WO2023090907A1 - 급수 모듈 - Google Patents

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WO2023090907A1
WO2023090907A1 PCT/KR2022/018228 KR2022018228W WO2023090907A1 WO 2023090907 A1 WO2023090907 A1 WO 2023090907A1 KR 2022018228 W KR2022018228 W KR 2022018228W WO 2023090907 A1 WO2023090907 A1 WO 2023090907A1
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cooling water
supply module
component assembly
water supply
flow path
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한정완
김혁
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Hanon Systems Corp
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • 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
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a water supply module capable of integrating and connecting various components for cooling and heating electric components in an eco-friendly vehicle.
  • Eco-friendly vehicles are largely divided into electric vehicles or hydrogen vehicles that use batteries or fuel cells as an energy source, and hybrid vehicles that are driven using an engine and a battery.
  • the cooling system includes an electrical cooling system that manages the heat of electrical components including electric motors.
  • the electrical system cooling system mainly cools electrical components, actuators, and HSG (hybrid start and generator) using coolant. It is composed of a structure in which the temperature of the battery is raised by passing through the battery using the heat exchanger.
  • the electronic cooling system of an eco-friendly vehicle should satisfy various purposes such as heating, cooling, and waste heat recovery from multiple components, but due to the limitations of the layout space in the vehicle, the layout of each component, the design of the hose route, and the difficulty of connecting them In addition, a lot of man-hours are required to individually mount and connect each component and hose in mounting each component to the vehicle, and the flow resistance on the coolant side increases due to the complicated route, which causes a high load on the water pump. Points and other issues may occur.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, and an object of the present invention is to reduce the number of parts and man-hours by integrally connecting each part of the cooling system, increase installation convenience through modularization, and reduce the load of the water pump. And to provide a water supply module capable of increasing the scalability of combining parts.
  • the water supply module of the present invention for achieving the above object includes a reservoir tank for receiving cooling water therein, a directional switching valve for controlling the flow of cooling water in a plurality of directions, and a cooling water pump for pressure-transmitting the cooling water.
  • coolant module includes a component assembly unit having a vehicle mounting portion coupled to the cooling water module and coupled to a vehicle, and having a cooling water flow path formed therein so that cooling water flows therein.
  • the directional control valve and the cooling water pump are configured as one assembly, and a mounting part to which the reservoir tank is coupled and a mounting part to which the direction switching valve and the cooling water pump assembly are coupled may be formed in the parts assembly part.
  • the water supply module may further include one or more heat exchangers, and a mounting part to which the one or more heat exchangers are coupled may be formed in the component assembly part.
  • a plurality of cooling water ports which are assembled with the heat exchanger, may be formed in the component assembly unit to allow cooling water to flow between the component assembly unit and the heat exchanger.
  • the water supply module may further include a controller connected to the direction change valve to control the operation of the direction change valve.
  • the reservoir tank may be disposed on the upper side of the component assembly unit in the direction of gravity
  • the vehicle mounting unit may be disposed on the lower side of the component assembly unit in the direction of gravity
  • a reservoir tank accommodating space in which the reservoir tank is placed and a cooling water pump accommodating space in which the cooling water pump is placed may be formed in the component assembly unit.
  • the component assembling unit may include a first flat plate portion formed with a vehicle mounting portion and a second flat portion protruding from the first flat plate portion.
  • the water supply module may further include one or more heat exchangers, and the heat exchanger may be disposed opposite to the direction change valve and the cooling water pump based on the second flat plate part.
  • a first coolant passage through which the first coolant flows is connected to the 1-1 port through the first connection passage and is formed in the parts assembly part through the second connection passage.
  • a second cooling water passage through which the second cooling water flows may be formed connected to the port.
  • a virtual plane formed by the first flat plate part and the second flat plate part may be formed to cross the first cooling water passage and the second cooling water passage.
  • the water supply module of the present invention the first mounting portion, the second mounting portion, the third mounting portion and the vehicle mounting portion are formed, the cooling water flow path is formed inside the component assembly portion formed; a reservoir tank accommodating cooling water therein and coupled to the first mounting part; a heat exchanger formed with a cooling water flow path through which the cooling water flows, connected to the cooling water flow path of the component assembly part, formed with a refrigerant flow path capable of exchanging heat with the cooling water flow path, and coupled to the second mounting part; and a direction switching valve connected to the cooling water passage of the reservoir tank and the heat exchanger, coupled to the third mounting part, and capable of controlling the flow of the cooling water in a plurality of directions.
  • a direction switching valve connected to the cooling water passage of the reservoir tank and the heat exchanger, coupled to the third mounting part, and capable of controlling the flow of the cooling water in a plurality of directions.
  • component assembling part may integrally form the first mounting part, the second mounting part, the third mounting part, the vehicle mounting part, and the coolant flow path by injection molding.
  • the first mounting part may be formed on an upper side
  • the vehicle mounting part may be formed on a lower side
  • the second mounting part may be formed on a rear side
  • the third mounting part may be formed on a front side
  • the component assembly part may be formed with a through hole having a partial area corresponding to a position where the heat exchanger and the direction change valve face each other.
  • the reservoir tank is formed with a first accommodating portion and a second accommodating portion in which first and second coolant having different temperatures are partitioned and accommodated, and the first and second coolants flow in the parts assembly portion.
  • cooling water passages are formed, respectively, and cooling water passages through which the first cooling water and the second cooling water flow are respectively formed in the heat exchanger, and the direction switching valve directs the flow of the first cooling water and the second cooling water in a plurality of directions, respectively. It can be formed to be controlled by.
  • first cooling water and the second cooling water may be configured to flow separately without mixing with each other.
  • the device may further include a first cooling water pump integrally mounted to the directional control valve and pressure-supplying the first cooling water and a second cooling water pump pressure-transmitting the second cooling water.
  • first accommodating part and the second accommodating part of the reservoir tank are connected to the direction change valve, respectively
  • first cooling water flow path and the second cooling water flow path of the heat exchanger are connected to the direction change valve, respectively, and the heat exchanger
  • the first cooling water passage and the second cooling water passage of may be respectively connected to the cooling water passage of the component assembly unit.
  • a first cooling water outlet through which the first cooling water is discharged and a second cooling water outlet through which the second cooling water is discharged may be formed in the direction switching valve.
  • a 1-1 port connected to the first cooling water channel of the heat exchanger, a 1-2 port and a 1-3 port communicating with the 1-1 port are formed in the first cooling water flow path of the component assembly unit.
  • a 2-1 port connected to the second cooling water flow path of the heat exchanger, and a 2-2 port and a 2-3 port communicating with the 2-1 port are formed in the second cooling water flow path of the component assembly unit. It can be.
  • the water supply module of the present invention can promote miniaturization and weight reduction by eliminating hoses or pipes or reducing the length of pipes through integration of parts.
  • the flow resistance of the cooling water may be lowered, and through this, the load applied to the water pump may be reduced.
  • 1 to 3 are an exploded perspective view and an assembled perspective view showing a water supply module according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are front and rear perspective views showing a component assembly part in the water supply module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing a thermal management system including a water supply module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flow diagram of cooling water illustrating an embodiment of an operating mode in a thermal management system including a water supply module according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are front and rear perspective views showing parts assemblies in the water supply module according to an embodiment of the present invention. am.
