KR20190132733A - Thermal management system - Google Patents

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KR20190132733A
KR20190132733A KR1020180057615A KR20180057615A KR20190132733A KR 20190132733 A KR20190132733 A KR 20190132733A KR 1020180057615 A KR1020180057615 A KR 1020180057615A KR 20180057615 A KR20180057615 A KR 20180057615A KR 20190132733 A KR20190132733 A KR 20190132733A
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coolant
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KR1020180057615A
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Inventor
황인국
이해준
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한온시스템 주식회사
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Abstract

According to the present invention, a thermal management system comprises: a refrigerant circulation line (220) including a compressor (210), a water cooling type condenser (220), a first expansion valve (240), and an evaporator (242), and circulating a refrigerant to heat the inside; a heating line (301) circulating cooling water heat-exchanged with the refrigerant through the water cooling type condenser (220) to heat the inside; a first cooling line (302) circulating cooling water heat-exchanged with air or the refrigerant to cool a battery (350) and electronic components (460); and a second cooling line (303) including a radiator (370) for motors and circulating the cooling water to cool a drive motor (470).

Description

열관리 시스템 {Thermal management system}Thermal management system

본 발명은 열관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 냉방 및 난방은 물론 차량 내의 전장부품 및 배터리의 열을 관리하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal management system, and more particularly, to a system for managing heat of electrical components and batteries in a vehicle as well as cooling and heating of a vehicle.

최근 자동차 분야에서 환경 친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제 해결책으로서 각광받고 있는 것이 전기 자동차이다.In recent years, electric vehicles have been in the spotlight as solutions to problems such as the implementation of environmentally friendly technologies and energy depletion.

전기 자동차는 배터리 또는 연료전지로부터 전력을 공급받아 구동되는 모터를 이용해 주행하기 때문에 탄소 배출이 적고 소음이 작다. 또한, 기존의 엔진보다 에너지 효율이 우수한 모터를 사용하기 때문에 친환경적이다.Electric vehicles are driven by motors powered by batteries or fuel cells, so they emit less carbon and produce less noise. In addition, it is environmentally friendly because it uses a motor that is more energy efficient than a conventional engine.

그런데 전기 자동차는 배터리, 구동 모터 등 전장부품의 작동 시 많은 열이 발생하기 때문에 열관리가 중요하다. However, electric vehicles generate a lot of heat during operation of electronic parts such as batteries and driving motors, so thermal management is important.

특히, 구동 모터에서는 배터리, 인버터, 충전기 등의 다른 전장부품에 비해 상대적으로 많은 열이 발생하므로, 구동 모터를 적정한 온도로 냉각시켜야 하며 이를 위해 구동 모터의 냉각을 위한 열교환기의 냉각 성능을 높여야 할 필요성이 있다.In particular, the drive motor generates a lot of heat relative to other electrical components such as batteries, inverters, and chargers. Therefore, the drive motor should be cooled to an appropriate temperature, and the cooling performance of the heat exchanger for cooling the drive motor should be increased. There is a need.

KR 2018-0007021 A (2018.01.22)KR 2018-0007021 A (2018.01.22)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 냉방 및 난방은 물론 차량 내의 구동 모터 및 전장부품의 열관리가 가능한 열관리 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a thermal management system capable of thermal management of the drive motor and electrical components in the vehicle as well as cooling and heating of the vehicle.

또한, 구동 모터를 컨디션에 따라 적정한 온도로 냉각하여 구동 모터의 냉각 성능 및 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 열관리 시스템을 제공하는 것이다.In addition, to provide a thermal management system that can cool the drive motor to the appropriate temperature according to the condition to improve the cooling performance and cooling efficiency of the drive motor.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열관리 시스템은, 압축기(210), 수랭식 응축기(220), 제1팽창밸브(240) 및 증발기(242)를 포함하고, 냉매를 순환시켜 실내를 냉방하는 냉매 순환라인(220); 상기 수랭식 응축기(220)를 통해 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 실내를 난방하는 난방라인(301); 공기 또는 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 배터리(350) 및 전장부품(460)을 냉각시키는 제1냉각라인(302); 및 모터용 라디에이터(370)를 포함하고, 냉각수를 순환시켜 구동 모터(470)를 냉각시키는 제2냉각라인(303);을 포함한다.The thermal management system of the present invention for achieving the above object, the compressor 210, the water-cooled condenser 220, the first expansion valve 240 and the evaporator 242, the refrigerant is circulated to cool the room Refrigerant circulation line 220; Heating line 301 for heating the room by circulating the cooling water heat exchanged with the refrigerant through the water-cooled condenser 220; A first cooling line 302 for cooling the battery 350 and the electric component 460 by circulating cooling water that is heat-exchanged with air or the refrigerant; And a second cooling line 303 which includes a motor radiator 370 and circulates the cooling water to cool the driving motor 470.

또한, 상기 제1냉각라인(302)과는 별도로 제2냉각라인(303)에 냉각수가 순환되어 상기 구동 모터(370)가 냉각되는 것을 특징으로 하고, 상기 제2냉각라인(303)은 실내 냉방 모드 또는 실내 난방 모드에 따라 상기 난방라인(301) 및 제1냉각라인(302) 중 어느 하나 이상과 연결되거나 연결이 차단되는 것을 특징으로 하며, 상기 실내 냉방 모드 시, 상기 난방라인(301) 및 제1냉각라인(302)은 서로 연결되며, 상기 제2냉각라인(303)은 난방라인(301) 및 제1냉각라인(302)과 연결이 차단되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling water is circulated in the second cooling line 303 separately from the first cooling line 302 to cool the driving motor 370. The second cooling line 303 is for indoor cooling. The heating line 301 and the first cooling line 302 is connected to or disconnected from any one or more according to the mode or the indoor heating mode, in the indoor cooling mode, the heating line 301 and The first cooling line 302 is connected to each other, the second cooling line 303 is characterized in that the connection to the heating line 301 and the first cooling line 302 is blocked.

또한, 상기 실내 난방 모드 시, 상기 제2냉각라인(303)의 구동 모터(470)는 난방라인(301) 또는 제1냉각라인(302)과 연결되는 것을 특징으로 하고, 상기 실내 난방 모드 시, 상기 모터용 라디에이터(370)로는 냉각수의 흐름이 차단되는 것을 특징으로 하며, 상기 제2냉각라인(303)은, 상기 제1냉각라인(302)의 일측에서 분기되어 상기 제2냉각라인(302)과 연결되는 제3연결라인(302-3); 및 상기 제1냉각라인(302)의 타측에서 분기되어 상기 제2냉각라인(303)과 연결되는 제4연결라인(302-4);을 포함한다.In addition, in the indoor heating mode, the drive motor 470 of the second cooling line 303 is connected to the heating line 301 or the first cooling line 302, in the indoor heating mode, The motor radiator 370 is characterized in that the flow of cooling water is blocked, the second cooling line 303 is branched from one side of the first cooling line 302 to the second cooling line 302. A third connection line 302-3 connected to the third connection line 302-3; And a fourth connection line 302-4 that is branched from the other side of the first cooling line 302 and connected to the second cooling line 303.

또한, 상기 제2냉각라인(303)에는 구동 모터(470)의 일측에 제3방향전환밸브(380)가 설치되고 구동 모터(470)의 타측에 제4방향전환밸브(390)가 설치되어, 상기 제3방향전환밸브(380) 및 제4방향전환밸브(390)에 의해 제2냉각라인(303)의 구동 모터(470)가 제1냉각라인(302)과 연결되거나 연결이 차단되는 것을 특징으로 하고, 상기 제2냉각라인(303)에는 냉각수를 순환시키는 제4냉각수 펌프(360)가 설치된 것을 특징으로 하며, 상기 냉매 순환라인(200)은, 상기 수랭식 응축기(220)에서 토출된 냉매를 교축 또는 바이패스 시키는 제2팽창밸브(225); 및 상기 제2팽창밸브(225)에서 토출된 냉매를 공기와 열교환하여 상기 제1팽창밸브(240)로 토출하는 공랭식 응축기(230);를 더 포함한다.In addition, a third direction switching valve 380 is installed at one side of the driving motor 470 and a fourth direction switching valve 390 is installed at the other side of the driving motor 470 in the second cooling line 303. The driving motor 470 of the second cooling line 303 is connected to or disconnected from the first cooling line 302 by the third direction switching valve 380 and the fourth direction switching valve 390. The second cooling line 303 is provided with a fourth cooling water pump 360 for circulating the cooling water, and the refrigerant circulation line 200 includes the refrigerant discharged from the water-cooled condenser 220. A second expansion valve 225 for throttling or bypassing; And an air-cooled condenser 230 for exchanging the refrigerant discharged from the second expansion valve 225 with air to discharge the refrigerant to the first expansion valve 240.

또한, 상기 수랭식 응축기(220)에서 토출된 냉매를 교축하거나 바이패스 시키거나 흐름을 차단하는 제3팽창밸브(251); 및 상기 제3팽창밸브(251)에서 토출된 냉매를 상기 제1냉각라인(302)의 냉각수와 열교환하는 칠러(252); 를 더 포함하고, 상기 제1냉각라인(302)은, 상기 배터리(350)와 병렬로 연결되며 칠러(252)를 통과하는 제5연결라인(302-5)을 더 포함하며, 상기 제5연결라인(302-5)은 제5방향전환밸브(330)에 의해 제1냉각라인(302)에 연결되어, 상기 제5방향전환밸브(330)에 의해 제5연결라인(302-5)에 냉각수가 흐르거나 흐름이 차단되는 것을 특징으로 한다.In addition, the third expansion valve 251 to throttle, bypass or block the flow of the refrigerant discharged from the water-cooled condenser 220; And a chiller 252 for exchanging the refrigerant discharged from the third expansion valve 251 with the cooling water of the first cooling line 302. The first cooling line 302 further includes a fifth connection line 302-5 connected in parallel with the battery 350 and passing through the chiller 252, and the fifth connection. The line 302-5 is connected to the first cooling line 302 by the fifth diverter valve 330, and the coolant is connected to the fifth connecting line 302-5 by the fifth diverter valve 330. Is characterized in that the flow or the flow is blocked.

또한, 상기 제1냉각라인(302)은 냉각수를 공기로 냉각시키기 위한 전장용 라디에이터(310)를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 난방라인(301)은, 상기 수랭식 응축기(220)를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수와 실내로 유입되는 공기를 열교환하여 가열된 공기를 이용해 실내를 난방하는 히터 코어(440); 및 냉각수의 유동 방향으로 상기 히터 코어(440)의 전방에 배치되어 냉각수를 가열하는 냉각수 히터(430); 를 포함하며, 상기 제2냉각라인(303)은, 상기 모터용 라디에이터(370)와 연결되어 냉각수에 의해 냉각되는 오일 쿨러(473)를 더 포함하고, 상기 구동 모터(470)는 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)를 포함하여 이루어지며, 상기 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)는 각각 오일 쿨러(473)에 연결되어 순환되는 오일에 의해 냉각되는 것을 특징으로 한다. In addition, the first cooling line 302 further comprises an electric field radiator 310 for cooling the cooling water with air, the heating line 301, the refrigerant through the water-cooled condenser 220 A heater core 440 for heating the room using the heated air by heat-exchanging the coolant to be heat-exchanged with the air introduced into the room; And a coolant heater 430 disposed in front of the heater core 440 in the flow direction of the coolant to heat the coolant. The second cooling line 303 further includes an oil cooler 473 connected to the motor radiator 370 and cooled by the coolant, and the driving motor 470 includes the front motor 471. ) And a rear motor 472, wherein the front motor 471 and the rear motor 472 are respectively connected to an oil cooler 473 and cooled by oil circulated.

