KR20240035029A - 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법 - Google Patents

플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240035029A
KR20240035029A KR1020220113968A KR20220113968A KR20240035029A KR 20240035029 A KR20240035029 A KR 20240035029A KR 1020220113968 A KR1020220113968 A KR 1020220113968A KR 20220113968 A KR20220113968 A KR 20220113968A KR 20240035029 A KR20240035029 A KR 20240035029A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
battery
line
cooling
low
Prior art date
Application number
KR1020220113968A
Other languages
English (en)
Inventor
양일석
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020220113968A priority Critical patent/KR20240035029A/ko
Publication of KR20240035029A publication Critical patent/KR20240035029A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/04—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
    • B60H1/08—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant from other radiator than main radiator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • F01P2003/185—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00—Applications
    • F01P2050/24—Hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04—Lubricant cooler
    • F01P2060/045—Lubricant cooler for transmissions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차에서 파워트레인의 저온냉각회로와 파워일렉트릭의 냉각회로를 통합시키고 파워트레인의 저온냉각회로와 배터리 냉각회로를 연통시킨 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템은, 플러그인 하이브리드 자동차에서 하이브리드 전용부품을 냉각시키는 저온측 냉각라인(241)과 배터리(251)의 온도를 제어하는 배터리냉각라인(256)을 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에 있어서, 상기 저온측 냉각라인(241)에서 승온된 냉각수를 상기 저온측 냉각라인(241)으로부터 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급하는 승온라인(261); 및 상기 배터리냉각라인(256)으로부터 상기 저온측 냉각라인(241)으로 냉각수가 리턴되는 냉각수리턴라인(265);을 포함하고, 상기 배터리(251)의 온도가 상기 배터리(251)를 승온시켜야 할 것으로 설정된 승온기준온도(T1) 이하이면, 상기 승온라인(261)을 통하여 상기 저온측 냉각라인(241)에서 승온된 냉각수를 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급하면서 상기 냉각수리턴라인(265)을 통하여 상기 배터리(251)를 승온시킨 냉각수가 상기 저온측 냉각라인(241)으로 리턴되는 것을 특징으로 한다.

Description

플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법{COOLING SYSTEM FOR HYBRID VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING OF TEMPERATURE OF BATTERY}
본 발명은 하이브리드 자동차에서 파워트레인의 저온냉각회로와 파워일렉트릭의 냉각회로를 통합시키고 파워트레인의 저온냉각회로와 배터리 냉각회로를 연통시킨 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차는 엔진과 모터를 구동원으로 하여 엔진과 모터 중 적어도 하나를 구동원으로 사용한다.
특히, 플러그인 하이브리드(Plug in Hybrid) 자동차는 배터리 용량을 증대시킨 충전모듈을 탑재하여, 상기 모터로 주행가능한 거리를 늘인다.
하지만, 상기 플러그인 하이브리드 자동차에서는 그만큼 추가되는 부품도 많고, 이들의 온도를 제어하기 위한 시스템도 복잡해진다.
도 1 내지 도 3에는 플러그인 하이브리드 자동차에 탑재되는 냉각회로가 도시되어 있다.
도 1에는 엔진을 냉각시키기 위한 PT(Power Train)고온냉각회로(11)가 도시되어 있다. 상기 PT고온냉각회로(11)는, 엔진과 고온 라디에이터(PT-HTR) 사이를 냉각수가 순환하도록 하여 상기 엔진을 냉각시킨다. 냉각수는 상기 엔진과 함께 구동하는 워터펌프(WP)로 순환된다. 상기 워터펌프(WP)로부터 토출된 냉각수는 엔진뿐만 아니라, 터보차저(T/C), EGR쿨러로도 공급되어 순환된다.
상기 엔진으로부터 토출된 냉각수는 통합유량제어밸브(ITM)에 의해 상기 고온 라디에이터(PT-HTR)와 실내 난방을 위한 히터코어(HTR)와, 트랜스미션쿨러(TM Cooler) 및 오일쿨러(Oil Cooler)로 분배된다.
상기 히터코어는 전동식 워터펌프(EWP)로 승온된 냉각수를 순환시켜 실내 난방에 사용된다. 고온냉각수리저버(PT-RSVR)는 부족한 냉각수를 공급하거나 팽창된 냉각수가 리턴되도록 하여, 상기 PT고온냉각회로(11) 내부의 냉각수가 일정 유량을 유지하고, 이를 통하여 냉각수에 포함된 에어를 제거한다.
상기 트랜스미션쿨러과 상기 오일쿨러로 분배된 냉각수는 상기 고온 라디에이터(PT-HTR)로 리턴된다.
도 2에는 PT저온냉각회로(12)가 도시되어 있다. 상기 PT저온냉각회로(12)는, 수냉식 인터쿨러(WCAC)와 저온 라디에이터(PT-LTR) 사이를 전동식 워터펌프(EWP)로 냉각수를 순환시켜, 상기 터보차저(T/C)로 압축된 공기를 냉각시킨다. 저온냉각수리저버(LT-RSVR)는 적절한 냉각수를 유지하도록 하고, 냉각수의 에어가 제거되도록 한다.
도 3에는 배터리냉각회로(13)와 PE(Power Elctric)냉각회로(14)가 도시되어 있다. 배터리냉각회로(13)에서는 냉각수가 전동식 워터펌프(WEP)에 의해 배터리(BAT), 충전모듈을 순환함과 동시에 에어컨 냉매를 이용한 칠러를 이용하여 상기 배터리와 상기 충전모듈을 냉각시킨다. 한편, 하이브리드 전용부품인 HSG(Hybrid Starter Generator), HPCU(Hybird Power Control Unit), OPU(Oil Pump Unit)은 전동식 워터펌프(EWP)로 냉각수를 순환시키면서, PE라디에이터(PE-LTR)을 통하여 방열한다. 상기 PE냉각회로(14)에서 냉각수를 보충하기 위한 PE리저버(E-RSVR)가 구비되고, 상기 PE리저버(E-RSVR)의 냉각수는 분배기를 통하여 상기 배터리냉각회로(13)로도 공급된다.
