WO2022065751A1 - 냉각수 제어 모듈 - Google Patents

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WO2022065751A1
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cooling water
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강호성
김도현
신오상
최성환
이상현
정성우
최정범
한정완
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한온시스템 주식회사
한온시스템이에프피코리아 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a coolant control module capable of integrating and connecting various parts used for cooling and heating in an eco-friendly vehicle.
  • Eco-friendly vehicles are largely divided into electric vehicles or hydrogen vehicles using batteries or fuel cells as energy sources, and hybrid vehicles powered by engines and batteries. It includes not only the cooling system, but also the electric motor cooling system for managing the heat of the electrical components including the electric motor.
  • the electronic cooling system mainly uses cooling water to cool electrical components, actuators, and hybrid start and generator (HSG). It has a structure in which the temperature of the battery is raised by allowing it to pass through the battery.
  • HSG hybrid start and generator
  • the parts for controlling the flow of coolant which control the flow of coolant in the electric vehicle cooling system of an eco-friendly vehicle, must satisfy various uses such as heating, cooling, and waste heat recovery from multiple components, but there is a limitation in the layout space in the vehicle.
  • the arrangement of each component, the design of the hose route, and the difficulty of their connection increase, and when each component is mounted on a vehicle, a lot of work is required to mount and connect each component and the hose individually, and the coolant side due to the complicated route. It may cause problems such as increased flow resistance of the engine, which puts a high load on the cooling water pump.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the number of parts and work man-hours by integrally connecting each part constituting the cooling system, increase installation convenience through modularization, and improve the cooling water pump. It is to provide a cooling water control module capable of reducing a load and increasing the scalability of combining parts.
  • the cooling water control module of the present invention for achieving the above object includes at least one cooling water inlet through which the cooling water is introduced and a plurality of cooling water outlets through which the cooling water is discharged, and an internal flow path connecting the cooling water inlet and the cooling water outlets.
  • an integrated housing formed with a pump mounting portion adjacent to each coolant outlet; a direction switching valve provided inside the integrated housing to change the cooling water transfer direction; a plurality of coolant pumps coupled to the pump mounts of the integrated housing; a driving motor unit mounted on the integrated housing and connected to the directional selector valve to drive the directional selector valve; and a controller mounted on the integrated housing and connected to the plurality of cooling water pumps and driving motors to control operations of the plurality of cooling water pumps and driving units.
  • the integrated housing may have a controller mounting part communicating with the inside formed on one side, and the controller may be mounted on the controller mounting part.
  • a valve accommodating part communicating with the inside is formed in the controller mounting part, and a direction switching valve may be inserted into the valve accommodating part.
  • the integrated housing may further include a driving gear unit for connecting the driving motor unit and the direction switching valve.
  • the integrated housing has a controller mounting part communicating with the inside is formed on one side, a valve accommodating part communicating with the inside is formed in the controller mounting part, a directional valve is inserted into the valve accommodating part, and the inlet side of the valve accommodating part
  • the driving gear unit may be mounted on the and the controller may be mounted on the controller mounting unit spaced apart from one side of the driving gear unit, and the driving motor unit may be disposed on one side of the controller to be mounted in the integrated housing.
  • the controller may have a through hole penetrating both surfaces thereof, and a driving shaft of the driving motor unit may pass through the through hole of the controller to be connected to the driving gear unit.
  • the drive motor unit is mounted, it may further include a cover disposed on one side of the controller coupled to the integrated housing.
  • a first connector connected to the power terminal of the coolant pump is formed in the pump mounting part of the integrated housing, and a second connector connected to the controller is formed in the controller mounting part, and the first connector and the second connector are connected to each other.
  • the coolant pump may include a motor housing; a stator disposed inside the motor housing; a rotor spaced apart from the inside of the stator and rotated; an impeller housing coupled to the motor housing; and an impeller inserted and seated in the impeller housing, coupled to the rotor and rotating together;
  • the impeller housing may have a pump connector connected to the three-phase terminal of the stator on one side and a pump terminal connected to the first connector of the integrated housing on the other side.
  • the directional selector valve is a three-way selector valve capable of controlling the flow of cooling water in three directions, and one cooling water inlet and two cooling water outlets corresponding to ports of the three-way selector valve may be formed in the integrated housing. there is.