또한, 열관리 시스템은 압축기(210), 수랭식 응축기(220), 제1팽창밸브(240) 및 증발기(242)를 포함하고, 냉매를 순환시켜 실내를 냉방하는 냉매 순환라인(220); 상기 수랭식 응축기(220)를 통해 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 실내를 난방하는 난방라인(301); 공기 또는 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 배터리(350)을 냉각시키는 제1냉각라인(302); 및 모터용 라디에이터(370)를 포함하고, 냉각수를 순환시켜 구동 모터(470) 및 전장부품(460)를 냉각시키는 제2냉각라인(303); 을 포함한다. In addition, the thermal management system includes a compressor 210, a water-cooled condenser 220, a first expansion valve 240 and the evaporator 242, the refrigerant circulation line 220 for cooling the room by circulating the refrigerant; Heating line 301 for heating the room by circulating the cooling water heat exchanged with the refrigerant through the water-cooled condenser 220; A first cooling line 302 for cooling the battery 350 by circulating coolant exchanged with air or the refrigerant; And a second cooling line 303 including a motor radiator 370 and circulating cooling water to cool the driving motor 470 and the electric component 460. It includes.

또한, 상기 제1냉각라인(302)과는 별도로 제2냉각라인(303)에 냉각수가 순환되어 구동 모터(470) 및 전장부품(460)이 냉각되는 것을 특징으로 하고, 상기 제2냉각라인(303)은, 상기 모터용 라디에이터(370)와 연결되어 냉각수에 의해 냉각되는 오일 쿨러(473)를 더 포함하고, 상기 구동 모터(470)는 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)를 포함하여 이루어지며, 상기 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)는 각각 오일 쿨러(473)에 연결되어 순환되는 오일에 의해 냉각되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling water is circulated in the second cooling line 303 separately from the first cooling line 302 to cool the driving motor 470 and the electric component 460, and the second cooling line ( 303 further includes an oil cooler 473 connected to the motor radiator 370 and cooled by coolant, and the drive motor 470 includes a front motor 471 and a rear motor 472. The front motor 471 and the rear motor 472 are each connected to an oil cooler 473 and cooled by oil circulated.

본 발명의 열관리 시스템은 구동 모터를 컨디션에 따라 적정한 온도로 냉각하여 구동 모터의 냉각 성능 및 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 열관리 시스템을 제공하는 것이다.The thermal management system of the present invention is to provide a thermal management system that can improve the cooling performance and cooling efficiency of the drive motor by cooling the drive motor to an appropriate temperature according to the condition.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 난방 모드 시 전장부품, 구동 모터 및 배터리의 폐열을 회수하여 난방에 이용하는 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 난방 모드에서 냉매 순환라인을 히트펌프 루프로 작동시키지 않으면서 전장부품 및 구동 모터의 폐열만을 이용해 실내를 난방하는 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.
1 is a block diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a system for recovering waste heat of an electric component, a driving motor, and a battery for heating in an indoor heating mode of the thermal management system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a system for heating a room using only waste heat of electric components and a driving motor without operating a refrigerant circulation line as a heat pump loop in a room heating mode of a heat management system according to a first embodiment of the present invention. .
4 is a configuration diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a third exemplary embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a fourth embodiment of the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 열관리 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the thermal management system of the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<실시예 1><Example 1>

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 라디에이터에 의해 배터리 및 전장부품이 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a system in which a battery and electrical components are cooled by a radiator in a room cooling mode of a thermal management system according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명의 열관리 시스템은 크게 냉매가 순환되어 실내를 냉방하는 냉매 순환라인(200), 냉각수가 순환되는 냉각수 순환라인(300)으로 구성될 수 있다. 그리고 냉각수 순환라인(300)은 난방을 위한 난방라인(301), 냉각을 위한 제1냉각라인(302) 및 제2냉각라인(303)으로 구성될 수 있다.As shown, the thermal management system of the present invention may be composed of a coolant circulation line 200 in which a coolant is circulated to cool the room, and a coolant circulation line 300 in which coolant is circulated. The cooling water circulation line 300 may include a heating line 301 for heating, a first cooling line 302 for cooling, and a second cooling line 303.

냉매 순환라인(200)은 압축기(210), 제1열교환기(220), 제2팽창밸브(225), 제2열교환기(230), 제1팽창밸브(240), 제3팽창밸브(251), 제3열교환기(242), 제4열교환기(252) 및 어큐뮬레이터(260)를 포함할 수 있다.The refrigerant circulation line 200 includes the compressor 210, the first heat exchanger 220, the second expansion valve 225, the second heat exchanger 230, the first expansion valve 240, and the third expansion valve 251. ), A third heat exchanger 242, a fourth heat exchanger 252, and an accumulator 260.

압축기(210)는 전력을 공급받아 구동되는 전동 압축기일 수 있으며, 냉매를 흡입 및 압축하여 제1열교환기(220)쪽으로 토출하는 역할을 한다.The compressor 210 may be an electric compressor driven by electric power, and serves to suck and compress the refrigerant to discharge the refrigerant to the first heat exchanger 220.

제1열교환기(220)는 응축기의 역할을 하며 일례로 수랭식 응축기가 사용될 수 있다. 그리고 제1열교환기(220)는 압축기(210)에서 토출된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 액상 냉매로 응축하여 제2팽창밸브(225)쪽으로 보내는 역할을 한다.The first heat exchanger 220 serves as a condenser and for example, a water-cooled condenser may be used. In addition, the first heat exchanger 220 exchanges the refrigerant discharged from the compressor 210 with the cooling water to condense the liquid refrigerant into the liquid refrigerant and send it to the second expansion valve 225.

제2팽창밸브(225)는 냉매를 교축하거나 바이패스 시키거나 냉매의 흐름을 차단하는 역할을 할 수 있으며, 냉매의 유동 방향으로 제1열교환기(220)의 후방에 배치될 수 있다.The second expansion valve 225 may serve to throttle or bypass the refrigerant or block the flow of the refrigerant, and may be disposed behind the first heat exchanger 220 in the flow direction of the refrigerant.

제2열교환기(230)는 공랭식 응축기인데, 기능상 응축기 또는 증발기 역할을 할 수 있다. 즉, 제2팽창밸브(225)의 역할에 따라 제2열교환기(230)의 기능이 가변될 수 있다. 즉, 냉매 순환라인(200)이 에어컨 루프로 사용되는 경우 제2팽창밸브(225)에서는 냉매를 바이패스 시키고 제2열교환기(230)는 제1열교환기(220)와 함께 응축기의 역할을 하며, 냉매 순환라인(200)이 히트펌프 루프로 사용되는 경우 제2팽창밸브(225)에서는 냉매를 교축하며 제2열교환기(230)는 증발기 역할을 한다. 그리고 제2열교환기(230)는 냉각팬(311)에 의해 공랭식으로 냉각될 수 있다.The second heat exchanger 230 is an air-cooled condenser, and may function as a condenser or an evaporator functionally. That is, the function of the second heat exchanger 230 may vary according to the role of the second expansion valve 225. That is, when the refrigerant circulation line 200 is used as an air conditioner loop, the second expansion valve 225 bypasses the refrigerant, and the second heat exchanger 230 serves as a condenser together with the first heat exchanger 220. When the refrigerant circulation line 200 is used as a heat pump loop, the second expansion valve 225 throttles the refrigerant and the second heat exchanger 230 serves as an evaporator. The second heat exchanger 230 may be cooled by air cooling with the cooling fan 311.

제1팽창밸브(240) 및 제3팽창밸브(251)는 냉매를 교축하거나 바이패스 시키거나 냉매의 흐름을 차단하는 역할을 할 수 있다. 그리고 제1팽창밸브(240) 및 제3팽창밸브(251)는 병렬로 구성될 수 있다. 즉, 냉매의 유동 방향으로 제2열교환기(230)의 후방에서 두 개의 라인으로 냉매라인이 분기되며, 분기된 두 개의 냉매라인 중 하나의 냉매라인에 제1팽창밸브(240)가 배치되고 다른 하나의 냉매라인에 제3팽창밸브(251)가 배치될 수 있다.The first expansion valve 240 and the third expansion valve 251 may serve to throttle or bypass the refrigerant or block the flow of the refrigerant. The first expansion valve 240 and the third expansion valve 251 may be configured in parallel. That is, the refrigerant line is branched into two lines from the rear of the second heat exchanger 230 in the flow direction of the refrigerant, and the first expansion valve 240 is disposed in one refrigerant line of the two branched refrigerant lines and the other The third expansion valve 251 may be disposed in one refrigerant line.

제3열교환기(242)는 증발기에 해당되며 제4열교환기(252)는 칠러에 해당된다. 그리고 제3열교환기(242)는 냉매의 유동 방향으로 제1팽창밸브(240)의 후방에 배치되며, 차량의 공조장치(150) 내부에 구비되어 공조장치의 송풍기(152)에 의해 유동되는 공기가 제3열교환기(242)를 거치며 냉각되어 차량의 실내로 공급되어 차량의 실내 냉방에 이용될 수 있다.The third heat exchanger 242 corresponds to an evaporator and the fourth heat exchanger 252 corresponds to a chiller. In addition, the third heat exchanger 242 is disposed at the rear of the first expansion valve 240 in the flow direction of the refrigerant, and is provided in the air conditioner 150 of the vehicle and flows by the blower 152 of the air conditioner. Is cooled through the third heat exchanger 242 is supplied to the interior of the vehicle can be used for the indoor cooling of the vehicle.

제4열교환기(252)는 냉매의 유동 방향으로 제3팽창밸브(251)의 후방에 배치되며, 냉각수와 열교환되어 냉각수가 냉각 또는 가열될 수 있다. 그리하여 제1팽창밸브(240)와 제3열교환기(242)가 한 조를 이루고 제3팽창밸브(251)와 제4열교환기(252)가 다른 한 조를 이루어, 두 조가 냉매라인 상에서 병렬로 구성된다. 또한, 냉매 유동 방향으로 제3열교환기(242)와 제4열교환기(252)의 후방쪽은 냉매라인이 합류되어 하나의 냉매라인으로 형성될 수 있다.The fourth heat exchanger 252 is disposed behind the third expansion valve 251 in the flow direction of the refrigerant, and may be heat-exchanged with the cooling water to cool or heat the cooling water. Thus, the first expansion valve 240 and the third heat exchanger 242 constitute one pair, and the third expansion valve 251 and the fourth heat exchanger 252 constitute one pair, and the two pairs are arranged in parallel on the refrigerant line. It is composed. In addition, the coolant lines may be joined to the rear sides of the third heat exchanger 242 and the fourth heat exchanger 252 in the refrigerant flow direction to form a single refrigerant line.

