KR100255175B1 - 전기자동차의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열기를 이용하여 인버터를 냉각하기 위한 냉각장치의 장착구조를 개선하여 냉각장치의 부품수를 줄이고 장치의 컴팩트화 및 단순화를 실현할 수 있는 전기자동차의 냉각장치에 관한 것으로, 인버터(81)가 내재된 케이싱(80)이 방열기(70)의 냉각핀(73)에 접하여 설치되되 방열기(70)의 일측면에 장착된 냉각팬(50)의 송풍작용시 공기의 흐름을 가로막지 않도록 방열기(70)의 타측면에 하향 장착되고, 케이싱(80)이 방열기(70)에 견고히 장착되도록 방열기(70)의 하부 탱크(72)의 상면으로부터 연장 형성된 지지판(76)이 설치됨을 특징으로 한다.

Description

전기자동차의 냉각장치

본 발명은 전기자동차의 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방열기를 통하여 인버터를 냉각하기 위한 냉각장치의 장착구조를 개선하여 냉각장치의 부품수를 줄이고 장치의 컴팩트화 및 단순화를 실현할 수 있는 전기자동차의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적인 개념으로부터 전기자동차를 도출하면, 전기자동차는 충전식 전지를 구비하고 있어 외부로부터 전기 에너지를 공급받고, 공급받은 전기 에너지를 서서히 방전시킴으로써 차륜과 결합된 전동기를 통해 기계적 에너지인 동력을 얻는다.

즉, 전기자동차에서는 대용량의 전지로부터 공급되는 직류전력을 가변주파수를 가지는 교류전력으로 변환하여 전동기(이하 차륜구동모터라 함)을 구동시키는데, 직류전력을 교류전력으로 변환하기 위한 수단으로 다수의 전력스위칭소자, 예를 들어 절연게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 파워 트랜지스터로 구성된 인버터(Inverter)가 마련된다.

상기 전력스위칭소자는 스위칭동작시에 다량의 열을 방출하는데, 그 구성재료가 열에 약한반도체로 이루어져 있어 열에 의한 오동작의 가능성이 있기 때문에 반드시 냉각을 시켜야 한다.

따라서, 종래의 전기자동차에서는 인버터를 냉각시키기 위한 냉각장치가 마련되었으며, 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

종래의 전기자동차의 냉각장치에서는 차륜구동모터(1) 및 인버터(22)가 주된 냉각대상이 되는데, 전자제어유니트를 포함하여 전기자동차의 전반적인 제어를 수행하는 제어부(21) 및 다수의 스위칭소자를 포함하여 이루어지는 인버터(22)가 단일의 케이싱(20)내에 배치된다. 나아가, 방열효울을 높이기 위하여 인버터(22)가 열전도체로 양호하게 이루어진 방열판상(23)에 장착된다.

한편, 물펌프(30)와 연결된 냉각수관(60)은 상기 케이싱(20)의 방열판(23) 주위 및 차륜구동모터(10) 주위를 돌아나간 후에 방열기(radiator)(40)에 연결되고, 방열기(40)는 다시 물펌프(30)에 연결되어 직렬의 수냉식 냉각사이클을 형성한다. 또한, 상기 방열기(40)에는 방열기(40)의 열교환율을 증대시키기 위하여 냉각팬(50)이 설치된다.

그러나 전술한 구성을 가지는 종래의 전기자동차의 냉각장치에서는 다음과 같은 문제점이 발생된다.

즉, 차륜구동모터 및 인버터가 마련된 케이싱을 냉각하기 위하여 냉각수관을 직렬로 연결함으로써 냉각수관이 길어지는 문제점이 있었으며, 인버터의 발생열을 방출하기 위한 방열판의 탑재로 차체무게가 증가하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 차륜구동모터에 가변주파수의 교류전력을 공급하기 위한 인버터를 차체 전면의 그릴을 통하여 유입된 공기에 의해 열교환되도록 설치된 방열기에 직접 결합시켜 냉각시킴으로서 냉각수관의 길이를 짧게 구성함은 물론이고 방열판을 없애 차체 무게를 줄이도록 하여서 장치의 컴팩트화 및 단순화를 실현할 수 있도록 한 전기자동차의 냉각장치를 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 전기자동차의 냉각장치의 개략구성도.

제2도는 본 발명에 따른 전기자동차의 냉각장치의 개략구성도.