  • the water supply module may largely include a cooling water module including a reservoir tank 100, a direction change valve 300, and a cooling water pump, and a component assembly unit 400.
  • the water supply module of the present invention may further include a heat exchanger 200 and may further include a controller.
  • the reservoir tank 100 serves to store and supply the first cooling water and the second cooling water flowing along different paths, and may be configured so that the first cooling water and the second cooling water do not mix with each other.
  • the first cooling water and the second cooling water may have different temperatures.
  • the reservoir tank 100 may be formed in a container having an empty space for accommodating coolant therein and a partition wall partitioning the inner space.
  • the first accommodating portion 110 accommodating the first cooling water and the second accommodating portion 120 accommodating the second cooling water may be integrally formed.
  • the reservoir tank may be formed in various shapes.
  • the reservoir tank 100 may have a first cooling water inlet 111 through which the first cooling water flows and a second cooling water inlet 121 through which the second cooling water flows into the rear side, which is one side in the longitudinal direction.
  • the reservoir tank 100 may have a first cooling water outlet 112 through which the first cooling water is discharged and a second cooling water outlet 122 through which the second cooling water is discharged are formed on the front side, which is the other side in the longitudinal direction.
  • the first cooling water outlet 112 and the second cooling water outlet 122 may be formed in a pipe shape protruding downward from the lower surface of the reservoir tank 100, and the first cooling water outlet 112 and the second cooling water outlet 112 The outlets 122 may be formed parallel to each other.
  • a plurality of fastening parts 130 for coupling and fixing to the component assembly part 400 may protrude from both sides of the reservoir tank 100 in the width direction, and the plurality of fastening parts 130 may protrude from both sides in the width direction can be formed symmetrically. Further, fastening holes penetrating both surfaces in the height direction may be formed in the fastening part 130 and may be coupled using fastening members 140 such as bolts.
  • the directional control valve 300 may be a 6-way valve capable of controlling the flow of coolant in six directions, and the flow of the first and second cooling water may be changed according to the operation of the directional control valve. Each can be controlled differently.
  • the directional control valve 300 may include a case and a valve body provided therein, and four cooling water inlets and two cooling water outlets may be formed in the direction switching valve 300 .
  • the directional control valve 300 may have a 1-1 coolant inlet 311 into which the first coolant flows and a 2-1 coolant inlet 321 into which the second coolant flows in on the rear side, which is one side in the longitudinal direction. .
  • the 1-1 coolant inlet 311 and the 2-1 coolant inlet 321 may be formed in a pipe shape protruding from the rear side towards the rear.
  • the directional control valve 300 may have a 1-2 coolant inlet 312 into which the first coolant flows and a 2-2 coolant inlet 322 into which the second coolant flows in on the front side, which is the other side in the longitudinal direction. there is.
  • a first coolant outlet 330 through which the first coolant is discharged and a second coolant outlet 340 through which the second coolant is discharged are formed on the front side of the directional control valve 300 in a form protruding toward the front side.
  • the flow of the first cooling water and the flow of the second cooling water may be controlled in a plurality of directions according to the operation of the direction switching valve 300 .
  • the first cooling water pump 510 for pressurizing the first cooling water and the second cooling water pump 520 for pressurizing the second cooling water may be integrally mounted on both sides of the direction change valve 300 in the width direction.
  • the cooling water pump may include a first cooling water pump 510 and a second cooling water pump 520 .
  • the first coolant pump 510 is mounted on one side of the direction change valve 300 in the width direction and communicates with the direction change valve 300
  • the second coolant pump 520 is installed on the other side of the direction change valve 300 in the width direction. It may be mounted and communicate with the direction change valve 300.
  • the first coolant pump 510 and the second coolant pump 520 may be formed as one assembly with the direction change valve 300, and the first coolant pump 510 integrally mounted to the direction change valve 300 and A plurality of fastening parts 511 and 521 for coupling and fixing to the component assembly part 400 may protrude from the second coolant pump 520 .
  • fastening holes 511 and 521 may have fastening holes penetrating both surfaces in the longitudinal direction, and may be coupled using fastening members 530 such as bolts.
  • the plurality of fastening parts 511 of the first coolant pump 510 may be symmetrically formed on both sides in the height direction
  • the plurality of fastening parts 521 of the second coolant pump 520 are symmetrical on both sides in the height direction.
  • the plurality of fastening parts 511 of the first coolant pump 510 and the plurality of fastening parts 521 of the second coolant pump 520 may be symmetrically formed on both sides in the width direction.
  • the direction switching valve 300 may be fixed to the component assembly unit 400 .
  • the component assembly part 400 may include a first flat plate part 401 and a second flat plate part 402, and the second flat plate part 402 extends from the first flat part 401 in a protruding form. It can be.
  • the first mounting unit 410, the second mounting unit 420, the third mounting unit 430, and the vehicle mounting unit 440 may be integrally formed in the component assembly unit 400, and the first cooling water flows therein.
  • the first cooling water passage 450 and the second cooling water passage 460 through which the second cooling water flows may be integrally formed.
  • the component assembly unit 400 may be integrally formed with a cooling water flow path while being formed in the form of a bracket to which the components are mounted.
  • the parts assembling unit 400 is formed by injection molding to include a first flat plate part 401, a second flat plate part 402, a first mounting part 410, a second mounting part 420, a third mounting part 430,
  • the vehicle mounting part 440 , the first coolant passage 450 and the second coolant passage 460 may be integrally formed.
  • the first mounting unit 410 may be formed on the upper side in the height direction
  • the vehicle mounting unit 440 for coupling the component assembly unit 400 to the vehicle may be formed on the lower side in the height direction.
  • a damper made of rubber or the like may be provided in the vehicle mounting unit 440 to block transmission of vibration to the vehicle.
  • the second mounting portion 420 may be formed on the rear side, which is one side in the longitudinal direction of the component assembly unit 400, and the third mounting portion 430 may be formed on the front side, which is the other side in the longitudinal direction.
  • the reservoir tank 100 is coupled to the first mounting portion 410
  • the heat exchanger 200 is coupled to the second mounting portion 420
  • the direction change valve 300 is coupled to the third mounting portion 430.
  • a concave reservoir tank accommodating space 411 is formed adjacent to the first mounting portion 410 so that the reservoir tank 100 can be inserted and placed therein
  • the reservoir tank accommodating space 411 is the reservoir tank 100 It may be formed to surround both sides and the bottom surface in the width direction of.
  • a concave coolant pump accommodating space 431 may be formed adjacent to the second mounting portion 420 so that the first coolant pump 510 and the second coolant pump 520 may be inserted and placed therein.
  • the reservoir tank accommodating space 411 may be formed to correspond to the shape of the reservoir tank 100, and the coolant pump accommodating space 431 corresponds to the first coolant pump 510 and the second coolant pump 520. can be formed in the form of
  • both sides of the reservoir tank accommodating space 411 and the coolant pump accommodating space 431 may be formed symmetrically in the width direction.
  • the cooling water line may be connected to the component assembly unit 400 at the same time as the components are coupled.
