KR20230064436A - 냉각수 제어 유닛 - Google Patents

Abstract

냉각수 제어 유닛이 개시된다. 본 실시 예에 따른 냉각수 제어 유닛은 제어 유닛에서 발생된 고온의 열 에너지와 냉각수가 갖는 저온의 열 에너지를 서로 간에 열교환을 통해 상기 제어 유닛의 안정적인 작동을 도모하고자 한다.

Description

냉각수 제어 유닛 {Coolant control unit}

본 실시 예는 친환경 차량에 구비된 각종 냉각 유닛 또는 가열 유닛 및 전력계통으로 공급되는 냉각수의 효율적인 공급과 냉각을 도모하기 위한 냉각수 제어 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관 차량의 환경적인 이슈로 인하여 전기차 등이 친환경 차량으로 보급이 확대되는 추세이다. 그러나 기존의 내연기관 차량의 경우 엔진의 폐열을 통하여 실내를 난방 할 수 있어 별도의 난방을 편리하게 실시할 수 있다.

최근에는 내연기관 차량 보다 환경을 고려하여 다양한 친환경 차량이 출시되고 있다. 일 예로 전기 구동식 자동차(Electric vehicle: EV)는 장래의 자동차 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 가장 가능성 높은 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다.

전기 구동식 자동차는 화학변화로 발생되는 전기에 의해 구동되는 연료전지 구동식과, 배터리의 전원을 통해 AC또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 2차 전지식 또는 배터리 전지식으로 대별되며, 열거된 것들 이외의 방식으로 전력을 공급하여 동력을 얻는 방식도 포함된다.

이러한 전기 구동식 자동차는 차량의 구동부에 전기를 공급할 경우 다량의 열이 발생된다. 또한, 전기 구동식 자동차는 발열이 발생될 경우 저항도 함께 상승하여 방전이 가속되고 충전효율이나 방전효율도 감소될 뿐만 아니라 수명이 단축되는 문제점이 있으므로 열을 적절히 냉각하기 위한 냉각수 순환회로가 설치된다.

그리고, 전기 구동식 자동차는 그 내부에 기존의 내연기관 자동차와 유사하게 실내공간의 냉방 및 난방을 위한 냉매 순환회로, 실내공기의 환기를 위한 공기 순환회로 등이 설치된다.

이와 같이, 전기 구동식 자동차는 상술한 배터리의 냉각수 순환회로뿐만 아니라 공기 순환회로, 냉매의 순환회로 등에 유체 흐름을 분배, 제어 내지 단속할 수 있는 다양한 종류의 밸브장치가 설치된다.

한편, 차량의 전동화로 인하여 차량의 실내뿐 만 아니라, 고전압배터리, 모터 등의 전장품들에 대한 열관리 필요성도 새로이 추가되었다. 즉, 전기 구동식 자동차의 경우 실내공간과 배터리, 전장품 들의 경우 각각 공조에 대한 필요성이 서로 상이하고, 이들을 독립적으로 대응하면서도 효율적으로 협업하여 에너지를 최대한 절약할 수 있는 기술이 필요한 것이다.

전장 부품들에 대한 냉각 시스템은 주로 전장품, 액추에이터 및 HSG(hybrid start and generator) 등을 냉각수를 이용하여 냉각하며, 혹한기에는 냉각수가 바이패스회로를 통해 라디에이터를 우회하도록 함과 동시에 PE부품(Power Electronics)의 폐열을 이용하여 배터리를 통과하게 함으로써 배터리를 승온시키는 구조로 이루어진다.

그런데 친환경 차량의 전장 냉각 시스템에서 냉각수의 유동을 제어하기 위한 부품들은 다수 컴포넌트(component)로부터 난방, 냉각, 폐열 회수 등의 다양한 용도를 만족시켜야 한다.

종래의 친환경 차량에 구비된 냉각수 밸브와 냉각수 펌프를 예를 들어 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 냉각수 밸브(10)와 냉각수 펌프(20, 30)들은 기 설치된 전정품에 인접하여 각각 서로 다른 위치에 이격된 상태로 개별적으로 차량에 장착되고, 상기 이격된 각각의 구성요소들을 소정의 길이로 연장된 호스를 매개로 연결된다.

일 예로 제어기(40)는 상기 냉각수 밸브(10)와 냉각수 펌프(20, 30)의 작동을 제어하기 위해 별도의 위치에 독립적으로 구비되어 있으며 상기 냉각수 밸브(10) 및 냉각수 펌프(20, 30)와 연결되고, 와이어 링(60)을 매개로 차량(30)과도 연결된다.

