KR101198816B1 - Cooling system for hybrid electric vehicles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 다른 작동유체를 함께 이용가능하게 루프를 구성하도록 한 하이브리드 차량용 쿨링시스템에 관한 것이다. 개시발명은 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기(100)와, 상기 압축기(100)에서 보낸 냉매를 응축시키는 응축기(102)와, 상기 응축기(102)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제1,2팽창밸브(104a,104b)와, 상기 제1,2팽창밸브(104a,104b)를 각각 통과하면서 팽창된 냉매를 공기와 열교환시키는 제1,2열교환기(106a,106b)와, 상기 제1열교환기(106a)와 상기 압축기(100) 사이에 배치되어 상기 제1열교환기(106a) 또는 제2열교환기(106b)를 통과한 냉매를 열교환시키는 제3열교환기(108)와, 상기 냉매를 상기 제1,2팽창밸브(104a,104b)에서 제1,2열교환기(106a,106b)를 거쳐서 제3열교환기(108)로 각각 통과시키거나 상기 제1팽창밸브(104a)에서 제3열교환기(108)로 통과시키는 냉매이동수단 및, 배터리(160)를 냉각시킨 냉각수를 상기 제3열교환기(108)로 보내어 냉각시키는 냉각수이동수단을 포함한다. 따라서, 하나의 시스템으로 듀얼 에어콘시스템과 배터리 쿨링시스템을 통합하여 프론트 냉방모드, 리어 냉방모드, 프론트/리어 냉방모드 및 배터리 쿨링모드를 각각 독립적으로 제어할 수 있게 된다.The present invention relates to a cooling system for a hybrid vehicle in which a loop is made so that different working fluids can be used together. The present invention provides a compressor 100 for compressing a refrigerant at a high temperature and a high pressure, a condenser 102 for condensing the refrigerant sent from the compressor 100, and first and second expansions of the refrigerant condensed in the condenser 102. First and second heat exchangers 106a and 106b for exchanging the expanded refrigerant with air while passing through expansion valves 104a and 104b and the first and second expansion valves 104a and 104b, respectively, and the first heat exchange. A third heat exchanger (108) disposed between the gas (106a) and the compressor (100) to heat-exchange the refrigerant having passed through the first heat exchanger (106a) or the second heat exchanger (106b), The first and second expansion valves 104a and 104b pass through the first and second heat exchangers 106a and 106b to the third heat exchanger 108, respectively, or from the first expansion valve 104a to the third heat exchanger. Refrigerant moving means for passing through the 108, and the cooling water moving means for sending the cooling water cooled by cooling the battery 160 to the third heat exchanger (108) to cool do. Therefore, the dual air conditioning system and the battery cooling system are integrated into one system to independently control the front cooling mode, the rear cooling mode, the front / rear cooling mode, and the battery cooling mode.
Description
본 발명은 하이브라이드 차량용 쿨링시스템에 관한 것으로, 특히 서로 다른 작동유체를 함께 이용가능하게 루프를 구성하도록 한 하이브리드 차량용 쿨링시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid vehicle cooling system, and more particularly, to a hybrid vehicle cooling system configured to form a loop in which different working fluids can be used together.
최근에 배출가스를 줄이면서 연비향상을 위한 차세대 친환경 차량의 개발에 많은 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 화석연료를 줄이거나 대체하기 위한 차량으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle)과 수소연료전지 차량(Fuel cell electric vehicle)으로 구분할 수 있다.Recently, a lot of research is being actively conducted on the development of next-generation eco-friendly vehicles for improving fuel efficiency while reducing emission gas. As a vehicle for reducing or replacing fossil fuels, it can be classified into a hybrid electric vehicle and a fuel cell electric vehicle.
현재 사용되는 하이브리드 차량은 저속운전시 배터리로 구동하고, 고속운전시 엔진으로 구동하도록 되어 있다. 즉 저속운전시 전기모터가 동력원이 될 때 별도의 발전기 및 배터리를 이용하여 구동하게 되며, 고속운전시 엔진으로 구동하면서 배터리에는 충전이 이루어지도록 되어 있다. 이러한 하이브리드 차량은 배터리의 무게를 줄이면서 장시간 구동하도록 배터리의 용량을 키워야만 그 활용성을 높여서 실용화에 접근할 수 있다. 이를 위해서는 배터리를 충분히 냉각할 수 있는 쿨 링시스템의 개발이 필요하다.Currently used hybrid vehicles are driven by a battery at low speed and an engine at high speed. In other words, when the electric motor becomes a power source during low speed operation, it is driven using a separate generator and battery, and the battery is charged while driving with an engine during high speed operation. Such a hybrid vehicle can increase the utility of the battery by increasing the capacity of the battery so as to drive the battery for a long time while reducing the weight of the battery. This requires the development of a cooling system that can cool the battery sufficiently.