어큐뮬레이터(260)는 냉매라인 상의 냉매의 압력을 일시적으로 저장하는 역할을 할 수 있다. 그리고 어큐뮬레이터(260)는 냉매 중 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 기상 냉매만 압축기(210)로 공급할 수 있다. 여기에서 제3열교환기(242)와 제4열교환기(252)의 후방쪽에서 냉매라인이 합류된 지점에 어큐뮬레이터(260)가 배치되어 연결되며, 어큐뮬레이터(260)는 냉매 유동 방향으로 압축기(210)의 후방에 배치될 수 있다. 그리하여 다시 압축기(210)로 보내진 냉매는 상기한 바와 같은 순환 사이클을 반복하게 된다.The accumulator 260 may serve to temporarily store the pressure of the refrigerant on the refrigerant line. In addition, the accumulator 260 may separate the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant, and supply only the gaseous refrigerant to the compressor 210. Here, the accumulator 260 is disposed and connected to a point where the refrigerant lines join at the rear side of the third heat exchanger 242 and the fourth heat exchanger 252, and the accumulator 260 is connected to the compressor 210 in the refrigerant flow direction. It can be placed behind the. Thus, the refrigerant sent back to the compressor 210 repeats the circulation cycle as described above.

난방라인(301)은 제1열교환기(220), 냉각수 히터(430), 제5열교환기(440), 제1냉각수 펌프(450) 및 제1방향전환밸브(410)를 포함할 수 있다.The heating line 301 may include a first heat exchanger 220, a coolant heater 430, a fifth heat exchanger 440, a first coolant pump 450, and a first turn valve 410.

제1열교환기(220)는 상기한 바와 같이 수랭식 응축기가 사용되어, 냉매 및 냉각수가 통과하면서 서로 열교환될 수 있다.As described above, the first heat exchanger 220 may use a water-cooled condenser to exchange heat with each other while passing through the refrigerant and the cooling water.

냉각수 히터(430)는 냉각수를 가열하는 장치이며, 냉각수의 유동 방향으로 제1열교환기(220)의 후방 및 제5열교환기(440)의 전방에 배치되어 연결될 수 있다. 그리고 냉각수 히터(430)는 냉각수의 온도가 특정한 온도 이하일 경우 가동될 수 있으며, 전력을 이용해 발열할 수 있는 인덕션 히터, 씨즈 히터, 피티씨 히터, 필름 히터 등 다양하게 형성될 수 있다.The coolant heater 430 is a device for heating the coolant, and may be disposed in the rear of the first heat exchanger 220 and the front of the fifth heat exchanger 440 in the flow direction of the coolant. The coolant heater 430 may be operated when the temperature of the coolant is lower than a specific temperature, and may be variously formed such as an induction heater, a seed heater, a PTC heater, a film heater, and the like, which may generate heat using electric power.

제5열교환기(440)는 차량의 공조장치(150) 내에 구비되어 히터 코어의 역할을 할 수 있다. 즉, 공조장치(150)의 송풍기(152)에 의해 유동되는 공기가 제5열교환기(440)를 거치며 승온되어 차량의 실내로 공급되어 차량의 실내 난방에 이용될 수 있다. 그리고 제5열교환기(440)는 냉각수의 유동 방향으로 냉각수 히터(430)의 후방에 배치되어 연결될 수 있다.The fifth heat exchanger 440 may be provided in the air conditioner 150 of the vehicle to serve as a heater core. That is, the air flowing by the blower 152 of the air conditioner 150 may be heated up through the fifth heat exchanger 440 and supplied to the interior of the vehicle to be used for heating the vehicle. The fifth heat exchanger 440 may be connected to the rear side of the coolant heater 430 in the flow direction of the coolant.

제1냉각수 펌프(450)는 난방라인(301)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 수단이며, 제1냉각수 펌프(450)는 냉각수의 유동 방향으로 제5열교환기(440)의 후방에 배치되어 연결될 수 있다.The first coolant pump 450 is a means for conveying the coolant to circulate the coolant along the heating line 301, and the first coolant pump 450 is disposed at the rear of the fifth heat exchanger 440 in the flow direction of the coolant. Can be connected.

제1방향전환밸브(410)는 제1냉각수 펌프(450)와 제1열교환기(220)의 사이에 설치될 수 있으며, 난방라인(301)과 이후에 설명할 제1냉각라인(302)을 선택적으로 연결하거나 연결을 차단하도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게 제1방향전환밸브(410)는 난방라인(301) 상에 설치되어 2개의 냉각수 배관이 제1방향전환밸브(410)에 연결되고, 제1냉각라인(302)의 일측에서 분기된 1개의 제1연결라인(302-1)이 제1방향전환밸브(410)에 연결되며, 제1냉각라인(302)의 타측에서 분기된 1개의 제2연결라인(302-2)이 제1방향전환밸브(410)에 연결될 수 있다. 즉, 제1방향전환밸브(410)에서는 4개의 냉각수 배관이 만나도록 연결되며, 제1방향전환밸브(410)는 4개의 냉각수 배관들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 4방향의 방향전환밸브가 될 수 있다.The first directional valve 410 may be installed between the first cooling water pump 450 and the first heat exchanger 220, and the heating line 301 and the first cooling line 302 to be described later. It can be configured to selectively connect or disconnect. More specifically, the first diverter valve 410 is installed on the heating line 301 so that two coolant pipes are connected to the first diverter valve 410 and branched from one side of the first cooling line 302. One first connection line 302-1 is connected to the first diverter valve 410, and one second connection line 302-2 branched from the other side of the first cooling line 302 is first. It may be connected to the direction switching valve 410. That is, the first direction switching valve 410 is connected so that the four cooling water pipes meet, the first direction switching valve 410 is a four-way direction change that can adjust the state in which the four cooling water pipes are connected to each other or blocked It can be a valve.

그리하여 난방라인(301)은 냉각수가 제1열교환기(220), 냉각수 히터(430), 제5열교환기(440), 제1냉각수 펌프(450) 및 제1방향전환밸브(410)를 따라 순환되고, 다시 제1방향전환밸브(410)에서 제1열교환기(220)로 유입되어 순환되는 사이클을 반복할 수 있다.Thus, the heating line 301 circulates the coolant along the first heat exchanger 220, the coolant heater 430, the fifth heat exchanger 440, the first coolant pump 450, and the first diverter valve 410. In addition, the cycle of flowing from the first directional valve 410 to the first heat exchanger 220 and circulating again may be repeated.

제1냉각라인(302)은 제6열교환기(310), 제2방향전환밸브(320), 제2냉각수 펌프(420), 제1방향전환밸브(410), 전장부품(460), 제3냉각수 펌프(340), 배터리(350), 제4열교환기(252) 및 제5방향전환밸브(330)를 포함할 수 있다.The first cooling line 302 is the sixth heat exchanger 310, the second diverter valve 320, the second coolant pump 420, the first diverter valve 410, the electric component 460, the third The cooling water pump 340, the battery 350, the fourth heat exchanger 252, and the fifth diverter valve 330 may be included.

제6열교환기(310)는 냉각수를 냉각시키는 전장용 라디에이터 역할을 하며, 제6열교환기(310)는 냉각팬(311)에 의해 공랭식으로 냉각될 수 있다.The sixth heat exchanger 310 serves as an electric radiator for cooling the cooling water, and the sixth heat exchanger 310 may be cooled by air cooling with the cooling fan 311.

제2방향전환밸브(320)는 제1냉각라인(302) 상에 설치되어 2개의 냉각수 배관이 제2방향전환밸브(320)에 연결되고, 난방라인(301)과 제1냉각라인(302)이 연결되도록 제1방향전환밸브(410)와 제2방향전환밸브(320)가 제1연결라인(302-1)으로 연결될 수 있다. 즉, 제2방향전환밸브(320)는 3개의 냉각수 배관이 만나도록 연결되며, 제2방향전환밸브(320)는 3개의 냉각수 배관들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 3방향의 방향전환밸브가 될 수 있다.The second direction switching valve 320 is installed on the first cooling line 302 so that two coolant pipes are connected to the second direction switching valve 320, and the heating line 301 and the first cooling line 302 are provided. The first direction switching valve 410 and the second direction switching valve 320 may be connected to the first connection line (302-1) so that the connection. That is, the second direction switching valve 320 is connected so that three coolant pipes meet, the second direction switching valve 320 is a three-way direction change that can control the three coolant pipes connected to each other or blocked It can be a valve.

제2냉각수 펌프(420)는 제1냉각라인(302)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 수단이다. 그리고 제2냉각수 펌프(420)는 제1방향전환밸브(410)와 제2방향전환밸브(320) 사이의 제1연결라인(302-1)에 설치되어, 제2냉각수 펌프(420)의 작동에 의해 제2방향전환밸브(320)에서 제1방향전환밸브(410)쪽으로 냉각수가 흐를 수 있다.The second coolant pump 420 is a means for feeding the coolant to circulate the coolant along the first cooling line 302. The second coolant pump 420 is installed in the first connection line 302-1 between the first diverter valve 410 and the second diverter valve 320 to operate the second coolant pump 420. Cooling water may flow from the second direction switching valve 320 toward the first direction switching valve 410.

전장부품(460)은 제1냉각라인(302)에 형성된 합류부(312)와 제1방향전환밸브(410)를 연결하는 제2연결라인(302-2)에 배치되어, 냉각수에 의해 전장부품(460)이 냉각될 수 있다. 또는, 전장부품(460)은 제2방향전환밸브(320)에서 제1방향전환밸브(410)를 연결하는 제1연결라인(302-1)에 배치될 수도 있다. 그리고 전장부품(460)은 인버터, 충전기(OBC; On Board Charger) 등이 될 수 있다.The electrical component 460 is disposed in the second connection line 302-2 connecting the confluence 312 formed in the first cooling line 302 and the first diverter valve 410 to the electrical component by cooling water. 460 may be cooled. Alternatively, the electrical component 460 may be disposed in the first connection line 302-1 connecting the first direction switching valve 410 to the second direction switching valve 320. The electrical component 460 may be an inverter, an on board charger (OBC), or the like.

제3냉각수 펌프(340)는 제1냉각라인(302)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 수단이며, 제3냉각수 펌프(340)는 제2방향전환밸브(320)와 배터리(350)의 사이에 설치되어, 제3냉각수 펌프(340)의 작동에 의해 제3냉각수 펌프(340)에서 배터리(350)쪽으로 냉각수가 흐를 수 있다. 이때, 제3냉각수 펌프(340)는 제2방향전환밸브(320) 우측의 4개의 냉각수 배관이 연결되어 있는 분기부(313)에서 우측으로 연결된 냉각수 라인에 배치될 수 있다.The third coolant pump 340 is a means for conveying the coolant to circulate the coolant along the first cooling line 302, and the third coolant pump 340 is the second directional valve 320 and the battery 350 In between, the coolant may flow from the third coolant pump 340 toward the battery 350 by the operation of the third coolant pump 340. In this case, the third coolant pump 340 may be disposed in the coolant line connected to the right side at the branch portion 313 to which the four coolant pipes on the right side of the second directional valve 320 are connected.

