KR20120114602A - Apparatus for cooling of electrical parts for electric automobile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기자동차의 전장부품 쿨링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쿨링장치의 구조가 간단하고, 중량이 감소되며, 급속냉각이 가능한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric component cooling device for an electric vehicle, and more particularly, to an electric component cooling device for an electric vehicle that is simple in structure, reduced in weight, and capable of rapid cooling.
일반적으로 전기자동차는 전기모터의 회전에 의한 구동력으로 주행하는 자동차이다.In general, an electric vehicle is a vehicle that is driven by the driving force by the rotation of the electric motor.
상기 전기자동차에는 상기 전기모터가 회전될 수 있도록 상기 전기모터에 전류를 공급하는 구동용 배터리가 탑재되고, 모터컨트롤러가 상기 전기모터의 회전을 제어하게 된다.The electric vehicle is equipped with a driving battery for supplying a current to the electric motor so that the electric motor can be rotated, the motor controller controls the rotation of the electric motor.
상기 전기자동차에는 상기 구동용 배터리의 입력전압을 변환하여 상기 전기자동차의 12V 전장부로 전원을 공급하기 위해, 직류전압변환기(DC-DC 컨버터)와, 상기 구동용 배터리의 충전을 위한 충전기가 탑재된다.The electric vehicle is equipped with a DC voltage converter (DC-DC converter) and a charger for charging the driving battery to convert the input voltage of the driving battery to supply power to the 12V electric part of the electric vehicle. .
상기 전기자동차는 운행 중 상기 DC-DC 컨버터, 충전기, 전기모터 및 모터컨트롤러에서 열이 발생된다.The electric vehicle generates heat from the DC-DC converter, the charger, the electric motor, and the motor controller while driving.
따라서, 상기 전기자동차에는 상기 DC-DC 컨버터, 충전기, 전기모터 및 모터컨트롤러에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 쿨링장치가 요구된다.
Therefore, the electric vehicle requires a cooling device for cooling the heat generated by the DC-DC converter, the charger, the electric motor and the motor controller.
본 발명이 해결하려는 과제는, 구성을 간단하게 하여 자동차의 중량을 줄일 수 있고, 나아가서는 배터리의 전력소모를 줄임으로서 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an electric vehicle electric component cooling device that can simplify the configuration to reduce the weight of the vehicle, and further increase the running time of the vehicle by reducing the power consumption of the battery.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 냉각수보다 가벼운 압축공기를 냉매로 이용하여 자동차의 중량을 줄일 수 있고, 나아가서는 배터리의 전력소모를 줄임으로서 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to reduce the weight of the vehicle by using the compressed air lighter than the cooling water as a refrigerant, and furthermore, the electric component of the electric vehicle that can increase the running time of the vehicle by reducing the power consumption of the battery It is to provide a cooling device.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 영하의 온도를 가지는 냉기를 통해 전기모터, 모터컨트롤러, 직류전압변환기 및 충전기를 급속하게 냉각할 수 있는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electric vehicle component cooling device of an electric vehicle capable of rapidly cooling an electric motor, a motor controller, a DC voltage converter, and a charger through cold air having a subzero temperature.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 에어펌프와, 상기 에어펌프로부터 공급되는 압축공기로 제1 와류(vortex)를 생성하는 와류생성부와, 상기 제1 와류를 받아 상기 제1 와류의 내부에 제2 와류를 생성시키고 상기 제1 와류의 온기를 배출하는 온기배출부와, 상기 제2 와류의 냉기를 배출하는 냉기배출부와, 상기 냉기배출부와 연결되고 상기 냉기배출부로부터 배출되는 상기 냉기와 열교환되는 모터컨트롤러와, 상기 모터컨트롤러와 연결되고 상기 모터컨트롤러에서 열교환된 공기가 흐르는 제1 공기유로와, 상기 제1 공기유로와 연결되고 상기 제1 공기유로로부터 배출되는 공기와 열교환되는 전기모터를 포함한다.In order to achieve the above object, the electric component cooling device of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, an air pump, and a vortex generating unit for generating a first vortex (vortex) from the compressed air supplied from the air pump, A warm air discharging unit receiving the first vortex to generate a second vortex inside the first vortex and discharging the warmth of the first vortex, a cold air discharging unit discharging the cold air of the second vortex, and the cold air discharge A motor controller that is connected to the unit and heat exchanges with the cold discharged from the cold air discharge unit, a first air channel through which air connected to the motor controller and heat exchanged by the motor controller flows, and connected to the first air channel; An electric motor is heat-exchanged with the air discharged from the first air passage.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따른 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 냉각수 순환방식에 비해 구조가 간단해져서 중량이 감소되고, 나아가서는 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.The electric component cooling device of an electric vehicle according to the present invention has a simpler structure than that of the cooling water circulation system, thereby reducing weight and further increasing the running time of the vehicle.
