KR20210041912A

KR20210041912A - 냉각장치와 냉각시스템 및 냉각시스템의 제어방법

Info

Publication number: KR20210041912A
Application number: KR1020190124722A
Authority: KR
Inventors: 정성빈
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-04-16
Also published as: US20210102762A1; DE102020105183A1; CN112622594A; US11486659B2; JP2021060183A

Abstract

본 발명은 제1냉각유체와 제2냉각유체가 내부에 유동되며, 복수개를 이루어 병렬로 배열된 냉각튜브; 상기 복수개의 냉각튜브에 상기 제1냉각유체 또는 상기 제2냉각유체가 유동되도록 상기 복수개의 냉각튜브와 연통된 탱크; 및 상기 탱크 내부에 위치되어 상기 제1냉각유체가 유동되는 제1공간과 상기 제2냉각유체가 유동되는 제2공간으로 분리하며, 상기 탱크에 상기 복수개의 냉각튜브가 배열된 방향으로 직선 이동 가능하게 결합된 격막을 포함하여 구성된다.

Description

냉각장치와 냉각시스템 및 냉각시스템의 제어방법 {COOLING DEVICE, COOLING SYSTEM AND CONTROL METHOD OF COOLING SYSTEM}

본 발명은 열교환기 가변 및 냉매 또는 냉각수가 혼입방지를 위한 구조와 제어방법에 관한 기술로써, 보다 상세하게는 소형 전기차량 등에 사용될 수 있는 냉방장치에 관한 기술이다.

전기차는 종래 내연기관 탑재 차량의 엔진룸에 상당하는 차체 전방 부분에 엔진이 탑재되지 않음에 따라 오버행(OVERHANG)이 상대적으로 짧아지는 경향이 있다.

따라서, 상기 짧아진 오버행에 구동모터와 감속기 및 냉각장치 등을 탑재하기 위해서는 두께를 감소하는 새로운 냉각장치 구조가 필요하다.

특히, 냉각계 측면에서 상용차량에 적용되는 내연기관의 경우, 냉각수온은 섭씨 110도 수준의 냉각수온을 유지하여 냉각시키는 반면, 모터 구성부품은 섭씨 65도 수준의 냉각수온이 요구되므로, 상기 내연기관에 사용되는 냉각 장치에 비해 상대적으로 크기가 작고 냉각계 성능을 원할하게 구현할 수 있게 된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2019-0104739 A

본 발명은 소형 전기차량 등과 같은 숏오버행(SHORT OVERHANG) 차체 구조를 가지면서도, 기존 내연기관 차량에 탑재된 냉각장치의 콘덴서와 라디에이터 구조를 변경하여 1열 병렬로 배치를 통해 사이즈 축소 및 효율향상을 극대화할 수 있도록 한 냉방구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 냉각장치는, 제1냉각유체와 제2냉각유체가 내부에 유동되며, 복수개를 이루어 병렬로 배열된 냉각튜브; 상기 복수개의 냉각튜브에 상기 제1냉각유체 또는 상기 제2냉각유체가 유동되도록 상기 복수개의 냉각튜브와 연통된 탱크; 및 상기 탱크 내부에 위치되어 상기 제1냉각유체가 유동되는 제1공간과 상기 제2냉각유체가 유동되는 제2공간으로 분리하며, 상기 탱크에 상기 복수개의 냉각튜브가 배열된 방향으로 직선 이동 가능하게 결합된 격막; 을 포함하여 구성된다.

상기 복수개의 냉각튜브가 배열된 방향으로 연장되고, 격막과 나사 결합된 가이드; 및 상기 가이드를 회전시킴으로써 격막을 직선 이동시키는 엑추에이터;를 더 포함될 수 있다.

상기 격막의 외측면과 탱크의 내측면 사이에 격막오링이 체결되며; 상기 격막과 상기 가이드의 사이에 가이드오링 및 와셔가 체결될 수 있다.

상기 격막 및 상기 가이드에는 사각 나사 또는 톱니 나사 형태의 나사산이 형성될 수 있다.

상기 제1냉각유체는 냉매이며, 상기 제1냉각유체가 내부에 유동되도록 제1공간과 연결되고, 실내공조용 냉각코어가 구비된 냉방회로; 및 상기 제2냉각유체는 냉각수이며, 상기 제2냉각유체가 내부에 유동되도록 제2공간과 연결되고, 상기 제2냉각유체가 전장부품과 열교환 가능하게 연결된 냉각회로; 를 더 포함하는 냉각시스템을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 냉방회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 기체를 분리하는 제1기액분리기가 구비되고, 제1기액분리기에서 분리된 기체는 상기 탱크의 상기 제1공간으로 다시 유입될 수 있다.

상기 냉방회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 냉각수를 비중 차이를 이용하여 분리하는 냉각수분리기가 구비되고, 냉각수분리기는 분리한 냉각수가 냉각회로로 회송되도록 냉각회로와 연결될 수 있다.

