KR20230001965A - Ev차량용 냉각시스템 - Google Patents

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이건구
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 리저버탱크의 배치구조를 최적화하여 냉각회로 내 공기를 효율적으로 제거하는 EV차량용 냉각시스템에 관한 것으로, 본 발명에서는, 제1순환펌프의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제1열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 배터리를 냉각시키는 제1냉각회로; 제2순환펌프의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제2열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 PE모듈을 냉각시키며, 상기 제1냉각시스템의 냉각수와 순환 가능하게 연결되는 제2냉각회로; 상기 제1냉각회로 및 제2냉각회로에 상시 연결되어 각 냉각회로를 유동하는 냉각수 내 공기를 제거하는 리저버탱크;를 포함하여 구성되는 EV차량용 냉각시스템이 소개된다.

Description

EV차량용 냉각시스템{Cooling system for electric vehicle}
본 발명은 리저버탱크의 배치구조를 최적화하여 냉각회로 내 공기를 효율적으로 제거하는 EV차량용 냉각시스템에 관한 것이다.
최근 환경문제와 고유가 등으로 인해 전기차와 같은 환경차량에 대한 관심이 대폭적으로 증가하고 있다.
이같은 환경차량에 있어 고전압 배터리는 전기차를 구성하는 핵심 부품 중 하나로, 충방전시에 고온의 열이 발생함에 따라 배터리의 성능 및 효율의 향상을 위해 배터리의 열관리가 필수적이다.
또한, 구동원으로서 모터를 포함한 PE모듈이 설치되고, PE모듈의 작동과정에 열이 발생함에 따라 PE모듈의 냉각도 필요하다.
이에 따라, 배터리 냉각용 냉각회로와, PE모듈 냉각용 냉각회로가 설치되고, 상기 냉각회로에 냉각수를 순환시켜 배터리와 PE모듈을 냉각시키게 된다.
그리고, 상기 냉각회로에 리저버탱크가 마련되어 냉각수 순환과정에서 냉각수 내에 함유된 기포를 제거할 수 있게 된다.
하지만, 상기 리저버탱크가 PE모듈 냉각용 냉각회로에만 설치됨으로써, 배터리 냉각용 냉각회로와 PE모듈 냉각용 냉각회로의 냉각수가 통합되어 순환되는 모드에서만 기포가 제거되고, 배터리 냉각용 냉각회로와 PE모듈 냉각용 냉각회로의 냉각수가 분리되어 순환되는 모드에서는 배터리 냉각용 냉각회로를 순환하는 냉각수의 기포를 제거할 수 없는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
US 8336319 B2 US 8402776 B2
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 리저버탱크의 배치구조를 최적화하여 냉각회로 내 공기를 효율적으로 제거하는 EV차량용 냉각시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제1순환펌프의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제1열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 배터리를 냉각시키는 제1냉각회로; 제2순환펌프의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제2열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 PE모듈을 냉각시키며, 상기 제1냉각시스템의 냉각수와 순환 가능하게 연결되는 제2냉각회로; 상기 제1냉각회로 및 제2냉각회로에 상시 연결되어 각 냉각회로를 유동하는 냉각수 내 공기를 제거하는 리저버탱크;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 리저버탱크는 제1냉각회로와 제2냉각회로 사이에 연결될 수 있다.
상기 제1열교환모듈의 후단과 제1순환펌프의 전단 사이에 제1병렬순환유로가 연결되고; 상기 제2열교환모듈의 후단과 제2순환펌프의 전단 사이에 제2병렬순환유로가 연결되며; 상기 제1병렬순환유로와 제2병렬순환유로 사이에 직렬순환유로가 연결되고; 상기 직렬순환유로에 리저버탱크가 배치될 수 있다.
상기 직렬순환유로는, 상기 제1병렬순환유로의 전단에서 제2병렬순환유로의 후단에 연결된 제1직렬순환유로; 상기 제2병렬순환유로의 전단에서 제1병렬순환유로의 후단에 연결된 제2직렬순환유로;를 포함하고, 상기 리저버탱크는 상기 제1직렬순환유로에 배치될 수 있다.
