WO2022234951A1 - 듀얼 냉각수 히터 - Google Patents

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WO2022234951A1
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outlet
inlet
disposed
heating element
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PCT/KR2022/004121
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정현석
임차유
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한온시스템 주식회사
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    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids

Definitions

  • the embodiment relates to a dual coolant heater. More particularly, it relates to a dual coolant heater in which two coolant flow passages are formed in one coolant heater and the temperature of coolant moving along each flow passage is controlled.
  • the electric heater As a heat source additionally installed in a conventional electric vehicle, etc., there are a heat pump, an electric heater, and the like. Among them, the electric heater is widely used because it can be applied without significantly changing the design of the existing air conditioner.
  • Electric heaters are largely divided into air heating type heaters that directly heat the air blown into the interior of the vehicle, and fluid heating heaters (or coolant heaters) that indirectly heat air by heating cooling water that exchanges heat with air.
  • cooling water is supplied for heating the inside of a vehicle or increasing the temperature of the battery.
  • the battery module is a temperature-sensitive component, and when the cooling water temperature is increased for indoor heating in a configuration in which the battery cooling line and the indoor heating line are integrated, there is a risk of adversely affecting the battery life and efficiency due to the high water temperature. .
  • An object of the embodiment is to supply cooling water for increasing the battery temperature and heating the room at the same time to different target temperatures using one cooling water heater.
  • the main body on which the substrate is seated a flow path forming part connected to the main body and having a first flow path and a second flow path on one surface; a first heating element disposed on the other surface of the flow path forming part to heat the first flow path; a second heating element disposed on the other surface of the flow path forming part to heat the second flow path; and a control unit configured to respectively control the temperature and flow rate of the cooling water moving through the first flow path and the second flow path through temperature control of the first heating element and the second heating element.
  • the first flow passage and the second flow passage may include a curved portion and a straight portion.
  • the first flow path supplies cooling water for heating the battery
  • the second flow path supplies cooling water for indoor heating
  • the first flow path and the second flow path may be partitioned through a partition wall.
  • the first flow path includes a first inlet and a first outlet, and a temperature sensor is disposed at one side of the first outlet, and the control unit is configured such that the temperature value sensed by the temperature sensor exceeds a preset temperature.
  • the control unit may be characterized in that the operation of the first heating element is stopped.
  • the first outlet may be disposed apart from the partition wall than the first inlet.
  • the partition wall may be characterized in that a heat insulator is disposed.
  • the partition wall may have an air gap.
  • the second flow path may include a second inlet and a second outlet.
  • the first inlet and the first outlet may be arranged in opposite directions to the second inlet and the second outlet.
  • the first inlet and the second inlet may be disposed closer to the partition wall than the second outlet and the second outlet.
  • coolant heater is integrated into one heat pump system, space efficiency and weight reduction are possible.
  • FIG. 1 is a view showing a system structure of a dual coolant heater according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the dual coolant heater shown in FIG. 1;
  • Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 2
  • FIG. 4 is a view showing the arrangement structure of the heating element under the flow path of FIG. 3,
  • FIG. 5 is a view showing a first embodiment of the flow path structure shown in FIG. 3,
  • FIG. 6 is a view showing a second embodiment of the flow path structure shown in FIG. 3 .
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or more than one) of A and (and) B, C”, it is combined with A, B, and C It may include one or more of all possible combinations.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include the case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
  • the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components.
  • the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component may be included.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a system structure of a dual coolant heater according to an embodiment of the present invention.
  • two coolant flow passages are disposed in one coolant heater, and each flow passage can be controlled to have different temperatures or flow rates.
  • the first flow path 210 moves the coolant for heating the battery
  • the second flow channel 220 moves the coolant for heating the interior of the vehicle.
  • the cooling water may be referred to as a heat exchange medium.
  • the temperature of the coolant for heating the room and the coolant for heating the battery can be controlled, respectively, so that the temperature-sensitive battery management can be efficiently performed.
  • FIG. 2 is a perspective view of the dual coolant heater shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2
  • FIG. 4 is a view showing the arrangement structure of the heating element under the flow path of FIG. 3 .
