가 해제될 시에는, 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)를 원래의 상태로 제어한다. 따라서, 히터코어(42)와 배터리(B)측으로의 냉각수 바이패스를 중단한다. 이로써, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)과 배터리측 냉각수순환라인(24)이 각각 독립적으로 작동될 수 있게 한다.
경우에 따라, 차실내의 난방모드는 유지되고, 배터리 승온모드만 해제될 경우가 있다.
이럴 경우, 상기 마이콤(44c)은, 제 2냉각수 제어밸브(44b)를 제어하여, 히터코어(42)를 통과한 냉각수가 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 직접 복귀될 수 있게 한다.
따라서, 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 냉각수가, 히터코어(42)에만 순환될 수 있게 하고, 배터리(B)측으로의 순환은 중단될 수 있게 한다.
이로써, 전장부품모듈(C)의 폐열을 이용한 차실내 난방은 유지되고, 전장부품모듈(C)의 폐열을 이용한 배터리(B)의 승온은 정지되게 한다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 열관리 시스템은, 히터코어(42)의 상류측 냉각수를 가열하기 위한 전기히터(60)와, 히터코어(42)의 하류측 냉각수 온도를 감지하는 히터코어측 냉각수온 센서(62)를 더 포함한다.
전기히터(60)는, 히터코어(42)의 상류측 냉각수 순환라인 상에 설치되는 것으로, 마이콤(44c)의 제어에 의해 작동하면서 히터코어(42)로 도입되는 냉각수를 가열한다. 따라서, 히터코어(42)로 순환되는 냉각수의 온도를 높여, 히터코어(42)의 발열성능을 높인다. 이로써, 차실내의 난방성능을 상승시킨다.
히터코어측 냉각수온 센서(62)는, 히터코어(42)의 하류측 냉각수 순환라인 상에 설치되는 것으로, 히터코어(42)를 통과한 냉각수의 온도를 감지하고, 감지된 "히터코어 하류측 냉각수 온도"를 상기 마이콤(44c)에 입력시킨다.
한편, 마이콤(44c)은, 히터코어측 냉각수온 센서(62)로부터 "히터코어 하류측 냉각수 온도"가 입력되면, 입력된 "히터코어 하류측 냉각수 온도"를, 차실내의 "목표토출온도"와 비교한다.
비교 결과, "히터코어 하류측 냉각수 온도"가, 차실내의 "목표토출온도"이하이면, 현재의 냉각수 온도로는 차실내의 난방이 부족하다고 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라 전기히터(60)를 작동시킨다. 따라서, 히터코어(42)로 도입되는 냉각수를 가열하여, 히터코어(42)의 발열성능을 높인다. 이로써, 차실내의 난방성능을 향상시킨다.
한편, 마이콤(44c)은, 상기 히터코어측 냉각수온 센서(62)로부터 입력된 "히터코어 하류측 냉각수 온도"가, 차실내의 목표토출온도를 초과하면, 상기 전기히터(60)를 오프(OFF)시키도록 구성된다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 마이콤(44c)은, 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)를 제어하여, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 순환시킬 시에, 차량의 라디에이터 그릴(Radiator Grill)(70)에 설치된 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)(72)을 닫도록 구성된다.
따라서, 차실내의 난방모드에 진입하여, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 순환시킬 시에, 차량의 주행풍이 라디에이터 그릴(70)측에 설치된 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 라디에이터(34)로 유입되는 것을 차단하도록 구성된다.
이렇게 구성한 이유는, 차실내의 난방모드에 진입하여, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 순환시킬 시에는, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 라디에이터(34) 하류측 냉각수를 바이패스하여 순환시킨다.
따라서, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 순환시킬 시에, 라디에이터 그릴(70)측부분을 차단하지 않으면, 차량의 주행풍이 라디에이터 그릴(70)을 통해 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 라디에이터(34)측으로 유입되고, 그 결과, 라디에이터(34)를 통과하는 냉각수가 냉각되면서 전장부품모듈(C)의 폐열을 상실할 수 있기 때문이다.
참고로, 액티브 에어 플랩(72)은, 차량 전면의 라디에이터 그릴(70)을 필요에 따라 닫아주는 것으로, 라디에이터 그릴(70)의 통과 시에 발생되는 공기저항을 대폭적으로 줄여주어, 차량의 연비를 높여주고, 차량의 주행 안정성을 확보해 주는 기술이다.
한편, 차량에 따라 액티브 에어 플랩(72)이 없어서, 라디에이터 그릴(70)측으로 유입되는 주행풍(외기)을 차단할 수 없는 경우가 있다.