상기 냉매는 액체 상태에서 상기 냉각수보다 비중이 크고, 상기 냉각수분리기에는 냉각회로와 연결되어 냉각수가 토출되는 제1냉각수토출구가 냉매가 토출되는 제1냉매토출구보다 중력 방향으로 상방에 위치되며, 제1냉각수토출구에 구비되어 냉각수의 유동을 허용하거나 차단하는 제1밸브가 구비될 수 있다.

상기 냉매는 액체 상태에서 상기 냉각수보다 비중이 크고, 상기 냉각수분리기에는 냉각회로와 연결되어 냉각수가 토출되는 제1냉각수토출구가 냉매가 토출되는 제1냉매토출구보다 중력 방향으로 상방에 위치되며, 상기 냉각수분리기의 내부에서 평면 방향으로 연장되고, 상하 방향으로 이동 가능하게 위치되며, 액체 상태의 상기 냉매보다 비중이 작고, 상기 냉각수보다 비중이 크며, 상부와 하부 사이의 유체 이동이 가능한 관통홀이 형성된 냉각수분리판이 구비될 수 있다.

상기 냉각수분리판은 상기 냉각수분리기의 내부에서 최대로 상승된 상태에서 제1냉각수토출구가 차단될 수 있다.

상기 냉각회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 기체를 분리하는 제2기액분리기가 구비될 수 있다.

상기 제2기액분리기에서 배출된 기체를 냉각시킨 상태로 액체 상태의 냉매를 비중 차이를 이용하여 분리하는 냉매분리기가 구비되고, 냉매분리기는 분리한 냉매가 냉방회로로 회송되도록 냉방회로와 연결될 수 있다.

상기 냉방회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 냉매를 비중 차이를 이용하여 분리하는 냉매분리기가 구비되고, 냉매분리기는 분리한 냉매가 냉방회로로 회송되도록 냉방회로와 연결되며, 상기 냉매는 기체 상태에서 상기 냉각수보다 비중이 작고, 공기보다 비중이 크며, 상기 냉매분리기에는 냉방회로와 연결되어 냉매가 토출되는 제2냉매토출구가 냉각수가 토출되는 제2냉각수토출구보다 중력 방향으로 상방에 위치되며, 상기 냉매분리기의 내부에서 평면 방향으로 연장되고, 상하 방향으로 이동 가능하게 위치되며, 기체 상태의 상기 냉매보다 비중이 작고, 공기보다 비중이 크며, 상부와 하부 사이의 유체 이동이 가능한 관통홀이 형성된 냉매분리판이 구비될 수 있다.

냉각수는 상기 제2냉매토출부보다 중력 방향으로 하방에 위치된 기설정된 높이로 유지되도록 냉매분리기의 내부에서 유동되고, 냉매분리판은 상기 기설정된 높이에서 제2냉매토출구가 차단될 수 있다.

상기 냉매분리판에는 내부에 가스가 저장된 가스주입부가 형성될 수 있다.

상기 냉매분리기의 내부에는 상기 탱크에서 배출된 유체의 유동방향을 제한하는 유동제한부가 구비될 수 있다.

현재 주행상태를 기반으로 냉방회로의 현재 냉방부하 및 냉각회로의 현재 냉각부하를 산출하는 단계; 산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율을 산출하는 단계; 및 산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율을 기반으로 격막의 이동을 제어하는 단계;를 포함하는 냉각시스템의 제어방법이 구비될 수 있다.

격막의 이동을 제어하는 단계 이전에, 네비게이션 정보를 이용하여 기설정된 시간 또는 기설정된 거리 이후에 예상되는 예상 주행상태를 기반으로 냉방회로의 예상 냉방부하 및 냉각회로의 예상 냉각부하를 산출하는 단계; 및 산출한 예상 냉방부하와 예상 냉각부하 사이의 비율을 산출하는 단계;를 더 포함하고, 격막의 이동을 제어하는 단계에서는, 산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율과 산출한 예상 냉방부하와 예상 냉각부하 사이의 비율의 변화를 기반으로 격막의 이동을 제어하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 소형 전기차량 등과 같은 숏오버행 차체 구조를 가지면서도, 기존 내연기관 차량에 탑재된 냉각장치의 콘덴서와 라디에이터 구조를 변경하여 1열 병렬로 배치를 통해 사이즈 축소 및 효율향상을 극대화할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각장치를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 격막과 결합되는 부품들 중 일부를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 격막과 결합되는 부품들을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 냉각시스템을 도시한 도면,
도 5는 냉각수분리기를 도시한 도면,
도 6은 냉각수분리판을 도시한 도면,
도 7은 도5의 단면도,
도 8은 냉매분리기의 측면도,
도 9는 냉매분리판을 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 냉각시스템의 작동방법 순서도,
도 11은 냉방부하와 냉각부하의 비율을 도시한 그래프,
도 12는 도11의 기울기에 따른 냉방시스템 조절 그래프이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 냉각장치의 실시예는, 제1냉각유체와 제2냉각유체가 내부에 유동되며, 복수개를 이루어 병렬로 배열된 냉각튜브(1); 상기 복수개의 냉각튜브(1)에 상기 제1냉각유체 또는 상기 제2냉각유체가 유동되도록 상기 복수개의 냉각튜브(1)와 연통된 탱크(3); 및 상기 탱크 (3)내부에 위치되어 상기 제1냉각유체가 유동되는 제1공간(36)과 상기 제2냉각유체가 유동되는 제2공간으로 분리하며, 상기 탱크(3)에 상기 복수개의 냉각튜브(1)가 배열된 방향으로 직선 이동 가능하게 결합된 격막(9); 을 포함하여 구성된다.