  • the dual coolant heater 1 includes a first cover 10 , a main body 100 , a flow path forming unit 200 , a control unit 300 and a second A cover 20 may be included.
  • the first cover 10 and the second cover 20 may be connected to the upper and lower portions of the main body 100 to protect components connected to the main body 100 .
  • the shapes of the first cover 10 and the second cover 20 are not limited and may be variously modified.
  • the main body 100 may include a space formed for the substrate 110 to be seated.
  • the main body 100 and the first cover 10 may be provided with a sealing portion such as an O-ring in the coupling region to increase watertightness.
  • the main body 100 may have a bottom and a side wall. In addition, the main body 100 may form a space for seating the substrate 110 through coupling with the first cover 10 .
  • the substrate 110 is disposed inside the sidewall, and may be coupled to the bottom of the main body 100 through a fastening member such as a bolt.
  • Various electronic devices may be disposed inside the main body 100 , and a connector may be electrically connected to the board 110 .
  • the substrate 110 may be a circuit board.
  • the substrate 110 may be connected to the heating element through a bus bar. Accordingly, the heating element and the substrate 110 may be electrically connected.
  • the flow path forming part 200 is connected to the other side of the main body 100 on which the substrate 110 is seated, and may be electrically connected to the substrate 110 . That is, the substrate 110 may be seated on the first surface of the main body 100 , and the flow path forming unit 200 may be connected to the second surface of the main body 100 .
  • one surface of the main body 100 on which the substrate 110 is seated may be referred to as a first surface, and an opposite surface of the first surface may be referred to as a second surface.
  • the flow path forming unit 200 may include a first flow path 210 and a second flow path 220 .
  • the flow path forming part 200 may be provided with a metal material to receive heat emitted from the heating element, aluminum or stainless steel may be used.
  • the first flow path 210 and the second flow path 220 may include a curved portion and a straight portion, thereby increasing space utilization efficiency.
  • the shapes of the first flow path 210 and the second flow path 220 are not limited and may have various arrangements and shapes.
  • first flow path 210 and the second flow path 220 are shown in the drawings as being formed in the shape of an intaglio on the flow path forming part 200, the present invention is not limited thereto, and various modifications may be made.
  • a first inlet 211 and a first outlet 212 may be connected to the first flow path 210 , and a second inlet 221 and a second outlet 222 may be connected to the second flow path 220 .
  • the first inlet 211 and the first outlet 212 may be disposed in the same direction, and the second inlet 221 and the second outlet 222 may be disposed in the same direction.
  • the first heating element 230 and the second heating element 240 may be disposed on the other surface of the flow passage forming part 200 in which the first flow passage 210 and the second flow passage 220 are formed.
  • the first flow path 210 may be disposed to overlap the first heating element 230 .
  • the second flow path 220 may be disposed to overlap the second heating element 240 .
  • the first heating element 230 may heat the first flow path 210
  • the second heating element 240 may heat the second flow path 220 .
  • the first heating element 230 and the second heating element 240 may be controlled through one control unit 300 .
  • each of the first flow path 210 and the second flow path 220 may be provided as a groove concavely formed on one surface of the flow path forming part 200 .
  • the groove may be formed to have a predetermined length.
  • the first heating element 230 and the second heating element 240 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined interval. Also, the cooling water temperature at the first inlet 211 may be lower than the cooling water temperature at the first outlet 212 due to the first heating element 230 . In addition, the temperature of the cooling water at the second inlet 221 by the second heating element 240 may be lower than the temperature of the cooling water at the second outlet 222 .
  • the first flow path 210 may supply cooling water for heating the battery
  • the second flow path 220 may supply cooling water for heating the interior of the vehicle.
  • the controller 300 may control the temperature and flow rate of the coolant moving through the first flow path 210 and the second flow path 220 , respectively.
  • the controller 300 may control the temperature of the coolant moving along the first flow path 210 and the second flow path 220 by controlling the operations of the first heating element 230 and the second heating element 240 , respectively.
