KR20100057190A - 하이브리드 자동차용 냉각시스템 - Google Patents

하이브리드 자동차용 냉각시스템 Download PDF

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한현성
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쌍용자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차용 냉각시스템에 관한 것으로서, 종래에는 전기모터의 냉각시스템을 따로 구비하지 않고 오토트랜스미션의 냉각시스템에 결합하여 전기모터를 냉각시켰고, 또한 모터콘트롤유니트도 종래의 엔진냉각 시스템에 구비되는 라디에이터에 연결하여 냉각시킴으로써 냉각효율이 떨어지고 전기모터 및 모터콘트롤유니트의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 전기모터와 엔진에 의해 구동력을 발생시키는 하이브리드 자동차의 엔진 및 전기모터를 냉각시키기 위해서, 엔진(100)에서 발생하는 고온의 냉각수가 일정온도 이상으로 상승하게 되면, 서머스터(120)가 개방되면서 고온의 냉각수가 유입되고, 유입된 냉각수를 냉각시켜 다시 엔진으로 보내기 위해 콘덴서(530)와 함께 쿨링모듈(500) 내에 설치되는 라디에이터(540);와 엔진과 라디에이터(540) 사이에 구비되며, 엔진(100)의 열에 의해 냉각수중에 발생하는 기포를 제거하여 엔진으로 보내는 리저버탱크(130);와 엔진(100)의 실린더블럭에서 발생하는 고온의 냉각수를 히터(210)로 보낸후, 워터펌프(220)로 강제순환시켜 다시 엔진(100)의 실린더블럭으로 유입시키는 엔진오일쿨러(200);와 오토트랜스미션(310)과 전기모터(320)를 통과한 오일이 유입되면 냉각시킨 후 오토트랜스미션(310)으로 다시 공급하기 위해 라디에이터(540) 내부에 구비되는 트랜스미션오일쿨러(300);로 이루어진 자동차용 냉각시스템에 있어서, 전기모터(320)를 콘트롤하는 모터콘트롤유니트(600);와 쿨링모듈(500)에 함께 구비되며, 모터콘트롤유니트(600)의 냉각수 만을 냉각시켜주는 모터콘트롤유니트용 라디에이터(510);와 모터콘트롤유니트(600)의 냉각수를 모터콘트롤유니트용 라디에이터(510)로 강제 순환시키는 모터콘트롤유니트용 워터펌프(620);와 모토콘트롤유니트(600)의 냉각수에서 발생하는 기포를 제거하는 모토콘트롤유니트용 리저버탱크(650);로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
하이브리드, 냉각시스템, 모터콘트롤유니트, 전기모터, 쿨링모듈

Description

하이브리드 자동차용 냉각시스템{coolant circuit for hybrid automobile}
본 발명은 하이브리드 자동차용 냉각시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 전기모터와 엔진을 모두 동력원으로 사용하는 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서, 종래의 엔진 냉각시스템에 전기모터의 냉각시스템을 적용시키되, 쿨링모듈의 전방에 전기모터의 냉각을 위한 공랭식 트랜스미션오일쿨러를 종래의 트랜스미션오일쿨러와 전기모터 사이에 구비하여 전기모터를 냉각시켜서 전기모터가 정상작동 할 수 있도록 하고 또한 전기모터의 수명을 연장할 수 있도록 한 하이브리드 자동차용 냉각시스템에 관한 것이다.
또한, 전기모터를 제어하는 모터콘트롤유니트의 냉각을 위해서 쿨링모듈의 전방에 모터콘트롤유니트 라디에이터를 설치하고, 모터콘트롤유니트와 모터콘트롤유니트 라디에이터 사이에 모터콘트롤유니트용 워터펌프를 설치하여 냉각수를 강제순환시킴으로써 모터콘트롤유니트를 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 하이브리드 자동차용 냉각시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 화석연료를 이용하여 엔진에서 발생하는 구동력에 의해 주행을 하게 된다.
하지만 최근들어 화석연료의 고갈과 환경오염의 문제 등에 대두되면서 엔진과 전기모터 두가지를 동력원으로 사용하는 하이브리드(hybrid) 자동차에 대한 관심이 높아지게 되었다.
