KR20110081613A - 자동차 - Google Patents

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KR1020100001867A
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하정주
염승훈
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(주)브이이엔에스
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Abstract

본 발명에 따른 자동차는 배터리를 냉각시키기 위한 냉각수가 공기조화장치를 순환하는 냉매와 열교환되도록 구성됨으로써, 냉각수가 냉각에 충분한 온도까지 냉각될 수 있기 때문에, 상기 배터리를 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

자동차{Automobile}
본 발명은 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기조화장치를 이용하여 배터리의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 자동차에 관한 것이다.
자동차는 엔진에서 동력을 생산해 바퀴에 전달하여, 도로 상에서 승객이나 화물을 운반하는 교통수단이다. 자동차는 크게 외관을 형성하는 차체(body)와 각종 장치들이 유기적으로 연결된 섀시(chassis)로 나눌 수 있다. 섀시는 주행의 원동력이 되는 자동차 엔진을 비롯하여 동력전달 장치, 조향 장치, 현가 장치, 제동 장치 등 주요 장치를 포함한다.
엔진은 자동차를 달리게 하는 원동력이다. 대부분의 자동차 엔진은 4행정 내연기관이다. 4행정 내연기관은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정에 의해 한 주기를 끝내는 내연기관으로 왕복운동 엔진의 가장 일반적인 예이다. 주로 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 연료를 공기 중의 산소와 완전연소가 이루어지도록 잘 혼합된 상태에서 압축을 한 다음 연소를 시킬 때 발생하는 열에너지를 직접 이용해 운동에너지를 얻는다.
이러한 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 배기 가스로 인한 환경 오염과 석유 자원의 고갈을 일으켜 그 대안으로 전기를 동력으로 움직이는 전기자동차(EV, Electric Vehicle)가 대두되었다. 전기자동차는 배기 가스나 소음이 없는 무공해 자동차이다. 그러나 높은 생산비용, 낮은 운행속도 그리고 짧은 운행거리로 인해 그 동안 실용화되지 못해왔다.
최근 들어 고유가와 배기가스 규제 강화가 전기 자동차 개발의 속도를 빠르게 하고 있으며, 시장 규모도 급성장 중이다.
본 발명의 목적은 배터리를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 자동차는 에너지원으로 사용되는 배터리와, 상기 배터리를 냉각수에 의해 냉각시키는 배터리 냉각장치와, 차실을 냉매를 순환시켜 공기조화시키는 공기조화장치와, 상기 배터리 냉각장치를 순환하는 냉각수와 상기 공기조화장치를 순환하는 냉매를 열교환시켜, 냉각수를 냉각시키는 열교환기를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 배터리 냉각장치는, 상기 배터리에 장착된 배터리 냉각판과, 상기 배터리 냉각판에 출입되는 냉각수를 순환 안내하는 냉각수 호스와, 상기 냉각수 호스에 연결되고, 냉각수의 열을 외부 공기에 방열시키는 배터리 라디에이터를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 공기조화장치는, 압축기와, 상기 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 나온 냉매를 증발시키는 증발기와, 상기 압축기와 응축기, 팽창밸브, 증발기를 연결하여, 냉매를 순환시키는 냉매 순환호스를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 열교환기는, 상기 응축기에서 나온 냉매와 상기 배터리 라디에이터에서 나온 냉각수를 열교환시키도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 열교환기는, 상기 냉각수 호스와 냉매 순환호스사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 응축기에서 나온 냉매 중 적어도 일부를 상기 열교환기측으로 바이패스시키는 냉매 바이패스 호스를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 열교환기는, 상기 냉각수 호스와 냉매 바이패스 호스사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 냉매 순환호스와 냉매 바이패스 호스에는 각각 설치되어, 냉매의 흐름을 단속하는 복수의 냉매 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 