KR101294164B1 - 전기자동차의 폐열관리시스템 및 관리방법 - Google Patents

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Abstract

냉각수의 흐름을 제어하는 워터펌프; 상기 워터펌프 냉각수라인의 출구측에서 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인 및 모터 냉각수라인; 및 상기 워터펌프 냉각수라인의 입구측과 OBC 냉각수라인 및 모터 냉각수라인의 출구측 합류지점에서 각각 병렬로 연결된 히터코어 냉각수라인 및 라디에이터 냉각수라인;을 포함하는 전기자동차의 폐열관리시스템 및 이를 이용한 폐열관리방법이 소개된다.

Description

전기자동차의 폐열관리시스템 및 관리방법 {SYSTEM FOR MANAGING WASTE HEAT OF ELECTRIC CAR AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 전기자동차의 OBC나 모터에서 발생되는 폐열을 차량의 난방에 효과적으로 이용하고, OBC의 폐열을 통해 모터를 승온시켜 차량의 연비를 보강하기 위한 전기자동차의 폐열관리시스템 및 관리방법에 관한 것이다.
본 발명은 전기자동차의 OBC나 모터에서 발생되는 폐열을 효과적으로 이용토록 함으로써 차량의 전체적인 연비와 난방성능을 극대화하기 위한 것이다.
본 발명에서 언급되는 전기자동차란, 널리 전기를 주 동력원으로 사용하는 차량을 말하는 것으로서, 전기를 배터리에 충전하여 구동원인 모터로 공급하는 시스템을 구비한 차량을 말한다. 예를 들어, 전기충전식 차량이나 하이브리드 차량, 연료전지 차량 등을 들 수 있다.
한편, 이러한 차량에는 배터리의 충전을 위한 OBC(onboard charger, 완속충전기)가 설치되는데, OBC는 차량의 배터리를 가정용 110V 또는 220V 등에 연결하여 완속으로 충전하기 위한 장비를 말한다. 또한, 전기자동차에는 LDC(low voltage dc to dc converter, 전압변환기)가 설치되어 배터리의 전원을 이용하여 차량의 전장품 등을 작동시키도록 한다. 그리고 인버터와 모터가 설치되어 차량에 구동력을 전달한다.
상기 전기자동차의 OBC, LDC, 인버터, 모터는 모두 동작시 폐열을 발생시키는 장비들로서, 충전시에는 OBC에서 발열되고 주행시에는 인버터와 모터에서 발열되며 전장품 작동시에는 LDC에서 발열이 이루어진다.
이러한 발명수단을 적절히 활용한다면 차량의 전체적인 연비를 증대시켜 배터리의 한계극복에 도움이 될 수 있으며, 더욱이 겨울철 인버터나 모터를 예열토록 함으로써 연비의 상승에 도움을 줄 수 있을 것이다.
그러나 종래의 열교환수단은 도 1에 도시된 바와 같이, 실내 난방의 경우 별도의 PTC히터(10)와 블로워(12)를 이용하여 전기를 별도로 소모하고, 모터룸에서는 워터펌프(20), LDC(30), 인버터(40), 모터(50), OBC(60)가 직렬로 단순 연결되고 라디에이터(70)를 통과하며 팬(72)을 구동하여 식히도록 함으로써 폐열을 이용할 수 없는 구조였다.
또한, 이러한 구조 하에서는 OBC(60)의 폐열을 이용한다고 하더라도 라디에이터(70)에 의해 열이 누출되고 실내의 난방과는 별도여서 폐열을 충분히 이용치 못하는 문제가 있었다.
OBC(60)의 기능은 배터리 재충전이 필요한 경우 전용 충전소에서의 급속 충전외에 가정용 교류 전원을 변압기를 통해 승압하고 정류기를 통해 DC전원으로 변환시켜 고전압 배터리를 충전시켜주는 장치이며, 충전시 과열방지를 위해 냉각계를 순환시키는 워터펌프(20)와 방열기능을 갖는 라디에이터(70)와 팬(72)을 갖는 사이클로 일정온도에 도달하지 못하도록 작동시키는 것이다. 그러나 이러한 OBC(60)는 주행시에도 모터(50)와 인버터(40) 등의 냉각을 위해 순환 사이클 내에 배치되어 필요없는 열교환을 행하고 있다.
