KR20060109509A - 냉각시스템 - Google Patents

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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 냉각시스템(40)은, 냉각제가 라디에이터(43)로부터 모터(31, 32)로 공급되어 상기 모터(31, 32)를 냉각시킨 다음, 상기 냉각제가 순환통로(45) 및 분할유로(46a, 46b)를 통해 엔진(22)의 뱅크(X, Y)들로 공급되어 상기 엔진(22)을 냉각시키는 제1냉각시스템(41); 및 상기 라디에이터(43)로부터 분기통로(52)를 통해 전달되는 냉각제가 라디에이터(53)에 의해 추가로 냉각되고, 상기 냉각된 냉각제가 구동회로(35)로 공급되어 상기 구동회로(35)를 냉각시키도록 하는 제2냉각시스템(51)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 적절한 작동 온도들이 서로 상이한 모터(31, 32), 엔진(22), 및 구동회로(35)를 효율적으로 냉각시킬 수 있고, 상기 냉각시스템의 구성을 단순화하는 것도 가능하다.

Description

냉각시스템{COOLING SYSTEM}
본 발명은 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내연기관, 모터를 포함하는 구동기구, 및 상기 모터를 구동하기 위한 구동회로를 포함하는 하이브리드 시스템에 사용되는 냉각시스템에 관한 것이다.
일본국 특허 공개 공보 제2002-276364호(JP-A-2002-276364)는, 냉각제가 엔진냉각시스템으로부터 분기통로(branch passage)를 통해 모터로 공급되어 상기 모터를 냉각시키는 이러한 냉각시스템의 일 례를 개시하고 있다. 이러한 냉각시스템에 있어서, 분기통로가 연장되는 분기부는 상기 엔진냉각시스템의 라디에이터의 하류에 제공되어, 상기 냉각제가 상기 분기통로를 통해 상기 모터로 전달되도록 한다. 상기 냉각제가 모터용 라디에이터를 이용하여 추가로 냉각된 후, 상기 냉각제는 상기 모터로 전달되고, 상기 모터는 상기 냉각제에 의해 냉각된다. 그 후, 상기 냉각제는 상기 분기부의 하류 부분에서 상기 엔진냉각시스템으로 복귀한다. 따라서, 엔진 및 모터가 효율적으로 냉각된다.
통상적으로, 내연기관 및 모터를 포함하는 하이브리드 시스템에서는, 상기 내연기관, 모터 및 상기 모터를 구동하기 위한 구동회로(예컨대, 인버터회로)를 냉각시켜야만 한다. 상기 내연기관의 적절한 작동 온도 범위, 상기 모터의 적절한 작 동 온도 범위, 및 상기 구동회로의 적절한 작동 온도 범위는 서로 상이하다. 따라서, 이러한 복수의 가열 요소를 효율적으로 냉각시켜, 상기 가열 요소 각각의 온도가 그 적절한 작동 온도 범위 이내에 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 가열 요소들 각각의 온도가 그 적절한 작동 온도 범위 이내에 있도록 복수의 가열 요소들을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 냉각시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은, 구조가 단순한 냉각시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시형태는, 내연기관, 모터를 포함하는 구동기구, 및 상기 모터를 구동하기 위한 구동회로를 포함하는 하이브리드 시스템에 사용되는 냉각시스템에 관한 것이다. 상기 냉각시스템은, 냉각매체를 냉각하기 위한 제1냉각장치를 포함하는 제1냉각시스템을 포함하되, 상기 제1냉각장치에 의해 냉각된 상기 냉각매체는 상기 구동기구로 전달된 다음, 상기 내연기관으로 전달되고, 상기 제1냉각장치로 복귀되어, 상기 구동기구 및 상기 내연기관이 냉각되도록 하며; 상기 냉각매체를 냉각하기 위한 제2냉각장치를 포함하는 제2냉각시스템을 포함하되, 상기 제1냉각장치로부터 전달되는 상기 냉각매체의 일부는 상기 제2냉각장치에 의해 냉각되고, 상기 제2냉각장치에 의해 냉각되는 상기 냉각매체는 상기 구동회로를 통해 상기 제1냉각시스템으로 복귀되어, 상기 구동회로가 냉각되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1실시형태에 따른 냉각시스템의 제1냉각시스템에 있어서, 적절한 작동 온도가 내연기관의 작동 온도보다 낮은 모터를 포함하는 구동기구는 상기 내연기관의 상류에 제공되고, 냉각매체는 순환됨으로써, 상기 구동기구 및 상기 내연기관이 효율적으로 냉각될 수 있다. 또한, 상기 냉각시스템의 제2냉각시스템에 있어서는, 상기 제1냉각시스템의 제1냉각장치로부터 전달되는 냉각매체가 상기 제2냉각장치에 의해 냉각되고, 상기 모터를 구동하기 위한 구동회로는 상기 제2냉각장치에 의해 냉각되는 냉각매체를 이용하여 냉각된다. 그러므로, 적절한 작동 온도가 상기 구동기구의 작동 온도보다 낮고, 상기 내연기관의 작동 온도보다 낮은 상기 구동회로가 효율적으로 냉각될 수 있다. 또한, 상기 제1냉각장치로부터 전달되는 냉각매체는 상기 제2냉각장치에 의해 냉각되기 때문에, 상기 제2냉각장치의 크기가 작게 만들어질 수 있다. 따라서, 3가지 가열 요소들이 2가지 냉각시스템을 이용하여 효율적으로 냉각될 수 있고, 상기 냉각시스템의 구성이 단순하게 만들어질 수 있다.