상기 종래의 냉각수 밸브(10)와 냉각수 펌프(20, 30)는 이동하는 냉각수를 이용한 별도의 냉각 회로가 구비되어 있지 않고, 상기 냉각수 펌프(20, 30)로 이동하는 냉각수만을 이용하여 방열을 실시해야 하므로 고 파워 냉각수용 펌프 개발에 한계가 있었다. 또한 상기 냉각수 밸브는 고온의 온도 조건에서 작동이 불가하여 허용 작동 전류가 낮아지는 문제점이 유발되었다.

또한 상기 냉각수 밸브(10)와 냉각수 펌프(20, 30)를 서로 간에 연결하기 위한 와이어 링(60)이 반드시 필요하게 되어 조립 공수 및 제조비용이 증가하며 부품 장착의 편의성이 떨어지는 문제점이 유발되었다.

대한민국등록특허 제10-1765578 B1(2012.07.10 공고)

본 실시 예들은 친환경 차량에 구비된 다양한 전장 부품들로 냉각수를 공급 및 통합하기 위한 냉각수 제어 유닛을 제공함과 동시에 상기 냉각수를 이용하여 상기 냉각수 제어 유닛 작동시 발생되는 고열을 안정적으로 냉각을 실시할 수 있는 냉각수 제어 유닛을 제공하고자 한다.

본 실시 예에 의한 냉각수 제어 유닛은 전체적인 외형을 이루는 하우징 부(100); 상기 하우징 부(100)의 내부에서 회전 가능하게 설치되고, 냉각수의 이송방향을 전환하기 위해 구비된 밸브 유닛(200); 상기 하우징 부(100)에 결합된 냉각수 펌프 유닛(300); 상기 밸브 유닛(200)을 구동 시키기 위해 구비된 구동 모터부(400); 상기 밸브 유닛(200)과, 상기 냉각수 펌프 유닛(300) 및 구동 모터부(400)의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛(500); 상기 제어 유닛(500)이 내장되고, 상기 냉각수가 유입되는 냉각수 유입부(610)가 형성되며, 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지가 상기 냉각수 유입부(610)를 통해 유입된 냉각수와 열전달을 통해 열교환이 이루어지면서 상기 제어 유닛(500)에 대한 냉각이 이루어지는 제어기 하우징(600)을 포함한다.

상기 하우징 부(100)는 상기 하우징 부(100)로 공급될 냉각수가 저장되는 냉각수 리저버(110); 상기 냉각수 유입부(610) 또는 상기 냉각수 리저버(110)를 통해 이송된 냉각수가 배출되도록 형성된 냉각수 출구부(120)를 더 포함한다.

상기 제어기 하우징(600)은 상기 하우징 부(100)와 상이한 재질이 사용된다.

상기 제어기 하우징(600)은 열전달율이 높은 재질이 사용된다.

상기 제어기 하우징(600)은 상기 제어 유닛(500)이 수용되도록 제어기 수용부(602)가 형성되고, 상기 제어 유닛(500)과 상기 제어기 수용부(602) 사이에는 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지를 상기 제어기 수용부(602)로 열전달이 이루어지도록 열전달층(604)이 형성된다.

상기 제어기 수용부(602)에는 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지가 상기 냉각수 유입부(610)의 연장된 경로를 따라 열전달이 이루어질 때 방향성을 부여하기 위해 형성된 열전달 유도부(606)를 더 포함한다.

상기 열전달 유도부(606)는 박판 형태로 형성되고, 상기 냉각수 유입부(610)가 유입되는 방향에서부터 소정의 길이로 연장된다.

상기 열전달 유도부(606)는 상기 제어기 수용부(602)의 내측 바닥면에 소정의 길이로 형성된 제1 열전달 유도부(606a); 상기 제1 열전달 유도부(606a)의 연장된 단부에서 상기 제어기 수용부(602)의 내측 가장 자리를 따라 연장된 제2 열전달 유도부(606b)를 포함한다.

상기 열전달 유도부(606)는 상기 제어기 수용부(602)에서 양각 형태 또는 음각 형태 중의 어느 하나의 형태로 형성된다.

상기 냉각수 펌프 유닛(300)은 친환경 차량에 구비된 전력계통 유닛으로 냉각수를 공급하기 위해 구비된 제1 냉각수 펌프(310); 상기 친환경 차량에 구비된 배터리 유닛 또는 배터리와 연계된 전장품으로 냉각수를 공급하기 위해 구비된 제2 냉각수 펌프(320)를 포함한다.

