KR102663175B1 - Valve apparatus and integrated thermal management system using same - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 복수의 냉각수 회로를 하나의 밸브로 통합하여 컴팩트화함으로써 제조적인 측면에서 유리하며 사이즈가 컴팩트해지면서 공간 활용도가 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 각종 열관리 모드에 따라 각 냉각수라인에 순환되는 냉각수와 냉매라인에 순환되는 냉매의 열교환을 통해, 전장부품 및 배터리의 냉각, 전장부품 및 배터리의 폐열을 활용한 실내 난방을 포함하여 열관리 효율성이 향상됨에 따라, 전동화 모빌리티의 주행거리를 확보할 수 있는 밸브 장치 및 이를 이용한 열관리 모듈이 소개된다.In the present invention, by integrating a plurality of coolant circuits into one valve and making it compact, it is advantageous in terms of manufacturing, and the compact size improves space utilization. In addition, through heat exchange between the coolant circulating in each coolant line and the refrigerant circulating in the refrigerant line according to various heat management modes, heat management efficiency is improved, including cooling of electrical components and batteries and indoor heating using waste heat from electrical components and batteries. As improvements are made, a valve device that can secure the driving range of electric mobility and a thermal management module using the same are introduced.

Description

밸브 장치 및 이를 이용한 통합 열관리 시스템 {VALVE APPARATUS AND INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT SYSTEM USING SAME}Valve device and integrated thermal management system using the same {VALVE APPARATUS AND INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT SYSTEM USING SAME}

본 발명은 밸브 장치 및 이를 이용한 통합 열관리 시스템에 관한 것으로, 복수의 냉각수 회로를 하나의 밸브로 통합하여 컴팩트화하고, 전장부품 및 배터리의 냉각, 전장부품 및 배터리의 폐열을 활용한 실내 난방을 포함한 각종 열관리 모드에 따라 효율성이 확보되는 밸브 장치 및 이를 이용한 통합 열관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a valve device and an integrated thermal management system using the same, which integrates a plurality of coolant circuits into one valve to make it compact, and includes cooling of electrical components and batteries, and indoor heating using waste heat from electrical components and batteries. This relates to a valve device that ensures efficiency according to various thermal management modes and an integrated thermal management system using the same.

최근 내연기관 차량의 환경적인 이슈로 인하여 전기차 등이 친환경 차량으로 보급이 확대되는 추세이다. 그러나 기존의 내연기관 차량의 경우 엔진의 폐열을 통하여 실내를 난방할 수 있어 별도의 난방을 위한 에너지가 필요치 않았지만, 전기차 등의 경우 엔진이 없어 열원이 없기 때문에 별도의 에너지를 통하여 난방을 수행하여 하고, 이로 인하여 연비가 하락하는 문제를 가지고 있다. 그리고 이 점은 전기차의 주행가능거리를 단축시켜 잦은 충전이 필요하게 되는 등 불편함을 주고 있는 것이 사실이다.Recently, due to environmental issues related to internal combustion engine vehicles, the distribution of electric vehicles and other eco-friendly vehicles is increasing. However, in the case of existing internal combustion engine vehicles, the interior can be heated through the waste heat of the engine, so separate energy for heating is not required, but in the case of electric vehicles, etc., since there is no engine and therefore no heat source, heating is performed through separate energy. , which causes a problem of reduced fuel efficiency. It is true that this shortens the driving range of electric vehicles and causes inconveniences such as the need for frequent charging.

한편, 차량의 전동화로 인하여 차량의 실내뿐만 아니라, 고전압배터리, 모터 등의 전장부품들의 열관리 니즈도 새로이 추가되었다. 즉, 전기차 등의 경우 실내공간과 배터리, 전장부품 들의 경우 각각 공조에 대한 니즈가 상이하고, 이들을 독립적으로 대응하면서도 효율적으로 협업하여 에너지를 최대한 절약할 수 있는 기술이 필요한 것이다. 이에 따라 각각의 구성에 대하여 독립적으로 열관리를 수행하면서 동시에 전체적인 차량의 열관리를 통합하여 열효율을 증대시키고자 차량의 통합 열관리 개념이 제시되고 있다.Meanwhile, due to the electrification of vehicles, new thermal management needs have been added not only to the interior of the vehicle but also to electrical components such as high-voltage batteries and motors. In other words, in the case of electric vehicles, the needs for air conditioning are different for interior space, batteries, and electrical components, and technology is needed to save energy as much as possible by responding independently and collaborating efficiently. Accordingly, the concept of integrated thermal management of a vehicle is being proposed to increase thermal efficiency by performing thermal management independently for each component while simultaneously integrating thermal management of the entire vehicle.

이러한 차량의 통합 열관리가 수행되기 위해서는 복잡한 냉각수라인들과 부품들을 통합하여 모듈화 할 필요가 있는데, 복수의 부품들을 모듈화 하면서도 제조가 간단하고 패키지적인 측면에서도 컴팩트 한 모듈화의 개념이 필요한 것이다.In order to perform integrated thermal management of such vehicles, it is necessary to integrate and modularize complex coolant lines and parts. A concept of modularization that modularizes multiple parts, is simple to manufacture, and is compact in terms of packaging is needed.

또한, 전동화 차량의 경우, 발열이 발생되는 전장부품 및 배터리와 같은 구성의 폐열을 활용하여 에너지 효율성이 확보되도록 함으로써, 주행거리 및 실내 냉난방 성능이 향상되도록 하는 기술이 요구된다.Additionally, in the case of electric vehicles, technology is required to ensure energy efficiency by utilizing waste heat from components such as electrical components and batteries that generate heat, thereby improving mileage and indoor cooling and heating performance.

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.The matters described as background technology above are only for the purpose of improving understanding of the background of the present invention, and should not be taken as recognition that they correspond to prior art already known to those skilled in the art.

10-2014-0147365 A (2014.12.30.)10-2014-0147365 A (2014.12.30.)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 냉각수 회로를 하나의 밸브로 통합하여 컴팩트화하고, 전장부품 및 배터리의 냉각, 전장부품 및 배터리의 폐열을 활용한 실내 난방을 포함한 각종 열관리 모드에 따라 효율성이 확보되는 밸브 장치 및 이를 이용한 통합 열관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was proposed to solve this problem, by integrating a plurality of coolant circuits into one valve to make it compact, and to provide various thermal management methods, including cooling of electrical components and batteries, and indoor heating using waste heat from electrical components and batteries. The purpose is to provide a valve device that ensures efficiency depending on the mode and an integrated thermal management system using the same.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밸브 장치는 내부공간을 가지고, 냉각수가 유통되는 복수의 포트가 제1구간과 제2구간으로 분할되어 형성된 하우징; 하우징의 내부공간에 회전될 수 있도록 마련되고, 복수의 포트 중 제1구간의 포트와 제2구간의 포트에 각기 매칭되는 복수의 유통홀이 형성되며, 제1구간과 제2구간에 매칭되는 유통홀 중 어느 하나를 연통시키는 연통홀이 형성된 스템; 및 하우징과 스템 사이에 개재되고, 스템의 각 유통홀에 매칭되는 관통홀이 형성된 씰;을 포함한다.A valve device according to the present invention for achieving the above object includes a housing having an internal space and formed by dividing a plurality of ports through which coolant flows into a first section and a second section; It is provided so that it can be rotated in the internal space of the housing, and a plurality of distribution holes matching the ports of the first section and the ports of the second section are formed among the plurality of ports, and the distribution holes matching the first section and the second section are formed. A stem having a communication hole communicating with one of the holes; and a seal interposed between the housing and the stem and having a through hole matching each distribution hole of the stem.

하우징은 제1구간에서 전장부품 측 리저버에 연결된 제1포트, 배터리 측 리저버에 연결된 제2포트, 배터리 칠러에 연결된 제3포트가 형성되고, 제2구간에서 라디에이터 입출구에 각기 연결된 제4포트 및 제5포트가 형성된 것을 특징으로 한다.The housing has a first port connected to the reservoir on the electric component side in the first section, a second port connected to the reservoir on the battery side, and a third port connected to the battery chiller, and a fourth port and a third port connected to the radiator inlet and outlet in the second section. It is characterized by the formation of 5 ports.

하우징에는 전장부품 열교환기가 연결된 제6포트가 라디에이터 입구에 연결된 제4포트에서 분기되도록 연결된 것을 특징으로 한다.The housing is characterized in that the sixth port to which the electrical component heat exchanger is connected is connected to branch from the fourth port connected to the radiator inlet.

스템은 제1구간에 대응되며 제1구간의 각 포트를 연결시키는 제1유통홀과 제1구간의 포트와 연통홀을 연결시키는 제2유통홀이 형성된 몸체부와, 몸체부에서 연장되어 제2구간에 대응되며 둘레를 따라 일정길이 연장되어 제2구간의 특정 포트를 폐쇄시키는 연장부로 구성된 것을 특징으로 한다.The stem corresponds to the first section and has a body portion formed with a first distribution hole connecting each port of the first section and a second distribution hole connecting the port and the communication hole in the first section, and a second extending from the body portion. It is characterized by being composed of an extension part that corresponds to the section and extends a certain length along the circumference to close a specific port of the second section.

스템의 몸체부에는 제1포트, 제2포트, 제3포트 중 두 개의 포트에 연결되는 복수의 제1유통홀이 형성됨에 따라 각 제1유통홀이 연통되어 내부에 유통경로가 형성되고, 제1포트, 제2포트, 제3포트 중 나머지 하나의 포트에 연결되는 제2유통홀이 연통홀과 연통되게 형성된 것을 특징으로 한다.A plurality of first distribution holes connected to two of the first port, second port, and third port are formed in the body portion of the stem, so that each first distribution hole is communicated to form a distribution path inside, The second distribution hole connected to the remaining port among the first port, second port, and third port is formed to communicate with the communication hole.

스템의 연장부는 제4포트, 제5포트 중 어느 하나의 포트에 매칭되도록 형성되고, 연장부를 제외한 부분이 제4포트, 제5포트 중 다른 하나의 포트와 연통홀이 연통되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.The extension part of the stem is formed to match one of the fourth port and the fifth port, and the part excluding the extension part is characterized in that the communication hole communicates with the other port among the fourth port and the fifth port. .

씰은 제1씰과 제2씰로 분할되도록 구성되고, 관통홀의 넓이는 유통홀의 넓이보다 크게 형성된 것을 특징으로 한다.The seal is configured to be divided into a first seal and a second seal, and the area of the through hole is larger than the area of the distribution hole.

한편, 본 발명에 따른 밸브 장치를 이용한 통합 열관리 시스템은 냉각수가 순환되고, 전장부품 측 리저버, 제1워터펌프, 전장부품, 전장부품 열교환기를 포함하는 제1냉각수라인; 냉각수가 순환되고, 배터리 측 리저버, 제2워터펌프, 배터리, 배터리 칠러를 포함하는 제2냉각수라인; 제1냉각수라인에서 분기되고, 라디에이터가 마련된 제3냉각수라인; 냉매가 순환되고, 압축기, 실외 컨덴서, 팽창기, 증발기를 포함하며, 전장부품 열교환기와 배터리 칠러에 연결되어 냉매와 냉각수가 열교환되는 냉매라인; 냉매라인에서 실외 컨덴서의 후방에 마련되어 냉매가 배터리 칠러와 압축기에 선택적으로 유통되도록 하는 냉매밸브; 및 제1냉각수라인, 제2냉각수라인, 제3냉각수라인에 유통되는 냉각수의 유통방향을 선택적으로 전환하여 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브 장치;를 포함한다.Meanwhile, the integrated thermal management system using the valve device according to the present invention includes a first coolant line through which coolant circulates and includes a reservoir on the electric component side, a first water pump, an electrical component, and an electrical component heat exchanger; a second coolant line through which coolant circulates and includes a battery side reservoir, a second water pump, a battery, and a battery chiller; a third coolant line branched from the first coolant line and equipped with a radiator; A refrigerant line through which the refrigerant circulates, includes a compressor, outdoor condenser, expander, and evaporator, and is connected to the electric component heat exchanger and the battery chiller to exchange heat between the refrigerant and coolant; A refrigerant valve provided behind the outdoor condenser in the refrigerant line to selectively distribute refrigerant to the battery chiller and compressor; and a valve device that controls the flow of coolant by selectively changing the flow direction of the coolant flowing through the first coolant line, the second coolant line, and the third coolant line.