이러한 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 바이패스하기 위한 상기 제 1냉각수 제어밸브(44a)를, 라디에이터(34)의 상류측부분에 설치하도록 구성된다.
따라서, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 순환시킬 시에, 라디에이터(34)를 통과하기 전의 냉각수를 바이패스하도록 구성된다.
이로써, 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 히터코어(42)측으로 순환시킬 시에, 라디에이터(34)측으로 유입된 주행풍(외기)과 무관한 냉각수를 바이패스할 수 있다.
그 결과, 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 냉각수가, 열손실 없이 히터코어(42)측으로 순환되면서 차실내를 난방할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 열관리 시스템에 의하면, 전장부품에서 발생되는 폐열을 난방 열원으로 사용하는 구조이므로, 고전압 PTC 전기히터(12f) 없이도 차실내를 난방할 수 있다.
또한, 고전압 PTC 전기히터(12f) 없이도 차실내를 난방할 수 있으므로, 고전압 PTC 전기히터(12f)의 사용으로 인한 과도한 에너지 소모를 방지할 수 있고, 이를 통해, 배터리의 전기 소모를 최소화시켜, 차량의 연비를 개선시킬 수 있다.
또한, 전장폐열을 이용하여 배터리(B)를 승온할 수 있는 구조이므로, 별도의 에너지 소모 없이도 배터리(B)의 성능을 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 공조장치 12: 냉매순환라인(Line)
12a: 압축기 12b: 수냉식 열교환기
12c: 실외열교환기 12d: 팽창밸브(Valve)
12e: 실내열교환기 12f: PTC 전기히터(Heater)
20: 수냉식 배터리 냉각장치 22: 칠러(Chiller)
24: 배터리측 냉각수순환라인 30: 수냉식 전장부품모듈 냉각장치
32: 전장부품모듈측 냉각수순환라인
34: 라디에이터(Radiator) 40: 전장폐열 난방부
42: 히터코어 44: 냉각수 흐름제어부
44a: 제 1냉각수 제어밸브 44b: 제 2냉각수 제어밸브
44c: 마이콤(Micom) 50: 공조케이스(Case)
52: 차실내 공기공급유로 60: 전기히터
62: 히터코어측 냉각수온 센서(Sensor)
70: 라디에이터 그릴(Radiator Grill)
72: 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)
B: 배터리(Battery) C: 전방부품모듈(Module)

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 배터리(B)에 냉각수를 순환시키는 배터리측 냉각수순환라인(24)과, 라디에이터(34)와 전장부품모듈(C) 사이에서 냉각수를 순환시키는 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서,
    상기 전장부품모듈(C)에서 발생된 폐열을 이용하여 차실내를 난방하는 전장폐열 난방부(40)를 더 포함하고;
    상기 전장폐열 난방부(40)는,
    공조케이스(50)의 차실내 공기공급유로(52) 상에 설치되는 히터코어(42)와;
    차실내의 난방이 필요한 모드 시에, 상기 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 상기 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 상기 히터코어(42)에 순환시키는 냉각수 흐름제어부(44)를 포함하며;
    상기 냉각수 흐름제어부(44)는,
    차실내의 난방이 필요한 모드 시에, 상기 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 상기 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)의 냉각수를 상기 히터코어(42)측으로 바이패스하는 제 1냉각수 제어밸브(44a)와;
    상기 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 상기 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 다시 복귀시키는 제 2냉각수 제어밸브(44b) 및;
    차실내의 모드 상태에 따라 상기 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)들을 제어하는 마이콤(44c)을 포함하고;
    상기 제 1냉각수 제어밸브(44a)는,
    상기 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 냉각수 중, 상기 전장부품모듈(C)을 거쳐 상기 라디에이터(34)를 통과한 냉각수를 상기 히터코어(42)측으로 바이패스하며;
    차량의 전면 라디에이터 그릴(Radiator Grill)(70)을 필요에 따라 개폐하는 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)(72)을 더 구비하며;
    상기 마이콤(44c)은,
    상기 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)를 제어하여, 상기 라디에이터(34)를 통과한 냉각수를 상기 히터코어(42)측으로 순환시킬 시에, 상기 액티브 에어 플랩(72)을 닫아서 상기 라디에이터(34)측으로의 외기유입을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2냉각수 제어밸브(44b)는,
    상기 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 복귀시키되, 상기 전장부품모듈(C)의 상류측부분으로 복귀시키는 것을 특징으로 차량의 열관리 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2냉각수 제어밸브(44b)는,
    상기 배터리(B)의 승온이 필요할 모드 시에, 상기 마이콤(44c)의 제어에 따라 상기 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 상기 배터리측 냉각수순환라인(24)으로 도입시켜 상기 배터리(B)측으로 순환시킴과 아울러,
    상기 배터리(B)를 순환한 상기 배터리측 냉각수순환라인(24)의 냉각수를 상기 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2냉각수 제어밸브(44a, 44b)는,
    차실내의 난방이 필요한 모드가 해제되면, 상기 마이콤(44c)의 제어에 따라 원래의 상태로 제어되면서 상기 히터코어(42)로의 냉각수 순환을 중단하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    차실내의 난방모드는 유지되고, 배터리 승온모드는 해제될 시에, 상기 제 2냉각수 제어밸브(44b)는,
