KR20220101233A - Cooling module for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 냉각 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기들의 배치 구조가 개선되어 열교환기 간 열 간섭 현상이 최소화될 수 있고, 냉각 성능 및 열 관리 효율이 향상될 수 있는 차량용 냉각 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling module for a vehicle, and more particularly, to a cooling module for a vehicle in which the arrangement structure of heat exchangers is improved so that thermal interference between heat exchangers can be minimized, and cooling performance and thermal management efficiency can be improved will be.
일반적으로 자동차에는 실내를 난방하거나 냉방하는 공기조화장치가 탑재된다. 자동차에서 공기조화장치는 외부 온도의 변화에 관계없이 차량 실내 온도를 항상 적정 온도로 유지해줌으로써 쾌적한 실내 환경을 제공한다.BACKGROUND ART In general, an air conditioner for heating or cooling an interior of a vehicle is mounted. In automobiles, air conditioners provide a comfortable indoor environment by always maintaining the vehicle interior temperature at an appropriate temperature regardless of changes in external temperature.
자동차용 공기조화장치는 냉매를 순환시키는 에어컨 시스템을 포함한다. 에어컨 시스템은 냉매를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매를 응축하여 액화시키는 응축기, 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 그리고 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기 등을 주요한 구성요소로 포함한다.An air conditioner for a vehicle includes an air conditioner system that circulates a refrigerant. The air conditioner system uses a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses and liquefies the refrigerant compressed in the compressor, an expansion valve that expands the refrigerant condensed and liquefied in the condenser, and uses the latent heat of evaporation of the refrigerant while evaporating the refrigerant expanded by the expansion valve Thus, the evaporator for cooling the air blown into the interior of the vehicle is included as a major component.
에어컨 시스템에서는 여름철 냉방 모드 시 압축기에 의해 압축된 고온, 고압의 기상 냉매를 응축기를 통해 응축한 뒤 팽창밸브와 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환시키는데, 증발기에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 공기를 자동차 실내로 토출함으로써 실내 냉방이 이루어지도록 한다.In the air conditioner system, in the summer cooling mode, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor is condensed through the condenser and then circulated back to the compressor through the expansion valve and the evaporator. By discharging into the room, the room is cooled.
한편, 최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 증가하면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 이루어지고 있다. 친환경 자동차는 연료전지나 배터리를 동력원으로 이용하여 구동하는 전기자동차(FCEV,BEV)와, 엔진과 모터를 구동원으로 이용하여 구동하는 하이브리드 자동차(HEV,PHEV)로 구분할 수 있다. 이들 친환경 자동차(xEV)는 모두 배터리에 충전된 전력으로 모터를 구동하여 주행하는 모터 구동 차량 및 전동화 차량(Electrified Vehicle)이라는 공통점을 가진다.Meanwhile, as interest in energy efficiency and environmental pollution issues has recently increased, development of an eco-friendly vehicle that can substantially replace an internal combustion engine vehicle is being made. Eco-friendly vehicles can be divided into electric vehicles (FCEV, BEV) driven by using fuel cells or batteries as power sources, and hybrid vehicles (HEV, PHEV) driven using engines and motors as driving sources. All of these eco-friendly vehicles (xEVs) have in common that they are a motor-driven vehicle and an electrified vehicle that drive a motor with electric power charged in a battery.
또한, 전기자동차에는 차량 전반의 열 관리를 수행하기 위한 열관리 시스템이 탑재된다. 열관리 시스템은 공기조화장치의 에어컨 시스템, 그리고 전력계통의 열 관리와 냉각을 위해 냉각수나 냉매를 이용하는 냉각 시스템, 그리고 히트 펌프 시스템을 포함하는 넓은 의미의 시스템으로 정의할 수 있다. 여기서, 냉각 시스템은 전력계통을 순환하는 냉각수를 냉각하거나 가열하여 전력계통의 열을 관리할 수 있는 구성들을 포함한다. 또한, 히트 펌프 시스템은 전기 히터(예, PTC 히터)에 더하여 보조 난방 장치로 이용되는 것으로, 전력전자(Power Electronic, PE) 부품이나 배터리 등의 폐열을 회수하여 난방에 이용하도록 구성된 시스템이다.In addition, the electric vehicle is equipped with a thermal management system for performing thermal management of the entire vehicle. The thermal management system may be defined as a system in a broad sense including an air conditioner system of an air conditioner, a cooling system using coolant or refrigerant for thermal management and cooling of a power system, and a heat pump system. Here, the cooling system includes components capable of managing heat of the power system by cooling or heating the cooling water circulating in the power system. In addition, the heat pump system is used as an auxiliary heating device in addition to an electric heater (eg, a PTC heater), and is a system configured to recover waste heat from power electronic (PE) parts or batteries and use it for heating.
공지의 냉각 시스템은, 냉각수가 저장되는 리저버 탱크, 냉각수를 순환시키기 위해 압송하는 전동식 워터펌프, 냉각수의 방열을 위한 라디에이터 및 냉각팬, 냉각수의 냉각을 위한 칠러(chiller), 냉각수의 가열을 위한 냉각수 히터, 냉각수의 압송을 위한 전동식 워터펌프, 냉각수의 유동을 제어하기 위한 밸브들, 그리고 이들 부품 사이를 연결하는 냉각수 라인을 포함하여 구성되는 냉각 회로, 상기 냉각 회로의 냉각수 온도 및 냉각수 유동 제어를 수행하는 제어기로 구성된다. A known cooling system includes a reservoir tank in which cooling water is stored, an electric water pump that pumps pressure to circulate cooling water, a radiator and a cooling fan for dissipating heat of the cooling water, a chiller for cooling the cooling water, and cooling water for heating the cooling water. A cooling circuit comprising a heater, an electric water pump for pressure feeding of cooling water, valves for controlling the flow of cooling water, and a cooling water line connecting these parts, and controlling the cooling water temperature and cooling water flow of the cooling circuit It consists of a controller that
전기자동차의 냉각 시스템은 차량 구동을 위한 전력전자 부품, 및 이 전력전자 부품에 작동 전력을 공급하는 배터리의 냉각수 유로를 따라 냉각수를 순환시켜 전력전자 부품과 배터리의 온도를 제어한다. 또한, 냉각 시스템은 필요에 따라 전력전자 부품과 배터리를 분리하여 개별 냉각하거나 또는 전력전자 부품과 배터리를 통합하여 냉각하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 냉각 시스템은 3-웨이(3-way) 밸브의 작동을 제어하여 냉각수의 유동 방향을 제어할 수 있다.The cooling system of the electric vehicle controls the temperature of the power electronic component and the battery by circulating the cooling water along a cooling water flow path of a power electronic component for driving the vehicle and a battery supplying operating power to the power electronic component. In addition, if necessary, the cooling system may be configured to separately cool the power electronic component and the battery, or to cool the power electronic component and the battery in an integrated manner. To this end, the cooling system may control the operation of the 3-way valve to control the flow direction of the coolant.
최근 전기자동차에서는, 차량의 항속거리를 증가시키고 전비를 향상시키기 위해, 차량 전단부에 2개의 라디에이터를 배치하고 각 라디에이터를 순환하는 병렬의 냉각수 라인을 구성하여, 전력전자 부품과 배터리를 분리하여 냉각하는 냉각 시스템이 개발되고 있다. In recent electric vehicles, in order to increase the vehicle's cruising distance and improve fuel efficiency, two radiators are disposed at the front end of the vehicle and a parallel coolant line circulating through each radiator is configured to separate power electronic components and batteries for cooling. cooling systems are being developed.
그러나 공지의 병렬형 분리 냉각 시스템에서는 2개의 라디에이터가 차량 전후 방향을 기준으로 전방과 후방에 하나씩 상호 인접하여 배치된다. 이에 외기온이 높은 혹서 지역(예, 외기온 45℃ 이상)에서 라디에이터의 냉각 효율이 좋지 못한 단점이 있다. 특히, 차량 전단을 통해 유입되는 공기가 전방의 라디에이터를 통과한 뒤 후방의 라디에이터를 통과하므로 후방에 위치된 라디에이터의 냉각 효율이 크게 떨어지는 문제가 있다. 혹서 지역에서는 전방에 위치되는 라디에이터의 사용 영역이 적으므로 후방 라디에이터의 냉각 효율이 중요한데, 후방 라디에이터의 냉각 효율 저하가 시스템 전반의 효율 저하로 이어질 수 있다. However, in the known parallel type separate cooling system, two radiators are disposed adjacent to each other, one at the front and one at the rear with respect to the vehicle front-rear direction. Accordingly, there is a disadvantage in that the cooling efficiency of the radiator is not good in a hot region with a high outdoor temperature (eg, an outdoor temperature of 45℃ or higher). In particular, since the air introduced through the front end of the vehicle passes through the front radiator and then passes through the rear radiator, there is a problem in that the cooling efficiency of the radiator located at the rear is greatly reduced. In a heat wave area, the cooling efficiency of the rear radiator is important because the use area of the radiator located in the front is small.
