KR20190028604A - 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템 - Google Patents

실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열매체가 하나의 유동유닛을 유동하면서 전원 예열운전, 전원 냉각운전, 실내 난방운전 및 전장부품 냉각운전 중 적어도 하나 이상의 운전을 실시하는 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템에 관한 것으로, 상기 유동유닛은, 제1 펌프 구동으로 전원부를 냉각 또는 예열하기 위한 열매체가 유동하는 전원 유동부, 제2 펌프 구동으로 전장부품을 냉각하기 위한 열매체가 유동하는 전장 유동부 및 히팅부와 열 교환기를 경유하고 상기 전원 유동부와 상기 전장 유동부가 합류하고 분기되는 난방 유동부를 포함한다.

Description

실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템{Intergrated heated heating system for interior heating}
본 발명은 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전기차의 경우 배터리 모듈(Battery Module)로부터 전원을 공급받고 연료전지 자동차의 경우에는 연료전지 스택(Fuelcell Stack)으로부터 전원을 공급받는다.
전기차, 연료전지 자동차(이하, 친환경 자동차라 함)는 전원부(배터리 모듈, 연료전지 스택)로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 전장부품을 이용하여 주행한다. 친환경 자동차는 화석 연료를 사용하지 않아 탄소 배출이 없고 소음이 낮아 각광받고 있다.
전원부는 최적 온도(대략 30℃)환경에서 사용해야 최적성능을 발휘할 수 있다. 따라서 여름철에는 전원부 주변 온도가 최적 온도에 비해 높으므로 냉각해줘야 하며, 겨울철에는 전원부 주변 온도가 최적 온도에 비해 낮으므로 예열을 해줘야 한다.
이에, 친환경 자동차에는 실내 난방을 위한 실내 온도조절 시스템과 더불어 전원부 온도조절(예열, 냉각) 시스템을 각각 구축하여, 전원부 예열 및 냉각 루프, 실내 난방 루프를 분리하여 사용하게 되었다. 각 루프를 분리하여 사용하면 온도조절 시스템이 최적성능을 발휘할 수 있으나, 전체적인 전력 소비율이 현저히 커져 전체적으로 에너지 효율이 크게 떨어지게 되었다.
공개특허 제10-1998-054590호 (1998.09.25.) 등록특허 제10-1416416호 (2014.07.01.)
본 발명은 친환경 자동차의 전원부 예열 및 냉각, 전장부품의 냉각과 실내 난방을 동시에 하거나 선택적으로 할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템은, 열매체가 하나의 유동유닛을 유동하면서 전원 예열운전, 전원 냉각운전, 실내 난방운전 및 전장부품 냉각운전 중 적어도 하나 이상의 운전을 실시하는 것으로, 상기 유동유닛은, 제1 펌프 구동으로 전원부를 냉각 또는 예열하기 위한 열매체가 유동하는 전원 유동부, 제2 펌프 구동으로 전장부품을 냉각하기 위한 열매체가 유동하는 전장 유동부 및 히팅부와 열 교환기를 경유하고 상기 전원 유동부와 상기 전장 유동부가 합류하고 분기되는 난방 유동부를 포함한다.
상기 전장 유동부는, 전장부품 냉각운전 시 상기 열매체가 유동하는 전장 유동라인 및 전원부 예열운전과 실내 난방운전 시 상기 전장 유동라인을 유동하는 상기 열매체가 유입되어 유동하는 전장 우회라인을 포함하며, 상기 전장 우회라인은 상기 전장 유동라인의 밸브에서 분기되고, 상기 전장 유동라인의 열매체는 상기 밸브의 제어로 운전에 따라 상기 전장 유동라인 또는 상기 전장 우회라인을 유동한다.
