KR102361189B1 - device for cooling and heating of battery for a vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치에 관한 것으로, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환 라인(C1) 상에 라디에이터(110)를 구비하여 상기 냉각수와 차량의 외부 공기를 열교환함으로써 파워 트레인(130)을 냉각시키는 파워 트레인 쿨링 수단과, 냉각수가 순환되는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 배터리(210)를 히팅하는 배터리 히터(250) 및 상기 배터리(210)를 냉각하는 제1 열교환기(230)가 구비되어 배터리(210)를 냉각 또는 히팅하는 배터리 쿨링 수단과, 냉매가 순환되는 냉매 순환 라인(R1) 상에 응축기(310), 증발기(330) 및 압축기(350)가 구비되어 차실 내부를 냉방하는 차실 냉난방 수단을 포함하며, 상기 파워 트레인 쿨링 수단은 상기 파워 트레인(130)의 냉각이 필요하지 않을 때 상기 냉각수를 우회시키는 냉각수 우회 라인(C2)을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 배터리 쿨링을 위한 추가적인 열교환기를 장착함으로써 배터리의 쿨링 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가된 열교환기에 따른 바이패스 유로를 구성해 독립적으로 파워 트레인을 쿨링할 수 있다. 또한, 배터리 히터 이외에 냉매 히트 펌프를 추가로 구성하고 파워 트레인 쪽에는 바이패스 유로를 구성함으로써 배터리 히팅 성능은 향상시키고 파워 트레인 히팅은 피할 수 있어 배터리 냉각 및 히팅 성능이 향상되는 효과가 있다.The present invention relates to a cooling and heating device for a vehicle battery, and a radiator 110 is provided on a coolant circulation line C1 through which coolant is circulated to exchange heat with the coolant and external air of the vehicle to cool the power train 130. A power train cooling means for cooling the battery, a battery heater 250 for heating the battery 210 on a battery coolant circulation line BC1 through which the coolant is circulated, and a first heat exchanger 230 for cooling the battery 210 are provided. A battery cooling means for cooling or heating the battery 210, and a condenser 310, an evaporator 330, and a compressor 350 are provided on the refrigerant circulation line R1 through which the refrigerant is circulated. It includes a heating and cooling means, and the power train cooling means may further include a coolant bypass line C2 for bypassing the coolant when cooling of the power train 130 is not required. According to the present invention, the cooling performance of the battery can be improved by installing an additional heat exchanger for cooling the battery, and a bypass flow path according to the added heat exchanger can be configured to independently cool the power train. In addition, a refrigerant heat pump is additionally configured in addition to the battery heater and a bypass flow path is configured on the power train side, thereby improving battery heating performance and avoiding power train heating, thereby improving battery cooling and heating performance.

Figure R1020150106743
Figure R1020150106743

Description

차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치{device for cooling and heating of battery for a vehicle}Device for cooling and heating of battery for a vehicle

본 발명은 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 냉각 및 히팅 성능이 향상된 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for cooling and heating a vehicle battery, and more particularly, to a cooling and heating apparatus for a vehicle battery having improved cooling and heating performance of the battery.

최근 화석 연료의 고갈과 환경 오염에 대한 높은 관심으로 화석 연료와 전기 에너지 또는 화석 연료와 연료전지 등을 함께 사용하는 하이브리드 자동차나 전기 자동차와 같은 친환경 자동차의 개발이 증가하는 추세이다.Recently, due to the high interest in the depletion of fossil fuels and environmental pollution, the development of eco-friendly vehicles such as hybrid vehicles or electric vehicles using fossil fuels and electric energy or fossil fuels and fuel cells together is increasing.

하이브리드 자동차나 전기 자동차에는 전기로 구동되는 모터 및 발생된 전력을 저장하기 위한 고용량 배터리가 장착되어 있다. 배터리는 필요시 모터로 전력을 공급하고, 차량의 감속이나 정지 시 재생 동력원으로부터 생성되는 전기 에너지를 저장하는 역할을 한다.A hybrid or electric vehicle is equipped with a motor driven by electricity and a high-capacity battery for storing the generated power. The battery supplies electric power to the motor when necessary and serves to store electrical energy generated from a regenerative power source when the vehicle is decelerated or stopped.

이러한 배터리는 항상 충방전 상태를 체크해야 하며, 불필요한 전원 공급을 차단해 배터리의 전력 소비를 감소시키고, 남는 전기 에너지는 배터리의 충전에 신속히 투입하도록 제어되어야 한다. 한국등록특허 제10-0387798호에 하이브리드 전기 자동차의 배터리 소모를 방지하는 장치가 개시되어 있다.Such a battery should always check the charge/discharge state, cut off unnecessary power supply to reduce battery power consumption, and control the remaining electrical energy to be quickly put into charging the battery. Korean Patent Registration No. 10-0387798 discloses a device for preventing battery consumption of a hybrid electric vehicle.

배터리는 배터리 셀의 화학적 특성 상 온도에 민감하며, 일정 범위 내의 작동 온도에서 온도가 높을수록 충정량 및 방전량이 증가해 배터리의 효율이 높아진다. 그러나 허용 작동 온도를 초과하거나 허용 작동 온도 미만에서 배터리가 구동되는 경우, 셀 내부적으로 열화, 조직 변형 등의 문제가 발생해 배터리의 수명이 급격히 감소하는 문제가 있다.The battery is sensitive to temperature due to the chemical characteristics of the battery cell, and the higher the temperature within the operating temperature range within a certain range, the higher the charging and discharging amount, the higher the battery's efficiency. However, when the battery is operated above the allowable operating temperature or below the allowable operating temperature, problems such as internal degradation and tissue deformation occur in the cell, resulting in a sharp decrease in the lifespan of the battery.

이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 공랭식 또는 수냉식 배터리 냉각 방법과 배터리 히팅 방법을 적용하고 있으나, 공랭식 냉각은 여름철과 같이 차량의 주변 온도가 높으면 그 효율이 저하되는 문제가 있다. 수냉식 냉각은 공랭식 대비 냉각 효율은 좋으나 시스템의 구성이 복잡하고, 냉매 또는 냉각수를 규칙적으로 교환해야 하며 누수가 발생할 위험이 있다. 또한, 배터리 히팅을 위해서는 별도의 히터를 구비하거나 엔진 냉각수로부터 열을 공급받을 수 있으나, 겨울철 엔진이 충분히 웜 업(warm up)되기 전에는 배터리 히팅이 원활하지 않은 단점이 있다.In order to solve this problem, various air-cooled or water-cooled battery cooling methods and battery heating methods have been applied. However, air-cooled cooling has a problem in that its efficiency is lowered when the ambient temperature of the vehicle is high, such as in summer. Water-cooled cooling has better cooling efficiency compared to air-cooling, but the system is complicated, requires regular replacement of refrigerant or coolant, and there is a risk of leakage. In addition, a separate heater may be provided for battery heating or heat may be supplied from engine coolant, but there is a disadvantage in that battery heating is not smooth before the engine is sufficiently warmed up in winter.

따라서 배터리의 작동 온도를 적정 범위로 유지하기 위해 효율적인 배터리 냉각 및 히팅 시스템을 개발할 필요가 있다.Therefore, there is a need to develop an efficient battery cooling and heating system to maintain the operating temperature of the battery within an appropriate range.