한편, 수소연료전지 차량은 연료전지를 에너지원으로 사용하여 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키도록 되어 있다. 즉 수소연료전지 차량은 전기를 생산하는 연료전지 스택과, 상기 연료전지 스택에 연료와 공기를 가습하여 공급하는 가습기, 상기 가습기에 수소를 공급하는 연료공급부와, 상기 가습기에 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급부와, 상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각모듈을 포함하고 있다. 이러한 수요연료전지 차량 역시 연료전지 스택을 충분히 냉각할 수 있는 쿨링시스템의 개발이 필요하다.Meanwhile, a hydrogen fuel cell vehicle is configured to convert chemical energy generated by oxidation of fuel into electrical energy using a fuel cell as an energy source. That is, the hydrogen fuel cell vehicle includes a fuel cell stack for generating electricity, a humidifier for humidifying and supplying fuel and air to the fuel cell stack, a fuel supply unit for supplying hydrogen to the humidifier, and air containing oxygen in the humidifier. An air supply unit for supplying, and a cooling module for cooling the fuel cell stack. Such demand fuel cell vehicles also need to develop a cooling system that can sufficiently cool the fuel cell stack.
하이브리드 차량은 일반 차량과 마찬가지로, 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 고온, 고압으로 압축된 냉매가 응축기로 유입되어 액체 상태로 응축된 다음, 팽창밸브를 통과하면서 팽창된 후 증발기를 통하여 차실로 공급되는 공기와 열교환 다음 압축기로 복귀되는 냉방시스템(에어콘시스템)을 구비하고 있다.Like a general vehicle, a hybrid vehicle, like a general vehicle, is introduced into a condenser by a compressor driven by an engine and driven at high temperature and high pressure, condensed into a liquid state, and then expanded while passing through an expansion valve. It is equipped with a cooling system (air conditioning system) which returns to the compressor after heat exchange with the air supplied to the furnace.
이러한 냉방시스템은 엔진룸에 1개의 증발기를 배치하여 싱글타입으로 구성할 수 있고, 엔진룸에 증발기를 배치하고 차량 후방에 별도의 증발기를 배치하여 듀얼타입으로 구성할 수 있다.Such a cooling system can be configured as a single type by placing one evaporator in the engine room, and can be configured as a dual type by placing an evaporator in the engine room and a separate evaporator behind the vehicle.
한편, 하이브리드 차량은 배터리를 성능을 높이도록 배터리를 쿨링하는 배터리 쿨링시스템을 구비하고 있다.On the other hand, the hybrid vehicle is provided with a battery cooling system for cooling the battery to increase the performance of the battery.
그런데, 종래기술에 따른 하이브리드 차량의 쿨링시스템은 차실을 냉방하는 냉방시스템(에어콘 시스템)과 배터리를 쿨링하는 배터리 쿨링시스템이 별개로 되어 전체 쿨링시스템이 복잡할 뿐만 아니라, 프론트 냉방모드, 리어 냉방모드, 프론트/리어 냉방모드, 배터리 쿨링모드를 각각 제어해야 하는 불편함이 있었다.However, the cooling system of the hybrid vehicle according to the prior art has a cooling system (air conditioner system) for cooling the cabin and a battery cooling system for cooling the battery separately, so that the entire cooling system is not only complicated, but also the front cooling mode and the rear cooling mode. There was an inconvenience of having to control the front / rear cooling mode and the battery cooling mode respectively.
