KR20120058952A - 자동차용 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 2개의 응축기가 구비되되, 도어의 개폐에 의해 외기가 직접 일측 응축기를 통과하도록 함으로써 냉각수의 냉각 성능은 확보하면서도 과냉각이 이루어지는 응축기의 냉각 성능을 보다 높임으로써 냉방 성능을 보다 향상할 수 있는 자동차용 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.

Description

자동차용 프론트 엔드 모듈{Front end module for a motor vehicle}
본 발명은 자동차용 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 2개의 응축기가 구비되되, 도어의 개폐에 의해 외기가 직접 일측 응축기를 통과하도록 함으로써 냉각수의 냉각 성능은 확보하면서도 과냉각이 이루어지는 응축기의 냉각 성능을 보다 높임으로써 냉방 성능을 보다 향상할 수 있는 자동차용 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
자동차의 프론트 엔드 모듈(Front End Module : FEM)이란, 자동차의 전방을 구성하는 장치들을 모듈화 함으로써, 한 번의 공정으로 자동차의 골조 설치가 가능하도록 한 것이다.
일반적으로 자동차의 프론트 엔드 모듈은, 차량의 양측 사이드 프레임(Side Frame)에 결합되어 자동차의 전면부를 구성하고 있는 캐리어(Carrier)와, 상기 캐리어에 장착되는 라디에이터(Radiator), 응축기(Condenser), 팬및쉬라우드 조립체 등의 냉각 장치 및 주변 장치를 포함한다.
즉, 상기 프론트 엔드 모듈은 상기 캐리어의 전면에 응축기 및 라디에이터 등의 쿨링모듈을 고정시키고, 차체의 전방에 외부로부터의 충격에 대해 차체 및 탑승자를 보호하기 위한 범퍼 커버가 장착되는 구조로 되어 있다.
상기 자동차의 프론트 엔드 모듈을 구성하는 부품 중 라디에이터는 엔진의 온도가 일정온도 이상으로 상승되는 것을 방지하기 위한 구성으로, 엔진 내부를 순환하면서 연소에 의해 발생된 열을 흡수한 고온의 냉각수가 워터펌프에 의해 순환되어 상기 라디에이터를 통과하면서 외부에 열을 방출하여 엔진의 과열을 방지하며 최적의 운전상태가 유지되도록 하는 열교환기이다.
아울러, 상기 응축기는 고온ㆍ고압의 기체 상태인 열교환매체가 유입되어 열교환에 의해 액화열을 방출하면서 액체 상태로 응축된 후 배출되는 구성으로, 냉방시스템을 구성하는 구성부품이다.
상기 팬및쉬라우드 조립체는 팬의 회전에 의해 외기가 상기 라디에이터와 콘덴서를 통과함으로써 상기 라디에이터 및 응축기를 냉각하도록 하는 장치이다.
따라서, 상기 프론트 엔드 모듈은 상기 라디에이터에 의해 냉각수의 냉각 성능 및 상기 응축기에 의해 냉방 성능에 큰 영향을 줄 수 있는 구성요소이다.
종래에는 상기 라디에이터, 응축기, 팬및쉬라우드 조립체가 공기흐름방향으로 순차적으로 구비되는 경우에, 상기 응축기를 통과하는 공기는 라디에이터를 통과함에 따라 냉각수와 열교환되어 외기보다 온도가 상승된 상태이므로 응축기의 열교환효율이 저하될 수밖에 없는 문제점이 있다.
또한, 차량 전면부의 높이가 낮아질 경우에, 냉각수의 냉각 성능 및 냉방 성능에 영향이 있게 된다.
이에 따라, 차량 전면부의 높이가 낮아지는 조건에서도 냉각수를 효과적으로 냉각하면서도 냉방 성능을 확보할 필요가 있다.
한편, 최근 환경 및 에너지에 대한 관심에 따라 전기 자동차 혹은 하이브리드 자동차에 대한 개발이 이루어지고 있는데, 위와 같은 전기 자동차 및 하이브리드 자동차는 냉각수 온도가 일반 자동차에 비해 낮은 편이다.
또한, 자동차 운행 시, 정차되면 자동으로 엔진을 정지하고 다시 변속기의 조작으로 엔진이 재시동되도록 하는 아이들 스톱/고 시스템을 채택하는 경우가 많다.
