KR20220042669A - 냉각수 제어 모듈 - Google Patents

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KR20220042669A KR1020200125745A KR20200125745A KR20220042669A KR 20220042669 A KR20220042669 A KR 20220042669A KR 1020200125745 A KR1020200125745 A KR 1020200125745A KR 20200125745 A KR20200125745 A KR 20200125745A KR 20220042669 A KR20220042669 A KR 20220042669A
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정성우
최정범
한정완
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김도현
김연호
김재연
정호영
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한온시스템 주식회사
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한온시스템이에프피코리아 주식회사
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Abstract

본 발명의 냉각수 제어 모듈은 냉각수 입구, 냉각수 출구, 내부 유로 및 펌프 장착부가 형성된 통합 하우징; 상기 통합 하우징의 내부에 구비되어 냉각수의 이송방향을 전환시키는 방향전환밸브; 상기 통합 하우징의 펌프 장착부들에 결합된 복수의 냉각수 펌프; 상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 방향전환밸브에 연결되어 방향전환밸브를 구동시키는 구동 모터부; 및 상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 복수의 냉각수 펌프 및 구동부에 연결된 제어기; 를 포함하여 이루어져, 냉각 시스템을 구성하는 부품수와 작업 공수 감소, 모듈화를 통한 장착 편의성 증대, 냉각수 펌프의 부하 감소 및 부품 결합의 확장성을 증가시킬 수 있는 냉각수 제어 모듈에 관한 것이다.

Description

냉각수 제어 모듈 {Coolant control module}
본 발명은 친환경 자동차에서 냉방 및 난방 등의 용도로 사용되는 다양한 부품들 통합하여 연결할 수 있는 냉각수 제어 모듈에 관한 것이다.
최근 에너지 효율 및 환경오염 문제로 인해 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있다.
친환경 자동차는 크게 배터리 또는 연료전지를 에너지원으로 하는 전기자동차 또는 수소자동차와, 엔진과 배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차 등으로 구분되며, 이와 같은 친환경 자동차는 엔진의 냉각 및 승온 등을 관리하는 엔진 냉각 시스템뿐만 아니라, 전기 모터를 비롯한 전장품의 열을 관리하는 전장 냉각 시스템을 포함한다.
전장 냉각 시스템은 주로 전장품, 액추에이터 및 HSG(hybrid start and generator) 등을 냉각수를 이용하여 냉각하며, 혹한기에는 냉각수가 바이패스회로를 통해 라디에이터를 우회하도록 함과 동시에 PE부품(Power Electronics)의 폐열을 이용하여 배터리를 통과하게 함으로써 배터리를 승온시키는 구조로 이루어진다.
그런데 친환경 차량의 전장 냉각 시스템에서 냉각수의 유동을 제어하는 냉각수의 유동을 제어하기 위한 부품들은 다수 컴포넌트(component)로부터 난방, 냉각, 폐열 회수 등의 다양한 용도를 만족시켜야 하나, 차량 내 레이아웃 공간의 한계로 인해 각 컴포넌트의 배치, 호스 루트 설계 및 이들의 연결 난이도가 높아지고, 각 컴포넌트를 차량에 장착하는데 있어 각 컴포넌트와 호스를 개별적으로 장착하고 연결해야 하는데 많은 공수가 필요하며, 복잡한 루트로 인해 냉각수 측의 유동 저항이 높아지고 이로 인해 냉각수 펌프에 높은 부하가 걸리게 되는 점 등의 문제가 발생할 수 있다.
KR 10-1765578 B1 (2012.07.10. 공고)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉각 시스템을 구성하는 각 부품들을 통합적으로 연결하여 부품수와 작업 공수 감소, 모듈화를 통한 장착 편의성 증대, 냉각수 펌프의 부하 감소 및 부품 결합의 확장성을 증가시킬 수 있는 냉각수 제어 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 제어 모듈은, 냉각수가 유입되는 하나 이상의 냉각수 입구 및 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수 출구가 형성되고, 상기 냉각수 입구와 냉각수 출구들을 연결하는 내부 유로가 형성되며, 각각의 냉각수 출구에 인접하여 펌프 장착부가 형성된 통합 하우징; 상기 통합 하우징의 내부에 구비되어 냉각수의 이송방향을 전환시키는 방향전환밸브; 상기 통합 하우징의 펌프 장착부들에 결합된 복수의 냉각수 펌프; 상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 방향전환밸브에 연결되어 방향전환밸브를 구동시키는 구동 모터부; 및 상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 복수의 냉각수 펌프 및 구동 모터부에 연결되어 복수의 냉각수 펌프 및 구동부의 작동을 제어하는 제어기; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 통합 하우징은 일측에 내부와 연통된 제어기 장착부가 형성되고, 상기 제어기 장착부에 제어기가 장착될 수 있다.