또한, 향후 개발될 예정인 하이브리드 차량에서 요구되는 수준으로 충분한 쿨링성능을 확보하기 어려웠다.In addition, it was difficult to secure sufficient cooling performance to the level required for hybrid vehicles to be developed in the future.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 프론트 냉방모드, 리어 냉방모드, 프론트/리어 냉방모드 및 배터리 쿨링모드를 하나의 시스템으로 제어할 수 있고, 전체적인 쿨링성능을 높일 수 있도록 한 하이브리드 차량용 쿨링시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention was devised to solve the above problems, it is possible to control the front cooling mode, rear cooling mode, front / rear cooling mode and the battery cooling mode in one system, so as to improve the overall cooling performance To provide a hybrid vehicle cooling system.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 보낸 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제1,2팽창밸브와, 상기 제1,2팽창밸브를 각각 통과하면서 팽창된 냉매를 공기와 열교환시키는 제1,2열교환기와, 상기 제1열교환기와 상기 압축기 사이에 배치되어 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기를 통과한 냉매를 열교환시키는 제3열교환기와, 상기 냉매를 상기 제1,2팽창밸브에서 제1,2열교환기를 거쳐서 제3열교환기로 각각 통과시키거나 상기 제1팽창밸브에서 제3열교환기로 통과시키는 냉매이동수단 및, 배터리를 냉각시킨 냉각수를 상기 제3열교환기로 보내어 냉각시키는 냉각수이동수단을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a compressor for compressing a refrigerant at high temperature and high pressure, a condenser for condensing the refrigerant sent from the compressor, first and second expansion valves for expanding the refrigerant condensed in the condenser, and First and second heat exchangers for exchanging the expanded refrigerant with air while passing through the first and second expansion valves, and a refrigerant disposed between the first heat exchanger and the compressor and passed through the first heat exchanger or the second heat exchanger. A third heat exchanger for exchanging heat, and refrigerant moving means for passing the refrigerant from the first and second expansion valves to the third heat exchanger via the first and second heat exchangers, respectively, or from the first expansion valve to the third heat exchanger; And cooling water moving means for cooling the battery by cooling the battery to the third heat exchanger.
그리고, 본 발명은 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 보낸 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과하면서 팽창된 냉매를 공기와 열교환시키는 열교환기와, 냉각수를 압송시키는 펌프와, 상기 펌프에서 압송된 냉각수를 공기와 열교환시키는 제1,2쿨러와, 상기 펌프를 통하여 냉각수가 상기 제1쿨러 또는 상기2쿨러와 상기 열교환기로 순차적으로 거치면서 열교환이 이루어지게 하거나, 상기 열교환기를 통하여 열교환이 이루어진 냉각수를 배터리로 보내는 냉각수이동수단을 포함한다.The present invention provides a compressor for compressing a refrigerant at high temperature and high pressure, a condenser for condensing the refrigerant sent from the compressor, an expansion valve for expanding the refrigerant condensed in the condenser, and a refrigerant expanded while passing through the expansion valve. A heat exchanger for exchanging air with air, a pump for pumping cooling water, first and second coolers for exchanging coolant pumped from the pump with air, and cooling water through the pump to the first cooler or the second cooler and the heat exchanger. While passing through the sequential heat exchange or through the heat exchanger includes a cooling water moving means for sending the cooling water is heat exchanged to the battery.
이와 같은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 쿨링시스템에 의하면, 하나의 시스템으로 듀얼 에어콘시스템과 배터리 쿨링시스템을 통합하여 프론트 냉방모드, 리어 냉방모드, 프론트/리어 냉방모드 및 배터리 쿨링모드를 각각 독립적으로 제어할 수 있게 됨으로써 쿨링시스템을 단순화시키고 간편하게 작동시킬 수 있게 된다. According to such a hybrid vehicle cooling system according to the present invention, by combining a dual air conditioning system and a battery cooling system in one system to independently control the front cooling mode, rear cooling mode, front / rear cooling mode and battery cooling mode respectively. This makes the cooling system simpler and easier to operate.
