KR20020049255A - 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치는, 모터와 모터 제어기를 포함한 차량에서 냉각수 유로를 통과하는 냉각수 및 외부로부터 인입되는 공기를 이용하여 상기 모터 제어기의 발생열을 열교환하기 위한 모터 제어기함과; 상기 차량의 공기 흡입구로 인입되는 공기를 상기 모터 제어기함의 내부로 유입시키기 위한 공기 흡입로와; 상기 모터 제어기함내로 유입되는 냉각수와 대기간의 열교환을 위한 주 냉각수단과; 상기 주 냉각수단과 상기 모터 제어기함내를 유동하는 냉각수량을 일정하게 유지하기 위한 냉각수 탱크를 포함하여 이루어져, 모터 제어기함의 전면부에 공기 흡입로를 설치하여 보다 낮은 공기를 유입시킴으로써 공기 유입량을 증대시켜 모터 제어기함 내부의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

Description

하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치{APPARATUS FOR COOLING OF MOTOR CONTROLLER ON A HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 전기 자동차에서 모터 제어기의 냉각라인을 개선하여 냉각용 유체의 흐름을 증대시키기 위한 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 전기 자동차는 연료의 연소반응을 이용하여 동력을 발생시키는 엔진과 상기 엔진 또는 외부에서 공급되는 전기동력에 의해 구동륜의 구동력을 발생시키기 위한 모터를 함께 구비한다.

상기 하이브리드 자동차의 개략적인 구성 블록이 도1에 도시되어 있다.

도1에 따르면, 하이브리드 자동차의 엔진(12)은 공기 흡입구(11)를 통해 유입되는 공기와 도면에 도시되지 않은 적정한 수단에 의해 공급되는 연료와 적정 비율로 혼합하여 연소시키고, 상기 연소열에 의해 발생되는 동력으로 모터(13)를 구동시키게 된다.

상기 엔진(12)에 의한 모터(13) 구동에 있어서, 바람직하게는 엔진(12)에 의해 발생된 동력을 도면에 도시되지 않은 발전기 등을 이용하여 전기 동력으로 전환시키고 상기 발생된 전기 동력으로 모터(13)를 직접 구동하는 한편, 상기 전기 동력의 일부를 도면에 도시되지 않은 배터리 등의 축전수단에 저장하여 차후에 이용할 수 있도록 한다.

그래서 모터(13)가 전기동력에 의해 구동되면, 상기 모터(13)의 회전력은 변속수단을 거쳐 도면에 도시되지 않은 구동륜으로 전달되어 차량을 전진 또는 후진시키게 된다. 일반적으로 상기 변속수단은 CVT(Continuously variable Transmission)(14)를 이용한다.

이때 상기 모터(13)의 기동 또는 발생 동력은 모터 제어기(15)에 의해 제어되며, 상기 모터 제어기(15)에 의해 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각수 등의 냉각유체를 보유하는 냉각수 탱크(16)가 구비되고, 상기 냉각수에 흡수된 열을 교환하기 위한 라디에이터(17)가 구된다.

그런데, 이상 설명한 종래기술에서 엔진이 장착되는 엔진룸은 일정한 공간으로 제약되기 때문에, 엔진룸에 다수의 단품들을 설치하기가 어렵다. 그러므로 하이브리드 전기 자동차와 같이 엔진을 포함한 일반적인 자동차의 구조에 모터와 모터 제어기 등의 단품들이 더 부가되어, 엔진룸 내부의 공간 확보는 더욱 어렵게 된다.

이러한 상황에서 차량의 열발생원으로는 엔진(12)과 모터(13)와 모터 제어기(15) 등이 있다.

