KR20170127341A - Refrigerant cycling device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 냉동사이클 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 배터리모듈을 냉각시키는 차량용 냉동사이클 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
차량에는 전기모터에 전기를 공급하는 배터리, 전기모터를 제어하는 모터 제어기 등이 구비될 수 있다. The vehicle may be provided with a battery for supplying electricity to the electric motor, a motor controller for controlling the electric motor, and the like.
차량에 설치된 배터리는 재생 동력원이나 충전기로부터 충전될 수 있고, 차량의 주행시 전기모터로 전력을 공급할 수 있다. A battery installed in a vehicle can be charged from a regenerative power source or a charger, and can supply electric power to an electric motor when the vehicle is running.
배터리는 그 온도에 따라 성능이 크게 결정될 수 있고, 충전과 방전시 온도가 상승한다.The performance of a battery can be largely determined by its temperature, and the temperature rises during charging and discharging.
배터리는 그 사용이 계속됨에 따라 전해질 분해가 일어나 배터리의 성능이 떨어지고 수명이 점차 단축된다. As the battery continues to be used, electrolyte degradation occurs, resulting in poor battery performance and shortened life span.
배터리는 다수의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 다수의 배터리 모듈은 서로 간의 온도차가 최소화되게 관리되는 것이 바람직하다. The battery may include a plurality of battery modules, and the plurality of battery modules are preferably managed to minimize a temperature difference therebetween.
차량에는 이러한 배터리모듈의 과열을 방지하여 배터리모듈의 성능을 유지시키기 위해 배터리모듈을 냉각시키는 배터리 냉각장치가 설치될 수 있다.The vehicle may be provided with a battery cooling device for cooling the battery module to prevent overheating of the battery module to maintain the performance of the battery module.
배터리 냉각장치는 냉각 방식에 따라, 공랭식 배터리 냉각장치, 수냉식 배터리 냉각장치 및 냉매식 배터리 냉각장치로 구분될 수 있다. The battery cooling device can be classified into an air-cooled battery cooling device, a water-cooled battery cooling device, and a refrigerant-type battery cooling device, depending on the cooling method.
공랭식 냉각장치는 팬을 이용하여 배터리 내부에 공기를 강제로 환기시켜 배터리를 냉각시킨다. 그런데 공랭식 배터리 냉각장치는 다른 냉각 방식에 비해 냉각 효율성이 떨어진다.An air-cooled cooler uses a fan to forcibly vent air inside the battery to cool the battery. However, air-cooled battery cooling systems are less efficient than other cooling systems.
수냉식 배터리 냉각장치는 냉각수가 통과하고 배터리에 접촉되게 배치된 냉각수 튜브와, 공기에 의해 방열되고 냉각수가 통과하는 방열유로가 형성된 라디에이터와, 냉각수 튜브와 라디에이터를 연결하는 연결 튜브와, 연결 튜브에 설치된 순환펌프를 포함할 수 있다. The water-cooled battery cooling apparatus includes a cooling water tube arranged to allow cooling water to pass therethrough and to be in contact with the battery, a radiator having a heat radiation flow path through which the cooling water passes by being radiated by air, a connection tube connecting the cooling water tube and the radiator, And may include a circulation pump.
순환펌프의 구동시, 연결 튜브의 냉각수는 냉각수 튜브로 유동되어 냉각수 튜브에서 배터리의 열을 흡열하고, 이후 라디에이터로 이동된다. 라디에이터로 이동된 냉각수는 라디에이터로 송풍된 공기로 열을 방열할 수 있다. 즉, 냉각수는 냉각수 튜브와 라디에이터를 순환하면서 배터리를 방열시킬 수 있다. When the circulation pump is driven, the cooling water in the connection tube flows to the cooling water tube, absorbs the heat of the battery in the cooling water tube, and is then transferred to the radiator. The cooling water transferred to the radiator can dissipate heat to the air blown to the radiator. That is, the cooling water circulates the cooling water tube and the radiator and can dissipate the battery.
냉매식 배터리 냉각장치는 냉매를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기와, 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매가 증발되고 배터리모듈과 접촉된 배터리모듈 열교환기를 포함할 수 있다. The refrigerant-type battery cooling apparatus includes a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor, an expansion valve for expanding the refrigerant condensed in the condenser, a refrigerant expanded by the expansion valve, Battery module heat exchanger.
압축기의 구동시, 압축기에서 압축된 냉매는 응축기와 팽창밸브와 배터리 열교환기를 순차적으로 통과한 후 압축기로 흡입될 수 있고, 냉매는 배터리 열교환기를 통과하면서 배터리모듈의 열을 흡열할 수 있다.When the compressor is driven, the refrigerant compressed in the compressor can be sucked into the compressor after sequentially passing through the condenser, the expansion valve, and the battery heat exchanger, and the refrigerant can absorb the heat of the battery module while passing through the battery heat exchanger.
본 발명은 복수개 배터리모듈을 고르게 냉각하여 복수개 배터리모듈의 온도편차가 최소화될 수 있는 차량용 냉동사이클 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a refrigeration cycle apparatus for a vehicle in which a plurality of battery modules are uniformly cooled to minimize a temperature deviation of a plurality of battery modules.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 냉동사이클 장치는 압축기 흡입유로 및 압축기 토출유로가 연결되고 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기 토출유로에 연결되어 냉매를 응축하고, 응축기 출구유로가 연결된 응축기와; 복수개 배터리 모듈을 냉각하는 냉각유로가 형성된 배터리모듈 열교환기와; 상기 응축기 출구유로에 연결되고 상기 응축기에서 유동된 냉매가 통과하는 제1유로와, 상기 냉각유로를 통과한 냉매가 상기 제1유로의 냉매를 냉각시키고 상기 압축기 흡입유로에 연결된 제2유로가 형성된 과냉각 열교환기와; 상기 제1유로와 냉각유로 사이에서 냉매를 팽창시키는 제1팽창기구와; 상기 응축기 출구유로에 연결되고, 상기 응축기에서 유동된 냉매를 팽창시키는 제2팽창기구와; 상기 제2팽창기구에 의해 팽창된 냉매가 증발되고 상기 압축기 흡입유로에 연결된 증발기를 포함한다.A refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a compressor connected to a compressor suction passage and a compressor discharge passage and compressing a refrigerant; A condenser connected to the compressor discharge passage for condensing the refrigerant and connected to the condenser outlet passage; A battery module heat exchanger having a cooling flow path for cooling a plurality of battery modules; A first flow path connected to the condenser outlet flow path and through which the refrigerant flowing in the condenser flows, and a second flow path formed by cooling the refrigerant in the first flow path and connected to the compressor suction flow path, A heat exchanger; A first expansion mechanism for expanding the refrigerant between the first flow path and the cooling flow path; A second expansion mechanism connected to the condenser outlet passage for expanding the refrigerant flowing in the condenser; And an evaporator in which the refrigerant expanded by the second expansion mechanism is evaporated and connected to the compressor suction passage.
상기 압축기 흡입유로는 상기 압축기에 연결된 제1흡입유로와; 상기 제1흡입유로와 상기 제2유로를 연결하는 제2흡입유로와; 상기 제1흡입유로와 상기 증발기를 연결하는 제3흡입유로를 포함할 수 있다.Wherein the compressor suction passage comprises: a first suction passage connected to the compressor; A second suction passage connecting the first suction passage and the second passage; And a third suction passage connecting the first suction passage and the evaporator.
상기 응축기 출구유로는 상기 응축기에 연결된 제1출구유로와; 상기 제1출구유로와 상기 제1유로를 연결하는 제2출구유로와; 상기 제1출구유로와 상기 제2팽창기구를 연결하는 제3출구유로를 포함할 수 있다.The condenser outlet flow path includes a first outlet flow path connected to the condenser; A second outlet passage connecting the first outlet passage and the first passage; And a third outlet passage connecting the first outlet passage and the second expansion mechanism.
상기 제1유로는 상기 제1팽창기구와 제1팽창기구 흡입유로로 연결될 수 있다.The first flow path may be connected to the first expansion mechanism and the first expansion mechanism suction path.
상기 제2유로는 상기 냉각유로와 배터리모듈 열교환기 출구유로로 연결될 수 있다. The second flow path may be connected to the cooling flow path and the outlet port of the battery module heat exchanger.
