KR101760859B1 - 전기자동차용 공조장치 및 공조방법 - Google Patents

전기자동차용 공조장치 및 공조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 공조장치 및 공조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배터리를 냉각시킬 때 발생하는 폐열공기를 가동이 중지된 공조장치의 내측으로 유입시켜 상기 공조장치의 내부공간을 건조시킴으로써, 상기 공조장치의 내부공간에 곰팡이의 생성을 억제하여 쾌적한 실내공조가 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 배터리를 냉각시키기 위한 냉각장치 및 실내를 공조하기 위한 공조장치를 포함하는 전기자동차에 있어서, 상기 배터리 냉각장치(20)에는, 배터리(22)를 냉각시킴으로써 발생하는 폐열공기가 토출되는 토출관(30)을 포함하고; 상기 공조장치에는, 상기 토출관(30)의 일단이 연결되어, 상기 공조장치의 가동이 중지되면 폐열공기가 상기 토출관(30)을 통해 상기 공조장치로 유입되어 상기 공조장치의 내부를 건조시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기자동차용 공조장치 및 공조방법{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 전기자동차용 공조장치 및 공조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배터리를 냉각시킬 때 발생하는 폐열공기를 가동이 중지된 공조장치의 내측으로 유입시켜 상기 공조장치의 내부공간을 건조시킴으로써, 상기 공조장치의 내부공간에 곰팡이의 생성을 억제하여 쾌적한 실내공조가 이루어지도록 하는 전기자동차용 공조장치 및 공조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드(Hybrid) 자동차 또는 전기자동차는, 엔진의 사용이 제한적이거나 엔진을 사용하지 않고 배터리에 축전된 전류로 모터를 회전시켜 주행한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 자동차 또는 전기자동차(이하, '자동차'라 칭함)의 공조장치는, 공조케이스(1)의 내측에 증발기(2)와, 전열히터(3)을 구비하고, 상기 증발기(2) 및 전열히터(3)를 통해 토출되는 냉기 또는 온기의 혼합비를 조절하여 탑승자가 원하는 공조공기가 토출되도록 하는 온도조절도어(4)와, 상기 공조케이스(1)에 구비되고 자동차 실내의 구역별로 디프로스트와 페이스 및 플로어로 공조공기가 유입되도록 유로가 형성된 다수의 벤트(5) 및 상기 다수의 벤트(5)로 토출되는 공조공기의 토출량을 제어하는 도어(6)를 포함한다.
상기 공조케이스(1)에는, 외부 또는 자동차 실내에서 유입된 공기가 상기 증발기(2)와 열 교환으로 냉각될 때 생성된 응축수를 수집하여 외부로 배수시키는 배수구(7)가 구비된다.
상기와 같이 구성된 자동차용 공조장치는, 공조케이스(1)의 일측에 구비된 송풍기(도시하지 않음)를 통해 외부 또는 자동차 실내 공기를 상기 공조케이스(1)의 내측에 유입시킨다.
상기 유입공기는, 증발기(2) 또는 전열히터(3)를 통해 냉기 또는 온기로 열 교환되고, 온도조절도어(4)의 개폐각도에 따라 혼합된 공조공기가 다수의 벤트(5) 각각에 구비된 도어(6)의 개폐에 따라, 디프로스트, 페이스 또는 플로어 측으로 토출되어 자동차 실내를 공조한다.
한편, 상기 증발기(2)를 통해 열 교환되는 유입공기에는 수분이 포함되어 있어, 냉각에 의해 응축수가 생성되는데 이렇게 생성된 응축수는 상기 증발기(2)의 하방에 구비된 배수구(7)로 수집되어 외부로 배출된다.
그런데, 상기 응축수는 증발기(2)의 표면에 생성되거나 또는 배수구(7)에 수집된 응축수가 잘 배수되지않고 잔존하게 된다. 이에 따라 상기 응축수가 곰팡이를 증식시키게 되고, 이렇게 증식된 곰팡이에 의해 악취가 발생되는 문제점이 있다.
