KR102506945B1 - 하이브리드 차량의 냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

하이브리드 차량의 냉각시스템이 개시된다. 동력을 발생시키는 엔진을 냉각수로 냉각하는 엔진 냉각회로; 작동시에 열을 발생시키는 발열체를 냉각하는 발열체 냉각회로; 및 상기 엔진 냉각회로의 냉각수와 상기 발열체 냉각회로의 냉각수가 선택적으로 교류되도록 선택적으로 연결하는 연결라인을 포함하여, EGR 쿨러의 작동 영역 확장, 신속한 냉방 및 연비향상을 도모할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 냉각시스템{COOLING SYSTEM OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량(HEV; Hybrid Electric Vehicle)의 냉각시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 냉각회로와 PE(Power Electronics) 부품 냉각회로가 선택적으로 연결 및 차단되도록 한 하이브리드 차량의 냉각시스템에 관한 것이다.
종래 일반 차량의 엔진 냉각 시스템은, 냉각수를 이용하여 엔진을 냉각시키고 있는 바, 즉 외부 공기와의 열교환을 통해 냉각된 냉각수를 워터 펌프로 펌핑하여 엔진으로 공급해서 엔진을 냉각시키고, 엔진을 냉각한 냉각수를 다시 라디에이터로 순환시켜 냉각하거나 혹은 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 쿨러로 유입시켜 재순환 배기가스를 냉각한 다음에 워터 펌프로 유입시키게 되어 있다.
이러한 냉각수의 순환회로에서 최적의 냉각회로를 구성하기 위해 냉각수의 유동 방향을 제어하는 통합 열관리 모듈 혹은 써모스탯 등을 적용하고 있다.
한편, 하이브리드 차량은 상기 엔진 냉각 시스템 이외에 발열 부품인 전장 부품, 예를 들면 PE부품으로서 HSG(Hybrid Starter and Generator), HPCU(Hybrid Power Control Unit) 등을 냉각시키기 위해 별도의 냉각회로가 추가로 설치되고 있다.
즉, 리저버 탱크로부터 냉각수를 펌핑하여 HSG로 공급해서 냉각수를 냉각시키고, HSG를 냉각한 냉각수를 저온 라디에이터로 공급하여 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키며, 이렇게 냉각된 냉각수를 HPUC로 공급하여 HPCU를 냉각한 다음에 다시 리저버 탱크로 순환시키는 발열부품 냉각회로가 추가로 설치되어 있다.
상기 발열부품 냉각회로와 엔진 냉각회로는 냉각수를 서로 공유하지 않고 별개의 냉각회로를 구성하고 있다.
그런데, 상기와 같은 종래의 하이브리드 차량의 2회로 냉각방식에 있어서, 상기 EGR 가스 EGR 쿨러에서 냉각수와의 열교환을 통해 냉각되게 되는 데, 엔진이 웜업된 이후에 냉각수의 온도는 90도 이상으로 상승하고, 이러한 고온의 냉각수와 EGR 쿨러에서 열교환되어 냉각되는 EGR 가스의 온도도 최소한 90도 이상으로 상승하게 된다.
상기와 같이 고온의 EGR 가스가 다른 경로를 통해 엔진으로 유입되는 흡기와 합쳐져서 엔진으로 유입될 경우에, 흡기의 흡입체적 효율이 감소하여 연비 개선 효과가 저하되고, 엔진에서 노킹이 발생될 염려가 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, EGR 쿨러의 작동 영역 확대와, 신속한 난방 및 연비 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 차량의 냉각시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 냉각시스템은, 동력을 발생시키는 엔진을 냉각수로 냉각하는 엔진 냉각회로; 작동시에 열을 발생시키는 발열체를 냉각하는 발열체 냉각회로; 및 상기 엔진 냉각회로의 냉각수와 상기 발열체 냉각회로의 냉각수가 선택적으로 교류되도록 선택적으로 연결하는 연결라인을 포함할 수 있다.