또한, 냉각수보다 가벼운 압축공기를 냉매로 이용하여 전기모터, 모터컨트롤러, 직류전압변환기 및 충전기를 냉각하기 때문에, 냉각수 순환방식에 비해 중량을 줄일 수 있고, 나아가서는 배터리의 소모전력을 최소화하여 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있는 효과도 있다.In addition, the electric motor, motor controller, DC voltage converter, and charger are cooled by using compressed air that is lighter than the coolant as a refrigerant, so that the weight can be reduced compared to the circulation of the coolant, and the power consumption of the battery is minimized. It also has the effect of increasing the operating time.
또한, 영하의 온도를 가지는 냉기를 통해 상기 전기모터, 모터컨트롤러, 직류전압변환기 및 충전기를 급속하게 냉각할 수 있는 효과도 있다.In addition, there is an effect that can rapidly cool the electric motor, motor controller, DC voltage converter and charger through the cold air having a sub-zero temperature.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 공기냉각기의 상세도,
도 3은 도 2에 도시된 제너레이터의 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 전기모터의 구성을 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치에서 온도센서, 밸브컨트롤러 및 밸브를 나타내는 제어블록도이다.1 is a view showing an electric component cooling device of an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention,
Figure 2 is a detailed view of the air cooler shown in FIG.
3 is a perspective view of the generator shown in FIG.
4 is a cross-sectional view showing the configuration of the electric motor shown in FIG. 1;
5 is a view showing an electric component cooling device for an electric vehicle according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a control block diagram illustrating a temperature sensor, a valve controller, and a valve in the electric component cooling device of the electric vehicle according to the second embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the electric component cooling apparatus of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an electric component cooling device of an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치가 적용되는 자동차에는, 자동차가 주행할 수 있도록 회전되어 구동력을 발생하는 전기모터(40)와, 전기모터(40)의 회전토크를 제어하는 모터컨트롤러(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1, in an automobile to which an electric component cooling device of an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention is applied, an
전기모터(40)는 배터리(미도시)의 전류를 이용하여 회전 구동된다.The
상기 자동차를 운행할 때 모터컨트롤러(30) 및 전기모터(40)에서는 열이 발생된다.When driving the vehicle, heat is generated in the
본 발명의 제1 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 전기모터(40) 및 모터컨트롤러(30)에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해, 에어펌프(10) 및 공기냉각기(20)를 포함한다.In the electric component cooling apparatus of an electric vehicle according to the first embodiment of the present invention, in order to cool the heat generated by the
