KR100461360B1

KR100461360B1 - 복합전기자동차의난방장치

Info

Publication number: KR100461360B1
Application number: KR1019970079447A
Authority: KR
Inventors: 임철호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2005-04-06
Also published as: KR19990059249A

Abstract

본 발명은 복합전기자동차의 난방장치에 관한 것으로서, 엔진(21)과 방열기(33) 사이에는 냉각수가 통과하는 히터코어(31)가 설치되고, 상기 방열기(33)와 히터코어(31) 사이에는 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 바이패스수단(40)이 설치되며, 냉각수가 흐르는 파이프라인 상에는 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서(37)가 설치되는데, 상기 바이패스수단(40)은 상기 방열기(33)와 히터코어(31)사이의 냉각수라인 상에 장착되는 3방향 밸브(41)와, 상기 3방향 밸브(41)에서 상기 방열기(33)를 지난 지점으로 연결되는 바이패스관(42)을 포함하도록 구성되어져, 난방스위치가 온 되었을 때 냉각수의 온도에 따라 엔진(21)과 발전기(23) 및 모터(25)에서 발생한 열을 효율적으로 이용하여 실내의 난방효율을 높일 수 있도록 된 것이다.

Description

복합전기자동차의 난방장치{heating system of hybrid electric vehicle}

본 발명은 복합전기자동차의 난방장치에 관한 것이다.

복합전기자동차는 엔진을 탑재함과 동시에 엔진의 구동력으로 발전하여 모터를 직접 작동하여 주행하거나, 밧데리에 충전하여 엔진을 정지시키고 밧데리의 전원을 이용하여 주행하는 자동차이다.

종래 복합전기 자동차의 난방장치는 도1에 도시한 바와 같이, 엔진의 구동력을 이용하여 압축기를 구동하여 별도의 냉매사이클을 형성하여 차실내를 난방하는 구조로 되어 있다.

즉, 엔진(1)의 일측에는 엔진의 구동력으로 발전하는 발전기(3)가 결합되어 있고, 상기 발전기(3)에는 전기에너지를 기계적 에너지로 변화시키는 모터(5)가 전기적으로 연결되어 있는 한편 축전하도록 축전기(7)가 연결되어 있다.

상기 모터(5)는 복합전기자동차의 구동부(6)에 결합되어 있다.

상기 축전기(7)는 ECU와 같은 제어수단(9)에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제어수단(9)은 냉매싸이클을 제어하도록 압축기(11)에 전기적으로 연결되어 있으며, 엔진(1)의 회전력을 압축기(11)에 전달하도록 엔진(1)과 압축기(11)는 기계적으로 연결되어 있다.

상기 압축기(11)의 냉매출구측에는 압축기(11)에서 고온 고압으로 압축된 냉매가스를 저온의 냉매액으로 응축시키도록 4방향 밸브(13)를 매개로 제1열교환기(15)가 결합되어 있고, 상기 제1열교환기(15)의 일측에는 상기 제1열교환기(15)에서 응축된 냉매액을 단열 팽창시키도록 팽창밸브(17)가 결합되어 있으며, 상기 팽창밸브(17)의 일측에는 단열팽창된 저압의 안개상태의 냉매액을 증발시키도록 제2열교환기(19)가 결합되어 있고, 상기 제2열교환기(19)는 상기 4방향밸브(13)를 매개로 상기 압축기(11)의 냉매입구측에 연통되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 복합전기자동차의 난방장치에서, 제어수단(9)의 제어에 의해 압축기(11)가 구동되면, 압축기(11)에서 고온 고압으로 압축된 냉매가스가 제1열교환기(15)를 지나면서 저온의 냉매액으로 응축됨과 더불어 주위의 공기를 고온의 공기로 바꾸고, 상기 제1열교환기(15)에서 응축된 냉매액은 팽창밸브(17)를 지나면서 단열팽창되어 저압의 안개상태의 냉매액으로 변한다.

상기 팽창밸브(17)를 지난 저압의 안개상태의 냉매액은 제2열교환기(19)를 지나면서 증발되어 냉매가스로 변하면서 주위의 공기를 저온으로 만들고, 압축기(11)에 유입하는 냉매싸이클이 형성된다.

상기 제1열교환기(15)에서 열교환된 뜨거운 공기는 차량의 실내측으로 유도되어 차실내가 난방된다.