혹서 지역에서 냉각 효율의 불리함을 극복하기 위해서는 차량 전단부에서 공기가 유입되는 범퍼 개구부의 유로 단면적을 증대시키거나 라디에이터 및 냉각팬의 사양을 증대시키는 것을 고려해볼 수 있다. 하지만, 범퍼 개구부의 증대는 고속 주행시 전비를 악화시키는 문제가 있고, 라디에이터와 냉각팬의 사양 증대는 원가 및 중량 상승의 원인이 될 수 있다.In order to overcome the disadvantage of cooling efficiency in a hot region, it may be considered to increase the flow passage area of the bumper opening through which air flows from the front end of the vehicle or to increase the specifications of the radiator and cooling fan. However, an increase in the bumper opening has a problem of deteriorating fuel efficiency during high-speed driving, and an increase in the specifications of a radiator and a cooling fan may cause an increase in cost and weight.
또한, 차량용 냉각 모듈은 라디에이터와 응축기 등 복수 개의 열교환기와 이들 열교환기 후방으로 공기를 흡입하도록 배치되는 냉각팬을 포함하여 구성되는데, 좁은 공간에서 복수 개의 열교환기들이 전후로 근거리에 인접하여 배치되므로 열 간섭 현상이 발생하는 문제가 있다. 더욱이 기존 내연기관 자동차에서의 열 관리 온도를 고려한 열교환기 배치 구조가 전기자동차에도 그대로 적용되고 있는데, 이는 전기자동차의 특성을 고려하지 않은 것으로, 전력전자(PE) 부품과 배터리의 냉각에 비효율적인 부분이 발생하고 있다. In addition, the vehicle cooling module is configured to include a plurality of heat exchangers such as a radiator and a condenser and a cooling fan arranged to suck air to the rear of these heat exchangers. There is a problem that occurs. Moreover, the heat exchanger arrangement structure that considers the thermal management temperature of the existing internal combustion engine vehicle is also applied to the electric vehicle as it is, which does not consider the characteristics of the electric vehicle, and is inefficient in cooling power electronic (PE) parts and batteries. This is happening.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 열교환기들의 배치 구조가 개선되어 열교환기 간 열 간섭 현상이 최소화될 수 있고, 냉각 성능과 열 관리 효율이 향상될 수 있는 차량용 냉각 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above problems, and the arrangement structure of heat exchangers is improved, so that thermal interference between heat exchangers can be minimized, and cooling performance and thermal management efficiency can be improved for vehicle cooling. The purpose is to provide a module.
또한, 본 발명은 전기자동차에서의 냉각 유체 열 관리 온도를 고려하여 라디에이터 및 응축기와 같은 열교환기들의 배치가 최적화됨으로써, 열 간섭 현상이 최소화될 수 있는 차량용 냉각 모듈을 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a vehicle cooling module in which thermal interference can be minimized by optimizing the arrangement of heat exchangers such as a radiator and a condenser in consideration of a cooling fluid thermal management temperature in an electric vehicle.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below (hereinafter referred to as 'person of ordinary skill'). it could be
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 내부 통로를 따라 흐르는 냉각 유체와 외측 주위를 지나는 공기 사이의 열교환이 이루어지는 복수 개의 열교환기를 포함하고, 상기 복수 개의 열교환기는 냉매 라인이 연결된 응축기, 및 냉각수 라인이 연결되어 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어지는 라디에이터를 포함하며, 상기 라디에이터가 응축기 전방에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, it includes a plurality of heat exchangers in which heat exchange is performed between a cooling fluid flowing along an inner passage and air passing around an outer side, wherein the plurality of heat exchangers are connected to a refrigerant line. Provided is a cooling module for a vehicle, comprising a condenser and a radiator connected to the coolant line to cool and radiate the coolant, wherein the radiator is disposed in front of the condenser.
그리고 상기 라디에이터는, 제1 냉각수 라인이 연결되고 상기 제1 냉각수 라인을 따라 순환하는 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어지는 제1 라디에이터; 및 제2 냉각수 라인이 연결되고 상기 제2 냉각수 라인을 따라 순환하는 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어지는 제2 라디에이터를 포함할 수 있다.And the radiator may include: a first radiator to which a first coolant line is connected and cooling and radiating heat of the coolant circulating along the first coolant line; and a second radiator to which a second cooling water line is connected and cooling and radiating heat of the cooling water circulating along the second cooling water line.
또한, 상기 제1 냉각수 라인 및 제1 라디에이터에는 전기자동차의 전력전자 부품을 냉각하기 위한 냉각수가 순환되고, 상기 제2 냉각수 라인 및 제2 라디에이터에는 전기자동차의 배터리를 냉각하기 위한 냉각수가 순환될 수 있다.In addition, cooling water for cooling power electronic components of the electric vehicle is circulated to the first coolant line and the first radiator, and cooling water for cooling the battery of the electric vehicle may be circulated to the second coolant line and the second radiator. have.
또한, 상기 전력전자 부품은 전기자동차의 구동모터를 포함하는 것일 수 있다. In addition, the power electronic component may include a driving motor of an electric vehicle.
또한, 상기 전력전자 부품은 구동모터를 구동 및 제어하기 위한 인버터, 배터리 충전을 위한 충전기, 및 저전압 DC-DC 컨버터를 더 포함하는 것일 수 있다.In addition, the power electronic component may further include an inverter for driving and controlling the driving motor, a charger for charging the battery, and a low-voltage DC-DC converter.
또한, 상기 제1 라디에이터와 제2 라디에이터가 동일한 열에 상측과 하측에 위치하도록 배치된 것일 수 있다. In addition, the first radiator and the second radiator may be arranged so as to be positioned above and below the same row.
또한, 상기 응축기 내부의 냉매 통과방향이, 상기 응축기 바로 앞쪽에 위치한 제1 라디에이터 내부 및 제2 라디에이터 내부의 냉각수 통과방향과 상이한 것일 수 있다.In addition, a passage direction of the refrigerant inside the condenser may be different from a passage direction of the coolant inside the first radiator and the inside of the second radiator located just in front of the condenser.
또한, 상기 제1 라디에이터가 상측에, 상기 제2 라디에이터가 하측에 위치하도록 배치된 것일 수 있다.In addition, the first radiator may be disposed at the upper side and the second radiator at the lower side.
또한, 상기 제1 라디에이터가 하측에, 상기 제2 라디에이터가 상측에 위치하도록 배치되어, 범퍼 개구부를 통해 냉각 모듈 하측으로 유입된 공기가 직진하여 제1 라디에이터를 통과하는 동시에, 상기 냉각 모듈 하측으로 유입된 공기 중 적어도 일부가 상측으로 분산되어 상기 제2 라디에이터를 통과하도록 된 것일 수 있다.In addition, the first radiator is disposed at the lower side and the second radiator is located at the upper side, so that the air introduced into the lower side of the cooling module through the bumper opening goes straight and passes through the first radiator, and at the same time flows into the lower side of the cooling module At least a portion of the air is dispersed upward and may be configured to pass through the second radiator.
또한, 상기 응축기는, 상기 냉매 입구가 위치하여 냉매 입구를 통해 유입된 냉매가 나뉘어 흐를 수 있도록 분기된 복수 개의 냉매 통로를 가지는 메인 영역; 및 상기 메인 영역을 흐르는 동안 공기에 의해 냉각된 냉매가 통과하도록 된 서브 쿨 영역을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the condenser may include: a main area in which the refrigerant inlet is located and having a plurality of branched refrigerant passages so that the refrigerant introduced through the refrigerant inlet can be divided and flow; and a sub-cool region through which a refrigerant cooled by air passes while flowing through the main region.
또한, 상기 응축기 내부의 냉매 통과방향이, 상기 응축기 바로 앞쪽에 위치한 제1 라디에이터 내부 및 제2 라디에이터 내부의 냉각수 통과방향과 상이할 수 있다.In addition, a passage direction of the refrigerant in the condenser may be different from a passage direction of the coolant in the first radiator and the second radiator located just in front of the condenser.
또한, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향, 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이 모두 좌우 수평방향으로 설정되고, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 바로 앞쪽에 위치한 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향과 반대방향으로 설정될 수 있다.In addition, the refrigerant passage direction inside the condenser and the coolant passage direction in the first and second radiators are all set to the left and right horizontal directions, and the refrigerant passage direction in the condenser is located in front of the first radiator And it may be set in a direction opposite to the cooling water passing direction inside the second radiator.
또한, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향과 직각을 이루는 방향으로 설정될 수 있다.Also, the refrigerant passage direction in the condenser may be set to be perpendicular to the coolant passage direction in the first radiator and the second radiator.
또한, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향과 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이, 차체 방향을 기준으로 좌우 수평인 방향과 상하 수직인 방향 중 각각 정해진 하나의 방향으로 설정될 수 있다.In addition, the refrigerant passage direction inside the condenser and the coolant passage direction inside the first and second radiators are set to one of a horizontal direction and a vertical vertical direction, respectively, based on the vehicle body direction. can
또한, 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이 차체 방향을 기준으로 좌우 수평방향으로 설정되고, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 차체 방향을 기준으로 상하 수직방향으로 설정될 수 있다.In addition, the coolant passage direction in the first radiator and the second radiator is set in a horizontal direction based on the vehicle body direction, and the coolant passage direction in the condenser can be set in a vertical direction based on the vehicle body direction. have.
또한, 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이 차체 방향을 기준으로 상하 수직방향으로 설정되고, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 차체 방향을 기준으로 좌우 수평방향으로 설정될 수 있다. In addition, the coolant passage direction in the first radiator and the second radiator is set in a vertical direction with respect to the vehicle body direction, and the coolant passage direction in the condenser can be set in the left and right horizontal directions based on the vehicle body direction. have.