상기 실내 난방운전과 상기 전원부 예열운전 시 상기 열매체는, 상기 전원 유동부와 상기 전장 우회라인을 유동하여 상기 난방 유동부에서 합류하여 상기 히팅부를 경유하면서 가열되어 난방 유동부를 유동하되, 열매체 중 일부는 상기 열 교환기를 경유하지 않고 우회하여 상기 전원 유동부로 유동하고, 상기 열 교환기를 경유한 열매체는 상기 전장 우회라인을 유동할 수 있다.
전원부 냉각운전과, 전장부품 냉각운전 및 실내 난방운전 시 상기 열매체는, 상기 전원 유동부와 상기 전장 유동부를 유동하여 열을 흡수하여 상기 난방 유동부에서 합류하여 상기 히팅부를 경유하면서 가열되어 상기 열 교환기를 경유할 수 있다.
상기 전원부 냉각운전과 상기 전장부품 냉각운전 시, 상기 전원 유동부를 유동하는 열매체는, 상기 전원 유동부에 배치된 제1 방열부를 경유하여 흡수한 열을 방출하고, 상기 전장 유동부를 유동하는 열매체는 상기 전장 유동부에 배치된 제2 방열부를 경유하여 흡수한 열을 방출하며, 상기 제1 방열부를 경유한 상기 열매체와 상기 제2 방열부를 경유한 상기 열매체는 상기 난방 유동부에서 합류하지 않고, 상기 전원 유동부와 상기 전장 유동부를 각각 유동할 수 있다.
상기 전원부는 배터리 모듈(Battery Module) 또는 연료전시 스택(Fuelcell Stack)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전원부를 예열하는 전원 예열운전, 실내 난방운전, 그리고 전원부 및 전장부품 냉각운전이 유동유닛 내에서 이루어지므로 전체적인 전력 소비율이 현저히 작아지므로 에너지 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 예열운전, 냉각운전 및 난방운전이 하나의 유동유닛에서 이루어지므로 열 교환 시스템 구조를 간소화할 수 있다. 이에 친환경 자동차 제작에 따른 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 냉각운전 시 전원 유동부 및 전장 유동부를 유동한 열매체는 전원부 및 전장부품의 열을 흡수할 수 있다. 이에 열매체가 기 설정된 온도를 유지하므로 히터부는 최소의 에너지로 열매체를 가열하므로 히터부 작동에 따른 전력 사용을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 실내 난방 통합 수가열식 히팅 시스템 구성도.
도 2는 본 실시예에 따른 전원 예열운전 및 실내 난방운전 상태를 나타낸 구성도.
도 3은 본 실시예에 따른 전원 냉각운전, 전장부품 냉각운전 상태를 나타낸 구동도.
도 4는 본 실시예에 따른 전원 냉각운전, 전장부품 냉각운전 및 실내 난방운전 상태를 나타낸 구성도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템에 대하여 [도 1]을 참고하여 설명한다.
[도 1]은 본 발명의 한 실시예에 따른 실내 난방 통합 수가열식 히팅 시스템 구성도이다.
[도 1]을 참고하면, 본 실시예에 따른 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템은 열매체가 하나의 유동유닛(100)을 유동하면서 전원부 예열운전, 전원부 냉각운전, 실내 난방운전 및 전장부품 냉각운전 중 적어도 하나 이상의 운전을 실시할 수 있도록 한다.
유동유닛(100)은 열매체가 유동하는 전원 유동부(20), 전장 유동부(40) 및 난방 유동부(50)를 포함한다. 유동유닛(100)은 열매체가 저장될 수 있는 저장부(400)와, 전원 유동부(20) 및 전장 유동부(40)를 유동한 열매체가 합류할 수 있는 합류부(500)를 더 포함할 수 있다. 저장부(400)에는 열매체를 저장부(400)에 보충하기 위한 보충부(410)가 연결되어 있다.
전원 유동부(20)는, 전원 유동라인(21), 전원 방열밸브(22), 전원 방열부(23), 전원 우회밸브(24) 및 전원 우회라인(25)을 포함한다.
