KR101784475B1 - Heating system for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버스와 같은 차량의 난방을 위한 것으로서, 구체적으로는 냉각수가 순환하는 엔진, 펌프, 난방 유닛 및 라디에이터가 구성되고, 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 펌프를 구동시키기 위한 전원을 공급하는 충전기; 연료를 연소시킨 연소열로 상기 순환하는 냉각수를 가열하는 프리히터; 및 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 순환하는 냉각수를 가열하는 전기히터;를 포함하여 구성됨에 따라, 엔진이 정지한 상태에서 난방을 유지하면서도 연료 소모와 매연 발생을 줄이면서 효율적으로 운용할 수 있는 차량 난방 시스템을 제공하게 된다.More particularly, the present invention relates to an engine, a pump, a heating unit and a radiator in which cooling water is circulated, and a charger for supplying power for driving the pump, ; A preheater for heating the circulating cooling water with combustion heat generated by burning fuel; And an electric heater which is supplied with power from outside the vehicle and heats the circulating cooling water. Therefore, it is possible to reduce the fuel consumption and smoke generation while maintaining the heating while the engine is stopped, Thereby providing a heating system.

Figure R1020170060983
Figure R1020170060983

Description

차량 난방 시스템{Heating system for vehicle}[0001] Heating system for vehicle [0002]

본 발명은 버스와 같은 차량의 난방을 위한 것으로서, 엔진이 정지한 상태에서 실내에 설치된 난방 유닛으로 순환하는 냉각수의 열 방출을 통해 난방을 유지하면서도 연료 소모와 매연 발생을 줄이면서 효율적으로 운용할 수 있는 차량 난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling apparatus for heating a vehicle such as a bus, which can efficiently operate while reducing heating and fuel consumption by radiating heat from cooling water circulating to a heating unit installed in a room in a state where the engine is stopped The present invention relates to a vehicle heating system having a built-

일반적으로 각종 행사나 집회 또는 기관 등을 안전하게 보호하기 위해서 다수의 경찰 또는 공무원 등이 출동하는 경우 통상 버스 형태의 차량을 운용하고 있다.Generally, when a large number of police officers or public officials are dispatched to safeguard various events, gatherings or institutions, a bus type vehicle is operated.

이와 같이 운용되는 차량은 보통 냉방 및 난방을 위한 공조 시스템을 갖추고 있는데, 그 중에서 난방 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 엔진을 냉각시키기 위한 냉각수의 순환을 이용한다. 즉, 엔진(10)을 냉각시킨 후 뜨거워진 냉각수는 펌프(20)에 의해 차량 실내에 설치된 다수의 난방 유닛(30)을 순환하면서 열을 방출하여 난방이 이루어지는 것이다. 따라서 상기 난방 시스템을 가동하는 경우 반드시 엔진을 구동해야 하기 때문에 연료의 소모가 크고 매연 발생이 많은 문제점이 있다. 미설명된 라디에이터(40)는 난방 유닛을 경유한 냉각수를 냉각시킨 후 엔진으로 순환시킨다.The vehicle thus operated usually has an air conditioning system for cooling and heating, wherein the heating system uses the circulation of cooling water to cool the engine of the vehicle as shown in Fig. That is, the cooling water heated after cooling the engine 10 circulates through the plurality of heating units 30 installed in the interior of the vehicle by the pump 20, thereby releasing heat to be heated. Therefore, when the heating system is operated, it is necessary to drive the engine, so that the consumption of fuel is large and the generation of soot is problematic. The radiator 40, which has not been described, cools the cooling water passed through the heating unit and circulates the cooling water to the engine.

한편, 엔진 구동과 별도로 차량을 난방시키기 위한 기술로서 프리히터가 제공되어 있다. 상기 프리히터는 크게 두 가지 형태로 구분할 수 있는데, 하나는 대한민국 공개특허 제10-2016-0099319호(2016.08.22. 공개)와 같이 차량의 연료를 사용한 연소열로 냉각수를 가열하는 형태이고, 다른 하나는 대한민국 등록실용신안 제0144945호(1999.06.15. 공고)에 기재된 바와 같이 차량의 배터리를 전원으로 사용하는 PTC 소자의 발열을 사용하는 형태다.
On the other hand, as a technique for heating the vehicle separately from the engine driving, a preheater is provided. The preheater can be roughly classified into two types. One is a type of heating cooling water by combustion heat using fuel of a vehicle as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0099319 (published on Aug. 22, 2016) Is a type that uses the heat generated by a PTC device that uses a battery of a vehicle as a power source as described in Korean Utility Model Registration No. 0144945 (June 15, 1999).

그러나 앞서 설명된 차량에 상기 프리히터를 단순 적용할 경우 다음과 같은 문제점이 있다.However, the simple application of the preheater to the vehicle described above has the following problems.