상기 PT고온냉각회로(11), 상기 PT저온냉각회로(12), 상기 배터리냉각회로(13) 및 상기 PE냉각회로(14)는 서로 독립적으로 제어되고, 다만, 상기 고온냉각수리저버(PT-RSVR), 상기 저온냉각수리저버(LT-RSVR) 및 상기 PE라디에이터(PE-LTR)를 자동차의 앞쪽에 중첩되는 형태로 배열된다.
상기 4가지 냉각회로가 서로 독립적으로 제어되므로, 제어가 단순한 장점이 있으나, 자동차 전체 열관리 측면에서는 불합리한 문제점이 있었다.
상기 PT고온냉각회로(11)는 병렬회로가 과다하여, 엔진에 부착된 워터펌프(WP)의 요구유량이 증대할 뿐만 아니라, 각 구성요소별로 냉각수의 유량이 충분하지 못한 문제점이 있었다.
상기 PT저온냉각회로(12)는 상기 수냉식 인터쿨러(WCAC; (Water cooled　Charged　Air Cooler)만 냉각하므로 냉각효율은 높지만, 단일품 냉각을 위하여 과다한 비용이 소요되는 문제점 있었다.
상기 PE냉각회로(14)는 상기 하이브리드 전용부품이 직렬로 배열되므로, 냉각수의 유동저항이 증대하는 문제점이 있었다.
아울러, 상기 배터리냉각회로(13)는 상기 칠러는 통하여 냉각성능을 확보할 수 있으나, 저온시 승온에 필요한 발열량이 부족하고, 외기가 저온시 상기 배터리(BAT)의 승온을 위한 열 유입 경로가 없어, 상기 배터리(BAT)의 효율 저하로 인하여, 상기 배터리(BAT)의 충전이 빈번해져 연비가 악화되는 문제점이 있었다.
KR 10-1646445 B1 (2016.08.01, 명칭: 플러그인　하이브리드　차량의　냉각장치 및 그　냉각방법)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 냉각회로를 통합하여 냉각회로의 수를 감소시켜 소요되는 부품의 수를 저감시킬 수 있고, 저온에서 배터리를 충분히 승온시킬 수 있도록 한 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템은, 플러그인 하이브리드 자동차에서 하이브리드 전용부품을 냉각시키는 저온측 냉각라인과 배터리의 온도를 제어하는 배터리냉각라인을 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에 있어서, 상기 저온측 냉각라인에서 승온된 냉각수를 상기 저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 공급하는 승온라인; 및 상기 배터리냉각라인으로부터 상기 저온측 냉각라인으로 냉각수가 리턴되는 냉각수리턴라인;을 포함하고, 상기 배터리의 온도가 상기 배터리를 승온시켜야 할 것으로 설정된 승온기준온도 이하이면, 상기 승온라인을 통하여 상기 저온측 냉각라인에서 승온된 냉각수를 상기 배터리냉각라인으로 공급하면서 상기 냉각수리턴라인을 통하여 상기 배터리를 승온시킨 냉각수가 상기 저온측 냉각라인으로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기 승온라인에 상기 저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수가 공급되도록 하거나 차단하는 제어밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각수가 상기 배터리냉각라인를 순환하거나 상기 배터리냉각라인로부터 상기 냉각수리턴라인를 통하여 상기 저온측 냉각라인으로 리턴되도록 상기 냉각수의 유동방향을 제어하는 방향절환밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 방향절환밸브는, 상기 배터리냉각라인에 상기 냉각수리턴라인에 연결되는 부위에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리냉각라인은, 상기 냉각수가 상기 배터리, 충전모듈, 칠러 및 배터리 온도제어용 워터펌프를 순환하도록 형성되고, 상기 승온라인은 상기 칠러와 상기 배터리 온도제어용 워터펌프에서 상기 배터리냉각라인에 연결되며, 상기 냉각수리턴라인은 상기 충전모듈과 상기 칠러 사이에서 상기 배터리냉각라인에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 저온측 냉각라인은 저온라디에이터와 상기 하이브리드 전용부품을 순환하도록 형성되고, 상기 저온측 냉각라인에서 상기 하이브리드 전용부품의 상류에 수냉식 인터쿨러가 배치되며, 상기 저온라디에이터와 상기 수냉식 인터쿨러 사이에 저온측 전동식 워터펌프가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 하이브리드 전용부품은 HSG, HPCU 및 OPU을 포함하고, 상기 저온측 냉각라인은 상기 수냉식 인터쿨러와 상기 저온라디에이터 사이에서 병렬로 분기되고, 상기 HSG는 상기 HPCU 및 상기 OPU와 병렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 저온측 전동식 워터펌프와 상기 수냉식 인터쿨러 사이에서 상기 저온측 냉각라인과 병렬로 분기되는 저온측 보조 냉각라인을 더 포함하고, 상기 저온측 보조 냉각라인에 터보차저가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 저온측 냉각라인에서 상기 하이브리드 전용부품과 상기 저온라디에이터 사이에서 상기 승온라인이 분기되고, 상기 저온라디에이터과 상기 저온측 전동식 워터펌프 사이에서 상기 냉각수리턴라인이 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 저온라디에이터는, 상기 자동차의 전단에서 엔진을 통과한 냉각수를 냉각시키는 고온라디에이터와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 저온측 냉각라인과 상기 배터리냉각라인을 저온냉각수리저버를 연결하는 저온측냉각수보조라인을 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템은, 플러그인 하이브리드 자동차에서 엔진과 고온라디에이터를 고온측 냉각라인을 통하여 냉각수가 순환하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에 있어서, 상기 고온측 냉각라인으로부터 분기되고 상기 고온측 냉각라인과 병렬로 배치되는 제1분기라인이 구비되고, 상기 제1분기라인에 EGR쿨러와 히터코어가 직렬로 배치되며, 상기 엔진으로부터 배출되어 상기 고온라디에이터로 유입되는 냉각수의 일부는 상기 제1분기라인에서 상기 EGR쿨러와 상기 히터코어를 순차적으로 통과한 후, 상기 고온라디에이터로 리턴될 수 있다.