상기 냉각수 유입부(610)는 상기 제1 냉각수 펌프(310)로 저온의 냉각수를 공급함과 동시에 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지와 열전달이 이루어지도록 구비된 제1 냉각수 유입부(612); 상기 제2 냉각수 펌프(320)로 저온의 냉각수를 공급함과 동시에 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지와 열전달이 이루어지도록 구비된 제2 냉각수 유입부(614)를 포함한다.

상기 냉각수 리저버(110)에는 내부 공간을 서로 간에 독립적으로 구획 및 저장되도록 격벽(113)이 형성된다.

상기 제어기 하우징(600)과 결합되고, 상기 구동 모터부(400)가 내부에 수납되는 하우징 커버(700)를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 진환경 자동차에 탑재된 전력 계통 전장품 또는 배터리 전장품으로 공급되는 냉각수를 통합적으로 관리하고, 제어기 하우징과 외부 공기와의 열교환을 통한 공랭식 방열과, 상기 제어 유닛에서 발생되는 고온의 열에너지와 냉각수와의 열전도 방식을 이용한 열교환을 통해 제어 유닛의 안정적인 냉각을 도모할 수 있다.

본 실시 예들은 펌프 유닛과 구동 모터부와 밸브 유닛 및 제어 유닛이 일체화된 냉각수 제어 유닛을 제작하기 편리하게 구성함으로써 작업자의 작업성 향상과 제작 비용을 절감시킬 수 있다.

본 실시 예들은 제어 유닛에서 발생된 열에너지를 제어기 하우징과 냉각수의 이동에 의한 열전달로 방열을 실시하여 다양한 온도 변화 및 사용 장소의 변경에 상관없이 안정적으로 작동이 가능한 냉각수 제어 유닛을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 친환경 차량에 구비된 냉각수 밸브와 냉각수 펌프를 도시한 도면.
도 2는 본 실시 예에 의한 냉각수 제어 유닛의 분해 사시도.
도 3 내지 도 4는 본 실시 예에 의한 냉각수 제어 유닛을 다양한 각도에서 바라본 결합 사시도.
도 5는 도 4의 종 단면도.
도 6 내지 도 7은 본 실시 예에 의한 제어기 하우징을 도시한 도면.
도 8은 도 7의 결합 단면도.
도 9는 본 실시 예에 의한 제어기 하우징에 구비된 열전달 유도부를 도시한 평면도.
도 10은 본 실시 예에 의한 열전달 유도부의 변형 실시 예를 도시한 도면.
도 11은 본 실시 예에 의한 열전달 유도부의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 12 내지 도 15는 본 실시 예에 의한 냉각수 제어 유닛의 작동 상태도.

본 개시물의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시물은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시물의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시물의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시물은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)"이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시물을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.

참고로 도 2는 본 실시 예에 의한 냉각수 제어 유닛의 분해 사시도 이고, 도 3 내지 도 4는 본 실시 예에 의한 냉각수 제어 유닛을 다양한 각도에서 바라본 결합 사시도 이며, 도 5는 도 4의 종 단면도 이고, 도 6 내지 도 7은 본 실시 예에 의한 제어기 하우징을 도시한 도면이며, 도 8은 도 7의 결합 단면도 이다.

첨부된 도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 실시 예에 의한 냉각수 제어 유닛(1)은 하우징 부(100)와, 밸브 유닛(200)과, 냉각수 펌프 유닛(300)과, 구동 모터부(400)와, 제어 유닛(500) 및 제어기 하우징(600)을 포함한다. 또한 상기 제어기 하우징(600)의 일측을 커버하기 위해 하우징 커버(700)를 더 포함한다.

상기 하우징 부(100)는 냉각수 제어 유닛(1)의 전체적인 외형을 이루고, 상기 밸브 유닛(200)은 상기 하우징 부(100)의 내부에서 회전 가능하게 설치되며, 상기 냉각수의 이송방향을 전환하기 위해 구비된다.

상기 밸브 유닛(200)은 일 예로 6way valve가 사용되나 3way valve 또는 8way valve가 사용되는 것도 가능할 수 있다. 상기 밸브 유닛(600)은 냉각수이 이동 방향이 변경되도록 원주 방향에 복수의 통공이 형성되고, 후술할 구동 모터부(400)와 축 결합되는 회전 축이 구비된 실린더(202)와, 상기 실린더(202)의 외측에 결합되는 제1 실부(204)와, 상기 실린더(202)의 상측에 구비된 제2 실부(206)와, 상기 실린더(202)의 하측에 구비된 제3 실부(208)을 포함한다.

상기 냉각수 펌프 유닛(300)은 상기 하우징 부(100)에 결합되어 친환경 차량에 냉각수가 필요한 전장품으로 공급하기 위해 구비된다.

