KR20180085958A - Vehicle thermal management system - Google Patents

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KR20180085958A
KR20180085958A KR1020170009708A KR20170009708A KR20180085958A KR 20180085958 A KR20180085958 A KR 20180085958A KR 1020170009708 A KR1020170009708 A KR 1020170009708A KR 20170009708 A KR20170009708 A KR 20170009708A KR 20180085958 A KR20180085958 A KR 20180085958A
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한온시스템 주식회사
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Abstract

Disclosed is a vehicle heat management system capable of effectively cooling an electric component or a battery necessary for autonomous travel of a vehicle, and optimizing modularization of devices to reduce a package and improve cooling performance. The vehicle heat management system comprises: a refrigerant cycle including a compressor for compressing and discharging a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant, an expansion valve for expanding the refrigerant, and a chiller for exchanging heat between the refrigerant and cooling water, which are sequentially installed in a refrigerant line; and a cooling water cycle exchanging heat with electric components and having a first cooling water line passing through the chiller, wherein the refrigerant cycle and the cooling water cycle are integrally formed in one module.

Description

차량용 열관리 시스템{VEHICLE THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}{VEHICLE THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 차량용 열관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율주행 시스템의 전자장치를 냉각 또는 가열하기 위한 차량용 열관리 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal management system for a vehicle, and more particularly, to a thermal management system for a vehicle for cooling or heating an electronic device of an autonomous navigation system.

일반적으로, 차량의 자율주행 시스템(Autonomous system)에는 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 등의 전자장치(Electronics)가 구비된다. 차량의 자율주행을 위해서는 전술한 전자장치를 포함한 전장부품을 냉각 또는 가열하는 일련의 열관리가 필수적으로 요구된다.Generally, an autonomous system of a vehicle is provided with an electronic device such as a computer, a lidar, a radar, and a sensor. In order to autonomously drive the vehicle, a series of thermal management for cooling or heating electric components including the above-described electronic device is indispensably required.

한편, 선 출원된 미국등록특허 제7841431호(2010.11.30)에는 동력전달 냉각 서브시스템(Power train cooling subsystem)과, 냉장 서브시스템(Refrigeration subsystem)과, 배터리 냉각 서브시스템(Battery cooling subsystem)과, HVAC 서브시스템(Heating, ventilation and cooling subsystem)으로 구성되는 차량 열관리 시스템이 개시된바 있다.In addition, U.S. Patent No. 7841431 (Nov. 30, 2010), which is filed on the same date, includes a power train cooling subsystem, a refrigeration subsystem, a battery cooling subsystem, A vehicle thermal management system comprising a HVAC subsystem (heating, ventilation and cooling subsystem) has been disclosed.

종래의 차량용 열관리 시스템은 냉각제와 열교환기를 포함하는 냉각 서브시스템과, 가열 수단과 냉각 수단을 갖는 제1 냉각제 루프를 갖는 HVAC 서브시스템과, 라디에이터를 갖고 제2 냉각제 루프를 갖는 동력전달 냉각 서브시스템과, 제1 냉각제 루프와 제2 냉각제 루프를 제어 가능하게 연결하도록 하는 수단을 포함하여 이루어진다.A conventional vehicle thermal management system includes an HVAC subsystem having a cooling subsystem including a coolant and a heat exchanger, a first coolant loop having heating means and cooling means, a power delivery cooling subsystem having a radiator and a second coolant loop, And means for controllably connecting the first coolant loop and the second coolant loop.

이러한 제1 냉각제 루프에는 냉매가 유동하며, 전동 압축기와, 컨덴서와, 팽창 밸브 및 칠러가 냉매의 유동 방향으로 순차로 구비된다. 전동 압축기는 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출한다. 컨덴서는 블로워에서 송풍되는 공기와 냉매를 열교환시킨다. 팽창 밸브는 컨덴서와 칠러의 사이에 배치되어 냉매를 팽창시킨다. 칠러는 팽창 밸브에서 팽창된 저온저압의 냉매를 냉각수 라인의 냉각수와 열교환시킨다.The refrigerant flows through the first coolant loop, and the motor compressor, the condenser, the expansion valve, and the chiller are sequentially provided in the flow direction of the coolant. The motor compressor sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it to the gas state of high temperature and high pressure. The condenser exchanges heat between the air blown from the blower and the refrigerant. An expansion valve is disposed between the condenser and the chiller to expand the refrigerant. The chiller exchanges the low-temperature low-pressure refrigerant expanded in the expansion valve with the cooling water in the cooling water line.

