KR19980028408A - Dehumidification Heating for Electric Vehicles - Google Patents
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Abstract
냉각수에 유압을 형성시키기 위한 워터 펌프(21)와, 구동모터나 인버터 회로 등을 열전달 효율이 높은 재질로 둘러싸고 있으면서 구동모터나 인버터 회로 등에서 발생되는 열을 상기한 냉각수를 이용하여 식혀줌으로써 열교환이 이루어지도록 하는 열교환 블럭(22)과, 난방 도관의 입구 부분에 설치되어 있는 전기 발열체의 앞부분에 설치되어 상기한 열교환 블럭으로부터 전송되어 오는 뜨거운 물에 의해 주변의 공기가 더워지도록 하는 히트코어(23)와, 히트코어를 통과한 냉각수가 공랭되도록 한 뒤에 다시 워터 펌프로 되먹임되도록 하는 라디에이터(24)로 이루어지며, 난방을 하는 것이 아니고 단순히 유리창에 낀 습기를 없애고자 하는 경우에는 구동 모터나 인버터 회로에서 발생되는 폐열을 이용하여 공기를 덥혀 줌으로써 전기 에너지의 사용을 절감할 수가 있는 자동차용 제습 난방장치를 제공한다.The water pump 21 for forming the hydraulic pressure in the cooling water, and while the drive motor or inverter circuit is surrounded by a material having high heat transfer efficiency, the heat generated from the drive motor or the inverter circuit and the like is cooled by using the above-mentioned cooling water to perform heat exchange. A heat core block 22 to be heated, and a heat core 23 mounted to the front of the electric heating element installed at the inlet of the heating conduit so that the surrounding air is heated by hot water transferred from the heat exchange block. It consists of a radiator 24 that allows the cooling water passing through the heat core to be air-cooled and then fed back into the water pump, which is generated from the drive motor or inverter circuit when heating is not simply performed and the moisture is to be removed from the window. To reduce the use of electrical energy by heating the air It provides cars for dehumidification heating that can be.
Description
이 발명은 전기 자동차용 제습 난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 난방을 하는 것이 아니고 단순히 유리창에 낀 습기를 없애고자 하는 경우에는 구동 모터나 인버터 회로에서 발생되는 폐열을 이용하여 공기를 덥혀 줌으로써 전기 에너지의 사용을 절감할 수가 있는 자동차용 제습 난방장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dehumidifying heating device for an electric vehicle, and more specifically, to heat the air by using waste heat generated from a drive motor or an inverter circuit in order to remove moisture from a window instead of heating. The present invention relates to a dehumidifying heating device for an automobile capable of reducing energy use.
최근, 전세계의 석유자원에는 한계가 있음에도 불구하고 석유의 소비가 급증함에 따라, 공해발생이 많은 화석 에너지의 사용이 억제되고 화석 에너지의 대체 에너지가 개발되고 있는 추세이다. 이와 같은 추세에따라, 자동차에 있어서도 가솔린 엔진으로부터 동력을 얻는 자동차 대신에 전기로부터 동력을 얻는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)에 대한 연구가 진행되고 있다.Recently, despite the limited petroleum resources around the world, as the consumption of petroleum increases rapidly, the use of high pollution fossil energy is suppressed and alternative energy of fossil energy is being developed. In accordance with such a trend, studies on electric vehicles (EVs), which are powered from electricity instead of automobiles powered by gasoline engines, are being conducted in automobiles.
상기한 전기 자동차에는, 일반 개솔린 자동차와 마찬가지로, 자동차내의 환경을 쾌적하게 유지하기 위한 냉난방 장치가 거의 필수적으로 장착되어야 하는데, 에너지의 효율적인 관리가 가장 중요한 전기 자동차에 있어서 에너지 손실을 최소로 하기 위한 냉난방 장치의 설계는 매우 중요하다.Like the general gasoline, the above-mentioned electric vehicle should be equipped with air-conditioning device for maintaining the environment inside the vehicle comfortably. In the electric vehicle, where the efficient management of energy is the most important, the air-conditioning to minimize energy loss The design of the device is very important.