상기 엔진 냉각회로는, 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 제1라디에이터와; 상기 제1라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 공급하도록 상기 제1라디에이터와 연결된 워터 펌프; 상기 워터 펌프로부터 펌핑된 냉각수를 공급받아 냉각되는 엔진; 상기 엔진을 냉각한 냉각수를 공급받도록 엔진과 연결되고 공급된 냉각수와 EGR 가스를 열교환시켜 EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러; 상기 EGR 쿨러에서 토출된 냉각수와 열교환하도록 상기 EGR 쿨러와 연결된 히터; 및 상기 히터에서 토출된 냉각수를 펌핑하여 공급하는 워터 펌프를 포함할 수 있다.
상기 엔진에는 냉각수의 온도에 따라 엔진에서 토출된 냉각수가 상기 EGR 쿨러로 유동되게 하거나 혹은 상기 제1라디에이터로 유동되게 하는 통합 열관리 모듈이 설치될 수 있다.
상기 발열체 냉각회로는 리저버 탱크에 저장된 냉각수를 전동식 워터 펌프가 펌핑하여 HSG로 공급해서 HSG를 냉각하고, 상기 HSG를 냉각한 냉각수는 제2라디에이터로 유입되어 외기와의 열교환을 통해 냉각되며, 제2라디에이터에서 냉각된 냉각수는 HPCU로 공급되어 HPCU를 냉각시킨 다음에 다시 상기 리저버 탱크로 복귀되는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제2라디에이터는 상기 제1라디에이터에 비해 상대적으로 저온인 저온인 저온 라디에이터일 수 있다.
상기 연결 라인은 상기 HPCU에서 토출된 냉각수가 EGR 쿨러로 공급되도록 상기 HPCU와 상기 EGR 쿨러를 연결하는 제1연결 라인; 및 상기 히터에서 토출된 엔진 냉각수가 상기 리저버 탱크로 유입되도록 상기 히터와 상기 리저버 탱크를 연결하는 제2연결 라인을 포함할 수 있다.
상기 제1연결 라인에는 상기 HPCU로부터 토출된 발열체 냉각회로의 냉각수를 상기 EGR 쿨러 측 혹은 상기 리저버 탱크 측으로 선택적으로 공급되게 하는 제1밸브가 설치되고;
상기 제1연결 라인은 상기 엔진과 상기 EGR 쿨러 사이의 냉각라인과 상기 제1연결 라인을 연결시키는 제1연결구를 포함하며;
상기 제2연결 라인에는 상기 히터로부터 토출된 엔진 냉각회로의 냉각수를 상기 워터 펌프 측 혹은 상기 리저버 탱크 측으로 선택적으로 공급되게 하는 제2밸브가 설치되고;
상기 제2연결 라인은 상기 HPCU와 상기 리저버 탱크 사이의 냉각라인과 상기 제2연결 라인을 연결시키는 제2연결구를 포함할 수 있다.
상기 제1연결 라인의 상기 EGR 쿨러의 입구측에는 상기 HPCU로부터 토출되어 상기 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 제1온도센서가 설치되고; 상기 HPCU로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 제2온도센서는 상기 HPCU의 입구측에 설치될 수 있다.
상기 제1온도센서 및 상기 제2온도센서로 감지한 냉각수 온도에 따라 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 통한 냉각수의 유동 방향을 제어하는 컨트롤러가 더 구비될 수 있다.
상기 컨트롤러는, 제2온도센서에 의해 감지한 HPCU로 유입되는 냉각수의 온도가 설정 온도 미만일 때에는 상기 제1밸브를 통한 냉각수가 상기 EGR 쿨러로 유동되게 상기 제1밸브를 제어하고, 상기 제2밸브를 통과한 냉각수는 상기 리저버 탱크로 유동되게 상기 제2밸브를 제어할 수 있다.
상기 제1연결구 및 제2연결구는 T"자 형상일 수 있다.
상기 컨트롤러는, 제1온도센서에 의해 감지한 상기 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 온도가 설정 온도 이상일 경우에는, 상기 제1밸브를 통한 냉각수가 상기 리저버 탱크로 유동되게 상기 제1밸브를 제어하고, 상기 제2밸브를 통과한 냉각수는 상기 워터 펌프로 유동되게 상기 제2밸브를 제어할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 의한 하이브리드 차량의 냉각시스템에 의하면, 엔진 냉각회로에서 EGR 쿨러와 히터가 냉각수 순환 유로상에서 직렬로 연결되어 있기 때문에, 엔진 냉각회로의 냉각수와는 별개로 발열체 냉각회로의 냉각수로 EGR 쿨러를 작동시킬 수 있으므로, 신속한 난방 및 EGR 쿨러의 작동 영역을 확대시킬 수 있다.