또한, 제2 냉각제 루프에는 내부에 냉각수가 유동하며, 모터와 같은 동력전달수단을 냉각 또는 가열한다. 모터와 열교환되고 순환되어 유입된 냉각수는 저온 라디에이터(LTR)를 지나 열저장부로 흐르거나 칠러를 통과하면서 냉매와 열교환되어 냉각된 후 열저장부로 흐른다. 냉각수 라인에는 냉각수를 순환시키는 워터 펌프가 구비된다.Further, the second coolant loop flows inside the coolant and cools or heats the power transmission means such as a motor. The cooling water that has been heat-exchanged with the motor flows through the low-temperature radiator (LTR) to the heat storage unit, or passes through the chiller, exchanges heat with the refrigerant, and then flows to the heat storage unit. The cooling water line is provided with a water pump for circulating the cooling water.

종래의 차량용 열관리 시스템은 자율주행차량의 단계가 높아지면서 라이더, 레이더 등의 센서와 CPU, GPU 등의 프로세서에 대한 냉각부하가 커지고, 냉각 성능을 향상시키기 위해서는 패키지의 크기가 불가피하게 커지며, 외기를 흡입하여 배출하는 구조에 있어 배출된 공기가 다시 재흡입되는 문제점 등이 있었다.In the conventional thermal management system for a vehicle, the cooling load for a sensor such as a rider or a radar, a processor such as a rider or a CPU, a processor such as a GPU or the like increases as the level of an autonomous vehicle increases. In order to improve cooling performance, There is a problem that the discharged air is again sucked in the structure for sucking and discharging.

특허문헌 : 미국등록특허 제7841431호(2010.11.30)Patent Document: U.S. Patent No. 7841431 (November 30, 2010)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 차량의 자율주행에 필요한 전장부품 또는 배터리를 효율적으로 냉각하며 장치들의 모듈화를 최적화하여 패키지의 축소를 도모하고 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 열관리 시스템을 제공한다.In order to solve such a conventional problem, the present invention provides a vehicle heat management system capable of efficiently cooling the electric parts or batteries necessary for autonomous traveling of a vehicle, optimizing the modularization of the devices, .

본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 냉매를 응축하는 컨덴서와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 냉매를 냉각수와 열교환시키는 칠러가 냉매라인에 순차로 구비되는 냉매 사이클; 및 전장부품과 열교환하며 상기 칠러를 통과하는 제1 냉각수라인이 구비되는 냉각수 사이클을 포함하며, 상기 냉매 사이클 및 냉각수 사이클은 하나의 모듈에 일체로 구성된다.A heat management system for a vehicle according to the present invention comprises a compressor for compressing and discharging a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant, an expansion valve for expanding the refrigerant, and a chiller for sequentially exchanging heat with the cooling water in the refrigerant line; And a cooling water cycle in which heat is exchanged with electric components and a first cooling water line passing through the chiller is provided, wherein the refrigerant cycle and the cooling water cycle are integrally formed in one module.

본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 냉매 라인과 냉각수 라인을 최소화할 수 있고, 컨덴서 방열부를 냉각수 라인과 최대한 멀리 위치시킬 수 있어 냉각수 온도에 주는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 저온 라디에이터가 위치한 흡기 측 상부 영역에 냉각수 사이클의 장치들을 구성하고, 컨덴서가 위치한 배기 측 하부 영역에 냉매 사이클의 장치들을 구성하여 열관리 모듈의 배치를 효율적으로 하고 냉각 성능을 극대화할 수 있다.The vehicle heat management system according to the present invention can minimize the refrigerant line and the cooling water line and can minimize the influence on the cooling water temperature because the condenser radiation portion can be located as far as the cooling water line. Also, it is possible to constitute the units of the cooling water cycle in the upper region on the intake side where the low-temperature radiator is located and to arrange the devices of the refrigerant cycle in the lower region on the exhaust side where the condenser is located, thereby efficiently arranging the heat control modules and maximizing the cooling performance.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 도시한 사시도이며,
도 3은 도 2의 측면도이고,
도 4는 도 2의 정면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 칠러 냉각 모드를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 히팅 모드를 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 LTR 냉각 모드를 도시한 것이다.FIG. 1 schematically illustrates a vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention,
2 is a perspective view illustrating a heat management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a side view of Figure 2,
Fig. 4 is a front view of Fig. 2,
FIG. 5 illustrates a chiller cooling mode of a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 illustrates a heating mode of the thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
7 illustrates an LTR cooling mode of a vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 열관리 시스템의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a technical configuration of a heat management system for a vehicle will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 2의 정면도이다.2 is a perspective view illustrating a heat management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a side view of FIG. 2, and FIG. 4 is a front view of Fig.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템은 자율주행 시스템의 컨트롤 박스, 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 등의 전자장치 또는 배터리를 냉각 또는 가열하는 일련의 열관리를 수행하는 것으로서, 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)을 포함하여 이루어진다.1 to 4, a vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention includes an electronic device such as a control box, a computer, a lidar, a radar, a sensor, or a battery of an autonomous traveling system Which comprises a coolant cycle 710 and a coolant cycle 720, which performs a series of thermal management to cool or heat.

