KR20190086612A - 전기차량의 히터장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은,공급된 워터를 순환시키는 순환펌프;와 상기 순환되는 워터를 가열하는 발열체;와 상기 발열체에 의해 가열된 온수의 온도를 측정하기 위한 수온센서;와 상기 발열체에 의해 가열된 온수를 차내에 공급하는 복수의 히터에 분배하는 공급조인트;와 상기 복수의 히터에서 냉각된 냉수를 수집하여 상기 순환펌프에 피드백하는 입수조인트;및 상기 수온센서에서 측정된 측정온도가 설정온도값을 만족하도록 상기 발열체를 조절하는 제어부;와 상기 저항기에 전기를 공급하는 전원부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치에 관한것이다.
또한 상기 열교환부에는 상기 발열체가 복수개 구비되고 상기 복수의 발열체를 감싸는 열교환배관부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치에 관한것이다.

Description

전기차량의 히터장치{Heater device of electric vehicle}

본 발명은 전기차량의 히터장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열체 유닛을 구비하되 상기 발열체를 한개 또는 다수개가 동시에 작동되도록 모듈형태로 묶어 제어함으로써 온수의 온도에 따라 다양한 형태로 에너지를 공급하여 효과적으로 난방하는 전기차량의 히터장치를 제공한다.

근래에 전기자동차는 주행 중 이산화 탄소가 배출되지않는 친환경 자동차로서 주목받고있다 이에 따라 최근 전기자동차에 대한 사회적 관심이 증가하고있고, 그에 관련된 기술이 요구되는 실정이다.

차량 난방의 관점에서, 전기자동차는전기 연료를 연소시키는 엔진이 없다는 점에서, 일반 내연기관 자동차와는 다른 큰 차이점을 갖는다. 즉, 일반적인 내연기관 자동차는 엔진 냉각수로부터 방출되는 열을 이용하여 난방하는 방법을 사용하지만, 전기자동차는 난방의 열원 역할을 하는 엔진이 없기 때문에 새로운 난방 시스템을 갖출 필요가 있다.

종래의 전기 자동차는 고전압 전원을 하나의 발열체에 공급함으로써 액체를 가열하는 전기 온수히터 시스템을 난방시스템을 채용하였으나 이러한 난방시스템으로 소모되는 에너지가 전기자동차에서 소비하는 전체 에너지 중 매우 큰 부분을 차지하고 상기 액체를 가열하는데 상당한 시간이 필요하기 때문에 보다 효율적인 난방시스템의 개발이 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동차의 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하는 열 흡수부와 냉수를 온수로 바꾸는 열교환부가 구비되되 상기 열교환부에는 복수개의 발열체가 포함되며 상기 각각의 발열체는 동일한 크기와 동일한 발열량을 갖는 발열체유닛으로 구성되고, 상기 발열체 유닛은 한개 또는 다수개가 동시에 작동되도록 모듈형태로 묶어 제어되는 전기차량의 히터장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공급된 워터를 순환시키는 순환펌프;와 상기 순환되는 워터를 가열하는 발열체;와 상기 발열체에 의해 가열된 온수의 온도를 측정하기 위한 수온센서;와 상기 발열체에 의해 가열된 온수를 차내에 공급하는 복수의 히터에 분배하는 공급조인트;와 상기 복수의 히터에서 냉각된 냉수를 수집하여 상기 순환펌프에 피드백하는 입수조인트;및 상기 수온센서에서 측정된 측정온도가 설정온도값을 만족하도록 상기 발열체를 조절하는 제어부;와 상기 저항기에 전기를 공급하는 전원부;를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 냉수를 온수로 바꾸는 열교환부;가 구비되되 상기 열교환부에는 상기 발열체가 포함되며 사이 입수조인트와 상기 열교환부사이에는 차량에서 발생되는 열을 흡수하기 위한 열흡수부;를 더 포함한다.