냉매 순환호스로부터 상기 냉매 바이패스 호스가 분기되는 곳에 설치되어, 냉매의 유로를 변경하는 냉매 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 자동차의 주행 상태를 제어하는 자동차 제어부와, 상기 배터리를 제어하는 배터리 제어부와, 상기 자동차 제어부 및 배터리 제어부와 연계되고, 상기 공기조화장치를 제어하는 공기조화 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 외기의 온도를 감지하는 외기 온도 센서와, 사용자가 원하는 작동을 입력하는 입력부를 더 포함하고, 상기 공기조화 제어부는 상기 외기 온도 센서와 상기 입력부로부터 전송받은 신호에 따라 상기 공기조화장치를 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 차실을 난방시키기 위한 보조 히터를 더 포함하고, 상기 공기조화 제어부는 상기 외기 온도 센서와 상기 입력부로부터 전송받은 신호에 따라 상기 배터리에서 나온 전력을 상기 공기조화장치의 압축기와 상기 보조 히터에 배분할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 공기조화 제어부는, 상기 배터리 제어부로부터 상기 배터리를 순환하는 냉각수의 온도값을 전송받고, 그에 따라 상기 열교환기로 유입되는 냉매를 단속 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 배터리를 냉각시키기 위한 냉각수가 공기조화장치를 순환하는 냉매와 열교환되도록 구성됨으로써, 냉각수가 냉각에 충분한 온도까지 냉각될 수 있기 때문에, 상기 배터리를 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 자동차 제어부 및 배터리 제어부와 연계되는 공기조화 제어부를 포함함으로써, 차량의 상태나 주변 환경, 그리고 상기 배터리의 냉각상태에 따라 압축기와 냉매의 흐름을 적절하게 제어할 수 있으므로, 공기조화성능 뿐만 아니라 배터리 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 공기조화장치와 별도로 공기조화 제어부가 구비됨으로써, 공기조화장치의 열부하 및 특성값을 별도로 입력하면, 타차종에 사용이 가능해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 차체를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 일부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각장치와 공기조화장치가 도시된 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각장치가 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 제어부의 구성이 개략적으로 도시된 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각장치와 공기조화장치가 도시된 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 차체를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 일부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 차체는 모터 및 동력 전달 계통의 부품을 탑재하는 전방차체(100)와, 탑승자가 승차하여 착석할 수 있는 중앙차체(200), 스페어 타이어 및 기타 물건 등을 보관할 수 있는 후방차체(300)를 포함하여 구성된다.
상기 차체(100 내지 300)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(100 내지 300)들 형상은 그대로 자동차의 외관 형상이 된다.
상기 전방차체(100)는 우물 정(井)자를 형성하며 모터 및 변속기가 구비된다. 상기 전방차체(100)에는, 자동차의 진행 방향을 바꾸기 위하여 앞 바퀴의 회전축 방향을 조절하는 조향장치(110)와, 노면의 진동이 직접 차체에 닿지 않도록 하는 전륜현가장치(120)가 구비된다.
상기 전방차체(100)는 모터나 변속기, 각종 보조 기구류 등의 중량물이 집중되어 탑재되는 것을 비롯하여 전륜현가장치(120)의 앞 바퀴를 지지할 필요가 있다. 또한, 전륜 구동 자동차에서는 구동력도 상기 전방차체(100)가 담당한다.
상기 전방차체(100)는 사고 등으로 말미암아 강아 충격을 받을 경우 파손되어 충격을 흡수하여 차실에 강한 힘이 전달되지 않도록 한다. 전방차체(100)의 각 부품은 전방차체에 볼트 또는 너트로 고정되거나 용접되어 있으며, 프론트 펜더, 후드 등 외판 부품만 분리할 수 있게 되어 있다.
상기 조향장치(110)는 자동차를 운전자가 의도하는 방향으로 주행시키기 위하여 앞 바퀴의 회전축 방향을 조절하는 장치이다.
상기 전륜현가장치(120)는 차체에 대하여 앞 바퀴를 상하 이외의 방향에는 적당한 강성에 의하여 지지하고, 상하 방향은 스프링, 감쇠 기구에 의하여 지지하는 것이다.