전원 유동라인(21)은 열매체가 유동할 수 있는 관 형태로 형성되어 일측은 저장부(400)와 연결되어 있고 타측은 합류부(500)와 연결되어 있으며 전원부(200)를 경유한다. 전원 유동라인(21)에는 제1 펌프(10)가 배치되어 있다. 제1 펌프(10)의 구동으로 저장부(400) 열매체는 전원 유동라인(21)을 유동할 수 있다. 전원부(200)를 경유하는 열매체는 전원부 예열운전 시 전원부(200)에 열을 더하여 전원부(200)를 예열시킬 수 있으며 전원부 냉각운전 시 전원부(200)의 열을 흡수하여 전원부(200)를 냉각시킬 수 있다.
전원 방열밸브(22)와 전원 우회밸브(24)는 전원 유동라인(21)에 간격을 두고 배치되어 있으며 전원 방열밸브(22)는 전원부(200)와 이웃하고 전원 우회밸브(24)는 합류부(500)와 이웃하게 위치한다. 전원 방열밸브(22)와 전원 우회밸브(24)는 3-WAY 구조로 형성되어 있다.
전원 방열부(23)는 유입부(231)와 배출부(232)를 가지며 전원 방열밸브(22)와 이웃하게 배치되어 있다. 유입부(231)는 전원 방열밸브(22)와 연결되어 있고 배출부(232)는 전원 방열밸브(22)와 전원 우회밸브(24) 사이의 전원 유동라인(21)과 연결되어 있다. 전원부 냉각운전을 하면서 실내난방 운전을 하지 않을 때 전원 방열밸브(22)는 열매체가 전원 방열부(23)를 경유하도록 제어한다. 전원 방열부(23)를 경유한 열매체는 전원부(200)를 경유하면서 전원부(200)의 흡수한 열을 방출할 수 있고 배출부(232)를 통해 다시 전원 유동라인(21)으로 유입되어 전원 우회밸브(24) 방향으로 유동할 수 있다. 한편, 전원 방열부(23)의 배출부(232)는 전원 유동라인(21)과 연결되지 않고 저장부(400)와 연결될 수도 있다.
전원 우회라인(25)은 전원 유동라인(21)과 동일하게 관 형태로 형성되어 열매체가 유동할 수 있는 것으로 일측은 전원 우회밸브(24)와 연결되어 있고 타측은 저장부(400)와 연결되어 있다. 열매체가 전원 방열부(23)를 경유한 경우 전원 우회밸브(24)는 전원 유동라인(21)을 유동하는 열매체가 전원 우회라인(25)을 유동하도록 제어한다. 전원 우회라인(25)을 유동한 열매체는 저장부(400)로 유입될 수 있다. 한편, 전원 방열부(23)의 배출부(232)가 저장부(400)와 연결된 경우 전원 우회밸브(24)와 전원 우회라인(25)은 생략될 수 있다. 아울러 전원 유동라인(21)을 유동하는 열매체가 전원 방열부(23)를 경유하지 않은 경우 전원 우회밸브(24)는 열매체가 합류부(500) 방향으로 유동하도록 제어한다.
전장 유동부(40)는 전장 유동라인(41), 합류밸브(41a), 전장 방열부(42), 전장 방열밸브(43), 전장 우회밸브(44) 및 전장 우회라인(45)을 포함한다.
전장 유동라인(41)은 전원 유동라인(21)과 같은 구조로 형성되어 있으며 일측은 저장부(400)와 연결되어 있고 타측은 합류부(500)와 연결되어 있다. 전장 유동라인(41)은 친환경 자동차 주행을 위한 동력이 발생하는 모터 등으로 구서된 동력발생부(320), 동력발생부, 전류 따위를 제어하는 인버터(310) 등의 전장부품(300)을 경유한다. 전장 유동라인(41)에는 제2 펌프(30)가 배치되어 있으며, 제2 펌프(30) 구동으로 저장부(400)의 열매체는 전장 유동라인(41)을 유동할 수 있다.