한국특허등록 제10-0387798호(등록일 2003. 06. 03)Korean Patent Registration No. 10-0387798 (Registration Date 2003. 06. 03)

본 발명의 목적은 배터리의 냉각 및 히팅 성능이 향상된 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus for cooling and heating a battery for a vehicle with improved cooling and heating performance of the battery.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치는, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환 라인(C1) 상에 라디에이터(110)를 구비하여 상기 냉각수와 차량의 외부 공기를 열교환함으로써 파워 트레인(130)을 냉각시키는 파워 트레인 쿨링 수단과, 냉각수가 순환되는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 배터리(210)를 냉각하는 제1 열교환기(230)가 구비되어 배터리(210)를 냉각하는 배터리 쿨링 수단과, 냉매가 순환되는 냉매 순환 라인(R1) 상에 응축기(310), 증발기(330) 및 압축기(350)가 구비되어 차실 내부를 냉방하는 차실 냉난방 수단을 포함하며, 상기 파워 트레인 쿨링 수단은 상기 파워 트레인(130)의 냉각이 필요하지 않을 때 상기 냉각수를 우회시키는 냉각수 우회 라인(C2)을 더 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the device for cooling and heating a battery for a vehicle of the present invention includes a radiator 110 on a coolant circulation line C1 through which coolant is circulated, and heat exchanges the coolant with external air of the vehicle. A power train cooling means for cooling the train 130 and a first heat exchanger 230 for cooling the battery 210 are provided on the battery coolant circulation line BC1 through which the coolant is circulated to cool the battery 210 A battery cooling means, and a condenser 310 , an evaporator 330 , and a compressor 350 are provided on a refrigerant circulation line R1 through which the refrigerant is circulated, and a vehicle air conditioning means for cooling the interior of the vehicle, wherein the power train is cooled The means may further include a coolant bypass line C2 for bypassing the coolant when cooling of the power train 130 is not required.

상기 라디에이터(110)의 전단의 상기 냉각수 순환 라인(C1)으로부터 분기되어 상기 라디에이터(110)의 후단으로 연결되는 냉각수 분기 라인(C3)을 더 포함하며, 상기 파워 트레인(130)을 냉각시킨 냉각수가 상기 냉각수 분기 라인(C3)을 통해 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 보내지는 것을 특징으로 한다.The radiator 110 further includes a coolant branch line C3 branched from the coolant circulation line C1 at the front end of the radiator 110 and connected to the rear end of the radiator 110, It is characterized in that it is sent to the battery cooling water circulation line (BC1) through the cooling water branch line (C3).

상기 제1 열교환기(230)는 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)의 일측에서 분기된 배터리 냉각수 우회 라인(BC2) 상에 설치되는 것을 특징으로 한다.The first heat exchanger 230 is installed on the battery coolant bypass line BC2 branched from one side of the battery coolant circulation line BC1.

상기 차실 냉난방 수단은 상기 냉매 순환 라인(R1)에서 분기된 냉매 분기 라인(R2)을 더 포함할 수 있다.The vehicle air conditioning means may further include a refrigerant branch line R2 branched from the refrigerant circulation line R1.

상기 냉매 분기 라인(R2)은 상기 제1 열교환기(230)를 거치도록 형성되며, 상기 제1 열교환기(230)에서 상기 배터리 냉각수 우회 라인(BC2)을 지나는 상기 냉각수와 열교환되어 상기 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.The refrigerant branch line R2 is formed to pass through the first heat exchanger 230 , and heat exchanges with the cooling water passing through the battery cooling water bypass line BC2 in the first heat exchanger 230 to cool the cooling water. characterized by doing.

상기 제1 열교환기(230)를 거친 상기 냉매는 열교환 후 상기 압축기(350)를 거쳐 상기 냉매 순환 라인(R1)을 따라 순환되는 것을 특징으로 한다.The refrigerant passing through the first heat exchanger 230 is circulated along the refrigerant circulation line R1 through the compressor 350 after heat exchange.

상기 제1 열교환기(230)에서 상기 냉각수가 상기 냉매와 열교환될 때, 상기 파워 트레인(130)은 상기 라디에이터(110)를 거쳐 냉각된 상기 냉각수에 의해 냉각되는 것을 특징으로 한다.When the coolant exchanges heat with the refrigerant in the first heat exchanger 230 , the power train 130 is cooled by the coolant cooled through the radiator 110 .

상기 차실 냉난방 수단은 상기 압축기(350)의 후단에서 상기 응축기(310)의 전단으로 연결되는 상기 냉매 순환 라인(R1)의 일측에서 분기된 히팅 분기 라인(R3)을 더 포함할 수 있다.The vehicle air conditioning means may further include a heating branch line R3 branched from one side of the refrigerant circulation line R1 connected from the rear end of the compressor 350 to the front end of the condenser 310 .

상기 히팅 분기 라인(R3) 상에 설치되되, 상기 히팅 분기 라인(R3)과 상기 냉각수 순환 라인(C1)이 모두 지나가도록 설치되는 제2 열교환기(390)를 더 포함할 수 있다.A second heat exchanger 390 installed on the heating branch line R3 and installed so that both the heating branch line R3 and the cooling water circulation line C1 pass may be further included.

상기 압축기(350)를 통과한 냉매는 상기 제2 열교환기(390)에서 상기 냉각수 분기 라인(C3)을 거친 상기 냉각수와 열교환해 상기 냉각수를 가열시키는 것을 특징으로 한다.The refrigerant that has passed through the compressor 350 exchanges heat with the cooling water that has passed through the cooling water branch line C3 in the second heat exchanger 390 to heat the cooling water.

상기 응축기(310)의 후단과 상기 냉매 분기 라인(R2) 전단 사이의 분기점에서 분기되어 상기 냉매 분기 라인(R2)의 후단에 연결되는 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)과, 상기 응축기(310)의 전단에 형성되는 제2 히트 펌프 분기 라인(R5)과, 상기 제2 히트 펌프 분기 라인(R5) 상에 설치된 팽창 밸브(360)를 더 포함할 수 있다.A first heat pump branch line R4 branched at a branch point between the rear end of the condenser 310 and the front end of the refrigerant branch line R2 and connected to the rear end of the refrigerant branch line R2, and the condenser 310 It may further include a second heat pump branch line R5 formed at the front end of the , and an expansion valve 360 installed on the second heat pump branch line R5.

상기 히팅 분기 라인(R3)을 통과한 냉매는 상기 제2 히트 펌프 분기 라인(R5)으로 유입되어 상기 팽창 밸브(360)에서 팽창된 후 상기 응축기(310)를 통과해 응축되어 상기 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)을 통과해 상기 압축기(350)로 보내지는 것을 특징으로 한다.The refrigerant passing through the heating branch line R3 flows into the second heat pump branch line R5, expands in the expansion valve 360, passes through the condenser 310, and is condensed into the first heat pump It is characterized in that it is sent to the compressor (350) through the branch line (R4).