본 발명 냉각장치의 구조의 상기 냉각튜브(1)에는 제1냉각유체와 제2냉각유체가 내부에 유동되는 것으로, 복수 개로 구성되어 일부에는 제1냉각유체가 유동되고, 나머지 일부에는 제2냉각유체가 유동될 수 있다.

또한, 복수 개의 냉각튜브(1)는 병렬로 나란하게 배열될 수 있고, 특히 1열로 병렬 배치될 수 있고, 공용되는 하나의 냉각팬을 공유할 수 있다.

이에 따라, 1열 병렬 배치로 통기저항을 감소시킴으로써, 열교환기의 팬모터 용량 및 크기가 축소될 수 있으며, 동일용량인 팬모터를 사용시 풍량 및 방열량을 증대할 수 있다.

제1냉각유체가 흐르는 콘덴서와 제2냉각유체가 흐르는 라이디에이터가 1열 병렬 배치되어 결합된 열교환기가 형성되며, 하나의 냉각팬은 상기 콘덴서와 상기 라디에이터가 공용된다.

또한, 상기 콘덴서와 상기 라디에이터는 동일한 상기 냉각튜브(1)를 사용하여 상기 제1냉각유체 및 상기 제2냉각유체가 흐르게 되는 것이며, 상기 냉각튜브(1)의 상측과 하측에 동일한 상기 탱크(3)를 구비함으로써, 상기 상측 탱크(3)에서 유입되는 상기 제1냉각유체와 상기 제2냉각유체가 유동될 수 있는 것이다.

특히, 냉각튜브(1)는 상하 방향으로 연장될 수 있고, 상기 탱크(3)는 상측 및 하측에 각각 위치되거나, 상측 또는 하측에만 위치될 수 있다.

상기 탱크(3)의 내부에 상기 격막(9)을 구비하여, 상기 제1냉각유체와 상기 제2냉각유체를 분리하여 섞이지 않도록 하며, 상기 격막(9)이 가변됨에 따라 상기 냉각튜브(1)에 유입되는 튜브 수를 결정할 수 있다.

즉, 상기 격막(9)을 가변시기키 위해서는 상기 격막(9)의 중앙부에 홀을 형성하여 가이드(13)가 결합되고, 상기 가이드(13)의 중심축을 통과하여 연장되는 샤프트(21)가 더 구비되며, 상기 가이드(13)를 회전시켜 격막(9)을 직선 이동시킬 수 있도록 상기 가이드(13)의 헤드에 엑추에이터(11)를 구비함으로써, 상기 엑추에이터(11)의 회전에 의해 상기 가이드(13)가 회전하여 직선운동에 의해 상기 격막이 가변되는 것이다.

또한, 상기 가이드(13)가 회전되면서 흔들리거나 이탈되지 않도록 상기 샤프트(21)의 양단을 고정할 수 있는 샤프트홀더(23)가 더 구비될 수 있다.

상기 가이드(13)의 형상을 더욱 상세하게 설명하자면, 사각나사 또는 톱니나사의 형태로 형성되며, 상기 격막(9)의 홀 또한 상기 가이드(13)에 의해 결합될 수 있도록 너트형식의 사각나사 또는 톱니나사의 형태로 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 탱크(3)의 내부에서 상기 가이드(13)의 회전력에 의해 상기 격막(9)이 가변됨에 따라 상기 제1냉각유체와 상기 제2냉각유체가 서로 혼입되는 것을 방지하기 위해, 상기 격막(9)의 외측면 즉, 상기 탱크(3)와 맞닿는 면에 홈을 형성하여 격막오링(17)이 체결되며, 상기 격막(9)과 상기 가이드(13) 사이에도 한쌍의 가이드오링(15)과 와셔(19)를 더 구비하여 체결한다.