상기 제2냉각시스템은, 상기 냉각매체가 상기 구동회로를 냉각시킨 후, 상기 냉각매체가 상기 제1냉각시스템의 상기 구동기구의 하류 부분으로 복귀되는 냉각시스템일 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 내연기관은 상기 제2냉각시스템으로부터 복귀된 냉각매체를 이용하여 냉각될 수 있다.
상기 제2냉각시스템은 상기 냉각매체의 유량을 조정하기 위한 유량조정수단을 더 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 제2냉각시스템에서 유동하는 냉각매체의 유량을 적절하게 조정하는 것이 가능하다.
상기 내연기관은, 복수의 작동시스템을 포함할 수도 있되, 그 각각은 하나 이상의 실린더를 포함하고, 상기 복수의 작동시스템 각각이 별도로 작동될 수 있는 엔진일 수도 있으며; 상기 제1냉각시스템은, 상기 냉각매체의 유동이 분할되어 상기 냉각매체가 상기 내연기관의 복수의 작동시스템 각각으로 별도로 전달되도록 하고, 상기 복수의 작동시스템은 각각 별도로 냉각되는 냉각시스템일 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 내연기관의 상기 작동시스템은 각각 별도로 냉각될 수 있다.
각각의 작동시스템들이 별도로 작동될 수 있는 내연기관을 포함하는 하이브리드 시스템에 사용되는 냉각시스템에 있어서, 상기 제1냉각시스템은 복수의 압력전달수단을 더 포함할 수도 있되, 그 각각은 압력 하에 상기 냉각매체를 상기 복수의 작동시스템들 중 대응하는 작동시스템으로 전달할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 냉각매체는 압력 하에 상기 작동시스템 각각으로 별도로 전달된다.
복수의 압력전달수단을 포함하는 냉각시스템에 있어서, 상기 제1냉각시스템은 상기 내연기관의 작동 상태를 토대로 상기 복수의 압력전달수단의 구동을 제어하기 위한 압력전달제어수단을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 압력전달제어수단은 상기 복수의 압력전달수단의 구동을 제어하여, 상기 냉각매체가 압력 하에 상기 복수의 작동시스템들 중 작동되고 있는 작동시스템으로만 전달되도록 할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 냉각매체는 압력 하에 냉각되어야 하는 작동시스템으로만 전달될 수 있으므로, 에너지 효율이 개선될 수 있다. 또한, 상기 복수의 작동시스템 중 하나 이상이 작동되고 있고, 작동되지 않은 작동시스템이 작동되기 시작하는 경우, 상기 압력전달제어수단은 압력 하에 상기 냉각매체를 상기 작동되기 시작할 작동시스템으로 전달하기 위한 상기 압력전달수단의 구동을 제어하여, 상기 냉각매체가 상기 작동시스템이 작동되기 시작하기 전에 소정의 시간 주기 동안, 상기 작동되기 시작할 작동시스템으로 역류(flow back)하도록 할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 작동되기 시작할 작동시스템의 워밍-업(warming-up)을 신속하게 수행하는 것이 가능하다.
각각의 작동시스템들이 별도로 작동될 수 있는 내연기관을 포함하는 하이브리드 시스템에 사용되는 냉각시스템에 있어서, 상기 제1냉각장치는 상기 내연기관의 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 냉각시킬 수 있는 냉각장치일 수도 있다. 이 경우, 상기 제1냉각장치는, 상기 내연기관의 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 수용하는 유입부; 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 냉각시키는 냉각부; 및 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달되어 별도로 냉각된 상기 냉각매체가 배출되는 유출부를 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 각각의 작동시스템들로부터 전달된 냉각매체를 보다 신뢰성 있게 별도로 냉각시키는 것이 가능하다.
상기 제1냉각장치 및 상기 제2냉각장치는, 외부 공기와의 열교환을 이용하여 상기 냉각매체를 냉각시킬 수도 있다. 또한, 상기 하이브리드 시스템은, 상기 내연기관으로부터 공급되는 동력 및 상기 모터로부터 공급되는 동력을 이용하여 주행할 수 있는 하이브리드 자동차일 수도 있고, 상기 제1냉각장치 및 상기 제2냉각장치는 각각 라디에이터를 포함할 수도 있다.
본 발명의 제2실시형태는, 복수의 작동시스템을 포함하되, 그 각각은 하나 이상의 실린더를 포함하고, 상기 복수의 작동시스템 각각이 별도로 작동될 수 있는 내연기관을 포함하는 시스템에 사용되는 냉각시스템에 관한 것이다. 상기 냉각시스템은, 냉각매체를 냉각시키는 냉각장치와; 상기 냉각장치에 의해 냉각된 냉각매체의 유동을 분할하고, 상기 냉각매체를 상기 내연기관의 복수의 작동시스템 각각으로 별도로 공급하기 위한 분할유동공급수단; 및 상기 내연기관의 복수의 작동시스템 각각을 냉각한 냉각매체를 상기 냉각장치로 복귀시키기 위한 복귀수단을 포함한다.