상기 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)으로 보내지는 상기 냉매의 일부는 상기 냉매 순환 라인(R1)을 통해 상기 증발기(330)로 보내져 열을 흡수한 후 상기 압축기(350)로 공급되는 것을 특징으로 한다.A portion of the refrigerant sent to the first heat pump branch line (R4) is sent to the evaporator (330) through the refrigerant circulation line (R1), absorbs heat, and then is supplied to the compressor (350) do.

상기 배터리 쿨링 수단은 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 구비되어 상기 배터리(210)를 히팅하는 배터리 히터(250)를 더 포함하고, 상기 배터리(210)의 냉각이 필요한 경우 상기 냉각수 순환 라인(C1)을 순환하는 냉각수 또는 상기 냉매 순환 라인(R1)을 순환하는 냉매를 이용해 상기 배터리(210)를 냉각하며, 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 및 냉각수 순환 라인(C1)을 연결하는 4방향 밸브(V3)를 더 포함하며, 상기 파워 트레인(130)을 냉각시킨 상기 냉각수가 상기 냉각수 분기 라인(C3) 및 상기 4방향 밸브를 거쳐 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 유입되는 것이 특징이다.The battery cooling means further includes a battery heater 250 provided on the battery coolant circulation line BC1 to heat the battery 210, and when cooling of the battery 210 is required, the coolant circulation line ( A 4-way valve that cools the battery 210 using the coolant circulating C1) or the coolant circulating the coolant circulation line R1, and connects the battery coolant circulation line BC1 and the coolant circulation line C1 (V3) is further included, wherein the coolant, which has cooled the power train 130, flows into the battery coolant circulation line BC1 through the coolant branch line C3 and the four-way valve.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치는 배터리 쿨링을 위한 추가적인 열교환기를 장착함으로써 배터리의 쿨링 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가된 열교환기에 따른 바이패스 유로를 구성해 독립적으로 파워 트레인을 쿨링할 수 있다. 또한, 배터리 히터 이외에 냉매 히트 펌프를 추가로 구성하고 파워 트레인 쪽에는 바이패스 유로를 구성함으로써 배터리 히팅 성능은 향상시키고 파워 트레인 히팅은 피할 수 있어 배터리 냉각 및 히팅 성능이 향상되는 효과가 있다.The device for cooling and heating a vehicle battery according to an embodiment of the present invention can improve the cooling performance of the battery by installing an additional heat exchanger for cooling the battery, and configure a bypass flow path according to the added heat exchanger to independently power train can be cooled. In addition, a refrigerant heat pump is additionally configured in addition to the battery heater and a bypass flow path is configured on the power train side, thereby improving battery heating performance and avoiding power train heating, thereby improving battery cooling and heating performance.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치를 도시한 모식도,
도 2는 도 1에 따른 파워 트레인의 냉각 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도,
도 3은 도 1에 따른 배터리의 냉각 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도,
도 4는 도 1에 따른 파워 트레인 냉각 및 배터리 과열 냉각 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도,
도 5는 도 1에 따른 배터리의 히팅 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing an apparatus for cooling and heating a vehicle battery according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram showing a refrigerant circulation flow during cooling of the power train according to FIG. 1;
3 is a schematic diagram showing a refrigerant circulation flow when cooling the battery according to FIG. 1;
4 is a schematic diagram showing a refrigerant circulation flow during power train cooling and battery overheat cooling according to FIG. 1;
5 is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation flow during heating of the battery according to FIG. 1 .

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus for cooling and heating a vehicle battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

먼저 도 1을 참조하여 전체적인 차량의 냉각 시스템에 대해 설명하기로 한다.First, an overall vehicle cooling system will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치를 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram illustrating an apparatus for cooling and heating a vehicle battery according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치는 차량의 전장품인 파워 트레인(130)을 냉각하기 위한 파워 트레인 쿨링(cooling) 수단과, 배터리(210)를 냉각하기 위한 배터리 쿨링 수단 및 배터리(210)를 히팅(heating)하기 위한 배터리 히팅 수단으로 구성된다. 또한, 차량의 차실 내부를 냉난방하기 위한 차실 냉난방 수단 역시 구비된다.As shown in FIG. 1 , an apparatus for cooling and heating a vehicle battery according to an embodiment of the present invention includes a power train cooling means for cooling a power train 130 that is an electronic device of a vehicle, and a battery 210 . It consists of a battery cooling means for cooling the battery and a battery heating means for heating the battery (210). In addition, a vehicle compartment heating and cooling means for cooling and heating the interior of the vehicle compartment is also provided.

이러한 쿨링 및 히팅 수단은 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차뿐만 아니라, 고용량 배터리를 적용하는 모든 자동차에 적용될 수 있다.Such cooling and heating means may be applied to any vehicle to which a high-capacity battery is applied, as well as a hybrid vehicle or an electric vehicle.

파워 트레인 쿨링 수단은 라디에이터(110)를 통해 외기와 열교환하여 냉각된 냉각수(coolant)에 의해 차량의 전장품인 파워 트레인(130)을 냉각시키며, 라디에이터(110)와 파워 트레인(130)을 거쳐 다시 라디에이터(110)로 연결된 냉각수 순환 라인(C1)을 따라 냉각수가 순환된다. 파워 트레인(130)은 예열이 필요 없고 냉각만 필요한 전장품으로, 파워 트레인(130)의 냉각이 필요할 때에는 냉각수 순환 라인(C1)을 따라 냉각수가 순환된다. 파워 트레인(130)이 과열되지 않아 냉각이 필요하지 않을 때에는 냉각수 순환 라인(C1)을 따라 냉각수가 순환되지 않도록 하거나, 냉각수를 우회시킬 수 있다. 이를 위해 파워 트레인(130)의 입구단과 출구단을 연결하는 냉각수 우회 라인(C2)이 구비될 수 있다. 냉각수 우회 라인(C2)이 분기되는 분기점에는 3방향 밸브(V1)가 구비될 수 있다.The power train cooling means cools the power train 130, which is an electrical component of the vehicle, by means of a coolant cooled by exchanging heat with outside air through the radiator 110, and goes through the radiator 110 and the power train 130 again to the radiator Cooling water is circulated along the cooling water circulation line C1 connected to 110 . The power train 130 does not require preheating and only requires cooling, and when cooling of the power train 130 is required, cooling water is circulated along the cooling water circulation line C1. When cooling is not required because the power train 130 is not overheated, the cooling water may not be circulated along the cooling water circulation line C1 or the cooling water may be bypassed. To this end, a coolant bypass line C2 connecting the inlet end and the outlet end of the power train 130 may be provided. A three-way valve V1 may be provided at a branch point at which the coolant bypass line C2 branches.

배터리 쿨링 수단 및 히팅 수단은 냉각수(coolant)를 쿨링하는 냉각 장치인 제1 열교환기(230)와, 냉각수를 가열하는 배터리 히터(250)를 포함한다. 배터리 히터(250)는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 설치되며, 제1 열교환기(230)는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에서 분기된 배터리 냉각수 우회 라인(BC2) 상에 설치된다. 배터리 냉각수 우회 라인(BC2)이 분기되는 분기점에는 3방향 밸브(V4)가 구비된다.The battery cooling means and the heating means include a first heat exchanger 230 which is a cooling device for cooling coolant, and a battery heater 250 for heating coolant. The battery heater 250 is installed on the battery coolant circulation line BC1 , and the first heat exchanger 230 is installed on the battery coolant bypass line BC2 branched from the battery coolant circulation line BC1 . A three-way valve V4 is provided at a branch point at which the battery coolant bypass line BC2 is branched.