상기 열교환부에는 상기 발열체가 복수개 구비되고 상기 복수의 발열체를 감싸는 열교환배관부가 구비된다.

또한 본 발명의 상기 열흡수부는 자동차에 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하거나, 자동차의 엔진에서 생성되는 열을 흡수하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하는 열흡수부는 열 흡수 매질;과 흡수된 열을 열흡수 매질로부터 전달받는 열전도 매질;과 흡수된 열을 포함한 열전도 매질을 저장하는 보온 컨테이너;와 상기 보온 컨테이너에 저장된 열전도 매질을 상기 전기자동차의 전기 온수히터를 보조하여 차량 난방에 사용될 수 있도록 열교환부에 제공하는 스위치;를 포함한다.

상기 복수의 발열체에서 각각의 발열체는 동일한 크기와 동일한 발열량을 갖는 발열체유닛으로 구성되고, 상기 발열체유닛은 한 개 또는 다수개가 동시에 작동되도록 모듈형태로 묶여 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 모듈형태는 1개의 발열체유닛만으로 작동되는 제1작동모듈과, m개의 발열체유닛이 동시에 작동되는 제m작동모듈과, n개의 발열체유닛이 동시에 작동되는 제n작동모듈로 구성된다.

상기 모듈들을 작동하여 냉수를 온수로 가열하며, 이때 온수의 목표온도가 설정되되, 상기 목표온도를 100%라 했을 때 온수의 온도가 목표온도에 접근함에 따라 목표온도 보다 낮은 제1설정온도까지는 전체 작동모듈을 작동시키고, 상기 제1설정온도에서 제2설정온도까지는 전체 작동모듈중에 일부모듈을 작동시키며, 제2설정온도에서 목표온도까지는 상기 일부모듈보다 작은 모듈을 작동시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 m은 2 이고, 상기 n은 3이며, 상기 제1설정온도는 목표온도의 70%에 도달할 때 까지이며 이때는 제1 내지 제3작동모듈 모두를 작동시켜 발생발열량을 최대로 하고, 상기 제2설정온도는 목표온도의 90%에 도달할 때 까지이고 이때 제1작동모듈과 제2작동모듈을 작동시키고, 제2설정온도에서 목표온도까지는 제2작동모듈을 작동시킨다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 전기차량의 히터장치에 있어서 발열체유닛을 모듈형태로 묶어 제어하되, 온수의 온도에 따라 한개 또는 다수개의 모듈을 작동시킴으로써 히터에 공급되는 전류를 절약 할 수 있는 효과가 있다.

또한 자동차에 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하는 열 흡수부를 열 교환부와 입수조인트 사이에 구비하여 냉수를 목표온도값으로 짧은 시간내에 변환하여 가열속도를 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 히터장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 히터장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 히터장치 중 열 교환부와 발열체를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 히터장치 중 차량의 제동장치에서 발생하는 마찰열을 이용한 난방시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 히터장치 중 발열체유닛을 제어하는 제어모듈 작동상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 목표온도에 접근하는 온수그래프와 특정온도구간을 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

첨부된 도 1은 종래의 히터장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면 종래의 차량 연료형난방 흐름은 차량의 엔진 등 발열부로부터 열을 흡수하고 상기 발열부를 거친 온수를 추가적으로 연료가열한 후 순환펌프를 통해 상기 히터유닛으로 가열된 온수를 공급한다.(도1의 a참조)

또는 종래의 차량 PTC 보조난방 흐름은 차량의 엔진 등 발열부로부터 열을 흡수하고 상기 발열부를 거친 온수를 순환펌프를 통해 히터유닛으로 공급하되, 상기 전기히터를 통해 공기를 추가적으로 가열한다.(도1의 b참조)