  • the directional selector valve is a three-way selector valve capable of controlling the flow of cooling water in three directions
  • the three-way selector valve is provided with a pair
  • the integrated housing includes ports of the pair of three-way selector valves. Corresponding four coolant inlets and two coolant outlets may be formed.
  • the directional selector valve is a four-way selector valve capable of controlling the flow of cooling water in four directions
  • the integrated housing may have two coolant inlets and two coolant outlets corresponding to ports of the four-way selector valve. there is.
  • the integrated housing may have a branched flow path connected to the internal flow path at the coolant outlet side through which the coolant flows.
  • the directional selector valve is a six-way selector valve capable of controlling the flow of cooling water in six directions
  • the integrated housing may have four coolant inlets and two coolant outlets corresponding to ports of the six-way selector valve. there is.
  • the apparatus may further include a reservoir tank in which coolant is accommodated, the integrated housing may be coupled to the reservoir tank, and a coolant inlet of the integrated housing may be connected to the reservoir tank.
  • the cooling water control module of the present invention can reduce the size and weight by eliminating hoses or piping or reducing the length of the piping through the integration of parts constituting the cooling system.
  • the number of parts and assembly man-hours of the cooling system can be reduced, and mounting convenience can be increased, and the cooling system performance and durability quality can be improved.
  • FIG 1 and 2 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing a cooling water control module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional front view of the assembled state of FIG. 2 .
  • FIG. 4A and 4B are front cross-sectional views of FIG. 1 showing the flow of cooling water according to the control of the direction switching valve in the cooling water control module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a coolant pump in the coolant control module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 and 7 are perspective views illustrating the arrangement and coupling structure of the three-phase terminal of the stator and the pump connector of the impeller housing in FIG. 5 .
  • FIG. 8 is an assembly perspective view showing a cooling water control module according to a second embodiment of the present invention.
  • 9A to 9D are front cross-sectional views illustrating the flow of coolant according to the control of the directional selector valve in the coolant control module according to the second embodiment of the present invention.
  • 10A and 10B are front cross-sectional views illustrating the flow of coolant according to the control of the directional selector valve in the coolant control module according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an assembly perspective view showing a cooling water control module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 12A to 12C are front cross-sectional views illustrating the flow of coolant according to the control of the directional selector valve in the coolant control module according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a front view showing a cooling water control module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • 14A and 14B are front cross-sectional views illustrating the flow of coolant according to the control of the directional selector valve in the coolant control module according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view illustrating a coolant control module further including a reservoir tank according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a block diagram showing a connection structure of components constituting a conventional electric field cooling system.
  • FIG. 17 is a configuration diagram illustrating a structure in which the coolant control module of the present invention is electrically connected to a vehicle.
  • FIG. 1 and 2 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing a cooling water control module according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a front cross-sectional view taken in the assembled state of FIG. 1 is a cross-sectional front view showing the flow of coolant according to the control of the directional valve in the coolant control module according to the first embodiment of FIG.
  • the coolant control module is largely composed of an integrated housing 100, a three-way switching valve 200a, a first coolant pump 301, a second coolant pump 302, and a driving motor. It may be configured to include the unit 600 and the controller 500, and may further include a driving gear unit 400 and a cover 700 connecting the three-way switching valve 200a and the driving motor unit 600. there is.
  • the integrated housing 100 may have a coolant inlet 110 through which coolant is introduced, and a first coolant outlet 121 and a second coolant outlet 122 through which coolant is discharged.
  • an internal flow path connecting the coolant inlet 110 , the first coolant outlet 121 , and the second coolant outlet 122 may be formed inside the integrated housing 100 .
  • the first pump mounting part 101 is concave adjacent to the first coolant outlet 121
  • the second pump mounting part 102 is concave adjacent to the second coolant outlet 122 .
  • the first coolant outlet 121 and the second pump mounting unit 102 may be formed symmetrically with respect to the center of the integrated housing 100 .
  • the integrated housing 100 has a controller mounting part 130 in communication with the inside on the upper side is concavely formed, and a valve receiving part concave downward from the bottom surface of the controller mounting part 130 ( 140 is formed, and the valve accommodating part 140 may be connected to the internal flow paths.
  • a gear unit mounting groove 150 may be formed in a concave stepped form between the controller mounting unit 130 , which is the upper end of the valve receiving unit 140 , and the valve receiving unit 140 .