또한, 상기 통합 하우징은 제어기 장착부에서 내부와 연통된 밸브 수용부가 형성되고, 상기 밸브 수용부에 방향전환밸브가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 구동 모터부와 방향전환밸브를 연결하는 구동 기어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 통합 하우징은 일측에 내부와 연통된 제어기 장착부가 형성되고, 상기 제어기 장착부에서 내부와 연통된 밸브 수용부가 형성되며, 상기 밸브 수용부에 방향전환밸브가 삽입되고, 상기 밸브 수용부의 입구측에 상기 구동 기어부가 장착되며, 상기 구동 기어부의 일측에 이격되어 상기 제어기가 제어기 장착부에 장착되며, 상기 제어기의 일측에 구동 모터부가 배치되어 통합 하우징에 장착될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 양면을 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 구동 모터부의 구동축이 상기 제어기의 관통공을 통과하여 상기 구동 기어부에 연결될 수 있다.
또한, 상기 구동 모터부가 장착되며, 상기 제어기의 일측에 배치되어 통합 하우징에 결합된 커버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 통합 하우징의 펌프 장착부에는 냉각수 펌프의 전원 터미널과 연결되는 제1커넥터가 형성되고, 상기 제어기 장착부에는 제어기와 연결되는 제2커넥터가 형성되며, 상기 제1커넥터와 제2커넥터가 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 펌프는, 모터 하우징; 상기 모터 하우징의 내부에 배치된 스테이터; 상기 스테이터의 내측에 이격되게 배치되어 회전되는 로터; 상기 모터 하우징에 결합된 임펠러 하우징; 및 상기 임펠러 하우징에 삽입되어 안치되며, 상기 로터에 결합되어 함께 회전되는 임펠러; 를 포함하고, 상기 임펠러 하우징은 일측에 스테이터의 3상 터미널이 연결되는 펌프 커넥터가 형성되고 타측에 상기 통합 하우징의 제1커넥터와 연결되는 펌프 터미널이 형성될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브는 3방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 3방향 전환밸브이고, 상기 통합 하우징에는 3방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 1개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브는 3방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 3방향 전환밸브이고, 상기 3방향 전환밸브는 한 쌍이 구비되며, 상기 통합 하우징에는 상기 한 쌍의 3방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 4개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브는 4방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 4방향 전환밸브이고, 상기 통합 하우징에는 4방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 2개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 통합 하우징에는 냉각수 출구측의 내부 유로에 연결되어 냉각수가 유입되는 분기 유로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브는 6방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 6방향 전환밸브이고, 상기 통합 하우징에는 6방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 4개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다.
또한, 냉각수가 수용되는 리저버 탱크를 더 포함하고, 상기 통합 하우징은 리저버 탱크에 결합되며, 상기 통합 하우징의 냉각수 입구가 상기 리저버 탱크에 연결될 수 있다.
본 발명의 냉각수 제어 모듈은 냉각 시스템을 구성하는 부품들의 일체화를 통해 호스나 배관류를 삭제하거나 배관 길이를 축소하여 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 냉각 시스템의 부품수와 조립 공수를 줄일 수 있으며, 장착 편의성의 증대와 냉각 시스템 성능 및 내구 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 냉각 시스템에 작용하는 냉각수 측의 유동 저항을 낮출 수 있고, 이를 통해 냉각수 펌프에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 조립된 상태를 자른 정면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 도 1을 자른 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 냉각수 펌프를 나타낸 분해사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 5에서 스테이터의 3상 터미널과 임펠러 하우징의 펌프 커넥터의 배치구조 및 결합구조를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 조립사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 조립사시도이다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 정면도이다.
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 리저버 탱크를 더 포함한 냉각수 제어 모듈을 나타낸 분해사시도이다.
도 16은 종래의 전장 냉각 시스템을 구성하는 구성요소들의 연결 구조를 나타낸 구성도이다.
도 17은 본 발명의 냉각수 제어 모듈이 차량과 전기적으로 연결되는 구조를 나타낸 구성도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 제어 모듈을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 조립된 상태를 자른 정면 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 도 1을 자른 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 제어 모듈은 크게 통합 하우징(100), 3방향 전환밸브(200a), 제1냉각수 펌프(301), 제2냉각수 펌프(302), 구동 모터부(600) 및 제어기(500)를 포함하여 구성될 수 있으며, 3방향 전환밸브(200a)와 구동 모터부(600)를 연결하는 구동 기어부(400) 및 커버(700)를 더 포함할 수 있다.