에어펌프(10) 및 공기냉각기(20)는 관로(15)를 통해 서로 연결된다. 또한, 모터컨트롤러(30) 및 전기모터(40)는 제1 공기유로(50)를 통해 서로 연결되고, 공기냉각기(20) 및 모터컨트롤러(30)는 제2 공기유로(60)를 통해 서로 연결된다. 여기서, 관로(15), 제2 공기유로(60) 및 제1 공기유로(50)는 중공의 파이프와 같은 구조로 형성된다. 따라서, 에어펌프(10)에서 배출되는 공기는 관로(15), 공기냉각기(20), 제2 공기유로(60), 모터컨트롤러(30), 제1 공기유로(50) 및 전기모터(40)를 차례로 통과한다.The
에어펌프(10)는 관로(15)를 통해 압축공기를 공기냉각기(20)로 공급한다.The
공기냉각기(20)는 에어펌프(10)로부터 공급되는 압축공기를 냉기와 온기로 변환하여 상기 온기는 외부공기로 배출하고 상기 냉기는 제2 공기유로(60)를 통해 모터컨트롤러(30)로 보내서 모터컨트롤러(30)를 냉각시킨다. 공기냉각기(20)가 압축공기를 냉기와 온기로 변환하는 것에 대한 자세한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.The
제2 공기유로(60)에는 공기냉각기(20)로부터 배출되는 냉기가 흐른다. 모터컨트롤러(30)는 제2 공기유로(60)로부터 배출되는 냉기와 열교환되어 냉각된다.Cold air discharged from the
제1 공기유로(50)에는 모터컨트롤러(30)에서 열교환된 공기가 흐른다. 전기모터(40)는 제1 공기유로(60)로부터 배출되는 공기와 열교환되어 냉각된다.Air heat-exchanged by the
본 실시예의 모터컨트롤러(30)에서 발생되는 열은 약 90도씨까지 발생되고, 전기모터(40)에서 발생되는 열은 약 120도씨까지 발생된다. 즉, 모터컨트롤러(30)에서 발생되는 열이 전기모터(40)에서 발생되는 열보다 낮기 때문에, 모터컨트롤러(30)가 공기냉각기(20)로부터 배출되는 냉기와 열교환되어 먼저 냉각되고, 전기모터(40)가 모터컨트롤러(30)에서 열교환된 공기와 열교환되어 나중에 냉각된다.Heat generated in the
전기모터(40)에서 열교환된 공기는 다시 에어펌프(10)로 순환되지 않고, 전기모터(40)에서 외부공기로 배출된다. 따라서, 전기모터(40)를 냉각시키고 뜨거워진 공기를 다시 에어펌프(10)로 순환시키기 위해 전기모터(40)와 에어펌프(10)를 연결하는 유로가 필요없기 때문에, 자동차의 부품수가 줄어 중량이 감소되고, 나아가서는 상기 배터리의 전력소모를 최소화하여 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있다.The air heat-exchanged in the
또한, 기존의 냉각수 순환방식이 아닌 가벼운 공기를 냉매로 이용하기 때문에, 자동차의 중량이 감소되고, 나아가서는 상기 배터리의 전력소모를 최소화하여 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있다.In addition, since light air is used as the refrigerant rather than the conventional cooling water circulation method, the weight of the vehicle is reduced, and further, the driving time of the vehicle can be increased by minimizing the power consumption of the battery.
도 2는 도 1에 도시된 공기냉각기(20)의 상세도, 도 3은 도 2에 도시된 제너레이터(22b)의 사시도이다.2 is a detailed view of the
도 2 및 도 3을 참조하면, 공기냉각기(20)는 에어펌프(10)로부터 공급되는 압축공기로 와류(vortex)를 생성하여 압축공기를 냉기와 온기로 변환하여서, 냉기를 모터컨트롤러(30)로 보내고, 온기는 외부공기로 배출하는 볼텍스튜브(vortex tube)로 이루어진다.2 and 3, the
즉, 공기냉각기(20)는 에어펌프(10)로부터 공급되는 압축공기로 제1 와류(27)를 생성하는 와류생성부(22)와, 제1 와류(27)를 받아 제1 와류(27)의 내부에 제2 와류(28)를 생성시키고 제1 와류(27)의 온기를 외부공기로 배출하는 온기배출부(24)와, 제2 와류(28)의 냉기를 배출하는 냉기배출부(26)를 포함한다.That is, the
와류생성부(22)에는 에어펌프(10)로부터 압축공기를 공급받는 압축공기입구(22a)가 형성된다. 본 실시예에서는 에어펌프(10) 및 공기냉각기(20)가 관로(15)를 통해 서로 연결되어 있기 때문에, 압축공기입구(22a)는 관로(15)와 연결되어서, 에어펌프(10)로부터 압축공기가 관로(15)를 통해 와류생성부(22)의 내부로 공급된다.The