냉매라인에는 압축기와 전장부품 열교환기 사이에 실내 컨덴서가 더 포함된 것을 특징으로 한다.The refrigerant line is characterized by an additional indoor condenser between the compressor and the electrical component heat exchanger.

냉매라인의 팽창기는 실내 컨덴서와 전장부품 열교환기 사이에 위치된 제1팽창기, 실외 컨덴서와 배터리 칠러 사이에 위치된 제2팽창기, 증발기 이전에 위치된 제3팽창기를 포함하여 복수 구성된 것을 특징으로 한다.The refrigerant line's expander is characterized in that it is composed of a plurality of expanders, including a first expander located between the indoor condenser and the electric component heat exchanger, a second expander located between the outdoor condenser and the battery chiller, and a third expander located before the evaporator. .

밸브 장치는 전장부품 측 리저버 측, 배터리 측 리저버 측, 전장부품 열교환기 측, 배터리 칠러 측으로 냉각수의 유통방향을 전환하고, 전장부품 열교환기를 통과한 냉각수가 라디에이터에 유통되거나 바이패스되도록 하는 것을 특징으로 한다.The valve device switches the distribution direction of the coolant to the reservoir side on the electric parts side, the reservoir side on the battery side, the heat exchanger side of the electric parts, and the battery chiller, and allows the coolant that passed through the heat exchanger of the electric parts to be distributed to the radiator or bypassed. do.

열관리 모드에 따라 밸브, 워터펌프, 압축기, 팽창기를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it further includes a controller that controls the valve, water pump, compressor, and expander according to the heat management mode.

제어기는 전장부품을 외기로 냉각시, 제1워터펌프를 구동시키며, 밸브 장치를 제어하여 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각기 냉각수가 순환되고, 라디에이터에 냉각수가 유통되도록 하는 것을 특징으로 한다.The controller drives the first water pump when cooling the electrical components with outside air, and controls the valve device to circulate coolant through the first coolant line and the second coolant line, respectively, and to distribute coolant to the radiator. .

제어기는 배터리를 냉각시, 제2워터펌프를 구동시키고, 압축기가 구동된 상태에서 냉매맬브를 제어하여 냉매가 배터리 칠러에 유통되도록 하며, 제1팽창기의 경우 개방되고 제2팽창기의 경우 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.When cooling the battery, the controller drives the second water pump and controls the refrigerant valve while the compressor is running so that the refrigerant is distributed to the battery chiller. The first expander is opened and the second expander is expanded. It is characterized by control.

제어기는 실내 냉방시, 제3팽창기가 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The controller is characterized in that it controls the third expander to expand during indoor cooling.

제어기는 배터리와 전장부품을 외기로 냉각시, 제1워터펌프와 제2워터펌프를 구동시키고, 밸브 장치를 제어하여 배터리 및 배터리 칠러를 통과한 냉각수가 전장부품 및 전장부품 열교환기에 유통되고, 라디에이터에 냉각수가 유통되도록 하는 것을 특징으로 한다.When the battery and electrical components are cooled by outdoor air, the controller drives the first and second water pumps and controls the valve device so that the coolant that has passed through the battery and battery chiller is distributed to the electrical components and the heat exchanger of the electrical components, and the radiator It is characterized in that coolant is distributed to.

제어기는 전장부품 폐열을 회수하며 실내 난방시, 제1워터펌프를 구동시키고, 밸브 장치를 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각기 냉각수가 순환되고, 냉각수가 라디에이터를 바이패스되도록 하며, 압축기가 구동된 상태에서 제1팽창기의 경우 팽창되며, 제2팽창기와 제3팽창기의 경우 폐쇄되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The controller recovers waste heat from electrical components and drives the first water pump when heating the room. The valve device circulates coolant through the first and second coolant lines, respectively, and allows the coolant to bypass the radiator, and the compressor operates. In the driven state, the first expander is expanded, and the second expander and the third expander are controlled to close.

제어기는 배터리의 냉각 및 실내 난방시, 제1워터펌프의 구동을 중지시키고, 제2워터펌프를 구동시키는 것을 특징으로 한다.The controller is characterized by stopping the operation of the first water pump and operating the second water pump when cooling the battery and heating the room.

제어기는 전장부품과 배터리의 폐열을 이용한 실내 난방시, 제1워터펌프와 제2워터펌프를 구동시키고, 밸브 장치를 제어하여 배터리 및 배터리 칠러를 통과한 냉각수가 전장부품 및 전장부품 열교환기에 유통되도록 하며, 압축기가 구동된 상태에서 제1팽창기의 경우 팽창 동작되고, 냉매밸브를 제어하여 컨덴서를 통과한 냉매가 배터리 칠러를 패스하여 압축기에 유통되도록 하는 것을 특징으로 한다.When heating the room using waste heat from electrical components and batteries, the controller drives the first and second water pumps and controls the valve device so that the coolant that has passed through the battery and battery chiller is distributed to the electrical components and the heat exchanger of the electrical components. In a state in which the compressor is driven, the first expander is expanded, and the refrigerant valve is controlled to allow the refrigerant that has passed through the condenser to pass through the battery chiller and be distributed to the compressor.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 밸브 장치 및 이를 이용한 열관리 모듈은 복수의 냉각수 회로를 하나의 밸브로 통합하여 컴팩트화함으로써 제조적인 측면에서 유리하며 사이즈가 컴팩트해지면서 공간 활용도가 향상되는 효과를 갖는다.The valve device with the above-described structure and the thermal management module using the same are advantageous in terms of manufacturing by integrating a plurality of coolant circuits into one valve and making it compact, and the compact size has the effect of improving space utilization.

또한, 각종 열관리 모드에 따라 각 냉각수라인에 순환되는 냉각수와 냉매라인에 순환되는 냉매의 열교환을 통해, 전장부품 및 배터리의 냉각, 전장부품 및 배터리의 폐열을 활용한 실내 난방을 포함하여 열관리 효율성이 향상됨에 따라, 전동화 모빌리티의 주행거리를 확보할 수 있다.In addition, through heat exchange between the coolant circulating in each coolant line and the refrigerant circulating in the refrigerant line according to various heat management modes, heat management efficiency is improved, including cooling of electrical components and batteries and indoor heating using waste heat from electrical components and batteries. As improvements are made, the driving range of electric mobility can be secured.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 밸브 장치의 조립도.
도 3은 도 1에 도시된 밸브 장치의 상면도.
도 4는 도 1에 도시된 밸브 장치의 제1구간에 따른 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 밸브 장치의 제2구간에 따른 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 열관리 모드를 나타낸 도면.
도 9는 도 8에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 다른 열관리 모드를 나타낸 도면.
도 11은 도 10에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 다른 열관리 모드를 나타낸 도면.
도 13은 도 12에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 다른 열관리 모드를 나타낸 도면.
도 15는 도 14에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면.
1 is a diagram showing a valve device according to the present invention.
Figure 2 is an assembly diagram of the valve device shown in Figure 1.
Figure 3 is a top view of the valve device shown in Figure 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view of a first section of the valve device shown in FIG. 1.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a second section of the valve device shown in FIG. 1.
Figure 6 is a configuration diagram of an integrated thermal management system according to the present invention.
Figure 7 is a circuit diagram of an integrated thermal management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a valve device according to the thermal management mode shown in FIG. 8.
Figure 10 is a diagram showing another thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a valve device according to the thermal management mode shown in FIG. 10.
Figure 12 is a diagram showing another thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a valve device according to the thermal management mode shown in FIG. 12.
Figure 14 is a diagram showing another thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a valve device according to the thermal management mode shown in FIG. 14.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템에 대하여 살펴본다.Hereinafter, an integrated thermal management system for mobility according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 밸브 장치의 조립도이며, 도 3은 도 1에 도시된 밸브 장치의 상면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 밸브 장치의 제1구간에 따른 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시된 밸브 장치의 제2구간에 따른 단면도이다.FIG. 1 is a diagram showing a valve device according to the present invention, FIG. 2 is an assembly diagram of the valve device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a top view of the valve device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a view of the valve device shown in FIG. 1. It is a cross-sectional view of the first section of the valve device shown in FIG. 5, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the second section of the valve device shown in FIG.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 회로도이며, 도 8은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 열관리 모드를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 다른 열관리 모드를 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 다른 열관리 모드를 나타낸 도면이고, 도 13은 도 12에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면이며, 도 14는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 다른 열관리 모드를 나타낸 도면이고, 도 15는 도 14에 도시된 열관리 모드에 따른 밸브 장치를 나타낸 도면이다.Meanwhile, Figure 6 is a configuration diagram of an integrated thermal management system according to the present invention, Figure 7 is a circuit diagram of an integrated thermal management system according to an embodiment of the present invention, and Figure 8 shows a thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention. It is a diagram, FIG. 9 is a diagram showing a valve device according to the thermal management mode shown in FIG. 8, FIG. 10 is a diagram showing another thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention, and FIG. 11 is a diagram showing the thermal management shown in FIG. 10. It is a diagram showing a valve device according to mode, and FIG. 12 is a diagram showing another thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention, and FIG. 13 is a diagram showing a valve device according to the thermal management mode shown in FIG. 12, and FIG. 14 is a diagram showing another thermal management mode of the integrated thermal management system according to the present invention, and FIG. 15 is a diagram showing a valve device according to the thermal management mode shown in FIG. 14.

본 발명에 따른 밸브 장치는 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 내부공간을 가지고, 냉각수가 유통되는 복수의 포트가 제1구간(S1)과 제2구간(S2)으로 분할되어 형성된 하우징(100); 하우징(100)의 내부공간에 회전될 수 있도록 마련되고, 복수의 포트 중 제1구간(S1)의 포트와 제2구간(S2)의 포트에 각기 매칭되는 복수의 유통홀(210)이 형성되며, 제1구간(S1)과 제2구간(S2)에 매칭되는 유통홀(210) 중 어느 하나를 연통시키는 연통홀(220)이 형성된 스템(200); 및 하우징(100)과 스템(200) 사이에 개재되고, 스템(200)의 각 유통홀(210)에 매칭되는근 관통홀(310)이 형성된 씰(300);을 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 5, the valve device according to the present invention has an internal space and a housing 100 formed by dividing a plurality of ports through which coolant flows into a first section (S1) and a second section (S2). ); It is provided so that it can be rotated in the internal space of the housing 100, and a plurality of distribution holes 210 are formed that match the ports of the first section (S1) and the ports of the second section (S2) among the plurality of ports. , a stem 200 in which a communication hole 220 is formed to communicate with any one of the distribution holes 210 matching the first section (S1) and the second section (S2); and a seal 300 interposed between the housing 100 and the stem 200 and having a near through hole 310 matching each distribution hole 210 of the stem 200.