냉매 사이클(710)은 냉매라인(415)에 순차로 구비되는 압축기(411), 컨덴서(412), 팽창밸브(413) 및 칠러(414)로 이루어진다. 압축기(411)는 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출한다. 압축기(411)는 전동 압축기로 구성되는 것이 바람직하다.The refrigerant cycle 710 includes a compressor 411, a condenser 412, an expansion valve 413, and a chiller 414 which are sequentially disposed in a refrigerant line 415. The compressor 411 sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it into a gas state of high temperature and high pressure. The compressor 411 is preferably composed of an electric compressor.

컨덴서(412)는 압축기(411)의 하류측 냉매라인(415)에 구비되며, 냉매와 공기를 열교환시켜 방열함으로써 냉매를 응축한다. 팽창밸브(413)는 컨덴서(412)의 하류측 냉매라인(415)에 구비되고, 냉매를 팽창시킨다. 칠러(414)는 팽창밸브(413)의 하류측 냉매라인(415)에 구비되며, 냉매를 냉각수와 열교환시켜 흡열한다. The condenser 412 is provided in the refrigerant line 415 on the downstream side of the compressor 411 and cools the refrigerant by radiating heat by exchanging the refrigerant with air. The expansion valve 413 is provided in the refrigerant line 415 on the downstream side of the condenser 412, and inflates the refrigerant. The chiller 414 is provided in the refrigerant line 415 on the downstream side of the expansion valve 413 and absorbs heat by exchanging the refrigerant with the cooling water.

냉각수 사이클(720)은 제1 냉각수라인(424) 및 제2 냉각수라인(603)을 구비한다. 제1 냉각수라인(424)을 유동하는 냉각수는 전장부품(110)과 열교환하며, 칠러(414)를 통과한다. 제1 냉각수라인(424)은 전장부품(110)과 열교환된 냉각수의 유동 통로이며, 칠러(414)를 통과하면서 냉매라인(415)의 냉매와 열교환 되도록 구성된다.The cooling water cycle 720 includes a first cooling water line 424 and a second cooling water line 603. The cooling water flowing through the first cooling water line 424 exchanges heat with the electric component 110 and passes through the chiller 414. The first cooling water line 424 is a flow path of cooling water heat-exchanged with the electric component 110 and is configured to exchange heat with the refrigerant in the refrigerant line 415 while passing through the chiller 414.

냉각수 사이클(720)은 저온 라디에이터(600)를 구비한다. 저온 라디에이터(600)는 냉각수와 공기를 열교환시킨다. 제2 냉각수라인(603)은 제1 냉각수라인(424)에서 분지되며, 저온 라디에이터(600)를 통과한다.The cooling water cycle 720 includes a low-temperature radiator 600. The low temperature radiator 600 exchanges heat between cooling water and air. The second cooling water line 603 is branched at the first cooling water line 424 and passes through the low temperature radiator 600.

차량용 열관리 시스템은 에어 덕트(450)를 구비한다. 에어 덕트(450)에는 공기를 흡입하는 흡기구와 공기를 배출하는 배기구가 형성된다. 흡기구 측에는 저온 라디에이터(600)가 구비되며, 배기구 측에는 컨덴서(412)가 구비된다. 에어 덕트(450)는 "ㄱ"자 형상으로 굴곡 형성되며, 수평 방향 일 측에 흡기구가 수직 방향 하부에 배기구가 형성된다.The vehicle thermal management system includes an air duct 450. The air duct 450 is formed with an air inlet for air intake and an air outlet for exhausting air. The low-temperature radiator 600 is provided on the intake port side, and the condenser 412 is provided on the exhaust port side. The air duct 450 is bent in a "? &Quot; shape, and an air inlet is formed on one side in the horizontal direction and an air outlet is formed on the lower side in the vertical direction.