  • the three-way switching valve 200a is provided in the valve accommodating part 140 that is inside the integrated housing 100 and serves to change the transfer direction of the coolant. That is, a flow path is formed in the three-way selector valve 200a so that the cooling water inlet 110 and the first cooling water outlet 121 are connected, or the cooling water inlet 110 and A second coolant outlet 122 may be connected.
  • the first coolant pump 301 is mounted on the first pump mounting part 101 of the integrated housing 100 , and the first coolant pump 301 is connected to the three-way switching valve 200a and flows in from the coolant inlet 110 . It serves to pressurize the used cooling water toward the first cooling water outlet 121 .
  • the second coolant pump 520 is mounted on the second pump mounting part 102 of the integrated housing 100 , and the second coolant pump 302 is connected to the three-way switching valve 200a and flows in from the coolant inlet 110 . It serves to pressurize the used cooling water toward the second cooling water outlet 122 .
  • the driving gear unit 400 is inserted and mounted in the gear unit mounting groove 150 of the integrated housing 100 , and may be disposed above the three-way selector valve 200a. And the driving gear unit 400 is provided with gears connected to transmit the rotational force to the three-way selector valve 200a, and any one of the gears may be coupled to the rotation shaft of the three-way selector valve 200a.
  • the controller 500 may be, for example, a PCB substrate on which electronic devices are mounted, the controller 500 may be inserted into the controller mounting unit 130 of the integrated housing 100 and mounted, and the controller 500 may be a gear driving gear. It may be disposed to be spaced apart from the upper side of the unit 400 .
  • the controller 500 may be connected to the first coolant pump 301 , the second coolant pump 302 , and the driving motor 600 to control operation.
  • the controller 500 has a through hole 510 penetrating through both upper and lower surfaces in the central portion, so that the drive shaft of the driving motor unit 600 passes through the through hole 510 of the controller 500 and the driving gear unit 400 . ) can be connected to
  • the driving motor unit 600 may include a motor and a driving gear coupled to the driving shaft of the motor, and the driving motor unit 600 is coupled to the cover 700 and the driving shaft protrudes downward so that the driving gear is provided on the driving shaft. can be combined. And the driving gear of the driving motor unit 600 is connected to the other one of the gears of the driving gear unit 400 , and the three-way switching valve 200a can be rotated according to the operation of the driving motor unit 600 . there is.
  • the cover 700 is coupled to the upper end of the controller mounting unit 130 of the integrated housing 100 , and the open upper side of the controller mounting unit 130 may be blocked with the cover 700 .
  • the driving motor unit 600 may be coupled to the cover 700 .
  • the cooling water introduced into the cooling water inlet 110 passes through the three-way selector valve 200a and the inside of the second pump mounting unit 102 in turn as shown in FIG. 4A . Then, it may be discharged through the second coolant outlet 122 . And, as shown in FIG. 4B , the coolant introduced into the coolant inlet 110 may be discharged through the first coolant outlet 121 after sequentially passing through the three-way switching valve 200a and the inside of the first pump mounting unit 101 .
  • first connector 161 connected to the pump terminal 342 of the first coolant pump 301 is formed on the first pump mounting part 101 of the integrated housing 100 , and the controller mounting part of the integrated housing 100 is formed.
  • a second connector 162 connected to the controller 500 may be formed at 130 .
  • first connector 161 and the second connector 162 may be connected to each other.
  • a first connector 161 connected to the pump terminal 342 of the second coolant pump 302 is formed in the second pump mounting unit 102
  • a second connector 161 connected to the controller 500 is formed in the controller mounting unit 130 .
  • a connector 162 may be formed.
  • the first connector 161 and the second connector 162 may be connected to each other.
  • the first coolant pump 301 and the second coolant pump 302 may be electrically connected to the controller 500 .
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a coolant pump in the coolant control module according to the first embodiment of the present invention
  • FIGS. 6 and 7 are the arrangement structure and coupling structure of the three-phase terminal of the stator and the pump connector of the impeller housing in FIG. is a perspective view showing
  • the first coolant pump 301 and the second coolant pump 302 include a motor housing 310, a stator 320, a rotor 330, an impeller housing 340, and an impeller 350, respectively.