상기 냉각장치를 포함한 냉각시스템으로서, 상기 제1냉각유체는 냉매(29)이며, 상기 제1냉각유체가 내부에 유동되도록 제1공간(36)과 연결되고, 실내공조용 냉각코어(43)가 구비된 냉방회로(89); 및 상기 제2냉각유체는 냉각수(27)이며, 상기 제2냉각유체가 내부에 유동되도록 제2공간과 연결되고, 상기 냉각수(27)가 전장부품(57)과 열교환 가능하게 연결된 냉각회로(91); 를 더 포함하는 냉각시스템이 구비된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 냉방회로(89)에는 제1기액분리기(35)와 팽창밸브(41), 냉각코어(43) 및 콤프레서(47)가 구비되어 각각의 부품에 순차적으로 순환되어 다시 상기 탱크(3)의 유입구(5)로 들어가며, 상기 냉각회로(91) 또한 제2기액분리기(49)와 전장부품(57)에 순차적으로 순환되어 상기 탱크(3)의 유입구(5)로 들어간다.

즉, 상기 냉각회로(91)와 상기 냉방회로(89)를 거쳐 상기 탱크(3)에 유입되는 유체들은 냉매(29), 기체냉매(31), 공기(33), 냉각수(27)가 유입되며, 상기 탱크(3)에 유입된 유체들이 상기 격막(9)의 이동에 의해 혼합되어 배출되게 된다.

냉방회로(89) 내에 흐르는 유체들의 유동을 살펴보면, 상기 냉방회로(89)의 상기 제1기액분리기(35)에 혼합되어 유입된 상기 기체냉매(31)와 냉매(29) 및 냉각수(27) 중 상기 기체냉매(31)를 1차적으로 분리하여 제1공간(36)을 통해 다시 상기 탱크(3)의 유입구(5)로 배출되며, 상기 제1기액분리기(35)에서 배출되는 상기 냉매(29)와 상기 냉각수(27)를 비중 차이를 이용하여 분리하는 냉각수분리기(37)가 구비되고, 분리한 냉각수(27)가 냉각회로(91)로 회송되도록 냉각회로(91)와 연결된다.

여기서의 상기 기체냉매(31)는 상기 공기(33)를 포함하고 있을 수 있다.

상기 냉각수(27)와 상기 냉매(29)를 분리하는 상기 냉각수분리기(37)의 첫 번째 실시예는, 상기 냉매(29)는 액체 상태에서 상기 냉각수(27)보다 비중이 크므로 상기 냉매(29)위로 상기 냉각수(27)가 분리되게 되며, 분리된 상기 냉각수(27)가 토출되는 제1냉각수토출구(65)를 상기 냉매(29)가 토출되는 제1냉매토출구(63)보다 중력 방향으로 상방에 위치하게 하여 각각의 유체가 각기 다른 토출구로 배출될 수 있게 형성된다.

또한, 제1냉각수토출구(65)에 냉각수(27)의 유동을 허용하거나 차단할 수 있으며, 상기 냉매(29)의 유입을 막을 수 있는 제1밸브(39)가 구비될 수 있다.

상기 냉각수(27)와 상기 냉매(29)를 분리하는 상기 냉각수분리기(37)의 두 번째 실시예는, 상기 냉각수분리기(37)에는 냉각회로(91)와 연결되어 냉각수(27)가 토출되는 제1냉각수토출구(65)가 냉매(29)가 토출되는 제1냉매토출구(63)보다 중력 방향으로 상방에 위치되며, 상기 냉각수분리기(37)의 내부에 냉각수분리판(59)를 구비하여 상기 냉매(29)와 상기 냉각수(27)를 분리할 수 있도록 하는 것이다.

즉, 상기 냉각수분리판(59)의 비중은 냉각수 < 냉각수분리판 < 냉매의 관계를 형성하도록 구성되었으며, 상기 냉각수분리판(59)의 형상은 상기 냉각수분리기(37)의 내부에서 평면 방향으로 연장되고, 상부와 하부 사이의 유체 이동이 가능하도록 관통홀(69)이 복수개 형성된다.

또한, 상기 냉각수분리판(59)은 상기 냉매(29)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 위치되며, 분리된 상기 냉각수(27)가 제1냉각수토출구(65)로 배출될 때 상기 냉각수(27)가 혼입되어 배출되지 않도록 상기 냉각수분리기(37)의 내부를 감싸는 형상을 포함하여 구성함으로써, 상기 첫 번째 실시예의 상기 제1밸브(39)를 구비하지 않아도 되지만, 필요에 따라 구비될 수도 있다.

상기 냉각수(27)와 상기 냉매(29)를 분리하는 상기 냉각수분리기(37)의 세 번째 실시예는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수분리기(37)에는 냉각회로(91)와 연결되어 상기 냉각수(27)가 토출되는 제1냉각수토출구(65)가 냉매(29)가 토출되는 제1냉매토출구(63)보다 중력 방향으로 상방에 위치되며, 더욱 상세하게는 제1냉각수토출구(65)는 제1냉매토출구(63)는 서로 교차되는 방향으로 상기 냉각수분리기(37)의 상측에 수직으로 형성된다.