따라서, OBC(60)와 모터(50)의 폐열을 충분히 이용할 수 있고 폐열을 좀 더 활용토록 함으로써 전기자동차의 부족한 배터리 성능을 최대한 활용할 수 있는 방안이 필요하였던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, OBC와 모터의 폐열을 실내난방과 모터의 예열에 활용함으로써 전기자동차의 연비를 상승시키는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차의 폐열관리시스템은, 냉각수의 흐름을 제어하는 워터펌프; 상기 워터펌프 냉각수라인의 출구측에서 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인 및 모터 냉각수라인; 및 상기 워터펌프 냉각수라인의 입구측과 OBC 냉각수라인 및 모터 냉각수라인의 출구측 합류지점에서 각각 병렬로 연결된 히터코어 냉각수라인 및 라디에이터 냉각수라인;을 포함한다.
상기 OBC 냉각수라인에는 OBC와 LDC가 직렬로 연결될 수 있고, 상기 워터펌프 냉각수라인의 출구측에는 OBC 냉각수라인 및 모터 냉각수라인과 함께 LDC 냉각수라인이 병렬로 더 분기될 수 있다.
상기 워터펌프 냉각수라인의 출구측과 OBC 냉각수라인 및 모터 냉각수라인의 분기되는 입구측은 다방향성 밸브로 연결될 수 있으며, 상기 OBC 냉각수라인 및 모터 냉각수라인의 출구측 합류지점과 히터코어 냉각수라인 및 라디에이터 냉각수라인은 다방향성 밸브로 연결될 수 있다.
차량에 난방이 필요한 조건으로 확인될 경우, 배터리 충전중에는 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하고, 배터리 비충전중에는 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전기자동차의 폐열관리방법은, 워터펌프로부터 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인을 이용한 전기자동차의 폐열관리방법으로서, 난방 또는 냉방이 필요한지를 판단하는 온도판단단계; 및 난방이 필요한 것으로 판단된 경우, 배터리 충전여부를 확인하고, 충전중일 경우 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하며, 비충전중일 경우 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하는 난방단계;를 포함한다.
상기 온도판단단계에서 냉방이 필요한 것으로 판단된 경우, OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 라디에이터 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하는 냉방단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 온도판단단계는 차량의 실외기온 또는 실내기온 또는 공조장치의 사용자 설정온도를 기준으로 난방 또는 냉방이 필요한지를 판단할 수 있다.
상기 난방단계는 배터리 충전중일 경우 미리 설정된 단계에 따라 워터펌프의 가동, 히터코어측 블로워의 가동, 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 순차적으로 실행하도록 할 수 있다.
상기 난방단계는 배터리 비충전일 경우 미리 설정된 단계에 따라 워터펌프의 가동, 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리방법.
상기 미리 설정된 단계는 냉각수의 온도가 상승되는 정도를 기준으로 설정될 수 있다.
상기 난방단계는 미리 설정된 단계에 따라 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 실행한 후 에어플랩의 개방과 라디에이터측 팬의 가동을 순차적으로 더 실행하도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전기자동차의 폐열관리시스템 및 관리방법에 따르면, OBC와 모터의 폐열을 실내난방과 모터의 예열에 활용함으로써 전기자동차의 연비를 상승시킬 수 있다.
또한, 단계별로 제어함으로써 전기를 효율적으로 사용할 수 있고, 각 부품의 발열에 따른 안정성도 확보할 수 있게 된다.
그리고 각각의 경우에 따라 제어함으로써 여름철과 겨울철 모두 에너지 소모를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 전기자동차의 폐열관리시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열관리시스템을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 전기자동차의 폐열관리시스템의 다방향성 밸브를 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 도시된 전기자동차의 폐열관리시스템을 활용한 폐열관리방법의 순서도.
도 5는 도 4에 도시된 전기자동차의 폐열관리방법 중 난방충전제어방법의 순서도.
도 6은 도 4에 도시된 전기자동차의 폐열관리방법 중 난방주행제어방법의 순서도.
도 7은 도 4에 도시된 전기자동차의 폐열관리방법 중 냉방충전제어방법의 순서도.
도 8은 도 4에 도시된 전기자동차의 폐열관리방법 중 냉방주행제어방법의 순서도.