  • the battery and the room can be separately heated through the first flow path 210 and the second flow path 220 , and through this, when different flow rates and heat amounts are required at the same time in the battery and the room heating, it is possible to satisfy all areas. Cooling water can be supplied.
  • FIG. 5 is a view showing a first embodiment of the flow path structure shown in FIG. 3 .
  • the first flow path 210 and the second flow path 220 are partitioned through a partition wall 250 . That is, the first flow path 210 and the second flow path 220 may be spaced apart from each other by the partition wall 250 .
  • the flow path forming part 200 is formed of a metal material to receive heat generated from the heating element.
  • the temperature of the coolant moving through the first flow path 210 and the second flow path 220 is controlled differently.
  • the coolant moving along the first flow path 210 for heating the battery may have a temperature of 18 to 25°C
  • the coolant moving along the second flow path 220 for heating the room has a temperature of 80°C. can have
  • the present invention allows the two flow paths to be controlled at different temperatures, and when the temperatures of the cooling water are respectively controlled at different temperatures, heat conduction may occur through the partition wall 250 .
  • heat conduction may occur through the partition wall 250 .
  • the temperature of the coolant moving through the first flow path 210 increases due to heat conduction, a problem in which the battery is damaged may occur.
  • a problem may occur that the coolant of the second flow path 220 in which heat loss occurs does not satisfy the indoor heating requirements of the vehicle.
  • a temperature sensor 260 may be disposed at one side of the first outlet 212 disposed in the first flow path 210 . And, when the temperature value sensed by the temperature sensor 260 exceeds the preset temperature, the controller 300 may stop the operation of the first heating element 230 .
  • the controller 300 may stop the operation of the first heating element 230 .
  • the first flow path 210 may have a 'U' shape including a straight part and a curved part.
  • a first outlet 212 and a first inlet 211 are disposed at both ends of the first flow path 210 .
  • the first outlet 212 may be disposed apart from the partition wall 250 than the first inlet 211 .
  • a distance from the partition wall 250 to the first outlet 212 may be greater than a distance to the first inlet.
  • the temperature of the coolant flowing in through the first inlet 211 may increase by heat conduction while moving along the partition wall 250 . And, it may be discharged through the first outlet 212 .
  • the temperature sensor 260 When the temperature sensor 260 is disposed on the side of the first inlet 211 , the temperature of the coolant supplied to the battery is not accurately measured because the temperature of the coolant is increased while moving along the first flow path 210 .
  • the temperature is raised and discharged while passing through the partition wall 250 , and the temperature of the coolant moving along the first flow path 210 is controlled. may cause problems.
  • the first outlet 212 is disposed farther from the partition wall 250 than the first inlet 211 to stably control the temperature of the coolant moving through the first flow path 210 .
  • the second inlet 221 and the second outlet 222 may be disposed in the second flow path 220 .
  • the second inlet 221 is located on the partition wall 250 rather than the second outlet 222 . can be placed close together. Through this, the influence of the cooling water discharged after being heated up while finally passing through the second flow path 220 on the partition wall 250 can be minimized.
  • first inlet 211 and the first outlet 212 may be disposed in opposite directions to the second inlet 221 and the second outlet 222 . If multiple inlets and outlets are disposed on the same side, there may be a risk of misassembly by the operator.
  • the first inlet 211 and the first outlet 212 of the first flow path 210 and the second inlet 221 and the second outlet 222 of the second flow path 220 are used. This problem can be solved by disposing the ?
  • the first inlet 211 and the first outlet 212 are disposed at one side of the flow path forming unit 200
  • the second inlet 221 and the second outlet 222 are disposed at the other side. At this time, the first inlet 211, the first outlet ( 212 ), a second inlet 221 , and a second outlet 222 may be disposed.
  • FIG. 6 is a view showing a second embodiment of the flow path structure shown in FIG. 3 .
  • an insulator 251 may be disposed inside the partition wall 250 .
  • the insulator 251 may block the movement of heat from the cooling water moving in the second flow path 220 inside the partition wall 250 .