즉, 본 발명의 밸브 장치(60)는 하우징(100), 스템(200), 씰(300)이 구성되며, 하우징(100)의 내부공간에 스템(200)과 씰(300)이 마련되어 스템(200)의 회전 위치에 따라 각 포트를 통한 냉각수의 유통방향이 전환된다. 여기서, 스템(200)의 경우 하우징(100)에 구비되면 모터(미도시)의 제어에 의해 회전 위치가 조절될 수 있다.That is, the valve device 60 of the present invention is composed of a housing 100, a stem 200, and a seal 300, and a stem 200 and a seal 300 are provided in the inner space of the housing 100 to form a stem ( The distribution direction of coolant through each port is changed depending on the rotation position of 200). Here, in the case of the stem 200, when provided in the housing 100, the rotational position can be adjusted by control of a motor (not shown).

여기서, 하우징(100)은 냉각수가 유통되는 복수의 포트가 형성되는데, 각각의 포트는 제1구간(S1)과 제2구간(S2)으로 분할되어 형성된다. 하우징(100)의 제1구간(S1)과 제2구간(S2)은 길이방향으로 이격되게 배치되며, 복수의 포트가 제1구간(S1)에서 하우징(100)의 둘레를 따라 형성되고, 나머지 포트가 제2구간(S2)에서 하우징(100)의 둘레를 따라 형성됨으로써, 스템(200)의 회전 위치에 따라 각 포트를 통한 냉각수의 유통방향이 전환될 수 있다.Here, the housing 100 is formed with a plurality of ports through which coolant flows, and each port is divided into a first section (S1) and a second section (S2). The first section (S1) and the second section (S2) of the housing 100 are arranged to be spaced apart in the longitudinal direction, a plurality of ports are formed along the circumference of the housing 100 in the first section (S1), and the remaining Since the ports are formed along the circumference of the housing 100 in the second section S2, the flow direction of coolant through each port can be changed depending on the rotational position of the stem 200.

스템(200)은 제1구간(S1)의 포트와 제2구간(S2)의 포트에 각기 매칭되는 복수의 유통홀(210)이 형성된다. 특히, 스템(200)에는 제1구간(S1)의 포트에 매칭되는 유통홀(210)과 제2구간(S2)의 포트에 매칭되는 유통홀(210)을 연통시키는 연통홀(220)이 더 형성된다. 이를 통해, 본 발명은 하나의 스템(200)으로 하우징(100)의 제1구간(S1)에 해당되는 포트와 제2구간(S2)에 해당되는 포트로 냉각수가 유통되는 냉각수 흐름을 형성함으로써, 하나의 밸브 장치(60)를 중심으로 열관리 부품을 모듈화하여 전체 패키지를 축소할 수 있다. The stem 200 is formed with a plurality of distribution holes 210 that are respectively matched to the ports of the first section (S1) and the ports of the second section (S2). In particular, the stem 200 has a communication hole 220 that communicates the distribution hole 210 matching the port of the first section (S1) with the distribution hole 210 matching the port of the second section (S2). is formed Through this, the present invention forms a coolant flow in which coolant is distributed to the port corresponding to the first section (S1) and the second section (S2) of the housing 100 with one stem 200, The overall package can be reduced by modularizing the thermal management components around one valve device 60.

씰(300)은 하우징(100)과 스템(200) 사이에 개재됨으로써 스템(200)의 회전 거동이 안정화되고, 스템(200)의 회전 위치에 따라 특정된 유통홀(210) 및 포트를 통한 냉각수의 흐름성이 확보될 수 있다. 이러한 씰(300)은 제1씰(300a)과 제2씰(300b)로 분할되도록 구성되어 하우징(100) 및 스템(200)에 대한 조립 편의성이 확보될 수 있다. 또한, 제1씰(300a)가 제2씰(300b)은 대칭되도록 동일하게 형성될 수 있으며, 관통홀(310)의 넓이가 유통홀(210)의 넓이보다 크게 형성되어 설계 자유도가 확보될 수 있다. 또한, 씰(300)은 각각의 관통홀(310)이 등간격으로 배치되도록 형성되어, 전체 면적에 동일한 반발력이 유지되고, 씰링 성능과 내구 성능이 향상될 수 있다.The seal 300 is interposed between the housing 100 and the stem 200 to stabilize the rotational behavior of the stem 200, and coolant flows through the distribution hole 210 and port specified according to the rotational position of the stem 200. flow can be secured. This seal 300 is configured to be divided into a first seal 300a and a second seal 300b, so that convenience in assembling the housing 100 and the stem 200 can be secured. In addition, the first seal 300a and the second seal 300b can be formed to be symmetrical, and the area of the through hole 310 can be formed larger than the area of the distribution hole 210, thereby ensuring design freedom. there is. In addition, the seal 300 is formed so that each through hole 310 is arranged at equal intervals, so that the same repulsive force is maintained over the entire area, and sealing performance and durability performance can be improved.

이러한 밸브 장치(60)에 대해서 구체적으로 설명하면, 하우징(100)은 제1구간(S1)에서 전장부품 측 리저버(11)에 연결된 제1포트(110), 배터리 측 리저버(21)에 연결된 제2포트(120), 배터리 칠러(24)에 연결된 제3포트(130)가 형성되고, 제2구간(S2)에서 라디에이터(31) 입출구에 각기 연결된 제4포트(140) 및 제5포트(150)가 형성된다.To describe the valve device 60 in detail, the housing 100 includes a first port 110 connected to the reservoir 11 on the electric component side in the first section S1, and a first port 110 connected to the reservoir 21 on the battery side. 2 ports 120 and a third port 130 connected to the battery chiller 24 are formed, and a fourth port 140 and a fifth port 150 are respectively connected to the inlet and outlet of the radiator 31 in the second section S2. ) is formed.

또한, 하우징(100)에는 전장부품 측 리저버(14)가 연결된 제6포트(160)가 라디에이터(31) 입구에 연결된 제4포트(140)에서 분기되도록 연결된다.In addition, the housing 100 is connected to a sixth port 160 connected to the electric component side reservoir 14 so as to branch from the fourth port 140 connected to the inlet of the radiator 31.

이렇게, 본 발명에 따른 밸브 장치(60)는 하우징(100)에 6개의 포트가 형성됨에 따라 6 웨이 밸브로 구성될 수 있으며, 각각의 포트를 통해 냉각수가 유통되고, 스템(200)의 회전 위치에 따라 각 포트를 통한 냉각수의 유통방향이 전환된다. 이를 통해, 본 발명은 하나의 밸브 장치(60)로 냉각수가 유통되는 복수의 회로에 대해 냉각수의 유통방향을 전환할 수 있다. 특히, 제6포트(160)의 경우 제4포트(140)에서 분기되는 형태로 구성됨으로써, 전장부품 측 리저버(14)가 연결된 제6포트(160)와 라디에이터(31) 입구가 연결된 제4포트(140) 간의 설계 자유도가 확보되어 전체 모듈 패키지에 유리하다. 이는, 하기 설명할 열관리 시스템에 있어서, 전장부품 측 리저버(14)와 라디에이터(31) 간의 냉각수 유통에 따른 열관리 모드의 구현이 가능하면서 각 냉각수 부품의 모듈화의 용이성을 확보하기 위함이다.In this way, the valve device 60 according to the present invention can be configured as a 6-way valve as six ports are formed in the housing 100, coolant is distributed through each port, and the rotational position of the stem 200 is adjusted. Accordingly, the distribution direction of coolant through each port is changed. Through this, the present invention can change the flow direction of coolant for a plurality of circuits through which coolant flows through one valve device 60. In particular, in the case of the sixth port 160, it is configured to branch from the fourth port 140, so that the sixth port 160, where the reservoir 14 on the electric component side is connected, and the fourth port, where the inlet of the radiator 31 is connected, (140) Design freedom is secured, which is advantageous for the overall module package. This is to ensure the ease of modularization of each coolant component while enabling the implementation of a thermal management mode according to coolant distribution between the reservoir 14 on the electric component side and the radiator 31 in the thermal management system to be described below.

한편, 스템(200)은 제1구간(S1)에 대응되며 제1구간(S1)의 각 포트를 연결시키는 제1유통홀(211)과 제1구간(S1)의 포트와 연통홀(220)을 연결시키는 제2유통홀(212)이 형성된 몸체부(200a)와, 몸체부(200a)에서 연장되어 제2구간(S2)에 대응되며 둘레를 따라 일정길이 연장되어 제2구간(S2)의 특정 포트를 폐쇄시키는 연장부(200b)로 구성된다.Meanwhile, the stem 200 corresponds to the first section (S1) and has a first distribution hole 211 connecting each port of the first section (S1) and a communication hole 220 with the port of the first section (S1). A body portion (200a) in which a second distribution hole (212) connecting the body portion (200a) is formed, extends from the body portion (200a) to correspond to the second section (S2), and extends a certain length along the circumference of the second section (S2). It consists of an extension part 200b that closes a specific port.

여기서, 스템(200)의 몸체부(200a)에는 제1포트(110), 제2포트(120), 제3포트(130) 중 두 개의 포트에 연결되는 복수의 제1유통홀(211)이 형성됨에 따라 각 제1유통홀(211)이 연통되어 내부에 유통경로가 형성되고, 제1포트(110), 제2포트(120), 제3포트(130) 중 나머지 하나의 포트에 연결되는 제2유통홀(212)이 연통홀(220)과 연통되게 형성된다.Here, the body portion 200a of the stem 200 has a plurality of first distribution holes 211 connected to two of the first port 110, the second port 120, and the third port 130. As it is formed, each first distribution hole 211 is communicated to form a distribution path inside, and is connected to the remaining port among the first port 110, the second port 120, and the third port 130. The second distribution hole 212 is formed to communicate with the communication hole 220.

또한, 스템(200)의 연장부(200b)는 제4포트(140), 제5포트(150) 중 어느 하나의 포트에 매칭되도록 형성되고, 연장부(200b)를 제외한 부분이 제4포트(140), 제5포트(150) 중 다른 하나의 포트와 연통홀(220)이 연통되도록 이루어진다.In addition, the extension portion 200b of the stem 200 is formed to match either the fourth port 140 or the fifth port 150, and the portion excluding the extension portion 200b is the fourth port ( 140), the communication hole 220 is configured to communicate with another port of the fifth port 150.

즉, 스템(200)은 몸체부(200a)와 연장부(200b)로 구성되며, 몸체부(200a)에는 제1구간(S1)의 각 포트에 매칭되는 제1유통홀(211)과 제2유통홀(212)이 형성되고, 연장부(200b)는 제2구간(S2)의 각 포트를 개폐하도록 형성된다.That is, the stem 200 is composed of a body portion 200a and an extension portion 200b, and the body portion 200a has a first distribution hole 211 and a second distribution hole 211 matching each port of the first section S1. A distribution hole 212 is formed, and the extension portion 200b is formed to open and close each port of the second section S2.