그리고 HPCU는 상대적 저온의 제2라디에이터 후단과 EGR 쿨러의 전단 사이에 배치되어, 냉각회로에서 냉각수의 온도가 가장 낮은 상태에서 HPCU로 냉각수가 공급되어 HPCU를 냉각시키기 때문에 냉각 효율이 향상될 수 있다.
또한, 종래의 엔진 냉각회로 상에서 엔진 냉각수가 유동 정지된 경우에도, 발열체 냉각회로의 냉각수를 EGR 쿨러 및 히터 쪽으로 순환시킴으로써, 종래에 비해 신속한 난방 및 EGR 쿨러의 작동 영역 확대를 도모할 수 있다.
이와 더불어, 종래에는 엔진의 웜업 이후에 엔진의 냉각수가 고온(약 90도~120도)으로 상승되고, 이와 같은 고온의 엔진 냉각수가 EGR 쿨러로 유입되어 EGR 가스를 냉각함에 따라 EGR 가스의 온도 저하가 한계가 있었지만, 본 발명에서는 HPCU를 냉각한 저온의 냉각수를 EGR 쿨러로 유입시켜 EGR 가스를 냉각함에 따라 EGR 가스와 함께 엔진으로 유입되는 혼합기의 밀도를 종래에 비해 상승시킬 수 있고, 이에 따라 혼합기의 체적효율의 상승 및 엔진 노킹 저감으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
그리고, 발열체 냉각회로를 순환하는 냉각수를 엔진의 웜업 도중에 EGR 쿨러 유입시켜 EGR 쿨러를 작동시킬 수 있으므로, EGR 쿨러의 작동 시기 단축으로 연비 개선 영역을 확대시킬 수 있다.
이와 더불어, 종래에 난방을 엔진 냉각수를 활용할 경우에 엔진 냉각수의 승온 지연으로 난방 성능의 한계가 있으나, 본 발명에서는 히터가 HPCU와 EGR 쿨러의 후단에 배치되어, HPCU의 발열 흡수와 EGR 쿨러에서의 배기열 회수로 냉각수의 승온이 빨라져서 난방을 조기에 실행시킬 수 있으므로, 난방 성능이 향상될 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 냉각시스템의 냉각회로구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 냉각시스템의 분리 냉각시 작동 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 냉각시스템의 병합 냉각시 작동 설명도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 하이브리드 차량의 냉각시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 냉각시스템은, 연료를 연소하여 차량의 동력을 발생시키는 엔진을 냉각수로 냉각하는 엔진 냉각회로(10)와, 작동시에 열을 발생시키는 발열체, 예를 들면 HSG(Hybrid Starter and Generator), HPCU(Hybrid Power Control Unit) 등의 PE(Power Electronics)부품을 냉각하는 발열체 냉각회로(20)를 포함할 수 있다.
엔진 냉각회로는, 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 제1라디에이터(11)와, 제1라디에이터(11)에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 공급하도록 제1라디에이터(11)와 연결된 워터 펌프(12), 워터 펌프(12)로부터 펌핑된 냉각수를 공급받아 냉각되는 엔진(13), 상기 엔진(13)을 냉각한 냉각수를 공급받도록 엔진(13)과 연결되고 공급된 냉각수와 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 가스와 열교환시켜 EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러(14), 상기 EGR 쿨러(14)에서 EGR 가스를 냉각한 냉각수는 다시 워터 펌프(12)로 유입되도록 EGR 쿨러(14)는 차량의 실내 난방을 위한 히터(HTR; 15)를 경유하여 워터 펌프(12)와 연결된다.
한편, 상기 엔진(13)을 냉각한 냉각수의 온도에 따라 엔진으로부터 토출된 냉각수가 EGR 쿨러(14)로 유입되게 하거나 혹은 상기 제1라디에이터(11)로 유입되게 하기 위해 냉각수의 유동 방향을 제어하는 통합열관리모듈(16)이 엔진(13)에 설치될 수 있다.