상기 구동 모터부(400)는 상기 밸브 유닛(200)을 구동 시키기 위해 구비되고, 상기 제어 유닛(500)은 상기 밸브 유닛(200)과, 상기 냉각수 펌프 유닛(300) 및 구동 모터부(400)의 작동을 제어하기 위해 구비된다.

상기 제어기 하우징(600)은 상기 제어 유닛(500)이 내장되고, 냉각수가 유입되는 냉각수 유입부(610)가 형성되며, 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지가 상기 냉각수 유입부(610)를 통해 유입된 냉각수와 열전달을 통해 열교환이 이루어지면서 상기 제어 유닛(500)에 대한 냉각을 도모하기 위해 구비된다.

특히 상기 제어기 하우징(600)은 외기와 공랭식으로 냉각이 이루어지고, 상기 냉각수 유입부(610)를 통해 흡입된 저온의 냉각수에 의해 전달된 저온의 열 에너지와, 상기 제어 유닛(500)이 작동되면서 발생된 고온의 열 에너지와의 열교환을 통한 냉각을 도모할 수 있으며 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 하우징 부(100)는 상기 상기 하우징 부(100)로 공급될 냉각수가 저장되는 냉각수 리저버(110)와, 상기 냉각수 유입부(610) 또는 상기 냉각수 리저버(110)를 통해 이송된 냉각수가 배출되도록 형성된 냉각수 출구부(120)를 더 포함한다.

상기 하우징 부(100)는 도면 기준으로 좌측과 우측에 펌프 유닛(300)이 일체로 결합되고, 후술할 제어기 하우징(600) 및 커버(700)와도 일체로 결합하여 냉각수의 안정적인 공급과 함께 제어기 하우징(600)에 탑재된 제어 유닛(500)에 대한 냉각을 동시에 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 제어 유닛(500)은 제어를 위한 구성을 단일 구성으로 상기 밸브 유닛(200)과, 상기 냉각수 펌프 유닛(300) 및 구동 모터부(400)에 대한 제어를 모두 실시할 수 있어 통합적인 제어를 편리하게 실시할 수 있다.

특히 상기 밸브 유닛(200)과, 상기 냉각수 펌프 유닛(300) 및 구동 모터부(400)에 개별 제어기를 장착하지 않고서도 상기 제어 유닛(500)을 통한 단일 제어가 가능하여 제작비용 절감과 동시에 제어 안정성도 동시에 향상될 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 일 예로 다수의 전자 소자가 실장된 PCB 기판을 포함한다. 상기 전자 소자는 작동시 소정의 온도로 발열이 발생되고, 다수의 전자 소자가 동시에 발열 될 경우 고온의 온도로 열이 발생하게 되므로 냉각을 위한 구성이 필수적으로 수반되어야 한다.

본 실시 예는 상기 제어 유닛(500)에 대한 냉각을 위해 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 고온의 열 에너지를 전달받는 제어기 하우징(600)을 통해 일차적인 열전달을 실시하여 상기 전자 소자에서 발생되는 열에너지를 전도 및 확산을 통해 상기 제어 유닛(50)의 과열을 예방하고 안정적인 작동을 가능하게 할 수 있다.

상기 제어 유닛(500)은 단일 구성으로 상기 밸브 유닛(200)과, 상기 냉각수 펌프 유닛(300) 및 구동 모터부(400)의 작동을 모두 통합적으로 제어할 수 있어 냉각수 제어 및 공급에 따른 효율성이 향상되고, 친환경 차량에 구비된 각종 전장품으로 냉각수를 안정적으로 공급 시켜 연비 향상 및 작동 안정성을 동시에 향상 시킬 수 있다.

또한 친환경 차량에 탑재된 배터리에 대한 승온이 필요할 경우 제어 유닛(500)에서 발생된 고온의 열 에너지와 열교환되어 승온된 냉각수를 상기 배터리 모듈로 공급하여 소정의 온도로 승온하도록 제어하는 것도 가능할 수 있다.

상기 제어기 하우징(600)은 상기 하우징 부(100)와 상이한 재질이 사용되는데, 일 예로 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열을 빠르게 전도시키기 위해 열전달율이 높은 재질이 사용된다. 일 예로 상기 제어기 하우징(600)은 알루미늄이 사용되나 열전달율이 높은 다른 재질이 사용되는 것도 가능할 수 있다.

또한 제어기 하우징(600)은 주변 공기와 공냉식으로 방열이 가능하여 전도된 열을 공기와 열교환을 통해 공냉식으로도 냉각을 실시할 수 있어 공기의 온도가 낮을수록 방열 성능이 향상된다.