상기 제1분기라인에서 상기 EGR쿨러와 상기 히터코어 사이에 고온측 전동식 워터펌프가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1분기라인은 상기 엔진의 일측에 설치되는 통합유량제어밸브에서 상기 고온측 냉각라인으로부터 분기되는 것을 특징으로 한다.
상기 통합유량제어밸브에서 상기 고온측 냉각라인으로부터 분기되고 상기 고온측 냉각라인과 병렬로 배치되는 제2분기라인이 구비되고, 상기 제2분기라인에 트랜스미션쿨러와 오일쿨러가 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진과 상기 고온라디에이터로부터 고온측 냉각수 리저버를 연결하고, 상기 고온측 냉각수 리저버로부터 상기 고온측 냉각라인으로 연결되는 고온측 냉각수 보조라인이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 고온라디에이터는, 상기 자동차의 전단에서 수냉식 인터쿨러, HSG, HPCU, OPU 및 터보차저를 통과한 냉각수를 냉각시키는 저온라디에이터와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 온도 제어 방법은, 플러그인 하이브리드 자동차가 충전 중인지를 판단하는 충전판단단계; 충전 중이 아닌 것으로 판단되면, 배터리의 온도가 상기 배터리의 승온이 필요한 것으로 설정된 승온기준온도 이하 인지를 판단하는 제1온도비교단계; 및 상기 배터리의 온도가 상기 승온기준온도 이하이면, 저온측 냉각라인의 냉각수를 배터리냉각라인으로 공급하여 상기 배터리를 승온시키는 배터리승온단계;를 포함한다.
상기 배터리승온단계는, 저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수를 공급하는 승온라인에 설치된 제어밸브를 개방시키고, 상기 배터리냉각라인으로부터 상기 저온측 냉각라인을 연결하는 냉각수리턴라인으로 상기 냉각수가 상기 저온측 냉각라인으로 리턴되도록, 상기 냉각수리턴라인이 상기 배터리냉각라인에 연결되는 부위에 설치된 방향절환밸브가 제어되며, 상기 배터리냉각라인에 설치된 배터리 온도제어용 워터펌프를 작동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리승온단계 이후, 상기 제1온도비교단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리의 온도가 상기 승온기준온도 이하가 아니면, 상기 배터리의 온도가 상기 배터리의 냉각이 필요한 것으로 설정된 냉각기준온도 이상인지를 판단하는 제2온도비교단계; 및
상기 배터리의 온도가 상기 냉각기준온도 이상이면, 냉각수가 상기 배터리냉각라인을 순환하는 제1배터리냉각단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1배터리냉각단계는, 저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수를 공급하는 승온라인에 설치된 제어밸브를 폐쇄하고, 냉각수가 상기 배터리냉각라인을 순환하도록 상기 배터리냉각라인에 설치된 방향절환밸브가 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1배터리냉각단계가 수행된 이후, 상기 제1온도비교단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기 충전판단단계에서, 충전중인 것으로 판단되면, 냉각수가 상기 배터리냉각라인에서 순환되는 제2배터리냉각단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2배터리냉각단계는, 저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수를 공급하는 승온라인에 설치된 제어밸브를 폐쇄하고, 냉각수가 상기 배터리냉각라인을 순환하도록 상기 배터리냉각라인에 설치된 방향절환밸브가 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법에 따르면, PT고온냉각회로에서 병렬구조가 줄어들어, 엔진에 부착된 워터펌프의 요구유량을 감소시킬 수 있다. 이로 인하여, 엔진 냉각성능이 향상되고, 엔진 및 부품 열화도가 개선된다. 뿐만 아니라, 냉각성능의 향상으로 엔진의 노킹을 개선 시킬 수 있고, 엔진 성능 및 연비가 향상된다.
또한, PT저온냉각회로와 PE냉각회로가 통합됨으로써, 전동식 워터펌프와 리저버의 수가 줄어들어, 원가와 중량 절감이 가능하다.
아울러, PT저온냉각회로와 PE냉각회로의 열량을 배터리로 공급할 수 있어서, 저온시 배터리 효율이 개선되고, 이에 따라 상기 자동차의 연비가 개선된다.
도 1은 종래기술에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 PT고온냉각회로를 도시한 개략도.
도 2는 종래기술에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 PT저온냉각회로를 도시한 개략도.
도 3은 종래기술에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리냉각회로와 PE냉각회로를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서 고온냉각회로를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서 저온냉각회로를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서 저온냉각회로가 배터리를 냉각시키는 상태를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서 저온냉각회로가 배터리를 승온시키는 상태를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 온도 제어 방법의 도시한 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템은, 플러그인 하이브리드 자동차에서 하이브리드 전용부품을 냉각시키는 저온측 냉각라인(241)과 배터리(251)의 온도를 제어하는 배터리냉각라인(256)을 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서, 상기 저온측 냉각라인(241)에서 승온된 냉각수를 상기 저온측 냉각라인(241)으로부터 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급하는 승온라인(261); 및 상기 배터리냉각라인(256)으로부터 상기 저온측 냉각라인(241)으로 냉각수가 리턴되는 냉각수리턴라인(265);을 포함하고, 상기 배터리(251)의 온도가 상기 배터리(251)를 승온시켜야 할 것으로 설정된 승온기준온도(T1) 이하이면, 상기 승온라인(261)을 통하여 상기 저온측 냉각라인(241)에서 승온된 냉각수를 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급하면서 상기 냉각수리턴라인(265)을 통하여 상기 배터리(251)를 승온시킨 냉각수가 상기 저온측 냉각라인(241)으로 리턴되도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서 고온냉각회로(100)가 도시되어 있다.
고온냉각회로(100)는 상기 플러그인 하이브리드 자동차에서 엔진(110)을 냉각시킨다. 상기 고온냉각회로(100)는 냉각수 상기 엔진(110)과 고온라디에이터(110)를 순환하도록 상기 엔진(110)과 상기 고온라디에이터(110)가 고온측 냉각라인(151)으로 연결된다. 상기 고온측 냉각라인(151)은 상기 엔진(110)과 상기 고온라디에이터(110)를 루프식으로 연결한다.
