KR20120094567A - 전기자동차의 폐열 난방 시스템 - Google Patents

전기자동차의 폐열 난방 시스템 Download PDF

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윤정환
구준모
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 모터룸에서 발생하는 열을 이용하여 차량 실내를 효율적으로 난방하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 전기자동차의 모터룸에 설치되어 있는 인버터나 모터 등에서 발생하는 열을 이용하여 차량 실내를 난방하고, 또 차량 실내측에 설치되는 히터 코어와 보조 히터를 적절히 제어하는 운영방식을 채택한 새로운 형태의 난방 시스템을 구현함으로써, 폐열의 효과적인 이용으로 인한 에너지 절감을 도모할 수 있는 등 차량 실내 난방의 효율을 높일 수 있는 한편, 모터룸으로 유입되는 외부 공기의 제어를 위한 에어플랩을 구비하여 필요에 따라 모터룸을 보온할 수 있는 새로운 형태의 모터룸 Open/Close 방식을 구현함으로써, 모터룸에서 발생되는 열을 난방을 위해 효율적으로 실내로 공급할 수 있는 전기자동차의 폐열 난방 시스템을 제공한다.

Description

전기자동차의 폐열 난방 시스템{Heating system for electric vehicles using waste heat}
본 발명은 전기자동차의 폐열 난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터룸에서 발생하는 열을 이용하여 차량 실내를 효율적으로 난방하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 배기가스 대책의 일환으로 개발된 자동차로서, 소음이 적고 배기가스가 전혀 없는 장점이 있다.
이러한 전기자동차는 연료전지나 배터리 등으로부터 얻은 전기에너지를 이용하여 모터를 구동시키고, 상기 모터의 동력을 이용하여 바퀴를 구동시켜 주행하는 방식으로 운영된다.
그리고, 전기자동차는 모터의 구동시 많은 열을 동반하기 때문에 모터의 냉각이 필요하며, 이를 위하여 차량 주행시 전방으로부터 유입되는 공기로 모터 등을 냉각시키고 있다.
한편, 전기자동차의 실내 난방에는 전기식 히터나 PTC 히터 등이 사용되며, 이러한 히터에 의해 가열된 공기가 송풍팬을 통해 차량 실내로 보내지게 되므로서, 차량 실내의 난방이 이루어지게 된다.
도 1은 종래의 전기자동차의 난방 시스템과 모터룸의 내부 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 차량 실내에는 히터(100), 예를 들면 PCT 히터와 송풍팬(110)이 구비되고, 모터룸에는 전동식 워터펌프(120), LDC(130), 인버터(140), 모터(150), 라디에이터(160)가 구비되면서 폐순환 회로를 구성하게 된다.
여기서, 미설명 부호 170은 라디에이터팬을 나타낸다.
따라서, 차량 실내의 난방시 히터에 의해 가열된 공기가 송풍팬의 가동에 의해 실내로 공급되면서 차량 실내의 난방이 이루어지게 되고, 모터, 인버터, LDC 등에서 발생한 열은 조건에 따라 전동식 워터펌프(EWP)와 라디에이터에 의해 냉각되면서 외부로 버려지게 된다.
이와 같은 전기자동차의 난방 시스템의 경우, 히터의 작동에 의존하여 난방이 이루어지는 관계로 열효율이 낮은 단점이 있고, 히터를 가동시키기 위해 많은 에너지를 필요로 하는 단점이 있다.
특히, 모터룸에 설치되어 있는 모터나 인버터 등과 같은 부품에서 발생되는 열을 그대로 방출하고 있는 상황임을 볼 때, 에너지 활용 측면에서 비효율적인 면이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 전기자동차의 모터룸에 설치되어 있는 인버터나 모터 등에서 발생하는 열을 이용하여 차량 실내를 난방하고, 또 차량 실내측에 설치되는 히터 코어와 보조 히터를 적절히 제어하는 운영방식을 채택한 새로운 형태의 난방 시스템을 구현함으로써, 폐열의 효과적인 이용으로 인한 에너지 절감을 도모할 수 있는 등 차량 실내 난방의 효율을 높일 수 있는 전기자동차의 폐열 난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 모터룸으로 유입되는 외부 공기의 제어를 위한 에어플랩을 구비하여 필요에 따라 모터룸을 보온할 수 있는 새로운 형태의 모터룸 Open/Close 방식을 구현함으로써, 모터룸에서 발생되는 열을 난방을 위해 효율적으로 실내로 공급할 수 있는 전기자동차의 폐열 난방 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템은 다음과 같은 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 난방 시스템은 모터룸에서 발생되는 폐열을 이용하여 차량 실내를 난방하는 시스템으로서, 모터룸에 설치되면서 물 순환회로를 구성하고 있는 전동식 워터펌프, LDC, 인버터, 모터 및 라디에이터와, 차량 실내에 위치되면서 상기 물 순환회로와 연결되는 다른 하나의 물 순환회로상에 설치되어 상기 물 순환회로를 순환하는 온수와의 열교환을 통해 차량 실내로 공급되는 공기를 가열하는 히터 코어를 포함하는 형태로 이루어진다.