도 9는 LDC 냉각수라인이 분기된 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열관리시스템을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 폐열관리시스템 및 관리방법에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열관리시스템을 나타낸 도면으로서, 페열관리시스템은 냉각수의 흐름을 제어하는 워터펌프(100); 상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 출구측에서 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B); 및 상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 입구측과 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 출구측 합류지점에서 각각 병렬로 연결된 히터코어 냉각수라인(D) 및 라디에이터 냉각수라인(E);을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 차량은 크게 실내측과 모터룸으로 나뉘는데, 실내측에는 히터코어(400)가 배치되고 모터룸에는 워터펌프(100)와 모터(200) 및 OBC(300) 그리고 라디에이터(500)로 구성된다. 그리고 이러한 각 구성들은 모두 냉각수라인으로 연결됨으로써 일측에서 발생된 폐열을 타측으로 보낼 수 있고, 이는 제어부에서 워터펌프와 다방향성 밸브의 개폐를 통해 제어토록 하는 것이다.
이를 통해 전기자동차는 PTC히터가 아닌 히터코어를 활용할 수 있고 OBC 기타 부품의 폐열을 활용하여 실내의 난방을 할 수 있게 된다.
워터펌프(100)가 연결된 냉각수라인(A)은 워터펌프 냉각수라인(A)으로서, 그 워터펌프 냉각수라인의 출구측에는 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)이 마련된다.
상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 출구측에는 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)과 함께 LDC 냉각수라인이 병렬로 더 분기 될 수도 있다. LDC(320)의 경우는 차량의 전장품을 작동할 경우 발열하게 되는 것인바, OBC(300)와 병렬로 연결하여 구성하거나 OBC(300)와 직렬로 연결하여 구성할 수도 있다. 도시된 실시예의 경우는 직렬연결의 경우를 나타내고, 도 9는 병렬연결의 경우를 나타낸다. 이하 상세한 설명은 도 2의 실시예를 따른다. OBC(300)와 LDC(320)는 구동부인 모터(200)와는 다른 발열의 시간대를 갖기 때문에 이들은 모터(200)와 분리하여 병렬로 연결함이 바람직하다.
또한, 상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 입구측과 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 출구측 합류지점에서는 히터코어 냉각수라인(D) 및 라디에이터 냉각수라인(E)이 각각 병렬로 연결된다. 즉, 히터코어 냉각수라인(D) 및 라디에이터 냉각수라인(E)은 도시된 바와 같이 출구측이 워터펌프 냉각수라인(A)의 입구측에 연결되고 입구측이 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 출구측 합류지점에 연결되어 전체적으로 병렬연결을 이루도록 한다. 이는 상기 부품들의 발열시 이를 실내 또는 실외로 돌릴 필요가 있을 경우 선택적으로 냉각수의 유로를 형성하기 위함이다.
한편, 상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 출구측과 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 분기되는 입구측은 다방향성 밸브(600, 이하 "밸브1"이라 함)로 연결될 수 있다. 이를 통해 OBC의 폐열을 이용할 필요가 있을 경우에는 워터펌프 냉각수라인(A)과 OBC 냉각수라인(C)이 연결되도록 하고, 모터의 폐열을 이용할 필요가 있을 경우에는 워터펌프 냉각수라인(A)과 모터 냉각수라인(B)을 연결하도록 하며, 둘 다 폐열을 이용할 필요가 있거나 OBC의 폐열을 모터에도 보낼 필요가 있을 경우에는 둘 다 연결이 가능토록 다방향성 밸브로 연결하는 것이다.
다방향성 밸브(600)의 경우는 도 3에 그 실시예가 도시되어 있다. 다방향성 밸브(600)는 각각 워터펌프 냉각수라인(A)과 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)과 연결되는 분기가 형성되고, 내부에는 복수의 통공이 형성된 개폐도어(630)가 위치하며 외부에는 개폐도어(630)를 회전토록 하는 구동부(M)가 설치된다. 이를 통해 다방향성 밸브(600)는 개폐도어(630)의 회전에 따라 유로를 자유롭게 형성할 수 있는 것이다.
또한, 상기 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 출구측 합류지점과 히터코어 냉각수라인(D) 및 라디에이터 냉각수라인(E) 역시 다방향성 밸브(700, 이하 "밸브2"라 함)로 연결되어, 히터코어 냉각수라인(D) 또는 라디에이터 냉각수라인(E)을 선택적으로 연결함으로서 폐열을 실내로 보낼지 외부로 보낼지를 선택하도록 할 수 있는 것이다.