  • the heat exchanger 200 is first assembled in the component assembly unit 400, and then the direction selector valve 300 in which the first coolant pump 510 and the second coolant pump 520 are integrally assembled is installed as a part. It is assembled to the assembly unit 400, and finally the reservoir tank 100 may be assembled to the component assembly unit 400.
  • the component assembling unit 400 is formed with a through-hole through which a partial region corresponding to a position where the heat exchanger 200 and the direction change valve 300 face each other is opened, and the heat exchanger 200 and the heat exchanger 200 are formed through the through-hole. Cooling water lines of the directional control valve 300 may be easily connected to each other.
  • a 1-1 port 451, a 1-2 port 452, and a 1-3 port 453 communicating with the first cooling water passage 450 may be formed in the component assembly unit 400, , A 2-1 port 461 , a 2-2 port 462 , and a 2-3 port 463 communicating with the second cooling water passage 460 may be formed in the component assembly unit 400 .
  • the first cooling water passage 450 may include a first connection passage 454, and the first cooling water passage 450 is a passage formed in the first flat plate part 401 along the longitudinal direction of the second flat plate part ( It is connected to the 1-1 port 451 through the first connection passage 454 formed in 402 so that the first cooling water can flow.
  • the second coolant passage 460 may include a second connection passage 464, and the second coolant passage 460 is a passage formed in the first flat plate part 401 along the longitudinal direction of the second flat plate part. It is connected to the 2-1 port 461 through the second connection passage 464 formed in 402 so that the second cooling water can flow.
  • an imaginary plane formed by the first flat plate part 401 and the second flat plate part 402 may be formed to cross the first cooling water passage 450 and the second cooling water passage 460 . That is, the first coolant passage 450 and the second coolant passage 460 do not protrude from only one side of the first flat plate portion 401 and the second flat plate portion 402, but partially protrude from both sides of each.
  • the first cooling water outlet 112 of the reservoir tank 100 is connected to the 1-2 cooling water inlets 312 of the direction switching valve 300, and the second cooling water outlet 122 of the reservoir tank 100 is directional. It may be connected to the 2-2 coolant inlet 322 of the switching valve 300 .
  • the first cooling water inlet 211 of the heat exchanger 200 is connected to the 1-1 port 451 of the component assembly unit 400, and the second cooling water inlet 221 of the heat exchanger 200 is the component assembly unit. It may be connected to the 2-1 port 461 of (400).
  • the first cooling water outlet 212 of the heat exchanger 200 is connected to the 1-1 cooling water inlet 311 of the direction switching valve 300, and the second cooling water outlet 222 of the heat exchanger 200 changes direction. It may be connected to the 2-1 coolant inlet 321 of the valve 300 . In addition, the inlet or outlet of the cooling water that is not connected may be connected to a PE part, a battery, a radiator, or the like.
  • the heat exchanger 200 may be, for example, a chiller that transfers heat generated from a power electronics (PE) component or a battery that is an electrical component to a refrigerant.
  • the heat exchanger 200 may be formed in a structure in which both the first cooling water and the second cooling water can exchange heat with the refrigerant, and have a first cooling water passage through which the first cooling water flows and a second cooling water through which the second cooling water flows.
  • the flow path may be formed separately.
  • the heat exchanger 200 includes a first cooling water inlet 211 through which the first cooling water flows, a first cooling water outlet 212 through which the first cooling water is discharged, a second cooling water inlet 221 into which the second cooling water flows, Second cooling water outlets 222 through which the two cooling waters are discharged may be respectively formed.
  • the first coolant inlet 211, the first coolant outlet 212, the second coolant inlet 221, and the second coolant outlet 222 are disposed adjacent to each other and protrude toward the front from the front side, which is the other side in the longitudinal direction.
  • a refrigerant passage through which refrigerant flows may be formed adjacent to the first cooling water passage and the second cooling water passage inside the heat exchanger 200, and the heat exchanger 200 communicates with the refrigerant passage so that the refrigerant is introduced and discharged.
  • a refrigerant inlet and outlet 201 may be formed.
  • fastening parts for coupling and fixing to the component assembly part 400 may protrude from both sides of the heat exchanger 200 in the width direction.
  • the controller may be connected to the directional control valve 300 to control the operation of the directional control valve 300 .
  • the controller may be a PCB board, and the controller may be integrally provided inside the directional control valve 300 or may be separately provided and connected to the outside of the directional control valve 300.
  • the present invention can reduce the size and weight of the water supply module by eliminating the hose or connecting pipe or reducing the length of the pipe through integration of component parts.
  • the flow resistance of the cooling water side acting on the thermal management system using the water supply module may be lowered, thereby reducing the load applied to the water pump.
  • the reservoir tank 100 is disposed above the parts assembly unit 400 in the gravity direction, and the vehicle mounting unit 440 is disposed below the parts assembly unit 400 in the gravity direction.
  • the flow of the cooling water can be formed from the upper side to the lower side by gravity, so that the flow of the cooling water can be smoothly formed and the water supply module can be stably supported on the body of the vehicle.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing a thermal management system including a water supply module according to an embodiment of the present invention.
  • the thermal management system including the water supply module of the present invention includes the above water supply module; It may include a first part subject to thermal management 610 and a part subject to second thermal management 620, and may further include a first radiator 710 and a second radiator 720.
  • the first thermal management target component 610 may be a PE (Power Electronics) component
  • the second thermal management target component 620 may be a battery
  • the first radiator 710 and the second radiator 720 may be radiators.
  • a cooling water passage through which cooling water flows may be formed in the first thermal management target component 610 .
  • the cooling water inlet of the first part subject to thermal management 610 may be connected to the first coolant outlet 330 formed in the direction change valve 300 of the water supply module, and the cooling water outlet of the part subject to first thermal management 610 may be connected to the water supply module. It may be connected to the 1-3 ports 453 of the first cooling water passage 450 formed in the component assembly unit 400 of the .
  • a cooling water passage through which cooling water flows may be formed in the second thermal management target part 620 .
  • the cooling water inlet of the second thermal management target component 620 may be connected to the second cooling water outlet 340 formed in the direction change valve 300 of the water supply module, and the cooling water outlet of the second thermal management target component 620 may be connected to the water supply module. It may be connected to the 2-3 ports 463 of the second cooling water passage 460 formed in the component assembly unit 400 of the .
  • the cooling water inlet of the first radiator 710 may be connected to the first-second ports 452 of the first cooling water flow path 450 formed in the component assembly unit 400 of the water supply module. Also, the cooling water inlet of the second radiator 720 may be connected to the 2-2 port 462 of the second cooling water passage 460 formed in the component assembly unit 400 of the water supply module.
  • the first thermal management target component 610 is connected in parallel to the first cooling water channel of the heat exchanger 200 and the first radiator 710 through the first cooling water channel 450 of the component assembly unit 400
  • the second thermal management target component 620 may be connected in parallel to the second cooling water channel of the heat exchanger 200 and the second radiator 720 through the second cooling water channel 460 of the component assembly unit 400 .
  • the first cooling water circulates through the first cooling water flow path of the heat exchanger 200 to cool the first thermal management target component 610 or the first radiator 710. It is circulated while passing through the first thermal management target part 610 to be cooled.