위와 같이, 아이들 상태 또는 저속 주행 상태 시, 비교적 낮은 냉각수 온도를 갖는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차는 종래의 일반 자동차에 적용되는 프론트 엔드 모듈을 이용할 경우에, 냉각수가 필요 이상으로 냉각될 가능성이 있다.
이에 따라, 엔진을 적절히 냉각하면서도 에너지의 낭비 없이 냉방 성능을 높이기 위한 프론트 엔드 모듈에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 응축 및 과냉을 담당하는 2개의 응축기가 라디에이터의 양측에 구비되어 차체가 낮은 자동차에도 안정적으로 적용가능하며, 도어에 의해 공기 흐름을 조절하여 냉방 성능을 보다 향상할 수 있는 자동차용 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 제어부에 의해 라디에이터의 냉각수 냉각 성능을 판단하고, 냉각수 냉각 성능이 만족되었을 때 도어를 폐쇄하도록 함으로써 냉각수의 냉각 성능에는 영향을 미치지 않으면서도 응축기의 냉각 성능을 보다 높일 수 있는 자동차용 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 과냉각 효율을 높임으로써 냉매의 엔탈피를 더욱 낮출 수 있어 냉매의 냉각 효율을 높일 수 있으며, 이에 따라 냉방 성능을 향상할 수 있는 자동차용 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 외기가 유입되도록 중앙부에 주개구부(110) 및 상기 주개구부(110)의 양측에 각각 제 1 보조개구부(121) 및 제 2 보조개구부(122)가 형성되며, 상기 주개구부(110)의 중심을 기준으로 유입된 외기가 좌ㆍ우로 분기되어 유동되되 각각 상기 제 1 보조개구부(121) 및 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기가 합류되어 유동되는 제 1 공기통로(131) 및 제 2 공기통로(132)를 형성하는 캐리어(100); 상기 캐리어(100)의 주개구부(110)에 구비되는 라디에이터(200); 상기 제 1 공기통로(131) 및 제 2 공기통로(132) 상에 각각 구비되는 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320); 상기 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320)에 각각 구비되는 제 1 팬및쉬라우드 조립체(410)와, 제 2 팬및쉬라우드 조립체(420); 상기 주개구부(110)와 제 2 보조개구부(122) 사이의 상기 제 2 공기통로(132) 상에 구비되며, 상기 주개구부(110)를 통해 유입되어 상기 라디에이터(200)를 통과한 공기의 상기 제 2 응축기(320) 통과 여부를 조절하는 도어(500); 및 상기 도어(500) 작동을 제어하는 제어부(600); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 상기 제 1 응축기(310)를 통과하면서 응축된 냉매가 상기 제 2 응축기(320)를 통과함으로써 과냉각(Sub-cooling)되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(600)는 상기 라디에이터(200)의 냉각 성능이 만족될 때 상기 제 2 공기통로(132)를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어부(600)는 라디에이터(200)의 냉각수 온도 정보에 의해 라디에이터(200) 냉각 성능을 판단하는 것을 특징으로 하고, 상기 제어부(600)는 차속 정보에 의해 라디에이터(200) 냉각 성능을 판단하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 열교환기는 응축 및 과냉을 담당하는 2개의 응축기가 라디에이터의 양측에 구비되어 차체가 낮은 자동차에도 안정적으로 적용가능하며, 도어에 의해 공기 흐름을 조절하여 냉방 성능을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈은 제어부에 의해 라디에이터의 냉각수 냉각 성능을 판단하고, 냉각수 냉각 성능이 만족되었을 때 도어를 폐쇄하도록 함으로써 냉각수의 냉각 성능에는 영향을 미치지 않으면서도 응축기의 냉각 성능을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈은 과냉각 효율을 높임으로써 냉매의 엔탈피를 더욱 낮출 수 있어 냉매의 냉각 효율을 높일 수 있으며, 이에 따라 냉방 성능을 향상할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈은 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되어 도어 폐쇄에 의한 응축 성능 보다 향상할 수 있으며, 이에 따라 에너지의 낭비를 방지할 수 있고, 냉각성능을 향상할 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈의 사시도, 분해사시도, 및 단면개략도.
