KR101416416B1 - 전기 자동차용 난방 시스템 - Google Patents

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KR101416416B1 KR1020130063709A KR20130063709A KR101416416B1 KR 101416416 B1 KR101416416 B1 KR 101416416B1 KR 1020130063709 A KR1020130063709 A KR 1020130063709A KR 20130063709 A KR20130063709 A KR 20130063709A KR 101416416 B1 KR101416416 B1 KR 101416416B1
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박준규
장용수
이복철
조용주
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현대자동차 주식회사
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Abstract

전기자동차용 난방 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템은 배터리에서 공급되는 전원으로 작동되는 구동모터의 구동력으로 주행하는 전기자동차에서 실내를 난방하기 위한 전기자동차용 난방 시스템에 있어서, 상기 배터리와 상기 구동모터의 사이에서 냉각수가 순환되는 냉각라인을 통해 상기 구동모터와 상호 연결되는 난방 열교환기; 상기 배터리와 상기 냉각라인을 통해 상호 연결되며, 상기 배터리의 전원으로 작동하는 PTC; 상기 구동모터를 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수로부터 열에너지를 회수하여 저장하고, 상기 구동모터와 배터리에 상기 냉각라인을 통해 각각 직렬로 연결되는 축열장치; 및 상기 구동모터와 상기 난방 열교환기, 및 상기 축열장치를 상호 연결하는 상기 냉각라인에 설치되며, 개폐작동을 통해 상기 냉각라인을 각각 선택적으로 연결하는 밸브유닛을 포함한다.

Description

전기 자동차용 난방 시스템{HEATING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차용 난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 상태와 사용자의 선택모드에 따라 전체적인 난방효율을 향상시키도록 하는 전기 자동차용 난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 공조시스템은 임의의 기후와 주행조건에서도 탑승자로 하여금 쾌적한 환경을 갖게 한다. 특히, 동절기에 주로 사용하게 되는 공조시스템의 난방모드는 차량의 실내 공기를 따뜻하게 하고, 습기로 인해 차량의 유리가 흐려지거나 유리 상에 김이 서리는 것을 방지함으로써, 운전자로 하여금 쾌적하고 안전한 운전을 할 수 있도록 한다.
이러한 난방모드는 주행 시, 엔진으로부터 발생되는 열을 이용해 온수식 히터를 이용하는 것으로 공기 흡입덕트를 통해 도입되는 외기를 온수식 히터를 통과시켜 그 온도를 상승시키고, 블로어를 이용하여 디프로스터 및 실내분출용 덕트를 통해 차량 실내로 불어내는 방식이다.
한편, 최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 전기배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차로 구분된다.
이러한 친환경 차량 중, 전기 자동차에 적용되는 공조시스템은 엔진을 대신하여 구동되는 모터의 열에 의해 고온으로 온도가 상승된 냉각수와 실내난방용 공기간의 열교환을 통해 이루어지므로, 시동 후 5∼ 10분 정도의 시간이 경과되어 엔진이 온도가 상승된 후에 난방이 가능해진다.
따라서, 전기자동차에는 시동초기 난방을 위해 별도의 열원을 추가로 설치하고, 이를 보조열원으로 사용하게 된다.
즉, 차량의 실내로 외기가 유입되는 덕트의 유출구부에 열선을 구비하거나, 별도의 보조히터를 설치하여 엔진의 가열에 의해 실내온도가 상승될 때까지 이를 이용하였다.
그러나, 종래의 전기자동차에서 시동초기의 급속 난방방식이 채택되지 못할 경우, 동절기에 운전자가 자동차에 탑승하여 일정시간동안 차량의 실내온도가 낮은 상태에서 운전을 하거나, 시동을 켜 놓은 후 일정시간을 기다려야 하는 불편함이 있었다.