여기서, 본 발명의 스템(200)은 6개의 포트 중 제1구간(S1)에서 두 개의 포트에 냉각수가 유통되도록 하고, 제2구간(S2)에서 하나의 포트에 냉각수가 유통되도록 구성한다. 이에 따라, 스템(200)의 몸체부(200a)에는 제1유통홀(211)이 제1포트(110), 제2포트(120), 제3포트(130) 중 두 개의 포트에 연결되도록 형성된다. 일례로, 도 4에서 볼 수 있듯이, 제1유통홀(211)은 몸체부(200a)의 중심으로부터 총 6개로 형성될 수 있으며, 스템(200)이 일정각도 회전될 때마다 각각의 제1유통홀(211)이 제1포트(110), 제2포트(120), 제3포트(130) 중 두 개의 포트에 연결됨으로써 제1구간(S1)에서 냉각수가 유통되는 흐름을 형성할 수 있다. 또한, 제2유통홀(212)은 몸체부(200a)의 중심으로부터 총 2개로 형성될 수 있으며, 스템(200)이 일정각도 회전될 때마다 각각의 제2유통홀(212)이 제1포트(110), 제2포트(120), 제3포트(130) 중 어느 하나의 포트에 연결됨으로써, 냉각수가 연통홀(220)을 통해 제1구간(S1)과 제2구간(S2)에 유통되는 흐름을 형성할 수 있다.Here, the stem 200 of the present invention is configured to distribute coolant to two ports in the first section (S1) among the six ports, and to distribute coolant to one port in the second section (S2). Accordingly, the first distribution hole 211 is formed in the body portion 200a of the stem 200 to be connected to two of the first port 110, the second port 120, and the third port 130. do. For example, as can be seen in FIG. 4, a total of six first distribution holes 211 may be formed from the center of the body portion 200a, and each first distribution hole 211 may be formed every time the stem 200 is rotated by a certain angle. The hole 211 is connected to two of the first port 110, the second port 120, and the third port 130, thereby forming a flow of coolant in the first section S1. In addition, a total of two second distribution holes 212 may be formed from the center of the body portion 200a, and each second distribution hole 212 may be connected to the first port whenever the stem 200 is rotated by a certain angle. By being connected to any one of the ports (110), the second port (120), and the third port (130), the coolant flows to the first section (S1) and the second section (S2) through the communication hole (220). flow can be formed.

스템(200)의 몸체부(200a)에서 연장된 연장부(200b)는 제2구간(S2)에서 제4포트(140), 제5포트(150) 중 어느 하나의 포트에 매칭되도록 형성되고, 연장부(200b)를 제외한 부분이 제4포트(140), 제5포트(150) 중 다른 하나의 포트와 연통홀(220)이 연통되도록 이루어진다. 이러한 연장부(200b)는 연장부(200b)의 둘레를 따라 일정길이 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 일례로, 도 5에서 볼 수 있듯이, 연장부(200b)는 반원형으로 형성될 수 있으며, 스템(200)이 일정각도 회전될 때마다 제4포트(140), 제5포트(150) 중 어느 하나의 포트에 매칭되어 제4포트(140), 제5포트(150) 중 어느 하나는 폐쇄되고 다른 하나는 개방되도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 스템(200)의 회전 위치에 따라 연장부(200b)가 제4포트(140)와 제5포트(150) 중 어느 하나를 개방시키거나 폐쇄시킴으로써, 개방된 제2구간(S2)의 포트와 연통홀(220)이 연결되어 제1구간(S1)과 제2구간(S2)에 냉각수가 유통되는 흐름을 형성할 수 있다.The extension portion 200b extending from the body portion 200a of the stem 200 is formed to match any one of the fourth port 140 and the fifth port 150 in the second section S2, The portion excluding the extension portion 200b is configured to communicate with the other one of the fourth port 140 and the fifth port 150 through the communication hole 220. This extension portion 200b may be formed to extend a certain length along the circumference of the extension portion 200b. For example, as can be seen in Figure 5, the extension portion 200b may be formed in a semicircular shape, and whenever the stem 200 is rotated by a certain angle, one of the fourth port 140 and the fifth port 150 Matched to the port, one of the fourth port 140 and the fifth port 150 may be closed and the other may be configured to be open. Through this, the extension portion 200b opens or closes either the fourth port 140 or the fifth port 150 depending on the rotational position of the stem 200, thereby forming the open second section S2. The port and the communication hole 220 are connected to form a flow in which coolant is distributed in the first section (S1) and the second section (S2).

이를 통해, 본 발명은 하나의 밸브 장치(60)로 복수의 냉각수 회로를 통합하여 컴팩트화할 수 있다.Through this, the present invention can be compactized by integrating a plurality of coolant circuits into one valve device 60.

한편, 상술한 본 발명에 따른 밸브 장치(60)를 이용한 열관리 시스템은 하기와 같다. Meanwhile, the thermal management system using the valve device 60 according to the present invention described above is as follows.

본 발명에 따른 열관리 시스템은 도 6 내지 7에 도시된 바와 같이, 냉각수가 순환되고, 전장부품 측 리저버(11), 제1워터펌프(12), 전장부품(13), 전장부품 측 리저버(14)를 포함하는 제1냉각수라인(10); 냉각수가 순환되고, 배터리 측 리저버(21), 제2워터펌프(22), 배터리(23), 배터리 칠러(24)를 포함하는 제2냉각수라인(20); 제1냉각수라인(10)에서 분기되고, 라디에이터(31)가 마련된 제3냉각수라인(30); 냉매가 순환되고, 압축기(41), 실외 컨덴서(42), 팽창기(43), 증발기(44)를 포함하며, 전장부품 측 리저버(14)와 배터리 칠러(24)에 연결되어 냉매와 냉각수가 열교환되는 냉매라인(40); 냉매라인(40)에서 실외 컨덴서(42)의 후방에 마련되어 냉매가 배터리 칠러(24)와 압축기(41)에 선택적으로 유통되도록 하는 냉매밸브(50); 및 제1냉각수라인(10), 제2냉각수라인(20), 제3냉각수라인(30)에 유통되는 냉각수의 유통방향을 선택적으로 전환하여 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브 장치(60);를 포함한다.As shown in FIGS. 6 and 7, the thermal management system according to the present invention circulates coolant, and includes a reservoir 11 on the electrical component side, a first water pump 12, an electrical component 13, and a reservoir 14 on the electrical component side. ) a first coolant line (10) including; A second coolant line 20 through which coolant is circulated and includes a battery side reservoir 21, a second water pump 22, a battery 23, and a battery chiller 24; a third coolant line (30) branched from the first coolant line (10) and provided with a radiator (31); The refrigerant circulates and includes a compressor (41), an outdoor condenser (42), an expander (43), and an evaporator (44), and is connected to the reservoir (14) on the electrical parts side and the battery chiller (24) to exchange heat between the refrigerant and the coolant. Refrigerant line (40); A refrigerant valve 50 provided behind the outdoor condenser 42 in the refrigerant line 40 to selectively distribute the refrigerant to the battery chiller 24 and the compressor 41; and a valve device 60 that controls the flow of coolant by selectively switching the flow direction of the coolant flowing through the first coolant line 10, the second coolant line 20, and the third coolant line 30. do.

본 발명에서는 라디에이터(31)와 실외 컨덴서(42)가 통합 구성되어, 라디에이터(31)와 실외 컨덴서(42)가 외기와 열교환될 수 있다.In the present invention, the radiator 31 and the outdoor condenser 42 are integrated, so that the radiator 31 and the outdoor condenser 42 can exchange heat with the outside air.

또한, 냉매라인(40)에는 압축기(41)와 전장부품 측 리저버(14) 사이에 실내 컨덴서(45)가 더 포함되어, 실내 컨덴서(45)를 통해 실내에 제공되는 공조공기의 온도를 조절할 수 있다. 이러한 실내 컨덴서(45)는 실내에 난방공기를 제공하기 위해 활용될 수 있으며, 실내 난방열을 보충하기 위해 PTC히터(H)가 더 구성될 수 있다.In addition, the refrigerant line 40 further includes an indoor condenser 45 between the compressor 41 and the reservoir 14 on the electrical component side, so that the temperature of the air conditioning air provided to the room can be adjusted through the indoor condenser 45. there is. This indoor condenser 45 can be used to provide heating air indoors, and a PTC heater (H) can be further configured to supplement indoor heating heat.

또한, 냉매라인(40)의 팽창기(43)는 실내 컨덴서(45)와 전장부품 측 리저버(14) 사이에 위치된 제1팽창기(43a), 실외 컨덴서(42)와 배터리 칠러(24) 사이에 위치된 제2팽창기(43b), 증발기(44) 이전에 위치된 제3팽창기(43c)를 포함하여 복수 구성될 수 있다. 여기서, 제1팽창기(42a)와 제2팽창기(43b)는 각각 열관리 모드에 따라 전장부품 측 리저버(11)와 배터리 칠러(24)에서 냉매와 냉각수의 열교환이 수행되도록 구성되며, 제3팽창기(43c)의 경우 증발기(44)를 통해 실내에 냉방공기를 제공하기 위해 구성될 수 있다.In addition, the expander 43 of the refrigerant line 40 is a first expander 43a located between the indoor condenser 45 and the reservoir 14 on the electric component side, and between the outdoor condenser 42 and the battery chiller 24. It may be comprised of a plurality of devices, including a second expander 43b positioned before the evaporator 44 and a third expander 43c positioned before the evaporator 44. Here, the first expander (42a) and the second expander (43b) are configured to perform heat exchange between the refrigerant and the coolant in the electric component side reservoir 11 and the battery chiller 24, respectively, according to the heat management mode, and the third expander ( In case 43c), it may be configured to provide cooling air to the room through the evaporator 44.

이러한 각각의 밸브, 워터펌프, 압축기(41), 팽창기(32), PTC히터(H)는 제어기(M)를 통해 열관리 모드에 따라 제어되어 동작이 결정된다. 여기서, 열관리 모드란 전장부품(13)의 냉각/승온 모드, 배터리(23)의 냉각/승온 모드, 실내의 냉방/난방 모드를 포함할 수 있다. 세부적으로는, 전장부품(13), 배터리(23)를 냉각/승온 하거나 실내를 각각 냉방/난방하는데 있어서, 외기를 이용하여 냉각/난방을 수행하는 모드, 냉매를 이용하여 냉각/난방을 수행하는 모드, 외기 및 냉매를 이용하여 냉각/난방을 수행하는 모드 등을 포함할 수 있다.Each of these valves, water pump, compressor 41, expander 32, and PTC heater (H) is controlled according to the heat management mode through the controller (M) to determine the operation. Here, the thermal management mode may include a cooling/temperature raising mode of the electrical component 13, a cooling/temperature raising mode of the battery 23, and an indoor cooling/heating mode. In detail, in cooling/raising the electrical components 13 and the battery 23 or cooling/heating the interior, respectively, a mode in which cooling/heating is performed using external air, and a mode in which cooling/heating is performed using a refrigerant. It may include a mode that performs cooling/heating using outdoor air and refrigerant.

한편, 제1냉각수라인(10)에는 제1워터펌프(12)의 동작시 냉각수가 전장부품 측 리저버(11), 전장부품(13), 전장부품 측 리저버(11)에 순환되면서 열교환되고, 제2냉각수라인(20)에는 제2워터펌프(22)의 동작시 냉각수가 배터리 측 리저버(21), 배터리(23), 배터리 칠러(24)를 순환하면서 열교환된다. 여기서, 제2냉각수라인(20)에는 수가열히터(25)가 더 마련되어, 제2냉각수라인(20)에 순환되는 냉각수의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 제3냉각수라인(30)에 냉각수가 선택적으로 유통되어 라디에이터(31)와 열교환될 수 있다.Meanwhile, in the first coolant line 10, when the first water pump 12 is operating, the coolant circulates through the electrical component side reservoir 11, the electrical component side 13, and the electrical component side reservoir 11 to exchange heat. In the second coolant line 20, when the second water pump 22 operates, coolant circulates through the battery side reservoir 21, the battery 23, and the battery chiller 24 to exchange heat. Here, a water heater 25 is further provided in the second coolant line 20, so that the temperature of the coolant circulating in the second coolant line 20 can be adjusted. Additionally, coolant may be selectively distributed through the third coolant line 30 to exchange heat with the radiator 31.

