KR20130017921A - 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 히트 펌프를 사용하는 전기 구동 차량에 있어서,
발열되는 모터 및 인버터와 외부 열교환기를 서로 분리되어 차폐된 공간에 각각 배치하고, 상기 격리된 공간은 에어 플랩에 의하 소통되도록 이루어짐으로써, 차량의 실내부의 보온 및 냉각시에 상기 외부열교환기가 배치된 공간으로 유입되는 공기가 상기 모터에 공급되지 않도록 함으로써, 발열부를 보온하여 차량 실내부로 공급되는 열 효율을 증가시킬 수 있도록 이루어진 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 및 그 제어 방법 {Heating System For Electric Vehicle Using Air Flow Control And Method Therefor}

본 발명은 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 히트 펌프를 사용하는 전기 구동 차량에 있어서, 발열되는 모터 및 인버터와 외부 열교환기를 서로 분리하여 에어플랩에 의하여 소통되도록 함으로써, 보온 및 냉각시에 에어플랩을 통하여 발열부를 보온하여 차량 실내부로 공급되는 열 효율을 증가시킬 수 있도록 이루어진 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 내부에 탑승하는 운전자를 위하여 차량에는 공기조화장치가 구비된다. 상기 공기조화장치는 차량 구동부에서 발생되는 열을 냉각하는 냉각수를 이용하여 차량 실내의 히터에 공급함으로써, 외부 기온이 낮을 때 차량 내부의 기온을 상승시키거나, 차량 실내의 열을 차량 외부로 전달시킴으로써 차량 내부의 온도를 낮추는 기능을 하도록 이루어진 수단이다.

이러한 공기조화장치는 전기에 의하여 구동되는 모터의 회전력을 이용하는 전기자동차의 경우도 마찬가지로 사용되며, 도 1은 이러한 종래의 전기자동차에 구비되는 폐열을 이용하는 공기조화장치의 난방 시스템을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 전기자동차(하이브리드 자동차 포함)에 구비되는 공기조화장치는 상술한 일반적인 자동차에서와 같은 냉각수를 이용하는 히터가 별도로 사용되지 않기 때문에 그 구성이 일반적인 화석연료를 사용하는 차량의 공기 조화 장치와는 다르게 이루어진다.

도면을 참조하면, 종래의 전기자동차의 공기조화장치는 전기에 의하여 구동되는 모터에서 발생하는 열이 모터룸(100)에 구비된 열 교환기(101)에 의하여 실내로 전달되는 구조를 가지고 있다. 다시말해서, 상기 종래의 전기 자동차에 구비된 공기조화장치는 전기자동차의 구동을 위하여 구비된 모터(102)와 인버터(103)에서 열이 발생하는데, 이와같이 발생된 폐열을 열 교환기(101)로 전달하고, 상기 열 교환기(101)는 차량의 실내부(200)에 위치한 열교환기(201)로 전달함으로써, 실내측의 온도를 상승시키는 기능을 하도록 구성된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 공기조화장치는 차폐된 모터룸(100) 내로 공급되는 외부공기에 영향을 받는다. 즉, 상기 모터룸(100)은 측단의 일부분에 개구부를 형성하고, 상기 모터룸(100) 내에 구비된 팬 또는 차량 주행에 의한 주행풍에 영향을 받아 상기 개구부를 통하여 공기가 유입되도록 이루어지며, 상기 모터룸(100) 내부로 유입되는 공기의 양을 조절하기 위하여 상기 개구부에 에어 플랩(104)이 구비되어 유입되는 공기를 조절하도록 이루어진다. 그러나, 상기 에어플랩(104)의 작동(일부 작동 역시 포함)에 의하여 외부 공기가 유입될 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 유입된 공기가 구동모터(102)의 표면과 접촉하여 상기 구동모터(102)를 냉각시키는 기능을 하므로 실내측 난방을 위해 사용되는 모터(102)의 폐열이 손실되는 문제를 가지고 있었다.