  • the motor housing 310 may be formed in the form of a container with one side closed and the other side open, and the stator 320 may be inserted into the motor housing 310 to be coupled thereto.
  • the stator 320 may have a three-phase terminal 321 protruding from the other side.
  • the impeller housing 340 may be formed in a form in which a rotor accommodating portion in which the rotor 330 can be accommodated protrudes from the flange-shaped mounting portion to one side, and the rotor accommodating portion may be inserted into the stator 320 .
  • the rotor 330 may be provided inside the rotor accommodating part, and the rotor 330 may be disposed to be spaced apart from the inner circumferential surface of the rotor accommodating part.
  • the impeller 350 may be partially inserted into the concavely formed portion of the impeller housing 340 and seated, and the impeller 350 may be coupled to the rotor 330 to rotate together.
  • the impeller housing 340 has a pump connector 341 connected to the three-phase terminal 321 of the stator 320 on one side, and a pump connected to the first connector 161 of the integrated housing 100 on the other side.
  • a terminal 342 may be formed.
  • the first pump mounting part is coupled at the same time 101 and the second pump mounting unit 102 may be electrically connected to the controller 500 .
  • the pump connector 341 of the impeller housing 340 may be formed in the form of a socket having a through hole so that the three-phase terminal 321 in the form of a pin can be inserted, and the pump connector 341 ) may be formed in a structure in which the portion adjacent to the through hole is formed in a bent form, so that the three-phase terminal 321 is closely adhered and fixed by the elasticity of the plate.
  • the first connector 161 of the integrated housing 100 may also be formed in a socket shape so that the pump terminals 342 of the coolant pumps 301 and 302 can be inserted and coupled and electrically connected as described above.
  • the second connector 162 of the integrated housing 100 may be formed in a protruding pin shape
  • the controller connector 520 of the controller 500 may also be formed in a socket shape.
  • the controller connector 520 of the controller 500 is formed as a hole penetrating both sides up and down, and after the second connector 162 in the form of a pin is inserted, it may be connected by soldering or the like.
  • first connector 161 connected to the pump terminal 342 of the first coolant pump 301 is formed on the first pump mounting part 101 of the integrated housing 100 , and the controller mounting part of the integrated housing 100 is formed.
  • a second connector 162 connected to the controller 500 may be formed at 130 .
  • first connector 161 and the second connector 162 may be connected to each other.
  • a first connector 161 connected to the pump terminal 342 of the second coolant pump 302 is formed in the second pump mounting unit 102
  • a second connector 161 connected to the controller 500 is formed in the controller mounting unit 130 .
  • a connector 162 may be formed.
  • the first connector 161 and the second connector 162 may be connected to each other.
  • the first coolant pump 301 and the second coolant pump 302 may be electrically connected to the controller 500 .
  • FIGS. 9A to 9D are flow of cooling water according to control of a directional valve in the cooling water control module according to the second embodiment of the present invention. is a front cross-sectional view showing
  • the coolant control module includes an integrated housing 100, a pair of three-way switching valves 200a, a first coolant pump 301, a second coolant pump 302, It may be configured to include a pair of driving motor unit 600 , a controller, and a cover 700 , and although not shown, may be configured to further include a driving gear unit.
  • a pair of three-way selector valves 200a are provided inside the integrated housing 100, and four coolant inlets and two coolant outlets are formed to correspond to the ports of the pair of three-way selector valves 200a.
  • a first coolant inlet 111 and a second coolant inlet 112 that are two coolant inlets connected to ports of one three-way switching valve 200a are formed, and one coolant outlet is formed.
  • the phosphorus first coolant outlet 121 may be formed.
  • a third coolant inlet 113 and a fourth coolant inlet 114 that are two coolant inlets connected to the ports of the other three-way switching valve 200a are formed in the integrated housing 100 and one coolant outlet A phosphorus second coolant outlet 122 may be formed.
  • a pair of driving motor units 600 may be provided to control the driving of the pair of three-way switching valves 200a.