이러한 제1냉각수라인(10), 제2냉각수라인(20), 제3냉각수라인(30)은 본 발명에 따른 밸브 장치(60)를 매개로 연결되어, 밸브 장치(60)의 냉각수 흐름 제어에 따라, 냉각수가 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에서 개별적으로 순환되거나, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 통합되어 순환될 수 있다. 또한, 제3냉각수라인(30)에 대해서도 냉각수가 선택적으로 유통될 수 있다.The first coolant line 10, the second coolant line 20, and the third coolant line 30 are connected via the valve device 60 according to the present invention to control the coolant flow of the valve device 60. Accordingly, the coolant may be circulated individually in the first coolant line 10 and the second coolant line 20, or may be circulated integrated into the first coolant line 10 and the second coolant line 20. Additionally, coolant may be selectively distributed to the third coolant line 30.

이에 따라, 본 발명의 밸브 장치(60)는 전장부품 측 리저버(11) 측, 배터리 측 리저버(21) 측, 전장부품 측 리저버(14) 측, 배터리 칠러(24) 측으로 냉각수의 유통방향을 전환하고, 전장부품 측 리저버(14)를 통과한 냉각수가 라디에이터(31)에 유통되거나 바이패스되도록 한다.Accordingly, the valve device 60 of the present invention changes the distribution direction of the coolant to the electric component side reservoir 11 side, the battery side reservoir 21 side, the electric component side reservoir 14 side, and the battery chiller 24 side. And, the coolant that has passed through the reservoir 14 on the electrical component side is distributed to the radiator 31 or bypassed.

이를 통해, 종래에는 냉각수 부품 간의 냉각수 유통을 위해, 복수의 밸브가 구성됨에 따라 전체 패키지가 증대되었으나, 본 발명에서는 하나의 밸브 장치(60)로 각 냉각수 부품에 대한 냉각수의 유통 방향을 전환함에 따라 전체 패키지가 축소된다. 특히, 본 발명은 하나의 밸브 장치(60)로 통합 모듈을 구성함으로써 패키지 확보 및 설계 자유도를 확보할 수 있다.Through this, in the past, the overall package was increased as a plurality of valves were configured to distribute coolant between coolant parts, but in the present invention, the distribution direction of coolant for each coolant part is changed with a single valve device 60. The entire package is reduced. In particular, the present invention can secure a package and design freedom by configuring an integrated module with one valve device 60.

한편, 냉매라인(40)에는 압축기(41)의 구동시 냉매가 실내 컨덴서(45), 전장부품 측 리저버(11), 실외 컨덴서(42), 배터리 칠러(24), 각 팽창기(32)를 통과하면서 전장부품 열교환기(14)를 통해 제1냉각수라인(10)에 순환되는 냉각수와 열교환되거나 배터리 칠러(24)를 통해 제2냉각수라인(20)에 순환되는 냉각수와 열교환된다.Meanwhile, in the refrigerant line 40, when the compressor 41 is driven, the refrigerant passes through the indoor condenser 45, the reservoir 11 on the electrical parts side, the outdoor condenser 42, the battery chiller 24, and each expander 32. While doing so, heat is exchanged with the coolant circulating in the first coolant line 10 through the electric component heat exchanger 14 or with the coolant circulating in the second coolant line 20 through the battery chiller 24.

이를 통해, 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템은 밸브 장치(60)의 동작에 의해 제1냉각수라인(10), 제2냉각수라인(20), 제3냉각수라인(30)에 순환되는 냉각수의 유통방향이 제어되고, 냉매밸브(50)의 동작에 의해 냉매라인(40)에 순환되는 냉매와 냉각수 간의 열교환이 제어됨으로써, 상황별로 최적의 열관리 모드를 수행할 수 있다.Through this, the integrated thermal management system according to the present invention provides the distribution direction of the coolant circulated in the first coolant line 10, the second coolant line 20, and the third coolant line 30 by the operation of the valve device 60. This is controlled, and heat exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant line 40 and the coolant is controlled by the operation of the refrigerant valve 50, so that an optimal heat management mode can be performed for each situation.

한편, 본 발명에서 전장부품 측 리저버(11)는 제1워터펌프(12)의 전방에 마련되고, 배터리 측 리저버(21)는 제2워터펌프(22) 전방에 마련됨으로써, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)의 냉각수 관리가 용이하다. 특히, 제1워터펌프(12)와 제2워터펌프(22)의 전방에 각각 전장부품 측 리저버(11)와 배터리 측 리저버(21)가 배치될 경우, 각 냉각수라인에서 각 워터펌프와 리저버의 설치 위치를 분리하여 구성 가능함에 따라 전체 모듈 패키지를 구성하기가 용이하다. 또한, 각각의 리저버가 각 워터펌프의 전단에 배치됨에 따라 각 리저버를 통한 공기빼기 성능이 향상되고, 리저버와 밸브를 통합 모듈로 구성하기가 용이하다.Meanwhile, in the present invention, the electric component side reservoir 11 is provided in front of the first water pump 12, and the battery side reservoir 21 is provided in front of the second water pump 22, so that the first coolant line ( 10) and the second coolant line 20 are easy to manage. In particular, when the electric component side reservoir 11 and the battery side reservoir 21 are disposed in front of the first water pump 12 and the second water pump 22, respectively, the As the installation locations can be separated and configured, it is easy to configure the entire module package. In addition, as each reservoir is placed at the front of each water pump, air removal performance through each reservoir is improved, and it is easy to configure the reservoir and valve as an integrated module.

상술한 본 발명에 따른 각 구성을 통해, 하기와 같이 열관리 모드에 따른 실시예를 수행할 수 있다. 이에 대해서 구체적으로 설명하면 하기와 같다.Through each configuration according to the present invention described above, embodiments according to the thermal management mode can be performed as follows. This is explained in detail as follows.

도 8에 도시된 바와 같이, 제어기(M)는 전장부품(13)을 외기로 냉각시, 제1워터펌프(12)를 구동시키며, 밸브 장치(60)를 제어하여 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 각기 냉각수가 순환되고, 라디에이터(31)에 냉각수가 유통되도록 한다.As shown in FIG. 8, when the electric component 13 is cooled by outside air, the controller M drives the first water pump 12 and controls the valve device 60 to connect the first coolant line 10. Coolant is circulated through the and second coolant lines 20, respectively, and coolant is distributed to the radiator 31.

즉, 전장부품(13)을 외기로 냉각시, 제1냉각수라인(10)에서 제1워터펌프(12)의 동작에 의해 전장부품(13)을 냉각시키면서 통과한 냉각수가 라디에이터(31)를 통과하면서 외기와 열교환하여 냉각되고, 라디에이터(31)를 통해 냉각된 냉각수가 다시 전장부품(13)측으로 순환됨으로써, 냉각수와 외기의 열교환을 통해 전장부품(13)을 냉각할 수 있다. 이는, 밸브 장치(60)에 의해 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)이 분리됨에 따라 제1냉각수라인(10)에만 냉각수가 순환되고, 냉각수가 라디에이터(31) 측으로 유통될 수 있다. 이때, 라디에이터(31)의 경우 팬이 구동되어 냉각수의 냉각 효율이 향상되도록 할 수 있다.That is, when cooling the electrical components 13 with external air, the coolant passing while cooling the electrical components 13 by the operation of the first water pump 12 in the first coolant line 10 passes through the radiator 31. It is cooled by exchanging heat with the outside air, and the coolant cooled through the radiator 31 is circulated back to the electrical component 13, thereby cooling the electrical component 13 through heat exchange between the coolant and the outside air. This means that as the first coolant line 10 and the second coolant line 20 are separated by the valve device 60, the coolant circulates only in the first coolant line 10, and the coolant flows toward the radiator 31. You can. At this time, in the case of the radiator 31, the fan can be driven to improve the cooling efficiency of the coolant.

한편, 제어기(M)는 배터리(23)를 냉각시, 제2워터펌프(22)를 구동시키고, 압축기(41)가 구동된 상태에서 냉매밸브(50)를 제어하여 냉매가 배터리 칠러(24)에 유통되도록 하며, 제1팽창기(42a)의 경우 개방되고 제2팽창기(43b)의 경우 팽창 동작되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, when cooling the battery 23, the controller (M) drives the second water pump 22 and controls the refrigerant valve 50 while the compressor 41 is driven so that the refrigerant flows into the battery chiller 24. The first expander (42a) can be controlled to open and the second expander (43b) can be controlled to expand.

즉, 전장부품(13)을 외기로 냉각시키는 동시에 배터리(23)를 냉매로 냉각시, 제1워터펌프(12)의 동작에 의해 전장부품(13)을 냉각시키면서 통과한 냉각수가 라디에이터(31)를 통과하면서 외기와 열교환하여 냉각되고, 라디에이터(31)를 통해 냉각된 냉각수가 다시 전장부품(13)측으로 순환된다. 이는, 밸브 장치(60)에 의해 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)이 분리됨에 따라 제1냉각수라인(10)에만 냉각수가 순환되고, 냉각수가 라디에이터(31) 측으로 유통된다.That is, when cooling the electrical components 13 with external air and simultaneously cooling the battery 23 with a refrigerant, the coolant passing while cooling the electrical components 13 by the operation of the first water pump 12 flows into the radiator 31. As it passes through, it is cooled by heat exchange with the outside air, and the coolant cooled through the radiator 31 is circulated back to the electrical component 13. This means that as the first coolant line 10 and the second coolant line 20 are separated by the valve device 60, the coolant circulates only in the first coolant line 10, and the coolant flows toward the radiator 31. .

이와 함께, 압축기(41)가 구동됨에 따라 압축된 냉매가 실내 컨덴서(45), 전장부품 측 리저버(11), 실외 컨덴서(42)를 통해 응축되고, 제2팽창기(43b)가 팽창 동작됨으로써, 배터리 칠러(24)를 통해 냉매와 냉각수가 열교환하여 냉각수의 냉각이 수행된다. 이로 인해, 제2냉각수라인(20)에서 배터리 칠러(24)를 통해 냉각된 냉각수가 배터리(23)로 유통되어 배터리(23)를 냉각할 수 있다. 여기서, 제2워터펌프(22)가 구동되어 제2냉각수라인(20)에서 냉각수가 순환되고, 냉매밸브(50)는 냉매의 유통흐름이 실외 컨덴서(42) 이후 제2팽창기(43b) 및 배터리 칠러(24) 측으로 유통되도록 전환되며, 제1팽창기(42a)가 풀 개방 상태로 전환될 수 있다.At the same time, as the compressor 41 is driven, the compressed refrigerant is condensed through the indoor condenser 45, the reservoir 11 on the electric parts side, and the outdoor condenser 42, and the second expander 43b is expanded, Cooling of the coolant is performed by heat exchange between the refrigerant and the coolant through the battery chiller 24. Due to this, the coolant cooled from the second coolant line 20 through the battery chiller 24 can be distributed to the battery 23 to cool the battery 23. Here, the second water pump 22 is driven to circulate coolant in the second coolant line 20, and the refrigerant valve 50 directs the refrigerant flow from the outdoor condenser 42 to the second expander 43b and the battery. The flow is switched to the chiller 24 side, and the first expander 42a can be switched to a fully open state.

이와 같이, 본 발명은 전장부품(13)을 외기와 냉각수의 열교환을 통해 냉각시킬 수 있으며, 배터리(23)의 경우 냉각수와 냉매의 열교환을 통해 냉각시킬 수 있다.In this way, the present invention can cool the electrical component 13 through heat exchange between outside air and coolant, and in the case of the battery 23, it can be cooled through heat exchange between coolant and refrigerant.