상기 모터 제어기(15)는 전기가 흐르는 장치이므로 냉각을 위해 대기중에 노출시킬 수 없는 것으로, 특히 빗물이나 세차시 물이 유입되면 해당 장치의 정상적인 동작을 기대할 수 없다. 그래서 모터 제어기(15)는 필수적으로 기밀을 요하게 되는데, 이처럼 모터 제어기(15)를 기밀을 위하여 함체로 상기 모터 제어기(15)를 덮는 경우에는 대기중으로의 열방출 효율이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 통상의 하이브리드 전기 자동차에 있어서 모터 제어기(15)는 도2에 도시된 바와 같이, 박스 형태의 함체에 내장되어 있게 된다. 도2에서 (a)는 모터 제어기를 포함한 함체의 전면도로써 냉각용 공기의 유입을 가능케 하기 위한 공기 유입용 개구부(15A)를 확인할 수 있고, (b)는 그 후면으로 상기 함체 내부의 공기를 외부로 방출시키기 위한 냉각팬(15B)을 확인할 수 있다.

그리고 도3에 도시된 바와 같이, 상기 함체는 냉각 플레이트(15C)상에 배치된 냉각유로(15D)의 내부를 유동하는 냉각수에 의해 주로 냉각되어 진다.

그러나, 엔진룸의 공간적인 제약으로 인하여 공기 유입용 개구부(15A)의 전면에 냉각수 탱크가 설치되기 때문에, 상기 공기 유입용 개구부(15A)로의 공기 유입 통로가 냉각수 탱크(16)에 가려지게 되어 유입 공기량이 제한됨으로써, 모터 제어기(15)의 냉각에 필요한 정도의 유입 공기량을 확보하기가 어려운 문제점이 있다.

따라서 모터 제어기(15) 내부의 온도상승이 필연적으로 발생되며, 상기 온도상승에 따라 모터 제어기(15)의 작동멈춤 또는 고장이 발생되어 모터(13)를 제어하지 못함으로써, 차량의 정상적인 주행이 저해되는 현상이 유발될 수 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 전기 자동차에서 모터 제어기의 냉각라인을 개선하여 냉각용 유체의 흐름을 증대시킨 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치를 제공하는 데 있다.

도1은 종래기술에 의한 하이브리드 전기 자동차의 개략적인 블록도.

도2는 도1에서 모터 제어기함의 전면 및 후면도.

도3은 도1에서 모터 제어기함 내부의 냉각 플레이트의 개략도.

도4는 본 발명에 의한 하이브리드 전기 자동차의 개략적인 블록도.

도5는 도4에서 모터 제어기함의 측면과 후면 및 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

31 : 공기 흡입구32 : 엔진

33 : 모터34 : 변속수단

35 : 모터 제어기함36 : 냉각수 탱크

37 : 주 냉각수단38 : 공기 흡입로

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치는, 모터와 모터 제어기를 포함한 차량에서 냉각수 유로를 통과하는 냉각수 및 외부로부터 인입되는 공기를 이용하여 상기 모터 제어기의 발생열을 열교환하기 위한 모터 제어기함과; 상기 차량의 공기 흡입구로 인입되는 공기를 상기 모터 제어기함의 내부로 유입시키기 위한 공기 흡입로와; 상기 모터 제어기함내로유입되는 냉각수와 대기간의 열교환을 위한 주 냉각수단과; 상기 주 냉각수단과 상기 모터 제어기함내를 유동하는 냉각수량을 일정하게 유지하기 위한 냉각수 탱크를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은, 차량내 모터 제어기가 장착된 모터 제어기함의 내부를 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 하기 위하여, 주 냉각수단에 의해 냉각되어 모터 제어기함내의 열교환을 담당하는 냉각수 이외에도 공기 흡입로를 이용하여 상기 차량의 엔진으로 인입되는 공기를 상기 모터 제어기함의 내부로 인입시킴으로써, 상기 차량내 주 냉각수단을 통과하는 공기에 비해 밀도가 낮은 공기로 모터 제어기함의 내부를 냉각시키게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명한다.

도4에는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치의 블록도가 도시되어 있고, 도5에는 도4에서 모터 제어기함의 상세도이다.