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈의 도어 작동을 설명한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈의 제어부 작동을 설명한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈의 도어 작동에 의한 공기 흐름을 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 캐리어(100), 라디에이터(200), 제 1 응축기(310), 제 2 응축기(320), 제 1 팬및쉬라우드 조립체(410), 제 2 팬및쉬라우드 조립체(420), 도어(500), 및 제어부(600)를 포함한다.
상기 캐리어(100)는 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)을 형성하는 기본 몸체로서, 다른 구성을 지지하며, 공기통로를 형성한다.
상기 캐리어(100)는 외기가 유입되기 위한 주개구부(110)와, 제 1 보조개구부(121) 및 제 2 보조개구부(122)가 형성된다.
상기 주개구부(110)는 중앙부에 형성되어 외기가 유입되는 부분이며, 상기 제 1 보조개구부(121) 및 제 2 보조개구부(122)는 자동차 전면부의 좌ㆍ우측인 상기 주개구부(110)의 양측에 각각 형성된다.
상기 주개구부(110)는 라디에이터(200)가 장착되는 공간으로서, 상기 주개구부(110)를 통해 유입되는 공기는 1차적으로 상기 라디에이터(200)를 통과하면서 내부 냉각수와 열교환된다.
상기 라디에이터(200)는 엔진 냉각수가 유동되면서, 외부의 공기와 열교환되어 냉각수가 적정 온도를 유지함으로써 엔진의 과열을 방지하는 열교환기이다.
상기 제 1 보조개구부(121) 및 제 2 보조개구부(122)는 상기 주개구부(110)와 같이, 외기가 유입되는 공간으로, 공기의 유입을 보조한다.
이 때, 상기 캐리어(100)는 상기 주개구부(110)의 중심을 기준으로 유입된 외기가 좌ㆍ우로 분기되어 유동되도록 제 1 공기통로(131) 및 제 2 공기통로(132)를 형성한다.
즉, 상기 제 1 공기통로(131)는 도면에서 좌측 부분으로, 상기 주개구부(110)의 좌측 일정 부분을 통해 유입된 공기와, 상기 주개구부(110)의 좌측에 위치한 제 1 보조개구부(121)를 통해 유입된 공기가 합류되어 통과된다.
아울러, 상기 제 2 공기통로(132)는 도면에서 우측 부분으로, 상기 주개구부(110)의 우측 일정 부분을 통해 유입된 공기와 상기 주개구부(110)의 우측에 위치한 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기가 합류되어 통과된다.
이 때, 상기 제 1 공기통로(131) 및 제 2 공기통로(132)에는 각각 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320)가 구비된다.
상기 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320)는 압축기, 팽창수단, 및 증발기와 함께 냉방 시스템을 구성하는 구성요소로서, 상기 응축기는 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하며, 응축된 냉매는 팽창수단, 증발기를 통과하며, 냉매는 압축기, 응축기, 팽창수단, 및 증발기를 연속 순환하게 된다.
이 때, 상기 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320)는 냉매 순환과정에서 냉매가 순차적으로 통과되도록 하는 것이 바람직하다.
도 3에서 상기 제 1 응축기(310)와, 제 2 응축기(320)를 연결하는 이송라인(330)를 도면부호 330으로 표시하였다.
즉, 상기 제 1 응축기(310)는 냉매가 먼저 유입되어 응축이 이루어지는 부분이며, 상기 제 1 응축기(310)를 통과한 냉매는 상기 이송라인(330)을 통해 상기 제 2 응축기(320)로 이송되고, 상기 제 2 응축기(320)에서 상기 제 1 응축기(310)를 통과한 응축 냉매가 유동되면서 과냉각(Sub-cooling)된다.
이에 따라, 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 과냉각이 유발됨으로써 냉매의 엔탈피를 낮춰 냉방 성능을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 제 1 팬및쉬라우드 조립체(410) 및 제 2 팬및쉬라우드 조립체(420)는 라디에이터(200), 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320)에서 공기와 열교환이 이루어지도록 팬의 회전에 의해 공기가 유동되도록 한다.