상기 중앙차체(200)는, 전방측 바닥을 형성하는 프론트플로어(210)와, 프론트플로어 가운데 구비되며 배터리(500)이 장착되는 터널(230)과, 프론트플로어의 양측 가장자리에 구비되어 하부 측면을 형성하는 사이드실 패널(229)을 포함한다.
상기 중앙차체(200)는 대부분 차실, 즉 탑승자 등이 탑승하는 장소로 되어 있기 때문에 내부 공간은 될수록 크게 한다.
상기 프론트플로어(210)는 차실 내의 바닥으로서 강도가 높고 면적이 넓은 패널이다. 상기 프론트플로어(210)의 좌우에는 각 필러의 베이스가 되는 사이드실 패널(229)이 앞에서 뒤까지 연결되어 있다. 상기 프론트플로어(210)의 가운데에는 터널(230)이 구비된다.
상기 터널(230)은 배터리(500)가 장착되도록 상방으로 인입되어 형성된다. 상기 터널(230)의 양측은 프론트플로어(210)와 결합된다. 상기 터널(230)과 프론트플로어(210)는 용접으로 결합되는 것이 바람직하다.
상기 터널(230)의 양측 가장자리 하측에는 배터리(500)를 지지하는 배터리캐리어(410)가 결합된다. 상기 배터리캐리어(410)는 볼트 또는 너트로 터널(230)에 결합된다.
상기 사이드실 패널(229)은 사각 단면 구조로서 프론트 필러(미도시), 센터 필러(미도시) 또는 리어 휠 하우스(미도시)가 결합될 수 있다. 상기 사이드실 패널(229)은 프론트플로어(210)의 양측 가장자리에 결합된다.
상기 후방차체(300)는 후방측 바닥을 형성하는 리어 플로어(310)를 포함한다. 상기 후방차체(300)에는 노면의 진동이 직접 차체에 닿지 않도록 하는 후륜현가장치(330)가 구비된다.
상기 후방차체(300)는 후륜현가장치(330)의뒷바퀴를 지지할 필요가 있다. 또한, 후륜 구동 자동차에서는 구동력도 후방차체(300)가 담당한다.
상기 후륜현가장치(330)는 차체에 대하여 뒷바퀴를 상하 이외의 방향에는 적당한 강성에 의하여 지지하고, 상하 방향은 스프링, 감쇠 기구에 의하여 지지하는 것이다.
상기 배터리(500)는 전류를 공급한다. 상기 배터리(500)는 T자 형상으로 형성되며, 중앙차체(200)의 터널(230) 및 후방차체(300)의 리어 플로어(310)에 장착되는 것이 바람직하다.
상기 배터리(500)는 다수개의 배터리모듈(400)의 집합으로 구성되어 있다. 상기 배터리모듈(400)에 관하여는 도 4 이하에서 후술한다.
상기 배터리캐리어(410)는 상기 배터리(500)를 지지한다. 상기 배터리캐리어(600)는 볼트 또는 너트로 중앙차체(200) 및 후방차체(300)와 결합하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각장치와 공기조화장치가 도시된 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각장치가 도시된 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈이 도시된 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차는 상기 배터리(500)을 냉각수에 의해 냉각시키는 배터리 냉각장치와, 차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치(HVAC system, Heating Ventilation, Air-Conditiong system)와, 상기 배터리 냉각장치를 순환하는 냉각수와 상기 공기조화장치를 순환하는 냉매를 열교환시키는 열교환기(600)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리(500)는 배터리 케이스(501)의 내부에 구비된 복수의 배터리 모듈(400)로 구성되고, 상기 배터리 모듈(400)은 외관을 형성하는 카트리지(440)와, 상기 카트리지(440)에 적층되어 구비되고 전류를 생성하는 복수의 셀모듈(410)과, 상기 카트리지(440)에 구비되고 상기 복수의 셀모듈(410)의 측면에 구비되어 상기 복수의 셀모듈(410)의 열을 흡수하는 배터리 냉각판(420)을 포함한다. 상기 배터리 냉각판(420)은 후술하는 배터리 냉각장치에서 더 상세히 설명한다.