또한, 전기자동차의 워밍업(Warming Up) 시 전기의 소비가 과다해지고, 열선이나 별도의 보조히터를 구비할 제작원가가 상승되고, 열선 또는 보조히터 가동 시, 사용되는 전기량 증가함에 따라, 전기자동차의 주행거리가 짧아져 연비가 저하되는 문제점도 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 주행 상태와 사용자의 선택모드에 따라, 구동모터에 의해 온도가 상승된 냉각수의 열원을 축열하여 난방에 사용되는 난방 열교환기에 선택적으로 공급되도록 하여 전기자동차의 전체적인 난방효율을 향상시키고, 불필요한 전원사용을 방지하여 연비를 향상시키도록 하는 전기 자동차용 난방 시스템을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템은 배터리에서 공급되는 전원으로 작동되는 구동모터의 구동력으로 주행하는 전기자동차에서 실내를 난방하기 위한 전기자동차용 난방 시스템에 있어서, 상기 배터리와 상기 구동모터의 사이에서 냉각수가 순환되는 냉각라인을 통해 상기 구동모터와 상호 연결되는 난방 열교환기; 상기 배터리와 상기 냉각라인을 통해 상호 연결되며, 상기 배터리의 전원으로 작동하는 PTC; 상기 구동모터를 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수로부터 열에너지를 회수하여 저장하고, 상기 구동모터와 배터리에 상기 냉각라인을 통해 각각 직렬로 연결되는 축열장치; 및 상기 구동모터와 상기 난방 열교환기, 및 상기 축열장치를 상호 연결하는 상기 냉각라인에 설치되며, 개폐작동을 통해 상기 냉각라인을 각각 선택적으로 연결하는 밸브유닛을 포함한다.
상기 냉각라인은 상기 밸브유닛과 연결되며, 상기 구동모터와 상기 난방 열교환기를 상호 연결하는 제1 라인; 상기 배터리와 상기 PTC를 상호 연결하는 제2 라인; 상기 밸브유닛과 연결되며, 상기 구동모터와 상기 축열장치를 상호 연결하는 제3 라인; 및 상기 배터리와 상기 축열장치를 상호 연결하는 제4 라인을 포함할 수 있다.
상기 밸브유닛은 상기 제1 라인과 상기 제3 라인을 상호 연결하는 3-Way 밸브로 이루어질 수 있다.
상기 밸브유닛은 상기 구동모터, 상기 난방 열교환기, 및 상기 축열장치와 각각 연결되도록 상기 구동모터와 상기 제1 라인을 통해 상호 연결되는 제1 개구홀과, 상기 난방 열교환기와 상기 제1 라인을 통해 상호 연결되는 제2 개구홀과, 상기 축열장치와 상기 제3 라인을 통해 상호 연결되는 제3 개구홀이 형성되는 메인 바디; 및 상기 메인 바디의 내부에서 상기 각 개구홀을 선택적으로 개폐시키도록 회전 가능하게 구성되는 개폐부재를 포함할 수 있다.
상기 메인 바디는 상기 제2 개구홀과 상기 제3 개구홀이 양단부에 위치되고, 상기 제1 개구홀이 상기 제2 개구홀과 제3 개구홀의 사이에서 상기 메인 바디의 일측 중앙에 위치될 수 있다.
상기 개폐부재는 상기 메인 바디의 내부 중앙에서 회전 가능하게 구성되는 회전부; 및 상기 회전부의 일측에 일단이 일체로 연결되며, 부채꼴 형상으로 형성되어 타단이 상기 각 개구홀을 선택적으로 개폐하는 개폐부를 포함할 수 있다.
상기 메인 바디는 상기 개폐부의 타단에 대응하여 상기 제1 개구홀의 반대측에 원형으로 라운드 진 라운드부가 일체로 형성될 수 있다.