이에 따라, 밸브 장치(60)는 일실시예로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 스템(200)에서 하우징(100)의 제1구간(S1)에 해당되는 포트 중 제3포트(130)에서 제2포트(120)로 냉각수가 유통되고, 하우징(100)의 제2구간(S2)에 해당되는 포트중 제4포트(140)를 통해 유입된 냉각수가 연통홀(220)을 통해 제1구간(S1)의 제1포트(110)에 유통되는 흐름이 형성될 수 있다. 이를 통해, 상술한 전장부품을 외기로 냉각하거나 배터리를 배터리 칠러로 냉각하는 열관리 모드를 구현할 수 있다.Accordingly, the valve device 60 is an embodiment, and as shown in FIG. 9, the third port 130 of the ports corresponding to the first section S1 of the housing 100 in the stem 200 Coolant is distributed to the second port 120, and coolant flowing in through the fourth port 140 among the ports corresponding to the second section (S2) of the housing 100 flows into the first section through the communication hole 220. A flow distributing to the first port 110 of (S1) may be formed. Through this, it is possible to implement a thermal management mode in which the above-described electrical components are cooled by outside air or the battery is cooled by a battery chiller.

한편, 제어기(M)는 실내 냉방시, 제3팽창기(43c)가 팽창 동작되도록 제어할 수 있다. 즉, 제3팽창기(43c)가 폐쇄 상태일 경우 냉매가 증발기(44) 측으로 유통이 차단되지만, 제3팽창기(43c)가 개방 상태일 경우 냉매가 증발기(44) 측으로 유통되어 증발기(44)를 통해 공조공기를 냉각할 수 있다. 즉, 전장부품(13)을 외기로 냉각시키는 동시에 배터리(23)를 냉매로 냉각시키는 모드에서, 실외 컨덴서(42)를 통과한 냉매 중 일부가 증발기(44)에 유통되도록 함으로써 실내를 냉방시킬 수 있다. Meanwhile, the controller M can control the third expander 43c to expand during indoor cooling. That is, when the third expander (43c) is closed, the refrigerant is blocked from flowing toward the evaporator 44, but when the third expander (43c) is open, the refrigerant flows toward the evaporator 44, thereby The air conditioned air can be cooled. That is, in a mode in which the electric components 13 are cooled by outdoor air and the battery 23 is cooled by the refrigerant, the room can be cooled by allowing some of the refrigerant that passed through the outdoor condenser 42 to be distributed to the evaporator 44. there is.

한편, 제어기(M)는 배터리(23)와 전장부품(13)을 외기로 냉각시, 제1워터펌프(12)와 제2워터펌프(22)를 구동시키고, 밸브 장치(60)를 제어하여 배터리(23) 및 배터리 칠러(24)를 통과한 냉각수가 전장부품(13) 및 전장부품 측 리저버(14)에 유통되고, 라디에이터(31)에 냉각수가 유통되도록 한다.Meanwhile, when the battery 23 and the electrical components 13 are cooled by outside air, the controller M drives the first water pump 12 and the second water pump 22 and controls the valve device 60. The coolant that has passed through the battery 23 and the battery chiller 24 is distributed to the electrical component 13 and the reservoir 14 on the electrical component side, and the coolant is distributed to the radiator 31.

도 10에 도시된 바와 같이, 배터리(23)와 전장부품(13)을 모두 외기로 냉각시, 밸브 장치(60)에 의해 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)이 하나의 냉각수 유통 경로를 형성함에 따라 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 공용되어 유통된다. 또한, 밸브 장치(60)에 의해 냉각수가 라디에이터(31) 측으로 유통된다. 이로 인해, 제1워터펌프(12)와 제2워터펌프(22)의 동작시 배터리(23)를 1차 냉각한 냉각수가 전장부품(13)을 2차 냉각하고, 배터리(23)와 전장부품(13)을 냉각한 냉각수가 라디에이터(31)를 통해 냉각되어 다시 배터리(23)와 전장부품(13)을 냉각하도록 순환된다. 이때, 냉매라인(40)에서 냉매가 순환되지 않도록 하여, 전장부품 측 리저버(11)와 배터리 칠러(24)를 통한 냉매와 냉각수의 열교환이 방지되도록 한다. 이를 통해, 본 발명은 라디에이터(31)를 통해 외기만으로 냉각수를 냉각하여, 배터리(23)와 전장부품(13)을 외기로 냉각할 수 있다.As shown in FIG. 10, when both the battery 23 and the electrical components 13 are cooled by outside air, the first coolant line 10 and the second coolant line 20 are connected to one another by the valve device 60. As the coolant distribution path is formed, the coolant is shared and distributed through the first coolant line 10 and the second coolant line 20. Additionally, coolant flows toward the radiator 31 by the valve device 60. Due to this, when the first water pump 12 and the second water pump 22 are operating, the coolant that first cooled the battery 23 secondarily cools the electrical components 13, and the battery 23 and the electrical components The coolant that cooled (13) is cooled through the radiator (31) and circulated to cool the battery (23) and the electrical components (13) again. At this time, the refrigerant is prevented from circulating in the refrigerant line 40 to prevent heat exchange between the refrigerant and the coolant through the reservoir 11 on the electrical component side and the battery chiller 24. Through this, the present invention can cool the coolant only with outside air through the radiator 31, thereby cooling the battery 23 and the electrical components 13 with outside air.

이에 따라, 밸브 장치(60)는 일실시예로서, 도 11에 도시된 바와 같이, 스템(200)에서 하우징(100)의 제1구간(S1)에 해당되는 포트 중 제3포트(130)에서 제1포트(110)로 냉각수가 유통되고, 하우징(100)의 제2구간(S2)에 해당되는 포트중 제4포트(140)를 통해 유입된 냉각수가 연통홀(220)을 통해 제1구간(S1)의 제2포트(120)에 유통되는 흐름이 형성될 수 있다. 이를 통해, 상술한 배터리와 전장부품을 외기로 냉각하는 열관리 모드를 구현할 수 있다.Accordingly, the valve device 60 is an embodiment, and as shown in FIG. 11, the third port 130 of the ports corresponding to the first section S1 of the housing 100 in the stem 200 Coolant is distributed through the first port 110, and coolant flowing in through the fourth port 140 of the ports corresponding to the second section (S2) of the housing 100 flows into the first section through the communication hole 220. A flow distributing to the second port 120 of (S1) may be formed. Through this, it is possible to implement a thermal management mode in which the above-described battery and electrical components are cooled by outdoor air.

한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 제어기(M)는 전장부품(13) 폐열을 회수하며 실내 난방시, 제1워터펌프(12)를 구동시키고, 밸브 장치(60)를 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 각기 냉각수가 순환되고, 냉각수가 라디에이터(31)를 바이패스되도록 하며, 압축기(41)가 구동된 상태에서 제1팽창기(43a)의 경우 팽창되며, 제2팽창기(43b)와 제3팽창기(43c)의 경우 폐쇄되도록 제어한다. 여기서, 여기서, 냉매밸브(50)의 경우 실내 컨덴서(45)를 통과한 냉매가 압축기(41)에 유통되도록 제어될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 12, the controller M recovers waste heat from the electrical components 13, drives the first water pump 12 when heating the room, and operates the valve device 60 in the first coolant line ( 10) and the second coolant line 20, respectively, coolant is circulated, the coolant bypasses the radiator 31, and in the case of the first expander 43a when the compressor 41 is driven, it is expanded, and the first expander 43a is expanded. The second expander (43b) and the third expander (43c) are controlled to be closed. Here, in the case of the refrigerant valve 50, the refrigerant that has passed through the indoor condenser 45 can be controlled to distribute to the compressor 41.

즉, 실내를 난방시, 압축기(41)에서 유출된 고온 고압 상태의 냉매가 실내 컨덴서(45)로 유입되어 실내 컨덴서(45)에서 응축되어 방열하고, 외기 또는 내기가 실내 컨덴서(45)를 통과함에 따라 방열된 열과 열교환하여 승온된 후 실내에 공급되어 실내를 난방시킬 수 있다. 이때, 실내 난방을 보충하기 위해 PTC히터(H)가 함께 구동될 수 있다.That is, when heating the room, the high-temperature, high-pressure refrigerant flowing out of the compressor 41 flows into the indoor condenser 45 and is condensed in the indoor condenser 45 to dissipate heat, and outdoor air or internal air passes through the indoor condenser 45. As a result, the temperature is raised by exchanging heat with the radiated heat and then supplied to the room to heat the room. At this time, the PTC heater (H) may be operated together to supplement indoor heating.

이와 더불어, 냉매라인(40)에서 제1팽창기(43a)의 경우 팽창되고, 제2팽창기(43b)의 경우 개방되며, 제3팽창기(43c)의 경우 폐쇄됨에 따라, 실내 컨덴서(45)를 통과한 냉매가 제1팽창기(43a)에서 팽창된 후 전장부품 열교환기(14)를 통해 제1냉각수라인(10)의 냉각수와 열교환되어 냉각수가 냉각된다. 이로 인해, 전장부품(13)은 제1워터펌프(12)의 구동에 의해 제1냉각수라인(10)에 순환되는 냉각수에 의해 냉각될 수 있으며, 전장부품 측 리저버(11)에서 전장부품(13)을 냉각하여 승온된 냉각수와 냉매가 열교환됨에 따라 증발이 원활해진다.In addition, as the refrigerant line 40 expands in the case of the first expander (43a), opens in the case of the second expander (43b), and closes in the case of the third expander (43c), it passes through the indoor condenser (45). After a refrigerant is expanded in the first expander (43a), it exchanges heat with the coolant in the first coolant line (10) through the electrical component heat exchanger (14), thereby cooling the coolant. As a result, the electrical components 13 can be cooled by the coolant circulated in the first coolant line 10 by driving the first water pump 12, and the electrical components 13 are stored in the reservoir 11 on the electrical component side. ), evaporation becomes smoother as the coolant and refrigerant, which have been heated up, exchange heat.

또한, 제1냉각수라인(10) 내의 냉각수가 라디에이터(31)에 순환되지 않기에 전장부품 측 리저버(11)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환 효율이 확보되고, 제3팽창기(43c)가 폐쇄 동작되어 증발기(44)를 통한 냉각공기가 형성되지 않는다.In addition, since the coolant in the first coolant line 10 does not circulate to the radiator 31, heat exchange efficiency between the refrigerant and the coolant is secured in the reservoir 11 on the electric parts side, and the third expander 43c is closed and operated to Cooling air is not formed through (44).

이에 따라, 밸브 장치(60)는 일실시예로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 스템(200)에서 하우징(100)의 제1구간(S1)에 해당되는 포트 중 제3포트(130)에서 제2포트(120)로 냉각수가 유통되고, 하우징(100)의 제2구간(S2)에 해당되는 포트중 제5포트(150)를 통해 유입된 냉각수가 연통홀(220)을 통해 제1구간(S1)의 제1포트(110)에 유통되는 흐름이 형성될 수 있다. 이를 통해, 상술한 전장부품 폐열을 회수하며 실내 난방하는 열관리 모드를 구현할 수 있다.Accordingly, the valve device 60 is an embodiment, and as shown in FIG. 13, the third port 130 of the ports corresponding to the first section S1 of the housing 100 in the stem 200 Cooling water is distributed through the second port 120, and coolant flowing in through the fifth port 150 among the ports corresponding to the second section S2 of the housing 100 flows into the first section through the communication hole 220. A flow distributing to the first port 110 of (S1) may be formed. Through this, it is possible to implement a thermal management mode that recovers waste heat from electrical components and heats the room.

한편, 제어기(M)는 배터리(23)의 냉각 및 실내 난방시, 제1워터펌프(12)의 구동을 중지시키고, 제2워터펌프(22)를 구동시킨다.Meanwhile, when cooling the battery 23 and heating the room, the controller M stops driving the first water pump 12 and drives the second water pump 22.