상기 압축기와 제1팽창기구와 제2팽창기구를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.상기 압축기가 구동이고, 상기 제1팽창기구가 클로즈이며, 상기 제2팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절하는 냉방모드로 제어될 수 있다.And a control unit for controlling the compressor, the first expansion mechanism, and the second expansion mechanism. The compressor may be driven, the first expansion mechanism may be closed, and the second expansion mechanism may be an opening The cooling mode can be controlled.
상기 배터리 모듈의 온도를 감지하는 온도센서를 포함할 수 있고, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정온도 이하이고, 상기 증발기가 냉각시키는 차실이 써모 온이면, 상기 제1팽창기구가 클로즈일 수 있고, 제2팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있다.The first expansion mechanism may be closed if the temperature sensed by the temperature sensor is below the set temperature and the vehicle room to be cooled by the evaporator is thermionic, , And the second expansion mechanism can be adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant.
상기 압축기가 구동이고, 상기 제1팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며, 상기 제2팽창기구가 클로즈인 배터리모듈 냉각모드로 제어될 수 있다.The compressor may be driven, the first expansion mechanism may be controlled to an opening degree for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism may be controlled to be closed battery module cooling mode.
상기 배터리모듈이 퀵 충전이면, 상기 압축기는 구동될 수 있고, 상기 제1팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있으며, 상기 제2팽창기구는 클로즈일 수 있다. If the battery module is a quick charge, the compressor can be driven, the first expansion mechanism can be adjusted to an opening for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism can be closed.
상기 압축기가 구동이고, 상기 제1팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며, 상기 제2팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되는 동시 냉각모드로 제어될 수 있다.The compressor may be driven, the first expansion mechanism may be controlled to an opening degree for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism may be controlled to a simultaneous cooling mode in which the expansion mechanism is adjusted to an opening for expanding the refrigerant.
차량의 주행 모드시 상기 증발기가 냉각시키는 차실이 써모 온이면, 상기 압축기는 구동될 수 있고, 상기 제1팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있으며, 상기 제2팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있다.The first expansion mechanism can be adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism is capable of expanding the refrigerant when the vehicle room to be cooled by the evaporator in the running mode of the vehicle is thermo-on, To the opening.
상기 배터리 모듈의 온도를 감지하는 온도센서를 포함할 수 있고, 차량의 주행 모드시 상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정온도 초과이고, 상기 증발기가 냉각시키는 차실이 써모 온이면, 상기 압축기는 구동될 수 있고, 상기 제1팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있으며, 상기 제2팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있다.And a temperature sensor for sensing the temperature of the battery module. When the temperature sensed by the temperature sensor exceeds a predetermined temperature in a running mode of the vehicle, and the vehicle room to be cooled by the evaporator is thermon-on, And the first expansion mechanism can be adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism can be adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant.
본 발명의 실시 예에 따르면, 복수개 배터리모듈의 온도편차가 최소화될 수 있고 복수개 배터리모듈의 온도편차에 의한 배터리모듈의 성능저하를 최소화할 수 있는 이점이 있다.According to the embodiment of the present invention, there is an advantage in that the temperature deviation of the plurality of battery modules can be minimized and the performance degradation of the battery module due to the temperature deviation of the plurality of battery modules can be minimized.
또한, 배터리모듈 열교환기에서 유출된 2상 냉매가 과냉각 열교환기에 의해 과열된 후 압축기로 흡입되어, 2상 냉매가 압축기로 흡입될 때 발생되는 압축기의 성능 저하를 최소화할 수 있는 이점이 있다. In addition, the two-phase refrigerant discharged from the battery module heat exchanger is superheated by the supercooling heat exchanger and then sucked into the compressor, thereby minimizing the performance deterioration of the compressor caused when the two-phase refrigerant is sucked into the compressor.
또한, 과냉각 열교환기를 더 포함하는 간단한 구조로, 배터리모듈 열교환기와 증발기를 각각 냉각하면서 복수개 배터리모듈을 효율적으로 냉각할 수 있는 이점이 있다.Further, there is an advantage that a plurality of battery modules can be efficiently cooled while cooling the battery module heat exchanger and the evaporator with a simple structure further including a supercooling heat exchanger.
또한, 복수개 배터리모듈의 퀵 충전시, 복수개의 배터리모듈을 신속하게 냉각할 수 있는 이점이 있다.In addition, when the plurality of battery modules are quick-charged, there is an advantage that a plurality of battery modules can be cooled quickly.
도 1은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 도시된 도,
도 2는 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치의 P-h선도,
도 3은 비교예인 차량용 냉동사이클 장치가 도시된 도,
도 4는 비교예인 차량용 냉동사이클 장치의 P-h 선도,
도 5는 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 동시 냉각모드일 때 냉매 흐름이 도시된 도,
도 6은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 증발기 냉각모드일 때 냉매 흐름이 도시된 도,
도 7은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 배터리모듈 냉각모드일 때 냉매 흐름이 도시된 도,
도 8은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치의 제어 블록도이다.1 is a view showing a refrigeration cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment,
2 is a ph diagram of a refrigeration cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment,
3 is a view showing a refrigeration cycle apparatus for a vehicle, which is a comparative example,
Fig. 4 is a ph diagram of a refrigeration cycle apparatus for a vehicle,
5 is a view showing a refrigerant flow when the refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment is in the simultaneous cooling mode,
6 is a view showing a refrigerant flow when the refrigeration cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment is in an evaporator cooling mode,
7 is a view showing a refrigerant flow when the refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment is in a battery module cooling mode,
8 is a control block diagram of the refrigeration cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 도시된 도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치의 P-h선도이며, 도 3은 비교예인 차량용 냉동사이클 장치가 도시된 도이고, 도 4는 비교예인 차량용 냉동사이클 장치의 P-h 선도이다.FIG. 1 is a diagram showing a refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment, FIG. 2 is a ph diagram of a refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment, FIG. 3 is a view showing a refrigerating cycle apparatus for a vehicle, 4 is a ph diagram of a refrigeration cycle apparatus for a vehicle, which is a comparative example.
본 실시예는 압축기(1)와, 응축기(2)와, 과냉각 열교환기(3)와, 제1팽창기구(4)와, 배터리모듈 열교환기(5)와, 제2팽창기구(6)와, 증발기(7)을 포함한다.The present embodiment has a
압축기(1)는 구동시 냉매를 압축한다. 압축기(1)에는 압축기 흡입유로(11) 및 압축기 토출유로(12)가 연결될 수 있다. 냉매는 압축기 흡입유로(11)를 통해 압축기(1)로 흡입될 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 후 압축기 토출유로(12)로 토출될 수 있다. The compressor (1) compresses the refrigerant at the time of driving. The
압축기 흡입유로(11)는 압축기(1)에 연결된 제1흡입유로(13)와; 제1흡입유로(13)와 과냉각열교환기(3)의 후술하는 제2유로(32)를 연결하는 제2흡입유로(14)와; 제1흡입유로(13)와 증발기(7)를 연결하는 제3흡입유로(15)를 포함할 수 있다. The compressor suction flow path (11) includes a first suction flow path (13) connected to the compressor (1); A
과냉각열교환기(3)의 제2유로(32)를 통과한 냉매는 제2흡입유로(14)와 제1흡입유로(13)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다. The refrigerant having passed through the
증발기(7)를 통과한 냉매는 제3흡입유로(15)와 제1흡입유로(13)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다. The refrigerant having passed through the
응축기(2)는 압축기 토출유로(12)에 연결되어 냉매를 응축할 수 있다. 차량은 응축기(2)를 향해 공기를 송풍하는 실외팬(28)을 더 포함할 수 있다.The condenser (2) is connected to the compressor discharge passage (12) to condense the refrigerant. The vehicle may further include an outdoor fan (28) for blowing air toward the condenser (2).