이와 같은 에너지 효율을 중요시하는 전기 자동차용 냉난방 장치에 관한 기술로서, 대한민국 실용신안등록출원 공고번호 제96-7121호(공고일자: 서기 1996년 8월 22일)의 전기 자동차용 냉난방 장치가 개시된 바 있다.As a technology for an electric vehicle heating and cooling device that places importance on such energy efficiency, the Korean Utility Model Application Publication No. 96-7121 (published date: August 22, 1996) discloses an electric vehicle heating and cooling device. have.
그러나, 상기한 대한민국 실용신안등록출원 공고번호 제96-7121호는 명세서상에서 난방에 대해서만 언급이 되어 있을 뿐, 냉방과 난방의 절환과정 및 냉방과정에 대해서는 제대로 설명해주고 있지 못하는 단점이 있다.However, the Republic of Korea Utility Model Application Publication No. 96-7121 mentioned above only mentions the heating in the specification, there is a disadvantage that does not properly explain the switching process and cooling process of cooling and heating.
따라서, 첨부된 도면을 참조로 하여, 종래의 전기 자동차용 냉난방 장치에 대하여 좀더 정확하면서도 상세하게 설명하기로 한다.Therefore, with reference to the accompanying drawings, a conventional electric vehicle heating and cooling device will be described more precisely and in detail.
도 1은 종래의 전기 자동차용 냉난방 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional heating and cooling device for an electric vehicle.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 전기 자동차용 냉난방 장치의 구성은, 흡기 도관(11)과, 상기한 흡기 도관(11)의 입구에 설치되어 있는 블로워 팬(12)과, 상기한 흡기 도관(11)의 후단부에 설치되어 있는 증발기(13)와, 상기한 증발기(13)를 거쳐 공기가 2갈래로 갈라져서 유입되도록 하기 위한 냉방 도관(14) 및 난방 도관(15)과, 운전자가 상기한 냉방 도관(14) 및 난방 도관(15) 중에서 어느 하나의 도관을 선택하여 공기를 유입시킬 수 있도록 하기 위한 도어 스위치(16)와, 상기한 난방 도관(15)의 입구 부분에 설치되어 있는 전기 발열체(17)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the structure of the conventional heating and cooling device for an electric vehicle includes an intake conduit 11, a blower fan 12 provided at an inlet of the intake conduit 11, and the intake An evaporator 13 installed at the rear end of the conduit 11, a cooling conduit 14 and a heating conduit 15 for allowing the air to split into two branches through the evaporator 13 and the driver A door switch 16 for selecting one of the cooling conduits 14 and heating conduits 15 to allow air to be introduced therein, and an inlet portion of the heating conduits 15. It is made of an electric heating element (17).
상기한 구성에 의한, 종래의 전기 자동차용 냉난방장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.According to the above configuration, the operation of a conventional electric vehicle air conditioner is performed as follows.
운전자가 냉방 스위치(도시되지 않음)를 온시키면, 기구적으로 이와 연동하여 난방 스위치(도시되지 않음)가 오프됨으로써 전기 발열체(17)의 동작이 중지되어 더운공기의 생성이 중지되고, 블로워 팬(12)에 전원이 인가되어 블로워 팬(12)이 구동됨으로써 흡기 도관(11)으로 많은 양의 공기가 유입됨과 동시에, 컴프레셔 모터(도시되지 않음)가 구동됨으로써 컴프레셔(도시되지 않음)에 의해 압축되어진 냉매가 증발기(13)로 보내진다.When the driver turns on the cooling switch (not shown), the heating switch (not shown) is mechanically turned off so that the operation of the electric heating element 17 is stopped, and the generation of hot air is stopped, and the blower fan ( 12 is applied to the blower fan 12 to drive a large amount of air into the intake conduit 11, and at the same time the compressor motor (not shown) is driven to be compressed by a compressor (not shown) The refrigerant is sent to the evaporator 13.