또한, 냉매와 냉각수를 열교환시키는 엘티알타입의 열교환기를 사용하여 쿨링성능을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, it is possible to improve the cooling performance by using an ELT type heat exchanger for heat exchange between the refrigerant and the cooling water.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(제1실시예)(Embodiment 1)
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 차량용 쿨링시스템을 도시한 블록구성도이다.1 is a block diagram showing a hybrid vehicle cooling system according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1실시예에 따른 쿨링시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 차실을 냉방하는 시스템으로, 압축기(100), 응축기(102), 제1,2팽창밸브(104a,104b), 제1,2열교환기(106a,106b), 제3열교환기(108) 및 냉매이동수단을 포함하고, 배터리(160)를 쿨링하는 시스템으로 제3열교환기(108) 및 냉각수이동수단을 포함한다.As shown in FIG. 1, the cooling system according to the first embodiment of the present invention is a system for cooling a vehicle compartment, and includes a
상기 압축기(100)는 흡입된 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 상기 응축기(102)로 보내도록 되어 있다. 여기서, 흡입된 냉매는 상기 제3열교환기(108)를 통과한 냉매를 의미한다.The
상기 응축기(102)는 상기 압축기(100)에서 보낸 고온, 고압의 냉매를 액상으로 응축시키도록 되어 있다.The
상기 제1,2팽창밸브(104a,104b)는 상기 응축기(102)에서 응축된 냉매를 교축작용을 통하여 온도와 압력을 낮추도록 되어 있다. The first and
상기 제1,2열교환기(106a,106b)는 상기 제1,2팽창밸브(104a,104b)를 거친 저온, 저압의 냉매가 공기와 열교환이 이루어지면서, 증발에 필요한 열을 흡수하도록 되어 있다. 여기서, 제1,2열교환기(106a,106b)는 공기의 열을 흡수하는 증발기(Evaporator)로 되어 있다. The first and
한편, 상기 제1팽창밸브(104a)와 제1열교환기(106a)는 후술되는 제1냉매관(110)에 설치되어 있고, 상기 제2팽창밸브(104b)와 제2열교환기(106b)는 제2냉매관(120)에 설치되어 있다.On the other hand, the first expansion valve (104a) and the first heat exchanger (106a) is provided in the
상기 제3열교환기(108)는 상기 제1열교환기(106a)와 상기 압축기(100) 사이에 배치되어 상기 제1열교환기(106a) 또는 제2열교환기(106b)를 통과한 냉매를 열교환 시키도록 되어 있다. 여기서, 제3열교환기(108)는 엘티알(LTR; Liquid To Refrigerant) 타입 즉 판형 열교환기로 구성되어 배터리(160)를 쿨링하기 위하여 냉각수를 상기 냉매와 열교환 시키도록 되어 있다. The
상기 냉매이동수단은 프론트 냉방을 위한 제1냉매관(110), 리어 냉방을 위한 제2냉매관(120), 배터리 쿨링을 위한 제3냉매관(130) 및 제1,2유로전환밸브(140a,140b)로 구성되어 있다.The refrigerant moving means includes a
상기 제1냉매관(110)은 냉매가 상기 압축기(100)에서 상기 응축기(102), 상기 제1팽창밸브(104a), 상기 제1열교환기(106a), 상기 제3열교환기(108)로 순차적으로 거쳐서 순환하도록 되어 있다.The
즉 제1냉매관(110)은 개루프(open loop)인 경우 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(100)에서 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 응축기(102)로 보내어 응축시킨 다음, 제1팽창밸브(104a)를 거치면서 온도와 압력을 낮추어 제1열교환기(106a)에서 공기와 1차로 열교환이 이루어지게 하고, 제3열교환기(108)를 거치면서 냉각수와 2차로 열교환이 이루어지게 한다. 이 때, 제1열교환기(106a)와 열교환이 이루어진 공기는 차실로 유입되어 프론트 냉방모드로 되게 된다. 동시에, 후술되는 냉각수관(170)이 항상 개루프(open loop) 상태로 유지되므로 배터리 쿨링모드로 유지된다.That is, when the