합류밸브(41a)는, 합류부(500)와 이웃하여 전장 유동라인(41)에 배치되어 있으며 2-WAY 구조로 형성되어 있다.
전장 방열부(42)는 유입부(421)와 배출부(422)를 가지며 유입부(421)는 합류밸브(41a) 주변의 전장 유동라인(41)과 연결되어 있으며 배출부(422)는 저장부(400)와 연결되어 있다.
전장 방열밸브(43)는, 합류밸브(41a)와 같은 구조로 형성되어 있으며 유입부(421)에 배치되어 있다. 전장 방열밸브(43)와 합류밸브(41a)의 제어로 전장 유동라인(41)을 유동한 열매체는 합류부(500)로 유입되거나 전장 방열부(42)를 유동할 수 있다. 전장 방열부(42)를 유동한 열매체는 배출부(422)를 통해 저장부(400)로 유입될 수 있다.
한편, 전장 방열부(42)의 유입부(421)와 전장 유동라인(41)이 연결된 부분에 3-WAY 밸브(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 이 경우 합류밸브(41a)와 전장 방열밸브(43)는 생략될 수 있으며 3-WAY 밸브 제어로 전장 유동라인(41)을 유동한 열매체는 합류부(500)로 유입되거나 전장 방열부(42)로 유동할 수 있다.
전장 우회밸브(44)는, 제2 펌프(30)와 인버터(310) 사이에 위치하여 전장 유동라인(41)에 배치되어 있으며 3-WAY 구조로 형성되어 있다.
전장 우회라인(45)은, 전장 유동라인(41)과 같은 구조로 형성되어 있으며 일측은 전장 우회밸브(44)와 연결되어 있고 타측은 합류부(500)와 연결되어 있다. 전장 우회밸브(44) 제어로 전장 유동라인(41)의 열매체는 전장 유동라인(41)을 유동하여 전장부품들을 경유하거나 전장 우회라인(45)으로 유입되어 전장 유동라인(41)을 우회할 수 있다.
이에, 전장부품 냉각운전 시 전장 우회밸브(44) 제어로 열매체는 전장 유동라인(41)을 유동하여 전장부품을 경유하여 전장부품들의 열을 흡수한다. 전장부품들의 열을 흡수한 열매체는 합류밸브(41a) 및 전장 방열밸브(43) 제어로 전장 방열부(42)를 경유하면서 흡수한 열을 방출하고 배출부(422)를 통해 저장부(400)로 유입될 수 있다.
한편, 전장부품 냉각운전과 실내난방 운전을 동시에 진행할 경우 합류밸브(41a) 및 전장 방열밸브(43) 제어로 전장 유동라인(41)의 열매체는 합류부(500)로 유입될 수 있다.
아울러, 전원부 예열운전을 실시하면서 전장부품 냉각운전을 하지 않을 경우 전장 우회밸브(44) 제어로 열매체는 전장 유동라인(41)을 유동하지 않지 전장 우회라인(45)으로 유입되어 전장 우회라인(45)을 통해 합류부(500)로 유동할 수 있다.
난방 유동부(50)는, 난방 유동라인(51), 열교환 우회밸브(52) 및 열교환 우회라인(53)을 포함한다.
난방 유동라인(51)은, 전원 유동라인(21)과 같은 구조로 형성되어 있으며 일측은 합류부(500)와 연결되어 있고 타측은 저장부(400)와 연결되어 열매체가 유동할 수 있다. 난방 유동라인(51)에는 유동하는 열매체를 가열하는 히터부(60)와 친환경 자동차의 실내와 열교환하는 열 교환기(70)가 간격을 두고 배치되어 있다.