배터리(350)는 차량의 동력원이며, 차량 내 구동 모터(470) 및 전장부품(460)의 구동원이 될 수 있다. 또는 배터리(350)는 연료전지와 연결되어 전기를 저장하는 역할을 하거나, 외부에서 공급되는 전기를 저장하는 역할을 할 수 있다. 그리고 배터리(350)는 냉각수의 유동 방향으로 제3냉각수 펌프(340)의 후방에 배치될 수 있으며, 배터리(350)는 유동되는 냉각수와 열교환되어 냉각될 수 있다.The battery 350 may be a power source of the vehicle and may be a drive source of the driving motor 470 and the electric component 460 in the vehicle. Alternatively, the battery 350 may be connected to the fuel cell to store electricity or to store electricity supplied from the outside. The battery 350 may be disposed at the rear of the third coolant pump 340 in the flow direction of the coolant, and the battery 350 may be cooled by heat exchange with the flowing coolant.

제4열교환기(252)는 분기부(313)에서 아래쪽으로 연결된 냉각수 라인에 배치되어, 분기부(313)와 제5방향전환밸브(330)를 연결하는 제5연결라인(302-5) 상에 배치될 수 있다. 그리하여 제4열교환기(252)에서 냉매와 냉각수가 열교환되어, 냉매에 의해 냉각수가 냉각되거나 반대로 냉매에 의해 냉각수가 가열될 수 있다.The fourth heat exchanger 252 is disposed in the coolant line connected downwardly from the branch portion 313, and is on the fifth connection line 302-5 connecting the branch portion 313 and the fifth direction switching valve 330. Can be placed in. Thus, the coolant and the coolant may be heat-exchanged in the fourth heat exchanger 252, so that the coolant may be cooled by the coolant or vice versa.

제5방향전환밸브(330) 제1냉각라인(302) 상에 설치되어 3개의 냉각수 배관이 제5방향전환밸브(330)에 연결될 수 있다. 제5방향전환밸브(330)는 합류부(312) 우측의 냉각수 배관과 제4열교환기(252)에서 아래쪽으로 연결된 냉각수 배관과 배터리(350)에서 아래쪽으로 연결된 냉각수 배관이 연결될 수 있다. 즉, 제5방향전환밸브(330)에서는 3개의 냉각수 배관이 만나며, 제5방향전환밸브(330)는 3개의 냉각수 배관들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 3방향의 방향전환밸브가 될 수 있다.The fifth direction switching valve 330 may be installed on the first cooling line 302 so that three cooling water pipes may be connected to the fifth direction switching valve 330. The fifth direction switching valve 330 may be connected to the coolant pipe on the right side of the confluence 312 and the coolant pipe connected downward from the fourth heat exchanger 252 and the coolant pipe connected downward from the battery 350. That is, in the fifth directional valve 330, three coolant pipes meet, and the fifth directional valve 330 may be a three-way directional valve in which three coolant pipes may be connected or blocked. Can be.

제2냉각라인(303)은 제7열교환기(370), 제3방향전환밸브(380), 구동 모터(470), 제4냉각수 펌프(360) 및 제4방향전환밸브(390)를 포함할 수 있다.The second cooling line 303 may include a seventh heat exchanger 370, a third diverter valve 380, a drive motor 470, a fourth coolant pump 360, and a fourth diverter valve 390. Can be.

제7열교환기(370)는 냉각수를 냉각시키는 모터 냉각용 라디에이터 역할을 하며, 제7열교환기(370)는 냉각팬(311)에 의해 공랭식으로 냉각될 수 있다.The seventh heat exchanger 370 serves as a radiator for motor cooling to cool the cooling water, and the seventh heat exchanger 370 may be cooled by air cooling with the cooling fan 311.

제3방향전환밸브(380)는 냉각수의 유동 방향으로 제7열교환기(370)의 후방에 설치되어 2개의 냉각수 배관이 제3방향전환밸브(380)에 연결되고, 제1냉각라인(302)과 제3방향전환밸브(380)가 제3연결라인(302-3)으로 연결될 수 있다. 그리하여 제3방향전환밸브(380)는 3개의 냉각수 배관이 만나도록 연결되며, 제3방향전환밸브(380)는 3개의 냉각수 배관들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 3방향의 방향전환밸브가 될 수 있다. 이때, 제3연결라인(303-3)은 일측이 제3방향전환밸브(380)에 연결되고 타측은 분기부(313)에 연결될 수 있다. The third diverter valve 380 is installed at the rear of the seventh heat exchanger 370 in the flow direction of the coolant so that two coolant pipes are connected to the third diverter valve 380, and the first cooling line 302 is provided. And the third direction switching valve 380 may be connected to the third connection line 302-3. Thus, the third direction switching valve 380 is connected so that the three cooling water pipes meet, the third direction switching valve 380 is a three-way direction switching valve that can control the three coolant pipes connected to each other or blocked Can be At this time, one side of the third connection line 303-3 may be connected to the third direction switching valve 380, and the other side thereof may be connected to the branch portion 313.

구동 모터(470) 차량의 구동 수단이며, 배터리(350)로부터 전력을 공급받아 작동될 수 있다. 그리고 구동 모터(470)는 냉각수의 유동 방향으로 제7열교환기(370)의 후방에 배치되어 냉각수와 열교환되어 냉각될 수 있다.The driving motor 470 is a driving means of the vehicle and may be operated by receiving power from the battery 350. In addition, the driving motor 470 may be disposed at a rear side of the seventh heat exchanger 370 in the flow direction of the coolant to exchange heat with the coolant to cool it.

제4냉각수 펌프(360)는 제2냉각라인(303)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 수단이며, 제4냉각수 펌프(360)는 제4방향전환밸브(390)와 구동 모터(470)의 사이에 설치되어, 제4냉각수 펌프(360)의 작동에 의해 구동 모터(470)에서 제7열교환기(370)쪽으로 냉각수가 흐를 수 있다.The fourth coolant pump 360 is a means for conveying the coolant to circulate the coolant along the second cooling line 303, and the fourth coolant pump 360 is the fourth direction switching valve 390 and the driving motor 470. The cooling water may flow from the driving motor 470 toward the seventh heat exchanger 370 by the operation of the fourth cooling water pump 360.

제4방향전환밸브(390)는 냉각수의 유동 방향으로 제4냉각수 펌프(360)의 후방에 설치되어, 2개의 냉각수 배관이 제4방향전환밸브(390)에 연결되고 제1냉각라인(302)과 제4방향전환밸브(390)가 제4연결라인(302-4)으로 연결될 수 있다. 그리하여 제4향전환밸브(390)는 3개의 냉각수 배관이 만나도록 연결되며, 제4방향전환밸브(390)는 3개의 냉각수 배관들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 3방향의 방향전환밸브가 될 수 있다. 이때, 제4연결라인(302-4)은 일측이 제4방향전환밸브(390)에 연결되고 타측은 합류부(312)에 연결될 수 있다. The fourth diverter valve 390 is installed at the rear of the fourth coolant pump 360 in the flow direction of the coolant, so that two coolant pipes are connected to the fourth diverter valve 390 and the first cooling line 302 is provided. And the fourth direction switching valve 390 may be connected to the fourth connection line 302-4. Thus, the fourth diverter valve 390 is connected so that three coolant pipes meet, and the fourth diverter valve 390 is a three-way divert valve capable of controlling a state in which three coolant pipes are connected to or disconnected from each other. Can be At this time, one side of the fourth connection line 302-4 may be connected to the fourth direction switching valve 390, and the other side thereof may be connected to the confluence unit 312.

그리하여 인버터 및 충전기 등의 전장부품(460)이나 배터리(350)에 비해 상대적으로 많은 열이 발생하는 구동 모터(470)를, 제7열교환기(370)를 포함하며 별도의 냉각수가 순환되는 제2냉각라인(303)을 이용해 냉각시키므로, 차량의 냉방 및 난방은 물론 구동 모터를 컨디션에 따라 적정한 온도로 냉각하여 구동 모터의 냉각 성능 및 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.Thus, a second drive motor 470 including a seventh heat exchanger 370, which generates relatively more heat than the electrical component 460 or the battery 350 such as an inverter and a charger, and has a separate cooling water circulated. Since the cooling is performed using the cooling line 303, the cooling and heating efficiency of the driving motor may be improved by cooling the driving motor to an appropriate temperature according to the condition as well as cooling and heating the vehicle.

그리고 공조장치(150)는 공기를 송풍시킬 수 있도록 일측에 송풍기(152)가 설치되어 있으며, 공조장치(150)의 내부에는 온도조절도어(151)가 설치될 수 있다. 또한, 공조장치 내의 증발기에 해당되는 제3열교환기(242) 및 히터코어에 해당되는 제5열교환기(440)는 온도조절도어(151)의 작동에 따라 송풍기(152)에서 토출된 공기가 제3열교환기(242)만을 거친 후 실내로 유입되도록 하거나, 제3열교환기(242)를 거친 후 제5열교환기(440)를 통과하여 실내로 유입될 수 있도록 배치 및 구성될 수 있다.In addition, the air conditioner 150 has a blower 152 installed on one side to blow air, and a temperature control door 151 may be installed inside the air conditioner 150. In addition, the third heat exchanger 242 corresponding to the evaporator in the air conditioner and the fifth heat exchanger 440 corresponding to the heater core are provided with air discharged from the blower 152 according to the operation of the temperature control door 151. After passing through only the three heat exchanger 242, or may be arranged and configured to be introduced into the room after passing through the third heat exchanger 242 to pass through the fifth heat exchanger 440.

이하 앞에서 설명한 열관리 시스템의 작동 모드에 따른 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation according to the operation mode of the thermal management system described above will be described.

1. 실내 냉방 모드에서 제7열교환기에 의한 구동 모터 냉각과 제6열교환기에 의한 전장부품 및 배터리 냉각1.In the indoor cooling mode, the drive motor is cooled by the seventh heat exchanger and the electric parts and batteries are cooled by the sixth heat exchanger.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 냉매 순환라인(200)의 압축기(210)가 작동하여 압축기(210)에서 고온고압의 냉매가 토출된다. 그리고 압축기(210)에서 토출된 냉매는 제1열교환기(220)에서 냉각수와 열교환되어 냉각된다. 이어서 제1열교환기(220)에서 냉각된 냉매는 제2팽창밸브(225)를 바이패스하여 제2열교환기(230)로 유입되며, 냉매는 제2열교환기(230)에서 외부 공기와 열교환되어 냉각된다. 즉, 제1열교환기(220) 및 제2열교환기(230)가 모두 응축기의 역할을 하여 냉매를 응축시킨다. 응축된 냉매는 이후 제1팽창밸브(240)를 통과하면서 교축되어 냉매가 팽창된 후 제3열교환기(242)를 거치면서 공조장치(150)의 송풍기(152)에 의해 송풍되는 공기와 열교환되어 냉매가 증발되면서 공기가 냉각되어, 냉각된 공기를 차량의 실내로 공급하여 실내 냉방이 이루어진다. 제3열교환기(242)에서 증발된 냉매는 어큐뮬레이터(260)를 거쳐 다시 압축기(210)로 유입되며, 상기한 바와 같은 과정을 반복하면서 냉매가 순환된다. 이때, 제3팽창밸브(251)는 냉매의 흐름을 차단하여 제4열교환기(252) 방향으로 냉매가 흐르지 않을 수 있다.Referring to FIG. 1, the compressor 210 of the refrigerant circulation line 200 operates to discharge the refrigerant of high temperature and high pressure from the compressor 210. The refrigerant discharged from the compressor 210 is cooled by heat exchange with the cooling water in the first heat exchanger 220. Subsequently, the refrigerant cooled in the first heat exchanger 220 is introduced into the second heat exchanger 230 by bypassing the second expansion valve 225, and the refrigerant is heat-exchanged with external air in the second heat exchanger 230. Is cooled. That is, both the first heat exchanger 220 and the second heat exchanger 230 serve as a condenser to condense the refrigerant. The condensed refrigerant is then throttled while passing through the first expansion valve 240, and after the refrigerant is expanded, passes through a third heat exchanger 242 to exchange heat with air blown by the blower 152 of the air conditioning device 150. As the refrigerant evaporates, the air is cooled, thereby cooling the room by supplying the cooled air to the interior of the vehicle. The refrigerant evaporated in the third heat exchanger 242 is introduced into the compressor 210 again through the accumulator 260, and the refrigerant is circulated while repeating the above process. In this case, the third expansion valve 251 may block the flow of the refrigerant so that the refrigerant does not flow in the direction of the fourth heat exchanger 252.