먼저, 전자의 경우에는 차량의 엔진을 정지한 상태에서도 프리히터를 사용하는 동안에는 계속해서 차량의 연료를 소모하기 때문에 프리히터의 사용시간에 많은 제약이 따를 수밖에 없고, 프리히터의 사용 중에는 역시 지속적으로 매연이 발생하기 때문에 대기를 오염을 크게 줄일 수 없다.First, in the case of the former, even when the engine of the vehicle is stopped, the fuel is continuously consumed while the preheater is in use. Therefore, the use time of the preheater is subject to a lot of restrictions, and during the use of the preheater, Since pollution occurs, air pollution can not be greatly reduced.

또한, 후자의 경우에는 차량의 배터리를 사용하기 때문에 차량의 엔진을 정지한 상태에서 배터리의 방전 등 위험이 따른다.In the latter case, since the battery of the vehicle is used, there is a risk of discharge of the battery in a state where the engine of the vehicle is stopped.

또한, 엔진이 정지한 상태에서 냉각수가 엔진과 라디에이터를 순환하는 기존의 난방 시스템에서는 프리히터에 의해 가열된 냉각수가 난방 유닛을 경유하여 열 방출한 후 엔진과 라디에이터를 통해 대부분의 열이 손실되기 때문에 난방의 효율이 크게 떨어진다.
In the conventional heating system in which the cooling water circulates between the engine and the radiator while the engine is stopped, most of the heat is lost through the engine and the radiator after the cooling water heated by the preheater passes through the heating unit The efficiency of heating is greatly reduced.

본 발명은 차량의 엔진이 정지한 상태에서 실내에 설치된 난방 유닛으로 순환하는 냉각수의 열 방출을 이용하여 난방을 유지할 수 있도록 하되, 연료를 사용하는 프리히터와 외부 전원을 사용하는 전기히터를 이용하여 연료 소모와 매연 발생을 줄이면서 안정적으로 난방을 유지할 수 있도록 한 차량용 난방 시스템을 제공하려는 것이다.The present invention allows heating to be maintained by utilizing heat dissipation of cooling water circulating to a heating unit installed in a room in a state where the engine of the vehicle is stopped. In the present invention, by using a preheater using fuel and an electric heater using an external power source And to provide a heating system for a vehicle that can maintain stable heating while reducing fuel consumption and soot generation.

본 발명은 차량의 엔진이 정지한 상태에서 3방 밸브를 이용하여 냉각수가 엔진과 라디에이터로 순환하지 않도록 경로를 변경하여 냉각수의 열 손실을 줄이도록 한 차량 난방 시스템을 제공하려는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle heating system in which a three-way valve is used in a state where an engine of a vehicle is stopped to change the path so that cooling water does not circulate to the engine and the radiator, thereby reducing heat loss of the cooling water.

본 발명은 엔진, 펌프, 난방 유닛 및 라디에이터의 경로로 냉각수가 순환하고, 상기 엔진을 냉각시킨 후 뜨거워진 냉각수가 차량 실내에 설치된 다수의 난방 유닛을 순환하면서 열을 방출하여 난방이 이루어지는 차량 난방 시스템에 있어서, 상기 펌프는 엔진이 정지한 상태에서도 구동하면서 상기 냉각수를 순환시키도록 하는 한편, 상기 엔진이 정지한 상태에서 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 펌프를 구동시키기 위한 전원을 공급하는 충전기; 연료를 연소시킨 연소열로 상기 순환하는 냉각수를 가열하는 프리히터; 및 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 순환하는 냉각수를 가열하는 전기히터;를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a vehicle heating system in which cooling water is circulated through a path of an engine, a pump, a heating unit, and a radiator, and cooling water heated by the engine is circulated through a plurality of heating units installed in a vehicle interior, Wherein the pump is configured to circulate the cooling water while the engine is still running, and to supply power to the pump when the engine is stopped, the power being supplied from outside the vehicle; A preheater for heating the circulating cooling water with combustion heat generated by burning fuel; And an electric heater that receives power from outside the vehicle and heats the circulating cooling water.

상기 차량 외부로부터 전원을 연결하도록 하면서 상기 충전기 및 전기히터로 전원을 공급하는 분전반;을 포함하여 구성된다.And a distribution panel for supplying power to the charger and the electric heater while connecting a power source from outside the vehicle.

상기 전기히터는 상기 냉각수를 저장하면서 냉각수가 순환하도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 외부 전원을 이용하여 저장된 냉각수를 가열하는 가열수단; 및 상기 하우징 내부의 공기를 배출하는 에어 벤트;를 포함하여 구성된다.Wherein the electric heater includes: a housing having an inlet and an outlet for circulating the cooling water while storing the cooling water; A heating means installed inside the housing for heating the stored cooling water using the external power source; And an air vent for discharging the air inside the housing.

상기 엔진이 정지한 상태에서 상기 펌프, 충전기, 프리히터 및 전기히터의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.And a controller for controlling the operation of the pump, the charger, the preheater, and the electric heater while the engine is stopped.

상기 전기히터는 냉각수의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도가 설정온도 이하이면 상기 프리히터와 전기히터를 동시에 작동시키고, 상기 설정온도 이상이면 상기 프리히터의 작동을 정지시킨 상태에서 전기히터의 작동을 유지하는 한편, 상기 냉각수 온도가 설정온도를 초과하여 임계 온도에 이르면 상기 전기히터의 작동을 정지시키도록 형성된다.Wherein the electric heater simultaneously operates the preheater and the electric heater when the temperature sensed by the temperature sensor is lower than the preset temperature, The operation of the electric heater is maintained while the operation of the preheater is stopped, and the operation of the electric heater is stopped when the temperature of the cooling water exceeds the set temperature and reaches the critical temperature.

상기 엔진과 라디에이터로 연결되는 냉각수 경로의 전후에 각각 설치되고, 엔진이 정지한 상태에서 차량 난방시 상기 냉각수가 펌프, 프리히터, 전기히터 및 난방 유닛으로 순환하도록 경로를 전환하는 한 쌍의 3방 밸브;를 포함하여 구성된다.
A pair of three chambers which are provided respectively on the front and rear sides of the cooling water passage connected to the engine and the radiator and which switch the cooling water to circulate the pump, the preheater, the electric heater and the heating unit, And a valve.

본 발명은 연료를 사용하는 프리히터와 외부 전원을 사용하는 전기히터를 이용하여 연료 소모와 매연 발생을 줄이면서 안정적으로 난방을 유지할 수 있도록 함으로써, 연료의 소모량을 줄이는 경제적인 효과와 매연 및 미세먼지 등의 배출을 현저하게 줄이는 친환경적인 효과가 있다.The present invention provides an economical effect of reducing the consumption of fuel by making it possible to stably maintain heating while reducing fuel consumption and soot generation by using a preheater using fuel and an electric heater using an external power source, There is an eco-friendly effect that remarkably reduces the amount of the exhaust gas.

본 발명은 3방 밸브를 이용하여 냉각수가 엔진과 라디에이터로 순환하지 않도록 경로를 변경하여 냉각수의 열 손실을 줄임으로써, 난방의 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.
In the present invention, the efficiency of heating is further improved by reducing the heat loss of the cooling water by changing the path so that the cooling water is not circulated to the engine and the radiator by using the three-way valve.

도 1은 종래 차량의 난방 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명이 적용된 차량 난방 시스템을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명이 적용된 차량 난방 시스템의 전기 히터를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명이 적용된 차량 난방 시스템의 제어부를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명이 적용된 차량 난방 시스템의 3방 밸브를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명이 적용된 차량 난방 시스템의 성능시험 데이터를 도시한 그래프.
도 7은 본 발명이 적용된 차량 난방 시스템의 성능시험을 위한 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram showing a heating system of a conventional vehicle. Fig.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle heating system.
Fig. 3 is a view showing an electric heater of a vehicle heating system to which the present invention is applied. Fig.
4 is a configuration diagram showing a control unit of a vehicle heating system to which the present invention is applied;
FIG. 5 is a view showing a three-way valve of a vehicle heating system to which the present invention is applied. FIG.
6 is a graph showing performance test data of a vehicle heating system to which the present invention is applied.
7 is a configuration diagram for a performance test of a vehicle heating system to which the present invention is applied.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 구체적으로 살펴본다.
Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 차량 난방 시스템은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 냉각수가 순환하는 엔진(100), 펌프(200), 난방 유닛(300) 및 라디에이터(400)가 구성되고, 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 펌프를 구동시키기 위한 전원을 공급하는 충전기(500); 연료를 연소시킨 연소열로 상기 순환하는 냉각수를 가열하는 프리히터(600); 및 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 순환하는 냉각수를 가열하는 전기히터(700);를 포함하여 구성된다.
The vehicle heating system of the present invention comprises an engine 100, a pump 200, a heating unit 300 and a radiator 400 through which cooling water circulates, as shown in FIGS. 2 to 5, A charger 500 for supplying power for driving the pump; A preheater 600 for heating the circulating cooling water with the combustion heat generated by burning the fuel; And an electric heater 700 that receives power from outside the vehicle and heats the circulating cooling water.

상기 엔진(100)은 구동시 자체 발열에 의해 냉각수를 가열하고, 상기 펌프(200)는 냉각수를 강제로 순환시키며, 상기 난방 유닛(300)은 버스와 같은 차량의 실내에 설치되어 상기 엔진에 의해 가열된 냉각수를 순환시키면서 열을 방출하고, 상기 라디에이터(400)는 난방 유닛을 순환한 냉각수를 냉각시켜 엔진으로 순환시킴으로써 엔진을 식힌다. 따라서 엔진(100)이 구동할 경우 상기 냉각수는 엔진에 의해 가열된 상태로 후술하는 프리히터(600) 및 전기히터(700)를 경유하여 난방 유닛(300)으로 순환함으로써 난방 유닛에 의해 차량 실내의 난방을 유지할 수 있는 것이다.The engine (100) heats the cooling water by self-heating when driving, and the pump (200) forcibly circulates the cooling water. The heating unit (300) is installed in a room of a vehicle such as a bus, And radiates heat while circulating the heated cooling water. The radiator 400 cools the cooling water circulating in the heating unit and circulates the cooling water to the engine, thereby cooling the engine. Therefore, when the engine 100 is driven, the cooling water is circulated to the heating unit 300 via the preheater 600 and the electric heater 700, which will be described later, heated by the engine, I can keep heating.

이때, 상기 펌프(200)는 차량 자체의 배터리를 전원으로 구동하는데, 상기 엔진이 구동하는 동안에는 엔진과 연동하는 발전기에 의해 배터리가 충전되기 때문에 펌프가 계속 작동할 수 있는 것이다. 또한, 난방 유닛(200)은 냉각수가 순환하면서 다수의 방열핀을 통해 열을 방출하도록 형성된 것으로서, 방출되는 열이 차량 실내로 원활하게 순환하도록 송풍기를 포함할 수 있다.
At this time, the pump 200 drives the battery of the vehicle itself by the power source. While the engine is running, the pump is continuously operated because the battery is charged by the generator linked with the engine. In addition, the heating unit 200 is formed so that the cooling water circulates and radiates heat through the plurality of radiating fins, and may include an air blower such that the radiated heat is smoothly circulated to the passenger compartment.

상기 충전기(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 엔진이 정지한 상태에서 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 펌프를 구동시키기 위한 전원을 공급한다. 즉, 상기 엔진(100)이 정지한 상태에서는 배터리(210)를 충전하기 위한 자체 발전기가 정지하기 때문에 펌프(200)를 구동시 배터리(210)가 방전되는데, 이와 같은 배터리의 방전을 막으면서 펌프의 작동을 지속시키기 위해 외부 전원을 이용하여 배터리를 충전하기 위한 충전기(500)가 구성되는 것이다.
As shown in FIG. 2, the charger 500 supplies power from outside the vehicle in a state where the engine is stopped and drives the pump. That is, when the engine 100 is stopped, the self-generator for charging the battery 210 is stopped. Therefore, when the pump 200 is driven, the battery 210 is discharged. The charger 500 is configured to charge the battery using an external power source to sustain the operation of the battery.

상기 프리히터(600)는 도 2에 도시된 바와 같이 연료를 연소시킨 연소열로 상기 순환하는 냉각수를 가열하는 것으로서, 이때 연료는 별도의 보조 연료 탱크를 통해서 공급하거나 차량 자체의 연료 탱크로부터 공급할 수 있다. 상기 프리히터(600)는 내부로 상기 냉각수가 순환하도록 하면서 연료를 연소시킨 열로 상기 냉각수를 가열하는데, 예를 들어 엔진이 정지된 상태에서도 냉각수를 60~80℃까지 유지할 수 있도록 한다. 이때, 상기 프리히터(600)는 엔진을 정지한 상태에서 난방을 위해 지속적으로 가동하는 것이 아니라, 설정온도로 냉각수가 가열되면 후술하는 전기히터(700)에 의해 설정온도 이상으로 유지될 수 있도록 가동을 중단시킬 수 있다. 따라서 프리히터(600)가 연료를 계속 연소시키지 않아도 되기 때문에 연료의 소모를 줄이고 매연이나 미세 먼지 등의 발생을 줄일 수 있는 것이다. 물론, 상기 프리히터(600)는 엔진이 구동하는 동안에도 가동이 가능하며, 이 경우 엔진에 의해서만 이루어지는 난방과 비교하여 더욱 신속한 난방이 가능해진다.As shown in FIG. 2, the preheater 600 heats the circulating cooling water with combustion heat generated by burning the fuel, and the fuel may be supplied through a separate auxiliary fuel tank or a fuel tank of the vehicle itself . The preheater 600 heats the cooling water with the heat generated by burning the fuel while allowing the cooling water to circulate therein. For example, the preheater 600 can maintain the cooling water at 60 to 80 ° C even when the engine is stopped. At this time, the preheater 600 does not continuously operate for heating in a state where the engine is stopped, but when the cooling water is heated to the set temperature, the preheater 600 is operated so as to be maintained above the set temperature by the electric heater 700 . ≪ / RTI > Accordingly, since the preheater 600 does not need to continuously burn the fuel, it is possible to reduce the consumption of fuel and to reduce the generation of soot and fine dust. Of course, the preheater 600 can be operated while the engine is running, and in this case, heating can be performed more quickly than heating only by the engine.

상기 전기히터(700)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 순환하는 냉각수를 가열하도록 형성된다. 즉, 상기 전기히터(700)는 엔진(100)을 구동하여 차량이 운전 중일 때에는 외부 전원을 공급받지 못하기 때문에 가동하지 않고 다만 내부로 냉각수가 통과하면서 상기 난방 유닛(300)으로 순환하도록 하는 것이고, 상기 엔진(100)을 정지한 상태에서 외부 전원을 공급하였을 때에는 가동이 이루어져 냉각수를 가열하여 상기 난방 유닛으로 순환시키는 것이다. 이때, 상기 전기히터(700)는 예를 들어 엔진이 정지된 상태에서 냉각수를 70~90℃까지 유지할 수 있도록 한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the electric heater 700 is formed to heat the circulating cooling water by receiving power from the outside of the vehicle. That is, the electric heater 700 drives the engine 100 so that when the vehicle is in operation, the electric heater 700 does not operate because it can not receive external power, but circulates the cooling water to the heating unit 300 while passing the cooling water And when the external power is supplied while the engine 100 is stopped, the operation is performed to heat the cooling water and circulate the cooling water to the heating unit. At this time, the electric heater 700 allows the cooling water to be maintained at 70 to 90 ° C, for example, in a state where the engine is stopped.

상기 전기히터(700)는 실시 예로서 도 3에 도시된 바와 같이 상기 냉각수를 저장하면서 냉각수가 순환하도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징(710), 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 외부 전원을 이용하여 저장된 냉각수를 가열하는 가열수단(720) 및 상기 하우징 내부의 공기를 배출하는 에어 벤트(730)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 하우징(710)의 크기와 내부에 설치되는 가열수단(720)의 종류 및 개수는 난방 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있다.As shown in FIG. 3, the electric heater 700 includes a housing 710 having an inlet and an outlet for circulating cooling water while storing the cooling water, a cooling water supply unit 710 installed inside the housing, A heating means 720 for heating the inside of the housing, and an air vent 730 for discharging the air inside the housing. At this time, the size of the housing 710 and the type and number of the heating means 720 installed therein can be appropriately adjusted according to the heating performance.

상기 전기히터(700)는 다른 실시 예로서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 내부에서 가열되는 냉각수의 온도를 감지하는 온도 센서(740)를 포함하여 구성된다. 상기 온도 센서(740)는 냉각수 온도를 감지하여 설정온도 이상이 되면 앞서 설명한 프리히터(600)의 작동을 중단시키고, 냉각수 온도가 임계 온도 이상이 되면 전기히터(700)의 작동을 중단시키도록 한다. 이때, 전기히터(700)는 작동과 정지를 반복하면서 냉각수의 온도를 일정하게 유지한다.The electric heater 700 includes a temperature sensor 740 that senses the temperature of the cooling water heated inside, as shown in FIGS. 3 and 4, as another embodiment. The temperature sensor 740 senses the temperature of the cooling water and stops the operation of the preheater 600 described above when the temperature of the cooling water is higher than the set temperature and stops the operation of the electric heater 700 when the cooling water temperature becomes the critical temperature or more . At this time, the electric heater 700 keeps the temperature of the cooling water constant while repeating the operation and the stop.

본 발명은 차량 외부로부터 전원을 연결하도록 하면서 상기 충전기(500) 및 전기히터(700)로 전원을 공급하는 분전반(800)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 외부 전원은 통상 도로에 설치되는 배전반으로부터 얻을 수 있는데, 상기 배전반은 보통 교류전압 AC380V에 전력 5Kw의 전원을 공급한다. 따라서 상기 분전반(800)은 상기 배전반으로부터 공급되는 전원을 상기 충전기(500) 및 전기히터(700)로 안전하게 공급하도록 한다.
The present invention includes a distribution panel 800 that supplies power to the charger 500 and the electric heater 700 while connecting a power source from outside the vehicle. At this time, the external power source can be obtained from an ordinary switchboard installed on a road, and the switchboard usually supplies a power of 5Kw to an AC voltage of AC380V. Therefore, the distribution board 800 safely supplies the power supplied from the switchboard to the charger 500 and the electric heater 700.

본 발명은 상기 엔진(100)이 정지한 상태에서 펌프(200), 충전기(500), 프리히터(600) 및 전기히터(700)의 작동을 제어하는 제어부(900)를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 제어부(900)는 엔진이 정지한 상태에서 안정적인 작동이 이루어지도록 설정된 회로에 의해 펌프(200), 충전기(500), 프리히터(600) 및 전기히터(700)가 자동으로 작동하도록 하는 것으로서, 상기 분전반 또는 운전석 등에 설치되는 스위치 등의 조작반 형태로 제공될 수 있다.The present invention includes a control unit 900 for controlling the operation of the pump 200, the charger 500, the preheater 600, and the electric heater 700 while the engine 100 is stopped. The control unit 900 controls the pump 200, the charger 500, the preheater 600, and the electric heater 700 to operate automatically by a circuit configured to perform stable operation in a state where the engine is stopped , A switch installed on the distribution panel or the driver's seat, or the like.

상기 제어부(900)는 앞서 설명된 전기히터(700)의 온도를 감시하여 냉각수가 설정온도 이하이면 상기 프리히터(600)와 전기히터(700)를 동시에 가동시키고, 상기 설정온도 이상이면 상기 프리히터(600)를 정지시킨 상태에서 전기히터(700)의 가동을 유지하는 한편, 상기 냉각수 온도가 설정온도를 초과하여 임계 온도에 이르면 상기 전기히터(700)를 정지시키도록 형성된다. 예를 들어 차량 실내의 난방을 위한 냉각수의 최적 온도가 80℃라면 상기 냉각수 온도가 75℃ 이하일 경우 프리히터와 전기히터를 동시에 가동시키고, 냉각수 온도가 75℃ 이상인 경우 프리히터를 정지시킨 상태에서 전기히터만을 이용하여 80℃ 이상으로 올리는 한편, 냉각수 온도가 85℃를 초과하는 경우 전기히터를 정지시켰다가 다시 냉각수 온도가 떨어지면 프리히터 또는 전기히터를 재가동시키는 것이다. 이때, 난방 중에 펌프(200)는 계속해서 구동하도록 한다. 이와 같은 제어부(900)의 구성을 통해 최적의 상태로 연료 소모를 줄이는 것은 물론이고, 상기 전기히터(700)의 과열로 인한 사고를 방지할 수 있다. 물론, 상기 제어부(900)는 외부 전력을 공급받지 못하는 경우 또는 외부 전력을 충분하게 공급받기 어려운 경우 등 각각의 상황에 따라 펌프(200), 충전기(500), 프리히터(600) 및 전기히터(700)의 가동을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The control unit 900 monitors the temperature of the electric heater 700 described above and simultaneously operates the preheater 600 and the electric heater 700 when the temperature of the cooling water is lower than the set temperature, The operation of the electric heater 700 is maintained while the heater 600 is stopped and the electric heater 700 is stopped when the temperature of the cooling water exceeds the set temperature and reaches the critical temperature. For example, if the optimum temperature of the cooling water for heating the interior of the vehicle is 80 ° C, the preheater and the electric heater are simultaneously operated when the cooling water temperature is 75 ° C or lower. If the cooling water temperature is 75 ° C or higher, If the temperature of the cooling water exceeds 85 ° C, the electric heater is stopped. If the temperature of the cooling water drops again, the preheater or the electric heater is restarted. At this time, the pump 200 is continuously driven during heating. The control unit 900 can reduce fuel consumption in an optimum state and can prevent an accident caused by overheating of the electric heater 700. [ Of course, the controller 900 controls the pump 200, the charger 500, the preheater 600, and the electric heater (not shown) depending on the respective circumstances such as the case where the external power is not received, 700 to be controlled.

본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 엔진(100)과 라디에이터(400)로 연결되는 냉각수 경로의 전후에 각각 설치되고, 엔진이 정지한 상태에서 차량 난방시 상기 냉각수가 펌프(200), 프리히터(600), 전기히터(700) 및 난방 유닛(200)으로 순환하도록 경로를 전환하는 한 쌍의 3방 밸브(1000)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 3방 밸브(1000)는 엔진이 정지한 상태에서 난방 시스템을 구동시 상기 프리히터(600) 또는 전기히터(700)에 의해 가열된 냉각수가 엔진(100)과 라디에이터(400)를 경유하면서 불필요하게 열 손실되는 것을 방지함으로써 연료의 소모를 줄이고 난방 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다. 이때, 상기 3방 밸브(1000)는 엔진의 구동시 자동으로 냉각수가 라디에이터와 엔진을 경유하여 흐르도록 전환되어야 한다.
5, the present invention is provided respectively before and after a cooling water path connected to the engine 100 and the radiator 400 as shown in FIG. 5. The cooling water is supplied to the pump 200, And a pair of three-way valves 1000 for switching the paths to circulate to the heater 600, the electric heater 700, and the heating unit 200. That is, when the heating system is operated in the state where the engine is stopped, the three-way valve 1000 controls the cooling water heated by the preheater 600 or the electric heater 700 to pass through the engine 100 and the radiator 400 So that it is possible to reduce the consumption of fuel and further improve the heating efficiency. At this time, the three-way valve 1000 should be switched so that the cooling water flows automatically through the radiator and the engine when the engine is driven.

다음은 본 발명이 적용된 차량용 난방 시스템의 난방 시간과 연료 소모에 따른 시험 예를 설명한다.Next, a test example according to heating time and fuel consumption of a vehicle heating system to which the present invention is applied will be described.

시험에 앞서 도 7에 도시된 바와 같이 온수탱크, 난방 유닛, 프리히터, 전기히터 및 제어부를 구성하고, 도 7에 도시되지 않았으나 온수를 순환시키기 위한 펌프와 상기 펌프로 전원을 공급하기 위한 충전기를 갖춘다. 상기 온수탱크는 엔진과 라디에이터를 대체하여 냉각수를 저장한다.7, a hot water tank, a heating unit, a preheater, an electric heater and a control unit are constituted as shown in FIG. 7, and a pump for circulating hot water and a charger for supplying power to the pump Equipped. The hot water tank replaces an engine and a radiator to store cooling water.