상기 제2냉매관(120)은 냉매가 상기 압축기(100)에서 상기 응축기(102), 상기 제2팽창밸브(104b), 상기 제2열교환기(106b), 상기 제3열교환기(108)로 순차적으로 거쳐서 순환하도록 되어 있다.The
즉 제2냉매관(120)은 개루프(open loop)인 경우 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(100)에서 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 응축기(102)로 보내어 응축시킨 다음, 제2팽창밸브(104b)를 거치면서 온도와 압력을 낮추어 제2열교환기(106b)에서 공기와 1차로 열교환이 이루어지게 하고, 제3열교환기(108)를 거치면서 냉각수와 2차로 열교환이 이루어지게 한다. 이 때, 제2열교환기(106b)와 열교환이 이루어진 공기는 차실로 유입되어 리어 냉방모드로 되게 된다. 동시에, 후술되는 냉각수관(170)이 항상 개루프(open loop) 상태로 유지되므로 배터리 쿨링모드로 유지된다. That is, when the
한편, 제1,2냉매관(110,120)이 개루프(open loop)인 경우 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(100)에서 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 응축기(102)로 보내어 응축시킨 다음, 제1,2팽창밸브(104a,104b)를 거치면서 온도와 압력을 낮추어 제1,2열교환기(106a,106b)에서 각각 공기와 1차로 열교환이 이루어지고, 제3열교환기(108)를 거치면서 냉각수와 2차로 열교환이 이루어지게 된다. 이 때, 제1,2열교환기(106a,106b)와 열교환이 이루어진 공기는 차실로 유입되어 프론트/리어 냉방모드로 되게 된다. 동시에, 후술되는 냉각수관(170)이 항상 개루프(open loop) 상태로 유지되므로 배터리 쿨링모드로 유지된다. Meanwhile, when the first and
상기 제3냉매관(130)은 냉매가 상기 압축기(100)에서 상기 응축기(102), 상기 제1팽창밸브(104a), 상기 제3열교환기(108)로 순차적으로 거쳐서 순환하도록 되어 있다.In the
즉 제3냉매관(130)은 개루프(open loop)인 경우, 상기 압축기(100)에서 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 응축기(102)로 보내어 응축시킨 다음, 제1팽창밸브(104a)를 거치면서 온도와 압력을 낮추어 제3열교환기(108)에서 냉각수와 열교환이 이루어지게 된다. 이 때, 제3열교환기(108)에서는 배터리(160)를 쿨링하기 위한 쿨링모드로 이용된다.That is, when the
상기 제1유로전환밸브(140a)는 상기 제1냉매관(110)과 제2냉매관(120)의 유로를 선택적으로 전환할 수 있다. 즉 제1유로전환밸브(140a)는 후술하는 제어부(150)에 의해 제2냉매관(120)이 차단되면 냉매가 제1냉매관(110)을 따라 흐르게 되고, 반대로 제1냉매관(120)이 차단되면 냉매가 제2냉매관(120)을 따라 흐르게 된다.The first flow
상기 제2유로전환밸브(140b)는 상기 제1냉매관(110)과 제3냉매관(130)의 유로를 각각 선택적으로 전환할 수 있다. 즉 제2유로전환밸브(140b)는 후술하는 제어부(150)에 의해 제3냉매관(130)이 차단되면 냉매가 제1냉매관(110)을 따라 흐르게 되고, 반대로 제1냉매관(110)이 차단되면 냉매가 제3냉매관(130)을 따라 흐르게 된다.The second flow
상기 제1,2유로전환밸브(140a,140b)는 제어부(150)에 의해 프론트 냉방모드, 리어 냉방모드, 프론트/리어 냉방모드 및 배터리 쿨링모드로 선택적으로 제어되도 록 구성되어 있다.The first and second flow
상기 냉각수이동수단은 냉각수가 상기 배터리(160)를 통과하여 상기 제3열교환기(108)로 순환되는 냉각수관(170)과, 상기 냉각수관(170)에 설치되어 냉각수를 상기 제3열교환기(108)로 보내는 펌프(180)로 구성되어 있다.The cooling water moving unit is installed in the cooling
도 2d에 도시된 바와 같이, 제1,2냉매관(110,120)이 차단되고 제3냉매관(130)이 개방될 경우, 제3냉매관(130)을 따라 흐르는 냉매와, 냉각수관(170)을 따라 흐르는 냉각수가 통하여 배터리(160)를 쿨링모드로 되게 된다.As shown in FIG. 2D, when the first and second
본 발명의 제1실시예에 따른 쿨링시스템에 의하면, 판형 열교환기(LTR 타입)인 제3열교환기(108)를 제1,2열교환기(106a,106b)와 압축기(100) 사이에 배치하여, 차실 냉방을 위한 냉매를 공기와 열교환 시키는 것은 물론, 배터리(160)를 쿨링하기 위하여 냉각수를 열교환 시킴으로써 쿨링성능을 향상시킬 수 있다. According to the cooling system according to the first embodiment of the present invention, the