  • the remaining components of the integrated housing 100, the first coolant pump 301, the second coolant pump 302, the controller, the driving gear unit, and the cover 700 may be formed in the same manner as in the first embodiment. can
  • the coolant introduced through the second coolant inlet 112 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the third coolant inlet 113 as shown in FIG. 9A .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • the coolant introduced through the second coolant inlet 112 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the fourth coolant inlet 114 as shown in FIG. 9B .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • FIG. 9A the coolant introduced through the second coolant inlet 112 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the third coolant inlet 113 as shown in FIG. 9A .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • the coolant introduced through the first coolant inlet 111 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the third coolant inlet 113 as shown in FIG. 9C .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • the coolant introduced through the first coolant inlet 111 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the fourth coolant inlet 114 as shown in FIG. 9D .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • 10A and 10B are front cross-sectional views illustrating the flow of coolant according to the control of the directional selector valve in the coolant control module according to the third embodiment of the present invention.
  • the coolant control module includes an integrated housing 100, a four-way switching valve 200b, a first coolant pump 301, and a second coolant pump 302. Although not shown, it may be configured to further include a driving motor unit, a controller, a cover, and a driving gear unit.
  • a four-way selector valve 200b is provided inside the integrated housing 100, and two coolant inlets and two coolant outlets corresponding to ports of the four-way selector valve 200b may be formed. That is, in the integrated housing 100, two coolant inlets, a first coolant inlet 111 and a second coolant inlet 112, are formed, and two coolant outlets, a first coolant outlet 121 and a second coolant outlet ( 122) may be formed. In addition, the remaining components of the integrated housing 100 , the first coolant pump 301 , the second coolant pump 302 , the controller, the driving gear unit, and the cover may be formed in the same manner as in the first embodiment.
  • the integrated housing 100 may have a branch flow path connected to the internal flow path at the coolant outlet side through which the coolant flows.
  • the third coolant inlet 113 connected to the branch flow path may be formed.
  • the coolant introduced through the first coolant inlet 111 and the coolant introduced through the third coolant inlet 113 are merged with each other, and the second coolant outlet 122 passes through the second coolant pump 302 .
  • the coolant introduced through the second coolant inlet 112 may be discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 .
  • FIG. 10A the coolant introduced through the first coolant inlet 111 and the coolant introduced through the third coolant inlet 113 are merged with each other, and the second coolant outlet 122 passes through the second coolant pump 302 .
  • the cooling water introduced through the second coolant inlet 112 and the coolant introduced through the third coolant inlet 113 are merged with each other and pass through the second coolant pump 302 to the second coolant outlet 122 ) can be discharged through
  • the coolant introduced through the first coolant inlet 111 may be discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 .
  • FIG 11 is an assembling perspective view of a coolant control module according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIGS. 12A to 12C are flow of coolant according to control of a directional valve in the coolant control module according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the coolant control module includes an integrated housing 100, a six-way switching valve 200c, a first coolant pump 301, a second coolant pump 302, and a driving motor unit. It may be configured to include a 600 and a cover 700, although not shown may be configured to further include a controller and a driving gear unit.
  • a six-way selector valve 200c is provided inside the integrated housing 100 , and four coolant inlets and two coolant outlets corresponding to ports of the six-way selector valve 200c may be formed. That is, the integrated housing 100 has four coolant inlets, a first coolant inlet 111 , a second coolant inlet 112 , a third coolant inlet 113 , and a fourth coolant inlet 114 are formed, and the two A first coolant outlet 121 and a second coolant outlet 122 that are coolant outlets may be formed.
  • the remaining components of the integrated housing 100 , the first coolant pump 301 , the second coolant pump 302 , the controller, the driving gear unit, and the cover may be formed in the same manner as in the first embodiment.
  • the coolant flowing in through the second coolant inlet 112 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the fourth coolant inlet 114 as shown in FIG. 12A .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • the coolant introduced through the first coolant inlet 111 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the third coolant inlet 113 as shown in FIG. 12B .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • FIG. 12A the coolant flowing in through the second coolant inlet 112 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the fourth coolant inlet 114 as shown in FIG. 12A .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • the coolant introduced through the first coolant inlet 111 is discharged through the first coolant outlet 121 through the first coolant pump 301 and introduced through the fourth coolant inlet 114 as shown in FIG. 12C .
  • the coolant may be discharged through the second coolant outlet 122 through the second coolant pump 302 .
  • FIG. 13 is a front view showing a cooling water control module according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIGS. 14A and 14B are views showing the flow of cooling water according to the control of the directional valve in the cooling water control module according to the fifth embodiment of the present invention. It is a front cross-sectional view shown.