상기 엔진(110)을 일측에 상기 엔진(110)과 기구적으로 연결되어 상기 엔진(110)이 작동하면 함께 작동하는 엔진측 워터펌프(121)가 장착된다.
상기 고온측 냉각라인(151)으로부터 분기되고 상기 고온측 냉각라인(151)과 병렬로 배치되는 제1분기라인(152)이 구비된다.
상기 제1분기라인(152)에 EGR쿨러(141)와 히터코어(142)가 직렬로 배치된다. 상기 EGR쿨러(141)와 상기 히터코어(142)가 상기 제1분기라인(152)에 직렬로 배치되므로, 종래에 비하여 고온냉각회로의 병렬회로가 감소한다. 상기 제1분기라인(152)에서 냉각수는 상기 EGR쿨러(141)와 상기 히터코어(142)를 순차적으로 통과한 후, 상기 고온라디에이터(110)로 리턴된다. 상기 제1분기라인(152)에 상기 제1분기라인(152)에서 냉각수를 순환시키기 위한 고온측 전동식 워터펌프(143)가 구비된다. 상기 고온측 전동식 워터펌프(143)는 상기 제1분기라인(152)에서 상기 EGR쿨러(141)와 상기 히터코어(142) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 고온측 냉각라인(151) 및 상기 제1분기라인(152)과 병렬로 상기 제2분기라인(153)이 구비된다. 상기 제1분기라인(152)과 상기 제2분기라인(153)은 상기 엔진(110)의 일측에 설치되는 통합유량제어밸브(122)에서 각각 분기된다. 상기 제2분기라인(153)에 트랜스미션쿨러(131)와 오일쿨러(132)가 순차적으로 배치된다.
상기 제1분기라인(152)과 상기 제2분기라인(153)에서 상기 히터코어(142)와 상기 오일쿨러(132)를 통과한 냉각수는 상기 엔진측 워터펌프(121)로 리턴된다.
상기 엔진(110)과 상기 고온라디에이터(110)로부터 고온측 냉각수 리저버(161)를 연결하고, 상기 고온측 냉각수 리저버(161)로부터 상기 고온측 냉각라인(151)으로 연결되는 고온측 냉각수 보조라인(162)이 구비된다.
상기 고온측 냉각수 보조라인(162)은 상기 고온측 냉각라인(151), 상기 제1분기라인(152) 및 상기 제2분기라인(153)의 냉각수가 부족한 경우 냉각수를 공급한다. 또한, 상기 엔진(110)과 상기 고온라디에이터(110)에서 팽창된 냉각수를 상기 고온측 냉각수 리저버(161)로 배출하거나, 상기 냉각수에 포함된 에어를 제거하도록 한다. 여기서, 상기 고온라디에이터(110)와 상기 고온측 냉각수 리저버(161)를 연결하는 상기 고온측 냉각수 보조라인(162)에 상기 엔진(110)이 연결됨으로써, 상기 엔진(110) 내부의 냉각회로에 포함된 에어의 제거가 용이해진다.
도 5에는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에서 저온냉각회로(200)가 도시되어 있다.
상기 저온냉각회로(200)는 하이브리드 전용부품과 터보 부품을 냉각수가 순환하는 저온측 냉각라인(241)과, 배터리(251)의 온도를 제어하는 배터리냉각라인(256)을 포함한다. 특히 본 발명에서는 상기 저온측 냉각라인(241)과 상기 배터리냉각라인(256)이 선택적으로 연통되도록 함으로써, 승온된 상기 저온측 냉각라인(241)의 냉각수를 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급하여, 상기 배터리(251)를 승온시킬 수 있다.
상기 저온측 냉각라인(241)으로 구성되는 회로를 살펴보면, 상기 저온측 냉각라인(241)이 저온라디에이터(210)와 상기 하이브리드 전용부품을 순환하도록 형성된다. 상기 저온라디에이터(210)와 상기 하이브리드 전용부품 사이, 즉 상기 하이브리드 전용부품의 상류에 수냉식 인터쿨러(221)가 배치되고, 상기 저온라디에이터(210)와 상기 수냉식 인터쿨러(221) 사이에 냉각수를 순환시키는 저온측 전동식 워터펌프(211)가 배치된다. 상기 저온측 전동식 워터펌프(211)가 작동하면, 냉각수가 순환하면서, 상기 수냉식 인터쿨러(221)와 상기 하이브리드 전용부품을 순차적으로 냉각시킨다.
한편, 상기 저온측 냉각라인(241)은 상기 수냉식 인터쿨러(221)의 하류에서 병렬로 분기되어 하이브리드 전용부품은 병렬회로를 갖는다. 상기 하이브리드 전용부품은 HSG(Hybrid Starter Generator, 231), HPCU(Hybird Power Control Unit, 232) 및 OPU(Oil Pump Unit, 233)을 포함하는데, 상기 저온측 냉각라인(241)은 상기 HSG(231)로 유동하는 라인과 상기 HPCU(232)와 상기 OPU(233)를 순차적으로 유동하는 라인으로 분기되고, 상기 HSG(231)와 상기 OPU(233)의 하류에서 다시 합기된다.
한편, 상기 저온측 전동식 워터펌프(211)와 상기 수냉식 인터쿨러(221) 사이에서 상기 저온측 냉각라인(241)과 병렬로 분기되는 저온측 보조 냉각라인(242)을 더 포함하고, 상기 저온측 보조 냉각라인(242)에 터보차저(222)가 배치된다.
이와 같이, 상기 HSG(231), 상기 HPCU(232)와 상기 OPU(233)와 같은 하이브리드 전용부품을 냉각시키는 냉각회로와 상기 수냉식 인터쿨러(221)와 상기 터보차저(222)와 같은 과급관련 부품을 냉각시키기 위한 냉각회로가 통합됨으로써, 라디에이터의 전동식 워터펌프의 수를 줄일 수 있다.