상기 발열체 냉각회로(20)는, 리저버 탱크(21)에 저장된 냉각수를 전동식 워터 펌프(Electronic Water Pump(EWP); 22)가 펌핑하여 HSG(Hybrid Starter and Generator; 23)로 공급해서 HSG(23)를 냉각하고, HSG(23)를 냉각한 냉각수는 제2라디에이터(24)로 공급되어 외기와의 열교환을 통해 냉각되며, 이후에 HPCU(Hybrid Power Control Unit)로 공급되어 HPCU를 냉각시킨 다음에 다시 리저버 탱크(21)로 복귀되는 구조로 이루어진다.
상기 제2라디에이터(24)는 제1라디에이터(11)에 비해 상대적으로 저온의 냉각수가 유동할 수 있다.
상기 HPCU의 출구에는 3개의 포트를 구비하여 3방향(3-way)으로 유동이 가능한 제1밸브(30)가 장착되는 바, 제1밸브(30)의 제1포트는 HPCU(25)와 연결되어 HPCU(25)를 냉각한 냉각수가 유입되는 제1유입포트가 되고, 제2포트는 HPCU(25)를 냉각한 냉각수가 상기 EGR 쿨러(14) 쪽으로 공급되게 하는 제1유출 포트가 되며, 제3포트는 HPCU(25)를 냉각한 냉각수가 리저버 탱크(21) 쪽으로 복귀되게 하는 제2유출 포트가 된다.
상기 엔진(13)과 EGR 쿨러(14) 사이의 냉각수 유로에는 대체로 "T"자 형상의 제1연결구(31)가 설치되고, 상기 제1밸브(30)와 상기 제1연결구(31)는 서로 연통되게 연결됨으로써, HPCU(25)로부터 토출되는 냉각수는 상기 제1밸브(30)와 제1연결구(31)를 통해 상기 EGR 쿨러(14)로 공급되어, EGR 가스를 냉각할 수 있다.
상기 제1밸브(30)와 상기 제1연결구(31)를 연결하는 제1연결 라인(32)의 EGR 쿨러 입구측에는 HPCU(25)로부터 토출되어 상기 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 온도를 감지하기 위한 제1온도센서(33)가 설치될 수 있다.
한편, 상기 HPCU(25)와 상기 리저버 탱크(21)를 연결하는 냉각수 유로(34)에도 대체로 "T"자 형상의 제2연결구(35)가 설치되고, 상기 제2연결구(35)는 제2연결 라인 (36)를 통해 히터(15)에 연결되어, HPCU(25)에서 토출된 냉각수와 상기 히터(15)에서 토출된 냉각수가 상기 제2연결구(35)에서 합류되어 상기 리저버 탱크(21)로 복귀될 수 있다.
상기 히터(15)의 토출구에도 3개의 포트를 구비하여 3방향 (3-way)으로 유동이 가능한 제2밸브(37)가 설치되어, 히터(15)로부터 토출된 냉각수가 상기 제2밸브(37)의 적절한 제어를 통해 워터 펌프(12)로 유입되거나 혹은 상기 제2연결구(35)를 통해 리저버 탱크(21)로 유입되게 할 수 있다.
한편, 상기 제2라디에이터(24)와 상기 HPCU(25) 사이를 연결하는 냉각수 유로에서 상기 HPCU(25)의 입구측에는 냉각수 온도를 감지하기 위한 제2온도센서(38)가 설치될 수 있다.
그리고 상기 제1,2온도센서(33, 38)와 상기 제1,2밸브(30, 37)는 도시되지 않은 컨트롤러와 연결되어, 제1,2온도센서(33, 38)에서 감지된 냉각수 온도가 컨트롤러로 입력되고, 상기 컨트롤러는 제1,2온도센서(33, 38)로부터 입력된 냉각수 온도에 따라 상기 제1,2밸브(30,37)에 제어신호를 인가하여, 제1,2밸브(30,37)를 통해 유동하는 냉각수의 유동 방향을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하며, 상기 엔진 냉각회로(10)와 상기 발열체 냉각회로(20)가 서로 분리되어, PE부품 냉각 및 엔진의 냉각이 별도로 이루어지는 상태가 도시되어 있다.