  • the cooling water control module includes an integrated housing 100, a three-way switching valve 200a, a first cooling water pump 301 that is a single cooling water pump, and a driving motor unit 600. And it may be configured to include a cover 700, although not shown may be configured to further include a controller and a driving gear unit.
  • a three-way selector valve 200a is provided inside the integrated housing 100, and the integrated housing 100 has two coolant inlets and one coolant outlet corresponding to the ports of the three-way selector valve 200a.
  • the integrated housing 100 may have two coolant inlets, a first coolant inlet 111 and a second coolant inlet 112 , and one coolant outlet, a first coolant outlet 121 .
  • only the first pump mounting unit 101 to which the first cooling water pump 301, which is a single cooling water pump, is mounted, may be formed in the integrated housing 100. Since there is no second cooling water pump, the second pump mounting unit is not formed.
  • other components of the integrated housing 100 , the first coolant pump 301 , the controller, the driving gear unit, and the cover may be formed in the same manner as in the first embodiment.
  • the coolant introduced through the first coolant inlet 111 may be discharged through the first coolant outlet via the first coolant pump 301 .
  • the coolant introduced through the second coolant inlet 112 may be discharged through the second coolant outlet via the first coolant pump 301 .
  • FIG. 15 is an exploded perspective view illustrating a coolant control module further including a reservoir tank according to an embodiment of the present invention.
  • the coolant control module of the present invention further includes a reservoir tank 800 in which coolant is accommodated, the integrated housing 100 is coupled to the reservoir tank 800 , and the coolant inlet 110 of the integrated housing 100 is provided. ) may be connected to the reservoir tank 800 .
  • the reservoir tank 800 may have a module mounting portion concavely formed on the side to which the integrated housing 100 is coupled and a coolant outlet may be formed, and the integrated housing 100 of the coolant control module may be formed in the module mounting portion of the reservoir tank 800 It may be coupled, and at the same time as coupling, the cooling water inlet 110 of the integrated housing 100 may be formed to be connected to the cooling water outlet of the reservoir tank 800 .
  • the reservoir tank 800 has a partitioned internal space so that coolants having different temperatures can be stored and flowed without mixing, and an outlet through which the coolants are discharged can be formed.
  • the coolant outlets of the reservoir tank 800 may be respectively connected to correspond to different coolant inlets.
  • the cooling water control module of the present invention may be configured to further include a heat exchanger 900 through which the refrigerant and the cooling water exchange heat, and the reservoir tank 800 exchanges heat on the opposite side to which the integrated housing 100 of the cooling water control module is coupled. Group 900 may be coupled.
  • a through passage passing through both sides of the reservoir tank 800 but shielded from the inside in which the coolant is accommodated may be formed, and heat exchange with the coolant inlet of the integrated housing 100 through the through passage formed in the reservoir tank 800 .
  • the cooling water outlet of the unit 900 may be connected.
  • the directional valve 10 and the coolant pumps 20 and 30 are individually mounted on the vehicle and each component is connected with a hose or the like. ) and the wiring 60 to connect to the vehicle 50, respectively, was required. Accordingly, the assembly man-hour and manufacturing cost increased, and the convenience of installing parts was reduced.
  • the coolant control module of the present invention as shown in FIG. 17 , the directional valve and the coolant pumps 301 and 302 are all connected to the controller 500 integrally mounted on the integrated housing 100 , and the controller 500 Since only the formed main connector needs to be connected to the vehicle 1000 , the number of connectors and wiring for electrical connection can be reduced.
  • the controller 500 is disposed at a position spaced apart from the motor M of the cooling water pumps 301 and 302, which is the largest heat source, to prevent damage to the electronic device mounted on the controller due to the heat of the motor. It may be advantageous for cooling of the controller. In addition, due to such an arrangement, a separate part such as a heat sink for cooling the controller is not required, and thus manufacturing cost can be reduced.
  • the cooling water control module of the present invention it is possible to reduce the size and weight by eliminating hoses or piping or reducing the length of the piping through the integration of parts constituting the cooling system.
  • the number of parts and assembly man-hours of the cooling system can be reduced, and installation convenience can be increased, and the cooling system performance and durability quality can be improved.
  • 200b 4-way switching valve
  • 200c 6-way switching valve

Landscapes

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Abstract

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

Description

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

Claims (15)

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