    상기 마이콤(44c)의 제어에 따라 상기 히터코어(42)를 통과한 냉각수를 전장부품모듈측 냉각수순환라인(32)으로 복귀시켜, 상기 전장부품모듈(C)의 폐열을 흡수한 냉각수가, 상기 히터코어(42)에만 순환되고, 상기 배터리(B)측으로의 순환은 중단되게 하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  11. 제 5항 및 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터코어(42)로 도입되는 냉각수를 가열하기 위한 전기히터(60)와, 상기 히터코어(42)를 통과한 냉각수의 온도를 감지하는 히터코어측 냉각수온 센서(62)를 더 포함하며,
    상기 마이콤(44c)은,
    상기 히터코어측 냉각수온 센서(62)로부터 입력된 히터코어(42)의 하류측 냉각수 온도가, 차실내의 목표토출온도 이하이면, 상기 전기히터(60)를 작동시켜, 상기 히터코어(42)로 도입되는 냉각수를 가열하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 마이콤(44c)은,
    상기 히터코어측 냉각수온 센서(62)로부터 입력된 히터코어(42)의 하류측 냉각수 온도가, 차실내의 목표토출온도를 초과하면, 상기 전기히터(60)를 오프(OFF)시키는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.


KR1020190059552A 2019-05-21 2019-05-21 차량의 열관리 시스템 KR102630690B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190059552A KR102630690B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 차량의 열관리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190059552A KR102630690B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 차량의 열관리 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200134039A KR20200134039A (ko) 2020-12-01
KR102630690B1 true KR102630690B1 (ko) 2024-01-29

Family

ID=73790892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190059552A KR102630690B1 (ko) 2019-05-21 2019-05-21 차량의 열관리 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102630690B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021131215A1 (de) * 2020-12-17 2022-06-23 Hanon Systems Wärmepumpenanordnung mit einem Chiller für batteriebetriebene Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben der Wärmepumpenanordnung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010272284A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Nissan Motor Co Ltd バッテリ温度制御装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110139440A (ko) * 2010-06-23 2011-12-29 한라공조주식회사 차량용 공조장치 및 그 제어방법
KR101628120B1 (ko) * 2014-10-20 2016-06-08 현대자동차 주식회사 차량용 배터리 냉각 시스템
KR20190033115A (ko) * 2017-09-20 2019-03-29 주식회사 두원공조 전기 자동차 통합 열관리시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010272284A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Nissan Motor Co Ltd バッテリ温度制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200134039A (ko) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102518177B1 (ko) 차량의 공조시스템
JP7185469B2 (ja) 車両の熱管理システム
KR102097394B1 (ko) 차량용 통합 열관리 시스템
KR101195839B1 (ko) 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 보조 냉난방장치
KR20200142617A (ko) 차량용 열관리시스템
KR102399618B1 (ko) 차량의 공조시스템
JP7202124B2 (ja) 車両の熱管理システム
KR102450408B1 (ko) 차량의 공조시스템
KR102398876B1 (ko) 차량의 공조시스템
JP2020055343A (ja) 車両の熱管理システム
KR20200127068A (ko) 차량용 열관리시스템
KR20200130554A (ko) 차량용 열관리시스템
US10562367B2 (en) Heating, ventilation, and air conditioning system for vehicle
KR20170008603A (ko) 차량용 배터리의 온도 제어 장치
KR20200139878A (ko) 차량용 열관리시스템
JP7185468B2 (ja) 車両の熱管理システム
KR20210009488A (ko) 차량용 열관리시스템 및 통합열관리모듈
US20220281285A1 (en) Integrated thermal management circuit for vehicle
KR20210013425A (ko) 차량용 공조시스템
KR100899270B1 (ko) 연료전지 자동차의 열관리시스템
KR102609407B1 (ko) 차량용 공조장치 및 그 제어방법
KR102630690B1 (ko) 차량의 열관리 시스템
KR20200135604A (ko) 차량용 배터리 열 관리 시스템
JP2013203190A (ja) バッテリの温度調節装置
KR20210129995A (ko) 차량의 통합 열관리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant