KR102337225B1 - 차량의 통합 열관리용 시스템 - Google Patents

차량의 통합 열관리용 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102337225B1
KR102337225B1 KR1020190107634A KR20190107634A KR102337225B1 KR 102337225 B1 KR102337225 B1 KR 102337225B1 KR 1020190107634 A KR1020190107634 A KR 1020190107634A KR 20190107634 A KR20190107634 A KR 20190107634A KR 102337225 B1 KR102337225 B1 KR 102337225B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
port
space
line
valve
valve core
Prior art date
Application number
KR1020190107634A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210027675A (ko
Inventor
김만희
서현준
Original Assignee
현대위아(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대위아(주) filed Critical 현대위아(주)
Priority to KR1020190107634A priority Critical patent/KR102337225B1/ko
Publication of KR20210027675A publication Critical patent/KR20210027675A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102337225B1 publication Critical patent/KR102337225B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/08—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks
    • F16K11/085—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks with cylindrical plug
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/12—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/072—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members
    • F16K11/074—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members with flat sealing faces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/05—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00—Applications
    • F01P2050/22—Motor-cars
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

냉각수가 유입되거나 유출되는 제1 내지 제5포트가 형성된 밸브하우징; 및 밸브하우징과 상대 회전 가능하게 결합되고, 내부에 제1공간 및 제2공간이 구획되며, 제1공간 또는 제2공간이 제1 내지 제5포트 중 적어도 어느 하나 이상에 개방되도록 관통홀이 형성된 밸브코어;를 포함하는 차량의 통합 열관리용 밸브가 소개된다.

Description

차량의 통합 열관리용 시스템{INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 통합 열관리용 시스템에 관한 것으로, 더 자세하게는 전장부품회로 및 배터리회로의 냉각수 유동을 동시에 제어하기 위한 통합 열관리용 밸브를 포함하는 차량의 통합 열관리용 시스템에 관한 것이다.
최근 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 위해 사회적 이슈로 대두되고 있는 것이 전기자동차이다. 전기자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없고, 소음이 아주 작으며, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높은 장점이 있어 친환경 자동차로 각광받고 있다.
이런 전기자동차를 구현함에 있어 핵심기술은 배터리 모듈과 관련한 기술이며, 최근 배터리의 경량, 소형화, 짧은 충전시간 등에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다. 그러나 구동 중 발생하는 열과 외부의 온도변화에 의해 최적의 온도환경에서 사용하기 어려운 실정이다.
최근 이러한 배터리의 냉난방 시스템을 차량의 실내 공조를 위한 공조 시스템과 통합하여 운용하는 통합열관리 시스템을 구축하였다.
다만, 종래 기술에 따르면, 배터리를 냉각하는 배터리회로와 전장부품을 냉각하는 전장부품회로의 냉각수 유동을 각각에 포함된 밸브로 제어함에 따라 부품 수가 증가되고, 이에 따른 제어가 복잡해지는 문제가 있었다.
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.
KR 10-2011-0134213 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배터리회로와 전장부품회로의 냉각수 유동을 동시에 제어하는 통합 열관리용 밸브를 포함하는 차량의 통합 열관리용 시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브는 냉각수가 유입되거나 유출되는 제1 내지 제5포트가 형성된 밸브하우징; 및 밸브하우징과 상대 회전 가능하게 결합되고, 내부에 제1공간 및 제2공간이 구획되며, 제1공간 또는 제2공간이 제1 내지 제5포트 중 적어도 어느 하나 이상에 개방되도록 관통홀이 형성된 밸브코어;를 포함한다.
밸브하우징 및 밸브코어는 원기둥 형상으로 형성되고, 제1포트는 원 형상을 갖는 밸브하우징의 밑면에 형성될 수 있다.
밸브코어에는 원 형상을 갖는 밑면에 제1공간 및 제2공간을 제1포트로 각각 개방시키는 제1관통홀 및 제2관통홀이 형성될 수 있다.
밸브코어에는 제1관통홀과 제2관통홀의 사이에 위치되면서 제1포트의 개방을 차단하는 차단영역이 형성될 수 있다.
밸브하우징 또는 밸브코어는 제1포트가 형성된 밑면이 외측으로 돌출되거나 내측으로 만입되도록 굴곡진 형상일 수 있다.
제2 내지 제5포트는 밸브하우징의 원주면에 형성되고, 밸브코어에는 제1공간을 제2포트 또는 제3포트로 개방시키는 제3관통홀 및 제2공간을 제4포트 또는 제5포트로 개방시키는 제4관통홀이 형성될 수 있다.
제3관통홀은 밸브코어가 회전됨에 따라 제2포트를 상시 개방하면서 제3포트를 선택적으로 개방하도록 연장되고, 제4관통홀은 밸브코어가 회전됨에 따라 제4포트를 상시 개방하면서 제5포트를 선택적으로 개방하도록 연장될 수 있다.
제1포트는 밸브하우징의 밑면에 형성되고, 제1포트는 제3포트의 차단시 제1공간으로 개방되고, 제5포트의 차단시 제2공간으로 개방될 수 있다.
제1포트는 내부의 냉각수가 전장부품과 열교환 가능하게 연결된 전장부품라인 및 내부의 냉각수가 배터리와 열교환 가능하게 연결된 배터리라인에서 각각 분기되어 합류된 통합라인이 냉매라인과 열교환 가능하게 연결된 칠러를 통과한 지점에 연결되고, 제2포트는 전장부품라인의 전장부품 측에 연결되며, 제3포트는 전장부품라인의 제1라디에이터 측에 연결되고, 제4포트는 배터리라인의 배터리 측에 연결되며, 제5포트는 배터리라인의 제2라디에이터 측에 연결될 수 있다.
밸브하우징을 기준으로 밸브코어를 상대 회전시키는 액추에이터; 및 칠러의 냉각을 차단하는 제1모드에서는, 밸브코어가 제1포트를 차단하고, 제2포트 및 제3포트를 제1공간에 개방하며, 제4포트 및 제5포트를 제2공간에 개방하도록 액추에이터를 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
밸브하우징을 기준으로 밸브코어를 상대 회전시키는 액추에이터; 및 칠러에서 배터리라인과 열교환하는 제2모드에서는, 밸브코어가 제5포트를 차단하고, 제2포트 및 제3포트를 제1공간에 개방하며, 제1포트 및 제4포트를 제2공간에 개방하도록 액추에이터를 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
밸브하우징을 기준으로 밸브코어를 상대 회전시키는 액추에이터; 및 칠러에서 전장부품라인과 열교환하는 제3모드에서는, 밸브코어가 제3포트를 차단하고, 제1포트 및 제2포트를 제1공간에 개방하며, 제4포트 및 제5포트를 제2공간에 개방하도록 액추에이터를 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
제1공간에 선택적으로 개방되는 제6포트가 더 형성되고, 제1포트는 제2공간에 선택적으로 개방되며, 제1포트와 제6포트 중 적어도 하나 이상은 차단될 수 있다.
제1포트는 내부의 냉각수가 배터리와 열교환 가능하게 연결된 배터리라인이 냉매라인과 열교환 가능하게 연결된 칠러를 통과한 지점에 연결되고, 제6포트는 내부의 냉각수가 전장부품과 열교환 가능하게 연결된 전장부품라인이 냉매라인과 열교환 가능하게 연결된 칠러를 통과한 지점에 연결되며, 제2포트는 전장부품라인의 전장부품 측에 연결되고, 제3포트는 전장부품라인의 제1라디에이터 측에 연결되며, 제4포트는 배터리라인의 배터리 측에 연결되고, 제5포트는 배터리라인의 제2라디에이터 측에 연결되며, 전장부품라인과 배터리라인은 칠러에서 서로 분리된 상태로 냉매라인과 각각 열교환 가능하게 연결될 수 있다.
밸브코어의 회전축 방향으로 제3포트와 이격되고, 제3포트와 별도로 전장부품라인의 제1라디에이터 측에 연결된 제7포트가 더 형성되고, 제1포트, 제3포트 및 제7포트는 선택적으로 제1공간에 개방될 수 있다.
밸브코어가 제1포트를 제2공간에 개방하도록 회전된 상태에서 제3포트는 차단되고, 제7포트는 제1공간에 개방될 수 있다.
밸브로터가 제1포트를 제1공간에 개방하도록 회전된 상태에서 제3포트, 제5포트 및 제7포트는 차단될 수 있다.
본 발명의 차량의 통합 열관리용 밸브에 따르면, 통합 열관리 회로를 제어하는 밸브의 개수가 감소되어 액추에이터, 배관 및 마운팅 부품 등이 감소되어 제조 원가가 절감되는 효과를 갖는다.
또한, 제1포트가 밸브하우징의 밑면에 형성됨에 따라 밸브하우징의 측면에 위치된 포트들의 공간 확보가 유리하며, 이에 따라 밸브하우징의 측면에 위치된 포트들의 유량을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 이에 따라 통합 열관리 시스템의 전체 부피 및 중량이 감소되고, 조립에 요구되는 공수가 절감되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브를 도시한 투시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브에 포함된 밸브코어를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 회로를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 회로에 포함된 열관리 모듈을 도시한 것이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브의 밸브코어가 회전됨에 따른 다양한 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브를 도시한 투시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브를 도시한 투시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브가 포함된 열관리 모듈을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브를 도시한 투시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브가 포함된 열관리 모듈을 도시한 것이다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브의 밸브코어가 회전됨에 따른 다양한 상태를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)를 도시한 투시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)에 포함된 밸브코어(620)를 도시한 것이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)는 냉각수가 유입되거나 유출되는 제1 내지 제5포트(611,612,613,614,615)가 형성된 밸브하우징(610); 및 밸브하우징(610)과 상대 회전 가능하게 결합되고, 내부에 제1공간(650) 및 제2공간(660)이 구획되며, 제1공간(650) 또는 제2공간(660)이 제1 내지 제5포트(611,612,613,614,615) 중 적어도 어느 하나 이상에 개방되도록 관통홀이 형성된 밸브코어(620);를 포함한다.
밸브하우징(610)에는 적어도 5개의 포트가 형성될 수 있다. 일 실시예로, 3개의 포트는 내부로 냉각수가 유입되는 유입구이고, 2개의 포트는 내부의 냉각수가 외부로 배출되는 배출구일 수 있다.
밸브코어(620)의 내부에는 격벽이 형성되어 내부공간을 제1공간(650)과 제2공간(660)으로 구획할 수 있다. 제1공간(650)과 제2공간(660)은 서로 분리된 상태로 유지될 수 있다.
밸브코어(620)에는 관통홀이 형성되어 내부공간을 제1 내지 제5포트(611,612,613,614,615)에 개방시킬 수 있다. 밸브코어(620)는 밸브하우징(610)의 내부에서 상대회전될 수 있고, 이에 따라 밸브코어(620) 내부의 제1공간(650)과 제2공간(660)은 제1 내지 제5포트(611,612,613,614,615)로 개방되거나 차단될 수 있다. 특히, 제1공간(650)과 제2공간(660)은 제1 내지 제5포트(611,612,613,614,615) 중 적어도 어느 하나 이상에 개방된 상태로 유지될 수 있다.
밸브하우징(610)과 밸브코어(620) 사이에는 누수를 방지하고 밸브코어(620)의 회전을 원활하게 허용하는 실러(Sealer, 630)가 위치될 수 있다. 특히, 실러(630)는 제1 내지 제5포트(611,612,613,614,615)의 주위에 위치되어 제1 내지 제5포트(611,612,613,614,615)와 밸브코어(620) 내부의 제1공간(650) 및 제2공간(660) 사이의 냉각수 유동에 누수를 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 통합 열관리용 밸브(600)에 따르면 통합 열관리 회로를 제어하는 밸브의 개수가 감소되어 액추에이터(640), 배관 및 마운팅 부품 등이 감소되어 제조 원가가 절감되는 효과를 갖는다. 또한, 이에 따라 통합 열관리 시스템의 전체 부피 및 중량이 감소되고, 조립에 요구되는 공수가 절감되는 효과를 갖는다.
밸브하우징(610) 및 밸브코어(620)는 원기둥 형상으로 형성되고, 제1포트(611)는 원 형상을 갖는 밸브하우징(610)의 밑면에 형성될 수 있다.
특히, 제1포트(611)는 밸브하우징(610)을 기준으로 회전되는 밸브코어(620)의 회전축과 나란한 방향으로 관통될 수 있다.
밸브코어(620)에는 원 형상을 갖는 밑면에 제1공간(650) 및 제2공간(660)을 제1포트(611)로 각각 개방시키는 제1관통홀(621) 및 제2관통홀(622)이 형성될 수 있다.
제1공간(650)은 제1관통홀(621)에 의해 외부로 개방되고, 제2공간(660)은 제2관통홀(622)에 의해 외부로 개방될 수 있다. 밸브코어(620)가 회전됨에 따라 제1관통홀(621) 또는 제2관통홀(622)이 제1포트(611)와 나란한 위치에서 제1공간(650) 또는 제2공간(660)을 개방시킬 수 있다.
밸브코어(620)에는 제1관통홀(621)과 제2관통홀(622)의 사이에 위치되면서 제1포트(611)의 개방을 차단하는 차단영역이 형성될 수 있다. 제1관통홀(621)과 제2관통홀(622)은 밸브코어(620)의 회전 방향을 따라 서로 이격될 수 있고, 제1관통홀(621)과 제2관통홀(622) 사이의 이격된 공간에 차단영역이 형성될 수 있다.
밸브코어(620)는 제1포트(611)가 제1관통홀(621)에 노출되는 위치와 제2관통홀(622)에 노출되는 위치 사이에서 차단영역에 노출됨에 따라 제1포트(611)는 차단될 수 있다.
제2 내지 제5포트(615)는 밸브하우징(610)의 원주면에 형성되고, 밸브코어(620)에는 제1공간(650)을 제2포트(612) 또는 제3포트(613)로 개방시키는 제3관통홀(623) 및 제2공간(660)을 제4포트(614) 또는 제5포트(615)로 개방시키는 제4관통홀(624)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제3관통홀(623)은 밸브코어(620)가 회전됨에 따라 제2포트(612)를 상시 개방하면서 제3포트(613)를 선택적으로 개방하도록 연장되고, 제4관통홀(624)은 밸브코어(620)가 회전됨에 따라 제4포트(614)를 상시 개방하면서 제5포트(615)를 선택적으로 개방하도록 연장될 수 있다.
특히, 제3관통홀(623)은 밸브코어(620)가 회전되더라도 제2포트(612)를 통해 제1공간(650)을 외부로 상시 개방시킬 수 있고, 제3포트(613)로는 선택적으로 개방될 수 있다. 제3관통홀(623)은 제2포트(612) 및 제3포트(613)로 동시에 개방되도록 연장될 수도 있고, 각각에 별도로 개방되도록 분리될 수도 있다.
제4관통홀(624)은 밸브코어(620)가 회전되더라도 제4포트(614)를 통해 제2공간(660)을 외부로 상시 개방시킬 수 있고, 제5포트(615)로는 선택적으로 개방될 수 있다.
제1포트(611)는 밸브하우징(610)의 밑면에 형성되고, 제1포트(611)는 제3포트(613)의 차단시 제1공간(650)으로 개방되고, 제5포트(615)의 차단시 제2공간(660)으로 개방될 수 있다.
선택적으로 개방되는 제3포트(613)가 차단시에는 제1포트(611)가 제1공간(650)으로 개방될 수 있다. 또한, 선택적으로 개방되는 제5포트(615)가 차단시에는 제1포트(611)가 제2공간(660)으로 개방될 수 있다.
제3포트(613)와 제5포트(615)가 동시에 개방된 상태에서는 제1포트(611)가 차단될 수 있다. 특히, 제1포트(611)에는 제1관통홀(621)과 제2관통홀(622) 사이에 위치된 차단영역이 노출되어 제1포트(611)를 차단시킬 수 있다.
이에 따라, 제1공간(650)은 제1포트(611)와 제3포트(613)에 선택적으로 개방되고, 제2공간(660)은 제1포트(611)와 제5포트(615)에 선택적으로 개방될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 회로를 도시한 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 회로에 포함된 열관리 모듈을 도시한 것이다.
도 3 내지 4를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 회로는 내부에서 유동되는 냉각수가 전장부품과 열교환 가능하게 연결되며, 제1라디에이터(120)가 구비된 전장부품라인(100); 내부에서 유동되는 냉각수가 배터리와 열교환 가능하게 연결되며, 제2라디에이터(220)가 구비된 배터리라인(200); 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)에서 각각 분기되어 각각의 냉각수가 합류되고, 유동방향을 따라 유동되면서 분기점에서 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)으로 각각 연결되도록 분기되는 통합라인(300); 냉매가 내부에서 유동되고, 실내공조용 냉각코어(440)가 구비된 냉매라인(400); 통합라인(300) 및 냉매라인(400)과 연결되고, 전장부품라인(100) 또는 배터리라인(200)의 냉각수와 냉매라인(400)의 냉매가 서로 열교환 가능하게 연결된 칠러(500); 및 통합라인(300)의 분기점에 위치되고, 칠러(500)를 통과한 통합라인(300)의 냉각수 유동을 조절하는 밸브(600);를 포함한다.
차량에는 각종 발열기구가 장착되는데, 모터와 인버터를 포함하는 전장부품, 배터리, 차량의 실내공조장치 등이 이에 해당한다. 이들은 각각 서로 다른 온도구간으로 관리가 필요하며, 가동 시점도 달라 이를 독립적으로 구현하기 위해서는 도 1과 같이 복잡한 회로가 필요하다.
전장부품라인(100)은 전장부품코어(110)와 연결되며, 제1라디에이터(120)가 구비되고, 제1펌프(130)에 의해 냉각수가 유동될 수 있다.
전장부품코어(110)는 전장부품 등과 직접적으로 연결된 방열부일 수도 있고, 별도의 냉각수라인을 통해 전장부품 등과 간접적으로 연결된 방열부를 모두 포함하는 개념이다.
전장부품라인(100)에 구비된 제1라디에이터(120)는 차량의 외기와 열교환됨으로써 냉각될 수 있고, 제1라디에이터(120)를 통과하여 냉각된 냉각수가 전장부품코어(110)로 순환됨으로써 전장부품코어(110)가 냉각될 수 있다.
배터리라인(200)은 배터리코어(210)와 연결된다. 배터리라인(200) 상에는 제2라디에이터(220)가 구비되고, 제2펌프(230)에 의해 냉각수가 순환될 수 있다. 제2라디에이터(220)는 외기에 의해 냉각될 수 있다.
배터리라인(200)에는 후술하는 제어기(900)에 의해 구동 및 정지가 제어되는 제2펌프(230)가 구비되고, 제2펌프(230)는 구동시 배터리라인(200)의 냉각수를 순환시킨다.
배터리코어(210)는 배터리와 직접 또는 간접적으로 연결된 방열부일 수 있다. 제2라디에이터(220)에서 외기에 의해 냉각된 냉각수가 배터리코어(210)로 도입됨에 따라 배터리를 냉각시킬 수 있다.
통합라인(300)은 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)에서 각각 분기되어 합류됨으로써 전장부품라인(100)의 냉각수와 배터리라인(200)의 냉각수가 선택적으로 유입될 수 있다. 또한, 통합라인(300)은 유동방향을 따라 유동되면서 분기되어 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)에 다시 유입될 수 있다.
특히, 통합라인(300)은 제1라디에이터(120) 또는 제2라디에이터(220)를 바이패스하여 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)에 유입될 수 있다.
냉매라인(400)에는 팽창밸브, 실내공조용 냉각코어(440), 압축기(420) 및 공냉식컨덴서(410)가 구비될 수 있다. 공냉식컨덴서(410)는 차량의 외기를 이용하여 내부에 포함된 냉매를 방열시킬 수 있다. 압축기(420)는 제어기(900)에 의해 구동되거나 정지되어 냉매를 고온 고압으로 압축할 수 있다. 냉매는 팽창밸브에 의해 팽창되어 실내공조용 냉각코어(440)를 통과하는 차량의 실내로 유입되는 공기와 열교환함으로써 실내로 유입되는 공기를 냉각할 수 있다.
냉매라인(400)은 공냉식컨덴서(410)를 통과한 지점에서 실내공조용 냉각코어(440) 및 칠러(500)로 분기될 수 있다. 즉, 공냉식컨덴서(410)에 의해 액화된 냉매가 실내공조용 냉각코어(440) 및 칠러(500)에서 열을 흡수하여 기화될 수 있다. 실내공조용 냉각코어(440) 및 칠러(500)에는 각각 팽창밸브가 구비될 수 있다.
칠러(500)는 냉매라인(400)의 냉매와 통합라인(300)의 냉각수가 서로 열교환 가능하도록 연결될 수 있다. 냉매와 냉각수는 서로 혼합되지 않도록 분리된 상태로 서로 열교환될 수 있다. 특히, 냉매는 냉각수의 폐열을 회수하여 가열되고, 냉각수는 냉매에 의해 냉각될 수 있다.
밸브(600)는 복수의 유입구 또는 배출구가 형성된 멀티 밸브일 수 있고, 통합라인(300)에서 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)으로 분기되는 분기점에 위치될 수 있다. 밸브(600)는 칠러(500)를 통과한 통합라인(300)의 냉각수를 전장부품라인(100) 또는 배터리라인(200)으로 유동되도록 조절할 수 있다.
종래에는 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)과 각각 열교환되도록 칠러(500)를 구성하거나, 단일의 칠러(500)에 서로 분리된 상태로 냉각수가 유입되도록 형성하였으나, 본 발명은 통합된 칠러(500)에 유입되는 냉매를 이용하여 전장부품라인(100)과 배터리라인(200)이 통합된 통합라인(300)에 선택적으로 유입된 냉각수의 폐열을 회수할 수 있다.
이에 따라, 요구되는 부품이 감소되고, 공간 활용 및 패키지 측면의 효과를 가지며, 제조 원가가 절감되는 효과를 갖는다.
구체적으로, 통합라인(300)은 전장부품라인(100)에서 전장부품을 통과한 냉각수가 제1라디에이터(120)로 유동되기 이전 지점에서 분기될 수 있다.
또한, 통합라인(300)은 배터리라인(200)에서 배터리를 통과한 냉각수가 제2라디에이터(220)로 유동되기 이전 지점에서 분기될 수 있다.
즉, 전장부품라인(100)의 냉각수 또는 배터리라인(200)의 냉각수는 제1라디에이터(120) 또는 제2라디에이터(220)를 바이패스하여 통합라인(300)의 칠러(500)로 유입될 수 있다.
이에 따라, 냉각수는 전장부품 또는 배터리에 의해 가열된 상태로 통합라인(300)으로 유입되어 폐열이 회수될 수 있다.
전장부품라인(100)에서 제1라디에이터(120)를 통과한 냉각수 및 배터리라인(200)에서 제2라디에이터(220)를 통과한 냉각수는 서로 분리된 상태로 리저버탱크(700)로 유동될 수 있다.
리저버탱크(700)는 전장부품라인(100) 및 배터리라인(200)과 연결될 수 있다. 특히, 리저버탱크(700)는 제1리저버파트 및 제2리저버파트로 서로 분리된 상태로 냉각수를 저장할 수 있다.
제1라디에이터(120) 및 제2라디에이터(220)를 통과한 냉각수가 각각 제1리저버파트 및 제2리저버파트로 유입되고, 제1리저버파트 및 제2리저버파트에 저장된 냉각수는 밸브(600)로 유입되어, 다시 전장부품라인(100)의 전장부품 또는 배터리라인(200)의 배터리로 유동될 수 있다.
밸브(600)는 제1라디에이터(120)를 통과한 전장부품라인(100)의 냉각수와 칠러(500)를 통과한 통합라인(300)의 냉각수 사이의 유량 비율을 조절할 수 있다.
밸브(600)에는 제1라디에이터(120) 및 리저버탱크(700)를 순서대로 통과한 전장부품라인(100)의 냉각수와 칠러(500)를 통과한 통합라인(300)의 냉각수가 선택적으로 유입되고, 전장부품라인(100)의 전장부품 측으로 배출될 수 있다. 제1펌프(130)는 밸브(600)와 전장부품 사이의 전장부품라인(100)에 위치될 수 있다.
밸브(600)는 제2라디에이터(220)를 통과한 배터리라인(200)의 냉각수와 칠러(500)를 통과한 통합라인(300)의 냉각수 사이의 유량 비율을 조절할 수 있다.
밸브(600)에는 제2라디에이터(220) 및 리저버탱크(700)를 순서대로 통과한 배터리라인(200)의 냉각수와 칠러(500)를 통과한 통합라인(300)의 냉각수가 선택적으로 유입되고, 배터리라인(200)의 배터리 측으로 배출될 수 있다. 제2펌프(230)는 밸브(600)와 배터리 사이의 배터리라인(200)에 위치될 수 있다.
더 구체적으로, 밸브(600)에는 복수의 유입구 및 배출구가 형성되고, 유입구는 전장부품라인(100)의 제1라디에이터(120), 배터리라인(200)의 제2라디에이터(220) 및 통합라인(300)의 칠러(500)에 각각 연결되며, 배출구는 전장부품라인(100)의 전장부품 및 배터리라인(200)의 배터리에 각각 연결될 수 있다.
특히, 유입구는 제1포트(611), 제3포트(613) 및 제5포트(615)일 수 있고, 배출구는 제2포트(612) 및 제4포트(614)일 수 있다.
제1포트(611)는 내부의 냉각수가 전장부품과 열교환 가능하게 연결된 전장부품라인 및 내부의 냉각수가 배터리와 열교환 가능하게 연결된 배터리라인에서 각각 분기되어 합류된 통합라인이 냉매라인(400)과 열교환 가능하게 연결된 칠러(500)를 통과한 지점에 연결되고, 제2포트(612)는 전장부품라인의 전장부품 측에 연결되며, 제3포트(613)는 전장부품라인의 제1라디에이터 측에 연결되고, 제4포트(614)는 배터리라인의 배터리 측에 연결되며, 제5포트(615)는 배터리라인의 제2라디에이터 측에 연결될 수 있다.
제3포트(613) 및 제5포트(615)는 서로 분리된 상태로 냉각수를 저장하는 리저버탱크(700)를 경유하여 각각 제1라디에이터를 통과한 전장부품라인 또는 제2라디에이터를 통과한 배터리라인에 연결될 수 있다.
구체적으로, 전장부품라인(100)의 제1라디에이터(120)에서 밸브(600)로 유입된 냉각수는 전장부품라인(100)의 전장부품 측으로 유동되고, 배터리라인(200)의 제2라디에이터(220)에서 밸브(600)로 유입된 냉각수는 배터리라인(200)의 배터리 측으로 유동될 수 있다. 통합라인(300)의 칠러(500)에서 밸브(600)로 유입된 냉각수는 전장부품라인(100)의 전장부품 측 또는 배터리라인(200)의 배터리 측으로 선택적으로 유입되도록 조절될 수 있다.
특히, 밸브(600)는 통합라인(300)의 칠러(500)에서 유입되는 냉각수의 비율이 증대될수록 전장부품라인(100)의 제1라디에이터(120) 또는 배터리라인(200)의 제2라디에이터(220)에서 유입되는 냉각수의 비율이 감소되도록 제어될 수 있다.
내부에 냉각수가 유동되고, 실내공조용 가열코어(820), 수가열히터(840) 및 냉매라인(400)의 냉매와 열교환 가능하게 연결된 수냉식컨덴서(430)가 구비된 실내가열라인(800); 및 각각이 실내가열라인(800)에서 분기되거나 실내가열라인(800)으로 합류되고, 배터리를 기준으로 배터리라인(200)에서 배터리의 상류 지점 및 하류 지점에 각각 연결된 제1배터리가열라인 및 제2배터리가열라인(미도시);을 더 포함하고, 실내가열라인(800)에서 제1배터리가열라인(미도시)으로 분기되거나, 제2배터리가열라인(미도시)에서 실내가열라인(800)으로 합류되는 지점에 가열제어밸브(810)가 구비될 수 있다.
실내가열라인(800)은 제1배터리가열라인(미도시) 및 제2배터리가열라인(미도시)을 통하여 배터리라인(200)에 연결될 수 있고, 분기되는 지점 또는 합류되는 지점에 구비된 가열제어밸브(810)에 의해 실내가열라인(800)과 배터리라인(200) 사이의 냉각수 유동이 허용되거나 차단될 수 있다.
실내가열라인(800)에는 제3펌프(830)가 구비되고, 제3펌프(830)의 구동에 의해 실내가열라인(800)의 냉각수가 순환될 수 있다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)의 밸브코어(620)가 회전됨에 따른 다양한 상태를 도시한 것이다.
도 5a 내지 5c를 더 참조하면, 밸브하우징(610)를 기준으로 밸브코어(620)를 상대 회전시키는 액추에이터(640); 및 액추에이터(640)를 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다. 액추에이터(640)는 제어기에 의해 회전이 제어되는 모터일 수 있다.
특히, 칠러(500)의 냉각을 차단하는 제1모드에서는, 도 5A에 도시한 것과 같이 제어기는 밸브코어(620)가 제1포트(611)를 차단하고, 제2포트(612) 및 제3포트(613)를 제1공간(650)에 개방하며, 제4포트(614) 및 제5포트(615)를 제2공간(660)에 개방하도록 액추에이터(640)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 제1라디에이터를 통과한 냉각수가 제3포트(613)로 유입되어 제1공간(650)을 통과하면서 제2포트(612)로 배출되고, 제2라디에이터를 통과한 냉각수가 제5포트(615)로 유입되어 제2공간(660)을 통과하면서 제4포트(614)로 배출될 수 있다. 칠러(500)를 통과한 냉각수는 차단된 제1포트(611)에 의해 유동이 차단될 수 있다.
또한, 칠러(500)에서 배터리라인(200)과 열교환하는 제2모드에서는, 도 5B에 도시한 것과 같이 제어기는 밸브코어(620)가 제5포트(615)를 차단하고, 제2포트(612) 및 제3포트(613)를 제1공간(650)에 개방하며, 제1포트(611) 및 제4포트(614)를 제2공간(660)에 개방하도록 액추에이터(640)를 제어할 수 있다. 제2모드에서는 칠러(500)를 이용하여 배터리를 냉각하고, 배터리의 폐열을 회수할 수 있다.
이에 따라, 칠러(500)를 통과한 냉각수는 제1포트(611)를 통해 제2공간(660)으로 유입되어 제4포트(614)로 배출될 수 있다. 제1라디에이터를 통과한 냉각수는 제3포트(613)로 유입되어 제1공간(650)을 통과하면서 제2포트(612)로 배출되고, 제2라디에이터를 통과한 냉각수는 차단된 제5포트(615)에 의해 유동이 차단될 수 있다.
또한, 칠러(500)에서 전장부품라인(100)과 열교환하는 제3모드에서는, 도 5C에 도시한 것과 같이 제어기는 밸브코어(620)가 제3포트(613)를 차단하고, 제1포트(611) 및 제2포트(612)를 제1공간(650)에 개방하며, 제4포트(614) 및 제5포트(615)를 제2공간(660)에 개방하도록 액추에이터(640)를 제어할 수 있다. 제3모드에서는 칠러를 이용하여 전장부품을 냉각하고, 이에 따라 전장부품의 폐열을 회수할 수 있다.
이에 따라, 칠러(500)를 통과한 냉각수는 제1포트(611)를 통해 제1공간(650)으로 유입되어 제2포트(612)로 배출될 수 있다. 제2라디에이터를 통과한 냉각수는 제5포트(615)로 유입되어 제2공간(660)을 통과하면서 제4포트(614)로 배출되고, 제1라디에이터를 통과한 냉각수는 차단된 제3포트(613)에 의해 유동이 차단될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)를 도시한 투시도이다.
도 6을 더 참조하면, 밸브하우징(610) 또는 밸브코어(620)는 제1포트(611)가 형성된 밑면이 외측으로 돌출되거나 내측으로 만입되도록 굴곡진 형상일 수 있다.
도 6에 도시한 것과 같이 밸브하우징(610) 및 밸브코어(620)는 원기둥 형상으로 형성되면서 밑면 중 제1포트(611)가 형성된 밑면이 외측으로 돌출될 수 있다. 다른 실시예로, 내측으로 만입될 수 있다.
이에 따라, 밸브하우징(610) 및 밸브코어(620)는 돔 형상 또는 원뿔 형상으로 형성되어 제1포트(611)의 개방면이 확장되는 효과를 갖는다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)를 도시한 투시도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)가 포함된 열관리 모듈을 도시한 것이다.
도 7 내지 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)는 제1공간(650)에 선택적으로 개방되는 제6포트(616)가 더 형성되고, 제1포트(611)는 제2공간(660)에 선택적으로 개방되며, 제1포트(611)와 제6포트(616) 중 적어도 하나 이상은 차단될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1포트(611)는 내부의 냉각수가 배터리와 열교환 가능하게 연결된 배터리라인(200)이 냉매라인(400)과 열교환 가능하게 연결된 칠러(500)를 통과한 지점에 연결되고, 제6포트(616)는 내부의 냉각수가 전장부품과 열교환 가능하게 연결된 전장부품라인(100)이 냉매라인(400)과 열교환 가능하게 연결된 칠러(500)를 통과한 지점에 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 또 다른 실시예는 통합라인을 포함하지 않고, 전장부품라인(100)과 배터리라인(200)이 서로 분리된 상태로 유동될 수 있다. 특히, 전장부품라인(100)과 배터리라인(200)은 칠러(500)에서 서로 분리된 상태로 냉매라인(400)과 각각 열교환 가능하게 연결될 수 있다.
제2포트(612)는 전장부품라인(100)의 전장부품 측에 연결되고, 제3포트(613)는 전장부품라인(100)의 제1라디에이터 측에 연결되며, 제4포트(614)는 배터리라인(200)의 배터리 측에 연결되고, 제5포트(615)는 배터리라인(200)의 제2라디에이터 측에 연결되어 본 발명의 일 실시예도 동일하게 연결될 수 있다.
구체적으로, 제6포트(616)는 제1포트(611)와 같이 원기둥 형상을 갖는 밸브하우징(610)의 밑면에 제1포트(611)와 이격되게 형성될 수 있다. 특히, 제1포트(611)는 제2공간(660)을 선택적으로 개방시키고, 제6포트(616)는 제1공간(650)을 선택적으로 개방시킬 수 있다.
또한, 제1포트(611)가 제2공간(660)으로 개방된 상태에서 제6포트(616)는 차단되고, 제6포트(616)가 제1공간(650)으로 개방된 상태에서 제1포트(611)는 차단될 수 있다. 또한, 제1포트(611)와 제6포트(616)가 모두 차단될 수도 있다. 즉, 제1포트(611)와 제6포트(616) 중 적어도 하나 이상은 차단될 수 있고, 제1포트(611)와 제6포트(616)는 동시에 개방되지 않을 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)를 도시한 투시도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)가 포함된 열관리 모듈을 도시한 것이다.
도 9 내지 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)는 밸브코어(620)의 회전축 방향으로 제3포트(613)와 이격되고, 제3포트(613)와 별도로 전장부품라인(100)의 제1라디에이터 측에 연결된 제7포트(617)가 더 형성되고, 제1포트(611), 제3포트(613) 및 제7포트(617)는 선택적으로 제1공간(650)에 개방될 수 있다.
즉, 전장부품라인(100)은 제1라디에이터 측에서 분리된 상태로 제3포트(613) 및 제7포트(617)로 연결될 수 있다. 일 실시예로, 제1라디에이터 측에서 분리된 상태로 리저버탱크(700)로 유입될 수 있고, 리저버탱크(700) 내부에서도 서로 분리된 상태로 유지되면서 제3포트(613) 및 제7포트(617)로 연결될 수 있다.
이에 따라, 전장부품라인(100) 중에서도 서로 다른 온도로 제어되는 전장부품이 분리되어 열관리될 수 있다.
제7포트(617)는 밸브코어(620)의 회전축 방향으로 제3포트(613)와 이격될 수 있다. 제3포트(613)는 제3관통홀(623)과 이격되어 밸브코어(620)에 형성된 제5관통홀(625)에 의해 제1공간(650)에 선택적으로 개방될 수 있고, 제7포트(617)는 제3관통홀(623)에 의해 제1공간(650)에 선택적으로 개방될 수 있다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리용 밸브(600)의 밸브코어(620)가 회전됨에 따른 다양한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 11a 및 11c는 제3포트(613) 측 단면을 도시한 것이고, 도 11b는 제7포트(617) 측 단면을 도시한 것이다.
도 11a에 도시한 것과 같이 해당 실시예에서도, 칠러(500)의 냉각을 차단하는 제1모드에서는, 밸브코어(620)가 제1포트(611)를 차단하고, 제2포트(612) 및 제3포트(613)를 제1공간(650)에 개방하며, 제4포트(614) 및 제5포트(615)를 제2공간(660)에 개방하도록 액추에이터(640)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 전장부품 및 배터리는 제1라디에이터 및 제2라디에이터에 의해 외기로 냉각될 수 있다. 전장부품라인(100) 또는 배터리라인(200)의 냉각수 유동은 제1펌프(130) 또는 제2펌프(230)의 구동 여부에 따라 유동되거나 차단될 수 있다.
제1모드에서는, 칠러(500)의 냉각이 차단된 상태로 실내 냉방 모드, 배터리 승온 모드, 실내 난방 모드, 제습 모드 및 급속 충전시 배터리 과열 냉각 등으로 제어될 수 있다.
도 11b에 도시한 것과 같이, 칠러(500)로 배터리를 냉각하는 제2모드에서는 밸브코어(620)가 제1포트(611)를 제2공간(660)에 개방하도록 회전된 상태에서 제3포트(613)는 차단되고, 제7포트(617)는 제1공간(650)에 개방될 수 있다.
해당 실시예에서는 도 5b에 도시한 것과 상이하게, 제2모드에서는 제3포트(613)를 차단하고, 제7포트(617)를 제1공간(650)에 개방하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 전장부품라인(100)의 냉각수는 제1라디에이터를 통과하여 제7포트(617)를 통해 제1공간(650)으로 유입될 수 있다.
제2모드에서는 칠러(500)로 배터리를 냉각하면서, 전장부품은 제1라디에이터를 통하여 외기로 냉각될 수 있다. 또한, 실내 냉방 모드로 제어될 수도 있다.
도 11c에 도시한 것과 같이, 칠러(500)로 전장부품을 냉각하는 제3모드에서는 밸브코어(620)가 제1포트(611)를 제1공간(650)에 개방하도록 회전된 상태에서 제3포트(613), 제5포트(615) 및 제7포트(617)는 차단될 수 있다.
해당 실시예에서는 도 5c에 도시한 것과 상이하게, 제3모드에서 제5포트(615)를 차단할 수 있다.
제3모드에서는 칠러(500)로 전장부품을 냉각하면서, 배터리 승온 모드 및 실내 난방 모드로 제어되거나, 배터리를 승온하면서 동시에 실내를 난방하는 모드로 제어될 수 있다.
본 발명의 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 : 전장부품라인 200 : 배터리라인
300 : 통합라인 400 : 냉매라인
500 : 칠러 600 : 밸브
610 : 밸브하우징 620 : 밸브코어
630 : 실러 640 : 액추에이터
650 : 제1공간 660 : 제2공간
900 : 제어부 700 : 리저버탱크
800 : 실내가열라인 900 : 제어기

Claims (17)

  1. 냉각수가 유입되거나 유출되는 제1포트가 밑면에 형성되고 제2 내지 제5포트가 측면에 형성된 밸브하우징; 및
    밸브하우징과 상대 회전 가능하게 결합되고, 내부에 제1공간 및 제2공간이 분리되도록 구획되며, 제1공간 또는 제2공간이 제1 내지 제5포트 중 적어도 어느 하나 이상에 개방되도록 관통홀이 형성된 밸브코어;를 포함하며,
    제1포트는 칠러를 통과한 지점에 연결되고, 제2포트는 전장부품라인의 전장부품 측에 연결되며, 제3포트는 전장부품라인의 제1라디에이터 측에 연결되고, 제4포트는 배터리라인의 배터리 측에 연결되며, 제5포트는 배터리라인의 제2라디에이터 측에 연결된 것을 특징으로 하는 밸브를 포함하고,
    내부의 냉각수가 전장부품, 제1라디에이터와 열교환 가능하게 연결된 전장부품라인 및 내부의 냉각수가 배터리, 제2라디에이터와 열교환 가능하게 연결된 배터리라인이 구비되고, 전장부품라인과 배터리라인에서 각각 분기되어 합류된 통합라인이 구비되며, 통합라인은 칠러를 통해 냉매라인과 열교환되고, 칠러를 통과한 통합라인이 밸브하우징의 제1포트와 연결되며,
    밸브는 제3포트의 차단시 제1포트가 제1공간으로 개방되어 제2포트와 연결되고, 제5포트의 차단시 제1포트가 제2공간으로 개방되어 제4포트와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    밸브코어에는 원 형상을 갖는 밑면에 제1공간 및 제2공간을 제1포트로 각각 개방시키는 제1관통홀 및 제2관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    밸브코어에는 제1관통홀과 제2관통홀의 사이에 위치되면서 제1포트의 개방을 차단하는 차단영역이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    밸브하우징 또는 밸브코어는 제1포트가 형성된 밑면이 외측으로 돌출되거나 내측으로 만입되도록 굴곡진 형상인 것을 특징으로 하는 차량의 통합 통합 열관리용 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제2 내지 제5포트는 밸브하우징의 원주면에 형성되고,
    밸브코어에는 제1공간을 제2포트 또는 제3포트로 개방시키는 제3관통홀 및 제2공간을 제4포트 또는 제5포트로 개방시키는 제4관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제3관통홀은 밸브코어가 회전됨에 따라 제2포트를 상시 개방하면서 제3포트를 선택적으로 개방하도록 연장되고,
    제4관통홀은 밸브코어가 회전됨에 따라 제4포트를 상시 개방하면서 제5포트를 선택적으로 개방하도록 연장된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제1포트는 밸브하우징의 밑면에 형성되고,
    제1포트는 제3포트의 차단시 제1공간으로 개방되고, 제5포트의 차단시 제2공간으로 개방되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    밸브하우징을 기준으로 밸브코어를 상대 회전시키는 액추에이터; 및
    칠러의 냉각을 차단하는 제1모드에서는, 밸브코어가 제1포트를 차단하고, 제2포트 및 제3포트를 제1공간에 개방하며, 제4포트 및 제5포트를 제2공간에 개방하도록 액추에이터를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    밸브하우징을 기준으로 밸브코어를 상대 회전시키는 액추에이터; 및
    칠러에서 배터리라인과 열교환하는 제2모드에서는, 밸브코어가 제5포트를 차단하고, 제2포트 및 제3포트를 제1공간에 개방하며, 제1포트 및 제4포트를 제2공간에 개방하도록 액추에이터를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    밸브하우징을 기준으로 밸브코어를 상대 회전시키는 액추에이터; 및