또한, 와류생성부(22)의 내부에는 에어펌프(10)로부터 공급되는 압축공기를 고속회전시켜 제1 와류(27)를 생성하는 제너레이터(22b)가 배치된다.In addition, a
온기배출부(24)는 와류생성부(22)의 일측(도면상 우측)에 배치되고, 냉기배출부(26)는 와류생성부(22)의 타측(도면상 좌측)에 온기배출부(24)와 반대방향으로 배치된다.The warm
온기배출부(24) 및 냉기배출부(26)는, 와류생성부(22)의 내부공간과 연통하는 중공의 파이프와 같은 구조로 형성된다.The warm
제너레이터(22b)는, 온기배출부(24) 측에 배치되어 압축공기를 고속회전시켜 온기배출부(24)의 내벽 접선방향으로 보내서 제1 와류(27)를 생성시키는 와류공급부(22c)와, 냉기배출부(26)의 내벽으로 삽입되는 삽입부(22d)를 포함한다. 와류공급부(22c) 및 삽입부(22d)에는 내부에 중공(22e)이 형성된다. 이 중공(22e)은 온기배출부(24)의 내부공간 및 냉기배출부(26)의 내부공간과 연통되어서, 온기배출부(24)에 생성된 제2 와류(28)가 중공(22e)을 통해 냉기배출부(26)로 이동할 수 있도록 한다.The
온기배출부(24)의 끝에는 제1 와류(27)의 일부가 배출되는 온기출구(24a)가 형성된다. 또한, 온기배출부(24)에는 온기출구(24a)를 통해 배출되는 제1 와류(27)의 양을 조절하는 조절밸브(24b)가 배치된다.At the end of the warm
와류생성부(22)에서 생성된 제1 와류(27)는 온기배출부(24)의 내벽을 따라 흘러서 온기출구(24a)를 통해 일부가 배출되고, 나머지는 조절밸브(24b)에 의해 와류생성부(22) 쪽으로 회송된다. 이 때 회송되는 제2 와류(28)는 저압영역인 제1 와류(27)의 내부에 생성된다.The
그런데, 제1 와류(27) 및 제2 와류(28)는 회전속도는 서로 동일하지만, 이동속도는 제1 와류(27)가 제2 와류(28)보다 빠르다. 이는, 제2 와류(28)가 제1 와류(27)의 내부를 통과하면서 운동에너지가 줄었음을 의미한다. 따라서, 에너지 보존의 법칙에 의해, 제2 와류(28)는 저압영역인 제1 와류(27)의 내부를 통과하면서 제2 와류(28)의 운동에너지가 열에너지로 변환되어, 제1 와류(27)의 온도를 상승시키고, 제2 와류(28)는 냉각된다. 이와 같이 냉각된 제2 와류(28)는 와류생성부(22)에서 일부가 제너레이터(22b)에 형성된 중공(22e)을 통해 냉기배출부(26)의 내부공간으로 보내진 후 냉기출구(26a)를 통해 배출되고, 나머지는 다시 제너레이터(22b)에서 제1 와류(27)로 생성되어 온기배출부(24)로 보내진다. 이러한 과정은 에어펌프(10)로부터 공기냉각기(20)로 압축공기가 공급됨에 따라 반복 진행되어, 제1 와류(27)는 점차적으로 온기로 변하고, 제2 와류(28)는 점차적으로 냉기로 변한다.By the way, although the rotational speed of the
온기배출부(24)는 온기출구(24a)를 통해 제1 와류(27)의 온기를 외부 공기로 배출하고, 냉기배출부(26)는 냉기출구(24a)를 통해 제2 와류(28)의 냉기를 모터컨트롤러(30)로 보내서 모터컨트롤러(30)를 냉각시킨다. 냉기배출부(26) 및 모터컨트롤러(30)는 직접 연결되는 것도 가능하나, 본 실시예에서는 냉기배출부(26) 및 모터컨트롤러(30) 사이에 제2 공기유로(60)가 배치된다. 즉, 제2 공기유로(60)는 일단이 냉기배출부(26)에 결합되고, 타단은 모터컨트롤러(30)에 결합되어서, 냉기배출부(26)로부터 배출되는 냉기를 모터컨트롤러(30)로 공급하여서, 모터컨트롤러(30)가 냉각될 수 있도록 한다.The warm
한편, 조절밸브(24b)를 조절하여 온기출구(24a)를 통해 배출되는 제1 와류(27)의 양을 조절함으로서, 냉기출구(26a)를 통해 배출되는 냉기의 온도를 조절할 수 있다.On the other hand, by adjusting the
즉, 온기출구(24b)로 배출되는 제1 와류(온기)의 양을 크게 할수록, 냉기배출부(26)에서 냉기출구(24a)를 통해 배출되는 제2 와류(냉기)의 양은 줄어드나 제2 와류(냉기)의 온도는 차가워진다.That is, as the amount of the first vortex (warm) discharged to the
반대로, 조절밸브(24b)를 조절하여 온기출구(24b)로 배출되는 제1 와류(온기)의 양을 적게 할수록, 냉기배출부(26)에서 냉기출구(24a)를 통해 배출되는 제2 와류(냉기)의 양은 늘어나나 제2 와류(냉기)의 온도는 덜 차가워진다.On the contrary, as the amount of the first vortex (warm) discharged to the