상기한 압축 냉매는 증발기(13)를 거치면서 기화되는 과정에서 주변의 열을 빼앗아 버리기 때문에, 흡기 도관(11)으로 유입되는 공기는 찬공기로 변하게 된다.Since the compressed refrigerant deprives the surrounding heat in the process of evaporation while passing through the evaporator 13, the air flowing into the intake conduit 11 is changed into cold air.
이때 운전자는 도어 스위치(16)를 조절함으로써 냉방 도관(14)으로 유입되는 찬공기의 양을 조절할 수가 있게 된다.At this time, the driver can adjust the amount of cold air flowing into the cooling conduit 14 by adjusting the door switch 16.
만약, 운전자가 난방 스위치(도시되지 않음)를 온시키면, 기구적으로 이와 연동하여 냉방 스위치가 오프됨으로써 증발기(13)의 동작이 중지되어 찬공기의 생성이 중지되고, 블로워 팬(12)에 전원이 인가되어 블로워 팬(12)이 구동됨으로써 흡기 도관(11)으로 많은 양의 공기가 유입됨과 동시에, 전기 발열체(17)에 전원이 인가되어 전기 발열체(17)가 발열됨으로써 온방 도관(15)으로 유입되는 공기가 더워지게 된다.If the driver turns on the heating switch (not shown), the cooling switch is mechanically turned off so that the operation of the evaporator 13 is stopped and the generation of cold air is stopped, and the blower fan 12 is powered on. When the blower fan 12 is driven to introduce a large amount of air into the intake conduit 11, power is applied to the electric heating element 17 to generate heat to the heating conduit 15. The incoming air becomes hot.
상기한 전기 발열체(17)로서는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자가 사용되는데, PTC 소자는 동작온도 이하에서는 저항값이 작아지다가 동작온도 이후부터는 저항값이 급격하게 커지게 됨으로써 전기 에너지를 모두 열 에너지로 소비해 버리는 동작특성을 갖는 소자이다.As the electric heating element 17, a PTC (Positive Temperature Coefficient) element is used. The PTC element has a small resistance value below the operating temperature, and a large resistance value rapidly increases after the operating temperature, thereby converting all electrical energy into thermal energy. It is an element having an operating characteristic that is consumed.
운전자는 도어 스위치(16)를 조절함으로써 난방 도관(15)으로 유입되는 더운 공기의 양을 조절할 수가 있게 된다.The driver can adjust the amount of hot air entering the heating conduit 15 by adjusting the door switch 16.
그러나 상기한 종래의 전기 자동차용 냉난방 장치는, 냉방을 하는 과정에서 차외부와 실내와의 온도차가 발생되어 유리창에 습기가 서리게 되는 경우에, 운전자가 상기한 습기를 없애고자 온방을 하게 되면, 발열체가 동작온도에 이르는 동안 많은 양의 전기 에너지를 소비해버리는 문제점이 있다.However, when the temperature difference between the outside of the car and the inside of the vehicle is generated and moisture is frosted on the windshield, the conventional heating and cooling device for an electric vehicle, when the driver warms up to remove the above moisture, There is a problem in that the heating element consumes a large amount of electrical energy while reaching the operating temperature.
이러한 단점은 전기 에너지의 소비를 최소화시키는 것이 최선의 과제인 전기 자동차에서는 아주 치명적인 결함이 될 수도 있다.These drawbacks can be very fatal for electric vehicles, where minimizing the consumption of electrical energy is the best task.