통합 하우징(100)은 냉각수가 유입되는 냉각수 입구(110)가 형성되고 냉각수가 배출되는 제1냉각수 출구(121) 및 제2냉각수 출구(122)가 형성될 수 있다. 그리고 통합 하우징(100)의 내부에는 냉각수 입구(110), 제1냉각수 출구(121) 및 제2냉각수 출구(122)를 연결하는 내부 유로가 형성될 수 있다. 또한, 통합 하우징(100)에는 제1냉각수 출구(121)에 인접하여 제1펌프 장착부(101)가 오목하게 형성되고, 제2냉각수 출구(122)에 인접하여 제2펌프 장착부(102)가 오목하게 형성되며, 일례로 제1냉각수 출구(121)와 제2펌프 장착부(102)는 통합 하우징(100)의 중심을 기준으로 서로 대칭으로 형성될 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 4를 참조하면 통합 하우징(100)은 상측에 내부와 연통된 제어기 장착부(130)가 오목하게 형성되고, 제어기 장착부(130)의 바닥면에서 하측으로 오목하게 밸브 수용부(140)가 형성되며, 밸브 수용부(140)는 내부 유로들과 연결될 수 있다. 그리고 밸브 수용부(140)의 상단인 제어기 장착부(130)와 밸브 수용부(140)의 사이에는 오목하게 단차진 형태로 기어부 장착홈(150)이 형성될 수 있다.
3방향 전환밸브(200a)는 통합 하우징(100)의 내부인 밸브 수용부(140)에 구비되어 냉각수의 이송방향을 전환시키는 역할을 한다. 즉, 3방향 전환밸브(200a)에는 유로가 형성되어 3방향 전환밸브(200a)가 회전된 위치에 따라 냉각수 입구(110)와 제1냉각수 출구(121)가 연결되거나, 냉각수 입구(110)와 제2냉각수 출구(122)가 연결될 수 있다.
제1냉각수 펌프(301)는 통합 하우징(100)의 제1펌프 장착부(101)에 장착되며, 제1냉각수 펌프(301)는 3방향 전환밸브(200a)에 연결되어 냉각수 입구(110)에서 유입되는 냉각수를 제1냉각수 출구(121)쪽으로 압송하는 역할을 한다.
제2냉각수 펌프(520)는 통합 하우징(100)의 제2펌프 장착부(102)에 장착되며, 제2냉각수 펌프(302)는 3방향 전환밸브(200a)에 연결되어 냉각수 입구(110)에서 유입되는 냉각수를 제2냉각수 출구(122)쪽으로 압송하는 역할을 한다.
구동 기어부(400)는 통합 하우징(100)의 기어부 장착홈(150)에 삽입되어 장착되며, 3방향 전환밸브(200a)의 상측에 배치될 수 있다. 그리고 구동 기어부(400)에는 3방향 전환밸브(200a)로 회전력을 전달할 수 있도록 연결된 기어들이 구비되고, 기어들 중 어느 하나가 3방향 전환밸브(200a)의 회전축에 결합될 수 있다.
제어기(500)는 일례로 전자소자들이 장착된 PCB 기판일 수 있고, 제어기(500)는 통합 하우징(100)의 제어기 장착부(130)에 삽입되어 장착될 수 있으며, 제어기(500)는 기어 구동 기어부(400)의 상측에 이격되게 배치될 수 있다. 그리고 제어기(500)는 제1냉각수 펌프(301), 제2냉각수 펌프(302) 및 구동 모터부(600)에 각각 연결되어 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(500)는 중앙부에 상하 양면을 관통하는 관통공(510)이 형성되어, 구동 모터부(600)의 구동축이 제어기(500)의 관통공(510)을 관통하여 구동 기어부(400)에 연결될 수 있다.
구동 모터부(600)는 모터 및 모터의 구동축에 결합된 구동 기어를 포함하여 구성될 수 있으며, 구동 모터부(600)는 커버(700)에 결합되고 구동축이 하측으로 돌출되어 구동축에 구동 기어가 결합될 수 있다. 그리고 구동 모터부(600)의 구동 기어는 구동 기어부(400)의 기어들 중 다른 하나의 기어에 연결되어, 구동 모터부(600)의 작동에 따라 3방향 전환밸브(200a)가 회전될 수 있다.
커버(700)는 통합 하우징(100)의 제어기 장착부(130)의 상단에 결합되며, 제어기 장착부(130)의 개방된 상측을 커버(700)로 막을 수 있다. 그리고 커버(700)에는 구동 모터부(600)가 결합될 수 있다.