즉, 실내를 난방시 동일하게 압축기(41)에서 유출된 고온 고압 상태의 냉매가 실내 컨덴서(45)로 유입되어 실내 컨덴서(45)에서 응축되어 방열하고, 외기 또는 내기가 실내 컨덴서(45)를 통과함에 따라 방열된 열과 열교환하여 승온된 후 실내에 공급되어 실내를 난방시킬 수 있다. 이때, 실내 난방을 보충하기 위해 PTC히터(H)가 함께 구동될 수 있다.That is, when heating the room, the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the compressor 41 flows into the indoor condenser 45 and is condensed in the indoor condenser 45 to radiate heat, and the outside air or internal air flows through the indoor condenser 45. As it passes, it exchanges heat with the radiated heat, raises the temperature, and is then supplied indoors to heat the room. At this time, the PTC heater (H) may be operated together to supplement indoor heating.

또한, 냉매라인(40)에서 제1팽창기(43a)의 경우 팽창되고, 제2팽창기(43b)와 제3팽창기(43c)의 경우 폐쇄됨에 따라 실내 컨덴서(45)를 통과한 냉매가 제1팽창기(43a)에서 팽창되되 제1워터펌프(12)의 구동이 중지됨으로써 전장부품 측 리저버(11)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환이 이루어지지 않고, 배터리 칠러(24)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환이 수행되어 제2냉각수라인(20)의 냉각수가 냉각되도록 한다. 여기서, 냉매밸브(50)의 경우 실내 컨덴서(45)를 통과한 냉매가 배터리 칠러(24) 측으로 유통되도록 제어될 수 있으며, 제1팽창기(43a)가 개방되도록 하고, 제2팽창기(43b)에서 팽창 동작되도록 하여 배터리 칠러(24)에서 냉매와 냉각수 간이 열교환이 수행되도록 할 수 있다. 이를 통해, 실내 난방을 수행하면서 배터리(23)의 냉각을 함께 수행할 수 있다.In addition, as the refrigerant line 40 expands in the case of the first expander (43a) and closes in the case of the second expander (43b) and the third expander (43c), the refrigerant passing through the indoor condenser 45 flows into the first expander. Although it is expanded at (43a), the operation of the first water pump 12 is stopped, so heat exchange between the refrigerant and the coolant does not occur in the reservoir 11 on the electric component side, and heat exchange between the refrigerant and the coolant is performed in the battery chiller 24. Allow the coolant in the second coolant line 20 to cool. Here, in the case of the refrigerant valve 50, the refrigerant that has passed through the indoor condenser 45 can be controlled to flow to the battery chiller 24, the first expander 43a is opened, and the second expander 43b is opened. By performing an expansion operation, heat exchange can be performed between the refrigerant and the coolant in the battery chiller 24. Through this, cooling of the battery 23 can be performed simultaneously while heating the room.

한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 제어기(M)는 전장부품(13)과 배터리(23)의 폐열을 이용한 실내 난방시, 제1워터펌프(12)와 제2워터펌프(22)를 구동시키고, 밸브 장치(60)를 제어하여 배터리(23) 및 배터리 칠러(24)를 통과한 냉각수가 전장부품(13) 및 전장부품 측 리저버(14)에 유통되도록 하며, 압축기(41)가 구동된 상태에서 제1팽창기(43a)의 경우 팽창 동작되고, 냉매밸브(50)를 제어하여 컨덴서를 통과한 냉매가 배터리 칠러(24)를 패스하여 압축기(41)에 유통되도록 한다.Meanwhile, as shown in FIG. 14, the controller (M) drives the first water pump 12 and the second water pump 22 when heating the room using the waste heat of the electrical components 13 and the battery 23. and controls the valve device 60 so that the coolant that has passed through the battery 23 and the battery chiller 24 is distributed to the electric parts 13 and the reservoir 14 on the electric parts side, and the compressor 41 is driven. In this state, the first expander (43a) is expanded and the refrigerant valve (50) is controlled to allow the refrigerant that has passed through the condenser to pass through the battery chiller (24) and be distributed to the compressor (41).

즉, 전장부품(13)과 배터리(23)의 폐열을 이용한 실내 난방시, 밸브 장치(60)에 의해 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)이 하나의 냉각수 유통 경로를 형성함에 따라 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 공용되어 유통된다. 또한, 라디에이터(31) 측으로 냉각수가 유통되지 않도록 함으로써, 제1워터펌프(12)와 제2워터펌프(22)의 동작에 의해 배터리(23)를 1차 냉각한 냉각수가 전장부품(13)을 2차 냉각하게 된다.That is, when heating the room using the waste heat of the electrical components 13 and the battery 23, the first coolant line 10 and the second coolant line 20 form one coolant distribution path by the valve device 60. Accordingly, the coolant is shared and distributed through the first coolant line 10 and the second coolant line 20. In addition, by preventing the coolant from flowing to the radiator 31, the coolant that primarily cooled the battery 23 through the operation of the first water pump 12 and the second water pump 22 cools the electrical components 13. Secondary cooling occurs.

또한, 압축기(41)에서 유출된 고온 고압 상태의 냉매가 실내 컨덴서(45)로 유입되어 실내 컨덴서(45)에서 응축되어 방열하고, 외기 또는 내기가 실내 컨덴서(45)를 통과함에 따라 방열된 열과 열교환하여 승온된 후 실내에 공급되어 실내를 난방시킬 수 있다. 이때, 실내 난방을 보충하기 위해 PTC히터(H)가 함께 구동될 수 있다.In addition, the high-temperature, high-pressure refrigerant flowing out of the compressor 41 flows into the indoor condenser 45 and is condensed in the indoor condenser 45 to radiate heat, and as outdoor or internal air passes through the indoor condenser 45, the radiated heat and The temperature is raised through heat exchange and then supplied indoors to heat the room. At this time, the PTC heater (H) may be operated together to supplement indoor heating.

특히, 냉매라인(40)에서 제1팽창기(43a)의 경우 팽창됨에 따라 압축기(41)에서 압축된 냉매가 실내 컨덴서(45)를 통과 후 제1팽창기(43a)에서 팽창된 후 전장부품 열교환기(14)를 통해 제1냉각수라인(10)의 냉각수와 열교환된다. 이로 인해, 제1냉각수라인(10) 및 제2냉각수라인(20)에 순환되어 전장부품(13) 및 배터리(23)와 열교환한 냉각수가 전장부품 측 리저버(11)를 통해 냉매와 열교환됨으로써 냉매가 전장부품(13)과 배터리(23)에서 발생된 열을 흡열하게 된다. 이렇게, 전장부품(13)과 배터리(23)의 열을 흡열한 냉매는 배터리 칠러(24)를 패스하여 압축기(41)에 유통됨에 따라 냉매 시스템의 차압이 감소되어 난방 효율도 향상된다.In particular, as the first expander (43a) expands in the refrigerant line (40), the refrigerant compressed in the compressor (41) passes through the indoor condenser (45), expands in the first expander (43a), and then enters the electrical component heat exchanger. Heat is exchanged with the coolant of the first coolant line (10) through (14). As a result, the coolant that circulates in the first coolant line 10 and the second coolant line 20 and exchanges heat with the electrical components 13 and the battery 23 exchanges heat with the refrigerant through the reservoir 11 on the electrical component side, thereby It absorbs heat generated from the electrical components 13 and the battery 23. In this way, the refrigerant that absorbs the heat from the electrical components 13 and the battery 23 passes through the battery chiller 24 and is distributed to the compressor 41, thereby reducing the differential pressure of the refrigerant system and improving heating efficiency.

이에 따라, 밸브 장치(60)는 일실시예로서, 도 15에 도시된 바와 같이, 스템(200)에서 하우징(100)의 제1구간(S1)에 해당되는 포트 중 제3포트(130)에서 제1포트(110)로 냉각수가 유통되고, 하우징(100)의 제2구간(S2)에 해당되는 포트중 제5포트(150)를 통해 유입된 냉각수가 연통홀(220)을 통해 제1구간(S1)의 제2포트(120)에 유통되는 흐름이 형성될 수 있다. 이를 통해, 상술한 전장부품과 배터리의 폐열을 이용한 실내 난방하는 열관리 모드를 구현할 수 있다.Accordingly, the valve device 60 is an embodiment, and as shown in FIG. 15, the third port 130 of the ports corresponding to the first section S1 of the housing 100 in the stem 200 Cooling water is distributed through the first port 110, and coolant flowing in through the fifth port 150 among the ports corresponding to the second section S2 of the housing 100 flows into the first section through the communication hole 220. A flow distributing to the second port 120 of (S1) may be formed. Through this, it is possible to implement a thermal management mode that heats the room using the waste heat of the electrical components and batteries described above.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 밸브 장치(60) 및 이를 이용한 열관리 모듈은 복수의 냉각수 회로를 하나의 밸브로 통합하여 컴팩트화함으로써 제조적인 측면에서 유리하며 사이즈가 컴팩트해지면서 공간 활용도가 향상되는 효과를 갖는다.The valve device 60 with the above-described structure and the thermal management module using the same are advantageous in terms of manufacturing by integrating a plurality of coolant circuits into one valve and making it compact, and the compact size improves space utilization. have

또한, 각종 열관리 모드에 따라 각 냉각수라인에 순환되는 냉각수와 냉매라인(40)에 순환되는 냉매의 열교환을 통해, 전장부품(13) 및 배터리(23)의 냉각, 전장부품(13) 및 배터리(23)의 폐열을 활용한 실내 난방을 포함하여 열관리 효율성이 향상됨에 따라, 전동화 모빌리티의 주행거리를 확보할 수 있다.In addition, through heat exchange between the coolant circulating in each coolant line and the refrigerant circulating in the refrigerant line 40 according to various heat management modes, the cooling of the electrical components 13 and the battery 23, the electrical components 13 and the battery ( 23) As heat management efficiency improves, including indoor heating using waste heat, the driving range of electric mobility can be secured.

본 발명은 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.Although the present invention has been shown and described in relation to specific embodiments, it is known in the art that the present invention can be modified and changed in various ways without departing from the technical spirit of the invention as provided by the following claims. This will be self-evident to those with ordinary knowledge.