  • the insulator 251 may be formed of an air gap, but is not limited thereto and may be formed of various materials.
  • an internal cavity or a trough structure may be provided to provide a thermal insulation structure, and a separate material or manufacturing cost may be reduced.
  • 1 dual coolant heater
  • 10 first cover
  • 20 second cover
  • 100 main body
  • 110 substrate
  • 200 flow path forming part
  • 210 first flow path
  • 211 first inlet
  • 212 first outlet
  • 220 second flow path
  • 221 second inlet
  • 222 second outlet
  • 230 first heating element
  • 240 second heating element
  • 250 partition wall
  • 251 insulator
  • 260 temperature sensor
  • 300 control unit

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Abstract

본 발명은 기판이 안착되는 메인바디, 상기 메인바디와 연결되며, 일면에 제1 유로와 제2 유로를 구비하는 유로형성부, 상기 유로형성부의 타면에 배치되어 상기 제1 유로를 가열하는 제1 발열체, 상기 유로형성부의 타면에 배치되어 상기 제2 유로를 가열하는 제2 발열체 및 상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체의 온도 제어를 통해 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 이동하는 냉각수의 온도와 유량을 각각 제어하는 제어부를 포함하는 듀얼 냉각수 히터를 개시한다.

Description

듀얼 냉각수 히터
실시예는 듀얼 냉각수 히터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하나의 냉각수 히터에 두개의 냉각수 유로를 형성하고, 각각의 유로를 따라 이동하는 냉각수의 온도를 제어하는 듀얼 냉각수 히터에 관한 것이다.
현재 가장 일반적인 차량은 엔진을 구동원으로 사용하고 있다. 엔진은 휘발유, 경유 등을 에너지원으로 하는데, 이러한 에너지원은 환경오염 문제뿐만 아니라 석유 매장량 감소 등과 같은 다양한 문제를 안고 있다. 이에 따라, 새로운 에너지원에 대한 필요성이 점점 대두되고 있고, 전기자동차 등과 같이 새로운 에너지원을 사용한 차량이 개발되거나 실용화 단계에 이르고 있다.
그러나, 전기자동차 등은 엔진과 같이 많은 열을 발생시키는 열원을 보유하고 있지 않아, 차량용 공조장치 등에 사용될 열원을 추가 설치할 필요가 있다.
종래 전기자동차 등에 추가 설치되는 열원으로는 히트 펌프, 전기 히터 등이 있다. 이 중에서 전기 히터는 기존의 공조장치에 대한 설계를 크게 변경하지 않고 적용할 수 있어 널리 사용되고 있다.
전기 히터는 크게 차량의 실내로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 방식의 공기 가열식 히터와, 공기와 열 교환하는 냉각수를 가열하여 공기를 간접 가열하는 방식의 유체 가열 히터(또는 냉각수 히터)로 구분된다.
종래에는 이러한 냉각수 히터의 유로를 변경하여 차실내의 난방이나 배터리 승온을 위해 냉각수를 공급하였다.
그러나, 배터리 모듈은 온도에 민감한 부품으로 배터리 냉각라인과 실내 난방라인이 통합되어 있는 구성에서 실내 난방을 위해 냉각수온을 높일 경우, 고온의 수온에 의해 배터리 수명 및 효율에 악영향을 줄 우려가 존재한다.