응축기(2)에는 응축기 출구유로(21)가 연결될 수 있다. 응축기(2)에서 응축된 냉매는 응축기 출구유로(21)로 토출될 수 있다. The
응축기 출구유로(21)는 응축기(2)에 연결된 제1출구유로(22)와; 제1출구유로(22)와 과냉각열교환기(3)의 후술하는 제1유로(31)를 연결하는 제2출구유로(23)와; 제1출구유로(22)와 제2팽창기구(6)를 연결하는 제3출구유로(24)를 포함할 수 있다. The condenser outlet flow passage (21) has a first outlet flow passage (22) connected to the condenser (2); A
응축기(2)에서 유출된 냉매는 제1출구유로(22)와 제2출구유로(23)을 순차적으로 통과한 후 과냉각열교환기(3)의 제1유로(31)로 유동될 수 있다. 응축기(2)에서 유출된 냉매는 제1출구유로(22)와 제3출구유로(24)를 순차적으로 통과한 후 제2팽창기구(6)로 유동될 수 있다.The refrigerant flowing out of the
응축기(2)에서 응축된 냉매는 과냉각열교환기(3)에서 과냉된 후 제1팽창기구(4)에 의해 팽창될 수 있고, 배터리모듈 열교환기(5)로 유동될 수 있다.The refrigerant condensed in the
응축기(2)에서 응축된 냉매는 제2팽창기구(6)에 의해 팽창될 수 있고, 증발기(7)로 유동될 수 있다. The refrigerant condensed in the
응축기(2)에서 응축된 냉매는 과냉각 열교환기(3)와 제2팽창기구(6)로 분산될 수 있다. 응축기(2)에서 응축된 냉매 중 일부는 과냉각열교환기(3)의 제1유로(31)와, 제1팽창기구(4)를 순차적으로 통과한 후 배터리모듈 열교환기(5)로 유동될 수 있다. 그리고, 응축기(2)에서 응축된 냉매 중 나머지는 제2팽창기구(6)를 통과한 후 증발기(7)로 유동될 수 있다. The refrigerant condensed in the
과냉각 열교환기(3)는 응축기(2)에서 응축된 후 제1팽창기구(4)를 향해 유동되는 냉매와, 배터리모듈 열교환기(5)를 통과한 후 압축기(1)를 향해 유동되는 냉매를 열교환시킬 수 있다. The supercooling
과냉각 열교환기(3)는 응축기 출구유로(21)에 연결될 수 있다. 과냉각 열교환기(3)에는 응축기(2)에서 유동된 냉매가 통과하는 제1유로(31)와, 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)를 통과한 냉매가 제1유로(31)의 냉매를 냉각시키는 제2유로(32)가 형성될 수 있다. 과냉각 열교환기(3)에는 압축기 흡입유로(11)가 연결될 수 있다. The supercooling heat exchanger (3) may be connected to the condenser outlet flow passage (21). The supercooling
제1유로(31)는 응축기 출구유로(21)에 연결될 수 있고, 응축기 출구유로(21) 중 제2출구유로(23)에 연결될 수 있다. 그리고, 제1유로(31)는 후술하는 제1팽창기구 흡입유로(41)에 연결될 수 있다. 제1유로(31)는 일단이 응축기 출구유로(21)에 연결될 수 있고, 타단이 제1팽창기구 흡입유로(41)에 연결될 수 있다.The
응축기(2)에서 유출된 냉매는 제1출구유로(22)와 제2출구유로(23)을 순차적으로 통과한 후 제1유로(31)를 통과할 수 있고, 제1유로(31)를 통과한 냉매는 제1팽창기구 흡입유로(41)을 통과하여 제1팽창기구(4)로 유동될 수 있다. The refrigerant flowing out of the
제2유로(32)는 후술하는 배터리모듈 열교환기 출구유로(52)에 연결될 수 있다. 그리고, 제2유로(32)는 압축기 흡입유로(11)에 연결될 수 있다. 제2유로(32)는 압축기 흡입유로(11) 중 제2흡입유로(14)에 연결될 수 있다. 제2유로(32)는 일단이 배터리모듈 열교환기 출구유로(52)에 연결될 수 있고, 타단이 압축기 흡입유로(11)에 연결될 수 있다. The
배터리모듈 열교환기(5)에서 유출된 냉매는 배터리모듈 열교환기 출구유로(52)와 제2유로(32)를 순차적으로 통과할 수 있고, 제2유로(32)를 통과한 냉매는 제2흡입유로(14)과 제1흡입유로(13)을 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다.The refrigerant flowing out of the battery
제1팽창기구(4)는 제1유로(31)와 냉각유로(51) 사이에서 냉매를 팽창시킬 수 있다. The first expansion mechanism (4) can expand the refrigerant between the first flow path (31) and the cooling flow path (51).
제1팽창기구(4)는 제1유로(31)와 제1팽창기구 흡입유로(41)로 연결될 수 있다. 제1팽창기구(4)는 증발기(5)의 냉각유로(51)와 제1팽창기구 출구유로(42)로 연결될 수 있다. The first expansion mechanism (4) may be connected to the first flow path (31) and the first expansion mechanism suction path (41). The
제1팽창기구(4)는 그 개도 조절이 가능하고, 풀 클로즈시 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 EEV나 LEV 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다. The first expansion mechanism (4) can be constituted by an expansion valve such as EEV or LEV which can adjust its opening degree and shut off the flow of the refrigerant at full close.
제1유로(31)를 통과한 냉매는 제1팽창기구 흡입유로(41)를 통과하여 제1팽창기구(4)로 유동될 수 있고, 제1팽창기구(4)를 통과한 냉매는 제1팽창기구 출구유로(42)를 통과하여 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)로 유동될 수 있다. The refrigerant that has passed through the
배터리모듈 열교환기(5)에는 복수개 배터리 모듈(M)을 냉각하는 냉각유로(51)가 형성될 수 있다. The battery
배터리모듈 열교환기(5)에는 냉각유로(51)를 통과한 냉매를 제2유로(32)로 안내하는 배터리모듈 열교환기 출구유로(52)가 연결될 수 있다. 냉각유로(51)를 통과하면서 배터리모듈 열교환기(5)를 냉각시킨 냉매는 배터리모듈 열교환기 출구유로(52)을 통과하여 제2유로(32)로 유동될 수 있다. The battery
복수개의 배터리모듈(M)은 배터리모듈 열교환기(5)에 올려질 수 있고, 복수개의 배터리모듈(M)은 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)를 통과하는 냉매에 의해 냉각될 수 있다.The plurality of battery modules M can be loaded on the battery
복수개의 배터리모듈(M)은 배터리모듈 열교환기(5)와 배터리 팩(P)을 구성할 수 있다. The plurality of battery modules M may constitute a battery
배터리 팩(P)은 차량에 장착되는 캐리어(107)와, 캐리어(107)에 안착된 배터리모듈 열교환기(5)와, 배터리모듈 열교환기(5)에 안착된 복수개의 배터리모듈(M)을 포함할 수 있다. 복수개의 배터리모듈(M)은 배터리모듈 열교환기(5)에 올려진 상태에서 배터리모듈 열교환기(5)에 의해 냉각 및 지지될 수 있다. 배터리 팩(P)은 캐리어(107)의 상면을 덮는 탑 커버(108)를 더 포함할 수 있다.The battery pack P includes a
제2팽창기구(6)은 응축기 출구유로(21)에 연결되고, 응축기(2)에서 유동된 냉매를 팽창시킬 수 있다.The second expansion mechanism (6) is connected to the condenser outlet flow passage (21) and is capable of expanding the refrigerant flowing in the condenser (2).
제2팽창기구(6)는 응축기 출구유로(21) 중 제3출구유로(24)에 연결될 수 있다. 제2팽창기구(6)는 증발기(7)와 증발기 흡입유로(71)로 연결될 수 있다.The second expansion mechanism (6) may be connected to the third outlet passage (24) of the condenser outlet passage (21). The second expansion mechanism (6) may be connected to the evaporator (7) and the evaporator suction passage (71).
제2팽창기구(6)는 그 개도 조절이 가능하고, 풀 클로즈시 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 EEV나 LEV 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다. The second expansion mechanism (6) can be composed of an expansion valve such as EEV or LEV capable of controlling the opening degree thereof and shutting off the flow of the refrigerant at the time of full closing.