  • the second cooling water circulates through the second cooling water flow path of the heat exchanger 200 to cool the second thermal management target component 620 or circulates through the second radiator 720 to cool the second thermal management target component ( 620) can be cooled.
  • FIG. 7 is a flow diagram of cooling water illustrating an embodiment of an operating mode in a thermal management system including a water supply module according to an embodiment of the present invention.
  • the first part subject to thermal management 610 is cooled in a cooling mode using the first radiator 710, and the part subject to second thermal management 620 is cooled using the heat exchanger 200. It can be cooled through the mod. More specifically, the first coolant, which is heated while cooling the first thermal management target component 610, is introduced into the first radiator 710 through the first coolant flow path 450 of the component assembly unit 400, and the first radiator ( In 710), the first cooling water may be cooled. Thereafter, the first coolant flows into the direction change valve 300 through the first accommodating part 110 of the reservoir tank 100, and then is sent to the first thermal management target part 610 to be circulated.
  • the second coolant which has been raised in temperature while cooling the second thermal management target part 620, flows into the heat exchanger 200 through the second coolant flow path 460 of the component assembly unit 400, and passes through the heat exchanger 200 to the second coolant. Cooling water can be cooled. Thereafter, the second coolant flows into the direction change valve 300 and then is sent to the second thermal management target part 620 to be circulated.
  • the part subject to thermal management can be selectively cooled using a heat exchanger (chiller) or cooled using a radiator according to the temperature of the part subject to thermal management. It is easy to cool them and it is possible to cool the parts to be thermally managed more efficiently.
  • 100 reservoir tank, 110: first accommodating part, 111: first cooling water inlet,
  • 312 1-2 cooling water inlet
  • 321 2-1 cooling water inlet

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Abstract

본 발명의 급수 모듈은 내부에 냉각수가 수용되는 리버저 탱크, 복수의 방향으로 냉각수의 흐름을 제어하는 방향전환밸브, 및 냉각수를 압송하는 냉각수 펌프를 포함하는 냉각수 모듈; 및 상기 냉각수 모듈이 결합가능하고, 차량에 결합 가능한 차량 마운팅부가 형성되며, 내부에 냉각수가 유동되도록 냉각수 유로가 형성된 부품 조립부; 를 포함하여 이루어져, 열관리를 위한 부품들이 통합적으로 연결되므로 부품수와 작업 공수 감소, 모듈화를 통한 장착 편의성 증대, 워터 펌프의 부하 감소 및 부품 결합의 확장성을 증가시킬 수 있는 급수 모듈에 관한 것이다.

Description

급수 모듈
본 발명은 친환경 자동차에서 전장품을 냉각 및 승온시키는 다양한 부품들을 통합하여 연결할 수 있는 급수 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 시스템은 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 워터 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 시스템의 각 부품들을 통합적으로 연결하여 부품수와 작업 공수 감소, 모듈화를 통한 장착 편의성 증대, 워터 펌프의 부하 감소 및 부품 결합의 확장성을 증가시킬 수 있는 급수 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 급수 모듈은, 내부에 냉각수가 수용되는 리버저 탱크, 복수의 방향으로 냉각수의 흐름을 제어하는 방향전환밸브, 및 냉각수를 압송하는 냉각수 펌프를 포함하는 냉각수 모듈; 및 상기 냉각수 모듈이 결합가능하고, 차량에 결합 가능한 차량 마운팅부가 형성되며, 내부에 냉각수가 유동되도록 냉각수 유로가 형성된 부품 조립부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브와 냉각수 펌프는 하나의 조립체로 구성되며, 상기 부품 조립부에는 리저버 탱크가 결합되는 장착부 및 방향전환밸브와 냉각수 펌프 조립체가 결합되는 장착부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 급수 모듈은 하나 이상의 열교환기를 더 포함하고, 상기 부품 조립부에는 상기 하나 이상의 열교환기가 결합되는 장착부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부에는 열교환기와 조립되어 냉각수가 부품 조립부와 열교환기 사이에서 유동될 수 있는 복수의 냉각수 포트가 형성될 수 있다.
또한, 상기 급수 모듈은 상기 방향전환밸브에 연결되어 방향전환밸브의 작동을 제어할 수 있는 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 리저버 탱크는 중력방향으로 부품 조립부의 상측에 배치되고, 상기 차량 마운팅부는 중력방향으로 부품 조립부의 하측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부에는 상기 리저버 탱크가 안치되는 리저버 탱크 수용 공간 및 상기 냉각수 펌프가 안치되는 냉각수 펌프 수용 공간이 형성될 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부는 차량 마운팅부가 형성된 제1평판부 및 상기 제1평판부로부터 돌출 형성된 제2평판부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 급수 모듈은 하나 이상의 열교환기를 더 포함하고, 상기 제2평판부를 기준으로 상기 열교환기는 방향전환밸브 및 냉각수 펌프의 반대측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부에는 제1연결유로를 통해 제1-1포트와 연결되어 제1냉각수가 유동되는 제1냉각수 유로가 형성되고, 상기 부품 조립부에는 제2연결유로를 통해 제2-1포트와 연결되어 제2냉각수가 유동되는 제2냉각수 유로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1평판부와 제2평판부가 이루는 가상의 평면은 제1냉각수 유로와 제2냉각수 유로를 가로지르도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 급수 모듈은, 제1장착부, 제2장착부, 제3장착부 및 차량 마운팅부가 형성되며, 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 형성된 부품 조립부; 내부에 냉각수가 수용되며, 상기 제1장착부에 결합된 리저버 탱크; 상기 냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 형성되어 상기 부품 조립부의 냉각수 유로에 연결되고, 상기 냉각수 유로와 열교환 할 수 있는 냉매 유로가 형성되며, 상기 제2장착부에 결합된 열교환기; 및 상기 리저버 탱크 및 열교환기의 냉각수 유로에 연결되고, 상기 제3장착부에 결합되며, 복수의 방향으로 상기 냉각수의 흐름을 제어할 수 있는 방향전환밸브; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부는 상기 제1장착부, 제2장착부, 제3장착부, 차량 마운팅부 및 냉각수 유로가 사출 성형에 의해 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부는, 상기 제1장착부가 상측에 형성되고 상기 차량 마운팅부는 하측에 형성되며, 상기 제2장착부가 후방측에 형성되고 상기 제3장착부가 전방측에 형성될 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부는, 상기 열교환기와 방향전환밸브가 서로 마주보는 위치에 대응되는 일부 영역이 뚫려있는 관통홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 리저버 탱크에는 서로 다른 온도를 갖는 제1냉각수와 제2냉각수가 구획되어 수용되는 제1수용부 및 제2수용부가 형성되고, 상기 부품 조립부에는 상기 제1냉각수와 제2냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 각각 형성되며, 상기 열교환기에는 상기 제1냉각수와 제2냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 각각 형성되며, 상기 방향전환밸브는 상기 제1냉각수 및 제2냉각수의 흐름을 각각 복수의 방향으로 제어할 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1냉각수 및 제2냉각수는 서로 혼합되지 않고 별개로 유동되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브에 일체로 장착되며 상기 제1냉각수를 압송하는 제1냉각수 펌프 및 상기 제2냉각수를 압송하는 제2냉각수 펌프를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 리저버 탱크의 제1수용부 및 제2수용부는 상기 방향전환밸브와 각각 연결되고, 상기 열교환기의 제1냉각수 유로 및 제2냉각수 유로는 상기 방향전환밸브와 각각 연결되며, 상기 열교환기의 제1냉각수 유로 및 제2냉각수 유로는 각각 상기 부품 조립부의 냉각수 유로에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브에는 제1냉각수가 토출되는 제1냉각수 토출구 및 제2냉각수가 토출되는 제2냉각수 토출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 부품 조립부의 제1냉각수 유로에는 상기 열교환기의 제1냉각수 유로와 연결되는 제1-1포트 및 상기 제1-1포트와 연통되는 제1-2포트 및 제1-3포트가 형성되며, 상기 부품 조립부의 제2냉각수 유로에는 상기 열교환기의 제2냉각수 유로와 연결되는 제2-1포트 및 상기 제2-1포트와 연통되는 제2-2포트 및 제2-3포트가 형성될 수 있다.