또한, 상기 증식된 곰팡이가 송풍기에 의해 강제 유입된 공기와 함께 다수의 벤트(5)들을 통해 자동차 실내로 토출됨에 따라 탑승자가 불쾌감을 느끼게 되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는, 항균필터 설치나 냄새제거제 코팅 등의 방법이 사용되었으나, 이는 원천적으로 곰팡이 생성을 억제하는 것이 아니라 일시적인 효과를 가질 뿐이고 그 기능이 상실되면 곰팡이에 의한 피해가 계속 발생되는 문제점이 있다.
또한, 항균필터 설치나 냄새제거제 코팅 등의 설치 및 방법은 유지관리 비용이 추가되는 문제점이 있다.
또한, 공조케이스 내에 생성되는 응축수는, 증발기의 표면에 습윤상태로 존재하여 상기 증발기의 표면을 부식시키거나 또는 배수구에 장시간 방치됨으로써 결국 공조성능을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 배터리를 냉각시킬 때 발생하는 폐열공기를 가동이 중지된 공조장치의 내측으로 유입시켜 상기 공조장치의 내부공간을 건조시킴으로써, 상기 공조장치의 내부공간에 곰팡이의 생성을 억제하여 쾌적한 실내공조가 이루어지도록 하는 전기자동차용 공조장치 및 공조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 배터리를 냉각시키기 위한 냉각장치 및 실내를 공조하기 위한 공조장치를 포함하는 전기자동차에 있어서, 배터리 냉각장치에는, 배터리를 냉각시킴으로써 발생하는 폐열공기가 토출되는 토출관을 포함하고; 상기 공조장치에는, 상기 토출관의 일단이 연결되어, 상기 공조장치의 가동이 중지되면 폐열공기가 상기 토출관을 통해 상기 공조장치로 유입되어 상기 공조장치의 내부를 건조시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 토출관에는, 공조장치로 폐열공기가 유입되도록 하는 공조토출관과, 폐열공기가 외부로 배기되도록 하는 외부토출관으로 분기되는 분배관을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 분배관에는, 폐열공기를 상기 공조토출관 또는 외부토출관 중 어느 하나로 토출되도록 제어하는 분배도어를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 공조장치에는, 상기 공조토출관을 통해 폐열공기가 유입될 때 상기 폐열공기가 송풍기 측으로 역행하는 것을 방지하도록, 상기 송풍기 및 증발기 사이의 유로를 개폐하는 차단도어를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 공조방법은, 공조장치의 작동이 정지인지를 판단하는 단계; 상기 공조장치의 작동이 정지상태이면, 공조케이스의 디프로스트, 페이스, 플로어 벤트에 구비된 도어 및 차단도어를 닫는 단계; 상기 모든 벤트의 도어가 닫혀지면, 분배관의 공조토출관을 개방하는 단계; 상기 공조토출관이 개방되면, 일정시간 동안 배터리 냉각장치의 가동을 유지하여 배터리를 냉각시킴으로써, 폐열공기가 공조토출관을 통해 공조케이스로 유입되어 상기 공조케이스 및 증발기를 건조시키도록 하는 단계; 상기 배터리 냉각장치의 가동시간이 일정시간 경과하면, 분배관의 공조토출관을 닫는 단계; 및 상기 공조토출관이 닫혀지면, 차단도어를 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차단도어가 개방되면, 공조케이스의 디프로스트, 페이스, 플로어 벤트에 구비된 도어를 운전가가 조작한 최종 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 배터리를 냉각시킬 때 발생하는 폐열공기를 가동이 중지된 공조장치의 내측으로 유입시켜 상기 공조장치의 내부공간을 건조시킴으로써, 상기 공조장치의 내부공간에 곰팡이의 생성을 억제하여 쾌적한 실내공조가 이루어지도록 하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 자동차용 공조장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 공조장치의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 자동차 공조방법 공정도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자동차에는, 자동차 실내를 냉, 난방하는 공조장치(10) 및 배터리(22)를 냉각시키는 냉각장치(20)가 구비되어 있다.