상기 제2냉각회로 내의 냉각수가 제2병렬순환유로와 직렬순환유로로 분기되는 지점에 마련되어 냉각수 유동방향을 전환하는 모드전환밸브; 외기온과 배터리온도에 따라 모드전환밸브를 전환하여 제1냉각회로와 제2냉각회로에 냉각수를 개별적으로 순환시키는 분리냉각모드와, 제1냉각회로와 제2냉각회로에 냉각수를 전체적으로 순환시키는 통합냉각모드를 구현하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
상기 외기온과 배터리온도가 일정 온도 이상시, 모드전환밸브에 의해 제2병렬순환유로 측을 개방하고 직렬순환유로 측을 폐쇄하여 분리냉각모드를 구현할 수 있다.
상기 외기온이 일정온도 미만이고, 외기온이 배터리온도 미만시, 모드전환밸브에 의해 제2병렬순환유로 측을 폐쇄하고 직렬순환유로측을 개방하여 통합냉각모드를 구현할 수 있다.
상기 제1냉각회로에는, 제1순환펌프와, 배터리와, 복수의 제1열교환모듈이 직렬 배치될 수 있다.
상기 제2냉각회로에는, 제2순환펌프와, PE모듈이 직렬 배치되고; 상기 PE모듈의 후단에 복수의 제2열교환모듈이 병렬 배치될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 리저탱크가 제1냉각회로와 제2냉각회로와 상시 연결된 상태로 배치됨으로써, 통합냉각모드의 냉각수 순환 과정은 물론, 분리냉각모드의 냉각수 순환 과정중에도 각 냉각회로 내의 공기를 제거하게 된다. 따라서, 냉각모드에 관계없이 상시 공기의 제거가 가능한바, 공기 제거 효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 EV차량용 냉각시스템에서 제1냉각회로와 제2냉각회로의 분리냉각모드시 냉각수 흐름을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 EV차량용 냉각시스템에서 제1냉각회로와 제2냉각회로의 통합냉각모드시 냉각수 흐름을 나타낸 도면.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 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 실시예를 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 설시 된 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.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 EV차량용 냉각시스템에서 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)의 분리냉각모드시 냉각수 흐름을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 EV차량용 냉각시스템에서 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)의 통합냉각모드시 냉각수 흐름을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 EV차량용 냉각시스템은, 제1순환펌프(1)의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제1열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 배터리(3)를 냉각시키는 제1냉각회로(100); 제2순환펌프(11)의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제2열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 PE모듈(13)을 냉각시키며, 상기 제1냉각시스템의 냉각수와 순환 가능하게 연결되는 제2냉각회로(200); 상기 제1냉각회로(100) 및 제2냉각회로(200)에 상시 연결되어 각 냉각회로를 유동하는 냉각수 내 공기를 제거하는 리저버탱크(9);를 포함하여 구성이 된다.
예컨대, 상기 제1순환펌프(1)와 제2순환펌프(11)는 모터에 의해 작동하는 전동식 워터펌프로서, 필요에 따라 작동이 가능할 수 있다.
그리고, 상기 제1열교환모듈은 히터(5) 및 배터리칠러(7)를 포함하여 구성이 되고, 상기 제2열교환모듈은 히트펌프(17) 및 라디에이터(15)를 포함하여 구성이 된다.
아울러, 상기 제1냉각회로(100)는 배터리(3) 냉각용 냉각회로이고, 제2냉각회로(200)는 PE모듈(13) 냉각용 냉각회로로서, 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)는 물리적으로 서로 연결된 상태가 된다.
이에, 도 2와 같이 통합냉각모드에서는, 제1냉각회로(100)를 흐르는 냉각수와 제2냉각회로(200)를 흐르는 냉각수가 직렬 형태로 연결되는 냉각루프를 만들어 순환하게 된다.
다만, 도 1과 같이 분리냉각모드에서는, 제1냉각회로(100)를 흐르는 냉각수와 제2냉각회로(200)를 흐르는 냉각수가 각 냉각회로 내에서만 유동되는 병렬 형태의 냉각루프를 만들어 순환하게 된다.
특히, 본 발명은 단일의 리저버탱크(9)가 제1냉각회로(100)는 물론 제2냉각회로(200)와도 기구적으로 연결된 상태를 유지하도록 설치된다.
이에, 통합냉각모드에서는 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)를 따라 냉각수가 통합되어 순환되는 과정에서 냉각수와 함께 유동되는 공기(기포)가 리저버탱크(9) 내부로 흘러 냉각회로 내의 공기를 제거하게 된다.