또한, 상기 냉각수분리기(37)의 내부에 두 번째 실시예와 동일한 상기 냉각수분리판(59)를 구비하며, 상기 냉각수분리판(59)은 상기 냉매(29)에 의해 상기 냉각수분리기(37)의 내부에서 최대로 상승된 상태에서 제1냉각수토출구(65)에 삽입되어 상기 냉매(29)의 유입을 차단할 수 있도록 콕(67)을 더 포함하여 형성한다.

즉, 상기 냉각수분리판(59)이 냉각수분리기(37)의 내부에서 최대로 상승된 상태에서 상기 콕(67)이 상기 제1냉각수토출구(65)에 삽입되어 차단되지만 일정량 혼입을 방지하기 위해 상기 콕(67)에 홈을 형성하여 콕오링(71)이 결합된다.

따라서, 상기 냉각수분리기(37)의 실시예에 따라 상기 제1냉각수토출구(65), 제1냉매토출구(63)의 위치와 상기 냉각수분리판(59)의 사용 여부는 필요에 따라 달라질 수 있을 것이다.

상기 냉각수분리기(37)를 통해 분리된 상기 냉각수는 상기 탱크(3)의 토출구(7)와 연결되어 상기 냉각회로(91)와 연결되며, 분리된 상기 냉매(29)는 상기 팽창밸브(41)와 상기 냉각코어(43) 및 상기 콤프레셔(47)를 순차적으로 거치고 상기 탱크(3)의 유입구(5)로 유입되는 순환을 거치게 된다.

냉각회로(91) 내에 흐르는 유체들의 유동을 살펴보면, 상기 냉각회로(91)를 거쳐 상기 제2기액분리기(49)에 유입되는 상기 기체냉매(31)와 상기 공기(33) 및 냉각수(27) 중 상기 냉각수(27)를 분리하여 전장부품(57)으로 배출하게 되며, 상기 제2기액분리기(49)에서 배출된 상기 기체냉매(31)와 공기는 열교환(45)에 의해 액체 상태의 상기 냉매(29)로 변환되며, 상기 공기(33)와 상기 냉매(29)를 분리하는 냉매분리기(51)가 구비된다.

상기 공기(33)와 상기 냉매(29)를 분리하는 상기 냉매분리기(51)의 첫 번째 실시예는, 상기 냉매분리기(51)의 내부에서는 상기 공기와 상기 냉매(29)는 비중의 차이로 인해 상기 냉매(29)의 상측으로 상기 공기가 분리되며, 상기 공기를 배출하기 위해 상기 냉매분리기(51)의 상측에 압력캡(53)을 더 구비하여 배출되게 된다.

또한, 상기 냉매(29)는 냉방회로(89)로 회송되도록 제2냉매토출구(75)가 구비되며, 제2냉매토출구(75)에 냉매(29)의 유동을 허용하거나 차단하는 제2밸브(55)가 구비된다.

상기 제2냉각수토출구(75)에 설치되는 제2밸브(55)는 필요에 따라 구비될 수 있다.

또한, 상기 냉매분리기(51)의 두 번째 실시예는, 상기 제2기액분리기(49)를 구비하지 않고, 상기 기체냉매(31)와 상기 공기(33) 및 냉각수(27)를 분리할 수 있는 상기 냉매분리기(51)를 구비하여 바로 유입될 수 있도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 냉매분리기(51)의 내부에 유입된 상기 기체냉매(31)와 상기 공기(33)를 분리하기 위해 냉매분리판(79)이 구비되며, 상기 냉매분리판(79)의 비중은 공기 < 냉매분리판 < 기체냉매의 관계를 형성하도록 구성되었으며, 상기 냉매분리판(79)의 형상은 상기 냉매분리기(51)의 내부에서 평면 방향으로 연장되고, 상부와 하부 사이의 유체 이동이 가능하도록 관통홀(83)이 복수개 형성된다.

따라서, 상기 냉매분리기(51)에 의해 분리된 상기 기체냉매(31)가 냉방회로(89)로 회송되도록 제2냉매토출구(75)와 상기 냉각수(27)가 토출되는 제2냉각수토출구(77)가 구비되며, 상기 제2냉매토출구(75)는 상기 제2냉각수토출구(77)보다 중력 방향으로 상방에 이격되어 위치되도록 한다.

상기 냉매분리기(51)의 내부에 유입되는 상기 기체냉매(31)가 상기 냉각수(27)와 혼입되지 않고, 상기 제2냉각수토출구(77)에 유입되지 않도록 상기 기체냉매(31)의 유동방향을 상측으로 제한하는 유동제한부(85)를 구비한다.