응축기(2)에서 유출된 냉매는 제1출구유로(22)와 제3출구유로(24)를 순차적으로 통과한 후 제2팽창기구(6)로 유동될 수 있고, 제2팽창기구(6)에 의해 팽창될 수 있다. 제2팽창기구(6)를 통과한 냉매는 증발기 흡입유로(71)를 통과한 후 증발기(7)로 유동될 수 있다.The refrigerant flowing out of the
증발기(7)는 제2팽창기구(6)에 의해 팽창된 냉매를 증발시킬 수 있다. 증발기(7)는 차량의 공조기(HVAC; Heating, Ventilation, Air conditioner)를 구성할 수 있다. The evaporator (7) can evaporate the refrigerant expanded by the second expansion mechanism (6). The
차량의 공조기는 증발기(7)를 향해 공기를 송풍하는 공조용 팬(77)를 포함할 수 있다. 공조용 팬(77)의 구동시, 차실의 공기 또는 실외의 공기는 증발기(7)를 통과하면서 증발기(7)와 열교환된 후 차실로 송풍될 수 있다. The air conditioner of the vehicle may include an
차실의 냉방 운전시, 압축기(1)와 실외팬(28) 및 공조용 팬(77)는 구동될 수 있고, 공기는 증발기(7)에 의해 냉각된 후 차실로 송풍될 수 있다. The
증발기(7)에는 제2팽창기구(6)를 통과한 냉매를 증발기(7)로 안내하는 증발기 흡입유로(71)가 연결될 수 있다. 그리고, 증발기(7)는 압축기 흡입유로(21)에 연결될 수 있다. 증발기(7)는 압축기 흡입유로(21) 중 제3흡입유로(15)에 연결될 수 있다. 증발기(7)를 통과한 냉매는 제3흡입유로(15)와 제1흡입유로(13)을 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다. The
본 실시예의 차량용 냉동사이클 장치가 과냉각 열교환기(3)를 포함할 경우, 배터리모듈 열교환기(5)에서는 2상 냉매가 유출될 수 있고, 배터리모듈 열교환기(5)에서 유출된 2상 냉매는 과냉각 열교환기(3)에 의해 과열된 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다. When the refrigeration cycle apparatus for a vehicle includes the
도 3의 비교예는 과냉각 열교환기(3)를 포함하지 않고, 제1팽창기구(4)가 응축기 출구유로(21)의 제2출구유로(23)과 연결되고, 배터리모듈 열교환기(5)가 압축기 흡입유로(11)의 제2흡입유로(14)과 연결되는 예이다. 3 does not include the
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 압축기(1)에서 압축된 과열된 기상냉매(a)는 응축기(2)에서 응축되어 과냉될 수 있고, 응축기(2)에서 응축되어 과냉된 액냉매(b)는 제1팽창기구(4) 및 제2팽창기구(6)로 유동되어 제1팽창기구(4)와 제2팽창기구(6)에 의해 팽창될 수 있다. 3 and 4, the superheated gaseous refrigerant a compressed in the
제2팽창기구(6)에 의해 팽창된 냉매(c)는 2상 상태로 증발기(7)로 유동되어 증발기(7)에서 증발될 수 있고, 증발기(7)에서는 과열된 기상냉매(d)가 토출되어 압축기(1)로 흡입될 수 있다. The refrigerant c expanded by the
한편, 제1팽창기구(4)에 의해 팽창된 냉매는 2상 상태로 배터리모듈 열교환기(5)로 유동될 수 있어, 배터리모듈 열교환기(5)에서 증발될 수 있다. 배터리모듈 열교환기(5)에서는 과열된 기상냉매(f)가 토출될 수 있고, 이러한 과열된 기상냉매(f)는 압축기(1)로 흡입될 수 있다. On the other hand, the refrigerant expanded by the first expansion mechanism (4) can flow into the battery module heat exchanger (5) in a two-phase state and can be evaporated in the battery module heat exchanger (5). In the battery
도 3 및 도 4에 도시된 비교예의 경우, 냉매가 제1팽창기구(4) 이후에 배터리모듈 열교환기(5)과 열교환되어 증발되는데, 이러한 증발과정은 등온과정이므로 온도의 변화가 없으나 포화기체선 이후에서 과열상태로 온도 변화가 발생하고, 이러한 온도 변화시 복수개 배터리모듈(M)은 온도 불균일이 발생될 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 비교예의 경우, 복수개 배터리모듈(M)은 그 위치에 따라 서로 상이하게 냉각될 수 있고, 복수개 배터리모듈(M)의 온도차에 의해 배터리 팩(P)의 성능은 낮을 수 있다. 3 and 4, the refrigerant is evaporated after heat exchange with the battery
반면에, 본 실시예와 같이, 차량용 냉동사이클 장치가 과냉각 열교환기(3)를 포함하면, 배터리모듈 열교환기(5)에서는 2상 냉매가 유출되어 과냉각 열교환기(3)로 유동될 수 있고, 과냉각 열교환기(3)의 제2유로(32)에서는 과열된 기상 냉매가 유출될 수 있으며, 배터리모듈 열교환기(5)와 열교환되는 복수개 배터리모듈(M)는 전체적으로 고르게 냉각될 수 있다. On the other hand, when the refrigerating cycle apparatus for a vehicle includes the
즉, 본 실시예의 경우, 비교예와 달리 복수개 배터리모듈(M)의 온도 편차를 최소화할 수 있고, 배터리 팩(P)의 성능은 높을 수 있다. That is, unlike the comparative example, the temperature deviation of the plurality of battery modules M can be minimized, and the performance of the battery pack P can be high.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 냉매가 복수개 배터리모듈(M)를 고르게 냉각시키는 것에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, cooling of the plurality of battery modules M by the coolant evenly will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
압축기(1)에서 압축된 과열된 기상냉매(a)는 응축기(2)에서 응축되어 과냉될 수 있고, 응축기(2)에서 응축되어 과냉된 액냉매(b)는 과냉각 열교환기(3) 및 제2팽창기구(6)로 유동될 수 있다.The superheated gaseous refrigerant a compressed in the
제2팽창기구(6)로 유동된 과냉된 액냉매(b)는 제2팽창기구(6)에 의해 팽창되고 제2팽창기구(6)에 의해 팽창된 냉매(c)는 2상 상태로 증발기(7)로 유동되어 증발기(7)에서 증발될 수 있으며, 증발기(7)에서는 과열된 기상냉매(d)가 토출되어 압축기(1)로 흡입되어 압축될 수 있다. The subcooled liquid refrigerant b flowing into the
한편, 과냉각 열교환기(3)로 유동된 과냉된 액냉매(b)는 과냉각 열교환기(3)의 제1유로(31)을 통과하면서 배터리모듈 열교환기(5)에서 유동된 저온의 2상 냉매로 열을 빼앗겨 추가로 과냉(b->g)될 수 있고, 과냉각 열교환기(3)의 제1유로(31)에서는 과냉된 냉매(g)가 토출될 수 있다. 이러한 과냉된 냉매(g)는 제1팽창기구(4)에 의해 팽창되고, 제1팽창기구(4)에 의해 팽창된 냉매(h)는 2상 상태로 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)로 유입될 수 있다. 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)를 유입된 냉매는 2상 냉매 상태로 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)를 빠져나올 수 있고, 2상 상태의 냉매는 과냉각 열교환기(3)의 제2유로(32)를 통과하면서 제1유로(31)를 통과하는 과냉된 액냉매와 열교환되어 과열(i->j)될 수 있다. 과냉각 열교환기(3)의 제2유로(32)에서는 과열된 기상냉매(j)가 토출될 수 있고, 이러한 기상냉매(j)는 압축기(1)로 흡입되어 압축될 수 있다. On the other hand, the supercooled liquid refrigerant b flowing into the
도 5는 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 동시 냉각모드일 때 냉매 흐름이 도시된 도이고, 도 6은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 증발기 냉각모드일 때 냉매 흐름이 도시된 도이고, 도 7은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치가 배터리모듈 냉각모드일 때 냉매 흐름이 도시된 도이며, 도 8은 본 실시예에 따른 차량용 냉동사이클 장치의 제어 블록도이다. FIG. 5 is a view showing a refrigerant flow when the refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment is in the simultaneous cooling mode, and FIG. 6 is a view showing a refrigerant flow when the refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment is in an evaporator cooling mode And FIG. 7 is a view showing a refrigerant flow when the refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment is in a battery module cooling mode, and FIG. 8 is a control block diagram of a refrigerating cycle apparatus for a vehicle according to the present embodiment.
차량용 냉동사이클 장치는 압축기(1)와 제1팽창기구(4)와 제2팽창기구(6)를 제어하는 제어부(8)를 더 포함할 수 있다. The refrigeration cycle apparatus for a vehicle may further include a controller (8) for controlling the compressor (1), the first expansion mechanism (4), and the second expansion mechanism (6).