이러한 냉각시스템에 있어서는, 상기 냉각장치에 의해 냉각된 냉각매체의 유동이 분할되고, 상기 냉각매체가 상기 내연기관의 복수의 작동시스템 각각으로 별도로 공급되어, 상기 복수의 작동시스템은 각각 별도로 냉각될 수 있게 된다. 이러한 냉각시스템에 있어서, 상기 냉각장치는 라디에이터와 같은, 외부 공기와의 열 교환을 이용하여 상기 냉각매체를 냉각시키는 냉각장치일 수도 있다.
또한, 상기 분할유동공급수단은, 복수의 압력전달수단을 포함하되, 그 각각은 압력 하에 상기 내연기관의 복수의 작동시스템들 중 대응하는 작동시스템으로 냉각매체를 전달할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 냉각매체는 압력 하에 각각의 작동시스템으로 별도로 전달될 수 있다.
상기 복수의 압력전달수단을 포함하는 냉각시스템은, 상기 내연기관의 작동 상태를 토대로, 상기 복수의 압력전달수단의 구동을 제어하기 위한 압력전달제어수단을 더 포함할 수도 있다. 이러한 경우에, 상기 압력전달제어수단은 상기 복수의 압력전달수단의 구동을 제어하여, 상기 냉각매체가 압력 하에 상기 복수의 작동시스템들간 중 작동되고 있는 작동시스템으로만 전달되도록 할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 냉각매체는 압력 하에 냉각되어야 하는 작동시스템으로만 전달될 수 있으므로, 에너지 효율이 개선될 수 있다. 또한, 상기 복수의 작동시스템 가운데 하나 이상이 작동되고 있고, 작동되지 않은 작동시스템이 작동되기 시작하는 경우에는, 상기 압력전달제어수단이 압력 하에 상기 냉각매체를 상기 작동되기 시작할 작동시스템으로 전달하기 위한 상기 압력전달수단의 구동을 제어하여, 상기 냉각매체가 상기 작동시스템이 작동되기 시작하기 전에 소정의 시간 주기 동안, 상기 작동되기 시작할 작동시스템으로 역류하도록 할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 작동되기 시작할 작동시스템의 워밍-업을 신속하게 수행하는 것이 가능하다.
상기 냉각장치는, 상기 내연기관의 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 냉각매체를 별도로 냉각시킬 수 있는 냉각장치일 수도 있다. 이 경우, 상기 제1냉각장치는, 상기 내연기관의 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 수용하는 유입부; 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 냉각시키는 냉각부; 및 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달되어 별도로 냉각된 상기 냉각매체가 배출되는 유출부를 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 각각의 작동시스템들로부터 전달된 냉각매체를 보다 신뢰성 있게 별도로 냉각시키는 것이 가능하다.
본 발명의 상기 목적과 추가 목적, 특징 및 장점들은, 동일한 도면 부호들이 동일한 요소들을 나타내는데 사용된 첨부도면들을 참조하여 바람직한 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템(40)을 포함하는 하이브리드 자동차(20)의 구성을 도시한 개략도;
도 2는 엔진(22)이 작동되고 있는 동안, 전자제어유닛(60)에 의해 수행되는 냉각펌프구동처리순서의 일 례를 도시한 흐름도;
도 3은 엔진(22)이 시동될 때, 전자제어유닛(60)에 의해 수행되는 시동처리순서의 일 례를 도시한 흐름도;
도 4는 엔진(22)의 뱅크 X가 작동되기 시작하여 상기 뱅크 X의 워밍-업이 수행될 때, 상기 냉각시스템(40)의 상태를 도시한 다이어그램; 및
도 5는 엔진(22)의 뱅크 Y가 예열될 때, 상기 냉각시스템(40)의 상태를 도시한 다이어그램이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템(40)을 포함하는 하이브리드 자동차(20)의 구성을 도시한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 하이브리드 자동차(20)는 V-6 엔진(22), 유성기어(24), 모터(31), 모터(32), 구동회로(35), 배터리(36), 냉각시스템(40), 및 전자제어유닛(60)을 포함한다. 상기 V-6 엔진(22)은 뱅크 X 및 뱅크 Y를 포함한다. 상기 뱅크 X 및 뱅크 Y는 각각 3개의 실린더를 포함한다. 상기 뱅크 X 및 뱅크 Y는 별도로 작동될 수 있다. 유성기 어(24)의 캐리어는 상기 엔진(22)의 크랭크축(23)에 연결되어 있다. 상기 유성기어(24)의 링기어는 차동기어(27)를 통해 구동차륜(28a, 28b)에 연결되어 있는 구동축(26)에 연결되어 있다. 상기 모터(31)의 회전축은 상기 유성기어(24)의 태양 기어(에 끼워져 있다. 상기 모터(32)의 회전축은 상기 구동축(26)에 끼워져 있다. 상기 구동회로(35)는 상기 모터(31, 32)를 구동하기 위한 인버터(33, 34)를 포함한다. 상기 배터리(36)는 모터(31, 32)에 전력을 공급하고, 상기 모터(31, 32)로부터 상기 구동회로(35)를 통해 전력을 수용한다. 상기 냉각시스템(40)은 엔진(22), 모터(31, 32) 및 구동회로(35)를 냉각시킨다. 상기 전자제어유닛(60)은 전체 하이브리드 자동차(20)를 제어한다.