    칠러에서 전장부품라인과 열교환하는 제3모드에서는, 밸브코어가 제3포트를 차단하고, 제1포트 및 제2포트를 제1공간에 개방하며, 제4포트 및 제5포트를 제2공간에 개방하도록 액추에이터를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 1에 있어서,
    밸브코어의 회전축 방향으로 제3포트와 이격되고, 제3포트와 별도로 전장부품라인의 제1라디에이터 측에 연결된 제7포트가 더 형성되고,
    제1포트, 제3포트 및 제7포트는 선택적으로 제1공간에 개방되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    밸브코어가 제1포트를 제2공간에 개방하도록 회전된 상태에서 제3포트는 차단되고, 제7포트는 제1공간에 개방되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
  17. 청구항 15에 있어서,
    밸브코어가 제1포트를 제1공간에 개방하도록 회전된 상태에서 제3포트, 제5포트 및 제7포트는 차단되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리용 시스템.
KR1020190107634A 2019-08-30 2019-08-30 차량의 통합 열관리용 시스템 KR102337225B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190107634A KR102337225B1 (ko) 2019-08-30 2019-08-30 차량의 통합 열관리용 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190107634A KR102337225B1 (ko) 2019-08-30 2019-08-30 차량의 통합 열관리용 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210027675A KR20210027675A (ko) 2021-03-11
KR102337225B1 true KR102337225B1 (ko) 2021-12-09

Family

ID=75143101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190107634A KR102337225B1 (ko) 2019-08-30 2019-08-30 차량의 통합 열관리용 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102337225B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102663081B1 (ko) * 2020-12-30 2024-05-07 한온시스템 주식회사 밸브 조립체
KR20220170016A (ko) * 2021-06-22 2022-12-29 현대자동차주식회사 냉각수 급수 모듈
KR20230023085A (ko) * 2021-08-09 2023-02-17 한온시스템 주식회사 차량용 열관리 시스템
KR20230084935A (ko) * 2021-12-06 2023-06-13 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR102591501B1 (ko) * 2022-01-11 2023-10-23 지엠비코리아 주식회사 냉각수 유통 제어 장치
KR102410964B1 (ko) * 2022-03-21 2022-06-22 (주)디팜스테크 전동화 차량의 냉각수 제어용 멀티 밸브 구조
CN114799134B (zh) * 2022-04-26 2023-10-20 天津宝信铸造股份有限公司 一种控制阀系统、铸造件冷却系统及铸造件冷却方法
CN114738511A (zh) * 2022-05-06 2022-07-12 浙江吉利控股集团有限公司 一种集成式阀芯及其多通阀和车身热管理系统
US20240125399A1 (en) * 2022-10-14 2024-04-18 Hanon Systems Through-flow proportional coolant valve

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558611B1 (ko) 2010-06-08 2015-10-07 현대자동차주식회사 친환경차량의 통합 열관리 시스템
US10344877B2 (en) * 2015-12-01 2019-07-09 Tesla Motors, Inc. Multi-port valve with multiple operation modes

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210027675A (ko) 2021-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102337225B1 (ko) 차량의 통합 열관리용 시스템
KR102189058B1 (ko) 통합 열관리용 리저버 탱크 및 이를 포함한 통합 열관리 모듈
US11247528B2 (en) Six-way valve and vehicle thermal management system having the same
KR102276255B1 (ko) 차량 통합 열관리 멀티포트 밸브
JP6361029B2 (ja) 車両用空調装置
JP2020055343A (ja) 車両の熱管理システム
KR20210009488A (ko) 차량용 열관리시스템 및 통합열관리모듈
KR102378618B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR102288882B1 (ko) 통합 열관리용 칠러 및 이를 포함한 통합 열관리 모듈
KR102299299B1 (ko) 차량 통합 열관리 멀티포트 밸브
KR102299301B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR102299300B1 (ko) 차량 통합 열관리 멀티포트 밸브
KR102276253B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
JP2017171245A (ja) 車両用空調装置
KR102273464B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR102375155B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
US20220410657A1 (en) Vehicle heat pump system
KR102290361B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR102663175B1 (ko) 밸브 장치 및 이를 이용한 통합 열관리 시스템
KR102663180B1 (ko) 모빌리티용 통합 열관리 시스템
KR102663235B1 (ko) 밸브 장치 및 이를 이용한 통합 열관리 시스템
KR102324156B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
US20240151440A1 (en) Multi-Way Coolant Valve and Heat Pump System Having the Same
KR20230090749A (ko) 인젝션 타입의 열교환 모듈 및 이를 적용한 차량용 열관리 시스템
KR20230055715A (ko) 가스인젝션 타입의 차량용 열관리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)