이로써, 본 발명에 따른 차량용 냉각 모듈에서는 열교환기들의 배치 구조가 개선됨으로써, 열교환기 간 열 간섭 현상이 최소화될 수 있고, 냉각 성능과 열 관리 효율이 향상될 수 있게 된다.Accordingly, in the vehicle cooling module according to the present invention, the arrangement structure of the heat exchangers is improved, so that thermal interference between the heat exchangers can be minimized, and the cooling performance and thermal management efficiency can be improved.
특히 본 발명에 따른 차량용 냉각 모듈에서는 전기자동차에서의 냉각 유체 열 관리 온도를 고려하여 라디에이터 및 응축기와 같은 열교환기들의 배치 구조가 최적화됨으로써, 열 간섭 현상이 최소화될 수 있는 효과가 있다.In particular, in the cooling module for a vehicle according to the present invention, the arrangement structure of heat exchangers such as a radiator and a condenser is optimized in consideration of the thermal management temperature of a cooling fluid in an electric vehicle, so that thermal interference can be minimized.
도 1과 도 2는 종래의 차량용 냉각 모듈을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 모듈을 도시한 구성도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서 열교환기의 배치 및 냉각 유체가 통과하는 방향을 다르게 한 여러 예를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서 열교환기의 배치 및 냉각 유체가 통과하는 방향을 다르게 한 또 다른 여러 예를 나타내는 도면이다.1 and 2 are views showing a conventional cooling module for a vehicle.
3 is a block diagram illustrating a cooling module according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a cooling module according to another embodiment of the present invention.
5 to 7 are views illustrating various examples in which the arrangement of the heat exchanger and the direction through which the cooling fluid passes are different in the cooling module according to the embodiment of the present invention.
8 to 11 are views illustrating other various examples in which the arrangement of the heat exchanger and the direction in which the cooling fluid passes are different in the cooling module according to the embodiment of the present invention.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described herein, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, terms such as first and/or second may be used to describe various components, but the components are not limited to the above terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, within the scope not departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be named as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. something to do. On the other hand, when an element is referred to as being “directly connected” or “in direct contact with” another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Other expressions for describing the relationship between elements, that is, expressions such as "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", should be interpreted similarly.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Like reference numerals refer to like elements throughout. The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular includes the plural unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” means that the stated component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.
본 발명은 열교환기들의 배치 구조가 개선되어 열교환기 간 열 간섭 현상이 최소화될 수 있고, 냉각 성능과 열 관리 효율이 향상될 수 있는 차량용 냉각 모듈을 제공하고자 하는 것이다. 이하에서 설명되는 실시예의 냉각 모듈은 전기자동차의 냉각 모듈로서 적용될 수 있는 것이다. An object of the present invention is to provide a cooling module for a vehicle in which the arrangement structure of heat exchangers is improved so that thermal interference between heat exchangers can be minimized, and cooling performance and thermal management efficiency can be improved. The cooling module of the embodiment described below may be applied as a cooling module of an electric vehicle.
본 발명의 이해를 돕고자 실시예의 설명에 앞서 종래의 차량용 냉각 모듈이 가지는 문제점에 대해 좀 더 설명하기로 한다. In order to help the understanding of the present invention, the problems of the conventional cooling module for a vehicle will be described in more detail prior to the description of the embodiment.
도 1과 도 2는 종래의 차량용 냉각 모듈을 나타내는 도면이다. 도 1은 1개의 라디에이터(2)를 포함하는 냉각 모듈을, 도 2는 2개의 라디에이터(3,4)를 포함하는 냉각 모듈을 도시한 것이다. 1 and 2 are views showing a conventional cooling module for a vehicle. FIG. 1 shows a cooling module including one
도시된 바와 같이, 차량용 냉각 모듈은 차량의 열관리 시스템에서 냉각 유체의 냉각 및 방열을 위해 구비되는 것으로, 차량 전단부에 배치될 수 있고, 복수 개의 열교환기(1~4)와 냉각팬(5)을 포함하여 구성된다. 냉각팬(5)은 열교환기(1~4)들의 후방에 배치되어 공기를 흡입함으로써 흡입된 공기가 전방의 열교환기들을 통과할 수 있도록 한다. As shown, the vehicle cooling module is provided for cooling and heat dissipation of the cooling fluid in the vehicle thermal management system, and may be disposed at the front end of the vehicle, and includes a plurality of
차량용 냉각 모듈에서 각 열교환기(1~4)는 내부 통로에 냉각 유체가 흐를 수 있도록 구비되는데, 외측 주위로는 냉각팬(5)에 의해 흡입된 공기가 지날 수 있도록 구비된다. 이에 각 열교환기(1~4)에서는 내부 통로를 통과하는 냉각 유체와 외측 주위를 지나는 공기 사이의 열교환에 의해 냉각 유체가 냉각되고 냉각 유체의 방열이 이루어질 수 있다. 즉, 고온의 냉각 유체에서 저온의 공기로 열이 전달되면서 냉각 유체의 냉각 및 방열이 이루어질 수 있는 것이다.In the vehicle cooling module, each of the
차량용 냉각 모듈에서 복수 개의 열교환기(1~4)는 열관리 시스템에서 냉각 유체를 냉각하고 냉각 유체의 방열이 이루어지도록 하는 열교환기들로서, 에어컨 시스템의 응축기(1)와 냉각 시스템의 라디에이터(2~4)를 포함하는 것이 될 수 있다. 이때, 응축기(1)를 통과하면서 공기에 의해 냉각 및 방열되는 냉각 유체는 에어컨 시스템의 냉매이고, 라디에이터(2~4)를 통과하면서 공기에 의해 냉각 및 방열되는 냉각 유체는 부품 냉각용 냉각수이다. 에어컨 시스템의 냉매는 상기 응축기(1)를 통과하면서 냉각되어 기상에서 액상으로 응축된다. In the vehicle cooling module, the plurality of
도 1을 참조하면, 하나씩의 응축기(COND)(1)와 라디에이터(RAD)(2)를 포함하는 냉각 모듈이 도시되어 있고, 이 하나씩의 응축기(1)와 라디에이터(2)는 차량 전단부에 배치된다. 또한, 차량용 냉각 모듈은, 공기와의 열교환이 아닌, 냉각수와의 열교환을 통해 에어컨 시스템의 냉매를 냉각 및 응축하는 수냉식 응축기(6)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a cooling module including one condenser (COND) 1 and a radiator (RAD) 2 is shown, and the one
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 냉각 모듈에서는 응축기(1)가 라디에이터(2)의 전방에 배치된다. 또한, 종래의 냉각 모듈은 소형의 수냉식 응축기(수냉식 COND)(6)를 포함하며, 이 수냉식 응축기(6)는 냉각 시스템의 냉각수와 에어컨 시스템의 냉매가 통과하도록 구비된다. 이를 위해, 도 1에 나타낸 바와 같이, 응축기(1)(공냉식 응축기임)에 연결된 냉매 라인(9)과 라디에이터(2)에 연결된 냉각수 라인(7a)이 모두 수냉식 응축기(6)에 연결된다. As shown in FIG. 1 , in the conventional cooling module, the
수냉식 응축기(6)는 냉각수와 냉매 간 열교환이 이루어지는 열교환기로서, 냉매의 열이 냉각수로 전달됨으로써 냉매의 냉각과 응축이 이루어질 수 있도록 한다. 수냉식 응축기(6)에서 냉매로부터 열을 전달받은 냉각수는 라디에이터(2)를 통과하도록 되어 있고, 라디에이터(2)를 통과하는 동안 냉각수의 열이 공기로 방출되면서 냉각수가 냉각될 수 있게 된다.The water-cooled