냉기배출부(26)에서 냉기출구(26a)를 통해 배출되는 냉기의 온도는 영하의 온도를 가진다. 따라서, 냉각수 순환방식에 비해 급속 냉각이 가능해진다. 즉, 냉각수 순환방식에서는 냉각팬을 회전시켜서 라디에이터에 송풍하면서 상기 라디에이터 내를 흐르는 냉각수를 냉각하기 때문에, 냉각수는 상기 라디에이터를 통과하면서 실온이하로 냉각되지 못한다. 하지만, 본 실시예에서는 냉기배출부(26)에서 배출되는 냉기의 온도가 최대 영하 40도씨 정도로 매우 낮기 때문에, 모터컨트롤러(30) 및 전기모터(40)를 급속하게 냉각할 수 있다. 물론, 후술할 제2 실시예의 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)의 급속냉각도 가능해진다.The temperature of the cold air discharged through the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 냉각수 순환방식의 라디에이터에 비해 중량이 훨씬 가벼운 볼텍스튜브를 공기냉각기(20)로 사용하기 때문에, 내연기관 자동차에 탑재된 냉각수 순환방식의 쿨링장치에 비해 자동차의 중량을 줄일 수 있다. 특히, 냉각수 순환방식의 쿨링장치에서는 라디에이터를 냉각하기 위해 라디에이터로 외부 공기를 송풍하는 냉각팬이 필요로 하지만, 본 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는 상기 냉각팬이 필요없게 되어 자동차의 중량을 줄일 수 있다. 전기자동차에서 중량감소는 자동차의 운행거리를 향상시키기 위한 과제로 대두되고 있을 뿐 아니라, 전기자동차는 내연기관 엔진에 비해 발열량이 적은 전기모터(40)를 탑재하고 있기 때문에, 이러한 공기냉각기(20)를 이용한 쿨링장치는 전기자동차에 적합한 쿨링장치라 하겠다.As described above, the electric component cooling device of an electric vehicle according to the embodiment of the present invention uses a vortex tube, which is much lighter in weight than the radiator of the cooling water circulation method, as the
한편, 본 발명의 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 전기모터(40)의 내부로 공기를 공급하여 전기모터(40) 내부의 회전자(44)까지도 냉각되기 때문에, 냉각효율이 향상된다. 이에 대해, 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.On the other hand, in the electric component cooling device of the electric vehicle according to the embodiment of the present invention, since the
도 4는 도 1에 도시된 전기모터(40)의 구성을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the configuration of the
도 4를 참조하면, 전기모터(40)는 모터케이스(42)와, 모터케이스(42) 내부에 배치되어 회전되는 회전자(44)와, 회전자(44)의 둘레에 배치되는 코일(46)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the
여기서, 회전자(44)는 코일(46)에 둘러쌓여 배치되기 때문에, 외부공기에 의해 냉각되기 어렵다. 따라서, 제1 공기유로(50)는 회전자(44)도 냉각될 수 있도록 모터케이스(42)의 내부로 연결되어, 모터컨트롤러(30)에서 열교환된 공기를 모터케이스(42)의 내부로 공급한다.Here, since the
제1 공기유로(50)는 모터컨트롤러(30)에서 열교환된 공기가 회전자(44)의 축(45)방향으로 흐를 수 있도록, 모터케이스(42)의 내부에 회전자의 축(45)방향으로 연결되는 것이 바람직하다.The
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 전기모터(40)의 내부로 공기를 공급하여 전기모터(40)를 냉각시키기 때문에, 코일(46)로 둘러쌓인 회전자(44)까지도 냉각되어서 냉각효율이 향상된다.As described above, the electric component cooling apparatus of the electric vehicle according to the first embodiment of the present invention is surrounded by the
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치를 나타내는 도면, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치에서 온도센서, 밸브컨트롤러 및 밸브를 나타내는 제어블록도이다. 