여기서, 상기 폐열 난방 시스템은 히터 코어와 함께 차량 실내에 설치되는 보조 히터 및 송풍팬을 더 구비하고, 이때의 상기 히터 코어와 보조 히터는 앞뒤로 직렬 배치되는 조합으로 구성하여, 실외공기 유입시 히터 코어에서 1차 가열 후, 부족한 열을 보조 히터에서 2차 가열하는 방식으로 난방을 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 폐열 난방 시스템의 경우, 상기 히터 코어와 함께 차량 실내에 설치되는 보조 히터 및 송풍팬을 더 구비하고, 상기 히터 코어와 보조 히터는 앞뒤로 직렬 배치되는 조합으로 구성하여, 실내공기 유입시 전동식 워터펌프의 제어를 통해 히터 코어로 유입되는 물의 양을 조절하는 방식으로 난방을 수행함으로써, 히터코어측에서 발생할 수도 있는 열손실을 줄일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 폐열 난방 시스템은 모터룸의 보온을 위한 수단으로서, 모터룸으로 흡입되는 외부 공기를 제어하기 위한 에어플랩과, 상기 에어플랩의 Open 또는 Close를 제어하기 위한 액추에이터와, 상기 액추에이터의 제어를 위한 ECU를 구비하여, 차량 실내 난방시 또는 모터룸에 설치되는 LDC, 인버터 및 모터의 냉각시 에어플랩을 선택적으로 Open 또는 Close시킬 수 있도록 함으로써, 모터룸에서 발생되는 열을 차량 실내 난방에 효율적으로 사용할 수 있는 측면에서 바람직하다 할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템은 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 종전 그대로 버려졌던 모터룸의 폐열을 이용하여 차량 실내를 난방하는데 활용함으로써, 에너지 절감을 도모할 수 있고 차량 실내의 난방 효율을 높일 수 있는 등 에너지 활용 측면에서 볼 때 효율성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
둘째, 모터룸의 폐열을 이용한 차량 실내 난방시 히터 코어 온도와 실내 공기 온도를 비교하여 전동식 워터펌프의 유량을 제어하는 방식으로 난방을 수행함으로써, 히터 코어측의 열손실을 줄일 수 있는 등 난방 효율을 한층 높일 수 있는 장점이 있다.
셋째, 모터룸으로 흡입되는 외부 공기의 제어를 위한 에어플랩을 구비하고, 상기 에어플랩의 개폐작동을 제어하여 모터룸을 적절히 Open 또는 Close 시킴으로써, 모터나 인버터 등의 냉각은 물론 모터룸 보온을 통한 난방성능 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 전기자동차의 난방 시스템과 모터룸의 내부 구성을 나타내는 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템을 나타내는 개략도
도 3a,3b,3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 히터 코어와 보조 히터 조합의 기본적인 난방 운영방식을 나타내는 개략도
도 4a,4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 전동식 워터펌프의 작동로직을 나타내는 플로챠트
도 5a,5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 LDC와 관련한 난방 운영방식을 나타내는 개략도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 LDC 3웨이 밸브의 작동로직을 나타내는 플로챠트
도 7a,7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 주행풍에 따른 냉각수 온도의 변화를 나타내는 그래프 및 개략도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 에어플랩의 구성을 나타내는 개략도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 인버터, 모터, LDC와 관련한 냉각 운영방식을 나타내는 개략도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 에어플랩의 작동로직을 나타내는 플로챠트
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 폐열 난방 시스템은 모터룸에 설치되는 발열부품인 인버터(14), 모터(15) 등에서 발생되는 열을 차량 실내 난방에 효과적으로 활용할 수 있는 시스템으로서, 모터(15), 인버터(14), LDC(13)에서 발생되는 열을 물에 의해 순환시키고, 이렇게 순환시킨 물을 차량 실내 난방을 위해 히터 코어(19)로 공급하여 송풍팬(11)으로 따뜻한 공기를 실내로 공급하는 방식으로 이루어진다.