상기 자동차용 공조장치(10)는, 공조케이스(11)와, 상기 공조케이스(11)의 일측에 구비되는 송풍기(12)와, 상기 공조케이스(11)의 일측에 구비되고 송풍기(12)를 통해 도입되는 공기를 냉각시키는 증발기(13)와, 상기 공조케이스(11)의 일측에 구비되고 송풍기(12)를 통해 도입되는 공기를 가열시키는 전열히터(14)와, 상기 증발기(13) 및 전열히터(14) 사이에 구비되며 냉기와 온기의 혼합비율을 조절하여 적정온도의 공조공기가 토출되도록 하는 온도조절도어(15)와, 상기 공조케이스(11)에 구비되고 자동차 실내의 각 구역별로 공조공기를 토출시키는 다수의 벤트(16), 및 상기 벤트(16)로 토출되는 공조공기의 토출량을 제어하는 다수의 도어(17)를 포함한다.
또한, 상기 공조케이스(11)에는, 상기 송풍기(12)를 통해 유입되는 송풍공기가 상기 증발기(13)를 통과하면서 열 교환에 의해 생성된 응축수를 수집하고, 이를 외부로 배출시키도록 하는 배수구(18)가 구비된다.
또한, 상기 공조케이스(11)에는, 상기 송풍기(12)와 증발기(13) 사이에 구비되어, 배터리 냉각장치(20)를 통해 상기 증발기(13) 측으로 유입된 고온의 폐열공기가 상기 송풍기(12) 측으로 역행하는 것을 방지하도록 차단하는 차단도어(19)를 포함한다.
상기 차단도어(19)는, 상기 공조케이스(11)에 회전가능하게 구비되는 힌지와 상기 힌지에 구비되어 상기 힌지의 회전에 따라 회전하면서 상기 공조케이스(11)의 유로를 차단시켜, 배터리 냉각장치(20)에서 유입된 폐열공기가 송풍기(12)측으로 토출되는 것을 차단하는 차단판으로 구성될 수 있다.
상기 차단도어(19)는, 상기 배터리 냉각장치(20)에서 유입된 폐열공기가 공조케이스(11)의 유로를 통해 송풍기(12)측으로 토출되는 것을 방지하는 수단이면 어느 것이든 사용 가능하다.
또한, 상기 공조케이스(11)에는, 상기 차단도어(19)를 회전시키도록 회전력을 제공하는 액츄에이터(도시하지 않음)가 구비됨이 바람직하다.
상기 배터리(22)에는, 상기 배터리(22)의 외주에 구비되어 상기 배터리(22)를 보호하는 배터리케이스(24), 및 상기 배터리케이스(24)의 일측에 구비되어 상기 배터리(22)의 과열을 방지하도록 냉각시키는 배터리 냉각장치(20)가 구비된다.
상기 배터리 냉각장치(20)는, 상기 배터리(22) 측으로 외부공기를 강제로 유입시켜 냉각시키도록 하는 팬(26), 및 상기 팬(26)에 의해 유입된 공기가 배터리(22)를 순환하여 열 교환된 폐열공기를 방출하는 토출관(30)을 포함한다.
상기 토출관(30)의 일단에는 분배관(32)이 구비된다. 상기 분배관(32)은, 공조케이스(11)와 연통되도록 구비되는 공조토출관(34), 및 자동차의 외부로 폐열공기를 토출시키는 외부토출관(36)을 구비한다.
또한, 상기 분배관(32)에는, 상기 공조토출관(34) 또는 외부토출관(36)을 선택적으로 개폐하여, 상기 토출관(30)을 통해 토출되는 폐열공기를 공조토출관(34) 또는 외부토출관(36) 중 어느 하나를 통해 토출되도록 하는 분배도어(38)가 구비된다.
상기 공조토출관(34)은, 상기 공조케이스(11)의 일측에 연통되도록 구비되며, 상기 공조케이스(11)의 증발기(13) 측으로 폐열공기가 토출되도록 구비됨이 바람직하다.
이 경우, 상기 공조토출관(34)을 통해 유입되는 폐열공기는, 상기 증발기(13)를 건조시키면서 상기 공조케이스(11)의 일측 즉, 상기 증발기(13)의 하방에 구비된 배수구(18)를 통해 외부로 방출된다.
물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 공조케이스(11)의 일측에 상기 공조토출관(34)을 통해 유입된 폐열공기가 증발기(13)를 건조시킨 후 외부로 방출되도록 방출관을 별도로 구비할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 자동차용 공조장치의 공조방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 공조장치의 작동이 정지인가를 판단한다(S1).