또한, 상기와 같은 종래의 폐열을 이용한 공기조화장치는 열 교환기의 이용 시 외부 열교환기(101)가 증발기 역할을 하기 때문에, 외부 열교환기(101)를 지난 공기의 온도가 외부 공기보다 낮아지게 되므로, 온도가 낮아진 공기가 인버터(103) 및 구동 모터(101)의 폐열원을 냉각하게 되어 열 교환에 이용되는 폐열의 효율을 감소시키는 단점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 히트 펌프를 사용하는 전기 구동 차량에 있어서,

발열되는 모터 및 인버터와 외부 열교환기를 서로 분리되어 차폐된 공간에 각각 배치하고, 상기 격리된 공간은 에어 플랩에 의하 소통되도록 이루어짐으로써, 차량의 실내부의 보온 및 냉각시에 상기 외부열교환기가 배치된 공간으로 유입되는 공기가 상기 모터에 공급되지 않도록 함으로써, 발열부를 보온하여 차량 실내부로 공급되는 열 효율을 증가시킬 수 있도록 이루어진 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

전기 자동차의 난방 시스템에 있어서, 전기자동차의 구동을 위하여 작동되어 발열되는 모터 및 인버터를 포함하는 발열부; 외부 열교환기를 포함하여 상기 발열부에서 생성된 열을 공급받아 실내부로 전달하고, 일측면과 하부에 개구부를 형성하여 외부 공기를 순환시키는 외부 열교환부; 차량 실내측에 배치되고, 내부 열교환기(31)를 포함하여 상기 외부 열교환기에서 전달받은 열을 발산하는 실내부를 포함하고, 상기 발열부, 외부 열교환부 및 실내부는 서로 차폐되도록 이루어지고, 상기 발열부의 일측에 개구부가 형성되어 상기 외부 열교환부와 통하도록 이루어지고, 상기 발열부와 외부 열교환부 사이의 개구부에 배치되어, 슬라이드 동작에 의하여 개구부를 열고 닫는 중간 에어플랩과 상기 에어플랩을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부 열교환기의 하부 개구부에 배치되어 슬라이드 동작에 의하여 하부 개구부를 열고 닫는 하부 에어플랩; 및 상기 외부 열교환기의 일측면에 형성된 개구부에 배치되어 슬라이드 동작에 의하여 측면 개구부를 열고 닫는 외부 에어플랩을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 하부 에어플랩과 외부 에어플랩을 더 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중간 에어플랩은 상부로 갈수록 상기 외부 열교환부 측으로 기울어지도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중간 에어플랩, 하부 에어플랩 및 외부 에어플랩 중 하나 이상은, 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 바를 포함하는 지지부 및 구동부; 상기 구동부를 고정시키며 상기 구동부의 길이방향을 따라 슬라이드 시키는 가이드부를 포함하고, 상기 구동부는 슬라이드 동작에 의하여 상기 지지부의 이격된 공간을 개폐하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 모터를 포함하는 발열부와, 외부 열교환기를 포함하는 외부 열교환부를 포함하며, 상기 발열부와 상기 외부 열교환부 간에 형성된 개구부를 개폐하는 중간 에어플랩 및 상기 외부 열교환부로 외부 공기를 유입하는 외부 에어플랩 및 상기 외부 열교환부에서 공기를 배출하는 하부 에어플랩을 포함하는 전기자동차의 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템의 제어 방법에 있어서, 외부 에어플랩이 개방되었는지 판단하는 단계; 및 외부 에어플랩이 개방되면 중간 에어플랩을 닫고 하부 에어플랩을 닫는 단계; 외부 에어플랩이 닫히면 외부 열교환기와 모터의 온도를 비교하는 단계; 상기 모터의 온도가 외부 열교환기의 온도보다 높을 경우 상기 모터의 온도가 설정된 온도를 초과하는지 판단하는 단계; 상기 모터의 온도가 설정된 온도를 초과하면 중간 에어플랩을 개방하고, 하부 에어플랩을 개방하는 단계; 상기 모터의 온도가 외부 열교환기의 온도보다 낮을 경우 상기 모터의 온도가 설정된 온도보다 낮은지 판단하는 단계; 및 상기 모터의 온도가 설정된 온도보다 낮으면 중간 에어플랩을 개방하고, 하부 에어플랩을 닫는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터의 온도가 설정된 온도보다 높으면 중간 에어플랩을 개방하고, 하부 에어플랩을 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은,