이를 위하여, 전기자동차의 모터룸에는 차량 전방으로 라디에이터(16) 및 라디에이터팬(17)이 설치되고, 상기 라디에이터팬(17)의 뒷쪽으로는 전동식 워터펌프(12), LDC(13), 인버터(14) 및 모터(15)가 설치되며, 이때의 전동식 워터펌프(12), LDC(13), 인버터(14), 모터(15) 및 라디에이터(16)는 물 순환회로(18a)에 의해 연결된다.
이때의 물 순환회로(18a)는 인버터(14)나 모터(15) 등을 냉각시키기 위한 물을 순환시키는 라인을 의미하며, 상기 물 순환회로(18a)에는 물의 흐름을 단속하는 밸브(24)가 구비된다.
그리고, 전기자동차의 차량 실내에는 히터 코어(19)가 배치되고, 이때의 히터 코어(19)는 모터룸측 물 순환회로(18a)와 연결되는 다른 하나의 물 순환회로(18b)상에 설치된다.
이에 따라, 상기 히터 코어(19)는 물 순환회로(18b)를 순환하는 온수와의 열교환을 통해 차량 실내로 공급되는 공기를 가열하는 역할을 할 수 있게 된다.
이러한 폐열 난방 시스템에 있어 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등에서 발생되는 열만으로는 차량 실내 난방에 부족할 수도 있으며, 혹시 부족할지도 모를 열을 보충하기 위해 본 발명에서는 전기식의 보조 히터(10)를 제공한다.
여기서, 상기 보조 히터(10)는 PTC, 히트 펌프 등을 적용할 수 있다.
상기 보조 히터(10)는 히터 코어(19)와 직렬 배치구조, 즉 히터 코어(19)의 뒷쪽으로 보조 히터(10)가 나란하게 배치되는 구조로 조합될 수 있으며, 이렇게 조합되는 히터 코어(19)와 보조 히터(10)의 열교환 순서는 저온 상태가 많은 히터 코어(19)를 앞쪽에 배치하고, 이 히터 코어(19)보다 온도가 더 높은 보조 히터(10)를 뒷쪽에 배치하는 순서로 구성된다.
예를 들면, 차량 실내에는 송풍팬(11), 보조 히터(10) 및 히터 코어(19)가 배치되고, 이때의 히터 코어(19)와 보조 히터(10)는 앞뒤로 직렬 배치되는 조합으로 구성된다.
따라서, 실외공기가 유입되는 경우, 히터 코어(19)에서 1차 가열이 이루어진 후에 이때의 1차 가열만으로 부족한 열을 보조 히터(10)에서 2차 가열이 이루어지는 방식으로 난방이 수행될 수 있게 된다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 히터 코어와 보조 히터 조합의 기본적인 난방 운영방식을 나타내는 개략도이고, 도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 전동식 워터펌프의 작동로직을 나타내는 플로챠트이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 차량 실내의 난방을 위해 사용되는 공기는 HVAC에서 실외 공기 또는 실내 공기 유입이 제어된다.
실외 공기 유입을 통해 난방을 하면 실외 공기는 히터 코어(19)의 입구 공기온도가 된다.
그리고, 상기 히터 코어(19)는 인버터(14), 모터(15) 등에서 발생하는 열을 열원으로 사용하여 공기와의 열교환을 수행하게 된다.
따라서, 차량 주행시 히터 코어(19)의 온도는 올라가고, 실외 공기를 유입한 후에 히터 코어(19)에서 1차 가열한 다음, 부족열을 보조 히터(10)에서 2차 가열하여 차량 실내 난방을 수행하게 된다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 실내 공기를 유입하는 경우, HVAC의 유입 공기는 실내 공기와 같으며, 이때의 실내 공기는 보조 히터(10)의 가열에 의해 히터 코어(19)의 온도보다 높을 수 있게 된다.