도 2는 전력전자(PE) 부품과 배터리를 분리하여 냉각하는 병렬형 분리 냉각 시스템의 냉각 모듈을 나타내고 있다. 병렬형 분리 냉각 시스템에서는 2개의 라디에이터(3,4)를 차량 전단부에 배치하고, 각 라디에이터(3,4)를 순환하는 병렬의 냉각수 라인(7,8)을 구성하여, 전력전자 부품과 배터리를 분리하여 냉각한다. FIG. 2 shows a cooling module of a parallel type separate cooling system that separates and cools power electronics (PE) components and batteries. In the parallel-type separate cooling system, two
도 2를 참조하면, 응축기(COND)(1)가 전방에 배치되고, 이 응축기(1)의 후방에 라디에이터(LTR,HTR)(3,4)가 배치되고 있다. 이때, 2개의 라디에이터(3,4)가 응축기(1)의 후방에서 차량 전후 방향을 기준으로 전방과 후방에 상호 인접하도록 배치된다. 이러한 냉각 모듈에서 전후로 배치되는 2개의 라디에이터, 즉 제1 라디에이터(HTR)(4)와 제2 라디에이터(LTR)(3)에 개별적으로 냉각수 라인(7,8)이 연결된다. 이에 제1 라디에이터(4)와 제2 라디에이터(3)에서 냉각팬(5)에 의해 흡입되는 외기와 냉각수 사이의 열교환이 이루어지는데, 이때 각 라디에이터(3,4)에 연결된 냉각수 라인(7,8)을 순환하는 냉각수로부터 열이 공기(외기) 중으로 방출되면서 냉각수가 냉각된다.Referring to FIG. 2 , a condenser (COND) (1) is disposed in front, and radiators (LTR, HTR) (3, 4) are disposed behind the condenser (1). At this time, the two
도 2의 예에서 제1 라디에이터(4)가 제2 라디에이터(3)의 후방에 배치되고 있으며, 이에 차량 전후 방향을 기준으로 응축기(1), 제2 라디에이터(3), 제1 라디에이터(4)의 순으로 배치되는 구조가 된다. 병렬형 분리 냉각 시스템에서, 운전 온도(냉각수 온도)에 따라, 제1 라디에이터(4)는 상대적으로 고온의 냉각수를 통과시켜 방열 및 냉각하는 고온 라디에이터(High Temperature Radiator, HTR)이다. 제2 라디에이터(3)는 제1 라디에이터(4)에 비해 상대적으로 저온의 냉각수를 통과시켜 방열 및 냉각하는 저온 라디에이터(Low Temperature Radiator, LTR)이다. In the example of FIG. 2 , the
고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(4)에는 차량을 구동하는 모터, 즉 구동모터를 포함하는 전력전자(PE) 부품의 냉각을 위한 냉각수 라인(7)이 연결될 수 있고, 이에 제1 라디에이터(4)에서는 전력전자 부품을 냉각한 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어질 수 있다. 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(3)에는 배터리의 냉각을 위한 냉각수 라인(8)이 연결될 수 있고, 이에 제2 라디에이터(3)에서는 배터리를 냉각한 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어질 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 저온 라디에이터인 제2 라디에이터(3)가 고온 라디에이터인 제1 라디에이터(4)의 전방에 배치될 수 있다. The
도 2의 냉각 모듈이 적용된 열관리 시스템에서도 수냉식 응축기(6)가 이용될 수 있는데, 도시된 바와 같이, 수냉식 응축기(6)에서 냉매로부터 열을 전달받은 냉각수가 제1 라디에이터(HTR)(4)와 제2 라디에이터(LTR)(3)를 통과하는 동안 열을 방출하게 된다. 제1 라디에이터(4)와 전력전자 부품 사이에 연결된 제1 냉각수 라인(7)과, 제2 라디에이터(3)와 배터리 사이에 연결된 제2 냉각수 라인(8), 그리고 응축기(1)에 연결된 에어컨 시스템의 냉매 라인(9)이 모두 수냉식 응축기(6)에 연결되며, 수냉식 응축기(6)에서 냉매의 열이 냉각수로 전달된 뒤 제1 라디에이터(4)와 제2 라디에이터(3)에서 방출된다.The water-cooled
한편, 문제점에 대해 설명하면, 내연기관 자동차의 경우에는 라디에이터(2~4)에서의 엔진 냉각수 온도(115℃ 이하)가 응축기(1)에서의 냉매 온도(100 ~ 110℃)보다 대체로 높거나 비슷한 수준이고, 따라서 도 1과 같이 응축기(1)를 전방에, 라디에이터(2)를 후방에 배치하는 것이 열 관리 온도 측면에서 적절하다. On the other hand, when explaining the problem, in the case of an internal combustion engine vehicle, the engine coolant temperature (115° C. or less) in the
그러나 전기자동차에서 도 1의 라디에이터(2)와 도 2의 제1 라디에이터(4) 및 제2 라디에이터(3)에서 냉각수 온도는 냉매 온도(100 ~ 110℃)보다 낮다(예, 제1 라디에이터의 냉각수 온도 65℃ 이하, 제2 라디에이터의 냉각수 온도 35℃ 이하). 하지만, 도 1 및 도 2의 냉각 모듈에서는 공기와의 열교환 시 가장 높은 온도의 냉각 유체(에어컨 시스템의 냉매)가 통과하는 응축기(1)를 맨 앞에 배치하고, 그 후방에 라디에이터(2~4)를 배치하고 있다. However, in the electric vehicle, the coolant temperature in the
따라서, 전방의 응축기(1)에서 상승한 공기가 후방의 라디에이터(2~4)를 통과하므로 라디에이터(2~4)에서의 냉각 효율이 저하될 수밖에 없다. 더욱이 수냉식 응축기(6)에서 냉매로부터 열을 흡수한 냉각수가 라디에이터(2~4)로 흐르게 되므로 라디에이터에서의 냉각 부하는 더 커질 수밖에 없다. 이때, 응축기(1)에서의 부하(즉, 에어컨 시스템의 냉방 부하)가 더 커진다면 열 간섭량이 증대되어 라디에이터(2~4)에서의 냉각 부하가 더 커지는 악순환이 발생한다. Accordingly, since the air rising from the
결국, 전기자동차용 냉각 모듈에서 열교환기들의 배치 구조를 개선하여 열교환기 간 열 간섭 현상을 최소화하는 동시에 냉각 성능과 열 관리 효율을 향상시킬 필요가 있다. As a result, it is necessary to improve the arrangement structure of heat exchangers in a cooling module for an electric vehicle to minimize thermal interference between the heat exchangers, while improving cooling performance and thermal management efficiency.
이하에서는 열 간섭이 최소화되고 냉각 성능 및 열 관리 효율이 향상되는 본 발명의 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention in which thermal interference is minimized and cooling performance and thermal management efficiency are improved will be described.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈을 도시한 구성도로서, 열교환기들의 개선된 배치 상태를 보여주고 있다. 3 and 4 are block diagrams illustrating a cooling module according to an embodiment of the present invention, and show an improved arrangement of heat exchangers.
도시된 나타낸 바와 같이, 차량 전후 방향을 기준으로 전방 위치에 냉각 시스템의 제1 라디에이터(HTR)(11)와 제2 라디에이터(LTR)(12)가 배치되고, 그 후방 위치에 에어컨 시스템의 응축기(COND)(13)가 배치된다. 이때, 응축기(13)의 후방에 냉각팬(14)이 배치된다. 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)는 전면에서 볼 때 상측과 하측에 위치하도록 배치되고, 측면에서 볼 때 동일한 열에 상측과 하측으로 위치하도록 배치(즉, 상하 일렬로 배치)된다. As shown, the first radiator (HTR) 11 and the second radiator (LTR) 12 of the cooling system are disposed at a front position with respect to the vehicle front-rear direction, and the condenser ( COND) 13 is disposed. At this time, the cooling
도 3을 참조하면, 상측에 고온 라디에이터(High Temperature Radiator, HTR)인 제1 라디에이터(11)가, 하측에 저온 라디에이터(Low Temperature Radiator, HTR)인 제2 라디에이터(12)가 배치된 것을 볼 수 있다. 반면, 도 4를 참조하면, 도 3의 실시예와 반대로, 상측에 제2 라디에이터(LTR)(12)가, 하측에 제1 라디에이터(HTR)(11)가 배치된 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 3 , it can be seen that a
즉, 도 3에 예시된 바와 같이, 상측에 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)가 배치되고, 이때 하측에 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)가 배치될 수 있다(도 3 참조). 반대로, 도 4에 예시된 바와 같이, 상측에 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)가 배치되고, 하측에 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)가 배치될 수도 있다. That is, as illustrated in FIG. 3 , a
또한, 후방에 배치되는 응축기(13)에서 상부는 고온의 냉매가 유입되는 부분으로 상대적으로 냉매 온도가 높은 고온 영역이고, 응축기(13)의 하부는 상부를 통과한 뒤 외기에 의해 냉각된 냉매가 응축기의 외부로 배출되는 부분으로서 상대적으로 냉매 온도가 낮은 저온 영역이다. 이에 응축기(13)에서 상대적으로 저온 영역인 서브 쿨 영역(sub cool zone)(13b)이 하부에 위치하는데, 이를 고려할 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 라디에이터(HTR)(11)를 상측에, 제2 라디에이터(LTR)(12)를 하측에 배치하는 것이 유리하다.In addition, in the
즉, 냉각수를 냉각하기 위해 두 라디에이터(11,12)를 통과한 후의 공기 온도를 비교해보면, 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)를 통과한 공기의 온도(예, 48℃)가 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)를 통과한 공기의 온도(예, 45℃)보다 높다. 반면, 응축기(13)에서 상측의 고온 영역인 메인 영역(13a)의 냉매 온도(예, 100 ~ 110℃)는 하측의 저온 영역인 서브 쿨 영역(13b)의 냉매 온도(예, 50 ~ 55℃)보다 훨씬 높다. That is, comparing the air temperature after passing through the two