또한, 상기 냉매분리판(79)은 상기 기체냉매(31)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 위치되며, 상기 냉매분리기(51)의 내부를 감싸는 형상을 포함하여 형성함으로써, 분리된 상기 기체냉매(31)가 제2냉매토출구(75)로 배출될 때, 상기 공기가 혼입되어 배출되지 않도록 하고, 상기 기체냉매(31)가 적정량 배출되면 상기 냉매분리판이 하강하면서 상기 제2냉매토출구를 막아 상기 공기(33)가 배출되지 않도록 한다.

즉, 상기 냉매분리기(51) 내부의 상기 냉각수(27)는 상기 제2냉매토출부보다 중력 방향으로 하방에 위치된 기설정된 높이(87)로 유지되도록 상기 냉매분리기(51)의 내부에서 유동하며, 상기 기체냉매(31)가 완전히 배출되어지면, 상기 냉매분리판(79)이 상기 기설정된 높이(87)에서 공기가 유입되지 않도록 상기 제2냉매토출구(75)를 차단한다.

도 9을 참조하면, 상기 공기와 상기 기체냉매(31) 사이에 구비되는 상기 냉매분리기(51)는 비중을 맞추기 위해 내부에 가스가 저장된 가스주입부(81)를 더 구비하여 결합될 수 있다.

또한, 상기 상기냉매분리판(79)에 의해 분리된 상기 공기(33)를 배출하기 위해 상기 냉매분리기(51)의 상측에 압력캡(53)을 더 구비하여 배출되게 된다.

따라서, 두번째 실시예의 상기 냉매분리기(51)에 의해 분리된 상기 냉각수(27)는 전장부품(57)을 통과해 상기 탱크의 유입부(5)로 연결되며, 분리된 상기 기체냉매(31)는 상술한 바와 같이 상기 냉방회로(89)로 회송되는데, 상기 냉각코어(43)와 상기 콤프레셔(47) 사이에 연결되어 배출된다.

본 발명의 냉각시스템을 제어하는 방법으로서, 도 10 내지 12를 참조하면, 현재 주행상태를 기반으로 상기 냉방회로(89)의 현재 냉방부하 및 상기 냉각회로(91)의 현재 냉각부하를 산출하는 단계(S40); 산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율을 산출하는 단계(S50); 및 산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율을 기반으로 상기 격막(9)의 이동을 제어하는 단계(S60); 를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 냉각부하와 상기 냉방부하의 비율을 산출하여, 상기 엑추에이터(11)에 연결된 회로에 의해 상기 격막을 가변 하여 각각 우선으로 하는 부하를 제어하게 된다.

따라서, 상기 격막(9)의 이동을 제어하는 단계(S60) 이전에, 네비게이션 정보를 이용하여 기설정된 시간 또는 기설정된 거리 이후에 예상되는 예상 주행상태를 기반으로 냉방회로(89)의 예상 냉방부하 및 냉각회로(91)의 예상 냉각부하를 산출하는 단계(S23); 및 산출한 예상 냉방부하와 예상 냉각부하 사이의 비율을 산출하는 단계(S24); 를 더 포함한다.

즉, 고객이 네비게이션에 목적지를 입력(S10)하지 않고 주행하는 경우, 현재 상태로 에너지 사용 계산 및 냉각시스템을 제어(S30)하기 시작하고 이때의 현재 주행상태를 우선으로 함으로 현재 냉방부하 비율(a) 및 현재 냉각부하 비율(b)를 계산(S40)하여 현재 각각의 비율에 맞게 상기 콘덴서와 상기 라디에이터의 비율(D)을 판단(S50)하게 된다.

따라서, 현재의 비율(D)에 맞게 냉각시스템을 제어를 실시(S60)함으로써, 상기 냉방부하가 높아졌을 시에 상기 냉매가 흐르는 상기 냉각튜브의 수를 늘려 냉방을 우선으로 실시하게 되며, 상기 냉각부하가 높아졌을 시에 상기 냉각수가 흐르는 상기 냉각튜브의 수를 높여 우선적으로 실시하게 된다.

차량이 현재 주행 중에 냉각시스템의 안정화 속도가 있기 때문에 즉각적으로 대응하기에는 무리가 있어, 이를 보완하기 위해서는, 차량의 네비게이션에 목적지를 입력(S10)함으로써, 네비게이션 정보를 이용하여 에너지사용 예측 및 선행 냉각시스템 제어를 실시(S21)할 수 있도록 한다.

즉, 목적지에 도착(S20)하기 전까지 몇분후 예상 냉방부하 비율(a') 및 예상 냉각부하 비율(b')를 계산(S23)하여 현재 냉방부하 비율(a) 및 현재 냉각부하 비율(b)계산(S22)과의 비례 관계식을 통해 좌표의 기울기(C)를 알 수 있다(S24).

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 기울기(C)의 각도에 따라 현재 기준으로 몇분후의 미래를 360도로 예측이 가능하며, 예측된 미래에 대응하는 냉각/냉방/동등, 냉방우선, 냉각우선 중 한가지로 판단하여 해당되는 각도에 맞게 선행 냉각시스템 제어를 실시(S25)하게 된다.