한편, 상기 저온측 보조 냉각라인(242)과 상기 저온측 냉각라인(241)의 냉각수 유량 배분을 살펴보면, 상기 터보차저(222)는 요구 유량이 적어 대부분 상기 수냉식 인터쿨러(221)로 할당한다. 그리고, 상기 HSG(231)와 상기 HPCU(232)는 상기 수냉식 인터쿨러(221)를 통과한 유량을 비슷하게 양분한다.
상기 배터리냉각라인(256)은 상기 냉각수가 상기 배터리(251), 충전모듈(252), 칠러(253) 및 배터리 온도제어용 워터펌프(254)를 순환하도록 형성된다. 상기 칠러(253)는 에어컨의 냉매가 순환하면 상기 배터리냉각라인(256)을 통과하는 냉각수를 냉각시킴으로써 상기 배터리(251)가 냉각되도록 한다. 상기 충전모듈(252)은 상기 자동차가 플러그인 하이브리드 자동차이므로, 외부 전원으로 상기 배터리(251)를 충전한다.
한편, 본 발명에서는 상기 저온측 냉각라인(241)과 상기 배터리냉각라인(256)이 선택적으로 연통되도록 하기 위하여, 상기 저온측 냉각라인(241)으로부터 상기 배터리냉각라인(256)으로 상기 저온측 냉각라인(241)에서 승온된 냉각수를 공급하는 승온라인(261)과 상기 배터리냉각라인(256)으로부터 상기 저온측 냉각라인(241)으로 냉각수가 리턴되는 냉각수리턴라인(265)을 포함한다.
상기 승온라인(261)에 상기 저온측 냉각라인(241)으로부터 상기 배터리냉각라인(256)으로 냉각수가 공급되도록 하거나 차단하는 제어밸브(262)가 구비되어, 상기 배터리(251)의 승온이 필요한 경우에 한하여 개방되고, 그렇지 않으면 폐쇄된다.
상기 배터리(251)의 온도가 상기 배터리(251)를 승온시켜야 할 것으로 설정된 승온기준온도(T1) 이하이면, 상기 제어밸브(262)가 개방됨으로써, 상기 승온라인(261)을 통하여 상기 저온측 냉각라인(241)에서 승온된 냉각수를 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급한다. 상기 자동차가 구동하면, 상기 엔진(110)의 작동으로 상기 수냉식 인터쿨러(221)와 상기 터보차저(222)를 냉각시켜야 하고, 상기 HSG(231), 상기 HPCU(232) 및 상기 OPU(233)도 발열되어 냉각이 필요하다. 이에 따라 상기 자동차가 구동하면, 상기 저온냉각회로(200)에 승온된 냉각수가 유동하는 바, 승온된 냉각수를 이용하여 상기 배터리(251)가 승온되도록 한다.
상기 승온라인(261)을 통하여 냉각수가 공급되려면, 그만큼 상기 배터리냉각라인(256)에서 냉각수가 외부로 배출되어야 하므로, 상기 배터리냉각라인(256)으로부터 상기 저온측 냉각라인(241)으로 냉각수가 리턴되도록 한다. 이를 위하여, 상기 냉각수의 유동방향을 제어하는 방향절환밸브(255)가 구비된다.
상기 방향절환밸브(255)는 3방밸브로 제공되고, 상기 배터리냉각라인(256)에 상기 냉각수리턴라인(265)에 연결되는 부위에 설치된다. 상기 방향절환밸브(255)는 상기 제어밸브(262)의 개폐와 연동하여 작동하면서, 상기 충전모듈(252)을 통과한 냉각수를 상기 배터리냉각라인(256)을 순환하도록 하거나, 상기 냉각수리턴라인(265)으로 리턴되도록 한다. 즉 상기 제어밸브(262)가 개방되면, 상기 방향절환밸브(255)는 냉각수가 상기 냉각수리턴라인(265)으로 유동하도록 하고, 상기 제어밸브(262)가 폐쇄되면 상기 방향절환밸브(255)는 냉각수가 상기 배터리냉각라인(256)을 순환하도록 한다.
상기 승온라인(261)과 상기 냉각수리턴라인(265)이 상기 저온측 냉각라인(241)과 상기 배터리냉각라인(256)에 연결되는 부위를 자세히 살펴보면 다음과 같다. 상기 승온라인(261)은 상기 저온측 냉각라인(241)에서 상기 HSG(231)와 상기 OPU(233)를 통과한 냉각수가 상기 저온라디에이터(210)로 유동하는 곳(A로 표시된 곳)에서 분기되어, 상기 칠러(253)와 상기 배터리 온도제어용 워터펌프(254) 사이(B로 표시된 곳)로 연결된다. 상기 배터리냉각라인(256)은 상기 방향절환밸브(255)에서 분기되어, 상기 저온라디에이터(210)와 상기 저온측 전동식 워터펌프(211) 사이(C로 표시된 곳)로 연결된다.
상기 저온측 냉각라인(241)과 상기 배터리냉각라인(256)을 저온측 냉각수 리저버(271)를 연결하는 저온측 냉각수 보조라인(275)을 구비되어, 상기 저온측 냉각라인(241)과 상기 배터리냉각라인(256)에 필요한 냉각수를 보충하고, 그안에 포함된 에어를 제거한다.
상기 고온냉각회로(100)와 상기 저온냉각회로(200)는 냉각수가 서로 연통하도록 연결되지는 않지만, 상기 자동차의 앞쪽에 상기 고온라디에이터(110)와 상기 저온라디에이터(210)가 서로 평행하게 배치된다. 상기 저온라디에이터(210)의 내부를 유동하는 냉각수의 온도가 상기 고온라디에이터(110)의 내부를 유동하는 냉각수의 온도보다 낮으므로, 상기 저온라디에이터(210)가 상기 고온라디에이터(110)의 전방에 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템은 앞서 설명한 각 구성요소를 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함한다. 상기 제어부는 정해진 로직에 따라 상기 고온냉각회로(100)와 상기 저온냉각회로(200)를 제어하고, 특히, 상기 배터리(251)의 온도(T)에 따라 상기 배터리(251)의 온도도 제어한다.