이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 난방을 하는 것이 아니고 단순히 유리창에 낀 습기를 없애고자 하는 경우에는 구동 모터나 인버터 회로에서 발생되는 폐열을 이용하여 공기를 덥혀 줌으로써 전기 에너지의 사용을 절감할 수가 있는 자동차용 제습 난방장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to heat the air by using waste heat generated from a drive motor or an inverter circuit in order to remove moisture from the glass window instead of heating. An object of the present invention is to provide a dehumidifying heating device for an automobile that can reduce the use of electric energy.
도 1은 종래의 전기 자동차용 냉난방장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional heating and cooling device for an electric vehicle.
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 제습 난방장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a dehumidifying heating device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 흡기도관 12 : 블로워 팬11: intake pipe 12: blower fan
13 : 증발기 14 : 냉방도관13: evaporator 14: cooling conduit
15 : 난방도관 16 : 도어 스위치15 heating conduit 16 door switch
17 : 전기 발열체 21 : 워터펌프17: electric heating element 21: water pump
22 : 열교환 블럭 23 : 히트코어22: heat exchange block 23: heat core
24 : 라디에이터24: radiator
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 냉각수에 유압을 형성시키기 위한 워터 펌프(water pump)와, 구동모터나 인버터 회로 등을 열전달 효율이 높은 재질로 둘러싸고 있으면서 상기한 구동모터나 인버터 회로 등에서 발생되는 열을 상기한 냉각수를 이용하여 식혀줌으로써 열교환이 이루어지도록 하는 열교환 블럭과, 난방 도관의 입구 부분에 설치되어 있는 전기 발열체의 앞부분에 설치되어 상기한 열교환 블럭으로부터 전송되어 오는 뜨거운 물에 의해 주변의 공기가 더워지도록 하는 히트코어(heat core)와, 상기한 히트코어를 통과한 냉각수가 공랭되도록 한 뒤에 다시 워터 펌프로 되먹임되도록 하는 라디에이터(radiator)로 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention includes a water pump for forming hydraulic pressure in the cooling water, a drive motor, an inverter circuit, and the like, surrounded by a material having high heat transfer efficiency. The heat generated from the inverter circuit or the like is cooled by using the above-mentioned cooling water to exchange heat, and the hot water installed at the front of the electric heating element installed at the inlet of the heating conduit and the hot water transferred from the heat exchange block. It consists of a heat core (heat core) to heat the surrounding air by the air, and the radiator (radiator) to be fed back to the water pump after allowing the cooling water passing through the heat core is air-cooled.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 제습 난방장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a dehumidifying heating device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
이 발명의 실시예에서는 도1에 도시되어 있는 종래의 전기 자동차용 제습 난방장치와 구성 및 기능이 동일한 부분은 동일한 기호를 사용하여 표시하기로 한다.In the embodiment of the present invention, the parts having the same configuration and function as those of the conventional dehumidifying heating apparatus shown in FIG. 1 will be denoted by using the same symbols.