히터부(60)는 PTC히터, 전기히터 등으로 구성될 수 있으며 열 교환기(70)는 히터코어(heat core)로 구성될 수 있다. 열 교환기(70)는 히터부(60)와 저장부(400) 사이에 위치한다. 히터부(60)와 열 교환기(70)는 친환경 자동차의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
제1 펌프(10), 제2 펌프(30) 구동으로 합류부(500)의 열매체는 난방 유동라인(51)을 유동하여 히터부(60)와 열 교환기(70)를 경유하여 저장부(400)로 유입될 수 있다. 열매체는 히터부(60)를 경유하면서 기설정된 온도로 가열될 수 있고, 가열된 열매체는 열 교환기(70)를 경유하면서 친환경 자동차의 실내와 열교환하여 실내를 난방할 수 있다.
열교환 우회밸브(52)는, 3-WAY 구조로 형성되어 있으며 히터부(60)와 열 교환기(70) 사이에 위치하여 난방 유동라인(51)에 배치되어 있다. 열교환 우회밸브(52)는 히터부(60)를 경유한 열매체가 열 교환기(70)를 경유하지 않도록 우회시킨다.
열교환 우회라인(53)은, 난방 유동라인(51)과 같은 구조로 형성되어 있으며 열교환 우회밸브(52)와 저장부(400)를 연결한다. 열교환 우회밸브(52) 제어로 우회된 열매체는 열교환 우회라인(53)을 통해 저장부(400) 방향으로 유동될 수 있다.
위 설명과 도면에서 전원 유동라인(21)의 일측과 전장 유동라인(41)의 일측이 저장부(400)와 연결되고 타측이 합류부(500)와 연결된 것으로 하였으나, 저장부(400)와 합류부(500)는 생략될 수 있다. 이 경우, 전원 유동라인(21)의 일측과 전장 유동라인(41)의 일측은 난방 유동라인(51)의 타측과 바로 연결되고 타측은 난방 유동라인(51) 일측과 바로 연결될 수 있다. 또한, 전원 우회라인(25)의 타측과 열교환 우회라인(53) 타측은 전원 유동라인(21) 일측과 바로 연결될 수 있다. 그리고 전장 우회라인(45) 타측 또한 전원 유동라인(21)의 일측과 바로 연결될 수 있다. 전장 방열부(42)의 배출부(422)는 전장 유동라인(41) 일측과 바로 연결될 수 있다. 이에 열매체는 전원 유동라인(21), 전장 유동라인(41), 난방 유동라인(51) 및 전원 우회라인(25) 내에 저장되어 순환될 수 있다.
다음은 [도 2] 내지 [도 4]를 참고하여 위에서 설명한 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템의 작용에 대하여 설명한다.
본 실시예에 따른 실내 난방 통합 수가열식 히팅 시스템은 친환경 자동차가 저온(-20℃) 기동 시 히터부(60)로 열매체를 가열하여 전원부 예열운전 및 실내 난방운전을 실시할 수 있다.
[도 2]를 참고하여 전원부 예열운전과 실내 난방운전에 대하여 설명한다.
먼저, 전원부 예열운전 시 제1 펌프(10) 작동으로 열매체는 전원 유동라인(21)을 유동할 수 있으며 히터부(60)는 합류부(500)를 통해 난방 유동라인(51)을 유동하는 열매체를 기 설정된 온도로 가열할 수 있다.
이때 실내 난방운전을 하지 않고 전원부 예열운전만 실시할 경우 열교환 우회밸브(52)는 가열된 열매체의 유동을 제어하여 열교환 우회라인(53)을 유동하도록 한다. 열매체는 저장부(400)를 통해 전원 유동라인(21)으로 유입되어 유동한다. 열매체는 전원 유동라인(21)을 통해 전원부(200)를 경유한다. 이때 전원부(200) 온도가 열매체 온도보다 낮으므로 열매체 열은 전원부(200)로 전달되어 전원부(200)는 기 설정된 온도로 예열될 수 있다. 전원부(200)를 경유한 열매체는 전원 방열밸브(22) 및 전원 우회밸브(24) 제어로 합류부(500) 방향으로 유동하여 난방 유동라인(51)을 통해 히터부(60)를 경유하여 다시 가열될 수 있다.