도4에 따르면, 하이브리드 전기 자동차에서 공기 흡입구(31)로 유입되는 공기는 도면에 도시되지 않은 적절한 수단에 의해 연료와 유입된 후, 엔진(32)에서 연소되어 그 발생 동력으로 모터(33)를 회전시키고 CVT 등의 변속수단을 거쳐 구동륜을 구동시키게 된다.

상기 모터(13)의 회전력은 모터 제어기에 의해 제어되는데, 상기 모터 제어기는 모터 제어기함(35)의 내부에 장착된다. 상기 모터 제어기함(35)은 박스 형태로 설계되는 것이 바람직하다.

이러한 모터 제어기는 상기 모터(13)의 제어시 열을 발생시키게 되는데, 이러한 온도상승은 장치의 안정성을 저하시키는 요인이 되므로 상기 모터 제어기에 대한 적절한 냉각이 이루어져야 한다. 그래서 상기 모터 제어기함(35)의 내부에는 열교환을 위한 냉각수의 통로가 되는 냉각수 유로(도면에 도시되지 않음)가 구비된다. 더불어 상기 냉각수 유로를 유동하는 냉각수가 모터 제어기에 의해 발생되는 열을 효율적으로 흡수할 수 있도록 하기 위한 냉각 플레이트(도면에 도시되지 않음)가 구비된다.

그리고 주 냉각수단(37)은 상기 모터 제어기함(35)의 내부에서 교환된 열을 방출하기 위하여 냉각수와 대기간의 열교환을 담당하는 라디에이터를 이용하여 구현한다. 이때 냉각수 탱크(36)는 상기 냉각수 유로와 상기 주 냉각수단(37)을 포함하는 냉각 계통에서 냉각수의 과부족을 방지하는 기능을 담당한다.

이때 열원이 함체의 내부에 있어 냉각수 유로에 의한 상기 모터 제어기함(35)의 내부열 방출은 한계가 있다. 그러므로, 상기 모터 제어기함(35)의 내외부간을 유동하는 공기를 이용하여 냉각 효과를 높여 주어야 한다. 그래서 본 발명은, 상기 엔진(32)으로 유입되는 공기를 공기 흡입구(31)에서 흡입하여 상기 모터 제어기함(35)의 내부로 인입시키기 위한 중공 파이프 형상의 공기 흡입로(38)를 설치한다.

상기 공기 흡입로(38)의 설치는 그 일측단을 공기 흡입구(31)에 연결시키고, 다른 일측단의 경우에는 상기 모터 제어기함(35)의 일측면에 연결시키거나 상기 주 냉각수단(37)을 통과한 공기가 상기 모터 제어기함(35)으로 인입되는 지점에 그 개구부가 개방되어 있도록 한다.

그러면 상기 공기 흡입로(38)는 상기 모터 제어기함(35)으로 온도가 낮고 밀도가 높은 공기를 공급할 수 있게 된다. 그러므로, 상기 주 냉각수단(37)의 열교환에 의해 가열되어 밀도가 낮아진 공기만이 모터 제어기함(35)으로 유입되던 것에 비해, 상기 모터 제어기함(35)의 냉각 효율이 증대될 수 있다.

더불어 차량이 주행하는 경우에는 상기 차량의 주행속도에 비례하여 단위시간에 상기 공기 흡입구(31)로 유입되는 공기량이 증대되므로, 상기 공기 흡입로(35)로 인입되는 공기에 의한 상기 모터 제어기함(35) 내부의 냉각 효율이 향상될 것이다.

이상 본 발명의 일실시예를 설명하였으며, 이하 상기 설명된 실시예의 모터 제어기함(35)을 개선한 본 발명의 다른 실시예를 그 개선점을 중심으로 설명하기로 한다.

도5에는 개선된 모터 제어기함(35)의 측면/후면/평면이 각각 도시되어 있는 바, (a)는 측면도이고 (b)는 후면도이며 (c)는 평면도이다.