에어 덕트(450)에는 블로워(620)가 구비된다. 블로워(620)는 수평 방향으로 공기를 유입시켜 수직 방향으로 공기를 배출한다. 블로워(620)는 블로어 휠과 이를 회전시키는 블로워 모터로 구성된다. 블로워 모터의 회전축은 수평 방향, 즉, 에어 덕트(450)의 흡기구 측으로 나란하게 연장 형성된다. 흡기구를 통해 흡입된 공기는 블로워 휠의 회전에 의해 수직 방향으로 방향 전환되어 하부의 배기구를 통해 배출된다.The air duct 450 is provided with a blower 620. The blower 620 introduces air in a horizontal direction and discharges air in a vertical direction. The blower 620 includes a blower wheel and a blower motor for rotating the blower wheel. The rotation axis of the blower motor extends in the horizontal direction, that is, in parallel to the air inlet side of the air duct 450. The air sucked through the inlet port is diverted in the vertical direction by the rotation of the blower wheel and discharged through the lower outlet port.

하나의 블로워(620)를 이용하여 저온 라디에이터(600) 또는 컨덴서(412)에 공기를 공급하여 냉각수 또는 냉매와 열교환한다. 흡기구와 배기구는 다른면에 배치된다. 또한, 블로워(620)로 흡입된 공기는 냉방부하에 따라 저온 라디에이터(600)의 냉각수와 열교환하는 경우 컨덴서(412)는 열교환없이 통과하고, 컨덴서(412)의 냉매와 열교환하는 경우에는 저온 라디에이터(600)를 열교환없이 통과한다.Air is supplied to the low-temperature radiator 600 or the condenser 412 using one blower 620 to perform heat exchange with the cooling water or the refrigerant. The intake port and the exhaust port are disposed on the other surface. When the air sucked into the blower 620 is heat-exchanged with the cooling water of the low-temperature radiator 600 according to the cooling load, the condenser 412 passes without heat exchange. When the heat exchanges with the refrigerant of the condenser 412, 600) without heat exchange.

블로워(620)는 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 사이에 구비된다. 에어 덕트(450)로 수평으로 흡기된 공기는 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 컨덴서(412)를 순차로 지나 에어 덕트(450)에서 수직으로 배기된다. 저온 라디에이터(600)를 통과하는 공기 방향과 컨덴서(412)를 통과하는 공기 방향이 직각을 이루도록 배치된다.The blower 620 is provided between the low-temperature radiator 600 and the condenser 412. Air sucked horizontally by the air duct 450 is exhausted vertically through the air duct 450 sequentially through the low temperature radiator 600, the blower 620 and the condenser 412. Temperature radiator 600 and the air direction passing through the condenser 412 are perpendicular to each other.

이와 같이, 흡기와 배기 방향을 직각(90°)으로 구성함으로써 흡기와 배기 방향이 수평(180°)인 구성과 비교하여 배출된 공기를 재흡입하는 문제를 해결할 수 있다.As described above, since the intake and exhaust directions are formed at right angles (90 degrees), it is possible to solve the problem of re-sucking the discharged air as compared with a configuration in which the intake and exhaust directions are horizontal (180 degrees).

아울러, 블로워(620)를 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 사이에 배치하여 공기를 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 컨덴서(412)의 순서로 유동하게 함으로써, 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412) 사이의 에어 플로우 트랩(Air flow trap) 현상과 압력강하를 줄일 수 있다.In addition, the blower 620 is disposed between the low-temperature radiator 600 and the condenser 412 to allow the air to flow in the order of the low-temperature radiator 600, the blower 620, and the condenser 412, The air flow trap phenomenon and the pressure drop between the condenser 412 and the condenser 412 can be reduced.

또한, 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 배치를 수직으로 배치함으로써 다른 열교환기 또는 기타 다른 장치들이 차지하는 공간의 낭비없이 집약적인 배치를 수행할 수 있어 효율적인 설치가 가능하다. 그리고, 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)를 수직으로 배치한 구성을 통해, 방열 효과를 향상시킴으로써 냉각 성능을 극대화할 수 있다.By arranging the arrangement of the low-temperature radiator 600 and the condenser 412 vertically, it is possible to perform an intensive arrangement without wasting the space occupied by other heat exchangers or other devices, thereby enabling efficient installation. The low-temperature radiator 600 and the condenser 412 are vertically arranged to improve the heat radiation effect, thereby maximizing the cooling performance.