상기 개폐부는 타단의 양측 길이(D)가 상기 각 개구홀의 폭 길이(W)와 동일한 길이(D = W)로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템에 의하면, 차량의 주행 상태와 사용자의 선택모드에 따라, 모터에 의해 온도가 상승된 냉각수의 열원을 축열하여 난방에 사용되는 난방 열교환기에 선택적으로 공급되도록 하여 전기자동차의 전체적인 난방효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 별도의 보조 히터를 구비하지 않아도 축열된 열원을 이용함으로써, 구성부품을 축소해 전체 시스템을 간소화는 동시에, 제작원가를 절감할 수 있고, 불필요한 전원사용을 방지하여 전기자동차의 전체적인 연비 및 주행거리를 향상시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템에 적용되는 밸브 유닛의 투영 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 작동 테이블이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 예약공조 시, 작동 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 주행초기 시, 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 고속주행 시, 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 IDLE 시, 작동 상태도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 최대난방 시, 작동 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템에 적용되는 밸브 유닛의 투영 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템(100)은 차량의 주행 상태와 사용자의 선택모드에 따라, 구동모터(120)에 의해 온도가 상승된 냉각수의 열원을 축열하여 난방에 사용되는 난방 열교환기(100)에 선택적으로 공급되도록 하여 전기자동차의 전체적인 난방효율을 향상시키고, 불필요한 전원사용을 방지하여 연비를 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템(100)은 배터리(110)에서 공급되는 전원으로 작동되는 구동모터(120)의 구동력으로 주행하는 전기자동차에서 차량 실내를 난방하기 위한 것으로, 도 1에서 도시한 바와 같이, 난방 열교환기(130), PTC(140), 축열장치(150), 및 밸브유닛(160)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 난방 열교환기(130)는 상기 배터리(110)와 상기 구동모터(120)의 사이에서 냉각수가 순환되는 냉각라인(Cooling Line : 이하 ‘C.L’이라 함)을 통해 상기 구동모터(120)와 상호 연결된다.
상기 PTC(140)는 상기 난방 열교환기(130)로 유입되는 냉각수의 온도가 낮거나 최대 난방이 요구될 경우 등의 조건에 따라, 배터리(110)의 전원으로 작동되어 외기가 통과하면서 열교환을 통해 온도가 상승된 상태로 차량 실내로 유입되며, 상기 배터리와 상기 냉각라인을 통해 상호 연결된다.
본 실시예에서, 상기 축열장치(150)는 전기자동차를 구동시키는 상기 구동모터(120)를 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수로부터 열에너지를 회수하여 저장하고, 상기 구동모터(120)와 배터리(110)에 상기 냉각라인(C.L)을 통해 각각 직렬로 연결된다.
이러한 축열장치(150)는 내부의 상변화 물질이 상변화되면서 전기자동차의 주행 중, 발생되는 폐열원으로부터 열에너지를 축열하고, 축열된 열에너지를 차량의 초기시동 시, 워밍업과 실내난방에 효율적으로 사용하게 된다.
여기서, 상기 축열장치(150)는 상기 배터리(110)로부터 공급되는 전원을 이용해 유도체를 가열하는 기능을 포함할 수 있다.
그리고 상기 밸브유닛(160)은 상기 구동모터(120)와 상기 난방 열교환기(130), 및 상기 축열장치(150)를 상호 연결하는 상기 냉각라인(C.L)에 설치되며, 개폐작동을 통해 상기 냉각라인(C.L)을 각각 선택적으로 연결하게 된다.
이러한 밸브유닛(160)은 냉각라인(C.L)을 선택적으로 연결하여 냉각수의 유동을 조절하기 위한 것으로, 하기에서 그 구조 및 작동에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 상기 냉각라인(C.L)은 상기 밸브유닛(160)과 연결되며, 상기 구동모터(120)와 상기 난방 열교환기(130)를 상호 연결하는 제1 라인(101)과, 상기 배터리(110)와 상기 PTC(140)를 상호 연결하는 제2 라인(103)과, 상기 밸브유닛(160)과 연결되며, 상기 구동모터(120)와 상기 축열장치(150)를 상호 연결하는 제3 라인(105)을 포함한다.