이때, 고온 라디에이터인 제1 라디에이터(11)를 하측에 배치하여 제1 라디에이터를 통과한 공기가 응축기(13)의 서브 쿨 영역(13b)을 통과하도록 하면, 공기의 온도(예, 48℃)와 서브 쿨 영역(13b)의 냉매 온도(예, 50 ~ 55℃) 간 차이가 작아질 수 있다. 고온 라디에이터인 제1 라디에이터(11)에서의 방열량이 제2 라디에이터(12)에 비해 더 크기 때문에, 제1 라디에이터(11)를 통과한 공기와 응축기(13) 내 냉매 사이의 온도 차이가 작아질 수 있는 것이다. 결국, 응축기(13) 중 서브 쿨 영역(13b)에서의 냉각 성능이 고온 영역인 메인 영역(13a)에서의 냉각 성능에 비해 불리해질 수 있다. At this time, when the
반면, 저온 라디에이터인 제2 라디에이터(12)를 하측에 배치하여 제2 라디에이터를 통과한 공기가 응축기(13)의 서브 쿨 영역(13b)을 통과하도록 하면, 방열량이 적은 제2 라디에이터(12)를 통과한 공기의 온도(예, 45℃)와 서브 쿨 영역(13b)의 냉매 온도(예, 50 ~ 55℃) 간 차이가 더 커지기 때문에, 서브 쿨 영역(13b)에서의 냉각 성능이 더 유리해질 수 있다. On the other hand, when the
물론, 고온 라디에이터인 제1 라디에이터(HTR)(11)를 상측에 배치할 경우, 방열량이 많은 제1 라디에이터(11)를 통과한 공기가 응축기(13)의 메인 영역(13a)를 통과하기 때문에, 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서 냉각 성능이 불리해질 수 있다. 그러나 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서 냉매 온도(예, 100 ~ 110℃)는 제1 라디에이터(11)를 통과한 공기의 온도(예, 48℃)에 비해 매우 높다. 그러므로 제2 라디에이터(LTR)(12)를 상측에 위치시킨 것과 비교하였을 때, 제1 라디에이터(HTR)(12)를 상측에 위치시키더라도 메인 영역(13a)에서의 냉각 성능에 미치는 영향은 무시할 정도로 작은 수준일 수 있다. Of course, when the first radiator (HTR) 11, which is a high-temperature radiator, is disposed on the upper side, the air that has passed through the
이에, 도 3에 나타낸 바와 같이, 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)를 상측에 배치하고 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)를 하측에 배치하는 것이, 제1 라디에이터를 하측에, 제2 라디에이터를 상측에 배치하는 것에 비해 유리할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 3, arranging the
반면, 차량 전단부에서 범퍼 개구부(미도시)가 하측에 위치할 때에는 그 반대가 유리할 수 있다. 즉, 차량 전단부에서 범퍼 개구부(미도시)가 하측에 위치하는 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이, 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)를 하측에 배치하고 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)를 상측에 배치한 도 4의 실시예가, 도 3의 실시예와 비교하여 더 유리한 점이 있다. On the other hand, when the bumper opening (not shown) is located at the lower side in the front end of the vehicle, the opposite may be advantageous. That is, when the bumper opening (not shown) at the front end of the vehicle is located on the lower side, as shown in FIG. 4 , the
범퍼 개구부가 차량 전단부의 하측에 위치하는 경우, 외기가 차량 전단부에서 냉각 모듈 측으로 유입될 때, 하측의 범퍼 개구부(미도시)를 통과한 외기가 냉각 모듈에서도 하측으로 유입된 뒤 그 일부가 상측으로 분산되어 라디에이터(11,12)와 응축기(13)를 통과한다. 이때, 외기가 하측의 범퍼 개구부를 통해 유입되므로, 라디에이터에서도 외기(공기)는 상측에 비해 하측에서 더 빠른 속도로 통과하게 된다. 즉, 도 4의 실시예에서, 하측의 제1 라디에이터(11)를 통과하는 공기의 유속이, 상측으로 분산된 후 상측의 제2 라디에이터(12)를 통과하는 공기의 유속보다 더 빠르다.When the bumper opening is located below the front end of the vehicle, when outside air flows into the cooling module from the front end of the vehicle, the outside air that has passed through the bumper opening (not shown) at the lower side also flows downward in the cooling module, and then a part of it is is dispersed and passes through the
따라서, 고온 라디에이터인 제1 라디에이터(11)를 하측에 배치하고, 저온 라디에이터인 제2 라디에이터(12)를 상측에 배치하면, 범퍼 개구부를 통해 하측으로 유입된 외기 중 일부가 직진하여 바로 제1 라디에이터(11)를 제2 라디에이터(12)를 통과하는 공기에 비해 더 빠른 속도로 통과하게 된다. 또한, 하측으로 유입된 외기 중 나머지가 상측으로 분산된 뒤 제2 라디에이터(12)를 제1 라디에이터(11)를 통과하는 공기에 비해 더 느린 속도로 통과하게 된다. Therefore, when the
이에 하측으로 배치되어 직진하는 외기가 통과하도록 된 제1 라디에이터(11)가, 상측으로 배치되어 위로 분산된 외기가 통과하는 제2 라디에이터(12)에 비해 방열 측면에서 유리할 수 있다. 따라서, 상대적으로 고온의 냉각수가 통과하고 방열량이 많은 제1 라디에이터(11)를 하측에 배치하고, 상대적으로 저온의 냉각수가 흐르는 제2 라디에이터(12)를 상측에 배치하는 것이 고려될 수 있다. This may be advantageous in terms of heat dissipation as compared to the
도 3과 도 4의 실시예에서 채택된 응축기(13)는 풀 페이스(full face) 타입의 공냉식 응축기로서, 여기서 '풀 페이스'의 의미는, 차량 전단의 범퍼 개구부를 통해 유입된 공기가 냉각 모듈을 통과한다고 할 때, 냉각 모듈에서의 공기 통과 영역의 일부가 아닌, 공기 통과 영역 전체에 걸쳐 응축기(13)가 배치되는 것을 의미한다. The
또한, 본 발명의 실시예에서, 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)를 상측과 하측에 배치하고, 그 후방에 풀 페이스 타입의 공냉식 응축기(13)를 배치함에 있어, 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)가 서로 구조적으로 완전히 분리된 개별 단품의 라디에이터일 수도 있으나, 라디에이터 탱크 내부의 상부와 하부를 구획하는 격벽을 설치하여, 하나의 라디에이터가 독립된 2개 영역으로 상하 배분되어 있는 일체형 구조를 적용하는 것도 가능하다.In addition, in the embodiment of the present invention, by arranging the
즉, 상기 격벽에 의해 구획된 라디에이터의 상부와 하부에 각각 별도의 냉각수 라인(제1 냉각수 라인과 제2 냉각수 라인)을 연결하여 서로 독립된 기능을 하는 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)를 구성한 것이 될 수 있는 것이다. 이 경우 격벽으로 구분된 일체의 라디에이터의 상부와 하부가 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)로서 각각 독립적인 라디에이터 기능을 하게 된다. That is, the
이와 같이 냉각 모듈의 열 수가 축소됨에 따라 공기저항의 최소화가 가능해진다. 또한, 라디에이터(11,12)를 최전방에 배치함으로써 라디에이터에서의 냉각 성능이 최우선적으로 고려될 수 있다. 즉, 라디에이터(11,12) 내 냉각수가 더 낮은 온도의 공기와 열교환을 할 수 있는 것이며, 라디에이터의 냉각 성능(방열 성능) 및 냉각 효율이 향상될 수 있다.As the number of columns of the cooling module is reduced in this way, it is possible to minimize air resistance. In addition, by arranging the
본 발명의 실시예에서, 제1 냉각수 라인이 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)에 연결된다. 즉, 도면으로 나타내지는 않았으나, 제1 리저버 탱크, 제1 전동식 워터펌프, 제1 라디에이터(11) 사이에 제1 냉각수 라인이 연결되고, 제1 냉각수 라인에서 제1 라디에이터(11)의 전단과 후단 위치 사이에 제1 바이패스 라인이 연결되며, 상기 제1 냉각수 라인에서 제1 바이패스 라인이 분기된 분기점에 3-웨이 밸브인 제1 밸브가 설치될 수 있다. 제1 밸브의 개폐 상태에 따라 제1 냉각수 라인을 따라 순환하는 냉각수가 제1 라디에이터(11)를 통과하지 않도록 바이패스되거나 제1 라디에이터(11)를 통과할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the first coolant line is connected to the
또한, 본 발명의 실시예에서, 제1 라디에이터(HTR)(11)를 지나는 제1 냉각수 라인에는 제1 부품으로서 차량을 구동하는 모터, 즉 전력전자 부품 중에서도 발열량(전열량)이 상대적으로 많고 요구 냉각수온이 상대적으로 높은 차량 구동용 모터(구동모터)가 설치될 수 있다. 여기서, 모터(제1 부품)는 전륜 모터와 후륜 모터를 포함할 수 있다. 그 밖에, 전력전자 부품 중 제2 부품인 인버터와 충전기, 컨버터(저전압 DC-DC 컨버터 등)가 제1 냉각수 라인에 더 설치될 수도 있다. 여기서, 인버터는 전륜 모터의 구동 및 제어를 위한 전륜 인버터, 및 후륜 모터의 구동 및 제어를 위한 후륜 인버터를 포함한다.In addition, in the embodiment of the present invention, in the first coolant line passing through the first radiator (HTR) 11, a motor driving a vehicle as a first component, that is, among power electronic components, a relatively large amount of heat (heat amount) is required A motor (drive motor) for driving a vehicle having a relatively high coolant temperature may be installed. Here, the motor (the first component) may include a front wheel motor and a rear wheel motor. In addition, an inverter, a charger, and a converter (such as a low-voltage DC-DC converter), which are second components of the power electronic components, may be further installed in the first coolant line. Here, the inverter includes a front-wheel inverter for driving and controlling the front-wheel motor, and a rear-wheel inverter for driving and controlling the rear-wheel motor.