배터리(210)를 냉각시킬 때에는 냉각수가 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)을 따라 배터리(210)의 출구단에서 제1 열교환기(230)를 거친 후 배터리 히터(250) 쪽으로 유입되어 배터리(210)의 입구단으로 유입된다. 이 때, 배터리 히터(250)는 작동되지 않으며 냉각수를 바이패스(bypass)시키는 역할을 한다.When cooling the battery 210 , the coolant flows through the first heat exchanger 230 at the outlet end of the battery 210 along the battery coolant circulation line BC1 , and then flows toward the battery heater 250 . entering the inlet. At this time, the battery heater 250 is not operated and serves to bypass the coolant.

배터리(210)를 히팅시킬 때에는 냉각수가 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)을 따라 배터리(210)의 출구단에서 배출되어 배터리 히터(250)에서 가열된 후 배터리(210)의 입구단으로 유입된다. When heating the battery 210 , cooling water is discharged from the outlet end of the battery 210 along the battery cooling water circulation line BC1 , is heated in the battery heater 250 , and then flows into the inlet end of the battery 210 .

차실 냉난방 수단은 하나 또는 복수로 구비되어 냉매(refrigerant)를 응축시키는 응축기(310)와, 응축기(310)에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기(330)와, 증발기(330)에서 증발된 냉매를 압축시키는 압축기(350)를 포함하여 구성되며, 추가적인 PTC 히터(370)를 구비할 수 있다. 응축기(310), 증발기(330), 압축기(350)는 냉매 순환 라인(R1)에 의해 연결되며, 응축기(310), 증발기(330), 압축기(350)의 순서로 냉매가 순환된다. 응축기(310)는 냉매를 응축시키면서 열을 빼앗아 방출하고, 증발기(330)는 차실 내부 공기로부터 열을 빼앗아 냉매에 열을 가해 냉매를 증발시킨다.One or more means for heating and cooling a vehicle is provided with a condenser 310 condensing a refrigerant, an evaporator 330 evaporating the refrigerant condensed in the condenser 310 , and compressing the refrigerant evaporated in the evaporator 330 . It is configured to include a compressor 350 , and may include an additional PTC heater 370 . The condenser 310 , the evaporator 330 , and the compressor 350 are connected by a refrigerant circulation line R1 , and the refrigerant circulates in the order of the condenser 310 , the evaporator 330 , and the compressor 350 . The condenser 310 extracts heat while condensing the refrigerant, and the evaporator 330 takes heat from the air inside the vehicle and applies heat to the refrigerant to evaporate the refrigerant.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치에 있어서, 파워 트레인과 배터리의 냉각이 필요한 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.In the apparatus for cooling and heating a vehicle battery according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration, a case in which cooling of the power train and the battery is required will be described as follows.

도 2는 도 1에 따른 파워 트레인의 냉각 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation flow during cooling of the power train according to FIG. 1 .

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 파워 트레인(130)의 냉각이 필요한 경우, 냉각수는 라디에이터(110)를 통과하면서 외기와 열교환하여 냉각된 후 냉각수 순환 라인(C1)을 따라 파워 트레인(130)으로 공급된다. 냉각수 순환 라인(C1)은 파워 트레인(130) 주변을 순환하도록 형성되므로 냉각수가 파워 트레인(130) 주위를 순환하면서 파워 트레인(130)을 냉각시킨다. 파워 트레인(130)을 냉각시키고 가열된 냉각수는 냉각수 순환 라인(C1)을 따라 라디에이터(110)로 순환된다.As shown in FIG. 2 , when cooling of the power train 130 is required first, the coolant passes through the radiator 110 and exchanges heat with outside air to be cooled, and then to the power train 130 along the coolant circulation line C1. is supplied Since the coolant circulation line C1 is formed to circulate around the power train 130 , the coolant circulates around the power train 130 to cool the power train 130 . Cooling the power train 130 and the heated coolant is circulated to the radiator 110 along the coolant circulation line C1.

도 3은 도 1에 따른 배터리의 냉각 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도이다.3 is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation flow during cooling of the battery according to FIG. 1 .

도 3에 도시된 바와 같이, 파워 트레인(130)의 냉각과 배터리(210)의 냉각이 동시에 필요한 경우, 파워 트레인(130)을 1차로 냉각시킨 냉각수가 배터리(210)의 냉각에 사용될 수 있을 정도의 온도를 유지하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 냉각수를 라디에이터(110)로 바로 순환시키지 않고 우회시켜 배터리(210)의 냉각에 투입할 수 있다.As shown in FIG. 3 , when cooling of the power train 130 and cooling of the battery 210 are required at the same time, the coolant obtained by first cooling the power train 130 can be used for cooling the battery 210 . may be maintained at a temperature of In this case, the cooling water may be diverted instead of directly circulated to the radiator 110 to be input to the cooling of the battery 210 .

이를 위해, 냉각수 순환 라인(C1)에는 라디에이터(110)의 전단에서 분기되어 라디에이터(110)의 후단으로 연결되는 냉각수 분기 라인(C3)가 구비될 수 있다. 파워 트레인(130)을 거쳐 냉각수 분기 라인(C3)으로 냉각수가 유입될 수 있도록 냉각수 순환 라인(C1)과 냉각수 분기 라인(C3)의 분기점에는 3방향 밸브(V2)가 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 냉각수 분기 라인(C3)을 거쳐 라디에이터(110) 후단의 냉각수 순환 라인(C1)으로 보내진 냉각수가 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 유입될 수 있도록 배터리(210)의 출구단에 인접한 냉각수 순환 라인(C1) 상에 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 분기되는 분기점이 구비된다. 이 분기점 상에 4방향 밸브(V3)가 구비되며, 냉각수 순환 라인(C1)과 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)이 모두 4방향 밸브(V3)를 거치도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서 파워 트레인(130)을 1차로 냉각시킨 냉각수는 라디에이터(110)를 거치지 않고 냉각수 분기 라인(C3)을 통해 4방향 밸브(V3) 쪽으로 유입되며, 4방향 밸브(V3)를 거쳐 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 유입되어 배터리(210)의 쿨링에 사용될 수 있다.To this end, the coolant circulation line C1 may be provided with a coolant branch line C3 branched from the front end of the radiator 110 and connected to the rear end of the radiator 110 . A three-way valve V2 is preferably provided at the branch point of the coolant circulation line C1 and the coolant branch line C3 so that coolant can flow into the coolant branch line C3 via the power train 130 . In addition, the coolant circulation line adjacent to the outlet end of the battery 210 so that the coolant sent to the coolant circulation line C1 at the rear end of the radiator 110 through the coolant branch line C3 flows into the battery coolant circulation line BC1 A branch point branching to the battery coolant circulation line BC1 is provided on (C1). It is preferable that the four-way valve V3 is provided on this branch point, and the cooling water circulation line C1 and the battery cooling water circulation line BC1 are both configured to pass through the four-way valve V3. Therefore, the coolant that has primarily cooled the power train 130 flows into the four-way valve V3 through the coolant branch line C3 without going through the radiator 110, and passes through the four-way valve V3 to the battery coolant circulation line It flows into BC1 and may be used to cool the battery 210 .