그리고, 차량용 냉동사이클 장치는 배터리 모듈(M)의 온도를 감지하는 온도센서(9)를 더 포함할 수 있다. The vehicle refrigeration cycle apparatus may further include a
온도센서(9)는 복수개 배터리모듈(M)의 각각에 설치될 수 있고, 제어부(8)는 복수개 배터리모듈(M) 각각에 설치된 온도센서들에서 감지된 온도의 평균을 배터리모듈의 온도로 선정하는 것이 가능하다. 제어부(8)는 복수개 배터리모듈(M) 중 어느 하나에 설치된 온도센서에서 감지된 온도를 배터리모듈의 온도로 선정하는 것도 가능함은 물론이다. The
차량에는 차실의 희망온도를 입력하는 희망온도 입력부(10A)가 구비될 수 있다. 그리고, 차량에는 차실의 온도를 감지하는 차실 온도센서(10B)가 구비될 수 있다. The vehicle may be provided with a desired
탑승자는 희망온도 입력부(10A)를 통해 차실의 희망온도를 입력할 수 있다.The passenger can input the desired temperature of the passenger compartment through the desired
차실 온도센서(10B)에서 감지된 온도가 희망온도의 하한온도 이하이면, 차실은 서모 오프일 수 있다. 반대로, 차실 온도센서(10B)에서 감지된 온도가 희망온도의 상한온도 이상이면, 차실은 서모 온일 수 있다. If the temperature sensed by the vehicle
제어부(8)는 차실이 서모 온일 경우, 증발기(7)로 냉매가 유동되게 압축기(1) 및 제2팽창기구(6)를 제어할 수 있다. The
제어부(8)는 압축기(1)를 구동시킬 수 있고, 제2팽창기구(6)를 냉매가 팽창될 수 있는 개도로 제어할 수 있다. The
차량용 냉동사이클 장치는 차실이 서모 오프일 경우, 증발기(7)로 냉매가 유동되지 않게 제어할 수 있다. The refrigeration cycle apparatus for a vehicle can control the refrigerant not to flow to the evaporator (7) when the passenger compartment is thermo-off.
제어부(8)는 배터리모듈(M)의 냉각이 불필요하고 차실이 서모 오프이면, 압축기(1)를 오프할 수 있다. The
제어부(8)는 배터리모듈(M)의 냉각이 필요하고, 차실이 서모 오프이면, 압축기(1)를 온시킬 수 있고, 제1팽창기구(4)를 냉매가 팽창될 수 있는 개도로 제어할 수 있으며, 제2팽창기구(6)가 클로즈되게 제2팽창기구(6)를 제어할 수 있다. The
차량용 냉동사이클 장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 압축기(1)가 구동이고, 제1팽창기구(4)가 클로즈이며, 제2팽창기구(6)가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절하는 냉방모드로 제어될 수 있다. 냉방모드시, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 응축기(2)와, 제2팽창기구(6)와, 증발기(7)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다The refrigeration cycle apparatus for a vehicle is provided with a cooling mode in which the
냉방모드는 차실이 서모 온이고, 배터리모듈(M)의 냉각이 불필요할 경우, 실시될 수 있다. The cooling mode may be implemented when the vehicle is thermally turned on and the cooling of the battery module M is unnecessary.
차량용 냉동사이클 장치는 온도센서(9)에서 감지된 온도가 설정온도 이하이고, 증발기(7)가 냉각시키는 차실이 써모 온이면, 냉방모드가 실시될 수 있다. 냉방모드시 제1팽창기구(4)가 클로즈일 수 있고, 제2팽창기구(6)가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있으며, 압축기(1)가 구동될 수 있다. 배터리모듈(M)의 온도가 설정온도 이하이면, 배터리모듈(M)의 냉각은 필요하지 않고, 제어부(9)는 차실의 냉방만을 위해 압축기(1)를 구동할 수 있다. When the temperature detected by the
상기와 같은 냉방모드시, 압축기(1)는 냉매를 압축하여 토출할 수 있고, 압축기(1)에서는 과열된 기상냉매가 토출될 수 있다. 압축기(1)에서 토출된 과열된 기상냉매는 응축기(2)로 유동되어 응축될 수 있고 과냉될 수 있다. 응축기(2)에서는 과냉된 액냉매가 토출될 수 있고, 과냉된 액냉매는 제2팽창기구(6)에 의해 2상 냉매로 팽창될 수 있다. 제2팽창기구(6)에 의해 팽창된 냉매는 증발기(7)로 유동되어 증발기(7)를 통과할 수 있고, 증발기(7)에서는 과열된 기상냉매가 토출될 수 있고, 이러한 기상냉매는 압축기(1)로 흡입될 수 있다. In the cooling mode, the
상기와 같은 냉방모드시, 증발기(7)는 차실을 신속하게 냉방시킬 수 있다. In the cooling mode as described above, the
한편, 차량용 냉동사이클 장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 압축기(1)가 구동이고, 제1팽창기구(4)가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며, 제2팽창기구(6)가 클로즈인 배터리모듈 냉각모드로 제어될 수 있다. 7, the
배터리모듈 냉각모드는 차실이 서모 오프이고, 배터리모듈(M)의 냉각이 필요할 경우 실시될 수 있다. The battery module cooling mode can be implemented when the vehicle is thermally turned off and the battery module M needs to be cooled.
차량용 냉동사이클 장치는 배터리모듈(M)이 퀵 충전이면, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제1팽창기구(4)기 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있으며, 제2팽창기구(6)가 클로즈일 수 있다. The vehicle refrigeration cycle apparatus can be adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant of the
배터리모듈(M)은 차량이 충전스테이션 또는 충전기에 연결된 상태에서 퀵 충전될 수 있다. 배터리모듈(M)은 충전되거나 방전되는 도중에 승온될 수 있다. 배터리모듈(M)의 온도는 배터리모듈(M)이 충전스테이션 또는 충전기에 의해 충전되는 퀵 충전시, 높게 상승될 수 있다. The battery module M can be quick-charged while the vehicle is connected to the charging station or the charger. The battery module M can be heated up during charging or discharging. The temperature of the battery module M can be raised to a high level at the time of quick charging in which the battery module M is charged by the charging station or the charger.
즉, 차량의 퀵 충전시, 배터리모듈(M)의 온도는 높게 상승될 수 있고, 이 경우, 배터리모듈(M)의 신속한 냉각을 위해 배터리모듈 냉각모드는 실시될 수 있다. That is, at the time of quick charging of the vehicle, the temperature of the battery module M can be raised to a high level. In this case, the battery module cooling mode can be implemented for quick cooling of the battery module M.