제3도는 본 발명에 따른 방열기와 인버터의 결합을 보인 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 차륜구동모터 30 : 물펌프

50 : 냉각팬 60 : 냉각수관

70 : 방열기 80 : 케이싱

81 : 인버터 82 : 전원단자

83 : 제어부 90 : 온도센서

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상부탱크와 하부탱크로 구획되고 상기 상부탱크로부터 상기 하부탱크로 냉각수가 흐르도록 다수의 냉각핀이 개재된 튜브가 형성되며 차체 전면의 그릴을 통하여 유입된 공기에 의해 열교환되도록 엔진룸내에 설치된 방열기와, 상기 방열기의 튜브를 통하여 흐르는 냉각수를 강제 냉각시킬 수 있도록 송풍작용하며 상기 방열기의 일측면에 장착된 냉각팬과, 상기 냉각팬이 설치된 방열기로부터 열교환된 냉각수를 유입받아 구동시 발생된 열을 냉각하도록 된 차륜구동모터 및, 상기 차륜구동모터에 교류전원을 공급하도록 된 인버터를 구비한 전기자동차의 냉각장치에 있어서, 상기 인버터가 내재되며 상기 인버터로부터 발생된 열이 상기 방열기의 냉각핀으로 전도되어 냉각되도록 다수의 냉각핀과 접하여 설치되되 상기 방열기의 일측면에 장착된 상기 냉각팬의 송풍작용시 공기의 흐름을 가로막지 않도록 상기 방열기의 타측면에 하향 장착된 케이싱과, 상기 케이싱이 상기 방열기에 견고히 장착되도록 상기 케이싱을 안착 지지하며 상기 방열기의 하부 탱크의 상면으로부터 연장 형성된 지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직하 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

제2도는 본 발명에 따른 전기자동차의 냉각장치를 개략적으로 도시한 것이고, 제3도는 제2도에서의 인버터와 방열기의 결합구조를 확대도시한 정면도이다.

제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 냉각장치의 주요부는 방열기(70), 물펌프(30), 냉각팬(50), 케이싱(80), 지지판(76), 온도센서(90) 등으로 구성되며, 차륜구동모터(10) 및 인버터(81)는 냉각시키고자 하는 대상체이다.

여기서, 차륜구동모터(10)는 하우징 내부에 수로를 다수 형성하여 냉각수의 순환에 의해 열교환이 이루어지도록 되어있다. 또한, 인버터(81)는 방열기의 냉각핀(73)과 밀착결합되어 전도(傳導)에 의한 열교환이 이루어지도록 되어있다.

이와 같이 구성된 전기자동차의 냉각장치의 냉각시이클은 다음과 같다.

먼저, 자동차의 속도를 가감속하게 되면 차륜구동모터(10)에 커다란 부하가 걸리게 되고, 차륜구동모터(10)에서는 다량의 열이 발생된다.

따라서, 차륜구동모터(10)의 효율 및 보호 차원에서 냉각을 시켜 왔다. 즉, 차륜구동모터(10)의 하우징 내에 냉각수가 돌아 나갈수 있는 수로를 형성하여 냉각수로 하여금 열교환을 시킨 다음, 가열된 냉각수를 냉각수관(60)을 통해 방열기로 보내서 대기중으로 방열시킨다. 그리고 방열된 냉각수는 물펌프(30)에 의해 강제로 순환되어 수냉각 사이클을 이룬다.

또한, 방열기(70)의 냉각핀(73)에 밀착 결합된 케이싱(80)에 내재된 인버터(81)는 차륜구동모터(10)에 가변주파수의 교류전력을 공급하기 위한 전력스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 다량의 열을 발생된다.

이때 발생된 열은 방열기(70)의 냉각핀(73)에 전도됨으로서 대기로 방열되게 된다. 그리고 방열기(70)의 열교환율을 증대시키기 위하여 냉각팬(50)이 설치된다.

그리고 냉각사이클의 제어 흐름을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 방열기(70)에는 냉각수의 온도를 측정하기 위한 온도센서(90)가 마련되어 있으며, 이는 차륜구동모터(10)의 과온 및 인버터(81)의 과온에 의해 냉각수의 온도가 상승하게 되면 감지신호를 출력하게 된다.

따라서, 제어부(83)에서는 온도센서(90)로부터 감지 신호를 인가받아 냉각팬(50)을 구동시킴으로써, 방열기(70)의 열교환율을 증대시켜 냉각수의 온도를 신속히 떨어뜨릴 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 방열기와 인버터부의 결합구조를 설명한다.