그리하여 3방향 전환밸브(200a)가 회전되어 있는 위치에 따라, 도 4(a)와 같이 냉각수 입구(110)로 유입된 냉각수는 3방향 전환밸브(200a)와 제2펌프 장착부(102)의 내부를 차례로 거친 후 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 그리고 도 4(b)와 같이 냉각수 입구(110)로 유입된 냉각수는 3방향 전환밸브(200a)와 제1펌프 장착부(101)의 내부를 차례로 거친 후 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출될 수 있다.
또한, 통합 하우징(100)의 제1펌프 장착부(101)에는 제1냉각수 펌프(301)의 펌프 터미널(342)과 연결되는 제1커넥터(161)가 형성되고, 통합 하우징(100)의 제어기 장착부(130)에는 제어기(500)와 연결되는 제2커넥터(162)가 형성될 수 있다. 그리고 제1커넥터(161)와 제2커넥터(162)는 서로 연결될 수 있다. 마찬가지로 제2펌프 장착부(102)에는 제2냉각수 펌프(302)의 펌프 터미널(342)과 연결되는 제1커넥터(161)가 형성되고, 제어기 장착부(130)에는 제어기(500)와 연결되는 제2커넥터(162)가 형성될 수 있다. 그리고 제1커넥터(161)와 제2커넥터(162)는 서로 연결될 수 있다. 그리하여 제1냉각수 펌프(301) 및 제2냉각수 펌프(302)가 제어기(500)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 냉각수 펌프를 나타낸 분해사시도이며, 도 6 및 도 7은 도 5에서 스테이터의 3상 터미널과 임펠러 하우징의 펌프 커넥터의 배치구조 및 결합구조를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이, 제1냉각수 펌프(301) 및 제2냉각수 펌프(302)는 각각 모터 하우징(310), 스테이터(320), 로터(330), 임펠러 하우징(340) 및 임펠러(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 모터 하우징(310)은 일측 막혀있고 타측이 개방된 용기 형태로 형성될 수 있으며, 모터 하우징(310)의 내부에 스테이터(320)가 삽입되어 결합될 수 있다. 그리고 스테이터(320)는 타측에 3상 터미널(321)이 돌출 형성될 수 있다. 임펠러 하우징(340)은 플랜지 형태의 장착부에서 로터(330)가 수용될 수 있는 로터 수용부가 일측으로 돌출된 형태로 형성될 수 있으며, 로터 수용부가 스테이터(320)의 내측에 삽입될 수 있다. 또한, 로터(330)는 로터 수용부의 내부에 구비되며, 로터(330)는 로터 수용부의 내주면과 이격된 상태로 배치될 수 있다. 또한, 임펠러(350)는 임펠러 하우징(340)의 오목하게 형성된 부분에 일부분이 삽입되어 안치될 수 있으며, 임펠러(350)는 로터(330)에 결합되어 함께 회전될 수 있다. 여기에서 임펠러 하우징(340)은 일측에 스테이터(320)의 3상 터미널(321)이 연결되는 펌프 커넥터(341)가 형성되고 타측에는 통합 하우징(100)의 제1커넥터(161)와 연결되는 펌프 터미널(342)이 형성될 수 있다. 그리하여 모터 하우징(310)에 스테이터(320)를 삽입한 후 임펠러 하우징(340)을 모터 하우징(310)에 결합하면, 스테이터(320)의 3상 터미널(321)과 임펠러 하우징(340)의 펌프 커넥터(341)가 동시에 결합되어 연결될 수 있다. 그리고 제1냉각수 펌프(301) 및 제2냉각수 펌프(302)를 통합 하우징(100)의 제1펌프 장착부(101) 및 제2펌프 장착부(102)에 각각 장착할 때 결합과 동시에 제1펌프 장착부(101) 및 제2펌프 장착부(102)가 제어기(500)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 일례로 도 7과 같이 임펠러 하우징(340)의 펌프 커넥터(341)는 핀 형태의 3상 터미널(321)이 삽입될 수 있도록 관통 구멍이 있는 소켓 형태로 형성될 수 있으며, 펌프 커넥터(341)는 관통 구멍에 인접한 부분이 플레이트가 절곡된 형태로 형성되어 플레이트의 탄성에 의해 3상 터미널(321)이 밀착 및 고정되는 구조로 형성될 수 있다. 또한, 통합 하우징(100)의 제1커넥터(161)도 상기한 바와 같이 냉각수 펌프들(301, 302)의 펌프 터미널(342)이 삽입되어 결합 및 전기적으로 연결될 수 있도록 소켓 형태로 형성될 수 있으며, 통합 하우징(100)의 제2커넥터(162)는 돌출된 핀 형태로 형성되고 제어기(500)의 제어기 커넥터(520)도 소켓 형태로 형성될 수 있다. 이외에도 제어기(500)의 제어기 커넥터(520)는 상하로 양면을 관통하는 구멍으로 형성되어, 핀 형태의 제2커넥터(162)가 삽입된 후 납땜 등으로 연결될 수도 있다.