이와 같은 하이브리드 자동차는 기본적으로 엔진으로 주행하고, 전기모터가 시동 및 차량 발진이나 주행동력을 보조하는 역할을 수행함으로써, 기존의 엔진 또는 전기모터 둘 중 하나만을 동력원으로 사용하는 자동차에 비해 연료효율 증대와 배기가스 저감 및 주행거리 증대, 전기충전소 등의 인프라 구축이 필요없다는 장점이 있는 것이다.
이렇게 엔진이나 전기모터 중 하나만을 동력원으로 사용하는 자동차, 또는 엔진과 전기모터를 함께 동력원으로 사용하는 하이브리드 자동차는 동력원으로 사용하는 엔진 또는 전기모터에서 고온의 열이 발생하게 되는데, 이렇게 발생되는 열을 식혀주기 위해 냉각시스템을 구비하게 되는 것이다.
즉, 도 1 은 종래의 하이브리드 자동차용 냉각시스템의 모습을 보여주는 전개도이다.
이와 같이 엔진(10)에서 고온의 냉각수가 EGR(exhaust-gas recirculation)쿨러(90)를 통해서 다시 엔진(10)으로 유입되는 것이다.
그리고 냉각수가 일정온도 이상이 되면 서머스터(12)가 개방되면서 고온의 냉각수가 라디에이터(54)로 흐르게 되며, 라디에이터(54)에서는 고온의 냉각수가 열교환기를 통해 저온으로 바뀌어 다시 엔진(10)으로 유입되는 것이다.
또한 엔진 실린더블럭에서 나온 고온의 냉각수는 엔진오일쿨러(20)를 통해 히터(21)로 유입되었다가 열교환을 한 후, 다시 엔진(10)으로 유입되는데 이때 엔진(10) 내부의 워터펌프(22)에 의해 순환되는 것이다.
그리고, 고온의 오토트랜스미션오일은 오토트랜스미션(31)에서 라디에이터(54) 내부에 구비되는 트랜스미션오일쿨러(30)로 유입되어 저온의 냉각수와 열교환을 한 후, 다시 오토트랜스미션(31)으로 유입되는 것이다.
이때, 전기모터(32)는 오토트랜스미션(31)과 결합되어 트랜스미션오일쿨러(30)에 의해 냉각되며, 전기모터(32)를 제어하는 모터콘트롤유니트(60)는 라디에이터(54)에 의해 냉각되는 것이다.
하지만 이와 같은 하이브리드 자동차용 냉각시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 전기모터를 냉각시켜주기 위해서 쿨링모듈 내부에 구비되는 오토트랜스미션의 냉각시스템인 트랜스미션쿨러를 사용하는데, 트랜스미션오일쿨러만으로는 전기모터에서 발생하는 열을 효과적으로 식혀주지 못하기 때문에 전기모터의 적정온도를 유지할 수 없어 전기모터의 오작동이 발생하고 또한 전기모터의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
그리고, 전기모터를 제어하며, 작동중 고열이 발생하는 모터콘트롤유니트가 종래의 엔진을 냉각시키는 쿨링모듈 내부의 라디에이터에 의해 냉각되는데, 이때 라디에이터의 냉각효과만으로는 모터콘트롤유니트를 냉각시킬 수 없어 전기모터의 제어가 불안정해지는 문제점도 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 전기모터를 냉각시켜주기 위해서, 쿨링모듈의 전방에 전기모터의 냉각을 위한 공랭식 트랜스미션오일쿨러를 종래의 트랜스미션오일쿨러와 전기모터 사이에 구비하여, 공랭식 트랜스미션오일쿨러와 트랜스미션오일쿨러로 전기모터를 냉각시켜줌으로써 전기모터의 온도를 적정온도로 유지시켜 전기모터를 정상작동 할 수 있도록 하고 또한 전기모터의 수명을 연장할 수 있도록 한 하이브리드 자동차용 냉각시스템을 제공하는데 있다.