(제2실시예)(Second Embodiment)
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 차량용 쿨링시스템을 도시한 블록구성도이다.3 is a block diagram showing a hybrid vehicle cooling system according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2실시예에 따른 쿨링시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 차실을 냉방하는 시스템으로 압축기(200), 응축기(202), 팽창밸브(204), 열교환기(206), 냉매관(208)을 구비하여 냉매가 순환하게 되어 있고, 펌프(210), 제1,2쿨러(212,214) 및 냉각수이동수단을 구비하여 배터리(220)로 냉각수가 순환하도록 되어 있다.As shown in FIG. 3, the cooling system according to the second embodiment of the present invention is a system for cooling a vehicle compartment, and includes a
여기서, 상기 열교환기(206)는 냉매를 냉각수와 열교환시키는 증발기(Evaporator)로 되어 있고, 상기 제1,2쿨러(212,214)는 냉각수를 상변화 없이 열교환시켜서 공기를 냉각시키도록 되어 있다. Here, the
상기 압축기(200)는 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 상기 응축기(202)로 보내도록 되어 있다. 여기서, 흡입된 냉매는 상기 열교환기(206)를 통과한 냉매를 의미한다. 상기 응축기(202)는 상기 압축기(200)에서 보낸 고온, 고압의 냉매를 액상으로 응축시키도록 되어 있다. 상기 팽창밸브(204)는 상기 응축기(202)에서 응축된 냉매를 교축작용을 통하여 온도와 압력을 낮추도록 되어 있다.The
상기 열교환기(206)는 엘티알(LTR; Liquid To Refrigerant) 타입 즉 판형 열교환기로 구성되어 배터리(220)를 쿨링하기 위하여 냉매와 냉각수를 열교환 시키도록 되어 있다.The
상기 냉매관(208)은 냉매가 상기 압축기(200)에서 상기 응축기(202), 상기 팽창밸브(204), 상기 열교환기(206)로 순차적으로 거쳐서 순환하도록 되어 있다. 여기서, 냉매관(208)은 항상 개루프(open loop) 상태로 유지되어 냉매가 연속적으로 흐르도록 되어 있다.The
상기 펌프(210)는 상기 냉각수이동수단을 통하여 냉각수를 상기 제1,2쿨러(212,214)로 압송시키도록 되어 있다. 상기 제1,2쿨러(212,214)는 상기 펌프(210)에서 압송된 냉각수를 이용하여 각각 공기를 냉각시키도록 되어 있다.The
상기 냉각수이동수단은 상기 펌프(210)를 통하여 냉각수를 상기 제1,2쿨 러(212,214)에서 배터리(220)를 거쳐서 상기 열교환기(206)로 통과시키거나, 직접 배터리(220)로 거쳐서 상기 열교환기(206)로 통과시키도록 되어 있다. 그리고, 냉각수이동수단은 제1,2,3,4냉각수관(230,240,250,260) 및 제1,2,3유로전환밸브(270a,270b,270c)로 구성되어 있다.The coolant moving means passes the coolant through the
상기 제1냉각수관(230)은 냉각수가 상기 펌프(210)에서 상기 제1쿨러(212), 상기 열교환기(206)로 순차적으로 거쳐서 순환하도록 되어 있다.The
즉 제1냉각수관(230)이 개루프(open loop)인 경우 도 4a에 도시된 바와 같이, 펌프(210)에 의해 냉각수가 제1쿨러(212)로 보내져 1차로 열교환이 이루어지고, 열교환기(206)를 거치면서 2차로 열교환이 이루어지게 된다. 이 때, 제1쿨러(212)와 열교환이 이루어진 공기는 차실로 유입되어 프론트 냉방모드로 되게 된다. That is, in the case where the first
상기 제2냉각수관(240)은 냉각수가 상기 펌프(210)에서 상기 제2쿨러(214), 상기 열교환기(206)로 순차적으로 거쳐서 순환하도록 되어 있다.The second
즉 제2냉각수관(240)이 개루프(open loop)인 경우 도 4b에 도시된 바와 같이, 펌프(210)에 의해 냉각수가 제2쿨러(214)로 보내져 1차로 열교환이 이루어지고, 열교환기(206)를 거치면서 2차로 열교환이 이루어지게 된다. 이 때, 제2쿨러(214)와 열교환이 이루어진 공기는 차실로 유입되어 리어 냉방모드로 되게 된다. That is, in the case where the second