상기와 같은 배터리모듈 냉각모드시, 압축기(1)는 냉매를 압축하여 토출할 수 있고, 압축기(1)에서는 과열된 기상냉매가 토출될 수 있다. 압축기(1)에서 토출된 과열된 기상냉매는 응축기(2)로 유동되어 응축될 수 있고 과냉될 수 있다. 응축기(2)에서는 과냉된 액냉매가 토출될 수 있고, 과냉된 액냉매는 과냉각 열교환기(3)의 제1유로(31)를 통과하면서 추가 과냉될 수 있다. 과냉각열교환기(3)의 제1유로(31)를 통과한 냉매는 제1팽창기구(4)에 의해 팽창될 수 있고, 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)에는 2상 냉매가 통과할 수 있다.In the battery module cooling mode as described above, the
배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)에서는 2상 냉매가 토출될 수 있고, 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)에서 토출된 2상 냉매는 과냉각열교환기(3)의 제2유로(32)를 통과하면서 과열될 수 있다. 배터리모듈 열교환기(3)의 제2유로(32)에서는 과열된 기상냉매가 토출될 수 있고, 이러한 과열된 기상냉매는 압축기(1)로 흡입될 수 있다. Phase refrigerant can be discharged from the cooling
상기와 같은 배터리모듈 냉각모드시, 배터리모듈 열교환기(5)는 배터리모듈(M)을 신속하게 냉각시킬 수 있다. In the battery module cooling mode, the battery
차량용 냉동사이클 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 압축기(1)가 구동이고, 제1팽창기구(4)가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며, 제2팽창기구(6)가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되는 동시 냉각모드로 제어될 수 있다.5, the
차량용 냉동사이클 장치는 차량의 주행 모드시 증발기(7)가 냉각시키는 차실이 써모 온이면, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제1팽창기구(4)는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있으며, 제2팽창기구(6)는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있다. The refrigerating cycle apparatus for a vehicle is capable of driving the
차량용 냉동사이클 장치는 차량의 주행 모드시 온도센서(9)에서 감지된 온도가 설정온도 초과이고, 증발기(7)가 냉각시키는 차실이 써모 온이면, 압축기(1)는 구동될 수 있고, 제1팽창기구(4)는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있으며, 제2팽창기구(6)는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절될 수 있다. 제어부(9)는 차량의 주행시 온도센서(9)에서 감지된 온도가 설정온도를 초과하는 경우에 배터리모듈 열교환기(5)로 냉매가 유동되게 하면서 증발기(7)로 냉매가 유동되게 압축기(1), 제1팽창기구(4) 및 제2팽창기구(6)를 제어할 수 있다.When the temperature detected by the
상기와 같은 동시 냉각모드시, 압축기(1)는 냉매를 압축하여 토출할 수 있고, 압축기(1)에서는 과열된 기상냉매가 토출될 수 있다. 압축기(1)에서 토출된 과열된 기상냉매는 응축기(2)로 유동되어 응축될 수 있고 과냉될 수 있다. 응축기(2)에서는 과냉된 액냉매가 토출될 수 있다. In the simultaneous cooling mode as described above, the
응축기(2)에 의해 과냉된 액냉매 중 일부는 냉방모드시와 같이, 제2팽창기구(6)로 유동되어 제2팽창기구(6)에 의해 2상 냉매로 팽창될 수 있고, 제2팽창기구(6)에 의해 팽창된 냉매는 증발기(7)로 유동되어 증발기(7)에서 증발될 수 있으며, 증발기(7)에서 증발된 기상냉매는 압축기(1)로 흡입될 수 있다. Some of the liquid refrigerant subcooled by the
한편, 응축기(2)에 의해 과냉된 액냉매 중 나머지는 배터리모듈 냉각모드시와 같이, 과냉각열교환기(3)의 제1유로(31)를 통과하면서 추가로 과냉되고, 이후 제1팽창기구(4)에 의해 2상 냉매로 팽창되며, 배터리모듈 열교환기(5)의 냉각유로(51)를 통과한 후 2상 냉매 상태로 과냉각열교환기(4)의 제2유로(32)로 유동된다. 과냉각열교환기(3)의 제2유로(32)에서는 과열된 기상냉매가 토출되고, 이러한 과열된 기상냉매는 압축기(1)로 흡입될 수 있다. .On the other hand, the remainder of the liquid refrigerant subcooled by the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기를 포함하는 배터리 팩의 내부가 도시된 단면도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 종단면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 분해 사시도이다.FIG. 9 is a perspective view illustrating a vehicle battery module heat exchanger according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the inside of a battery pack including a battery module heat exchanger for a vehicle according to an embodiment of the present invention, 11 is a longitudinal sectional view of a vehicle battery module heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an exploded perspective view of a battery module heat exchanger for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
본 실시예의 배터리모듈 열교환기(5)는 이격된 한 쌍의 헤더(110)(120)와; 한 쌍의 헤더(110)(120)에 연결되는 튜브 일체형 플레이트(130)를 포함할 수 있다. The battery
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개의 열교환모듈(101)(102)(103)(104)(105)을 포함할 수 있고, 복수개의 열교환모듈(101)(102)(103)(104)(105)은 냉매튜브(106)로 연결될 수 있다. 복수개의 열교환모듈(101)(102)(103)(104)(105)는 냉매튜브(106)가 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. The battery
복수개의 열교환모듈(101)(102)(103)(104)(105)은 서로 이격되게 위치될 수 있고, 냉매튜브(106)에 의해 연결될 수 있다. The plurality of
복수개의 열교환모듈(101)(102)(103)(104)(105)은 캐리어(107) 내부에 전후 방향으로 이격되게 배치될 수 있고, 적어도 하나가 나머지들과 상하 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.The plurality of
복수개의 열교환모듈(101)(102)(103)(104)(105) 중 적어도 하나는 이격된 한 쌍의 헤더(110)(120)와; 한 쌍의 헤더(110)(120)에 연결되는 튜브 일체형 플레이트(130)를 포함할 수 있다.At least one of the plurality of
한 쌍의 헤더(110)(120)는 캐리어(107) 내부에 좌우 방향 또는 전후 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 한 쌍의 헤더(110)(120)는 수평방향으로 이격될 수 있다.The pair of the
한 쌍의 헤더(110)(120)는 튜브 일체형 플레이트(130)에 의해 연결될 수 있고, 튜브 일체형 플레이트(130)는 한 쌍의 헤더(110)(120)와 결합된 상태에서 배터리모듈(M)을 냉각시킬 수 있다. The pair of
튜브 일체형 플레이트(130)는 상면에 배터리모듈(M)이 안착되는 어퍼 플레이트부(140)와; 어퍼 플레이트부(140)의 저면에 일체로 돌출 형성된 로어 플랫 튜브부(150)를 포함할 수 있다. The tube-integrated
어퍼 플레이트부(140)는 판체 형상으로 형성될 수 있다. 어퍼 플레이트부(140)의 상면은 배터리모듈(M)이 안착되는 배터리모듈 안착면일 수 있고, 배터리모듈(M)의 하단과 접촉되는 배터리모듈 접촉면일 수 있다. The
배터리 팩(P)은 배터리모듈(M)의 하단이 어퍼 플레이트부(140)의 상면에 직접 접촉되는 것도 가능하고, 어퍼 플레이트부(140)의 하단과 어퍼 플레이트부(140)의 사이에 별도의 전열부재가 더 배치되는 것도 가능하다. 이하, 배터리모듈(M)이 별도의 전열부재에 안착되고 전열부재가 어퍼 플레이트부(140)에 접촉되는 경우에도, 배터리모듈(M)이 어퍼 플레이트부(140)에 안착되는 것으로 설명한다. The lower end of the battery module M may be in direct contact with the upper surface of the
어퍼 플레이트부(140)와 로어 플랫 튜브부(150)는 일체로 압출 성형될 수 있다.The
어퍼 플레이트부(140)와 대응되는 어퍼 플레이트(미도시)와 로어 플랫 튜브부(150)와 대응되는 로어 플랫 튜브(미도시) 각각이 별도로 성형된 후 로어 플랫 튜브가 어퍼 플레이트의 저면에 용접 접합되는 것도 가능하다. 그러나, 어퍼 플레이트와 로어 플랫 튜브가 각각 별도로 제작된 경우, 어퍼 플레이트의 운반시 어퍼 플레이트의 약한 강성 때문에 어퍼 플레이트에 뒤틀림 변형이 발생될 수 있다. 한편, 어퍼 플레이트의 강성을 확보하기 위해 어퍼 플레이트의 두께를 두껍게 할 경우에는, 배터리모듈 열교환기의 무게가 증가될 수 있다.A lower flat tube (not shown) corresponding to the
반면에, 본 실시예와 같이, 어퍼 플레이트부(140)와 로어 플랫 튜브부(150)가 일체로 성형될 경우, 로어 플랫 튜브부(150)에 의해 어퍼 플레이트부(140)의 강성은 증대되고, 튜브 일체형 플레이트(130)의 뒤틀림 변형은 최소화될 수 있다. 또한, 어퍼 플레이트부(140)의 두께를 두껍게 할 필요가 없어 재료비를 최소화할 수 있고 배터리모듈 열교환기(5)를 경량화할 수 있다.On the other hand, when the
어퍼 플레이트부(140)는 로어 플랫 튜브부(150)가 하측 방향으로 돌출된 제1영역(A)와, 로어 플랫 튜브부(150)가 돌출되지 않는 제2영역(B)를 포함할 수 있다. 제2영역(B)는 하나의 어퍼 플레이트부(140)에 한 쌍 형성될 수 있고, 제1영역(A)은 한 쌍의 제2영역(B) 사이에 위치될 수 있다.The
배터리모듈(M)은 복수개가 튜브 일체형 플레이트(130)에 올려질 수 있고, 튜브 일체형 플레이트(130)는 그 상면에 올려진 복수개의 배터리모듈(M)을 함께 냉각시킬 수 있다.A plurality of battery modules M may be mounted on the tube-integrated
복수개의 배터리모듈(M)은 그 각각이 제1영역(A)과 제2영역(B)과 접촉될 수 있다. The plurality of battery modules M may be in contact with the first area A and the second area B, respectively.
