KR20210008673A

KR20210008673A - 차량의 통합 열관리 모듈

Info

Publication number: KR20210008673A
Application number: KR1020190085104A
Authority: KR
Inventors: 이기성
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2021-01-25
Also published as: KR102215292B1

Abstract

전장부품을 냉각하도록 전장부품에 연결된 전장부품회로의 냉각수를 순환시키는 제1펌프; 고전압배터리를 냉각하도록 고전압배터리에 연결된 배터리회로의 냉각수를 순환시키는 제2펌프; 전장부품회로의 냉각수, 배터리회로의 냉각수 및 냉매가 각각 분리된 상태로 유출입되고, 냉매는 냉각수와 열교환되도록 연결된 칠러; 전장부품회로 및 배터리회로의 냉각수가 서로 분리된 상태로 유출입되는 리저버 탱크; 및 리저버 탱크를 통과한 전장부품회로의 냉각수, 칠러를 통과한 전장부품회로의 냉각수, 리저버 탱크를 통과한 배터리회로의 냉각수 및 칠러를 통과한 배터리회로의 냉각수가 각각 유입되는 제1 내지 제4유입구가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되고, 제1펌프 및 제2펌프로 각각 배출되는 제1 내지 제2배출구가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되며, 내부에 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 제1 내지 제4유입구 또는 제1 내지 제2배출구를 개방하거나 폐쇄하는 피스톤이 포함된 컨트롤밸브;를 포함하는 차량의 통합 열관리 모듈이 소개된다.

Description

차량의 통합 열관리 모듈{INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT MODULE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 통합 열관리 모듈에 관한 것으로, 전장부품회로 및 배터리회로의 냉각수 유동을 하나의 컨트롤밸브를 이용하여 동시에 제어하는 열관리 모듈에 관한 것이다.

최근 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 위해 사회적 이슈로 대두되고 있는 것이 전기자동차이다. 전기자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없고, 소음이 아주 작으며, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높은 장점이 있어 친환경 자동차로 각광받고 있다.

이런 전기자동차를 구현함에 있어 핵심기술은 배터리 모듈과 관련한 기술이며, 최근 배터리의 경량, 소형화, 짧은 충전시간 등에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다. 그러나 구동 중 발생하는 열과 외부의 온도변화에 의해 최적의 온도환경에서 사용하기 어려운 실정이다.

최근 이러한 배터리의 냉난방 시스템을 차량의 실내 공조를 위한 공조 시스템과 통합하여 운용하는 통합열관리 시스템을 구축하였다. 다만, 종래 기술에 따르면, 배터리를 냉각하는 배터리회로와 전장부품을 냉각하는 전장부품회로의 냉각수 유동을 각각에 포함된 밸브로 제어함에 따라 부품 수가 증가되고, 이에 따른 제어가 복잡해지는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1448656 B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하나로 통합된 리저버 탱크 및 칠러에서 각각 유입된 전장부품회로와 배터리회로의 냉각수를 선택적으로 유동시키는 컨트롤밸브가 포함된 차량의 통합 열관리 모듈을 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 통합 열관리 모듈은 전장부품을 냉각하도록 전장부품에 연결된 전장부품회로의 냉각수를 순환시키는 제1펌프; 고전압배터리를 냉각하도록 고전압배터리에 연결된 배터리회로의 냉각수를 순환시키는 제2펌프; 전장부품회로의 냉각수, 배터리회로의 냉각수 및 냉매가 각각 분리된 상태로 유출입되고, 냉매는 냉각수와 열교환되도록 연결된 칠러; 전장부품회로 및 배터리회로의 냉각수가 서로 분리된 상태로 유출입되는 리저버 탱크; 및 리저버 탱크를 통과한 전장부품회로의 냉각수, 칠러를 통과한 전장부품회로의 냉각수, 리저버 탱크를 통과한 배터리회로의 냉각수 및 칠러를 통과한 배터리회로의 냉각수가 각각 유입되는 제1 내지 제4유입구가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되고, 제1펌프 및 제2펌프로 각각 배출되는 제1 내지 제2배출구가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되며, 내부에 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 제1 내지 제4유입구 또는 제1 내지 제2배출구를 개방하거나 폐쇄하는 피스톤이 포함된 컨트롤밸브;를 포함한다.