즉, HPCU(25)로부터 토출되는 냉각수의 온도가 제1온도센서(33)에 의해 감지한 결과, 예를 들면 70도 이상인 경우에는, HPCU(25)의 최적 냉각을 위해 발열체 냉각회로(20)만을 순환하는 냉각수로 HPCU(25)를 냉각하고, 엔진(13)과 EGR 쿨러(14)는 엔진 냉각회로(10)를 순환하는 냉각수만으로 냉각한다.
엔진 냉각회로(10)에서는 엔진(13)을 냉각한 냉각수가 통합열관리모듈(16)을 통해 토출된 다음에 EGR 쿨러(15)로 유입되어 EGR 쿨러(15)를 냉각하고, EGR 쿨러(15)를 냉각한 냉각수는 히터(15)를 경유한 다음에 히터(15)의 토출구측에 설치된 제2밸브(37)의 유로 전환에 의해 다시 워터 펌프(12) 측으로 유입되게 된다.
제2밸브(37)의 유로 전환은 제1온도센서(33)를 통해 냉각수 온도를 감지한 컨트롤러의 제어신호에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 발열체 냉각회로(20)에서는, 제2라디에이터(24)에서 외부 공기와의 열교환으로 냉각된 냉각수가 HPCU(25)로 공급되어 HPCU(25)를 냉각하고, HPCU(25)를 냉각한 냉각수는 제1밸브(30)와 제1연결구(35)를 경유하여 리저버 탱크(21)로 복귀된다.
이 때에 상기 컨트롤러는 제1온도센서(33)로 감지한 냉각수 온도가 70도 이상인 경우에는 상기 제1밸브(30)에 제어신호를 인가하여 제1밸브(30)를 통과하는 유로가 리저버 탱크(21)로 연결되게 제어한다.
리저버 탱크(21)에 저장된 냉각수는 전동식 워터 펌프(22)의 작동으로 HSG(23)로 공급되어, HSG(23)를 냉각한 다음에 제2라디에이터(24)로 유입되어 냉각된다.
이와 같이, HPCU(25)로부터 토출된 냉각수 온도가 70도 이상인 경우에는 HPCU(25) 및 HSG(23)의 최적 냉각을 위해 엔진 냉각회로(10)의 냉각수와 혼합되지 않고 발열체 냉각회로(20)만을 순환하게 된다.
한편, HPCU(25)로 유입되는 냉각수 온도가 제2온도센서(38)로 감지한 결과, 70도 미만인 경우에는, 예를 들면, 엔진이 웜업 상태인 경우에는, 엔진 냉각회로(10)의 냉각수와 발열체 냉각회로(20)의 냉각수가 혼합되어 엔진 냉각회로(10)와 발열체 냉각회로(20)를 순환하게 된다.
즉, 컨트롤러는 제2온도센서(38)를 통해 감지한 냉각수 온도가 70도 미만인 경우에는, 상기 제1밸브(30)에 제어신호를 인가하여, 제1밸브(30)를 통과한 냉각수가 제1연결구(31)를 통해 EGR 쿨러(14)로 유입되게 하고, 상기 제2밸브(37)에 제어신호를 인가하여 HSG(15)를 냉각한 냉각수가 제2밸브(37)를 거쳐서 제2연결구(35)를 통해 리저버 탱크(21)로 순환되게 한다.
리저버 탱크(21)에 저장된 냉각수는 다시 전동식 워터 펌프(23)의 작동으로 펌핌되어 HSG(23)로 공급되어 HSG(23)를 냉각하고, HSG(23)를 냉각한 냉각수는 제2라디에이터(24)로 공급되어 외기와의 열교환을 통해 냉각된 다음에 HPCU(25)로 공급되어 HPCU(25)를 냉각하게 된다.
상기 엔진 냉각회로(10)에서 EGR 쿨러(14)와 히터(15)는 냉각수 순환 유로상에서 직렬로 연결되어 있기 때문에, 엔진 냉각회로(10)의 냉각수와는 별개로 발열체 냉각회로(20)의 냉각수로 EGR 쿨러(14)를 작동시키고, 히터(15)를 경유하게 하므로, 신속한 난방 및 EGR 쿨러(14)의 작동 영역을 확대시킬 수 있다.