또한, 상기 냉각라인(C.L)은 상기 배터리(110)와 상기 축열장치(150)를 상호 연결하는 제4 라인(107)을 더 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제2 라인(105)은 배터리(110)와 PTC(140)를 연결하여 냉각수를 순환시키고, 상기 제4 라인(107)은 상기 배터리(110)를 통과하면서 온도가 상승된 냉각수를 상기 축열장치(150)로 순환시켜 열에너지를 축열시키게 된다.
여기서, 상기 밸브유닛(160)은 상기 제1 라인(101)과 상기 제3 라인(105)을 상호 연결할 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 상기 밸브유닛(160)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 메인 바디(161)와 개폐부재(166)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 메인 바디(161)는 상기 구동모터(120), 상기 난방 열교환기(130), 및 상기 축열장치(150)와 각각 연결되도록 상기 구동모터(120)와 상기 제1 라인(101)을 통해 상호 연결되는 제1 개구홀(162)과, 상기 난방 열교환기(130)와 상기 제2 라인(103)을 통해 상호 연결되는 제2 개구홀(163)과, 상기 축열장치(150)와 상기 제3 라인(105)을 통해 상호 연결되는 제3 개구홀(164)이 각각 형성된다.
여기서, 상기 메인 바디(161)는 상기 제2 개구홀(163)과 상기 제3 개구홀(164)이 양단부에 위치되고, 상기 제1 개구홀(162)이 상기 제2 개구홀(163)과 제3 개구홀(164)의 사이에서 상기 메인 바디(161)의 일측 중앙에 위치될 수 있다.
이러한 메인 바디(161)는 그 전체적인 형상이 “T”자 형상으로 형성된다.
그리고 상기 개폐부재(166)는 상기 메인 바디(161)의 내부에서 상기 각 개구홀(162, 163, 164)을 선택적으로 개폐시키도록 회전 가능하게 구성된다.
여기서, 상기 개폐부재(166)는 상기 메인 바디(161)의 내부 중앙에서 회전 가능하게 구성되는 회전부(167)와, 상기 회전부(167)의 일측에 일단이 일체로 연결되며, 부채꼴 형상으로 형성되어 타단이 상기 각 개구홀(162, 163, 164)을 선택적으로 개폐하는 개폐부(168)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에서, 상기 개폐부(168)는 타단의 양측 길이(D)가 상기 각 개구홀(162, 163, 164)의 폭 길이(W)와 동일한 길이(D = W)로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 메인 바디(161)는 상기 개폐부(168)의 타단에 대응하여 상기 제1 개구홀(162)의 반대측에 원형으로 라운드 진 라운드부(165)가 일체로 형성될 수 있다.
즉, 상기와 같이 구성되는 밸브유닛(160)은 상기 개폐부재(166)가 미도시된 ECU의 제어신호에 따라 상기 메인 바디(161)의 내부에서 회전되어 상기 각 개구홀(162, 163, 164)들을 상호 간에 연결하여 상기 냉각라인(C.L)을 따라 이동하는 냉각수의 이동방향을 조절하게 된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 작동 테이블이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 예약공조 시, 작동 상태도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 주행초기 시, 작동 상태도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 고속주행 시, 작동 상태도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 IDLE 시, 작동 상태도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템의 최대난방 시, 작동 상태도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템(100)의 작동모드는 크게 예약공조, 주행초기, 고속주행, IDLE, 및 최대난방으로 각각 구분될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템(100)에서 주차 상태에서의 예약공조 모드에서는, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 구동모터(120)가 작동하면서 발생된 열로 온도가 상승된 냉각수가 상기 축열장치(150)로 순환되도록 상기 밸브유닛(160)의 개폐부재(166)가 상기 메인 바디(161)의 내부에서 회전되어 상기 제2 개구홀(163)을 폐쇄시키게 된다.
이에 따라, 상기 구동모터(120)를 냉각한 냉각수는 온도가 상승된 상태로, 상기 제3 라인(105)을 따라 구동모터(120)로부터 상기 축열장치(150)를 순환하게 되며, 이 때, 상기 제1 라인(101)은 폐쇄된 상태가 된다.