첨부된 도 6을 참조하면, 제어기 하우징(600)은 상기 제어 유닛(500)이 수용되도록 제어기 수용부(602)가 형성되고, 상기 제어 유닛(500)과 상기 제어기 수용부(602) 사이에는 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지를 상기 제어기 수용부(602)로 열전달이 이루어지도록 열전달층(604)이 형성된다.

상기 열전달층(604)은 일 예로 열전도 페이스트(thermal conductive paste)가 사용될 수 있으며 소정의 두께로 상기 제어기 수용부(602)의 내측에 도포되어 상기 제어 유닛(500)과 밀착된 상태가 유지된다.

상기 열전달층(604)은 일 예로 시트 형태로 구성되는 것도 가능하고, 이 경우 박막의 열전달 시트가 단일 또는 복수로 적층되어 상기 제어 유닛(500)과 밀착된 상태가 유지된다. 참고로 열전달층(604)이 제어 유닛(500)과 밀착되는 위치는 전자 소자가 실장된 상면의 반대편인 하면과 밀착된다.

첨부된 도 7 내지 도 11을 참조하면, 제어기 수용부(602)는 소정의 깊이로 형성된 홈에 해당되고, 상기 제어기 수용부(602)에 상기 제어 유닛(500)이 삽입된 상태로 조립된다.

본 실시 예는 상기 제어 유닛(500)에 대한 신속한 열전도 및 안정적인 방열을 위해 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지가 상기 냉각수 유입부(610)의 연장된 경로를 따라 열전달이 이루어질 때 방향성을 부여하기 위해 열전달 유도부(606)가 형성된다.

즉 상기 냉각수 유입부(610)와 마주보는 위치에 상기 열전달 유도부(606)가 배치됨으로써 제어 유닛(500)에 밀착된 열전달 유도부(606)로 고온의 열 에너지가 집중됨과 동시에 상기 열전달 유도부(606)의 연장된 경로를 따라 이동이 이루어지게 된다.

또한 상기 냉각수 유입부(610)로 유입된 저온의 냉각수는 상기 열전달 유도부(606)로 집중된 열 에너지와 열 전달이 이루어지게 되면서 상기 제어 유닛(500)에 대한 냉각을 신속하게 실시할 수 있다. 참고로 상기 열전달 유도부(606)를 제외한 나머지 영역에서도 접촉에 따른 열전달이 이루어지게 되고, 상기 열전달 유도부(606)로는 더 많은 열이 집중 및 이동이 이루어지게 된다.

상기 열전달 유도부(606)는 박판 형태로 형성되고, 상기 냉각수 유입부(610)가 유입되는 방향에서부터 소정의 길이로 연장된다. 상기 열전달 유도부(606)는 우선적으로 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지를 전달받아 냉각수 유입부(610)를 통해 이동하는 저온의 냉각수와 열교환이 이루어지도록 함으로써 신속한 냉각을 가능하게 하여 고온으로 발열하는 다수의 전자 소자에서 오작동을 예방하고 안정적으로 제어 유닛(500)이 작동하도록 할 수 있다.

상기 열전달 유도부(606)는 도면에 도시된 형태 이외에도 다른 형태로 다양하게 변경될 수 있으며, 도면에 도시된 형태로 한정하지 않는다.

또한 열전달 유도부(606)는 열이 발생되는 전자 소자가 과열되지 않도록 도면에 도시된 배치 상태로 한정하지 않고 제어기 수용부(602)의 가장자리에서 한번 더 분기되어 연장되는 것도 가능할 수있다.

첨부된 도 10을 참조하면, 본 실시 예에 의한 열전달 유도부(606)는 제어기 수용부(602)의 내측 바닥면에 소정의 길이로 형성된 제1 열전달 유도부(606a)와, 상기 제1 열전달 유도부(606a)의 연장된 단부에서 상기 제어기 수용부(602)의 내측 가장 자리를 따라 연장된 제2 열전달 유도부(606b)를 포함한다.

상기 제1 열전달 유도부(606a)는 냉각수 유입부(610)와 가장 인접한 위치에 형성되는 것이 바람직하나, 제어기 수용부(602)의 레이아웃에 따라 도면에 도시된 위치 또는 다른 위치로 변경될 수 있다.

상기 제2 열전달 유도부(606b)는 제1 열전달 유도부(606a)를 통해 전달된 열에너지가 다수의 전자 소자가 배치된 위치로 집중되지 않고 상기 제어기 수용부(602)의 내측 가장 자리를 따라 유도된 이후에 확산 되도록 함으로써 열에너지가 이동되지 못하고 다수의 전자 소자가 집중된 위치로 집중되어 고온으로 상승될 수 있는 환경을 최소화 하여 안정적인 열전도를 실시할 수 있다.