즉, 발열체 냉각회로(20)의 냉각수 양은 엔진 냉각회로(10)의 냉각수 양에 비해 저용량이고, 전동식 워터 펌프(22)의 컨트롤러에 의한 유량 제어로 빠른 히팅 업이 가능하기 때문에 난방 및 EGR 쿨러의 작동 시기를 단축시킬 수 있다.
그리고 HPCU(25)는 상대적 저온의 제2라디에이터(24) 후단(냉각수 출구단)과 EGR 쿨러(14)의 전단(냉각수 입구단) 사이에 배치되어 있는 바, 이는 냉각회로에서 냉각수의 온도가 가장 낮은 상태에서 HPCU(25)로 냉각수가 공급되어 HPCU(25)를 냉각시키기 때문에 냉각 효율이 향상될 수 있다.
또한, 종래의 통합열관리모듈(16)의 작동에 의해 엔진 냉각회로(10) 상에서 엔진 냉각수가 유동 정지된 경우에도, 발열체 냉각회로(20)의 냉각수를 상기와 같이 EGR 쿨러(14) 및 히터(15) 쪽으로 순환시킴으로써, 종래에 비해 신속한 난방 및 EGR 쿨러(25)의 작동 영역 확대를 도모할 수 있다.
이와 더불어, 종래에는 엔진의 웜업 이후에 엔진의 냉각수가 고온(약 90도~120도)까지 상승되고, 이와 같은 고온의 엔진 냉각수가 EGR 쿨러(14)로 유입되어 EGR 가스를 냉각함에 따라 EGR 가스의 온도 저하에 한계가 있었지만, 본 발명에서는 HPCU(25)를 냉각한 저온의 냉각수를 EGR 쿨러(14)로 유입시켜 EGR 가스를 냉각함에 따라 EGR 가스와 함께 엔진으로 유입되는 혼합기의 밀도를 종래에 비해 상승시킬 수 있고, 이에 따라 혼합기의 체적효율의 상승 및 엔진 노킹 저감으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
그리고, 엔진의 웜업시에 종래에는 엔진의 냉각수 온도 상승의 지연(엔진의 경우는 냉각수량 및 접촉 면적이 크고, 특히 HEV 차량에서는 초기에 저부하 주행으로 엔진 발열량이 낮아서 엔진 냉각수의 승온이 지연됨)으로 냉각수 온도가 60도 이하일 때에는 EGR 쿨러 내부의 응축수 생성 방지를 위해 EGR 쿨러 쪽으로 냉각수 유입을 금지시켜 EGR 쿨러의 작동이 지연되나, 본 발명에서는 발열체 냉각회로(20)를 순환하여 빠르게 온도가 상승된 냉각수(HEV 차량의 주행 초기에 전기차 주행 모드로 주행하기 때문에 발열체 부품들의 발열량이 많아지고, 또한 전동식 워터 펌프의 빠른 순환 작동 제어로 발열체 냉각회로를 순환하는 냉각수는 빠르게 승온될 수 있다.)를 엔진의 웜업 도중에 EGR 쿨러 유입시켜 EGR 쿨러를 작동시킬 수 있으므로, EGR 쿨러의 작동 시기 단축으로 연비 개선 영역을 확대시킬 수 있다.