상기 제3냉각수관(250)은 냉각수가 상기 펌프(210)에서 상기 열교환기(206)로 거쳐서 순환하도록 되어 있다.The third
한편, 제1,2냉각수관(230,240)이 개루프(open loop)인 경우 도 4c에 도시된 바와 같이, 펌프(210)에 의해 냉각수가 제1,2쿨러(212,214)로 보내져 1차로 열교환이 이루어지고, 열교환기(206)를 거치면서 2차로 열교환이 이루어지게 된다. 이 때, 제1,2쿨러(212,214)와 열교환이 이루어진 공기는 차실로 유입되어 프론트/리어 냉방모드로 되게 된다. Meanwhile, when the first and second
상기 제4냉각수관(260)은 냉각수가 상기 펌프(210)에서 상기 배터리(220), 상기 열교환기(206)로 순차적으로 거쳐서 순환하도록 되어 있다.The fourth
즉 제4냉각수관(260)은 개루프(open loop)인 경우, 배터리(220)를 통과한 냉각수가 열교환기(206)를 통과하면서 열교환이 이루어져 냉각되고, 펌프(210)에 의해 재차 배터리(220)로 보내게 된다. 이 때, 배터리(220)는 제4냉각수관(260)을 순환하는 냉각수에 의해 쿨링되고, 냉각수는 다시 열교환기(206)에 의해 열교환이 이루어지게 된다. That is, when the fourth
상기 제1유로전환밸브(270a)는 후술하는 제어부(280)에 의해 상기 제1냉각수관(230)과 제2냉각수관(240)의 유로를 선택적으로 전환하도록 되어 있다. 즉 제1유로전환밸브(270a)는 제어부(280)에 의해 제2냉각수관(240)이 차단되면 냉각수가 제1냉각수관(230)을 따라 흐르게 되고, 반대로 제1냉각수관(230)이 차단되면 냉각수가 제2냉각수관(240)을 따라 흐르게 된다. 물론 제1냉각수관(230)과 제2냉각수관(240)을 동시에 개방하도록 제1유로전환밸브(270a)를 제어하는 것도 가능하다.The first flow
상기 제2유로전환밸브(270b)는 제어부(280)에 의해 상기 제1냉각수관(230)과 제3냉각수관(250)의 유로를 선택적으로 전환하도록 되어 있다. 즉 제2유로전환밸브(270b)는 제어부(280)에 의해 제3냉각수관(250)이 차단되면 냉각수가 제1냉각수관(230)을 따라 흐르게 되고, 반대로 제1냉각수관(230)이 차단되면 냉각수가 제3냉각수관(250)을 따라 흐르게 된다. 물론 제1냉각수관(230)과 제3냉각수관(250)을 동시에 개방하도록 제1유로전환밸브(270b)를 제어하는 것도 가능하다.The second flow
상기 제3유로전환밸브(270c)는 제어부(280)에 의해 상기 제3냉각수관(250)과 제4냉각수관(260)의 유로를 선택적으로 전환하도록 되어 있다. 즉 제3유로전환밸브(270c)는 제어부(280)에 의해 제4냉각수관(260)이 차단되면 냉각수가 제3냉각수관(250)을 따라 흐르게 되고, 반대로 제3냉각수관(250)이 차단되면 냉각수가 제4냉각수관(260)으로 흐르게 된다. 물론 제3냉각수관(250)과 제4냉각수관(260)을 동시에 개방하도록 제1유로전환밸브(270c)를 제어하는 것도 가능하다.The third flow
상기 제1,2,3유로전환밸브(270a,270b,270c)는 제어부(280)에 의해 프론트 냉방모드, 리어 냉방모드, 프론트/리어 냉방모드 및 배터리 쿨링모드로 선택적으로 제어되도록 되어 있다.The first, second, and third flow
도 5a와 같이, 냉매관(208)이 개루프(open loop) 상태로 있고, 제어부(280)를 통하여 제1,2냉각수관(230,240)이 폐루프(closed loop) 이면서 제3,4냉각수관(250,260)이 개루프(open loop)인 경우에는 배터리 쿨링모드 상태로 되게 된다.As shown in FIG. 5A, the
도 5b와 같이, 냉매관(208)이 개루프(open loop) 상태로 있고, 제어부(280)를 통하여 제2,3냉각수관(240,250)이 폐루프(closed loop) 이면서 제1,4냉각수관(230,260)이 개루프(open loop)인 경우에는 프론트 냉방모드와 배터리 쿨링모드 상태로 되게 된다.As shown in FIG. 5B, the
도 5c와 같이, 냉매관(208)이 개루프(open loop) 상태로 있고, 제어부(280)를 통하여 제1,3냉각수관(230,250)이 폐루프(closed loop) 이면서 제2,4냉각수 관(240,260)이 개루프(open loop)인 경우에는 리어 냉방모드와 배터리 쿨링모드 상태로 되게 된다.As shown in FIG. 5C, the
도 5d와 같이, 냉매관(208)이 개루프(open loop) 상태로 있고, 제어부(280)를 통하여 제3냉각수관(250)이 폐루프(closed loop) 이면서 제1,2,4냉각수관(230,240,260)이 개루프(open loop)인 경우에는 프론트/리어 냉방모드와 배터리 쿨링모드 상태로 되게 된다.As shown in FIG. 5D, the