상기 제2 열전달 유도부(606b)는 제어기 수용부(602)의 내측 가장 자리를 따라 연장되나 레이 아웃에 따라 도면에 도시된 위치를 제외한 위치로 연장되는 것도 가능할 수 있다.

상기 열전달 유도부(606)는 상기 제어기 수용부(602)에서 양각 형태 또는 음각 형태 중의 어느 하나의 형태로 형성되며 특별히 특정 형태로 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

첨부된 도 11을 참조하면, 본 실시 예에 의한 열전달 유도부(606)는 제어기 수용부(602)의 내측 바닥면에 소정의 길이로 연장된 제1 열전달 유도부(606a)의 구성은 동일하고, 상기 제1 열전달 유도부(606a)에서 상기 제어기 수용부(602)의 내측을 향해 소정의 길이로 연장된 제3 열전달 유도부(606c)가 구비된다.

상기 제3 열전달 유도부(606c)는 일 예로 소정의 두께를 갖는 판 형태로 형성되어 알루미늄 재질의 제어기 하우징(600)의 내측에 삽입된 상태로 결합될 수 있다. 상기 제3 열전달 유도부(606c)는 제어기 하우징(600)의 일측면으로 상기 제1 열전달 유도부(606a)에서 전달된 열을 전도시켜 냉각수 유입부(610)를 따라 이동하는 저온의 냉각수와 열교환을 보다 원활하게 함으로써 상기 제어 유닛(500)에 대한 냉각을 도모할 수 있다.

이 경우 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지는 상기 열전달 유도부(606)를 통한 열전도와 함께 상기 제어기 하우징(600)을 통한 열전도 및 상기 제어기 하우징(600)의 외측에서 공랭식으로 방열을 실시할 수 있어 상기 제어 유닛(500)에 대한 신속한 방열을 가능하게 할 수 있다.

상기 냉각수 펌프 유닛(300)은 친환경 차량에 구비된 전력계통 유닛으로 냉각수를 공급하기 위해 구비된 제1 냉각수 펌프(310)와, 상기 친환경 차량에 구비된 배터리 유닛 또는 배터리와 연계된 전장품으로 냉각수를 공급하기 위해 구비된 제2 냉각수 펌프(320)를 포함한다.

일 예로 상기 제1 냉각수 펌프(310)는 친환경 차량에 구비된 전력 계통 전장품으로 냉각수를 공급하기 위해 구비된다. 일 예로 친환경 차량에 구비된 모터 콘트롤 제어기를 향해 소정의 유속으로 냉각수를 가압 및 공급하도록 작동됨으로써 상기 모터 콘트롤 제어기에 대한 냉각을 도모할 수 있다.

참고로 제1 냉각수 펌프(310)가 공급되는 전장품을 모터 콘트롤 제어기로 한정하여 설명하였으나 다른 전력 계통 전장품에도 공급될 수 있다.

상기 제2 냉각수 펌프(320)는 친환경 차량에 구비된 배터리 전장품으로 냉각에 필요한 냉각수를 소정의 유속으로 가압하여 냉각을 도모하기 위해 구비된다.

상기 제1 냉각수 펌프(310)와 제2냉각수 펌프(320)는 각각 모터 하우징(미도시)과, 스테이터(미도시)와, 로터(미도시)와, 임펠러 하우징(미도시) 및 임펠러(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 냉각수 펌프(310)는 상기 하우징 부(100)를 정면에서 바라볼 때 좌측에 결합되고, 제2 냉각수 펌프(320)는 우측에 결합된다.

상기 냉각수 출구부(120)는 상기 제1 냉각수 펌프(310)와 연결된 제1 냉각수 출구부(122)와, 상기 제2 냉각수 펌프(320)와 연결된 제2 냉각수 출구부(124)를 포함한다.

제1 냉각수 출구부(122)는 전력계통 유닛으로 냉각수를 공급하기 위해 구비되고, 제2 냉각수 출구부(124)는 배터리 유닛 또는 이와 연계된 전장품으로 냉각수를 공급하기위해 구비된다.

상기 제1,2 냉각수 출구부(122, 124)는 냉각수가 이동되도록 호스와 같은 연결부재가 클램프를 매개로 결합될 수 있다.

본 실시 예에 의한 냉각수 리저버(110)는 소정의 깊이로 연장되고 내부 공간이 격벽(113)을 매개로 구획되어 온도가 서로 다른 냉각수들이 섞이지 않고 각각 저장 및 유동 될 수 있다.