한편, 냉각수 순환라인(300)의 냉각수는 제1냉각수 펌프(450), 제2냉각수 펌프(420), 제3냉각수 펌프(340) 및 제4냉각수 펌프(360)의 작동에 의해 순환된다. 여기에서 냉각수 순환라인(300)은 난방라인(301)과 제1냉각라인(302)이 서로 연결되어 냉각수가 유동될 수 있으며, 제2냉각라인(303)은 난방라인(301) 및 제1냉각라인(302)과는 연결이 차단되어 제2냉각라인(303)이 별도의 폐루프를 구성하여 냉각수가 순환될 수 있다.Meanwhile, the coolant of the coolant circulation line 300 is circulated by the operation of the first coolant pump 450, the second coolant pump 420, the third coolant pump 340, and the fourth coolant pump 360. Here, the cooling water circulation line 300 may be connected to the heating line 301 and the first cooling line 302 so that the cooling water may flow, and the second cooling line 303 may be the heating line 301 and the first cooling line. The connection to the line 302 is cut off, so that the second cooling line 303 forms a separate closed loop so that the coolant can be circulated.

이때, 서로 연결되어 냉각수가 연통되는 난방라인(301)과 제1냉각라인(302)은 제1냉각수 펌프(450), 제2냉각수 펌프(420) 및 제3냉각수 펌프(340)의 작동에 의해 냉각수가 순환된다. 그리고 냉각수에 의해 제1열교환기(220)를 통과하는 냉매, 전장부품(460) 및 배터리(350)가 냉각되며, 가열된 냉각수는 제6열교환기(310)에서 냉각팬(311)의 작동에 의해 외부 공기와 열교환되어 냉각될 수 있다. 보다 상세하게는 제1방향전환밸브(410)는 상측과 좌측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 하측과 우측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리고 제2방향전환밸브(320)는 좌측, 하측 및 우측이 모두 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 또한, 제5방향전환밸브(330)는 좌측과 우측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있으며, 상측은 연결이 차단되어 분기부(313)와 제5방향전환밸브(330)를 연결하는 제5연결라인(302-5)에는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다. 그리하여 냉각수는 제1냉각수 펌프(450)에서부터 제1방향전환밸브(410), 전장부품(460), 합류부(312), 제6열교환기(310), 제2방향전환밸브(320), 제2냉각수 펌프(420), 제1방향전환밸브(410), 제1열교환기(220), 냉각수 히터(430) 및 제5열교환기(440)를 차례대로 거쳐 다시 제1냉각수 펌프(450)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다. 그리고 분기부(313), 제3냉각수 펌프(340), 배터리(350) 및 제5방향전환밸브(330)는 전장부품(460)과는 병렬로 연결되어, 제2방향전환밸브(320)에서 분기된 냉각수가 분기부(313), 제3냉각수 펌프(340), 배터리(350) 및 제5방향전환밸브(330)를 차례로 거쳐 합류부(312)에서 전장부품(460)을 통과한 냉각수와 합류되어 다시 제6열교환기(310)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다.In this case, the heating line 301 and the first cooling line 302 which are connected to each other and communicate with the cooling water are operated by the operation of the first cooling water pump 450, the second cooling water pump 420, and the third cooling water pump 340. Cooling water is circulated. The coolant, the electric component 460, and the battery 350 that pass through the first heat exchanger 220 are cooled by the coolant, and the heated coolant is operated by the cooling fan 311 in the sixth heat exchanger 310. It can be cooled by heat exchange with the outside air. More specifically, the first direction switching valve 410 may be connected to the upper side and the left side so that the coolant is circulated and the lower side and the right side are connected to each other so that the coolant can be circulated. In addition, the second direction switching valve 320 is connected to both the left side, the lower side and the right side so that the coolant may be distributed. In addition, the fifth direction switching valve 330 is connected to the left and right sides of each other can be passed through the cooling water, the upper side is disconnected, the fifth connecting the branch portion 313 and the fifth direction switching valve 330 Cooling water may not flow through the connection line 302-5. Thus, the coolant is formed from the first coolant pump 450 to the first diverter valve 410, the electric component 460, the confluence 312, the sixth heat exchanger 310, the second diverter valve 320, and the first diverter valve 320. 2 through the coolant pump 420, the first directional valve 410, the first heat exchanger 220, the coolant heater 430, and the fifth heat exchanger 440, and then back to the first coolant pump 450 The cycle of inflow and circulation is repeated. In addition, the branch 313, the third coolant pump 340, the battery 350, and the fifth diverter valve 330 are connected in parallel with the electric component 460, and thus, in the second diverter valve 320. The branched coolant passes through the electric component 460 at the confluence unit 312 through the branch portion 313, the third coolant pump 340, the battery 350, and the fifth direction switching valve 330. The cycle that is joined and flows back to the sixth heat exchanger 310 is repeated.

또한, 별도의 폐루프를 구성하여 냉각수가 순환되는 제2냉각라인(303)은 제4냉각수 펌프(360)의 작동에 의해 냉각수가 순환되고, 냉각수에 의해 구동 모터(470)가 냉각되며, 제7열교환기(370)를 통과하는 냉각수가 팬(311)의 작동에 의해 외부 공기와 열교환되어 냉각될 수 있다. 보다 상세하게는 제3방향전환밸브(380)는 좌측과 하측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리고 제4방향전환밸브(390)는 좌측과 상측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리하여 냉각수는 제4냉각수 펌프(360)에서부터 제4방향전환밸브(390), 제7열교환기(370), 제3방향전환밸브(380) 및 구동 모터(470)를 차례대로 거쳐 다시 제4냉각수 펌프(360)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다. 이때, 제3방향전환밸브(380)의 상측은 좌측 및 하측과는 연결이 차단되어 제3방향전환밸브(380)와 분기부(313)를 연결하는 제3연결라인(302-3)에는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다. 또한, 제4방향전환밸브(390)의 하측은 좌측 및 상측과는 연결이 차단되어 제4방향전환밸브(390)와 합류부(312)를 연결하는 제4연결라인(302-4)에는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다.In addition, in the second cooling line 303 in which the coolant is circulated by forming a separate closed loop, the coolant is circulated by the operation of the fourth coolant pump 360, and the driving motor 470 is cooled by the coolant. The coolant passing through the seven heat exchangers 370 may be exchanged with the outside air to be cooled by the operation of the fan 311. In more detail, the third direction switching valve 380 is connected to the left side and the lower side to allow the coolant to flow. In addition, the fourth direction switching valve 390 may be connected to the left side and the upper side to allow the coolant to flow. Thus, the coolant is sequentially passed through the fourth coolant pump 360 through the fourth diverter valve 390, the seventh heat exchanger 370, the third diverter valve 380, and the driving motor 470. The cycle that enters and circulates in the pump 360 is repeated. At this time, the upper side of the third direction switching valve 380 is disconnected from the left and the lower side, the cooling water in the third connection line (302-3) connecting the third direction switching valve 380 and the branch portion 313 May not flow. In addition, the lower side of the fourth direction switching valve 390 is disconnected from the left side and the upper side of the fourth connection line (302-4) connecting the fourth direction switching valve 390 and the confluence 312, the coolant May not flow.

2. 실내 난방 모드에서 전장부품, 구동 모터 및 배터리 폐열 회수2. Heat recovery of electric parts, drive motor and battery waste in indoor heating mode

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 난방 모드 시 전장부품, 구동 모터 및 배터리의 폐열을 회수하여 난방에 이용하는 시스템을 나타낸 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a system for recovering waste heat of an electric component, a driving motor, and a battery for heating in an indoor heating mode of the thermal management system according to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 냉매 순환라인(200)은 히트펌프 루프로 작동한다. 냉매 순환라인(200)의 압축기(210)가 작동하여 압축기(210)에서 고온고압의 냉매가 토출되고, 압축기(210)에서 토출된 냉매는 제1열교환기(220)에서 냉각수와 열교환되어 냉각되며, 냉각수는 냉매에 의해 가열된다. 이어서 제1열교환기(220)에서 냉각된 냉매는 제2팽창밸브(225)를 통과하며 교축되어 팽창되며, 제2열교환기(230)로 유입된 냉매는 외부 공기와 열교환되어 증발되어 외부의 열을 흡수한다. 즉, 제1열교환기(220)는 응축기의 역할을 하며, 제2열교환기(230)는 증발기의 역할을 한다. 이후 제2열교환기(230)를 통과한 냉매는 제3팽창밸브(251)를 바이패스하여 제4열교환기(252)로 유입되며, 제4열교환기(252)에서는 냉매가 냉각수와 열교환되어 냉매가 가열되고 냉각수는 냉각된다. 제4열교환기(252)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(260)를 거쳐 다시 압축기(210)로 유입되며, 상기한 바와 같은 과정을 반복하면서 냉매가 순환된다. 이때, 제1팽창밸브(240)는 냉매의 흐름을 차단하여 제3열교환기(242) 방향으로 냉매가 흐르지 않을 수 있다.Referring to FIG. 2, the refrigerant circulation line 200 operates as a heat pump loop. The compressor 210 of the refrigerant circulation line 200 is operated to discharge the refrigerant of high temperature and high pressure from the compressor 210, and the refrigerant discharged from the compressor 210 is cooled by heat exchange with cooling water in the first heat exchanger 220. , The cooling water is heated by the refrigerant. Subsequently, the refrigerant cooled in the first heat exchanger 220 is throttled and expanded through the second expansion valve 225, and the refrigerant introduced into the second heat exchanger 230 is heat-exchanged with the external air to evaporate and heat outside. Absorb it. That is, the first heat exchanger 220 serves as a condenser, and the second heat exchanger 230 serves as an evaporator. Thereafter, the refrigerant passing through the second heat exchanger 230 is introduced into the fourth heat exchanger 252 by bypassing the third expansion valve 251. Is heated and the cooling water is cooled. The refrigerant passing through the fourth heat exchanger 252 is introduced into the compressor 210 again through the accumulator 260, and the refrigerant is circulated while repeating the above process. In this case, the first expansion valve 240 may block the flow of the refrigerant so that the refrigerant does not flow in the direction of the third heat exchanger 242.