한편, 냉각수는 상기 제2 라인(105)을 따라 전원이 공급되어 작동하는 상기 PTC(140)와 배터리(110) 사이를 순환하게 된다.
또한, 상기 배터리(110)를 냉각하기 위해 공급된 냉각수는 배터리(110)를 냉각한 후, 온도가 상승된 상태로, 상기 제4 라인(107)을 따라 상기 축열장치(150)로 공급된다.
여기서, 상기 축열장치(150)는 상기 제3 라인(105)과 상기 제4 라인(107)을 통해 순환하며, 배터리(110)와 구동모터(120)로부터 발생된 폐열원에 의해 온도가 상승된 냉각수로부터 열에너지를 공급받고, 공급된 열에너지로부터 열원을 축열하게 된다.
그리고 상기 구동모터(120)는 난방 열교환기(130)로 순환이 방지된 냉각수가 축열장치(150)를 통과하면서 일정 열에너지가 손실되어 일정온도를 유지한 상태로 제3 라인(120)을 통해 순환됨에 따라 예열된다.
본 실시예에서, 주행초기 구동모터(120)의 폐열원을 활용한 난방모드에서는 도 3과 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브유닛(160)의 개폐부재(166)가 상기 메인 바디(161)의 내부에서 회전되어 상기 제1 개구홀(161)을 폐쇄시키게 된다.
이에 따라, 제1 라인(101)은 제3 라인(103)과 상호 연결된 상태가 되며, 냉각수는 구동모터(120)와 축열장치(150), 및 난방 열교환기(130) 사이를 순환하게 된다.
여기서, 상기 PTC(140)는 사용자의 난방온도 설정에 따라 필요 시, 보조수단으로서 작동되며, 작동될 경우에는 배터리(110)와 PTC(140)를 상호 연결하는 제2 라인(103)을 통해 냉각수가 순환되어 배터리(110)로부터 발생되는 폐열원을 PTC(140) 작동 시, 사용하게 된다.
즉, 난방 열교환기(130)에는 구동모터(120)를 통과한 온도가 상승된 냉각수와 함께, 상기 축열장치(150)에서 축열된 열에너지에 의해 보다 높은 온도의 냉각수가 공급되고, 상기 PTC(104)도 필요에 따라 작동되는 것이다.
이에 따라, 차량의 외부에서 유입되는 외기는 고온의 냉각수가 유입된 상기 난방 열교환기(130)와 PTC(140)를 통과하면서 열교환에 의해 온도가 상승된 상태로 차량의 실내로 유입되어 실내 난방이 이루어지게 된다.
그리고 전술한 주행초기가 아닌 고속 주행 시에 상기 난방 시스템(100)은, 도 3과 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브유닛(160)의 개폐부재(166)가 상기 메인 바디(161)의 내부에서 회전되어 상기 제1 개구홀(162)을 폐쇄시키게 된다.
이에 따라, 제1 라인(162)은 제3 라인(164)과 상호 연결된 상태가 되며, 냉각수는 구동모터(120)와 축열장치(150), 및 난방 열교환기(130) 사이를 순환하게 된다.
이 때, 전술한 주행초기와는 달리, 상기 PTC(140)는 작동이 중지된다.
이는 고속 주행 시에는 구동모터(120)가 최대로 작동됨에 따라, 발열량도 증가되기 때문에 냉각수가 충분히 고온상태를 유지하여 냉각수의 폐열원과 상기 축열장치(150)에서 축열된 열에너지만으로 실내를 난방 할 수 있기 때문이다.
따라서, 난방 열교환기(130)에는 발열량이 최대인 구동모터(120)를 냉각한 후, 온도가 상승된 냉각수가 공급되며, 차량의 외부에서 유입되는 외기는 고온의 냉각수가 유입된 상기 난방 열교환기(130)를 통과하면서 열교환에 의해 온도가 상승된 상태로 차량의 실내로 유입되어 실내 난방이 이루어지게 된다.