공조장치가 정지상태이면, 모든 벤트에 구비된 도어 및 차단도어를 닫는다(S2).
즉, 공조케이스(11)의 디프로스트, 페이스, 및 플로어 벤트에 구비된 각각의 도어(17)를 닫는다.
또한, 상기 공조케이스(11)의 송풍기(12) 및 증발기(13) 사이의 유로에 구비된 차단도어(19)를 닫는다.
결국, 상기 공조케이스(11)는 증발기(13)를 기준으로 도어(17) 및 차단도어(19)를 닫음으로써 밀폐상태를 유지한다. 다만, 상기 증발기(13)의 하방에 위치한 배수구(18) 만이 자동차 외부와 개방된 상태가 된다.
상기 모든 도어 및 차단도어가 닫힘 상태이면, 분배관의 공조토출관을 개방한다(S3).
이는, 다수의 벤트(16)에 구비된 도어(17) 및 차단도어(19)가 닫힘 상태이면, 토출관(30)에 구비된 분배관(32) 중 공조토출관(34)을 개방하는 것이다.
즉, 상기 분배관(32)에 구비된 분배도어(38)를 회전시켜 상기 공조토출관(34)을 개방하고, 타측에 구비된 외부토출관(36)을 닫는다.
경우에 따라서는 상기 분배도어(38)의 회전각도를 조절하여, 배터리 냉각장치(20)를 통해 토출되는 폐열공기가 상기 공조토출관(34) 및 외부토출관(36)으로 토출되도록 개방할 수도 있다.
상기 분배관의 공조토출관이 개방상태이면, 일정시간 동안 배터리 냉각장치의 가동을 유지한다(S4).
이는, 상기 분배도어(38)의 회전으로 공조토출관(34)이 개방되면 배터리 냉각장치(20)를 일정시간 가동하여 배터리(22)를 냉각시킴으로써, 발생하는 폐열공기가 상기 공조토출관(34)으로 유입되도록 하는 것이다.
상기 공조토출관(34)을 통해 유입되는 폐열공기는, 공조케이스(11)의 내측으로 토출되어, 벤트 도어(17) 및 차단도어(19)의 닫힘으로 인해 밀폐된 상기 공조케이스(11)의 내부공간 및 증발기(13)를 건조시킨다.
또한, 상기 공조케이스(11)의 내부공간으로 토출된 폐열공기는 상기 증발기(13)의 하방에 구비된 배수구(18)를 통해 외부로 배기된다.
결국, 배터리 냉각장치(20)에 의해 배터리(22)를 냉각시킬 때 발생하는 폐열공기로, 상기 증발기(13)의 표면 또는 공조케이스(11)의 내측 면에 생성된 응축수를 건조하기 때문에, 상기 응축수에 의한 곰팡이 생성을 억제할 수 있어 쾌적한 자동차 실내 공조가 이루어질 수 있다.
한편, 상기 배터리 냉각장치(20)의 가동시간은 5 내지 15분 정도임이 바람직하다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 폐열공기로 상기 공조케이스의 내부공간 및 증발기를 건조시킬 수 있는 시간, 또는 배터리(22)를 냉각시키는 시간 중 어느 하나의 시간이어도 무관하다.
상기 배터리 냉각장치의 가동시간이 일정시간 경과되면, 분배관의 공조토출관을 닫는다(S5).
이는, 배터리 냉각장치(20)에 의해 발생된 폐열공기로 상기 공조케이스(11) 및 증발기(13)의 건조가 완료되면, 분배관(32)의 분배도어(38)를 회전시켜 개방된 공조토출관(34)을 닫음으로써, 폐열공기가 상기 공조케이스(11)로 유입되는 것을 중지시키는 것이다.
이 경우, 상기 분배도어(38)의 회전으로 공조토출관(34)이 닫아지면, 상대적으로 외부토출관(36)이 개방됨에 따라, 폐열공기는 상기 외부토출관(36)을 통해 외부로 배기된다.
상기 공조토출관이 닫아지면, 차단도어를 개방한다(S6).