또한, 통합 하우징(100)의 제1펌프 장착부(101)에는 제1냉각수 펌프(301)의 펌프 터미널(342)과 연결되는 제1커넥터(161)가 형성되고, 통합 하우징(100)의 제어기 장착부(130)에는 제어기(500)와 연결되는 제2커넥터(162)가 형성될 수 있다. 그리고 제1커넥터(161)와 제2커넥터(162)는 서로 연결될 수 있다. 마찬가지로 제2펌프 장착부(102)에는 제2냉각수 펌프(302)의 펌프 터미널(342)과 연결되는 제1커넥터(161)가 형성되고, 제어기 장착부(130)에는 제어기(500)와 연결되는 제2커넥터(162)가 형성될 수 있다. 그리고 제1커넥터(161)와 제2커넥터(162)는 서로 연결될 수 있다. 그리하여 제1냉각수 펌프(301) 및 제2냉각수 펌프(302)가 제어기(500)에 전기적으로 연결될 수 있다.
<실시예 2>
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 조립사시도이며, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 제어 모듈은 통합 하우징(100), 한 쌍의 3방향 전환밸브(200a), 제1냉각수 펌프(301), 제2냉각수 펌프(302), 한 쌍의 구동 모터부(600), 제어기, 커버(700)를 포함하여 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 구동 기어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
통합 하우징(100)의 내부에는 한 쌍의 3방향 전환밸브(200a)가 구비되며, 한 쌍의 3방향 전환밸브(200a)의 포트들에 대응되도록 4개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다. 즉, 통합 하우징(100)에는 하나의 3방향 전환밸브(200a)의 포트들과 연결되는 2개의 냉각수 입구인 제1냉각수 입구(111)와 제2냉각수 입구(112)가 형성되고 1개의 냉각수 출구인 제1냉각수 출구(121)가 형성될 수 있다. 그리고 통합 하우징(100)에는 다른 하나의 3방향 전환밸브(200a)의 포트들과 연결되는 2개의 냉각수 입구인 제3냉각수 입구(113)와 제4냉각수 입구(114)가 형성되고 1개의 냉각수 출구인 제2냉각수 출구(122)가 형성될 수 있다. 그리고 한 쌍의 3방향 전환밸브(200a)의 구동을 제어하기 위해 한 쌍의 구동 모터부(600)가 구비될 수 있다. 또한, 통합 하우징(100)의 나머지 구성들, 제1냉각수 펌프(301), 제2냉각수 펌프(302), 제어기, 구동 기어부 및 커버(700)는 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다.
그리하여 도 9(a)와 같이 제2냉각수 입구(112)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출되고, 제3냉각수 입구(113)를 통해 유입된 냉각수가 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 또는 도 9(b)와 같이 제2냉각수 입구(112)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출되고, 제4냉각수 입구(114)를 통해 유입된 냉각수가 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 또는 도 9(c)와 같이 제1냉각수 입구(111)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출되고, 제3냉각수 입구(113)를 통해 유입된 냉각수가 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 또는 도 9(d)와 같이 제1냉각수 입구(111)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출되고, 제4냉각수 입구(114)를 통해 유입된 냉각수가 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다.
이와 같이 한 쌍의 3방향 전환밸브(200a)를 각각 제어함으로써, 제1냉각수 펌프(301)를 통한 냉각수의 흐름 및 제2냉각수 펌프(302)를 통한 냉각수의 흐름을 각각 용이하게 제어할 수 있다.