본 발명의 실시예에서, 제2 냉각수 라인은 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)에 연결된다. 즉, 도면으로 나타내지는 않았으나, 제2 리저버 탱크, 제2 전동식 워터펌프, 제2 라디에이터(12) 사이에 제2 냉각수 라인이 연결되고, 제2 냉각수 라인에서 제2 라디에이터의 전단과 후단 위치 사이에 제2 바이패스 라인이 연결되며, 상기 제2 냉각수 라인에서 제2 바이패스 라인이 분기된 분기점에 3-웨이 밸브인 제2 밸브가 설치될 수 있다. 제2 밸브의 개폐 상태에 따라 제2 냉각수 라인을 따라 순환하는 냉각수가 제2 라디에이터(12)를 통과하지 않도록 바이패스되거나 제2 라디에이터(12)를 통과할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the second coolant line is connected to a
또한, 본 발명의 실시예에서, 제2 라디에이터(LTR)(12)를 지나는 제2 냉각수 라인에는 제2 부품으로서 배터리, 즉 전력전자 부품 중에서도 발열량(전열량)이 상대적으로 적고 요구 냉각수온이 상대적으로 낮은 배터리가 설치될 수 있다. 이에 더하여 제2 냉각수 라인에는 배터리를 웜업(warmup)하기 위한 히터, 및 배터리를 냉각하기 위한 칠러(chiller)가 설치될 수 있다. 여기서, 칠러는 에어컨 시스템의 냉매를 공급받아 배터리를 순환하는 냉각수를 냉각하도록 구비된다. 그 밖에 제2 부품인 인버터와 충전기, 컨버터가 제1 냉각수 라인 대신 제2 냉각수 라인에 설치될 수도 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, in the second coolant line passing through the second radiator (LTR) 12, as a second component, the amount of heat (heat amount) is relatively small among the batteries, that is, power electronic components, and the required cooling water temperature is relatively low. low battery can be installed. In addition, a heater for warming up the battery and a chiller for cooling the battery may be installed in the second coolant line. Here, the chiller is provided to receive the refrigerant of the air conditioner system to cool the cooling water circulating in the battery. In addition, the inverter, charger, and converter, which are second components, may be installed in the second coolant line instead of the first coolant line.
본 발명의 실시예에서, 에어컨 시스템의 냉매 라인이 응축기(13)에 연결되고, 이때 냉매 라인과 제1 냉각수 라인, 제2 냉각수 라인에 설치되던 기존 수냉식 응축기는 삭제 가능하다. 물론, 수냉식 응축기는 설치도 가능하며, 이때 수냉식 응축기에서는 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)를 통과하는 냉각수와 응축기(13)를 통과하는 냉매 사이의 열교환이 이루어진다.In the embodiment of the present invention, the refrigerant line of the air conditioner system is connected to the
전술한 바와 같이, 제2 라디에이터(12)는 배터리 냉각을 위한 라디에이터로서, 제2 라디에이터(12)에 연결된 제2 냉각수 라인에 배터리와 함께 배터리 냉각을 위한 별도의 칠러가 더 설치될 수 있는데, 이 칠러에서는 에어컨 시스템의 냉매와 냉각수 사이의 열교환이 이루어지고, 상기 칠러에서 냉매에 의해 냉각된 냉각수가 배터리를 통과하게 되면서 배터리를 냉각하게 된다. As described above, the
따라서, 냉매를 공급하여 칠러를 작동시킬 경우 제2 라디에이터(12)는 냉각수의 냉각 및 방열이 불필요한 무부하 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 외기 온도가 45℃일 때, 배터리 냉각은 에어컨 시스템의 냉매를 이용하는 칠러에 의해서만 이루어질 수 있다. 이때, 수냉식 응축기가 삭제되었다면 제2 라디에이터에서는 열 부하가 없다. Therefore, when the chiller is operated by supplying the refrigerant, the
또한, 도 3의 실시예에서, 전력전자 부품 냉각용 제1 라디에이터(11)에서 냉각수와 공기 사이에 3kW의 열교환이 이루어진다고 할 때, 45℃의 외기가 제1 라디에이터(11)를 통과하고 나면 공기 온도는 48℃로 약 3℃ 상승한다. 이때, 응축기(13) 입구에서의 냉매 온도가 100 ~ 110℃이므로, 응축기(13)에서 냉매와 공기 사이에는 50℃ 이상의 온도 차(ΔT)가 확보될 수 있고, 이에 응축기(13)에서의 냉매 냉각과 응축에는 큰 영향이 없다. In addition, in the embodiment of Figure 3, when the heat exchange of 3 kW is made between the cooling water and the air in the
또한, 도 3의 실시예에서, 서브 쿨 영역(13b)의 전방에 열 픽업(heat pick up)이 없는 제2 라디에이터(12)가 배치되므로, 제2 라디에이터(12)를 통과한 공기의 온도는 외기 온도인 45℃를 유지할 수 있다. 이때, 서브 쿨 영역(13b)에서의 냉매 온도가 50 ~ 55℃이므로 서브 쿨 영역에서도 냉매와 공기 사이의 열교환이 이루어질 수 있다.In addition, in the embodiment of Fig. 3, since the
또한, 도 3의 실시예에서, 제1 라디에이터(11)로 유입되는 냉각수의 온도가 65℃이고, 제1 라디에이터에서의 냉각 부하가 3kW라 가정하였을 때, 제1 라디에이터에서는 냉각수를 ΔT = 20℃만큼 냉각하는 것이 가능하다. 결국, 도 1의 라디에이터(2)와 도 2의 제1 라디에이터(4)에서 냉각수를 ΔT = 10℃만큼 냉각하였다면, 도 3의 실시예에서는 제1 라디에이터(11)에서의 방열 능력이 200%로 증대되는 것이며, 이러한 방열 능력 증대로 제1 라디에이터를 포함한 열교환기들의 사이즈 축소 및 팬 용량 축소, 원가 절감 및 중량 저감 등이 가능해진다.In addition, in the embodiment of FIG. 3 , assuming that the temperature of the cooling water flowing into the
그리고 도 4의 실시예는 차량 전단부에서 외기가 유입되는 범퍼 개구부가 하측에 위치할 때 유용하다. 도 4의 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 배터리 냉각용 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)를 상측에 배치하고, 전력전자(PE) 부품 냉각용 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)를 하측에 배치하고 있다. 이때, 제1 라디에이터(11)가 냉각 모듈의 하측에서 응축기(13)의 서브 쿨 영역(13b)의 바로 앞쪽에 위치한다. And the embodiment of FIG. 4 is useful when the bumper opening through which outside air is introduced from the front end of the vehicle is located at the lower side. In the embodiment of Figure 4, as described above, the
이 경우, 외기가 상대적으로 고온인 제1 라디에이터(11)를 통과한 뒤 서브 쿨 영역(13b)을 통과하므로, 서브 쿨 영역(13b)에서의 외기 온도가 제3 실시예에 비해 더 높지만, 통상적인 전기자동차에서 범퍼 개구부가 하측에 위치한다는 점을 고려할 때, 제1 라디에이터(11)를 통과하는 공기(외기)의 속도가 제2 라디에이터(12)를 통과하는 공기의 속도보다 빠르므로, 응축기에서의 냉각 성능 저하는 무시할 수 있는 수준이다. In this case, since the outside air passes through the
더욱이, 모터와 같은 전력전자(PE) 부품 냉각용 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)는 상시 작동하는 라디에이터이다. 즉, 냉각수가 제1 라디에이터(11)를 상시 통과하도록 하여 제1 라디에이터에 의한 냉각수 방열이 항상 이루어지도록 한다. Moreover, the
반면, 배터리 냉각용 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)는 마일드 조건, 즉 특정 외기온 및 저부하 조건에서만 작동하는 라디에이터이다. 즉, 저부하 조건에서만 냉각수가 제2 라디에이터(12)를 통과하도록 하여 제2 라디에이터에 의한 냉각수 방열이 저부하 조건에서만 이루어지도록 하고, 고부하 조건에서는 제2 라디에이터에 냉각수가 흐르지 않도록 하는 것이다. 고부하 조건에서는 전술한 바와 같이 에어컨 시스템의 냉매를 이용하는 칠러를 통해 배터리를 냉각한다. 따라서, 빠른 유속의 공기가 통과할 수 있는 하측에 상시 작동해야 하는 제1 라디에이터(11)를 배치한 도 4의 실시예가 더 유리할 수 있다. On the other hand, the
이와 같이 하여, 도 3 및 도 4의 실시예에 대해 설명하였는바, 도 2의 비교예에서는 응축기(1), 제2 라디에이터(3), 제1 라디에이터(4)의 순으로 전후 방향 3열의 배치로 냉각 모듈이 구성되었지만, 본 발명의 실시예에서는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이. 라디에이터(11,12)와 응축기(13)의 열(列) 수가 2열로 축소된다. In this way, the embodiment of FIGS. 3 and 4 has been described. In the comparative example of FIG. 2 , the
한편, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서 각 열교환기 내 냉각 유체가 통과하는 방향을 다르게 한 여러 예를 나타내는 도면이다. 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에서 제1 라디에이터(HTR)(11)와 제2 라디에이터(LTR)(12)의 상하 배치 상태는 도 3의 실시예와 같으나, 도 4의 실시예에서도 도 5 내지 도 7과 같은 냉각 유체(냉각수와 냉매)의 흐름 및 응축기 구조가 동일하게 적용 가능하다.Meanwhile, FIGS. 5 to 7 are views showing various examples in which the direction through which the cooling fluid in each heat exchanger passes is different in the cooling module according to the embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIGS. 5 to 7 , the top and bottom arrangement of the first radiator (HTR) 11 and the second radiator (LTR) 12 is the same as the embodiment of FIG. 3 , but in the embodiment of FIG. The flow of the cooling fluid (coolant and refrigerant) and the condenser structure as shown in FIGS. 5 to 7 are equally applicable.
