KR20130068893A - 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 전기장치를 냉각시키는 시스템에 관한 것으로서, 특히 엔진 냉각시스템과 연계하여 전기장치를 냉각시킬 수 있도록 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템은 라디에이터와 엔진을 냉각수가 순환하도록 연결된 제1순환라인과, 라디에이터에서 배출된 냉각수가 제1순환라인에서 분기되어 전기장치를 거친 후 엔진에서 배출되는 냉각수와 합류하도록 제1순환라인에 연결된 제2순환라인과, 엔진에서 배출된 냉각수의 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 냉각수를 제1순환라인으로 또는 제2순환라인으로 선택하여 경로를 변환하는 써모스탯을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템{Electric Apparatus Cooling System of Hybrid Vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 전기장치를 냉각시키는 시스템에 관한 것으로서, 특히 엔진 냉각시스템과 연계하여 전기장치를 냉각시킬 수 있도록 구성한 것이다.
엔진에 의해 구동하는 차량에는 엔진 냉각시스템이 구비된다.
통상적인 차량의 엔진 냉각시스템은 엔진에서 가열된 냉각수를 라디에이터에서 냉각하여 엔진으로 재순환시키는 구조이다.
최근 하이브리드 차량은 차량 자체에 전기장치(모터)가 장착되어 주행조건에 따라 엔진의 동력으로 주행하거나 충전된 전기에너지를 이용하여 주행한다.
하이브리드 차량은 앞서 설명한 바와 같이 엔진에 냉각시스템이 장착되어 있으며, 고전압/고전류의 전기에너지가 사용되는 전기장치에도 별도의 냉각시스템이 장착되어야 한다.
이와 같이 하이브리드 차량에는 엔진을 냉각하는 냉각시스템과 전기장치를 냉각하는 냉각시스템이 구비된다.
따라서 별도의 냉각시스템이 엔진과 전기장치에 장착됨에 따라 공간활용도가 떨어질 뿐만 아니라, 부품을 중복하여 사용함에 따른 단가 상승의 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0055272호(2007.05.30)
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 부품을 단순화시킬 수 있으며 엔진과 연계하여 엔진과 전기장치를 냉각시킬 수 있게 구성한 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템은 라디에이터와 엔진을 냉각수가 순환하도록 연결된 제1순환라인과, 라디에이터에서 배출된 냉각수가 제1순환라인에서 분기되어 전기장치를 거친 후 엔진에서 배출되는 냉각수와 합류하도록 제1순환라인에 연결된 제2순환라인과, 엔진에서 배출된 냉각수의 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 냉각수를 제1순환라인으로 또는 제2순환라인으로 선택하여 경로를 변환하는 써모스탯을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 라디에이터와 엔진 사이의 제1순환라인에는 분기장치가 설치되고, 분기장치에서 제2순환라인이 분기되며, 써모스탯이 냉각수를 제1순환라인으로 이송할 경우, 분기장치는 냉각수를 제1순환라인과 제2순환라인으로 분기하여 이송하며, 써모스탯이 냉각수를 제2순환라인으로 이송할 경우, 분기장치는 냉각수를 제1순환라인으로 이송한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제2순환라인에서 분기장치와 전기장치의 사이에는 제2합수장치가 설치되며, 냉각수의 온도가 설정온도보다 낮을 경우에는 써모스탯에서 제2합수장치로 연결된 분기관을 통해 냉각수를 제2합수장치로 이송한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 써모스탯과 라디에이터의 사이의 제1순환라인에는 제1합수장치가 설치되며, 전기장치에서 연장된 제2순환라인이 제1합수장치에 연결된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 엔진에는 냉각수순환장치가 장착되며 냉각수순환장치로 유입된 냉각수는 엔진을 거쳐 써모스탯으로 유동하며, 냉각수순환장치의 워터펌프는 엔진의 동력을 이용하여 구동되거나 라디에이터의 모터와 독립적으로 구성되거나 또는 양측 모터에 의해 연동한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템은 엔진 및 전기장치의 냉각을 병행하여 수행함으로써, 종래와 같이 엔진용 냉각시스템과 전기장치의 냉각시스템을 별도로 구비하지 않아 제조 단가를 낮출 수 있고 발열량이 적을 때에는 적은 냉각수 유량으로도 엔진과 전기장치를 동시에 냉각할 수 있어서 에너지 절감 효과가 있으며, 공간활용도를 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템을 나타낸 개념도이고,
도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 차량의 냉각수 순환관계를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예와 제2실시예에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템의 제1순환라인과 제2순환라인으로 공급되는 냉각수량의 변화를 나타낸 개념도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
[제1실시예]
도면에서, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 차량의 냉각수 순환관계를 나타낸 개념도이며, 도 4는 하이브리드 차량의 냉각수 온도에 따른 냉각수량 변화를 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 차량의 엔진(100)은 연료를 연소시켜 발생하는 폭발력을 이용하여 구동축을 회전시킨다. 또한 구동축에는 전기장치(170)인 모터가 장착되어 차량에 장착된 충전지에서 공급된 전원에 의해 구동축을 회전시킨다. 따라서 하이브리드 차량은 주행조건에 따라 엔진(100)에서 발생한 동력 또는 전기장치(170)의 구동에 따른 동력으로 구동축을 회전시키면서 주행한다.