또한, 모터콘트롤유니트의 냉각을 위해서, 쿨링모듈의 전방에 모터콘트롤유니트 라디에이터를 별도로 설치하고, 모터콘트롤유니트와 모터콘트롤유니트 라디에이터 사이에 모터콘트롤유니트용 워터펌프를 설치하여 냉각수를 강제순환시키며, 모터콘트롤유니트와 모터콘트롤유니트 라디에이터 사이에 모터콘트롤유니트 리저버탱크를 구비하여, 모터콘트롤유니트를 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 하이브리드 자동차용 냉각시스템를 제공하는데 있다.
이와 같은 본 발명은 전기모터와 엔진에 의해 구동력을 발생시키는 하이브리드 자동차의 엔진 및 전기모터를 냉각시키기 위해서, 엔진에서 발생하는 고온의 냉각수가 일정온도 이상으로 상승하게 되면, 서머스터가 개방되면서 고온의 냉각수가 유입되고, 유입된 냉각수를 냉각시켜 다시 엔진으로 보내기 위해 콘덴서와 함께 쿨 링모듈 내에 설치되는 라디에이터;와 엔진과 라디에이터 사이에 구비되며, 엔진의 열에 의해 냉각수중에 발생하는 기포를 제거하여 엔진으로 보내는 리저버탱크;와 엔진의 실린더블럭에서 발생하는 고온의 냉각수를 히터로 보낸후, 워터펌프로 강제순환시켜 다시 엔진의 실린더블럭으로 유입시키는 엔진오일쿨러;와 오토트랜스미션과 전기모터를 통과한 오일이 유입되면 냉각시킨 후 오토트랜스미션으로 다시 공급하기 위해 라디에이터 내부에 구비되는 트랜스미션오일쿨러;로 이루어진 자동차용 냉각시스템에 있어서, 전기모터를 콘트롤하는 모터콘트롤유니트;와 쿨링모듈에 함께 구비되며, 모터콘트롤유니트의 냉각수만을 냉각시켜주는 모터콘트롤유니트용 라디에이터;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 모터콘트롤유니트의 냉각수를 모터콘트롤유니트용 라디에이터로 강제 순환시키는 모터콘트롤유니트용 워터펌프;와 모토콘트롤유니트의 냉각수에서 발생하는 기포를 제거하는 모토콘트롤유니트용 리저버탱크;로 이루어진 것을 특징으로 하며, 쿨링모듈에 구비되는 모터콘트롤유니트 라디에이터는, 외부공기와의 열 교환이 가장 유리하도록 자동차의 쿨링모듈의 전방에 설치하고, 쿨링모듈에는, 전기모터와 트랜스미션오일쿨러 사이의 오일라인에 설치되어, 오토트랜스미션과 전기모터를 통과한 오일이 유입되면 먼저 공냉시킨 후 트랜스미션오일쿨러로 보내주는 공랭식 트랜스미션오일쿨러를 함께 설치함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명은 엔진과 전기모터를 모두 동력원으로 사용하는 하이브리드 자동차의 냉각시스템을 최대한 공용으로 사용할 수 있도록 형성하되, 전기모터의 냉각을 위한 공랭식 트랜스미션오일쿨러와, 모터콘트롤유니트의 냉각을 위한 모터콘트롤유니트 라디에이터를 쿨링모듈 전방에 각각 설치하여 전기모터와 모터콘트롤유니트의 온도를 적정온도로 유지시켜줌으로써, 전기모터와 모터콘트롤유니트의 오작동을 방지하고 내구성을 향상시키는 효과가 있는 것이다.
또한, 전기모터와 모터콘트롤유니트의 온도를 적정온도로 유지시켜줌으로써, 전기모터와 모터콘트롤유니트의 효율을 극대화시켜 하이브리드 자동차의 연료를 절감할 수 있는 효과도 있는 것이다.
이하 본 발명의 특징을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 도 2 는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 냉각시스템의 구조를 보여주는 전개도이다.