이러한 종래의 차량난방시스템은 고전압 전원을 하나의 발열체에 공급함으로써 소모되는 에너지가 전기자동차에서 소비하는 전체 에너지 중 매우 큰 부분을 차지하기때문에 보다 효율적인 난방시스템의 개발이 요구된다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 히터장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2를 참조하면 공급된 워터를 순환시키는 순환펌프(110);와 상기 순환되는 워터를 가열하는 발열체(200);와 상기 발열체(200)에 의해 가열된 온수의 온도를 측정하기 위한 수온센서(230);와 상기 발열체(200)에 의해 가열된 온수를 차내에 공급하는 복수의 히터에 분배하는 공급조인트(400);와 상기 복수의 히터에서 냉각된 냉수를 수집하여 상기 순환펌프(110)에 피드백하는 입수조인트(410); 및 상기 수온센서(230)에서 측정된 측정온도가 설정온도값을 만족하도록 상기 발열체(200)를 조절하는 제어부(500);와 상기 저항기에 전기를 공급하는 전원부(600);를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 냉수를 온수로 바꾸는 열교환부(300);가 구비되되 상기 열교환부(300)에는 상기 발열체(200)가 포함되며 사이 입수조인트(410)와 상기 열교환부(300)사이에는 차량에서 발생되는 열을 흡수하기 위한 열흡수부(700);가 더 포함된다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 히터장치 중 열 교환부와 발열체를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면 상기 열교환부(300)에는 상기 발열체(200)가 복수개 구비되고 상기 복수의 발열체(200)를 감싸는 열교환배관부(310)가 구비되고, 상기 열 교환부(300)로 유입된 냉수는 상기 열교환 배관부를 통해 이동하며 상기 복수의 발열체를 통해 가열된다.(도3의 a참조)

첨부된 도 4는 본 발명에 따른 히터장치 중 차량의 제동장치에서 발생하는 마찰열을 이용한 난방시스템의 블록도이다.

도 4를 참조하면 상기 열흡수부(700)는 자동차에 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하거나, 자동차의 엔진에서 생성되는 열을 흡수한다.

또한 상기 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하는 열흡수부는 열 흡수 매질(710);과 흡수된 열을 열흡수 매질로부터 전달받는 열전도 매질(720);과 흡수된 열을 포함한 열전도 매질을 저장하는 보온 컨테이너(730);와 상기 보온 컨테이너에 저장된 열전도 매질을 상기 전기자동차의 전기 온수히터를 보조하여 차량 난방에 사용될 수 있도록 열교환부(300)에 제공하는 스위치(740);를 포함한다.

첨부된 도 5는 본 발명에 따른 히터장치 중 발열체유닛을 제어하는 제어모듈 작동상태를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면 상기 복수의 발열체(200)에서 각각의 발열체는 동일한 크기와 동일한 발열량을 갖는 발열체유닛(210)으로 구성되고, 상기 발열체유닛(210)은 한 개 또는 다수개가 동시에 작동되도록 모듈형태로 묶여 제어된다.

또한 상기 모듈형태는 1개의 발열체유닛(210)만으로 작동되는 제1작동모듈과, m개의 발열체유닛(210)이 동시에 작동되는 제m작동모듈과, n개의 발열체유닛(210)이 동시에 작동되는 제n작동모듈로 구성된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면 상기 m은 2 이고, 상기 n은 3이다.

도5의 (a)를 참조하면, 본 발명의 제1작동모듈은 1개의 발열체유닛(210)에 전원이 공급되어 작동하되 도5의 (b)를 참조하면, 본 발명의 제m작동모듈은 2개의 발열체유닛(210)에 전원이 동시에 공급되어 작동하고 도5의 (c)를 참조하면, 본 발명의 제n작동 모듈은 3개의 발열체유닛(210)에 전원이 동시에 공급되어 작동한다.

첨부된 도 6은 본 발명의 목표온도에 접근하는 온수그래프와 특정온도구간을 도시한 것이다.