이와 같이 구성된 엔진(100) 및 전기장치(170)에서는 열이 발생하게 되고, 발생된 열을 방출시키기 위해 냉각시스템이 장착된다.
아래에서는 하이브리드 차량의 냉각시스템에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 라디에이터(110)에서 배출된 냉각수는 분기장치(120)를 거쳐 냉각수순환장치(130)로 유입되며, 냉각수순환장치(130)로 유입된 냉각수는 엔진(100)으로 유입되어 엔진(100)의 열을 흡열한다. 그리고 엔진(100)에서 배출된 냉각수는 써모스탯(thermostat)(140)을 거쳐 제1합수장치(150)로 배출된 후에 다시 라디에이터(110)로 순환한다. 이와 같이 라디에이터(110), 분기장치(120), 냉각수순환장치(130), 엔진(100), 써모스탯(140), 제1합수장치(150), 라디에이터(110)의 순서로 냉각수가 순환하는 라인을 제1순환라인(181)이라 한다.
그리고 분기장치(120)에서 제2순환라인(182)이 분기되는데, 제2순환라인(182)은 분기장치(120)에서 분기되어 제2합수장치(160), 전기장치(170)를 거쳐 제1합수장치(150)에서 합류된다.
또한, 써모스탯(140)에서는 제2합수장치(160)로 분기된 분기관(141)이 형성된다.
아래에서는 이와 같이 구성된 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템의 냉각수 순환관계에 대해 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 써모스탯(140)에서는 엔진(100)에서 배출되는 냉각수의 온도를 측정하고 온도에 따라 냉각수를 제1합수장치(150)로 보내거나 또는 제2합수장치(160)로 보내도록 작동한다. 여기에서 도 4에 도시된 바와 같이 써모스탯(140)은 냉각수 온도에 따라 냉각수를 제1합수장치(160)와 제2합수장치로 보내는 량을 조절한다.
따라서 엔진(100)의 발열량이 작을 경우에는 엔진(100)에서 배출되는 냉각수가 써모스탯(140)에서 제2합수장치(160)로 주로 이송되고, 냉각수는 제2합수장치(160)에서 전기장치(170), 제1합수장치(150), 라디에이터(110), 분기장치(120), 냉각수순환장치(130), 엔진(100), 써모스탯(140), 제2합수장치(160)의 순서로 순환하다.
이와 같이 엔진(100)의 발열량이 작을 경우에는 엔진(100)에서 배출되는 냉각수의 온도가 낮기 때문에, 엔진(100)에서 배출되는 냉각수를 전기장치(170)로 이송하여 전기장치(170)를 냉각시킨다.