구동에 의하여 발열되는 모터 및 인버터를 포함한 발열부를 외부 열교환기와 분리되어 차폐된 공간에 배치함으로써, 외부 열교환기로 공급되는 외부 공기가 상기 발열부에 가해지지 않도록 함으로써, 외부 공기에 의하여 발열부의 폐열이 냉각되는 것을 방지하고, 따라서, 발열부에서 생성되는 폐열을 효율적으로 차량의 실내부로 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 서로 분리되어 차폐된 공간에 배치된 상기 발열부와 상기 외부 열교환기 사이에 에어플랩에 의하여 개폐되는 개구부를 형성함으로써, 에어플랩의 제어에 상기 발열부와 외부 열교환기 사이에 공기의 소통이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기 발열부와 상기 외부열교환기 사이에 배치된 중간 에어플랩이 90도 이하의 각도, 즉, 사선 방향으로 배치되도록 함으로써, 상기 외부 열교환기로 유입되는 공기가 상기 에어플랩의 배치에 따라 하부로 이동되도록 하여, 하부에 배치된 하부 에어플랩을 통하여 빠져나가도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전기자동차에 구비되는 폐열을 이용하는 공기조화장치의 난방 시스템을 나타낸다.
도 2는 종래의 전기자동차에 구비되는 폐열을 이용하는 공기조화장치의 난방 시스템의 측단면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템을 간략하게 나타내는 블럭도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부 에어플랩(50)을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중간 에어플랩을 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템의 난방 및 냉방시 중간 에어플립의 변화를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템의 제어 방법을 나타내는 플로우차트이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템을 간략하게 나타내는 블럭도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템은 모터를 포함하여 차량 구동에 따라 열이 발생되는 발열부(10)와, 외부 공기를 유입시킴으로써 상기 발열부(10)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 외부 열교환부(20), 및 차량을 사용하는 사용자(들)이 탑승하고, 상기 발열부(10)에서 공급되는 열을 공급받는 실내부(30)로 이루어진다.

상기 발열부(10)는 전기자동차의 구동에 의하여 열을 발생시키는 기능을 하는 수단으로서, 바람직하게는, 전기자동차의 모터룸(종래의 자동차의 엔진룸에 해당)에 배치될 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 발열부(10)에 포함된 구성요소는 인버터(12), 모터(11), 밸브, 전기 워터 펌프(EWP, Electric Water Pump), 저전압 직류변환 장치(LDC), 차량 탑재형 충전기(OBC, On-Board Charger) 등이 포함되어 있으며, 이러한 구성요소들 각각은 전기자동차를 구성하는 널리 알려진 공지의 요소들이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 발열부(10)를 포함하는 구성요소 중에서, 차량 구동시 모터(11)와 인버터(12)에서 발열이 이루어지며, 본원 발명에서는 상기 모터(11)와 인버터(12)에서 발생되는 열이 후술할 외부 열교환부(20)로 가열된 공기에 의하여 전달되어 열손실이 발생하는 것을 방지하기 위하여 모터룸에서 차폐되어 이루어지며, 필요에 따라 후술할 외부 열교환부(20)와 공기의 교환을 통하여 열 교환이 선택적으로 이루어지도록 개구부가 및 중간 에어플랩(40)(air flap)이 구비되며, 상기 에어플랩의 구동에 의하여 후술할 외부 열교환부(20)와 선택적으로 통하거나 차폐되도록 이루어진다.

다시말해서, 통상적으로 전기자동차의 히트 펌프를 이용한 난방에 있어서 히트 펌프 사이클시 외부 열교환기(21)의 열교환 양에 따라 실내 열교환양이 증가하게 되는데, 이 경우, 외부 열교환기(21)는 실내 열교환기로 열을 전달하고 난 후 증발기의 역할을 하므로, 외부 열교환기(21)의 온도는 외부 공기의 온도보다 낮아지게 된다. 따라서, 외부로부터 유입되는 외부공기는 외부 열교환기(21)를 통과하면서 냉각되게 되며, 이러한 공기가 상기 발열부(10)로 유입될 경우 열손실을 발생시킨다. 따라서, 상기 중간 에어플랩(40)에 의하여 상기 발열부(10)를 차폐시킴으로써 상기 발열부(10)의 모터(11) 또는 인버터(12)가 냉각되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 발열부(10)를 구성하는 모터(11) 및 인버터(12)는 발생된 열을 후술할 외부 열교환부(20)의 외부 열교환기(21)로 열을 전달하도록 하기 위하여 가스가 유동할 수 있는 가스관을 통하여 연결되어 있으며, 이러한 사항 역시 공지의 사항이므로 종래의 전기자동차용 공기조화장치와 동일하게 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 발열부(10)에서 생성된 열(차폐열)은 가스관을 통하여 후술할 외부 열교환부(20)로 전달된다.