한편, 냉각수 순환라인(300)은 난방라인(301)이 폐루프를 형성하여 제1냉각라인(302) 및 제2냉각라인(303)과의 연결이 차단된다. 그리고 제2냉각라인(303)의 일부가 제1냉각라인(302)과 연결되어 냉각수가 연통된다. 이때, 난방라인(301)은 제1냉각수 펌프(450)의 작동에 의해 냉각수가 순환되며 냉매로부터 열을 흡수하여 가열되며, 가열된 냉각수를 이용해 실내를 난방한다. 제1냉각라인(302) 및 이와 연통된 제2냉각라인(303)의 일부는 제2냉각수 펌프(420), 제3냉각수 펌프(340) 및 제4냉각수 펌프(360)의 작동에 의해 냉각수가 순환되며 전장부품(460), 구동 모터(470) 및 배터리(350)의 폐열을 흡수하여 냉각수가 가열된 다음 제4열교환기(252)에서 냉각수의 열을 냉매에 전달하여 냉매가 가열된다. 그리하여 가열된 냉매의 열을 제1열교환기(220)에서 다시 난방라인(301)의 냉각수에 전달하여 난방라인(301)의 냉각수가 가열되어 실내 난방에 이용될 수 있다. 보다 상세하게는 제1방향전환밸브(410)는 상측과 우측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 하측과 좌측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리고 제2방향전환밸브(320)는 우측과 하측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 좌측은 연결이 차단될 수 있다. 또한, 제3방향전환밸브(380)는 상측과 하측이 연결되고 좌측은 연결이 차단될 수 있으며, 제4방향전환밸브(390)도 상측과 하측이 연결되고 좌측은 연결이 차단될 수 있다. 또한, 제5방향전환밸브(330)는 상측, 좌측 및 우측이 모두 연결될 수 있다. 그리하여 난방라인(301)의 냉각수는 제1냉각수 펌프(450)에서부터 제1방향전환밸브(410), 제1열교환기(220), 냉각수 히터(430) 및 제5열교환기(440)를 차례대로 거쳐 다시 제1냉각수 펌프(450)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다. 이때, 제5열교환기(440)를 거치면서 공조장치(150)의 송풍기(152)에 의해 송풍되는 공기와 열교환되어 공기가 가열되어, 승온된 공기를 차량의 실내로 공급하여 실내 난방이 이루어진다. 또한, 제1냉각라인(302) 및 제2냉각라인(303)의 냉각수는 제4열교환기(252)에서부터 분기부(313)로 유동되어 분기부(313)에서 3방향으로 분기되고, 좌측으로 분기된 냉각수는 제2방향전환밸브(320), 제2냉각수 펌프(420), 제1방향전환밸브(410), 전장부품(460), 합류부(312), 제5방향전환밸브(330)를 거쳐 다시 제4열교환기(252)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복되며, 상측으로 분기된 냉각수는 제3방향전환밸브(380), 구동 모터(470), 제4냉각수 펌프(360), 제4방향전환밸브(390), 합류부(312), 제5방향전환밸브(330)를 거쳐 다시 제4열교환기(252)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복되며, 우측으로 분기된 냉각수는 제3냉각수 펌프(340), 배터리(350), 제5방향전환밸브(330)를 거쳐 다시 제4열교환기(252)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다. 여기에서 제2방향전환밸브(320)에 의해 제2방향전환밸브(320)에서부터 제6열교환기(310)를 거쳐 합류부(312)까지에는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다. 또한, 제3방향전환밸브(380)와 제4방향전환밸브(390)에 의해 제3방향전환밸브(380)에서부터 제7열교환기(370)를 거쳐 제4방향전환밸브(390)까지에는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다. 또한, 실내 난방 부하가 클 경우 냉각수 히터(430)를 작동시켜 냉각수를 가열하여 실내 난방에 이용할 수 있다.Meanwhile, in the cooling water circulation line 300, the heating line 301 forms a closed loop so that the connection between the first cooling line 302 and the second cooling line 303 is blocked. A portion of the second cooling line 303 is connected to the first cooling line 302 to communicate the coolant. At this time, the heating line 301 is circulated by the cooling water by the operation of the first cooling water pump 450 is heated by absorbing heat from the refrigerant, and heats the room using the heated cooling water. Part of the first cooling line 302 and the second cooling line 303 in communication with the cooling water is operated by the operation of the second cooling water pump 420, the third cooling water pump 340, and the fourth cooling water pump 360. The coolant is heated by absorbing the waste heat of the electric component 460, the driving motor 470, and the battery 350, and then the coolant is heated by transferring the heat of the coolant to the coolant in the fourth heat exchanger 252. Thus, the heat of the heated refrigerant is transferred from the first heat exchanger 220 back to the cooling water of the heating line 301 so that the cooling water of the heating line 301 may be used for indoor heating. More specifically, the first direction switching valve 410 is connected to each other and the upper side and the right side may be passed through the cooling water and the lower side and the left side may be connected to each other through the cooling water. In addition, the second direction switching valve 320 may be connected to the right side and the lower side, and the coolant may be distributed and the left side may be disconnected. In addition, the third direction switching valve 380 may be connected to the upper side and the lower side and the left side may be disconnected, and the fourth direction switching valve 390 may also be connected to the upper side and the lower side, and the left side may be disconnected. In addition, the fifth direction switching valve 330 may be connected to all of the upper side, left side and right side. Thus, the cooling water of the heating line 301 sequentially turns from the first cooling water pump 450 to the first direction switching valve 410, the first heat exchanger 220, the coolant heater 430, and the fifth heat exchanger 440. After passing through the first coolant pump 450, the cycle is repeated. At this time, heat is exchanged with the air blown by the blower 152 of the air conditioning apparatus 150 while passing through the fifth heat exchanger 440, and the air is heated, thereby supplying the heated air to the interior of the vehicle to perform indoor heating. In addition, the cooling water of the first cooling line 302 and the second cooling line 303 flows from the fourth heat exchanger 252 to the branch portion 313 and branches in three directions from the branch portion 313 to the left side. The branched coolant is the second diverter valve 320, the second coolant pump 420, the first diverter valve 410, the electric component 460, the confluence 312, and the fifth diverter valve 330. The cycle is repeated through the fourth heat exchanger 252 and circulated again, and the coolant branched upward is the third direction switching valve 380, the drive motor 470, the fourth coolant pump 360, and the third coolant pump 360. Through the four-way switching valve 390, the confluence portion 312, the fifth direction switching valve 330 is introduced to the fourth heat exchanger 252 and circulated again, the cooling water branched to the right is the third Through the coolant pump 340, the battery 350, and the fifth direction switching valve 330, the cycle that is introduced into the fourth heat exchanger 252 and circulated again is repeated. Here, the cooling water may not flow from the second direction switching valve 320 to the confluence portion 312 through the sixth heat exchanger 310 by the second direction switching valve 320. In addition, the cooling water is supplied from the third direction switching valve 380 to the fourth direction switching valve 390 through the seventh heat exchanger 370 by the third direction switching valve 380 and the fourth direction switching valve 390. May not flow. In addition, when the indoor heating load is large, the cooling water heater 430 may be operated to heat the cooling water and use it for indoor heating.

3. 실내 난방 모드에서 냉매 순환라인 미작동 시 전장부품 및 구동 모터 폐열 회수3. Heat recovery of electric parts and driving motor waste heat when refrigerant circulation line is not operated in indoor heating mode

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 난방 모드에서 냉매 순환라인을 히트펌프 루프로 작동시키지 않으면서 전장부품 및 구동 모터의 폐열만을 이용해 실내를 난방하는 시스템을 나타낸 구성도이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a system for heating a room using only waste heat of electric components and a driving motor without operating a refrigerant circulation line as a heat pump loop in a room heating mode of a heat management system according to a first embodiment of the present invention. .

도 3을 참조하면, 상기한 바와 같이 실내 난방 모드에서 냉매 순환라인이 작동되지 않으면서 전장부품 및 구동 모터의 폐열만을 이용해 실내를 난방할 때, 즉 냉매 순환라인(200)이 히트펌프 루프로 작동하지 않을 때에는 전장부품 및 구동 모터의 폐열만을 이용해 실내를 난방할 수 있다.Referring to Figure 3, as described above, when the refrigerant circulation line is not operated in the indoor heating mode, only the waste heat of the electrical components and the drive motor to heat the room, that is, the refrigerant circulation line 200 is operated as a heat pump loop If not, the room can be heated using only the waste heat from the electrical components and drive motors.

이때, 냉매 순환라인(200)은 작동하지 않고 냉매가 순환되지 않는다. 그리고 냉각수 순환라인(200)에서는 제1냉각라인(302)의 일부와 제2냉각라인(303)의 일부가 난방라인(301)과 연결되어 냉각수가 순환하면서 전장부품(460)과 구동 모터(470)의 폐열을 흡수한다.At this time, the refrigerant circulation line 200 does not operate and the refrigerant is not circulated. In the cooling water circulation line 200, a part of the first cooling line 302 and a part of the second cooling line 303 are connected to the heating line 301 so that the coolant circulates, the electric component 460 and the driving motor 470. ) Absorbs waste heat.