배터리모듈(M)은 제1영역(A)의 상면 뿐만 아니라 제2영역(B)의 상면에 올려질 수 있고, 배터리모듈(M)은 제1영역(A) 및 제2영역(B)의 각각으로 열을 전달할 수 있다.The battery module M can be mounted on the upper surface of the second area B as well as the upper surface of the first area A and the battery module M can be mounted on the upper surface of the first area A, Heat can be delivered to each.
한 쌍의 헤더(110)(120)가 좌우 방향으로 이격될 경우, 튜브 일체형 플레이트(130)는 좌우 방향으로 길게 형성되어 한 쌍의 헤더(110)(120)를 연결하고, 복수개의 배터리모듈(M)은 튜브 일체형 플레이트(130)의 상면에 전후방향으로 길고 좌우 방향으로 짧게 배치될 수 있다. 배터리모듈(M)은 그 상하방향 길이가 좌우방향 길이 보다 길고, 그 전후방향 길이가 좌우방향 길이보다 길게 배치될 수 있다.When the pair of
로어 플랫 튜브부(150)는 한 쌍의 헤더(100)(200) 각각의 내부와 연통되는 다수의 냉각유로(51)이 형성될 수 있다. 다수의 냉각유로(51)는 로어 플랫 튜브부(150)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있다. 다수의 냉각유로(51) 각각은 한 쌍의 헤더(110)(20)의 길이방향과 직교한 방향으로 길게 형성될 수 있다. 다수의 냉각유로(51)은 한 쌍의 헤더(110)(120)의 길이방향과 나란한 방향으로 이격되게 형성될 수 있다. The lower
튜브 일체형 플레이트(130)는 복수개가 한 쌍의 헤더(110)(120) 각각에 연결될 수 있고, 배터리모듈 열교환기(5)는 한 쌍의 헤더(110)(120)와, 한 쌍의 헤더(110)(120)에 연결된 복수개의 튜브 일체형 플레이트(130)를 포함할 수 있다.A plurality of tube-integrated
복수개의 튜브 일체형 플레이트(130)는 한 쌍의 헤더(110)(120)의 길이방향과 나란한 방향으로 순차 배치될 수 있고, 서로 인접한 튜브 일체형 플레이트들은 상대적으로 더 전방에 위치하는 어느 하나의 후단이 그 후방에 위치하는 다른 하나의 선단과 접촉되게 결합될 수 있다. The plurality of tube-integrated
복수개의 튜브 일체형 플레이트(130)에는 복수개 배터리모듈(M)의 하중이 분산되어 작용될 수 있고, 복수개의 튜브 일체형 플레이트(130)는 함께 복수개 배터리모듈(M)을 냉각시킬 수 있다. A plurality of the battery module M may be dispersed and acted on the plurality of tube-integrated
복수개의 튜브 일체형 플레이트(130)는 서로 결합될 수 있고, 그 각각은 이러한 결합구조에 의해 배터리모듈을 견고하게 지지할 수 있다. 복수개의 튜브 일체형 플레이트(130)는 서로 결합된 상태에서 하측으로 휘는 것이 최소화될 수 있다.The plurality of tube-integrated
인접한 한 쌍의 튜브 일체형 플레이트(130A)(130B) 중 어느 하나에는 제1돌출부(131)가 형성되고, 다른 하나에는 제1돌출부(131)가 삽입되어 걸리는 걸림홈부(132)를 갖는 제2돌출부(133)가 형성될 수 있다. 제1돌출부(131)와 제2돌출부(133)는 서로 맞물리게 고정될 수 있다. The
제1돌출부(131)는 한 쌍의 튜브 일체형 플레이트(130A)(130B) 중 어느 하나에 하측 방향으로 돌출될 수 있다. 제2돌출부(133)는 한 쌍의 튜브 일체형 플레이트(130A)(130B) 중 다른 하나에 하측 방향으로 돌출될 수 있다. 그리고, 걸림홈부(132)는 제2돌출부(133)에 상면이 개방되게 형성될 수 있다.The
제1돌출부(131)와 제2돌출부(133)는 제2영역(B)에 형성될 수 있고, 복수개의 튜브 일체형 플레이는 제2영역(B)이 상호 결합되어 연결될 수 있다.The
어퍼 플레이트부(140)는 한 쌍의 헤더(110)(120) 사이에 배치되고 한 쌍의 헤더(110)(120) 외부에 위치되는 전열판부(142)와, 전열판부(142)에서 돌출되고 헤더(110)(120)에 형성된 튜브삽입공(112)으로 삽입된 삽입판부(144)를 포함할 수 있다.The
전열판부(142)는 배터리모듈(M)과 접촉되고 배터리모듈(M)과 열교환되는 배터리모듈 열교환부일 수 있다. 반면에, 삽입판부(144)는 배터리모듈(M)과 직접 접촉되지 않고 헤더(110)(120)의 내부와 열교환되는 헤더 열교환부일 수 있다. The heat
전열판부(142)는 사각 판체 형상으로 형성될 수 있고, 삽입판부(144)는 전열판부(142)의 길이방향 양단에 돌출될 수 있다. The heat
전열판부(142)는 한 쌍의 헤더(110)(120) 사이에 위치하는 부분일 수 있고, 삽입판부(144)는 전열판부(142)와의 경계부(145) 이외가 헤더(110)(120)의 내부에 위치하는 부분일 수 있다. The
어퍼 플레이트부(140)는 전열판부(142)와, 한 쌍의 삽입판부(144)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 삽입판부(144) 중 어느 하나는 한 쌍의 헤더(110)(120) 중 어느 하나의 튜브 삽입공(112)에 삽입될 수 있고, 한 쌍의 삽입판부(144) 중 다른 하나는 한 쌍의 헤더(110)(120) 중 다른 하나의 튜브 삽입공(112)에 삽입될 수 있다.. The
삽입판부(144)는 그 삽입 방향과 직교한 방향으로 헤더(110)(120)에 걸릴 수 있다. The
삽입판부(144)는 로어 플랫 튜브부(150)의 후술하는 삽입튜브부(154)와 함께 헤더(110)(120)의 내부로 삽입될 수 있다. 튜브 일체형 플레이트(130)는 로어 플랫 튜브부(150)의 삽입튜브부(154)만 헤더(110)(120)로 삽입되는 경우 보다 헤더(110)(120)로 삽입되는 부분의 면적이 넓을 수 있다.The
삽입판부(144)는 적어도 일부가 헤더(110)(120)의 내부에 위치될 수 있고, 헤더(110)(120) 내의 냉매는 튜브 삽입공(112)으로 삽입된 삽입판부(144)와 접촉될 수 있고, 냉매는 냉각유로(51)을 통과하면서 열을 흡열할 수 있을 뿐만 아니라 헤더(110)(120)의 내부에서 삽입판부(144)와 열교환될 수 있다. At least a part of the
즉, 삽입판부(144)는 헤더(110)(120)의 내부에서 냉매와 열교환되는 헤더 이너 열교환부일 수 있다.That is, the
로어 플랫 튜브부(150)는 한 쌍의 헤더(110)(120) 사이에 위치되는 메인튜브부(152)를 포함할 수 있다. 로어 플랫 튜브부(150)는 메인 튜브부(152)에서 연장되고 삽입판부(144)의 저면에 일체로 형성되며 삽입판부(144)와 함께 튜브삽입공(112)으로 삽입된 삽입튜브부(154)를 포함할 수 있다.The lower
삽입튜브부(154)는 메인튜브부(152)에서 메인튜브부(152)의 길이방향으로 연장된 부분으로서, 메인튜브부(152)와 일체로 형성된 부분일 수 있다.The
전열판부(142)는 삽입판부(144) 및 삽입튜브부(154)의 삽입시 헤더(110)(120)에 접촉되어 걸릴 수 있다. 전열판부(142)는 측단이 헤더(110)(120)의 외면에 접촉될 수 있다. The heat
한 쌍의 헤더(110)(120)가 좌우 방향으로 이격될 경우, 전열판부(142)의 일측단(142A)은 한 쌍의 헤더(110)(120) 중 어느 하나(110)에 접촉될 수 있고, 전열판부(142)의 타측단(142B)은 한 쌍의 헤더(110)(120) 중 다른 하나(120)에 접촉될 수 있다. When one pair of the
본 실시예에 기재된 압축기 흡입유로(11), 압축기 토출유로(21), 제1팽창기구 흡입유로(41), 제1팽창기구 출구유로(42), 배터리모듈 열교환기 출구유로(52) 및 증발기 흡입유로(71) 등과 같이 각 구성을 연결하는 유로는 냉매가 통과하는 튜브나 파이프로 구성될 수 있고, 길이방향으로 연속되는 복수개의 튜브나 복수개의 파이프로 구성되는 것도 가능하고, 조절밸브나 리시버 등의 타 구성을 사이에 두고 배치되는 2개의 튜브나 파이프를 포함하는 것도 가능함은 물론이다.The
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
1: 압축기
2: 응축기
3: 과냉각열교환기
4: 제1팽창기구
5: 배터리모듈 열교환기
6: 제2팽창기구
7: 증발기
8: 제어부
9: 온도센서
11: 압축기 흡입유로
12: 압축기 토출유로
13: 제1흡입유로
14: 제2흡입유로
15: 제3흡입유로
21: 응축기 출구유로
22: 제1출구유로
23: 제2출구유로
24: 제3출구유로
31: 제1유로
32: 제2유로
51: 냉각유로1: compressor 2: condenser
3: supercooling heat exchanger 4: first expansion mechanism
5: Battery module heat exchanger 6: Second expansion device
7: evaporator 8:
9: Temperature sensor 11: Compressor suction flow path
12: compressor discharge flow path 13: first suction flow path
14: second suction passage 15: third suction passage
21: condenser outlet flow path 22: first outlet flow path
23: second outlet flow path 24: third outlet flow path
31: first flow path 32: second flow path
51:
Claims (13)
상기 압축기 토출유로에 연결되어 냉매를 응축하고, 응축기 출구유로가 연결된 응축기와;
복수개 배터리 모듈을 냉각하는 냉각유로가 형성된 배터리모듈 열교환기와;
상기 응축기 출구유로에 연결되고 상기 응축기에서 유동된 냉매가 통과하는 제1유로와, 상기 냉각유로를 통과한 냉매가 상기 제1유로의 냉매를 냉각시키고 상기 압축기 흡입유로에 연결된 제2유로가 형성된 과냉각 열교환기와;
상기 제1유로와 냉각유로 사이에서 냉매를 팽창시키는 제1팽창기구와;
상기 응축기 출구유로에 연결되고, 상기 응축기에서 유동된 냉매를 팽창시키는 제2팽창기구와;
상기 제2팽창기구에 의해 팽창된 냉매가 증발되고 상기 압축기 흡입유로에 연결된 증발기를 포함하는 차량용 냉동사이클 장치.A compressor connected to the compressor suction passage and the compressor discharge passage and compressing the refrigerant;
A condenser connected to the compressor discharge passage for condensing the refrigerant and connected to the condenser outlet passage;
A battery module heat exchanger having a cooling flow path for cooling a plurality of battery modules;