외부 열교환부(20)는 상기 발열부(10)에서 생성된 열을 외부로 배출시키거나 후술할 실내부(30)로 전달하는 기능을 하며, 이를 위하여 외부 열교환기(21)를 포함하여 이루어진다.

상기 외부 열교환기(21)는 상기 발열부(10)에서 생성된 열을 공급받아 이를 후술할 내부열교환기로 전달하는 기능을 한다. 따라서, 상기 외부열교환기는 상기 내부열교환기로 열을 전달할 수 있도록 상술한 가스관 등을 통하여 서로 연결되어 열을 전달할 수 있도록 이루어진다.

상기 외부 열교환부(20)는 도시된 바와 같이 상기 발열부(10)의 일측에 형성되고, 상기 외부 열교환부(20)의 일측단에는 상기 외부 열교환부(20)의 내부로 외부공기를 유입시킬 수 있는 개구부가 형성된다. 또한, 상기 개구부에는 외부 에어플랩(50)이 형성되어, 유입되는 외부 공기의 양이 상기 외부 에어플랩(50)의 개방 여부에 따라 제어되도록 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 외부 열교환부(20)는 상기 개구부를 통하여 외부 공기가 유입된다 하더라도, 상기 중간 에어플랩(40)이 닫혀진 상태에서는 상기 발열부(10)로 외부 공기가 유입되지 않게 이루어지기 때문에 종래의 공기조화장치에서 외부공기에 의하여 모터(11)에서 발생된 열이 감소되는 문제를 해결할 수 있다.

한편, 상기 외부 열교환부(20)는 상기 외부 에어플랩(50)에 의하여 유입된 공기가 배출될 수 있도록 하단에 형성된 개구부와 상기 하단 개구부에 배치되는 하부 에어플랩(60)을 더 포함한다.

상기 하부 에어플랩(60)은 상기 외부 열교환부(20)에 유입된 공기를 하단으로 배출시키기 위하여 구비되는 수단으로서, 바람직하게는 상기 외부 열교환부(20)의 하단 전체에 걸쳐 형성된다. 따라서, 상기 외부 에어플랩(50)의 개방에 의하여 유입된 공기는 상기 외부 열교환기(21)를 통과한 후 하단에 배치된 하부 에어플랩(60)의 개방에 의하여 하부로 빠져나가도록 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 중간 에어플랩(40) 상기 외부 에어플랩(50) 및 하부 에어플랩(60)은 서로 연계하여 작동되도록 이루어진다. 이것은, 상기 외부 에어플랩(50)을 통하여 유입되는 공기의 양에 따라 배출되는 공기의 양을 제어하기 위함이다.

한편, 상기 외부 열교환기(21)는 상기 발열부(10)에서 생성된 열을 공급받아 배출시킴으로써 상기 발열부(10)의 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기 발열부(10)의 모터(11) 및 인버터(12)가 설정된 범위를 넘어서 가열되는 것을 방지할 수 있는 장점을 제공한다.

실내부(30)는 열을 발산시킬 수 있는 내부 열교환기(31)를 포함하여 이루어진다. 상기 내부 열교환기(31)는 상기 외부 열교환기(21)와 연결되어 상기 외부열교환기로부터 전달되는 열을 수신하여 공기중으로 발산시키는 기능을 한다.

바람직하게는 상기 실내부(30)는 차량 내부의 사용자가 탑승하는 공간에 배치되며 따라서, 상기 실내부(30)에서 발산된 열은 사용자가 탑승하는 공간의 온도를 상승시키도록 이루어진다.