보다 상세하게는 난방라인(301)과 연통된 제1냉각라인(302)의 일부 및 제2냉각라인(303)의 일부는 제1냉각수 펌프(450) 및 제2냉각수 펌프(420)의 작동에 의해 냉각수가 순환되고, 제3냉각수 펌프(340)는 작동되지 않으며, 제4냉각수 펌프(360)는 작동되지 않아 냉각수가 바이패스 될 수 있다. 제1방향전환밸브(410)는 좌측과 상측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 우측과 하측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리고 제2방향전환밸브(320)는 우측과 하측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 좌측은 연결이 차단될 수 있다. 또한, 제3방향전환밸브(380)는 상측과 하측이 연결되고 좌측은 연결이 차단될 수 있으며, 제4방향전환밸브(390)도 상측과 하측이 연결되고 좌측은 연결이 차단될 수 있다. 또한, 제5방향전환밸브(330)는 좌측의 연결이 차단되고, 상측과 우측은 서로 연결되어 있는 상태가 될 수 있다. 그리하여 난방라인(301)의 냉각수는 제1냉각수 펌프(450)에서부터 제1방향전환밸브(410), 전장부품(460), 합류부(312), 제4방향전환밸브(390), 제4냉각수 펌프(360), 구동 모터(470), 제3방향전환밸브(380), 분기부(313), 제2방향전환밸브(320), 제2냉각수 펌프(420), 제1방향전환밸브(410), 제1열교환기(220), 냉각수 히터(430), 제5열교환기(440)를 차례대로 거쳐 다시 제1냉각수 펌프(450)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다. 이때, 제5열교환기(440)를 거치면서 공조장치(150)의 송풍기(152)에 의해 송풍되는 공기와 열교환되어 공기가 가열되어, 승온된 공기를 차량의 실내로 공급하여 실내 난방이 이루어진다. 여기에서 제2방향전환밸브(320)에서부터 제6열교환기(310)를 거쳐 합류부(312)까지에는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다. 또한, 제3방향전환밸브(380)에서부터 제7열교환기(370)를 거쳐 제4방향전환밸브(390)까지에는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다. 또한, 제5방향전환밸브(330)에 의해 합류부(312)에서부터 제5방향전환밸브(330), 배터리(350), 제3냉각수 펌프(340) 및 분기부(313)까지에도 냉각수가 흐르지 않을 수 있으며, 제5방향전환밸브(330)에서부터 제4열교환기(252) 및 분기부(313)까지에도 냉각수가 흐르지 않을 수 있다. 그리고 냉각 공조장치(150) 내의 제5열교환기(440)를 거치며 송풍기(152)에 의해 송풍되는 공기와 열교환되어 공기가 가열되어, 승온된 공기를 차량의 실내로 공급하여 실내 난방이 이루어진다. 그리하여 봄 또는 가을과 같이 실내 난방 부하가 작을 때에는 냉매 순환라인(200)을 히트펌프 루프로 작동시키지 않으면서, 전장부품(460) 및 구동 모터(470)의 폐열만을 이용해 실내를 용이하게 난방할 수 있다. More specifically, a part of the first cooling line 302 and a part of the second cooling line 303 in communication with the heating line 301 may be used to operate the first coolant pump 450 and the second coolant pump 420. By the coolant is circulated, the third coolant pump 340 is not operated, the fourth coolant pump 360 is not operated and the coolant may be bypassed. The first directional valve 410 is connected to the left and the upper side and the coolant is circulated, and the right and the lower side are connected to each other and the coolant may be circulated. In addition, the second direction switching valve 320 may be connected to the right side and the lower side, and the coolant may be distributed and the left side may be disconnected. In addition, the third direction switching valve 380 may be connected to the upper side and the lower side and the left side may be disconnected, and the fourth direction switching valve 390 may also be connected to the upper side and the lower side, and the left side may be disconnected. In addition, the fifth direction switching valve 330 may be disconnected from the left side, the upper side and the right side may be connected to each other. Thus, the cooling water of the heating line 301 is from the first coolant pump 450 to the first diverter valve 410, the electric component 460, the confluence 312, the fourth diverter valve 390, and the fourth coolant. Pump 360, drive motor 470, the third diverter valve 380, branch 313, the second diverter valve 320, the second coolant pump 420, the first diverter valve 410 ), The first heat exchanger 220, the coolant heater 430, and the fifth heat exchanger 440 are sequentially cycled back to the first coolant pump 450. At this time, heat is exchanged with the air blown by the blower 152 of the air conditioning apparatus 150 while passing through the fifth heat exchanger 440, and the air is heated, thereby supplying the heated air to the interior of the vehicle to perform indoor heating. Here, the cooling water may not flow from the second direction switching valve 320 to the confluence portion 312 through the sixth heat exchanger 310. In addition, the coolant may not flow from the third direction switching valve 380 to the fourth direction switching valve 390 via the seventh heat exchanger 370. In addition, the coolant flows from the confluence portion 312 to the fifth turn valve 330, the battery 350, the third coolant pump 340, and the branch portion 313 by the fifth turn valve 330. The cooling water may not flow from the fifth direction switching valve 330 to the fourth heat exchanger 252 and the branch portion 313. The air is heated by heat exchange with the air blown by the blower 152 through the fifth heat exchanger 440 in the cooling air conditioner 150 to supply the heated air to the interior of the vehicle, thereby heating the room. Therefore, when the indoor heating load is small, such as spring or autumn, the indoor space can be easily heated using only the waste heat of the electric component 460 and the driving motor 470 without operating the refrigerant circulation line 200 as a heat pump loop. have.

<실시예 2><Example 2>

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.4 is a configuration diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 열관리 시스템은 제1실시예와 제2냉각라인(303)만 다르고 나머지는 동일하게 구성될 수 있다. 여기에서 본 발명의 제2실시예에 따른 열관리 시스템의 제2냉각라인(303)은 오일 쿨러(473)를 더 포함하여 이루어지고, 구동 모터(470)는 차량 전방의 휠을 구동하는 전방 모터(471) 및 후방의 휠을 구동하는 후방 모터(472)로 구성될 수 있다. 이때, 오일 쿨러(473)는 제3방향전환밸브(380)와 제4냉각수 펌프(360) 사이에 배치되며, 제7열교환기(370)에서 냉각된 냉각수에 의해 오일 쿨러(473)의 오일이 냉각된다. 그리고 오일 쿨러(473)에는 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)가 병렬로 연결되어, 오일이 순환하면서 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)가 각각 냉각될 수 있다. 또한, 오일 쿨러(473)와 전방 모터(471)를 연결하는 오일 라인과 오일 쿨러(473)와 후방 모터(472)를 연결하는 오일 라인에는 각각 오일 펌프(474)가 설치되어 오일을 순환시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 열관리 시스템은 제1실시예의 제2냉각라인(303)에서 구동 모터(470)를 오일 쿨러(473)로 대체하고, 오일 쿨러(473)에 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)를 연결하여 오일을 순환시켜 모터들을 냉각시키는 것이다. 그리고 본 발명의 제2실시예에 따른 열관리 시스템은 냉방 모드 또는 난방 모드에서 제1실시예와 동일하게 작동될 수 있다. Referring to FIG. 4, the thermal management system according to the second embodiment of the present invention may have the same configuration as that of the first embodiment and the second cooling line 303. Here, the second cooling line 303 of the thermal management system according to the second embodiment of the present invention further includes an oil cooler 473, and the driving motor 470 includes a front motor for driving the wheels in front of the vehicle. 471 and a rear motor 472 for driving the rear wheels. At this time, the oil cooler 473 is disposed between the third directional valve 380 and the fourth coolant pump 360, and the oil of the oil cooler 473 is cooled by the coolant cooled in the seventh heat exchanger 370. Is cooled. The front motor 471 and the rear motor 472 are connected to the oil cooler 473 in parallel so that the front motor 471 and the rear motor 472 may be cooled while the oil circulates. In addition, an oil pump 474 may be installed in an oil line connecting the oil cooler 473 and the front motor 471 and an oil line connecting the oil cooler 473 and the rear motor 472 to circulate oil. have. That is, the thermal management system according to the second embodiment of the present invention replaces the drive motor 470 with the oil cooler 473 in the second cooling line 303 of the first embodiment, and the front motor ( 471) and the rear motor 472 to circulate the oil to cool the motors. And the thermal management system according to the second embodiment of the present invention can operate in the same manner as the first embodiment in the cooling mode or heating mode.

<실시예 3><Example 3>

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a third exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 열관리 시스템은 제1실시예에서 전장부품(460)의 배치만 다르고 나머지는 동일하게 구성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 열관리 시스템에서 전장부품(460)은 제2냉각라인(303)에 설치되어 제3방향전환밸브(380)와 구동 모터(470) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 전장부품(460)은 제2냉각라인(303)을 제외한 다른 부분에는 설치되거나 연결되지 않는다. 그리하여 제2냉각라인(303)을 순환하면서 제7열교환기(370)에서 냉각된 냉각수에 의해 전장부품(460) 및 구동 모터(470)가 냉각될 수 있다. 그리고 본 발명의 제3실시예에 따른 열관리 시스템은 냉방 모드 또는 난방 모드에서 제1실시예와 동일하게 작동될 수 있다. Referring to FIG. 5, the thermal management system according to the third embodiment of the present invention may be configured in the first embodiment only in the arrangement of the electric component 460, and the rest of the thermal management system is the same. That is, as shown in the thermal management system according to the third embodiment of the present invention, the electrical component 460 is installed in the second cooling line 303 between the third direction switching valve 380 and the drive motor 470. Can be arranged. At this time, the electrical component 460 is not installed or connected to any other part except the second cooling line (303). Thus, the electric component 460 and the driving motor 470 may be cooled by the coolant cooled in the seventh heat exchanger 370 while circulating the second cooling line 303. And the thermal management system according to the third embodiment of the present invention can operate in the same manner as the first embodiment in the cooling mode or heating mode.

<실시예 4><Example 4>

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 열관리 시스템의 실내 냉방 모드 시 구동 모터, 전장부품 및 배터리가 냉각되는 시스템을 나타낸 구성도이다.6 is a block diagram illustrating a system in which a driving motor, an electric component, and a battery are cooled in an indoor cooling mode of a thermal management system according to a fourth embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 열관리 시스템은 제3실시예에서 구동 모터(470)를 오일 쿨러(473)로 대체하고, 오일 쿨러(473)에 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)를 연결하여 오일을 순환시켜 모터들을 냉각시키는 것이다. 이외에 나머지는 동일하게 구성될 수 있다. 여기에서 오일 쿨러(473)를 이용해 전방 모터(471)과 후방 모터(472)를 냉각시키는 것은 상기한 제2실시예와 동일하다. 그리고 본 발명의 제4실시예에 따른 열관리 시스템은 냉방 모드 또는 난방 모드에서 제1실시예와 동일하게 작동될 수 있다. Referring to FIG. 6, the thermal management system according to the fourth embodiment of the present invention replaces the drive motor 470 with the oil cooler 473 in the third embodiment, and the front motor 471 and the oil cooler 473 in the third embodiment. The rear motor 472 is connected to circulate oil to cool the motors. In addition, the rest can be configured in the same manner. Here, the cooling of the front motor 471 and the rear motor 472 using the oil cooler 473 is the same as that of the second embodiment. And the thermal management system according to the fourth embodiment of the present invention can operate in the same manner as the first embodiment in the cooling mode or heating mode.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.

150 : 공조장치 151 : 온도조절도어
152 : 송풍기
200 : 냉매 순환라인 210 : 압축기
220 : 제1열교환기(수랭식 응축기) 225 : 제2팽창밸브
230 : 제2열교환기(공랭식 응축기) 240 : 제1팽창밸브
242 : 제3열교환기(증발기) 251 : 제3팽창밸브
252 : 제4열교환기(칠러) 260 : 어큐뮬레이터
300 : 냉각수 순환라인 301 : 난방라인
302 : 제1냉각라인 303 : 제2냉각라인
302-1 : 제1연결라인 302-2 : 제2연결라인
302-3 : 제3연결라인 302-4 : 제4연결라인
302-5 : 제5연결라인
310 : 제6열교환기(전장용 라디에이터)
311 : 냉각팬
312 : 합류부 313 : 분기부
320 : 제2방향전환밸브 330 : 제5방향전환밸브
340 : 제3냉각수 펌프 350 : 배터리
360 : 제4냉각수 펌프
370 : 제7열교환기(모터용 라디에이터)
380 : 제3방향전환밸브 390 : 제4방향전환밸브
410 : 제1방향전환밸브 420 : 제2냉각수 펌프
430 : 냉각수 히터
440 : 제5열교환기(히터 코어)
450 : 제1냉각수 펌프 460 : 전장부품
470 : 구동 모터 471 : 전방 모터
472 : 후방 모터 473 : 오일 쿨러
474 : 오일 펌프
150: air conditioner 151: temperature control door
152 blower
200: refrigerant circulation line 210: compressor
220: first heat exchanger (water cooling condenser) 225: second expansion valve
230: second heat exchanger (air cooling condenser) 240: first expansion valve
242: third heat exchanger (evaporator) 251: third expansion valve
252: fourth heat exchanger (chiller) 260: accumulator
300: cooling water circulation line 301: heating line
302: first cooling line 303: second cooling line
302-1: First connection line 302-2: Second connection line
302-3: third connection line 302-4: fourth connection line
302-5: 5th connection line
310: 6th heat exchanger (electric radiator)
311: cooling fan
312: confluence 313: branch
320: second direction switching valve 330: fifth direction switching valve
340: third coolant pump 350: battery
360: 4th coolant pump
370: 7th heat exchanger (radiator for motor)
380: third direction switching valve 390: fourth direction switching valve
410: first direction switching valve 420: second coolant pump
430 coolant heater
440: fifth heat exchanger (heater core)
450: first coolant pump 460: electrical components
470: drive motor 471: front motor
472: rear motor 473: oil cooler
474: Oil Pump