한편, 저장부(400)가 생략된 경우 열교환 우회라인(53)의 열매체는 전원 유동라인(21)으로 유입되어 전원부(200)를 예열할 수 있다.
전원부 예열운전을 실시하면서 실내 난방운전을 동시에 할 수 있다.
전원부 예열운전을 하면서 실내 난방운전을 실시하면 제2 펌프(30) 작동으로 저장부(400) 열매체는 전장 유동라인(41)을 유동하면서 전장 우회밸브(44) 제어로 전장 우회라인(45)을 따라 유동할 수 있다. 전장 우회라인(45)의 열매체는 합류부(500)를 통해 난방 유동라인(51)를 통해 히터부(60)를 경유한다. 열매체는 히터부(60)를 경유하면서 기 설정된 온도로 가열될 수 있다.
열교환 우회밸브(52)는 가열된 열매체를 열교환 우회라인(53)과 난방 유동라인(51)을 통해 열 교환기(70) 방향으로 유동하도록 제어한다. 열 교환기(70)를 경유하는 열매체는 열 교환기(70)를 통해 친환경 자동차의 실내와 열교환하여 실내 온도를 높이는 난방을 실시한다. 열 교환기(70)를 경유한 열매체는 다시 저장부(400)로 유입될 수 있다.
아울러, 전원부 예열운전으로 전원부(200)가 예열되면 전원부 예열운전은 중단하고 실내 난방운전만 진행될 수 있다. 이때 제1 펌프(10)는 멈추고 제2 펌프(30) 만이 구동하여 열매체가 전장 우회라인(45)과 난방 유동라인(51)을 따라 유동할 수 있다.
한편, 저장부(400)가 생략된 경우 열 교환기(70)를 경유한 열매체는 난방 유동라인(51)을 통해 전장 유동라인(41)으로 유입되어 전장 우회밸브(44) 제어로 전장 우회라인(45)을 따라 유동할 수 있다.
친환경 자동차 주행에 따라 전원부(200) 및 전장부품(300)의 온도가 상승할 수 있다. 이에 친환경 자동차 주행 시 전원부 냉각운전 및 전장부품 냉각운전을 실시할 수 있다.
[도 3]을 참고하여 먼저, 전원부 냉각운전에 대하여 설명한다.
전원부 냉각운전은 제1 펌프(10) 작동으로 열매체는 전원 유동라인(21)을 따라 유동하여 전원부(200)의 열을 흡수하고 방출할 수 있다.
제1 펌프(10) 작동으로 저장부(400)에서 전원 유동라인(21)으로 유입된 열매체는 전원부(200)를 통과한다. 전원부(200) 온도가 열매체 온도보다 높아 전원부(200) 열은 열매체로 전달되고 전원부(200) 온도는 낮아질 수 있다.
전원부(200) 열을 흡수한 열매체는 전원 방열밸브(22) 제어로 유입부(231)를 통해 전원 방열부(23)로 유입된다. 열매체는 전원 방열부(23)를 통과하면서 열을 방출하게 되어 온도가 낮아질 수 있다. 열을 방열한 열매체는 배출부(232)를 통해 전원 유동라인(21)으로 유입되어 전원 우회밸브(24) 방향으로 유동한다. 전원 우회밸브(24)는 열이 방열된 열매체를 전원 우회라인(25)으로 유도하여 저장부(400)로 유입시킨다.
한편, 저장부(400)가 생략된 경우 전원 우회라인(25)의 열매체는 전원 유동라인(21) 일측으로 유입되어 전원 유동라인(21)을 따라 전원부(200) 방향으로 유동할 수 있다. 또한 배출부(232)의 열매체는 전원 유동라인(21) 일측으로 바로 유입되어 전원 유동라인(21)을 따라 전원부(200) 방향으로 유동할 수 있다.