도 6을 참조하면 상기 모듈들을 작동하여 냉수를 온수로 가열할때 온수의 목표온도가 설정되되, 상기 목표온도를 100%라 했을 때 온수의 온도가 목표온도에 접근함에 따라 목표온도 보다 낮은 A구간에서는 전체 작동모듈을 작동시키고, 상기 제1설정온도에서 제2설정온도까지의 B구간 에서는 전체 작동모듈중에 일부모듈을 작동시키며, 제2설정온도에서 목표온도까지의 C구간 에서는 상기 일부모듈보다 작은 모듈을 작동시킨다.

이를 더욱 상세하게 설명하면 제1설정온도는 목표온도의 70%이고, A구간은 제1설정온도에 도달할 때 까지이며 상기 A구간에서는 제1 내지 제3작동모듈 모두를 작동시켜 발생발열량을 최대로 한다

제2설정온도는 목표온도의 90%이고, B구간은 제2설정온도에 도달할 때 까지이며 이때 제1작동모듈과 제2작동모듈을 작동시킨다.

또한 C구간은 제2설정온도에서 목표온도까지이며 이때는 제2작동모듈을 작동 시킴으로써 목표온도에 도달하게끔 한다.

또한 본 발명은 상기 목표온도에 도달되어진 온수의 온도가 하락할경우, 온도에 따라 상기 일련의 과정과 같이 모듈을 작동시킴으로써 온수의 온도를 효율적으로 유지할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

110 순환펌프 200 발열체
210 발열체유닛 230 수온센서
300 열교환부 310 열교환배관
400 공급조인트 410 입수조인트
500 제어부 600 전원부
700 열흡수부 710 열흡수매질
720 열전도매질 730 보온 컨테이너
740 스위치

Claims (6)

1. 공급된 워터를 순환시키는 순환펌프;와
   상기 순환되는 워터를 가열하는 발열체;와
   상기 발열체에 의해 가열된 온수의 온도를 측정하기 위한 수온센서;와
   상기 발열체에 의해 가열된 온수를 차내에 공급하는 복수의 히터에 분배하는 공급조인트;와
   상기 복수의 히터에서 냉각된 냉수를 수집하여 상기 순환펌프에 피드백하는 입수조인트;및
   상기 수온센서에서 측정된 측정온도가 설정온도값을 만족하도록 상기 발열체를 조절하는 제어부;와
   상기 저항기에 전기를 공급하는 전원부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치.
2. 제1항에 있어서
   상기 냉수를 온수로 바꾸는 열교환부;가 구비되되
   상기 열교환부에는 상기 발열체가 포함되며
   사이 입수조인트와 상기 열교환부사이에는 차량에서 발생되는 열을 흡수하기 위한 열흡수부;가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치.
3. 제2항에 있어서
   상기 열교환부에는 상기 발열체가 복수개 구비되고
   상기 복수의 발열체를 감싸는 열교환배관부가 구비된 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치.
4. 제2항에있어서
   상기 열흡수부는 자동차에 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하거나, 자동차의 엔진에서 생성되는 열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치.
5. 제4항에 있어서
   상기 브레이크에서 생성되는 마찰열을 흡수하는 열흡수부는 열 흡수 매질;과
   흡수된 열을 열흡수 매질로부터 전달받는 열전도 매질;과
   흡수된 열을 포함한 열전도 매질을 저장하는 보온 컨테이너;와
   상기 보온 컨테이너에 저장된 열전도 매질을 상기 전기자동차의 전기 온수히터를 보조하여 차량 난방에 사용될 수 있도록 열교환부에 제공하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치.
6. 제3항에 있어서
   상기 복수의 발열체에서 각각의 발열체는 동일한 크기와 동일한 발열량을 갖는 발열체유닛으로 구성되고,
   상기 발열체유닛은 한 개 또는 다수개가 동시에 작동되도록 모듈형태로 묶여 제어되는 것을 특징으로 하는 전기차량의 히터장치.

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