컨트롤밸브는 전자 코일에 의해 피스톤이 슬라이딩되는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

리저버 탱크에는, 전장부품회로의 제1라디에이터를 통과한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제1유입구로 배출되는 제1리저버파트 및 배터리회로의 제2라디에이터를 통과한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제3유입구로 배출되는 제2리저버파트가 포함될 수 있다.

칠러에는, 전장부품회로의 제1라디에이터를 바이패스한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제2유입구로 배출되는 제1냉각유로 및 배터리회로의 제2라디에이터를 바이패스한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제4유입구로 배출되는 제2냉각유로가 포함될 수 있다.

제1유입구 및 제2유입구는 컨트롤밸브의 일측에서 인접하게 배치되고, 제1배출구는 제1유입구와 제2유입구 사이에 배치되며, 제3유입구 및 제4유입구는 컨트롤밸브의 타측에서 인접하게 배치되며, 제2배출구는 제3유입구와 제4유입구 사이에 배치될 수 있다.

피스톤에는 제1격벽, 제2격벽 및 제3격벽이 형성되고, 피스톤의 내부는 제1격벽과 제2격벽 사이에 형성된 제1공간 및 제2격벽과 제3격벽 사이에 형성된 제2공간으로 분리될 수 있다.

피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제1위치에 위치되는 제1모드에서는, 제1유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제2배출구는 제3격벽에 의해 차단될 수 있다.

피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제2위치에 위치되는 제2모드에서는, 제1유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제3유입구와 제2배출구가 제2공간을 통해 연통될 수 있다.

피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제3위치에 위치되는 제3모드에서는, 제1유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제4유입구와 제2배출구가 피스톤의 외부에서 연통될 수 있다.

피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제4위치에 위치되는 제4모드에서는, 제2유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제4유입구와 제2배출구가 제2공간을 통해 연통될 수 있다.

제4모드에서, 제2펌프는 배터리회로의 냉각수가 순환되지 않도록 구동이 정지될 수 있다.

본 발명의 차량의 통합 열관리 모듈에 따르면, 하나로 통합된 리저버 탱크 및 칠러에서 각각 유입된 전장부품회로와 배터리회로의 냉각수를 단일의 컨트롤밸브로 제어함으로써 부품 수가 감소되어 제조원가가 절감되는 효과를 갖는다.

또한, 하나의 컨트롤밸브를 제어하여 전장부품회로 및 배터리회로의 냉각수 유동을 동시에 제어함으로써 제어의 단순화를 도모할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 모듈의 정면도 및 측면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 모듈이 포함된 통합 열관리 회로를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 모듈의 모드별 컨트롤밸브의 위치를 도시한 것이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 모듈의 정면도 및 측면도를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 모듈이 포함된 통합 열관리 회로를 도시한 것이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 모듈은 전장부품(110)을 냉각하도록 전장부품(110)에 연결된 전장부품회로(100)의 냉각수를 순환시키는 제1펌프(10); 고전압배터리(210)를 냉각하도록 고전압배터리(210)에 연결된 배터리회로(200)의 냉각수를 순환시키는 제2펌프(20); 전장부품회로(100)의 냉각수, 배터리회로(200)의 냉각수 및 냉매가 각각 분리된 상태로 유출입되고, 냉매는 냉각수와 열교환되도록 연결된 칠러(40); 전장부품회로(100) 및 배터리회로(200)의 냉각수가 서로 분리된 상태로 유출입되는 리저버 탱크(30); 및 리저버 탱크(30)를 통과한 전장부품회로(100)의 냉각수, 칠러(40)를 통과한 전장부품회로(100)의 냉각수, 리저버 탱크(30)를 통과한 배터리회로(200)의 냉각수 및 칠러(40)를 통과한 배터리회로(200)의 냉각수가 각각 유입되는 제1 내지 제4유입구(1,2,3,4)가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되고, 제1펌프(10) 및 제2펌프(20)로 각각 배출되는 제1 내지 제2배출구(1',2')가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되며, 내부에 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 제1 내지 제4유입구(1,2,3,4) 또는 제1 내지 제2배출구(1',2')를 개방하거나 폐쇄하는 피스톤(60)이 포함된 컨트롤밸브(50);를 포함한다.