제1 냉각수라인(424)과 제2 냉각수라인(603)의 분지 지점에는, 냉각수를 칠러(414)와 저온 라디에이터(600)로 선택적으로 유동시키는 밸브(420)를 구비한다. 즉, 제1 냉각수라인(424)과 제2 냉각수라인(603)은 선택적으로 연통 가능하게 구성된다. 제2 냉각수라인(603)은 칠러(414)의 상류측 제1 냉각수라인(424)에서 분지되어, 칠러(414)의 하류측 제1 냉각수라인(424)에 연결된다. 제2 냉각수라인(603)은 칠러(414)를 바이패스한다.The branch point between the first cooling water line 424 and the second cooling water line 603 includes a valve 420 for selectively flowing cooling water to the chiller 414 and the low temperature radiator 600. That is, the first cooling water line 424 and the second cooling water line 603 can be selectively communicated. The second cooling water line 603 is branched at the upstream side first cooling water line 424 of the chiller 414 and connected to the first cooling water line 424 at the downstream side of the chiller 414. [ The second cooling water line 603 bypasses the chiller 414.

밸브(420)는 제1 냉각수라인(424)과 제2 냉각수라인(603)의 분지 지점에 구비되어, 냉각수를 칠러(414)와 저온 라디에이터(600) 중 적어도 하나로 선택적으로 유동하도록 냉각수의 흐름을 조절한다. 밸브(420)는 삼방향 밸브(3Way valve)의 형태로 구성될 수 있다.The valve 420 is provided at a branch point between the first cooling water line 424 and the second cooling water line 603 so that the flow of the cooling water is controlled so as to selectively flow the cooling water to at least one of the chiller 414 and the low temperature radiator 600 . The valve 420 may be configured in the form of a three-way valve.

제1 냉각수라인(424)에는 냉각수를 순환시키는 워터펌프(419)와, 냉방 열원 또는 난방 열원을 저장하는 열저장부(418)와, 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온 센서와, 냉각수를 가열하는 히터(422)가 구비될 수 있다.The first cooling water line 424 is provided with a water pump 419 for circulating cooling water, a heat storage unit 418 for storing a cooling heat source or a heating heat source, a cooling water temperature sensor for sensing the temperature of the cooling water, A heater 422 may be provided.

차량용 열관리 시스템은 전장부품(110)의 냉각 열부하에 따라, 제2 냉각수라인(603)과 제1 냉각수라인(424)을 연결하는 밸브(420)를 제어한다. 즉, 전장부품(110)의 냉각 열부하가 기준치보다 낮으면, 밸브(420)를 작동하여 저온 라디에이터(600)를 냉각 열원으로 이용한다. 아울러, 열부하가 기준치보다 높으면, 밸브(420)를 작동하여 칠러(414)를 냉각 열원으로 이용함으로써 전장부품(110)을 냉각하도록 제어한다.The vehicle thermal management system controls the valve 420 connecting the second cooling water line 603 and the first cooling water line 424 in accordance with the cooling heat load of the electric component 110. That is, when the cooling heat load of the electric component 110 is lower than the reference value, the valve 420 is operated to use the low-temperature radiator 600 as a cooling heat source. If the heat load is higher than the reference value, the valve 420 is operated to cool the electric component 110 by using the chiller 414 as a cooling heat source.

상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 하나의 모듈에 일체로 구성된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 단일의 베이스(101)에 압축기(411), 컨덴서(412), 팽창밸브(413), 칠러(414), 냉매라인(415), 열저장부(418), 워터펌프(419), 밸브(420), 제1 냉각수라인(424), 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 제2 냉각수라인(603) 및 에어 덕트(450)가 모두 설치되어 하나의 열관리 모듈(100)을 구성한다.The refrigerant cycle 710 and the cooling water cycle 720 are integrally formed in one module. 2 to 4, a compressor 411, a condenser 412, an expansion valve 413, a chiller 414, a refrigerant line 415, a heat storage 418, The water pump 419, the valve 420, the first cooling water line 424, the low temperature radiator 600, the blower 620, the second cooling water line 603, and the air duct 450 are all installed, Thereby constituting the module 100.

상기 열관리 모듈(100)은 차량의 전방 또는 그 밖의 적소에 설치될 수 있다. 열관리 모듈(100)은 차량의 외기 입구 및 출구를 연결하며, 냉매 사이클(710)과 냉각수 사이클(720)을 하나의 모듈에 구성한 것이다. 열관리 모듈(100)은 냉각수를 유입하기 위한 냉각수 유입구(4241)와 냉각수를 배출하기 위한 냉각수 배출구(4242)를 구비하여, 자율주행 시스템의 컨트롤 박스, 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 등의 전자장치 또는 배터리를 순환하는 냉각수 라인과 연결되도록 구성된다.The thermal management module 100 may be installed in front of the vehicle or elsewhere. The heat management module 100 connects outdoor air inlet and outlet of the vehicle, and the refrigerant cycle 710 and the cooling water cycle 720 are formed in one module. The thermal management module 100 is provided with a cooling water inlet 4241 for introducing cooling water and a cooling water outlet 4242 for discharging cooling water so that the control box of the autonomous navigation system, the computer, the lidar, the radar, A sensor or the like, or a cooling water line circulating the battery.

