KR20200054598A - 전기자동차용 면상발열 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차용 면상발열 히터에 관한 것으로서, 판상의 면상발열체; 및 유입구 및 유출구를 구비하고, 면상발열체의 상면 또는 하면에 결합되어 유입구로 유입되는 냉각수가 유출구로 유출되도록 이동경로를 형성하는 수로부;를 포함하며, 수로부는 유입구에서 유출구를 향하여 유로가 길게 형성되도록 지그재그 방향으로 격벽이 형성되고, 격벽의 상측면에 판상으로 형성되는 커버로 용접되어 격벽을 따라 이동하는 냉각수가 누수되는 것을 방지하여 면상발열체로부터 전달되는 열에너지를 최대로 하여 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시킬 수 있다.

Description

전기자동차용 면상발열 히터{Plane heater for electric vehicle}

본 발명은 전기자동차용 면상발열 히터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유입구에서 유출구를 향하여 유로가 길게 형성되도록 지그재그 방향으로 격벽이 형성되고, 격벽의 상측면에 판상으로 형성되는 커버로 용접되어 격벽을 따라 이동하는 냉각수가 누수되는 것을 방지하여 면상발열체로부터 전달되는 열에너지를 최대로 하여 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시킬 수 있는 전기자동차용 면상발열 히터에 관한 것이다.

전기 가열 장치는, 예를 들어, 차량에서 보조 가열원 또는 임시 가열원으로 사용되고 있다. 일반적으로 전기 가열 장치는 열을 발생시키고 발생된 열을 열 전달 매체에 방열시키는 적어도 하나의 전기 가열 유닛을 포함한다. 열 전달 매체는, 예를 들어, 물이나 다른 적합한 열 수송 액체일 수 있다.

전기 가열 유닛은 가열 유닛의 발열량을 제어하는 전자 제어 유닛에 연결될 수 있다. 전자 제어 유닛은, 예컨대 가열 유닛의 전류를 제어하거나 가열 유닛에 인가되는 전압을 제어하는 파워 트랜지스터 또는 반도체 기반 전자회로를 포함할 수 있다. 파워 트랜지스터는, 예컨대 절연 게이트 전극(IGPT)을 구비하는 쌍극성 트랜지스터일 수 있다. 파워 트랜지스터는 가열 요소, 예컨대 가열 저항기에 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 부수적 효과로 전자 제어 유닛은 보통 제어 유닛이 과열되는 것을 방지하기 위해 소멸될 필요가 있는 열을 발생시킨다. 예를 들어, 인가되는 공기를 통해 폐열을 방열시키는 공기 냉각이 제공될 수 있다. 예컨대, 전자 제어 유닛은 공기가 유동할 수 있는 공기 덕트 내부에 위치될 수 있다. 송풍기, 예컨대 팬은 공기 유동을 발생시킬 수 있도록 덕트 내부에 배치될 수 있다. 전자 제어 유닛에 의해 예열된 공기는 희망 온도로 더 가열될 수 있도록 가열 유닛을 더 지나도록 보내질 수 있다. 그 다음, 가열된 공기는 목적지, 예를 들어, 차량의 객실로 보내질 수 있다.

(한국공개특허 제10-2014-0093123호, 2014년 7월 25일)

본 발명의 목적은 유입구에서 유출구를 향하여 유로가 길게 형성되도록 지그재그 방향으로 격벽이 형성되고, 격벽의 상측면에 판상으로 형성되는 커버로 용접되어 격벽을 따라 이동하는 냉각수가 누수되는 것을 방지하여 면상발열체로부터 전달되는 열에너지를 최대로 하여 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시킬 수 있는 전기자동차용 면상발열 히터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 면상발열체를 구비한 전기 자동차용 면상발열 히터는 판상의 면상발열체; 및 유입구 및 유출구를 구비하고, 면상발열체의 상면 또는 하면에 결합되어 유입구로 유입되는 냉각수가 유출구로 유출되도록 이동경로를 형성하는 수로부;를 포함하며, 수로부는 유입구에서 유출구를 향하여 유로가 길게 형성되도록 지그재그 방향으로 격벽이 형성되고, 격벽의 상측면에 판상으로 형성되는 커버로 용접되어 격벽을 따라 이동하는 냉각수가 누수되는 것을 방지하여 면상발열체로부터 전달되는 열에너지를 최대로 하여 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시킬 수 있다.

여기서, 수로부를 따라 이동하는 냉각수의 온도에 따라 면상발열체의 발열량을 실시간으로 조정하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

여기서, 제어부의 작동에 따른 발열되는 열을 발산시킬 수 있는 방열핀을 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 전기자동차용 면상발열 히터는 유입구에서 유출구를 향하여 유로가 길게 형성되도록 지그재그 방향으로 격벽이 형성되고, 격벽의 상측면에 판상으로 형성되는 커버로 용접되어 격벽을 따라 이동하는 냉각수가 누수되는 것을 방지하여 면상발열체로부터 전달되는 열에너지를 최대로 하여 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시켜 히터의 효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 면상발열 히터의 내부 격벽구조를 나타내는 개념 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 면상발열 히터의 유로의 상면에 용접된 상태를 나타내는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 면상발열 히터의 내부 격벽구조를 나타내는 개념 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 면상발열 히터의 유로의 상면에 용접된 상태를 나타내는 개념도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 면상발열 히터는 면상발열체(110), 수로부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.