차량에는 각종 발열기구가 장착되는데, 모터와 인버터 등을 포함하는 전장부품(110), 고전압배터리(210) 및 차량의 실내공조장치 등이 이에 해당한다. 이들은 각각 서로 다른 온도구간으로 관리가 필요하며, 가동 시점도 달라 이를 독립적으로 구현할 수 있다.

전장부품회로(100)는 내부의 냉각수로 전장부품(110)을 냉각하는 회로로, 전장부품(110)에 인접하게 배치된 전장부품(110)코어에 냉각수를 순환시킴으로써 전장부품(110)을 냉각시킬 수 있다. 전장부품회로(100)에는 외부 공기와 열교환되도록 외부에 노출된 제1라디에이터(120)가 포함될 수 있다.

제1펌프(10)는 전장부품회로(100)에 연결되고, 전장부품회로(100) 내부의 냉각수를 순환시키도록 구동될 수 있다.

배터리회로(200)는 전장부품회로(100)와 별도로 분리되고, 배터리회로(200)는 내부에 냉각수가 유동되고, 고전압배터리(210)코어와 연결되어 고전압배터리(210)와 열교환을 통하여 고전압배터리(210)를 냉각시킬 수 있다. 배터리회로(200)에는 외부 공기와 열교환되도록 외부에 노출된 제2라디에이터(220)가 포함될 수 있다.

제2펌프(20)는 배터리회로(200)에 연결되고, 배터리회로(200) 내부의 냉각수를 순환시키도록 구동될 수 있다.

칠러(40)는 전장부품회로(100)의 냉각수와 배터리회로(200)의 냉각수가 서로 분리된 상태로 유출입되고, 칠러(40)는 각각의 냉각수와 열교환되도록 연결될 수 있다. 즉, 칠러(40)는 전장부품회로(100) 또는 배터리회로(200)의 폐열을 냉매를 통해 회수할 수 있다.

칠러(40)와 연결된 냉매유동라인(300)은 내부에 냉매가 유동되고, 공조냉각수라인(400)과 열교환되도록 연결될 수 있다. 공조냉각수라인(400)은 내부에 냉각수가 유동되고, 실내 공조용 가열코어(430)와 연결될 수 있다. 실내 공조용 가열코어(430)를 통과하면서 가열된 공기가 공기블로워를 통해 차량의 실내로 유동될 수 있다. 공조냉각수라인(400)에는 공조냉각수펌프(410) 및 수가열히터(420)가 더 마련될 수 있다. 공조냉각수라인(400)은 냉각수밸브(440)를 통하여 배터리라인(200)에 연결될 수 있다.

추가로, 냉매유동라인(300)에는 컴프레서(320), 공냉컨덴서(310), 수냉컨덴서(330) 및 실내 공조용 냉각코어(340)의 구성이 포함될 수 있다. 냉매는 실내 공조용 냉각코어(340) 또는 칠러(40)를 통하여 열을 흡수하고, 컴프레서(320)에 의해 가압된 상태로 수냉컨덴서(330)를 통하여 공조냉각수라인(400)과 열교환할 수 있다.

리저버 탱크(30)는 전장부품회로(100)의 냉각수와 배터리회로(200)의 냉각수가 서로 분리된 상태로 유출입될 수 있다. 즉, 리저버 탱크(30)는 각각의 냉각수가 혼합되지 않게 별도로 유출입되도록 내부가 분리될 수 있다.

칠러(40)는 리저버 탱크(30)와 일체로 연결되도록 직접적 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 칠러(40)는 리저버 탱크(30)의 상부에 위치되도록 결합될 수 있다. 리저버 탱크(30)에는 냉각수 보충을 위해 개방 가능한 주입구(31)가 상부에 형성될 수 있다.