<실시예 3>
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 냉각수 제어 모듈은 통합 하우징(100), 4방향 전환밸브(200b), 제1냉각수 펌프(301) 및 제2냉각수 펌프(302)를 포함하여 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 구동 모터부, 제어기, 커버 및 구동 기어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
통합 하우징(100)의 내부에는 4방향 전환밸브(200b)가 구비되며, 4방향 전환밸브(200b)의 포트들에 대응되는 2개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다. 즉, 통합 하우징(100)에는 2개의 냉각수 입구인 제1냉각수 입구(111) 및 제2냉각수 입구(112)가 형성되고, 2개의 냉각수 출구인 제1냉각수 출구(121) 및 제2냉각수 출구(122)가 형성될 수 있다. 그리고 통합 하우징(100)의 나머지 구성들, 제1냉각수 펌프(301), 제2냉각수 펌프(302), 제어기, 구동 기어부 및 커버는 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 통합 하우징(100)에는 냉각수 출구측의 내부 유로에 연결되어 냉각수가 유입되는 분기 유로가 형성될 수 있다. 그리하여 분기 유로에 연결된 제3냉각수 입구(113)가 형성될 수 있다.
그리하여 도 10(a)와 같이 제1냉각수 입구(111)를 통해 유입된 냉각수와 제3냉각수 입구(113)를 통해 유입된 냉각수가 서로 합류되어, 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 이때, 제2냉각수 입구(112)를 통해 유입된 냉각수는 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출될 수 있다. 또는 도 10(b)와 같이 제2냉각수 입구(112)를 통해 유입된 냉각수와 제3냉각수 입구(113)를 통해 유입된 냉각수가 서로 합류되어, 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 이때, 제1냉각수 입구(111)를 통해 유입된 냉각수는 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출될 수 있다.
<실시예 4>
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 조립사시도이며, 도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 따른 냉각수 제어 모듈은 통합 하우징(100), 6방향 전환밸브(200c), 제1냉각수 펌프(301), 제2냉각수 펌프(302), 구동 모터부(600) 및 커버(700)를 포함하여 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 제어기 및 구동 기어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
통합 하우징(100)의 내부에는 6방향 전환밸브(200c)가 구비되며, 6방향 전환밸브(200c)의 포트들에 대응되는 4개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다. 즉, 통합 하우징(100)에는 4개의 냉각수 입구인 제1냉각수 입구(111), 제2냉각수 입구(112), 제3냉각수 입구(113) 및 제4냉각수 입구(114)가 형성되고, 2개의 냉각수 출구인 제1냉각수 출구(121) 및 제2냉각수 출구(122)가 형성될 수 있다. 그리고 통합 하우징(100)의 나머지 구성들, 제1냉각수 펌프(301), 제2냉각수 펌프(302), 제어기, 구동 기어부 및 커버는 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다.
그리하여 도 12(a)와 같이 제2냉각수 입구(112)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출되고, 제4냉각수 입구(114)를 통해 유입된 냉각수가 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 또는 도 12(b)와 같이 제1냉각수 입구(111)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출되고, 제3냉각수 입구(113)를 통해 유입된 냉각수가 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다. 또는 도 12(c)와 같이 제1냉각수 입구(111)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구(121)를 통해 토출되고, 제4냉각수 입구(114)를 통해 유입된 냉각수가 제2냉각수 펌프(302)를 거쳐 제2냉각수 출구(122)를 통해 토출될 수 있다.
<실시예 5>
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 냉각수 제어 모듈을 나타낸 정면도이며, 도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 냉각수 제어 모듈에서 방향전환밸브의 제어에 따른 냉각수의 흐름을 나타낸 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제5실시예에 따른 냉각수 제어 모듈은 통합 하우징(100), 3방향 전환밸브(200a), 하나의 냉각수 펌프인 제1냉각수 펌프(301), 구동 모터부(600) 및 커버(700)를 포함하여 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 제어기 및 구동 기어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
통합 하우징(100)의 내부에는 3방향 전환밸브(200a)가 구비되며, 통합 하우징(100)에는 3방향 전환밸브(200a)의 포트들에 대응되는 2개의 냉각수 입구 및 1개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다. 즉, 통합 하우징(100)에는 2개의 냉각수 입구인 제1냉각수 입구(111) 및 제2냉각수 입구(112)가 형성되고, 1개의 냉각수 출구인 제1냉각수 출구(121)가 형성될 수 있다. 그리고 통합 하우징(100)에는 하나의 냉각수 펌프인 제1냉각수 펌프(301)가 장착되는 제1펌프 장착부(101)만 형성될 수 있으며, 제2냉각수 펌프가 없으므로 제2펌프 장착부는 형성되지 않는다. 또한, 이외의 통합 하우징(100)의 구성들, 제1냉각수 펌프(301), 제어기, 구동 기어부 및 커버는 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다.