시험 장비로는 온도 테스터(TES 1303 2-CH) 및 전압,전류 테스터(SEAHAN DIGITAL CLAMPMETER)를 사용하고, 시험 조건으로는 외기 온도 11℃, 온수 온도 14℃로서 약 40리터, 전압전류는 AC 380V DC 27.3V로 준비한다.The test equipment used was a temperature tester (TES 1303 2-CH) and a voltage and current tester (SEAHAN DIGITAL CLAMPMETER). The test conditions were ambient temperature of 11 ° C, hot water temperature of 14 ° C, Prepare with DC 27.3V.

시험 방법은 첫 번째 냉각수를 순환시키면서 프리히터를 이용하여 냉각수를 가열함으로써 냉각수 온도를 차량 난방에 적합한 목표 온도 80℃까지 가열하는 시간을 측정하고, 두 번째 냉각수를 순환시키면서 프리히터와 전기히터(380V+4.5Kw)를 사용하여 냉각수를 80℃까지 가열하는 시간을 측정하며, 세 번째 냉각수를 순환시키면서 프리히터와 전기히터(380V+9Kw)를 사용하여 냉각수를 80℃까지 가열하는 시간을 측정한다. 이때, 전기히터에 공급되는 전력을 4.5Kw와 9Kw로 구분하는 것은 외부 전원으로서 각 위치에 설치된 배전반으로부터 얻을 수 있는 전력이 다소 차이가 있기 때문이다.In the test method, the time for heating the cooling water to the target temperature of 80 ° C. suitable for vehicle heating by heating the cooling water by using the preheater while circulating the first cooling water is measured, and the preheater and the electric heater + 4.5 Kw). Measure the time for cooling water to 80 ° C using a preheater and electric heater (380 V + 9 Kw) while circulating the third cooling water. At this time, dividing the electric power supplied to the electric heater into 4.5 Kw and 9 Kw is because there is a slight difference in electric power that can be obtained from the power distribution board installed at each position as an external power source.

위와 같은 방법으로 12차례 반복 시험 결과 도 6에 도시된 바와 같이 프리히터만을 사용하여 난방하는 경우 냉각수를 목표 온도인 80℃까지 높이는데 평균 17분27초가 소요되는데 반하여, 프리히터와 전기히터(380V+4.5Kw)를 사용하여 난방하는 경우 10분18초가 소요되고, 프리히터와 전기히터(380V+9Kw)를 사용하여 난방하는 경우 03분49초가 소요된다.As shown in FIG. 6, when heating is performed using only the preheater, the cooling water needs to be heated to 80 ° C. for an average of 17 minutes and 27 seconds, while the preheater and the electric heater (380 V + 4.5Kw), heating takes 10 minutes and 18 seconds. When heating using a preheater and electric heater (380V + 9Kw), it takes 03 minutes and 49 seconds.

따라서 프리히터만을 사용하여 난방하는 난방 시스템에 비하여 전기히터(380V+4.5Kw)를 병행하여 난방하는 경우 시간이 41% 단축되고, 전기히터(380V+4.5Kw)를 병행하여 난방하는 경우 시간이 81% 단축되는 것이다.Therefore, compared with the heating system using only the preheater, the time is reduced by 41% when the electric heater (380V + 4.5Kw) is heated in parallel, and when the electric heater (380V + 4.5Kw) % Is shortened.

위와 같은 시험을 통해 차량의 엔진을 정지한 상태에서 프리히터와 전기히터를 가동하여 차량 난방을 할 경우 외부 전력이 380V+4.5Kw인 경우 연료소모가 각각 41% 절감되고, 380V+9Kw인 경우 81% 절감되면서 그만큼 매연과 미세먼지의 발생을 줄일 수 있는 것이다.
When the vehicle is heated by running the preheater and electric heater with the engine stopped, the fuel consumption is reduced by 41% when the external power is 380V + 4.5Kw, and 81% when the external power is 380V + 9Kw. %, It is possible to reduce the generation of soot and fine dust.

이와 같은 본 발명의 차량 난방 시스템에 의하면 연료를 사용하는 프리히터와 외부 전원을 사용하는 전기히터를 이용하여 연료 소모와 매연 발생을 줄이면서 안정적으로 난방을 유지할 수 있게 되는 것은 물론이고, 3방 밸브를 이용하여 냉각수가 엔진과 라디에이터로 순환하지 않도록 경로를 변경하여 냉각수의 열 손실을 줄임으로써 난방의 효율이 더욱 향상되는 것이다.
According to the vehicle heating system of the present invention, the preheater using fuel and the electric heater using an external power source can be used to stably maintain heating while reducing fuel consumption and soot generation, The efficiency of the heating is further improved by reducing the heat loss of the cooling water by changing the path so that the cooling water is not circulated to the engine and the radiator using the cooling water.