칠러(40)는 리저버 탱크(30)에 인접하게 위치되어 리저버 탱크(30)에 고정될 수 있다. 밸브 및 펌프들은 리저버 탱크(30) 및 칠러(40)의 하부에 위치될 수 있다.

컨트롤밸브(50)는 전장부품회로(100)와 배터리회로(200)에 리저버 탱크(30)를 통과한 냉각수와 칠러(40)를 통과한 냉각수를 선택적으로 유동시키도록 조절할 수 있다.

종래에는 전장부품회로(100)의 제1밸브는 3-Way 밸브이면서 칠러(40)의 냉각수 및 리저버 탱크(30)의 냉각수가 선택적으로 전장부품(110)으로 도입되도록 조절하며, 배터리회로(200)의 제2밸브는 3-Way 밸브이면서 칠러(40)의 냉각수 및 리저버 탱크(30)의 냉각수가 선택적으로 고전압배터리(210)로 도입되도록 조절하였다.

즉, 3-Way 밸브를 전장부품회로(100)와 배터리회로(200)에 각각 마련함으로써 별도로 제어하였다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤밸브(50)는 내부에 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 제1 내지 제4유입구(1,2,3,4) 또는 제1 내지 제2배출구(1',2')를 개방하거나 폐쇄하는 피스톤(60)이 포함되어 전장부품회로(100)와 배터리회로(200)의 냉각수 유동을 동시에 조절할 수 있다.

구체적으로, 컨트롤밸브(50)의 제1 내지 제4유입구(1,2,3,4)는 각각 리저버 탱크(30)를 통과한 전장부품회로(100)의 냉각수, 칠러(40)를 통과한 전장부품회로(100)의 냉각수, 리저버 탱크(30)를 통과한 배터리회로(200)의 냉각수 및 칠러(40)를 통과한 배터리회로(200)의 냉각수가 각각 유입되도록 리저버 탱크(30) 또는 칠러(40)와 연결될 수 있다.

또한, 컨트롤밸브(50)의 제1 내지 제2배출구(1',2')는 제1펌프(10) 및 제2펌프(20)로 각각 연결될 수 있다.

제1 내지 제4유입구(1,2,3,4)는 각각 컨트롤밸브(50)의 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되며, 제1 내지 제2배출구(1',2')는 각각 컨트롤밸브(50)의 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되어 피스톤(60)의 슬라이딩에 의해 각각의 개폐가 제어될 수 있다.

이에 따라, 하나의 컨트롤밸브(50)로 전장부품회로(100) 및 배터리회로(200)를 동시에 제어함으로써 필요에 따라 폐열을 회수하여 열관리 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.

일 실시예로, 컨트롤밸브(50)는 전자 코일에 의해 피스톤(60)이 슬라이딩되는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

즉, 컨트롤밸브(50)의 외부에 위치된 액추에이터(51)는 전자 코일이고, 전자 코일에 작용하는 전자기력에 의해 피스톤(60)의 위치를 제어할 수 있다.

구체적으로, 리저버 탱크(30)에는, 전장부품회로(100)의 제1라디에이터(120)를 통과한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브(50)의 제1유입구(1)로 배출되는 제1리저버파트 및 배터리회로(200)의 제2라디에이터(220)를 통과한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브(50)의 제3유입구(3)로 배출되는 제2리저버파트가 포함될 수 있다.

리저버 탱크(30)의 내부 공간은 별도의 격벽으로 분리될 수 있고, 격벽에 의해 제1리저버파트 및 제2리저버파트가 서로 분리되도록 구획될 수 있다.

리저버 탱크(30)의 제1리저버파트에는 제1라디에이터(120)에서 냉각된 냉각수가 유입되고, 제1리저버파트에 저장된 냉각수는 컨트롤밸브(50)의 제1유입구(1)로 배출될 수 있다.

리저버 탱크(30)의 제2리저버파트에는 제2라디에이터(220)에서 냉각된 냉각수가 유입되고, 제2리저버파트에 저장된 냉각수는 컨트롤밸브(50)의 제3유입구(3)로 배출될 수 있다.