그리하여 도 14(a)와 같이 제1냉각수 입구(111)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제1냉각수 출구를 통해 토출될 수 있다. 또는 도 14(b)와 같이 제2냉각수 입구(112)를 통해 유입된 냉각수가 제1냉각수 펌프(301)를 거쳐 제2냉각수 출구를 통해 토출될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 리저버 탱크를 더 포함한 냉각수 제어 모듈을 나타낸 분해사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 제어 모듈은 냉각수가 수용되는 리저버 탱크(800)를 더 포함하고, 통합 하우징(100)은 리저버 탱크(800)에 결합되며, 통합 하우징(100)의 냉각수 입구(110)가 리저버 탱크(800)에 연결될 수 있다. 리저버 탱크(800)는 통합 하우징(100)이 결합되는 측에 오목하게 모듈 장착부가 형성되고 냉각수 출구가 형성될 수 있으며, 리저버 탱크(800)의 모듈 장착부에 냉각수 제어 모듈의 통합 하우징(100)이 결합될 수 있으며, 결합과 동시에 통합 하우징(100)의 냉각수 입구(110)가 리저버 탱크(800)의 냉각수 출구에 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 리저버 탱크(800)는 내부 공간이 구획되어 온도가 서로 다른 냉각수들이 섞이지 않고 각각 저장 및 유동될 수 있으며, 각각의 냉각수들이 배출되는 출구가 형성될 수 있다. 그리하여 통합 하우징(100)의 냉각수 입구가 복수인 경우에 서로 다른 냉각수 입구에 대응되게 리저버 탱크(800)의 냉각수 출구가 각각 연결될 수 있다. 여기에서 본 발명의 냉각수 제어 모듈은 냉매와 냉각수가 열교환되는 열교환기(900)를 더 포함하여 구성될 수 있고, 리저버 탱크(800)에는 냉각수 제어 모듈의 통합 하우징(100)이 결합되는 반대측에 열교환기(900)가 결합될 수 있다. 이때, 리저버 탱크(800)에는 양면을 관통하되 냉각수가 수용되는 내부와는 차폐된 관통 유로가 형성될 수 있으며, 리저버 탱크(800)에 형성된 관통 유로를 통해 통합 하우징(100)의 냉각수 입구와 열교환기(900)의 냉각수 출구가 연결될 수 있다.
또한, 종래에는 도 16과 같이 방향전환밸브(10)와 냉각수 펌프(20, 30)들을 차량에 개별적으로 장착하고 각 구성요소들을 호스 등으로 연결되므로, 작동을 제어하기 위해 구성요소들을 제어기(40)에 각각 연결하고 차량(50)에도 각각 연결하는 와이어링(60)을 해야 했으며, 이에 따라 조립 공수 및 제조비용이 증가하며 부품 장착의 편의성이 떨어졌다. 반면, 본 발명의 냉각수 제어 모듈에서는 도 17과 같이 통합 하우징(100)에 일체로 장착되는 제어기(500)에 방향전환밸브와 냉각수 펌프들(301, 302)이 모두 연결되며, 제어기(500)에 형성된 메인 커넥터만 차량(1000)에 연결하면 되므로, 전기적인 연결을 위한 커넥터 및 와이어링의 수를 절감할 수 있다.
또한, 제어기(500)는 가장 큰 발열원인 냉각수 펌프들(301, 302)의 모터(M)로부터 이격된 위치에 배치되어, 모터의 발열로 인한 제어기에 장착된 전자소자의 손상을 방지할 수 있으며 제어기의 냉각에 유리할 수 있다. 또한, 이와 같은 배치로 인해 제어기의 냉각을 위한 히트씽크와 같은 별도의 부품이 필요하지 않아 제조원가를 절감할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 냉각수 제어 모듈은 냉각 시스템을 구성하는 부품들의 일체화를 통해 호스나 배관류를 삭제하거나 배관 길이를 축소하여 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 그리고 냉각 시스템의 부품수와 조립 공수를 줄일 수 있으며, 장착 편의성의 증대와 냉각 시스템 성능 및 내구 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 냉각 시스템에 작용하는 냉각수 측의 유동 저항을 낮출 수 있고, 이를 통해 냉각수 펌프에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있다.
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.