본 발명의 급수 모듈은 부품들의 일체화를 통해 호스나 배관류를 삭제하거나 배관 길이를 축소하여 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 부품수와 조립 공수를 줄일 수 있으며, 장착 편의성의 증대와 열관리 시스템 성능 및 내구 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 냉각수의 유동 저항을 낮출 수 있고, 이를 통해 워터 펌프에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈에서 부품 조립부를 나타낸 정면 및 배면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈을 포함한 열관리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈을 포함한 열관리 시스템에서 작동 모드의 일실시예를 나타낸 냉각수 흐름도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 급수 모듈을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈에서 부품 조립부를 나타낸 정면 및 배면 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈은 크게 리저버 탱크(100), 방향전환밸브(300) 및 냉각수 펌프를 포함하는 냉각수 모듈 및 부품 조립부(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 본 발명의 급수 모듈은 열교환기(200)를 더 포함할 수 있으며, 제어기를 더 포함할 수 있다.
리저버 탱크(100)는 서로 다른 경로를 따라 유동되는 제1냉각수와 제2냉각수를 저장 및 공급하는 역할을 하며, 제1냉각수와 제2냉각수가 서로 섞이지 않도록 구성될 수 있다. 그리고 제1냉각수와 제2냉각수는 서로 온도가 다를 수 있다. 일례로 리저버 탱크(100)는 내부에 냉각수가 수용되는 빈 공간이 형성된 용기에 내부 공간을 구획하는 격벽이 형성되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 리저버 탱크(100)는 제1냉각수가 수용되는 제1수용부(110) 및 제2냉각수가 수용되는 제2수용부(120)가 일체로 형성될 수 있다. 이외에도 리저버 탱크는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 그리고 리저버 탱크(100)는 길이방향 일측인 후방측에 제1냉각수가 유입되는 제1냉각수 입구(111) 및 제2냉각수가 유입되는 제2냉각수 입구(121)가 형성될 수 있다. 또한, 리저버 탱크(100)는 길이방향 타측인 전방측에 제1냉각수가 배출되는 제1냉각수 출구(112) 및 제2냉각수가 배출되는 제2냉각수 출구(122)가 형성될 수 있다. 여기에서 제1냉각수 출구(112) 및 제2냉각수 출구(122)는 리저버 탱크(100)의 하면에서 아래쪽을 향해 돌출된 파이프 형태로 형성될 수 있으며, 제1냉각수 출구(112) 및 제2냉각수 출구(122)는 서로 나란하게 형성될 수 있다. 또한, 리저버 탱크(100)의 폭방향 양쪽 측면에는 부품 조립부(400)에 결합하여 고정하기 위한 복수의 체결부(130)가 돌출 형성될 수 있으며, 복수의 체결부(130)는 폭방향 양측에 대칭으로 형성될 수 있다. 그리고 체결부(130)에는 높이방향으로 양면을 관통하는 체결홀이 형성될 수 있으며, 볼트와 같은 체결부재(140)를 이용해 결합될 수 있다.
방향전환밸브(300)는 내부에 6방향의 냉각수 흐름을 제어할 수 있는 6방향 밸브(6-way valve)가 될 수 있으며, 방향전환밸브의 작동에 따라 제1냉각수 및 제2냉각수의 흐름을 각각 다양하게 제어할 수 있다. 일례로 방향전환밸브(300)는 케이스 및 그 내부에 구비된 밸브 본체를 포함할 수 있고, 방향전환밸브(300)에는 4개의 냉각수 입구와 2개의 냉각수 출구가 형성될 수 있다. 방향전환밸브(300)는 길이방향 일측인 후방측에 제1냉각수가 유입되는 제1-1냉각수 입구(311) 및 제2냉각수가 유입되는 제2-1냉각수 입구(321)가 형성될 수 있다. 여기에서 제1-1냉각수 입구(311) 및 제2-1냉각수 입구(321)는 후방측에서 후방을 향해 돌출된 파이프 형태로 형성될 수 있다. 그리고 방향전환밸브(300)는 길이방향 타측인 전방측에 제1냉각수가 유입되는 제1-2냉각수 입구(312) 및 제2냉각수가 유입되는 제2-2냉각수 입구(322)가 형성될 수 있다. 또한, 방향전환밸브(300)에는 전방측에 제1냉각수가 배출되는 제1냉각수 토출구(330) 및 제2냉각수가 배출되는 제2냉각수 토출구(340)가 전방측을 향해 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 방향전환밸브(300)의 작동에 따라 제1냉각수의 흐름 및 제2냉각수의 흐름을 각각 복수의 방향으로 제어할 수 있다. 또한, 방향전환밸브(300)의 폭방향 양측에는 제1냉각수를 압송하는 제1냉각수 펌프(510) 및 제2냉각수를 압송하는 제2냉각수 펌프(520)가 일체로 장착될 수 있다.
냉각수 펌프는 제1냉각수 펌프(510) 및 제냉각수 펌프(520)를 포함할 수 있다. 제1냉각수 펌프(510)는 방향전환밸브(300)의 폭방향 일측에 장착되어 방향전환밸브(300)와 연통되고, 제2냉각수 펌프(520)는 방향전환밸브(300)의 폭방향 타측에 장착되어 방향전환밸브(300)와 연통될 수 있다. 제1냉각수 펌프(510) 및 제냉각수 펌프(520)는 방향전환밸브(300)와 하나의 조립체로 형성될 수 있으며, 방향전환밸브(300)에 일체로 장착된 제1냉각수 펌프(510) 및 제2냉각수 펌프(520)에는 부품 조립부(400)에 결합하여 고정하기 위한 복수의 체결부(511, 521)가 돌출 형성될 수 있다. 그리고 체결부(511, 521)에는 길이방향으로 양면을 관통하는 체결홀이 형성될 수 있으며, 볼트와 같은 체결부재(530)를 이용해 결합될 수 있다. 여기에서 제1냉각수 펌프(510)의 복수의 체결부(511)는 높이방향 양측에 대칭으로 형성될 수 있고, 제2냉각수 펌프(520)의 복수의 체결부(521)는 높이방향 양측에 대칭으로 형성될 수 있으며, 제1냉각수 펌프(510)의 복수의 체결부(511)와 제2냉각수 펌프(520)의 복수의 체결부(521)는 폭방향으로 양측에 대칭으로 형성될 수 있다. 그리하여 제1냉각수 펌프(510)와 제2냉각수 펌프(520)가 부품 조립부(400)에 결합됨으로써 방향전환밸브(300)가 부품 조립부(400)에 고정될 수 있다.