따라서, 고객의 미래 상태를 예측하고 상기 냉각부하 및 상기 냉방부하의 에너지 사용량을 예측할 수 있도록 한다.

또한, 고객이 네비게이션의 선택된 이동경로를 파악하는데 도로의 기울기와 외기온도, 예상 차속, 주행가능 최고속도, 교통량 및 제한속도 등의 각 셀의 고려인자를 이용하여 몇분후 상기 냉방부하와 냉각부하를 미리 예측 계산하며, 시스템 안정성을 고려하여 미리 각각의 비율을 결정하여 상기 격막(9)을 가변시킨다.

또한, 만약 혹시 모를 갑작스러운 돌발 상황 발생시 예측 계산을 종료하며, 예측차와 다를 경우 현재 상태로 보정하게 되는데 목표온도와 현재 실내온도, 현재 차량 탑승인원, 차량의 중량, 연료량 및 엑셀패달개도량 등의 각 셀의 고려인자를 이용하여 현재 상태로 보정하게 된다.

여기서의 상기 냉방부하는 사람수와 일사량, 외기온도 및 실내 목표온도 등을 센싱받아 계산하며, 상기 냉각부하는 차속과 엑셀패달개도량, 등판 및 외기온 등을 센싱받아 계산한다.

본 발명의 상기 격막(9)을 가변하여 상기 냉각튜브의 수를 결정할 수 있는 제어 단계에서는, 산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율(D)과, 산출한 예상 냉방부하와 예상 냉각부하 사이의 비율의 변화(C)를 기반으로, 상기 격막(9)의 이동을 제어하는 단계로 이루어지는 냉각시스템 제어방법이다.

따라서, 차량의 네비게이션 목적지 정보를 이용하여 미래의 에너지 사용량을 예측하고 선제적으로 대응함으로써, 차량의 최적상태 유지 및 연비/전비 향상에 기여하여 효율을 극대화할 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 냉각튜브
3; 탱크
5; 탱크의 유입부
7; 탱크의 토출부
9; 격막
11; 엑추에이터
13; 가이드
15; 가이드오링
17; 격막오링
19; 와서
21; 샤프트
23; 샤프트홀더
27; 냉각수
29; 냉매
31; 기체냉매
33; 공기
35; 제1기액분리기
36; 제1공간
37; 냉각수분리기
39; 제1밸브
41; 팽창밸브
43; 냉각코어
45; 열교환
47; 콤프레셔
49; 제2기액분리기
51; 냉매분리기
53; 압력캡
55; 제2밸브
57; 전장부품
59; 냉각수분리판
61; 유입구
63; 제1냉매토출구
65; 제1냉각수토출구
67; 콕
69; 관통홀
71; 콕오링
73; 유입구
75; 제2냉매토출구
77; 제2냉각수토출구
79; 냉매분리판
81; 가스주입부
83; 관통홀
85; 유동제한부
87; 기설정된 높이
89; 냉방회로
91; 냉각회로
a; 현재 냉방부하 비율
b; 현재 냉각부하 비율
a'; 예상 냉방부하 비율
b'; 예상 냉각부하 비율