면상발열체(110)는 면 모양의 열을 내는 물체를 일컫는바, 면상발열체에 부여되는 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 주는 면형태의 발열체를 일컫는다.

특히, 배터리 모듈용 면상발열체는 전달에너지를 이용한 발열체로써 기존 발열체에 비해 효율이 우수할 뿐만 아니라, 발열층이 일정한 패턴형상의 발열부를 포함함으로써 배터리의 온도의 균일성을 확보할 수 있게 했다. 또한, 발열층이 패턴형상의 발열부를 포함함으로써, 배터리의 온도 균일성을 확보할 수 있고, 배터리 내부 전해질의 국부적인 가열로 인한 폭발을 방지할 수 있다.

면상발열체는 배터리 모듈용으로 배터리에 부착되어 발열함으로써 배터리의 구동을 가능하게 할 수 있다. 이와 같이 면상발열체는 자동차 배터리에 적용될 수 있는 것으로, 겨울철 외기에 의해 자동차의 배터리가 포함하는 전해질 온도가 약 -10°C이하까지 떨어져 방전될 수 있으나, 면상발열체는 열전도성 유기물질과 폴리에스테르계 바인더 수지로 구성된 발열층을 포함하여 발열층의 면상발열체의 발열에 의해 외부의 온도 저하와 관계없이 자동차 배터리의 구동이 가능해 지도록 할 수 있다. 본 발명에서는 종래의 면상발열체를 적용할 수 있다.

수로부(120)는 유입구(미표시), 유출구(미표시), 격벽(121) 및 커버(미표시)를 포함하여 구성된다.

유입구는 일측면에 구비되어 냉각수가 유입된다. 유출구는 유입된 냉각수가 유출된다.

수로부(120)는 면상발열체(110)의 상면 또는 하면에 결합되어 유입구로 유입되는 냉각수가 유출구로 유출되도록 이동경로를 형성한다. 이때, 수로부(120)는 유입구에서 유출구를 향하여 유로를 길게 형성하기 위하여 지그재그 방향으로 격벽(121)이 형성된다. 격벽(121)이 없는 경우, 유입구로 유입된 냉각수가 유출구로 유출되는 경로가 짧아지기 때문에 면상발열체(110)로부터 얻을 수 있는 열량이 적어져서 온도변화를 크게 가져올 수 없게 된다.

예를 들어, 격벽(121)이 없는 경우에는 유입구에서 유출구로 나가는 냉각수의 온도 상승이 3℃이 불과하다면, 전술한 격벽을 통해서 유입구에서 유출구로 나가는 유로를 길게 형성할 경우에, 냉각수의 온도 상승을 10℃ 이상이 되도록 하여 면상발열체(110)로부터 전달되는 열에너지를 최대로 하여 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시킬 수 있다.

또한, 커버는 격벽(121)의 상측면에는 부착될 수 있다. 커버는 격벽(121)을 따라 형성된 유로를 완전한 밀폐구조가 되도록 형성함으로서 냉각수가 누수되는 것을 방지함으로써 더욱 효과적으로 면상발열체(110)로부터 전달되는 열에너지가 최대가 되도록 하여 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시킬 수 있다.

제어부는 수로부(120)를 따라 이동하는 냉각수의 온도에 따라 면상발열체(110)의 발열량을 실시간으로 조정할 수 있다. 따라서, 면상발열체(110)의 온도가 급격하게 변화하지 않도록 기설정된 값 이상이 냉각수에 전달되도록 할 수 있다. 제어부의 일측면에는 제어부의 작동에 따른 발열되는 열을 발산할 수 있도록 방열핀을 구비할 수 있으며, 방열핀(미표시)은 발열을 증대시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있는 것으로서, 그 형상이 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

110 : 면상 발열체
120 : 수로부
121 : 격벽

Claims (3)

1. 면상발열체를 구비한 전기 자동차용 면상발열 히터는,
   판상의 면상발열체; 및
   유입구 및 유출구를 구비하고, 상기 면상발열체의 상면 또는 하면에 결합되어 상기 유입구로 유입되는 냉각수가 상기 유출구로 유출되도록 이동경로를 형성하는 수로부;를 포함하며,
   상기 수로부는,
   상기 유입구에서 유출구를 향하여 유로가 길게 형성되도록 지그재그 방향으로 격벽이 형성되고, 상기 격벽의 상측면에 판상으로 형성되는 커버로 용접되어 상기 격벽을 따라 이동하는 냉각수가 누수되는 것을 방지하여 상기 면상발열체로부터 전달되는 열에너지를 최대로 하여 상기 유출구로 유출되는 냉각수의 온도를 증대시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 면상발열 히터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수로부를 따라 이동하는 냉각수의 온도에 따라 상기 면상발열체의 발열량을 실시간으로 조정하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 면상발열 히터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부의 작동에 따른 발열되는 열을 발산시킬 수 있는 방열핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 면상발열 히터.

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