상기 냉각시스템(40)은, 엔진(22) 및 모터(31, 32)를 냉각시키기 위한 제1냉각시스템(41), 및 구동회로(35)를 냉각시키기 위한 제2냉각시스템(51)을 포함한다. 상기 제1냉각시스템(41)에 있어서는, 냉각제가 외부 공기와의 열 교환을 이용하여 라디에이터(43)에 의해 냉각된 후, 상기 냉각제가 순환통로(44)를 통해 모터(31, 32)로 공급되고, 상기 모터(31, 32)가 냉각된다. 그 후, 상기 냉각제는 순환통로(45)를 통해 분할유로(46a, 46b) 안으로 유동하고, 상기 냉각제가 상기 엔진(22)의 각각의 뱅크 X 및 Y로 공급되어 상기 엔진(22)이 냉각되게 된다. 그런 다음, 냉각제는 상기 엔진(22)의 뱅크 X 및 뱅크 Y로부터 라디에이터(43)로 복귀한다. 제1냉각시스템에서는, 상기 냉각제가 압력 하에 상기 분할유로(46a, 46b)에 각각 제공되는 제1펌프(47a) 및 제2펌프(47b)에 의해 순환된다. 상기 모터(31, 32)는, 엔진(22)이 냉각되기 전에 냉각되는데, 그 이유는 상기 모터(31, 32)의 적절한 작동 온 도가 상기 엔진(22)의 적절한 작동 온도보다 낮기 때문이다. 상기 라디에이터(43)는 유입탱크(43a, 43b), 열교환기(43c, 43d), 유출탱크(43e) 및 팬(43f)을 포함한다. 상기 유입탱크(43a)는 상기 엔진(22)의 뱅크 X로부터 전달되는 냉각제를 수용한다. 상기 유입탱크(43b)는 상기 엔진(22)의 뱅크 Y로부터 전달되는 냉각제를 수용한다. 상기 유입탱크(43a)에서의 냉각제는 상기 열교환기(43c)로 전달되고, 외부 공기를 이용하여 상기 열교환기(43c)에 의해 냉각된다. 상기 유입탱크(43b)에서의 냉각제는 상기 열교환기(43d)로 전달되고, 외부 공기를 이용하여 상기 열교환기(43d)에 의해 냉각된다. 상기 냉각제는 상기 열교환기(43c, 43d)로부터 유출탱크(43e)로 전달된다. 상기 열교환기(43c)로부터 전달되는 냉각제와 상기 열교환기(43d)로부터 전달되는 냉각제 양자 모두는 상기 유출탱크(43e)로부터 순환통로(44)로 배출된다. 상기 팬(43f)은 외부 공기를 상기 열교환기(43c, 43d)로 보낸다. 이에 따라, 상기 제1펌프(47a) 및 상기 제2펌프(47b)의 구동을 제어함으로써, 상기 엔진(22)의 각각의 뱅크 X 및 Y가 별도로 냉각될 수 있다.
제2냉각시스템(51)에서는, 냉각제가 순환통로(44)로부터 연장되어 있는 분기통로(52)를 통해 라디에이터(43)로부터 라디에이터(53)로 전달되고, 상기 라디에이터(53)는 외부 공기를 이용하여 냉각제를 추가로 냉각시킨다. 냉각제가 추가로 냉각된 후, 상기 냉각제는 공급통로(54)를 통해 구동회로(35)로 공급되어 상기 구동회로(35)를 냉각시키게 된다. 그 후, 상기 냉각제는 복귀통로(55)를 통해 구동회로(35)로부터 제1냉각시스템(41)의 순환통로(45)로 복귀한다. 상기 분기통로(52)가 연장되는 분기부 부근의 분기통로(52)에는 오리피스(52a)가 제공된다. 상기 오리피 스(52a)는 라디에이터(53)로 공급되는 냉각제의 유량을 조정한다. 상기 라디에이터(53)는 열교환기(53c) 및 팬(53f)을 포함한다. 상기 열교환기(53c)는 외부 공기를 이용하여 냉각제를 냉각시킨다. 상기 팬(53f)은 외부 공기를 열교환기(53c)로 보낸다. 따라서, 상기 라디에이터(43)로부터 전달되는 냉각제는 라디에이터(53)에 의해 추가로 냉각되기 때문에, 적절한 작동 온도가 낮은 상기 구동회로(35)가 효율적으로 냉각될 수 있다.