뿐만 아니라, 분리냉각모드에서는 비록 제1냉각회로(100)의 냉각수와 제2냉각회로(200)의 냉각수가 분리되어 순환되지만, 상기 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)가 리저버탱크(9)와 물리적으로 연결되어 있기 때문에 제1냉각회로(100)를 따라 유동되는 공기와 제2냉각회로(200)를 따라 유동되는 공기가 리저버탱크(9) 내부로 흘러 냉각회로 내의 공기를 제거하게 된다.
이처럼, 본 발명은 통합냉각모드의 냉각수 순환 과정은 물론, 분리냉각모드의 냉각수 순환 과정중에도 각 냉각회로 내의 공기를 제거하게 됨으로써, 냉각모드에 관계없이 상시 공기의 제거가 가능한바, 공기 제거 효율을 크게 향상시키게 된다.
아울러, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리저버탱크(9)는 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200) 사이에 연결된다.
즉, 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200) 사이를 연결하는 유로 상에 리저버탱크(9)가 배치됨으로써, 상기 리저버탱크(9)가 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200) 모두에 상시 연결된 상태를 유지하게 된다.
상기 리저버탱크(9)가 배치되는 구조에 대해 조금 더 구체적으로 살펴보면, 본 발명에서는 상기 제1열교환모듈의 후단과 제1순환펌프(1)의 전단 사이에 제1병렬순환유로(102)가 연결되고; 상기 제2열교환모듈의 후단과 제2순환펌프(11)의 전단 사이에 제2병렬순환유로(202)가 연결되며; 상기 제1병렬순환유로(102)와 제2병렬순환유로(202) 사이에 직렬순환유로가 연결되고; 상기 직렬순환유로에 리저버탱크(9)가 배치되는 구조가 된다.
예컨대, 제1냉각회로(100) 내의 배터리칠러(7)를 통과한 냉각수가 제1순환펌프(1)에 유동되거나, 또는 제2냉각회로(200) 내에 유동 가능하도록 배터리칠러(7)의 후단에 제1병렬순환유로(102)와 직렬순환유로가 분기되는 형태로 연결된다.
아울러, 제2냉각회로(200) 내의 히트펌프(17) 또는 라디에이터(15)를 통과한 냉각수가 제2순환펌프(11)에 유동되거나, 또는 제1냉각회로(100) 내에 유동 가능하도록 히트펌프(17)와 라디에이터(15)가 합류하는 지점 후단에 제2병렬순환유로(202)와 직렬순환유로가 분기되는 형태로 연결된다.
그리고, 상기 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)를 연결하는 직렬순환유로에 리저버탱크(9)가 연결됨으로써, 상기 리저버탱크(9)가 제1냉각회로(100) 및 제2냉각회로(200)에 상시 연결되는 상태가 된다.
바람직하게는, 상기 리저버탱크(9)가 배터리칠러(7)에서 제2순환펌프(11)로 이어지는 직렬순환유로 상에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 직렬순환유로는, 상기 제1병렬순환유로(102)의 전단에서 제2병렬순환유로(202)의 후단에 연결된 제1직렬순환유로(104); 상기 제2병렬순환유로(202)의 전단에서 제1병렬순환유로(102)의 후단에 연결된 제2직렬순환유로(204);를 포함하고, 상기 리저버탱크(9)는 상기 제1직렬순환유로(104)에 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 배터리칠러(7)의 후단에서 제1병렬순환유로(102)와 제1직렬순환유로(104)가 분기되고, 분기된 제1직렬순환유로(104)의 후단이 제2순환펌프(11)의 전단에서 제2병렬순환유로(202) 후단과 합류하는 형태로 연결된다.
그리고, 상기 히트펌프(17)와 라디에이터(15)가 합류하는 지점 후단에서 제2병렬순환유로(202)와 제2직렬순환유로(204)가 분기되고, 분기된 제2직렬순환유로(204)의 후단이 제1순환펌프(1)의 전단에서 제1병렬순환유로(102)의 전단과 합류하는 형태로 연결된다.
이에, 상기 리저버탱크(9)가 제1직렬순환유로(104)와 제2직렬순환유로(204) 중에서 제1직렬순환유로(104) 상에 배치됨에 따라 상기 리저버탱크(9)를 통해 냉각회로 내의 기포를 제거하게 된다.