일 예로 상기 냉각수 리저버(110)는 상기 하우징 부(100)와 별도의 구성으로 독립되지 않고 일체형으로 형성되어 있어 부품의 단순화와 조립의 편의성 및 제작 단가를 줄일 수 있다.

상기 냉각수 리저버(110)는 소정의 직경과 길이로 연장되고, 전술한 제1 냉각수 펌프(310)로 냉각수를 공급하기 위한 제1 냉각수 리저버(112)와, 제2 냉각수 펌프(320)로 냉각수를 공급하기 위한 제2 냉각수 리저버(114)를 포함한다.

상기 제1,2 냉각수 리저버(112, 114)에는 소정의 냉각수가 유입된 상태가 유지됨으로써 펌프 유닛(300)의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.

상기 냉각수 유입부(610)는 상기 제1 냉각수 펌프(310)로 저온의 냉각수를 공급함과 동시에 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지와 열전달이 이루어지도록 구비된 제1 냉각수 유입부(612)와, 상기 제2 냉각수 펌프(320)로 저온의 냉각수를 공급함과 동시에 상기 제어 유닛(500)에서 발생된 열에너지와 열전달이 이루어지도록 구비된 제2 냉각수 유입부(614)를 포함한다.

제1,2 냉각수 유입부(610, 620)는 알루미늄 재질로 이루어져 있어 저온의 냉각수가 유입될 경우 제어기 하우징(600)의 전체로 저온의 열에너지가 전도되고, 상기 제어 유닛(500)에서 전달된 고온의 열에너지와 열교환이 이루어지게 된다.

본 실시 예는 상기 제어기 하우징(600)과 결합되고, 상기 구동 모터부(400)가 내부에 수납되는 하우징 커버(700)를 더 포함하고, 상기 커버(700)에 의해 제어기 하우징(600)에 수납된 제어 유닛(500)의 일측이 밀폐되게 결합된다.

상기 하우징 부(100)는 상기 냉각수 유입부(610) 또는 상기 냉각수 리저버(110)를 통해 이송된 냉각수가 배출되도록 형성된 냉각수 출구부(120)를 더 포함한다. 상기 제1 냉각수 출구부(122)는 제1 냉각수 펌프(310)로 공급된 냉각수가 배출되기 위해 구비되고, 제2 냉각수 출구부(124)는 제2 냉각수 펌프(320)로 공급된 냉각수가 배출되기 위해 구비된다.

첨부된 도 12를 참조하면, 본 실시 예는 냉각수 제어 유닛에 의해 전력계통 유닛과 배터리 유닛으로 승온된 냉각수를 공급하기 위해 제1 모드(M1)으로 작동될 수 있다.

상기 제1 모드(M1)는 제1,2 냉각수 리저버(112, 114)를 통해 냉각수가 유입된 후에 제1,2 냉각수 펌프(310, 320)를 통해 펌핑되어 전술한 제1,2 냉각수 출구부(122, 124)(도 3 참조)를 통해 냉각수가 각각 전력 계통 유닛과, 배터리 유닛으로 공급되어 승온을 실시할 수 있다. 참고로 제어 유닛(500)은 구동 모터부(400)를 제어하여 밸브 유닛(200)이 제1 모드(M1)에 해당되는 위치로 회전 되도록 제어한다.

첨부된 도 13을 참조하면, 본 실시 예는 냉각수 제어 유닛에 의해 전력계통 유닛으로는 승온된 냉각수를 공급하고, 배터리 유닛으로는 저온의 냉각수를 공급하기 위해 제2 모드(M2)로 작동될 수 있다.

상기 제2 모드(M2)는 제1 냉각수 유입부(612)를 통해 유입된 냉각수가 제1 냉각수 펌프(310)에 의해 펌핑되어 제1 냉각수 출구부(122)로 배출된다.

그리고 제2 냉각수 유입부(614)를 통해 유입된 냉각수는 제2 냉각수 펌프(320)에 의해 펌핑되어 제2 냉각수 출구부(124)로 배출된 후에 배터리 유닛으로 공급되어 냉각을 가능하게 할 수 있다.

첨부된 도 14를 참조하면, 본 실시 예는 냉각수 제어 유닛에 의해 전력계통 유닛으로는 냉각된 냉각수를 공급하고, 배터리 유닛으로도 저온의 냉각수를 공급하기 위해 제3 모드(M3)로 작동될 수 있다.