한편, 냉방시에는 4방향 밸브(13)의 작동에 의해 냉매가 반대방향으로 순환하게 된다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래 복합전기자동차의 난방장치는, 압축기를 거치는 냉매사이클에 의해서 실내가 난방되므로, 엔진의 회전력 일부가 압축기에 전달되어 냉매의 사이클에 의해 난방을 하는 히트펌프 시스템으로 되어 있으므로, 에너지의 소비가 많고 열손실에 의한 에너지 효율이 낮다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진과 발전기 및 모터에서 발생한 열을 이용하여 난방함으로써 난방 효율 및 에너지 효율을 향상할 수 있도록 하는 복합전기자동차의 난방장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진과 발전기 및 모터를 냉각시키는 냉각수가 방열기를 거쳐서 순환하도록 된 복합전기자동차에 있어서, 상기 엔진과 방열기 사이에는 냉각수가 통과하는 히터코어가 설치되고, 상기 방열기와 히터코어 사이에는 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 바이패스수단이 설치되며, 냉각수가 흐르는 파이프라인 상에는 냉각수의 온도를 감지하는 온도 센서가 설치되는데, 상기 바이패스수단은 상기 방열기와 히터코어사이의 냉각수라인 상에 장착되는 3방향 밸브와, 상기 3방향 밸브에서 상기 방열기를 지난 지점으로 연결되는 바이패스관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(21)의 일측에는 엔진의 구동력으로 발전하는 발전기(23)가 결합되어 있고, 상기 발전기(23)에는 전기에너지를 기계적 에너지로 변화시키는 모터(25)가 전기적으로 연결되어 있는 한편 축전하도록 축전기(27)가 연결되어 있다.

상기 모터(25)는 복합전기자동차의 구동부(26)에 결합되어 있다.

상기 축전기(27)는 ECU와 같은 제어수단(29)에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제어수단(29)은 상기 축전지(27)와 발전기(23)등에 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 상기 엔진(21)의 열을 식히는 냉각수는 난방을 행하는 히터 코어(31)에 연결되어 있고, 상기 히터코어(31)는 바이패스수단(40)을 매개로 방열기(33)에 연결되어 있으며, 상기 방열기(33)는 펌프(35)를 매개로 엔진(21)에 파이프 연결되어 있다.

이때, 냉각수는 발전기(23) 및 모터(25)의 열을 식히기 위해 발전기(23)와 모터(25)의 주위로도 순환하게 된다.

상기 냉각수가 흐르는 파이프에는 냉각수의 온도를 감지하도록 온도센서(37)가 배설되어 있다.

이때, 상기 온도센서(37)는 히터코어(31)의 전방에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

상기 바이패스수단(40)은 상기 방열기(33)와 히터코어(31)사이의 냉각수 라인에 결합된 3방향 밸브(41)와, 상기 3방향 밸브(41)에서 상기 방열기(33)를 지난 지점으로 연결되는 바이패스 관(42)으로 이루어져 있다.

이하, 본 발명에 따른 난방장치의 작동과정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 차실내의 난방을 위해 도시되지 않은 난방스위치가 온(ON) 되어지면, 상기 난방스위치의 작동신호는 제어수단(29)으로 입력되어 지고, 또한 히터코어(31)의 주변에 설치된 송풍기(도시않됨)는 상기 난방스위치의 작동신호에 의해 구동되어져 도시된 화살표와 같이 실내측으로 공기(온기 또는 냉기)를 토출시키게 된다.

이때, 냉각수라인에 장착된 온도센서(37)는 냉각수의 온도를 검출하여 이에 해당하는 전기적인 신호를 제어수단(29)으로 입력하게 된다.

한편, 온도센서(37)에서 측정된 냉각수의 온도가 상기 제어수단(29)에 입력되어 미리 프로그램된 온도와 부합하게 되면, 냉각수라인(엔진, 발전기, 모터, 히터코어, 바이패스수단, 방열기)을 순환하는 냉각수의 온도가 충분히 데워진 상태로서, 이때 실내측으로는 온기가 토출되어 진다.