100: 엔진
200: 펌프 210: 배터리
300: 난방 유닛
400: 라디에이터
500: 충전기
600: 프리히터
700: 전기히터 710: 하우징
720: 가열수단 730: 에어 벤트
740: 온도 센서
800: 분전반
900: 제어부
1000: 3방 밸브100: engine
200: Pump 210: Battery
300: Heating unit
400: Radiator
500: Charger
600: Preheater
700: electric heater 710: housing
720: Heating means 730: Air vent
740: Temperature sensor
800: Distribution board
900:
1000: Three-way valve

Claims (7)

엔진, 펌프, 난방 유닛 및 라디에이터의 경로로 냉각수가 순환하고, 상기 펌프는 차량에 설치된 배터리로부터 전원을 공급받아 구동하도록 함으로써 상기 엔진을 냉각시킨 후 뜨거워진 냉각수가 차량 실내에 설치된 다수의 난방 유닛을 순환하면서 열을 방출하여 난방이 이루어지는 차량 난방 시스템에 있어서,
상기 펌프는 엔진이 정지한 상태에서도 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 구동하면서 상기 냉각수를 순환시키도록 하는 한편,
상기 엔진이 정지한 상태에서 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 배터리의 전원을 충전함으로써 상기 펌프를 구동시키기 위한 전원을 공급하는 충전기;
상기 엔진이 정지한 상태에서 연료를 연소시킨 연소열로 상기 순환하는 냉각수를 가열하되, 상기 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면 제어를 통해 정지하는 프리히터;
상기 엔진이 정지한 상태에서 차량 외부로부터 전원을 공급받아 상기 순환하는 냉각수를 가열하되, 상기 냉각수의 온도가 임계온도 이상이면 제어를 통해 정지하는 한편, 상기 냉각수의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 포함하는 전기히터;
상기 엔진이 정지한 상태에서 차량 외부로부터 전원을 연결하도록 하면서 상기 충전기 및 전기히터로 전원을 공급하는 분전반; 및
상기 엔진이 정지한 상태에서 상기 펌프, 충전기, 프리히터 및 전기히터의 작동을 제어하되, 상기 온도 센서에 의해 감지된 냉각수의 온도가 설정온도 이하이면 상기 프리히터와 전기히터를 동시에 작동시키고, 상기 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면 상기 프리히터의 작동을 정지시킨 상태에서 전기히터의 작동을 유지하는 한편, 상기 냉각수의 온도가 설정온도를 초과하여 임계온도에 이르면 상기 전기히터의 작동을 정지시키는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 난방 시스템.
Cooling water is circulated through a path of an engine, a pump, a heating unit, and a radiator, and the pump is driven by supplying power from a battery installed in the vehicle, thereby cooling the engine, and then cooling water heated by a plurality of heating units In a vehicle heating system in which heating is performed by releasing heat while circulating,
The pump is supplied with power from the battery even when the engine is stopped, and circulates the cooling water while being driven,
A charger for supplying power for driving the pump by charging power from the outside of the vehicle while the engine is stopped;
A preheater for heating the circulating cooling water with the combustion heat in which the engine is stopped when the engine is stopped, and stopping the control when the temperature of the cooling water is equal to or higher than the set temperature;
And a temperature sensor for sensing the temperature of the cooling water while heating the circulating cooling water while receiving power from the outside of the vehicle while the engine is stopped and stopping the control when the temperature of the cooling water is equal to or higher than the critical temperature, An electric heater;
A distributor for supplying power to the charger and the electric heater while connecting the power source from outside the vehicle in a state where the engine is stopped; And
The operation of the pump, the charger, the preheater, and the electric heater is controlled in a state where the engine is stopped, and when the temperature of the cooling water sensed by the temperature sensor is lower than the set temperature, the preheater and the electric heater are operated simultaneously, The control unit stops the operation of the electric heater when the temperature of the cooling water is higher than the set temperature and stops the operation of the electric heater when the temperature of the cooling water reaches the set temperature, ; And a controller for controlling the vehicle heating system.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 프리히터는 별도의 보조 연료 탱크 또는 엔진을 위한 연료 탱크로부터 연료를 공급받도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량 난방 시스템.
The vehicle heating system according to claim 1, wherein the preheater is configured to receive fuel from a separate auxiliary fuel tank or a fuel tank for the engine.
청구항 1에 있어서, 상기 전기히터는,
상기 냉각수를 저장하면서 냉각수가 순환하도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징;
상기 하우징 내부에 설치되어 상기 외부의 전원을 이용하여 저장된 냉각수를 가열하는 가열수단; 및
상기 하우징 내부의 공기를 배출하는 에어 벤트;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 난방 시스템.
The electric heater according to claim 1,
A housing having an inlet and an outlet for circulating the cooling water while storing the cooling water;
A heating means installed inside the housing for heating the stored cooling water using the external power source; And
And an air vent for exhausting the air inside the housing.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 엔진과 라디에이터로 연결되는 냉각수 경로의 전후에 각각 설치되고, 엔진이 정지한 상태에서 차량 난방시 상기 냉각수가 펌프, 프리히터, 전기히터 및 난방 유닛으로 순환하도록 경로를 전환하는 한 쌍의 3방 밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 난방 시스템.
The engine control system according to claim 1, further comprising: a plurality of control means for switching the paths so that the cooling water is circulated to the pump, the preheater, the electric heater and the heating unit when the vehicle is heated while the engine is stopped, And a pair of three-way valves.
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