본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법은 도 8에 도시되어 있고, 앞서 설명한 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에 의해 수행된다.
충전판단단계(S110)는 플러그인 하이브리드 자동차가 충전 중인지를 판단한다. 상기 충전모듈(252)을 이용하여 상기 자동차의 배터리(251)가 충전 중이면, 충전에 따라 상기 배터리(251)가 발열되어 냉각이 필요하지만, 상기 배터리(251)의 온도가 낮으면 상기 배터리(251)의 효율 저하를 방지하기 위하여 승온이 필요하다.
따라서, 상기 배터리(251)의 온도제어를 냉각으로 진행할 지, 승온으로 진행할 지를 판단하기 위하여, 먼저 충전여부를 판단한다.
상기 충전판단단계(S110)에서 제어부가 상기 충전모듈(252)을 통하여 외부로부터 전원이 입력되어 상기 배터리(251)가 충전 중인지를 판단한다.
제1온도비교단계(S120)는 상기 충전판단단계(S110)에서 충전 중이 아닌 경우에 수행된다.
상기 제1온도비교단계(S120)는 상기 배터리(251)의 온도(T)를 상기 배터리(251)의 승온이 필요한 것으로 설정된 승온기준온도(T1) 이하인지를 비교한다. 여기서, 상기 승온기준온도(T1)는 35℃로 설정될 수 있다.
배터리승온단계(S130)는 상기 배터리(251)의 온도(T)가 상기 승온기준온도(T1) 이하인 경우 수행된다.
상기 배터리승온단계(S130)에서 상기 제어부는 상기 제어밸브(262)를 개방시켜, 상기 승온라인(261)을 통하여 상기 저온측 냉각라인(241)의 냉각수를 상기 배터리냉각라인(256)으로 냉각수가 공급가능하도록 한다(도 7 참조). 또한, 상기 방향절환밸브(255)는 상기 배터리냉각라인(256)으로부터 상기 저온측 냉각라인(241)으로 냉각수가 리턴되도록 제어된다. 이와 같이, 상기 제어밸브(262)가 개방되고 상기 방향절환밸브(255)가 제어된 상태에서, 상기 배터리 온도제어용 워터펌프(254)를 작동시키면, 상기 저온측 냉각라인(241)을 통과하면서 상기 수냉식 인터쿨러(221), 상기 HSG(231), 상기 HPCU(232), 상기 OPU(233) 및 상기 터보차저(222)를 통과하면서 승온된 냉각수가 상기 승온라인(261)을 통하여 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급된다. 승온된 냉각수는 상기 배터리(251)와 상기 충전모듈(252)을 통과하여, 이들을 승온시킨 후, 상기 방향절환밸브(255)와 상기 냉각수리턴라인(265)을 거쳐 상기 저온측 냉각라인(241)으로 리턴된다. 즉, 상기 배터리승온단계(S130)에서는 상기 승온라인(261)을 통하여 승온된 냉각수가 상기 배터리냉각라인(256)으로 공급되어, 상기 배터리(251), 상기 충전모듈(252)을 승온시킨 후, 상기 냉각수리턴라인(265)을 통하여 상기 저온측 냉각라인(241)으로 리턴된다.
상기 배터리승온단계(S130) 이후, 상기 제1온도비교단계(S120)로 리턴된다.
제2온도비교단계(S140)는 상기 배터리(251)의 온도(T)가 상기 승온기준온도(T1) 이하가 아닌 경우에 수행된다. 상기 제2온도비교단계(S140)에서 상기 제어부는 상기 배터리(251)의 온도(T)가 상기 배터리(251)의 냉각이 필요한 것으로 설정된 냉각기준온도(T2) 이상인지를 판단한다. 여기서, 상기 냉각기준온도(T2)는 45℃로 설정될 수 있다.
상기 제2온도비교단계(S140)에서 상기 배터리(251)의 온도(T)가 상기 냉각기준온도(T2) 이상이면, 후술되는 제1배터리냉각단계(S150)가 수행된다.
한편, 상기 제2온도비교단계(S140)에서 상기 배터리(251)의 온도(T)가 상기 냉각기준온도(T2) 이상이 아니면, 상기 로직은 종료된다. 즉, 상기 제1온도비교단계(S120)와 상기 제2온도비교단계(S140)를 통하여 상기 배터리(251)의 온도(T)가 상기 승온기준온도(T1)와 상기 냉각기준온도(T2) 사이라면, 상기 배터리(251)의 온도가 최적 성능을 발휘하기 위한 온도구간에 있으므로, 상기 배터리(251)에 대한 온도제어는 필요치 않으므로, 상기 로직은 종료된다.
제1배터리냉각단계(S150)는 상기 배터리(251)의 온도가 상기 냉각기준온도(T2) 이상이면 수행된다. 상기 제1배터리냉각단계(S150)는 냉각수가 상기 배터리냉각라인(256)를 순환되도록 한다. 상기 제어부는 상기 제어밸브(262)를 폐쇄하고, 상기 충전모듈(252)로부터 상기 칠러(253)로 냉각수가 순환하도록 상기 방향절환밸브(255)를 제어한다(도 6 참조). 이 상태는 상기 냉각수가 상기 배터리냉각라인(256) 만을 순환한다. 상기 배터리 온도제어용 워터펌프(254)를 작동시키면, 냉각수는 상기 칠러(253)에서 냉각된 후 상기 배터리(251)와 상기 충전모듈(252)을 통과하면서 상기 배터리(251)를 냉각시킨다.
상기 제1배터리냉각단계(S150)가 수행되면, 상기 로직은 상기 제1온도비교단계(S120)로 리턴되어 상기 제1온도비교단계(S120)부터 재수행된다.
한편, 상기 충전판단단계(S110)에서, 충전중인 것으로 판단되면, 냉각수가 상기 배터리냉각라인(256)에서 순환되는 제2배터리냉각단계(S160)가 수행된다.