도 2에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 제습 난방장치의 구성은, 흡기 도관(11)과, 상기한 흡기 도관(11)의 입구에 설치되어 있는 블로워 팬(12)과, 상기한 흡기 도관(11)의 후단부에 설치되어 있는 증발기(13)와, 상기한 증발기(13)를 거쳐 공기가 2갈래로 갈라져서 유입되도록 하기 위한 냉방 도관(14) 및 난방 도관(15)과, 운전자가 상기한 냉방 도관(14) 및 난방 도관(15) 중에서 어느 하나의 도관을 선택하여 공기를 유입시킬 수 있도록 하기 위한 도어 스위치(16)와, 상기한 난방 도관(15)의 입구 부분에 설치되어 있는 전기 발열체(17)와,냉각수에 유압을 형성시키기 위한 워터 펌프(21)와, 구동모터나 인버터 회로 등을 열전달 효율이 높은 재질로 둘러싸고 있으면서 상기한 구동모터나 인버터 회로 등에서 발생되는 열을 상기한 냉각수를 이용하여 식혀줌으로써 열교환이 이루어지도록 하는 열교환 블럭(22)과, 상기한 전기 발열체(17)의 앞부분에 설치되어 상기한 열교환 블럭(22)으로부터 전송되어 오는 뜨거운 물에 의해 주변의 공기가 더워지도록 하는 히트코어(23)와, 상기한 히트코어(23)를 통과한 냉각수가 공랭되도록 한 뒤에 다시 워터 펌프(21)로 되먹임되도록 하는 라디에이터(24)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the configuration of the dehumidifying heating apparatus for an electric vehicle according to the embodiment of the present invention includes an intake conduit 11, a blower fan 12 provided at an inlet of the intake conduit 11, and An evaporator (13) installed at the rear end of the intake conduit (11), a cooling conduit (14) and a heating conduit (15) for allowing air to split into two branches through the evaporator (13); A door switch 16 for allowing a driver to select one of the above-described cooling conduits 14 and heating conduits 15 to allow air to flow therein, and an inlet portion of the heating conduits 15. The heat generated by the above-described drive motor or inverter circuit while surrounding the installed electric heating element 17, the water pump 21 for forming hydraulic pressure in the cooling water, and the drive motor or inverter circuit with a material having high heat transfer efficiency. The coolant mentioned above Heat exchange block 22 to heat exchange by cooling and heat and heat the surrounding air to be heated by hot water transmitted from the heat exchange block 22, which is installed in front of the electric heating element 17. A core 23 and a radiator 24 for allowing the cooling water passing through the heat core 23 to be air-cooled and then fed back to the water pump 21.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 제습 난방장치의 작용은 다음과 같다.The operation of the dehumidifying heating device for an electric vehicle according to the embodiment of the present invention by the above configuration is as follows.
운전자가 냉방 스위치(도시되지 않음)를 온시키면, 기구적으로 이와 연동하여 난방 스위치(도시되지 않음)가 오프됨으로써 전기 발열체(17)의 동작이 중지되어 더운공기의 생성이 중지되고, 블로워 팬(12)에 전원이 인가되어 블로워 팬(12)이 구동됨으로써 흡기 도관(11)으로 많은 양의 공기가 유입됨과 동시에, 컴프레셔 모터(도시되지 않음)가 구동됨으로써 컴프레셔(도시되지 않음)에 의해 압축되어진 냉매가 증발기(13)로 보내져서 증발기(13)에서 기화되면서 주변의 열을 빼앗아 버리기 때문에, 흡기 도관(11)으로 유입되는 공기는 찬공기로 변하게 된다.When the driver turns on the cooling switch (not shown), the heating switch (not shown) is mechanically turned off so that the operation of the electric heating element 17 is stopped, and the generation of hot air is stopped, and the blower fan ( 12 is applied to the blower fan 12 to drive a large amount of air into the intake conduit 11, and at the same time the compressor motor (not shown) is driven to be compressed by a compressor (not shown) Since the refrigerant is sent to the evaporator 13 and vaporized in the evaporator 13 to take away the surrounding heat, the air flowing into the intake conduit 11 turns into cold air.
이때 운전자는 도어 스위치(16)를 조절함으로써 냉방 도관(14)으로 유입되는 찬공기의 양을 조절할 수가 있게 된다.At this time, the driver can adjust the amount of cold air flowing into the cooling conduit 14 by adjusting the door switch 16.
냉방과정에서 실내와 실외의 온도차이에 의하여 유리창에 습기가 서리게 되는 경우에, 운전자가 상기한 습기를 없애기 위하여 냉방 스위치와 난방 스위치를 모두 오프시킨 채로 도어 스위치(16)를 조정하여 난방도관(15)을 열어 놓게 되면, 흡기 도관(11)을 통하여 입력되는 공기가 히트코어(23)로부터 발생되는 열에 의해 더워져서 차내로 유입됨으로써 습기가 제거되도록 한다.If moisture is frosted on the glass window due to the temperature difference between indoor and outdoor during the cooling process, the driver adjusts the door switch 16 with both the cooling switch and the heating switch turned off to remove the moisture. When 15) is opened, the air input through the intake conduit 11 is heated by the heat generated from the heat core 23 to be introduced into the vehicle to remove moisture.