여기서는, 전술한 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 그에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.5 is a view showing an electric component cooling apparatus for an electric vehicle according to a second embodiment of the present invention, Figure 6 is a temperature sensor, a valve controller and a valve in the electric component cooling apparatus of the electric vehicle according to a second embodiment of the present invention A control block diagram showing Here, the same reference numerals are given to the same as the above embodiments, and detailed description thereof will be omitted.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는 전술한 실시예와 다른 점을 알 수 있다.5 and 6, it can be seen that the electric component cooling apparatus of the electric vehicle according to the second embodiment of the present invention is different from the above-described embodiment.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기자동차는, 상기 배터리의 입력전압을 전기모터(40) 및 자동차의 전장부에서 필요로하는 전압으로 변환하는 직류전압변환기(DC-DC 컨버터;80)와, 상기 배터리의 충전을 위한 충전기(82)를 더 포함한다.That is, the electric vehicle according to the second embodiment of the present invention, the DC voltage converter (DC-DC converter) for converting the input voltage of the battery into the voltage required by the
직류전압변환기(80) 및 충전기(82)는 서로 인접하여 배치된다.The
직류전압변환기(80) 및 충전기(82)는, 공기냉각기(20)와 서로 연결된다. 공기냉각기(20)는 전술한 제1 실시예에서와 마찬가지로 볼텍스튜브로 이루어진다. 따라서, 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)는 공기냉각기(20)의 냉기배출부(26)와 연결되어, 냉기배출부(26)로부터 배출되는 냉기와 열교환되어 냉각된다.The
직류전압변환기(80) 및 충전기(82)를 냉각시키고 열교환된 공기는, 다시 에어펌프(10)로 순환되지 않고 외부공기로 배출된다.Air cooled by the
공기냉각기(20)의 냉기배출부(26)는 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)와 직접 연결될 수도 있으나, 본 실시예에서는 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)와, 공기냉각기(20)의 냉기배출부(26) 사이에 제3 공기유로(70)가 연결된다.The cold
제3 공기유로(70)는 일단이 공기냉각기(20)의 냉기배출부(26)와 연결되고, 타단은 직류전압변환기(80)에 연결되어, 냉기배출부(26)로부터 배출되는 냉기를 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)로 공급하여 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)가 냉각될 수 있다. 여기서, 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)는 서로 인접하여 배치되기 때문에, 제3 공기유로(70)는 타단이 반드시 직류전압변환기(80)에만 연결될 필요는 없고, 직류전압변환기(80)에 인접하게 배치되는 충전기(82)에 연결될 수도 있고, 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)에 모두 연결될 수도 있다.One end of the
위와 같이, 제3 공기유로(70)는 일단이 제2 공기유로(60)와 별도로 공기냉각기(20)의 냉기배출부(26)에 연결될 수도 있으나, 본 실시예에서 제3 공기유로(70)의 일단은 제2 공기유로(60)와 연결된다.As described above, one end of the third
제2 공기유로(60)와 제3 공기유로(70)의 서로 연결된 부분에는, 제2 공기유로(60) 및 제3 공기유로(70)를 개폐시키는 밸브(92)가 더 배치된다.The
밸브(92)는 공기냉각기(20)의 냉기배출부(26)로부터 배출되는 냉기를 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)와, 모터컨트롤러(30)로 선택하여 공급한다.The
직류전압변환기(80) 및 충전기(82)는, 모터컨트롤러(30) 및 전기모터(40)에 비해 열이 적게 발생된다.The