상기 전자제어유닛(60)은 주로 CPU(62)를 포함하는 마이크로컴퓨터로 구성되어 있다. 상기 전자제어유닛(60)은, 상기 CPU(62) 이외에, 처리 프로그램들을 저장하기 위한 ROM(64), 데이터를 임시로 저장하기 위한 RAM(66), 및 입/출력 포트(도시안됨)를 포함한다. 상기 전자제어유닛(60)은, 상기 입력 포트를 통해, 엔진(22)의 작동 상태를 검출하기 위한 여러 센서들로부터의 검출 신호들과, 상기 모터(31, 32)의 로터들의 회전 위치들을 검출하기 위한 회전위치검출센서(도시안됨)들로부터의 신호들과, 상기 구동회로(35)의 인버터(33, 34)로부터 모터(31, 32)로 연장되어 있는 전력선에 끼워져 있는 전류센서(도시안됨)로부터의 상전류(phase current)와, 변속레버(71)의 작동 위치를 검출하기 위한 시프트위치센서(72)로부터의 시프트 위치 SP를 나타내는 신호와, 액셀러레이터 페달(73)의 감압량을 검출하기 위한 액셀러레이터위치센서(74)로부터의 액셀러레이터각 Acc를 나타내는 신호와, 브레이크 페달(75)의 감압량을 검출하기 위한 브레이크페달위치센서(76)로부터의 브레이크 페달 위치 BP를 나타내는 신호와, 차량속도센서(78)로부터의 차량속도 V를 나타내는 신호 등을 수신한다. 또한, 상기 전자제어유닛(60)은, 상기 출력 포트를 통해, 상기 엔진(22)을 제어하기 위한 여러 액추에이터(도시안됨)들에 대한 구동신호들과, 상기 구동회로(35)의 인버터(33, 34)에 대한 스위칭제어신호들과, 상기 팬(43f, 53f)들에 대한 구동신호들과, 상기 제1펌프(47a) 및 상기 제2펌프(47b)에 대한 구동신호 등을 출력한다.
하이브리드 자동차(20)에 설치되는 상기 실시예에 따른 전술된 냉각시스템(40)에 있어서, 상기 엔진(22)은 적절한 작동 온도가 엔진(22)의 작동 온도보다 낮은 모터(31, 32)들이 상기 제1냉각시스템(41)에서 냉각된 후에 냉각되기 때문에, 상기 모터(31, 32) 및 상기 엔진(22)이 효율적으로 냉각될 수 있다. 또한, 상기 엔진(22)의 각각의 뱅크 X 및 Y가 별도로 냉각될 수 있기 때문에, 상기 엔진(22)이 필요에 따라 냉각될 수 있다. 또한, 제2냉각시스템(51)에서는, 상기 제1냉각시스템(41)의 라디에이터(43)에 의해 냉각되는 냉각제가 상기 라디에이터(53)에 의해 추가로 냉각된 다음, 상기 구동회로(35)가 상기 냉각제에 의해 냉각된다. 그러므로, 적절한 작동 온도가 낮은 상기 구동회로(35)가 효율적으로 냉각될 수 있다. 또한, 구동회로(35)를 냉각한 후, 상기 냉각제는 상기 모터(31, 32)의 하류 부분으로 복귀한다. 그러므로, 상기 냉각제는 상기 엔진(22)을 냉각시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 냉각시스템(40)은 제1냉각시스템(41) 및 제2냉각시스템(51)을 포함하기 때문에, 작동 온도가 상이한 복수의 가열 요소(모터(31, 32), 엔진(22), 및 구동회로(35))들을 효율적으로 냉각시킬 수 있고, 상기 냉각시스템의 구성을 단순하게 만드는 것도 가능하다.
하이브리드 자동차(20)에 설치되는 상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)에서 는, 오리피스(52a)가 분기통로(52)에 제공되어 상기 제2냉각시스템(51)에서 유동하는 냉각제의 유량을 조정하도록 한다. 하지만, 상기 오리피스(52a) 대신에, 유량을 조정하기 위한 유량조정밸브가 끼워질 수도 있다.
다음으로, 상기와 같이 구성되어 하이브리드 자동차(20)에 설치되는 상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)의 작동을 설명한다. 보다 상세하게는, 엔진(22)이 작동되고 있는 동안의 냉각시스템(40)의 작동과 엔진(22)이 시동될 때의 냉각시스템(40)의 작동을 설명한다. 우선, 엔진(22)이 작동되고 있는 동안의 냉각시스템(40)의 작동을 설명한다. 도 2는 엔진(22)이 작동되고 있는 동안의 전자제어유닛(60)에 의해 수행되는 냉각펌프구동처리순서의 일 례를 도시한 흐름도이다. 이 순서는 엔진(22)이 작동되고 있는 동안에 소정의 시간 간격(예컨대, 매 초)으로 반복해서 수행된다.