이 경우에 유입 공기는 히터 코어(19)측에서 냉각이 된 후에 다시 보조 히터(10)에 의해 가열되는 형태가 되고, 결국 히터 코어(19)측에서 열손실이 발생할 수도 있게 된다.
이러한 열손실을 보상하기 위해 보조 히터(10)에서 더 많은 에너지를 사용해야 하는 등 비효율적인 측면이 있다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 히터 코어(19)의 온도가 실내 온도보다 낮은 경우 발생하는 에너지 손실을 막기 위해 본 발명에서는 전동식 워터펌프(12)의 유량을 제어하는 방식을 제공한다.
즉, 히터 코어(19)로 유입되는 물의 양을 전동식 워터펌프(12)로 조절하여, 히터 코어(19)의 온도가 낮은 경우에 전동식 워터펌프(12)를 정지시키면, 히터 코어(19)에 의해 발생되는 손실을 줄일 수 있게 된다.
예를 들면, 차량 실내에 히터 코어(19), 보조 히터(10) 및 송풍팬(11)을 배치하고, 이때의 히터 코어(19)와 보조 히터(10)는 직렬 배치구조 조합하여, 실내공기 유입시 전동식 워터펌프(12)의 제어를 통해 히터 코어(19)로 유입되는 물의 양을 조절함으로써, 에너지 손실없이 보다 효과적으로 차량 실내 난방을 수행할 수 있게 된다.
상기 전동식 워터펌프(12)의 제어를 통해 손실을 방지하는 방식은 아래의 두가지 작동방식을 적용할 수 있다.
즉, 상기 히터 코어(19)의 전단측 공기 온도와 후단측 공기 온도를 비교하여, 후단측 공기 온도가 전단측 공기 온도보다 큰 경우에 전동식 워터펌프(12)가 작동되도록 하는 방식, 또는 상기 히터 코어(19)의 입구측 냉각수 온도와 전단측 공기 온도를 비교하여, 입구측 냉각수 온도가 전단측 공기 온도보다 큰 경우에 전동식 워터펌프(12)가 작동되도록 하는 방식을 적용할 수 있다.
이를 좀더 살펴보면, 전동식 워터펌프(12)는 난방 조건시 히터 코어(19)측 공기측 온도가 T2>T1인 경우에 작동하게 되며, 이때의 T1과 T2의 온도를 측정하기 위해 HVAC 입구측 온도센서(미도시)와 히터 코어(19)의 후단측 온도센서(미도시)가 구비된다.
다른 방법으로 입구측 온도 T1과 T2를 대신해서 히터 코어(19)을 빠져나가는 출구측 냉각수 온도(Wout) 센싱에 의해서도 제어가 가능하게 된다.
즉, Wout>T1인 경우 전동식 워터펌프(12)가 작동되며, 상기 전동식 워터펌프(12)가 일단 작동되면 물 순환회로(18b)를 흐르는 물의 유량은 점차 증가하다가 전동식 워터펌프(12)의 최대 펌핑유량으로 유지된다.
도 4a 및 4b에 도시한 바와 같이, 여기서는 전동식 워터펌프(12)의 작동 조건을 보여준다.
즉, 상기 전동식 워터펌프(12)는 T2>T1인 경우와 Wout>T1인 경우에 작동하게 된다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 LDC와 관련한 난방 운영방식을 나타내는 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 LDC 3웨이 밸브의 작동로직을 나타내는 플로챠트이다.
도 5a 및 5b에 도시한 바와 같이, 상기 LDC(13)는 배터리에서 나온 고전압을 차량 실내에 사용가능한 저전압으로 변환하는 전압 변환기이다.
LDC(13), 인버터(14), 모터(15) 등의 냉각 대상부품을 순환하는 물의 발열량을 LDC(13)가 미작동하는 조건에서 측정하면 아래의 표 1과 같으며, 인버터(14)와 모터(15)에서는 열을 발생하지만 LDC(13)에서는 열을 빼앗는다.
Figure pat00001
상기 히터 코어(19)에 모터(15), 인버터(14)에서 발생한 열을 손실없이 공급하기 위해서는 LDC(13)로부터 열을 빼앗기면 않되며, LDC(13)로 가는 물을 바이패스시키기 위해 3웨이 밸브(21)가 적용된다.