100:하우징 110:제1포트
120:제2포트 130:제3포트
140:제4포트 150:제5포트
160:제6포트 200:스템
200a:몸체부 200b:연장부
210:유통홀 211:제1유통홀
212:제2유통홀 220:연통홀
300:씰 310:관통홀
S1:제1구간 S2:제2구간
10:제1냉각수라인 11:전장부품 측 리저버
12:제1워터펌프 13:전장부품
14:전장부품 열교환기 20:제2냉각수라인
21:배터리 측 리저버 22:제2워터펌프
23:배터리 24:배터리 칠러
25:수가열히터 30:제3냉각수라인
31:라디에이터 40:냉매라인
41:압축기 42:실외 컨덴서
43:팽창기 43a:제1팽창기
43b:제2팽창기 43c:제3팽창기
44:증발기 45:실내 컨덴서
50:냉매밸브 60:밸브 장치
M:제어기 H:PTC히터
100: Housing 110: First port
120: 2nd port 130: 3rd port
140: Port 4 150: Port 5
160: Port 6 200: Stem
200a: body portion 200b: extension portion
210: Distribution Hall 211: First Distribution Hall
212: Second distribution hall 220: Communication hall
300: Seal 310: Through hole
S1: 1st section S2: 2nd section
10: First coolant line 11: Reservoir on electrical parts side
12: First water pump 13: Electrical parts
14: Electrical component heat exchanger 20: Second coolant line
21: Battery side reservoir 22: Second water pump
23:Battery 24:Battery chiller
25: Water heater 30: Third coolant line
31: Radiator 40: Refrigerant line
41: Compressor 42: Outdoor condenser
43: expander 43a: first expander
43b: second expander 43c: third expander
44: Evaporator 45: Indoor condenser
50: Refrigerant valve 60: Valve device
M: Controller H: PTC heater

Claims (19)

내부공간을 가지고, 냉각수가 유통되는 복수의 포트가 제1구간과 제2구간으로 분할되어 각 구간 별로 이격 배치된 하우징;
하우징의 내부공간에 회전될 수 있도록 마련되고, 복수의 포트 중 제1구간의 포트와 제2구간의 포트에 각기 매칭되는 복수의 유통홀이 형성되며, 제1구간과 제2구간에 매칭되는 유통홀 중 어느 하나를 연통시키는 연통홀이 형성된 스템; 및
하우징과 스템 사이에 개재되고, 스템의 각 유통홀에 매칭되는 관통홀이 형성된 씰;을 포함하는 밸브 장치.
A housing having an internal space and a plurality of ports through which coolant is distributed are divided into a first section and a second section and spaced apart for each section;
It is provided so that it can be rotated in the internal space of the housing, and a plurality of distribution holes matching the ports of the first section and the ports of the second section are formed among the plurality of ports, and the distribution holes matching the first section and the second section are formed. A stem having a communication hole communicating with one of the holes; and
A valve device comprising a seal interposed between the housing and the stem and having a through hole matching each distribution hole of the stem.
청구항 1에 있어서,
하우징은 제1구간에서 전장부품 측 리저버에 연결된 제1포트, 배터리 측 리저버에 연결된 제2포트, 배터리 칠러에 연결된 제3포트가 형성되고, 제2구간에서 라디에이터 입출구에 각기 연결된 제4포트 및 제5포트가 형성된 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
In claim 1,
The housing has a first port connected to the reservoir on the electric component side in the first section, a second port connected to the reservoir on the battery side, and a third port connected to the battery chiller, and a fourth port and a third port connected to the radiator inlet and outlet in the second section. A valve device characterized in that 5 ports are formed.
청구항 2에 있어서,
하우징에는 전장부품 열교환기가 연결된 제6포트가 라디에이터 입구에 연결된 제4포트에서 분기되도록 연결된 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
In claim 2,
A valve device characterized in that the sixth port to which the electrical component heat exchanger is connected is connected to the housing so that it branches off from the fourth port connected to the radiator inlet.
청구항 3에 있어서,
스템은 제1구간에 대응되며 제1구간의 각 포트를 연결시키는 제1유통홀과 제1구간의 포트와 연통홀을 연결시키는 제2유통홀이 형성된 몸체부와, 몸체부에서 연장되어 제2구간에 대응되며 둘레를 따라 일정길이 연장되어 제2구간의 특정 포트를 폐쇄시키는 연장부로 구성된 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
In claim 3,
The stem corresponds to the first section and has a body portion formed with a first distribution hole connecting each port of the first section and a second distribution hole connecting the port and the communication hole in the first section, and a second extending from the body portion. A valve device characterized in that it consists of an extension part that corresponds to the section and extends a certain length along the circumference to close a specific port in the second section.
청구항 4에 있어서,
스템의 몸체부에는 제1포트, 제2포트, 제3포트 중 두 개의 포트에 연결되는 복수의 제1유통홀이 형성됨에 따라 각 제1유통홀이 연통되어 내부에 유통경로가 형성되고, 제1포트, 제2포트, 제3포트 중 나머지 하나의 포트에 연결되는 제2유통홀이 연통홀과 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
In claim 4,
A plurality of first distribution holes connected to two of the first port, second port, and third port are formed in the body portion of the stem, so that each first distribution hole is communicated to form a distribution path inside, A valve device characterized in that the second distribution hole connected to the remaining port among the first port, second port, and third port is formed to communicate with the communication hole.
청구항 4에 있어서,
스템의 연장부는 제4포트, 제5포트 중 어느 하나의 포트에 매칭되도록 형성되고, 연장부를 제외한 부분이 제4포트, 제5포트 중 다른 하나의 포트와 연통홀이 연통되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
In claim 4,
The extension part of the stem is formed to match one of the fourth port and the fifth port, and the part excluding the extension part is formed so that the communication hole communicates with the other port of the fourth port and the fifth port. valve device.
청구항 1에 있어서,
씰은 제1씰과 제2씰로 분할되도록 구성되고, 관통홀의 넓이는 유통홀의 넓이보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
In claim 1,
A valve device characterized in that the seal is configured to be divided into a first seal and a second seal, and the area of the through hole is formed to be larger than the area of the distribution hole.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 밸브 장치를 이용한 통합 열관리 시스템에 있어서,
냉각수가 순환되고, 전장부품 측 리저버, 제1워터펌프, 전장부품, 전장부품 열교환기를 포함하는 제1냉각수라인;
냉각수가 순환되고, 배터리 측 리저버, 제2워터펌프, 배터리, 배터리 칠러를 포함하는 제2냉각수라인;
제1냉각수라인에서 분기되고, 라디에이터가 마련된 제3냉각수라인;
냉매가 순환되고, 압축기, 실외 컨덴서, 팽창기, 증발기를 포함하며, 전장부품 열교환기와 배터리 칠러에 연결되어 냉매와 냉각수가 열교환되는 냉매라인;
냉매라인에서 실외 컨덴서의 후방에 마련되어 냉매가 배터리 칠러와 압축기에 선택적으로 유통되도록 하는 냉매밸브; 및
제1냉각수라인, 제2냉각수라인, 제3냉각수라인에 유통되는 냉각수의 유통방향을 선택적으로 전환하여 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브 장치;를 포함하는 열관리 시스템.
In the integrated thermal management system using the valve device of any one of claims 1 to 6,
A first coolant line through which coolant circulates and includes an electrical component side reservoir, a first water pump, an electrical component, and an electrical component heat exchanger;
a second coolant line through which coolant circulates and includes a battery side reservoir, a second water pump, a battery, and a battery chiller;
a third coolant line branched from the first coolant line and equipped with a radiator;
A refrigerant line through which the refrigerant circulates, includes a compressor, outdoor condenser, expander, and evaporator, and is connected to the electric component heat exchanger and the battery chiller to exchange heat between the refrigerant and coolant;
A refrigerant valve provided behind the outdoor condenser in the refrigerant line to selectively distribute refrigerant to the battery chiller and compressor; and
A thermal management system comprising a valve device that controls the flow of coolant by selectively changing the flow direction of the coolant distributed in the first coolant line, the second coolant line, and the third coolant line.
청구항 8에 있어서,
냉매라인에는 압축기와 전장부품 열교환기 사이에 실내 컨덴서가 더 포함된 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 8,
A heat management system characterized in that the refrigerant line further includes an indoor condenser between the compressor and the heat exchanger for electrical components.
청구항 9에 있어서,
냉매라인의 팽창기는 실내 컨덴서와 전장부품 열교환기 사이에 위치된 제1팽창기, 실외 컨덴서와 배터리 칠러 사이에 위치된 제2팽창기, 증발기 이전에 위치된 제3팽창기를 포함하여 복수 구성된 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 9,
The refrigerant line expander is characterized in that it is composed of a plurality of expanders, including a first expander located between the indoor condenser and the electric component heat exchanger, a second expander located between the outdoor condenser and the battery chiller, and a third expander located before the evaporator. Thermal management system.
청구항 10에 있어서,
밸브 장치는 전장부품 측 리저버 측, 배터리 측 리저버 측, 전장부품 열교환기 측, 배터리 칠러 측으로 냉각수의 유통방향을 전환하고, 전장부품 열교환기를 통과한 냉각수가 라디에이터에 유통되거나 바이패스되도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 10,
The valve device switches the distribution direction of the coolant to the reservoir side on the electric parts side, the reservoir side on the battery side, the heat exchanger side of the electric parts, and the battery chiller, and allows the coolant that passed through the heat exchanger of the electric parts to be distributed to the radiator or bypassed. thermal management system.
청구항 10에 있어서,
열관리 모드에 따라 밸브, 워터펌프, 압축기, 팽창기를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 10,
A thermal management system further comprising a controller that controls the valve, water pump, compressor, and expander according to the thermal management mode.
청구항 12에 있어서,
제어기는 전장부품을 외기로 냉각시, 제1워터펌프를 구동시키며, 밸브 장치를 제어하여 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각기 냉각수가 순환되고, 라디에이터에 냉각수가 유통되도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 12,
The controller drives the first water pump when cooling the electrical components with external air, and controls the valve device to circulate coolant in the first coolant line and the second coolant line, respectively, and to distribute the coolant to the radiator. Thermal management system.
청구항 13에 있어서,
제어기는 배터리를 냉각시, 제2워터펌프를 구동시키고, 압축기가 구동된 상태에서 냉매맬브를 제어하여 냉매가 배터리 칠러에 유통되도록 하며, 제1팽창기의 경우 개방되고 제2팽창기의 경우 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 13,
When cooling the battery, the controller drives the second water pump and controls the refrigerant valve while the compressor is running so that the refrigerant is distributed to the battery chiller. The first expander is opened and the second expander is expanded. A thermal management system characterized by control.
청구항 12에 있어서,
제어기는 실내 냉방시, 제3팽창기가 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 12,
A thermal management system wherein the controller controls the third expander to expand when cooling the room.
청구항 12에 있어서,
제어기는 배터리와 전장부품을 외기로 냉각시, 제1워터펌프와 제2워터펌프를 구동시키고, 밸브 장치를 제어하여 배터리 및 배터리 칠러를 통과한 냉각수가 전장부품 및 전장부품 열교환기에 유통되고, 라디에이터에 냉각수가 유통되도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 12,
When the battery and electrical components are cooled by outdoor air, the controller drives the first and second water pumps and controls the valve device so that the coolant that has passed through the battery and battery chiller is distributed to the electrical components and the heat exchanger of the electrical components, and the radiator A thermal management system characterized in that coolant is distributed to.
청구항 12에 있어서,
제어기는 전장부품 폐열을 회수하며 실내 난방시, 제1워터펌프를 구동시키고, 밸브 장치를 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각기 냉각수가 순환되고, 냉각수가 라디에이터를 바이패스되도록 하며,
압축기가 구동된 상태에서 제1팽창기의 경우 팽창되며, 제2팽창기와 제3팽창기의 경우 폐쇄되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 12,
The controller recovers waste heat from electrical components, drives the first water pump during indoor heating, and uses a valve device to circulate coolant through the first and second coolant lines, respectively, and allow the coolant to bypass the radiator.
A thermal management system that controls the first expander to expand while the compressor is running, and the second and third expanders to close.
청구항 17에 있어서,
제어기는 배터리의 냉각 및 실내 난방시, 제1워터펌프의 구동을 중지시키고, 제2워터펌프를 구동시키는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 17,
A heat management system characterized in that the controller stops the operation of the first water pump and operates the second water pump when cooling the battery and heating the room.
청구항 12에 있어서,
제어기는 전장부품과 배터리의 폐열을 이용한 실내 난방시, 제1워터펌프와 제2워터펌프를 구동시키고, 밸브 장치를 제어하여 배터리 및 배터리 칠러를 통과한 냉각수가 전장부품 및 전장부품 열교환기에 유통되도록 하며,
압축기가 구동된 상태에서 제1팽창기의 경우 팽창 동작되고, 냉매밸브를 제어하여 컨덴서를 통과한 냉매가 배터리 칠러를 패스하여 압축기에 유통되도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
In claim 12,
When heating the room using waste heat from electrical components and batteries, the controller drives the first and second water pumps and controls the valve device so that the coolant that has passed through the battery and battery chiller is distributed to the electrical components and the heat exchanger of the electrical components. And
A thermal management system in which the first expander expands while the compressor is running, and the refrigerant valve is controlled to allow the refrigerant that has passed through the condenser to pass through the battery chiller and be distributed to the compressor.
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