한편, 본 발명은 상기 제2냉각회로(200) 내의 냉각수가 제2병렬순환유로(202)와 직렬순환유로로 분기되는 지점에 마련되어 냉각수 유동방향을 전환하는 모드전환밸브(21); 외기온과 배터리온도에 따라 모드전환밸브(21)를 전환하여 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)에 냉각수를 개별적으로 순환시키는 분리냉각모드와, 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)에 냉각수를 전체적으로 순환시키는 통합냉각모드를 구현하는 제어기(C);를 더 포함하여 구성이 된다.
예컨대, 상기 모드전환밸브(21)는 삼방향 밸브(three-way valve)일 수 있는 것으로, 리저버탱크(9)가 제1직렬순환유로(104)에 배치됨에 따라 상기 모드전환밸브(21)는 제2병렬순환유로(202)와 제2직렬순환유로(204)로 분기되는 지점에 마련되어 라디에이터(15) 및 히트펌프(17)를 통과한 냉각수를 제2병렬순환유로(202) 측으로 순환시켜 분리냉각모드를 구현하거나 제2직렬순환유로(204) 측으로 순환시켜 통합냉각모드를 구현하게 된다.
그리고, 외기온은 차량에 설치된 외기온센서를 통해 확보할 수도 있지만, 외기온 대신에 모드전환밸브(21) 전단에 배치된 수온센서(19)에서 검출되는 온도로 대체하여 사용할 수 있다.
또한, 배터리온도는 배터리(3)의 온도를 직접 검출할 수 있고, 다른 예시로서 배터리(3) 전단 또는 후단에 온도센서를 배치하여 배터리온도를 확보할 수 있다.
아울러, 상기 제어기(C)는 상기 외기온과 배터리온도가 일정 온도 이상시, 모드전환밸브(21)에 의해 제2병렬순환유로(202) 측을 개방하고 직렬순환유로 측을 폐쇄하여 분리냉각모드를 구현하게 된다.
즉, 상대적으로 날씨가 더운 경우, 모드전환밸브(21)의 제2직렬순환유로(204)측 포트를 폐쇄함으로써, 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)에서 냉각수가 분리 냉각된다.
따라서, 제1냉각회로(100)에서는 배터리칠러(7)에 의해 배터리(3)의 냉각이 이루어지고, 제2냉각회로(200)에서는 라디에이터(15)에 의해 PE모듈(13)의 냉각이 이루어지게 된다.
이때에, 상기 PE모듈(13)의 후단에서 라디에이터(15)와 히트펌프(17)로 냉각수가 분기되는 지점에 열교환모듈전환밸브(23)가 배치된다.
상기 열교환모듈전환밸브(23)는 삼방향 밸브(three-way valve)일 수 있는 것으로, 열교환모듈전환밸브(23)의 작동에 따라 PE모듈(13)을 통과한 냉각수를 라디에이터(15)측 또는 히트펌프(17)측으로 유동시킬 수 있게 된다.
아울러, 상기 제어기(C)는 상기 외기온이 일정온도 미만이고, 외기온이 배터리온도 미만시, 모드전환밸브(21)에 의해 제2병렬순환유로(202) 측을 폐쇄하고 직렬순환유로측을 개방하여 통합냉각모드를 구현할 수 있다.
즉, 상대적으로 날씨가 덥지 않은 경우, 모드전환밸브(21)의 제2병렬순환유로(202)측 포트를 폐쇄한 상태에서 제1순환펌프(1) 및 제2순환펌프(11)를 작동함으로써, 냉각수가 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)에서 통합 냉각된다.
따라서, 제2냉각회로(200)에 배치된 라디에이터(15)에 의해 PE모듈(13)과 배터리(3)의 냉각이 이루어진다. 다만, 제1냉각회로(100)에 배치된 배터리칠러(7)에도 냉각수가 통과하기는 하지만, 배터리칠러(7)가 작동하지 않도록 제어하여 냉각에 영향을 미치지 않게 된다.
참고로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어기(C)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 제1냉각회로(100)에는, 제1순환펌프(1)와, 배터리(3)와, 복수의 제1열교환모듈이 직렬 배치되는 구조가 된다.
구체적으로, 제1병렬순환유로(102)와 제2직렬순환유로(204)가 합쳐지는 지점의 후단에 제1순환펌프(1)가 배치되고, 제2순환펌프(11)의 후단에 배터리(3), 히터(5), 배터리칠러(7)가 순차적으로 배치된다.
그리고, 상기 배터리칠러(7)의 후단에서 리저버탱크(9)가 배치된 제1직렬순환유로(104)와 제1병렬순환유로(102)로 분기가 되어진다.