상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 각각 그룹화되어, 냉매 사이클(710)은 하부에 설치되고 냉각수 사이클(720)은 상부에 설치된다. 냉각수 사이클(720)은 냉매 사이클(710)의 상부에 위치한다.The refrigerant cycle 710 and the cooling water cycle 720 are grouped so that the refrigerant cycle 710 is installed at the lower portion and the cooling water cycle 720 is installed at the upper portion. The coolant cycle 720 is located at the top of the coolant cycle 710.

즉, 압축기(411), 컨덴서(412), 팽창밸브(413), 칠러(414), 냉매라인(415)으로 이루어진 냉매 사이클(710)은 하나의 그룹을 이루어 집약적으로 설치되고, 열관리 모듈(100)의 상하 방향으로 하부 측에 배치된다. 아울러, 워터펌프(419), 밸브(420), 제1 냉각수라인(424), 제2 냉각수라인(603) 및 저온 라디에이터(600)는 하나의 그룹을 이루어 집약적으로 설치되고, 열관리 모듈(100)의 상하 방향으로 상부 측에 배치된다.That is, the refrigerant cycles 710 including the compressor 411, the condenser 412, the expansion valve 413, the chiller 414, and the refrigerant line 415 are intensively installed as one group, In the vertical direction. In addition, the water pump 419, the valve 420, the first cooling water line 424, the second cooling water line 603, and the low temperature radiator 600 are intensively installed as one group, As shown in Fig.

이러한 구성을 통해, 냉매 라인과 냉각수 라인을 최소화할 수 있고, 컨덴서 방열부를 냉각수 라인과 최대한 멀리 위치시킬 수 있어 냉각수 온도에 주는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 저온 라디에이터(600)가 위치한 흡기 측 상부 영역에 냉각수 사이클의 장치들을 구성하고, 컨덴서(412)가 위치한 배기 측 하부 영역에 냉매 사이클의 장치들을 구성하여 열관리 모듈(100)의 배치를 효율적으로 하고 냉각 성능을 극대화할 수 있다.With this configuration, the refrigerant line and the cooling water line can be minimized, and the condenser radiation portion can be located as far as possible from the cooling water line, so that the influence on the cooling water temperature can be minimized. In addition, the cooling water cycle devices are formed in the upper region on the intake side where the low-temperature radiator 600 is located, and the devices of the refrigerant cycle are arranged in the exhaust-side lower region where the condenser 412 is located, And the cooling performance can be maximized.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 칠러 냉각 모드를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 히팅 모드를 도시한 것이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 LTR 냉각 모드를 도시한 것이다.FIG. 5 illustrates a chiller cooling mode of a vehicle thermal management system according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 6 illustrates a heating mode of a thermal management system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates an LTR cooling mode of a vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 칠러 냉각 모드 시, 압축기(411)에서 토출된 냉매는 컨덴서(412)에서 응축하고 팽창밸브(413)를 지나 저온 저압의 상태로 팽창한 후 칠러(414)에서 증발하여 압축기(411)를 순환한다. 전장부품(110)과 열교환된 냉각수는 칠러(414)에서 냉매와 열교환하여 냉각된 후 제1 냉각수라인(424)을 따라 순환된다.5, in the chiller cooling mode, the refrigerant discharged from the compressor 411 condenses in the condenser 412, expands through the expansion valve 413 to a low-temperature and low-pressure state, evaporates in the chiller 414, (411). The heat exchanged cooling water with the electric component 110 is cooled by the heat exchange with the refrigerant in the chiller 414, and then circulated along the first cooling water line 424.

도 6을 참조하면, 히팅 모드 시, 압축기(411)는 구동 정지되어 냉매 사이클은 작동하지 않는다. 전장부품(110)과 열교환된 냉각수는 히터(422)에서 가열된 후 제1 냉각수라인(424)을 따라 순환된다.Referring to FIG. 6, in the heating mode, the compressor 411 is stopped and the refrigerant cycle is not operated. The heat exchanged cooling water with the electric component 110 is heated in the heater 422 and circulated along the first cooling water line 424.