도면에서 공기 흐름방향으로 상기 제 1 응축기(310)의 후측에 상기 제 1 팬및쉬라우드 조립체(410)가 장착되며, 상기 제 2 응축기(320)의 후측에 상기 제 2 팬및쉬라우드 조립체(420)가 장착되는 예를 나타내었다.
상기 제 1 팬및쉬라우드 조립체(410) 및 제 2 팬및쉬라우드 조립체(420)는 각각 다수의 블레이드가 형성된 팬과, 상기 팬을 구동하는 모터, 상기 모터를 지지하는 쉬라우드를 포함하여 형성되며, 일반적인 구성이므로 도면에서는 상세 구성은 도면부호로 기재하지 않았다.
이 때, 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 과냉각 성능을 보다 확보하기 위하여 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 도어(500) 및 제어부(600)가 형성된다.
상기 도어(500)는 상기 제 2 공기통로(132) 상에 구비되되, 상기 주개구부(110)와 제 2 보조개구부(122) 사이에 형성됨으로써 상기 주개구부(110)를 통해 유입된 공기가 상기 제 2 공기통로(132)를 통해 상기 제 2 응축기(320)를 통과하는지 여부를 결정한다.
즉, 상기 도어(500)가 개방되면, 상기 주개구부(110) 및 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기는 합류되어 상기 제 2 응축기(320)를 통과하며, 상기 도어(500)가 폐쇄되면, 상기 주개구부(110)를 통해 유입된 공기는 전량 상기 제 1 공기통로(131)를 통해 이송되며, 상기 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기만 상기 제 2 응축기(320)를 통과한다.
이 때, 상기 도어(500)가 폐쇄될 경우에, 상기 라디에이터(200)의 냉각수 냉각 성능이 저하될 수 있으므로, 상기 제어부(600)는 상기 라디에이터(200)의 냉각 성능을 판별하여 라디에이터(200)의 냉각 성능이 만족될 때, 상기 도어(500)가 상기 제 2 공기통로(132)를 폐쇄하도록 제어한다.
도 4를 참고로, 기본 상태에서 상기 제어부(600)는 상기 도어(500)가 개방된 상태를 유지하도록 제어하며, 냉방 시스템이 작동되어 냉방 성능을 향상할 필요가 있으며, 라디에이터(200) 냉방 성능을 만족할 경우에, 상기 도어(500)를 폐쇄하도록 제어한다.
상기 제어부(600)의 라디에이터(200) 냉방 성능의 판별은 라디에이터(200) 내부를 유동하는 냉각수의 온도 정보를 이용할 수 있는데, 이 때, 라디에이터(200)에 부착된 온도 센서를 통해 냉각수 온도가 측정되며, 상기 제어부(600)는 상기 온도 센서와 연동되거나, 자동차 전자제어장치(ECU)를 이용할 수 있다.
상기 냉각수 온도는 라디에이터(200)의 냉각 성능을 판별할 수 있는 요소로서, 냉각수 온도가 낮은 경우에는 라디에이터(200)를 순환하는 냉각수의 양이 적더라도 충분한 냉각 성능을 가질 수 있다.
이에 따라, 냉각수 온도가 일정 온도 이하일 경우에는 상기 도어(500)가 폐쇄되어 상기 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기만 상기 제 2 응축기(320)를 통과함으로써 응축 성능을 보다 확보할 수 있다.
또한, 상기 제어부(600)는 차속 정보에 의해 라디에이터(200) 냉각 성능을 판단할 수 있는데, 차속이 증가될 경우, 유입 풍량이 증가됨에 따라 열교환효율이 향상되므로, 엔진 성능, 냉각수 용량 등을 고려하여 일정 속도 이상인 경우에 상기 도어(500)가 제 2 공기통로(132)를 폐쇄하도록 할 수 있다.
본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 이 외에도 다양한 정보를 이용하여 라디에이터(200) 냉각 성능을 판별할 수 있다.
즉, 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 냉각수 온도 또는 차속 정보를 이용하여 라디에이터(200)의 냉각 성능을 판단함으로써 라디에이터(200) 냉각 성능이 확보될 때, 상기 도어(500)가 폐쇄됨으로써 응축 효율을 향상할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 6은 상기 도어(500)가 개방된 상태에서 공기의 흐름을 화살표로 나타낸 도면이다.