즉, 상기 LDC(13)의 입출구에 장착된 온도센서(미도시)를 통해 LDC(13)의 출구온도가 입구온도보다 낮은 경우, 3웨이 밸브(21)를 제어하여 물을 바이패스시킨다.
이를 위하여, 모터룸측 물 순환회로(18a)와 차량 실내측 물 순환회로(18b)가 공유하고 있는 물 순환회로상에 설치되어 있는 LDC(13)의 전단(입구측)과 후단(출구측)을 우회하여 연결하는 바이패스회로(20)가 구비되고, 상기 바이패스회로(20)와 물 순환회로가 연결되는 LDC 전단측 분기점에는 3웨이 밸브(21)가 설치된다.
따라서, 상기 LDC(13)의 온도에 따라, 즉 LDC(13)의 출구측 물의 온도가 입구측 물의 온도보다 낮은 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 물의 흐름을 선택적으로 바이패스시킬 수 있게 된다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 주행풍에 따른 냉각수 온도의 변화를 나타내는 그래프 및 개략도이다.
도 7a 및 7b에 도시한 바와 같이, 모터(15)나 인버터(14)에서는 차량 주행시 열이 발생하게 되는데, 이러한 모터(15)와 인버터(14)를 통과해서 히터 코어(19)로 전달되는 물의 온도는 도 7a 및 7b의 그래프와 같다.
그래프에서 볼 수 있듯이 에어플랩이 열려서 주행풍이 모터룸에 들어오는 경우에 물의 온도가 하강하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 에어플랩의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 전기자동차에 장착된 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등에서 발생하는 열을 난방을 위해 효율적으로 차량 실내로 공급하기 위해서는 모터룸의 보온이 필요하다.
즉, 본 발명에서는 모터룸의 보온을 위한 수단으로서, 모터룸으로 흡입되는 외부 공기를 제어하기 위한 에어플랩(22), 상기 에어플랩(22)의 Open 또는 Close를 제어하기 위한 액추에이터(23), 상기 액추에이터(23)의 제어를 위한 ECU(미도시)를 제공한다.
이에 따라, 차량 실내 난방시 또는 모터룸에 설치되는 LDC(13), 인버터(14) 및 모터(15)의 냉각시 에어플랩(21)을 선택적으로 Open 또는 Close시킬 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에서는 모터룸에 흡입되는 외부 공기를 제어하기 위해 에어플랩 구조가 적용된다.
즉, 상기 에어플랩(22)은 플랩 프레임(25)상에 닫힘 및 열림 가능한 구조로 지지되면서 라디에이터(16)의 전면에 배치되고, 이러한 에어플랩(22)의 개폐작동을 위한 액추에이터(23)는 에어플랩(22)의 뒷쪽으로 배치되며, 이때의 액추에이터(23)는 ECU와의 캔통신을 통해 제어되면서 에어플랩(22)을 작동시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 에어플랩을 개폐작동시키는 방식은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려진 방식이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 인버터, 모터, LDC와 관련한 냉각 운영방식을 나타내는 개략도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 폐열 난방 시스템에서 에어플랩의 작동로직을 나타내는 플로챠트이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 상기 에어플랩(22)의 Open 또는 Close 작동을 통해 모터룸을 보호함으로 인해 난방성능의 향상을 도모할 수 있으나, 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등의 냉각을 위해서는 차량 전방을 개방해줄 필요가 있게 된다.
따라서, 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등의 냉각을 위한 순서는 아래와 같이 수행될 수 있게 된다.
먼저, 모터룸측 물 순환라인(18a)에 설치되어 있는 밸브(24)의 개방을 시작으로 전동식 워터펌프(12)의 가동, 에어플랩(22)의 개방, 라디에이터팬(17)의 작동이 차례대로 또는 동시에 이루어지게 되므로서, 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등을 냉각시킬 수 있게 된다.
이때, 차량이 주행상태라면 에어플랩(22)의 개방만으로도 라디에이터 방열을 만족시킬 수 있게 된다.
그리고, 주행상태에서는 에어플랩(22)의 개도량을 통해 히터 코어(19)의 온도를 제어하는 것도 가능하게 된다.
이러한 에어플랩(22)의 개도량 조절을 위해서 액추에이터(23)의 회전량을 감지할 수 있는 회전량 센서(미도시)가 구비된다.
또한, 에어플랩(22)의 전체 개방 이후에도 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등의 냉각이 필요한 경우에는 라디에이터팬(17)을 작동시켜 냉각성능을 높일 수 있게 된다.