최종적으로는, 차량에 난방이 필요한 조건으로 확인될 경우, 배터리 충전중에는 OBC 냉각수라인(C)과 모터 냉각수라인(B) 및 히터코어 냉각수라인(D)에 냉각수가 흐르도록 하고, 배터리 비충전중에는 모터 냉각수라인(B) 및 히터코어 냉각수라인(D)에 냉각수가 흐르도록 하는 제어부;가 더 포함된다.
제어부는 상기 워터펌프(100)의 온오프 내지 회전수를 제어함으로써 냉각수의 유속을 결정하고, 다방향성 밸브(600,700)들을 제어함으로서 필요한 방향으로 냉각수의 유로를 형성할 수 있도록 한다.
구체적으로 제어부는, 차량에 난방이 필요한 조건으로 확인될 경우, 배터리 충전중에는 OBC 냉각수라인(C)과 모터 냉각수라인(B) 및 히터코어 냉각수라인(D)에 냉각수가 흐르도록 함으로써 겨울철 충전중 발생되는 OBC(300)의 폐열을 난방에 활용하고 또한 모터(200)의 예열에도 활용토록 함으로써 모터의 초기 전기소모를 획기적으로 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 제어부는 차량에 난방이 필요한 조건으로 확인될 경우, 배터리 비충전중에는 모터 냉각수라인(B) 및 히터코어 냉각수라인(D)에 냉각수가 흐르도록 함으로써 모터(200)에서 주행시 발생되는 폐열을 이용하여 실내의 난방을 행하고, 이 경우에는 OBC(300) 및 라디에이터(500)에 냉각수가 흐르지 않도록 함으로써 폐열의 누출을 방지하여 난방효율을 극대화하는 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 전기자동차의 폐열관리시스템을 활용한 폐열관리방법의 순서도로서, 본 발명의 폐열관리방법은, 워터펌프로부터 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인을 이용한 전기자동차의 폐열관리방법으로서, 난방 또는 냉방이 필요한지를 판단하는 온도판단단계(S100); 및 난방이 필요한 것으로 판단된 경우, 배터리 충전여부를 확인하고, 충전중일 경우 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하며, 비충전중일 경우 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하는 난방단계(S200,S300);를 포함한다.
먼저, 난방 또는 냉방이 필요한지를 판단하는 온도판단단계(S100)를 수행한다. 여기서 상기 온도판단단계(S100)는 차량의 실외기온 또는 실내기온 또는 공조장치의 사용자 설정온도를 기준으로 난방 또는 냉방이 필요한지를 판단하도록 한다.
난방의 경우로 판단된 경우에는 배터리 충전여부를 확인하고(S140), 충전중일 경우 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 한다. 즉, 난방충전제어(S200)를 시작한다. 또한 주행중일 경우에는 난방주행제어(S300)를 수행하고, 충전도 아니고 주행도 아닌 경우는 전장품만을 가동한 경우로서 별도제어(S400)를 수행토록 한다.
별도제어(S400,S700)의 경우에는 다양하게 구성이 될 수 있을 것이나, 대표적으로는 워터펌프를 가동하지 않고 전도에 의한 열전달만을 구현하는 경우를 상정할 수 있을 것이다.
한편, 냉방이 필요한 것으로 판단된 경우에는, OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 라디에이터 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하는 냉방단계(S500,S600);를 수행토록 한다. 그리고 냉방단계 역시 냉방충전제어, 냉방주행제어 및 별도제어로 구분될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 전기자동차의 폐열관리방법 중 난방충전제어방법의 순서도로서, 상기 난방단계(S200,S300)는 배터리 충전중일 경우 미리 설정된 단계에 따라 워터펌프의 가동, 히터코어측 블로워의 가동, 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 순차적으로 실행하도록 한다. 그리고 상기 미리 설정된 단계는 냉각수의 온도가 상승되는 정도를 기준으로 설정되도록 하며, 상기 난방단계(S200,S300)는 미리 설정된 단계에 따라 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 실행한 후 에어플랩의 개방과 라디에이터측 팬의 가동을 순차적으로 더 실행하도록 할 수도 있다.