100 : 통합 하우징
101 : 제1펌프 장착부 102 : 제2펌프 장착부
110 : 냉각수 입구 111 : 제1냉각수 입구
112 : 제2냉각수 입구 113 : 제3냉각수 입구
114 : 제4냉각수 입구
121 : 제1냉각수 출구 122 : 제2냉각수 출구
130 : 제어기 장착부 140 : 밸브 수용부
150 : 기어부 장착홈
161 : 제1커넥터 162 : 제2커넥터
200a : 3방향 전환밸브 200b : 4방향 전환밸브
200c : 6방향 전환밸브
301 : 제1냉각수 펌프 302 : 제2냉각수 펌프
310 : 모터 하우징 320 : 스테이터
321 : 3상 터미널 330 : 로터
340 : 임펠러 하우징 341 : 펌프 커넥터
342 : 펌프 터미널
350 : 임펠러
400 : 구동 기어부
500 : 제어기 510 : 관통공
520 : 제어기 커넥터
600 : 구동 모터부
700 : 커버
800 : 리저버 탱크
900 : 열교환기
1000 : 차량

Claims (15)

  1. 냉각수가 유입되는 하나 이상의 냉각수 입구 및 냉각수가 배출되는 하나 이상의 냉각수 출구가 형성되고, 상기 냉각수 입구와 냉각수 출구를 연결하는 내부 유로가 형성되며, 냉각수 출구에 인접하여 펌프 장착부가 형성된 통합 하우징;
    상기 통합 하우징의 내부에 구비되어 냉각수의 이송방향을 전환시키는 방향전환밸브;
    상기 통합 하우징의 펌프 장착부에 결합된 냉각수 펌프;
    상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 방향전환밸브에 연결되어 방향전환밸브를 구동시키는 구동 모터부; 및
    상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 냉각수 펌프 및 구동 모터부에 연결되어 냉각수 펌프 및 구동부의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 냉각수 제어 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통합 하우징은 일측에 내부와 연통된 제어기 장착부가 형성되고, 상기 제어기 장착부에 제어기가 장착된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통합 하우징은 제어기 장착부에서 내부와 연통된 밸브 수용부가 형성되고, 상기 밸브 수용부에 방향전환밸브가 삽입된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통합 하우징에 장착되며, 상기 구동 모터부와 방향전환밸브를 연결하는 구동 기어부를 더 포함하는 냉각수 제어 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통합 하우징은 일측에 내부와 연통된 제어기 장착부가 형성되고, 상기 제어기 장착부에서 내부와 연통된 밸브 수용부가 형성되며,
    상기 밸브 수용부에 방향전환밸브가 삽입되고, 상기 밸브 수용부의 입구측에 상기 구동 기어부가 장착되며, 상기 구동 기어부의 일측에 이격되어 상기 제어기가 제어기 장착부에 장착되며, 상기 제어기의 일측에 구동 모터부가 배치되어 통합 하우징에 장착된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는 양면을 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 구동 모터부의 구동축이 상기 제어기의 관통공을 통과하여 상기 구동 기어부에 연결된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 구동 모터부가 장착되며, 상기 제어기의 일측에 배치되어 통합 하우징에 결합된 커버를 더 포함하는 냉각수 제어 모듈.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 통합 하우징의 펌프 장착부에는 냉각수 펌프의 펌프 터미널과 연결되는 제1커넥터가 형성되고, 상기 제어기 장착부에는 제어기와 연결되는 제2커넥터가 형성되며, 상기 제1커넥터와 제2커넥터가 서로 연결된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉각수 펌프는,
    모터 하우징;
    상기 모터 하우징의 내부에 배치된 스테이터;
    상기 스테이터의 내측에 이격되게 배치되어 회전되는 로터;
    상기 모터 하우징에 결합된 임펠러 하우징; 및
    상기 임펠러 하우징에 삽입되어 안치되며, 상기 로터에 결합되어 함께 회전되는 임펠러; 를 포함하고,
    상기 임펠러 하우징은 일측에 스테이터의 3상 터미널이 연결되는 펌프 커넥터가 형성되고 타측에 상기 통합 하우징의 제1커넥터와 연결되는 펌프 터미널이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방향전환밸브는 3방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 3방향 전환밸브이고, 상기 통합 하우징에는 3방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 1개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방향전환밸브는 3방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 3방향 전환밸브이고, 상기 3방향 전환밸브는 한 쌍이 구비되며,
    상기 통합 하우징에는 상기 한 쌍의 3방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 4개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방향전환밸브는 4방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 4방향 전환밸브이고, 상기 통합 하우징에는 4방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 2개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 통합 하우징에는 냉각수 출구측의 내부 유로에 연결되어 냉각수가 유입되는 분기 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 방향전환밸브는 6방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 6방향 전환밸브이고, 상기 통합 하우징에는 6방향 전환밸브의 포트들에 대응되는 4개의 냉각수 입구 및 2개의 냉각수 출구가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    냉각수가 수용되는 리저버 탱크를 더 포함하고,
    상기 통합 하우징은 리저버 탱크에 결합되며, 상기 통합 하우징의 냉각수 입구가 상기 리저버 탱크에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각수 제어 모듈.
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