칠러(40)에는, 전장부품회로(100)의 제1라디에이터(120)를 바이패스한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브(50)의 제2유입구(2)로 배출되는 제1냉각유로 및 배터리회로(200)의 제2라디에이터(220)를 바이패스한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브(50)의 제4유입구(4)로 배출되는 제2냉각유로가 포함될 수 있다.

즉, 칠러(40)에 유입되는 냉각수는 제1라디에이터(120) 또는 제2라디에이터(220)를 바이패스하여 전장부품(110) 또는 고전압배터리(210)에 의해 가열된 상태일 수 있다. 칠러(40)를 통과하여 폐열이 회수된 전장부품회로(100) 또는 배터리회로(200)의 냉각수는 컨트롤밸브(50)의 제2유입구(2) 또는 제4유입구(4)로 배출될 수 있다.

이에 따라, 컨트롤밸브(50)가 제1 내지 제4유입구(1,2,3,4)의 개도를 조절함으로써 선택적인 칠러(40)의 폐열 회수가 가능한 효과를 갖는다.

제1유입구(1) 및 제2유입구(2)는 컨트롤밸브(50)의 일측에서 인접하게 배치되고, 제1배출구(1')는 제1유입구(1)와 제2유입구(2) 사이에 배치되며, 제3유입구(3) 및 제4유입구(4)는 컨트롤밸브(50)의 타측에서 인접하게 배치되며, 제2배출구(2')는 제3유입구(3)와 제4유입구(4) 사이에 배치될 수 있다.

일 실시예로, 제1 내지 제4 유입구는 컨트롤밸브(50)의 길이 방향을 따라 순서대로 형성될 수 있고, 제1배출구(1')는 제1 내지 제2유입구(2)에서 유입된 냉각수가 배출되도록 컨트롤밸브(50)의 길이 방향으로 제1유입구(1)와 제2유입구(2) 사이에 위치되며, 제2배출구(2')는 제3 내지 제4유입구(3,4)에서 유입된 냉각수가 배출되도록 컨트롤밸브(50)의 길이 방향으로 제3유입구(3)와 제4유입구(4) 사이에 위치될 수 있다.

또한, 피스톤(60)에는 제1격벽(61), 제2격벽(62) 및 제3격벽(63)이 형성되고, 피스톤(60)의 내부는 제1격벽(61)과 제2격벽(62) 사이에 형성된 제1공간(미도시) 및 제2격벽(62)과 제3격벽(63) 사이에 형성된 제2공간(미도시)으로 분리될 수 있다.

즉, 컨트롤밸브(50)의 내부에서 길이 방향으로 슬라이딩되는 피스톤(60)의 내부에 제1공간(미도시) 및 제2공간(미도시)이 형성되고, 제1공간(미도시)은 제1격벽(61)과 제2격벽(62)에 의해 구획되고, 제2공간(미도시)은 제2격벽(62)과 제3격벽(63)에 의해 구획될 수 있다.

제1공간(미도시) 및 제2공간(미도시)은 제1 내지 제4유입구(1,2,3,4) 및 제1 내지 제2배출구(1',2')가 이격된 거리 또는 이들 각각의 크기에 따라 길이가 설정될 수 있고, 제1 내지 제3격벽(63)의 길이(두께) 또한 제1 내지 제4유입구(1,2,3,4) 및 제1 내지 제2배출구(1',2')가 이격된 거리 또는 이들 각각의 크기에 따라 설정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 모듈의 모드별 컨트롤밸브(50)의 위치를 도시한 것이다.

도 4를 더 참조하면, 피스톤(60)이 컨트롤밸브(50)의 내부에서 제1위치에 위치되는 제1모드에서는, 제1유입구(1)와 제1배출구(1')가 제1공간(미도시)을 통해 연통되고, 제2배출구(2')는 제3격벽(63)에 의해 차단될 수 있다.

피스톤(60)은 제1위치에서 제1유입구(1)가 제1격벽(61)과 제2격벽(62)의 사이에 위치될 수 있다. 제2유입구(2) 또는 제3유입구(3)는 제2격벽(62) 또는 제3격벽(63)에 의해 차단되거나, 제2공간(미도시)을 통해 서로 연결될 수 있다.