실시예는 하나의 냉각수 히터를 사용하여 다른 목표 온도로 동시에 배터리 승온과 실내 난방을 위한 냉각수를 공급하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는, 기판이 안착되는 메인바디; 상기 메인바디와 연결되며, 일면에 제1 유로와 제2 유로를 구비하는 유로형성부; 상기 유로형성부의 타면에 배치되어 상기 제1 유로를 가열하는 제1 발열체; 상기 유로형성부의 타면에 배치되어 상기 제2 유로를 가열하는 제2 발열체; 및 상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체의 온도 제어를 통해 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 이동하는 냉각수의 온도와 유량을 각각 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 곡면부와 직선부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유로는 배터리를 난방하기 위한 냉각수를 공급하며, 상기 제2 유로는 실내 난방을 위한 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 구획벽을 통해 구획되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유로는 제1 유입구와 제1 유출구를 포함하며, 상기 제1 유출구의 일측에는 온도센서가 배치되며, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지되는 온도값이 기설정된 온도를 넘어서는 경우, 상기 제1 발열체의 가동을 정지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유출구는 상기 제1 유입구보다 상기 구획벽에서 떨어져 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 구획벽에는 단열체가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 구획벽은 에어갭을 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 유로는 제2 유입구와 제2 유출구를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유입구 및 상기 제1 유출구는 상기 제2 유입구 및 상기 제2 유출구의 반대방향에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구는 상기 제2 유출구와 상기 제2 유출구보다 상기 구획벽에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따르면, 각각 다른 목표 온도로 동시에 배터리 승온과 실내 난방을 위한 냉각수 공급의 효과가 있다.
또한, 각각 다른 유량의 냉각수 공급이 가능한 효과가 있다.
또한, 히트 펌프 시스템에서 냉각수 히터가 하나로 통합되어 공간의 효율화 및 경량화가 가능하다.
또한, 통합 열관리 시스템에서 1개의 히터로 배터리에 적정 온도의 냉각수를 공급 가능함으로써, 배터리 효율 및 수명을 증대하는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 냉각수 히터의 시스템 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1에 나타나는 듀얼 냉각수 히터의 사시도이고,
도 3은 도 2의 분해사시도이고,
도 4는 도 3의 유로 하부의 발열체의 배치구조를 나타내는 도면이고,
도 5는 도 3에 나타나는 유로 구조의 제1 실시예를 나타내는 도면이고,
도 6는 도 3에 나타나는 유로 구조의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 6은, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 냉각수 히터의 시스템 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 냉각수 히터(1)는 하나의 냉각수 히터에 2개의 냉각수 유로를 배치하고, 각 유로가 서로 다른 온도 또는 유량으로 제어될 수 있도록 한다.
제1 유로(210)는 배터리의 난방을 위한 냉각수가 이동하며, 제2 유로(220)는 차량의 실내 난방을 위한 냉각수가 이동하게 된다. 여기서, 상기 냉각수는 열교환매체라 불릴 수 있다.
이러한 구조를 통해 실내 난방을 위한 냉각수와 배터리 난방을 위한 냉각수의 온도가 각각 제어될 수 있도록 하여, 온도에 민감한 배터리 관리를 효율적으로 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 나타나는 듀얼 냉각수 히터의 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 유로 하부의 발열체의 배치구조를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 냉각수 히터(1)는 제1 덮개(10), 메인바디(100), 유로형성부(200), 제어부(300) 및 제2 덮개(20)를 포함할 수 있다.
제1 덮개(10) 및 제2 덮개(20)는 메인바디(100)의 상부 및 하부에 연결되어 메인바디(100)와 연결되는 구성요소를 보호할 수 있다. 제1 덮개(10)와 제2 덮개(20)의 형상은 제한이 없으며 다양하게 변형 실시될 수 있다.
메인바디(100)는 기판(110)이 안착되기 위해 형성된 공간을 포함할 수 있다. 메인바디(100)와 제1 덮개(10)는 결합영역에 오링과 같은 실링부를 구비하여 수밀성을 증대할 수 있다.
메인바디(100)는 바닥과 측벽을 구비할 수 있다. 또한, 메인바디(100)는 제1 덮개(10)와의 결합을 통해 기판(110)을 안착하기 위한 공간을 형성할 수 있다.
기판(110)은 측벽의 내측에 배치되며, 볼트 등의 체결부재를 통해 메인바디(100)의 바닥에 결합될 수 있다. 메인바디(100)의 내부에는 다양한 전자소자가 배치될 수 있으며, 커넥터가 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 기판(110)은 회로기판일 수 있다.
또한, 기판(110)은 버스바를 통해 발열체와 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 발열체와 기판(110)은 전기적으로 연결될 수 있다.