부품 조립부(400)는 제1평판부(401) 및 제2평판부(402)를 포함할 수 있고, 제1평팡부(401)에서 제2평판부(402)가 돌출된 형태로 연장 형성될 수 있다. 그리고 부품 조립부(400)에는 제1장착부(410), 제2장착부(420), 제3장착부(430) 및 차량 마운팅부(440)가 일체로 형성될 수 있고, 내부에 제1냉각수가 유동되는 제1냉각수 유로(450) 및 제2냉각수가 유동되는 제2냉각수 유로(460)가 더 일체로 형성될 수 있다. 그리하여 부품 조립부(400)는 부품들이 장착되는 브라켓 형태로 형성되면서 일체로 냉각수 유로가 형성될 수 있다. 일례로 부품 조립부(400)는 사출 성형에 의해 제1평판부(401), 제2평판부(402), 제1장착부(410), 제2장착부(420), 제3장착부(430), 차량 마운팅부(440), 제1냉각수 유로(450) 및 제2냉각수 유로(460)가 일체로 형성될 수 있다. 그리고 부품 조립부(400)는 제1장착부(410)가 높이방향 상측에 형성되고, 높이방향 하측에는 차량에 부품 조립부(400)를 결합하기 위한 차량 마운팅부(440)가 형성될 수 있다. 여기에서 차량 마운팅부(440)에는 차량으로 진동이 전달되는 것을 차단하는 고무 재질 등의 댐퍼가 구비될 수 있다. 또한, 부품 조립부(400)의 길이방향 일측인 후방측에는 제2장착부(420)가 형성될 수 있으며, 길이방향 타측인 전방측에는 제3장착부(430)가 형성될 수 있다. 그리하여 제1장착부(410)에는 리저버 탱크(100)가 결합되고, 제2장착부(420)에는 열교환기(200)가 결합되며, 제3장착부(430)에는 방향전환밸브(300)가 결합될 수 있다. 여기에서 제1장착부(410)에 인접하여 리저버 탱크(100)가 삽입되어 안치될 수 있도록 오목한 형태의 리저버 탱크 수용 공간(411)이 형성되며, 리저버 탱크 수용 공간(411)은 리저버 탱크(100)의 폭방향 양쪽 측면 및 바닥면을 감싸도록 형성될 수 있다. 그리고 제2장착부(420)에 인접하여 제1냉각수 펌프(510) 및 제2냉각수 펌프(520)가 삽입되어 안치될 수 있도록 오목한 형태의 냉각수 펌프 수용 공간(431)이 형성될 수 있다. 또한, 리저버 탱크 수용 공간(411)은 리저버 탱크(100)의 형태에 대응되게 형성될 수 있고, 냉각수 펌프 수용 공간(431)은 제1냉각수 펌프(510) 및 제2냉각수 펌프(520)에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 리저버 탱크 수용 공간(411)과 냉각수 펌프 수용 공간(431)은 각각 폭방향으로 양측이 대칭으로 형성될 수 있다. 그리고 부품 조립부(400)에 부품들을 결합과 동시에 냉각수 라인이 연결될 수 있다. 조립 순서로는 부품 조립부(400)에 열교환기(200)를 먼저 조립하고 그다음에 제1냉각수 펌프(510) 및 제2냉각수 펌프(520)가 일체로 조립된 방향전환밸브(300)를 부품 조립부(400)에 조립하며, 마지막으로 리저버 탱크(100)를 부품 조립부(400)에 조립할 수 있다. 또한, 부품 조립부(400)는 열교환기(200)와 방향전환밸브(300)가 서로 마주보는 위치에 대응되는 일부 영역이 뚫려있는 관통홈이 형성되어, 관통홈을 통해 열교환기(200)와 방향전환밸브(300)의 냉각수 라인이 서로 연결되기 용이할 수 있다. 또한, 부품 조립부(400)에는 제1냉각수 유로(450)와 연통된 제1-1포트(451), 제1-2포트(452), 제1-3포트(453)가 형성될 수 있으며, 부품 조립부(400)에는 제2냉각수 유로(460)와 연통된 제2-1포트(461), 제2-2포트(462), 제2-3포트(463)가 형성될 수 있다. 그리고 제1냉각수 유로(450)는 제1연결유로(454)를 포함할 수 있으며, 제1냉각수 유로(450)는 길이방향을 따라 제1평판부(401)에 형성된 유로가 제2평판부(402)에 형성된 제1연결유로(454)를 통해 제1-1포트(451)에 연결되어 제1냉각수가 유동될 수 있다. 또한, 제2냉각수 유로(460)는 제2연결유로(464)를 포함할 수 있으며, 제2냉각수 유로(460)는 길이방향을 따라 제1평판부(401)에 형성된 유로가 제2평판부(402)에 형성된 제2연결유로(464)를 통해 제2-1포트(461)에 연결되어 제2냉각수가 유동될 수 있다. 여기에서 제1평판부(401)와 제2평판부(402)가 이루는 가상의 평면은 제1냉각수 유로(450)와 제2냉각수 유로(460)를 가로지르도록 형성될 수 있다. 즉, 제1냉각수 유로(450)와 제2냉각수 유로(460)는 제1평판부(401)와 제2평판부(402)의 한쪽면으로만 돌출된 형태가 아니라 양쪽면으로 각각 일부분씩 돌출되어 있는 형태로 형성되어, 전체 패키지의 크기를 줄일 수 있다. 그리하여 리저버 탱크(100)의 제1냉각수 출구(112)는 방향전환밸브(300)의 제1-2냉각수 입구(312)에 연결되고, 리저버 탱크(100)의 제2냉각수 출구(122)는 방향전환밸브(300)의 제2-2냉각수 입구(322)에 연결될 수 있다. 열교환기(200)의 제1냉각수 입구(211)는 부품 조립부(400)의 제1-1포트(451)에 연결되고, 열교환기(200)의 제2냉각수 입구(221)는 부품 조립부(400)의 제2-1포트(461)에 연결될 수 있다. 열교환기(200)의 제1냉각수 출구(212)는 방향전환밸브(300)의 제1-1냉각수 입구(311)에 연결되고, 열교환기(200)의 제2냉각수 출구(222)는 방향전환밸브(300)의 제2-1냉각수 입구(321)에 연결될 수 있다. 그리고 나머지 연결되지 않은 냉각수의 입구 또는 출구는 PE부품, 배터리 및 라디에이터 등에 연결될 수 있다.