도 10에 도시한 바와 같이, 차량 실내의 난방이 이루어지고 있는 동안에 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등의 냉각이 필요한 경우에는 에어플랩(22)을 Open하여 냉각을 수행할 수 있게 된다.
물론, 모터(15), 인버터(14), LDC(13) 등을 냉각하는 동안에는 히터 코어(19)측으로 제공되는 물의 온도가 낮기 때문에 이때에는 가급적 보조 히터(10)의 열원에 의존하여 차량 실내 난방을 수행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에서는 종전 그대로 버려지던 모터룸의 열을 차량 실내 난방에 활용할 수 있는 폐열 난방 시스템을 구현함으로써, 차량 실내 난방의 효율성을 높일 수 있음은 물론, 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.
10 : 보조 히터 11 : 송풍팬
12 : 전동식 워터펌프 13 : LDC
14 : 인버터 15 : 모터
16 : 라디에이터 17 : 라디에이터팬
18a,18b : 물 순환회로 19 : 히터 코어
20 : 바이패스회로 21 : 3웨이 밸브
22 : 에어플랩 23 : 액추에이터
24 : 밸브 25 : 플랩 프레임

Claims (6)

  1. 모터룸에 설치되면서 물 순환회로(18a)를 구성하고 있는 전동식 워터펌프(12), LDC(13), 인버터(14), 모터(15) 및 라디에이터(16)와, 차량 실내에 위치되면서 상기 물 순환회로(18a)와 연결되는 다른 하나의 물 순환회로(18b)상에 설치되어 상기 물 순환회로(18b)를 순환하는 온수와의 열교환을 통해 차량 실내로 공급되는 공기를 가열하는 히터 코어(19)를 포함하며, 모터룸에서 발생되는 폐열을 이용하여 차량 실내를 난방할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 폐열 난방 시스템은 상기 히터 코어(19)와 함께 차량 실내에 설치되는 보조 히터(10) 및 송풍팬(11)을 더 포함하며, 상기 히터 코어(19)와 보조 히터(10)는 앞뒤로 직렬 배치되는 조합으로 구성되어, 실외공기 유입시 히터 코어(19)에서 1차 가열 후, 부족한 열을 보조 히터(10)에서 2차 가열하는 방식으로 난방을 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폐열 난방 시스템은 상기 히터 코어(19)와 함께 차량 실내에 설치되는 보조 히터(10) 및 송풍팬(11)을 더 포함하며, 상기 히터 코어(19)와 보조 히터(10)는 앞뒤로 직렬 배치되는 조합으로 구성되어, 실내공기 유입시 전동식 워터펌프(12)의 제어를 통해 히터 코어(19)로 유입되는 물의 양을 조절하는 방식으로 난방을 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 전동식 워터펌프(12)는 히터 코어(19)의 전단측 공기 온도와 후단측 공기 온도를 비교하여, 후단측 공기 온도가 전단측 공기 온도보다 큰 경우에 작동되도록 하거나, 또는 히터 코어(19)의 입구측 냉각수 온도와 전단측 공기 온도를 비교하여, 입구측 냉각수 온도가 전단측 공기 온도보다 큰 경우에 작동되도록 한 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 모터룸측 물 순환회로(18a)와 차량 실내측 물 순환회로(18b)가 공유하고 있는 물 순환회로상에 설치되어 있는 LDC(13)의 전단과 후단을 우회하여 연결하는 바이패스회로(20)를 구비하는 동시에 상기 바이패스회로(20)와 물 순환회로(18a)가 연결되는 LDC 전단측 분기점에는 3웨이 밸브(21)를 설치하여, 상기 LDC(13)의 온도에 따라 물의 흐름을 선택적으로 바이패스시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 모터룸의 보온을 위한 수단으로서, 모터룸으로 흡입되는 외부 공기를 제어하기 위한 에어플랩(22)과, 상기 에어플랩(22)의 Open 또는 Close를 제어하기 위한 액추에이터(23)와, 상기 액추에이터(23)의 제어를 위한 ECU를 구비하여, 차량 실내 난방시 또는 모터룸에 설치되는 LDC(13), 인버터(14) 및 모터(15)의 냉각시 에어플랩(22)을 선택적으로 Open 또는 Close시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 폐열 난방 시스템.
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