우선, 상기 냉각펌프구동처리순서가 수행되는 경우, 작동 플래그(F1, F2)들의 값들이 입력된다(단계 S100). 상기 작동 플래그(F1, F2)는 각각 엔진(22)의 뱅크 X 및 Y의 작동 상태들을 나타낸다. 그 후, 작동 플래그(F1, F2)의 값들이 결정된다(단계 S110). 상기 작동 플래그(F1, F2)의 값들은 상기 엔진(22)의 작동을 제어하기 위한 작동제어순서(도시안됨)에 의해 설정된다. 각각의 뱅크 X 및 Y가 작동되고 있는 경우, 각각의 작동 플래그(F1, F2)는 1로 설정된다. 각각의 뱅크 X 및 Y가 작동되고 있지 않는 경우에는, 각각의 상기 작동 플래그(F1, F2)가 0으로 설정된다.
작동 플래그(F1, F2) 양자 모두가 1로 설정된 경우, 즉 엔진(22)의 뱅크 X 및 뱅크 Y 양자 모두가 작동되고 있는 경우에는, 상기 뱅크 X 및 뱅크 Y 양자 모두가 냉각되어야 한다고 결정된다. 이에 따라, 제1펌프(47a) 및 제2펌프(47b)가 구동된 다음(단계 S120), 상기 순서가 종료된다. 따라서, 상기 뱅크 X 및 뱅크 Y 양자 모두가 냉각될 수 있다. 작동 플래그 F1이 1로 설정되고, 작동 플래그 F2가 0으로 설정되는 경우, 즉 엔진(22)의 뱅크 X가 작동되고 있고, 뱅크 Y의 작동이 정지되어 있는 경우에는, 상기 뱅크 X가 냉각되어야 하고, 상기 뱅크 Y는 냉각될 필요가 없다고 결정된다. 이에 따라, 상기 제1펌프(47a)가 구동되고(단계 S130), 제2펌프(47b)의 작동이 정지된다(단계 S140). 그런 다음, 상기 순서가 종료된다. 따라서, 냉각제는 작동되고 있지 않는 뱅크 Y로 공급되지 않기 때문에, 상기 제2펌프(47b)를 구동하는데 필요한 전력량만큼 전력의 소비를 줄이는 것이 가능하다. 또한, 작동 플래그 F1이 0으로 설정되고, 작동 플래그 F2가 1로 설정되는 경우, 즉 엔진(22)의 뱅크 X의 작동이 정지되어 있고, 뱅크 Y가 작동되고 있는 경우에는, 상기 뱅크 X가 냉각될 필요가 없고, 상기 뱅크 Y는 냉각되어야 한다고 결정된다. 이에 따라, 상기 제1펌프(47a)의 작동이 정지되고(단계 S150), 제2펌프(47b)가 구동된다(단계 S160). 그런 다음, 상기 순서가 종료된다. 따라서, 냉각제는 작동되고 있지 않는 뱅크 X로 공급되지 않기 때문에, 상기 제1펌프(47a)를 구동하는데 필요한 전력량만큼 전력의 소비를 줄이는 것이 가능하다.
상술한 냉각펌프구동처리순서에 따르면, 제1펌프(47a) 및 제2펌프(47b)가 각각 상기 엔진(22)의 작동 상태를 토대로 구동될 수 있다. 그 결과, 전력의 소비를 줄이는 것이 가능하다. 이에 따라, 전체 차량의 에너지 효율을 개선하는 것이 가능 해진다.
다음으로, 엔진(22)이 시동될 때의 냉각시스템(40)의 작동과 상기 엔진(22)의 시동 동작을 설명한다. 도 3은 엔진(22)이 시동될 때 전자제어유닛(60)에 의해 수행되는 시동처리순서의 일 례를 도시한 흐름도이다. 우선, 엔진(22)을 시동하기 위한 명령어가 내려지고, 상기 시동처리순서가 수행되는 경우에는, 상기 전자제어유닛(60)의 CPU(62)가 뱅크 Y의 작동이 정지되어 있는 동안에 상기 엔진(22)의 뱅크 X의 작동을 개시하고(단계 S200), 상기 뱅크 X의 워밍-업이 종료될 때까지(단계 S220), 상기 제2펌프(47b)의 작동이 정지되어 있는 동안에 상기 냉각시스템(40)의 제1펌프(47a)를 구동시킨다(단계 S210). 상술된 바와 같이, 상기 엔진(22)은 각각의 뱅크가 별도로 작동될 수 있도록 구성되어 있기 때문이다. 그러므로, 엔진(22)이 시동되면, 단 하나의 뱅크만이 작동되기 시작하여 상기 뱅크의 워밍-업이 수행된다. 도 4는 이 때의 냉각시스템(40)의 상태를 보여준다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1냉각시스템(41)에서는, 제2펌프(47b)의 작동이 정지되어 있기 때문에, 냉각제가 라디에이터(43)로부터 모터(31, 32) 및 엔진(22)의 뱅크 X로 전달된 다음, 상기 냉각제는 상기 라디에이터(43)로 복귀한다. 이러한 방식으로 냉각제가 순환되기 때문에, 워밍-업에 필요한 시간이 뱅크 Y에 대한 냉각제의 부피를 워밍업하는데 필요한 시간만큼 줄일 수 있다. 따라서, 뱅크 X의 워밍-업이 신속하게 종료될 수 있다.