열교환기(200)는 일례로 전장 부품들인 PE(Power Electronics)부품 또는 배터리에서 발생되는 열을 냉매로 전달하는 칠러가 될 수 있다. 열교환기(200)는 제1냉각수와 제2냉각수가 모두 냉매와 열교환될 수 있는 구조로 형성될 수 있으며, 내부에 제1냉각수가 유동되는 제1냉각수 유로와 제2냉각수가 유동되는 제2냉각수 유로가 별개로 형성될 수 있다. 그리고 열교환기(200)는 제1냉각수가 유입되는 제1냉각수 입구(211), 제1냉각수가 배출되는 제1냉각수 출구(212), 제2냉각수가 유입되는 제2냉각수 입구(221), 제2냉각수가 배출되는 제2냉각수 출구(222)가 각각 형성될 수 있다. 여기에서 제1냉각수 입구(211), 제1냉각수 출구(212), 제2냉각수 입구(221) 및 제2냉각수 출구(222)는 서로 인접하게 배치되어 길이방향 타측인 전방측에서 전방을 향해 돌출된 형태로 나란하게 형성될 수 있다. 또한, 열교환기(200)의 내부에는 제1냉각수 유로 및 제2냉각수 유로에 인접하여 냉매가 유동되는 냉매 유로가 형성될 수 있으며, 열교환기(200)는 냉매 유로에 연통되어 냉매가 유입 및 배출되는 냉매 입출구(201)가 형성될 수 있다. 또한, 열교환기(200)의 폭방향 양측에는 부품 조립부(400)에 결합하여 고정하기 위한 체결부가 돌출 형성될 수 있다.
제어기는 방향전환밸브(300)에 연결되어 방향전환밸브(300)의 작동을 제어할 수 있다. 일례로 제어기는 PCB 기판이 될 수 있으며, 제어기는 방향전환밸브(300)의 내부에 일체로 구비되거나 방향전환밸브(300)의 외부에 별도로 구비되어 연결될 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 구성 부품들의 일체화를 통해 호스나 연결 배관을 삭제하거나 배관 길이를 축소하여 급수 모듈의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 구성 부품수와 조립 공수를 줄일 수 있으며, 장착 편의성의 증대와 열관리 시스템 성능 및 내구 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 급수 모듈을 사용한 열관리 시스템에 작용하는 냉각수 측의 유동 저항을 낮출 수 있고, 이를 통해 워터 펌프에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 급수 모듈은 중력방향으로 부품 조립부(400)의 상측에 리저버 탱크(100)가 배치되고, 중력방향으로 부품 조립부(400)의 하측에 차량 마운팅부(440)가 배치될 수 있다. 그리하여 중력에 의해 냉각수의 흐름이 상측에 하측 방향으로 형성될 수 있어 냉각수의 흐름이 원활하게 형성될 수 있으며, 급수 모듈이 차량의 차체에 안정적으로 지지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈을 포함한 열관리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 급수 모듈을 포함한 열관리 시스템은, 상기한 급수 모듈; 제1열관리 대상 부품(610) 및 제2열관리 대상 부품(620)을 포함하여 구성될 수 있으며, 제1방열기(710) 및 제2방열기(720)를 더 포함할 수 있다.
일례로 제1열관리 대상 부품(610)은 PE(Power Electronics)부품일 수 있으며, 제2열관리 대상 부품(620)은 배터리일 수 있다. 그리고 제1방열기(710) 및 제2방열기(720)는 라디에이터일 수 있다.
제1열관리 대상 부품(610)에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로가 형성될 수 있다. 그리고 제1열관리 대상 부품(610)의 냉각수 입구는 급수 모듈의 방향전환밸브(300)에 형성된 제1냉각수 토출구(330)에 연결될 수 있으며, 제1열관리 대상 부품(610)의 냉각수 출구는 급수 모듈의 부품 조립부(400)에 형성된 제1냉각수 유로(450)의 제1-3포트(453)에 연결될 수 있다.
제2열관리 대상 부품(620)에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로가 형성될 수 있다. 그리고 제2열관리 대상 부품(620)의 냉각수 입구는 급수 모듈의 방향전환밸브(300)에 형성된 제2냉각수 토출구(340)에 연결될 수 있으며, 제2열관리 대상 부품(620)의 냉각수 출구는 급수 모듈의 부품 조립부(400)에 형성된 제2냉각수 유로(460)의 제2-3포트(463)에 연결될 수 있다.
제1방열기(710)의 냉각수 입구는 급수 모듈의 부품 조립부(400)에 형성된 제1냉각수 유로(450)의 제1-2포트(452)에 연결될 수 있다. 그리고 제2방열기(720)의 냉각수 입구는 급수 모듈의 부품 조립부(400)에 형성된 제2냉각수 유로(460)의 제2-2포트(462)에 연결될 수 있다.
여기에서 제1열관리 대상 부품(610)은 부품 조립부(400)의 제1냉각수 유로(450)를 통해 열교환기(200)의 제1냉각수 유로 및 제1방열기(710)에 병렬로 연결되고, 제2열관리 대상 부품(620)은 부품 조립부(400)의 제2냉각수 유로(460)를 통해 열교환기(200)의 제2냉각수 유로 및 제2방열기(720)에 병렬로 연결될 수 있다.
그리하여 방향전환밸브(300)의 제어에 따라 제1냉각수는 열교환기(200)의 제1냉각수 유로를 거치면서 순환되어 제1열관리 대상 부품(610)을 냉각시키거나, 제1방열기(710)를 거치면서 순환되어 제1열관리 대상 부품(610)을 냉각시킬 수 있다. 그리고 제2냉각수는 열교환기(200)의 제2냉각수 유로를 거치면서 순환되어 제2열관리 대상 부품(620)을 냉각시키거나, 제2방열기(720)를 거치면서 순환되어 제2열관리 대상 부품(620)을 냉각시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 급수 모듈을 포함한 열관리 시스템에서 작동 모드의 일실시예를 나타낸 냉각수 흐름도이다.
일례로 도시된 바와 같이 열관리 시스템에서 제1열관리 대상 부품(610)은 제1방열기(710)를 이용한 냉각모드를 통해 냉각되고, 제2열관리 대상 부품(620)은 열교환기(200)를 이용한 냉각모드를 통해 냉각될 수 있다. 보다 상세하게는 제1열관리 대상 부품(610)을 냉각시키면서 승온된 제1냉각수는 부품 조립부(400)의 제1냉각수 유로(450)를 통해 제1방열기(710)로 유입되어 제1방열기(710)에서 제1냉각수가 냉각될 수 있다. 이후 제1냉각수는 리저버 탱크(100)의 제1수용부(110)를 거쳐 방향전환밸브(300)로 유입된 후 다시 제1열관리 대상 부품(610)으로 보내져 순환될 수 있다. 그리고 제2열관리 대상 부품(620)을 냉각시키면서 승온된 제2냉각수는 부품 조립부(400)의 제2냉각수 유로(460)를 통해 열교환기(200)로 유입되어 열교환기(200)에서 제2냉각수가 냉각될 수 있다. 이후 제2냉각수는 방향전환밸브(300)로 유입된 후 다시 제2열관리 대상 부품(620)으로 보내져 순환될 수 있다.