상기 카트리지(440)는 각각의 상기 셀모듈(410)이 수용되는 셀모듈 케이스(441)와, 상기 셀모듈 케이스(441)가 적층되도록 상기 셀모듈 케이스(441)를 지지하는 카트리지 패널(443)을 포함한다. 또한, 실시예에 따라 적층된 셀모듈 케이스(441)의 상부에 추가적인 카트리지 패널(443)이 더 구비될 수 있다.
상기 셀모듈(410)은 전류를 생성한다. 상기 셀모듈(410)에서 생성된 전류가 자동차를 구동하는 전류로서 작동한다. 상기 셀모듈(410)은 복수의 셀이 적층되어 이루어져서 각각의 셀모듈 케이스(441)에 수용되어, 상기 셀모듈 케이스(441)와 함께 상기 카트리지 패널(443)에 적층된다.
상기 복수의 셀모듈 케이스(441)와 카트리지 패널(443)은 볼트(450)와 같은 체결부재가 차례로 관통하여 서로 결합된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 배터리 냉각장치는 상기 배터리(500)에 장착된 배터리 냉각판(420)과, 상기 배터리 냉각판(420)에 출입되는 냉각수를 순환하도록 안내하는 냉각수 호스(511)(512)와, 상기 냉각수 호스(511)(512)에 연결되고, 냉각수의 열을 외부 공기에 방열시키는 배터리 라디에이터(510)을 포함한다.
상기 배터리 냉각판(420)의 내부에는 냉각수가 유동되어서, 적층된 복수개의 셀모듈(410)로부터 발생된 열을 흡수한다. 따라서, 상기 셀모듈(410)이 냉각될 수 있다.
상기 냉각수 호스(511)(512)는 상기 배터리(500)와 상기 배터리 라디에이터(510)을 연결하는 제 1냉각수 호스(511)과, 상기 배터리 라디에이터(510)와 상기 열교환기(600)을 연결하는 제 2냉각수 호스(512)로 구성된다.
상기 제 1냉각수 호스(511)에는 상기 배터리(500)측으로부터 나온 냉각수가 역류하는 것을 방지하기 위해 체크밸브(513)이 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 공기조화장치는 차실을 냉방 또는 난방시키는 장치이고, 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기(12)와, 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 제 1팽창밸브(14)와, 상기 제 1팽창밸브(14)에서 나온 냉매를 증발시키는 증발기(16)와, 상기 압축기(10)와 응축기(12), 제 1팽창밸브(14), 증발기(16)을 연결하여 냉매를 순환시키는 냉매순환호스(20)(21)(22)를 포함한다.
상기 냉매순환호스(20)(21)(22)는 상기 압축기(10)와 상기 응축기(12)를 연결하는 제 1냉매순환호스(20)와, 상기 응축기(12)와 상기 증발기(16)를 연결하는 제 2냉매순환호스(21)와, 상기 제 2냉매순환호스(21)에서 분기되어 상기 열교환기(600)로 냉매를 안내하는 냉매 바이패스 호스(22)를 포함한다.
상기 응축기(12)의 측면에는 외부 공기를 송풍하는 냉각팬(40)과, 상기 냉각팬(40)에서 송풍되는 외부 공기에 의해 상기 응축기(12)의 열을 방열시키기 위한 라디에이터(13)가 배치될 수 있다.
상기 증발기(16)의 주변에는 상기 배터리(500)로부터 전력을 공급받아 차실을 난방시키기 위한 보조 히터(PTC Heater, Possitive temperature coefficient Heater)(18)가 배치될 수 있다. 상기 보조 히터(18)는 난방 성능을 보조하기 위한 히터이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 열교환기(600)는 상기 응축기(12)에서 나온 냉매와 상기 배터리 라디에이터(510)에서 나온 냉각수를 상호 열교환시키도록 배치된다.
상기 열교환기(600)는 상기 제 2냉각수 호스(512)와 상기 냉매 바이패스 호스(22)가 통과하도록 배치될 수 있다.