더불어, 상기 제2냉각회로(200)에는, 제2순환펌프(11)와, PE모듈(13)이 직렬 배치되고; 상기 PE모듈(13)의 후단에 복수의 제2열교환모듈이 병렬 배치되는 구조가 된다.
구체적으로, 제1직렬순환유로(104)와 제2병렬순환유로(202)가 합쳐지는 지점의 후단에 제2순환펌프(11)가 배치되고, 제2순환펌프(11)의 후단에 PE모듈(13)이 배치된다.
상기 PE모듈(13)은 모터, 컨버터, 인버터 등일 수 있다.
그리고, 상기 PE모듈(13)의 후단에 열교환모듈전환밸브(23)가 배치되고, 상기 열교환모듈전환밸브(23)에서 라디에이터(15)와 히트펌프(17)가 배치되는 유로가 분기된다.
또한, 상기 라디에이터(15)와 히트펌프(17)가 배치된 유로가 합류하는 지점 후단에 수온센서(19)가 배치되고, 상기 수온센서(19)의 후단에 모드전환밸브(21)가 배치된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 냉각시스템에 의해 분리냉각모드와 통합냉각모드를 구현하는 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하여 분리냉각모드 작동에 대해 설명하면, 차량의 주행과정에서 외기온과 배터리온도를 모니터링한다.
모니터링과정에서 외기온과 배터리온도가 일정 온도 이상인 경우, 모드전환밸브(21)를 작동하여 제2병렬순환유로(202)측 포트를 개방시키고, 제1냉각회로(100)를 향하는 제2직렬순환유로(204)측 포트를 폐쇄시킨다.
이와 함께, 열교환모듈전환밸브(23)를 작동하여 라디에이터(15)측 포트를 개방시키고, 히트펌프(17)측 포트를 폐쇄시킨다.
이 상태에서 제1순환펌프(1)와 제2순환펌프(11)가 작동함으로써, 제1냉각회로(100)에서는 배터리칠러(7)를 통과한 냉각수가 제1병렬순환유로(102)로 흐르게 되면서 제1냉각회로(100) 내에서만 순환되고, 이에 냉각수 순환과정에서 배터리칠러(7)에 의해 배터리(3)를 냉각시키게 된다.
그리고, 제2냉각회로(200)에서는 라디에이터(15)를 통과한 냉각수가 제2병렬순환유로(202)로 흐르게 되면서 제2냉각회로(200) 내에서만 순환되고, 이에 냉각수 순환과정에서 라디에이터(15)에 의해 PE모듈(13)을 냉각시키게 됨으로써, 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)의 분리냉각모드를 구현하게 된다.
특히, 상기한 분리냉각시 냉각수가 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200) 내에서 개별적인 냉각루프를 형성하여 유동되지만, 냉각수 내의 공기는 제1직렬순환유로(104)를 통해 리저버탱크(9)로 흐르게 된다.
따라서, 분리냉각 과정에서 리저버탱크(9) 내에 공기가 모아지게 됨으로써, 냉각회로 내에 공기를 제거할 수 있게 된다.
다음으로, 도 2를 참조하여 통합냉각모드 작동에 대해 설명하면, 차량의 주행과정에서 외기온과 배터리온도를 모니터링한다.
모니터링과정에서 외기온이 일정온도 미만이고, 외기온이 배터리온도 미만인 경우, 모드전환밸브(21)를 작동하여 제2병렬순환유로(202)측 포트를 폐쇄시키고, 제1냉각회로(100)를 향하는 제2직렬순환유로(204)측 포트를 개방시킨다.
이와 함께, 열교환모듈전환밸브(23)를 작동하여 라디에이터(15)측 포트를 개방시키고, 히트펌프(17)측 포트를 폐쇄시킨다.
이 상태에서 제1순환펌프(1) 및/또는 제2순환펌프(11)가 작동함으로써, 제1냉각회로(100)에서 배터리칠러(7)를 통과한 냉각수가 리저버탱크(9)를 통과하여 제2냉각회로(200) 내의 PE모듈(13) 측으로 유동된다.
그리고, 제2냉각회로(200)에서는 라디에이터(15)를 통과한 냉각수가 제1냉각회로(100) 내의 배터리(3) 측으로 유동된다.
따라서, 냉각수 순환과정에서 라디에이터(15)에 의해 PE모듈(13)과 배터리(3)를 냉각시키게 됨으로써, 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)의 통합냉각모드를 구현하게 된다.