이와 같이 방향전환밸브를 통해 냉각수의 흐름을 제어하여 열관리 대상 부품의 온도에 따라 선택적으로 열교환기(칠러)를 이용해 열관리 대상 부품을 냉각시키거나 방열기를 이용해 냉각시킬 수 있도록 구성됨에 따라, 열관리 대상 부품들의 냉각이 용이하며 보다 효율적으로 열관리 대상 부품들을 냉각시킬 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 : 리저버 탱크, 110 : 제1수용부, 111 : 제1냉각수 입구,
112 : 제1냉각수 출구, 120 : 제2수용부,
121 : 제2냉각수 입구, 122 : 제2냉각수 출구,
130 : 체결부, 140 : 체결부재,
200 : 열교환기, 201 : 냉매 입출구,
211 : 제1냉각수 입구, 212 : 제1냉각수 출구,
221 : 제2냉각수 입구, 222 : 제2냉각수 출구,
300 : 방향전환밸브, 311 : 제1-1냉각수 입구,
312 : 제1-2냉각수 입구, 321 : 제2-1냉각수 입구,
322 : 제2-2냉각수 입구, 330 : 제1냉각수 토출구,
340 : 제2냉각수 토출구, 400 : 부품 조립부,
401 : 제1평판부, 402 : 제2평판부, 410 : 제1장착부,
411 : 리저버 탱크 수용 공간, 420 : 제2장착부,
430 : 제3장착부, 431 : 냉각수 펌프 수용 공간,
440 : 차량 마운팅부, 450 : 제1냉각수 유로,
451 : 제1-1포트, 452 : 제1-2포트, 453 : 제1-3포트,
454 : 제1연결유로, 460 : 제2냉각수 유로, 461 : 제2-1포트,
462 : 제2-2포트, 463 : 제2-3포트, 464 : 제2연결유로,
510 : 제1냉각수 펌프, 511 : 체결부, 520 : 제2냉각수 펌프,
521 : 체결부, 530 : 체결부재, 610 : 제1열관리 대상 부품,
620 : 제2열관리 대상 부품, 710 : 제1방열기, 720 : 제2방열기

Claims (21)

  1. 내부에 냉각수가 수용되는 리버저 탱크, 복수의 방향으로 냉각수의 흐름을 제어하는 방향전환밸브, 및 냉각수를 압송하는 냉각수 펌프를 포함하는 냉각수 모듈; 및
    상기 냉각수 모듈이 결합가능하고, 차량에 결합 가능한 차량 마운팅부가 형성되며, 내부에 냉각수가 유동되도록 냉각수 유로가 형성된 부품 조립부;
    를 포함하는 급수 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방향전환밸브와 냉각수 펌프는 하나의 조립체로 구성되며,
    상기 부품 조립부에는 리저버 탱크가 결합되는 장착부 및 방향전환밸브와 냉각수 펌프 조립체가 결합되는 장착부가 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 급수 모듈은 하나 이상의 열교환기를 더 포함하고,
    상기 부품 조립부에는 상기 하나 이상의 열교환기가 결합되는 장착부가 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부품 조립부에는 열교환기와 조립되어 냉각수가 부품 조립부와 열교환기 사이에서 유동될 수 있는 복수의 냉각수 포트가 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 급수 모듈은 상기 방향전환밸브에 연결되어 방향전환밸브의 작동을 제어할 수 있는 제어기를 더 포함하는 급수 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리저버 탱크는 중력방향으로 부품 조립부의 상측에 배치되고,
    상기 차량 마운팅부는 중력방향으로 부품 조립부의 하측에 배치된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부품 조립부에는 상기 리저버 탱크가 안치되는 리저버 탱크 수용 공간 및 상기 냉각수 펌프가 안치되는 냉각수 펌프 수용 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부품 조립부는 차량 마운팅부가 형성된 제1평판부 및 상기 제1평판부로부터 돌출 형성된 제2평판부를 포함하는 급수 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 급수 모듈은 하나 이상의 열교환기를 더 포함하고,
    상기 제2평판부를 기준으로 상기 열교환기는 방향전환밸브 및 냉각수 펌프의 반대측에 배치된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 부품 조립부에는 제1연결유로를 통해 제1-1포트와 연결되어 제1냉각수가 유동되는 제1냉각수 유로가 형성되고,
    상기 부품 조립부에는 제2연결유로를 통해 제2-1포트와 연결되어 제2냉각수가 유동되는 제2냉각수 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1평판부와 제2평판부가 이루는 가상의 평면은 제1냉각수 유로와 제2냉각수 유로를 가로지르도록 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  12. 제1장착부, 제2장착부, 제3장착부 및 차량 마운팅부가 형성되며, 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 형성된 부품 조립부;
    내부에 냉각수가 수용되며, 상기 제1장착부에 결합된 리저버 탱크;
    상기 냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 형성되어 상기 부품 조립부의 냉각수 유로에 연결되고, 상기 냉각수 유로와 열교환 할 수 있는 냉매 유로가 형성되며, 상기 제2장착부에 결합된 열교환기; 및
    상기 리저버 탱크 및 열교환기의 냉각수 유로에 연결되고, 상기 제3장착부에 결합되며, 복수의 방향으로 상기 냉각수의 흐름을 제어할 수 있는 방향전환밸브;
    를 포함하는 급수 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부품 조립부는,
    상기 제1장착부, 제2장착부, 제3장착부, 차량 마운팅부 및 냉각수 유로가 사출 성형에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 부품 조립부는,
    상기 제1장착부가 상측에 형성되고 상기 차량 마운팅부는 하측에 형성되며, 상기 제2장착부가 후방측에 형성되고 상기 제3장착부가 전방측에 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 부품 조립부는,
    상기 열교환기와 방향전환밸브가 서로 마주보는 위치에 대응되는 일부 영역이 뚫려있는 관통홈이 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 리저버 탱크에는 서로 다른 온도를 갖는 제1냉각수와 제2냉각수가 구획되어 수용되는 제1수용부 및 제2수용부가 형성되고,
    상기 부품 조립부에는 상기 제1냉각수와 제2냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 각각 형성되며,
    상기 열교환기에는 상기 제1냉각수와 제2냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 각각 형성되며,
    상기 방향전환밸브는 상기 제1냉각수 및 제2냉각수의 흐름을 각각 복수의 방향으로 제어할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1냉각수 및 제2냉각수는 서로 혼합되지 않고 별개로 유동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 방향전환밸브에 일체로 장착되며 상기 제1냉각수를 압송하는 제1냉각수 펌프 및 상기 제2냉각수를 압송하는 제2냉각수 펌프를 더 포함하는 급수 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 리저버 탱크의 제1수용부 및 제2수용부는 상기 방향전환밸브와 각각 연결되고,
    상기 열교환기의 제1냉각수 유로 및 제2냉각수 유로는 상기 방향전환밸브와 각각 연결되며, 상기 열교환기의 제1냉각수 유로 및 제2냉각수 유로는 각각 상기 부품 조립부의 냉각수 유로에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방향전환밸브에는 제1냉각수가 토출되는 제1냉각수 토출구 및 제2냉각수가 토출되는 제2냉각수 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 부품 조립부의 제1냉각수 유로에는 상기 열교환기의 제1냉각수 유로와 연결되는 제1-1포트 및 상기 제1-1포트와 연통되는 제1-2포트 및 제1-3포트가 형성되며,
    상기 부품 조립부의 제2냉각수 유로에는 상기 열교환기의 제2냉각수 유로와 연결되는 제2-1포트 및 상기 제2-1포트와 연통되는 제2-2포트 및 제2-3포트가 형성된 것을 특징으로 하는 급수 모듈.
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