이에 친환경 자동차 주행 시 열매체가 전원 유동라인(21)을 따라 유동하면서 전원부(200)의 열을 흡수하고 방출하므로 전원부(200)의 온도는 낮아질 수 있다.
다음으로 전장부품 냉각운전에 대하여 설명한다.
전장부품 냉각운전은 전장 유동라인(41)을 따라 유동하여 전장부품(300)들의 열을 흡수하고 방출한다.
이에, 제2 펌프(30) 작동으로 저장부(400)에서 전장 유동라인(41)으로 유입된 열매체는 전장 우회밸브(44) 제어로 전장 우회라인(45)으로 유입되지 않고 전장 유동라인(41)을 따라 유동한다. 이때 전장 유동라인(41) 열매체는 전장부품(300)들을 경유한다. 전장 유동라인(41) 열매체 온도가 전장부품(300)들의 온도보다 낮으므로 전장부품(300)들의 열은 열매체로 이동할 수 있다. 이에 전장부품(300)들의 온도는 낮아질 수 있다.
전장부품(300) 열을 흡수한 열매체는 전장 유동라인(41)을 따라 유동하며 전장 방열밸브(43)와 합류밸브(41a) 제어로 합류부(500)로 유입되지 못하고 전장 방열부(42)의 유입부(421)를 통해 전장 방열부(42)로 유입된다. 열매체가 전장 방열부(42)를 통과할 때 열매체 열은 방출되어 열매체 온도는 낮아진다. 열이 방출된 열매체는 배출부(422)를 통해 저장부(400)로 유입된다. 그러나 저장부(400)가 생략된 경우 배출부(422)의 열매체는 전장 유동라인(41)으로 유입되어 전장 유동라인(41)을 유동할 수 있다.
이에, 친환경 자동차 주행 시 열매체가 전장 유동라인(41)을 따라 유동하면서 전장부품(300)들의 열을 흡수하고, 방출하므로 전장부품(300)들은 설정 온도를 유지할 수 있다.
[도 4]를 참고하면, 전원부 냉각운전 및 전장부품 냉각운전 시 실내 난방운전을 실시할 수 있다. 이 경우 전원부(200)를 경유한 열매체는 전원 방열밸브(22) 제어로 전원 방열부(23)를 경유하지 않고 전원 유동라인(21)을 따라 합류부(500) 방향으로 유동하고, 전장 방열밸브(43)와 합류밸브(41a) 제어로 전장부품(300)을 경유한 열매체는 전장 방열부(42)를 경유하지 않고 전장 유동라인(41)을 따라 합류부(500) 방향으로 유동한다.
합류부(500)의 열매체는 난방 유동라인(51)을 따라 유동하면서 히터부(60)를 경유하여 가열될 수 있다. 열매체가 히터부(60)를 경유하기 전에 전원부(200)와 전장부품(300)의 열을 흡수하였으므로 열매체는 기설정된 온도를 유지할 수 있다. 이에 히터부(60)는 최소의 열로 열매체를 가열하므로 열매체 가열에 따른 에너지 소비를 최소화할 수 있다. 히터부(60)를 경유하면서 가열된 열매체는 열교환 우회밸브(52) 제어로 열 교환기(70)를 경유하여 친환경 자동차의 실내와 열교환하여 실내를 난방 할 수 있다. 위 설명에서 전원부 냉각운전과 전장부품 냉각운전을 동시에 하는 것으로 설명하였으나, 전원부 냉각운전과 전장부품 냉각운전 중 어느 하나만 실시할 수도 있다.