한편, 상기 중간 에어플랩(40), 외부 에어플랩(50) 및 하부 에어플랩(60)의 제어는 바람직하게는, 차량에 구비되어 차량 내의 전자장비들을 제어하는 전자 제어 유닛(ECU)을 통하여 제어될 수 있으며, 그 외에도 전기 자동차 내에 구비되는 다른 공지된 제어수단을 통하여 제어될 수 있다(이하 '제어부'로 통칭함). 이러한 사항은 전기자동차에 구비된 다양한 수단들을 제어하는데 있어서 널리 알려진 공지의 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 에어플랩(60)을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 하부 에어플랩(60)은 일정한 간격으로 이격되어 있는 복수의 바(bar)가 배열된 형태로 이루어진 지지부(62)와 구동부(61)의 2개의 층으로 이루어진다.

상기 지지부(62)는 고정된 상태로 이루어지며, 상기 지지부(62)의 상부에 배치된 구동부(61)가 상기 하부 에어플랩(60)의 세로길이방향으로 슬라이드되며 구동되도록 이루어진다.

상기 하부 에어플랩(60)은 상기 지지부(62)의 복수의 바 사이의 이격된 간격을 통하여 공기를 배출시키도록 이루어지며, 이때 상기 구동부(61)가 슬라이드되어 상기 지지부의 간격을 막음으로써, 공기의 유동을 막을 수 있도록 개폐된다.

도 4는 상기 하부 에어플랩(60)의 개방된 상태의 평면도(a)와 측단면도(b)를 나타내며, 도 5는 상기 하부 에어플랩(60)의 닫힌 상태의 평면도(a)와 측단면도(b)를 나타낸다.

바람직하게는, 상기 구동부(61)는 상기 구동부(61)를 고정시키는 가이드부(63)에 의하여 고정되며, 상기 가이드부(63)의 유동에 의하여 슬라이드 되도록 이루어진다.

상술한 도 4 및 5의 설명은 하부 에어플랩(60)에 한정하여 설명하였으나, 본 발명의 외부 에어플랩(50), 중간 에어플랩(40) 역시 상술한 하부 에어플랩(60)의 구조와 동일하게 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중간 에어플랩(40)을 나타내는 측면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 중간 에어플랩(40)은 위로갈수록 상기 외부 열교환부(20) 쪽으로 기울어진 형태로 비스듬하게 배치되도록 이루어진다. 다시말해서, 상기 중간 에어플랩(40)은 90도 이하의 각도를 이루어 배치된다.

따라서, 도시된 바와 같이, 상기 외부 열교환부(20)에 형성된 개구부를 통하여 외부 공기가 유입될 때, 상기 중간 에어플랩(40)이 닫힌 상태라면, 유입되는 외부 공기의 흐름 방향을 수평 방향에서 수직방향으로 변환 시킬 수 있으며, 이를 통하여 상기 외부 열교환부(20)를 통과하는 외부 공기가 상기 하부 에어플랩(60)을 통하여 빠져나갈 수 있도록 이루어진다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템의 난방 및 냉방시 중간 에어플립의 변화를 나타낸다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템이 적용된 차량 내부의 난방이 필요한 경우, 상기 발열부(10)에서 발생된 열의 공급이 필요하며, 열을 효율적으로 공급하기 위하여 상기 발열부(10)를 차폐시킴으로써, 불필요하게 새어나가는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 상기 발열부(10)에 형성된 개구부를 막기 위하여 상기 중간 에어플랩(40)이 닫히도록 제어를 하여 상기 발열부(10)의 온도를 보호한다.

반대로, 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템이 적용된 차량 내부의 냉각이 필요하거나, 상기 발열부(10)의 온도가 필요 이상으로 올라갔을 경우, 상기 발열부(10)의 냉각이 필요하며, 이를 위하여 차폐된 발열부(10)를 개방해야할 필요가 있다.

따라서, 상기 닫혀있는 상기 중간 에어플랩(40)을 개방함으로써, 상기 외부 열교환부(20)를 통하여 유입되는 공기가 상기 발열부(10)로 유입될 수 있도록 제어된다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템의 제어 방법을 나타내는 플로우차트이다.