상기 뱅크 X의 워밍-업이 종료된 후에는, 제2펌프(47b)가 구동되어 소정의 시간 주기가 경과될 때까지(단계 S240) 역방향으로 회전되도록 한다(단계 S230). 도 5는 이 때의 냉각시스템(40)의 상태를 보여준다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1냉각시스템(41)에서는, 제2펌프(47b)가 역방향으로 회전되기 때문에, 상기 뱅크 X를 냉각하고 상기 라디에이터(43)에 도달한 냉각제가 상기 라디에이터(43)의 유출탱크(43e)로부터 뱅크 Y측으로 복귀하고, 상기 뱅크 Y가 예열된다. 상기 뱅크 Y가 소정 시간 동안 예열된 후에는, 상기 뱅크 Y가 뱅크 Y에 대한 점화제어 및 연료분사제어를 통해 작동되기 시작한다(단계 S250). 그런 다음, 상기 제2펌프(47b)가 구동되어 정방향으로 회전되도록 하고(단계 S260), 그 후에 상기 순서가 종료된다.
상술된 시동처리순서에 따르면, 우선 엔진(22)이 시동되는 경우, 뱅크 X만이 작동되기 시작하고 냉각제가 순환된다. 그러므로, 워밍-업에 필요한 시간이 상기 뱅크 Y에 대한 냉각제의 부피를 워밍업하는데 필요한 시간만큼 줄일 수 있다. 따라서, 상기 뱅크 X의 워밍-업이 신속하게 종료될 수 있다. 그런 다음, 뱅크 Y가 작동되기 시작하기 전에, 제2펌프(47b)가 역방향으로 회전되도록 구동되어, 냉각제가 뱅크 Y로 역류하도록 함으로써, 상기 뱅크 Y가 예열된다. 그러므로, 상기 뱅크 Y의 워밍-업이 신속하게 종료될 수 있다.
상기 실시예의 시동처리순서에 따르면, 우선 엔진(22)이 시동되면, 상기 뱅크 X가 작동되기 시작하고, 상기 뱅크 X의 워밍-업이 수행된다. 그 후, 상기 뱅크 Y가 작동되기 시작한다. 하지만, 먼저 상기 뱅크 Y가 작동되기 시작할 수도 있고, 상기 뱅크 Y의 워밍-업이 수행될 수도 있으며, 그 후에 상기 뱅크 X가 작동되기 시작할 수도 있다. 또한, 상기 뱅크 X 및 상기 뱅크 Y가 동시에 작동되기 시작할 수 도 있다.
하이브리드 자동차(20)에 설치되는 상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)에 있어서, 엔진(22)이 시동되면, 상기 제2펌프(47b)는 역방향으로 회전되도록 구동되고, 뱅크 X를 냉각하고 라디에이터(43)에 도달한 냉각제는 상기 라디에이터(43)의 유출탱크(43e)로부터 뱅크 Y측으로 복귀함으로써, 상기 뱅크 Y가 예열된다. 하지만, 라디에이터(43)를 통해 뱅크 Y로 공급되는 대신에, 뱅크 X를 냉각한 냉각제가 뱅크 Y에 직접 공급되어 상기 뱅크 Y를 예열하도록 할 수도 있다. 이 경우, 뱅크 X의 냉각제 유출구를 뱅크 Y의 냉각제 유출구에 연결시키기 위한 연통로(communication passage)가 제공되며, 상기 연통로를 개폐하기 위한 개폐 밸브가 제공된다.
상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)을 포함하는 하이브리드 자동차(20)에 있어서는, 2개의 뱅크, 즉 뱅크 X 및 뱅크 Y가 별도로 작동될 수 있는 엔진(22)이 장착되어 있다. 하지만, 3개 이상의 뱅크들이 별도로 작동될 수 있는 엔진이 장착될 수도 있다.
상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)은 제1냉각시스템(41) 및 제2냉각시스템(51)을 포함하고, 복수의 가열 요소(모터(31, 32), 엔진(22), 및 구동회로(35))들을 효율적으로 냉각시키기 때문에, 상기 뱅크 X 및 뱅크 Y가 별도로 작동될 수 있는 엔진(22)이 상기 하이브리드 자동차(20)에 반드시 장착될 필요는 없다. 뱅크 X 및 뱅크 Y가 별도로 작동될 수 없는 엔진이 장착될 수도 있다. 또한, 어떠한 뱅크도 포함하지 않는 엔진이 장착될 수도 있다.
상기 실시예에 따른 냉각구조체(40)는, 엔진(22), 상기 엔진(22)의 크랭크축(23)과 구동축(26)에 연결되어 있는 유성기어(24), 상기 유성기어(24)의 태양 기어에 끼워지는 모터(31), 및 상기 구동축(26)에 끼워지는 모터(32)를 포함하는 하이브리드 자동차(20)에 설치되어 있다. 하지만, 상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)은 제1냉각시스템(41) 및 제2냉각시스템(51)을 포함하고, 복수의 가열 요소(모터(31, 32), 엔진(22), 및 구동회로(35))들을 효율적으로 냉각시키기 때문에, 하이브리드 자동차가 엔진, 모터, 및 상기 모터를 구동하기 위한 구동회로를 포함하는 한, 상기 냉각시스템(40)이 설치되어 있는 하이브리드 자동차는 여하한의 구성을 가질 수도 있다.