차량의 운행 중 파워 트레인(130)의 냉각이 필요할 뿐만 아니라, 배터리(210)가 과열되는 경우가 발생할 수 있다.While the vehicle is driving, cooling of the power train 130 may be required, and the battery 210 may be overheated.

도 4는 도 1에 따른 파워 트레인 냉각 및 배터리 과열 냉각 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도이다.FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation flow during power train cooling and battery overheat cooling according to FIG. 1 .

배터리(210)가 과열되어 파워 트레인(130)을 1차로 냉각시킨 냉각수만으로 냉각시키기 어려운 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 열교환기(230)를 통해 배터리(210)를 냉각시킬 수 있다. 이 때, 파워 트레인(130)의 냉각은 전술한 바와 같이 냉각수가 라디에이터(110)를 순환하여 냉각시키는 방식이 적용된다.When the battery 210 is overheated and it is difficult to cool the power train 130 only with the coolant that has been primarily cooled, as shown in FIG. 4 , the battery 210 can be cooled through the first heat exchanger 230 . . At this time, the cooling of the power train 130 is applied by cooling the coolant by circulating the radiator 110 as described above.

제1 열교환기(230)는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 설치되되, 차실을 냉방하기 위한 냉매가 순환되는 냉매 순환 라인(R1) 상에서 분기된 냉매 분기 라인(R2)과 배터리 냉각수 분기 라인(C3)이 모두 지나가도록 설치된다. 제1 열교환기(230)는 판형 열교환기인 칠러(chiller)로 구비될 수 있으며, 냉매 분기 라인(R2)을 순환하는 냉매와 배터리 냉각수 분기 라인(C3)을 순환하는 냉각수 간에 서로 열교환이 일어나도록 한다. 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)을 순환하는 냉각수는 배터리(210)의 출구단으로부터 화살표 방향을 따라 순환하며, 제1 열교환기(230)에서 냉매 분기 라인(R2)으로 보내진 냉매와 열교환하여 냉각된 상태로 배터리(210)의 입구단으로 유입된다.The first heat exchanger 230 is installed on the battery coolant circulation line BC1, and the coolant branch line R2 and the battery coolant branch line branched on the coolant circulation line R1 through which the coolant for cooling the vehicle is circulated It is installed so that all C3) passes. The first heat exchanger 230 may be provided as a chiller, which is a plate heat exchanger, so that heat exchange occurs between the refrigerant circulating in the refrigerant branch line R2 and the coolant circulating in the battery coolant branch line C3. . The coolant circulating in the battery coolant circulation line BC1 circulates along the arrow direction from the outlet end of the battery 210 and is cooled by heat exchange with the coolant sent from the first heat exchanger 230 to the coolant branch line R2 into the inlet end of the battery 210 .

냉매 분기 라인(R2)으로 보내진 냉매는 제1 열교환기(230)에서 열교환된 후 압축기(350)를 거쳐 냉매 순환 라인(R1)을 따라 다시 순환된다. 차실 내부를 냉방할 필요가 없을 때에는 냉매 순환 라인(R1)을 따라 흐르는 냉매의 유량 전부를 냉매 분기 라인(R2)으로 보낼 수도 있다. 이러한 냉매 플로우(flow)의 제어 및 유량 제어를 위해 냉매 분기 라인(R2)이 분기되는 분기점에는 3방향 밸브가 구비될 수 있다.The refrigerant sent to the refrigerant branch line R2 exchanges heat in the first heat exchanger 230 , and then circulates again along the refrigerant circulation line R1 through the compressor 350 . When it is not necessary to cool the interior of the vehicle, the entire flow rate of the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line R1 may be sent to the refrigerant branch line R2. A three-way valve may be provided at a branch point at which the refrigerant branch line R2 is branched for control of the refrigerant flow and flow rate control.

한편, 겨울철 등과 같이 외기 온도가 낮은 작동 조건에서 배터리(210)의 온도가 낮아 구동 전 예열이 필요한 경우가 발생할 수 있다.On the other hand, in an operating condition with a low outdoor temperature, such as in winter, the temperature of the battery 210 is low, and preheating before driving may be required.

배터리(210)의 히팅은 전술한 배터리 히터(250)를 통해 이루어지나, 배터리 히터(250)가 PTC 히터로 구성되는 경우 히팅 효율이 낮아 추가 승온이 필요한 경우가 발생할 수 있다.Heating of the battery 210 is performed through the above-described battery heater 250 , but when the battery heater 250 is configured as a PTC heater, heating efficiency is low, and additional temperature increase may be required.

도 5는 도 1에 따른 배터리의 히팅 시 냉매 순환 플로우를 도시한 모식도이다.5 is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation flow during heating of the battery according to FIG. 1 .

도 5에 도시된 바와 같이, 배터리(210)의 추가적인 승온이 필요한 경우, 냉매 순환 라인(R1)을 따라 압축기(350)로 보내진 고온고압의 냉매를 이용해 배터리(210)의 히팅에 사용하게 된다. 이를 위해, 압축기(350)의 후단에서 응축기(310)의 전단으로 연결되는 냉매 순환 라인(R1)의 일측에 히팅 분기 라인(R3)이 구비될 수 있다. 또한, 히팅 분기 라인(R3)으로 유입되는 냉매와 냉각수 순환 라인(C1)을 따라 순환하는 냉각수 간에 열교환을 일으키는 제2 열교환기(390)가 구비될 수 있다. 제2 열교환기(390)는 히팅 분기 라인(R3) 상에 설치되되, 히팅 분기 라인(R3)과 냉각수 순환 라인(C1)이 모두 지나가도록 설치된다. 압축기(350)를 통과한 고온고압의 냉매가 냉각수 분기 라인(C3)을 거친 냉각수를 가열시키고, 가열된 냉각수가 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)을 따라 배터리(210)의 입구단으로 유입됨으로써 배터리(210)를 추가로 히팅시킨다.As shown in FIG. 5 , when an additional temperature increase of the battery 210 is required, the high-temperature and high-pressure refrigerant sent to the compressor 350 along the refrigerant circulation line R1 is used for heating the battery 210 . To this end, a heating branch line R3 may be provided on one side of the refrigerant circulation line R1 connected from the rear end of the compressor 350 to the front end of the condenser 310 . In addition, a second heat exchanger 390 for generating heat exchange between the refrigerant flowing into the heating branch line R3 and the cooling water circulating along the cooling water circulation line C1 may be provided. The second heat exchanger 390 is installed on the heating branch line R3, and is installed so that both the heating branch line R3 and the cooling water circulation line C1 pass. The high-temperature and high-pressure refrigerant that has passed through the compressor 350 heats the coolant that has passed through the coolant branch line C3, and the heated coolant flows into the inlet of the battery 210 along the battery coolant circulation line BC1, so that the battery ( 210) is additionally heated.