상기 제2배터리냉각단계(S160)는, 상기 제1배터리냉각단계(S150)와 마찬가지로, 냉각수가 상기 배터리냉각라인(256)를 순환되도록 한다. 상기 제어부는 상기 제어밸브(262)를 폐쇄하고, 상기 충전모듈(252)로부터 상기 칠러(253)로 냉각수가 순환하도록 상기 방향절환밸브(255)를 제어하고, 상기 배터리 온도제어용 워터펌프(254)를 작동시켜, 상기 냉각수가 상기 배터리냉각라인(256) 만을 순환하도록 함으로써, 상기 배터리(251)를 냉각시킨다.
11: PT고온냉각회로 12: PT저온냉각회로
13: 배터리온도제어회로 14: PE냉각회로
100 : 고온냉각회로 110 : 엔진
120 : 고온라디에이터 121 : 엔진측 워터펌프
122 : 통합유량제어밸브 131 : TM쿨러
132 : 오일쿨러 141 : EGR쿨러
142 : 히터코어 143 : 고온측 전동식 워터펌프
151 : 고온측 냉각라인 161 : 고온측 냉각수 리저버
162 : 고온측 냉각수 보조라인 163 : 제1분기라인
164 : 제2분기라인 200 : 저온냉각회로
210 : 저온라디에이터 211 : 저온측 전동식 워터펌프
221 : 수냉식 인터쿨러 222 : 터보차저
231 : HSG 232 : HPCU
233 : OPU 241 : 저온측 냉각라인
242 : 저온측 보조 냉각라인 251 : 배터리
252 : 충전모듈 253 : 칠러
254 : 배터리 온도제어용 워터펌프 255 : 방향절환밸브
256 : 배터리냉각라인 261 : 승온라인
262 : 제어밸브 265 : 냉각수리턴라인
271 : 저온측 냉각수 리저버 275 : 저온측 냉각수 보조라인
S110 : 충전판단단계 S120 : 제1온도비교단계
S130 : 배터리승온단계 S140 : 제2온도비교단계
S150 : 제1배터리냉각단계 S160 : 제2배터리냉각단계

Claims (25)

  1. 플러그인 하이브리드 자동차에서 하이브리드 전용부품을 냉각시키는 저온측 냉각라인과 배터리의 온도를 제어하는 배터리냉각라인을 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에 있어서,
    상기 저온측 냉각라인에서 승온된 냉각수를 상기 저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 공급하는 승온라인; 및
    상기 배터리냉각라인으로부터 상기 저온측 냉각라인으로 냉각수가 리턴되는 냉각수리턴라인;을 포함하고,
    상기 배터리의 온도가 상기 배터리를 승온시켜야 할 것으로 설정된 승온기준온도 이하이면, 상기 승온라인을 통하여 상기 저온측 냉각라인에서 승온된 냉각수를 상기 배터리냉각라인으로 공급하면서 상기 냉각수리턴라인을 통하여 상기 배터리를 승온시킨 냉각수가 상기 저온측 냉각라인으로 리턴되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승온라인에 상기 저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수가 공급되도록 하거나 차단하는 제어밸브가 구비되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각수가 상기 배터리냉각라인를 순환하거나 상기 배터리냉각라인로부터 상기 냉각수리턴라인를 통하여 상기 저온측 냉각라인로 리턴되도록 상기 냉각수의 유동방향을 제어하는 방향절환밸브가 더 구비되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방향절환밸브는, 상기 배터리냉각라인에 상기 냉각수리턴라인에 연결되는 부위에 설치되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 배터리냉각라인은,
    상기 냉각수가 상기 배터리, 충전모듈, 칠러 및 배터리 온도제어용 워터펌프를 순환하도록 형성되고,
    상기 승온라인은 상기 칠러와 상기 배터리 온도제어용 워터펌프에서 상기 배터리냉각라인에 연결되며,
    상기 냉각수리턴라인은 상기 충전모듈과 상기 칠러 사이에서 상기 배터리냉각라인에 연결되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저온측 냉각라인은 저온라디에이터와 상기 하이브리드 전용부품을 순환하도록 형성되고,
    상기 저온측 냉각라인에서 상기 하이브리드 전용부품의 상류에 수냉식 인터쿨러가 배치되며,
    상기 저온라디에이터와 상기 수냉식 인터쿨러 사이에 저온측 전동식 워터펌프가 배치되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하이브리드 전용부품은 HSG, HPCU 및 OPU을 포함하고,
    상기 저온측 냉각라인은 상기 수냉식 인터쿨러와 상기 저온라디에이터 사이에서 병렬로 분기되고, 상기 HSG는 상기 HPCU 및 상기 OPU와 병렬로 배치되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 저온측 전동식 워터펌프와 상기 수냉식 인터쿨러 사이에서 상기 저온측 냉각라인과 병렬로 분기되는 저온측 보조 냉각라인을 더 포함하고,
    상기 저온측 보조 냉각라인에 터보차저가 배치되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 저온측 냉각라인에서 상기 하이브리드 전용부품과 상기 저온라디에이터 사이에서 상기 승온라인이 분기되고,
    상기 저온라디에이터과 상기 저온측 전동식 워터펌프 사이에서 상기 냉각수리턴라인이 연결되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 저온라디에이터는,
    상기 자동차의 전단에서 엔진을 통과한 냉각수를 냉각시키는 고온라디에이터와 평행하게 배치되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 저온측 냉각라인과 상기 배터리냉각라인을 저온측 냉각수 리저버를 연결하는 저온측 냉각수 보조라인을 구비되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  12. 플러그인 하이브리드 자동차에서 엔진과 고온라디에이터를 고온측 냉각라인를 통하여 냉각수가 순환하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템에 있어서,
    상기 고온측 냉각라인으로부터 분기되고 상기 고온측 냉각라인과 병렬로 배치되는 제1분기라인이 구비되고,
    상기 제1분기라인에 EGR쿨러와 히터코어가 직렬로 배치되며,
    상기 엔진으로부터 배출되어 상기 고온라디에이터로 유입되는 냉각수의 일부는 상기 제1분기라인에서 상기 EGR쿨러와 상기 히터코어를 순차적으로 통과한 후, 상기 고온라디에이터로 리턴되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1분기라인에서 상기 EGR쿨러와 상기 히터코어 사이에 고온측 전동식 워터펌프가 구비되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1분기라인은,
    상기 엔진의 일측에 설치되는 통합유량제어밸브에서 상기 고온측 냉각라인으로부터 분기되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 통합유량제어밸브에서 상기 고온측 냉각라인으로부터 분기되고 상기 고온측 냉각라인과 병렬로 배치되는 제2분기라인이 구비되고,
    상기 제2분기라인에 트랜스미션쿨러와 오일쿨러가 순차적으로 배치되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 엔진과 상기 고온라디에이터로부터 고온측 냉각수 리저버를 연결하고, 상기 고온측 냉각수 리저버로부터 상기 고온측 냉각라인으로 연결되는 고온측 냉각수 보조라인이 구비되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 고온라디에이터는,
    상기 자동차의 전단에서 수냉식 인터쿨러, HSG, HPCU, OPU 및 터보차저를 통과한 냉각수를 냉각시키는 저온라디에이터와 평행하게 배치되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템.