먼저, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 라디에이터(HTR)(11)는 내부에 냉각수가 차체 방향을 기준으로 수평으로 통과할 수 있는 복수 개의 냉각수 통로를 가지며, 제1 라디에이터(11)의 내부에서 상기 복수 개의 통로는 냉각수가 나란히 나뉘어 차체 방향을 기준으로 수평으로 흐를 수 있도록 병렬로 분기된 구조로 형성된다. 도 5를 참조하면, 제1 라디에이터(11)의 내부로 유입된 냉각수가 복수 개의 냉각수 통로를 따라 흐르면서 복수 개의 경로로 분기되어 병렬로 흐르고 있음을 볼 수 있다. First, as shown in FIG. 5 , the first radiator (HTR) 11 has a plurality of coolant passages through which coolant can pass horizontally with respect to the vehicle body direction, and in the interior of the
이때, 제1 라디에이터(11)에서 냉각수 입구를 통해 좌측으로 유입된 냉각수는 우측을 향해 수평으로 이동한 뒤 냉각수 출구를 통해 외부로 배출되는데, 제1 라디에이터(11)의 내부에서 냉각수가 좌측으로부터 우측으로 수평 이동할 때 상기와 같이 분기된 복수 개의 냉각수 통로를 따라 여러 갈래로 나뉘어 흐르도록 되어 있다. At this time, the coolant flowing in from the
반면, 제2 라디에이터(12)는 우측에서 냉각수가 유입되고 좌측에서 냉각수가 배출되도록 냉각수 입구가 우측에, 냉각수 출구가 좌측에 위치될 수 있다. 이때, 제2 라디에이터(12)에서는 냉각수가 우측으로 유입되어 우측에서 좌측으로 수평 이동한 뒤 좌측에서 외부로 배출된다. On the other hand, the
이와 같이 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)는 냉각수가 통과하는 방향이 서로 반대일 수 있다. 이때, 응축기(13)의 경우 메인 영역(13a)과 서브 쿨 영역(13b)에서 냉매가 통과하는 방향이 서로 반대일 수 있고, 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서는 바로 앞쪽에 위치한 제1 라디에이터(11)의 냉각수 통과방향(냉각수 흐름방향)과 반대인 우측에서 좌측으로 냉매가 통과하도록 할 수 있다. 이때, 응축기(13)에서 서브 쿨 영역(13b)에서는 바로 앞쪽에 위치한 제2 라디에이터(11)의 냉각수 통과방향과 반대인 좌측에서 우측으로 냉매가 통과하도록 할 수 있다.As such, the
이때, 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서도, 제1 라디에이터(11)에서와 마찬가지로, 냉매가 여러 갈래로 나뉘어 수평으로 나란히 흐를 수 있도록 내부에 분기된 복수 개의 냉매 통로가 형성된다. 이에 응축기(13)에서도 분기된 병렬 구조의 냉매 통로를 통해 냉매가 여러 경로로 나뉘어 흐르게 되며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서는 냉매가 우측으로부터 좌측으로 수평 이동한 뒤 배출되도록 할 수 있다. 이때, 응축기(13)의 서브 쿨 영역(13b)에서는 바로 앞쪽의 제2 라디에이터(12)와 상측의 메인 영역(13a)과는 반대로 좌측으로부터 우측으로 냉매가 흐르도록 할 수 있다.At this time, also in the
다음으로, 도 6의 실시예는 응축기(13)에서 메인 영역(13a)과 서브 쿨 영역(13b)의 위치를 도 3의 실시예와 반대가 되도록 한 것이다. 즉, 도 6의 실시예에서는 응축기(13)의 서브 쿨 영역(13b)이 상측에 배치되고, 응축기(13)의 메인 영역(13a)이 하측에 배치된다. 이때, 응축기(13)의 메인 영역(13a) 내 냉매 통과방향(냉매 흐름방향)이 제1 라디에이터(11) 및 제2 라디에이터(12)의 냉각수 통과방향과 반대 방향이 되도록 한다. 도 6을 참조하면, 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)에서 냉각수는 좌측에서 우측으로 수평 이동하고, 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서 냉매는 우측에서 좌측으로 수평 이동하도록 되어 있다.Next, in the embodiment of FIG. 6 , the positions of the
다음으로, 도 7의 예는, 응축기(13)에서의 냉매 통과방향이, 제1 라디에이터(11) 및 제2 라디에이터(12)의 냉각수 통과방향과 직각방향이 되도록, 즉 90°의 위상을 가지도록 설정된 예이다. 이때, 응축기(13)에서 메인 영역(13a)과 서브 쿨 영역(13b)은. 상하로 배치되는 것이 아닌, 서로 측방에 위치하도록 배치(좌우 측방 배치)된다. Next, in the example of FIG. 7 , the refrigerant passing direction in the
이러한 응축기(13)에서 내부의 냉매 통로는 냉매를 차체 방향 기준 상하 수직방향으로 통과시킬 수 있도록 형성된다. 이때, 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서는 냉매가 상측에서 하측으로, 서브 쿨 영역(13b)에서는 냉매가 하측에서 상측으로 통과하도록 할 수 있다. 이때, 메인 영역(13a)은 분기된 병렬 구조의 냉매 통로를 가진다. In the
제1 라디에이터(11)가 냉각수를 여러 갈래로 나누어 나란히 통과시킬 수 있는 분기된 병렬 구조의 냉각수 통로를 가지는 것과, 응축기(13)의 메인 영역(13a)이 냉매를 여러 갈래로 나누어 나란히 통과시킬 수 있는 분기된 병렬 구조의 냉매 통로를 가지는 것은 모든 실시예에서 동일하다.The
한편, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서 열교환기의 배치 및 냉각 유체가 통과하는 방향을 다르게 한 또 다른 여러 예를 나타내는 도면이다. Meanwhile, FIGS. 8 to 11 are views showing other various examples in which the arrangement of the heat exchanger and the direction in which the cooling fluid passes are different in the cooling module according to the embodiment of the present invention.
앞에서 설명한 실시예는 모두 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)와 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)를 각각 상측과 하측에 위치하도록 배치한 실시예이지만, 도 8 내지 도 11의 실시예는 고온 라디에이터(HTR)인 제1 라디에이터(11)와 저온 라디에이터(LTR)인 제2 라디에이터(12)를 각각 좌측과 우측에 위치하도록 배치한 실시예이다. 즉, 제1 라디에이터(11)와 제2 라디에이터(12)가 상하 배치 구조가 아닌 서로 측방에 위치하도록 배치된 측방 배치 구조의 실시예인 것이다. All of the above-described embodiments are embodiments in which the
이때, 도 8 및 도 10의 실시예에서는 응축기(13)에서 메인 영역(13a)이 상측에, 서브 쿨 영역(13b)이 하측에 배치되고 있으며, 도 9 및 도 11의 실시예에서는 응측기(13)에서 메인 영역(13a)이 하측에, 서브 쿨 영역(13b)이 상측에 배치되고 있다.At this time, in the embodiment of FIGS. 8 and 10 , in the
또한, 도 8 내지 도 11의 실시예 모두에서 제1 라디에이터(11)가 좌측에, 제2 라디에이터(12)가 우측에 배치되고 있으며, 도시된 실시예예와 반대로 제1 라디에이터(11)가 우측에, 제2 라디에이터(12)가 좌측에 배치될 수도 있다.In addition, in all of the embodiments of FIGS. 8 to 11 , the
또한, 냉각수와 냉매의 흐름방향(통과방향)을 살펴보면, 라디에이터(11,12)에서의 냉각수 통과방향이, 응축기(13)에서의 냉매 통과방향과 직각을 이루는 직각 방향이 되도록, 즉 90°의 위상을 가지도록 설정되고 있다. In addition, looking at the flow direction (passing direction) of the coolant and the coolant, the coolant passage direction in the
이때, 도 8 내지 도 11의 실시예에서, 응축기(13)의 메인 영역(13a)에서는 냉매가 우측에서 좌측으로 수평으로 통과하도록 되어 있고, 응축기(13)의 서브 쿨 영역(13b)에서는 냉매가 좌측에서 우측으로 수평으로 통과하도록 되어 있다. At this time, in the embodiment of FIGS. 8 to 11 , the refrigerant passes horizontally from right to left in the
또한, 도 8 및 도 9의 실시예에서는 제1 라디에이터(11) 및 제2 라디에이터(12)에서 냉각수가 하측으로부터 상측으로 수직 이동하도록 되어 있고, 도 10 및 도 11의 실시예에서는 제1 라디에이터(11) 및 제2 라디에이터(12)에서 냉각수가 상측으로부터 하측으로 수직 이동하도록 되어 있다.In addition, in the embodiment of Figs. 8 and 9, the coolant in the
이와 같이 라디에이터(11,12)에서의 냉각수의 흐름이 응축기(13)에서의 냉매의 흐름에 대해 90°의 위상을 가지도록 하는 것이 가능하다. As such, it is possible to make the flow of the coolant in the
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 냉각 모듈에서는 제1 라디에이터와 제2 라디에이터가 응축기의 전방에 배치되어 외부에서 유입된 신기(新氣)가 바로 제1 라디에이터와 제2 라디에이터를 통과한 뒤 응축기를 지나게 된다. 이에, 종래의 냉각 모듈(도 1 및 도 2 참조)에서와 달리, 고온의 응축기를 통과하지 않은 신기가 바로 라디에이터에서 냉각수 및 부품의 냉각에 이용될 수 있다. 이에 라디에이터에서의 방열 성능 및 부품 냉각 성능이 더 증대될 수 있다. In this way, in the cooling module according to the present invention, the first radiator and the second radiator are disposed in front of the condenser so that fresh air introduced from the outside passes directly through the first and second radiators and then passes through the condenser. do. Accordingly, unlike in the conventional cooling module (see FIGS. 1 and 2 ), fresh air that has not passed through the high-temperature condenser can be directly used for cooling the coolant and components in the radiator. Accordingly, heat dissipation performance and component cooling performance in the radiator may be further increased.