Claims

제1냉각유체와 제2냉각유체가 내부에 유동되며, 복수개를 이루어 병렬로 배열된 냉각튜브;
상기 복수개의 냉각튜브에 상기 제1냉각유체 또는 상기 제2냉각유체가 유동되도록 상기 복수개의 냉각튜브와 연통된 탱크; 및
상기 탱크 내부에 위치되어 상기 제1냉각유체가 유동되는 제1공간과 상기 제2냉각유체가 유동되는 제2공간으로 분리하며, 상기 탱크에 상기 복수개의 냉각튜브가 배열된 방향으로 직선 이동 가능하게 결합된 격막;
을 포함하는 냉각장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 냉각튜브가 배열된 방향으로 연장되고, 상기 격막과 나사 결합된 가이드; 및
상기 가이드를 회전시킴으로써 격막을 직선 이동시키는 엑추에이터;를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 2에 있어서,
상기 격막의 외측면과 상기 탱크의 내측면 사이에 격막오링이 체결되며;
상기 격막과 상기 가이드의 사이에 가이드오링 및 와셔가 체결되는 것
을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 2에 있어서,
상기 격막 및 상기 가이드에는 사각 나사 또는 톱니 나사 형태의 나사산이 형성된 것
을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 1의 냉각장치를 포함한 냉각시스템으로서,
상기 제1냉각유체는 냉매이며, 상기 제1냉각유체가 내부에 유동되도록 제1공간과 연결되고, 실내공조용 냉각코어가 구비된 냉방회로; 및
상기 제2냉각유체는 냉각수이며, 상기 제2냉각유체가 내부에 유동되도록 제2공간과 연결되고, 상기 제2냉각유체가 전장부품과 열교환 가능하게 연결된 냉각회로;
를 더 포함하는 냉각시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 냉방회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 기체를 분리하는 제1기액분리기가 구비되고,
제1기액분리기에서 분리된 기체는 상기 탱크의 상기 제1공간으로 다시 유입되는 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 냉방회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 상기 냉각수를 비중 차이를 이용하여 분리하는 냉각수분리기가 구비되고,
상기 냉각수분리기는 분리한 상기 냉각수가 상기 냉각회로로 회송되도록 상기 냉각회로와 연결된 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 냉매는 액체 상태에서 상기 냉각수보다 비중이 크고,
상기 냉각수분리기에는 상기 냉각회로와 연결되어 상기 냉각수가 토출되는 제1냉각수토출구가 상기 냉매가 토출되는 제1냉매토출구보다 중력 방향으로 상방에 위치되며,
상기 제1냉각수토출구에 구비되어 상기 냉각수의 유동을 허용하거나 차단하는 제1밸브가 구비된 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 냉매는 액체 상태에서 상기 냉각수보다 비중이 크고,
상기 냉각수분리기에는 상기 냉각회로와 연결되어 상기 냉각수가 토출되는 상기 제1냉각수토출구가 상기 냉매가 토출되는 상기 제1냉매토출구보다 중력 방향으로 상방에 위치되며,
상기 냉각수분리기의 내부에서 평면 방향으로 연장되고, 상하 방향으로 이동 가능하게 위치되며, 액체 상태의 상기 냉매보다 비중이 작고, 상기 냉각수보다 비중이 크며, 상부와 하부 사이의 유체 이동이 가능한 관통홀이 형성된 냉각수분리판이 구비된 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 냉각수분리판은 상기 냉각수분리기의 내부에서 최대로 상승된 상태에서 상기 제1냉각수토출구를 차단하는 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 냉각회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 기체를 분리하는 제2기액분리기가 구비된 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 제2기액분리기에서 배출된 기체를 냉각시킨 상태로 액체 상태의 상기 냉매를 비중 차이를 이용하여 분리하는 냉매분리기가 구비되고,
상기 냉매분리기는 분리한 상기 냉매가 상기 냉방회로로 회송되도록 상기 냉방회로와 연결된 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 냉방회로에는 상기 탱크에서 배출된 유체 중 상기 냉매를 비중 차이를 이용하여 분리하는 냉매분리기가 구비되고, 상기 냉매분리기는 분리한 상기 냉매가 상기 냉방회로로 회송되도록 냉방회로와 연결되며,
상기 냉매는 기체 상태에서 상기 냉각수보다 비중이 작고, 공기보다 비중이 크며,
상기 냉매분리기에는 냉방회로와 연결되어 냉매가 토출되는 제2냉매토출구가 냉각수가 토출되는 제2냉각수토출구보다 중력 방향으로 상방에 위치되며,
상기 냉매분리기의 내부에서 평면 방향으로 연장되고, 상하 방향으로 이동 가능하게 위치되며, 기체 상태의 상기 냉매보다 비중이 작고, 공기보다 비중이 크며, 상부와 하부 사이의 유체 이동이 가능한 관통홀이 형성된 냉매분리판이 구비된
것을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 냉각수는 상기 제2냉매토출부보다 중력 방향으로 하방에 위치된 기설정된 높이로 유지되도록 상기 냉매분리기의 내부에서 유동되고,
상기 냉매분리판은 상기 기설정된 높이에서 상기 제2냉매토출구를 차단하는 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 냉매분리판에는 내부에 가스가 저장된 가스주입부가 형성된 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 냉매분리기의 내부에는 상기 탱크에서 배출된 유체의 유동방향을 제한하는 유동제한부가 구비된 것
을 특징으로 하는 냉각시스템.
청구항 5의 냉각시스템을 제어하는 방법으로서,
현재 주행상태를 기반으로 냉방회로의 현재 냉방부하 및 냉각회로의 현재 냉각부하를 산출하는 단계;
산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율을 산출하는 단계; 및
산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율을 기반으로 격막의 이동을 제어하는 단계;
를 포함하는 냉각시스템의 제어방법.
청구항 17에 있어서,
격막의 이동을 제어하는 단계 이전에, 네비게이션 정보를 이용하여 기설정된 시간 또는 기설정된 거리 이후에 예상되는 예상 주행상태를 기반으로 냉방회로의 예상 냉방부하 및 냉각회로의 예상 냉각부하를 산출하는 단계; 및
산출한 예상 냉방부하와 예상 냉각부하 사이의 비율을 산출하는 단계;를 더 포함하고,
격막의 이동을 제어하는 단계에서는, 산출한 현재 냉방부하와 현재 냉각부하 사이의 비율과 산출한 예상 냉방부하와 예상 냉각부하 사이의 비율의 변화를 기반으로 격막의 이동을 제어하는 단계;
를 포함하는 냉각시스템의 제어방법.