상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)이 복수의 뱅크들이 별도로 작동될 수 있는 엔진을 효율적으로 냉각시키거나, 또는 엔진의 워밍-업이나 예열을 효율적으로 수행하는 한, 상기 냉각시스템(40)이 반드시 복수의 가열 요소(모터(31, 32), 엔진(22), 및 구동회로(35))들을 효율적으로 냉각시킬 필요는 없다. 즉, 상기 냉각시스템(40)은, 복수의 뱅크들이 별도로 작동될 수 있는 엔진만을 냉각시키는 시스템으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 실시예에 따른 냉각시스템(40)이 설치되어 있는 차량은 모터(31, 32)와 상기 모터(31, 32)를 구동하기 위한 구동회로(35)를 포함할 필요는 없다.
지금까지 본 발명을 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 예시적인 실시예들이나 구성예들에 국한되는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 이와는 반대로, 본 발명은 다양한 수정예와 등가 형태들을 포괄하고자 한다. 또한, 예 시적인 실시예들의 여러 요소들은 예시적인 여러 조합과 구성들로 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 요소 또는 단 하나의 요소만을 포함하는 여타의 조합 및 구성들 또한 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 있다는 것은 자명하다.

Claims (12)

  1. 내연기관, 모터를 포함하는 구동기구, 및 상기 모터를 구동하기 위한 구동회로를 포함하는 하이브리드 시스템에 사용되는 냉각시스템에 있어서,
    냉각매체를 냉각하기 위한 제1냉각장치를 포함하는 제1냉각시스템을 포함하되, 상기 제1냉각장치에 의해 냉각된 상기 냉각매체는 상기 구동기구로 전달된 다음, 상기 내연기관으로 전달되고, 상기 제1냉각장치로 복귀되어 상기 구동기구 및 상기 내연기관이 냉각되도록 하며;
    상기 냉각매체를 냉각하기 위한 제2냉각장치를 포함하는 제2냉각시스템을 포함하되, 상기 제1냉각장치로부터 전달되는 상기 냉각매체의 일부는 상기 제2냉각장치에 의해 냉각되고, 상기 제2냉각장치에 의해 냉각되는 상기 냉각매체는 상기 구동회로를 통과하여 상기 제1냉각시스템으로 복귀되어, 상기 구동회로가 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2냉각시스템에서는, 상기 냉각매체가 상기 구동회로를 냉각시킨 후, 상기 냉각매체가 상기 제1냉각시스템의 상기 구동기구의 하류 부분으로 복귀되는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2냉각시스템은 상기 냉각매체의 유량을 조정하기 위한 유량조정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연기관은 복수의 작동시스템을 포함하되, 그 각각은 하나 이상의 실린더를 포함하고, 상기 복수의 작동시스템 각각은 별도로 작동될 수 있으며, 상기 제1냉각시스템에서는, 상기 냉각매체의 유동이 분할되어 상기 냉각매체가 상기 내연기관의 복수의 작동시스템 각각으로 별도로 전달되도록 하고, 상기 복수의 작동시스템 각각은 별도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1냉각시스템은 복수의 압력전달수단을 더 포함하되, 그 각각은 압력 하에 상기 냉각매체를 상기 복수의 작동시스템들 중 대응하는 작동시스템으로 전달하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1냉각시스템은, 상기 내연기관의 작동 상태를 토대로 상기 복수의 압력전달수단의 구동을 제어하기 위한 압력전달제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압력전달제어수단은 상기 복수의 압력전달수단의 구동을 제어하여, 상기 냉각매체가 압력 하에 상기 복수의 작동시스템들 중 작동되고 있는 작동시스템으로만 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 복수의 작동시스템 중 하나 이상이 작동되고 있고, 작동되지 않은 작동시스템이 작동되기 시작하는 경우, 상기 압력전달제어수단은 압력 하에 상기 냉각매체를 상기 작동되기 시작할 작동시스템으로 전달하기 위한 상기 압력전달수단의 구동을 제어하여, 상기 작동시스템이 작동되기 시작하기 전에 소정의 시간 주기 동안, 상기 냉각매체가 상기 작동되기 시작할 작동시스템으로 역류하도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1냉각장치는, 상기 내연기관의 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 냉각시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1냉각장치는, 상기 내연기관의 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 수용하는 유입부; 상기 복수의 작동시스템 각각으 로부터 전달된 상기 냉각매체를 별도로 냉각시키는 냉각부; 및 상기 복수의 작동시스템 각각으로부터 전달되어 별도로 냉각된 상기 냉각매체가 배출되는 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1냉각장치 및 상기 제2냉각장치는, 외부 공기와의 열교환을 이용하여 상기 냉각매체를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하이브리드 시스템은, 상기 내연기관으로부터 공급되는 동력 및 상기 모터로부터 공급되는 동력을 이용하여 주행할 수 있는 하이브리드 자동차이고, 상기 제1냉각장치 및 상기 제2냉각장치는 각각 라디에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
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