Claims (18)

압축기(210), 수랭식 응축기(220), 제1팽창밸브(240) 및 증발기(242)를 포함하고, 냉매를 순환시켜 실내를 냉방하는 냉매 순환라인(220);
상기 수랭식 응축기(220)를 통해 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 실내를 난방하는 난방라인(301);
공기 또는 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 배터리(350) 및 전장부품(460)을 냉각시키는 제1냉각라인(302); 및
모터용 라디에이터(370)를 포함하고, 냉각수를 순환시켜 구동 모터(470)를 냉각시키는 제2냉각라인(303);
을 포함하는 열관리 시스템.
A refrigerant circulation line (220) including a compressor (210), a water-cooled condenser (220), a first expansion valve (240), and an evaporator (242), and circulating a refrigerant to cool the room;
Heating line 301 for heating the room by circulating the cooling water heat exchanged with the refrigerant through the water-cooled condenser 220;
A first cooling line 302 for cooling the battery 350 and the electric component 460 by circulating cooling water that is heat-exchanged with air or the refrigerant; And
A second cooling line 303 including a motor radiator 370 and circulating cooling water to cool the driving motor 470;
Thermal management system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1냉각라인(302)과는 별도로 제2냉각라인(303)에 냉각수가 순환되어 상기 구동 모터(370)가 냉각되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
Cooling water is circulated in the second cooling line (303) separately from the first cooling line (302), the thermal management system, characterized in that the drive motor (370) is cooled.
제1항에 있어서,
상기 제2냉각라인(303)은 실내 냉방 모드 또는 실내 난방 모드에 따라 상기 난방라인(301) 및 제1냉각라인(302) 중 어느 하나 이상과 연결되거나 연결이 차단되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
The second cooling line (303) is connected to any one or more of the heating line (301) and the first cooling line (302) in accordance with the indoor cooling mode or room heating mode or the heat management system, characterized in that the connection is blocked.
제3항에 있어서,
상기 실내 냉방 모드 시,
상기 난방라인(301) 및 제1냉각라인(302)은 서로 연결되며, 상기 제2냉각라인(303)은 난방라인(301) 및 제1냉각라인(302)과 연결이 차단되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 3,
In the indoor cooling mode,
The heating line 301 and the first cooling line 302 are connected to each other, the second cooling line 303 is characterized in that the connection to the heating line 301 and the first cooling line 302 is blocked. Thermal management system.
제3항에 있어서,
상기 실내 난방 모드 시,
상기 제2냉각라인(303)의 구동 모터(470)는 난방라인(301) 또는 제1냉각라인(302)과 연결되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 3,
In the indoor heating mode,
The drive motor (470) of the second cooling line (303) is a thermal management system, characterized in that connected to the heating line (301) or the first cooling line (302).
제5항에 있어서,
상기 실내 난방 모드 시,
상기 모터용 라디에이터(370)로는 냉각수의 흐름이 차단되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 5,
In the indoor heating mode,
The motor radiator 370 is a thermal management system, characterized in that the flow of cooling water is blocked.
제1항에 있어서,
상기 제2냉각라인(303)은,
상기 제1냉각라인(302)의 일측에서 분기되어 상기 제2냉각라인(302)과 연결되는 제3연결라인(302-3); 및 상기 제1냉각라인(302)의 타측에서 분기되어 상기 제2냉각라인(303)과 연결되는 제4연결라인(302-4); 을 포함하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
The second cooling line 303 is,
A third connection line 302-3 branched from one side of the first cooling line 302 and connected to the second cooling line 302; And a fourth connection line 302-4 connected to the second cooling line 303 by branching from the other side of the first cooling line 302. Thermal management system comprising a.
제7항에 있어서,
상기 제2냉각라인(303)에는 구동 모터(470)의 일측에 제3방향전환밸브(380)가 설치되고 구동 모터(470)의 타측에 제4방향전환밸브(390)가 설치되어, 상기 제3방향전환밸브(380) 및 제4방향전환밸브(390)에 의해 제2냉각라인(303)의 구동 모터(470)가 제1냉각라인(302)과 연결되거나 연결이 차단되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 7, wherein
The second cooling line 303 is provided with a third direction switching valve 380 on one side of the drive motor 470 and the fourth direction switching valve 390 is installed on the other side of the driving motor 470. The driving motor 470 of the second cooling line 303 is connected to or disconnected from the first cooling line 302 by the three-way switching valve 380 and the fourth direction switching valve 390. Thermal management system.
제1항에 있어서,
상기 제2냉각라인(303)에는 냉각수를 순환시키는 제4냉각수 펌프(360)가 설치된 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
The second cooling line (303) is a thermal management system, characterized in that the fourth cooling water pump 360 for circulating the cooling water is installed.
제1항에 있어서,
상기 냉매 순환라인(200)은,
상기 수랭식 응축기(220)에서 토출된 냉매를 교축 또는 바이패스 시키는 제2팽창밸브(225); 및 상기 제2팽창밸브(225)에서 토출된 냉매를 공기와 열교환하여 상기 제1팽창밸브(240)로 토출하는 공랭식 응축기(230);를 더 포함하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
The refrigerant circulation line 200,
A second expansion valve 225 for throttling or bypassing the refrigerant discharged from the water-cooled condenser 220; And an air-cooled condenser (230) for exchanging the refrigerant discharged from the second expansion valve (225) with air to discharge the refrigerant to the first expansion valve (240).
제1항에 있어서,
상기 수랭식 응축기(220)에서 토출된 냉매를 교축하거나 바이패스 시키거나 흐름을 차단하는 제3팽창밸브(251); 및
상기 제3팽창밸브(251)에서 토출된 냉매를 상기 제1냉각라인(302)의 냉각수와 열교환하는 칠러(252);
를 더 포함하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
A third expansion valve 251 for throttling, bypassing or blocking the flow of the refrigerant discharged from the water-cooled condenser 220; And
A chiller (252) for exchanging the refrigerant discharged from the third expansion valve (251) with the cooling water of the first cooling line (302);
Thermal management system further comprising.
제11항에 있어서,
상기 제1냉각라인(302)은,
상기 배터리(350)와 병렬로 연결되며 칠러(252)를 통과하는 제5연결라인(302-5)을 더 포함하며, 상기 제5연결라인(302-5)은 제5방향전환밸브(330)에 의해 제1냉각라인(302)에 연결되어, 상기 제5방향전환밸브(330)에 의해 제5연결라인(302-5)에 냉각수가 흐르거나 흐름이 차단되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 11,
The first cooling line 302 is,
The battery 350 further includes a fifth connection line 302-5 connected in parallel with the battery 350 and passing through the chiller 252, and the fifth connection line 302-5 is the fifth direction switching valve 330. Is connected to the first cooling line (302) by the heat management system, characterized in that the coolant flows or flow is blocked in the fifth connection line (302-5) by the fifth direction switching valve (330).
제1항에 있어서,
상기 제1냉각라인(302)은 냉각수를 공기로 냉각시키기 위한 전장용 라디에이터(310)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
The first cooling line (302) further comprises a electrical radiator (310) for cooling the cooling water with air.
제1항에 있어서,
상기 난방라인(301)은,
상기 수랭식 응축기(220)를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수와 실내로 유입되는 공기를 열교환하여 가열된 공기를 이용해 실내를 난방하는 히터 코어(440); 및 냉각수의 유동 방향으로 상기 히터 코어(440)의 전방에 배치되어 냉각수를 가열하는 냉각수 히터(430); 를 포함하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
The heating line 301 is,
A heater core 440 for heating the room using the heated air by heat-exchanging the coolant heat exchanged with the refrigerant through the water-cooled condenser 220 and the air introduced into the room; And a coolant heater 430 disposed in front of the heater core 440 in the flow direction of the coolant to heat the coolant. Thermal management system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제2냉각라인(303)은,
상기 모터용 라디에이터(370)와 연결되어 냉각수에 의해 냉각되는 오일 쿨러(473)를 더 포함하고, 상기 구동 모터(470)는 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)를 포함하여 이루어지며,
상기 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)는 각각 오일 쿨러(473)에 연결되어 순환되는 오일에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 1,
The second cooling line 303 is,
It further includes an oil cooler 473 connected to the motor radiator 370 and cooled by the coolant, wherein the drive motor 470 includes a front motor 471 and a rear motor 472,
The front motor (471) and the rear motor (472) are respectively connected to an oil cooler (473) thermal management system, characterized in that cooled by the oil circulated.
압축기(210), 수랭식 응축기(220), 제1팽창밸브(240) 및 증발기(242)를 포함하고, 냉매를 순환시켜 실내를 냉방하는 냉매 순환라인(220);
상기 수랭식 응축기(220)를 통해 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 실내를 난방하는 난방라인(301);
공기 또는 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 배터리(350)를 냉각시키는 제1냉각라인(302); 및
모터용 라디에이터(370)를 포함하고, 냉각수를 순환시켜 구동 모터(470) 및 전장부품(460)을 냉각시키는 제2냉각라인(303);
을 포함하는 열관리 시스템.
A refrigerant circulation line (220) including a compressor (210), a water-cooled condenser (220), a first expansion valve (240), and an evaporator (242), and circulating a refrigerant to cool the room;
Heating line 301 for heating the room by circulating the cooling water heat exchanged with the refrigerant through the water-cooled condenser 220;
A first cooling line 302 for cooling the battery 350 by circulating coolant that is heat-exchanged with air or the refrigerant; And
A second cooling line 303 including a motor radiator 370 and circulating cooling water to cool the driving motor 470 and the electric component 460;
Thermal management system comprising a.
제16항에 있어서,
상기 제1냉각라인(302)과는 별도로 제2냉각라인(303)에 냉각수가 순환되어 구동 모터(470) 및 전장부품(460)이 냉각되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 16,
Cooling water is circulated in the second cooling line (303) separately from the first cooling line (302), the thermal management system, characterized in that the drive motor (470) and the electrical component (460) is cooled.
제16항에 있어서,
상기 제2냉각라인(303)은,
상기 모터용 라디에이터(370)와 연결되어 냉각수에 의해 냉각되는 오일 쿨러(473)를 더 포함하고, 상기 구동 모터(470)는 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)를 포함하여 이루어지며,
상기 전방 모터(471) 및 후방 모터(472)는 각각 오일 쿨러(473)에 연결되어 순환되는 오일에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
The method of claim 16,
The second cooling line 303 is,
It further includes an oil cooler 473 connected to the motor radiator 370 and cooled by the coolant, wherein the drive motor 470 includes a front motor 471 and a rear motor 472,
The front motor (471) and the rear motor (472) are respectively connected to an oil cooler (473) thermal management system, characterized in that cooled by the oil circulated.
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