도 7을 참조하면, LTR 냉각 모드 시, 압축기(411)는 구동 정지되어 냉매 사이클은 작동하지 않는다. 전장부품(110)과 열교환된 냉각수는 밸브(420)에 의해 제2 냉각수라인(603)을 따라 저온 라디에이터(600)를 통과하여 냉각된 후 제1 냉각수라인(424)에 합류하여 순환된다.Referring to FIG. 7, in the LTR cooling mode, the compressor 411 is stopped and the refrigerant cycle is not operated. The cooling water exchanged with the electric component 110 is cooled by passing through the low temperature radiator 600 along the second cooling water line 603 by the valve 420 and then joined to the first cooling water line 424 and circulated.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the vehicle heat management system according to the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that various changes and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the true technical protection should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 열관리 모듈 110: 전장부품
411: 압축기 412: 컨덴서
413: 팽창밸브 414: 칠러
415: 냉매라인 418: 열저장부
419: 워터펌프 420: 밸브
422: 히터 600: 저온 라디에이터
603: 제2 냉각수라인 620: 블로워
450: 에어 덕트
710: 냉매 사이클 720: 냉각수 사이클100: Thermal management module 110:
411: compressor 412: condenser
413: expansion valve 414: chiller
415: Refrigerant line 418: Heat storage unit
419: Water pump 420: Valve
422: Heater 600: Low temperature radiator
603: second cooling water line 620: blower
450: Air duct
710: Refrigerant cycle 720: Coolant cycle

Claims (13)