도5에 따르면, 모터 제어기함(35)의 일측면에 상기 모터 제어기함(35)의 내부로 외부 공기를 유입시키기 위한 공기 유입용 개구부(41)를 다수 설치한다. 상기 모터 제어기함(35)의 측면부는 전면부에 비해 상대적인 길이가 길고 그 면적이 넓으므로, 상기 공기 유입용 개구부(41)의 전체 개구면적을 증대시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 공기 유입용 개구부(41)에 메쉬(Mesh)형 거름망과 같은 이물유입 방지수단(42)을 설치함으로써, 물, 먼지 및 기타 이물질의 유입을 방지하게 된다.

더불어 상기 모터 제어기함(35)의 후면에 있어서, 상기 함체 내부의 공기를 방출시키기 위한 냉각팬(43)을 상단부에 설치되도록 한다. 그래서 상기 모터 제어기함(35)에서 열교환되어 온도가 높아지고 밀도가 낮아진 공기가 상단부로 상승하면, 상기 냉각팬(43)이 상단부의 공기를 외부로 방출시켜 상기 공기 유입용 개구부(41)를 통해 보다 밀도가 높은 공기가 유입되도록 한다.

또한, 상기 모터 제어기함(35)의 설계시, 일측면과 전면 및 후면이 이루는 각을 직각에서 이탈시킨다. 그러면 도5의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 모터 제어기함(35)의 측면선(44B)은 통상의 측면선(44A)과는 다르게 된다. 바람직하게는 모터 제어기함(35)의 전면선과 상기 측면선(44B)이 이루는 각을 직각보다 크게 하는 한편, 상기 모터 제어기함(35)의 후면선과 상기 측면선(44B)이 이루는 각을 직각 보다 작게 한다.

이처럼 측면선(44A)을 직각으로부터 얼마간 편재시킴으로써, 차량의 전면부에서 주 냉각수단(36)을 통과하여 유동되는 공기가 그 유동속도를 크게 저하시키지 않은 상태에서 상기 모터 제어기함(35)내로 유입될 수 있도록 한다.

본 발명의 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치에 따르면, 모터 제어기함의 전면부에 공기 흡입로를 설치하여 보다 낮은 공기를 유입시킴으로써 차량의 속도에 비례하여 상기 모터 제어기함으로의 공기 유입량을 증대시키고 냉각수에 의한 냉각 작용을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 모터 제어기함의 형상을 변경시킴으로써 차량의 전면에서 라디에이터를 통과하여 상기 모터 제어기함내로 인입되는 공기의 유동량을 증대시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (4)

1. 모터와 모터 제어기를 포함한 차량에서 냉각수 유로를 통과하는 냉각수 및 외부로부터 인입되는 공기를 이용하여 상기 모터 제어기의 발생열을 열교환하기 위한 모터 제어기함과;

   상기 차량의 공기 흡입구로 인입되는 공기를 상기 모터 제어기함의 내부로 유입시키기 위한 공기 흡입로와;

   상기 모터 제어기함내로 유입되는 냉각수와 대기간의 열교환을 위한 주 냉각수단과;

   상기 주 냉각수단과 상기 모터 제어기함내를 유동하는 냉각수량을 일정하게 유지하기 위한 냉각수 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 모터 제어기함은,

   일측면과 전면간의 내각을 직각보다 크게 설정하고, 상기 일측면과 후면간의 내각을 직각보다 작게 설정하며, 상기 일측면에는 내외부간 공기 유동을 가능케 하기 위한 복수개의 공기 유입용 개구부가 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 복수개의 공기 유입용 개구부는,

   상기 모터 제어기함의 외부에서 내부로 이물질이 유입되지 못하도록 하기 위한 이물유입 방지수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 모터 제어기함의 후면의 상부에는 함체 내부의 공기를 외부로 강제 방출시키기 위한 냉각팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 모터 제어기의 냉각장치.