방열기(70)는 전술한 바와 같이, 차륜구동모터(10)에서 가열된 냉각수를 냉각하는 냉각장치로 큰 방열면적을 가지고 있고, 대량의 물을 받아 들이는 일종의 탱크이다.

이는 상부 탱크(71)로부터 하부 탱크(72)로 냉각수가 흐르도록 마련된 튜브(미도시)와 공기가 통하는 냉각핀(73) 부분으로 되어 있으며, 냉각핀(73)은 될 수 있는 대로 방열면적을 크게 하고, 방열성이 좋은 얇은 구리판이나 알루미늄 합금판을 성형재단하여 만들어진다.

그리고 인버터(81)는 열전도율이 좋은 제질의 케이싱(80) 내에 장착되며, 케이싱(80)은 냉각핀(73)에 밀착 결합된다. 즉, 방열기(70)에 마련된 측벽판(74)과 케이싱(80)을 결합수단(75)에 의해 결합하거나, 케이싱(80)을 방열기(70)의 하부탱크(72)의 상면으로부터 연장형성된 지지판(76)에 안착시키는 방법 등을 강구할 수 있다.

이는 인버터(81)로부터 발생된 열을 냉각핀(73)에 전도시킴으로서 냉각하고자 하는 것이다. 따라서, 종래 따로 마련되었던 방열판을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 인버터(81)의 케이싱(80)중 냉각핀(73)과 접촉되는 면(84)만을 열전도율이 좋은 재질로 구성하여 인버터(81)에서 발생된 열이 다른 구성부품에 전달되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 케이싱(80)를 방열기(70)에 결합설치함에 있어, 냉각팬(50)을 고려할 필요가 있다. 즉, 방열기(70)의 후면부에는 냉각팬(50)이 자리잡고 있는데, 이는 공기를 핀(73)사이로 강제 송풍시킴으로서 열교환율을 높이기 위함이다.

따라서, 케이싱(80)를 설치함에 있어 이러한 목적에 위배되지 않도록 팬(50)의 송풍작용시 발생된 바람을 가로막지 않을 정도의 위치로 하향 설치한다.

발명에 적용되는 냉각장치의 방열기는 종래 가솔린 자동차에서 사용되는 다양한 타입(플레이트 핀형, 코르게이트 핀형, 허리슨형 등)이 모두 가능하다.

그밖에 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차륜구동모터에 가변주파수의 교류전력을 공급하기 위한 인버터를 차체 전면의 그릴을 통하여 유입된 공기에 의해 열교환되도록 설치된 방열기에 직접 결합시켜 냉각시킴으로써, 냉각수관의 길이를 짧게 구성함은 물론이고 방열판을 없애 차체 무게를 줄일 수 있어 장치의 컴팩트화 및 단순화를 실현할 수 있다.

Claims (1)

1. 상부탱크(71)와 하부탱크(72)로 구획되고 상기 상부탱크(71)로부터 상기 하부탱크(72)로 냉각수가 흐르도록 다수의 냉각핀(73)이 개재된 튜브가 형성되며 대기와의 열교환을 통해 냉각되도록 설치된 방열기(70)와, 상기 방열기(70)의 튜브를 통하여 흐르는 냉각수를 강제 냉각시킬 수 있도록 송풍작용하며 상기 방열기(70)의 일측면에 장착된 냉각팬(50)과, 상기 냉각팬(50)이 설치된 방열기(70)로부터 열교환된 냉각수를 유입받아 구동시 발생된 열을 냉각하도록 된 차륜구동모터(10) 및, 상기 차륜구동모터(10)에 교류전원을 공급하도록 된 인버터(81)를 구비한 전기자동차의 냉각장치에 있어서, 상기 인버터(81)가 내재되며 상기 인버터(81)로부터 발생된 열이 상기 방열기(70)의 냉각핀(73)으로 전도되어 냉각되도록 다수의 냉각핀(73)과 접하여 설치되되 상기 방열기(70)의 일측면에 장착된 상기 냉각팬(50)의 송풍작용시 공기의 흐름을 가로막지 않도록 상기 방열기(70)의 타측면에 하향 장착된 케이싱(80)과, 상기 케이싱(80)이 상기 방열기(70)에 견고히 장착되도록 상기 케이싱(80)을 안착 지지하며 상기 방열기(70)의 하부 탱크(72)의 상면으로부터 연장 형성된 지지판(76)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 냉각장치.

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