제1모드는 전장부품회로(100)에서 전장부품(110)에 의해 가열된 냉각수가 제1라디에이터(120)에 의해 냉각되도록 순환시키는 모드이고, 제2배출구(2')는 제3격벽(63)에 의해 차단됨으로써 제2펌프(20)에 의한 배터리회로(200)의 냉각수 순환이 차단될 수 있다.

피스톤(60)이 컨트롤밸브(50)의 내부에서 제2위치에 위치되는 제2모드에서는, 제1유입구(1)와 제1배출구(1')가 제1공간(미도시)을 통해 연통되고, 제3유입구(3)와 제2배출구(2')가 제2공간(미도시)을 통해 연통될 수 있다.

피스톤(60)은 제2위치에서 제1위치와 같이 제1유입구(1)가 제1격벽(61)과 제2격벽(62)의 사이에 위치될 수 있다. 다만, 제3유입구(3)와 제2배출구(2')가 제2공간(미도시)을 통해 연통되도록 제3유입구(3) 및 제2배출구(2')는 피스톤(60)의 제2위치에서 제2격벽(62)과 제3격벽(63) 사이에 위치될 수 있다.

제2모드는 전장부품회로(100)에서 전장부품(110)에 의해 가열된 냉각수가 제1라디에이터(120)에 의해 냉각되도록 순환시킴과 동시에, 고전압배터리(210)에 의해 가열된 냉각수가 제2라디에이터(220)에 의해 냉각되도록 순환시킬 수 있다.

제1모드 및 제2모드는 모두 칠러(40)를 통한 폐열 회수를 이용하지 않는 운전모드일 수 있다.

피스톤(60)이 컨트롤밸브(50)의 내부에서 제3위치에 위치되는 제3모드에서는, 제1유입구(1)와 제1배출구(1')가 제1공간(미도시)을 통해 연통되고, 제4유입구(4)와 제2배출구(2')가 피스톤(60)의 외부에서 연통될 수 있다.

피스톤(60)은 제3위치에서 제2위치 및 제1위치와 같이 제1유입구(1)가 제1격벽(61)과 제2격벽(62)의 사이에 위치될 수 있다. 또한, 제4유입구(4)는 제3격벽(63)에 인접한 피스톤(60)의 외부에서 제2배출구(2')와 연통될 수 있고, 제3격벽(63)은 제2유입구(2) 및 제3유입구(3)를 차단할 수 있다.

제3모드는 전장부품회로(100)에서 전장부품(110)에 의해 가열된 냉각수가 제1라디에이터(120)에 의해 냉각되도록 순환시킴과 동시에, 고전압배터리(210)에 의해 가열된 냉각수가 칠러(40)로 유입되어 냉매로 폐열을 회수할 수 있다. 즉, 제3모드는 고전압배터리(210)의 폐열을 회수하는 모드일 수 있다.

피스톤(60)이 컨트롤밸브(50)의 내부에서 제4위치에 위치되는 제4모드에서는, 제2유입구(2)와 제1배출구(1')가 제1공간(미도시)을 통해 연통되고, 제4유입구(4)와 제2배출구(2')가 제2공간(미도시)을 통해 연통될 수 있다.

피스톤(60)은 제4위치에서 제1격벽(61)이 제1유입구(1)를 차단할 수 있고, 제1격벽(61)과 제2격벽(62) 사이의 제1공간(미도시)을 통해 제2유입구(2)와 제1배출구(1')가 연통될 수 있다. 또한, 제3유입구(3)는 제2격벽(62)에 의해 차단될 수 있고, 제2격벽(62)과 제3격벽(63) 사이의 제2공간(미도시)을 통해 제4유입구(4)와 제2배출구(2')가 연통될 수 있다.

특히, 제4모드에서, 제2펌프(20)는 배터리회로(200)의 냉각수가 순환되지 않도록 구동이 정지될 수 있다.