상기 냉매 바이패스 호스(22)는 상기 제 2냉매순환호스(21)에서 분기되어, 상기 응축기(12)에서 나온 냉매 중 적어도 일부를 상기 열교환기(600)측으로 바이패스시키도록 형성된다.
상기 제 2냉매순환호스(21)와 상기 냉매 바이패스 호스(22)에는 각각 냉매의 흐름을 단속하는 제 1,2냉매 밸브(30)(32)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 제 2냉매순환호스(21)에는 상기 증발기(16)측으로 유입되는 냉매의 흐름을 단속하거나 냉매의 유량을 조절하기 위한 제 1냉매 밸브(30)가 설치된다. 상기 냉매 바이패스 호스(22)에는 상기 열교환기(600)로 유입되는 냉매의 흐름을 단속하거나 냉매의 유량을 조절하기 위한 제 2냉매 밸브(32)가 설치된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 제어부의 구성이 개략적으로 도시된 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상기 자동차의 주행 상태를 제어하는 자동차 제어부(VCM, Vehicle Control Module)(70)와, 상기 배터리(500)를 제어하는 배터리 제어부(BCM, Battery Control Module)(60)와, 상기 공기조화장치를 제어하는 공기조화 제어부(HVAC Controller, Heating Ventilation Air-Conditiong Controller)(50)을 포함한다.
상기 자동차 제어부(70)는 전반적인 자동차의 작동을 제어하는 바, 예를 들어 브레이크나 서스펜션이나 냉각팬(40)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 자동차 제어부(70)는 냉매 압력센서(55)에서 감지된 냉매의 압력에 대한 신호를 입력받고, 감지된 냉매의 압력에 따라 상기 냉각팬(40)의 회전 속도 등을 제어할 수 있다.
상기 배터리 제어부(60)는 상기 배터리(500)의 충전 상태를 제어할 수 있는 바, 예를 들어, 상기 배터리(500)의 충전상태를 파악하고 충전 시간 등을 제어할 수 있다.
또한, 상기 배터리 제어부(60)는 상기 배터리(550)를 냉각시키는 냉각수의 온도를 감지하고, 감지된 냉각수의 온도를 상기 공기조화 제어부(50)로 전송할 수 있다. 감지된 냉각수의 온도에 따라 상기 공기조화 제어부(50)에서는 상기 열교환기(600)측으로 바이패스할 냉매의 유량을 제어할 수 있다.
상기 공기조화 제어부(50)는 상기 배터리 제어부(60)로부터 전송된 신호에 따라 상기 제 1,2냉매 밸브(30)(32)를 제어하여, 상기 열교환기(600)측으로 바이패스할 냉매의 유량을 제어할 수 있다.
상기 공기조화 제어부(50)는 주변 환경 조건과 사용자의 요구사항을 고려하여, 공기조화에 필요한 전력을 계산하고, 계산된 전력에 따라 상기 압축기(10)와 보조 히터(18)에 적절한 전력을 배분하게 된다.
상기 자동차는 외기의 온도를 감지하는 외기 온도 센서(52)와, 사용자가 원하는 작동을 입력하는 입력부(51)와, 상기 증발기(16)의 온도를 측정하는 증발기 온도 센서(54)와, 상기 공기조화기를 순환하는 냉매의 온도를 측정하는 냉매 온도 센서(53)를 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화 제어부(50)는 상기 외기 온도 센서(52)에서 전송된 신호로부터 외기 온도 조건을 판단할 수 있고, 상기 입력부(51)로부터 입력된 신호로부터 사용자의 요구사항을 판단할 수 있다.
또한, 상기 공기조화 제어부(50)는 상기 자동차 제어부(70)로부터 전송된 신호로부터 차량의 상태를 판단할 수 있다.
또한, 상기 공기조화 제어부(50)는 상기 배터리 제어부(60)로부터 전송된 신호로부터 차량의 상태를 판단할 수 있다.