구체적으로 도 5를 참조하여 설명하면, 제어가 시작되면 우선 워터펌프를 가동하고 밸브1을 양방향으로 개방하여 OBC와 모터로 모두 냉각수가 흐르도록 한다. 그리고 밸브2는 히터코어측만 개방하여 실내로 난방이 되도록 한다(S210).
그 후 충전이 진행됨에 따라 냉각수의 온도가 60도 이상(S220)이 되면 실내측 히터코어의 블로워를 작동시켜 더 많은 폐열이 실내로 방출될 수 있도록 한다(S230). 그리고 냉각수의 온도가 65도를 넘으면(S240) 밸브2를 양방향으로 개방토록 하고 실외의 에어플랩을 개방하여 외부로 방열이 되도록 할 수 있다(S250). 냉각수 온도가 70도를 넘으면(S260) 이상 과열로 판단되기 때문에 OBC의 보호를 위해 라디에이터의 팬을 가동하여 더욱 많은 열을 실외로 배출토록 한다(S270).
이러한 제어에 사용된 온도구간은 다양하게 변화될 수 있을 것이며, 또한 제어순서 중간에 OBC나 LDC의 자체 온도 이상여부를 검출하도록 할 경우 냉각수 온도에 앞서 이러한 이상여부를 발견하고 과다발열에 대처토록 하는 것도 가능하다. 이는 열효율의 증대뿐만 아니라 배터리 충전시의 안정성 확보 측면에서도 좋은 방법이 될 수 있을 것이다.
도 6은 전기자동차의 폐열관리방법 중 난방주행제어방법의 순서도로서, 상기 난방단계(S200,S300)는 배터리 비충전 또는 모터 주행중으로 판단될 경우 미리 설정된 단계에 따라 워터펌프의 가동, 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 순차적으로 실행하도록 한다. 그리고 상기 미리 설정된 단계는 냉각수의 온도가 상승되는 정도를 기준으로 설정되도록 할 수 있다. 또한, 상기 난방단계(S200,S300)는 미리 설정된 단계에 따라 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 실행한 후 에어플랩의 개방과 라디에이터측 팬의 가동을 순차적으로 더 실행하도록 할 수 있다.
구체적으로 도 6을 참고하여 설명하면, 난방이 필요하고 주행중일 경우에는 먼저 워터펌프를 가동하고 밸브1을 모터방향으로만 개방하며 밸브2는 히터코어측으로만 개방하고 실내의 블로워를 가동토록 할 수 있다(S310). 이를 통해 주행중 발생되는 모터의 폐열을 효과적으로 실내에 열의 누출 없이 전달토록 할 수 있는 것이다.
그 후 냉각수 온도가 65도 이상이 될 경우(S320)에는 밸브2를 양방향으로 개방하고 실외의 에어플랩을 개방하여 외부로 열전달에 의한 방열을 할 수 있도록 한다(S330). 이를 통해 모터를 안정적인 온도구간에서 유지할 수 있게 된다.
그 후 냉각수가 70도 이상일 경우(S340)에는 라디에이터의 팬을 가동하여 열을 더욱 배출할 수 있도록 한다(S350). 한편, LDC나 OBC의 자체온도 역시 지속적으로 체크하도록 함으로써 이들 부품이 관리온도 이하인지를 판단(S360)하고 과열될 경우에는 밸브1을 양방향으로 개방하여 이들의 폐열을 모터와 동시에 실내측으로 보내 난방을 수행하고 실외로 보내 열을 배출토록 할 수도 있다(S370).
도 7은 도 4에 도시된 전기자동차의 폐열관리방법 중 냉방충전제어방법의 순서도이고, 도 8은 도 4에 도시된 전기자동차의 폐열관리방법 중 냉방주행제어방법의 순서도이다.
냉방충전제어의 경우에는 우선 에어플랩을 개방하고 밸브1을 양방향으로 개방하여 OBC의 폐열을 모터에서도 흡수할 수 있도록 하며 밸브2의 경우 라디에이터 방향으로만 개방하여 실내로 더운공기가 유입되지 않도록 한다(S510).
그 후 냉각수의 온도가 60도를 넘을 경우(S520)에는 워터펌프를 가동하여 열을 본격적으로 배출하며(S530), 65도 이상일 경우(S540)에는 라디에이터의 팬을 가동하여 열을 외부로 좀 더 배출하도록 한다(S550).