상기 도 6을 참조로, 상기 주개구부(110)를 통해 유입된 공기는 상기 제 1 공기통로(131) 및 제 2 공기통로(132)를 통해 좌측 및 우측으로 분기되며, 상기 제 1 공기통로(131)로 분기된 공기는 상기 제 1 보조개구부(121)를 통해 유입된 공기와 합류되어 제 1 응축기(310)를 통과하게 된다.
또한, 이 때, 상기 주개구부(110)를 통해 유입되어 상기 제 2 공기통로(132)로 분기된 공기는 상기 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기와 합류되어 제 2 응축기(320)를 통과하게 된다.
아울러, 도 7은 상기 도어(500)가 폐쇄된 상태에서 공기의 흐름을 화살표로 나타낸 도면으로, 상기 주개구부(110)를 통해 유입된 공기는 전량 상기 제 1 공기통로(131)를 통해 이동되며, 상기 제 1 보조개구부(121)를 통해 유입된 공기와 합류되어 제 1 응축기(310)를 통과하게 된다.
또한, 이 때, 상기 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기만이 상기 제 2 응축기(320)를 통과하게 된다.
본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 상기 도 7과 같은 흐름을 갖는 경우에, 외기가 라디에이터(200)를 통과하면서 열교환되지 않고, 바로 제 2 응축기(320)와 열교환됨으로써 응축기의 과냉각 성능을 향상함으로써 전체 냉방 성능을 높일 수 있다.
특히, 본 발명의 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용가능한데, 상기 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 경우에 아이들 상태 및 저속 주행 시, 일반 자동차에 비해 냉각수 온도가 낮으므로, 도어(300) 폐쇄에 의한 응축 성능의 향상 효과를 더욱 크게 얻을 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 자동차용 프론트 엔드 모듈
100 : 캐리어 110 : 주개구부
121 : 제 1 보조개구부 122 : 제 2 보조개구부
131 : 제 1 공기통로 132 : 제 2 공기통로
200 : 라디에이터
310 : 제 1 응축기 320 : 제 2 응축기
330 : 이송라인
410 : 제 1 팬및쉬라우드 조립체
420 : 제 2 팬및쉬라우드 조립체
500 : 도어
600 : 제어부

Claims (5)

  1. 외기가 유입되도록 중앙부에 주개구부(110) 및 상기 주개구부(110)의 양측에 각각 제 1 보조개구부(121) 및 제 2 보조개구부(122)가 형성되며, 상기 주개구부(110)의 중심을 기준으로 유입된 외기가 좌ㆍ우로 분기되어 유동되되 각각 상기 제 1 보조개구부(121) 및 제 2 보조개구부(122)를 통해 유입된 공기가 합류되어 유동되는 제 1 공기통로(131) 및 제 2 공기통로(132)를 형성하는 캐리어(100);
    상기 캐리어(100)의 주개구부(110)에 구비되는 라디에이터(200);
    상기 제 1 공기통로(131) 및 제 2 공기통로(132) 상에 각각 구비되는 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320);
    상기 제 1 응축기(310) 및 제 2 응축기(320)에 각각 구비되는 제 1 팬및쉬라우드 조립체(410)와, 제 2 팬및쉬라우드 조립체(420);
    상기 주개구부(110)와 제 2 보조개구부(122) 사이의 상기 제 2 공기통로(132) 상에 구비되며, 상기 주개구부(110)를 통해 유입되어 상기 라디에이터(200)를 통과한 공기의 상기 제 2 응축기(320) 통과 여부를 조절하는 도어(500); 및
    상기 도어(500) 작동을 제어하는 제어부(600); 를 포함하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동차용 프론트 엔드 모듈(1000)은
    상기 제 1 응축기(310)를 통과하면서 응축된 냉매가 상기 제 2 응축기(320)를 통과함으로써 과냉각(Sub-cooling)되는 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(600)는 상기 라디에이터(200)의 냉각 성능이 만족될 때 상기 제 2 공기통로(132)를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(600)는 라디에이터(200)의 냉각수 온도 정보에 의해 라디에이터(200) 냉각 성능을 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(600)는 차속 정보에 의해 라디에이터(200) 냉각 성능을 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
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