바람직하게는, 본 발명의 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템은 차량에 구비되어 차량 내의 전자장비들을 제어하는 전자 제어 유닛(ECU)을 통하여 제어될 수 있으며, 그 외에도 전기 자동차 내에 구비되는 다른 공지된 제어수단을 통하여 제어될 수 있다(이하 '제어부'로 통칭함). 이러한 사항은 전기자동차에 구비된 다양한 수단들을 제어하는데 있어서 널리 알려진 공지의 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

먼저, 운전자에 의하여 차량 난방 제어가 시작되면 상기 제어부는 외부 에어플랩(50)이 개방되어 있는지 판단한다(S001).

상기 단계(S001)에서 외부 에어플랩(50)이 개방된 것으로 판단되면, 상기 제어부는 중간 에어플랩(40)을 닫고, 하부 에어플랩(60)을 반만 닫도록 제어한다(S002). 따라서, 상기 중간 에어플랩(40)의 닫힘에 의하여 상기 발열부(10)로 외부공기가 유입되지 않도록 하며, 또한, 하부 에어플랩(60)에 의하여 외부공기가 빠져나갈 수 있도록 제어한다.

상기 단계(S001) 에서 외부 에어플랩(50)이 닫힌 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 외부 열교환기(21)와 상기 발열부(10)의 모터(11) 온도를 비교한다(S003).

상기 단계(S003)에서 상기 외부 열교환기(21)보다 상기 모터(11)의 온도가 높은 것으로 판단이 되면, 상기 제어부는 모터(11)의 온도가 설정된 온도보다 높은지 판단한다(S004). 상기 설정된 온도는 모터(11)에 의하여 원활한 가열이 이루어질 수 있는 온도가 될 수 있으며, 본 발명에서는 예를 들어, 60도가 될 수 있다.

상기 단계(S004)에서 모터(11)의 온도가 설정된 온도보다 높은것으로 판단되면, 상기 제어부는 모터(11)에 의하여 원활한 가열이 이루어질 수 있으며, 상기 발열부(10)의 차폐가 필요하지 않기 때문에 상기 중간 에어플랩(40)을 개방하고, 상기 하부 에어플랩(60) 역시 개방함으로써 상기 발열부(10)로 외부 공기가 유입되어, 상기 외부 열교환부(20)와 열교환이 공기를 통해서도 이루어질 수 있도록 제어한다(S005).

상기 단계(S004)에서 모터(11)의 온도가 설정된온도보다 높지 않은 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 발열부(10)의 가열이 더 필요하므로 상기 중간 에어플랩(40)을 닫아 상기 발열부(10)를 차폐시키고, 상기 하부 에어플랩(60)을 개방하여, 상기 외부 열교환부(20)에 유입된 공기가 배출될 수 있도록 제어한다(S008).

한편, 상기 단계(S003)에서 상기 외부 열교환기(21)의 온도가 상기 모터(11)의 온도보다 높은 것으로 판단된다면, 상기 제어부는 모터(11)의 온도가 설정된온도보다 낮은지 판단한다(S006).

상기 단계(S006)에서 모터(11)의 온도가 설정된온도보다 낮은 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 발열부(10)의 모터(11)의 온도 상승시키도록 하기 위하여 상기 외부 열교환기(21)와 공기를 통한 열 교환이 이루어지도록 하기 위하여 중간 에어플랩(40)을 개방하고, 상기 외부 열교환기(21) 내에 가열된 공기가 외부로 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 하부 에어플랩(60)을 닫는다(S007).

상기 단게(S006)에서 모터(11)의 온도가 설정된 온도보다 높은 것으로 판단되면, 상기 제어부는 모터(11)에 의하여 원활한 가열이 이루어질 수 있는 것으로 판단하고, 상기 모터(11)가 상기 외부 열교환부(20)의 가열된 공기에 의하여 불필요하게 가열되는 것을 방지하기 위하여 상기 중간 에어플랩(40)을 닫고, 상기 하부 에어플랩(60)을 개방하여, 상기 외부 열교환부(20)에 있는 가열된 공기가 배출될 수 있도록 제어한다(S008).