이 때, 히트 펌프를 구성하는 팽창 밸브와 우회 유로를 추가함으로써 배터리(210)의 히팅 효율을 향상시킬 수 있다. In this case, the heating efficiency of the battery 210 may be improved by adding an expansion valve and a bypass flow path constituting the heat pump.

즉, 응축기(310)의 후단과 냉매 분기 라인(R2) 전단 사이의 분기점에서 분기되어 냉매 분기 라인(R2)의 후단에 연결되는 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)과, 응축기(310)의 전단에 형성되는 제2 히트 펌프 분기 라인(R5)이 구비될 수 있다. 제1 히트 펌프 분기 라인(R4) 및 제2 히트 펌프 분기 라인(R5)이 분기되는 분기점에는 각각 3방향 밸브(V8, V7)가 설치되어 냉매의 유동 방향을 제어하며, 제2 히트 펌프 분기 라인(R5) 상에는 팽창 밸브(360)가 구비된다.That is, the first heat pump branch line R4 branched at a branch point between the rear end of the condenser 310 and the front end of the refrigerant branch line R2 and connected to the rear end of the refrigerant branch line R2, and the front end of the condenser 310 A second heat pump branch line R5 formed in may be provided. Three-way valves V8 and V7 are respectively installed at the branch points where the first heat pump branch line R4 and the second heat pump branch line R5 branch to control the flow direction of the refrigerant, and the second heat pump branch line An expansion valve 360 is provided on (R5).

히팅 분기 라인(R3)을 통과한 냉매는 제2 히트 펌프 분기 라인(R5)으로 유입되어 팽창 밸브(360)에서 팽창된 후 응축기(310)를 거쳐 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)을 거쳐 압축기(350)로 보내진다. 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)으로 보내지는 냉매의 일부는 냉매 순환 라인(R1)으로 보내져 증발기(330)에서 추가로 열을 흡수한 다음 압축기(350)로 공급되는 것이 바람직하다. 압축기(350)에서 토출되는 냉매의 온도가 높을수록 제2 열교환기(390)에서 높은 온도차로 냉각수와 열교환을 하여 냉각수를 가열할 수 있기 때문이다.The refrigerant passing through the heating branch line R3 flows into the second heat pump branch line R5, expands in the expansion valve 360, passes through the condenser 310, and passes through the first heat pump branch line R4 to the compressor sent to (350). It is preferable that a portion of the refrigerant sent to the first heat pump branch line R4 is sent to the refrigerant circulation line R1 to additionally absorb heat in the evaporator 330 and then supplied to the compressor 350 . This is because, as the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 350 is higher, the second heat exchanger 390 exchanges heat with the cooling water with a high temperature difference to heat the cooling water.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치는 배터리 쿨링을 위한 추가적인 열교환기를 장착함으로써 배터리의 쿨링 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가된 열교환기에 따른 바이패스 유로를 구성해 독립적으로 파워 트레인을 쿨링할 수 있다. 또한, 배터리 히터 이외에 냉매 히트 펌프를 추가로 구성하고 파워 트레인 쪽에는 바이패스 유로를 구성함으로써 배터리 히팅 성능은 향상시키고 파워 트레인 히팅은 피할 수 있어 배터리 냉각 및 히팅 성능이 향상되는 효과가 있다.As described above, the device for cooling and heating a vehicle battery according to an embodiment of the present invention can improve the cooling performance of the battery by installing an additional heat exchanger for cooling the battery, and a bypass flow path according to the added heat exchanger is provided. It can be configured to cool the powertrain independently. In addition, a refrigerant heat pump is additionally configured in addition to the battery heater and a bypass flow path is configured on the power train side, thereby improving battery heating performance and avoiding power train heating, thereby improving battery cooling and heating performance.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and it is possible for those of ordinary skill in the art to improve and change the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, as long as such improvements and modifications are obvious to those of ordinary skill in the art, they will fall within the scope of the present invention.

110: 라디에이터 130: 파워 트레인
C1: 냉각수 순환 라인 C2: 냉각수 우회 라인
C3: 냉각수 분기 라인 210: 배터리
230: 제1 열교환기 250: 배터리 히터
BC1: 배터리 냉각수 순환 라인
BC2: 배터리 냉각수 우회 라인
310: 응축기 330: 증발기
350: 압축기 360: 팽창 밸브
370: PTC 히터 390: 제2 열교환기
R1: 냉매 순환 라인 R2: 냉매 분기 라인
R3: 히팅 분기 라인 R4: 제1 히트 펌프 분기 라인
R5: 제2 히트 펌프 분기 라인110: radiator 130: power train
C1: coolant circulation line C2: coolant bypass line
C3: coolant branch line 210: battery
230: first heat exchanger 250: battery heater
BC1: Battery coolant circulation line
BC2: Battery coolant bypass line
310: condenser 330: evaporator
350: compressor 360: expansion valve
370: PTC heater 390: second heat exchanger
R1: Refrigerant circulation line R2: Refrigerant branch line
R3: heating branch line R4: first heat pump branch line
R5: second heat pump branch line

Claims (14)