한편, 엔진(100)의 발열량이 높을 경우에는 엔진(100)에서 배출되는 냉각수가 써모스탯(140)에서 제1합수장치(150)로 주로 이송되고, 제1합수장치(150)에서 라디에이터(110)를 통해 분기장치(120)로 이송된다. 여기에서 도4에 도시된 봐와 같이 분기장치(120)에서는 유입된 냉각수를 제1순환라인(181) 및 제2순환라인(182)으로 분기시켜 배출한다. 제1순환라인(181)으로 분기된 냉각수는 냉각수순환장치(130)와 엔진(100) 및 써모스탯(140)을 거쳐 제1합수장치(150)로 유동하고, 제2순환라인(182)으로 분기된 냉각수는 제2합수장치(160), 전기장치(170)를 거쳐 제1합수장치(150)로 유동한다. 제1순환라인(181) 및 제2순환라인(182)을 따라 유동한 냉각수는 제1합수장치(150)에서 합류한 후에 라디에이터(110)로 유입되는 경로로 순환한다.
따라서 엔진(100)의 발열량이 많을 경우에는 라디에이터(110)에서 냉각된 냉각수가 분기장치(120)에서 분기되어 전기장치(170)를 냉각시킨다.
한편, 엔진(100)에서 제1합수장치(150), 즉 제1순환라인(181)을 통해 유동하는 냉각수의 유속이 제2순환라인(182)을 따라 유동하는 냉각수의 유속보다 상대적으로 빠르게 때문에, 제2순환라인(182)을 따라 제1합수장치(150)로 유입되는 냉각수는 벤츄리 효과에 의해 제1합수장치(150)로 별도의 동력 없이도 순환 가능하다.
이와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템은 엔진(100)의 발열량에 따라 엔진(100)의 냉각과 전기장치(170)의 냉각을 직렬 또는 병렬로 선택적으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.
[제2실시예]
도면에서, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
제1실시예에서는 라디에이터의 구동모터와 냉각수순환장치의 구동모터가 독립형으로 구성된 예를 나타낸 것이나, 제2실시예에서는 양축형 모터를 이용하여 라디에이터 및 냉각수순환장치의 모터를 하나로 구성한 것에 차이가 있으나, 실질적인 냉각관계는 제1실시예에서 설명한 예와 동일하다. 따라서 도 3에 도시된 구성에는 제1실시예에서 설명한 구성들에 부여한 도면부호와 동일한 도면부호를 부여하여 그 설명을 대신한다.
100 : 엔진
110 : 라디에이터
120 : 분기장치
130 : 냉각수순환장치
140 : 써모스탯
141 : 분기관
150 : 제1합수장치
160 : 제2합수장치
170 : 전기장치
181 : 제1순환라인
182 : 제2순환라인

Claims (5)

  1. 라디에이터와 엔진을 냉각수가 순환하도록 연결된 제1순환라인과,
    라디에이터에서 배출된 냉각수가 제1순환라인에서 분기되어 전기장치를 거친 후 엔진에서 배출되는 냉각수와 합류하도록 제1순환라인에 연결된 제2순환라인과,
    엔진에서 배출된 냉각수의 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 냉각수를 제1순환라인으로 또는 제2순환라인으로 선택적으로 경로를 변환하는 써모스탯을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    라디에이터와 엔진 사이의 제1순환라인에는 분기장치가 설치되고, 분기장치에서 제2순환라인이 분기되며,
    써모스탯이 냉각수를 제1순환라인으로 이송할 경우, 분기장치는 냉각수를 제1순환라인과 제2순환라인으로 분기하여 이송하며,
    써모스탯이 냉각수를 제2순환라인으로 이송할 경우, 분기장치는 냉각수를 제1순환라인으로 이송하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제2순환라인에서 분기장치와 전기장치의 사이에는 제2합수장치가 설치되며, 냉각수의 온도가 설정온도보다 낮을 경우에는 써모스탯에서 제2합수장치로 연결된 분기관을 통해 냉각수를 제2합수장치로 이송하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    써모스탯과 라디에이터의 사이의 제1순환라인에는 제1합수장치가 설치되며, 전기장치에서 연장된 제2순환라인이 제1합수장치에 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    엔진에는 냉각수순환장치가 장착되며 냉각수순환장치로 유입된 냉각수는 엔진을 거쳐 써모스탯으로 유동하며, 냉각수순환장치의 엔진에 의해 구동되거나 워터펌프는 라디에이터의 모터와 독립적으로 구성되거나 또는 양측 모터에 의해 연동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 전기장치 냉각시스템.
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