또한, 수냉식 응축기를 삭제할 경우 제1 라디에이터와 제2 라디에이터에서의 냉각 부하가 더욱 저감될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 냉각 모듈에서는 열교환기 간 열 간섭 현상이 최소화될 수 있고, 냉각 성능과 열 관리 효율이 향상될 수 있다. 결국, 동일 사이즈의 열교환기를 적용할 경우에 비해 냉각 능력이 증대되면서 고성능 전기자동차와 같이 냉각 고부하 특성을 가지는 차량의 개발이 용이해진다. 또한, 동일 성능 대비 열교환기의 사이즈를 줄일 수 있으므로 원가 절감 및 중량 저감의 효과를 기대할 수 있다.In addition, when the water-cooled condenser is eliminated, the cooling load on the first radiator and the second radiator may be further reduced. In addition, in the cooling module according to the present invention, thermal interference between heat exchangers may be minimized, and cooling performance and thermal management efficiency may be improved. As a result, as the cooling capacity is increased compared to the case of applying a heat exchanger of the same size, it is easy to develop a vehicle having a high cooling load characteristic, such as a high-performance electric vehicle. In addition, since the size of the heat exchanger can be reduced compared to the same performance, the effect of cost reduction and weight reduction can be expected.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims Also included in the scope of the present invention.
11 : 제1 라디에이터(고온 라디에이터)
12 : 제2 라디에이터(저온 라디에이터)
13 : 응축기
13a : 메인 영역
13b : 서브 쿨 영역
14 : 냉각팬11: first radiator (high temperature radiator)
12: second radiator (low temperature radiator)
13: condenser
13a: main area
13b: sub cool zone
14: cooling fan
Claims (16)
상기 복수 개의 열교환기는 냉매 라인이 연결된 응축기, 및 냉각수 라인이 연결되어 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어지는 라디에이터를 포함하며,
상기 라디에이터가 응축기 전방에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
A plurality of heat exchangers for heat exchange between the cooling fluid flowing along the inner passage and the air passing around the outer side,
The plurality of heat exchangers includes a condenser to which a refrigerant line is connected, and a radiator to which a cooling water line is connected to cool and radiate the cooling water,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the radiator is disposed in front of the condenser.
상기 라디에이터는
제1 냉각수 라인이 연결되고 상기 제1 냉각수 라인을 따라 순환하는 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어지는 제1 라디에이터; 및
제2 냉각수 라인이 연결되고 상기 제2 냉각수 라인을 따라 순환하는 냉각수의 냉각 및 방열이 이루어지는 제2 라디에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
The method according to claim 1,
the radiator
a first radiator to which a first cooling water line is connected and cooling and radiating heat of the cooling water circulating along the first cooling water line; and
and a second radiator to which a second coolant line is connected and to which the coolant circulating along the second coolant line cools and radiates heat.
상기 제1 냉각수 라인 및 제1 라디에이터에는 전기자동차의 전력전자 부품을 냉각하기 위한 냉각수가 순환되고,
상기 제2 냉각수 라인 및 제2 라디에이터에는 전기자동차의 배터리를 냉각하기 위한 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
3. The method according to claim 2,
Cooling water for cooling power electronic components of the electric vehicle is circulated in the first coolant line and the first radiator,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the coolant for cooling the battery of the electric vehicle circulates in the second coolant line and the second radiator.
상기 전력전자 부품은 전기자동차의 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
4. The method of claim 3,
The power electronic component is a vehicle cooling module, characterized in that it comprises a driving motor of the electric vehicle.
상기 전력전자 부품은 구동모터를 구동 및 제어하기 위한 인버터, 배터리 충전을 위한 충전기, 및 저전압 DC-DC 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
5. The method according to claim 4,
The power electronic component further comprises an inverter for driving and controlling the driving motor, a charger for charging the battery, and a low-voltage DC-DC converter.
상기 제1 라디에이터와 제2 라디에이터가 동일한 열에 상측과 하측에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
3. The method according to claim 2,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the first radiator and the second radiator are disposed so as to be located on the upper side and the lower side in the same row.
상기 응축기 내부의 냉매 통과방향이,
상기 응축기 바로 앞쪽에 위치한 제1 라디에이터 내부 및 제2 라디에이터 내부의 냉각수 통과방향과 상이한 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
7. The method of claim 6,
The refrigerant passage direction inside the condenser is,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the cooling water passing directions are different from the inside of the first radiator and the inside of the second radiator located just in front of the condenser.
상기 제1 라디에이터가 상측에, 상기 제2 라디에이터가 하측에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
7. The method of claim 6,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the first radiator is disposed on the upper side and the second radiator is located on the lower side.
상기 제1 라디에이터가 하측에, 상기 제2 라디에이터가 상측에 위치하도록 배치되어, 범퍼 개구부를 통해 냉각 모듈 하측으로 유입된 공기가 직진하여 제1 라디에이터를 통과하는 동시에, 상기 냉각 모듈 하측으로 유입된 공기 중 적어도 일부가 상측으로 분산되어 상기 제2 라디에이터를 통과하도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
7. The method of claim 6,
The first radiator is disposed at the lower side and the second radiator is located at the upper side, so that the air introduced to the lower side of the cooling module through the bumper opening goes straight and passes through the first radiator, and the air introduced into the lower side of the cooling module At least a portion of the cooling module for a vehicle, characterized in that it is dispersed upward to pass through the second radiator.
상기 응축기는
상기 냉매 입구가 위치하여 냉매 입구를 통해 유입된 냉매가 나뉘어 흐를 수 있도록 분기된 복수 개의 냉매 통로를 가지는 메인 영역; 및
상기 메인 영역을 흐르는 동안 공기에 의해 냉각된 냉매가 통과하도록 된 서브 쿨 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
7. The method of claim 6,
the condenser
a main area in which the refrigerant inlet is located and having a plurality of branched refrigerant passages so that the refrigerant introduced through the refrigerant inlet can be divided and flow; and
and a sub-cool region through which refrigerant cooled by air passes while flowing through the main region.
상기 응축기 내부의 냉매 통과방향이,
상기 응축기 바로 앞쪽에 위치한 제1 라디에이터 내부 및 제2 라디에이터 내부의 냉각수 통과방향과 상이한 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
11. The method of claim 10,
The refrigerant passage direction inside the condenser is,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the cooling water passing directions are different from the inside of the first radiator and the inside of the second radiator located just in front of the condenser.
상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향, 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이 모두 좌우 수평방향으로 설정되고,
상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 바로 앞쪽에 위치한 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향과 반대방향으로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
11. The method of claim 10,
The refrigerant passing direction inside the condenser and the cooling water passing direction inside the first radiator and the second radiator are all set to the left and right horizontal directions,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the refrigerant passing direction in the condenser is set to be opposite to the cooling water passing direction in the first radiator and the second radiator located just in front.
상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향과 직각을 이루는 방향으로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
11. The method of claim 10,
The cooling module for a vehicle, characterized in that the refrigerant passage direction in the condenser is set to be perpendicular to the coolant passage direction in the first radiator and the second radiator.
상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향과 상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이, 차체 방향을 기준으로 좌우 수평인 방향과 상하 수직인 방향 중 각각 정해진 하나의 방향으로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
14. The method of claim 13,
The refrigerant passage direction inside the condenser and the coolant passage direction inside the first and second radiators are set to a predetermined one of a horizontal horizontal direction and a vertical vertical direction based on the vehicle body direction. automotive cooling module.
상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이 차체 방향을 기준으로 좌우 수평방향으로 설정되고, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 차체 방향을 기준으로 상하 수직방향으로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.
15. The method of claim 14,
The cooling water passage direction in the first and second radiators is set in a horizontal direction based on the vehicle body direction, and the refrigerant passage direction in the condenser is set in a vertical direction with respect to the vehicle body direction. Automotive cooling module.
상기 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 내부에서의 냉각수 통과방향이 차체 방향을 기준으로 상하 수직방향으로 설정되고, 상기 응축기 내부에서의 냉매 통과방향이 차체 방향을 기준으로 좌우 수평방향으로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 모듈.15. The method of claim 14,
The cooling water passage direction in the first and second radiators is set in a vertical direction with respect to the vehicle body direction, and the refrigerant passage direction in the condenser is set in the left and right horizontal directions based on the vehicle body direction. Automotive cooling module.
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