냉각수가 순환되는 냉각수 순환 라인(C1) 상에 라디에이터(110)를 구비하여 상기 냉각수와 차량의 외부 공기를 열교환함으로써 파워 트레인(130)을 냉각시키는 파워 트레인 쿨링 수단과,
냉각수가 순환되는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 배터리(210)를 냉각하는 제1 열교환기(230)가 구비되어 배터리(210)를 냉각하는 배터리 쿨링 수단과,
냉매가 순환되는 냉매 순환 라인(R1) 상에 응축기(310), 증발기(330) 및 압축기(350)가 구비되어 차실 내부를 냉방하는 차실 냉난방 수단을 포함하며,
상기 파워 트레인 쿨링 수단은 상기 파워 트레인(130)의 냉각이 필요하지 않을 때 상기 냉각수를 우회시키는 냉각수 우회 라인(C2)을 더 포함하고,
상기 라디에이터(110)의 전단의 상기 냉각수 순환 라인(C1)으로부터 분기되어 상기 라디에이터(110)의 후단으로 연결되는 냉각수 분기 라인(C3)을 더 포함하며, 상기 파워 트레인(130)을 냉각시킨 냉각수가 상기 냉각수 분기 라인(C3)을 통해 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 보내지고,
상기 제1 열교환기(230)는 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)의 일측에서 분기된 배터리 냉각수 우회 라인(BC2) 상에 설치되고,
상기 배터리 냉각수 우회 라인(BC2)이 분기되는 분기점에는 3방향 밸브(V4)가 구비되는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.A power train cooling means for cooling the power train 130 by providing a radiator 110 on the coolant circulation line C1 through which the coolant is circulated and exchanging the coolant with external air of the vehicle;
A battery cooling means for cooling the battery 210 provided with a first heat exchanger 230 for cooling the battery 210 on the battery coolant circulation line BC1 through which the coolant is circulated;
A condenser 310, an evaporator 330, and a compressor 350 are provided on the refrigerant circulation line R1 through which the refrigerant is circulated and include a vehicle air conditioning means for cooling the interior of the vehicle,
The power train cooling means further includes a coolant bypass line C2 that bypasses the coolant when cooling of the power train 130 is not required,
The radiator 110 further includes a coolant branch line C3 branched from the coolant circulation line C1 at the front end of the radiator 110 and connected to the rear end of the radiator 110, is sent to the battery coolant circulation line BC1 through the coolant branch line C3,
The first heat exchanger 230 is installed on the battery coolant bypass line BC2 branched from one side of the battery coolant circulation line BC1,
A device for cooling and heating a vehicle battery provided with a three-way valve (V4) at a branch point where the battery coolant bypass line (BC2) is branched. 삭제delete 삭제delete 냉각수가 순환되는 냉각수 순환 라인(C1) 상에 라디에이터(110)를 구비하여 상기 냉각수와 차량의 외부 공기를 열교환함으로써 파워 트레인(130)을 냉각시키는 파워 트레인 쿨링 수단과,
냉각수가 순환되는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 배터리(210)를 냉각하는 제1 열교환기(230)가 구비되어 배터리(210)를 냉각하는 배터리 쿨링 수단과,
냉매가 순환되는 냉매 순환 라인(R1) 상에 응축기(310), 증발기(330) 및 압축기(350)가 구비되어 차실 내부를 냉방하는 차실 냉난방 수단을 포함하며,
상기 파워 트레인 쿨링 수단은 상기 파워 트레인(130)의 냉각이 필요하지 않을 때 상기 냉각수를 우회시키는 냉각수 우회 라인(C2)을 더 포함하고,
상기 라디에이터(110)의 전단의 상기 냉각수 순환 라인(C1)으로부터 분기되어 상기 라디에이터(110)의 후단으로 연결되는 냉각수 분기 라인(C3)을 더 포함하며, 상기 파워 트레인(130)을 냉각시킨 냉각수가 상기 냉각수 분기 라인(C3)을 통해 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 보내지고,
상기 제1 열교환기(230)는 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)의 일측에서 분기된 배터리 냉각수 우회 라인(BC2) 상에 설치되고,
상기 차실 냉난방 수단은 상기 냉매 순환 라인(R1)에서 분기된 냉매 분기 라인(R2)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.A power train cooling means for cooling the power train 130 by providing a radiator 110 on the coolant circulation line C1 through which the coolant is circulated and exchanging the coolant with external air of the vehicle;
A battery cooling means for cooling the battery 210 provided with a first heat exchanger 230 for cooling the battery 210 on the battery coolant circulation line BC1 through which the coolant is circulated;
A condenser 310, an evaporator 330, and a compressor 350 are provided on the refrigerant circulation line R1 through which the refrigerant is circulated and include a vehicle air conditioning means for cooling the interior of the vehicle,
The power train cooling means further includes a coolant bypass line C2 that bypasses the coolant when cooling of the power train 130 is not required,
The radiator 110 further includes a coolant branch line C3 branched from the coolant circulation line C1 at the front end of the radiator 110 and connected to the rear end of the radiator 110, is sent to the battery coolant circulation line BC1 through the coolant branch line C3,
The first heat exchanger 230 is installed on the battery coolant bypass line BC2 branched from one side of the battery coolant circulation line BC1,
The vehicle battery cooling and heating device, characterized in that the vehicle compartment heating and cooling means further comprises a refrigerant branch line (R2) branched from the refrigerant circulation line (R1). 제4항에 있어서,
상기 냉매 분기 라인(R2)은 상기 제1 열교환기(230)를 거치도록 형성되며, 상기 제1 열교환기(230)에서 상기 배터리 냉각수 우회 라인(BC2)을 지나는 상기 냉각수와 열교환되어 상기 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.5. The method of claim 4,
The refrigerant branch line R2 is formed to pass through the first heat exchanger 230 , and heat exchanges with the cooling water passing through the battery cooling water bypass line BC2 in the first heat exchanger 230 to cool the cooling water. A cooling and heating device for a vehicle battery, characterized in that it does. 제5항에 있어서,
상기 제1 열교환기(230)를 거친 상기 냉매는 열교환 후 상기 압축기(350)를 거쳐 상기 냉매 순환 라인(R1)을 따라 순환되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.6. The method of claim 5,
The refrigerant passing through the first heat exchanger (230) is circulated along the refrigerant circulation line (R1) through the compressor (350) after heat exchange. 제6항에 있어서,
상기 제1 열교환기(230)에서 상기 냉각수가 상기 냉매와 열교환될 때, 상기 파워 트레인(130)은 상기 라디에이터(110)를 거쳐 냉각된 상기 냉각수에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.7. The method of claim 6,
When the coolant exchanges heat with the coolant in the first heat exchanger 230 , the power train 130 is cooled by the coolant cooled through the radiator 110 . heating device. 제1항에 있어서,
상기 차실 냉난방 수단은 상기 압축기(350)의 후단에서 상기 응축기(310)의 전단으로 연결되는 상기 냉매 순환 라인(R1)의 일측에서 분기된 히팅 분기 라인(R3)을 더 포함하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.According to claim 1,
The vehicle compartment cooling and heating means further includes a heating branch line (R3) branched from one side of the refrigerant circulation line (R1) connected from the rear end of the compressor (350) to the front end of the condenser (310). heating device. 냉각수가 순환되는 냉각수 순환 라인(C1) 상에 라디에이터(110)를 구비하여 상기 냉각수와 차량의 외부 공기를 열교환함으로써 파워 트레인(130)을 냉각시키는 파워 트레인 쿨링 수단과,
냉각수가 순환되는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 배터리(210)를 냉각하는 제1 열교환기(230)가 구비되어 배터리(210)를 냉각하는 배터리 쿨링 수단과,
냉매가 순환되는 냉매 순환 라인(R1) 상에 응축기(310), 증발기(330) 및 압축기(350)가 구비되어 차실 내부를 냉방하는 차실 냉난방 수단을 포함하며,
상기 파워 트레인 쿨링 수단은 상기 파워 트레인(130)의 냉각이 필요하지 않을 때 상기 냉각수를 우회시키는 냉각수 우회 라인(C2)을 더 포함하고,
상기 차실 냉난방 수단은 상기 압축기(350)의 후단에서 상기 응축기(310)의 전단으로 연결되는 상기 냉매 순환 라인(R1)의 일측에서 분기된 히팅 분기 라인(R3)을 더 포함하고,
상기 히팅 분기 라인(R3) 상에 설치되되, 상기 히팅 분기 라인(R3)과 상기 냉각수 순환 라인(C1)이 모두 지나가도록 설치되는 제2 열교환기(390)를 더 포함하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.A power train cooling means for cooling the power train 130 by providing a radiator 110 on the coolant circulation line C1 through which the coolant is circulated and exchanging the coolant with external air of the vehicle;