유로형성부(200)는 기판(110)이 안착되는 메인바디(100)의 타측면에 연결되며, 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 메인바디(100)의 제1 면에는 기판(110)이 안착되고, 메인바디(100)의 제2 면에는 유로형성부(200)가 연결될 수 있다. 여기서, 상기 기판(110)이 안착되는 메인바디(100)의 일면은 제1 면이라 불릴 수 있고, 상기 제1 면의 반대면은 제2 면이라 불릴 수 있다.
유로형성부(200)는 제1 유로(210)와 제2 유로(220)를 포함할 수 있다. 일실시예로, 유로형성부(200)는 발열체로부터 나오는 열을 전달받기 위해 금속재질로 마련될 수 있으며, 알루미늄이나 스테인리스강이 사용될 수 있다.
제1 유로(210)와 제2 유로(220)는 곡면부와 직선부를 포함할 수 있으며, 이를 통해 공간 활용 효율을 증대할 수 있다. 제1 유로(210)와 제2 유로(220)의 형상은 제한이 없으며, 다양한 배치 및 형상을 구비할 수 있다.
또한, 제1 유로(210)와 제2 유로(220)는 유로형성부(200)에 음각의 형태로 형성되는 것으로 도면에 나타나고 있으나 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변형실시될 수 있다.
제1 유로(210)에는 제1 유입구(211)와 제1 유출구(212)가 연결될 수 있으며, 제2 유로(220)에는 제2 유입구(221)와 제2 유출구(222)가 연결될 수 있다. 제1 유입구(211)와 제1 유출구(212)는 동일한 방향으로 배치될 수 있으며, 제2 유입구(221)와 제2 유출구(222)는 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
제1 유로(210)와 제2 유로(220)가 형성되는 유로형성부(200)의 타면에는 제1 발열체(230)와 제2 발열체(240)가 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 유로(210)는 제1 발열체(230)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 유로(220)는 제2 발열체(240)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 제1 발열체(230)는 제1 유로(210)를 가열하며, 제2 발열체(240)는 제2 유로(220)를 가열할 수 있다. 그리고, 제1 발열체(230)와 제2 발열체(240)는 하나의 제어부(300)를 통해 제어될 수 있다. 여기서, 제1 유로(210)와 제2 유로(220) 각각은 유로형성부(200)의 일면에 오목하게 형성된 홈으로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 홈은 소정의 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 발열체(230)와 제2 발열체(240)는 소정을 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 발열체(230)에 의해 제1 유입구(211)에서의 냉각수 온도는 제1 유출구(212)에서의 냉각수 온도보다 낮을 수 있다. 또한, 제2 발열체(240)에 의해 제2 유입구(221)에서의 냉각수 온도는 제2 유출구(222)에서의 냉각수 온도보다 낮을 수 있다.
일실시예로, 제1 유로(210)는 배터리를 난방하기 위한 냉각수를 공급하며, 제2 유로(220)는 차량의 실내 난방을 위한 냉각수를 공급할 수 있다.
제어부(300)는 제1 유로(210)와 제2 유로(220)를 이동하는 냉각수의 온도와 유량을 각각 제어할 수 있다. 제어부(300)는 제1 발열체(230)와 제2 발열체(240)의 동작을 각각 제어하여 제1 유로(210)와 제2 유로(220)를 따라 이동하는 냉각수의 온도를 제어할 수 있다.
일반적으로 실내 난방을 위해서는 80℃내외의 냉각수 온도가 요구되며, 배터리의 난방을 위해서는 상온(18~25℃) 수준의 냉각수 온도가 필요하다. 종래의 유로가 하나인 냉각수 히터를 사용하여 실내 난방과 배터리 난방을 수행하는 경우, 양측을 만족하는 유량과 열량의 냉각수를 공급하는 것에 어려움이 존재하였다. 특히 별도의 밸브를 통하여 냉각수를 분배하는 방식으로는 해당 영역이 필요로 하는 열량의 공급이 늦어 속효성이 저하되는 문제가 존재하였다.