냉방주행제어의 경우는 상기 냉방충전제어와 유사하나, 초기단계(S610)에서 밸브2를 양방향으로 개방하여 모터에서 나오는 발열량을 실내에서도 전도에 의해 어느 정도 흡수할 수 있도록 하여 모터의 성능을 좀 더 끌어내도록 한다. 그리고 냉각수가 60도 이상인 경우(S620) 밸브2를 라디에이터 방향으로만 개방토록 하여 실내로 너무 뜨거운 공기가 가지 않도록 한다(S630). 이 경우는 모터의 성능보다는 실내의 쾌적성과 냉방성능을 고려한 경우이다. 그리고 나머지 부분은 냉방충전제어와 유사하다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전기자동차의 폐열관리시스템 및 관리방법에 따르면, OBC와 모터의 폐열을 실내난방과 모터의 예열에 활용함으로써 전기자동차의 연비를 상승시킬 수 있다. 또한, 단계별로 제어함으로써 전기를 효율적으로 사용할 수 있고, 각 부품의 발열에 따른 안정성도 확보할 수 있게 된다. 그리고 각각의 경우에 따라 제어함으로써 여름철과 겨울철 모두 에너지 소모를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 워터펌프 200 : 모터
300 : OBC 400 : 히터코어
500 : 라디에이터 600 : 밸브1
700 : 밸브2

Claims (13)

  1. 냉각수의 흐름을 제어하는 워터펌프(100);
    상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 출구측에서 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B); 및
    상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 입구측과 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 출구측 합류지점에서 각각 병렬로 연결된 히터코어 냉각수라인(D) 및 라디에이터 냉각수라인(E);을 포함하는 전기자동차의 폐열관리시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 OBC 냉각수라인(C)에는 OBC(300)와 LDC(320)가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 출구측에는 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)과 함께 LDC 냉각수라인이 병렬로 더 분기되고, 상기 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 출구측 합류지점에서 함께 합류되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 워터펌프 냉각수라인(A)의 출구측과 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 분기되는 입구측은 다방향성 밸브(600)로 연결된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 OBC 냉각수라인(C) 및 모터 냉각수라인(B)의 출구측 합류지점과 히터코어 냉각수라인(D) 및 라디에이터 냉각수라인(E)은 다방향성 밸브(700)로 연결된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    차량에 난방이 필요한 조건으로 확인될 경우, 배터리 충전중에는 OBC 냉각수라인(C)과 모터 냉각수라인(B) 및 히터코어 냉각수라인(D)에 냉각수가 흐르도록 하고, 배터리 비충전중에는 모터 냉각수라인(B) 및 히터코어 냉각수라인(D)에 냉각수가 흐르도록 하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리시스템.
  7. 워터펌프로부터 병렬로 분기된 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인을 이용한 전기자동차의 폐열관리방법으로서,
    난방 또는 냉방이 필요한지를 판단하는 온도판단단계(S100); 및
    난방이 필요한 것으로 판단된 경우, 배터리 충전여부를 확인하고, 충전중일 경우 OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하며, 비충전중일 경우 모터 냉각수라인 및 히터코어 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하는 난방단계(S200,S300);를 포함하는 전기자동차의 폐열관리방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 온도판단단계(S100)에서 냉방이 필요한 것으로 판단된 경우, OBC 냉각수라인과 모터 냉각수라인 및 라디에이터 냉각수라인에 냉각수가 흐르도록 하는 냉방단계(S500,S600);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 온도판단단계(S100)는 차량의 실외기온 또는 실내기온 또는 공조장치의 사용자 설정온도를 기준으로 난방 또는 냉방이 필요한지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 난방단계(S200,S300)는 배터리 충전중일 경우 미리 설정된 단계에 따라 워터펌프의 가동, 히터코어측 블로워의 가동, 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 난방단계(S200,S300)는 배터리 비충전일 경우 미리 설정된 단계에 따라 워터펌프의 가동, 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 미리 설정된 단계는 냉각수의 온도가 상승되는 정도를 기준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리방법.
  13. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 난방단계(S200,S300)는 미리 설정된 단계에 따라 라디에이터 냉각수라인으로의 냉각수 방류를 실행한 후 에어플랩의 개방과 라디에이터측 팬의 가동을 순차적으로 더 실행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열관리방법.
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