특히, 상기한 통합냉각시 냉각수가 리저버탱크(9)를 통과하게 됨으로써, 냉각수 순환과정에서 리저버탱크(9) 내에 공기가 모아지게 됨으로써, 냉각회로 내에 공기를 제거할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 리저버탱크(9)가 제1냉각회로(100)와 제2냉각회로(200)와 상시 연결된 상태로 배치됨으로써, 통합냉각모드의 냉각수 순환 과정은 물론, 분리냉각모드의 냉각수 순환 과정중에도 각 냉각회로 내의 공기를 제거하게 된다. 따라서, 냉각모드에 관계없이 상시 공기의 제거가 가능한바, 공기 제거 효율을 크게 향상시키게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 제1순환펌프
3 : 배터리
5 : 히터
7 : 배터리칠러
9 : 리저버탱크
11 : 제2순환펌프
13 : PE모듈
15 : 라디에이터
17 : 히트펌프
19 : 수온센서
21 : 모드전환밸브
23 : 열교환모듈전환밸브
100 : 제1냉각회로
102 : 제1병렬순환유로
104 : 제1직렬순환유로
200 : 제2냉각회로
202 : 제2병렬순환유로
204 : 제2직렬순환유로
C : 제어기

Claims (9)

  1. 제1순환펌프의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제1열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 배터리를 냉각시키는 제1냉각회로;
    제2순환펌프의 작동에 따라 냉각수가 순환되고, 제2열교환모듈과 열교환된 냉각수에 의해 PE모듈을 냉각시키며, 상기 제1냉각시스템의 냉각수와 순환 가능하게 연결되는 제2냉각회로;
    상기 제1냉각회로 및 제2냉각회로에 상시 연결되어 각 냉각회로를 유동하는 냉각수 내 공기를 제거하는 리저버탱크;를 포함하는 EV차량용 냉각시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리저버탱크는 제1냉각회로와 제2냉각회로 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 EV차량용 냉각시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1열교환모듈의 후단과 제1순환펌프의 전단 사이에 제1병렬순환유로가 연결되고;
    상기 제2열교환모듈의 후단과 제2순환펌프의 전단 사이에 제2병렬순환유로가 연결되며;
    상기 제1병렬순환유로와 제2병렬순환유로 사이에 직렬순환유로가 연결되고;
    상기 직렬순환유로에 리저버탱크가 배치된 것을 특징으로 하는 EV차량용 냉각시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 직렬순환유로는,
    상기 제1병렬순환유로의 전단에서 제2병렬순환유로의 후단에 연결된 제1직렬순환유로;
    상기 제2병렬순환유로의 전단에서 제1병렬순환유로의 후단에 연결된 제2직렬순환유로;를 포함하고,
    상기 리저버탱크는 상기 제1직렬순환유로에 배치된 것을 특징으로 하는 EV차량용 냉각시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2냉각회로 내의 냉각수가 제2병렬순환유로와 직렬순환유로로 분기되는 지점에 마련되어 냉각수 유동방향을 전환하는 모드전환밸브;
    외기온과 배터리온도에 따라 모드전환밸브를 전환하여 제1냉각회로와 제2냉각회로에 냉각수를 개별적으로 순환시키는 분리냉각모드와, 제1냉각회로와 제2냉각회로에 냉각수를 전체적으로 순환시키는 통합냉각모드를 구현하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EV차량용 냉각시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 외기온과 배터리온도가 일정 온도 이상시, 모드전환밸브에 의해 제2병렬순환유로 측을 개방하고 직렬순환유로 측을 폐쇄하여 분리냉각모드를 구현하는 것을 특징으로 하는 EV차량용 냉각시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 외기온이 일정온도 미만이고, 외기온이 배터리온도 미만시, 모드전환밸브에 의해 제2병렬순환유로 측을 폐쇄하고 직렬순환유로측을 개방하여 통합냉각모드를 구현하는 것을 특징으로 하는 EV차량용 냉각시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1냉각회로에는, 제1순환펌프와, 배터리와, 복수의 제1열교환모듈이 직렬 배치되는 것을 특징으로 EV차량용 냉각시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2냉각회로에는,
    제2순환펌프와, PE모듈이 직렬 배치되고;
    상기 PE모듈의 후단에 복수의 제2열교환모듈이 병렬 배치되는 것을 특징으로 하는 EV차량용 냉각시스템.
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