본 발명에서는 제1 유로(210)와 제2 유로(220)를 통해 배터리와 실내를 구분하여 난방할 수 있으며, 이를 통해 배터리와 실내 난방에서 동시에 각각 다른 유량과 열량이 필요한 경우 모든 영역을 만족하는 냉각수를 공급할 수 있다.
도 5는 도 3에 나타나는 유로 구조의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 유로형성부(200)에서 제1 유로(210)와 제2 유로(220)는 구획벽(250)을 통해 구획된다. 즉, 제1 유로(210)와 제2 유로(220)는 구획벽(250)에 의해 이격될 수 있다. 이때, 유로형성부(200)는 발열체에서 발생되는 열을 전달받기 위해 금속재질로 형성된다.
그러나, 제1 유로(210)와 제2 유로(220)를 이동하는 냉각수의 온도는 서로 다르게 제어된다. 이때, 배터리를 난방하는 제1 유로(210)를 따라 이동하는 냉각수는 18~25℃의 온도를 가질 수 있으며, 실내를 난방하는 제2 유로(220)를 따라 이동하는 냉각수는 80℃의 온도를 가질 수 있다.
본 발명은 2개의 유로가 서로 다른 온도로 제어되도록 하는데, 서로 다른 온도로 냉각수의 온도가 각각 제어되는 경우 구획벽(250)을 통해 열전도가 일어날 수 있다. 열전도가 일어나서 제1 유로(210)를 이동하는 냉각수의 온도가 상승하는 경우, 배터리에 손상이 일어나는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 열 손실이 일어나는 제2 유로(220)의 냉각수가 차량의 실내 난방 요건을 만족시키지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 제1 유로(210)에 배치되는 제1 유출구(212)의 일측에는 온도센서(260)가 배치될 수 있다. 그리고, 온도센서(260)에서 감지되는 온도값이 기설정된 온도를 넘어서는 경우, 제어부(300)는 제1 발열체(230)의 가동을 정지시킬 수 있다.
일실시예로, 제1 유로(210)를 이동하는 냉각수의 온도의 설정값이 25℃로 설정되는 경우, 그 이상의 온도로 냉각수가 흐르게 되면 배터리에 손상의 우려가 존재하게 된다. 그에 따라, 온도센서(260)에서 25℃이상의 온도가 감지되는 경우 제어부(300)는 제1 발열체(230)의 가동을 정지시킬 수 있다.
도 5에 나타나는 것과 같이, 제1 유로(210)는 직선부와 곡선부를 포함하는 'U'자의 형태를 구비할 수 있다. 제1 유로(210)의 양측 단부에는 제1 유출구(212)와 제1 유입구(211)가 배치된다.
이때, 제1 유출구(212)는 제1 유입구(211)보다 구획벽(250)에서 떨어져서 배치될 수 있다. 예컨대, 구획벽(250)을 기준으로 제1 유출구(212)까지의 거리는 제1 유입구까지의 거리보다 클 수 있다. 제1 유입구(211)를 통해 유입되는 냉각수는 구획벽(250)따라 이동하면서 열전도에 의해 온도가 상승할 수 있다. 그리고, 제1 유출구(212)를 통해 배출될 수 있다.
제1 유입구(211) 측에 온도센서(260)를 배치하게 되면, 제1 유로(210)를 따라 냉각수가 이동하면서 승온되기 때문에 배터리측으로 공급되는 냉각수의 온도를 정확하게 측정하지 못하는 문제가 존재한다.
또한, 제1 유출구(212)가 구획벽(250)에 인접하여 배치되는 경우 구획벽(250)을 지나면서 온도가 승온되어 토출되는바, 제1 유로(210)를 따라 이동하는 냉각수의 온도제어에 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 제1 유출구(212)를 제1 유입구(211)보다 구획벽(250)에서 멀리 떨어지도록 배치하여, 제1 유로(210)를 이동하는 냉각수의 온도제어를 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 제2 유로(220)에는 제2 유입구(221)와 제2 유출구(222)가 배치될 수 있다.