따라서, 밸브(92)는 기본적으로 제2 공기유로(60)를 개방시키고 제3 공기유로(70)를 닫고 있다가, 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)의 온도가 냉각을 필요로 하는 온도일 때 제3 공기유로(70)를 개방시킨다.Therefore, the
직류전압변환기(80)에는 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)의 온도를 감지하는 온도센서(84)가 배치된다. 여기서, 온도센서(84)는 반드시 직류전압변환기(80)에 배치되어야 하는 것은 아니고, 충전기(82)에 배치될 수도 있다. 물론, 직류전압변환기(80)와 충전기(82)가 함께 케이스(미도시) 내에 배치된다면, 온도센서(84)는 그 케이스에 배치되어도 무방하다. 즉, 온도센서(84)는 서로 인접하게 배치된 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)의 온도를 감지할 수 있는 적당한 위치에 배치될 수 있다.In the
본 발명의 제2 실시예에 의한 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 온도센서(84)에서 감지된 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)의 온도에 따라, 밸브(92)를 제어하여 밸브(92)의 개폐여부를 제어하는 밸브컨트롤러(90)를 더 포함한다.In the electric component cooling device of an electric vehicle according to the second embodiment of the present invention, the
밸브컨트롤러(90)는, 온도센서(84)에서 감지된 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)의 온도가 냉각이 필요치 않는 온도일 때에는, 밸브(92)를 제어하여 제2 공기유로(60)를 개방시키고 제3 공기유로(70)는 닫도록 제어한다. 이러한 상태에서는, 제2 공기유로(60)만이 개방되므로, 공기냉각기(20)의 냉기배출부(26)로부터 배출되는 냉기는 제2 공기유로(60)로만 공급되어 모터컨트롤러(30)가 냉각되고, 이후 모터컨트롤러(30)에서 열교환된 공기가 제1 공기유로(50)를 통해 전기모터(40)로 공급되어 전기모터(40)가 냉각된다.The
또한, 밸브컨트롤러(90)는, 온도센서(84)에서 감지된 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)의 온도가 냉각을 필요로하는 온도일 때에는, 밸브(92)를 제어하여 제2 공기유로(60) 및 제3 공기유로(70)를 모두 개방되도록 제어한다. 이러한 상태에서는, 공기냉각기(20)의 냉기배출부(26)로부터 배출되는 냉기는 제2 공기유로(60)와 제3 공기유로(70)를 통해 흐르게 되어, 모터컨트롤러(30) 및 전기모터(40)뿐만 아니라, 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)까지도 냉각된다.In addition, the
상기와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차의 전장부품 쿨링장치는, 전장품(모터컨트롤러(30), 전기모터(40), 직류전압변환기(80), 충전기(82))을 냉각시키고 뜨거워진 공기를 순환시키지 않고 외부 공기로 배출하기 때문에, 기존의 냉각수 순환방식에서 냉각수를 순환시키기 위한 유로에 상당하는 구성 및 냉각팬이 삭제되어, 자동차의 중량을 줄일 수 있고, 나아가서는 배터리의 전력소모를 줄임으로서 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있다.As described above, the electric component cooling device of the electric vehicle according to the present invention, the electric equipment (
또한, 냉각수보다 가벼운 압축공기를 냉매로 이용하기 때문에, 자동차의 중량을 줄일 수 있고, 나아가서는 배터리의 전력소모를 줄임으로서 자동차의 운행시간을 늘릴 수 있다.In addition, since the compressed air lighter than the cooling water is used as the refrigerant, the weight of the vehicle can be reduced, and further, the running time of the vehicle can be increased by reducing the power consumption of the battery.
또한, 영하의 온도를 가지는 냉기를 통해 전기모터(40), 모터컨트롤러(30), 직류전압변환기(80) 및 충전기(82)를 냉각시키기 때문에, 냉각수 순환방식에 비해 급속하게 냉각할 수 있다.In addition, since the
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalents thereof are included in the scope of the present invention Should be interpreted.