따라서, 상기 공기조화 제어부(50)는 차량의 상태와 주변 환경 그리고 사용자의 요구 상황을 모두 고려하여, 필요한 전력을 계산하고, 상기 압축기(10)와 보조 히터(18)에 적절하게 전력을 배분할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 작동을 도 3을 참조하여 설명하면, 다음과 같다.
상기 압축기(10)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 제 1냉매 순환호스(20)를 통해 상기 응축기(12)로 유입된다.
상기 응축기(12)로 유입된 냉매는 상기 응축기(12)에서 외부 공기와의 열교환을 통해 응축된 후, 상기 제 2냉매 순환호스(21)를 통해 흐르다가 적어도 일부는 상기 열교환기(600)로 유입되고, 나머지는 상기 증발기(16)로 유입된다.
이 때, 상기 공기조화 제어부(50)가 상기 제 1,2냉매 밸브(31)(32)의 개방도를 제어함으로써, 상기 응축기(12)에서 나온 냉매가 상기 열교환기(600)와 상기 증발기(16)측으로 배분된다.
즉, 상기 공기조화 제어부(50)는 상기 배터리 제어부(60)로부터 전송된 신호에 따라 상기 제 1,2냉매 밸브(30)(32)를 제어하여, 상기 열교환기(600)측으로 바이패스할 냉매의 유량을 제어할 수 있다.
상기 배터리 제어부(60)에서는 상기 배터리(500)를 냉각시킨 냉각수의 온도에 따른 신호를 상기 공기조화 제어부(50)로 전송한다. 상기 배터리(500)를 냉각시킨 냉각수의 온도가 과도하게 높을 경우, 상기 배터리 라디에이터(510)만으로는 냉각수의 온도를 낮추는 데 한계가 있기 때문에, 상기 제 2냉매 밸브(32)를 개방시켜, 상기 열교환기(600)의 내부에서 냉매와 냉각수의 열교환이 이루어지도록 한다.
상기 열교환기(600)측으로 바이패스된 냉매는 상기 열교환기(600)를 흐르는 냉각수와 열교환된다. 상기 열교환기(600)의 내부로 유입된 냉매의 온도가 상기 냉각수의 온도보다 상대적으로 저온이기 때문에, 상기 냉매에 의해 냉각수가 냉각될 수 있다.
상기 증발기(16)측으로 유입된 냉매는 상기 증발기(16)의 내부에서 증발된 후 상기 압축기(10)로 다시 순환된다.
한편, 상기 열교환기(600)에서 냉매에 의해 냉각된 냉각수는 상기 배터리(500)의 냉각판(420) 내부를 유동하면서, 상기 배터리 모듈(400)내의 열을 흡수하여 상기 배터리 모듈(400)을 냉각시킬 수 있다.
상기 배터리(500)를 냉각시키고 나온 냉각수는 상기 배터리 라디에이터(510)를 통과하면서, 외부 공기에 의해 방열될 수 있다.
상기 배터리 라디에이터(510)를 통과한 냉각수는 상기 제 2냉각수 호스(512)를 통해 상기 열교환기(600)로 순환될 수 있다.
상기와 같이 본 실시예에서는, 냉각수가 상기 열교환기(600)에서 냉각에 충분한 온도까지 냉각될 수 있기 때문에, 상기 배터리(500)를 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기 배터리(500)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 자동차 제어부(70) 및 배터리 제어부(60)와 연계되는 공기조화 제어부(50)를 포함함으로써, 차량의 상태나 주변 환경, 그리고 상기 배터리(500)의 냉각상태에 따라 압축기와 냉매의 흐름을 적절하게 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차의 배터리 냉각장치와 공기조화장치가 도시된 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차는, 제 2냉매 순환호스(21)로부터 상기 냉매 바이패스 호스(22)가 분기되는 곳에 냉매의 유로를 변경하는 냉매 밸브(33)가 설치된 것 이외의 구성 및 작용은, 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일, 유사하게 실시될 수 있으므로 상술한 본 발명의 일 실시예와의 중복 설명을 생략할 수 있다.