이와 같은 본 발명은 전기모터와 엔진에 의해 구동력을 발생시키는 하이브리드 자동차의 엔진 및 전기모터를 냉각시키기 위해서, 엔진(100)에서 발생하는 고온의 냉각수가 일정온도 이상으로 상승하게 되면, 서머스터(120)가 개방되면서 고온의 냉각수가 유입되고, 유입된 냉각수를 냉각시켜 다시 엔진으로 보내기 위해 콘덴서(530)와 함께 쿨링모듈(500) 내에 설치되는 라디에이터(540);와 엔진과 라디에이 터(540) 사이에 구비되며, 엔진(100)의 열에 의해 냉각수중에 발생하는 기포를 제거하여 엔진으로 보내는 리저버탱크(130);와 엔진(100)의 실린더블럭에서 발생하는 고온의 냉각수를 히터(210)로 보낸후, 워터펌프(220)로 강제순환시켜 다시 엔진(100)의 실린더블럭으로 유입시키는 엔진오일쿨러(200);와 오토트랜스미션(310)과 전기모터(320)를 통과한 오일이 유입되면 냉각시킨 후 오토트랜스미션(310)으로 다시 공급하기 위해 라디에이터(540) 내부에 구비되는 트랜스미션오일쿨러(300);로 이루어진 자동차용 냉각시스템에 있어서, 전기모터(320)를 콘트롤하는 모터콘트롤유니트(600);와 쿨링모듈(500)에 함께 구비되며, 모터콘트롤유니트(600)의 냉각수만을 냉각시켜주는 모터콘트롤유니트용 라디에이터(510);로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고, 모터콘트롤유니트(600)의 냉각수를 모터콘트롤유니트용 라디에이터(510)로 강제 순환시키는 모터콘트롤유니트용 워터펌프(620);와 모토콘트롤유니트(600)의 냉각수에서 발생하는 기포를 제거하는 모토콘트롤유니트용 리저버탱크(650);로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
특히, 쿨링모듈(500)에 구비되는 모터콘트롤유니트 라디에이터(510)는, 외부공기와의 열 교환이 가장 유리하도록 자동차의 쿨링모듈(500)의 전방에 설치하고, 쿨링모듈(500)에는, 전기모터(320)와 트랜스미션오일쿨러(300) 사이의 오일라인에 설치되어 오토트랜스미션(310)과 전기모터(320)를 통과한 오일이 유입되면 먼저 공냉시킨 후 트랜스미션오일쿨러(300)로 보내주는 공랭식 트랜스미션오일쿨러(800)를 함께 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고 미설명 부호 (900)은 엔진(100)에서 유입되는 냉각수를 다시 엔진(100)으로 보내는 EGR쿨러이다.
즉, 이와 같은 본 발명은 엔진(100)에서 고온의 냉각수가 EGR(exhaust-gas recirculation)쿨러(900)를 통해서 다시 엔진(100)으로 유입되고, 냉각수가 일정온도 이상이 되면 서머스터(120)가 개방되면서 고온의 냉각수가 라디에이터(540)로 흐르게 되며, 라디에이터(540)에서는 고온의 냉각수가 열교환기를 통해 저온으로 바뀌어 다시 엔진(100)으로 유입되는 것이다.
또한 엔진 실린더블럭에서 나온 고온의 냉각수는 엔진오일쿨러(200)를 통해 히터(210)로 유입되었다가 열교환을 한 후, 다시 엔진(100)으로 유입되는데, 이때 엔진(100) 내부의 워터펌프(220)에 의해 순환되는 것이다.
그리고, 고온의 오토트랜스미션오일은 오토트랜스미션(310)에서 라디에이터(540) 내부에 구비되는 트랜스미션오일쿨러(300)로 유입되어 저온의 냉각수와 열교환을 한 후, 다시 오토트랜스미션(310)으로 유입되는 것이다.
이때, 전기모터(320)는 오토트랜스미션(310)과 결합되어 트랜스미션오일쿨러(300)에 의해 냉각수가 냉각되는데, 트랜스미션오일쿨러(300)의 냉각효과 만으로는 전기모터(320)를 냉각시킬 수 없으므로 쿨링모듈(500) 전방 측면에 공랭식 트랜스미션오일쿨러(800)를 설치하여, 전기모터(320)에서 보내지는 고온의 냉각수를 공랭식 트랜스미션오일쿨러(800)로 1차 냉각시킨 후, 다시 트랜스미션오일쿨러(300)에서 2차 냉각시켜 오토트랜스미션(310)을 통해 전기모터(320)로 보내지게 되는 것이다.
그리고, 전기모터(320)를 제어하는 모터콘트롤유니트(600)를 냉각시키기 위해서 쿨링모듈(500) 전방에 별도의 모터콘트롤유니트 라디에이터(510)를 설치하여, 모터콘트롤유니트(600)의 냉각을 효과적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.