또한, 종래에 난방을 엔진 냉각수를 활용할 경우에 엔진 냉각수의 승온 지연으로 난방 성능의 한계가 있으나, 본 발명에서는 히터(15)가 HPCU(25)와 EGR 쿨러(14)의 후단에 배치되어, HPCU(25)의 발열 흡수와 EGR 쿨러(14)에서의 배기열 회수로 냉각수의 승온이 빨라져서 난방을 조기에 실행시킬 수 있으므로, 난방 성능이 향상될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 엔진 냉각회로
11: 제1라디에이터
12: 워터 펌프
13: 엔진
14: EGR 쿨러
15: 히터
16: 통합열관리모듈
20: 발열체 냉각회로
21: 리저버 탱크
22: 전동식 워터 펌프
23: HSG
24: 제2라디에이터
25: HPCU
30: 제1밸브
31: 연결구
33: 제1온도센서
35: 연결구
37: 제2밸브
38: 제2온도센서

Claims (12)

  1. 동력을 발생시키는 엔진을 냉각수로 냉각하는 엔진 냉각회로;
    작동시에 열을 발생시키는 발열체를 냉각하는 발열체 냉각회로; 및
    상기 엔진 냉각회로의 냉각수와 상기 발열체 냉각회로의 냉각수가 선택적으로 교류되도록 선택적으로 연결하는 연결라인;
    을 포함하고,
    상기 엔진 냉각회로는,
    외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 제1라디에이터와;
    상기 제1라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 공급하도록 상기 제1라디에이터와 연결된 워터 펌프;
    상기 워터 펌프로부터 펌핑된 냉각수를 공급받아 냉각되는 엔진;
    상기 엔진을 냉각한 냉각수를 공급받도록 엔진과 연결되고 공급된 냉각수와 EGR 가스를 열교환시켜 EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러;
    차량의 실내 난방을 위해 상기 EGR 쿨러에서 토출된 냉각수와 열교환하도록 상기 EGR 쿨러와 연결된 히터; 및
    를 포함하고,
    상기 발열체 냉각회로는 리저버 탱크에 저장된 냉각수를 전동식 워터 펌프가 펌핑하여 HSG로 공급해서 HSG를 냉각하고, 상기 HSG를 냉각한 냉각수는 제2라디에이터로 유입되어 외기와의 열교환을 통해 냉각되며, 제2라디에이터에서 냉각된 냉각수는 HPCU로 공급되어 HPCU를 냉각시킨 다음에 다시 상기 리저버 탱크로 복귀되는 구조로 이루어지되,
    상기 연결 라인은
    상기 HPCU에서 토출된 냉각수가 EGR 쿨러로 공급되도록 상기 HPCU와 상기 EGR 쿨러를 연결하는 제1연결 라인; 및
    상기 히터에서 토출된 엔진 냉각수가 상기 리저버 탱크로 유입되도록 상기 히터와 상기 리저버 탱크를 연결하는 제2연결 라인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진에는 냉각수의 온도에 따라 엔진에서 토출된 냉각수가 상기 EGR 쿨러로 유동되게 하거나 혹은 상기 제1라디에이터로 유동되게 하는 통합 열관리 모듈이 설치된 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2라디에이터는 상기 제1라디에이터에 비해 상대적으로 저온인 저온인 저온 라디에이터인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1연결 라인에는 상기 HPCU로부터 토출된 발열체 냉각회로의 냉각수를 상기 EGR 쿨러 측 혹은 상기 리저버 탱크 측으로 선택적으로 공급되게 하는 제1밸브가 설치되고;
    상기 제1연결 라인은 상기 엔진과 상기 EGR 쿨러 사이의 냉각라인과 상기 제1연결 라인을 연결시키는 제1연결구를 포함하며;
    상기 제2연결 라인에는 상기 히터로부터 토출된 엔진 냉각회로의 냉각수를 상기 워터 펌프 측 혹은 상기 리저버 탱크 측으로 선택적으로 공급되게 하는 제2밸브가 설치되고;
    상기 제2연결 라인은 상기 HPCU와 상기 리저버 탱크 사이의 냉각라인과 상기 제2연결 라인을 연결시키는 제2연결구를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1연결 라인의 상기 EGR 쿨러의 입구측에는 상기 HPCU로부터 토출되어 상기 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 제1온도센서가 설치되고;
    상기 HPCU로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 제2온도센서는 상기 HPCU의 입구측에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1온도센서 및 상기 제2온도센서로 감지한 냉각수 온도에 따라 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 통한 냉각수의 유동 방향을 제어하는 컨트롤러가 더 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 제2온도센서에 의해 감지한 HPCU로 유입되는 냉각수의 온도가 설정 온도 미만일 때에는 상기 제1밸브를 통한 냉각수가 상기 EGR 쿨러로 유동되게 상기 제1밸브를 제어하고, 상기 제2밸브를 통과한 냉각수는 상기 리저버 탱크로 유동되게 상기 제2밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1연결구 및 제2연결구는 T"자 형상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 제1온도센서에 의해 감지한 상기 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 온도가 설정 온도 이상일 경우에는, 상기 제1밸브를 통한 냉각수가 상기 리저버 탱크로 유동되게 상기 제1밸브를 제어하고, 상기 제2밸브를 통과한 냉각수는 상기 워터 펌프로 유동되게 상기 제2밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각시스템.
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