또한, 이때에는 제어수단(29)에 의해 엔진(21)의 구동이 종료된 상태이고, 3방향 밸브(41)는 냉각수가 엔진(발전기, 모터포함) → 히터코어 → 바이패스관 → 펌프 → 엔진을 순환하도록 제어수단(29)에 의해 개방이 제어된 상태를 유지하게 된다.

상기와 같은 상태가 일정시간 지속적으로 유지되면, 냉각수의 온도는 계속 상승하여 제어수단(29)에 입력되어 미리 프로그램된 온도보다 높아지게 되는 바, 이때에는 엔진(21)의 과열현상을 방지하기 위해 상기 제어수단(29)이 3방향 밸브(41)의 개방을 재차 제어하여 냉각수의 흐름에 변화를 주게 된다.

즉, 상기 3방향 밸브(41)는 제어수단(29)에 의해 바이패스관(42)쪽으로는 밀폐되어지고 동시에 방열기(33)측으로 개방이 이루어지게 됨으로써, 냉각수라인의 냉각수는 엔진(발전기, 모터 포함) → 히터코어 → 방열기 → 펌프 → 엔진을 순환하게 된다.

물론, 이때에도 엔진(21)의 구동은 제어수단(29)에 의해 종료된 상태이고, 또한 실내측으로는 히터코어(31)에 의해 데워진 더운 공기가 토출되어짐은 물론이다.

한편, 방열기(33)를 통과하는 냉각수의 흐름이 일정시간 지속되면 냉각수의 온도는 계속 하강하여 제어수단(29)에 입력되어 미리 프로그램된 온도보다 낮아지게 된다.

이때에는, 실내측으로 냉기가 토출되어지는 시기이므로 상기 제어수단(29)은 엔진(21)을 구동시키기 위한 제어신호와 3방향 밸브(41)의 작동 제어신호를 동시에 전달하게 된다.

따라서, 냉각수는 전술한 바와 같이 방열기(33)쪽으로는 순환되지 않고 재차 바이패스관(42)을 통한 순환이 이루어지게 되며, 또한 하강된 냉각수의 온도는 엔진(21; 발전기와 모터 포함)의 구동시 발생된 열로 인해 신속하게 상승하여 제어수단(29)에 입력되어 미리 프로그램된 온도와 부합하게 됨으로써, 실내측으로는 재차 온기가 토출되어지게 된다.

상기 엔진(21)의 구동은 냉각수의 온도가 과냉을 벗어나는 순간 제어수단(29)에 의해 종료되어지게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 난방스위치가 온(ON) 되었을 때 냉각수의 온도가 제어수단(29)에 프로그램된 온도와 부합하거나 또는 그 이상의 온도에서는 항상 실내측으로 온기가 송풍되고, 반대로 냉각수의 온도가 제어수단(29)에 프로그램된 온도보다 이하의 온도일 경우에는 엔진(21)의 구동열을 통해 냉각수의 온도를 신속하게 상승시켜 냉기의 토출시간을 최대한 짧게 하여 줌으로써, 난방효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 난방스위치가 온 되었을 때 냉각수의 온도에 따라 엔진과 발전기 및 모터에서 발생한 열을 효율적으로 이용하여 실내의 난방효율을 높일 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래 복합전기자동차의 난방장치를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 복합전기자동차의 난방장치를 나타내는 구성도이다.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

21 - 엔진 23 - 발전기

25 - 모터 29 - 제어수단

31 - 히터코어 33 - 방열기

35 - 펌프 37 - 온도센서

40 - 바이패스수단 41 - 3방향 밸브

42 - 바이패스관

Claims

엔진과 발전기 및 모터를 냉각시키는 냉각수가 방열기를 거쳐서 순환하도록 된 복합전기자동차에 있어서,

상기 엔진(21)과 방열기(33) 사이에는 냉각수가 통과하는 히터코어(31)가 설치되고, 상기 방열기(33)와 히터코어(31) 사이에는 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 흐름을 제어하는 바이패스수단(40)이 설치되며, 냉각수가 흐르는 파이프라인 상에는 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서(37)가 설치되는데,

상기 바이패스수단(40)은 상기 방열기(33)와 히터코어(31)사이의 냉각수라인 상에 장착되는 3방향 밸브(41)와, 상기 3방향 밸브(41)에서 상기 방열기(33)를 지난 지점으로 연결되는 바이패스관(42)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합전기자동차의 난방장치.