이는, 상기 분배도어(38)의 회전으로 상기 공조토출관(34)이 닫히게 되면 공조케이스(11) 내측으로 폐열공기가 토출되지 않으므로, 상기 공조케이스(11)의 송풍기(12) 및 증발기(13) 사이의 유로를 차단하였던 차단도어(19)를 회전시켜 유로를 개방하는 것이다.
상기 차단도어가 개방되면, 벤트에 구비된 도어를 운전자가 조작한 최종모드로 전환한다(S7).
즉, 차단도어(19)가 개방되면, 공조케이스(11)에 구비된 디프로스트, 페이스, 플로어 벤트 등 각 벤트(16)에 구비된 각각의 도어(17)를 운전자가 공조장치를 중지하기 전의 최종 모드로 전환시킨다.
따라서, 운전자가 공조장치를 재가동시키게 되면, 공조장치의 최종 모드상태에서 가동될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 전기자동차용 공조장치 및 공조방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경 실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: 자동차용 공조장치 11: 공조케이스
12: 송풍기 13: 증발기
14: 전열히터 15: 온도조절도어
16: 벤트(Vent) 17: 도어(Door)
18: 배수구 19: 차단도어
20: 배터리냉각장치 22: 배터리(Battery)
24: 배터리케이스 26: 팬(Fan)
30: 토출관 32: 분배관
34: 공조토출관 36: 외부토출관
38: 분배도어

Claims (6)

  1. 배터리를 냉각시키기 위한 냉각장치 및 실내를 공조하기 위한 공조장치를 포함하는 전기자동차에 있어서,
    상기 배터리 냉각장치(20)에는, 배터리(22)를 냉각시킴으로써 발생하는 폐열공기가 토출되는 토출관(30)을 포함하고;
    상기 공조장치에는, 상기 토출관(30)의 일단이 연결되어, 상기 공조장치의 가동이 중지되면 폐열공기가 상기 토출관(30)을 통해 상기 공조장치로 유입되어 상기 공조장치의 내부를 건조시키며;
    상기 토출관(30)에는, 공조장치로 폐열공기가 유입되도록 하는 공조토출관(34)과, 폐열공기가 외부로 배기되도록 하는 외부토출관(36)으로 분기되는 분배관(32)을 포함하고;
    상기 공조장치에는, 상기 공조토출관(34)을 통해 폐열공기가 유입될 때 상기 폐열공기가 송풍기(12) 측으로 역행하는 것을 방지하도록, 상기 송풍기(12) 및 증발기(13) 사이의 유로를 개폐하는 차단도어(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분배관(32)에는, 폐열공기를 상기 공조토출관(34) 또는 외부토출관(36) 중 어느 하나로 토출되도록 제어하는 분배도어(38)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
  4. 삭제
  5. 배터리를 냉각시키기 위한 냉각장치 및 실내를 공조하기 위한 공조장치를 포함하는 전기자동차의 공조방법에 있어서,
    공조장치의 작동이 정지인지를 판단하는 단계(S1);
    상기 공조장치의 작동이 정지상태이면, 공조케이스의 디프로스트, 페이스, 플로어 벤트에 구비된 도어 및, 송풍기와 증발기 사이의 유로를 개폐하는 차단도어를 닫는 단계(S2);
    상기 모든 벤트의 도어가 닫혀지면, 분배관의 공조토출관을 개방하는 단계(S3);
    상기 공조토출관이 개방되면, 일정시간 동안 배터리 냉각장치의 가동을 유지하여 배터리를 냉각시킴으로써 발생하는 폐열공기가 공조토출관을 통해 공조케이스로 유입되어 상기 공조케이스 및 증발기를 건조시키도록 하는 단계(S4);
    상기 배터리 냉각장치의 가동시간이 일정시간 경과하면, 분배관의 공조토출관을 닫는 단계(S5); 및
    상기 공조토출관이 닫혀지면 차단도어를 개방하는 단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 공조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 차단도어가 개방되면, 공조케이스의 디프로스트, 페이스, 플로어 벤트에 구비된 도어를 운전가가 조작한 최종 모드로 전환하는 단계(S7)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 공조방법.
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