냉매를 압축하여 배출하는 압축기(411)와, 냉매를 응축하는 컨덴서(412)와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(413)와, 냉매를 냉각수와 열교환시키는 칠러(414)가 냉매라인(415)에 순차로 구비되는 냉매 사이클(710); 및
상기 칠러(414)를 통과하는 냉각수라인이 구비되는 냉각수 사이클(720)을 포함하며,
상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 하나의 모듈에 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.A condenser 412 for condensing the refrigerant, an expansion valve 413 for expanding the refrigerant, and a chiller 414 for exchanging the refrigerant with the cooling water are connected to the refrigerant line 415 A refrigerant cycle 710 provided in sequence; And
And a cooling water cycle (720) in which a cooling water line passing through the chiller (414) is provided,
Wherein the refrigerant cycle (710) and the cooling water cycle (720) are integrally formed in one module. 제1 항에 있어서,
상기 냉각수 사이클(720)은,
냉각수와 공기를 열교환시키는 저온 라디에이터(600)를 통과하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.The method according to claim 1,
The cooling water cycle 720,
Temperature radiator (600) for exchanging heat between the cooling water and the air. 제2 항에 있어서,
상기 저온 라디에이터(600)를 통과하는 공기 방향과 상기 컨덴서(412)를 통과하는 공기 방향이 직각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.3. The method of claim 2,
And the air direction passing through the low temperature radiator (600) and the air direction passing through the condenser (412) are perpendicular to each other. 제1 항에 있어서,
상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 각각 그룹화되어, 상기 냉매 사이클(710)은 하부에 설치되고 상기 냉각수 사이클(720)은 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the refrigerant cycle 710 and the cooling water cycle 720 are grouped so that the refrigerant cycle 710 is installed at the lower portion and the cooling water cycle 720 is installed at the upper portion. 제2 항에 있어서,
공기를 흡입하는 흡기구와 공기를 배출하는 배기구가 형성되고, 상기 흡기구 측에 상기 저온 라디에이터(600)가 구비되며 상기 배기구 측에 상기 컨덴서(412)가 구비되는 에어 덕트(450)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.3. The method of claim 2,
And an air duct 450 formed with an intake port for sucking air and an exhaust port for exhausting air and the low temperature radiator 600 on the intake port side and the condenser 412 on the exhaust port side Of the vehicle. 제5 항에 있어서,
상기 에어 덕트(450)에 수평 방향으로 공기를 유입시켜 수직 방향으로 공기를 배출하는 블로워(620)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.6. The method of claim 5,
And a blower (620) for blowing air in a vertical direction to the air duct (450) in a horizontal direction. 제6 항에 있어서,
상기 블로워(620)는 상기 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 사이에 구비되어, 에어 덕트(450)로 수평으로 흡기된 공기가 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 컨덴서(412)를 순차로 지나 에어 덕트(450)에서 수직으로 배기되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.The method according to claim 6,
The blower 620 is provided between the low temperature radiator 600 and the condenser 412 so that the air sucked horizontally by the air duct 450 flows through the low temperature radiator 600, the blower 620, the condenser 412, And the air is exhausted vertically from the air duct (450). 제2 항에 있어서,
상기 냉각수 사이클(720)은,
전장부품(110)과 열교환하며 상기 칠러(414)를 통과하는 제1 냉각수라인(424)과, 상기 저온 라디에이터(600)를 통과하고 상기 제1 냉각수라인(424)에서 분지되는 제2 냉각수라인(603)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.3. The method of claim 2,
The cooling water cycle 720,
A first cooling water line 424 which exchanges heat with the electric component 110 and passes through the chiller 414 and a second cooling water line 424 which passes through the low temperature radiator 600 and branches from the first cooling water line 424, 603). ≪ / RTI > 제8 항에 있어서,
냉각수를 상기 칠러(414)와 상기 저온 라디에이터(600)로 선택적으로 유동시키는 밸브(420)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.9. The method of claim 8,
And a valve (420) for selectively flowing cooling water to the chiller (414) and the low temperature radiator (600). 제1 항에 있어서,
상기 전장부품(110)은,
자율주행 시스템의 컨트롤 박스, 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 중 적어도 하나의 전자장치이거나, 배터리인 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.The method according to claim 1,
The electrical component (110)
A control box of an autonomous navigation system, a computer, an electronic device of at least one of a lidar, a radar and a sensor, or a battery. 제2 항에 있어서,
하나의 블로워(620)를 이용하여 저온 라디에이터(600) 또는 컨덴서(412)에 공기를 공급하여 냉각수 또는 냉매와 열교환하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein air is supplied to the low-temperature radiator (600) or the condenser (412) by using one blower (620) to perform heat exchange with the cooling water or the refrigerant. 제5 항에 있어서,
상기 흡기구와 배기구는 다른면에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the intake port and the exhaust port are disposed on different surfaces. 제11 항에 있어서,
상기 블로워(620)로 흡입된 공기는 냉방부하에 따라 저온 라디에이터(600)의 냉각수와 열교환하는 경우 컨덴서(412)는 열교환없이 통과하고 컨덴서(412)의 냉매와 열교환하는 경우에는 저온 라디에이터(600)를 열교환없이 통과하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.12. The method of claim 11,
When the air sucked into the blower 620 undergoes heat exchange with the cooling water of the low temperature radiator 600 according to the cooling load, when the condenser 412 passes the heat without heat exchange and the heat exchanges with the refrigerant of the condenser 412, Is passed without heat exchange.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112238727A (en) * 2019-07-16 2021-01-19 现代自动车株式会社 Thermal management system and integrated thermal management module of vehicle
US20220091270A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-24 GM Global Technology Operations LLC Vehicle-integrated lidar system
WO2023132487A1 (en) * 2022-01-06 2023-07-13 한온시스템 주식회사 Electric compressor for vehicle and heat exchange module comprising same
US11794547B2 (en) 2019-06-19 2023-10-24 Hyundai Motor Company Integrated thermal management module for vehicle
WO2024029908A1 (en) * 2022-08-02 2024-02-08 한온시스템 주식회사 Manifold fluid module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000013509U (en) * 1998-12-23 2000-07-15 배길훈 All-in-one Water Temperature Sensor for Automotive Air Conditioning System
KR20160046262A (en) * 2014-10-20 2016-04-28 현대자동차주식회사 Betterly cooling system for vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000013509U (en) * 1998-12-23 2000-07-15 배길훈 All-in-one Water Temperature Sensor for Automotive Air Conditioning System
KR20160046262A (en) * 2014-10-20 2016-04-28 현대자동차주식회사 Betterly cooling system for vehicle

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11794547B2 (en) 2019-06-19 2023-10-24 Hyundai Motor Company Integrated thermal management module for vehicle
CN112238727A (en) * 2019-07-16 2021-01-19 现代自动车株式会社 Thermal management system and integrated thermal management module of vehicle
US11541725B2 (en) 2019-07-16 2023-01-03 Hyundai Motor Company Thermal management system and integrated thermal management module for vehicle
CN112238727B (en) * 2019-07-16 2024-04-12 现代自动车株式会社 Thermal management system for vehicle and integrated thermal management module
US20220091270A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-24 GM Global Technology Operations LLC Vehicle-integrated lidar system
WO2023132487A1 (en) * 2022-01-06 2023-07-13 한온시스템 주식회사 Electric compressor for vehicle and heat exchange module comprising same
WO2024029908A1 (en) * 2022-08-02 2024-02-08 한온시스템 주식회사 Manifold fluid module

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