한편, 상기한 주행초기와 고속주행 시, 상기 난방 시스템(100)은 상기 배터리(100)와 축열장치(150)를 상호 연결하는 상기 제4 라인(107)이 폐쇄된 상태를 유지하여 배터리(110)를 통과한 냉각수가 축열장치(150)로 순환되는 것이 방지된다.
본 실시예에서, IDLE 시에 상기 난방 시스템(100)은, 도 3과 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브유닛(160)의 개폐부재(166)가 상기 메인 바디(161)의 내부에서 회전되어 상기 제3 개구홀(164)을 폐쇄시키게 된다.
이에 따라, 상기 축열장치(150)와 연결되는 제3 라인(105)은 폐쇄된 상태가 되며, 냉각수는 상기 제1 라인(101)을 통해 구동모터(120)를 통과하면서 온도가 상승된 상태로, 상기 난방 열교환기(130)로 유입된다.
여기서, 상기 PTC(140)는 사용자의 난방온도 설정에 따라 필요 시, 보조수단으로서 작동되며, 작동될 경우에는 배터리(110)와 PTC(140)를 상호 연결하는 제2 라인(103)을 통해 냉각수가 순환되어 배터리(110)로부터 발생되는 폐열원을 PTC(140) 작동 시, 사용하게 된다.
즉, 주행초기의 난방모드와 동일하게 난방 열교환기(130)에는 구동모터(120)를 통과한 온도가 상승된 냉각수가 공급되고, 상기 PTC(140)도 필요에 따라 작동된다.
이에 따라, 차량의 외부에서 유입되는 외기는 고온의 냉각수가 유입된 상기 난방 열교환기(130)와 PTC(140)를 통과하면서 열교환에 의해 온도가 상승된 상태로 차량의 실내로 유입되어 실내 난방이 이루어지게 된다.
마지막으로, 차량의 주행상태에서 최대난방 시에 난방 시스템(100)은, 도 3과 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브유닛(160)의 개폐부재(166)가 상기 메인 바디(161)의 내부에서 회전되어 상기 라운드부(165)에 위치됨으로써, 상기 각 개구홀(162, 163, 164)을 모두 개방시키게 된다.
이에 따라, 냉각수는 상기 제1 라인(101)을 통해 구동모터(120)를 통과하면서 온도가 상승된 상태로 상기 난방 열교환기(130)로 유입되며, 동시에, 상기 제3 라인(105)을 통해 구동모터(120)와 축열장치(150)를 순환하면서 축열장치(150)에 축열된 열에너지가 사용된다.
이 때, 상기 PTC(140)는 최대 난방모드에 따라 최대로 작동되며, 배터리(110)와 PTC(140)를 상호 연결하는 제2 라인(103)을 통해 냉각수가 순환되어 배터리(110)로부터 발생되는 폐열원을 PTC(140) 작동 시, 사용하게 된다.
이는, 최대 난방 시, 열원이 최대로 요구됨에 따라, 구동모터(120)로부터 발생되는 폐열원과 축열장치(150)에 축열된 열에너지, 및 PTC(140)를 모두 사용해 차량의 외부에서 유입되는 외기의 온도를 최대한 상승시켜 유입시키기 위함이다.