  18. 플러그인 하이브리드 자동차가 충전 중인지를 판단하는 충전판단단계;
    충전 중이 아닌 것으로 판단되면, 배터리의 온도가 상기 배터리의 승온이 필요한 것으로 설정된 승온기준온도 이하 인지를 판단하는 제1온도비교단계; 및
    상기 배터리의 온도가 상기 승온기준온도 이하이면, 저온측 냉각라인의 냉각수를 배터리냉각라인으로 공급하여 상기 배터리를 승온시키는 배터리승온단계;
    를 포함하는
    플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배터리승온단계는,
    저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수를 공급하는 승온라인에 설치된 제어밸브를 개방시키고,
    상기 배터리냉각라인으로부터 상기 저온측 냉각라인를 연결하는 냉각수리턴라인으로 상기 냉각수가 상기 저온측 냉각라인으로 리턴되도록, 상기 냉각수리턴라인이 상기 배터리냉각라인에 연결되는 부위에 설치된 방향절환밸브가 제어되며,
    상기 배터리냉각라인에 설치된 배터리 온도제어용 워터펌프를 작동시키는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배터리승온단계 이후, 상기 제1온도비교단계로 리턴되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 배터리의 온도가 상기 승온기준온도 이하가 아니면, 상기 배터리의 온도가 상기 배터리의 냉각이 필요한 것으로 설정된 냉각기준온도 이상인지를 판단하는 제2온도비교단계; 및
    상기 배터리의 온도가 상기 냉각기준온도 이상이면, 냉각수가 상기 배터리냉각라인을 순환하는 제1배터리냉각단계;
    를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1배터리냉각단계는,
    저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수를 공급하는 승온라인에 설치된 제어밸브를 폐쇄하고,
    냉각수가 상기 배터리냉각라인을 순환하도록 상기 배터리냉각라인에 설치된 방향절환밸브가 제어되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제1배터리냉각단계가 수행된 이후, 상기 제1온도비교단계로 리턴되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 충전판단단계에서, 충전 중인 것으로 판단되면,
    냉각수가 상기 배터리냉각라인에서 순환되는 제2배터리냉각단계가 수행되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2배터리냉각단계는,
    저온측 냉각라인으로부터 상기 배터리냉각라인으로 냉각수를 공급하는 승온라인에 설치된 제어밸브를 폐쇄하고,
    냉각수가 상기 배터리냉각라인을 순환하도록 상기 배터리냉각라인에 설치된 방향절환밸브가 제어되는 것
    을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리 온도 제어 방법.
KR1020220113968A 2022-09-08 2022-09-08 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법 KR20240035029A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220113968A KR20240035029A (ko) 2022-09-08 2022-09-08 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220113968A KR20240035029A (ko) 2022-09-08 2022-09-08 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240035029A true KR20240035029A (ko) 2024-03-15

Family

ID=90272772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220113968A KR20240035029A (ko) 2022-09-08 2022-09-08 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240035029A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101646445B1 (ko) 2015-02-03 2016-08-05 현대자동차주식회사 플러그인 하이브리드 차량의 냉각장치 및 그 냉각방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101646445B1 (ko) 2015-02-03 2016-08-05 현대자동차주식회사 플러그인 하이브리드 차량의 냉각장치 및 그 냉각방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220242194A1 (en) Vehicle heat management system
CN111409411B (zh) 空气调节和电池冷却装置以及用于运行空气调节和电池冷却装置的方法
KR101875649B1 (ko) 차량용 배터리 냉각 시스템
CN111532098B (zh) 空气调节和电池冷却装置及其运行方法
US20200101816A1 (en) Vehicle heat management system
KR102663607B1 (ko) 차량용 열관리시스템
US7082905B2 (en) Cooling apparatus for hybrid vehicle
KR102450408B1 (ko) 차량의 공조시스템
KR102399618B1 (ko) 차량의 공조시스템
KR102522330B1 (ko) 차량용 배터리의 열관리 시스템
CN113442679B (zh) 一种工程机械及集成热管理系统
KR20200127068A (ko) 차량용 열관리시스템
KR20200142617A (ko) 차량용 열관리시스템
JP2009507717A (ja) ２つの冷却回路を備える車両のドライブトレインの制御方法
CN102689586A (zh) 一种用于电动汽车的一体化温度控制系统
US10899191B2 (en) Heating and cooling system for vehicle
CN206914132U (zh) 混合动力汽车冷却系统及具有该系统的汽车
KR20140106788A (ko) 차량용 공조장치
KR20210103543A (ko) 하이브리드 차량의 열전달 유체 회로를 위한 열 관리 장치
KR102173319B1 (ko) 수냉식 배터리 냉각 시스템
KR20200104645A (ko) 전기자동차의 냉각 시스템
KR20220152604A (ko) 차량의 열관리 시스템
CN113195290B (zh) 温度调整回路
WO2020129260A1 (ja) 車両
KR20240035029A (ko) 플러그인 하이브리드 자동차의 냉각시스템 및 배터리 온도 제어 방법