10: 에어펌프 20: 공기냉각기
22: 와류생성부 24: 온기배출부
26: 냉기배출부 27: 제1 와류
28: 제2 와류 30: 모터컨트롤러
40: 전기모터 42: 모터케이스
44: 회전자 46: 코일
50: 제1 공기유로 60: 제2 공기유로
70: 제3 공기유로 80: 직류전압변환기
82: 충전기 84: 온도센서
90: 밸브컨트롤러 92: 밸브10: air pump 20: air cooler
22: vortex generation unit 24: warmth discharge unit
26: cold air discharge part 27: the first vortex
28: second vortex 30: motor controller
40: electric motor 42: motor case
44: rotor 46: coil
50: first air passage 60: second air passage
70: third air flow path 80: DC voltage converter
82: charger 84: temperature sensor
90: valve controller 92: valve
Claims (7)
상기 에어펌프로부터 공급되는 압축공기로 제1 와류(vortex)를 생성하는 와류생성부;
상기 제1 와류를 받아 상기 제1 와류의 내부에 제2 와류를 생성시키고, 상기 제1 와류의 온기를 배출하는 온기배출부;
상기 제2 와류의 냉기를 배출하는 냉기배출부;
상기 냉기배출부와 연결되고, 상기 냉기배출부로부터 배출되는 상기 냉기와 열교환되는 모터컨트롤러;
상기 모터컨트롤러와 연결되고, 상기 모터컨트롤러에서 열교환된 공기가 흐르는 제1 공기유로; 및
상기 제1 공기유로와 연결되고, 상기 제1 공기유로로부터 배출되는 공기와 열교환되는 전기모터;를 포함하는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치.Air pump;
A vortex generating unit for generating a first vortex with compressed air supplied from the air pump;
A warmth discharging unit receiving the first vortex to generate a second vortex inside the first vortex and discharging the warmth of the first vortex;
A cold air discharge unit configured to discharge cold air of the second vortex;
A motor controller connected to the cold air discharge part and heat-exchanged with the cold air discharged from the cold air discharge part;
A first air passage connected to the motor controller and through which heat exchanged by the motor controller flows; And
And an electric motor connected to the first air passage and heat-exchanged with the air discharged from the first air passage.
상기 전기모터는 모터케이스와, 상기 모터케이스 내부에 배치되어 회전되는 회전자와, 상기 회전자의 둘레에 배치되는 코일을 포함하고,
상기 제1 공기유로는 상기 회전자도 냉각될 수 있도록 상기 모터컨트롤러에서 열교환된 공기를 상기 모터케이스의 내부로 공급하는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치.The method according to claim 1,
The electric motor includes a motor case, a rotor disposed inside the motor case and rotated, and a coil disposed around the rotor,
The first air flow path electric component cooling device for an electric vehicle for supplying the heat exchanged air from the motor controller to the inside of the motor case so that the rotor is also cooled.
상기 냉기배출부 및 상기 모터컨트롤러 사이에 연결되어, 상기 냉기배출부로부터 배출되는 상기 냉기를 상기 모터컨트롤러로 공급하는 제2 공기유로를 더 포함하는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치.The method according to claim 1,
And a second air passage connected between the cold air discharge unit and the motor controller to supply the cold air discharged from the cold air discharge unit to the motor controller.
상기 냉기배출부와 연결되고, 상기 냉기배출부로부터 배출되는 상기 냉기와 열교환되는 직류전압변환기 및 충전기를 더 포함하는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치.The method according to claim 1,
And a DC voltage converter and a charger connected to the cold air discharge part and heat-exchanged with the cold air discharged from the cold air discharge part.
상기 직류전압변환기 및 충전기와, 상기 냉기배출부 사이에 연결되어, 상기 냉기배출부로부터 배출되는 상기 냉기를 상기 직류전압변환기 및 충전기로 공급하는 제3 공기유로를 더 포함하는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치.The method of claim 4,
And a third air flow path connected between the DC voltage converter and the charger and the cold air discharge part to supply the cold air discharged from the cold air discharge part to the DC voltage converter and the charger. Device.
상기 냉기배출부로부터 배출되는 냉기를 상기 직류전압변환기 및 충전기와, 상기 모터컨트롤러로 선택하여 공급하는 밸브;를 더 포함하는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치.The method of claim 4,
And a valve configured to supply the cool air discharged from the cold air discharge unit to the DC voltage converter, the charger, and the motor controller.
상기 직류전압변환기 및 충전기의 온도에 따라, 상기 밸브의 개폐여부를 제어하는 밸브컨트롤러;를 더 포함하는 전기자동차의 전장부품 쿨링장치.The method of claim 6,
And a valve controller for controlling the opening and closing of the valve according to the temperature of the DC voltage converter and the charger.
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CN110278695A (en) * | 2019-07-16 | 2019-09-24 | 天津理工大学 | A kind of electric machine controller radiating and cooling system and its working method |
-
2011
- 2011-04-07 KR KR1020110032216A patent/KR20120114602A/en not_active Application Discontinuation
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