한편, 상기한 IDLE 상태와 최대난방 시에 상기 난방 시스템(100)은 상기 배터리(110)와 축열장치(150)를 상호 연결하는 상기 제4 라인(107)이 폐쇄된 상태를 유지하여 배터리(110)를 통과한 냉각수가 축열장치(150)로 순환되는 것이 방지된다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템(100)은 축열장치(150)를 이용해 주차상태에서 배터리(110)와 구동모터(120)로부터 발생된 폐열원으로부터 열에너지를 축열하고, 차량의 상태에 따라 선택적으로 축열된 열에너지를 차량의 난방에 이용하게 된다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 난방 시스템(100)을 적용하면, 차량의 주행 상태와 사용자의 선택모드에 따라, 구동모터(120)에 의해 온도가 상승된 냉각수의 열원을 축열하여 난방에 사용되는 난방 열교환기(130)에 선택적으로 공급되도록 하여 전기자동차의 전체적인 난방효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 별도의 보조 히터를 구비하지 않아도 축열장치(150)에 축열된 열원을 이용함으로써, 구성부품을 축소해 전체 시스템을 간소화는 동시에, 제작원가를 절감할 수 있고, 불필요한 전원사용을 방지하여 전기자동차의 전체적인 연비 및 주행거리를 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 난방 시스템 C.L : 냉각라인
101 : 제1 라인 103 : 제2 라인
105 : 제3 라인 107 : 제4 라인
110 : 배터리 120 : 구동모터
130 : 난방 열교환기 140 : PTC
150 : 축열장치 160 : 밸브유닛
161 : 메인 바디 162 : 제1 개구홀
163 : 제2 개구홀 164 : 제3 개구홀
165 ; 라운드부 166 : 개폐부재
167 : 회전부 168 : 개폐부

Claims (8)

  1. 배터리에서 공급되는 전원으로 작동되는 구동모터의 구동력으로 주행하는 전기자동차에서 실내를 난방하기 위한 전기자동차용 난방 시스템에 있어서,
    상기 배터리와 상기 구동모터의 사이에서 냉각수가 순환되는 냉각라인을 통해 상기 구동모터와 상호 연결되는 난방 열교환기;
    상기 배터리와 상기 냉각라인을 통해 상호 연결되며, 상기 배터리의 전원으로 작동하는 PTC;
    상기 구동모터를 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수로부터 열에너지를 회수하여 저장하고, 상기 구동모터와 배터리에 상기 냉각라인을 통해 각각 직렬로 연결되는 축열장치; 및
    상기 구동모터와 상기 난방 열교환기, 및 상기 축열장치를 상호 연결하는 상기 냉각라인에 설치되며, 개폐작동을 통해 상기 냉각라인을 각각 선택적으로 연결하는 밸브유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각라인은
    상기 밸브유닛과 연결되며, 상기 구동모터와 상기 난방 열교환기를 상호 연결하는 제1 라인;
    상기 배터리와 상기 PTC를 상호 연결하는 제2 라인;
    상기 밸브유닛과 연결되며, 상기 구동모터와 상기 축열장치를 상호 연결하는 제3 라인; 및
    상기 배터리와 상기 축열장치를 상호 연결하는 제4 라인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브유닛은
    상기 제1 라인과 상기 제3 라인을 상호 연결하는 3-Way 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 밸브유닛은
    상기 구동모터, 상기 난방 열교환기, 및 상기 축열장치와 각각 연결되도록 상기 구동모터와 상기 제1 라인을 통해 상호 연결되는 제1 개구홀과, 상기 난방 열교환기와 상기 제1 라인을 통해 상호 연결되는 제2 개구홀과, 상기 축열장치와 상기 제3 라인을 통해 상호 연결되는 제3 개구홀이 형성되는 메인 바디; 및
    상기 메인 바디의 내부에서 상기 각 개구홀을 선택적으로 개폐시키도록 회전 가능하게 구성되는 개폐부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 바디는
    상기 제2 개구홀과 상기 제3 개구홀이 양단부에 위치되고, 상기 제1 개구홀이 상기 제2 개구홀과 제3 개구홀의 사이에서 상기 메인 바디의 일측 중앙에 위치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 개폐부재는
    상기 메인 바디의 내부 중앙에서 회전 가능하게 구성되는 회전부; 및
    상기 회전부의 일측에 일단이 일체로 연결되며, 부채꼴 형상으로 형성되어 타단이 상기 각 개구홀을 선택적으로 개폐하는 개폐부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 메인 바디는
    상기 개폐부의 타단에 대응하여 상기 제1 개구홀의 반대측에 원형으로 라운드 진 라운드부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 개폐부는
    타단의 양측 길이(D)가 상기 각 개구홀의 폭 길이(W)와 동일한 길이(D = W)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 난방 시스템.
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