첨부된 도 15를 참조하면, 본 실시 예는 냉각수 제어 유닛이 초기 구동이 이루어지기 전에 하우징 부(100)에 잔존하는 공기를 모두 빼내고 냉각수를 유입하기 위해 작동되는 제4 모드(M4) 상태를 도시하였다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100 : 하우징 부
110 : 냉각수 리저버
120 : 냉각수 출구부
200 : 밸브 유닛
300 : 냉각수 펌프 유닛
310, 320 : 제1,2 냉각수 펌프
400 : 구동 모터부
500 : 제어 유닛
600 : 제어기 하우징
602 : 제어기 수용부
606 : 열전달 유도부
606a, 606b, 606c : 제1, 2, 3 열전달 유도부
610 : 냉각수 유입부
612, 614 : 제1,2 냉각수 유입부
700 : 하우징 커버

Claims (13)

1. 전체적인 외형을 이루는 하우징 부;
   상기 하우징 부의 내부에서 회전 가능하게 설치되고, 냉각수의 이송방향을 전환하기 위해 구비된 밸브 유닛;
   상기 하우징 부에 결합된 냉각수 펌프 유닛;
   상기 밸브 유닛을 구동 시키기 위해 구비된 구동 모터부;
   상기 밸브 유닛과, 상기 냉각수 펌프 유닛 및 구동 모터부의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛; 및
   상기 제어 유닛이 내장되고, 상기 냉각수가 유입되는 냉각수 유입부가 형성되며, 상기 제어 유닛에서 발생된 열에너지가 상기 냉각수 유입부를 통해 유입된 냉각수와 열전달을 통해 열교환이 이루어지면서 상기 제어 유닛에 대한 냉각이 이루어지는 제어기 하우징을 포함하는 냉각수 제어 유닛.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징 부는 상기 하우징 부로 공급될 냉각수가 저장되는 냉각수 리저버;
   상기 냉각수 유입부 또는 상기 냉각수 리저버를 통해 이송된 냉각수가 배출되도록 형성된 냉각수 출구부를 더 포함하는 냉각수 제어 유닛.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제어기 하우징은 상기 하우징 부와 상이한 재질이 사용되는 냉각수 제어 유닛.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제어기 하우징은 열전달율이 높은 재질이 사용되는 냉각수 제어 유닛.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제어기 하우징은 상기 제어 유닛이 수용되도록 제어기 수용부가 형성되고, 상기 제어 유닛과 상기 제어기 수용부 사이에는 상기 제어 유닛에서 발생된 열에너지를 상기 제어기 수용부로 열전달이 이루어지도록 열전달층이 형성된 냉각수 제어 유닛.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제어기 수용부에는 상기 제어 유닛에서 발생된 열에너지가 상기 냉각수 유입부의 연장된 경로를 따라 열전달이 이루어질 때 방향성을 부여하기 위해 형성된 열전달 유도부를 더 포함하는 냉각수 제어 유닛.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 열전달 유도부는 박판 형태로 형성되고, 상기 냉각수 유입부가 유입되는 방향에서부터 소정의 길이로 연장된 냉각수 제어 유닛.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 열전달 유도부는 상기 제어기 수용부의 내측 바닥면에 소정의 길이로 형성된 제1 열전달 유도부;
   상기 제1 열전달 유도부의 연장된 단부에서 상기 제어기 수용부의 내측 가장 자리를 따라 연장된 제2 열전달 유도부를 포함하는 냉각수 제어 유닛.
9. 제6 항에 있어서,
   상기 열전달 유도부는 상기 제어기 수용부에서 양각 형태 또는 음각 형태 중의 어느 하나의 형태로 형성된 냉각수 제어 유닛.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각수 펌프 유닛은 친환경 차량에 구비된 전력계통 유닛으로 냉각수를 공급하기 위해 구비된 제1 냉각수 펌프;
    상기 친환경 차량에 구비된 배터리 유닛 또는 배터리와 연계된 전장품으로 냉각수를 공급하기 위해 구비된 제2 냉각수 펌프를 포함하는 냉각수 제어 유닛.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 냉각수 유입부는 상기 제1 냉각수 펌프로 저온의 냉각수를 공급함과 동시에 상기 제어 유닛에서 발생된 열에너지와 열전달이 이루어지도록 구비된 제1 냉각수 유입부;
    상기 제2 냉각수 펌프로 저온의 냉각수를 공급함과 동시에 상기 제어 유닛에서 발생된 열에너지와 열전달이 이루어지도록 구비된 제2 냉각수 유입부를 포함하는 냉각수 제어 유닛.
12. 제2 항에 있어서,
    상기 냉각수 리저버에는 내부 공간을 서로 간에 독립적으로 구획 및 저장되도록 격벽이 형성된 냉각수 제어 유닛.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기 하우징과 결합되고, 상기 구동 모터부가 내부에 수납되는 하우징 커버를 더 포함하는 냉각수 제어 유닛.
    

Images