이때, 난방을 위해 냉각수를 공급하는 제2 유로(220)가 제1 유로(210)에 미치는 영향을 최소화하기 위해, 제2 유입구(221)가 제2 유출구(222)보다 구획벽(250)에 가깝게 배치될 수 있다. 이를 통해 최종적으로 제2 유로(220)를 거치면서 승온되어 토출되는 냉각수가 구획벽(250)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 제1 유입구(211)와 제1 유출구(212)는 제2 유입구(221) 및 제2 유출구(222)와 반대방향에 배치될 수 있다. 여러개의 유입구 및 유출구가 동일한 면에 배치되는 경우 작업자가 오조립의 우려가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 방지하기 위해 제1 유로(210)의 제1 유입구(211) 및 제1 유출구(212)와 제2 유로(220)의 제2 유입구(221)와 제2 유출구(222)를 서로 다른 방향, 유로형성부(200)의 마주보는 방향에 각각 배치되도록 하여 이러한 문제를 해결할 수 있다. 예컨대, 유로형성부(200)의 일측에는 제1 유입구(211) 및 제1 유출구(212)를 배치하고, 타측에는 제2 유입구(221)와 제2 유출구(222)를 배치한다. 이때, 제1 유입구(211)에서 제2 유입구(221)까지의 거리보다 제1 유출구(212)에서 제2 유출구(222)까지의 거리가 크도록, 제1 유입구(211), 제1 유출구(212), 제2 유입구(221) 및 제2 유출구(222)를 배치할 수 있다.
도 6는 도 3에 나타나는 유로 구조의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 구획벽(250) 내부에는 단열체(251)가 배치될 수 있다. 단열체(251)는 구획벽(250) 내부에서 제2 유로(220)를 이동하는 냉각수로부터 열이 이동하는 것을 차단할 수 있다.
일실시예로, 단열체(251)는 에어갭이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 다양한 재질로 변형실시될 수 있다.
단열체(251)로 에어갭을 이용하는 경우, 유로형성부(200)의 제작시 내부 공동이나 골의 구조를 구비하여 단열구조를 구비할 수 있으며, 별도의 재료나 재작비용을 절감할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
1: 듀얼 냉각수 히터, 10: 제1 덮개, 20: 제2 덮개, 100: 메인바디, 110: 기판, 200: 유로형성부, 210: 제1 유로, 211: 제1 유입구, 212: 제1 유출구, 220: 제2 유로, 221: 제2 유입구, 222: 제2 유출구, 230: 제1 발열체, 240: 제2 발열체, 250: 구획벽, 251: 단열체, 260: 온도센서, 300: 제어부

Claims (11)

  1. 기판이 안착되는 메인바디;
    상기 메인바디와 연결되며, 일면에 제1 유로와 제2 유로를 구비하는 유로형성부;
    상기 유로형성부의 타면에 배치되어 상기 제1 유로를 가열하는 제1 발열체;
    상기 유로형성부의 타면에 배치되어 상기 제2 유로를 가열하는 제2 발열체; 및
    상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체의 온도 제어를 통해 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 이동하는 냉각수의 온도와 유량을 각각 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 곡면부와 직선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유로는 배터리를 난방하기 위한 냉각수를 공급하며,
    상기 제2 유로는 실내 난방을 위한 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 구획벽을 통해 구획되는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 유로는 제1 유입구와 제1 유출구를 포함하며,
    상기 제1 유출구의 일측에는 온도센서가 배치되며,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지되는 온도값이 기설정된 온도를 넘어서는 경우, 상기 제1 발열체의 가동을 정지하는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 유출구는 상기 제1 유입구보다 상기 구획벽에서 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 구획벽에는 단열체가 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 구획벽은 에어갭을 구비하는 듀얼 냉각수 히터.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 유로는 제2 유입구와 제2 유출구를 포함하는 듀얼 냉각수 히터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 유입구 및 상기 제1 유출구는 상기 제2 유입구 및 상기 제2 유출구의 반대방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구는 상기 제2 유출구와 상기 제2 유출구보다 상기 구획벽에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 냉각수 히터.
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