이때, 모터콘트롤유니트(600)의 냉각수는 모터콘트롤유니트용 워터펌프(620)의 동력으로 모터콘트롤유니트 라디에이터(510)로 순환되며, 모터콘트롤유니트(600)의 냉각수가 고온일 때 발생하는 기포는, 모터콘트롤유니트(600)와 모터콘트롤유니트 라디에이터(510) 사이에 구비되는 모터콘트롤유니트용 리저버탱크(650)에서 제거되어 다시 모터콘트롤유니트(600)로 유입되는 것이다.
도 1 은 종래의 하이브리드 자동차용 냉각시스템의 모습을 보여주는 전개도.
도 2 는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 냉각시스템의 구조를 보여주는 전개도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 엔진 200 : 엔진오일쿨러
210 : 히터 220 : 워터펌프
300 : 트랜스미션오일쿨러 310 : 오토트랜스미션
320 : 전기모터 500 : 쿨링모듈
510 : 모터콘트롤유니트 라디에이터 530 : 콘덴서
540 : 라디에이터 600 : 모터콘트롤유니트
620 : 모터콘트롤유니트 워터펌프 650 : 모터콘트롤유니트 리저버탱크

Claims (3)

  1. 전기모터와 엔진에 의해 구동력을 발생시키는 하이브리드 자동차의 엔진 및 전기모터를 냉각시키기 위해서,
    엔진(100)에서 발생하는 고온의 냉각수가 일정온도 이상으로 상승하게 되면, 서머스터(120)가 개방되면서 고온의 냉각수가 유입되고, 유입된 냉각수를 냉각시켜 다시 엔진으로 보내기 위해 콘덴서(530)와 함께 쿨링모듈(500) 내에 설치되는 라디에이터(540);와
    엔진과 라디에이터(540) 사이에 구비되며, 엔진(100)의 열에 의해 냉각수중에 발생하는 기포를 제거하여 엔진으로 보내는 리저버탱크(130);와
    엔진(100)의 실린더블럭에서 발생하는 고온의 냉각수를 히터(210)로 보낸후, 워터펌프(220)로 강제순환시켜 다시 엔진(100)의 실린더블럭으로 유입시키는 엔진오일쿨러(200);와
    오토트랜스미션(310)과 전기모터(320)를 통과한 오일이 유입되면 냉각시킨 후 오토트랜스미션(310)으로 다시 공급하기 위해 라디에이터(540) 내부에 구비되는 트랜스미션오일쿨러(300);
    로 이루어진 자동차용 냉각시스템에 있어서,
    전기모터(320)를 콘트롤하는 모터콘트롤유니트(600);와
    쿨링모듈(500)에 함께 구비되며, 모터콘트롤유니트(600)의 냉각수만을 냉각시켜주는 모터콘트롤유니트용 라디에이터(510);와
    모터콘트롤유니트(600)의 냉각수를 모터콘트롤유니트용 라디에이터(510)로 강제 순환시키는 모터콘트롤유니트용 워터펌프(620);와
    모토콘트롤유니트(600)의 냉각수에서 발생하는 기포를 제거하는 모토콘트롤유니트용 리저버탱크(650);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 냉각시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    쿨링모듈(500)에 구비되는 모터콘트롤유니트 라디에이터(510)는,
    외부공기와의 열 교환이 가장 유리하도록 자동차의 쿨링모듈(500)의 전방에 설치되는것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 냉각시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    쿨링모듈(500)에는,
    전기모터(320)와 트랜스미션오일쿨러(300) 사이의 오일라인에 설치되어
    오토트랜스미션(310)과 전기모터(320)를 통과한 오일이 유입되면 먼저 공냉시킨 후 트랜스미션오일쿨러(300)로 보내주는 공랭식 트랜스미션오일쿨러(800)를 함께 설치한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 냉각시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101316245B1 (ko) * 2011-11-17 2013-10-08 현대자동차주식회사 하이브리드 버스용 냉각장치
US10125664B2 (en) 2015-12-10 2018-11-13 Hyundai Motor Company Cooling system for vehicle

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