본 발명의 제2실시예에 따른 쿨링시스템에 의하면, 제1,2쿨러(212,214)가 구비된 냉각수관(230,240)에 판형 열교환기(LTR 타입)인 열교환기(206)를 배치하여 차실 냉방을 위한 냉매를 공기와 열교환 시키는 것은 물론, 배터리(220)를 쿨링하기 위하여 냉각수를 열교환 시킴으로써 쿨링성능을 향상시킬 수 있다.According to the cooling system according to the second embodiment of the present invention, the cooling of the cabin by arranging the heat exchanger (206), which is a plate heat exchanger (LTR type), on the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주내에서 변경할 수 있다.As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but is not limited to the specific embodiments and can be changed within the scope described within the claims by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 차량용 쿨링시스템을 도시한 블록구성도,1 is a block diagram showing a hybrid vehicle cooling system according to a first embodiment of the present invention,
도 2a 내지 도 2d는 제1실시예에 따른 쿨링시스템에서 차실 냉방모드와 배터리 쿨링모드가 작동되는 상태도, 2A to 2D are state diagrams in which a vehicle cooling mode and a battery cooling mode are operated in the cooling system according to the first embodiment;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 차량용 쿨링시스템을 도시한 블록구성도,3 is a block diagram showing a hybrid vehicle cooling system according to a second embodiment of the present invention;
도 4a 내지 도 4c는 제2실시예에 따른 쿨링시스템에서 차실 냉방모드가 작동되는 상태도, 4A to 4C are state diagrams in which a vehicle cooling mode is operated in a cooling system according to a second embodiment;
도 5a 내지 도 5d는 제2실시예에 따른 쿨링시스템에서 차실 냉방모드와 배터리 쿨링모드가 작동되는 상태도이다.5A to 5D are state diagrams in which a vehicle cooling mode and a battery cooling mode are operated in the cooling system according to the second embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 압축기 102 : 응축기100: compressor 102: condenser
104a,104b : 제1,2팽창밸브 106a,106b : 제1,2열교환기104a, 104b: First and
108 : 제3열교환기 110,120,130 : 제1,2,3냉매관108: third heat exchanger 110,120,130: first, second, third refrigerant pipe
140a,140b : 제1,2유로전환밸브 150 : 제어부140a, 140b: first and second flow path switching valve 150: control unit
160 : 배터리 170 : 냉각수관160: battery 170: coolant pipe
180 : 펌프 200 : 압축기180: pump 200: compressor
202 : 응축기 204 : 팽창밸브202: condenser 204: expansion valve
206 : 열교환기 208 : 냉매관206: heat exchanger 208: refrigerant tube
210 : 펌프 212,214 : 제1,2쿨러210: pump 212,214: first and second coolers
220 : 배터리 230,240,250,260 : 제1,2,3,4냉각수관220: Battery 230,240,250,260: 1st, 2nd, 3rd, 4th cooling water pipe
270a,270b,270c : 제1,2,3유로전환밸브270a, 270b, 270c: 1st, 2nd, 3rd euro switching valve
280 : 제어부280: control unit
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