이상으로 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 발열부 11: 모터
12: 인버터 20: 외부 열교환부
21: 외부 열교환기 30: 실내부
31: 내부 열교환기 40: 중간 에어플랩
50: 외부 에어플랩 60: 하부 에어플랩
61: 구동부 62: 지지부
63: 가이드부
100: 종래의 모터룸 101: 종래의 모터룸 열 교환기
102: 종래의 모터 103: 종래의 인버터
104: 종래의 에어 플랩 200: 종래의 실내부
201: 종래의 실내부 열교환기

Claims (6)

1. 전기 자동차의 난방 시스템에 있어서,
   전기자동차의 구동을 위하여 작동되어 발열되는 모터(11) 및 인버터(12)를 포함하는 발열부(10);
   외부 열교환기(21)를 포함하여 상기 발열부(10)에서 생성된 열을 공급받아 실내부(30)로 전달하고, 일측면과 하부에 개구부를 형성하여 외부 공기를 순환시키는 외부 열교환부(20);
   차량 실내측에 배치되고, 내부 열교환기(31)를 포함하여 상기 외부 열교환기(21)에서 전달받은 열을 발산하는 실내부(30)를 포함하고,
   상기 발열부(10), 외부 열교환부(20) 및 실내부(30)는 서로 차폐되도록 이루어지고,
   상기 발열부(10)의 일측에 개구부가 형성되어 상기 외부 열교환부(20)와 통하도록 이루어지고,
   상기 발열부(10)와 외부 열교환부(20) 사이의 개구부에 배치되어, 슬라이드 동작에 의하여 개구부를 열고 닫는 중간 에어플랩(40)과 상기 중간 에어플랩(40)을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 외부 열교환기(21)의 하부 개구부에 배치되어 슬라이드 동작에 의하여 하부 개구부를 열고 닫는 하부 에어플랩(60); 및
   상기 외부 열교환기(21)의 일측면에 형성된 개구부에 배치되어 슬라이드 동작에 의하여 측면 개구부를 열고 닫는 외부 에어플랩(50)을 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 하부 에어플랩(60)과 외부 에어플랩(50)을 더 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 중간 에어플랩(40)은 상부로 갈수록 상기 외부 열교환부(20) 측으로 기울어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 중간 에어플랩(40), 하부 에어플랩(60) 및 외부 에어플랩(50) 중 하나 이상은,
   일정한 간격으로 이격되어 배치되는 바를 포함하는 지지부(62) 및 구동부(61);
   상기 구동부(61)를 고정시키며 상기 구동부의 길이방향을 따라 슬라이드 시키는 가이드부(63)를 포함하고,
   상기 구동부(61)는 슬라이드 동작에 의하여 상기 지지부(62)의 이격된 공간을 개폐하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템.
   
5. 모터(11)를 포함하는 발열부(10)와, 외부 열교환기(21)를 포함하는 외부 열교환부(20)를 포함하며, 상기 발열부(10)와 상기 외부 열교환부(20) 간에 형성된 개구부를 개폐하는 중간 에어플랩(40) 및 상기 외부 열교환부(20)로 외부 공기를 유입하는 외부 에어플랩(50) 및 상기 외부 열교환부(20)에서 공기를 배출하는 하부 에어플랩(60)을 포함하는 전기자동차의 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템의 제어 방법에 있어서,
   외부 에어플랩(50)이 개방되었는지 판단하는 단계; 및
   외부 에어플랩(50)이 개방되면 중간 에어플랩(40)을 닫고 하부 에어플랩(60)을 닫는 단계;
   외부 에어플랩(50)이 닫히면 외부 열교환기(21)와 모터(11)의 온도를 비교하는 단계;
   상기 모터(11)의 온도가 외부 열교환기(21)의 온도보다 높을 경우 상기 모터(11)의 온도가 설정된 온도를 초과하는지 판단하는 단계;
   상기 모터(11)의 온도가 설정된 온도를 초과하면 중간 에어플랩(40)을 개방하고, 하부 에어플랩(60)을 개방하는 단계;
   상기 모터(11)의 온도가 외부 열교환기(21)의 온도보다 낮을 경우 상기 모터(11)의 온도가 설정된 온도보다 낮은지 판단하는 단계; 및
   상기 모터(11)의 온도가 설정된 온도보다 낮으면 중간 에어플랩(40)을 개방하고, 하부 에어플랩(60)을 닫는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 제어 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 모터(11)의 온도가 설정된 온도보다 높으면 중간 에어플랩(40)을 개방하고, 하부 에어플랩(60)을 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공기 유동 제어를 이용한 난방 시스템 제어 방법.
   

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