A battery cooling means for cooling the battery 210 provided with a first heat exchanger 230 for cooling the battery 210 on the battery coolant circulation line BC1 through which the coolant is circulated;
A condenser 310, an evaporator 330, and a compressor 350 are provided on the refrigerant circulation line R1 through which the refrigerant is circulated and include a vehicle air conditioning means for cooling the interior of the vehicle,
The power train cooling means further includes a coolant bypass line C2 that bypasses the coolant when cooling of the power train 130 is not required,
The vehicle compartment heating and cooling means further includes a heating branch line (R3) branched from one side of the refrigerant circulation line (R1) connected from the rear end of the compressor 350 to the front end of the condenser 310,
Cooling and heating of a vehicle battery installed on the heating branch line (R3), further comprising a second heat exchanger (390) installed so that both the heating branch line (R3) and the coolant circulation line (C1) pass Device. 제9항에 있어서,
상기 라디에이터(110)의 전단의 상기 냉각수 순환 라인(C1)으로부터 분기되어 상기 라디에이터(110)의 후단으로 연결되는 냉각수 분기 라인(C3)을 더 포함하며,
상기 압축기(350)를 통과한 냉매는 상기 제2 열교환기(390)에서 상기 냉각수 분기 라인(C3)을 거친 상기 냉각수와 열교환해 상기 냉각수를 가열시키는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.10. The method of claim 9,
It further includes a cooling water branch line (C3) branched from the coolant circulation line (C1) at the front end of the radiator (110) and connected to the rear end of the radiator (110),
The refrigerant passing through the compressor (350) exchanges heat with the coolant that has passed through the coolant branch line (C3) in the second heat exchanger (390) to heat the coolant. 제10항에 있어서,
상기 차실 냉난방 수단은 상기 냉매 순환 라인(R1)에서 분기된 냉매 분기 라인(R2)을 더 포함하고,
상기 응축기(310)의 후단과 상기 냉매 분기 라인(R2) 전단 사이의 분기점에서 분기되어 상기 냉매 분기 라인(R2)의 후단에 연결되는 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)과, 상기 응축기(310)의 전단에 형성되는 제2 히트 펌프 분기 라인(R5)과, 상기 제2 히트 펌프 분기 라인(R5) 상에 설치된 팽창 밸브(360)를 더 포함하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.11. The method of claim 10,
The vehicle air conditioning means further includes a refrigerant branch line (R2) branched from the refrigerant circulation line (R1),
A first heat pump branch line R4 branched at a branch point between the rear end of the condenser 310 and the front end of the refrigerant branch line R2 and connected to the rear end of the refrigerant branch line R2, and the condenser 310 A device for cooling and heating a vehicle battery further comprising a second heat pump branch line (R5) formed at the front end of the and an expansion valve (360) installed on the second heat pump branch line (R5). 제11항에 있어서,
상기 히팅 분기 라인(R3)을 통과한 냉매는 상기 제2 히트 펌프 분기 라인(R5)으로 유입되어 상기 팽창 밸브(360)에서 팽창된 후 상기 응축기(310)를 통과해 응축되어 상기 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)을 통과해 상기 압축기(350)로 보내지는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.12. The method of claim 11,
The refrigerant passing through the heating branch line R3 flows into the second heat pump branch line R5, expands in the expansion valve 360, passes through the condenser 310, and is condensed into the first heat pump A device for cooling and heating a vehicle battery, characterized in that it is sent to the compressor (350) through a branch line (R4). 제12항에 있어서,
상기 제1 히트 펌프 분기 라인(R4)으로 보내지는 상기 냉매의 일부는 상기 냉매 순환 라인(R1)을 통해 상기 증발기(330)로 보내져 열을 흡수한 후 상기 압축기(350)로 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.13. The method of claim 12,
A portion of the refrigerant sent to the first heat pump branch line (R4) is sent to the evaporator (330) through the refrigerant circulation line (R1), absorbs heat, and then is supplied to the compressor (350) A cooling and heating device for a vehicle battery. 냉각수가 순환되는 냉각수 순환 라인(C1) 상에 라디에이터(110)를 구비하여 상기 냉각수와 차량의 외부 공기를 열교환함으로써 파워 트레인(130)을 냉각시키는 파워 트레인 쿨링 수단과,
냉각수가 순환되는 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 배터리(210)를 냉각하는 제1 열교환기(230)가 구비되어 배터리(210)를 냉각하는 배터리 쿨링 수단과,
냉매가 순환되는 냉매 순환 라인(R1) 상에 응축기(310), 증발기(330) 및 압축기(350)가 구비되어 차실 내부를 냉방하는 차실 냉난방 수단을 포함하며,
상기 파워 트레인 쿨링 수단은 상기 파워 트레인(130)의 냉각이 필요하지 않을 때 상기 냉각수를 우회시키는 냉각수 우회 라인(C2)을 더 포함하고,
상기 라디에이터(110)의 전단의 상기 냉각수 순환 라인(C1)으로부터 분기되어 상기 라디에이터(110)의 후단으로 연결되는 냉각수 분기 라인(C3)을 더 포함하며, 상기 파워 트레인(130)을 냉각시킨 냉각수가 상기 냉각수 분기 라인(C3)을 통해 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 보내지고,
상기 제1 열교환기(230)는 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)의 일측에서 분기된 배터리 냉각수 우회 라인(BC2) 상에 설치되고,
상기 배터리 쿨링 수단은 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 상에 구비되어 상기 배터리(210)를 히팅하는 배터리 히터(250)를 더 포함하고, 상기 배터리(210)의 냉각이 필요한 경우 상기 냉각수 순환 라인(C1)을 순환하는 냉각수 또는 상기 냉매 순환 라인(R1)을 순환하는 냉매를 이용해 상기 배터리(210)를 냉각하며,
상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1) 및 냉각수 순환 라인(C1)을 연결하는 4방향 밸브(V3)를 더 포함하며, 상기 파워 트레인(130)을 냉각시킨 상기 냉각수가 상기 냉각수 분기 라인(C3) 및 상기 4방향 밸브를 거쳐 상기 배터리 냉각수 순환 라인(BC1)으로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 냉각 및 히팅 장치.A power train cooling means for cooling the power train 130 by providing a radiator 110 on the coolant circulation line C1 through which the coolant is circulated and exchanging the coolant with external air of the vehicle;
A battery cooling means for cooling the battery 210 provided with a first heat exchanger 230 for cooling the battery 210 on the battery coolant circulation line BC1 through which the coolant is circulated;
A condenser 310, an evaporator 330, and a compressor 350 are provided on the refrigerant circulation line R1 through which the refrigerant is circulated and include a vehicle air conditioning means for cooling the interior of the vehicle,
The power train cooling means further includes a coolant bypass line C2 that bypasses the coolant when cooling of the power train 130 is not required,
The radiator 110 further includes a coolant branch line C3 branched from the coolant circulation line C1 at the front end of the radiator 110 and connected to the rear end of the radiator 110, is sent to the battery coolant circulation line BC1 through the coolant branch line C3,
The first heat exchanger 230 is installed on the battery coolant bypass line BC2 branched from one side of the battery coolant circulation line BC1,
The battery cooling means further includes a battery heater 250 provided on the battery coolant circulation line BC1 to heat the battery 210, and when cooling of the battery 210 is required, the coolant circulation line ( Cooling the battery 210 using the coolant circulating C1) or the coolant circulating the coolant circulation line R1,
and a four-way valve (V3) connecting the battery coolant circulation line (BC1) and the coolant circulation line (C1). A device for cooling and heating a vehicle battery, characterized in that it flows into the battery coolant circulation line (BC1) through a four-way valve.
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