즉, 제4모드는 전장부품(110)에 의해 가열된 냉각수가 칠러(40)를 통과하도록 조절하는 운전 모드로, 전장부품(110)의 폐열을 냉매로 회수할 수 있다. 제2펌프(20)를 구동하는 경우에는 배터리회로(200)의 칠러(40)를 통과한 냉각수가 제2펌프(20)로 유입될 수 있으나, 냉매가 전장부품회로(100)의 냉각수 및 배터리회로(200)의 냉각수와 동시에 열교환되는 경우에는 열교환 효율이 오히려 감소될 수 있다.

따라서, 제4모드에서 제2펌프(20)의 구동을 정지하여 냉각수 순환을 차단함으로써 열교환효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 제1펌프 20 : 제2펌프
30 : 리저버 탱크 40 : 칠러
50 : 컨트롤밸브

Claims

전장부품을 냉각하도록 전장부품에 연결된 전장부품회로의 냉각수를 순환시키는 제1펌프;
고전압배터리를 냉각하도록 고전압배터리에 연결된 배터리회로의 냉각수를 순환시키는 제2펌프;
전장부품회로의 냉각수, 배터리회로의 냉각수 및 냉매가 각각 분리된 상태로 유출입되고, 냉매는 냉각수와 열교환되도록 연결된 칠러;
전장부품회로 및 배터리회로의 냉각수가 서로 분리된 상태로 유출입되는 리저버 탱크; 및
리저버 탱크를 통과한 전장부품회로의 냉각수, 칠러를 통과한 전장부품회로의 냉각수, 리저버 탱크를 통과한 배터리회로의 냉각수 및 칠러를 통과한 배터리회로의 냉각수가 각각 유입되는 제1 내지 제4유입구가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되고, 제1펌프 및 제2펌프로 각각 배출되는 제1 내지 제2배출구가 길이 방향으로 서로 이격된 위치에 각각 형성되며, 내부에 길이 방향을 따라 슬라이딩되면서 제1 내지 제4유입구 또는 제1 내지 제2배출구를 개방하거나 폐쇄하는 피스톤이 포함된 컨트롤밸브;를 포함하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 1에 있어서,
컨트롤밸브는 전자 코일에 의해 피스톤이 슬라이딩되는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 1에 있어서,
리저버 탱크에는, 전장부품회로의 제1라디에이터를 통과한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제1유입구로 배출되는 제1리저버파트 및 배터리회로의 제2라디에이터를 통과한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제3유입구로 배출되는 제2리저버파트가 포함된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 1에 있어서,
칠러에는, 전장부품회로의 제1라디에이터를 바이패스한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제2유입구로 배출되는 제1냉각유로 및 배터리회로의 제2라디에이터를 바이패스한 냉각수가 유입되고 컨트롤밸브의 제4유입구로 배출되는 제2냉각유로가 포함된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 1에 있어서,
제1유입구 및 제2유입구는 컨트롤밸브의 일측에서 인접하게 배치되고, 제1배출구는 제1유입구와 제2유입구 사이에 배치되며,
제3유입구 및 제4유입구는 컨트롤밸브의 타측에서 인접하게 배치되며, 제2배출구는 제3유입구와 제4유입구 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 5에 있어서,
피스톤에는 제1격벽, 제2격벽 및 제3격벽이 형성되고, 피스톤의 내부는 제1격벽과 제2격벽 사이에 형성된 제1공간 및 제2격벽과 제3격벽 사이에 형성된 제2공간으로 분리된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 6에 있어서,
피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제1위치에 위치되는 제1모드에서는, 제1유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제2배출구는 제3격벽에 의해 차단되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 6에 있어서,
피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제2위치에 위치되는 제2모드에서는, 제1유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제3유입구와 제2배출구가 제2공간을 통해 연통되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 6에 있어서,
피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제3위치에 위치되는 제3모드에서는, 제1유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제4유입구와 제2배출구가 피스톤의 외부에서 연통되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 6에 있어서,
피스톤이 컨트롤밸브의 내부에서 제4위치에 위치되는 제4모드에서는, 제2유입구와 제1배출구가 제1공간을 통해 연통되고, 제4유입구와 제2배출구가 제2공간을 통해 연통되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.
청구항 10에 있어서,
제4모드에서, 제2펌프는 배터리회로의 냉각수가 순환되지 않도록 구동이 정지되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 모듈.