A first flow path connected to the condenser outlet flow path and through which the refrigerant flowing in the condenser passes; and a supercooling device in which a refrigerant passing through the cooling flow path cools the refrigerant in the first flow path and a second flow path connected to the compressor suction flow path is formed, A heat exchanger;
A first expansion mechanism for expanding the refrigerant between the first flow path and the cooling flow path;
A second expansion mechanism connected to the condenser outlet passage for expanding the refrigerant flowing in the condenser;
And an evaporator that evaporates the refrigerant expanded by the second expansion mechanism and is connected to the compressor suction flow path.
상기 압축기 흡입유로는
상기 압축기에 연결된 제1흡입유로와;
상기 제1흡입유로와 상기 제2유로를 연결하는 제2흡입유로와;
상기 제1흡입유로와 상기 증발기를 연결하는 제3흡입유로를 포함하는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
The compressor suction flow path
A first suction passage connected to the compressor;
A second suction passage connecting the first suction passage and the second passage;
And a third suction passage connecting the first suction passage and the evaporator.
상기 응축기 출구유로는
상기 응축기에 연결된 제1출구유로와;
상기 제1출구유로와 상기 제1유로를 연결하는 제2출구유로와;
상기 제1출구유로와 상기 제2팽창기구를 연결하는 제3출구유로를 포함하는 차량용 냉동사이클 장치.3. The method of claim 2,
The condenser outlet flow path
A first outlet channel connected to the condenser;
A second outlet passage connecting the first outlet passage and the first passage;
And a third outlet passage connecting the first outlet passage and the second expansion mechanism.
상기 제1유로는 상기 제1팽창기구와 제1팽창기구 흡입유로로 연결된 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
And the first flow path is connected to the first expansion mechanism and the first expansion mechanism suction flow path.
상기 제2유로는 상기 냉각유로와 배터리모듈 열교환기 출구유로로 연결된 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
And the second flow path is connected to the cooling flow path and the outlet channel of the battery module heat exchanger.
상기 압축기와 제1팽창기구와 제2팽창기구를 제어하는 제어부를 더 포함하는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
And a control unit for controlling the compressor, the first expansion mechanism, and the second expansion mechanism.
상기 압축기가 구동이고, 상기 제1팽창기구가 클로즈이며, 상기 제2팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절하는 냉방모드로 제어되는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
Wherein the compressor is driven, the first expansion mechanism is closed, and the second expansion mechanism is controlled in a cooling mode in which the expansion mechanism adjusts the opening to expand the refrigerant.
상기 배터리 모듈의 온도를 감지하는 온도센서를 포함하고,
상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정온도 이하이고, 상기 증발기가 냉각시키는 차실이 써모 온이면,
상기 제1팽창기구가 클로즈이고, 제2팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
And a temperature sensor for sensing the temperature of the battery module,
If the temperature sensed by the temperature sensor is below the set temperature and the cabin to be cooled by the evaporator is thermon,
Wherein the first expansion mechanism is closed and the second expansion mechanism is adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant.
상기 압축기가 구동이고, 상기 제1팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며, 상기 제2팽창기구가 클로즈인 배터리모듈 냉각모드로 제어되는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
Wherein the compressor is driven, the first expansion mechanism is controlled to an opening degree for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism is controlled to a closed battery module cooling mode.
상기 배터리모듈이 퀵 충전이면,
상기 압축기는 구동이고,
상기 제1팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며,
상기 제2팽창기구는 클로즈인 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
If the battery module is quick-charging,
The compressor is driven,
The first expansion mechanism is regulated to an opening degree for expanding the refrigerant,
And the second expansion mechanism is closed.
상기 압축기가 구동이고, 상기 제1팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며, 상기 제2팽창기구가 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되는 동시 냉각모드로 제어되는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
Wherein the compressor is driven, the first expansion mechanism is controlled to an opening degree for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism is controlled to a simultaneous cooling mode in which the expansion mechanism is controlled to an opening degree for expanding the refrigerant.
차량의 주행 모드시
상기 증발기가 냉각시키는 차실이 써모 온이면,
상기 압축기는 구동이고, 상기 제1팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며, 상기 제2팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
When the vehicle is in driving mode
If the vehicle room to be cooled by the evaporator is thermionic,
Wherein the compressor is driven, the first expansion mechanism is adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant, and the second expansion mechanism is adjusted to an opening degree for expanding the refrigerant.
상기 배터리 모듈의 온도를 감지하는 온도센서를 포함하고,
차량의 주행 모드시 상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정온도 초과이고, 상기 증발기가 냉각시키는 차실이 써모 온이면,
상기 압축기는 구동이고,
상기 제1팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되며,
상기 제2팽창기구는 냉매를 팽창시키는 개도로 조절되는 차량용 냉동사이클 장치.The method according to claim 1,
And a temperature sensor for sensing the temperature of the battery module,
When the temperature sensed by the temperature sensor in the traveling mode of the vehicle exceeds the set temperature and the vehicle room to be cooled by the evaporator is thermionic,
The compressor is driven,
The first expansion mechanism is regulated to an opening degree for expanding the refrigerant,
And the second expansion mechanism is regulated by an opening degree for expanding the refrigerant.
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