한편, 전원 유동라인(21)과 전장 유동라인(41)을 유동하여 합류부(500)에 합류된 열매체가 실내 난방운전을 실시할 수 있는 온도를 유지하는 경우 히터부(60)는 실내난방 유동라인(51)을 유동하는 열매체를 가열하지 않을 수 있다. 이에 열매체 가열에 따른 에너지 소비를 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 유동유닛 10: 제1 펌프
20: 전원 유동부 21: 전원 유동라인
22: 전원 방열밸브 23: 전원 방열부
231: 유입부 232: 배출부
24: 전원 우회밸브 25: 전원 우회라인
30: 제2 펌프 40: 전장 유동부
41: 전장 유동라인 41a: 합류밸브
42: 전장 방열부 421: 유입부
422: 배출부 43: 전장 방열밸브
44: 전장 우회밸브 45: 전장 우회라인
50: 난방 유동부 51: 난방 유동라인
52: 열교환 우회밸브 53: 열교환 우회라인
60: 히터부 70: 열 교환기
200: 전원부 300: 전장부품
310: 인버터 320: 동력발생부
400: 저장부 410: 보충부
500: 합류부

Claims (6)

  1. 열매체가 하나의 유동유닛을 유동하면서 전원 예열운전, 전원 냉각운전, 실내 난방운전 및 전장부품 냉각운전 중 적어도 하나 이상의 운전을 실시하는 것으로,
    상기 유동유닛은,
    제1 펌프 구동으로 전원부를 냉각 또는 예열하기 위한 열매체가 유동하는 전원 유동부,
    제2 펌프 구동으로 전장부품을 냉각하기 위한 열매체가 유동하는 전장 유동부 및
    히팅부와 열 교환기를 경유하고 상기 전원 유동부와 상기 전장 유동부가 합류하고 분기되는 난방 유동부
    를 포함하는 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 전장 유동부는,
    전장부품 냉각운전 시 상기 열매체가 유동하는 전장 유동라인 및
    전원부 예열운전과 실내 난방운전 시 상기 전장 유동라인을 유동하는 상기 열매체가 유입되어 유동하는 전장 우회라인
    을 포함하며,
    상기 전장 우회라인은 상기 전장 유동라인의 밸브에서 분기되고, 상기 전장 유동라인의 열매체는 상기 밸브의 제어로 운전에 따라 상기 전장 유동라인 또는 상기 전장 우회라인을 유동하는
    실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 실내 난방운전과 상기 전원부 예열운전 시 상기 열매체는, 상기 전원 유동부와 상기 전장 우회라인을 유동하여 상기 난방 유동부에서 합류하여 상기 히팅부를 경유하면서 가열되어 난방 유동부를 유동하되, 열매체 중 일부는 상기 열 교환기를 경유하지 않고 우회하여 상기 전원 유동부로 유동하고, 상기 열 교환기를 경유한 열매체는 상기 전장 우회라인을 유동하는
    실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템.
  4. 제2항에서,
    전원부 냉각운전과, 전장부품 냉각운전 및 실내 난방운전 시 상기 열매체는, 상기 전원 유동부와 상기 전장 유동부를 유동하여 열을 흡수하여 상기 난방 유동부에서 합류하여 상기 히팅부를 경유하면서 가열되어 상기 열 교환기를 경유하는
    실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 전원부 냉각운전과 상기 전장부품 냉각운전 시,
    상기 전원 유동부를 유동하는 열매체는, 상기 전원 유동부에 배치된 제1 방열부를 경유하여 흡수한 열을 방출하고,
    상기 전장 유동부를 유동하는 열매체는 상기 전장 유동부에 배치된 제2 방열부를 경유하여 흡수한 열을 방출하며,
    상기 제1 방열부를 경유한 상기 열매체와 상기 제2 방열부를 경유한 상기 열매체는 상기 난방 유동부에서 합류하지 않고, 상기 전원 유동부와 상기 전장 유동부를 각각 유동하는
    실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 전원부는 배터리 모듈(Battery Module) 또는 연료전시 스택(Fuelcell Stack)인 실내난방 통합 수가열식 히팅 시스템.
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