상기 냉매 밸브(33)는 삼방 밸브가 사용될 수 있으며, 상기 공기조화 제어부(50)는 냉각수의 온도 등을 고려하여, 상기 냉매 밸브(33)의 개방도를 제어할 수 있다.
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.
10: 압축기 12: 응축기
14: 제 1팽창밸브 16: 증발기
20: 제 1냉매 순환호스 21: 제 2냉매 순환호스
22: 냉매 바이패스 호스 30: 제 1냉매 밸브
32: 제 2냉매 밸브 50: 공기조화 제어부
60: 배터리 제어부 70: 자동차 제어부
400: 배터리 모듈 410: 냉각판
500: 배터리 501: 배터리 케이스
510: 배터리 라디에이터 511: 제 1냉각수 호스
512: 제 2냉각수 호스 600: 열교환기

Claims (13)

  1. 에너지원으로 사용되는 배터리와;
    상기 배터리를 냉각수에 의해 냉각시키는 배터리 냉각장치와;
    차실을 냉매에 의해 공기조화시키는 공기조화장치와;
    상기 배터리 냉각장치를 순환하는 냉각수와 상기 공기조화장치를 순환하는 냉매를 열교환시켜, 냉각수를 냉각시키는 열교환기를 포함하는 자동차.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 냉각장치는,
    상기 배터리에 장착된 배터리 냉각판과,
    상기 배터리 냉각판에 출입되는 냉각수를 순환 안내하는 냉각수 호스와,
    상기 냉각수 호스에 연결되고, 냉각수의 열을 외부 공기에 방열시키는 배터리 라디에이터를 포함하는 자동차.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공기조화장치는,
    압축기와,
    상기 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와,
    상기 팽창밸브에서 나온 냉매를 증발시키는 증발기와,
    상기 압축기와 응축기, 팽창밸브, 증발기를 연결하여, 냉매를 순환시키는 냉매 순환호스를 포함하는 자동차.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 열교환기는,
    상기 응축기에서 나온 냉매와 상기 배터리 라디에이터에서 나온 냉각수를 열교환시키도록 배치되는 자동차.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 열교환기는,
    상기 냉각수 호스와 냉매 순환호스사이에 배치되는 자동차.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 응축기에서 나온 냉매 중 적어도 일부를 상기 열교환기측으로 바이패스시키는 냉매 바이패스 호스를 더 포함하는 자동차.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 열교환기는,
    상기 냉각수 호스와 냉매 바이패스 호스사이에 배치되는 자동차.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉매 순환호스와 냉매 바이패스 호스에는 각각 설치되어, 냉매의 흐름을 단속하는 복수의 냉매 밸브를 더 포함하는 자동차.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉매 순환호스로부터 상기 냉매 바이패스 호스가 분기되는 곳에 설치되어, 냉매의 유로를 변경하는 냉매 밸브를 더 포함하는 자동차.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동차의 주행 상태를 제어하는 자동차 제어부와,
    상기 배터리를 제어하는 배터리 제어부와,
    상기 자동차 제어부 및 배터리 제어부와 연계되고, 상기 공기조화장치를 제어하는 공기조화 제어부를 더 포함하는 자동차.
  11. 청구항 10에 있어서,
    외기의 온도를 감지하는 외기 온도 센서와,
    사용자가 원하는 작동을 입력하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 공기조화 제어부는 상기 외기 온도 센서와 상기 입력부로부터 전송받은 신호에 따라 상기 공기조화장치를 제어하는 자동차.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배터리로부터 전력을 공급받아 차실을 난방시키기 위한 보조 히터를 더 포함하고,
    상기 공기조화 제어부는 상기 외기 온도 센서와 상기 입력부로부터 전송받은 신호에 따라 상기 배터리에서 나온 전력을 상기 공기조화장치의 압축기와 상기 보조 히터에 배분하는 자동차.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 공기조화 제어부는,
    상기 배터리 제어부로부터 상기 배터리를 순환하는 냉각수의 온도값을 전송받고, 그에 따라 상기 열교환기로 유입되는 냉매를 단속 제어하는 자동차.
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