상기한 히트코어(23)에는, 워터 펌프(21)의 유압에 의해서 상시 순환되면서 열교환 블럭(22)의 내부에 있는 구동모터나 인버터 회로등으로부터 발생되는 열을 전달받은 냉각수가 유입되어 식혀지게 됨으로써 주변의 공기가 데워지도록 한다.Cooling water, which is constantly circulated by the hydraulic pressure of the water pump 21 and receives heat generated from a drive motor or an inverter circuit inside the heat exchange block 22, is introduced into the heat core 23 to be cooled. Allow the surrounding air to warm up.
상기한 히트코어(23)에서 식혀진 냉각수는 라디에이터(24)로 유입되어 다시한번 더 식혀진 뒤에 워터펌프(21)로 유입됨으로써 계속적으로 순환된다.The coolant cooled in the heat core 23 is continuously circulated by flowing into the radiator 24 and cooling again, and then flowing into the water pump 21.
만약, 운전자가 난방 스위치(도시되지 않음)를 온시키면, 기구적으로 이와 연동하여 냉방 스위치가 오프됨으로써 증발기(13)의 동작이 중지되어 찬공기의 생성이 중지되고, 블로워 팬(12)에 전원이 인가되어 블로워 팬(12)이 구동됨으로써 흡기 도관(11)으로 많은 양의 공기가 유입됨과 동시에, 전기 발열체(17)에 전원이 인가되어 전기 발열체(17)가 발열됨으로써 온방 도관(15)으로 유입되는 공기가 더워지게 된다.If the driver turns on the heating switch (not shown), the cooling switch is mechanically turned off so that the operation of the evaporator 13 is stopped and the generation of cold air is stopped, and the blower fan 12 is powered on. When the blower fan 12 is driven to introduce a large amount of air into the intake conduit 11, power is applied to the electric heating element 17 to generate heat to the heating conduit 15. The incoming air becomes hot.
이때 히트 코어(23)에서 예열된 공기는 상기한 전기 발멸체(17)의 온도가 상승되는 것을 도와주기 때문에 전기 발열체(17)의 동작 효율을 높여줌으로써 전기 에너지의 소비가 절감될 수 있도록 한다.At this time, the air preheated in the heat core 23 helps to increase the temperature of the electric heat generating body 17, thereby increasing the operating efficiency of the electric heating element 17 so that the consumption of electrical energy can be reduced.
운전자는 도어 스위치(16)를 조절함으로써 난방 도관(15)으로 유입되는 더운 공기의 양을 조절할 수가 있게 된다.The driver can adjust the amount of hot air entering the heating conduit 15 by adjusting the door switch 16.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 난방을 하는 것이 아니고 단순히 유리창에 낀 습기를 없애고자 하는 경우에는 구동 모터나 인버터 회로에서 발생되는 폐열을 이용하여 공기를 덥혀 줌으로써 전기 에너지의 사용을 절감할 수 있는 효과를 가진 전기 자동차용 제습 난방장치를 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 전지 자동차용 공기 조화기 분야에서 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, if the heating is not simply to remove moisture trapped in the glass window, it is possible to reduce the use of electric energy by heating the air using waste heat generated from the drive motor or the inverter circuit. It is possible to provide a dehumidifying heating device for an electric vehicle with a possible effect. Such effects of the present invention can be modified and used by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention in the field of air conditioners for battery vehicles.
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| US8805602B2 (en) | 2011-03-30 | 2014-08-12 | Lg Electronics Inc. | Inverter apparatus and electric vehicle having the same |
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